JPH09314341A - プラズマトーチ - Google Patents
プラズマトーチInfo
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- JPH09314341A JPH09314341A JP8137342A JP13734296A JPH09314341A JP H09314341 A JPH09314341 A JP H09314341A JP 8137342 A JP8137342 A JP 8137342A JP 13734296 A JP13734296 A JP 13734296A JP H09314341 A JPH09314341 A JP H09314341A
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- Japan
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- plasma
- electrode
- magnet
- torch
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマアークと平行な磁場を与えることに
より、プラズマアークの発生基点を安定させ又は意図的
に回転させて電極の寿命を延長させたり、プラズマアー
クを集束させてエネルギー密度を高くすると共に切断面
の傾斜を抑えることができることは知られている。しか
し、磁石又は磁場発生装置を従来の部品の一部に埋め込
んだり接合したりした場合には、接合部が力学的に強度
不足になったり、ノズルの熱膨張により破損してしまう
虞があった。 【解決手段】 ノズルを磁石にて形成し、該磁石は磁力
線がプラズマジェットに対して軸対象となるよう磁化す
ることを特徴とする。
より、プラズマアークの発生基点を安定させ又は意図的
に回転させて電極の寿命を延長させたり、プラズマアー
クを集束させてエネルギー密度を高くすると共に切断面
の傾斜を抑えることができることは知られている。しか
し、磁石又は磁場発生装置を従来の部品の一部に埋め込
んだり接合したりした場合には、接合部が力学的に強度
不足になったり、ノズルの熱膨張により破損してしまう
虞があった。 【解決手段】 ノズルを磁石にて形成し、該磁石は磁力
線がプラズマジェットに対して軸対象となるよう磁化す
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマジェットを
噴出して切断を行うプラズマトーチに関するものであ
り、特に磁力を利用して効率的な切断を行うプラズマト
ーチに関するものである。
噴出して切断を行うプラズマトーチに関するものであ
り、特に磁力を利用して効率的な切断を行うプラズマト
ーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマアークは理論的に連続体として
の導電性電磁流体として取り扱うことができる。このよ
うな電磁流体は外部磁場が与えられた場合、その磁力線
にそってその密度、圧力、温度などの熱力学的諸量を不
変に保とうとする性質を有している。
の導電性電磁流体として取り扱うことができる。このよ
うな電磁流体は外部磁場が与えられた場合、その磁力線
にそってその密度、圧力、温度などの熱力学的諸量を不
変に保とうとする性質を有している。
【０００３】従ってプラズマアークと平行な磁場を与え
ると、プラズマアークは左右への移動を抑制され、電極
部においてはアーク発生基点が安定し、またプラズマア
ークにおいてはその広がりを抑えて絞る効果がある。ま
たプラズマアークと磁場が角度をもって交差した場合に
は、フレミングの法則によりプラズマアークを意識的に
移動させることができ、プラズマアークの放電点をトー
チの軸心を中心に回転させて電極の寿命を延長させるこ
とができる。これらのことを利用して、従来も磁石また
は磁場発生装置を設けたノズルが開示されている。
ると、プラズマアークは左右への移動を抑制され、電極
部においてはアーク発生基点が安定し、またプラズマア
ークにおいてはその広がりを抑えて絞る効果がある。ま
たプラズマアークと磁場が角度をもって交差した場合に
は、フレミングの法則によりプラズマアークを意識的に
移動させることができ、プラズマアークの放電点をトー
チの軸心を中心に回転させて電極の寿命を延長させるこ
とができる。これらのことを利用して、従来も磁石また
は磁場発生装置を設けたノズルが開示されている。
【０００４】例えば特開平２−１５５５７５には電極の
周囲に磁化装置を配置して示されている。これは電極に
おけるプラズマアークの発生基点を安定させて電極の寿
命を増加させるとともに、ノズル先端においてプラズマ
アークを集束し、エネルギー密度を高くするとともに切
