JPS61137680A - ガス冷却式ブロ−アウト電極を有するプラズマア−ク・ト−チ - Google Patents
ガス冷却式ブロ−アウト電極を有するプラズマア−ク・ト−チInfo
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- JPS61137680A JPS61137680A JP60043855A JP4385585A JPS61137680A JP S61137680 A JPS61137680 A JP S61137680A JP 60043855 A JP60043855 A JP 60043855A JP 4385585 A JP4385585 A JP 4385585A JP S61137680 A JPS61137680 A JP S61137680A
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- H05H1/32—Plasma torches using an arc
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- Plasma Technology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一般に金属切断に用いるプラズマトーチ、及び
、このようなトーチに用いるガス冷却電極に関する。
、このようなトーチに用いるガス冷却電極に関する。
電気アーク・トーチまたはプラズマアーク・トー チと
も称せられるプラズマ・トーチは通常被加工物の切断に
用いられ、イオン化ガス粒子から成るプラズマを被加工
物に指向させることにより作動する。本出願人をこ譲渡
された米国特許第４，３２４，９７１号、第４，１７０
．７２７号および第３．８１３．５１０号に述べられて
いるような典型的なプラズマ・トーチが作動する場合、
イオン化すべきガスは荷電電極の前方にあるトーチの前
端ｌこ供給される。トーチの前端における電極端に近い
火口に十分高い電圧がかけられて、電極と火口の間のす
き間にスノ々−りが飛び、それによりガスを加熱してイ
オン化する。
も称せられるプラズマ・トーチは通常被加工物の切断に
用いられ、イオン化ガス粒子から成るプラズマを被加工
物に指向させることにより作動する。本出願人をこ譲渡
された米国特許第４，３２４，９７１号、第４，１７０
．７２７号および第３．８１３．５１０号に述べられて
いるような典型的なプラズマ・トーチが作動する場合、
イオン化すべきガスは荷電電極の前方にあるトーチの前
端ｌこ供給される。トーチの前端における電極端に近い
火口に十分高い電圧がかけられて、電極と火口の間のす
き間にスノ々−りが飛び、それによりガスを加熱してイ
オン化する。
成極と火口の間のパイロットＤＣ電圧は、／側口／ト・
アークとして知られる非移動アークを維持する。すき間
のイオン化ガスは炎のように見え、火口から外方へ延び
る。トーチヘッドすなわち前端がｉ加工物の方に動かさ
れると、移動アークすなわち切断アークが電極から被加
工物に飛ぶ。これは被加工物の電流通路のインピータン
スが溶接火口の電流通路のインピーダンスより低いから
である。
アークとして知られる非移動アークを維持する。すき間
のイオン化ガスは炎のように見え、火口から外方へ延び
る。トーチヘッドすなわち前端がｉ加工物の方に動かさ
れると、移動アークすなわち切断アークが電極から被加
工物に飛ぶ。これは被加工物の電流通路のインピータン
スが溶接火口の電流通路のインピーダンスより低いから
である。
従来のトーチにおいては、荷電電極はタンクステン電極
インサート付との銅で作られるものが典型的であり、ト
ーチを作動する時、タンツステン・インサートとトーチ
火口または被加工物との間に電流が流れる。タンツステ
ンは高温で容易に酸化し、従ってイオン化するガスが空
気である場合には、タンツステン・インサートは酸化し
て急速に消費され、頻繁な交換が必要となる。酸化を低
減して電極寿命を伸ばすために、プラズマを発生するの
に用いるガスは代表的に窒素またはアルゴンのような不
活性ガスである。空気が用いられる場合は、ハフニウム
またはジルコニウムのように酸化に耐える材料が電極イ
ンサート材として用いられてきた。
インサート付との銅で作られるものが典型的であり、ト
ーチを作動する時、タンツステン・インサートとトーチ
火口または被加工物との間に電流が流れる。タンツステ
ンは高温で容易に酸化し、従ってイオン化するガスが空
気である場合には、タンツステン・インサートは酸化し
て急速に消費され、頻繁な交換が必要となる。酸化を低
減して電極寿命を伸ばすために、プラズマを発生するの
に用いるガスは代表的に窒素またはアルゴンのような不
活性ガスである。空気が用いられる場合は、ハフニウム
またはジルコニウムのように酸化に耐える材料が電極イ
ンサート材として用いられてきた。
種々の異なる目的のために２次ガス流を従来のプラズマ
・トーチに設けることもしばしばある。
・トーチに設けることもしばしばある。
電気アークの直近を囲む２次ガス流の最も普通の目的は
トーチを冷却することである。２次ガスはアークにより
溶かされる金属を吹飛ばす助けとなり、より真直ぐな切
り口、従ってよりきれいな切断を得るのζこ役立つ。従
