JPH06262367A - プラズマ切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ切断装置に於いてプラズマアークと
共に霧状の水とガスとの混合気を噴出することによって
アークをより細く絞り、切断面の傾斜を改善し、更に切
断後における錆の誘発を防ぐ。 【構成】 プラズマトーチの外部あるいは内部に冷却ガ
スと水との混合気を発生させるための冷却ガス用混合部
材を備え、被切断材の切り口表面に対してプラズマアー
クと共に前記混合気を噴出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ切断装置に於
いてガスと水を混合した混合気によってノズル部材を冷
却すると共に、該混合気をプラズマアークに沿って噴射
し得るように構成したプラズマ切断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマアークを用いた種々の切断装置
が提供されている。その中で特公昭４７─９２５２号公
報に開示された技術は、鋼材を切断する際に被切断材切
り口の品質改善と切断速度の向上を図るための技術に関
するものである。上記技術は、プラズマトーチ内部にプ
ラズマアークの周囲よりアーク外周に沿って被切断材の
切り口に水を供給するための通路を具備し、水の蒸発潜
熱を利用して、被切断材の切り口の肩だれを防止し、同
時に水が熱分解して生ずる酸素の化学作用によって、切
断速度を高めるように構成した装置である。

【０００３】酸素もしくは空気のような活性ガスと一緒
に、水を被切断材の切り口に噴射することによって切断
速度を一層向上させる上記化学作用に於いては、酸素そ
の他の活性ガスと水とを別々のノズルから被切断材の切
り口に供給しても良いし、あるいはガス流に水を添加し
て同一のノズルから霧状に噴射しても良いとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記技術で
は、プラズマ切断時にトーチから噴出した水が被切断材
の切り口一帯に溢れ、切断後の被切断材の切り口表面に
錆を誘発していた。このため、該錆のため切断後には被
切断材の切り口表面を研磨しなければならないという作
業上の手間がかかっていた。

【０００５】また、上記技術では酸素その他の活性ガス
流に水を添加して同一のノズルから霧状に噴射する方法
を示唆するのみであったが、未だ具体的な装置として実
現していなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るプラズマ切断装置の一つは、冷却と切
断速度を促進する目的を持ち、酸素その他の活性化ガス
と水とを混合してなる冷却用混合気と、プラズマトーチ
外部にあって該冷却用混合気を発生させる混合部材と、
プラズマアークの周囲よりアーク外周に沿って、被切断
材切り口に対して該冷却用混合気を供給する通路をプラ
ズマトーチ内部に備えてなるプラズマ切断装置である。

【０００７】また、いま一つは、上記冷却用混合気を供
給する通路をプラズマトーチ内部であって先端部に有
し、冷却水通路と冷却ガス通路とをプラズマトーチ内部
であって後端部に備えて成り、該冷却水通路と該冷却ガ
ス通路はプラズマトーチ内部で該冷却用混合気通路に合
流するように構成されていて、上記合流箇所には冷却用
混合気を発生させる冷却ガス用水混合部とを備えてなる
プラズマ切断装置である。

【０００８】

【作用】本発明は、混合部材或いは混合部によって水と
ガスの混合流体を生成させてトーチ内部を流通させるこ
とによって、ノズルの冷却を図り、更に上記混合流体を
プラズマアークに向けて噴射させることで、サーマルピ
ンチ効果によりアークをより細く絞り、切断面の傾斜を
改善することを可能とする。

【０００９】

【実施例】以下、上記プラズマ切断装置に係る実施例に
ついて図を用いて説明する。図１は、第１実施例である
プラズマトーチの外部に水とガスの混合気を発生させる
ための混合部材を備えてなるトーチの断面図、図２は第
２実施例であるプラズマトーチの内部に水とガスの混合
気を発生させるための混合部を備えてなるトーチの模式
断面図である。

【００１０】先ず第１実施例であるプラズマトーチの外
部に混合部材を備えてなるトーチの構成について図１に
より説明する。図に於いて、トーチ本体１の内部には該
本体１の内周壁１ａと所定の間隔を持って導電性を有す
る内筒２が配置され、この内筒２の内部に冷却筒３が配
置されている。また内筒２の先端に電極４が着脱可能に
装着されており、この電極４に円筒状の絶縁体５が装着
され、該絶縁体５を介してガスガイド６及びノズル部材
７が取り付けられている。ノズル部材７はトーチ本体１
の先端内面に形成されたネジ部１ｂに螺合することで、
トーチ本体１に着脱可能に取り付けられ、同時に電極
４、絶縁体５及びガスガイド６を夫々所定の位置に保持
している。

