JPH07282994A - プラズマトーチのシール構造 - Google Patents
プラズマトーチのシール構造Info
- Publication number
- JPH07282994A JPH07282994A JP6067449A JP6744994A JPH07282994A JP H07282994 A JPH07282994 A JP H07282994A JP 6067449 A JP6067449 A JP 6067449A JP 6744994 A JP6744994 A JP 6744994A JP H07282994 A JPH07282994 A JP H07282994A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- outer cylinder
- plasma torch
- thermal expansion
- ring
- Prior art date
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- Pending
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- Plasma Technology (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、プラズマトーチのノズルまたはア
ノード外筒と先端金物部との接続部において、熱膨張に
よる冷却媒体のシール能力の低下を防止し、完全シール
を行うことを目的とする。 【構成】 上記ノズルまたはアノード外筒４と先端金物
部３との接続部９に、円筒面シール用ＯリングＳ1 と平
面シール用ＯリングＳ2 を併設する。 【効果】 熱膨張によるＯリングのシール能力の低下が
無く、完全なシールが可能となる。
ノード外筒と先端金物部との接続部において、熱膨張に
よる冷却媒体のシール能力の低下を防止し、完全シール
を行うことを目的とする。 【構成】 上記ノズルまたはアノード外筒４と先端金物
部３との接続部９に、円筒面シール用ＯリングＳ1 と平
面シール用ＯリングＳ2 を併設する。 【効果】 熱膨張によるＯリングのシール能力の低下が
無く、完全なシールが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カソードと加熱対象物
との間にプラズマアークを発生させる移行型プラズマト
ーチと、該プラズマトーチ内のカソードとアノードとの
間にプラズマアークを発生させる非移行型プラズマトー
チに関わり、特に金属プロセスにおける精錬・抽出、溶
解・精錬、溶射、または表面改質等に使用されるプラズ
マトーチのシール構造に関する。
との間にプラズマアークを発生させる移行型プラズマト
ーチと、該プラズマトーチ内のカソードとアノードとの
間にプラズマアークを発生させる非移行型プラズマトー
チに関わり、特に金属プロセスにおける精錬・抽出、溶
解・精錬、溶射、または表面改質等に使用されるプラズ
マトーチのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマの金属プロセスへの適用は、高
温冶金反応への応用研究として、大容量合金溶鉱炉や還
元ガス加熱など数多く試行され、また実操業設備として
営業運転されているものも多い。このような用途に用い
られるプラズマトーチの多くは先端部を高温雰囲気中に
挿入して使用され、プラズマトーチ先端部でプラズマア
ークを発生させる構造となっている。プラズマアークを
発生させた場合には、プラズマトーチ先端部は更に高温
となる。このためプラズマトーチの内部は、たとえば水
等の冷却媒体で冷却する構造となっている。
温冶金反応への応用研究として、大容量合金溶鉱炉や還
元ガス加熱など数多く試行され、また実操業設備として
営業運転されているものも多い。このような用途に用い
られるプラズマトーチの多くは先端部を高温雰囲気中に
挿入して使用され、プラズマトーチ先端部でプラズマア
ークを発生させる構造となっている。プラズマアークを
発生させた場合には、プラズマトーチ先端部は更に高温
となる。このためプラズマトーチの内部は、たとえば水
等の冷却媒体で冷却する構造となっている。
【０００３】従来のプラズマトーチ先端部の構造及び作
用を図４と図５を参照して説明する。カソード１はカソ
ード外筒１１とカソード内筒１２からなり、先端にカソ
ード先端１３があり、更にその先端にタングステン等よ
りなるカソード電極１４を備えている。カソード電極１
４は消耗部品であるため、カソード先端１３とカソード
外筒１１はネジ接続されており、着脱自在な構造となっ
ている。そのカソードネジ接続部１５にはＯリング７を