来のプラズマ・トーチでは２本のガス・ラインが設けら
れ、一つはプラズマ形成ガス、他は２次ガス流のガスを
供給するラインである。プラズマ形成ガスと２次ガスに
異なるガスが用いられる場合は、トーチの作動に２組の
ガス供給源、ラインなどが必要となる。２本のガス・ラ
インを使わなければならないことはトーチ作業者にとっ
て不匣であり、２個のガス供給源を用いるのは高価につ
く。よって１本のガス・ラインと１個のガス供給源のみ
て足りるプラズマ・トーチを与えることが望ましい。米
国特許出願番号第５１５，９）３号（１９８３年７月２
０日出願）明細書には、このようなプラズマアーク・ト
ーチが開示されている。
トーチを冷却することである。２次ガスはアークにより
溶かされる金属を吹飛ばす助けとなり、より真直ぐな切
り口、従ってよりきれいな切断を得るのζこ役立つ。従
来のプラズマ・トーチでは２本のガス・ラインが設けら
れ、一つはプラズマ形成ガス、他は２次ガス流のガスを
供給するラインである。プラズマ形成ガスと２次ガスに
異なるガスが用いられる場合は、トーチの作動に２組の
ガス供給源、ラインなどが必要となる。２本のガス・ラ
インを使わなければならないことはトーチ作業者にとっ
て不匣であり、２個のガス供給源を用いるのは高価につ
く。よって１本のガス・ラインと１個のガス供給源のみ
て足りるプラズマ・トーチを与えることが望ましい。米
国特許出願番号第５１５，９）３号（１９８３年７月２
０日出願）明細書には、このようなプラズマアーク・ト
ーチが開示されている。
従って、プラズマ形成ガスのみならず、２次ガスにも共
に１種類のみのガスを用いるプラズマアーク・トーチを
得ることが望まれる。炭素鋼を切断する時に酸素と鉄の
発熱反応により、一層速く優れた質の切断が得られると
同時に、入手性と経済性的理由から、ガスを空気とする
ことも望ましい。電極インサートの消費を少なくするた
めに電極を冷却することも有利である。
に１種類のみのガスを用いるプラズマアーク・トーチを
得ることが望まれる。炭素鋼を切断する時に酸素と鉄の
発熱反応により、一層速く優れた質の切断が得られると
同時に、入手性と経済性的理由から、ガスを空気とする
ことも望ましい。電極インサートの消費を少なくするた
めに電極を冷却することも有利である。
本発明によるプラズマアーク・トーチは出口近くの室の
中の電極と、その室内にあって、ハウジング出口に向っ
て流れるガスを、プラズマを発生するための該電極近く
の１次ガス流およびトーチと被加工物を冷却するための
該電極から離れた２次ガス流に分離する装置とを含む。
中の電極と、その室内にあって、ハウジング出口に向っ
て流れるガスを、プラズマを発生するための該電極近く
の１次ガス流およびトーチと被加工物を冷却するための
該電極から離れた２次ガス流に分離する装置とを含む。
また電極は２次ガス流の冷却効果を高めるために、その
内部に冷却通路を有する。さらに、電極が完全に消費さ
れた時に自動的に切断アークを消しかつその再発生を防
ぐように、冷却通路はブローアウト（吹き消し）特性を
具える。電極内の主要軸方向冷却通路を通常遮っている
電極インサートの焼失によりこの軸方向通路とアーク室
との間の連通路を開くことによって、アーク室を通るガ
ス流を増すことでこの特性が実現される。
内部に冷却通路を有する。さらに、電極が完全に消費さ
れた時に自動的に切断アークを消しかつその再発生を防
ぐように、冷却通路はブローアウト（吹き消し）特性を
具える。電極内の主要軸方向冷却通路を通常遮っている
電極インサートの焼失によりこの軸方向通路とアーク室
との間の連通路を開くことによって、アーク室を通るガ
ス流を増すことでこの特性が実現される。
以下に添付図面を参照しつつ、実施例により本発明を説
明する。
明する。
第１図は本発明の望ましい実施例を図解する、前部すな
わちトーチヘッドの断面図である。第１図に示すように
、プラズマトーチα〔はトーチ・）１ウジング（１２お
よびカップ傾を含む。カップと７１ウジングは、結合後
の結合状態がしつかりしていて、しかも両者を容易番こ
分離し得る限り、任意の従来の装置により結合すること
ができる。望ましい実施例において、カップと／１ウジ
ングは補合状にねじを切られており、ねじ部ｕｉこより
カップが）＼ウジフグ上にねじ付けられる。このような
構造により、後述のように電極とトーチ火口の組立体の
組立ておよび分解が容易に行なわれるようにカップ部分
を取外すことができる。
わちトーチヘッドの断面図である。第１図に示すように
、プラズマトーチα〔はトーチ・）１ウジング（１２お
よびカップ傾を含む。カップと７１ウジングは、結合後
の結合状態がしつかりしていて、しかも両者を容易番こ
分離し得る限り、任意の従来の装置により結合すること
ができる。望ましい実施例において、カップと／１ウジ
ングは補合状にねじを切られており、ねじ部ｕｉこより
カップが）＼ウジフグ上にねじ付けられる。このような
構造により、後述のように電極とトーチ火口の組立体の
組立ておよび分解が容易に行なわれるようにカップ部分
を取外すことができる。
第１図に示すように、ハウジングおよびカップは円筒室
■を画成するように、両者とも円筒形である。ハウジン
グから遠い方のカップの側面は先細形であり、室Ｃ〔が
外部と連通ずるための出口（２）を有する。カップ形火
