JPH0584579A - 切断用プラズマトーチ - Google Patents
切断用プラズマトーチInfo
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- JPH0584579A JPH0584579A JP4072109A JP7210992A JPH0584579A JP H0584579 A JPH0584579 A JP H0584579A JP 4072109 A JP4072109 A JP 4072109A JP 7210992 A JP7210992 A JP 7210992A JP H0584579 A JPH0584579 A JP H0584579A
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- Japan
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- nozzle
- plasma
- end portion
- protection cap
- cooling water
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/3457—Nozzle protection devices
Abstract
(57)【要約】
【目的】 切断開始時に行なわれるピアシングによって
発生するドロスからノズル２を保護できると共に、ダブ
ルアークを防止してノズルの寿命を改善する。 【構成】 ノズルキャップ４の外側に２次ガス通路８を
構成するノズル２と電気的に絶縁して固着し、２次ガス
通路８内に、電気絶縁材料にて構成したインシュレータ
１４を介装した構成となっている。
発生するドロスからノズル２を保護できると共に、ダブ
ルアークを防止してノズルの寿命を改善する。 【構成】 ノズルキャップ４の外側に２次ガス通路８を
構成するノズル２と電気的に絶縁して固着し、２次ガス
通路８内に、電気絶縁材料にて構成したインシュレータ
１４を介装した構成となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ切断機に用い
られる切断用プラズマトーチに関するものである。
られる切断用プラズマトーチに関するものである。
【０００２】
・第１の従来技術（水冷トーチ） プラズマ切断機に用いられるトーチで電極とノズルが冷
却水により冷却されるものは、トーチ本体に電極が取り
つけられ、それに絶縁体及び電極の軸の周囲に旋回させ
て作動ガスを噴出させるためのガス噴出口を介して、ノ
ズルが取り付けられ、そのノズルのノズルオリフィスを
含む先端部を除く他の部分を被覆し、ノズルをトーチ本
体に固定するノズルキャップがトーチ本体に螺着され
る。そして電極を冷却した冷却水は、トーチ本体内部に
形成された冷却水通路を通り、トーチ本体とノズルとノ
ズルキャップにより成形される空間の経由して、ノズル
を冷却し、再びトーチ本体に形成された冷却水通路に戻
る構成となっている。
却水により冷却されるものは、トーチ本体に電極が取り
つけられ、それに絶縁体及び電極の軸の周囲に旋回させ
て作動ガスを噴出させるためのガス噴出口を介して、ノ
ズルが取り付けられ、そのノズルのノズルオリフィスを
含む先端部を除く他の部分を被覆し、ノズルをトーチ本
体に固定するノズルキャップがトーチ本体に螺着され
る。そして電極を冷却した冷却水は、トーチ本体内部に
形成された冷却水通路を通り、トーチ本体とノズルとノ
ズルキャップにより成形される空間の経由して、ノズル
を冷却し、再びトーチ本体に形成された冷却水通路に戻
る構成となっている。
【０００３】・第２の従来技術（空冷ノズルにおけるノ
ズル保護キャップ） プラズマトーチにおいてノズル先端が露出していると、
切断開始時に厚板のピアッシング（穴開け切断）を行う
とノズルに吹き上がった溶融金属（ドロス）がノズルに
付着しノズルを溶損したり、あるいは、ノズルと被切断
材が接触するとダブルアークと呼ばれる不正放電が起こ
りノズルを損傷することがある。そのため空冷ノズルに
於いて、ノズル先端部を保護するためにノズルとは電気
的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを取り付け
るとともに、ノズルを冷却するガスをそのままノズルと
ノズル保護キャップの間に流すことで、吹き上がってく
る溶融金属を吹き飛ばし、ノズルを保護する方法が米国
特許第４８６１９６２号（ハイパー １９８９年８月２
９日出願）に開示されている。
ズル保護キャップ） プラズマトーチにおいてノズル先端が露出していると、
切断開始時に厚板のピアッシング（穴開け切断）を行う
とノズルに吹き上がった溶融金属（ドロス）がノズルに
付着しノズルを溶損したり、あるいは、ノズルと被切断
材が接触するとダブルアークと呼ばれる不正放電が起こ
りノズルを損傷することがある。そのため空冷ノズルに
於いて、ノズル先端部を保護するためにノズルとは電気
的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを取り付け
るとともに、ノズルを冷却するガスをそのままノズルと
ノズル保護キャップの間に流すことで、吹き上がってく
る溶融金属を吹き飛ばし、ノズルを保護する方法が米国
特許第４８６１９６２号（ハイパー １９８９年８月２
９日出願）に開示されている。
【０００４】・第３の従来技術（溶接トーチにおけるノ
ズル保護キャップ） 上記第２の従来技術と同様に、ノズルの周囲に、ノズル
とは電気的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを
取り付け、ノズルとノズル保護キャップの間に２次ガス
を流す構成となっているプラズマ溶接トーチが特公昭５
３−１１９７５３号公報（日立精工 昭和５２年３月３
０日出願）に開示されている。
ズル保護キャップ） 上記第２の従来技術と同様に、ノズルの周囲に、ノズル
とは電気的に絶縁された金属製のノズル保護キャップを
取り付け、ノズルとノズル保護キャップの間に２次ガス
を流す構成となっているプラズマ溶接トーチが特公昭５
３−１１９７５３号公報（日立精工 昭和５２年３月３
０日出願）に開示されている。
【０００５】・第４の従来技術（旋回気流効果による切
断面の傾斜） プラズマ切断では一般的に切断溝（カーフ）の表側が広
く、裏側が狭くなっている。そのため接断面は垂直とな
らず傾いている。しかし一方で、アークの安定化のため
に、電極の軸の周囲に作動ガスを旋回させて噴出する構
成のプラズマトーチに於いては、その切断面が左右対象
とはならず、非対象となることが知られている。このこ
とを利用すると、表カーフ幅が広く、裏カーフ幅が狭く
なっている状況に於いても、作動ガスの旋回によって、
