JPS61142700A - プラズムアークを形成する方法および装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電極と、プラズマ生成用気体を電極のまわ
９でこ１に沿って送り、次いでノズルの軸線向きの制限
された通路を通して送るための手段とを有するような種
類の装置を用いる。プラズマアークの形成に関する。こ
の種の装置には、そのため特別に設けられた通路を必要
とするような冷却用液体を使用すること、或いはプラズ
マ生成用気体そｎ自身全使用することが含まｎるが、そ
の場せ［ｆｌ、プラズマアークそのものの形成に必要な
よりも著しく高い気体の流ｆ’Ｌｉ有することが必要で
あり、従って、装置に供給されるプラズマ生成用気体の
流九の一部分が、プラズマアークそのものから離れたと
ころでこｎのまわりから外気に逃げることができるよう
に偏流させら九る。

この発明の目的は、プラズマアークを形成するとともで
きる特別の冷却用気体の使用によって、プラズマアーク
の冷却を簡単にすることにある。

この効果は、液体状態で供給される気体を主として電極
の区域で蒸発させることによって、冷却を達成すること
によって得らｎる。望ましい形態に工１ば、気体は周囲
温度で加圧下に貯蔵された窒素初級酸化物（ｎｉｔｒｏ
ｇｅｎ　ｐｒｏｔｏｘｉｄｅＪであり、その蒸発は膨脹
に従って起る。この方法によｎば。

同じ気体で、特に有利な二重の効果が得らｎる。

すなわち、一方においては、窒素初級酸化物がプラズマ
アークの形成に本質的な要素で横取されるから、プラズ
マアークが形成されるという効果が得られる。他方にお
いては、この気体が周囲温度で液体状態に加圧されたも
のであるから、その単なる膨脹によって、強力な冷凍効
果が得らｎ、これは、プラズマアークの近くの特に電極
の最も熱い区域における金属部分を冷却するに、全く十
分である。そのため、窒素初級酸化物の膨脹が電極の直
ぐ近くで起ることが望ましい。

この発明はまた、電極と制限さｎｆｃｉＭ路を有するプ
ラズマアーク形成ノズルとを備えたトーチ本体と、前記
ノズルに達するプラズマ気体供給通路とを有する、特に
切断トーチとして使用される、プラズマアークを形成す
るだめの装置も提供し。

この発明によｎば、前記通路が、前記プラズマ生成用気
体のだめの膨脹オリフィスを有する部材全包含する。望
オしくに、膨脹オリフィス部材は。

電極の直ぐ上流に配置される。

この発明による装置の改良された形において。

この発明に、膨脹オリスイス部材の上流におけるプラズ
マ生成用気体供給通路に挿入される弁を包含する。この
弁は、望ましくは遠隔制御され、例えばこｎｉ、閉鎖戻
し手段、例えばプラズマ生成用気体でもよい流体または
ばね、の作用に対抗して作用する電磁弁である。

以下１図面を参照しながら、この発明の実施例について
説明する。

図示されるように、装＃は、スリーブｌの内側に７ラン
ジ２？有し、この７ランジハ、電極ヘッド！で終る電極
保持体弘を収容するため、３で穿孔される。電極ヘッド
！の中には、電極本体を形成するジルコニウム挿入体ｔ
が配置される。

電極保持体そｎ自身は、上流通路部分子および大きな開
孔の下流通路部分りを形成するような方法で、穿孔され
る。

上流通路部分子は、その上流端において、外向きに広が
る切頭円錐形状で終り、弁１２の閉鎖部材１１のための
座１０として作用するに適する。

弁１２の円筒本体／−１１，電磁巻線ｌ！のための支持
体として作用する円筒ハウジングｌμの中で摺動する。

弁ｌコは、閉鎖ばね１６の作用を受ける。弁１２の励磁
巻線ｌ！は、肩２コ、２３を有する２つの止め部材Ｊ（
７，Ｊ／によって、トーチ本体（スリーブ）／の中に維
持される。

