JPH05144593A - プラズマ切断トーチ - Google Patents

プラズマ切断トーチ

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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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
plasma
cutting torch
plasma cutting
rod
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3301465A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Kono
隆之 河野
Shinsuke Oba
真助 大場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP3301465A priority Critical patent/JPH05144593A/ja
Publication of JPH05144593A publication Critical patent/JPH05144593A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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)。
【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)。
【図8】襲来の電極材料の消耗状況の説明図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP3301465A 1991-11-18 1991-11-18 プラズマ切断トーチ Withdrawn JPH05144593A (ja)

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

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JP3301465A JPH05144593A (ja) 1991-11-18 1991-11-18 プラズマ切断トーチ

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JPH05144593A true JPH05144593A (ja) 1993-06-11

Family

ID=17897229

Family Applications (1)

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JP3301465A Withdrawn JPH05144593A (ja) 1991-11-18 1991-11-18 プラズマ切断トーチ

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JP (1) JPH05144593A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990204