断面の傾斜をおさえる構成となっている。
周囲に磁化装置を配置して示されている。これは電極に
おけるプラズマアークの発生基点を安定させて電極の寿
命を増加させるとともに、ノズル先端においてプラズマ
アークを集束し、エネルギー密度を高くするとともに切
断面の傾斜をおさえる構成となっている。
【０００５】また実開昭６４−５７８５にはノズル部材
の先端部内周面に磁界発生手段を設け、また特開昭６４
−１１０７４にはノズルの外周部に磁化装置を設けた構
成が示されている。これらに示されるプラズマトーチは
非移行式であり、電極とノズル先端内部の間にパイロッ
トアークを形成している。そこにプラズマトーチの軸心
と一致する磁界を生成すればパイロットアークと磁界は
角度を有して交差することとなり、パイロットアークは
円周接線方向に力を受けて回転する。従ってパイロット
アークのノズル先端内面における放電点の位置が移動す
るため、ノズルの消耗を減少させることが可能な構成と
なっている。
の先端部内周面に磁界発生手段を設け、また特開昭６４
−１１０７４にはノズルの外周部に磁化装置を設けた構
成が示されている。これらに示されるプラズマトーチは
非移行式であり、電極とノズル先端内部の間にパイロッ
トアークを形成している。そこにプラズマトーチの軸心
と一致する磁界を生成すればパイロットアークと磁界は
角度を有して交差することとなり、パイロットアークは
円周接線方向に力を受けて回転する。従ってパイロット
アークのノズル先端内面における放電点の位置が移動す
るため、ノズルの消耗を減少させることが可能な構成と
なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述の各装置の
ように、磁石又は磁場発生装置を従来の部品の一部に埋
め込んだり接合したりした場合には、接合部が力学的に
強度不足になったり、ノズルの熱膨張により歪みが生じ
て破損してしまう虞がある。また電極やノズルの外周に
磁石又は磁場発生装置を付加した場合には、肉厚部の壁
が存在することとなってトーチが大型化してしまうと共
に、磁極とプラズマアークが遠くなって磁界の影響が弱
くなってしまう。
ように、磁石又は磁場発生装置を従来の部品の一部に埋
め込んだり接合したりした場合には、接合部が力学的に
強度不足になったり、ノズルの熱膨張により歪みが生じ
て破損してしまう虞がある。また電極やノズルの外周に
磁石又は磁場発生装置を付加した場合には、肉厚部の壁
が存在することとなってトーチが大型化してしまうと共
に、磁極とプラズマアークが遠くなって磁界の影響が弱
くなってしまう。
【０００７】また磁石又は磁場発生装置を新たに組み込
むことから部品点数が増加し、製造工程が追加されて製
造コストが上昇する。また特に電磁石による磁場発生装
置を設けた場合には、電気回路などトーチの構造が複雑
になるためトーチが大型化し、また製造コストが上昇し
てしまうなどの不都合がある。
むことから部品点数が増加し、製造工程が追加されて製
造コストが上昇する。また特に電磁石による磁場発生装
置を設けた場合には、電気回路などトーチの構造が複雑
になるためトーチが大型化し、また製造コストが上昇し
てしまうなどの不都合がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかるプラズマトーチは、電極と、該電極
の先端に配置されたノズルとを有し、前記電極の周囲に
供給されたガスをプラズマ化して前記ノズルからプラズ
マジェットを噴射して切断を行うプラズマトーチに於い
て、前記ノズルを磁石にて形成し、且つ磁力線をプラズ
マジェットに対し軸対象としたことを特徴とする。
に、本発明にかかるプラズマトーチは、電極と、該電極
の先端に配置されたノズルとを有し、前記電極の周囲に
供給されたガスをプラズマ化して前記ノズルからプラズ
マジェットを噴射して切断を行うプラズマトーチに於い
て、前記ノズルを磁石にて形成し、且つ磁力線をプラズ
マジェットに対し軸対象としたことを特徴とする。
【０００９】また、複数のノズル部材からなるノズルを
有するプラズマトーチにおいては、前記複数のノズル部
材のうち少なくとも一つのノズルを磁石にて形成し、且
つ磁力線をプラズマジェットに対し軸対象としたことを
特徴とする。
有するプラズマトーチにおいては、前記複数のノズル部
材のうち少なくとも一つのノズルを磁石にて形成し、且
つ磁力線をプラズマジェットに対し軸対象としたことを
特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る一実施例について図
を用いて説明する。図１はプラズマ切断トーチ先端部の
断面図、図２は磁力線を説明するプラズマ切断トーチ先
端部の拡大断面図、図３は複数のノズル部材からなるノ
ズルを有するプラズマ切断トーチの先端部の断面図であ
る。