配置し、カソード１内の冷却媒体１０をシールする構造
となっている。カソード１を囲んでその同心状に移行型
プラズマトーチの場合ノズル２が、非移行型プラズマト
ーチの場合はアノードが配置されている。以下は移行型
プラズマトーチを採用した場合について説明する。ノズ
ル２はノズル外筒４、ノズル内筒５及びノズル仕切筒６
からなり、先端にノズル先端３を備えている。ノズル先
端３は消耗部品であるため、ノズル内筒５にネジ接続さ
れており、着脱自在な構造となっている。そのノズルネ
ジ接続部８とノズル外筒接続部９には、それぞれＯリン
グ７、Ｓ1 を設置し、ノズル２内の冷却媒体１０をシー
ルする構造となっている。カソード１とノズル２の間に
は隙間が設けられ、この隙間はプラズマ作動ガス１６の
流路となっている。そして、カソード電極１４と加熱対
象物１８との間にプラズマアーク１９を発生させる。
用を図４と図５を参照して説明する。カソード１はカソ
ード外筒１１とカソード内筒１２からなり、先端にカソ
ード先端１３があり、更にその先端にタングステン等よ
りなるカソード電極１４を備えている。カソード電極１
４は消耗部品であるため、カソード先端１３とカソード
外筒１１はネジ接続されており、着脱自在な構造となっ
ている。そのカソードネジ接続部１５にはＯリング７を
配置し、カソード１内の冷却媒体１０をシールする構造
となっている。カソード１を囲んでその同心状に移行型
プラズマトーチの場合ノズル２が、非移行型プラズマト
ーチの場合はアノードが配置されている。以下は移行型
プラズマトーチを採用した場合について説明する。ノズ
ル２はノズル外筒４、ノズル内筒５及びノズル仕切筒６
からなり、先端にノズル先端３を備えている。ノズル先
端３は消耗部品であるため、ノズル内筒５にネジ接続さ
れており、着脱自在な構造となっている。そのノズルネ
ジ接続部８とノズル外筒接続部９には、それぞれＯリン
グ７、Ｓ1 を設置し、ノズル２内の冷却媒体１０をシー
ルする構造となっている。カソード１とノズル２の間に
は隙間が設けられ、この隙間はプラズマ作動ガス１６の
流路となっている。そして、カソード電極１４と加熱対
象物１８との間にプラズマアーク１９を発生させる。
【０００４】上述のようにプラズマトーチ先端部を高温
雰囲気中に挿入して加熱等に使用する場合には、プラズ
マアーク１９を発生させることにより、雰囲気は更に高
温となり、加熱対象物１８の温度もまた上昇する。その
ため加熱対象物１８等からの輻射熱による入熱量が大き
く、また長さの長いノズル外筒４には熱膨張が発生す
る。そのためノズル外筒接続部９は、熱膨張を吸収でき
る構造にする必要がある。よって、ノズル外筒接続部９
は、ＯリングＳ１を円筒面でシールし、ノズル外筒４が
プラズマトーチの軸心方向に対して自在に伸縮できるよ
うに熱膨張用隙間Ｌ1 を設けた構造になっている。
雰囲気中に挿入して加熱等に使用する場合には、プラズ
マアーク１９を発生させることにより、雰囲気は更に高
温となり、加熱対象物１８の温度もまた上昇する。その
ため加熱対象物１８等からの輻射熱による入熱量が大き
く、また長さの長いノズル外筒４には熱膨張が発生す
る。そのためノズル外筒接続部９は、熱膨張を吸収でき
る構造にする必要がある。よって、ノズル外筒接続部９
は、ＯリングＳ１を円筒面でシールし、ノズル外筒４が
プラズマトーチの軸心方向に対して自在に伸縮できるよ
うに熱膨張用隙間Ｌ1 を設けた構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】発明が解決しようとす
る問題点について図５を参照して説明する。従来のプラ
ズマトーチのノズル外筒接続部９は熱膨張用隙間Ｌ1 を
設け、ＯリングＳ1 を円筒面でシールすることにより、
ノズル外筒４の軸心方向の熱膨張に対して問題はない
が、ノズル外筒接続部９の直径方向の熱膨張に対して次
のような問題がある。たとえばノズル外筒側インロウ部
Ｑは直接冷却媒体１０で冷却されており直径方向の熱膨
張は比較的小さい、しかしノズル先端側インロウ部Ｒは
冷却効果が小さいため熱膨張は比較的大きい。このた
め、インロウ部の熱膨張差によりシール面隙間Ｌ2 が大
きくなる。よってＯリングＳ1 のつぶし代が小さくな
り、Ｏリングのシール能力が低下し冷却媒体が漏れると
いった問題点が発生する。
る問題点について図５を参照して説明する。従来のプラ
ズマトーチのノズル外筒接続部９は熱膨張用隙間Ｌ1 を
設け、ＯリングＳ1 を円筒面でシールすることにより、
ノズル外筒４の軸心方向の熱膨張に対して問題はない
が、ノズル外筒接続部９の直径方向の熱膨張に対して次
のような問題がある。たとえばノズル外筒側インロウ部
Ｑは直接冷却媒体１０で冷却されており直径方向の熱膨
