JPS628262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱トーチの技術に関し、より詳細に
は消耗型の熱穿孔棒即ち熱トーチに関する。

本発明は、硬質の基礎材料の穿孔、切断、焼成
等に用いる酸素穿孔棒に応用するのに特に適して
おり、酸素穿孔棒について説明を進めるけれど
も、本発明はもつと広範囲に応用できるものであ
り他の条件下で種々の応用をするに適したもので
あることは当該技術に通暁した者には明らかなと
ころである。

酸素穿孔棒は、実際上全ての鉄含有金属並びに
例えばコンクリート、鉱さい、岩石等の多種類の
材料を含む硬質の基礎材料を穿孔し切断して穴を
開けるために酸素を産業的に用いる技術のうちで
も最も古いものである。初期の穿孔棒は、一端部
が酸素ホースと調圧器とシリンダー又はマニホル
ドに接続されていて酸素のみが穿孔棒のパイプを
通つて流れる構造の細長い黒鉄製のパイプから成
る簡単なものであつた。操作時に穿孔棒の熱反応
を開始させるために、被処理材料を着火温度にな
るまで予熱する。次に、穿孔棒の端部を加熱され
た区域に持つていつた後に、酸素供給を始める。
これによつてその後は被処理材料が酸化されて、
処理を助けるに必要な熱又は炎を加えることなく
酸素のみによつて切断又は穿孔を継続するに充分
な熱が生じる。穿孔棒の放出端部は切断部又は穿
孔部に保持されるので、切断酸素流は切断点即ち
酸化点で放出される。これによつてパイプ端部が
加熱され燃焼するため、操作進行に伴つて穿孔棒
が消耗し、時間の経過に従つて新しい鉄パイプと
交換しなければならない。穿孔棒自身の酸化で消
費される酸素は一部分に過ぎないけれども、燃焼
する穿孔棒の熱が切断を助けることになる。一度
始まると反応が極めて激しいので、この工程では
多量の「はね返り」が穿孔棒の放出端部から外に
とび散るのが普通である。

極く最近に至るまで、基本的な酸素穿孔棒構造
及び実質的には開発されたときのままの切断技術
を改善する開発研究は実際上全く行なわれなかつ
た。然し乍ら、壁厚が厚い穿孔パイプを用い、或
いはパイプ中に１本又はそれ以上の鋼製ロツドを
挿入することにより、切断作用を増大できること
は既に知られている。厚いパイプやロツド挿入物
は、どちらも燃料及び発熱を増し穿孔パイプの有
効開口面積を減少させるから、穿孔棒を通る酸素
流の速度がますます速くなる。従つて、処理され
ている材料の侵食が著しくなる。侵食が著しくな
ると、「はね返り」の問題と炎の拡散が増すの
で、究極の切断作用を達成するために望まれる切
断作用の集中ができない。

最近の10年間において、酸素穿孔棒の技術に対
する興味が新たにされ、その結果種々の目的で基
本的な酸素穿孔棒構造に多くの改良がなされた。
これらの改良の大部分は、１本又はそれ以上の細
長いロツドの穿孔棒外側ケーシング内部への配置
法に関するもの、各構成部材の相互取付けに関す
るもの、外側ケーシングと内部ロツドの特殊な形
状に関するもの、及び外側ケーシング内部に受容
された際の内部ロツド間の特異な相互作動関係に
関するものであつた。最近における上述の改良に
関する代表的な特許は、米国特許第3260076号、
第3460223号、第3487791号、第3500774号、第
3507230号、第3507231号、第3570419号、第
3602620号、第3738288号及び第3921542号であ
る。然し乍ら、上記の幾つかの特許に例示される
各種の改良はどれも、全熱反応を増すために「は
ね返り」の問題をおさえ或いは炎の拡散をおさえ
ることに焦点を合わせるのでもなく、またその解
決法を提供するものでもない。