を用いて説明する。図１はプラズマ切断トーチ先端部の
断面図、図２は磁力線を説明するプラズマ切断トーチ先
端部の拡大断面図、図３は複数のノズル部材からなるノ
ズルを有するプラズマ切断トーチの先端部の断面図であ
る。
【００１１】図１に示すように、本実施例に係るプラズ
マトーチ１はその軸心と一致する如く電極２が配置さ
れ、該電極２の先端部中央に電極材２ａが埋め込まれて
いる。また電極２の外周に間隙を形成するようにセンタ
リングストーン３が嵌合されている。電極２とセンタリ
ングストーン３の間にはプラズマガス供給路６が形成さ
れている。
マトーチ１はその軸心と一致する如く電極２が配置さ
れ、該電極２の先端部中央に電極材２ａが埋め込まれて
いる。また電極２の外周に間隙を形成するようにセンタ
リングストーン３が嵌合されている。電極２とセンタリ
ングストーン３の間にはプラズマガス供給路６が形成さ
れている。
【００１２】センタリングストーン３の外周にはノズル
４が嵌合されており、センタリングストーン３によって
電極２と絶縁されている。またノズル４はキャップ５に
よって保護されると共にプラズマトーチ１に係止されて
いる。
４が嵌合されており、センタリングストーン３によって
電極２と絶縁されている。またノズル４はキャップ５に
よって保護されると共にプラズマトーチ１に係止されて
いる。
【００１３】ノズル４は磁石にて一体に形成されてい
る。磁石は一般に知られたものでよく、例えば鋳造磁
石、フェライト磁石、希土類磁石などがある。
る。磁石は一般に知られたものでよく、例えば鋳造磁
石、フェライト磁石、希土類磁石などがある。
【００１４】ノズル４の製造方法の例をバリウムフェラ
イト磁石を用いて説明する。まず主原料を酸化鉄と炭酸
バリウムの粉末として、少量の添加剤を加えて混合す
る。添加剤とはＢｉ，Ａｓ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｎａ，Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ等の酸化物や塩化物、フッ化
物などであり、これらは多くは低融点の化合物を作って
焼結を促進する働きと、結晶粒の過大な成長を防止する
働きとなどにより、磁性向上に役立つことが知られてい
る。
イト磁石を用いて説明する。まず主原料を酸化鉄と炭酸
バリウムの粉末として、少量の添加剤を加えて混合す
る。添加剤とはＢｉ，Ａｓ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｎａ，Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ等の酸化物や塩化物、フッ化
物などであり、これらは多くは低融点の化合物を作って
焼結を促進する働きと、結晶粒の過大な成長を防止する
働きとなどにより、磁性向上に役立つことが知られてい
る。
【００１５】この後、適当の水分を加えて造粒し、約１
０００℃で仮焼が行われる。ここで炭酸バリウム中の炭
酸ガス分が分解及び発散して、酸化バリウムと酸化鉄と
の化合が進行する。化合の進行した材料はボールミル等
によって十分粉砕され、プレス成形作業における自動供
給に適するように造粒される。粉末をノズル４の形状を
した金型に入れて磁界中でプレスして磁化しつつ、１２
００℃〜１３００℃の温度で焼結する。最後に研削及び
研磨して所定の寸法に仕上げる。このようにしてノズル
３を磁石にて形成し、プラズマトーチ１に装着すること
により、図２に示すようにプラズマアークに対し軸対象
となるように磁力線９が発生する。
０００℃で仮焼が行われる。ここで炭酸バリウム中の炭
酸ガス分が分解及び発散して、酸化バリウムと酸化鉄と
の化合が進行する。化合の進行した材料はボールミル等
によって十分粉砕され、プレス成形作業における自動供
給に適するように造粒される。粉末をノズル４の形状を
した金型に入れて磁界中でプレスして磁化しつつ、１２
００℃〜１３００℃の温度で焼結する。最後に研削及び
研磨して所定の寸法に仕上げる。このようにしてノズル
３を磁石にて形成し、プラズマトーチ１に装着すること
により、図２に示すようにプラズマアークに対し軸対象
となるように磁力線９が発生する。
【００１６】切断に際して、プラズマガス供給路６より
プラズマガスを供給すると共に、電極２に電圧をかけて
プラズマアーク８を発生させる。ここでプラズマアーク
８と平行に磁場が与えられていることによりプラズマア
ーク８は左右への移動を抑制され、電極部においてアー
ク発生基点を安定させることができる。またプラズマア
ーク８の広がりを抑えて絞る効果があり、ノズル先端に
おいてプラズマアーク８を集束し、高いエネルギー密度
にて切断することが可能となる。ここで磁石のトーチ１
側がＮ極またはＳ極のいずれであっても同様の効果を得
