JPS6330179A - 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］ 本発明はプラズマトーチに関し、特に鋼板等を高速で切
断するトランスファー型プラズマトーチに係わる。

［従来の技術］ 従来、トランスファー型プラズマトーチとしては、例え
ば第２図及び第３図に示すものが知られている。ここで
、第２図はパイロットアーク発生時を、第３図は切断時
を夫々示す。

図中の１はノズルである。このノズル１の外側には、水
冷外筒２がノズル１と水密構造に連結されている。この
水冷外筒２の下部あるいは中間部には、ノズル冷却水供
給バイブ３、ノズル冷却水排水バイブ４が夫々連結され
ている。前記ノズル１の内側には、電極支持筒（チップ
）５が絶縁体からなる作動ガス旋回用兼内筒固定環（以
下、固定環という）６を介して設けられている。この固
定環６には、作動ガス供給パイプ７が連結されている。

前記チップ５の軸方向に沿う中心には、タングステン、
ハフニウム、ジルコニウム等からなる棒電極８が設けら
れている。また、前記チップ５の上部には該チップ５へ
通電する通電パイプ９が設けられ、この通電パイプ９と
前記ノズル１とは電気絶縁体で作られた連結管１０によ
り連結されている。前記電極８の外側て通電パイプ９の
内側には電極冷却水導管１１が配置され、この電極冷却
水導管＋１には電極冷却水供給パイプ１２及び電冷冷動
水υｒ水バイブ１３が夫々連結されている。前記通電バ
イブ９とプラズマ電Ｆｉ、１４とは、電線１５ａを介し
てｉｆ　ｔｐ２的に接続されている。また、プラズマ電
源１４は、電線１５ｂを介して被切断材１６に電気的に
接続している。前記電線１５ａは電線１５ａ　’　を介
してパイロットアーク電源１７と電気的に接続され、こ
の電源１７は電線１５ｂ′　を介して前記通電バイブ９
と電気的に接続されている。なお、図中の１８はパイロ
ットプラズマ、１９はパイロットアークを夫々示す。

こうした構造のプラズマトーチの動作は、次に述べる通
りである。

まず、プラズマアークを発生させる前に冷却水をノズル
冷却水供給バイブ３及び電極冷却水供給バイブ１２から
プラズマトーチ内に入れ、ノズル１及び電極支持筒（チ
ップ）５と棒電極８の冷却を開始する。次に、作動ガス
供給バイブ７よりアルゴン、水素、酸素、空気及びそれ
等の混合ガス等の作動ガスをトーチ内に入れ、ノズル１
の先端より放出する。この時、作動ガスは前記固定環６
により旋回流となり、ノズル先端に供給される。次に、
パイロットアーク電源１７を作動させ、棒電極８とノズ
ル１との間に小電流のパイロットアーク１９を発生させ
る。このパイロットアーク１９により発生する熱により
、ノズル１の先端に供給された作動ガスは旋回プラズマ
流となり、パイロットプラズマ１８としてノズル１０よ
り下方へ伸びて行く。

このパイロットプラズマ１８が被切断材１６に接触した
後パイロットアーク電源１７を切り、同時にプラズマ電
源１４を作動させ、パイロットアーク１９を棒電極８と
被切断材１６の間に移行させ大電流（１００〜２５０Ａ
）を流す。これによりプラズマアーク２０が発生し、被
切断材１Ｂを切断する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のプラズマトーチは以下に述べる問
題点を有する。即ち、従来のプラズマト−チは電極材が
棒状になっており、プラズマアーク発生側の後部を直接
水で冷却し電極材の７Ｒ度上昇を極力抑える構造になっ
ている。しかし、それでもプラズマアークのｌＨ度が２
００００°に〜３０００００にと非常に高いため、電極
材の消耗が激しく、電極寿命が３〜４時間程度と短い。

従って、切断作業においては電極交換頻度が高く、作業
能率が低いばかりか、消耗品としての電極コストが非常
に高いものとなっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電極の温度
上昇を抑えて電極の寿命を向上し得るプラズマトーチを
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、電極支持筒と、この電極支持筒の中心に該支
持筒と同軸となるように設けられた電極と、この電極先
端に向って漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルとを有し、
前記電極と被切断材との間にプラズマを発生させて被切
断材を切断するプラズマトーチにおいて、前記電極の形
状を被切断材側に口を開いた底のある空洞型の円筒形と
したことを特徴とする。これによりアークの発生位置が
円筒形の電極内部にきてアークの発生面積が広くなり、
アーク発生点が分散するため、電極、・昌度の上昇を抑
え、電極の耐用時間を伸ばすことができる。