本発明は、上に述べた問題及びその他の問題を
克服した新規で改良された装置を得ること目的と
し、極めて簡単な形状であり、製造が簡単で、経
済的に使用でき、熱反応を狭い範囲に封じ込めて
強める新規で改良された熱トーチ即ち加熱穿孔棒
であつて、種々の環境下で硬質の基礎材料の複数
の穿孔、切断、焼成、又はこれに類する作業に用
いるに適した加熱穿孔棒を提供せんとするもので
ある。

本発明によれば、硬質の基礎材料の穿孔、切断
及び焼成に用いる新規で改良された消耗型熱トー
チ即ち穿孔棒が提供される。このトーチは、入口
端部及び放出端部を持つ細長い端部開口中空外側
ケーシングと、入口端部及び放出端部を持つ細長
い端部開口中空内側ケーシングとを有する。内側
ケーシングは外側ケーシングの内部に受容され確
実に配置されていて、両ケーシングの入口端部及
び放出端部は夫々ほぼ同一平面内にある。内側ケ
ーシングの外側断面の寸法は、外側ケーシングの
内側断面の寸法よりも小さく、入口端部と放出端
部との間で内側および外側ケーシングの協働する
長さにわたつてガス流通路を画成している。ケー
シング内部には少なくとも１本の細長い燃焼ロツ
ドが収納されていて、入口端部と放出端部との間
で内側ケーシングとほぼ同一の長さに延びてい
る。この少なくとも１本のロツドの外側断面寸法
は、内側ケーシングの内側断面寸法よりも小さ
く、燃焼ロツド及び内側ケーシングの協働する長
さにわたつて燃焼ロツドと内側ケーシングとの間
に少なくとも一つの第二のガス流通路を画成して
いる。

本発明のもう一つの特徴によれば、第一の通路
の平均幅が約0.58〜0.81mm（0.023〜0.032イン
チ）である。

本発明の更にもう一つの特徴は、少なくとも内
側ケーシング及び外側ケーシングが外側ケーシン
グから内側ケーシングとの係合部に向かつて内向
きに延び両ケーシングの協働する長さに沿つて間
隔を置いて設けられた複数の止め部によつて、所
定の相対位置に確実に保持されていることであ
る。

本発明のもう一つの特徴は、少なくとも１本の
ロツドが、互いに狭い間隔で配置され複数の第二
ガス流通路を形成している複数のロツドから成る
ことである。

本発明の第一の目的は、従来公知の熱穿孔棒よ
り優れた改良された熱反応を行なう新規で改良さ
れた熱トーチを提供することである。

本発明のもう一つの目的は、設計が簡単で実用
に供したときに簡単に使用できる新規で改良され
た熱トーチを提供することである。

本発明の更にもう一つの目的は、様々な異なる
環境下で熱トーチを応用するに適した新規で改良
された熱トーチを提供することである。

本発明では、部品及び部品の配置は種々の形を
とることができるが、好ましい実施例及び変形例
を明細書中で詳細に説明し明細書の一部をなす添
附の図面中に示す。

本発明の好ましい実施例及び幾つかの変形例を
示す目的で掲げ、本発明を限定するものではない
図面には、外側スリーブ即ち外側ケーシングＡ
と、内側スリーブ即ち内側ケーシングＢと、複数
の燃焼ロツドＣとから成る熱トーチ即ち熱穿孔棒
が図示されている。

第１図乃至第３図を参照してより詳細に説明す
ると、外側ケーシングＡは、入口端部１２と放出
端部１４とを持つ参照符号１０で示されている細
長い円筒形本体から成る。本体１０の側壁は、内
面１６と外面１８とを持つ。好ましくは、本体１
０は公知の黒鉄製パイプから成り、円筒形であつ
て端部１２から１４までの長さは1.83〜3.65ｍ
（６〜12フイート）程度である。

内側ケーシングＢは、入口端部３２と放出端部
３４とを持つ細長い本体３０から成る。本体３０
の側壁は、内面３６と外面３８とを持つ。細長い
本体１０と同様に、本体３０は公知の黒鉄製パイ
プから成り、その全長は1.83〜3.65ｍ（６〜12フ
イート）である。

