JPS6155512A - 切断ト−チ用ミキサ - 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】 本発明は切断用酸素及び酸素と燃料との混合体の複数の
通路を有した直接切断型又はｇ、看型の両型式の切断ト
ーチにおける改良に関する。特定の一局回をみれば、本
発明は一体的なヘッドミキサ（混合器）を使用する切断
トーチの改良に関する。

昭和５７年４月２９日付「ヘッドミキサ付き実用トーチ
」と題する、本発明の譲渡人である共同発明者口ジャー
・ディー・ツウイソカーによる米国特許出願第３７３，
０４３号には、切断酸素が使用される前に金属を加熱す
べく、混合体が燃焼される前に高速の酸素が燃料を吸引
して混合体が形成されるミキサを含むいろいろな形のト
ーチの利点が一般的に開示されている。また、これらに
関連した問題、特に逆火の持続的燃焼を有する傾向につ
いて、述べられている。この持続的燃焼は、トーチを焦
がし、溶接工等の操作者を傷つける。前記出願に記載さ
れているように先行技術の設計者が逆火を除去しようと
試みた方法の一つは例外的に小さな直径の通路を使用す
ると共に例えば酸素と燃料ガスを供給する通路を複数使
用することであった。他の方法のうちには混合螺旋、螺
旋フィン、等の熱逸散装置の使用がある。これらの先行
技術の方法は、次の米国特許第１，２６２，３５１号、
第１，２７６，８９３号、第２，１９８，３４２号、第
２，２６３，６５５号、第２，３７１，９７０号、第２
，５２０．００　！号、第３，０９１，２８１号、第４
，０２２，４４１号、及び第４，２４８，３８４号に汐
り示されている。

小ざな通路及び熱逸散用の銅製螺旋等の双方又はいずれ
かを使用する。ことによってトーチの操作性が次第に増
大し、また逆火が減少したにも拘らず、逆火の持続を含
めた先行技術の困難を除去し得る経済的で簡単な一体的
ヘッドミキサ付きトーチを求める必要がある。

従って、逆火の持続性と先行技術の不利点を除去するト
ーチにして尚経済的で製造容易乃）っ小直径の複数の穴
を要せずの）つ熱逸散装置の使用を要しないトーチを与
えることが本発明の目的である。

本発明の特定的な目的の一つ（まヘット内ミキサを備え
たミキサトーチの汎用性を有すると共に実質上任意の燃
料で作動できるのみならず先行技術の困難を排除し、力
）つ先行技術の利点すべてを有する、一体重ヘソドミキ
サを与えることである。

これら及び他の目的は添付の図面を参照しつつ下記の記
載から明ら７Ｊ）となろう。

本発明によりはアセチレン等の燃料のときに起きる逆火
とその持続的燃焼を除去することができ、しの）も尚、
理論上一体重へ７ドミキサに固有である融通性を有した
切断トーチ等のトーチが与えられる。直状（ｓｔｒａｉ
ｇｈｔ　）　トーチすなわちトーチと把手との組合せ、
は切断酸素用の弁と通路、予熱酸素用の弁と通路、燃料
ガス用の弁と通路、並びｉこテ゛ノブ付きチップ端と切
断酸素用通路と燃料及び酸素の混合体用のヘッド通路と
を有したヘッドを有し、次の改良点を有する。改良点の
うちには、ヘッド内に到来（ｉｎｃｏｍｉｎｇ　）予熱
酸素用通路と到来燃料用通路とを有し、予拡酸素と燃料
用の通、１′３が終端してつながる井戸を含む一体重ヘ
ツドミキサが含まれる。ミキサに井戸内に挿入されてお
り、予熱酸素用の環状空間と燃料用環状空間をＷｌ隔す
べく予熱燃料通路及び予熱燃料通路それぞれの、終端の
中間にシール（密閉体〕を五し、ミキサを井戸内に密閉
状に保持する保持具を有する。ヘノｌ〜は燃料及び予熱
酸素の混合体用の、長手方向に延びた混合体通路を有し
、この通路は予熱ガス通路間の通気を保ったままチップ
を田閉的に受承するため、チ′ノブに隣接した予熱用環
状通路Ｊｃ接続されている。長手方向通路は井戸の中心
の長手方向軸線と整合されている。ミキサはへノドの長
手方向通路と整合されたほぼ円筒形の中心位置の中くり
孔を有すると共に、ミキサ上のソール、保持具、井戸の
壁で形成される予熱酸素用の環状空間に通じた中ぐり孔
入口端を有する。ミキサはこｎを横方向に貫通する、直
径方向に１ヘリル窒けされた複数の通路にしてミキサ上
のシール、入口端（ζおける井戸壁で形成される燃料用
環状空間に対して井戸の中心の長手方向軸線と９０°を
なすように各々通ずる、かつ放出端で中ぐり孔に対し９
０″をなすように中ぐり孔に通ずる通路を有する。この
よう（こして逆火後は燃料及び予熱酸素の混合地点にお
ける燃焼を持続させることなく、また高価な熱逸散装置
を要せず、自滅する。Ｏリング等のシールが保持具及び
ミキサそれぞれに使用され、各々の環状空間を密閉的に
孤立させる。図示した実施例では、直径方向にドリル空
けされた少なくとも二つの通路が相互にほぼ９０″に設
けらｎｌ　ミキサの壁を横方向に貫通する結果、実質的
に等間隔に虐隔された四つの短かい通路を形成し、通路
の放出４　ｊこ隣接したところで、かつ中ぐり孔及びヘ
ッド長手方向通路内で、芙質上直ちに混合される。