ることができ、磁力線の方向に限定はない。
プラズマガスを供給すると共に、電極２に電圧をかけて
プラズマアーク８を発生させる。ここでプラズマアーク
８と平行に磁場が与えられていることによりプラズマア
ーク８は左右への移動を抑制され、電極部においてアー
ク発生基点を安定させることができる。またプラズマア
ーク８の広がりを抑えて絞る効果があり、ノズル先端に
おいてプラズマアーク８を集束し、高いエネルギー密度
にて切断することが可能となる。ここで磁石のトーチ１
側がＮ極またはＳ極のいずれであっても同様の効果を得
ることができ、磁力線の方向に限定はない。
【００１７】また磁場に対しプラズマアーク８が傾斜を
有していた場合には、フレミングの法則により傾斜に対
して直交方向に力を加えられることになり、すなわちプ
ラズマアーク８はプラズマトーチ１の軸心を中心に回転
運動をするようになる。これを利用して電極部における
アーク発生基点を意識的に回転運動させて電極の寿命を
向上させたり、また非移行式プラズマトーチにおいてノ
ズル先端内面におけるパイロットアークの放電点を回転
させてノズルの寿命を延長させたりすることが可能であ
る。
有していた場合には、フレミングの法則により傾斜に対
して直交方向に力を加えられることになり、すなわちプ
ラズマアーク８はプラズマトーチ１の軸心を中心に回転
運動をするようになる。これを利用して電極部における
アーク発生基点を意識的に回転運動させて電極の寿命を
向上させたり、また非移行式プラズマトーチにおいてノ
ズル先端内面におけるパイロットアークの放電点を回転
させてノズルの寿命を延長させたりすることが可能であ
る。
【００１８】また、本発明は複数のノズル部材からなる
ノズルを有するプラズマトーチに適用することもでき
る。図３に示すのはプラズマトーチの先端部の断面図で
あり、第一ノズル部材１０、第二ノズル部材１１、第三
ノズル部材１２の三つのノズル部材から構成されるノズ
ル７が、電極２にセンタリングストーン３を介して装着
されている。各ノズル部材は多層構造をなして気流の通
路を構成し、電極２と第一ノズル部材１０との間にプラ
ズマガス通路１３、また第一ノズル部材１０と第二ノズ
ル部材１１の間に二次ガス通路１４、第二ノズル部材１
１と第三ノズル部材１２との間には三次ガス通路１５が
形成されている。
ノズルを有するプラズマトーチに適用することもでき
る。図３に示すのはプラズマトーチの先端部の断面図で
あり、第一ノズル部材１０、第二ノズル部材１１、第三
ノズル部材１２の三つのノズル部材から構成されるノズ
ル７が、電極２にセンタリングストーン３を介して装着
されている。各ノズル部材は多層構造をなして気流の通
路を構成し、電極２と第一ノズル部材１０との間にプラ
ズマガス通路１３、また第一ノズル部材１０と第二ノズ
ル部材１１の間に二次ガス通路１４、第二ノズル部材１
１と第三ノズル部材１２との間には三次ガス通路１５が
形成されている。
【００１９】このように多次気流を噴出しうるよう構成
されたノズル７においては、複数のノズル部材のうちい
ずれか一つ、又はいずれか二つの組み合わせ、又は全て
のノズル部材を磁石にて構成することによって、上述の
ごとき効果を得ることができる。また複数のノズル部材
を磁石にて構成することにより、容易に強い磁力線を得
ることができる。
されたノズル７においては、複数のノズル部材のうちい
ずれか一つ、又はいずれか二つの組み合わせ、又は全て
のノズル部材を磁石にて構成することによって、上述の
ごとき効果を得ることができる。また複数のノズル部材
を磁石にて構成することにより、容易に強い磁力線を得
ることができる。
【００２０】なお、本実施例において磁石をフェライト
磁石としてその製造方法を説明したが、他にも鋳造磁
石、Ｓｎコバルト希土類磁石、Ｎｄ鉄希土類磁石など、
一般に知られた磁石を用いることでよい。また、単一の
ノズル部材からなるノズルと三つのノズル部材からなる
ノズルを用いて説明を行ったが、二つのノズル部材から
なるノズルを用いてどちらか一方又は両方のノズル部材
を磁石にて形成することでもよい。
磁石としてその製造方法を説明したが、他にも鋳造磁
石、Ｓｎコバルト希土類磁石、Ｎｄ鉄希土類磁石など、
一般に知られた磁石を用いることでよい。また、単一の
ノズル部材からなるノズルと三つのノズル部材からなる
ノズルを用いて説明を行ったが、二つのノズル部材から
なるノズルを用いてどちらか一方又は両方のノズル部材
を磁石にて形成することでもよい。
【００２１】
【発明の効果】ノズル自体を磁石で成形するため、容易
に強い磁力を得ることができ、且つ磁化装置のためにあ
らたに空間を確保する必要が無い。また埋め込み、接合
などの必要がないことから機械的強度が低下することな
く、熱歪みによる破損の虞も無い。また、既存のトーチ
構造を使用できるために、ノズル部材のみを差し替える
