JPH0634875U - 切断用プラズマトーチ - Google Patents

切断用プラズマトーチ

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JPH0634875U
JPH0634875U JP7586192U JP7586192U JPH0634875U JP H0634875 U JPH0634875 U JP H0634875U JP 7586192 U JP7586192 U JP 7586192U JP 7586192 U JP7586192 U JP 7586192U JP H0634875 U JPH0634875 U JP H0634875U
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断用プラスマトーチのノズルと被切断材と
の間に発生するダブルアーク（不正放電）による寿命低
下を防止する。 【構成】 電極４と、電極４に周設し、先端にアークの
通路である開孔部２１を穿設したノズル２０と、電極４
とノズル２０との間に形成された作動ガス通路と、ノズ
ル２０に周設し、冷却水通路を形成するノズルキャップ
６とよりなる切断用プラズマトーチの、ノズル２０の先
端に設けられた開孔部２１を含むノズル先端部２２をセ
ラミック製とする。そのため、被切断材１２との電気絶
縁性が向上し、ダブルアークが発生することはなく、ト
ーチの寿命は延長される。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は電気アークによりガスをプラズマ状態にして被切断材を切断するプラ ズマ切断機のトーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の小容量型のプラズマトーチの断面図であり、作動ガス通路２を有 するトーチ本体１には電極４を嵌着したホルダ３が嵌入されている。
【０００３】 トーチ本体１にはインナジャケット５が嵌入されており、インナジャケット５ には電極４を囲むようにノズル４０が嵌着され、ノズル４０の先端にはアーク通 路である開孔部４１が穿設されている。
【０００４】 インナジャケット５の外側にはノズルキャップ６が締着され、インナジャケッ ト５およびノズル４０とともに冷却水ジャケット７を形成している。トーチ本体 １には電極４の内側に達する冷却水供給管１０および冷却水出口管１１が設けら れている。
【０００５】 切断時にはノズル４０の先端を被切断材１２に近接させ、Ａより作動ガスを供 給する。電極４の放電によりプラズマ化されたガスは開孔部４１を通って被切断 材１２に達し、被切断材１２を切断する。冷却水はＢより供給されて矢印のよう に流れて電極４およびノズル４０を冷却してＣより排出される。
【０００６】 図９は大容量型のプラズマトーチの断面図であり、図８に示す小容量のプラズ マトーチのトーチ本体１にノズルキャップ６を囲むようにシールドキャップ５０ を締着し、ノズルキャップ６との間にガス室５１を形成している。トーチ本体１ にはガス室６に連通する２次ガス通路１３が設けられている。
【０００７】 切断作業時にはガス室５１にはＤから２次ガスを供給してノズル４０の冷却効 果を高めるとともに、スパッタやドロス等を吹きとばしてノズル４０を保護する 。
【０００８】
【考案が解決しようとする課題】
プラズマアークで切断作業を行う場合、ノズルの先端と被切断材との距離Ｓは 小さい方が切断面の形状が良いが、プラズマトーチのノズル先端部には、切断開 始時の穴明けによる溶融金属（ドロス）が吹き上がって付着したり、切断中にド ロスが付着することによる劣化、溶損が多く発生している。
【０００９】 また、付着したドロスを介してノズルと被切断材とが導通し、ダブルアーク（ 不正放電）が発生してノズルを損傷するという問題がある。
【００１０】 本考案は上記の問題点に着目してなされたもので、ノズル先端部の損傷が少な く、寿命の長い切断用プラズマトーチを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本考案にかかる切断用プラズマトーチの第１の考案にお いては、電極と、電極に周設されたノズルと、電極とノズルとの間に形成された 作動ガスの通路と、ノズルの先端に設けられた、電極と被切断材との間に発生す るアークの通路である開孔部とを備えたプラズマトーチにおいて、前記ノズルの 先端が電気絶縁体により構成されたことを特徴としており、第２の考案において は、前記電気絶縁体がセラミック材であることを特徴としており、第３の考案に おいては、前記ノズルが、セラミック材で構成された前記開孔部を含む先端部を 具備せることを特徴としており、第４の考案においては、前記ノズルが、外周と 、被切断材との対向面とがセラミック材で構成された先端部を具備せることを特 徴としており、第５の考案においては、電極と、電極に周設されたノズルと、電 極とノズルとの間に形成された作動ガスの通路と、ノズルに周設され、ノズルと の間に冷却水通路を形成するノズルキャップと、ノズルキャップに周設され、ノ ズルキャップとの間に２次ガス通路を形成するシールドキャップとを備えたプラ ズマトーチにおいて、前記シールドキャップの先端に、前記ノズルキャップに当 接する、前記２次ガス誘導穴と一体成形されたセラミック材よりなる前記ノズル 保護キャップを具備せることを特徴としている。また、第６の考案においては、 前記シールドキャップの先端に、セラミック材よりなる前記ノズル保護キャップ と、前記ノズルキャップと前記ノズル保護キャップとで挾着せる、電気絶縁体よ りなる２次ガス誘導穴を備えた環状部材とを具備せることを特徴としている。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、第１から第４までの考案においては、ノズル先端部を電気 絶縁体であるセラミック材で構成したため、ダブルアークが発生せず、第５から 第６までの考案においては、シールドキャップの先端にセラミック材よりなるノ ズル保護キャップを設けたため、電気絶縁性が良好となり、被切断材との間にダ ブルアークが発生することはない。