張は比較的小さい、しかしノズル先端側インロウ部Ｒは
冷却効果が小さいため熱膨張は比較的大きい。このた
め、インロウ部の熱膨張差によりシール面隙間Ｌ2 が大
きくなる。よってＯリングＳ1 のつぶし代が小さくな
り、Ｏリングのシール能力が低下し冷却媒体が漏れると
いった問題点が発生する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この問題点を解決するた
めの手段として、本発明はノズル外筒とその先端金物部
との接続部に、平面シール用Ｏリングと円筒面シール用
Ｏリングとを併設したことを特徴とするプラズマトーチ
のシール構造を提供する。
めの手段として、本発明はノズル外筒とその先端金物部
との接続部に、平面シール用Ｏリングと円筒面シール用
Ｏリングとを併設したことを特徴とするプラズマトーチ
のシール構造を提供する。
【０００７】
【作用】雰囲気温度が低くノズル外筒部が低温の状態、
即ち熱膨張が小さい場合は、円筒面シール用Ｏリングで
冷却媒体のシールを行う。雰囲気温度が高くノズル外筒
部が高温の状態、即ち熱膨張が大きい場合は、ノズル外
筒接続部の直径方向の熱膨張差により円筒面シール用Ｏ
リングのシール能力は低下する方向に作用するが、逆に
ノズル外筒部の軸心方向の熱膨張を利用し平面シール用
Ｏリングを軸心方向に押しつけることで冷却媒体の完全
シールを行うことを可能にする。
即ち熱膨張が小さい場合は、円筒面シール用Ｏリングで
冷却媒体のシールを行う。雰囲気温度が高くノズル外筒
部が高温の状態、即ち熱膨張が大きい場合は、ノズル外
筒接続部の直径方向の熱膨張差により円筒面シール用Ｏ
リングのシール能力は低下する方向に作用するが、逆に
ノズル外筒部の軸心方向の熱膨張を利用し平面シール用
Ｏリングを軸心方向に押しつけることで冷却媒体の完全
シールを行うことを可能にする。
【０００８】
【実施例】本発明のプラズマトーチ先端部の構造及び作
用を図１、図２及び図３を参照して説明する。図１のプ
ラズマトーチは、カソード１とそれを囲んでその同心状
にノズル２が配置されており、それらは電気的にそれぞ
れ絶縁されている。ノズル外筒接続部９以外は従来のプ
ラズマトーチと同じ構造である。ノズル外筒接続部９に
は、従来構造と同様に円筒面シール用ＯリングＳ1 を設
置し、熱膨張用隙間Ｌ1 ′の部分に平面シール用Ｏリン
グＳ2 を設置する。この場合、熱膨張用隙間Ｌ1 ′はノ
ズル外筒４に熱膨張が発生した際にＯリングＳ2 のつぶ
し代が十分に確保できる寸法にする。
用を図１、図２及び図３を参照して説明する。図１のプ
ラズマトーチは、カソード１とそれを囲んでその同心状
にノズル２が配置されており、それらは電気的にそれぞ
れ絶縁されている。ノズル外筒接続部９以外は従来のプ
ラズマトーチと同じ構造である。ノズル外筒接続部９に
は、従来構造と同様に円筒面シール用ＯリングＳ1 を設
置し、熱膨張用隙間Ｌ1 ′の部分に平面シール用Ｏリン
グＳ2 を設置する。この場合、熱膨張用隙間Ｌ1 ′はノ
ズル外筒４に熱膨張が発生した際にＯリングＳ2 のつぶ
し代が十分に確保できる寸法にする。
【０００９】図２は雰囲気温度が低い、即ちノズル外筒
の熱膨張が小さい場合のノズル外筒接続部９の詳細図を
示す。この場合、熱膨張用隙間Ｌ1 ′が大きいため平面
シール用ＯリングＳ2 は十分にシールされておらず、円
筒面シール用ＯリングＳ1 で冷却媒体１０をシールする
構造となっている。
の熱膨張が小さい場合のノズル外筒接続部９の詳細図を
示す。この場合、熱膨張用隙間Ｌ1 ′が大きいため平面
シール用ＯリングＳ2 は十分にシールされておらず、円
筒面シール用ＯリングＳ1 で冷却媒体１０をシールする
構造となっている。
【００１０】また、図３は雰囲気温度が高い、即ちノズ
ル外筒の熱膨張が大きい場合のノズル外筒接続部９の作
用図を示す。この場合、ノズル外筒側インロウ部Ｑは直
接冷却媒体１０で冷却されており直径方向の熱膨張は比
較的小さい。しかしノズル先端側インロウ部Ｒは冷却効
果が小さいため熱膨張は比較的大きい。この熱膨張差に
よりシール面隙間Ｌ2 ″が大きくなり、円筒面シール用
ＯリングＳ1 のつぶし代が小さくなりシール能力が低下
する。逆に、熱膨張用隙間Ｌ1 ″がノズル外筒４の軸心
方向の熱膨張により小さくなり、平面シール用Ｏリング
Ｓ2 のつぶし代が大きくなりシール能力が向上し、冷却
媒体１０をシールできる構造となっている。
ル外筒の熱膨張が大きい場合のノズル外筒接続部９の作
用図を示す。この場合、ノズル外筒側インロウ部Ｑは直
接冷却媒体１０で冷却されており直径方向の熱膨張は比
較的小さい。しかしノズル先端側インロウ部Ｒは冷却効
果が小さいため熱膨張は比較的大きい。この熱膨張差に