ことによって従来のプラズマトーチに本発明を適用する
ことができる。
に強い磁力を得ることができ、且つ磁化装置のためにあ
らたに空間を確保する必要が無い。また埋め込み、接合
などの必要がないことから機械的強度が低下することな
く、熱歪みによる破損の虞も無い。また、既存のトーチ
構造を使用できるために、ノズル部材のみを差し替える
ことによって従来のプラズマトーチに本発明を適用する
ことができる。
【００２２】また従来削り出しによって形成されていた
ノズルを型を利用してプレスにて製造できるため、ノズ
ルの製造コストが安価となる。
ノズルを型を利用してプレスにて製造できるため、ノズ
ルの製造コストが安価となる。
【００２３】さらに、プラズマアークの放電点からチッ
プの先端まで１部品で集束することができる。
プの先端まで１部品で集束することができる。
【図１】プラズマ切断トーチ先端部の断面図である。
【図２】磁力線を説明するプラズマ切断トーチ先端部の
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図３】複数のノズル部材からなるノズルを有するプラ
ズマ切断トーチの先端部の断面図である。
ズマ切断トーチの先端部の断面図である。
１ …プラズマトーチ ２ …電極 ２ａ …電極材 ３ …センタリングストーン ４ …ノズル ４ａ …オリフィス ５ …キャップ ６ …プラズマガス供給路 ７ …ノズル ８ …プラズマアーク ９ …磁力線 １０ …第一ノズル部材 １１ …第二ノズル部材 １２ …第三ノズル部材 １３ …プラズマガス通路 １４ …二次ガス通路 １５ …三次ガス通路
Claims (2)
- 【請求項１】 電極と、該電極の先端に配置されたノズ
ルとを有し、前記電極の周囲に供給されたガスをプラズ
マ化して前記ノズルからプラズマジェットを噴射して切
断を行うプラズマトーチに於いて、前記ノズルを磁石に
て形成し、且つ磁力線をプラズマジェットに対し軸対象
としたことを特徴とするプラズマトーチ。 - 【請求項２】 複数のノズル部材からなるノズルを有す
るプラズマトーチであって、前記複数のノズル部材のう
ち少なくとも一つのノズルを磁石にて形成し、且つ磁力
線をプラズマジェットに対し軸対象としたことを特徴と
するプラズマトーチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137342A JPH09314341A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | プラズマトーチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137342A JPH09314341A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | プラズマトーチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314341A true JPH09314341A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15196410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8137342A Pending JPH09314341A (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | プラズマトーチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314341A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112013006252B4 (de) | 2012-12-27 | 2023-06-22 | Komatsu Industries Corporation | Plasmaschneidemaschine und Schneideverfahren |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8137342A patent/JPH09314341A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112013006252B4 (de) | 2012-12-27 | 2023-06-22 | Komatsu Industries Corporation | Plasmaschneidemaschine und Schneideverfahren |
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