片側の接断面だけであれば、垂直な切断を行うことがで
きることが溶接技術１９８８年６月号に開示されてい
る。
断面の傾斜） プラズマ切断では一般的に切断溝（カーフ）の表側が広
く、裏側が狭くなっている。そのため接断面は垂直とな
らず傾いている。しかし一方で、アークの安定化のため
に、電極の軸の周囲に作動ガスを旋回させて噴出する構
成のプラズマトーチに於いては、その切断面が左右対象
とはならず、非対象となることが知られている。このこ
とを利用すると、表カーフ幅が広く、裏カーフ幅が狭く
なっている状況に於いても、作動ガスの旋回によって、
片側の接断面だけであれば、垂直な切断を行うことがで
きることが溶接技術１９８８年６月号に開示されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記各従来技術にあっ
ては、（１）ノズルの保護と、（２）２次ガスによるプ
ラズマアークの緊縮、（３）ノズル保護キャップの温度
上昇、（４）旋回気流効果の調整、（５）冷却水面路の
電気腐食の点について以下のような問題があった。
ては、（１）ノズルの保護と、（２）２次ガスによるプ
ラズマアークの緊縮、（３）ノズル保護キャップの温度
上昇、（４）旋回気流効果の調整、（５）冷却水面路の
電気腐食の点について以下のような問題があった。
【０００７】（１）ノズルの保護 プラズマ切断に於いては、切断開始時に厚板のピアッシ
ング（穴開け切断）を行うとノズルに吹き上がった溶融
金属がノズルに付着しノズルを溶損したり、あるいは、
ノズルと被切断材が接触するとダブルアークと呼ばれる
不正放電が起こりノズルを損傷することがある。従っ
て、第１の従来技術にあるようにノズルが露出している
プラズマトーチでは厚板のピアッシングを行う際には、
メインアークが移行する最高の高さでピアッシングを行
い、ピアッシング時の溶融金属（ドロス）の吹き上がり
を避けて、穴が貫通した後、トーチを切断に適した高さ
まで下げて切断を開始するという方法が採用されてい
る。しかし、この方法によると切断開始時のトーチの高
さ制御が複雑となることは避けられず、また、切断中あ
るいは終了時に、被切断材が熱変形や支持の状態によっ
ては、跳ね上がってくることがあり、それを避けるのは
困難で、ノズルと被切断材が接触することでダブルアー
クが発生し、ノズルを損傷する危険性を回避することは
できない。このようなことを考慮して、第２の従来技術
にあるように空冷されたノズルを有するトーチに於いて
は、上記のピアッシング時のノズルへのドロスの付着や
被切断材との電気的な接触を防止するための、ノズル保
護キャップの機構が開示されている。しかしながら、第
２の従来技術では、空冷ノズル方式のプラズマトーチに
対して適用されており、第２の従来技術にあるようなノ
ズルを水冷するプラズマトーチにはトーチ先端部の形状
が異なるため適用できない。また、ノズルを空冷してい
る冷却ガスを利用する機構となっているため、多量の冷
却ガスを流す必要があり、これを確保するためにノズル
保護キャップにはトーチ軸上プラズマアークを通す開口
部以外にこの複数の開口部が設けられている。このた
め、被切断材の表面には多量の冷却ガスが噴出するた
め、プラズマアークへの擾乱が増加し切断に悪影響がで
る問題があった。また、第３の従来技術では、水冷のノ
ズルに対して保護キャップが適応されているが、その機
能は、被切断材とノズルの接触を防止する機能は有する
ものの、２次ガスで溶接部を大気から遮断するためのも
ので、ノズル保護キャップの開口部が広く開いているた
め、切断の場合のビアッシング時のドロスの吹き上がり
からノズルを守る機能は有していない。
ング（穴開け切断）を行うとノズルに吹き上がった溶融
金属がノズルに付着しノズルを溶損したり、あるいは、
ノズルと被切断材が接触するとダブルアークと呼ばれる
不正放電が起こりノズルを損傷することがある。従っ
て、第１の従来技術にあるようにノズルが露出している
プラズマトーチでは厚板のピアッシングを行う際には、
メインアークが移行する最高の高さでピアッシングを行
い、ピアッシング時の溶融金属（ドロス）の吹き上がり
を避けて、穴が貫通した後、トーチを切断に適した高さ
まで下げて切断を開始するという方法が採用されてい
る。しかし、この方法によると切断開始時のトーチの高
さ制御が複雑となることは避けられず、また、切断中あ
るいは終了時に、被切断材が熱変形や支持の状態によっ
ては、跳ね上がってくることがあり、それを避けるのは
困難で、ノズルと被切断材が接触することでダブルアー
クが発生し、ノズルを損傷する危険性を回避することは
できない。このようなことを考慮して、第２の従来技術
にあるように空冷されたノズルを有するトーチに於いて
は、上記のピアッシング時のノズルへのドロスの付着や
被切断材との電気的な接触を防止するための、ノズル保
護キャップの機構が開示されている。しかしながら、第
２の従来技術では、空冷ノズル方式のプラズマトーチに
対して適用されており、第２の従来技術にあるようなノ
ズルを水冷するプラズマトーチにはトーチ先端部の形状
が異なるため適用できない。また、ノズルを空冷してい
る冷却ガスを利用する機構となっているため、多量の冷
却ガスを流す必要があり、これを確保するためにノズル
保護キャップにはトーチ軸上プラズマアークを通す開口
部以外にこの複数の開口部が設けられている。このた
め、被切断材の表面には多量の冷却ガスが噴出するた
め、プラズマアークへの擾乱が増加し切断に悪影響がで
る問題があった。また、第３の従来技術では、水冷のノ
ズルに対して保護キャップが適応されているが、その機
能は、被切断材とノズルの接触を防止する機能は有する
ものの、２次ガスで溶接部を大気から遮断するためのも
ので、ノズル保護キャップの開口部が広く開いているた
め、切断の場合のビアッシング時のドロスの吹き上がり
からノズルを守る機能は有していない。
【０００８】（２）２次ガスによるプラズマアークの緊
縮 プラズマ切断では、アークをノズルにより細く絞り込む
ことで、高温高速のアークプラズマを得ている。小さい
ノズル径を有するノズルに、より多くの電流を流すこと
ができれば、狭い切断溝幅で高速で切断できる。しか
し、電流を増大していくと、電流がノズルオリフィスを
通過せずノズルの金属部を流れるダブルアークと呼ばれ
る現象が起こり、切断能力が低下するだけではなくノズ
ルを損傷してしまう。第１の従来技術では、アークを細
く絞り込むために、電極の周囲に作動ガスを強く旋回さ
せて噴出させるとともに、ノズルを水冷することでダブ
ルアークが起こりにくくしている。しかし、ノズルを噴
出したプラズマアークは、ノズルによる高速が解除され
膨脹するので、切断溝幅が広がってしまう問題が残って
いる。第２の従来技術では、ノズルが水冷されていない
