JPH07506772A - 高電流密度型プラズマアークトーチのための改良型電極 - Google Patents
高電流密度型プラズマアークトーチのための改良型電極Info
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Abstract
Description
Claims (16)
- 1.プラズマアーク切断トーチのための電極であって、 (i)高い熱伝導性を有する材料から形成されプラズマアーク切断トーチの中心 軸線に沿って該プラズマアーク切断トーチの底壁に向けて伸延する胴部と、(i i)高い熱電子放出率を特徴とする材料から成るインサートにして、面積Aを有 する熱電子放出面がプラズマガスに対し露呈され熱電子放出スポットが切断作業 中に溶融してなるインサートとを含み、 該インサートの熱電子放出面の面積Aが電極の担持する作動電流のレベルと比例 し、該熱電子放出面の面積Aが、 (i)所定の電流レベルでの切断作業により創出される熱電子放出スポットの面 積と少なくとも等しく、(ii)前記熱電子放出面の面積部分が沸騰しないよう 十分小さく、また前記熱電子放出スポットの寸法形状が、切断作業中の電流密度 が少なくとも1.2×105アンペア/in2(約7,74×105アンペア/ cm2)の値で実質的に一定となるよう、作業中の電流レベルと調和するよう選 択されるようになっていることを特徴とするプラズマアーク切断トーチのための 電極。
- 2.インサートが全体的に円形の断面を有してなる請求項1のプラズマアーク切 断トーチのための電極。
- 3.プラズマアーク切断トーチのための電極であって、 (i)高い熱伝導性を有する材料から形成されプラズマアーク切断トーチの中心 軸線に沿って該プラズマアーク切断トーチの底壁に向けて伸延する胴部と、(i i)高い熱電子放出率を特徴とする材料から成るインサートにして、面積Aを有 する熱電子放出面がプラズマガスに対し露呈され熱電子放出スポットが切断作業 中に溶融してなるインサートとを含み、 該インサートの熱電子放出面の面積Aが電極の担持する作動電流のレベルと比例 し、該熱電子放出面の面積Aが、 (i)所定の電流レベルでの切断作業により創出される熱電子放出スポットの面 積と少なくとも等しく、(ii)前記熱電子放出面の面積部分が沸騰しないよう 十分小さく、 該インサートの直径が、電極の胴部をアークから確実に隔絶しそれにより、イン サートの熱電子放出面積での約6.0×104アンペア/in2(約9.3×1 02アンペア/cm2)での一定の電流密度を創出するよう選択されてなるプラ ズマアーク切断トーチのための電極。
- 4.インサートが電極の胴部に押し嵌めされてなる請求項1或は3のプラズマア ーク切断トーチのための電極。
- 5.電極の胴部が、該胴部の、インサートを保持してなる底壁を除き中空とされ てなる請求項1或は3のプラズマアーク切断トーチのための電極。
- 6.中空の電極内部に冷却流体を循環させ電極の胴部の対流による底壁の冷却を 促進るための冷却流体循環手段を含んでなる請求項5のプラズマアーク切断トー チのための電極。
- 7.冷却流体循環手段が、端部開放式の冷却材入口を具備し、該冷却材入口が電 極内部で該電極と相互離間関係にて電極内部に取り付けられそれにより、前記冷 却流体が電極の底壁を横断して高速で流動するための流路を電極内部に画定して なる請求項6のプラズマアーク切断トーチのための電極。
- 8.インサートは電極の底壁を貫いて伸延してなる請求項5のプラズマアーク切 断トーチのための電極。
- 9.電極の中空の内部には環状凹所が含まれ、該環状凹所はインサートと電極の 胴部の中間部分とを包囲し、冷却材供給チューブが前記環状凹所内に伸延してな る請求項5のプラズマアーク切断トーチのための電極。
- 10.冷却材供給チューブ及び環状凹所が、循環する冷却材の流れ速度を増大さ せるための狭幅の流路を画定してなる請求項8のプラズマアーク切断トーチのた めの電極。
- 11.胴部が銅製でありインサートがハフニウム製である請求項1或は3のプラ ズマアーク切断トーチのための電極。
- 12.プラズマアーク切断トーチ、特に高い電流密度及びインサートに於ける熱 電子放出スポットが小さいことを特徴とする高精細型トーチにして、前記インサ ートが該高精細型トーチの胴部の底端部に固着した高い熱電子放出性材料から成 る、高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法であって、 インサートの、ノズルに対し露呈される面積を前記熱電子放出スポットの面積と 少なくとも同程度の大きさであるが、しかし切断作業中のインサート材料が沸騰 するには不十分な大きさに選択すること、 該選択により切断作業中に於ける前記ノズルに対し露呈された面積での電流密度 を約6.0×104アンペア/in2(約9.3×102アンペア/cm2)と すること を含んでなる高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法。
- 13.高精細型トーチの胴部の底端部を、該底端部の内面に沿って冷却材を循環 させ対流により冷却することを含んでなる請求項12の高精細型トーチの電極寿 命を伸ばすための方法。
- 14.インサートを冷却材との直接接触状態に配置することを含んでなる請求項 13の高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法。
- 15.冷却材を循環させ対流により冷却すること及びインサートを冷却材との直 接接触状態に配置することによりインサートの内面の温度を約12℃に低下させ ることを含んでなる請求項14の高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法 。
- 16.プラズマアーク切断トーチ、特に高い電流密度及びインサートに於ける熱 電子放出スポットが小さいことを特徴とする高精細型トーチにして、前記インサ ートが該高精細型トーチの胴部の底端部に固着した高い熱電子放出性材料から成 る、高精細型トーチの電極寿命を伸ばすための方法であって、 インサートの、ノズルに対し露呈される面積を前記熱電子放出スポットの面積と 少なくとも同程度の大きさであるが、しかし切断作業中のインサート材料が沸騰 するには不十分な大きさに選択しそれにより、電極内部でのインサートから胴部 ヘの熱伝達を助長させる一方、前記胴部ヘのアークの衝突を回避することを含み 、前記ノズルに対し露呈される面積を一般に円形としその直径を電流の範囲が約 15アンペアから約70アンペアの範囲で0.012インチ(約0.3mm)か ら0.026インチ(約0.66mm)の範囲とすることを含み、 前記高精細型トーチの胴部が銅製でありインサートがハフニウム製である高精細 型トーチの電極寿命を伸ばすための方法。
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