本発明の改良は幅広い種類のトーチに有用である。例え
ばＩ′ＩＩ記特許出願第３７３，０４３号に例示ざｎた
型のトーチに使用ができ、その出願の説明及び図面を、
ここＥこ省略する詳細の代りとして参考とする。他方、
本発明は米国特許ＷＩＧ　４；０１４，５２８号等のガ
ス切断機に使用でき、その説明を、ここに省略する詳細
の代りとして参考とする。本発明はまた、ざら板等の切
断等に用いるパー（ｂａｒ）ｉｃ連結さｎたトーチ又は
単一のトーチとして使用する機械トーチにも使用できる
。こｎが使用できるトーチの種類が多様であるが、トー
チ全体の外観は図面に示されていない。その理由は、こ
れらトーチが在米のものであり、公知であり、特徴を示
した詳、洲な説明が必要でないからである。前記特許出
願第３７３，０４３号ｌこ記載さ？’した如く、溶接工
によって使用されるような切断型のトーチ（とは、ｍ　
（ｂａｒｒｅｌ　　）によって囲まれた各接続用管と本
体（ｂｏｄｙ）等によってすべて懸垂されたテップ端ｕ
３１を備えた第１図のトーチヘッドｔｉｌｌが含まれる
。

米国特許第４．２４８，３８４号に述べられ、特定され
ているように、通常、溶接、銀ろう付は等によりヘッド
Ｕυと一体的に接続された三つの管がある。

この特許の内容を、ここに省略した詳細の代りとして参
考とする。これら三つの管（ま長手方向に貫通する切′
ｒ？酸素用通路付きの切断酸素管と、長手方向に貫通す
る予熱酸素用通路付き予熱酸素管と、長手方向に貫通す
る燃料カス用通路付きＰ料ガス饗とを含む。これら賃の
各々は、予熱酸素弁に通ずる予熱酸素通路及び燃料弁と
通ずる燃料通路に切断酸素弁付き切断酸素通路をそれぞ
れ接続すべく、溶接、銀ろう付は等によって本体にも一
体重醗こ固定ざｎる。

トーチヘッドＵυは所謂９０ｏトーチヘツド、例えばな
し終えた作業を観察できるようにするためトーチチップ
をトーチ残余の部分にほぼ９０″指向させる為に溶接工
によって使用されるようなものでよい。あるいはまたト
ーチヘットは機械ｌ＠−接工程で便用される直状（ｓｔ
ｒａｉｇｈｉ　）ヘッド等の他の方向をもつものでよい
。図示したようにトーチヘットＩは車輪、トーチ、又は
機械素子（図示してｔよし）に容易に接続できる外殻α
りを有し、ねじ付きレセプタクル１７）がチップ（２υ
をそのチップ端０３）に隣接させて所定位置に保持する
ためのブノンングσ鐘を受承する。同様に気付７Ｊ）れ
るように、チップＣ！υは、ヘッド（ｉυの切断酸素通
路２３１に通ずる中心位置の切断酸素通路と、ヘッドα
υ内の予熱環状チャンバ；２５）に通ずる複数の予熱混
合体通路とを有する。第１図ないし第３図を参照すると
、この一体重ヘツドミキサＵυはヘッド内に第２図に示
す到来予熱！２素通路−及び到来燃料通路四を有する。