止め部材２０は、上流端においてニツプルコ！で終り、
このニップルには、加圧された液体状態の窒素初級酸化
物全供給するだめの導管６Ｑが取付けらｎる。

弁ｌコの円筒本体１３は、ニップル２夕の内部と連通ず
る中空部分２ｔｔ−有し、とｎｔ’；を横オリフィス２
７を備える。この横オリフィスを通って。

液体状態のプラズマ生成気体は、弁閉鎖部材／／の直接
下流に位置する室２ｒに流入できる。

電極通路（下流通路部分フタの内側にねじ係合する部材
フタは、軸・線向き通路３０ｆ備え、とｎは、その上流
端で通路（上流通路部分〕ｒと直接に連通する。部材コ
２は、電極ヘッド！の空洞３−２の中に係合するその下
流端３１に、膨脹オリフィス３３（例えば、ｏ、ｏｒ四
から０．２−望ましくは０、／閤の程度の通路で、数ミ
リメートルの長さ）を有し、この膨脹オリフィス３３は
、電極空洞３コの端壁すなわち基底３２から僅かの距離
のところに位置する。図示の配備によｎば、膨脹オリフ
ィス３３の下流側で形成される冷たい気体は、電極を冷
却し、部材フタと電極ヘッド！の間に設けらｎる環状通
路Ｊｌｌｆｔ通って周方向に逃げ、ｌ′）または多くの
横オリフィスＪ４全通って、スリーブｌと電極保持体μ
の間に位置する室３！に達する。

この室３！は、一方では、環状間隙Ｊｔｆ介して。

電極ヘッドタとノズルＵＯａ間に設けらｎる環状区域３
りに連通し、ノズルμＯは、プラズマアークを形成する
だめの限定された軸線向き通路Ｕ／を備える。前記室３
！は、他方では、１つまたは多くの開ロｕ−２ｆ介して
、ノズルのまわりの外気に連通ずる。

電極（電極本体）６は、電極ヘッド！、電極保持体弘お
よび導体ψ３を介して電源の電位に接続さｆ、導体μ３
は電磁弁（弁）ｌコの制御巻線（電磁巻線、励磁巻線）
／　ｒに連らなり、その他端は。

導体グルを介して前記電源に接続される。かくして、電
磁弁１２の励磁巻線ｌ！は、実際上、こｎを通運するプ
ラズマアーク電流全有する。

作動の際に、加圧された液体状態の窒素初級酸化物は、
管（導管）１０、ニツプルコ！、電磁弁１２の内部、室
２１ｆ通って導入される。電磁弁がこｆｌ、欠通るアー
ク形成電流を有する場せには。

すなわちｔａ弁がその後退位倉にあって、閉鎖部材／／
がその牢ｌＯから離ｎている場曾には、まだ加圧さｎて
いる液体窒素初級酸化物は１通路ｔに次いで空洞（軸線
向き通路）３ｏｔｔｃはいり、その後に膨脹オリフィス
３３１１ｒ：通って膨脹室（電極空洞）３２にはいり、
ここで蒸発して冷える。ソノ後に、気体状態の窒素初級
酸化物は１部材２りの外側のまわりに同軸線に配置され
る環状通路３１全通って逃げ、オリフィス３ｔを通って
室３弘にはいり１次いで、プラズマアークの形成のため
通路弘ｌの供給室（環状区域）３りにはいる。

膨脹オリフィス３３が端部に形成さｎている部材λＦは
、そ１自身、電極保持体μの肩４ｔｔに接する位置を取
るようにねじ取付けさ１、その際に。

ねじ区域（Ａｔの上流の外壁面と電極保持体弘との間に
は環状空間μ７が形成さｔ’ｔ、この環状空間弘７は１
通路ｕｒｆ介して室３ｊと連通ずる。この配備の効果は
、電極保持体すの区域に影響する異常加熱の際に、膨脹
の差によって、座（肩）μ！から離ｎるように部材２２
を変位させて、気体の大きな流ｆ′Ｌを、通路ｖ−ｒ２
介して（故に膨脹オリフィス３３によって制限すること
なしに）室３！に直接に向け、次いで限定された通路弘
ｌおよび横逃し開口ｕ２ｆ通して外部へ向けることにあ
る。

