JPH09115690A

JPH09115690A - アーク足部を移動するための一体で独立した電磁コイルを有するプラズマトーチ

Info

Publication number: JPH09115690A
Application number: JP8182839A
Authority: JP
Inventors: Jacques Jean-Marie Spariat; ジャック．ジャン−マリー．スパリアット
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1997-05-02
Also published as: EP0750451A1; US5719371A; FR2735941A1; ZA965304B; CA2179654A1; FR2735941B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】アーク足部の移動用の一体の独立電磁コイル
を備えるプラズマトーチに関する。【解決手段】トーチは上流電極６と下流電極７の筒状
で適当な冷却回路により冷却される両電極を収容する裸
トーチ部分１と；アーク足部と、前記上流電極６と前記
下流電極７の間にプラズマジーン気体を噴射する手段８
を移動させる磁界コイル９と前記磁界コイル９がほぼ円
筒状形状を有し、３つの組になった同軸の円筒状チュー
ブ２０、２１、２２の形状を有し電気接続手段を配設し
たクラウン部にユニットの一端で接続された非導電性材
料製の支持体であることと；前記ユニットが移動でき、
また前記裸トーチ１に前記上流電極６の回りで挿入でき
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工業用プラズマトー
チ、詳述すればこれらのトーチのアーク足部（foot）を
移動するための電磁コイルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁界コイルとして周知のこのコイルのこ
の原理は公知のものである。単一の上流電極を備えるプ
ラズマアーク・トーチにあっては、他方の下流電極はト
ーチの外部にあり、同様に、２つの上流ならびに下流電
極をトーチ内に配置して備える非プラズマアーク・トー
チにあっては、磁界コイルを用いて前記上流電極に相対
する電気アーク足部を強いて移動させて、アークのため
の腐食から起こる電極の摩耗を減少かつ分散させるに用
いる。

【０００３】非プラズマアーク・トーチにあっては、こ
のコイルを一般に２つの方法で配設する。

【０００４】フランス国特許出願第ＦＲ−Ａ−２，６０
９，３５８号で詳述の通り、磁界コイルはプラズマトー
チと独立していて、上流電極の入っているトーチのケー
シングの外部で係合している。この実施例は高価につ
き、かつ大きな空間を必要とする。

【０００５】フランス国特許出願第ＦＲ−Ａ−２，６５
４，２９５号で詳述の通り、前記磁界コイルは上流電極
では完全に一体化して、それが直径と軸方向の位置に関
し、また直列型電気接続に関して、この電極に全く依存
するようにしっかりと取囲んでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの様々
な欠点から解放されるため、上流電極に関して独立性と
集積化の双方を確実にする新しい磁界コイルの概念の提
供と、コイルの移動できる特性と関連するモジュール方
式を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この要旨で、本発明はア
ーク足部を移動するための一体で独立した電磁コイルを
有し、チューブ状で適当な冷却回路で冷却される一対と
なった上流および下流の電極もしく単一の上流電極と；
前記アーク足部を移動させる磁界コイルと；プラズマジ
ーン（plasmagene）気体を前記上流電極の下流に、ある
いは前記上流電極と下流電極の間に噴射させる手段と；
トーチの始動を確実にするためさらに配設された手段
と；を収容する裸トーチ部分を備え、前記磁界コイルが
円筒状の総体的形状を有し、ユニットの一端に、また前
記３つの上述の円筒状支持体のうち１つの少くとも１面
に設けられた少くとも１つの巻回にも接続された電気接
続手段を配設したクラウン部に接続された同軸の円筒状
チューブで形成され、前記ユニットは移動でき、前記上
流電極の回りで裸トーチに挿入できることを特徴とす
る。

【０００８】本発明の一応用によれば、裸トーチからな
る形式のもので、その支持構造体が部分的に重複する３
つの同軸ケーシング、すなわち１つは外部ケーシング、
２つは前記外部ケーシングと共に前記トーチの熱い部分
の冷却流体の帰り回路を形成する中間ケーシングと、３
つは前記中間ケーシングと共にプラズマ気体取入回路を
形成し、またその内面を介して前記冷却流体の流入流れ
を前記上流電極と磁界コイルと、それに続いて下流電極
の方向に流路をつける内部ケーシングとで形成されるト
ーチであり、前記コイルを上流電極と前記内部ケーシン
グの適当な部分もしくは延長部の間に挿入することと、
前記コイルの電気接続手段を前記クラウン部と一体の２
つの接続ピンで形成し、また前記トーチの軸線に平行し
て、また差込みにより、前記内部ケーシングの内部に伸
び、その端部で前記外部構造体に設けられた電気端子に
接続された電気接続ロッドの収容ができることを特徴と
する。