ためノズルの冷却が不十分でダブルアークが起こり易
く、電流を大幅に増大することが困難である。また、ノ
ズル保護キャップによりプラズマアークを包囲するよう
に供給される２次ガスを使って、ノズルから噴出したア
ークを更に絞り込むことができるが、この第２の従来技
術では、プラズマガスを包囲する様に２次ガスを流すた
めの中央の開口部以外に、ノズル冷却のためにガス流量
を増やすための開口部が設けられており、アークを包囲
する２次ガスだけを独立して制御することができず、そ
のためにプラズマアークを更に絞り込むのに十分な２次
ガスの流速あるいは圧力を得ることが困難である。
縮 プラズマ切断では、アークをノズルにより細く絞り込む
ことで、高温高速のアークプラズマを得ている。小さい
ノズル径を有するノズルに、より多くの電流を流すこと
ができれば、狭い切断溝幅で高速で切断できる。しか
し、電流を増大していくと、電流がノズルオリフィスを
通過せずノズルの金属部を流れるダブルアークと呼ばれ
る現象が起こり、切断能力が低下するだけではなくノズ
ルを損傷してしまう。第１の従来技術では、アークを細
く絞り込むために、電極の周囲に作動ガスを強く旋回さ
せて噴出させるとともに、ノズルを水冷することでダブ
ルアークが起こりにくくしている。しかし、ノズルを噴
出したプラズマアークは、ノズルによる高速が解除され
膨脹するので、切断溝幅が広がってしまう問題が残って
いる。第２の従来技術では、ノズルが水冷されていない
ためノズルの冷却が不十分でダブルアークが起こり易
く、電流を大幅に増大することが困難である。また、ノ
ズル保護キャップによりプラズマアークを包囲するよう
に供給される２次ガスを使って、ノズルから噴出したア
ークを更に絞り込むことができるが、この第２の従来技
術では、プラズマガスを包囲する様に２次ガスを流すた
めの中央の開口部以外に、ノズル冷却のためにガス流量
を増やすための開口部が設けられており、アークを包囲
する２次ガスだけを独立して制御することができず、そ
のためにプラズマアークを更に絞り込むのに十分な２次
ガスの流速あるいは圧力を得ることが困難である。
【０００９】（３）ノズル保護キャップの温度上昇 第２の従来技術あるいは第３の従来技術にあるノズル保
護キャップは、２次ガスによる空冷しか行われないた
め、プラズマアークあるいは切断面からの輻射により温
度が上がってしまう。そのため、ノズルや電極などの小
脳部品の交換の際には、アーク停止後しばらく２次ガス
を流して冷却するか、あるいは、手袋をはめて交換する
かしなければならず、交換時の作業性が悪かった。
護キャップは、２次ガスによる空冷しか行われないた
め、プラズマアークあるいは切断面からの輻射により温
度が上がってしまう。そのため、ノズルや電極などの小
脳部品の交換の際には、アーク停止後しばらく２次ガス
を流して冷却するか、あるいは、手袋をはめて交換する
かしなければならず、交換時の作業性が悪かった。
【００１０】（４）旋回気流効果の調整 第４の従来技術に示したように、旋回気流効果によって
切断面が傾斜することを利用して、片側の切断面につい
て垂直な切断面を得ることが可能である。しかし、被切
断材の板厚や切断速度に合わせて、接断面の傾斜の程度
を調整しようとすると、旋回気流の強度つまり作動ガス
流量の増減が必要となる。しかし、作動ガス流量はアー
クを安定に保持するための最適値があり、作動ガス流量
を増減するとアークが不安定となってしまい、切断面の
傾斜の程度を調整することは困難である。
切断面が傾斜することを利用して、片側の切断面につい
て垂直な切断面を得ることが可能である。しかし、被切
断材の板厚や切断速度に合わせて、接断面の傾斜の程度
を調整しようとすると、旋回気流の強度つまり作動ガス
流量の増減が必要となる。しかし、作動ガス流量はアー
クを安定に保持するための最適値があり、作動ガス流量
を増減するとアークが不安定となってしまい、切断面の
傾斜の程度を調整することは困難である。
【００１１】（５）冷却水通路の電気腐食 第１の従来技術で示したように、電極とノズルが水冷さ
れるプラズマトーチでは電極及びノズルは、トーチ本体
のそれぞれ絶縁された金属部に当接され固定されるとと
もに、それぞれの金属部には、直流電源から電力が供給
されている。そして、冷却水は電極とノズルを冷却する
ように、電極側金属部とノズル側金属部を連結する冷却
水通路が設けられている。プラズマアークが発生してい
る時には、電極側金属部とノズル側金属部との間には電
位差が発生している。この時それぞれの金属部は電気的
に絶縁された状態でトーチ本体が構成されているが、そ
れぞれの金属部が冷却水通路で連結されており、そこに
冷却水が流れているため、冷却水を介して微弱な電流が
流れる。この電流は微弱なのでアークの発生には何等支
障は起きないが、この電流によって、トーチ本体の金属
部が徐々に電気化学的な作用によって腐食が進行し、ト
ーチが、いずれは使用不能に陥る問題を、電極及びノズ
ルが水冷されるトーチでは抱えている。
れるプラズマトーチでは電極及びノズルは、トーチ本体
のそれぞれ絶縁された金属部に当接され固定されるとと
もに、それぞれの金属部には、直流電源から電力が供給
されている。そして、冷却水は電極とノズルを冷却する
ように、電極側金属部とノズル側金属部を連結する冷却
水通路が設けられている。プラズマアークが発生してい
る時には、電極側金属部とノズル側金属部との間には電
位差が発生している。この時それぞれの金属部は電気的
に絶縁された状態でトーチ本体が構成されているが、そ
れぞれの金属部が冷却水通路で連結されており、そこに
冷却水が流れているため、冷却水を介して微弱な電流が
流れる。この電流は微弱なのでアークの発生には何等支
障は起きないが、この電流によって、トーチ本体の金属
部が徐々に電気化学的な作用によって腐食が進行し、ト
ーチが、いずれは使用不能に陥る問題を、電極及びノズ
ルが水冷されるトーチでは抱えている。
【００１２】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、ノズルが水冷されているようなトーチ構造のもの
に対しても有効にノズル保護の機能を発揮することがで
き、ノズル２の寿命が大幅に改善され、ノズルの交換に
伴う時間的なロスやランニングコストを低減でき、また
２次ガス通路内にインシュレータを介装したことによ
り、２次ガスがこのインシュレータにて整流されて、こ
の２次ガスによりノズル２より噴出したプラズマアーク
が再度絞り込まれて、切断溝幅の細い精密な切断を行な
うことができ、またインシュレータ１４，１４ａの整流
通路により２次ガス流をプラズマアークの旋回流と同一
方向に旋回させることができることにより、被切断機の
切断面の傾斜を垂直方向に変化することができ、また上