口Ｇ２が出口（肋の中にはまり込み、それにより後述す
るように火口の幾つかの制御された開口部を除いて出口
（２カを閉鎖している。
■を画成するように、両者とも円筒形である。ハウジン
グから遠い方のカップの側面は先細形であり、室Ｃ〔が
外部と連通ずるための出口（２）を有する。カップ形火
口Ｇ２が出口（肋の中にはまり込み、それにより後述す
るように火口の幾つかの制御された開口部を除いて出口
（２カを閉鎖している。
カップ形火口は出口のの内面にある段部（肩）Ｆ３６１
にはまる形状をした環状縁（２）を有する。電極（４）
と板（４２１の如き代表的な被加工物との間の移動アー
クを通すように、カップ形火口は底部６１６１ （カッ
プの底）ｌこオリフィス（至）を有する。第２図に示す
如く、火口の縁（財）は室のから被加工物に向けて２次
ガス流を形成するようζこガスの通過を許すみぞ（４・
０を有する。従って、ガス供給源（図示せず）がガスを
室■に供給する時、ガスは出口に向って流れて、火口に
あるオリフィス（至）またはみぞ１４）を通って外へ出
ることがてきる。
にはまる形状をした環状縁（２）を有する。電極（４）
と板（４２１の如き代表的な被加工物との間の移動アー
クを通すように、カップ形火口は底部６１６１ （カッ
プの底）ｌこオリフィス（至）を有する。第２図に示す
如く、火口の縁（財）は室のから被加工物に向けて２次
ガス流を形成するようζこガスの通過を許すみぞ（４・
０を有する。従って、ガス供給源（図示せず）がガスを
室■に供給する時、ガスは出口に向って流れて、火口に
あるオリフィス（至）またはみぞ１４）を通って外へ出
ることがてきる。
＠２図および第３図に火口の構造をより詳細に図解する
。第２図および第３図に示すように、火口は９個の等間
隔のみぞ４）４）を有するフランジ形縁（財）を画成す
る。縁（ロ）はくぼみを有し、後述のように環形部材を
結合する段部（４８１を有する。
。第２図および第３図に示すように、火口は９個の等間
隔のみぞ４）４）を有するフランジ形縁（財）を画成す
る。縁（ロ）はくぼみを有し、後述のように環形部材を
結合する段部（４８１を有する。
第１図を参照すると、電極（４））の前端は火口の中に
延在する部分を有し、その部分と火口との間に環状空間
１５Ｇを残し、この空間を通って室艶からのガスがオリ
フィス（至）に向って、またオリフィスを通って流れる
。望ましい実施例では、電極６０は円筒形であり、中央
部分の直径は両端よりも太くで、電極をトーチ・ハウジ
ングに結合するのに好都合番こなっている。電極の太い
中央部分は２つの段部（６２，６４）９画成する。火口
の段部（４）Ｃと電極＋４０の前方段部（６〕との間に
環形絶縁体（７２）が結合される。
延在する部分を有し、その部分と火口との間に環状空間
１５Ｇを残し、この空間を通って室艶からのガスがオリ
フィス（至）に向って、またオリフィスを通って流れる
。望ましい実施例では、電極６０は円筒形であり、中央
部分の直径は両端よりも太くで、電極をトーチ・ハウジ
ングに結合するのに好都合番こなっている。電極の太い
中央部分は２つの段部（６２，６４）９画成する。火口
の段部（４）Ｃと電極＋４０の前方段部（６〕との間に
環形絶縁体（７２）が結合される。
環形絶縁体は電極器を包囲する。電極に接する環形絶縁
体の側は段部（７４）を画成するくぼみを有する。電極
の太い中央部はこのくぼみにはまり込み、環形絶縁体が
電極に結合される時、環形絶縁体の段部（７４）が電極
の段部（６２）に衝接するようになっている８段部（７
４）とは反対の側の環形絶縁体の外径は小さくなってお
り、火口の縁にあるくぼみにはまり込むようになってい
る。火口と環形絶縁体とが結合された時、環形絶縁体の
環状面（７６）は火口の環状段部（４８１に衝接する。
体の側は段部（７４）を画成するくぼみを有する。電極
の太い中央部はこのくぼみにはまり込み、環形絶縁体が
電極に結合される時、環形絶縁体の段部（７４）が電極
の段部（６２）に衝接するようになっている８段部（７
４）とは反対の側の環形絶縁体の外径は小さくなってお
り、火口の縁にあるくぼみにはまり込むようになってい
る。火口と環形絶縁体とが結合された時、環形絶縁体の
環状面（７６）は火口の環状段部（４８１に衝接する。
面（７６） ｉこ近い環形絶縁体の内径は電極の前端の
外径より僅かに大きい。
外径より僅かに大きい。
よって環形絶縁体が電極と火口の間に結合された時、環
形絶縁体と電極とは両者の間に第２の環状空間（８）を
画成し、この空間は一方では環状空間５Ｇに連通ずるが
他方の側は閉鎖されている。
形絶縁体と電極とは両者の間に第２の環状空間（８）を
画成し、この空間は一方では環状空間５Ｇに連通ずるが
他方の側は閉鎖されている。
Ｗ１図でも判るように、環形絶縁材は室■から火口のみ
ぞ（４滲を通って被加工物に向う２次ガス流を遮断しな
い。室■の中心には、４極かはまり込む孔を中心に画成
している部材（１００）がある。部材（１００）と電極
（４（Ｉが第１図に示す位置にある時、それらは室■を
前部（２０ａ ）と後部（２０ｂ）とに別ける。さらに
部材（１０ｏ）は電極の回りに流路（１０２）を画成し
、この流路を通って室（イ）の前部（２０ａ）と後部（
２０ｂ ）の間をガスが流れることができる。部材（１
００）の外径はハウジングα２にぴったりはまる太さで