第１図乃至第３図に最もわかり易く示すよう
に、細長い本体１０及び３０の寸法は、本体３０
が本体１０の内部に受容されて、本体１０の内面
１６と本体３０の外面３８との間にガス流通路ａ
が画成される寸法である。ここで討議している配
置の場合、両方の本体はほぼ同軸に配設されてお
り、従つて通路ａは環形である。ガス流通路ａは
ほぼ0.58〜0.81mm（0.023〜0.032インチ）の幅で
あることが好ましく、本発明者の知見によれば、
上記の範囲の寸法関係にすると、詳細については
後述するような特に好ましい操作結果が得られ
る。

外側スリーブ及び内側スリーブ即ち外側ケーシ
ングＡ及び内側ケーシングＢを入口端面と出口端
面とが夫々ほぼ同一平面上にあるように且つ同軸
の相対位置関係に確実に位置させるために、穿孔
棒即ちトーチ構造の軸方向に間隔をあけて複数組
の止め部を設けてある。特に第１図及び第２図に
示すように、上記の止め部の一組は、穿孔棒の円
周上に互いに等間隔離して設けた独立した止め部
４０，４２及び４１から成る。これらの止め部
は、外側ケーシングＡから内向きに延びて内側ケ
ーシングＢと確実係合しており、従来技術による
金属加工技術によつて、細長い本体１０の内面１
６が止め区域で細長い本体３０の外面３８と強制
的に確実係合されるよう、適宜につくることがで
きる。止め部４０，４２及び４１によつて例示さ
れている各組の止め部は、穿孔棒即ちトーチの円
周上に等間隔離間しているから、内側ケーシング
と外側ケーシングを同軸相対配置にすることがで
きる。トーチ即ち穿孔棒構造体の軸方向に離して
間隔をおいた止め部の組を追加して、間隔の数及
び大きさをケーシングＡ及びＢ自体の全長及び全
体寸法から定めるようにすると好適である。使用
時に穿孔棒が消耗するときに内側ケーシング及び
外側ケーシングを所定相対位置に保つに充分な止
め部の組を設ける必要がある。内側ケーシングと
外側ケーシングを一体に取りつけるために、止め
部の他の組合せ及び／又は他の手段を用いること
もでき、これらの変形側は本発明の少なくとも最
も広い思想の範囲内に含まれると考えられる。

複数の中実の燃焼ロツド５０，５２及び５４を
密着させて内側ケーシングＢの内部に収容し、内
側ケーシングとほぼ同じ長さに配置する。第１図
乃至第３図には３本のロツドが図示されているけ
れども、本発明の趣旨及び技術的範囲から逸脱す
ることなく、ロツドの数を増やすことも減らすこ
とも可能である。ロツド５０，５２及び５４は好
ましくは軟鋼からつくられ、３本の全てが内側ス
リーブ即ち内側ケーシングの内部に配置されたと
きこれらのロツドが、互に係合し且つ細長い本体
３０の内面と係合することにより内側ケーシング
の内部で密着して保持されるような寸法を有す
る。これらのロツドの形状を変えることが望まし
い場合或いはロツドを密着させずに内側ケーシン
グＢの内部に収納する場合には、上で詳細に述べ
た止め部と同様の構造を採用して保持することも
できる。ロツド５０，５２及び５４が内側スリー
ブＢの内部に受容されると、内面３６とロツドと
の間並びにロツドとロツドの間には、複数の第二
ガス流通路ｂが画成される。

次に、特に第３図を参照しつつ、上述の熱トー
チ即ち熱穿孔棒の操作について説明を加える。使
用に当たつては、従来技術におけると同様に、ケ
ーシングＡ及びＢの端部１２及び３２によつて画
定されるトーチの導入端部即ち入口端部を公知の
部材（図示せず）によつて酸素源（図示せず）に
取りつける。一般的には、接続部は単に酸素ホー
ス、調圧器及びシリンダー又はマニホルドに接続
された弁構造体であり、ガス流通路ａ及びｂを通
つて酸素を流すことができるものであればよい。
この連結部分は従来技術として当該技術分野で既
に知られており、本発明の特定の一部分をなすも
のではないので、連結部を詳細に説明する必要は
ないと考える。

