JPS61179100A - プラズマト−チ - 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】 産業上の利用分野 本発明は電極の外壁に沿ってガスを供給するためノズル
ブロック内に挿入した電極を有し、電極がイオン化可能
ガスのための中心出口を有する流路を有し、かつ液冷し
た電極ホルダに固定されているプラズマトーチに関する
。

従来の技術 プラズマトーチの電極がイオン化可能プラズマガスの一
部をプラズマ炎に供給するための中心流路を有する場合
、中実電極に比して中心に供粘するプラズマガス全弁し
て付加的に冷却される利点が達成される。このようなプ
ラズマトーチに長い安定なアークを保証するため、円錐
台形電極と電極を収容する同軸のノズルブロックの間に
リングノズルを形成し、これを介してプラズマガスを鋭
角にアークへ導入することは公仰である（西独公開特許
公報第３２４１４７６号参照）。このノズルの形によっ
て流出するガスはアーク安定性を決定的に改善する方向
を得る。もちろん電極がノズルブロックより軸方向に引
込んだ特殊なノズル形のため、ノズルブロックが大きい
熱負荷にさらされ、ノズルが早く焼損し、したがってノ
ズルの形が変化し、所望の流れ角度を長時間にわたって
維持するのが困難となるのが欠点である。さらに電極の
電流負荷能力が制限される。

プラズマジェット発生器の電気的出力および効率を上昇
するため、ノズルから出るプラズマジェットの速度を上
昇することは公知である（西独特許第１９５４８５１号
公報参照）。この目的でプラズマジェット発生器のアー
ク燃焼室の出口ノズルを２重ノズルとして形成し、その
際内側ノズル出口孔と外側のリング状ノズル出口孔がラ
バールノズルを形成する。この公知プラズマジェット発
生器の場合、ド＝チ出力の出口ノズルの形成による上昇
が出口ノズルの範囲にすでにアーク燃焼室内で発生した
プラズマジェットが存在するので、不可能なことは不利
である。

発明が解決しようとする問題点 したがって本発明の目的はこれらの欠点を避け、前記プ
ラズマトーチを比較的簡単な手段によりトーチ出力が上
昇し、電極寿命が長くなるように改善することである。

問題点を解決するための手段 この目的は本発明により流路の中心出口をディフューザ
として形成し、ディフューザの出口孔がノズルブロック
から軸方向に突出することによって解決される。

作用 プラズマジェット発生のため２つの電極を備えているア
ーク燃焼室の出口ノズルでなくて、電憾の中心流路の出
口をディフューザとして形成することによって、供給す
るプラズマガスの膨張および円筒形の孔に比して拡大し
た表面積との関連で電極の付加的冷却が達成される。し
かしディフューザはプラズマガスの流れの有利な形成も
保証し、それによってノズル直後に発生するプラズマジ
ェットが安定化される。さらに高いアーク安定性はアー
クの範囲内の浴の運動を生ずるので、溶湯に浮くスラグ
層の運動から生ずる破砕のため、溶湯への４接的熱伝！
が可能になる。ディフューザによって達成される大きい
電極表面により大きい放出面が得られ、それによって電
極の表面負荷が低くなり、したがってトーチ出力が高く
なる。

トーチ出力の増大にも拘らず十分な寿命が保証されるよ
うに、ディフューザの出口孔は軸方向にノズルブロック
から離れて突出する。ディフューザによってプラズマジ
ェットが十分安定化されるので、電極より引込んだ常用
法で冷却されるノズルブロックは破壊的熱負荷にさらさ
れる危険がない。それゆえノズルの形状は長い寿命にわ
たって、とくに電極とノズルブロックの間の半径方向間
隔がディツユ−デーの出口孔に向って増大する場合、維
持される。この間隔増大はノズルブロックの熱負荷に有
利に作用するだけでなく、ノズルを通して供給するガス
の流れにも、デイフユーデ効果によって層流の形成が助
長されるので、有利な影響をおよぼす。

アークに導入するプラズマガスのためのとくに有利な流
れ条件を得るため、ディフューザをラバールノズルの一
部とすることができる。

電極の放出ゾーンはディフューザまたはラバールノズル
を超えて流路に向って拡がるので、−ディフューザまた
はラバールノズルを少なくとも２つの貫通孔を介して流
路へ接続するのが有利である。同じ流路断面の場合２つ
または多数の貫通孔の表面はただ１つの貫通孔の表面よ
り大きいので、電極の放出面はこの手段によって著しく
拡大され、電極の比表面負荷は低下し、最大許容表面負
荷があらかじめ与えられた場合トーチ出力の相当する上
昇が可能になる。