ある。部材（１００）は電極から離れる方に延在する管
形部分（１０４）を有し、ガス供給源からのガスをその
中に通す。管形部分（１０４）とハウジングα２の間の
空間はエポキシ等の填隙材（１０６）で満たされ、これ
は部材（１００）とその延在部（１０４）をハウジング
に接着し、部材の滑動を防止する。
ぞ（４滲を通って被加工物に向う２次ガス流を遮断しな
い。室■の中心には、４極かはまり込む孔を中心に画成
している部材（１００）がある。部材（１００）と電極
（４（Ｉが第１図に示す位置にある時、それらは室■を
前部（２０ａ ）と後部（２０ｂ）とに別ける。さらに
部材（１０ｏ）は電極の回りに流路（１０２）を画成し
、この流路を通って室（イ）の前部（２０ａ）と後部（
２０ｂ ）の間をガスが流れることができる。部材（１
００）の外径はハウジングα２にぴったりはまる太さで
ある。部材（１００）は電極から離れる方に延在する管
形部分（１０４）を有し、ガス供給源からのガスをその
中に通す。管形部分（１０４）とハウジングα２の間の
空間はエポキシ等の填隙材（１０６）で満たされ、これ
は部材（１００）とその延在部（１０４）をハウジング
に接着し、部材の滑動を防止する。
ガスが管形部分（１０４）ζこ供給される己、室■の後
部（２０ｂ）と流路（１０２）を通って室■の前部（２
０ａ ）に達する。ついで、ガスの成る部分は交差通路
（１２２） 、軸方向通路（１１６） 、交差通路（１
２０）を通って環状空間６Ｉに入り、そこからオリフィ
ス（至）を通って外に出る。ガスの残りの部分はみぞ（
４４）を通り、ついで火口とカップａｌ１９の前部の間
の遮断されていない出口＋２３の部分を通って被加工物
ｌこ向って流れ、トーチおよび被加工物を冷却する。も
しも被加工物を切断するのにプラズマトーチ（１０）を
使う場合、室■へ供給されるガスの圧力は充分に高く、
みぞ（４４）は充分に大きくで、切断作業により生ずる
溶融金属を吹き飛ばすための強い２次流を生ずる程でな
ければならない。みぞ（４４を通るガスの流量は交差通
路（１２０’）とみぞＧ１４）の断面積の相対比に左右
される。よって断面積の比を適切に選ぶことにより、プ
ラズマと２次流の流量を既定の範囲とする。上記のトー
チ（ＩＧの設計により、プラズマと２次ガスの両方を供
給するのに１本のガス・ラインと１個のガス供給源のみ
を用いることが可能となり、本発明のプラズマトーチは
、より安価とな・リトーチ使用者がより使い易いものと
なる。
部（２０ｂ）と流路（１０２）を通って室■の前部（２
０ａ ）に達する。ついで、ガスの成る部分は交差通路
（１２２） 、軸方向通路（１１６） 、交差通路（１
２０）を通って環状空間６Ｉに入り、そこからオリフィ
ス（至）を通って外に出る。ガスの残りの部分はみぞ（
４４）を通り、ついで火口とカップａｌ１９の前部の間
の遮断されていない出口＋２３の部分を通って被加工物
ｌこ向って流れ、トーチおよび被加工物を冷却する。も
しも被加工物を切断するのにプラズマトーチ（１０）を
使う場合、室■へ供給されるガスの圧力は充分に高く、
みぞ（４４）は充分に大きくで、切断作業により生ずる
溶融金属を吹き飛ばすための強い２次流を生ずる程でな
ければならない。みぞ（４４を通るガスの流量は交差通
路（１２０’）とみぞＧ１４）の断面積の相対比に左右
される。よって断面積の比を適切に選ぶことにより、プ
ラズマと２次流の流量を既定の範囲とする。上記のトー
チ（ＩＧの設計により、プラズマと２次ガスの両方を供
給するのに１本のガス・ラインと１個のガス供給源のみ
を用いることが可能となり、本発明のプラズマトーチは
、より安価とな・リトーチ使用者がより使い易いものと
なる。
電極（４Ｇは両端にそれぞれ１個のインサー１−（１１
２゜１１４）を有し、このインサートはハフニウム、ジ
ルコニウムまたはそれらの合金のように、高温寿命の秀
れた金属材料でできている。電極＋４）は、例えば銅の
ような電導性金属で作られる。２個のインサートおよび
電極の前、後端はいずれも実質的に同形であり、インサ
ート（１１２）が消費された時に電極を反転して前端に
後端をインサート（１１４）と共に入れ換えることによ
り、トーチをそのまま使用することができる。よってイ
ンサー１− （１１４）はインサー） （１１２）が消
費された時に用いる予備品である。
２゜１１４）を有し、このインサートはハフニウム、ジ
ルコニウムまたはそれらの合金のように、高温寿命の秀
れた金属材料でできている。電極＋４）は、例えば銅の
ような電導性金属で作られる。２個のインサートおよび
電極の前、後端はいずれも実質的に同形であり、インサ
ート（１１２）が消費された時に電極を反転して前端に
後端をインサート（１１４）と共に入れ換えることによ
り、トーチをそのまま使用することができる。よってイ
ンサー１− （１１４）はインサー） （１１２）が消
費された時に用いる予備品である。
電極（４Ｇの中を通して延在する軸方向通路（１１６）
により冷却が高められる。通路（１１６）は、通常はそ
の両端がインサー） （１１２，１１４）によって閉鎖
されている。ガスは交差孔腔（１２２）から通路（１１
６）に流れる。その後、ガスは通路（１２０）を通って
環状空間５Ｇに流れ込む。第４図に見られるように、通
路（１１８，１２０）は真直ぐにすることもできるが、
その代りに、第５図に示すように、軸方向通路（１１６