いずれにせよ、ガス流通路ａ及びｂを通つてケ
ーシングＡ及びＢの端部によつて画成されるトー
チ即ち穿孔棒の放出端部に向かつてＣ方向に酸素
を流して、公知の方法で穿孔棒即ちトーチに点火
する。一度点火すると、酸素供給によつて燃焼は
維持されて、炎Ｆがトーチ即ち穿孔棒の放出端部
において軸方向外向きに出て切断その他の処理を
受けている材料に向かう。この炎の作用によつて
所望する穿孔、切断、焼成等の作用が行なわれる
のであり、この作用時に穿孔棒の放出端部から入
口端部に至る全構造部分が消耗される。本発明の
思想によると、細長い本体３０及びロツド５０，
５２，５４と組み合わせられたガス流通路ｂを通
つて流れる酸素が、所望の穿孔、切断、焼成等を
行なうための一次熱反応を与える。一次熱反応が
上記の点を中心として起こるから、これらの特定
の構成要素は細長い本体１０によつて形成されて
いる外側ケーシングＡよりも僅かに高速で消耗さ
れる（第３図参照）。ガス流通路ａを通つて流れ
る酸素はトーチの放出端部から軸方向外側に出
て、一次熱反応の周囲にガス・カーテンをつく
る。このカーテン効果は、外側ケーシングＡの消
耗速度が他の内部構造構成部材の消耗速度より遅
く従つて、ガス・カーテンが実際に残存していて
一次熱反応点ではトーチ即ち穿孔棒から外向きに
拡散しないという事実によつて高められる。ガ
ス・カーテンが炎Ｆを封じ込めて炎を第３図に示
す弾丸状の形にする結果、炎の作用が強められて
熱反応が強まり改善される。更に、炎Ｆが封じ込
められて弾丸状構造の形になるため、熱反応が集
中し、公知の熱トーチ即ち熱穿孔棒の場合に起こ
る「はね返り」は実質的にとり除かれることにな
る。

特定の実例を挙げると、ゲージ圧6.33〜7.03
Kg／cm²（90〜100psi）の圧力で酸素をトーチの入
口端部でガス流通路ａ及びｂに導入したときに、
最良で最も効果的な燃焼即ち熱反応が起こること
が見い出された。上記のゲージ圧に対応してトー
チの放出端部で発生される酸素圧力は夫々8.72〜
9.84Kg／cm²（124〜140psi）であり、消耗される
金属量との組合わせを考えた場合燃焼が安定して
いて極めて効果的に行なわれる最適圧力であると
考えられる。

上記の特定の圧力にすれば、トーチは自由空気
中で自由に燃焼し、極めて迅速に深く狭い通路を
切り開き、穿孔棒は最良の弾丸状の効果を発揮す
る。熱トーチが被加工片をより早くより正確に熔
解させるので作業が迅速に行なわれ、放出圧力即
ち先端圧力が発生されるから熔融した廃出物は加
工区域からより容易に流出する。ゲージ圧6.33
Kg／cm²（90psi）の場合には、細長い本体３０と
ロツド５０，５２及び５４とによつて画成されて
いる穿孔棒中央部分は、本体１０によつて画成さ
れている外側ケーシングＡより約1.27cm後ろまで
燃えつきており、ゲージ圧7.03Kg／cm²（100psi）
の場合には1.90乃至2.54cm（3/4乃至１インチ）
後方まで燃焼している。上述の位置では、金属流
を供給している穿孔棒の内側部分は酸素カーテン
によつて遮蔽されていて加工区域の中央に向かつ
ている。内側部分が充分後方にまで燃焼していな
い場合には、側壁の外側で起こる「はね返り」の
ためにトーチの効率が低下し、酸素圧力が高すぎ
る場合には、中央部分が後方に燃焼しすぎるため
に流れの効率が低下する。本発明の全体操作上か
ら言つて酸素カーテンは極めて重要であり、間隙
ａの平均幅が約0.58〜0.81mm（0.023〜0.032イン
チ）の範囲内のときに最も大きな効果が得られる
ことが見い出された。