実施例 次に本発明のプラズマトーチの実施例を図面により説明
する。

図示のプラズマトーチは主として水冷した電極ホルダ２
に常用法で固定した電極１からなる。

この電極１は電極ホルダ２とともに水冷したノズルブロ
ック３内に挿入され、このブロックは電極１に対して洗
浄ガスまたはプラズマガス通過のためのリングギャップ
４を形成する、冷却液循環を保証するため、ノズルブロ
ック３内にも電極ホルダ２内にも管からなる隔壁５が備
えられる。イオン化可能プラズマガスの中心供給のため
導管６が使用され、この導管は電極ホルダ２を密に貫通
し、電極１の相当する収容孔に挿入される。この導管６
は中心出口をラバールノズル８として形成した流路７を
形成する。この２バールノズル８は少なくとも２つの貫
通孔９を介して流路７に接続するので、イオン化可能ガ
スは流路７から貫通孔９全通ってまずラバールノズル８
の細まり部１０に達し、次にラバールノズルのディフュ
ーザ１１として形成した部分を介して電極１から流出す
る。−図から明らかなようにディフューザ１１の出口孔
１２はノズルブロック３より軸方向距離ａだけ前にある
。

距離ａＩＪ”［極面径の少なくとも込に相当すればとく
に有利なノズル条件が得られる。電極１はその突出端に
半球状外壁を有し、ノズルブロック３の内壁は円錐形に
形成されるので、電極１とノズルブロック３の間隔すは
ディフューザ１１の出口端１２に向って大きくなる。そ
れゆえリングギャップ４を通って導かれるガスはそれに
よって達成されるデイフユーデ効果のため有害な渦流形
成を避けながら導かれる。リングギャップ４の出口に向
って拡大する間隔すにより副アークのノズルブロック３
に対する重なりが有効に防止され、同時に突出する電極
１のディフューザによってアークの良好な安定性が達成
される。

流路出口のラバールノズルの形の形成により中心を導く
プラズマガスのとくに好ましい流れ状態が保証されるだ
けでなく、電極１の放出面の拡大も達成され、それによ
って電極の比表面負荷が低下される。貫通孔９によって
拡大した表面がこの効果を支援するので、電流負荷は従
来の電極に比して決定的に上昇する。この場合熱負荷は
供給するプラズマガスによる電極冷却のため許容眼内に
留まる。というのは比較的大きい放出表面積およびディ
フューザ１１内のガスの膨張により電極の冷却が改善さ
れるからである。さらに乱流がほぼ避けられることによ
りアーク他端の浴運動を可能にするプラズマ流れが得ら
れるので、溶湯に浮くスラグ層が裂け、溶湯への直接的
熱伝達を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるプラズマトーチの縦断面図である。 １・・・電極　２・・・電極ホルダ　３・・・ノズルブ
ロック４・・・リングギャップ　５・・・隔壁　６・・
・導管７・・・流路　８・・・ラバールノズル　９・・
・貫通孔１０・・・細まり部　１１・−・ディフューザ
１２・・・出口孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電極（１）の外壁に沿つてガスを供給するためノズ
   ルブロック（３）内に挿入した電極（１）を有し、電極
   （１）がイオン化可能ガスのための中心出口を有する流
   路（７）を有し、かつ液冷した電極ホルダ（２）に固定
   されているプラズマトーチにおいて、流路（７）の中心
   出口がディフューザ（１１）として形成され、ディフュ
   ーザ（１１）の出口孔（１２）がノズルブロック（３）
   から軸方向に距離 （ａ）だけ突出していることを特徴とするプラズマトー
   チ。 ２、ディフューザ（１１）がラバールノズル（８）の一
   部である特許請求の範囲第１項記載のプラズマトーチ。 ３、ディフューザ（１１）またはラバールノズル（８）
   が少なくとも２つの貫通孔（９）を介して流路（７）に
   接続している特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   プラズマトーチ。 ４、電極（１）とノズルブロック（３）の半径方向間隔
   （ｂ）がディフューザ（１１）またはラバールノズル（
   ８）の出口孔（１２）に向つて拡大する特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれか１項に記載のプラズマ
   トーチ。