JPH05144593A - プラズマ切断トーチ - Google Patents
プラズマ切断トーチInfo
- Publication number
- JPH05144593A JPH05144593A JP3301465A JP30146591A JPH05144593A JP H05144593 A JPH05144593 A JP H05144593A JP 3301465 A JP3301465 A JP 3301465A JP 30146591 A JP30146591 A JP 30146591A JP H05144593 A JPH05144593 A JP H05144593A
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- JP
- Japan
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- electrode
- plasma
- cutting torch
- plasma cutting
- rod
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- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 電極の寿命を長くし切断作業による消耗品コ
ストを大幅に低減させることができるプラズマ切断トー
チを提供する。 【構成】 プラズマ切断トーチ本体あるいはその電極支
持筒６に永久磁石１９あるいは電磁石を配し、電極７の
表面の中心に向う、あるいは中心から外側に向う放射状
の磁力線を発生させる磁場を形成し、その磁束密度の強
さが電極先端表面で３００ガウス以上であるようにして
なるプラズマ切断トーチ。
ストを大幅に低減させることができるプラズマ切断トー
チを提供する。 【構成】 プラズマ切断トーチ本体あるいはその電極支
持筒６に永久磁石１９あるいは電磁石を配し、電極７の
表面の中心に向う、あるいは中心から外側に向う放射状
の磁力線を発生させる磁場を形成し、その磁束密度の強
さが電極先端表面で３００ガウス以上であるようにして
なるプラズマ切断トーチ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ切断トーチに関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】図６及び図７は従来のプラズマ切断トー
チの構成・作用を示す説明図であり、図６はパイロット
アーク発生時の、図７はプラズマアーク発生時の状態を
夫々示す。
チの構成・作用を示す説明図であり、図６はパイロット
アーク発生時の、図７はプラズマアーク発生時の状態を
夫々示す。
【０００３】図中、１は先端部を漏斗状に絞り込んだノ
ズルである。ノズル１内には、絶縁体で作られた作動ガ
ス旋回用兼内筒固定環１２を介して電極支持筒６が設け
られ、ノズル１の外周面にはノズル１と水密構造にして
水冷外筒２が連結されている。水冷外筒２には冷却水供
給パイプ３及び冷却水排出パイプ４が接続されている。
電極支持筒６は通電パイプ８の先端部に取付けられ、該
電極支持筒６内には電極冷却水導管９の先端部が挿入さ
れ、該電極支持筒６の先端部にはハフニウム（Ｈｆ）あ
るいはジルコニウム（Ｚｒ）の純金属あるいは両金属の
合金等からなる棒電極７が設置されている。ノズル１と
通電パイプ８との間には電気絶縁体で作られた連結管１
３が設けられ、該連結管１３と作動ガス旋回用兼内筒固
定環１２との間のノズル１部分には作動ガス供給パイプ
５が接続されている。電極冷却水導管９には電極冷却水
供給パイプ１０及び電極冷却水排出パイプ１１が接続さ
れている。ノズル１は電線１８ｂ′を介してパイロット
アーク電源１６に接続され、通電パイプ８は電線１８ａ
を介してプラズマ電源１７に接続され、電線１８ａ，１
８ａ′を介してパイロットアーク電源１６に接続されて
いる。またプラズマ電源１７は電線１８ｂを介して被切
断材１５に接続されている。このようにして電極支持筒
６と被切断材１５との間で、プラズマアーク１４（図７
参照）、パイロットプラズマ１４ａ及びプラズマアーク
（又はアーク）１４ｂを発生するようになっている。な
お、図６及び図７中、斜線矢印は冷却水の流れ方向を示
し、矢印は作動ガスの方向を示している。
ズルである。ノズル１内には、絶縁体で作られた作動ガ
ス旋回用兼内筒固定環１２を介して電極支持筒６が設け
られ、ノズル１の外周面にはノズル１と水密構造にして
水冷外筒２が連結されている。水冷外筒２には冷却水供
給パイプ３及び冷却水排出パイプ４が接続されている。
電極支持筒６は通電パイプ８の先端部に取付けられ、該
電極支持筒６内には電極冷却水導管９の先端部が挿入さ
れ、該電極支持筒６の先端部にはハフニウム（Ｈｆ）あ
るいはジルコニウム（Ｚｒ）の純金属あるいは両金属の
合金等からなる棒電極７が設置されている。ノズル１と
通電パイプ８との間には電気絶縁体で作られた連結管１
３が設けられ、該連結管１３と作動ガス旋回用兼内筒固
定環１２との間のノズル１部分には作動ガス供給パイプ
５が接続されている。電極冷却水導管９には電極冷却水
供給パイプ１０及び電極冷却水排出パイプ１１が接続さ
