JPH0211277A - 水槽中でのプラズマ溶断方法とその装置 - Google Patents
水槽中でのプラズマ溶断方法とその装置Info
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- JPH0211277A JPH0211277A JP63308997A JP30899788A JPH0211277A JP H0211277 A JPH0211277 A JP H0211277A JP 63308997 A JP63308997 A JP 63308997A JP 30899788 A JP30899788 A JP 30899788A JP H0211277 A JPH0211277 A JP H0211277A
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
- H05H1/341—Arrangements for providing coaxial protecting fluids
-
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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- H05H1/3468—Vortex generators
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- Plasma & Fusion (AREA)
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- Geometry (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、他の方法で切断できないか、あるいは制限
のある導電性材料を水槽中でプラズマ溶断する方法とそ
の装置に関する。
のある導電性材料を水槽中でプラズマ溶断する方法とそ
の装置に関する。
プラズマ溶断のためにプラズマ溶断トーチを採用する場
合、種々の方法が一般に知られている。
合、種々の方法が一般に知られている。
プラズマ溶断トーチを通常の大気で動作させる（乾燥プ
ラズマ）又は切断工程を水中（水プラズマ）で行う技術
解決策がある。
ラズマ）又は切断工程を水中（水プラズマ）で行う技術
解決策がある。
通常の大気中でプラズマ溶断トーチを使用する場合、材
料と陰極の間に生じるアークはノズルで絞っであるので
、切断に必要なエネルギ密度に達する。この様なプラズ
マ溶断トーチは、プラズマビームを発生させるため、キ
ャリヤーガスを使用している。このガスは、例えばアル
ゴン・水素混合物、窒素、酸素又は空気であってもよい
。
料と陰極の間に生じるアークはノズルで絞っであるので
、切断に必要なエネルギ密度に達する。この様なプラズ
マ溶断トーチは、プラズマビームを発生させるため、キ
ャリヤーガスを使用している。このガスは、例えばアル
ゴン・水素混合物、窒素、酸素又は空気であってもよい
。
これ等の方法によって、使用エネルギを効果的に利用し
て高品位の断面が得られる。しかし、この様なトーチを
採用すると、大きな雑音、目の眩み、有毒なガス、噴煙
及び金属蒸気が生じる。
て高品位の断面が得られる。しかし、この様なトーチを
採用すると、大きな雑音、目の眩み、有毒なガス、噴煙
及び金属蒸気が生じる。
切断工程を水中で行うと、作業衛生条件に対して不利な
上記の作用は防止される。
上記の作用は防止される。
水は、切断過程の特性を損なうが、有害物質と雑音の一
部を吸収し、目の眩みを低減する。
部を吸収し、目の眩みを低減する。
切断面の品質を向上させるため、水を注入する原理が開
発された。この場合、プラズマ溶断トーチのノズル通路
に水を注入し、有害物質の低減と光を減少させるため、
更に水のカーテンを使用している。
発された。この場合、プラズマ溶断トーチのノズル通路
に水を注入し、有害物質の低減と光を減少させるため、
更に水のカーテンを使用している。
注入した水は蒸発し、プラズマ・ビームのエネルギの作
用の下に、部分的に電離し、上記のように保護されたビ
ームを取り巻（。このことが、切断を行う場合、品質の
異なる二つの切断面に導く。
用の下に、部分的に電離し、上記のように保護されたビ
ームを取り巻（。このことが、切断を行う場合、品質の
異なる二つの切断面に導く。
つまり、一方の断面は品質がよく、他方の断面は品質が
劣る。
劣る。
成形部分を切断する場合、周回方向に注意する必要があ
る。即ち、品質のよい断面側が基本的に材料側に生じる
ことに注意する必要がある。
る。即ち、品質のよい断面側が基本的に材料側に生じる
ことに注意する必要がある。
切断位置とプラズマ・ビームを水に対して充分保護する
ことは必ずしも保証できない。このことは、プラズマ・
トーチと材料間の間隔が一定に維持できない場合に特に
重要である。
ことは必ずしも保証できない。このことは、プラズマ・