）に対して接線状にして、中を流れるガスに渦流を与え
てアークを安定させるようにすることもてきる。
により冷却が高められる。通路（１１６）は、通常はそ
の両端がインサー） （１１２，１１４）によって閉鎖
されている。ガスは交差孔腔（１２２）から通路（１１
６）に流れる。その後、ガスは通路（１２０）を通って
環状空間５Ｇに流れ込む。第４図に見られるように、通
路（１１８，１２０）は真直ぐにすることもできるが、
その代りに、第５図に示すように、軸方向通路（１１６
）に対して接線状にして、中を流れるガスに渦流を与え
てアークを安定させるようにすることもてきる。
交差孔１１１Ｆ （１２２）は電極＋４［）の両端の間
の中央の位置にて電極１ｍを貫通する。この孔栓の直径
は軸方向通路（１１６）よりも大きく、また該通路（１
１６）は通路（１１８，１２０）の直径よりも大きい。
の中央の位置にて電極１ｍを貫通する。この孔栓の直径
は軸方向通路（１１６）よりも大きく、また該通路（１
１６）は通路（１１８，１２０）の直径よりも大きい。
通路（１１８゜１２０）は通路（１１６）より小さくで
、中を通るガス流を制御する働きをしなければならない
。断面積の比を２：１またはそれより大きくすると、通
常の供給圧と組合せた時、アークに消火効果を与えるの
に十分なガス流が得られることが判っている。
、中を通るガス流を制御する働きをしなければならない
。断面積の比を２：１またはそれより大きくすると、通
常の供給圧と組合せた時、アークに消火効果を与えるの
に十分なガス流が得られることが判っている。
例えば軸方向通路（１１６）の直径を０．０６２ｉｎ（
Ｌ、５７ｍｍ）とし、２本の交差通路（ｉｉｓ）の直径
をそれぞれ０．０２５ ｉｎ （０，６３１１１１）と
して約３：１の面積比にすると、有効であることが判っ
た。概していえば、軸方向通路は通常の供給圧と組合せ
た時に、出口に近いインサートが焼は抜けた時アークを
消火するのに十分なガス流を与えるように、十分な断面
積を有しなければならない。
Ｌ、５７ｍｍ）とし、２本の交差通路（ｉｉｓ）の直径
をそれぞれ０．０２５ ｉｎ （０，６３１１１１）と
して約３：１の面積比にすると、有効であることが判っ
た。概していえば、軸方向通路は通常の供給圧と組合せ
た時に、出口に近いインサートが焼は抜けた時アークを
消火するのに十分なガス流を与えるように、十分な断面
積を有しなければならない。
トーチを長時間使用した時、インサートは徐々に焼失し
、遂には完全に焼費される。この瞬間、焼失したインサ
ートに近い軸方向通路（１１６）の端は急に開いて環形
空間ωに連通ずる。軸方向通路（１１６）の直径、従っ
て流路断面積は通路（１２０）の合計断面積よりも大き
いから、第６図に示されるように、環形空間６Ｉに入っ
て火口Ｃ３３のオリフィスから流れ出て移動アークを消
火するガス流は急激に増大する。これは、さもなければ
、電極をそのまま使用し続けてトーチ本体の中へ浸食後
退させた場合に生じたであろう過熱を防ぐことになる。
、遂には完全に焼費される。この瞬間、焼失したインサ
ートに近い軸方向通路（１１６）の端は急に開いて環形
空間ωに連通ずる。軸方向通路（１１６）の直径、従っ
て流路断面積は通路（１２０）の合計断面積よりも大き
いから、第６図に示されるように、環形空間６Ｉに入っ
て火口Ｃ３３のオリフィスから流れ出て移動アークを消
火するガス流は急激に増大する。これは、さもなければ
、電極をそのまま使用し続けてトーチ本体の中へ浸食後
退させた場合に生じたであろう過熱を防ぐことになる。
第２実施例
第７図は本発明の第２の実施例を図解する、前部すなわ
ちトーチヘッドの部分断面図である。区別するために、
前記第１の望ましい実施例の中に類似の対応部分を有し
ない構造部分には数字２で始まる３桁の番号を付与する
。
ちトーチヘッドの部分断面図である。区別するために、
前記第１の望ましい実施例の中に類似の対応部分を有し
ない構造部分には数字２で始まる３桁の番号を付与する
。
電極＋４）の両端ζこおける交差通路が無いことを除け
ば、この第２の実施例は第１の望ましい実施例に極く類
似している。環形絶縁体の代りに、複数の隔置された流
路（２０２）を有する環形ガス分配器（２（Ｘ））が設
けられる。このようにして、ガスは部分（２０ａ ）か
ら、ガス分配器（２００）の流路（２０２）を通り、さ
らに第２の環状空間（８２）を通って環状空間６ωに流
れ込む。環状空間６αからガスはオリフィス啜を通って
流れ出るのは前記と同じである。
ば、この第２の実施例は第１の望ましい実施例に極く類
似している。環形絶縁体の代りに、複数の隔置された流
路（２０２）を有する環形ガス分配器（２（Ｘ））が設
けられる。このようにして、ガスは部分（２０ａ ）か
ら、ガス分配器（２００）の流路（２０２）を通り、さ
らに第２の環状空間（８２）を通って環状空間６ωに流
れ込む。環状空間６αからガスはオリフィス啜を通って
流れ出るのは前記と同じである。
以上の方法および構造の記載は単に説明上のものであり
、形状および寸法、材料その他の方法、構造に関する細
部の様々な変更は特許請求の範囲内に入る。
、形状および寸法、材料その他の方法、構造に関する細
部の様々な変更は特許請求の範囲内に入る。
第１図は本発明の望ましい実施例を図解する、プラズマ