ヘッドｕＢはまた予熱酸素通路及び燃料通路がそれらの
放出端で終端してつながる井戸０υと、この井戸内に挿
入されたミキサ曽と、この井戸内にミキサを密閉的に保
持する保持具間とを有する。′＃定して述べると保持具
間及び井戸（３υは相互噛合するねじ３ηと、それぞわ
の溝の清ら７１）な円筒形の壁及び隣接の円筒形の壁の
中間に配置されたＯリング形状のシールＯ１とを有する
。図示したように、この溝は保持具ＣＧ内にあって感（
４υにより示ざｎるものである。

もちろん必要に応じてこの溝は保持其内に設ける代りに
井戸Ｏυの壁内に設けてよい。

同様にして、井戸Ｇυ内に挿入されるミキサ０３は、こ
の溝の滑らカ）な壁と隣接の円筒形の壁との中間に密閉
的に保持さｎるＯリング形状のシール（４′５を有する
。図示したように構（４５１はミキサ□□□の外部に形
成されているが、これがミキサの壁内にあるθ）又は井
戸Ｇυの壁内にあるかは比較的ｌこ重要ではない。

ヘッドＵυは燃料及び予熱酸素の混合体に用いる長手方
向通路（４′Ｏを有する。この長手方向通路（４７）は
予熱環状チャンバ（幻につながれる。前に示したよう）
こヘッド０υはチップの予熱通路及び長手方向通路（４
η及び環状チャンバｃＪ！５）間の通気を保ったまま、
チップ営υを密閉的に受承するようにされている。長手
方向通路（４ηは井戸Ｇυの中心長手方向軸線と整合さ
れている。

ミキサ關は実質上円筒形の、力）つ後述の理由ｌこより
ヘッド長手方向通路に整合された、中心中ぐり孔（４９
を有する。その理由は本発明の作動理論を後に行う記載
から明らかとなろう。この中ぐり孔は第２図シこ明確に
示されるように予熱酸素環状空間（５１）に通じた入口
弗を有する。この予熱酸素環状空間は０リング形状をし
ており、かつ井戸の壁と保持具６９の中間のシール（４
３１１こよって燃料環状空間７））ら分離されている。

ミキサ■は、保持具１．３５）内に保持された、かつ環
状空間をして環状空間内を上方に、したがって中ぐり孔
（４９１ｉこ至るように、予熱酸素を流しめるようζこ
された、小ざな直径の部分（５３）を有する。中ぐり孔
（４９）＋！　８ｇ４図１こ示す先行技術（こついての
制御波部分（５５）により示されるようないの）なる制
限部分も有しない。第、１図芙施例ではミキシングチャ
ンバ（混分室）　（５７）中に燃料を吸引ずへく、上述
したと同様に高速で酸素が流れる０ 曲刃本発明の実施［り１１て；［短力）い通路（５９）
　ｆま中ぐり孔の動線のみならず燃料環状空間（６１）
の軸勝に河してほぼ９０６にてミキサ田の壁を直径方向
に貫通する。さらに特定して述へると、小さな通路（５
つ）はミキサ（ト）を横方向暑こ頁通す＜コ、直径方向
に孔空けされた複数の通路により形成される。この技術
Ｉこよって単一のドリル通路が二つの直径方向の反対向
き通路を形成する。図示したように、相互に実質上直角
となるように配置され、かつミキサωのまわりに等間隔
に置の）れた四つの通路を形成するためにはただ二つの
そのようなドリル空は通路が必要なだけである。