トーチと材料間の間隔が一定に維持できない場合に特に
重要である。
他の実施例は、プラズマ溶断トーチを取り巻くリングノ
ズルを達成される。この場合、プラズマ・ビームを円筒
状又は円錐状の水の放射が取り巻く。この水の放射の中
には、ガス流が発生する。
ズルを達成される。この場合、プラズマ・ビームを円筒
状又は円錐状の水の放射が取り巻く。この水の放射の中
には、ガス流が発生する。
このガス流は切断個所に円錐状に流れ、この水の放射の
中に高い内部圧力が生じる。プラズマ・アークを保護す
るには、０．０５７〜０．５６６ ｍ３／ｍｉｎのガス
量が必要である。
中に高い内部圧力が生じる。プラズマ・アークを保護す
るには、０．０５７〜０．５６６ ｍ３／ｍｉｎのガス
量が必要である。
この種の方法は、経費がかかる構造をしたトーチ構造、
複雑で装置経費を強要し、高い操作経費を要求する。
複雑で装置経費を強要し、高い操作経費を要求する。
水に関連したプラズマ溶断トーチを動作させる場合、重
大な欠点は、同じ条件では乾燥プラズマに比べて切断速
度が低下する点にある。西独特許第３５１４８５１号公
報では、プラズマ・トロン用のノズルが説明しである。
大な欠点は、同じ条件では乾燥プラズマに比べて切断速
度が低下する点にある。西独特許第３５１４８５１号公
報では、プラズマ・トロン用のノズルが説明しである。
このノズルは、不活性ガス、酸素含有ガスとプラズマガ
ス形成ガス、及び水を同時に、しかも無関係に導入でき
るように形成されている。従って、不活性ガスの費用が
低減される。この場合、隙間排出口から旋回して流出す
る水は、ノズルの前で排除した形の保護円錐状の水の傘
を形成する。その前に、流出した水は熱を受けるノズル
の部分を冷却するために利用される。ノズルに導入され
るガスは、ノズル通路で渦状にして導入されるので、プ
ラズマ・ビームは回転する。
ス形成ガス、及び水を同時に、しかも無関係に導入でき
るように形成されている。従って、不活性ガスの費用が
低減される。この場合、隙間排出口から旋回して流出す
る水は、ノズルの前で排除した形の保護円錐状の水の傘
を形成する。その前に、流出した水は熱を受けるノズル
の部分を冷却するために利用される。ノズルに導入され
るガスは、ノズル通路で渦状にして導入されるので、プ
ラズマ・ビームは回転する。
ノズルの前で形成される円錐状の水の傘は、騒音と目の
眩みを低下させることを保証するが、材料を水中で切断
する場合、水の前でプラズマ・ビムを充分保護すること
を保証していない。この外、経費がかかり、高価なノズ
ルの構造は不利である。
眩みを低下させることを保証するが、材料を水中で切断
する場合、水の前でプラズマ・ビムを充分保護すること
を保証していない。この外、経費がかかり、高価なノズ
ルの構造は不利である。
更に、発生したプラズマ・ビームの回転によって異なっ
た二つの断面の角が形成される。この場合、冷却水に溶
解した物質は、冷却部分の表面に沈澱する傾向がある。
た二つの断面の角が形成される。この場合、冷却水に溶
解した物質は、冷却部分の表面に沈澱する傾向がある。
このことは、負荷のかかる部分の寿命を低下させること
になる。
になる。
この発明の目的は、水槽中のプラズマ溶断する場合、切
断過程の品質が、僅かな技術経費で、同時に作業場所と
環境の騒音、光及び有害物質が発生することを排除して
改善することにある。
断過程の品質が、僅かな技術経費で、同時に作業場所と
環境の騒音、光及び有害物質が発生することを排除して
改善することにある。
この発明の課題は、プラズマ・ビームをこのプラズマ、
ビームの回りを高速で回転するガスの渦によって水の悪
影響から保護することを保護することにある。その場合
、上記の遠心力は渦によって生じるので、プラズマ溶断
トーチと材料の間の間隔の変動が少ない場合でも、水を
プラズマ・ビームに導入することを阻止している。
ビームの回りを高速で回転するガスの渦によって水の悪
影響から保護することを保護することにある。その場合
、上記の遠心力は渦によって生じるので、プラズマ溶断
トーチと材料の間の間隔の変動が少ない場合でも、水を
プラズマ・ビームに導入することを阻止している。
この発明により上記の課題は、プラズマ溶断トーチのノ
ズルキャップがトーチの形状に応じて、６０〜９０°の
円錐を有することによ−、て解決されている。上記の円
錐上には、ガス案内通路がプラズマ溶断１−−チの軸に
対して３０〜６０°の傾きに固定しである。プラズマ溶
断トーチの大きさに応じて、棒又は中空棒で形成した５
〜２０個のガス導入通路が、傾斜して配設されている。
ズルキャップがトーチの形状に応じて、６０〜９０°の
円錐を有することによ−、て解決されている。上記の円
錐上には、ガス案内通路がプラズマ溶断１−−チの軸に
対して３０〜６０°の傾きに固定しである。プラズマ溶
断トーチの大きさに応じて、棒又は中空棒で形成した５
〜２０個のガス導入通路が、傾斜して配設されている。
ガス導入通路と差し込み可能なトーチ・ケースにネジ込
んだトーチキャップで形成したガス通路を経由して、ガ