第４図に、第１図乃至第３図を参照して既に詳
細に説明した実施例の変形例を示す。この変形例
の表示を便宜にし容易にするために、同様の部材
にはダツシユ（′）を付した同一番号を付し、新
しい部材には新しい番号を付して示す。従つて、
第４図に示す配置と第２図に示す配置との唯一の
相違は、細長い本体１０′及び３０′によつて形成
されている外側ケーシング及び内側ケーシングの
相対配置が異なることである。第４図に示す例で
は、細長い本体１０′及び３０′は同軸関係に配設
されておらず、本体１０′と本体３０′とが協働す
る長さにわたつて本体３０′の外面３８′が細長い
本体１０′の内面と線接触するよう配設されてい
る。両ケーシングを上記の特定の位置に保持する
ために、外側ケーシングに沿つて軸方向に間隔を
あけて配設された複数の止め部６０がある。軸方
向に離間させて各々唯１個の止め部が用いられて
いるので、内側ケーシングは自然に止め部と反対
側の外側ケーシング内面に向かつて押されて線接
触する。第１図乃至第３図に示した止め部４０，
４２及び４４について概説したと同様の公知の金
属加工技術によつて、止め部６０をつくることが
できる。

第４図に示す配置は、トーチ即ち穿孔棒の全体
構造を組み立てるのが容易になるという利点があ
る。ガス流通路a′はほぼ三日月形であつて一次熱
反応区域を完全には取り囲んではいないけれど
も、上で詳述した第１図乃至第３図に示す配置で
得られる燃焼効果を失なわないで済むに充分な区
域が囲繞されることが見い出された。更に、外側
ケーシングＡ及び内側ケーシングＢの相対寸法が
第１図乃至第３図に示した実施例の場合と同じで
あるから、ガス流通路a′の平均幅は好ましい範囲
である0.58〜0.81mm（0.023〜0.032インチ）の範
囲にある。

最後に第５図に示す実施例は、使用する内部ロ
ツドの配置及び数を変えたこと以外の点では第４
図を参照して説明した配置と実質的に同じ配置で
ある。この変形例の理解を助け表示を容易にする
ために、同様の部材には二重ダツシユ（″）を付
した同一番号を付し、新しい部材には新しい番号
を付して示す。第５図に示す実施例においては、
ロツド５０，５２及び５４が複数本のもつと小径
の燃焼ロツド７０で置き換えられていて、９本の
ロツド７０があり、中央の１本は他の８本のロツ
ドよりも僅かに大きい。然し乍ら、上記の全ての
ロツドを同一直径のものとし、ロツドの数を増や
し又は減ずることは、本発明の技術的範囲及び目
的を逸脱することなく可能なことである。

実際、内部ロツドは唯１本で充分であることを
見い出された場合もあり、その場合には、ロツド
を同じ長さのものとし、本体１０と３０との間、
本体１０′と３０′の間又は本体１０″と３０″の間
で用いたと同様の止め部によつて細長い本体３
０，３０′又は３０″の内部で保持することができ
る。更に、上に述べた黒鉄製パイプ以外の材料を
用いることもでき、種々の部材を所望する相対位
置に保持するためにケーシングＡ及びＢとロツド
Ｃの断面形状を図示し説明した形状から変形する
こともできる。然し乍ら、上記の変形例は全て、
本発明の目的及び範囲から逸脱するものではな
い。