この簡単ｌζしで優れた発明によって逆火の持続的燃焼
に関する問題は、逆火が仮（こ起きたとしでも、除去さ
れる。本発明の屑異的な効果に対する理由は完全には明
瞭ではないが、仄の理緬を限定の為ではなく説明のため
ｌこ与える。先行技術の場合、燃料は中間速度において
燃料は酸素を急速に混合するが、高速の酸素のときは混
合（ま燃料が到来するところ、例えば第・１図の・燃料
通路（６３）の）らさらｌこ下流の地点まで、完全には
起こらない。したがってもしも在来のトーチが逆火を起
こすとその炎は未混合の気体を通してゆっくりした燃焼
速度で逆進する。この炎は十分な運動址を持たｔいので
、燃料の入り口地点を越えて進行して消えない。むしろ
灸は止まり、燃料入り目領域で燃え続ける。したがって
在来のトーチで（１熱の他の進数装置なくしては燃焼が
持続する。しかしながら本発明では燃料は酸素中に９０
’で入り、中ぐり孔ｔ・Ｉ９ｊ内でさえも完全に混合す
る。したがって生じた逆火のどんな炎も高速を有し、混
合地点を越えて運ばれ、＆ｆ２素のみが存在する中ぐり
孔後方部分内で消滅する。ざらに特定するとこのトーチ
チップミキサが逆火を持つときは炎はガスの流れと逆方
向に進行し、低圧の波及び高圧の＠撃波を含む。酸素通
路が先行技術の酸素オリフィス（５５）よりもはるかに
大きいので、圧力波はミキサの後方に進行することがで
き、その結果それらは保持プラグ又は保持具例によって
反射される。この圧力波が反射されて逆進されると、こ
の波が反対方向に進行してくるもう一つの波と出会う。

こ、ｒＬらの波が出会うと燃料通路（５９）と保持具０
５）の間の点で相殺する。この理論が完全に正確である
と否とに拘らず、本発明は仮に逆火が起きた場合でも持
続的燃焼を回避し、有用であると共に本発明の他の目的
をも満足する。

さらに特定すると本トーチは工程上在来の方法で胆立て
られる。ヘッド内には予かしめ井戸がドリル空けされ、
ミキサは前述のように適当なシール及び通路を以って挿
入される。作動の除には予熱炎が点火さｎで切断工程を
実行するに望ましいように腹足される。予熱炎は本発明
が使用されるときは、逆火及び逆火の持続的燃焼という
問題を悪ｒヒさせるこｄなく、増大し又は減少させるこ
とができる。

本発明に使用される在来のトーチチップ等に関する説明
を敢えて省略した。又、トーチチップ及びトーチヘッド
は銅合金、ステンレススチール等、先行技術で使用され
る耐腐食性金属合金で形成される。同様にトーチ管、本
体等は先行技術で使用されると同一の材料で形成される
。

又、高圧酸素及び高圧燃料カス各々の高圧容器番こ後続
された高圧調整器につながるそれぞれのホース接続子と
ホースに対し密閉状に接ｔｃされるトーチ上流の取付は
具の代表的汲続方法は良く卸られており、ここに詳細を
述べる必要はない。

ざらに、特定の慴造をした代表的な予熱酸素、切断酸素
、及び燃料の流量弁は前記特許出願外３７３．０４３号
に示され、かつ説明されており、本発明に使用し得る。

手動の切断トーチがここに述へた本発明の一般的形式で
はあるが、別の把手上に燃料弁を有した切断トーチ付蛎
品そ、米国特許第４．２４８，３８４号に記載されたよ
うに使用することができる。さらに、切断トーチ徂立体
、自動式機械トーチ、等にしばしば使用される大寸法の
加熱工程には大寸法の加熱チップが１更用できる。

本発明の特定の利点は、熱逸散螺旋等を備えた在米のド
リル空けされたトーチヘッドよりも経済的である、特定
の設計の壁、退路等を備えた経済的ユニットにあり、し
かも尚、過去の不利点を除去するのみならず逆火を持続
燃焼させる危険がほとんどないヘッドミキサトーチの利
点を有し、いろいろの燃料で１史用できるユニットが与
えられる点をこある。