スが高速で流れる。プラズマ・ビームの接線方向に流れ
、それ故双曲線状のガスの渦を形成する。形成された保
護外被の内径は、導入するガス量に応じて１．５ 〜８
１Ｉ１ｍで、流速を可変でき加工品の表面に対し３０〜
７０°の角度を形成する。
んだトーチキャップで形成したガス通路を経由して、ガ
スが高速で流れる。プラズマ・ビームの接線方向に流れ
、それ故双曲線状のガスの渦を形成する。形成された保
護外被の内径は、導入するガス量に応じて１．５ 〜８
１Ｉ１ｍで、流速を可変でき加工品の表面に対し３０〜
７０°の角度を形成する。
この場合、運動エネルギは全てのガス・ビームに作用し
、このエネルギは全体でサイクロンとなり水を排除する
作用がある。
、このエネルギは全体でサイクロンとなり水を排除する
作用がある。
ガスの導管とトーチキャップの円錐状の接線配置によっ
て形成されるガス通路を流れるガスは、ガス・ビームと
なってこれ等の通路を離れ、水がプラズマ・ビームに入
り込むのを防止し、この場合、プラズマ・ビームの流れ
の条件を乱さない。
て形成されるガス通路を流れるガスは、ガス・ビームと
なってこれ等の通路を離れ、水がプラズマ・ビームに入
り込むのを防止し、この場合、プラズマ・ビームの流れ
の条件を乱さない。
この発明を、以下に実施例でより詳しく説明する。
第１図及び第２図に示すように、プラズマ溶断トーチは
ノズル・キャップ１を装備している。このキャップの円
錐は、１・−チの方式に応じて６０〜９０°となる。こ
の円錐上には、棒から成る５〜２０個のガス導入導管２
が３０〜６０°のプラズマ溶断トーチの軸に対する傾斜
角度で固定されている。更に、トーチ・キャップ３にネ
ジ止めされているトーチ・ハウジング９は、差し込みさ
れている。こうすることによって、ガス導入通路４が形
成される。このガス導入通路４を経由して高速で、ガス
主にアルゴン、アルゴン・空気混合物、窒素又は空気が
流れる。このガスは、プラズマ溶断トーチの合流点５を
ガス・ビーム６として離れる。ガス導入通路２の配置に
よって、ガス・ビーム６はプラズマ・ビーム８の回りを
直径１．５〜８ｍｍの円に接し、加工材料７の表面に対
して角度３０〜７０°で入射する。プラズマ・ビーム８
は、ガスのサイクロン状の渦によって回転し、水がこの
プラズマ・ビーム８に進入することを防止する。
ノズル・キャップ１を装備している。このキャップの円
錐は、１・−チの方式に応じて６０〜９０°となる。こ
の円錐上には、棒から成る５〜２０個のガス導入導管２
が３０〜６０°のプラズマ溶断トーチの軸に対する傾斜
角度で固定されている。更に、トーチ・キャップ３にネ
ジ止めされているトーチ・ハウジング９は、差し込みさ
れている。こうすることによって、ガス導入通路４が形
成される。このガス導入通路４を経由して高速で、ガス
主にアルゴン、アルゴン・空気混合物、窒素又は空気が
流れる。このガスは、プラズマ溶断トーチの合流点５を
ガス・ビーム６として離れる。ガス導入通路２の配置に
よって、ガス・ビーム６はプラズマ・ビーム８の回りを
直径１．５〜８ｍｍの円に接し、加工材料７の表面に対
して角度３０〜７０°で入射する。プラズマ・ビーム８
は、ガスのサイクロン状の渦によって回転し、水がこの
プラズマ・ビーム８に進入することを防止する。
この場合、水の排除は個々のガラ・ビームの静圧のみで
なく、むしろ全てのガス・ビームの運動エネルギによっ
て行われる。同じ原理は、第３〜４図に相当する他の実
施例によっても使用されている。
なく、むしろ全てのガス・ビームの運動エネルギによっ
て行われる。同じ原理は、第３〜４図に相当する他の実
施例によっても使用されている。
第３図では、ガス導入導管２は中空な複数の棒である。
これ等の棒は、同じ様にプラズマ溶断トーチに対して３
０〜６０°傾けて固定しである。
０〜６０°傾けて固定しである。
従って、ガスはこれ等の中空棒を経由して高速で流れる
。前記中空棒は、同時にガス通路４となる。
。前記中空棒は、同時にガス通路４となる。
第４図では、ノズルキャップｌとトーチキャップ３の間
に中間片が圧入しである。この中間片の中に、接線方向
に５〜２０導管がガス通路４として働く。
に中間片が圧入しである。この中間片の中に、接線方向
に５〜２０導管がガス通路４として働く。
ノズルキャップ１の円錐上でプラズマ溶断トーチの軸に
対して３０〜６０°傾けて溝を付けると可能性のある他
の実施例になる。この場合、前記の溝はガス通路４を形
成する。この発明による解決策によって、トーチ間隔が
変動した場合でも、プラズマ・ビームが水の進入に対し
て許容できる保護となることを保証する。このことは、
ガス導入導管の配置と形成したガス通路によって達成さ
れる。加工材料の表面に高速で当たるガス・ビームは、
このビームを発生させるため０．１１５ ｍ３／ｍｉｎ
のガス量が必要であるが、この量からずれるので、特に
加工材料の表面のプラズマ・ビームの出発点は水に対し
て充分保護だれる。このことは、切断面の品質を特に効