れている。ノズル１は電線１８ｂ′を介してパイロット
アーク電源１６に接続され、通電パイプ８は電線１８ａ
を介してプラズマ電源１７に接続され、電線１８ａ，１
８ａ′を介してパイロットアーク電源１６に接続されて
いる。またプラズマ電源１７は電線１８ｂを介して被切
断材１５に接続されている。このようにして電極支持筒
６と被切断材１５との間で、プラズマアーク１４（図７
参照）、パイロットプラズマ１４ａ及びプラズマアーク
（又はアーク）１４ｂを発生するようになっている。な
お、図６及び図７中、斜線矢印は冷却水の流れ方向を示
し、矢印は作動ガスの方向を示している。
【０００４】プラズマアークを発生させる前にまず冷却
水をノズル冷却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パイ
プ１０からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極
支持筒（チップ）６と棒電極７の冷却を開始する。次に
作動ガス供給パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空気
及びそれ等の混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パイ
プ５からトーチ内に入れノズル１の先端から放出する。
この時作動ガスは作動ガス旋回用兼内筒固定環１２によ
り旋回流となりノズル先端に供給される。次にパイロッ
トアーク電源１６を作動させ、図６に示す如く、棒電極
７とノズル１との間に小電流のパイロットアーク１４ａ
を発生させる。このパイロットアーク１４ａによって発
生する熱によりノズル１の先端に供給された作動ガスは
旋回プチズマ流となり、パイロットプラズマ１４ｂとし
てノズル１口から下方へ伸びて行く。このパイロットプ
ラズマ１４ｂが被切断材１５に接触した後、パイロット
アーク電源１６を切り、同時にプラズマ電源１７を作動
させ、アーク１４ａを棒電極７と被切断材１５との間に
移行させて大電流（１００〜２５０Ａ）を流す。これに
よりプラズマアーク１４が発生し、被切断材１５を切断
する。
水をノズル冷却水供給パイプ３及び電極冷却水供給パイ
プ１０からプラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極
支持筒（チップ）６と棒電極７の冷却を開始する。次に
作動ガス供給パイプ５からアルゴン、水素、酸素、空気
及びそれ等の混合ガス等の作動ガスを作動ガス供給パイ
プ５からトーチ内に入れノズル１の先端から放出する。
この時作動ガスは作動ガス旋回用兼内筒固定環１２によ
り旋回流となりノズル先端に供給される。次にパイロッ
トアーク電源１６を作動させ、図６に示す如く、棒電極
７とノズル１との間に小電流のパイロットアーク１４ａ
を発生させる。このパイロットアーク１４ａによって発
生する熱によりノズル１の先端に供給された作動ガスは
旋回プチズマ流となり、パイロットプラズマ１４ｂとし
てノズル１口から下方へ伸びて行く。このパイロットプ
ラズマ１４ｂが被切断材１５に接触した後、パイロット
アーク電源１６を切り、同時にプラズマ電源１７を作動
させ、アーク１４ａを棒電極７と被切断材１５との間に
移行させて大電流（１００〜２５０Ａ）を流す。これに
よりプラズマアーク１４が発生し、被切断材１５を切断
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ切断ト
ーチの電極材料はハフニウム（Ｈｆ）あるいはジルコニ
ウム（Ｚｒ）の純金属あるいは両金属の合金で構成され
ており、かつ、プラズマアーク発生側の後部を直接水で
冷却し電極材の温度上昇を抑える構造になっており、電
極寿命を長くする対策が取られている。
ーチの電極材料はハフニウム（Ｈｆ）あるいはジルコニ
ウム（Ｚｒ）の純金属あるいは両金属の合金で構成され
ており、かつ、プラズマアーク発生側の後部を直接水で
冷却し電極材の温度上昇を抑える構造になっており、電
極寿命を長くする対策が取られている。
【０００６】しかしながら、プラズマアーク電流が大き
くなり、かつ、作動ガスに酸素を使うと電極材温度が上
昇し、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり、電極寿
命が著しく短くなる。このため、実機の切断作業では、
電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品
として電極コストが非常に高いものになっていた。
くなり、かつ、作動ガスに酸素を使うと電極材温度が上
昇し、作動ガスによる酸化反応がはげしくなり、電極寿
命が著しく短くなる。このため、実機の切断作業では、
電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消耗品
として電極コストが非常に高いものになっていた。
【０００７】この電極寿命が短かくなる原因を調査した
結果、以下のことが明らかとなった。図８に電極先端の
電極材料７の消耗状況を示す。
結果、以下のことが明らかとなった。図８に電極先端の
電極材料７の消耗状況を示す。
【０００８】電極材料７は井戸を掘るような形で消耗し