【０００９】本発明のさらなる特性によれば前記ユニッ
トの中心円筒状支持体を、、前記中心支持体と前記２つ
の隣接する支持体の間に範囲を決められた２つの空間の
間で前記クラウン部に向いて配向されたその端部の側に
連通するように配置し、前記コイルを前記トーチに挿入
するか、あるいは前記冷却流体が、それが前記上流電極
の外面を一旦冷却すると、前記中心支持体と前記内部支
持体との間を、かつその後前記中心支持体と前記外部支
持体の間を通るように配置することを特徴とする。

【００１０】一実施例によれば、前記コイルが前記中心
円筒状支持体の２つの対向面上にそれぞれ配置された２
つの巻回からなる。

【００１１】他の実施例によれば、前記コイルが前記中
心円筒状支持体の前記２つの対向面上と、他の２つの円
筒状支持体の相対する側の２つの面上にそれぞれに置い
た４つの巻回からなる。

【００１２】前記磁界コイルの設計は前記上流電極を独
立にさせて、また前記コイルを引続きもう１つの異なる
電気的構成、すなわち異なる巻き数で異なる能力と空間
的配置をもたせることができる。

【００１３】前記コイルは著しい小型性を示し、前記ト
ーチ、特に電極の冷却回路に容易に一体化される。

【００１４】前記コイルと上流電極の間の共通接続点を
もつ独立、直列もしくは並列のいくつかの電気接続様式
が可能である。

【００１５】同様に、前記コイルを前記上流電極に関
し、前記電気接続ロッドの全長を適用することで軸方向
に位置決めできる。

【００１６】他の特性と利点は本発明に適合させる磁界
コイルを設けたプラズマトーチの一実施例の次の説明の
解釈から一層容易に見えるに違いない。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１と２は本発明と同日に出願さ
れた特許願の明細書に述べられた非プラズマアーク・ト
ーチを示す。

【００１８】特に廃ガラス化炉で用いることができるこ
のトーチは部分的に重複し、接続、すなわち前記トーチ
の外部と流体ならびに電気連結を確実にする外部構造体
２にその後端で接続された３つの同軸ケーシングで形成
された裸トーチ部分１を備える。

【００１９】外部円筒状金属ケーシング３、中間円筒状
金属ケーシング４ならびに非導電性円筒状ケーシング５
を備える裸トーチ１に環状の上流電極６、環状の下流電
極７、プラズマジーン気体噴射装置８を前記電極６と７
の間に、また環状の磁界コイル９を前記上流電極６の回
りに配置する。

【００２０】前記上流電極６は前記下流電極７の方向に
移動して、前記トーチを、前記外部構造体２の円筒状本
体１１の外部に配置されたスタータ・ジャック１０によ
って始動させることができる。

【００２１】前記ジャックは前記上流電極６に、前記ト
ーチと同軸で、前記本体１１を横切り、前記内部ケーシ
ング５の内部を伸びる１組のロッド１２、１３を介して
作用する。

【００２２】前記トーチの熱い部分の冷却は前記本体１
１に、前記本体１１と前記内部ケーシング５により範囲
が決まりかつ１組のロッド１２、１３を収容する空間に
開口する取水口１４を経て入る流体、例えば脱イオン水
で実施される。前記冷却流体はその後、前記上流電極６
の外面を掃く間に流れる一方、前記電極６と磁界コイル
の間に挿入された環状セパレータ１５により薄層化さ
れ、その後、通路１６により前記プラズマジーン気体噴
射装置８の環状素子１７を横切り、前記下流電極７の外
面を掃き、そして最後に、前記外部と中間のケーシング
３、４の間に範囲の決まった環状空間を介して前記本体
１１に戻る。前記冷却流体は前記本体１１から出口１８
を経由して流出する。

【００２３】前記噴射装置８にプラズマジーン気体、例
えば空気を送り、取入口１９を介して前記本体１１に送
り、前記中間ケーシング４と内部ケーシング５の間に範
囲を決められた環状空間により噴射装置に順路に従って
送る。