記ノズル保護キャッツプが先端部と基端部とに分離でき
るので、これの先端部だけを消耗品として交換すること
ができ経済的にすることができ、またノズル保護キャッ
プの基端部分が冷却水にて冷却されることにより、トー
チの保守点検時に、この部分に注意をはらうことなく取
扱うことができ、さらに冷却水による電気化学的な腐食
を低減することができる切断用プラズマトーチを提供す
ることを目的とするものである。
ので、ノズルが水冷されているようなトーチ構造のもの
に対しても有効にノズル保護の機能を発揮することがで
き、ノズル２の寿命が大幅に改善され、ノズルの交換に
伴う時間的なロスやランニングコストを低減でき、また
２次ガス通路内にインシュレータを介装したことによ
り、２次ガスがこのインシュレータにて整流されて、こ
の２次ガスによりノズル２より噴出したプラズマアーク
が再度絞り込まれて、切断溝幅の細い精密な切断を行な
うことができ、またインシュレータ１４，１４ａの整流
通路により２次ガス流をプラズマアークの旋回流と同一
方向に旋回させることができることにより、被切断機の
切断面の傾斜を垂直方向に変化することができ、また上
記ノズル保護キャッツプが先端部と基端部とに分離でき
るので、これの先端部だけを消耗品として交換すること
ができ経済的にすることができ、またノズル保護キャッ
プの基端部分が冷却水にて冷却されることにより、トー
チの保守点検時に、この部分に注意をはらうことなく取
扱うことができ、さらに冷却水による電気化学的な腐食
を低減することができる切断用プラズマトーチを提供す
ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る切断用プラズマトーチは、水冷された
電極１を用い、この電極１をプラズマガス通路６を隔て
て被覆するように配置されたノズル２のオリフィス１６
を通じてプラズマアークを電極１と被切断２４間で発生
させる。切断用プラズマトーチにおいて、ノズルキャッ
プ４の外側に、先端側にノズル２のオリフィス１６に対
向する開口部を有し、この開口部に連通する環状の２次
ガス通路８をノズルキャップ４との間で構成するノズル
保護キャップ５を上記電極１及びノズル２と電気的に絶
縁して固着し、上記２次ガス通路８内に、電気絶縁材に
て環状に構成され、かつ２次ガス通路８を流れるガス流
を整流する整流通路を有するインシュレータ１４を介装
した構成となっている。また、上記ノズル保護キャップ
５を熱伝導性のよい金属材料で構成する。また、上記イ
ンシュレータ５を矩形の断面形状にすると共に、このイ
ンシュレータ１４をノズルキャップ４の外周面とノズル
保護キャップの内周面にそれぞれ設けた段部に嵌着す
る。また、ノズル保護キャップ５ｂを、ノズル先端部を
保護する先端部２０と、トーチ本体側に固着する基端部
１９とにて構成し、かつこれらを着脱可能に結合する。
また、ノズル保護キャップ５ｂを構成する先端部２０と
基端部１９のそれぞれに互いに嵌合するフランジを設
け、あるいはそれぞれの互いに結合する部分にねじを設
け、上記先端部２０と基端部１９とを嵌合あるいは螺着
して容易に着脱できるようにする。また、ノズル保護キ
ャップ５ｂを構成する先端部２０と基端部１９のうち、
先端部２０を伝熱性のよい金属材料で、また基端部を機
械的強度に優れた金属材料にて構成する。また、ノズル
２の先端面とノズル保護キャップの開口部内側面との間
のギャップ１７の寸法ｈが０．５〜１．５ｍｍになるよ
うにする。また、ノズル２のオリフィス径φ1 とノズル
保護キャップ５の開口径φ2 との比φ2／φ1 を１．０
〜５．０にした。また、ノズル保護キャップ５ｃの基端
部１９の内側に環状の冷却水室２１を設け、この冷却水
室２１を電極１内に設けた冷却水室９に連通する。ま
た、ノズル保護キャップ５ｄを袋状の２重構造にし、こ
れによる空間を冷却水室２１ａとする。また、電極１の
周囲に設けられたプラズマガス通路６にプラズマガスを
流入するためのプラズマガス流入路６ａを、プラズマガ
スに旋回流を与えるようにトーチの軸心に対して傾斜さ
せ、またインシューレータ１４の整流通路を、これを通
る２次ガスに上記プラズマガスの旋回方向と同一方向の
旋回流を与えるようにしたうず巻き状にし、またノズル
２のオリフィス径φ1 とオリフィス長さＬの関係をＬ／
φ1 ≦２を満足するようにする。さらに、電極１側の冷
却水室９とノズル２側の冷却水通路１０とを連通する流
入路２５を電気絶縁材料にて構成したチューブ２６にて
構成する。
に、本発明に係る切断用プラズマトーチは、水冷された
電極１を用い、この電極１をプラズマガス通路６を隔て
て被覆するように配置されたノズル２のオリフィス１６
を通じてプラズマアークを電極１と被切断２４間で発生
させる。切断用プラズマトーチにおいて、ノズルキャッ
プ４の外側に、先端側にノズル２のオリフィス１６に対
向する開口部を有し、この開口部に連通する環状の２次
ガス通路８をノズルキャップ４との間で構成するノズル
保護キャップ５を上記電極１及びノズル２と電気的に絶
縁して固着し、上記２次ガス通路８内に、電気絶縁材に
て環状に構成され、かつ２次ガス通路８を流れるガス流
を整流する整流通路を有するインシュレータ１４を介装
した構成となっている。また、上記ノズル保護キャップ
５を熱伝導性のよい金属材料で構成する。また、上記イ
ンシュレータ５を矩形の断面形状にすると共に、このイ
ンシュレータ１４をノズルキャップ４の外周面とノズル
保護キャップの内周面にそれぞれ設けた段部に嵌着す
る。また、ノズル保護キャップ５ｂを、ノズル先端部を
保護する先端部２０と、トーチ本体側に固着する基端部
１９とにて構成し、かつこれらを着脱可能に結合する。
また、ノズル保護キャップ５ｂを構成する先端部２０と
基端部１９のそれぞれに互いに嵌合するフランジを設
け、あるいはそれぞれの互いに結合する部分にねじを設
け、上記先端部２０と基端部１９とを嵌合あるいは螺着
して容易に着脱できるようにする。また、ノズル保護キ
ャップ５ｂを構成する先端部２０と基端部１９のうち、
先端部２０を伝熱性のよい金属材料で、また基端部を機
械的強度に優れた金属材料にて構成する。また、ノズル
２の先端面とノズル保護キャップの開口部内側面との間
のギャップ１７の寸法ｈが０．５〜１．５ｍｍになるよ
うにする。また、ノズル２のオリフィス径φ1 とノズル
保護キャップ５の開口径φ2 との比φ2／φ1 を１．０
〜５．０にした。また、ノズル保護キャップ５ｃの基端
部１９の内側に環状の冷却水室２１を設け、この冷却水
室２１を電極１内に設けた冷却水室９に連通する。ま
た、ノズル保護キャップ５ｄを袋状の２重構造にし、こ
れによる空間を冷却水室２１ａとする。また、電極１の
周囲に設けられたプラズマガス通路６にプラズマガスを
流入するためのプラズマガス流入路６ａを、プラズマガ