ていくが、消耗時の電極材料７の表面は均一に平均して
消耗していくのではなく、図８に示すように不均一に
、、、、のように減少、消耗していく。この
原因はプラズマ切断時、電極材料７の表面から電子が放
出される時、陰極点が電極材料７の表面上に固定され、
このため固定陰極点の位置が他の表面に比べ異状に多く
消耗し、その後陰極点が他の位置に移る時、電極材料７
が大きく脱落するものと考えられる。このため実機の切
断作業では電極材料７の消耗が著しく、寿命が短かくな
り、電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消
耗品としての電極コストが非常に高いものとなってい
た。
ていくが、消耗時の電極材料７の表面は均一に平均して
消耗していくのではなく、図８に示すように不均一に
、、、、のように減少、消耗していく。この
原因はプラズマ切断時、電極材料７の表面から電子が放
出される時、陰極点が電極材料７の表面上に固定され、
このため固定陰極点の位置が他の表面に比べ異状に多く
消耗し、その後陰極点が他の位置に移る時、電極材料７
が大きく脱落するものと考えられる。このため実機の切
断作業では電極材料７の消耗が著しく、寿命が短かくな
り、電極交換頻度が高く、作業能率が悪いばかりか、消
耗品としての電極コストが非常に高いものとなってい
た。
【０００９】本発明は、かかる点にかんがみてなされた
ものであり、電極の寿命を長くして切断作業による消耗
品コストを大幅に低減させることができるプラズマ切断
トーチを提供しようとするものである。
ものであり、電極の寿命を長くして切断作業による消耗
品コストを大幅に低減させることができるプラズマ切断
トーチを提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明はプラズマ切断ト
ーチ本体あるいはその電極支持筒に永久磁石あるいは電
磁石を配し、電極表面の中心に向う、あるいは中心から
外側に向う放射状の磁力線を発生させる磁場を形成し、
その磁束密度の強さが電極先端表面で３００ガウス以上
であるようにしてなることを特徴とするプラズマ切断ト
ーチである。
ーチ本体あるいはその電極支持筒に永久磁石あるいは電
磁石を配し、電極表面の中心に向う、あるいは中心から
外側に向う放射状の磁力線を発生させる磁場を形成し、
その磁束密度の強さが電極先端表面で３００ガウス以上
であるようにしてなることを特徴とするプラズマ切断ト
ーチである。
【００１１】すなわち、本発明はプラズマ電極の電極材
料の電子放出面に磁界をかけ、陰極点が固定しないよう
に、すなわち磁界と切断時に流れるアーク電流との間に
ローレンツ力を発生させ、その力によりアーク発生点を
電極材料表面で回転させることにより、電極材料表面の
消耗を均一にしてやるようにしたもので、これにより電
極材料の寿命を長くしうるようにしたものである。
料の電子放出面に磁界をかけ、陰極点が固定しないよう
に、すなわち磁界と切断時に流れるアーク電流との間に
ローレンツ力を発生させ、その力によりアーク発生点を
電極材料表面で回転させることにより、電極材料表面の
消耗を均一にしてやるようにしたもので、これにより電
極材料の寿命を長くしうるようにしたものである。
【００１２】この時の磁束密度の強さとして、電極表面
（電極材料表面）で３００ガウス以上とする。
（電極材料表面）で３００ガウス以上とする。
【００１３】
【作用】電極表面にかける磁界の方向を電極表面の中心
から放射状に電極表面の中心に向う方向に、又は電極表
面の中心から外側に向う方向に向ける。この時電極表面
から放出される電子は（又は電極表面から発生したアー
ク柱に流れる電流は）磁界の方向に対して垂直であるの
で、発生するローレンツ力により、電子（又は電流）は
回転力を与えられ、この結果電極材料表面に発生する陰
極点は電極材料表面上を回転することになる。陰極点の
回転により、電極材料表面は局部的に加熱されることな
く均一に分散加熱され、その結果電極材料の消耗は均一
となり長寿命を達成できる。
から放射状に電極表面の中心に向う方向に、又は電極表
面の中心から外側に向う方向に向ける。この時電極表面
から放出される電子は（又は電極表面から発生したアー
ク柱に流れる電流は）磁界の方向に対して垂直であるの
で、発生するローレンツ力により、電子（又は電流）は
回転力を与えられ、この結果電極材料表面に発生する陰
極点は電極材料表面上を回転することになる。陰極点の
回転により、電極材料表面は局部的に加熱されることな
く均一に分散加熱され、その結果電極材料の消耗は均一
となり長寿命を達成できる。
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図５を用いて説明
する。
する。
【００１５】図１はプラズマトーチの電極支持筒６の内
部の棒電極７の後方に、棒電極７に接して棒状永久磁石
１９を配した例を示す。この図において、棒状永久磁石
１９以外の構造・名称・作用は図６、図７に示した従来
のものと同様のため説明を省略する。図１の電極支持筒
６の先端の断面形状及び磁界と電流の状況を図２に示
す。また、図３は電極支持筒６をプラズマアーク１４の
発生方向から見た図である。
部の棒電極７の後方に、棒電極７に接して棒状永久磁石