トーチの前部（トーチヘッド〕の断面図、 第２図は本発明の望ましい実施例の火口の正面図、 第３図は第２図の３−３線にそう、第２図の火口の断面
図、 第４図は第１図の４−４＠ζこそう、電極の断面図、 第５図は通路が接線方向を向いた実施例を示す、第４図
同様の断面図、 第６図は電極インサートが焼失した時のブローアウト特
性を図解する前部（トーチヘッド）の断面図、 第７図は本発明の第２実施例を図解する、プラズマトー
チの前部（トーチヘッド）の部分断面■。 １２・・・ハウジング ｎ・・・出口３２・・・
火口 ３４・・・環形縁３８・・・通路（
オリフィス）４０・・・電極刃・・環状空間
６２．６４・・・ 段部８２・・・環状空間
１１２．１１４・・・インサート１１６・・・軸方向通
路 １１８．１２０，１２２・・・交差状通路２００・・・
分配器 ２０２・・・流路特許出願代理人
トーチの前部（トーチヘッド〕の断面図、 第２図は本発明の望ましい実施例の火口の正面図、 第３図は第２図の３−３線にそう、第２図の火口の断面
図、 第４図は第１図の４−４＠ζこそう、電極の断面図、 第５図は通路が接線方向を向いた実施例を示す、第４図
同様の断面図、 第６図は電極インサートが焼失した時のブローアウト特
性を図解する前部（トーチヘッド）の断面図、 第７図は本発明の第２実施例を図解する、プラズマトー
チの前部（トーチヘッド）の部分断面■。 １２・・・ハウジング ｎ・・・出口３２・・・
火口 ３４・・・環形縁３８・・・通路（
オリフィス）４０・・・電極刃・・環状空間
６２．６４・・・ 段部８２・・・環状空間
１１２．１１４・・・インサート１１６・・・軸方向通
路 １１８．１２０，１２２・・・交差状通路２００・・・
分配器 ２０２・・・流路特許出願代理人
Claims (18)
- （１）中心軸線および１対の対向端を画成する、概して
細長い電極と、該対向端の手前で終つている該電極内の
軸方向通路と、前記対向端の中間において前記電極を通
して延在し前記軸方向通路を前記電極の外部に連通する
第１の交差通路と、を有する、プラズマアーク切断トー
チに使用する陰極。 - （２）前記対向端の一つと前記第１の交差通路の中間に
おいて前記電極を通して延在し、前記軸方向通路を前記
電極の外部に連通する第２の交差通路を前記電極内にさ
らに含んでいる、特許請求の範囲第（１）項に記載の発
明。 - （３）前記対向端の他の一つと前記第１の交差通路の中
間において前記電極を通して延在し、前記軸方向通路を
前記電極の反対側の外部に連通する第３の交差通路を前
記電極内にさらに含んでいる特許請求の範囲第（２）項
に記載の発明。 - （４）中を流れるガスに放射状運動を与えるように前記
第２の交差通路が前記軸方向通路に対して接線方向にあ
る、特許請求の範囲第（２）項に記載の発明。 - （５）前記軸方向通路が前記電極を通して延在し、前記
電極の外部との連通を閉鎖するように前記対向端の各々
の内部にはめ込まれたインサートを前記軸方向通路にさ
らに含んでいる、特許請求の範囲第（１）項に記載の発
明。 - （６）前記電極が電導性材料で作られている、特許請求
の範囲第（５）項に記載の発明。 - （７）前記インサートが金属材料で作られている、特許
請求の範囲第（５）項に記載の発明。 - （８）前記電極が把握の目的のために１対の環状段部を
画成する、直径が太くなつた中間部分を有している、特
許請求の範囲第（１）項に記載の発明。 - （９）一端に出口を有する室を画成しているトーチ・ハ
ウジングと、プラズマ発生およびトーチと被加工物を冷
却する２次ガス流に適した、前記出口に向つて流れるガ
スを前記ハウジングに供給する装置と、前記出口近くの
前記室内にあつて概して細長く、中心軸線および１対の
対向端を画成する電極であつて、内部の軸方向通路が前
記対向端の手前で終つており前記対向端の中間にある第
１の交差通路が該電極を通して延在して前記軸方向通路
を外部に連通している電極と、前記ハウジングの出口に
向つて流れる前記ガスを、プラズマ発生のための前記電
極に隣接する１次ガス流およびトーチと被加工物の冷却
のための前記電極から離れた２次ガス流に分割するため
の前記室内にある装置と、を含んでいる、被加工物上で
運用するプラズマアーク切断トーチ。 - （１０）前記電極内において前記対向端の一つと前記第
１の交差通路の中間にあり、前記電極を通して延在して
前記軸方向通路を前記電極の外部に連通している第２の
交差通路をさらに含んでいる、特許請求の範囲第（９）
項に記載の発明。 - （１１）前記電極内において前記対向端の他の一つと前
記第１の交差通路の中間にあり、前記電極を通して延在
して前記軸方向通路を前記電極の反対側の外部に連通し
ている第３の交差通路をさらに含んでいる、特許請求の
範囲第（１０）項に記載の発明。 - （１２）中を流れるガスに放射状運動を与えるように、
前記第２の交差通路が前記軸方向通路に対して接線方向
にある、特許請求の範囲（１１）項に記載の発明。 - （１３）前記軸方向通路が前記電極を通して延在し、前
記電極の外部への連通を閉鎖するように前記対向端の各
々の内部にはめ込まれたインサートを前記軸方向通路に
さらに含んでいる、特許請求の範囲第（９）項に記載の
発明。 - （１４）前記電極が電導性材料で作られている、特許請
求の範囲第（１３）項に記載の発明。 - （１５）前記インサートが金属材料で作られている、特