【００２４】この構造についてのさらなる詳細は前記し
た同日出願の特許願を参照すれば効果的である。

【００２５】本発明によれば、前記磁界コイル９は３つ
の同軸の円筒形チューブ、すなわち前記中心チューブ２
０と、前記内部チューブ２２および前記外部チューブ２
１との間に特定の間隔をもたせて互いに一体として形成
した環状の円筒状ユニットで形成される。

【００２６】前記チューブ２０、２１と２２を非導電性
材料で形成し、前記中心チューブ２０と両チューブ２
１、２２の間に所定の間隙をもたせる。

【００２７】前記チューブの間の連結を非導電ブレース
２３で行う。

【００２８】示された実施例によれば、前記中心チュー
ブ２０は前記隣接チューブ２１、２２を通って、前記コ
イルの遠位端に伸びる一方、前記チューブ２０の近位端
は前記２つの外部と内部の両チューブ２１、２２を接続
するクラウン部２５から特定の距離に置かれている。こ
のようにして、前記中心チューブ２０と外部チューブ２
１の間の間隙が前記中心チューブ２０と前記内部チュー
ブ２２の間隙を環状の通路２６を介して前記コイルの底
部で連通する。

【００２９】前記クラウン部２５に半径方向の相対する
側に配置されかつ前記内部構造体２に向って配向させた
２つの電気接続ピン２７を設ける。

【００３０】図４の実施例では、前記ピン２７は２つの
直列の巻回、すなわち前記中心チューブ２０の内面に置
かれた内部巻回２８ａと前記チューブ２０の外面に置か
れた外部巻回２８ｂとに接続される。小さい断面をも
ち、熱を放出する前記２つの巻回のこの配置が前記巻回
を引続き見られるように冷却させる。

【００３１】図６のコイル巻きの様式では、前記ピン２
７′は前記内部チューブ２１の外面、前記中心チューブ
２０の内、外面と、前記外部チューブ２２の内面にそれ
ぞれ分布させた４つの巻回２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２
９ｄに直列に接続されている。

【００３２】図４と６で見られるように、前記コイル９
上の巻きの数、大きさと配置は、達成が好ましい磁界の
順応に著しい柔軟性をもたせるように変えることができ
る。図１、２と３で示すように、各々のピン２７が前記
トーチの軸線に平行して、前記内部ケーシング５の内側
を伸び、本体１１を横切って、前記本体の外側に接近で
きる接続端子３２に接続された電気接続ロッド３０に接
続できる。

【００３３】そのうえ、前記本体１１の外側に接近でき
る他の電気接続端子３３を前記ロッド３０に類似し、前
記内部ケーシング５の内側に伸びるロッド３４に、前記
２つのロッド３０により決まる平面の外側に位置させる
こと、例えばこれら２つのロッド３０に関して９０°だ
け角度的にずらすことで結合する。

【００３４】前記ロッド３４を前記ロッド１３上に前記
上流電極６を移動させる滑り取付けされた導電ブッシュ
３５に接続する。前記ロッド１３は前記電極６との接続
を確実にする。

【００３５】前記コイル９は様々な取付けが可能であ
る。

【００３６】前記コイル９の回路を図７（ａ）に示すよ
うに電極の回路とは関係なく取付けることが好ましい場
合、前記コイルにはその２つのピン２７に接続された前
記２つの端子３２により供給する。前記上流電極６には
前記端子３３から前記ロッド１３、３４と素子３５によ
り供給し、前記下流電極７からの電流の戻しを前記外部
ケーシング３、前記本体１１ならびに前記構造体２の端
子３６により行う。前記ロッド３０と３４の間に最大限
の距離をもたせ、また絶縁性の改善のため、互いに対し
１２０°だけ角度をもたせてずらせることが前記３つの
ロッド３０、３４には好ましく、前記２つのピンはそこ
でもはや図２乃至４に示されるように直径方向に相対す
る側にはない。

【００３７】前記コイル９を図７（ｂ）で示すように電
極と直列に取付けを行うことが好ましい場合は、前記端
子２７の１つを図８に示すように接続ねじＶにより前記
素子３５に接続する。前記ロッド３４は取付けられな
い。