果的な影響を与える。ガス流又は水によるプラズマ・ビ
ームの悪影響は勿論防止される。
対して３０〜６０°傾けて溝を付けると可能性のある他
の実施例になる。この場合、前記の溝はガス通路４を形
成する。この発明による解決策によって、トーチ間隔が
変動した場合でも、プラズマ・ビームが水の進入に対し
て許容できる保護となることを保証する。このことは、
ガス導入導管の配置と形成したガス通路によって達成さ
れる。加工材料の表面に高速で当たるガス・ビームは、
このビームを発生させるため０．１１５ ｍ３／ｍｉｎ
のガス量が必要であるが、この量からずれるので、特に
加工材料の表面のプラズマ・ビームの出発点は水に対し
て充分保護だれる。このことは、切断面の品質を特に効
果的な影響を与える。ガス流又は水によるプラズマ・ビ
ームの悪影響は勿論防止される。
発生したガスの渦の高速回転速度によって、ガスの気泡
を非常に小さい気泡に分解する。こうして、水との相互
作用が生じ、合わせて水による有害物質の吸収が生じる
。
を非常に小さい気泡に分解する。こうして、水との相互
作用が生じ、合わせて水による有害物質の吸収が生じる
。
この発明による解決策の他の利点は、通常の大気で同時
利用できる点にある。ネジ止めしたトーチキャップ付の
差し込み可能なトーチケースは外しておくことも、差し
込んでお（こともできる。
利用できる点にある。ネジ止めしたトーチキャップ付の
差し込み可能なトーチケースは外しておくことも、差し
込んでお（こともできる。
何故なら、これ等の部分は切断作業に邪魔にならないか
らである。
らである。
第１図は、一部を側面図にしたこの発明による装置の断
面図。 第２〜４図は、ガス導入通路の種々の実施例を示す平面
図。 図中引用記号： ｌ・・・ノズルギャップ、 ２・・・ガス導入通路、 ３・・・トーチキャップ、 ４・・・ガス通路、 ５・・・プラズマ溶断トーチ合流口、 ６・・・ガス・ビーム、 ７・・・加工材料、 ８・・・プラズマ・ビーム、 ９・・・トーチケース。
面図。 第２〜４図は、ガス導入通路の種々の実施例を示す平面
図。 図中引用記号： ｌ・・・ノズルギャップ、 ２・・・ガス導入通路、 ３・・・トーチキャップ、 ４・・・ガス通路、 ５・・・プラズマ溶断トーチ合流口、 ６・・・ガス・ビーム、 ７・・・加工材料、 ８・・・プラズマ・ビーム、 ９・・・トーチケース。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、加工材料と陰極の間で絶縁ガスの流れとノズルによ
ってプラズマ・ビームを発生させ、導電性の加工材料を
水槽中でプラズマ溶断する方法において、プラズマ・ビ
ーム（８）を放物線状のガスの渦によって取り巻き、前
記渦の内径を１．５〜８ｍｍの間で可変でき、前記渦は
加工材料の表面に対して３０〜７０゜の角度をなすこと
を特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項の方法を実行する装置におい
て、ノズルキャップ（１）の円錐面上に５〜２０個の棒
状のガス導入通路（２）をプラズマ溶断トーチの軸に対
して３０〜６０゜の傾斜角度で固定し、トーチ・キャッ
プ（３）をネジ止めする差し込み可能なトーチケース（
９）によって、ガス通路（４）を形成してあることを特
徴とする装置。 ３、５〜２０個のガス導入通路（２）は、中空棒にして
ノズルキャップの円錐面に固定してあることを特徴とす
る請求項２記載の装置。 ４、ガス通路（４）は、傾斜に応じてノズルキャップ（
１）中に溝にして形成してあることを特徴とする請求項
２記載の装置。 ５、ガス通路（４）は、傾斜に応じて中間片の中に５〜
２０個の穴によって形成してあることを特徴とする請求
項２記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD88313537A DD282349A7 (de) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Plasmaschmelzschneidbrenner zum schneiden metallischer werkstoffe unter wasser |
| DD23K/313537-8 | 1988-03-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0211277A true JPH0211277A (ja) | 1990-01-16 |
Family
ID=5597534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63308997A Pending JPH0211277A (ja) | 1988-03-10 | 1988-12-08 | 水槽中でのプラズマ溶断方法とその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5107092A (ja) |
| JP (1) | JPH0211277A (ja) |