以上においては、好ましい実施例及び変形実施
例を挙げて本発明について説明した。本明細書を
読み理解すれば、修正及び変更を考えることは容
易である。特許請求の範囲に記載された範囲及び
均等物の範囲内に含まれる限り、全ての修正例及
び変形例は全て本発明の技術的範囲に含まれるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熱穿孔棒即ち熱トーチ
の一部分を図示を容易にするために断面で示す斜
視図である。第２図は、第１図の２−２線に沿つ
て切断した断面図である。第３図は、第１図に示
した熱トーチ即ち熱穿孔棒を操作位置に位置させ
るときの長手方向断面図であり、発生した炎を封
じ込めて達成される熱反応を強めたところを示す
図である。第４図は、構造配置を僅かに変形した
例を示す第２図と同様の断面図である。第５図
は、第４図に示した例の変形構造例である。 Ａ……外側ケーシング、Ｂ……内側ケーシン
グ、Ｃ……燃焼ロツド、１２……外側ケーシング
の入口端部、１４……外側ケーシングの放出端
部、１６……外側ケーシングの内面、３２……内
側ケーシングの入口端部、３４……内側ケーシン
グの放出端部、３８……内側ケーシングの外面、
ａ……第一ガス流通路、ｂ……第二ガス流通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬質の基礎材料に穿孔、切断、焼成及び類似
   の処理を行なう消耗型の熱トーチであつて、入口
   端部及び放出端部を持つ細長い端部開口中空外側
   ケーシングと、入口端部及び放出端部を持つ細長
   い端部開口中空内側ケーシングとを有し、前記内
   側ケーシング及び外側ケーシングの入口端部及び
   放出端部が、夫々互いにほぼ同一平面となるよう
   に前記内側ケーシングが前記外側ケーシングの内
   部に受容され、前記内側ケーシングの外側断面寸
   法が前記外側ケーシングの内側断面寸法よりも小
   さくて、前記入口端部と放出端部との間で内側お
   よび外側ケーシングの協働する長さわたつて前記
   内側ケーシングの外面と前記外側ケーシングの内
   面との間に第一ガス流通路が形成され、前記内側
   ケーシングの内部に受容され、内側ケーシングの
   入口端部と放出端部との間で内側ケーシングとほ
   ぼ同一の長さに延びる少なくとも１本の細長い燃
   焼ロツドを有し、前記の少なくとも１本の燃焼ロ
   ツドの外側断面寸法が前記内側ケーシングの内側
   断面寸法よりも小さくて、燃焼ロツドおよび内側
   ケーシングの協働する長さにわたつて燃焼ロツド
   と内側ケーシングとの間に少なくとも一つの第二
   ガス流通路が形成されていることを特徴とする熱
   トーチ。 ２ 前記の第一ガス流通路の平均幅が約0.58〜
   0.81mm（0.023〜0.082インチ）の範囲内にあるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の熱
   トーチ。 ３ 前記外側ケーシングから内向きに内側ケーシ
   ングとの係合部に向つて延びる複数の止め部によ
   つて少なくとも前記の内側ケーシング及び外側ケ
   ーシングが互いに所定の相対位置に確実に保持さ
   れていて、前記止め部が前記内側ケーシング及び
   外側ケーシングの協働する長さに沿つて少なくと
   も離間した位置に配設されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の熱トーチ。 ４ 前記内側ケーシングがほぼ同軸上に前記外側
   ケーシングの内側に配設されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の熱トーチ。 ５ 前記内側ケーシング及び外側ケーシングの両
   方が円筒形であり、前記の第一通路がほぼ環状で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の熱トーチ。 ６ 前記の内側ケーシング及び外側ケーシング
   は、前記内側ケーシングの外面の一部分が協働す
   る長さにわたつて前記外側ケーシングの内面の一
   部分と係合するように互いに対して配設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の熱トーチ。 ７ 前記内側ケーシング及び外側ケーシングが、
   両方とも円筒形であり、前記内側ケーシングの外
   面が協働する長さにわたつて前記外側ケーシング
   の内面と線接触しており、かつケーシングの協働
   する長さにわたつて前記外側ケーシングから前記
   内側ケーシングとの係合部に向つて内側に延びる
   複数の止め部によつて所定位置に保持され、前記
   第一ガス流通路がほぼ三日月形であることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項に記載の熱トーチ。 ８ 前記の少なくとも１本のロツドが、並べて配
   設されていて複数の第二ガス流通路を形成してい
   る複数のロツドから成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の熱トーチ。