よりシール面隙間Ｌ2 ″が大きくなり、円筒面シール用
ＯリングＳ1 のつぶし代が小さくなりシール能力が低下
する。逆に、熱膨張用隙間Ｌ1 ″がノズル外筒４の軸心
方向の熱膨張により小さくなり、平面シール用Ｏリング
Ｓ2 のつぶし代が大きくなりシール能力が向上し、冷却
媒体１０をシールできる構造となっている。
【００１１】
【発明の効果】以上述べた本発明のシール構造により、
熱膨張によるＯリングのシール能力の低下が無く、完全
なシールが可能となる。
熱膨張によるＯリングのシール能力の低下が無く、完全
なシールが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール構造を持つプラズマトーチ先端
部の断面図を示す。
部の断面図を示す。
【図２】図１のＡ部詳細図を示す。
【図３】図２の高温時における作用図を示す。
【図４】従来のシール構造を持つプラズマトーチ先端部
の断面図を示す。
の断面図を示す。
【図５】図４のＢ部詳細図を示す。
１ カソード ２ ノズル ３ ノズル先端 ４ ノズル外筒 ５ ノズル内筒 ６ ノズル仕切筒 ７ Ｏリング ８ ノズルネジ接続部 ９ ノズル外筒接続部 １０ 冷却媒体 １１ カソード外筒 １２ カソード内筒 １３ カソード先端 １４ カソード電極 １５ カソードネジ接続部 １６ プラズマ作動ガス １７ ガスインジェクター １８ 加熱対象物 １９ プラズマアーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小切山 正 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内 (72)発明者 田代 栄一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社機械・プラント事業部内
Claims (1)
- 【請求項１】 カソードを囲んで、ノズルまたはアノー
ドを同心状に配置し、それぞれを内外筒にて構成し、内
外筒と先端金物部とを着脱自在になしたプラズマトーチ
において、上記ノズルまたはアノード外筒と先端金物部
との接続部に平面シール用Ｏリングと円筒面シール用Ｏ
リングとを併設したことを特徴とするプラズマトーチの
シール構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067449A JPH07282994A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | プラズマトーチのシール構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6067449A JPH07282994A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | プラズマトーチのシール構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282994A true JPH07282994A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13345252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6067449A Pending JPH07282994A (ja) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | プラズマトーチのシール構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07282994A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015524021A (ja) * | 2012-05-10 | 2015-08-20 | スルザー メトコ （ユーエス） インコーポレーテッド | プラズマ銃用のカソード・インタフェース並びにその製造及び使用方法 |
-
1994
- 1994-04-05 JP JP6067449A patent/JPH07282994A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015524021A (ja) * | 2012-05-10 | 2015-08-20 | スルザー メトコ （ユーエス） インコーポレーテッド | プラズマ銃用のカソード・インタフェース並びにその製造及び使用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020604 |