| DD (1) | DD282349A7 (ja) |
| DE (1) | DE3832630A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04224790A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-14 | Barudan Co Ltd | 天秤装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4133133A1 (de) * | 1991-10-05 | 1993-04-08 | Volkswerft Gmbh | Einrichtung an schneidbrennern |
| US5808267A (en) * | 1995-01-09 | 1998-09-15 | Eckhoff; Paul S. | Plasma gun with gas distribution plug |
| EP1248500A3 (de) * | 1998-05-26 | 2004-04-21 | The Lincoln Electric Company | Schweissbrenner |
| US5951888A (en) * | 1998-07-09 | 1999-09-14 | The Esab Group, Inc. | Plasma electrode with arc-starting grooves |
| DE102004064160C5 (de) | 2004-10-08 | 2016-03-03 | Kjellberg Finsterwalde Plasma Und Maschinen Gmbh | Düsenschutzkappe und Anordnungen von Plasmabrennerkomponenten |
| KR101371979B1 (ko) | 2005-04-19 | 2014-03-07 | 하이퍼썸, 인크. | 각진 쉴드 흐름 주입을 제공하는 플라즈마 아크 토치 |
| CN116589041B (zh) * | 2023-03-31 | 2025-09-05 | 华中科技大学 | 一种基于水帘等离子体的活化水制备装置及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3851864A (en) * | 1973-06-26 | 1974-12-03 | Lukens Steel Co | Apparatus and process for suppression of noise and fumes generated by plasma-arc cutting operation |
| SE8304273D0 (sv) * | 1983-08-04 | 1983-08-04 | Skf Steel Eng Ab | Sett och anordning for upphettning av en gas med en annan gas |
| US4816637A (en) * | 1985-11-25 | 1989-03-28 | Hypertherm, Inc. | Underwater and above-water plasma arc cutting torch and method |
| US4861962B1 (en) * | 1988-06-07 | 1996-07-16 | Hypertherm Inc | Nozzle shield for a plasma arc torch |
-
1988
- 1988-03-10 DD DD88313537A patent/DD282349A7/de unknown
- 1988-09-26 DE DE3832630A patent/DE3832630A1/de not_active Withdrawn
- 1988-12-08 JP JP63308997A patent/JPH0211277A/ja active Pending
-
1989
- 1989-03-10 US US07/322,082 patent/US5107092A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04224790A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-14 | Barudan Co Ltd | 天秤装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD282349A7 (de) | 1990-09-12 |
| US5107092A (en) | 1992-04-21 |
| DE3832630A1 (de) | 1989-09-21 |
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