［作用コ 本発明においては、パイロットアーク電源を作動させ電
極とノズル間にパイロットアークを発生させると、アー
ク発生の瞬間は電極とノズルの最も近い所にアークは発
生する。しかし、作動ガスの高速旋回流によりアークは
流され、電極側のアーク発生点は旋回しながら電極の空
洞内部に移動し、空洞内部で旋回する。従って、アーク
発生点は電極の内表面に均一に分散し、電極の７８度上
昇を抑えて電極の寿命を大幅に長くできる。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

但し、プラズマトーチの各部材の名称及び作用は第２図
及び第３図と電極を除いて同様なため、説明を省略し、
要点のみを説明する。

図中の３１は、チップ５の中心に該チップ５と同軸とな
るように設けられた円筒形の電極である。

この電極３１は、被切断材１Ｇ側（下部側）に口を開き
、上部側に底を有した形状となっている。

こうした電極３１を育する空洞電極型プラズマト−チに
おいて、パイロットアーク電源ｔ７を作動させ電極３１
とノズル１の間にパイロットアーク１９を発生させると
、アーク発生の瞬間は電極３１とノズル１の距離の最も
近い所にアークは発生する。しかし、作動ガスの高速旋
回流によりアークは流され、電極３１側のアーク発生点
（陰極点）は旋回しながら電Ｎｊ３１の空洞内部に移動
し、空洞内部で旋回する。従って、アーク発生点は電極
３１の内表面に均一に分散し、電極３１の温度上昇は抑
えられる。

上記実施例によれば、チップ５の中心に、該チップ５と
同軸となるように下部側に口を開きかつ上部側に底を有
した円筒形の電極３１を設けた構造となっているため、
作動ガスの旋回によりアーク発生点が電極３１の内表面
に均一に分散し、電極３１のｌＨ度上昇を抑え、電極３
１の寿命を大幅に長くできる。

なお、本発明トーチの電極は、電極とノズルの間にアー
クを発生させそれにより生じたプラズマで彼切断（才を
切断するノントランスファー型プラズマトーチにも使用
可能である。

［発明の効果コ 以上詳述した如く本発明によれば、電極のｌＨ度上昇を
抑えて電極の寿命を大幅に長くできるプラズマトーチを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る空洞？Ｉ３．極型プラ
ズマトーチの切断時の断面図、第２図は従来のプラズマ
トーチのパイロットアーク発生時の断面図、第３図は同
プラズマトーチの切断時の断面図である。 １・・・ノズル、２・・・水冷外筒、３・・・冷却水供
給）（イブ、４・・・ノズル冷却水排水パイプ、５・・
・電極支持筒（チップ）、６・・・作動ガス旋回周兼内
筒固定環、７・・・作動ガス供給パイプ、９・・・通電
パイプ、１１・・・電極冷却水導管、１２・電極冷却水
供給ノくイブ、１３・・・電極冷却水排水パイプ、１４
・・・プラズマ電源、１５ａ、　１５ａ’　、１５ｂ、
１５ｂ’−・・電線、１Ｇ・・・被切断材、１７パイロ
ツトアーク電源、１８・・・パイロットプラズマ、１９
・・・パイロットアーク、２０・・・プラズマアーク、
３１・・・電極。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 手続補正書 昭和　ｑ？・２・Ｗ３日　・ 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 特願昭６１−１７１３８２号 ２、発明の名称 プラズマトーチ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （（ｉ２０）三菱重工業株式会社 （ほか１名） ４、復代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル７、
補正内容 （１）　　明細書筒３頁７行目〜８行目において「通電
バイブ９」とあるを、「ノズル１」と訂正する。 （２）明細書節３頁９行目において「パイロットアーク
」とあるを、「パイロットアーク、２０はプラズマアー
ク」と訂正する。 （３）第１図、第２図及び第３図を別紙の如く訂正する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電極支持筒と、この電極支持筒の中心に該支持筒と同軸
   となるように設けられた電極と、この電極先端に向って
   漏斗状に絞り込まれた外筒ノズルとを有し、前記電極と
   被切断材との間にプラズマを発生させて被切断材を切断
   するプラズマトーチにおいて、前記電極の形状を被切断
   材側に口を開いた底のある空洞型の円筒形としたことを
   特徴とするプラズマトーチ。