【００３８】取付けを図７（ｃ）で示すように、並列に
取付けることが好ましい場合、前記端子３２の１つを前
記ピン２７の片方に接続し、また前記端子３３を前記上
流電極６と他方のピン（２７）の双方に前記ロッド３４
に伸び、また図９で示すように、前記素子３５を横切る
補助接続ロッドＴにより接続する。この接続の利点は前
記コイルを前記上流電極６と同一の電位をもたせて破壊
的に分解を防ぐかたわら、前記コイルとアークを独立接
続におけるように別々の制御を保たせるように配置する
ことである。

【００３９】図１、２と３で示すように、前記中心チュ
ーブ２０を通って伸びる部分２４は、前記噴射装置の素
子１７の片方に接して支持して、矢印３８により示すよ
うに、前記上流電極６に供給源からの冷却流体を前記チ
ューブ２０と２２の間の隙間に、その後、前記２０と２
１の両チューブの間の隙間に流路をつけて、前記コイル
９の全ての巻回支持面をその全長に亘り掃去できるよう
にし、また同様に環状通路２６と前記巻回と前記ピン２
７の間の電気的連結にも流路をつける。

【００４０】前記コイル９のチューブ２０、２１、２２
の間の間隙を所望の冷却特性を備えさせるよう決定す
る。

【００４１】前記延長部の前記素子１７上の支持は滑り
であり、前記コイル９の自由滑りを、前記セパレータ１
５と、前記内部ケーシング５の延長部に配置された素子
１７の環状の延長部１７ａにより形成されるその環状ハ
ウジング内でのコイル９の自由滑動を行わせる。

【００４２】本発明の装置の他の特性によれば、前記コ
イル９の前記上流電極６に関する相関位置を軸方向に変
更することが、異なる長さのロッド３０に交換するか、
あるいは特定のプログラムにより前記ロッドの制御され
た軸方向の移動を確実にする装置（図示せず）を前記ロ
ッドの外端に配置することによってでも可能となり、前
記コイル９は上述のように前記セパレータ１５と素子１
７ａの間を自由に滑動できる。

【００４３】反対に、前記上流電極６の前記下流電極に
対する始動時における移動中、前記セパレータ１５が静
止したままの前記コイル９の内側を自由に滑動できる。

【００４４】最後に、本発明は上述に示されかつ記述さ
れた実施例に単に限られるだけでなく、その反対に、あ
らゆる可能な変形、特に前記コイル支持体の３つのチュ
ーブ状部分２０、２１、２２の形状、寸法と配置、前記
巻回の配置、数と取付け、およびコイル接続手段に関す
る変形にわたる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、アーク転送もしくは非アーク
アーク・プラズマトーチで用いられる始動装置、特に上
流電極６が移動式であるかどうかに関係なく、あらゆる
形式のプラズマトーチに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁界コイルを配設したプラズマト
ーチの軸方向の部分断面図である。