【００１１】上記構成に於いて、冷却筒３の内部は電極
４を冷却する冷却水を供給する供給路８ａとして構成さ
れ、冷却筒３と内筒２とで形成された通路は冷却水を排
出する排出路８ｂとして構成されている。従って、冷却
筒３の内部に構成された供給路８ａに冷却水を供給する
と、この冷却水は冷却筒３の先端を通って排出路８ｂに
流通し、該排出路８ｂからトーチ本体１の外部に排出さ
れる。そして冷却筒３の先端部分を流通する冷却水によ
って電極４を冷却することが可能である。

【００１２】トーチ本体１の内周面１ａと内筒２の外周
面との間隙によってプラズマガス供給路９が構成されて
いる。前記プラズマガス供給路９は、ガスガイド６を介
して電極４とノズル部材７との間に形成された室１０に
連通している。またガスガイド６はプラズマガス供給路
９から供給されたプラズマガスを強制的に旋回させて室
１０に流通させる機能を有している。このため、ガスガ
イド６には複数のガイド通路６ａが形成されている。

【００１３】従って、プラズマガス供給路９に供給され
た酸素ガス、エア、窒素ガス等のプラズマガスは、ガス
ガイド６のガイド通路６ａによって強制された旋回流と
なり室１０を通過する。このため、電極４とノズル部材
７との間でアーク放電させ、旋回させたプラズマガスを
流通させることで、該プラズマガスをプラズマ化してノ
ズル部材７に形成したノズル７ａから外部に噴射するこ
とが可能である。

【００１４】トーチ本体１の壁部には１または複数の冷
却用混合気供給路１１が形成されており、またトーチ本
体１の先端であって外周壁に形成されたネジ部１ｃにキ
ャップ１２が着脱可能に取り付けられている。キャップ
１２をトーチ本体１に螺合したとき、該キャップ１２の
内周面１２ａとトーチ本体１の先端面１ｄ及びノズル部
材７の外周面７ｂの間には所定の寸法を持った間隙が形
成され、この間隙が冷却用混合気の通路１３として構成
される。

【００１５】上記通路１３の末端はノズル部材７の先端
面７ｃと略同一面で大気中に開口し、冷却用混合気の噴
射口１３ａを構成している。また通路１３はノズル部材
７の外周面７ｂとキャップ１２の内周面１２ａとによっ
て、ノズル７ａの軸心の延長上で収斂するテーパ状に構
成されている。このため、噴射口１３ａから大気中に噴
射された冷却用混合気はノズル７ａの延長上で該ノズル
７ａから噴射されるプラズマアークと交叉する。

【００１６】冷却用混合気供給路１１或いは通路１３の
所定位置には、供給された冷却用混合気を旋回させる旋
回手段となる整流部材１４が配置されている。整流部材
１４は、金属或いはセラミックスからなるリング状の部
材に上下方向に貫通して複数の孔１４ａを形成して構成
されている。前記孔１４ａは夫々予め設定された角度を
持って斜め方向に形成されている。このため、整流部材
１４を通過した冷却用混合気は該孔１４ａによって強制
されて旋回流となり通路１３を流通し、この流通過程で
ノズル部材７を冷却することが可能である。

【００１７】トーチ本体１に形成されたプラズマガス供
給路９にプラズマガスを供給するとこのプラズマガスは
ガスガイド６によって旋回流となり室１０に供給され
る。そして電極４とノズル部材７との間で放電させるこ
とでパイロットアークが形成され、このパイロットアー
クはノズル７ａから外部に噴射されプラズマアークを形
成する。

【００１８】プラズマガスの供給と同時に冷却用混合気
供給路１１に冷却用混合気を供給すると、このガスは整
流部材１４によって強制された旋回流となって通路１３
に供給され、ノズル部材７を冷却しつつ旋回状態を保持
して噴射口１３ａからプラズマアークに向かって流下す
る。

【００１９】トーチ本体１の外部には混合部材１５が装
設されている。該混合部材１５の内部には冷却ガスを供
給するための通路１５ａがあってノズル内の冷却ガスの
冷却用混合気供給路１１と連通されている。また、上記
通路１５ａの途上部に水を吸引するためのオリフィス１
５ｂがあって通路１５ａと流通している。