許請求の範囲第（１３）項に記載の発明。 - （１６）前記電極が把握の目的のために１対の環状段部
を画成する、直径が太くなつた中間部分を有している、
特許請求の範囲第（９）項に記載の発明。 - （１７）前記電極の一端が出口に向けて細長くされてお
り、前記ガス分割装置が：トーチ・ハウジングの出口に
はまり込んで該出口を閉鎖する形状を有する環形フラン
ジの形をとる縁を有するカップ形火口であつて、前記電
極の前記一端を包囲して該電極との間に１次ガス流の通
過する第１の環状空間（室）を画成し、さらに前記カッ
プ形の底部に移動アークの通過する通路と前記縁にハウ
ジング室から被加工物に向かう２次ガス流を形成するガ
スの通るみぞとを画成しているカップ形火口と；前記電
極を包囲し、一端は前記第１の環状空間に連通し他端は
閉鎖している第２の環状空間（室）を前記電極との間に
画成するように形状化されかつそのように前記火口およ
び電極に結合されている環形ガス分配器であつて、前記
第２の環状空間に対してほぼ接線方向に前記ハウジング
室を該第２の環状空間に連結する複数の流路をさらに含
んでいて、ガス供給装置からのガスが前記ハウジング室
から前記流路を通つて前記第２および第１の環状空間に
流れて１次ガス流を形成し前記電極の前記端にて渦流を
発生して前記電極の前記火口の通路を通して被加工物へ
移動アークを振向けるようにされている、ガス分配器と
；を有している、特許請求の範囲第（９）項に記載のプ
ラズマアーク切断トーチ。 - （１８）ハウジングの一端に出口を有する室を画成する
トーチ・ハウジングと、出記出口に向つて流れるガスを
前記室に供給する装置と、前記出口近くで前記室内の中
心にあり、中を通して軸方向通路を有し前記出口近くに
て前記軸方向通路の端を閉鎖する装置を有している電極
であつて、前記閉鎖装置が焼抜けて前記軸方向通路を前
記出口に露出した時にプラズマアークを消火するのに充
分なガス流を与えるように、内部のガス圧力との組合せ
において充分な断面寸法を前記軸方向通路が有している
電極と、を有している、被加工物上で運用するプラズマ
アーク切断トーチ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US679913 | 1984-12-10 | ||
| US06/679,913 US4558201A (en) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | Plasma-arc torch with gas cooled blow-out electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137680A true JPS61137680A (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=24728903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60043855A Pending JPS61137680A (ja) | 1984-12-10 | 1985-03-07 | ガス冷却式ブロ−アウト電極を有するプラズマア−ク・ト−チ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4558201A (ja) |
| EP (1) | EP0186253B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61137680A (ja) |
| CA (1) | CA1243365A (ja) |
| DE (1) | DE3572937D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6282185U (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-26 | ||
| JPS6296969U (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-20 | ||
| JPS6319978U (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-09 |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT381826B (de) * | 1984-10-11 | 1986-12-10 | Voest Alpine Ag | Plasmabrenner |
| US4748312A (en) * | 1986-04-10 | 1988-05-31 | Thermal Dynamics Corporation | Plasma-arc torch with gas cooled blow-out electrode |
| JPS62244595A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-24 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | プラズマト−チ用電極体 |