【００１３】
【実施例】
以下に本考案に係る切断用プラズマトーチの実施例につき、図面を参照して詳 述する。
【００１４】 図１は請求項１および２に係る小容量型のプラズマトーチの断面図であり、ノ ズル以外の部品構成、部品名称、番号および作用については従来のものと同一な ので説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００１５】 ノズル２０の先端の開孔部２１を含むノズル先端部２２は電気絶縁体であるセ ラミック材で構成されている。セラミック材としては、例えば、Al2O3 、ZrO2、 Si3N4 、SiCAlN等である。
【００１６】 図２は図１のＸ部の詳細図であり、請求項３に係る本考案のプラズマトーチの 第１実施例を示す。ノズル２０の先端のノズル先端部２２は、開孔部２１を含ん で全体がセラミック材である。
【００１７】 ノズル２０の材質は金属で、鉄系材料、銅系材料、ステンレス等であり、一般 には銅系である。金属とセラミックとの接合は、樹脂系（エポキシ系等）接着、 ろう付、圧入等の方法がある。
【００１８】 切断作業時にはノズル先端部２２が被切断材とスパッタ、ドロス等を介しても 電気的に導通せず、ダブルアークの恐れがないため、ノズル２０の先端と被切断 材１２との距離Ｓを小さくすることができる。そのため、ノズル２０より吹き出 したプラズマガスが拡散されることが少なく、鋭利な、切断幅の少ない切断がで きる。
【００１９】 図３は本考案の請求項４に係るプラズマトーチのノズル先端部の第２実施例を 示し、ノズル先端部２２の被切断材との対向面と外周とをセラミック材のカバー ２３で被覆してある。開孔部２１の一部は金属（銅）であり、パイロットアーク の発生の促進に役立つ。本形状でもダブルアーク発生の可能性は殆どない。
【００２０】 図４は本考案の請求項５に係る大容量型のプラズマトーチの第１実施例の断面 図であり、図９に示した従来のものに対し、シールドキャップ以外の部品構成、 部品名称、番号および作用は同一なので説明は省略し、異なる部分のみ説明する 。
【００２１】 トーチ本体１にはノズルキャップ６を囲むようにシールドキャップ３０が締着 され、先端にはセラミック製の２次ガス誘導穴３２を有するノズル保護キャップ ３１が固着されている。ノズル保護キャップ３１の基部３３はノズルキャップ６ に当接している。
【００２２】 図６、図７は図４のＹ−Ｙ断面図で、２次ガス誘導穴３２の形状を示す。図６ は軸流式であり、図７は旋回流式である。
【００２３】 この構成によればノズル保護キャップ３１をセラミックとしたため、ノズルキ ャップ６との間でスパークして破損する恐れはなく、被切断材１２との電気絶縁 性も良好となり、ダブルアークが発生することもない。
【００２４】 また、２次ガスをＤからノズルキャップ６とシールドキャップ３０との間に流 すことによりノズルの冷却効率を高めるとともに、２次ガス誘導穴３２を必要に 応じて軸流あるいは旋回流にすることにより、切断面の制御やノズル先端部へ飛 び込んでくるドロスの排出等を行ってノズルを保護する。
【００２５】 図５は本考案の請求項６に係る大容量型のプラズマトーチの第２実施例の先端 部の断面図であり、シールドキャップ３０の先端に固着されたセラミック製のノ ズル保護キャップ３４の基部とノズルキャップ６との間に、２次ガス誘導穴３２ を有する環状部材３５を挾着している。
【００２６】 ２次ガス誘導穴３６の形状は第１実施例と同様に図５のＺ−Ｚ断面を示す図６ 、図７に示すように、軸流式と旋回流式とがある。
【００２７】 環状部材３５の材質はセラミックあるいは樹脂類でもよく、ノズルキャップ６ とシールドキャップ５０との電気的絶縁が可能であれば金属でもよい。
【００２８】
【考案の効果】
以上詳述したごとく、本考案は電極と、周設したノズルとにより作動ガス通路 を形成し、ノズル先端にアークの通路を設け、冷却水を通すノズルに周設したノ ズルキャップを備えた小容量型切断用プラズマトーチのノズル先端部をセラミッ クとしたため、ダブルアークは発生せず、プラズマトーチの寿命が長くなる。
【００２９】 大容量型切断用プラズマトーチにおいては、２次ガスを流すためにノズルキャ ップに周設したシールドキャップの先端に電気絶縁体製の２次ガス誘導穴と、セ ラミック製のノズル保護キャップとを設けたため、ダブルアークは発生せず、プ ラズマトーチの寿命が長くなる。
【００３０】 また、２次ガス誘導穴を軸流式または旋回流式にすることにより、切断面の制 御ができ、ドロス等を吹きとばし、ノズルを保護し、寿命を長くする。
【００３１】 さらには、ノズル保護キャップの部分が最も受熱量が多いが、セラミック材と したためシールドキャップへの熱伝動が少なく、あまり加熱されないため、電極 やノズル交換時に冷却されるまで待つ必要がなく、交換時間が短時間ですみ、作 業効率の向上に寄与する。