この現象に工ｎば、窒素初級酸化物が膨脹オリフィスの
上流で異常に気体状態になるときに、または装置の作動
を長く停止させたのちに、またはからのボンベを詰まっ
たボンベに取替えたのちに、迅速な気体逃しか達成され
る。こｎによｎば、液体状態の窒素初級酸化物の正確な
供給が、できるだけ早く再確立され、或いは窒素初級酸
ｒヒ物ボンベにおける液体状態での離脱がら生じる圧力
降−ドが迅速に検出できて、極めて短い時間で作動が停
止できる。

ノズルａＯは、電極ヘッド！と短絡接触してプラズマア
ークの点火を開始させるようにするため。

自由に摺動できるように取付けらｎる。望まし、くけ、
このノズルαＯの変位によって、摺動リンク！Ｏを介し
て、弁部材（弁の閉鎖部材）／／がその座ｌＯから離ｎ
る工うに変位し、その結果として窒素初級酸化物が供給
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマアーク生成装置の軸線断面図である
。 図面において、夕は電極ヘッド、６は電極本体。 コタは膨脹オリフィスを有する部材、Ｊ３ｆ−４膨脹オ
リフイスを示す。 葛／口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極と、装置特に前記電極を冷却するために、電極
   のまわりのこれに沿うプラズマ生成用気体をノズルの軸
   線向きの制限された通路へ送るための手段とを有する装
   置を用いる、プラズマアークを形成する方法において、
   前記冷却が、液体状態で供給される前記気体を、主とし
   て前記電極の区域で蒸発させることによつて達成される
   ことを特徴とする方法。 ２、気体が、周囲温度で加圧下に貯蔵された窒素初級酸
   化物であり、その蒸発が膨脹に従つて起る、特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３、供給される窒素初級酸化物の少なくともかなりの部
   分が、プラズマアークを形成するためにノズルの軸線向
   き通路に向けられる、特許請求の範囲第２項に記載の方
   法。 ４、窒素初級酸化物の膨脹が電極の近くで起る、特許請
   求の範囲第２項に記載の方法。 ５、電極およびプラズマアーク形成用ノズルを備えたト
   ーチ本体と、前記ノズルに達するプラズマ生成用気体供
   給通路とを有する、特に切断トーチとして使用される、
   プラズマアークを形成する装置において、前記通路が、
   液体状態の前記プラズマ生成用気体のための膨脹オリフ
   ィスを構成する部材を包含することを特徴とする装置。 ６、膨脹オリフィス部材が電極の直ぐ近くに配置される
   、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７、電極が、ノズルから反対向きに開く基底の形の部分
   を有し、膨脹オリフィス部材が、前記基底の中に係合す
   る、特許請求の範囲第を項に記載の装置。 ８、装置が、膨脹オリフィス部材の上流側におけるプラ
   ズマ生成用気体供給通路に挿入される弁を有する、特許
   請求の範囲第５項に記載の装置。 ９、弁が、遠隔制御され、例えば閉鎖戻し要素、例えば
   プラズマ生成用気体を形成するに適した液化気体でもよ
   い流体またはばね、の作用に対抗して作用する電磁弁で
   ある、特許請求の範囲第８項に記載の装置。 １０、電磁弁が制御巻線を包含し、これを、アーク電流
   の一部またはすべてが通過する、特許請求の範囲第９項
   に記載の装置。 １１、ノズルが、軸線方向に摺動できるように取付けら
   れ、ノズルに連結された摺動可能の棒が、ノズルの後退
   位置における弁の開きを達成させる、特許請求の範囲第
   ８項に記載の装置。 １２、膨脹オリフィス部材は、この膨脹オリフィス部材
   が接する座を有する環状電極本体の中に、半径方向に距
   離を置いて周方向に取付けられた通路部分を構成し、前
   記環状電極本体が、ノズルの内部と連通する通路を限定
   する、特許請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３、膨脹オリフィスが０．０５ｍｍから０．２ｍｍ望
   ましくは０．１ｍｍの直径と、数ミリメートルの長さと
   を有する、特許請求の範囲第５項に記載の装置。