【図２】本発明による磁界コイルを配設したプラズマト
ーチの中間部の軸方向の断面図である。

【図３】本発明による磁界コイルを配設したプラズマト
ーチの他の軸方向の部分断面図である。

【図４】巻回の第１の配置による磁界コイルの軸方向の
切欠図である。

【図５】図４のコイルの左から見た図である。

【図６】図４の軸方向の切欠図と同様の図で、第２の巻
回配置を示す図である。

【図７】前記コイルに関する電気接続線図で、（ａ）乃
至（ｃ）はそれぞれの実施例を示す図である。

【図８】前記コイルの直列接続方式を示す部分図であ
る。

【図９】前記コイルの並列接続方式を示す部分図であ
る。

【符号の説明】

１裸トーチ２外部構造体３外部円筒状金属ケーシング４内部円筒状金属ケーシング５非導電性円筒状ケーシング６環状上流電極７環状下流電極８プラズマジーン気体噴射装置９環状磁界コイル１０スタータジャック１１円筒状本体１２ロッド１３ロッド１４取入口１５環状セパレータ１６通路１７環状素子１７ａ環状延長部１８出口１９取入口２０中心チューブ２１外部チューブ２２内部チューブ２３非導電性ブレース２４特定の長さ（延長部）２５クラウン部２６通路２７電気接続２７′ ピン２８ａ内部巻回２８ｂ外部巻回２９ａ巻回２９ｂ巻回２９ｃ巻回２９ｄ巻回３０電気接続３２接続端子３３他の接続端子３４ロッド３５導電ブッシュ３６端子３８流路矢印Ｖ接続ねじＴ補助接続ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状をなし、適当な冷却回路により冷
却される一対の同軸の上流電極（６）と下流電極（７）
もしくは単一の上流電極を収容する裸トーチ部分（１）
と；アーク足部を移動するための磁界コイル（９）と；
前記上流電極の下流もしくは前記上流電極（６）と下流
電極（７）の間でプラズマジーン気体を噴射する手段
（８）と；前記トーチの始動を確実にするためにさらに
配設された手段（１０乃至１３）と；を備えるアーク足
部を移動するための一体で独立した電磁コイルを有する
プラズマトーチであって、前記磁界コイル（９）が全体
に円筒形状を有し、非導電材料製の１セットの３つの支
持体で形成されて、ユニットの一端で、前記３つの円筒
状支持体（２０、２１、２２）のうち１つの少くとも１
面に配設された少くとも１つの巻回（２８ａ、２８ｂ、
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）に接続された電気接
続手段（２７、２７′）を配設したクラウン部（２５）
に接続された同軸の円筒状チューブ（２０、２１、２
２）の形状を備えることと、前記ユニットが移動でき、
前記上流電極（６）の回りで前記裸トーチ（１）に挿入
できることを特徴とするプラズマトーチ。
【請求項２】前記トーチが、裸トーチ部分（１）から
なり、その支承構造体が部分的に重複する３つの同軸ケ
ーシング、すなわち１つは外部ケーシング（３）と、２
つは前記外部ケーシング（３）と共に前記トーチの熱い
部分の冷却流体の帰り回路を形成する中間ケーシング
（４）と、３つは前記中間ケーシング（４）と共にプラ
ズマジーン気体取入回路を形成し、その内面を介して冷
却流体の流入流れを前記上流電極（６）と、前記磁界コ
イル（９）それに続いて前記下流電極（７）との方向に
流路をつける内部ケーシング、とで形成されることと；
前記磁界コイル（９）が前記上流電極（６）のセパレー
タ（１５）と前記内部ケーシング（５）の適当な部分も
しくは延長部（１７ａ）の間に挿入されることと；また
前記コイル（９）の電気接続手段が前記クラウン部（２
５）と一体で、前記トーチの軸線に平行して配置され、
差込むことで前記内部ケーシング（５）に延長し、また
他端で、前記外部構造体に設けられた電気端子（３２）
に接続された電気接続ロッド（３０）を収容できる２つ
の接続ピン（２７、２７′）によって形成されること；
を特徴とする請求項１記載のトーチ。
【請求項３】前記ユニットの中心円筒状支持体（２
０）が、前記中心支持体（２０）と前記２つの隣接する
支持体（２１、２２）の間に範囲を決められた２つの空
間の間で前記クラウン部（２５）に向けて配向されたそ
の端部の側に連通するように配置され、前記コイル
（９）が前記トーチに挿入されるか、あるいは、前記冷
却流体が、それが前記上流電極（６）の外面を一旦冷却
すると、前記中心支持体（２０）と前記内部支持体（２
１）との間を、かつその後前記中心支持体（２０）と前
記外部支持体（２２）の間を通るように配置することを
特徴とする請求項１もしくは２記載のトーチ。
【請求項４】前記コイル（９）が前記中心円筒状支持
体（２０）の２つの対向面上にそれぞれ配置された２つ
の巻回（２８ａ、２８ｂ）からなることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項記載のトーチ。
【請求項５】前記コイル（９）が前記中心円筒状支持
体（２０）の２つの対向面の上と、他の２つの円筒状支
持体（２１、２２）に対向する２つの面上にそれぞれ配
置された４つの巻回（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９
ｄ）からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か１項記載のトーチ。
【請求項６】前記中心円筒状支持体（２０）が支持素
子（１７）と滑り接触する延長部（２４）からなり、前
記冷却流体の前記中心支持体（２０）と前記内部支持体
（２２）の間の間隙への通過を可能にさせる一方、前記
コイル（９）がそのハウジング内での滑りを行わせるこ
とを特徴とする請求項２または３記載のトーチ。
【請求項７】前記コイル（９）は前記上流電極（６）
に関して軸方向に位置調整できることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか１項記載のトーチ。
【請求項８】前記コイル（９）を軸方向に制御された
方法で取付けかつ移動できることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれか１項記載のトーチ。