乃）＜シて本発明は前述した目的を達成することが了解
されよう。

本発明は成分力１特定して述べられている力５１本発明
の開示は列としてなさｎており、本発明の要旨及び特許
請求の範囲７１）ら逸脱することなくいろいろな部分の
溝造の詳に田及び配置を種々変更することができること
が了解されよう。参考は前記特許請求の範囲に対する上
記目的のために行なわれた０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分的断面図であり、 第２図は本発明に基づき第１図の井戸内（こ挿入される
ミキサの部分的断面図であり、 第３図は第２図のミキサの断面図であり、嘉４図は燃料
と予熱酸素の混合地点（こ起生ずる逆火及び持続的燃焼
の傾向を最小比するための先行技術装置を示す部分的断
面図である。 １１・・・　トーチヘッド　　　３１・・・井戸３３・
・・　ミキサ　　　　　　３５・・・保持具図面の浄：
二：（内容に変更なし） 手心■ネ市正７− ０３和５９年７６月ｌｌ［］ 持許庁長宮　　殿 切断トーチ用ミキサ 昭ｆ口　　年　　月　　日 ７　補正の内容

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ　切断酸素用の弁及びその通路と ｂ　予熱酸素用の弁及びその通路と ｃ　燃料ガス用の弁及びその通路と ｄ　チツプを固定されたチツプ端付きヘツドにして切断
   酸素を通すためのヘツド通路と燃料及び酸素の混合体を
   通すためのヘツド通路とを有するヘツドと、 を含むトーチ組立体であつて、 ｅ　到来する予熱酸素用通路及び到来する燃料用通路を
   該ヘツド内に備えた一体的ヘツドミキサにして （ｉ）該予熱酸素用通路及び該燃料用通路が放出端とし
   て終端したところでつながる井戸 と、 （ｉｉ）該井戸内に挿入されたミキサにして、該予熱酸
   素用及び該燃料用通路それぞれの該 終端の中間にシールを有する結果該予熱酸 素用の環状空間及び該燃料用環状空間を離 隔し得るミキサと、 （ｉｉｉ）該井戸内に該ミキサを密閉状に保持する保持
   具と を含む一体的ヘツドミキサが含まれることを改良点とし
   、この場合、 該ヘツドが該燃料及び予熱酸素の混合体用の長手方向に
   延びる混合体通路を有し、該長手方向通路は該予熱通路
   間の通気を保つたまま該チツプを密閉状に受承すべく予
   熱環状通路と接続され、該長手方向通路は該井戸の長手
   方向中心軸線に整合されており、該ミキサは、実質的に
   円筒形の、かつ該ヘツドの該長手方向通路に整合された
   中心位置の中ぐり孔と、該ミキサ上の該シール、該保持
   具、及び該井戸の壁で形成される該予熱酸素用環状空間
   に通ずる該中ぐり孔の入口とを有し、該ミキサは、横方
   向にドリル空けされてミキサを貫通すると共に該ミキサ
   上の該シール及び該入口端の該井戸の壁で形成される該
   燃料用環状空間にそれぞれ通ずる複数の直径方向の通路
   を有し、該直径方向通路は該壁の該中心位置における長
   手方向軸線及び該放出端における該中ぐり孔に実質上９
   ０°に交叉すると共に該中ぐり孔に対して実質的に９０
   °に通じ、その結果該燃料及び予熱酸素の混合地点にお
   いて燃料を接続させることがないのみならず高価な熱逸
   散装置を要することなく、逆火の炎が自滅するようにさ
   れたトーチ組立体。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のトーチ組立体にお
   いて、該シールが滑らかな溝壁と滑らかな円筒壁との中
   間にＯリングを含むようにされたトーチ組立体。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載のトーチ組立体にお
   いて、該保持具が滑らかな溝壁と滑らかな円筒壁との中
   間に密閉状に受承されるＯリングを備えたプラグを含む
   ようにされたトーチ組立体。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載のトーチ組立体にお
   いて、該ミキサ壁を通る四つの短かい通路を形成すべく
   該ミキサ壁を横方向に少くとも二つの直径方向にドリル
   空けされた通路が貫通し、その際該四つの短かい通路は
   ほぼ等間隔に離隔されている結果該通路の放出端に実質
   上部隣接して、かつ該中ぐり孔及び該ヘツドの該長手方
   向通路内で、該燃料及び該予熱酸素の均質かつ完全な混
   合を可能ならしめるようにされた、トーチ組立体。