| US4691094A (en) * | 1986-05-20 | 1987-09-01 | Thermal Dynamics Corporation | Plasma-arc torch with sliding gas valve interlock |
| US4716269A (en) * | 1986-10-01 | 1987-12-29 | L-Tec Company | Plasma arc torch having supplemental electrode cooling mechanisms |
| DE3642375A1 (de) * | 1986-12-11 | 1988-06-23 | Castolin Sa | Verfahren zur aufbringung einer innenbeschichtung in rohre od. dgl. hohlraeume engen querschnittes sowie plasmaspritzbrenner dafuer |
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| US4967055A (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-30 | Tweco Products | Plasma torch |
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| US6130399A (en) * | 1998-07-20 | 2000-10-10 | Hypertherm, Inc. | Electrode for a plasma arc torch having an improved insert configuration |
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| US20110132877A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-09 | Lincoln Global, Inc. | Integrated shielding gas and magnetic field device for deep groove welding |
| US8901451B2 (en) | 2011-08-19 | 2014-12-02 | Illinois Tool Works Inc. | Plasma torch and moveable electrode |
| TWI531280B (zh) | 2014-04-16 | 2016-04-21 | 馗鼎奈米科技股份有限公司 | 電漿裝置 |
| CN107064114A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-08-18 | 伊创仪器科技（广州）有限公司 | 一种可拆式微波诱导等离子体炬管 |
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-
1984
- 1984-12-10 US US06/679,913 patent/US4558201A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-01-16 DE DE8585300282T patent/DE3572937D1/de not_active Expired
- 1985-01-16 EP EP85300282A patent/EP0186253B1/en not_active Expired
- 1985-02-15 CA CA000474453A patent/CA1243365A/en not_active Expired
- 1985-03-07 JP JP60043855A patent/JPS61137680A/ja active Pending
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| JPH037090Y2 (ja) * | 1985-11-08 | 1991-02-21 | ||
| JPS6296969U (ja) * | 1985-12-05 | 1987-06-20 | ||
| JPS6319978U (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-09 |
Also Published As
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|---|---|
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| EP0186253B1 (en) | 1989-09-13 |
| CA1243365A (en) | 1988-10-18 |
| US4558201A (en) | 1985-12-10 |
| DE3572937D1 (en) | 1989-10-19 |
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