JPH0788657A - プラズマトーチ - Google Patents

プラズマトーチ

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JPH0788657A
JPH0788657A JP5236313A JP23631393A JPH0788657A JP H0788657 A JPH0788657 A JP H0788657A JP 5236313 A JP5236313 A JP 5236313A JP 23631393 A JP23631393 A JP 23631393A JP H0788657 A JPH0788657 A JP H0788657A
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plasma
plasma arc
swirling
plasma torch
nozzle
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Etsuo Nakano
悦男 中野
Akira Kojo
昭 古城
Hirotaka Obara
裕隆 小原
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Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Koike Sanso Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】酸化性ガスを旋回させて電極の周囲に供給し、
旋回させたプラズマアークによって被加工材を切断する
に際し、切断面の垂直度の改善をはかる。 【構成】旋回させたプラズマアーク17を噴射する一次ノ
ズル部材4に対向させて二次ノズル孔6aを有する二次
ノズル部材6を配置する。二次ノズル孔6aの上流側に
軸流噴射部材15,旋回噴射部材16を選択的に配置する。
センタリングストーン14によって旋回したプラズマアー
ク17は、旋回成分が軸流18或いは旋回流20によって打ち
消され、被加工材19の表面に対し垂直で且つプラズマト
ーチ1の軸心1aに対し平行な流れとなり、切断面の垂
直度を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は切断面の垂直度を向上さ
せることが出来るプラズマトーチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】非鉄金属や非金属を切断する場合、タン
グステン電極を用い該電極にプラズマガスとしてアルゴ
ンガスや水素ガスを供給し、発生させたプラズマアーク
をプラズマトーチと平行な軸流としてノズルから噴射す
るプラズマトーチが提供されている。このプラズマトー
チでは、切断面に傾斜が生じることがなく、良好な切断
面を形成し得ることが知られている。
【0003】鋼板やステンレス鋼板を切断する場合、プ
ラズマガスとして酸素ガスや空気等の酸化性ガスを用い
ている。酸化性ガスを使用するプラズマトーチに於い
て、電極に銅やタングステンを用いた場合、該電極が直
ちに酸化して消耗する。このため、電極としてカップ状
に形成した銅材の表面にハフニウムを埋設して構成した
ものを用いている。
【0004】上記プラズマトーチでは、プラズマガスと
なる酸化性ガスをプラズマトーチの軸心と平行な軸流と
して噴射した場合、電極の表面に於けるプラズマアーク
の発生基点が安定せず、プラズマアークそのものが不安
定となったりシリースアークが発生する虞があるという
問題がある。このため、電極の周囲にプラズマガスを旋
回させて供給することにより、プラズマアークの発生基
点の安定化をはかるように構成されるのが一般である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然し、上記プラズマト
ーチでは、プラズマガスの旋回方向と切断の進行方向と
に応じて切断面の垂直度が異なるという問題がある。即
ち、例えば図5に示すように、被加工材の上面から見て
切断の進行方向に対しプラズマガスが右旋回している場
合、被加工材に於ける右側の切断面の垂直度が確保し得
るが、左側の切断面は傾斜が大きく製品となり得ないと
いう問題がある。
【0006】本発明の目的は、プラズマガスの旋回方向
及び切断の進行方向の如何に関わらず、切溝の両側の切
断面の垂直度を改善することが出来るプラズマトーチを
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題は、切断の進行
方向右側ではプラズマトーチの進行ベクトルとプラズマ
アークの旋回ベクトルが打ち消し合ってプラズマアーク
が被加工材の表面に対し略垂直方向の流れ(切断面に対
し平行な流れ)を持って作用し、且つ左側ではプラズマ
トーチの進行ベクトルとプラズマアークの旋回ベクトル
が相乗して切断面に対し大きな旋回成分を持って作用す
ることにより発生するものと考えられる。
【0008】従って、プラズマアークの旋回方向及び切
断の進行方向の如何に関わらず、切断面に対し直接作用
するガスの流れを略平行な方向とすることで、即ち、プ
ラズマアークに沿って該アークの旋回を打ち消すような
二次気流を噴射することで、切断面の垂直度の改善をは
かることが可能となる。
【0009】従って、上記課題を解決するために本発明
に係るプラズマトーチは、電極の周囲に旋回させた酸化
性ガスを供給してノズルから旋回したプラズマアークを
噴射するプラズマトーチに於いて、前記ノズルの周囲に
二次ノズルを配置すると共に該二次ノズルから前記プラ
ズマアークの旋回を打ち消す二次気流を噴射させるよう
に構成したものである。
【0010】上記プラズマトーチに於いて、前記二次ノ
ズルのノズル孔の上流側に二次気流をプラズマトーチの
軸心と平行に噴射させる軸流噴射部材、又は二次気流を
プラズマアークの旋回方向と反対方向に旋回させて噴射
させる旋回噴射部材を配置することが好ましい。
【0011】
【作用】上記プラズマトーチによれば、切溝の両側の切
断面の垂直度を改善することが出来る。即ち、プラズマ
アークの旋回を二次ノズルから噴射する二次気流によっ
て打ち消すことで、切断面に与えるプラズマアークの旋
回による影響を排除することが可能となり、垂直度を改
善することが出来る。
【0012】二次ノズルのノズル孔の上流側に二次気流
をプラズマトーチの軸心と平行な流れ(軸流)として噴
射する軸流噴射部材を配置して二次気流を噴射すること
で、該二次気流によってプラズマアークの旋回を打ち消
すことが出来る。
【0013】また二次ノズルのノズル孔の上流側に二次
気流をプラズマアークの旋回方向と反対方向に旋回させ
る旋回噴射部材を配置して二次気流を噴射することで、
該二次気流によってプラズマアークの旋回を打ち消すこ
とが出来る。
【0014】従って、切断面にプラズマアークの旋回に
よる影響を与えることがなく、且つ電極の表面に於ける
プラズマアークの発生基点を安定させてプラズマアーク
を発生させることが出来る。
【0015】
【実施例】以下、上記プラズマトーチの実施例について
図を用いて説明する。図1はプラズマトーチの模式断面
図、図2は軸流噴射部材の構成を説明する図、図3は旋
回噴射部材の構成を説明する図、図4はプラズマアーク
と二次気流の関係を説明する図である。
【0016】図に於いて、プラズマトーチ1の軸心1a
上にハフニウムからなる電極材2aを埋設した電極2が
配置されており、この電極2は内部に冷却水を流通させ
る冷却パイプ3の先端に着脱可能に装着されている。電
極2と対向して一次ノズル孔4aを有する一次ノズル部
材4が配置され、プラズマトーチ1の内部に配置された
パイプ状の隔壁部材5に着脱可能に装着されている。ま
た一次ノズル部材4と対向して二次ノズル孔6aを有す
る二次ノズル部材6が配置され、トーチ本体7に着脱可
能に装着されている。
【0017】上記構成に於いて、電極材2a,一次ノズ
ル孔4a,二次ノズル孔6aは夫々プラズマトーチ1の
軸心1a上に配列されている。またプラズマトーチ1の
内部には冷却パイプ3と隔壁部材5との間にプラズマガ
スを流通させる通路8が構成され、且つ隔壁部材5とト
ーチ本体7の間に二次気流を形成するガスを流通させる
二次通路9が構成されている。
【0018】通路8はホース10によってプラズマガスの
供給源11と接続されている。また二次通路9も同様にホ
ース12によって二次気流を形成するガスの供給源13と接
続されている。
【0019】通路8にはプラズマガスを旋回させて電極
2の表面(電極材2aの表面)に噴射するセンタリング
ストーン14が設けられている。このセンタリングストー
ン14には軸心1aを中心とする円周方向に傾斜させた複
数の孔14aが形成されており、プラズマガスが孔14aを
通過することによって該孔14aの傾斜に応じて旋回し得
るように構成されている。
【0020】上記の如くプラズマガスを旋回させた状態
で電極2の表面に噴射することによって、電極材2aに
於けるプラズマアークの発生基点を安定した状態で軸心
1aと一致させることが可能であり、シリースアークが
発生する虞を減少させ、且つ安定したプラズマアークを
形成して加工することが可能となる。
【0021】二次通路9には、図2に示す軸流噴射部材
15、或いは図3に示す旋回噴射部材16が選択的に配置さ
れている。前記各部材15,16は一次ノズル孔4aから旋
回した状態で噴射されるプラズマアークの外周に沿って
二次気流を軸流或いは旋回流として噴射させるものであ
り、これ等の各部材15,16によって形成される二次気流
はプラズマアークの旋回を打ち消す機能を有する。
【0022】即ち、図4(a)に示すように、旋回させ
たプラズマアーク17の周囲に沿わせて軸流18としての二
次気流を噴射した場合、プラズマアーク17の旋回成分は
軸流18によって打ち消されて二次ノズル孔6aからの距
離の増加に伴って減衰する。またプラズマアーク17は軸
流18によって包み込まれる。このため、被加工材19に作
用するプラズマアーク17及び軸流18は切断面に対し略平
行な方向の流れとなる。従って、切断面の垂直度の改善
をはかることが可能となる。
【0023】また同図(b)に示すように、旋回させた
プラズマアーク17の周囲に沿わせて該アーク17の旋回方
向と反対方向に旋回させた旋回流20としての二次気流を
噴射した場合、プラズマアーク17の旋回成分は旋回流20
によって打ち消され、二次ノズル孔6aからの距離の増
加に伴って軸流状となる。このため、被加工材19を切断
した場合、切断面の垂直度の改善をはかることが可能と
なる。
【0024】軸流噴射部材15は、セラミックス等の絶縁
性を有する材料を円筒状に成形した部材にプラズマトー
チ1の軸心1aと平行に複数の孔15aを形成して構成さ
れている。このため、二次通路9に供給されたガスは軸
流噴射部材15の孔15aを通過したとき軸心1aと平行に
流れ、図4(a)示す軸流18として二次ノズル部材6の
二次ノズル孔6aから外部に噴射される。
【0025】従って、一次ノズル孔4aからプラズマア
ーク17を噴射しつつ、二次ノズル孔6aから軸流18を二
次気流として噴射させると、この軸流18はプラズマアー
ク17の外周に沿って該アーク17を被覆するように流れ
る。このとき、プラズマアーク17は軸流18によって軸心
1aと平行に吸引され、該アーク17の旋回成分が打ち消
される。
【0026】旋回噴射部材16は、絶縁性を有する円筒状
の部材にプラズマトーチ1の軸心1aを中心とする円周
方向に傾斜させた複数の孔16aを形成して構成されてい
る。前記孔16aの傾斜方向は、通路8に設けたセンタリ
ングストーン14の孔14aの傾斜方向に対し反対方向に設
定されている。
【0027】このため、二次通路9に供給されたガスは
旋回噴射部材16の孔16aを通過したとき軸心1aを中心
として旋回し、図4(b)に示す旋回流20として二次ノ
ズル部材6の二次ノズル孔6aから外部に噴射される。
従って、一次ノズル孔4aから旋回状態で噴射されたプ
ラズマアーク17の旋回成分は旋回流20の旋回成分によっ
て打ち消さる。
【0028】尚、図に於いて、21は電極2と一次ノズル
部材4及び被加工材19と接続された電源である。
【0029】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
プラズマトーチでは、旋回状態で噴射されるプラズマア
ークの旋回成分を二次気流によって打ち消すことで、プ
ラズマアークを被加工材の表面に対し略垂直方向で且つ
プラズマトーチの軸心と平行な軸流状とすることが出来
る。このため、切断の進行方向及びプラズマアークの旋
回方向に影響されることなく、切断面の垂直度を改善す
ることが出来る。
【0030】また二次ノズル部材に形成した二次ノズル
孔の上流側に軸流噴射部材又は旋回流噴射部材を配置し
たので、これ等の噴射部材を通過した二次気流によって
プラズマアークの旋回成分を打ち消すことが出来る等の
特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】プラズマトーチの模式断面図である。
【図2】軸流噴射部材の構成を説明する図である。
【図3】旋回噴射部材の構成を説明する図である。
【図4】プラズマアークと二次気流の関係を説明する図
である。
【図5】課題を説明する図である。
【符号の説明】
1 プラズマトーチ 1a 軸心 2 電極 2a 電極材 4 一次ノズル部材 4a 一次ノズル孔 6 二次ノズル部材 6a 二次ノズル孔 7 トーチ本体 8 通路 9 二次通路 11 プラズマガスの供給源 13 二次気流を形成するガスの供給源 14 センタリングストーン 14a,15a,16a 孔 15 軸流噴射部材 16 旋回噴射部材 17 プラズマアーク 18 軸流 19 被加工材 20 旋回流 21 電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極の周囲に旋回させた酸化性ガスを供
    給してノズルから旋回したプラズマアークを噴射するプ
    ラズマトーチに於いて、前記ノズルの周囲に二次ノズル
    を配置すると共に該二次ノズルから前記プラズマアーク
    の旋回を打ち消す二次気流を噴射させるように構成した
    ことを特徴としたプラズマトーチ。
  2. 【請求項2】 前記二次ノズルのノズル孔の上流側に二
    次気流をプラズマトーチの軸心と平行に噴射させる軸流
    噴射部材を配置したことを特徴とした請求項1記載のプ
    ラズマトーチ。
  3. 【請求項3】 前記二次ノズルのノズル孔の上流側に二
    次気流をプラズマアークの旋回方向と反対方向に旋回さ
    せて噴射させる旋回噴射部材を配置したことを特徴とし
    た請求項1記載のプラズマトーチ。
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JP2016530098A (ja) * 2013-10-04 2016-09-29 シェルベリ−シュティフトゥングKjellberg−Stiftung プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ用の単一または複数部分からなる絶縁構成要素、ならびにそれを有するアセンブリおよびプラズマトーチ

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