１９を配した例を示す。この図において、棒状永久磁石
１９以外の構造・名称・作用は図６、図７に示した従来
のものと同様のため説明を省略する。図１の電極支持筒
６の先端の断面形状及び磁界と電流の状況を図２に示
す。また、図３は電極支持筒６をプラズマアーク１４の
発生方向から見た図である。
【００１６】これらの図において、１９は棒状永久磁
石、２０は陰極点（ここから熱電子が放出され、プラズ
マアーク１４となる。）２１は、棒状永久磁石１９によ
り発生する磁力線の方向、２２はプラズマアーク１４中
を流れる電流の方向、２３は磁力線の方向２１と電流の
方向２２から生じるローレンツ力の方向である。
石、２０は陰極点（ここから熱電子が放出され、プラズ
マアーク１４となる。）２１は、棒状永久磁石１９によ
り発生する磁力線の方向、２２はプラズマアーク１４中
を流れる電流の方向、２３は磁力線の方向２１と電流の
方向２２から生じるローレンツ力の方向である。
【００１７】図２、図３において、電極支持筒６の内部
の棒状電極７の後方に棒状永久磁石１９を配し、棒状永
久磁石１９のＮ極、Ｓ極を図２に示すように配置する
と、磁力線の方向は矢印２１のようになる。この時棒状
電極７の表面の陰極点２０からプラズマアーク１４が発
生しているとする。この状態をプラズマアーク１４発生
側から見ると、図３に示すように、陰極点の位置は２０
の位置に、電流の方向は矢印２２の方向に磁力線の方向
は矢印２１に示すように棒状電極７の表面の中心に向う
ようになる。この時、プラズマアーク１４に働くローレ
ンツ力は、フレミングの左手の法則に従い、矢印２３に
示す回転力となって現われる。この力により２０の位置
にあった陰極点は、棒状電極７の表面上を矢印２３の方
向に従って２０′に移動し回転する。
の棒状電極７の後方に棒状永久磁石１９を配し、棒状永
久磁石１９のＮ極、Ｓ極を図２に示すように配置する
と、磁力線の方向は矢印２１のようになる。この時棒状
電極７の表面の陰極点２０からプラズマアーク１４が発
生しているとする。この状態をプラズマアーク１４発生
側から見ると、図３に示すように、陰極点の位置は２０
の位置に、電流の方向は矢印２２の方向に磁力線の方向
は矢印２１に示すように棒状電極７の表面の中心に向う
ようになる。この時、プラズマアーク１４に働くローレ
ンツ力は、フレミングの左手の法則に従い、矢印２３に
示す回転力となって現われる。この力により２０の位置
にあった陰極点は、棒状電極７の表面上を矢印２３の方
向に従って２０′に移動し回転する。
【００１８】図４はその結果棒状電極７の消耗状況を示
したものである。からは消耗状況を示す。図４に示
すように棒状永久磁石１９を配することにより棒状電極
７の表面は凹状に均一にからに示すように消耗す
る。
したものである。からは消耗状況を示す。図４に示
すように棒状永久磁石１９を配することにより棒状電極
７の表面は凹状に均一にからに示すように消耗す
る。
【００１９】図５に棒状永久磁石１９の効果を示す。図
５によれば棒状永久磁石１９による電極支持筒６の表面
の磁束密度が３００ガウス以上でアークタイム（電極寿
命）が長くなり、寿命が伸びることがわかる。この結果
により電極支持筒６の先端表面での磁束密度を３００ガ
ウス以上とする。
５によれば棒状永久磁石１９による電極支持筒６の表面
の磁束密度が３００ガウス以上でアークタイム（電極寿
命）が長くなり、寿命が伸びることがわかる。この結果
により電極支持筒６の先端表面での磁束密度を３００ガ
ウス以上とする。
【００２０】なお本発明は電極支持筒６の内部に棒状永
久磁石１９を配したが、電極支持筒６の側面にリング状
の永久磁石を配してもよい。その時の電極支持筒６の先
端表面での磁束密度も３００ガウス以上とする。
久磁石１９を配したが、電極支持筒６の側面にリング状
の永久磁石を配してもよい。その時の電極支持筒６の先
端表面での磁束密度も３００ガウス以上とする。
【００２１】さらに電極支持筒６に永久磁石を配するこ
とで電極支持筒６の先端表面での磁束密度を３００ガウ
ス以上としたが、電極支持筒以外のプラズマトーチ本体
に永久磁石あるいは電磁石を配してもよい。その時の電
極先端表面での磁束密度も３００ガウス以上とする。
とで電極支持筒６の先端表面での磁束密度を３００ガウ
ス以上としたが、電極支持筒以外のプラズマトーチ本体
に永久磁石あるいは電磁石を配してもよい。その時の電
極先端表面での磁束密度も３００ガウス以上とする。
【００２２】さらに又、この実施例では棒電極がハフニ
ウム（Ｈｆ）の場合の効果を示したが、ジルコニウム
（Ｚｒ）またはこれらの合金を棒電極材料として使用し
ても、同様な効果が得られた。
ウム（Ｈｆ）の場合の効果を示したが、ジルコニウム
（Ｚｒ）またはこれらの合金を棒電極材料として使用し
ても、同様な効果が得られた。
【００２３】
【発明の効果】本発明のプラズマ切断トーチを使用する
ことにより、プラズマ切断電極の寿命が伸び、切断効率
が向上すると共に、電極の消耗品コストが低下し、高能
率切断が可能となった。
ことにより、プラズマ切断電極の寿命が伸び、切断効率
が向上すると共に、電極の消耗品コストが低下し、高能
率切断が可能となった。
【図１】本発明の一実施例のプラズマ切断トーチの説明