スに旋回流を与えるようにトーチの軸心に対して傾斜さ
せ、またインシューレータ１４の整流通路を、これを通
る２次ガスに上記プラズマガスの旋回方向と同一方向の
旋回流を与えるようにしたうず巻き状にし、またノズル
２のオリフィス径φ1 とオリフィス長さＬの関係をＬ／
φ1 ≦２を満足するようにする。さらに、電極１側の冷
却水室９とノズル２側の冷却水通路１０とを連通する流
入路２５を電気絶縁材料にて構成したチューブ２６にて
構成する。
【００１４】
【作 用】プラズマガスと共にノズルより噴出したプ
ラズマアークはノズル２及びオリフィス１６を通って噴
出される。このとき、ギャップ１７より上記プラズマア
ークに向けて２次ガスが噴出されるが、このときの２次
ガスはインシュレータ１４により整流される。またイン
シュレータ１４によりノズルキャップ４とノズル保護キ
ャップ５とが調心されて結合される。先端部２０と基端
部１９，１９ａとに分離された構成のノズル保護キャッ
プは先端部だけを消耗品として交換される。ノズル保護
キャップの基端部１９ａに冷却水室を設けることによ
り、このノズル保護キャップが冷却される。プラズマガ
スはプラズマガス流入路６ａにて旋回流が与えられ、ま
た２次ガスもインシュレータ１４ａにて上記プラズマガ
スと同一方向の旋回流が与えられる。冷却水が流れる流
路に電気絶縁材料にて構成したチューブ２６を嵌合する
ことで、冷却水室の電気的な腐食が防止される。
ラズマアークはノズル２及びオリフィス１６を通って噴
出される。このとき、ギャップ１７より上記プラズマア
ークに向けて２次ガスが噴出されるが、このときの２次
ガスはインシュレータ１４により整流される。またイン
シュレータ１４によりノズルキャップ４とノズル保護キ
ャップ５とが調心されて結合される。先端部２０と基端
部１９，１９ａとに分離された構成のノズル保護キャッ
プは先端部だけを消耗品として交換される。ノズル保護
キャップの基端部１９ａに冷却水室を設けることによ
り、このノズル保護キャップが冷却される。プラズマガ
スはプラズマガス流入路６ａにて旋回流が与えられ、ま
た２次ガスもインシュレータ１４ａにて上記プラズマガ
スと同一方向の旋回流が与えられる。冷却水が流れる流
路に電気絶縁材料にて構成したチューブ２６を嵌合する
ことで、冷却水室の電気的な腐食が防止される。
【００１５】
【実 施 例】本発明の第１の実施例を図１、図２
（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図中１は電極、２
はこの電極１の先端に対向する位置にノズル保持部材３
にて保持されて設けられたノズル、４は上記ノズル１の
下端部分を除き、その他の部分を被覆するノズルキャッ
プ、５はこのノズルキャップ４の外側を被覆するノズル
保護キャップである。そして上記電極１の周囲には、こ
の周囲からノズル２に連通するプラズマガス通路６が設
けてあり、またノズル２とノズルキャップ４との間には
冷却水通路７が設けてあり、さらに、ノズルキャップ４
とノズル保護キャップ５との間にはノズル２の先端側に
開放された２次ガス通路８が設けられている。上記ノズ
ル保護キャップ５はノズルキャップ４に対して電気的に
絶縁された状態となっており、またノズル２はノズルキ
ャップ４の先端部でも支持されている。
（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図中１は電極、２
はこの電極１の先端に対向する位置にノズル保持部材３
にて保持されて設けられたノズル、４は上記ノズル１の
下端部分を除き、その他の部分を被覆するノズルキャッ
プ、５はこのノズルキャップ４の外側を被覆するノズル
保護キャップである。そして上記電極１の周囲には、こ
の周囲からノズル２に連通するプラズマガス通路６が設
けてあり、またノズル２とノズルキャップ４との間には
冷却水通路７が設けてあり、さらに、ノズルキャップ４
とノズル保護キャップ５との間にはノズル２の先端側に
開放された２次ガス通路８が設けられている。上記ノズ
ル保護キャップ５はノズルキャップ４に対して電気的に
絶縁された状態となっており、またノズル２はノズルキ
ャップ４の先端部でも支持されている。
【００１６】上記電極１の内側には冷却水室９が設けて
あり、この冷却水室９は上記冷却水通路７に連通されて
いる。そしてこれらの一方の冷却水室９に冷却水流入路
１０が接続してあり、他方の冷却水通路７に冷却水流出
路１０ａが接続してある。一方上記プラズマガス通路６
にはプラズマガス流入路１１が、また２次ガス通路８に
は２次ガス流入路１２がそれぞれ接続してある。１３は
上記各部材を支持するトーチ本体で、これは電極１及び
ノズル２に対して絶縁されている。そして上記ノズル保
護キャップ５はこのトーチ本体１３に螺着されている。
あり、この冷却水室９は上記冷却水通路７に連通されて
いる。そしてこれらの一方の冷却水室９に冷却水流入路
１０が接続してあり、他方の冷却水通路７に冷却水流出
路１０ａが接続してある。一方上記プラズマガス通路６
にはプラズマガス流入路１１が、また２次ガス通路８に
は２次ガス流入路１２がそれぞれ接続してある。１３は
上記各部材を支持するトーチ本体で、これは電極１及び
ノズル２に対して絶縁されている。そして上記ノズル保
護キャップ５はこのトーチ本体１３に螺着されている。
【００１７】ノズルキャップ４とノズル保護キャップ５
との間に構成される２次ガス通路８はテーパ環状に形成
されているが、この２次ガス通路８内に絶縁材料にて構
成され、かつスペーサをかねるインシュレータ１４が、
ノズルキャップ４及びノズル保護キャップ５のそれぞれ
の壁面に対して気密状にして介装してある。そしてこの
インシュレータ１４にはこれの上流側と下流側とを連通
する整流路となる小孔１５が円周方向に複数個開口して
ある。なおこの整流通路となる小孔１５は図２（ａ）に
示す小孔１５に替えて図２（ｂ）に示すように、内面
（あるいは外面）に軸方向に溝１５ａにしてもよい。ま
た上記整流通路となる小孔１５及び溝１５ａは軸心に対
してうず巻き状に設けてもよい。なお図２（ａ），
（ｂ）に示したインシュレータ１４は２次ガス通路８の
テーパ環状の形状にあわせてテーパ状に形成されている
が、このように形状にかぎるものではなく、図２の
（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように断面短形状にし
て、整流された２次ガスは軸心方向に流れるようにして
もよい。
との間に構成される２次ガス通路８はテーパ環状に形成
されているが、この２次ガス通路８内に絶縁材料にて構
成され、かつスペーサをかねるインシュレータ１４が、
ノズルキャップ４及びノズル保護キャップ５のそれぞれ
の壁面に対して気密状にして介装してある。そしてこの
