JPS6330181A

JPS6330181A - プラズマト−チ

Info

Publication number: JPS6330181A
Application number: JP61171384A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kono; 河野　▲隆▼之; Shinsuke Oba; 大場　真助; Hiroshi Fujimura; 藤村　浩史; Eisuke Sakai; 堺　英輔
Original assignee: OUA TSUUKI KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: OUA TSUUKI KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-07-21
Filing date: 1986-07-21
Publication date: 1988-02-08

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・少時を、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旋回筒固定環（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、作動ガス供給バイブ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
通電する通電バイブ９が設けられ、この通電バイブ９と
前記ノズル１とは電気絶縁体で作られた連結管ｌＯによ
り連結されている。前記電極８の外側で通電バイブ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１１には電極冷却水供給バイブ１２及び電極冷加
水排水バイブ１３が夫々連結されている。前記通電バイ
ブ９とプラズマ電源１４とは、電線１５ａを介して電気
的に接続されている。また、プラズマ電ｌ！ｉ、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（を造のプラズマトーチの動作は、次に述へる
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Ｂ
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
ｌとの間に小電流のパイロットアー、り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１Ｂの間に移行させ大電流（１００〜２５ＯＡ
）を流す。これによりプラズマアーク２０が発生し、被
切断材１６を切断する。

１略丸［発明がＭ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、従来のプラズマ電源は電極８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
で冷却し電極の温度上昇を極力抑える構造になっている
。しかし、それでもプラスマアークノ温度カ２００００
°Ｋ　〜３０００６’　Ｋ　、！：非常に高いため、電
極材の消耗が激しく、電極寿命が３〜４時間程度と短か
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、従来と比べ
電極の寿命を大幅に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資し、
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
状を補助ガス流路のトンネル状の円筒形としたことを特
徴とし、電極の温度上昇を抑えるとともに、補助ガスを
電極内に流して電極を作動ガスからシールドし、もって
電極の消耗を抑え、電極の寿命を向」ニしようとしたも
のである。

［作用］本発明においては、パイロットアーク電源を作動させ、
電極とノズルの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距離も最も近い所に
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（陰極点）は
、旋回しながら電極の空洞部分に移動する。この時アー
クは、作動ガス旋回用兼内筒固定環を通った旋回する作
動ガスにより旋回させられる。このため、アーク発生点
は電極の内表面を旋回し、均一に内表面上に分散するこ
とになり、電極の温度上昇は抑えられ、耐用時間が長く
なる。

また、電極の空洞内に、電極のためのシールドガスを流
すことにより、活性ガスである作動ガスから電極を補設
することができ、電極の化学反応（例えば酸化）による
消耗を防止することができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図を２照して説明する。

但し、従来（第２図及び第３図）と同部材は回付号を付
して説明を省略し、要点のみを説明する。

図中の３１は、電極支持筒（チップ）５の中心に、該チ
ップ５と同軸となるように埋め込まれたトンネル状の円
筒形の電極である。この電極３１直上の前記チップ５の
端部には、補助ガス流路管３２が連結されている。この
流路管３２には、補助ガス供給管３３が連結されている
。

こうした構造のプラズマトーチにおいて、まず補助ガス
を、パイロットアーク電源１７を作動する前即ち作動ガ
スの供給を行うと同時に、前記供給管３３より前記流路
管３２を通し電極３１をシールドしながらノズルｌ内へ
供給し、作動ガスとともにノズル１から放出させる。次
に、この状態にしておいて、従来同様パイロットアーク
電源１７を作動させ、第２図のパイロットアーク１９に
対応するバイロントアークを発生させる。次いで、プラ
ズマ電？Ｓ１４を作動させ、被切断材１Ｇをプラズマア
ーク２０て切断する。その時、補助ガスの圧力をノズル
ｌ内に対し常に正圧としておけば、作動ガスが電極３１
内へ流入せず、電極３１は補助ガスによりシールドされ
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
軸となるようにトンネル状の円筒形の電極３１を埋め込
み、この電極３１直上のチップ５の端部には補助ガス供
給管３３に連結された補助ガス流路管３２を設けた構造
となっている。従って、電極３１の表面に陰極点を常に
均一に分散（作動ガスの旋回により）させることができ
、ｔｖ　ｈ　３　ｔの表面の温度上昇が抑えられ、耐用
時間がよ増加すると共に、補助ガスで電極をシールドす
ることができ、作動ガスと電極の化学反応を防止するこ
とができ、もって電極の消耗を抑え、電極３１の寿命を
大幅に向上できる。

なお、上記実施例では、トランスファー型プラズマトー
チに適用した場合について述べたが、これに限らず、本
発明は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］以」二詳述した如く本発明によれば、作動ガスの旋回に
より電極表面の１８度上昇を抑えて電極の耐用時間を増
加するとともに、補助ガスにより電極を作動ガスからシ
ールドして電極の消耗を抑え、もって電極の寿命を大幅
に向上しえ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トンネル状円筒電極型
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。ｌ・・・ノズル、２・・・冷水外筒、３・・・冷却水供
給パイプ、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
却水供給パイプ、１３・・・電極冷却水排水パイプ、Ｉ
４・・・プラズマ電源、１５ａ、１５ａ’、１５ｂ、１
５ｂ’−７ｆｈ線、１　Ｂ−・・被切断材、１７・・・
パイロットアーク電源、１８・・パイロットプラズマ、
１９・・・パイロットアーク、２０・・・プラズマ電−
り、３１・・・電極、３２・・・補助ガス流路管、３３
・・・補助ガス供給管。出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦５ａｔ第３図手続補正書昭和　　乾、２１月−３日特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿１、事件の表示特願昭６１−１７１３８４号２、発明の名称ブラ、ズマトーチ３、補正をする者事件との関係　　特許出願人（８２０）　　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６、
補正の対象明細書、図面　ｆ７、補正の内容（１）明細書筒３頁７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）　　明細書同頁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）明細書箱６頁４行目において「距離も最も」とあ
るを、「距離に最も」と訂正する。（４）明細書節８頁１０行目において「耐用時間がよ増
加する」とあるを、「耐用時間が増加する」と訂正する
。（５）第１図、第２図及び第３図を別紙の如く訂正する
。＠１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

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、前記電極の形状を補助ガ
ス流路のトンネル状の円筒形としたことを特徴とするプ
ラズマトーチ。