【提出日】平成５年１月２９日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 ノズル２０の先端の開孔部２１を含むノズル先端部２２は電気絶縁体であるセ ラミック材で構成されている。セラミック材としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｚ ｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＡｌＮ等である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 トーチ本体１にはノズルキャップ６を囲むようにシールドキャップ３０が締着 され、先端にはセラミック製の２次ガス誘導穴３２を有するノズル保護キャップ ３１が固着されている。ノズル保護キャップ３１の基部３３はノズルキャップ６ に当接している。なお、ノズル保護キャップ３１はセラミックで一体成形されて いる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】 図６、図７は図４のＹ−Ｙ断面図で、２次ガス誘導穴３２の形状を示す。図６ は軸流式であり、図７は旋回流式を示す。なお、２次ガス誘導穴は、環状部材を 貫通するキリ穴でも、あるいは図９，図１０に示す環状部の一部を切削して形成 した円弧状の切り欠きでも良い。円弧状のキリ穴、あるいは切り欠きは、円周上 に２個，４個，６個，８個等いずれの個数を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の小容量型切断用プラズマトーチの断面
図である。
【図２】本考案のプラズマトーチの第１実施例のノズル
先端部の断面図である。
【図３】本考案のプラズマトーチの第２実施例のノズル
先端部の断面図である。
【図４】本考案の大容量型切断用プラズマトーチの第１
実施例の断面図である。
【図５】本考案の大容量型切断用プラズマトーチの第２
実施例の断面図である。
【図６】本考案の２次ガス誘導穴の軸流式の平面断面図
である。
【図７】本考案の２次ガス誘導穴の旋回流式の平面断面
図である。
【図８】従来の小容量型切断用プラズマトーチの断面図
である。
【図９】従来の大容量型切断用プラズマトーチの断面図
である。
【符号の説明】
１ トーチ本体 ２ 作動ガス通路 ３ ホルダ ４ 電極 ５ インナジャケット ６ ノズルキャップ ７ 冷却水ジャケット １２ 被切断材 ２０ ノズル ２１ 開孔部 ２２ ノズル先端部 ２３ カバー ３０ シールドキャップ ３１，３４ 保護カバー ３２ ２次ガス誘導穴 ３３ 基部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１０】ガス誘導穴の他の実施例を示すプラズマトー
チの一部断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１１】図１０のＷ−Ｗ断面図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１０】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１１】

Claims (6)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極と、電極に周設されたノズルと、電
    極とノズルとの間に形成された作動ガスの通路と、ノズ
    ルの先端に設けられた、電極と被切断材との間に発生す
    るアークの通路である開孔部とを備えたプラズマトーチ
    において、前記ノズルの先端が電気絶縁体により構成さ
    れたことを特徴とする切断用プラズマトーチ。
  2. 【請求項２】 前記電気絶縁体がセラミック材であるこ
    とを特徴とする請求項１の切断用プラズマトーチ。
  3. 【請求項３】 前記ノズルが、セラミック材で構成され
    た前記開孔部を含む先端部を具備せることを特徴とする
    請求項２の切断用プラズマトーチ。
  4. 【請求項４】 前記ノズルが、外周と、被切断材との対
    向面とがセラミック材で構成された先端部を具備せるこ
    とを特徴とする請求項２の切断用プラズマトーチ。
  5. 【請求項５】 電極と、電極に周設されたノズルと、電
    極とノズルとの間に形成された作動ガスの通路と、ノズ
    ルに周設され、ノズルとの間に冷却水通路を形成するノ
    ズルキャップと、ノズルキャップに周設され、ノズルキ
    ャップとの間に２次ガス通路を形成するシールドキャッ
    プとを備えたプラズマトーチにおいて、前記シールドキ
    ャップの先端に、前記ノズルキャップに当接する、前記
    ２次ガス誘導穴と一体成形されたセラミック材よりなる
    前記ノズル保護キャップを具備せることを特徴とする切
    断用プラズマトーチ。
  6. 【請求項６】 電極と、電極に周設されたノズルと、電
    極とノズルとの間に形成された作動ガスの通路と、ノズ
    ルに周設され、ノズルとの間に冷却水通路を形成するノ
    ズルキャップと、ノズルキャップに周設され、ノズルキ
    ャップとの間に２次ガス通路を形成するシールドキャッ
    プとを備えたプラズマトーチにおいて、前記シールドキ
    ャップの先端に、セラミック材よりなる前記ノズル保護
    キャップと、前記ノズルキャップと前記ノズル保護キャ
    ップとで挾着せる、電気絶縁体よりなる前記２次ガス誘
    導穴を備えた環状部材とを具備せることを特徴とする切
    断用プラズマトーチ。
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