図。
図。
【図２】本発明の電極支持筒表面に発生するローレンツ
力の説明図。
力の説明図。
【図３】本発明の電極支持筒表面に発生するローレンツ
力の説明図。
力の説明図。
【図４】本発明の電極材料の消耗状況の説明図。
【図５】本発明の効果を示す図表。
【図６】従来のプラズマ切断トーチの説明図（パイロッ
トアーク発生時）。
トアーク発生時）。
【図７】従来のプラズマ切断トーチの説明図（プラズマ
アーク発生時）。
アーク発生時）。
【図８】襲来の電極材料の消耗状況の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマ切断トーチ本体あるいはその電
極支持筒に永久磁石あるいは電磁石を配し、電極表面の
中心に向う、あるいは中心から外側に向う放射状の磁力
線を発生させる磁場を形成し、その磁束密度の強さが電
極先端表面で３００ガウス以上であるようにしてなるこ
とを特徴とするプラズマ切断トーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301465A JPH05144593A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | プラズマ切断トーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3301465A JPH05144593A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | プラズマ切断トーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144593A true JPH05144593A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=17897229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3301465A Withdrawn JPH05144593A (ja) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | プラズマ切断トーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144593A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100078A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Tama Tlo Kk | プラズマトーチ |
| JP2011071081A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-04-07 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | プラズマ溶融装置 |
| JP2020507196A (ja) * | 2017-01-23 | 2020-03-05 | エドワーズ コリア リミテッド | プラズマ発生装置及びガス処理装置 |
| US11985754B2 (en) | 2017-01-23 | 2024-05-14 | Edwards Korea Ltd. | Nitrogen oxide reduction apparatus and gas treating apparatus |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP3301465A patent/JPH05144593A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006100078A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Tama Tlo Kk | プラズマトーチ |
| JP2011071081A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-04-07 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | プラズマ溶融装置 |
| JP2020507196A (ja) * | 2017-01-23 | 2020-03-05 | エドワーズ コリア リミテッド | プラズマ発生装置及びガス処理装置 |
| US11430638B2 (en) | 2017-01-23 | 2022-08-30 | Edwards Limited | Plasma generating apparatus and gas treating apparatus |
| US11985754B2 (en) | 2017-01-23 | 2024-05-14 | Edwards Korea Ltd. | Nitrogen oxide reduction apparatus and gas treating apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |