JPH0812798B2 - アーク発生系 - Google Patents

アーク発生系

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JPH0812798B2
JPH0812798B2 JP63109242A JP10924288A JPH0812798B2 JP H0812798 B2 JPH0812798 B2 JP H0812798B2 JP 63109242 A JP63109242 A JP 63109242A JP 10924288 A JP10924288 A JP 10924288A JP H0812798 B2 JPH0812798 B2 JP H0812798B2
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anode
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ジヤナス・ウロダークジク
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トーマス・エフ・バーネツキ
ヘンリー・エイ・バドケ
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ザ・パーキン―エルマー・コーポレイシヨン
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的にはプラズマガンのようなアーク装置
に関し、詳細には軸方向で調節可能なカソードのための
機構に関する。
プラズマガンのようなアーク装置は、加熱溶融性材
料、例えば金属またはセラミツクの加熱軟化および軟化
した材料を被覆表面へ特別な形状で噴射させることを含
む熱吹付けのような目的のために利用される。一般的な
プラズマ系では電弧が、水冷されるノズル（アノード）
と同心的に配置されたカソードとの間で形成される。不
活性ガスが電弧を通過すると、これにより励起されて15
000℃までの温度に高められる。ノズルから出た少なく
とも部分的にイオン化されたガスのプラズマはオープン
オキシーアセチレンフレームに似ている。
米国特許出願整理番号第021958号明細書（1987年３月
５日出願、本発明と同一出願人）では、プラズマ発生系
は、中空円筒形のアノード部材と、中空円筒形の中間部
材と軸方向に可動なカソード部材とを備えたプラズマか
ら成つており、その場合に上記の中間部材はアノード部
材から電気的に絶縁され、しかもアノード部材と同軸的
に配置されていて、この中間部材とアノード部材を通る
プラズマ形成ガス通路を構成している。アーク電圧の測
定値に応答して電動機またはニユーマチツクピストンが
アノードノズルに対して相対的な、カソードチツプの軸
方向の位置を連続的に調節して、設定アーク電圧を維持
するようになつている。
電圧に応じてカソードを調節するこの系は、アークガ
ン性能の著しい改善を提供するものであることが判つ
た。上記の出願明細書に開示された電動機およびニユー
マチツクピストン装置は操作上きわめて効果的である。
しかしこれらは若干嵩張り、重く、複雑であるかまたは
別個の利用（圧縮された空気）を必要とする。
米国特許第3242305号明細書には、伸縮開始プラズマ
灯が記載されており、このプラズマ灯ではアークの開始
は電極をノズルに対してばねで駆動することによつて達
成される。固定の操作位置までの後退は、アークが開始
したときにばねに抗して作用する冷却水の流体圧によつ
て行なわれる。
本発明の課題は、アノードに対して相対的に調節可能
であるカソード位置を持つ改善されたアーク装置を提供
することである。
もう１つの課題は、アーク装置のための冷却流体を利
用した新規のカソード調節機構を提供することである。
上記の課題は、アノードに対して相対的に距離を置い
て配置され、アノードとの間でアークを維持するために
操作可能であるカソード部材を備えたアーク装置を含む
アーク発生系、例えばプラズマガンにおいて達成され
る。流体通路手段がアーク装置を冷却するための加圧さ
れたインプツト冷却流体を受容する。この流体通路手段
は冷却流体をインプツト圧よりも低い、中間的な圧力で
排出するための排出手段を備えている。
本発明によればカソード部材とアノードとの間の相対
的な軸方向距離を調節するためのカソード位置決め手段
はアーク装置から延びた閉じられたシリンダ部材を備え
ている。ピストンがカソード部材に固定されていて、し
かも上記のシリンダ部材内に摺動可能に配置されていて
この中で第１の室と第２の室とに分割している。
第１の室がアノード出口通路から冷却流体を受容する
ようになつていて、しかもこの第１の室内で冷却流体を
中間的な圧力で維持するために十分な抵抗を持つた出口
手段を備えている。第１の弁部材が、ピストンを第１の
室内の冷却流体の中間的な圧力に抗して移動させ、それ
によつてカソード部材をアノードに対して相対的に第１
の方向へ移動させるために加圧された液体制御流体を第
２の室内へ選択的に送り込むように操作可能である。第
２の弁部材が、第１の室内の冷却流体の中間的な圧力が
ピストンを第２の室内の排出される制御流体に抗して移
動させ、それによつてカソード部材を軸方向に上記の第
１の方向とは反対の第２の方向へ移動させるために制御
流体を第２の室から選択的に排出するように操作可能で
ある。
本発明によれば流体通路手段がシリンダ部材内に位置
する流体入口と冷却流体を中間的な圧力で第１の室内へ
排出するための出口通路とを有するカソード冷却手段を
備えている。シリンダ部材がアーク装置とは反対側の端
部において端壁によつて制限されており、該端壁が内部
に加圧された冷却流体を受容する流体通路を備えてい
る。伸縮可能なダクト機構、有利にはピストンと端壁と
の間に取付けられたテレスコープ式の管機構がシリンダ
部材内部に位置しており、かつ加圧された冷却流体を受
容してこの加圧された冷却流体を流体入口へ運ぶように
なつている。
本発明によれば、たわみ性の電気的なケーブルがカソ
ード部材とアーク電源との間に接続されていて、しかも
シリンダ部材内の流体によつて冷却されるようにシリン
ダ部材内に配置されている。
例えばアーク装置がプラズマガンである場合に優れた
操作形式のためにはカソード位置決め手段が更にカソー
ド部材とアノード部材との間のアーク電圧を測定するた
めの電圧測定手段を備えている。制御手段が、設定アー
ク電圧を維持するためにカソード部材とアノード部材と
の間の相対距離を連続的に調節するために第１の弁と第
２の弁とを選択的に制御するように、上記の電圧測定装
置と接続されている。
以下図示の実施例につき本発明を詳説する。
本発明を具体化するための例として、上記の特許出願
明細書に開示されたタイプのプラズマガンが図面に示さ
れている。このようなプラズマガンは広く分けて３つの
構成部材アセンブリ、すなわちガン本体アセンブリ12と
ノズルアセンブリ14とカソードアセンブリ16から構成さ
れている。ガスおよび他の流体の通路をシールするため
にアセンブリ内およびアセンブリ間には適切なローリン
グ（符号で示さず）が配置されている。ノズルアセンブ
リはアノードを構成する管形のノズル部材18を備えてい
る。カソードアセンブリはカソード部材20を備えてい
る。カソード部材は同軸的にノズルに対して間隔を置い
て配置されており、そのようにしてプラズマ形成ガス流
とDC電圧と存在でカソードチツプ22とアノードとの間で
プラズマ発生アークを維持するようになつている。アー
ク電源は符号24で略示されている。アノードとカソード
はそれぞれ銅とタングステンのような常用の材料から製
作されている。
ガン本体アセンブリ12はプラズマガンの中央部分を構
成し、かつカソード部材20を備えている。ガン本体アセ
ンブリ12は本実施例では中間部材26を備えている。
中間部材26は４つの銅製の管形のセグメント26A,26B,
26C,26Dから成つており、これらセグメントは絶縁性の
スペーサリング28相互間で重ねられていて、しかも絶縁
体管30内へぴつたりと嵌込まれている。絶縁体管は金属
製のガン本体32内に保持されている。類似の幅広のスペ
ーサリング28Aが後部のセグメント26Aの後側に係合して
おり、かつ別のスペーサリング28Eがノズル部材18と隣
接するセグメント26Dとの間に位置している。本明細書
において構成部材の符号に付けられた文字A,B,C,D,Eは
それぞれ後部、中央後方中央前方、前部、最前部の構成
部材を示す。また明細書および特許請求の範囲において
“前方”なる言葉およびこの言葉に由来する、またはこ
れと同義か類似の言葉はプラズマガンからプラズマ炎が
発する方の端部を指すこととし、同様に“後方”等は反
対側の位置を示す。
絶縁体管30は、例えばガラス繊維入りのデルリン
TM（DelrinTM）から製作されている。セグメント26の縁
は、セグメント26内の環状通路34を絶縁体管30に対して
シールするために周囲にＯ−リングシールを有してい
る。冷却剤は絶縁体管30内の横ダクト36および絶縁体管
30の外面に形成された縦方向のスロツトによつて構成さ
れた縦ダクト38を介して各セグメント内の環状通路34へ
供給される。冷却剤は第１の縦ダクト38の直径方向の反
対側に設けられた第２の横ダクト40のグループを介し
て、次いで絶縁体管30とガン本体32との間の第２の縦ダ
クト（スロツト）42を介して環状通路から排出される。
スペーサリング28はポリイミドプラスチツクのような
材料から製作されており、かつセグメント間の間隔を保
持するために隣り合つたセグメント26間の間隙内にそれ
ぞれ並置されている。窒化硼素のようなセラミツク材料
製の熱遮断リング44がそれぞれ隣り合つたセグメントの
各間の、対応するスペーサリング28の半径方向でみて内
側に並置されている。
アノードを成すノズル部材18は、ねじ付きの保持リン
グ46によつてガン本体32の前端部内に保持されている。
ノズル孔48と、重ねて配置されたセグメント26を通るガ
ス通路50とはプラズマ形成ガス通路を構成する。アーク
電流はアノード18からガン本体32を介して通常の電流ケ
ーブルコネクタ52へ導かれる。
セグメント26内の環状通路34と同様に、ノズル部材18
は環状の冷却剤通路54を内部に有しており、バフル56に
よつて形成されている。冷却剤は、冷却剤を運ぶ電力ケ
ーブル58のための通常のコネクタ52に連通する縦ダクト
38から冷却剤通路54へと供給される。電力ケーブルはソ
ース59から高圧で液体のインプツト流体冷却剤（普通は
水）を、並びにアノード電流を運ぶ。
重ねられたセグメント26の後方ではガス分配リング60
が熱遮断リング44A（セグメント間に配置された他の熱
遮断リング44と同様）によつて後部セグメント26Aから
軸方向に間隔を置いて保持されている。ガス分配リング
60の前方部分は環状のマニホルド64を介してガス供給装
置によつて供給される、少なくとも１つのガス入口オリ
フイス62と、プラズマ形成ガスのための接続部へ通じる
横方向に向けられたガスダクト（図示せず、ガス供給装
置は通常の形式）とを備えている。同様にして第２のプ
ラズマ形成ガスの供給を、第２のガスをガス通路50の前
方部分内へ導入するために通路66とノズル部材18内の複
数の外側のオリフイス68とを介して導くことができる。
カソードアセンブリ16は棒状のカソード部材20を備え
ている。カソード部材20は先端のカソードチツプ22を有
し、かつ後端でカソード支持棒70に取付けられている。
カソード支持棒は２つのＯ−リング72でもつてガス分配
リング60内に摺動可能に取付けられている。ガス分配リ
ングはカソード支持棒をその軸方向の通路内で案内する
ための支持部材として働く。
中間部本体74が、ガン本体32へねじ結合された第１の
保持リング上の肩77を介してねじ付きの中間リング76を
用いてガン本体32へ取付けられている。中間部本体74は
絶縁体管30の後方部分78を取巻いている。縦長の閉じら
れたシリンダ部材80が絶縁体管30の後方へ延びており、
かつ後部本体82内に保持されている。後部本体82はねじ
付きの後部保持プレート86とともに包囲リング94へねじ
結合された外側本体84によつて保持されている。包囲リ
ングは中間部リング74へねじ結合された第２の保持リン
グ上の肩88へ保持される。シリンダ部材80の後端は外側
で後部本体82によつて構成された端壁90によつて、かつ
内側で後部保持プレート86と一緒に保持された端部取付
け部材92によつて閉鎖されている。シリンダ部材80の前
端はガス分配リング60と隣接している。
カソード支持棒70の後端は同心的にピストン96に取付
けられている。ピストンは軸方向にＯ−リング98ととも
にシリンダ部材80内を摺動する。シリンダの利用可能な
長さはピストンがカソード支持棒とカソードとを所期の
距離範囲内で運ぶのに十分である。最大限（前方へ）押
出された位置（カソード本体について符号100で示す）
はピストン96がガス分配リングの肩102へ当付くことに
よつて得られる。最大限（後方へ）引込まれた位置はピ
ストンの後方突出部104と端部取付け部材92と前方へ延
びた管形部分106との接触によつて得られる。後方の第
１の室108がピストン96の端壁90との間に形成されてい
る。前方の第２の室110がピストン96とガス分配リング6
0との間に形成されている。管形部分106と外側の環状の
空間112は最大限引込まれた位置にあるときの後方の室
に対して若干の残留容積を与える。同様の理由で環状の
みぞ114が前方の室のためにガス分配リング60の後部に
形成されている。
ノズル部材18および中間部材26を出た冷却剤は絶縁体
管30内の第２の縦ダクト42内を通り、次いで絶縁体管内
のダクト延長部116内を通つてシリンダ部材80内の第１
の後部ダクト118へ案内される。後部ダクト118は端壁90
の所の環状の空間、したがつて後方の室108と連通して
いる。冷却ダスト内の通常の絞り作用（constriction
s）のために冷却剤の入つた室108はインプツト圧よりも
低い圧力にある。
シリンダ部材80内の第２の後部ダクト120は流体を後
方の室108から冷却剤およびカソード用電力のための通
常のケーブル接続部材122へ排出する。ケーブル管124は
排水溝のような放出地点まで、または再循環ポンプ入口
まで、いずれの場合にも比較的低い流体圧（例えば零）
で冷却剤を運ぶ。このケーブル系内に若干の絞り作用が
存在すると（場合により特別な絞り（図示せず）を備え
ていて）、後方の室108内の流体圧はガンへのインプツ
ト圧と放出圧との間の中間レベルに維持される。
カソード部材20の冷却は同軸的な通路によつて配慮さ
れている。アキシヤルダクト126がカソード支持棒70の
後部からカソード部材20内へ延びている。長管128がア
キシヤルダクト内で軸方向で位置決めされていて、外側
の環状ダクト130を構成している。アキシヤルダクト126
の後端はシリンダ部材80内のピストン96近くで流体入口
131を構成している。
カソード部材20のための冷却流体はアノード18のため
のものと同じソースから供給される。縦ダクト38から後
方に延びた分路132がシリンダ部材80内の中間ダクト134
を介してシリンダ部材80と後部本体82との間の環状通路
136に連通している。後部本体内の複数の小ダクト138
（図面に２つ示されている）は流れを後部取付け部材92
と後部本体82との間の第２の環状通路140へ導く。少な
くとも１つの流体通路（図面には３つ示されている）14
2が流体を端部取付け部材の中心軸線の方向へ運ぶ。流
体通路142とカソード冷却のための流体入口131との接続
はシリンダ部材80内の伸縮可能なダクト機構、例えば可
撓性の管によつて行なわれる。
しかし有利には図示の優れた実施例によれば伸縮可能
なダクト機構はテレスコープ式の管機構によつて構成さ
れている。すなわち一連の順次小さくなる管形部材144
がそれぞれ前部内リム146と後部外リム148とを備え、か
つ摺動可能に同心的に内外に嵌込まれている。同様に前
部内リムを備えた、端部取付け部材92の管形部分106は
この一連の管機構の後部外側部材を構成している。前部
内側部材150はカソード支持棒70および流体入口131の後
端を構成している。カソードが完全に押出された状態で
はそれぞれ内リム146と外リム148とが係合し、このよう
にしてカソード押出し（前方）位置を制限する。カソー
ドが完全に引込まれたときには管形部材は完全に同心的
に重ねられる。これら終端位置の、または終端位置間の
いずれの位置においてもこのテレスコープ式の管機構は
冷却流体を端部取付け部材92内の流体通路142からカソ
ードのための流体入口131まで運ぶ。管形部材144は実用
的な程度に緊密に摺動可能に互いに噛合つていなければ
ならないが、後述の操作のためには管形部材相互間に完
全に液密なシールを配慮する必要はない、それというの
も中間的な圧力下の室108内への僅かな漏れ量は重大な
結果をもたらさないからである。
ピストン96の後部における少なくとも１つの横断オリ
フイス（２つ示されている）152はカソードから出るカ
ソード冷却剤を外側の環状ダクト130から後方のシリン
ダ内の室108内へ導く。ダクト126,128内の通常の絞り作
用によりカソード冷却剤はインプツト圧よりも低い圧力
で出る。したがつてカソードから出たカソードの冷却剤
は後方の室108内のカソードの冷却剤に中間的な流体圧
で合流する。
高圧流体のための第２の入口が通常のホース取付け部
材154とホース155を介して配慮されている。ホース155
は有利には（しかし必ずではない）アノードおよびカソ
ードのための冷却流体と同じソース59へ接続されてい
る。横通路156が流体をシリンダ部材80の外側のマニホ
ルド158および複数の半径方向通路160（２つ示されてい
る）へ導き、次いで高圧流体をピストン96前方の室110
へ送る。供給ライン155内には有利にはソレノイドによ
つて操作される２つの弁が設けられている。ホースライ
ン内の第１の弁162はソース59から前方の室への流体の
供給、遮断を可能にする。第２の弁164は第１の弁とホ
ース取付け部材154との間に接続されており、流体を前
方の室から排出するために（またはこれを再循環のため
に戻すために）開くことができる。
カソード部材20の位置決めは第１と第２の弁162,164
によつて行なわれ、これらに関連した流体は制御流体と
して作用する。第２の弁164を閉じたままで第１の弁162
を開くと、高圧流体が前方の室110内に流入して、後方
の室108内の中間的な圧力にある流体に抗してピストン9
6を作動し、かつカソードを後方へ移動させる。両方の
弁を閉じると、ピストンに対する圧力不均衡が存在しな
いので（というのも液体の流体は圧縮されないからであ
る）、ピストン、したがつてカソード部材20は固定の位
置にとどまる。次いで第１の弁162を閉じたまま第２の
弁164を開くと、制御流体が前方の室110から流出するの
を許すので、ピストンに働く、後方の室108内の流体の
中間的な圧力の力がカソードを前方へ移動させる。
一般に縦ダクト38における、かつ室110への高い入口
圧は３バール（45psi）〜10バール（150psi）であるべ
きであり、かつガンおよび流体出口内の絞り作用は後方
の室内で中間的な圧力、すなわち入口圧の20％〜80％を
配慮すべきである。例えば入口圧が５バール（75ps
i）、中間的な圧力は入口圧の58％であつてよい。
カソードへのアーク電流接続をシリンダ部材内部の後
方の室内でテレスコープ式管機構の外側に配置されたた
わみケーブル166によつて行なうのがきわめて望ましい
ことが判明した。ケーブルの１端はねじ168によつてシ
リンダ部材80の後壁に取付けられており、かつ主カソー
ド電流ケーブル取付け部材（ケーブル接続部材）122は
電力接続のためにシリンダにねじ結合されている。たわ
みケーブル166の他端は第２のねじ170によつてピストン
の後端面に取付けられており、ピストンはカソードと電
気的に接続している。ケーブルは完全に流体内に浸漬さ
れることにより良好に冷却されるので、比較的小さい規
格のケーブルを使用することができる。一般にケーブル
はより線で、６〜18規格のもの（アメリカ線材標準Amer
ican wire standard）であるべきである。例えば９規格
のものは1000アンペアを通す。かかるケーブルは十分に
たわみ性であつて、標準寸法のケーブルでは生じるかも
知れない運動の問題を起こさない。かかるケーブルの使
用は、さもなければ可動部材を介してカソードへアーク
電流を導く際に付随する問題を消失させる。
ここで述べられている優れたプラズマガンを利用する
実施例については、カソードチツプ22の位置はアークに
関する設定電圧に相応して選択される。実際の電圧はア
ノードとカソードとの間で、またはアーク電源24の両端
で測定される（符号172で略示）。
プロセスコントロールのためには一定の電圧を維持す
るのが望ましい。これらの結果はアーク電圧の測定と、
所望の電圧を維持するために必要であるカソード部材の
再位置決めとによつて達成される。これは実際の電圧が
低い場合にはカソード部材をノズルに対して相対的に後
方へ、かつ電圧が高いときには前方へ動かすことによつ
て得られる。
アーク電圧の変化の結果弁操作とカソードチツプ22の
軸方向位置の変化が行なわれるように電圧測定に応答す
るコントローラ174を介してソレノイド弁162,164が電圧
測定装置172に電気的に接続されていると有利である。
これは一般的な、または所期の比較回路を備えたコント
ローラ174で容易に達成される。比較回路はアーク電圧
と所望レベルの設定電圧との差を与える。実際の差が所
定の差を越えると、電子リレー回路が閉じられて、電圧
差が正であるか負であるかに応じてカソード支持棒を前
方か後方へ移動させるために調整電流を送る。調整電流
は対応するソレノイドへ送られる。何らかの電圧変化が
例えばアノードおよび／またはカソード表面の腐食から
起きたときには、カソードの微調整（または必要により
大幅は調整）が得られるであろう。
標準的な高周波開始電圧の適用で開始するためには、
一般に定常状態操作のために発生せしめられる比較的長
いアークは実際には不可能ではないとしても困難であ
る。したがつて本実施例ではカソード部材を当初アノー
ドノズルに近い押出された位置（符号100で示された点
線）に位置決めすることができる。これは、先ず冷却水
が供給され、弁162を閉じたままで弁164が開かれると自
動的に得られる。所望の作業ガス流およびアーク電源24
が接続される、ただし電流はまだ流れない。次いで通常
の方法で（例えばスイツチ178を閉じることによつて）
高周波開始電圧176が瞬間的に適用されると、アーク放
電が開始し、かつアーク電流が流れる。
アーク放電が開始されると（かつ高周波スイツチ178
が開かれると）、次いで、弁164を閉じ、かつ弁162を開
くことによつてカソードが操作位置（ほぼ図面の位置に
よつて示される）まで引込まれる。これらの弁の変化は
コントローラを介して連通したアーク電流センサによつ
て自動的にトリガされる。このようにしてアーク放電が
始まると、この系は電圧が低すぎること（アークの長さ
が短かいために）を測定し、かつ直ちに弁部材へ信号を
送つてカソードを設定電圧条件に対応する操作位置まで
後退させる。操作のコンピユータ制御が望ましい。
アーク電流は立上がり時に所期の電流値を取るように
設定してもよいし、あるいは当初は低い値に設定し、立
上がり後に常法で、または電圧信号での電子式調整によ
つて上昇させてもよい。
スプレー用のプラズマ内への粉末の供給は所望により
常法で行なうことができる。
本発明の装置は一般に普通のプラズマガンのパラメー
タで操作される。電圧は約80〜120Vの設定値で維持され
ると有利であり、この上限は電力供給特性による。電流
は約1000アンペアまで上げることができるが、ただし冷
却剤のようなフアクタに依存する電力レベル、例えば80
KWを越えないように注意すべきである。内部の寸法も一
般的なものであるが、流体通路内の絞り作用が適正な冷
却と同様に上述したような中間的な流体圧を維持するの
に適当であるように、注意が払われなければならない。
本発明の他の変更も考えられる。例えばカソードチツ
プが移動してもカソードチツプに対して相対的な最適な
ポイントでのガス導入を維持するためにガス分配リング
をカソード部材に対して固定することは望しいかも知れ
ない。すなわち別の構成（図示せず）ではカソードアセ
ンブリのガン内での軸方向運動がガス分配リングの平行
運動も支持する。調節可能に位置決めされるカソードに
ついての本発明の思想内において他の構造のアーク装
置、例えばワークがアノードであるアーク装置を使用し
てもよい。また室108,110の機能を逆にしてもよい、す
なわち後方の室が制御流体を受取るようにしてもよい。
本発明の装置は簡単にした調節を提供する、というの
も２つの弁を必要とするにすぎないからである。構成部
材は比較的簡単、軽量であり、かつシステムは軽量の手
持ちガンまたは小径の開口内に入れるための伸長タイプ
のプラズマプレーガンに特に好適である。機構の単純さ
および固有冷却のために装置はまた特にロープレツシヤ
・チヤンバ・スプレー（low pressure chamber spra
ying）で使用するのに好適である。
本発明を上記において詳しい実施例に関して述べてき
たが、本発明の思想と特許請求の範囲内で種々の変更と
修正が可能であることは当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明を導入したプラズマガンの縦断面図であ
る。 12……ガン本体アセンブリ、14……ノズルアセンブリ、
16……カソードアセンブリ、18……ノズル部材、20……
カソード部材、22……カソードチツプ、24……アーク電
源、26……中間部材、26A,26B,26C,26D……セグメン
ト、28,28A,28E……スペーサリング、30……絶縁体管、
32……ガン本体、34……環状通路、36,40……横ダク
ト、38,42……縦ダクト、44……熱遮断リング、46……
保持リング、48……ノズル孔、50……ガス通路、54……
コネクタ、54……冷却剤通路、56……バフル、58……電
力ケーブル、59……ソース、60……ガス分配リング、62
……ガス入口オリフイス、64……マニホルド、66……通
路、68……オリフイス、70……カソード支持棒、72……
Ｏ−リング、74……中間部本体、76……中間リング、7
7,88,102……肩、78……後方部分、80……シリンダ部
材、82……後部本体、84……外側本体、86……後部保持
プレート、90……端壁、92……端部取付け部材、94……
包囲リング、96……ピストン、98……Ｏ−リング、104
……後方突出部、106……管形部分、108,110……室、11
2……空間、114……みぞ、116……ダクト延長部、118,1
20……後部ダクト、122……ケーブル接続部材、124……
ケーブル管、126……アキシヤルダクト、128……長管、
130……環状ダクト、131……流体入口、132……分路、1
34……中間ダクト、136,140……環状通路、138……小ダ
クト、142……流体通路、144……管形部材、146……前
部内リム、148……後部外リム、150……前部内側部材、
152……横断オリフイス、154……ホース取付け部材、15
5……ホース、156……横通路、158……マニホルド、160
……半径方向通路、162,164……弁、166……たわみケー
ブル、168,170……ねじ、172……電圧測定装置、174…
…コントローラ、178……スイツチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・エフ・バーネツキ アメリカ合衆国ニユー・ヨーク・エルモン ト・ドウハーテイー・アヴエニユー 84 (72)発明者 ヘンリー・エイ・バドケ アメリカ合衆国ニユー・ヨーク・キング ス・パーク・ドロシー・レイン ６ (56)参考文献 特開 昭60−249298（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−122444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130777（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アーク装置を含むアーク発生系であつて、
    アノードとの間でアークを維持するために操作可能であ
    る、アノードに対して相対的に距離を置いて配置された
    カソード部材と、アーク装置を冷却するための加圧され
    た液体冷却流体を受容する流体通路手段と、冷却流体を
    中間的な圧力で排出するための排出手段と、カソード部
    材とアノードとの間の相対的な軸方向距離を調節するた
    めのカソード位置決め手段とを備えた形式のものにおい
    て、カソード位置決め手段がアーク装置から延びた閉じ
    られたシリンダ部材とピストンと第１の弁部材と第２の
    弁部材とを備えており、その場合にピストンがカソード
    部材に固定されていて、しかも上記のシリンダ部材内に
    摺動可能に配置されていてこの中で第１の室と第２の室
    とに分割しており、第１の室が排出手段から冷却流体を
    受容するようになつていて、しかもこの第１の室内で冷
    却流体を中間的な圧力で維持するために十分な抵抗を持
    つた出口手段を備えており、第１の弁部材が、ピストン
    を第１の室内の冷却流体の中間的な圧力に抗して移動さ
    せ、それによつてカソード部材をアノードに対して相対
    的に第１の方向へ移動させるために加圧された液体制御
    流体を第２の室内へ選択的に送り込むようになつてお
    り、かつ第２の弁部材が、第１の室内の冷却流体の中間
    的な圧力がピストンを第２の室内の排出される制御流体
    に抗して移動させ、それによつてカソード部材を軸方向
    に上記の第１の方向とは反対の第２の方向へ移動させる
    ために制御流体を第２の室から選択的に排出するように
    なつていることを特徴とする、アーク発生系。
  2. 【請求項２】流体通路手段がシリンダ部材内に位置する
    流体入口と冷却流体を中間的な圧力で第１の室内へ排出
    するための出口通路とを有するカソード冷却手段を備え
    てとり、かつカソード位置決め手段が更にシリンダ部材
    内部に、加圧された冷却流体を受容してこれを上記の流
    体入口へ導くために伸縮可能なダクト機構を備えてい
    る、請求項１記載のアーク発生系。
  3. 【請求項３】流体入口がピストン近くに配置されてお
    り、シリンダ部材がアーク装置とは反対側の端部におい
    て端壁によつて制限されており、該端壁が内部に加圧さ
    れた冷却流体を受容する流体通路を備えており、かつ伸
    縮可能なダクト機構がピストンと端壁との間に取付けら
    れたテレスコープ式の管機構を備えている、請求項２記
    載のアーク発生系。
  4. 【請求項４】カソード位置決め手段が更にカソード部材
    とアノード部材との間のアーク電圧を測定するための電
    圧測定手段と、制御手段とを備えており、この制御手段
    が、設定アーク電圧を維持するためにカソード部材とア
    ノード部材との間の相対距離を調節するために第１の弁
    部材と第２の弁部材とを選択的に制御するように上記の
    電圧測定手段と接続されている、請求項１記載のアーク
    発生系。
  5. 【請求項５】カソード位置決め手段が更に、カソード部
    材とアーク電源との間に接続されていて、しかもシリン
    ダ部材内の流体によつて冷却されるようにシリンダ部材
    内に配置されたたわみ性の電気的なケーブルを備えてい
    る、請求項１記載のアーク発生系。
  6. 【請求項６】第２の弁部材が制御流体を第２の室から排
    出しているときにカソード部材がアノード部材へ向かつ
    て移動せしめられ、かつ第１の弁部材が加圧された制御
    流体を第２の室内へ送り込んでいるときにカソード部材
    がアノード部材から遠ざかる方向へ移動せしめられるよ
    うに、第２の室がピストンの、アーク装置に近い方の側
    に配置されている、請求項１記載のアーク発生系。
  7. 【請求項７】プラズマガンを含むプラズマ発生系であつ
    て、管形のアノード部材と、このアノード部材に対して
    相対的に距離を置いて配置され、アノード部材との間で
    プラズマ発生アークを維持するために操作可能である棒
    状のカソード部材と、加圧された冷却流体を受容してこ
    の流体をアノード部材を冷却するために導くように構成
    され、しかも冷却流体をアノード流体通路手段から中間
    的な圧力で排出するためのアノード出口通路を備えたア
    ノード流体通路手段と、加圧された冷却流体を受容して
    この流体をカソード部材を冷却するために導く流体入口
    と冷却流体をカソード流体通路手段から中間的な圧力で
    排出するためのカソード出口通路とを有するカソード流
    体通路手段と、設定アーク電圧を維持するためにカソー
    ド部材とアノード部材との間の相対的な軸方向距離を連
    続的に調節するためのカソード位置決め手段とを備えて
    いる形式のものにおいて、カソード位置決め手段がプラ
    ズマガンから後方へ延びた閉じられたシリンダ部材と、
    ピストンと、第１の弁部材と、第２の弁部材と、端壁
    と、テレスコープ式の管機構と、たわみ性の電気的なケ
    ーブルと、カソード部材とアノード部材との間のアーク
    電圧を測定するための電圧測定手段と、制御手段とを備
    えており、その場合にピストンが同軸的にカソード部材
    に固定されていて、しかも上記の閉じられたシリンダ部
    材内に摺動可能に配置されていてこの中でピストンの、
    プラズマガンから遠い方の側に位置する第１の室と第２
    の室とに分割しており、第１の室がアノード出口通路お
    よびカソード出口通路から冷却流体を受容するようにな
    つていて、しかも冷却流体をこの第１の室内で中間的な
    圧力で維持するために十分な抵抗をもつた出口オリフイ
    スとピストン近くに位置する流体入口とを備えており、
    第１の弁部材が、ピストンを第１の室内の冷却流体の中
    間的な圧力に抗して移動させ、それによつてカソード部
    材をアノード部材から軸方向に遠ざかる方向へ移動させ
    るために加圧された制御流体を第２の室内へ選択的に送
    り込むようになつており、かつ第２の弁部材が、第１の
    室内の冷却流体の中間的な圧力がピストンを第２の室内
    の排出される制御流体に抗して移動させ、それによつて
    カソード部材を軸方向にアノード部材に向かつて移動さ
    せるために制御流体を第２の室から選択的に排出するよ
    うになつており、端壁がシリンダ部材をアーク装置との
    反対側の端部で制限していて、しかも内部に加圧された
    冷却流体を受容する流体通路を備えており、テレスコー
    プ式の管機構がピストンと端壁との間に取付けられてい
    て加圧された冷却流体を流体通路から流体入口へ導くよ
    うになつており、たわみ性の電気的なケーブルがカソー
    ド部材とアーク電源との間に接続されていて、しかもシ
    リンダ部材内の流体によつて冷却されるようにシリンダ
    部材内に配置されており、かつ制御手段が、設定アーク
    電圧を維持するためにカソード部材とアノード部材との
    間の相対距離を連続的に調節するために第１の弁と第２
    の弁とを選択的に制御するように、上記の電圧測定装置
    と接続されていることを特徴とする、プラズマ発生系。
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