インシュレータ１４にはこれの上流側と下流側とを連通
する整流路となる小孔１５が円周方向に複数個開口して
ある。なおこの整流通路となる小孔１５は図２（ａ）に
示す小孔１５に替えて図２（ｂ）に示すように、内面
（あるいは外面）に軸方向に溝１５ａにしてもよい。ま
た上記整流通路となる小孔１５及び溝１５ａは軸心に対
してうず巻き状に設けてもよい。なお図２（ａ），
（ｂ）に示したインシュレータ１４は２次ガス通路８の
テーパ環状の形状にあわせてテーパ状に形成されている
が、このように形状にかぎるものではなく、図２の
（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように断面短形状にし
て、整流された２次ガスは軸心方向に流れるようにして
もよい。
【００１８】上記ノズル２のオリフィス１６の径φ1 と
ノズル保護キャップ５の開口径φ2 との比（φ2 ／
φ1 ）は１．０〜５．０が適当であり、また好ましくは
２．０〜４．０である。ここでφ2 ／φ1 ＜１．０の場
合にはノズル保護キャップ５の先端がプラズマアークの
熱で変形して損傷してしまい、その上、２次ガスの流れ
を乱してしまう。またφ2 ／φ＞５．０の場合には、ド
ロスの吹き返りがノズル２及びノズル２の下端面とノズ
ル保護キャップ５の間のギャップ１７に付着してダブル
アークが発生してしまう。また上記ギャップ１７のギャ
ップ寸法ｈは０．５〜１．５ｍｍが適当である。ここで
ｈ＜０．５ｍｍとした場合、２次ガスの噴出する流速が
速くなりすぎてアークを乱してしまう。上記インシュレ
ータ１４はふっ素系等の合成樹脂あるいはセラミックに
て構成する。
ノズル保護キャップ５の開口径φ2 との比（φ2 ／
φ1 ）は１．０〜５．０が適当であり、また好ましくは
２．０〜４．０である。ここでφ2 ／φ1 ＜１．０の場
合にはノズル保護キャップ５の先端がプラズマアークの
熱で変形して損傷してしまい、その上、２次ガスの流れ
を乱してしまう。またφ2 ／φ＞５．０の場合には、ド
ロスの吹き返りがノズル２及びノズル２の下端面とノズ
ル保護キャップ５の間のギャップ１７に付着してダブル
アークが発生してしまう。また上記ギャップ１７のギャ
ップ寸法ｈは０．５〜１．５ｍｍが適当である。ここで
ｈ＜０．５ｍｍとした場合、２次ガスの噴出する流速が
速くなりすぎてアークを乱してしまう。上記インシュレ
ータ１４はふっ素系等の合成樹脂あるいはセラミックに
て構成する。
【００１９】上記構成において、電極１からのプラズマ
アークは、この電極１の周囲に設けられたプラズマガス
通路６に供給されたプラズマガスと共にノズル２及びノ
ズル保護キャップ５の開口部を通って噴出される。この
とき、ノズル２は冷却水通路７を通る冷却水にて冷却さ
れる。また２次ガスは２次ガス通路８を通ってギャップ
１７より上記プラズマの周囲を囲繞するようにして噴出
されるが、このときの２次ガスはインシュレータ１４を
通る間に整流される。すなわち、環状の２次ガス通路８
を通ってきた２次ガスはインシュレータ１４の小孔１５
あるいは溝１５ａにて構成される整流通路を通る間に整
流される。
アークは、この電極１の周囲に設けられたプラズマガス
通路６に供給されたプラズマガスと共にノズル２及びノ
ズル保護キャップ５の開口部を通って噴出される。この
とき、ノズル２は冷却水通路７を通る冷却水にて冷却さ
れる。また２次ガスは２次ガス通路８を通ってギャップ
１７より上記プラズマの周囲を囲繞するようにして噴出
されるが、このときの２次ガスはインシュレータ１４を
通る間に整流される。すなわち、環状の２次ガス通路８
を通ってきた２次ガスはインシュレータ１４の小孔１５
あるいは溝１５ａにて構成される整流通路を通る間に整
流される。
【００２０】またこのとき、ノズル２の下端面とノズル
保護キャップ５の間のギャップ１７のギャップ寸法ｈを
最適値とすることにより、プラズマアークを包囲するよ
うに噴出される２次ガスを十分な流量を十分速い流速で
供給される。またノズル保護キャップ５の開口径φ2 を
最適にとることにより、ピアッシング時のドロスの吹き
上がりからノズル２が保護される。
保護キャップ５の間のギャップ１７のギャップ寸法ｈを
最適値とすることにより、プラズマアークを包囲するよ
うに噴出される２次ガスを十分な流量を十分速い流速で
供給される。またノズル保護キャップ５の開口径φ2 を
最適にとることにより、ピアッシング時のドロスの吹き
上がりからノズル２が保護される。
【００２１】次に本発明の他の実施例を図３以下に基づ
いて説明する。図３はインシュレータの変形例を示すも
ので、インシュレータ１４ａは断面形状を矩形にした部
材にて環状に構成されており、このインシュレータ１４
ａはノズルキャップ４ａとノズル保護キャップ５ａのそ
れぞれ対向部に形成した段部に嵌合して取付けられてい
る。そしてこのインシュレータ１４ａの外周側に整流通
路１８が設けられている。
いて説明する。図３はインシュレータの変形例を示すも
ので、インシュレータ１４ａは断面形状を矩形にした部
材にて環状に構成されており、このインシュレータ１４
ａはノズルキャップ４ａとノズル保護キャップ５ａのそ
れぞれ対向部に形成した段部に嵌合して取付けられてい
る。そしてこのインシュレータ１４ａの外周側に整流通
路１８が設けられている。
【００２２】この構成によれば、ノズルキャップ４ａと
ノズル保護キャップ５ａとはインシュレータ１４ａにて
調心され、両部材の位置決めが容易に行なわれる。
ノズル保護キャップ５ａとはインシュレータ１４ａにて
調心され、両部材の位置決めが容易に行なわれる。
【００２３】図４はノズル保護キャップを先端側と基端
側とを別部材にした例を示す。すなわち、ノズル保護キ
ャップ５ｂはノズル本体１３に螺着される基端部１９
と、ノズル２側の先端部２０とが別部材になっている。
そしてこの先端部２０側に上記インシュレータ１４ａが
支持されている。上記基端部１９と先端部２０との結合
は、先端部２０側にフランジ部２０ａを設け、このフラ
ンジ部２０ａに基端部１９の先端側を嵌合固着するか、
あるいはこのフランジ部２０ａにおいて両者を螺合固着
してもよい。
側とを別部材にした例を示す。すなわち、ノズル保護キ
ャップ５ｂはノズル本体１３に螺着される基端部１９
と、ノズル２側の先端部２０とが別部材になっている。
そしてこの先端部２０側に上記インシュレータ１４ａが
支持されている。上記基端部１９と先端部２０との結合
は、先端部２０側にフランジ部２０ａを設け、このフラ
ンジ部２０ａに基端部１９の先端側を嵌合固着するか、
あるいはこのフランジ部２０ａにおいて両者を螺合固着
してもよい。
【００２４】プラズマトーチの使用に際してノズル保護
キャップ５ｂの先端側が破損するが、この実施例によれ
ば、先端部２０だけを交換でき、ノズル保護キャップ全