【００２０】通路１５ａに供給される冷却ガスは大気よ
りも高圧であるため、オリフィス１５ｂから供給される
水を吸引し霧状の水とガスとの混合気となって冷却用混
合気供給路１１に供給する。こうして混合部材１５を通
って生成された冷却ガスと水との混合気は冷却用混合気
供給路１１を通って整流部材１４を経て通路１３を通っ
た後噴射口１３ａから噴射される。

【００２１】次に、第２実施例であるプラズマトーチの
内部に水とガスの混合気を発生させるための混合部を備
えてなるトーチの模式断面図について図２により説明す
る。図２はトーチの模式断面図であり、構成は第１実施
例で示した図１と略同一であるので全体的な説明は省略
する。トーチ本体の内周には冷却ガス供給路１６と水供
給路１７とを夫々独立に有していて、該冷却ガス供給路
１６と水供給路１７とはトーチ本体１の先端部であって
ノズル部材７の付近で混合部１８によって連通されてい
る。

【００２２】該混合部１８は該冷却ガス供給路１６と水
供給路１７との間の内周壁１９の先端部に１または複数
のオリフィス１８ａを有してなる。冷却ガス供給路１６
に供給される冷却ガスは大気よりも高圧であるため、オ
リフィス１８ａから供給される水を吸収し冷却用混合気
供給路１１内部で霧状の水とガスとの混合気となって噴
射口１３ａから噴射される。

【００２３】

【発明の効果】上記第１実施例及び第２実施例で示した
ように冷却ガスと水とを霧状に混合することによって冷
却ガスのみによる冷却よりもプラズマアークに対する冷
却効果が高いのでサーマルピンチ効果が増大しプラズマ
をより細く絞ることが可能となり、結果として切断面の
傾斜を改善する。

【００２４】更に、従来技術では水が被切断材の切り口
一帯に溢れ、切断後の被切断材の切り口表面に錆を誘発
していたが、上記発明によれば、水は霧状の混合気体で
あるため、被切断材上の水はアーク熱によって蒸発し錆
を誘発する虞がない。従って、錆のために被切断材の切
り口表面を研磨することがなく、作業性が向上する。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】切断トーチの構成を説明する断面図とトーチ外
部に混合部材を装設した場合の切断トーチと混合部材と
の関係を説明する図である。

【図２】トーチ内部に混合部を装設した場合のトーチ内
部の模式断面図である。

【符号の説明】

１…トーチ本体 １ａ…内周壁 １ｂ…先端内面ネジ部 １ｃ…外周壁
ネジ部 １ｄ…トーチ先端面 ２…内筒 ３…冷却筒 ４…電極 ５…絶縁体 ６…ガスガイ
ド ６ａ…ガイド通路 ７…ノズル部
材 ７ａ…ノズル ７ｂ…外周面 ７ｃ…ノズル先端面 ８ａ…冷却水
供給路 ８ｂ…排出路 ９…プラズマ
ガス供給路 １０…室 １１…冷却用
混合気供給路 １２…キャップ １２ａ…キャ
ップ内周面 １３…通路 １３ａ…噴射
口 １４…整流部材 １４ａ…孔 １５…混合部材 １５ａ…冷却
ガス通路 １５ｂ…オリフィス １６…冷却ガ
ス供給路 １７…水供給路 １８…混合部 １８ａ…オリフィス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク放電によってプラズマガスをプラ
   ズマ化して噴射させて被切断材を切断するプラズマ切断
   装置に於いて、ノズル部材を冷却するガスと水とを混合
   して冷却用混合気を発生させる混合部材をプラズマトー
   チの外部に配置し、該混合部材によって造られた冷却用
   混合気をノズル部材に流通させると共に、ノズルから噴
   射するプラズマアークの外周に沿って供給する通路をプ
   ラズマトーチの内部に備えたことを特徴とするプラズマ
   切断装置。
2. 【請求項２】 ノズル部材を冷却するガスと水とを混合
   して冷却用混合気を発生させる混合部と、前記冷却用混
   合気をノズル部材に流通させると共にノズルから噴射す
   るプラズマアークの外周に沿って供給する通路と、前記
   混合部にガスを供給する通路と、前記混合部に水を供給
   する通路とを夫々プラズマトーチの内部に設けたことを
   特徴とするプラズマ切断装置。