体を交換するものに対して経済的である。またノズル保
護キャップ５ｂを基端部１９と先端部２０とを分割した
ので、それぞれの材質を異ならせることができ、先端部
２０は熱伝導のよい材質で構成することで、高温の溶融
金属が付着したとしても、この溶融金属が短時間で冷却
されて剥離しやすくなる。一方基端部１９は機械的強度
に優れた材質で構成することで、トーチが被切断材と接
触してもこれが変形しないようになる。
キャップ５ｂの先端側が破損するが、この実施例によれ
ば、先端部２０だけを交換でき、ノズル保護キャップ全
体を交換するものに対して経済的である。またノズル保
護キャップ５ｂを基端部１９と先端部２０とを分割した
ので、それぞれの材質を異ならせることができ、先端部
２０は熱伝導のよい材質で構成することで、高温の溶融
金属が付着したとしても、この溶融金属が短時間で冷却
されて剥離しやすくなる。一方基端部１９は機械的強度
に優れた材質で構成することで、トーチが被切断材と接
触してもこれが変形しないようになる。
【００２５】また図５はノズル保護キャップを冷却でき
るようにした実施例を示す。すなわち、ノズル保護キャ
ップ５ｃの基端部１９ａの内側に環状の冷却水室２１を
設け、この冷却水室２１に電極１の内側に設けられた電
極１側の冷却水室９に通路２２にて連通してある。この
構成によりノズル保護キャップ５ｃの基端部は冷却水室
２１内の冷却水により冷却されこの部分の昇温が抑制さ
れる。
るようにした実施例を示す。すなわち、ノズル保護キャ
ップ５ｃの基端部１９ａの内側に環状の冷却水室２１を
設け、この冷却水室２１に電極１の内側に設けられた電
極１側の冷却水室９に通路２２にて連通してある。この
構成によりノズル保護キャップ５ｃの基端部は冷却水室
２１内の冷却水により冷却されこの部分の昇温が抑制さ
れる。
【００２６】図６は上記ノズル保護キャップを冷却する
ための構成の他例を示すもので、ノズル保護キャップ５
ｄの冷却水室２１ａを上下方向に幅の広い環状に構成し
てその容積を大きくすることにより、この部分の冷却能
力が多くなっている。そしてこの冷却水室２１ａには電
極１側の冷却水室９に連通する流入側の通路２２のほか
に、ノズル２のまわりに設けた冷却水通路７に連通する
出口側の通路２３が連通している。
ための構成の他例を示すもので、ノズル保護キャップ５
ｄの冷却水室２１ａを上下方向に幅の広い環状に構成し
てその容積を大きくすることにより、この部分の冷却能
力が多くなっている。そしてこの冷却水室２１ａには電
極１側の冷却水室９に連通する流入側の通路２２のほか
に、ノズル２のまわりに設けた冷却水通路７に連通する
出口側の通路２３が連通している。
【００２７】また図７にて示したインシュレータ１４ａ
において、これに設けた整流通路１８をトーチの中心に
対してうず巻き状にすることにより、ノズル保護キャッ
プのギャップから噴出する２次ガス流を旋回流にするこ
とができる。さらに電極１の周囲に設けられたプラズマ
ガス通路６にプラズマガスを流入するための複数本のプ
ラズマガス流入路６ａを図８に示すようにトーチの軸心
に対して傾斜させて、プラズマガス通路６に流入するプ
ラズマガスに旋回流を与えるようにする。またこのと
き、ノズル２のオリフィス長Ｌはオリフィス径φ1 に対
してＬ／φ1 ≦２の関係にする。この構成において、２
次ガスの旋回方向とプラズマガスの旋回方向とが同一に
なるようにする。
において、これに設けた整流通路１８をトーチの中心に
対してうず巻き状にすることにより、ノズル保護キャッ
プのギャップから噴出する２次ガス流を旋回流にするこ
とができる。さらに電極１の周囲に設けられたプラズマ
ガス通路６にプラズマガスを流入するための複数本のプ
ラズマガス流入路６ａを図８に示すようにトーチの軸心
に対して傾斜させて、プラズマガス通路６に流入するプ
ラズマガスに旋回流を与えるようにする。またこのと
き、ノズル２のオリフィス長Ｌはオリフィス径φ1 に対
してＬ／φ1 ≦２の関係にする。この構成において、２
次ガスの旋回方向とプラズマガスの旋回方向とが同一に
なるようにする。
【００２８】この実施例の構成によるプラズマトーチに
て図７に示すよう被切断材２４を切断したときに、２次
ガスの旋回流の上流側の切断壁２４ａが垂直になり、他
方の切断壁２４ｂが開先状に傾斜されて切断される。こ
のように、例えば、２次ガスが上からみて右方向に旋回
している場合、右側の切断壁２４ａが垂直状になる。
て図７に示すよう被切断材２４を切断したときに、２次
ガスの旋回流の上流側の切断壁２４ａが垂直になり、他
方の切断壁２４ｂが開先状に傾斜されて切断される。こ
のように、例えば、２次ガスが上からみて右方向に旋回
している場合、右側の切断壁２４ａが垂直状になる。
【００２９】さらに上記各実施例において、冷却水によ
る電気化学的な腐食を低減するためには、冷却水を介し
て流れる電流を減少してやらねばらないが、そのために
は、冷却水に接するトーチ本体の金属部分の面積を狭く
してやる必要がある。このことから図１に示すように、
電極１側の冷却水室９とノズル２側の冷却水通路１０と
を連通する流入路２５に電気絶縁材料にて構成したチュ
ーブ２６を嵌合する。
る電気化学的な腐食を低減するためには、冷却水を介し
て流れる電流を減少してやらねばらないが、そのために
は、冷却水に接するトーチ本体の金属部分の面積を狭く
してやる必要がある。このことから図１に示すように、
電極１側の冷却水室９とノズル２側の冷却水通路１０と
を連通する流入路２５に電気絶縁材料にて構成したチュ
ーブ２６を嵌合する。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ノズル２が水冷されて
いるようなトーチ構造のものに対しても有効にノズル保
護の機能を発揮することができて、ノズル２の寿命が大
幅に改善され、ノズルの交換に伴う時間的なロスやラン
ニングコストを低減できる。また２次ガス通路内にイン
シュレータを介装したことにより、２次ガスがこのイン
シュレータにて整流されて、この２次ガスによりノズル
２より噴出したプラズマアークが再度絞り込まれて、切
断溝幅の細い精密な切断を行なうことができる。また、
インシュレータ１４，１４ａの整流通路により２次ガス
流をプラズマアークの旋回流と同一方向に旋回させるこ
とができることにより、被切断機２４の切断面の傾斜を
垂直方向に変化することができる。また上記ノズル保護
キャップが先端部と基端部とに分離できるので、これの
先端部だけを消耗品として交換することができ、経済的
である。またノズル保護キャップの基端部分が冷却水に
て冷却されることにより、トーチの保守点検時に、この
部分に注意をはらうことなく取扱うことができる。さら
に冷却水による電気化学的な腐食を低減することができ
る。
いるようなトーチ構造のものに対しても有効にノズル保
護の機能を発揮することができて、ノズル２の寿命が大
幅に改善され、ノズルの交換に伴う時間的なロスやラン
ニングコストを低減できる。また２次ガス通路内にイン
シュレータを介装したことにより、２次ガスがこのイン
シュレータにて整流されて、この２次ガスによりノズル
２より噴出したプラズマアークが再度絞り込まれて、切
断溝幅の細い精密な切断を行なうことができる。また、
インシュレータ１４，１４ａの整流通路により２次ガス
流をプラズマアークの旋回流と同一方向に旋回させるこ
とができることにより、被切断機２４の切断面の傾斜を
垂直方向に変化することができる。また上記ノズル保護
キャップが先端部と基端部とに分離できるので、これの
先端部だけを消耗品として交換することができ、経済的
である。またノズル保護キャップの基端部分が冷却水に
て冷却されることにより、トーチの保守点検時に、この
部分に注意をはらうことなく取扱うことができる。さら
に冷却水による電気化学的な腐食を低減することができ
る。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はイ
ンシュレータのそれぞれ異なる実施例を示す説明図であ
る。
ンシュレータのそれぞれ異なる実施例を示す説明図であ
る。
【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の別の実施例を示すと共に、作用を示す
断面図である。
断面図である。
【図８】プラズマガス流入路の構成を示す斜視図であ
る。
る。
１…電極、２…ノズル、３…ノズル保持部材、４…ノズ
ルキャップ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ノズル保護
キャップ、６…プラズマガス通路、７…冷却水通路、８
…２次ガス通路、９，２１…冷却水室、１０…冷却水流
入路、１０ａ…冷却水流出路、１１…プラズマガス流入
路、１２…２次ガス流入路、１３…トーチ本体、１４，
１４ａ…インシュレータ、１５…小孔、１５ａ…溝、１
６…オリフィス、１７…ギャップ、１８…整流通路、１
９，１９ａ…基端部、２０…先端部、２０ａ…フランジ
部、２２，２３…通路、２４…被切断材、２５…流入
路、２６…チューブ。
ルキャップ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ノズル保護
キャップ、６…プラズマガス通路、７…冷却水通路、８
…２次ガス通路、９，２１…冷却水室、１０…冷却水流
入路、１０ａ…冷却水流出路、１１…プラズマガス流入
路、１２…２次ガス流入路、１３…トーチ本体、１４，
１４ａ…インシュレータ、１５…小孔、１５ａ…溝、１
６…オリフィス、１７…ギャップ、１８…整流通路、１
９，１９ａ…基端部、２０…先端部、２０ａ…フランジ
部、２２，２３…通路、２４…被切断材、２５…流入
路、２６…チューブ。
Claims (12)
- 【請求項１】 水冷された電極１を用い、この電極１を
プラズマガス通路６を隔てて被覆するように配置された
ノズル２のオリフィス１６を通じてプラズマアークを電
極１と被切断材２４間で発生させる。切断用プラズマト
ーチにおいて、ノズルキャップ４の外側に、先端側にノ
ズル２のオリフィス１６に対向する開口部を有し、この
開口部に連通する環状の２次ガス通路８をノズルキャッ
プ４との間で構成するノズル保護キャップ５を上記電極
１及びノズル２と電気的に絶縁して固着し、上記２次ガ
ス通路８内に、電気絶縁材にて環状に構成され、かつ２
次ガス通路８を流れるガス流を整流する整流通路を有す
るインシュレータ１４を介装したことを特徴とする切断
用プラズマトーチ。 - 【請求項２】 ノズル保護キャップ５を熱伝導性のよい
金属材料で構成したことを特徴とする請求項１記載の切
断用プラズマトーチ。 - 【請求項３】 インシュレータ１４を矩形の断面形状に
すると共に、このインシュレータ１４をノズルキャップ
４の外周面とノズル保護キャップの内周面にそれぞれ設
けた段部に嵌着したことを特徴とする請求項１記載の切
断用プラズマトーチ。 - 【請求項４】 ノズル保護キャップ５ｂを、ノズル先端
部を保護する先端部２０と、トーチ本体側に固着する基
端部１９とにて構成し、かつこれらを着脱可能に結合し
たことを特徴とする請求項１記載の切断用プラズマトー
チ。 - 【請求項５】 ノズル保護キャップ５ｂを構成する先端
部２０と基端部１９のそれぞれに互いに嵌合するフラン
ジを設け、あるいはそれぞれの互いに結合する部分にね
じを設け、上記先端部２０と基端部１９とを嵌合あるい
は螺着して容易に着脱できるようにしたことを特徴とす
る請求項４記載の切断用プラズマトーチ。 - 【請求項６】 ノズル保護キャップ５ｂを構成する先端
部２０と基端部１９のうち、先端部２０を伝熱性のよい
金属材料で、また基端部１９を機械的強度に優れた金属
材料にて構成したことを特徴とする請求項４記載の切断
用プラズマトーチ。 - 【請求項７】 ノズル２の先端面とノズル保護キャップ
５，５ａ，５ｂの開口部内側面との間のギャップ１７の
寸法ｈが０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請
求項１，４記載の切断用プラズマトーチ。 - 【請求項８】 ノズル２のオリフィス径φ1 とノズル保
護キャップ５，５ａ，５ｂの開口径φ2 との比φ2 ／φ
1 を１．０〜５．０にしたことを特徴とする請求項１，
４記載の切断用プラズマトーチ。 - 【請求項９】 ノズル保護キャップ５ｃの基端部の内側
に環状の冷却水室２１を設け、この冷却水室２１を電極
１内に設けた冷却水室９に連通したことを特徴とする請
求項１，４記載の切断用プラズマトーチ。 - 【請求項１０】 ノズル保護キャップ５ｄを袋状の２重
構造にし、これによる空間を冷却水室２１ａとしたこと
を特徴とする請求項９記載の切断用プラズマトーチ。 - 【請求項１１】 電極１の周囲に設けられたプラズマガ
ス通路６にプラズマガスを流入するためのプラズマガス
流入路６ａを、プラズマガスに旋回流を与えるようにト
ーチの軸心に対して傾斜させ、またインシューレータ１
４，１４ａの整流通路を、これを通る２次ガスに上記プ
ラズマガスの旋回方向と同一方向の旋回流を与えるよう
にしたうず巻き状にし、またノズル２のオリフィス径φ
1 とオリフィス長さＬの関係をＬ／φ1 ≦２を満足する
ことを特徴とする請求項１，４記載の切断用プラズマト
ーチ。 - 【請求項１２】 電極１側の冷却水室９とノズル２側の
冷却水通路１０とを連通する流入路２５を電気絶縁材料
にて構成したチューブ２６にて構成したことを特徴とす
る請求項１，４記載の切断用プラズマトーチ。
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