JPH02504603A - プラズマアークトーチ及び切断方法 - 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】 プラズマアークトーチ　のノズルシールド　一部」［Ωｊ［旦 本発明は、プラズマアーク切断トーチに関するものである。特には、本発明は、 金属加工物の切断中ガウジング及びダブルアーキングからノズルを保護するプラ ズマアーク切断トーチ及び方法に関する。

現在のプラズマアークトーチの基本部品は、トーチ本体、該本体内に取付けられ る電極（陰極）、窒素を代表とする適当な気体の流れ中でアークを点弧するため 電極との間にパイロットアークを創出する、中央オリフィスを備えるノズル（陽 極）並びに関連電気接続系統、冷却用通路、及びアーク制御流体、更には代表的 に加工物にすぐ隣接するトーチ面に取付けられるセラミック挿入体を含んでいる 。

プラズマを発生する流体の流れ動力学を制御する様々のプラズマアークトーチが 知られている。例えば本件発明者の一人は、米国特許第３．６４１．３０８号の 特許権者であり、一層高品質の切断部を創成するようプラズマアークを絞るべく トーチのノズル内に発生せしめられる冷却水の流れを使用する。プラズマは１０ ．０００℃を超える湿度を発生し、これはコントロールされないならノズルを破 損する危険があるから、ある種のトーチはまた冷却作用を与えねばならない。水 冷が、水の熱伝達能はいかなる気体のそれよりもはるかに高くまた水は容易に入 手しつる安価な液体であるから、これまで好ましいとされてきた。しかし、金属 を穿孔するに際して、また別の重要な設計考慮事項は、切口からトーチまではね 返っての溶融金属の飛散が生じ、これがノズルを破損することである。この破損 に対しては２つの主たる様式が存在する。第１に、切口からはね出される溶融金 属はプラズマジェットを乱し、これによりノズルのガウジング即ちえぐれがもた らされる。第２に、溶融金属がノズルのフロント面に凝固付着し、これが最終的 にノズルと加工物との間に電気的橋絡をもたらす。これは「ダブルアーキング」 をもたらし、ノズルの寿命を劇的に減する危険がある。

溶融金属のはね出しにより生み出されるガウジング及びダブルアーキング問題を 解決するための幾つかの方策が提唱されてきた。高電流プラズマ切断トーチ（２ ００アンペア以上）においては、この解決策は、水噴射冷却を使用する分割式ノ ズルを使用することであった。ハイパーサーム・インコーホレイテッド社により 製作された型式の代表的なそうしたノズルが第１Ａ及び１３図に簡略化された概 略形態で例示されている。ハイバーサームモデルＨＴ４０００．００９　、　Ｈ Ｔ４０００．１６６及びＰＡＣ５０００，１８７に相当する第１Ａ及び１３図ニ オいては、ノズルのフロント面はセラミック製である。この配列構成は、（１） セラミックノズル面が非電導性であり、従ってダブルアーキングをもたらさず、 そして（２）ノズルがセラミック障壁により保護されているから、ガウジング及 びダブルアーキングを抑制する。更に、セラミックノズルピースを冷却すること によりそして穿孔中はね出される溶融金属を水蒸気冷却することにより作用する 、優れた水の冷却性質は、溶融金属がセラミック部品要素に結着乃至融着するの を防止しまた極端な場合にはセラミックを侵食するのを防止する。第１Ｂ図は、 ハイバーサーム社により、そのモデルＰＡＣ５０００，２５０として販売される ノズルに類似の、高電流分割式ノズルについての変更例を示す。ここでも、解決 への鍵は、ラジアルな水噴射であり、しかもセラミックノズルピースは銅製のフ ロントピースと交換されている。絶縁要素が、ノズル部品をノズルのフロントが 電気的に隔離されるようにノズル部品を分離している。銅はセラミックより一層 容易に冷却されそして酷使に耐え従って一層長い寿命を有する。

低電流操作（０〜２００アンペア）においては、水噴射は実用性が少なくなる。

水冷系統並びに分割式ノズル作製の明らかな追加コスト問題はさておき、これら 低い電力水準においては、水冷却はプラズマからあまりに過大にエネルギーを奪 いすぎる。しかし、穿孔中の高いノズル摩耗の問題は依然残っている。これまで 、本件出願人の知る唯一の工業的に実施出来る解決策は、単一部品銅ノズルを使 用し、ノズルを飛散する溶融金属から保護するための対策をとらずそして操作電 流を１５０アンペアに制限することであった。ノズルは時として気体冷却され、 そして気体はカバーガスとして機能しうるが、ノズルに対する穿孔中の保護作用 は存在しない、溶融金属はプラズマアークを実際にまた可能性として偏向するの で、プラズマアークはノズルをえぐり即ちガウジングを生じまたノズル面に蓄積 してダブルアーキングを生じる危険があり、事実ダブルアーキングを発生する。

このノズルは作製に比較的廉価であるから、産業界はノズル損壊をやむえないも のとして受は止めそしてノズルを周期的に交換するのを慣例としてきた。４０〜 ５０アンペアにおいて作動する、この型式のノズルの代表的寿命は１７４インチ 軟鋼を穿孔するのに使用されるとき約１時間の使用時間である。

第２Ａ図は、この型式の代表的な単一部品低電流ノズルを簡略化された概略形態 で示す０図示されるように、冷却用気体流れは代表的にノズルの外面に沿って加 工物に向けて流れる。この型式のノズルは、ハイパーサーム・インコーホレイテ ッド社によりそのモチ１１８丁４００．０３８及びＭＡＸｌｏｏ　Ｏ，０５９と して販売されている。低電流単一部品ノズルを保護する幾つかの試みが存在した 。一つの試みは第２Ｂ図に示される。セラミック絶縁スリーブがノズルの外面に 付設される。これがいわゆるシールドキャップである。その主たる目的は、ノズ ル−加工物接触を防止することである。そこで、作業者は、ダブルアーキングの 恐れなく、トーチを加工物上に接触或いは引きすることが出来る。しかし、この セラミックスリーブは、穿孔中溶融金属撥ねかしに対する防護を提供せず、それ に伴うガウジング及びダブルアーキング問題を防止しない。また、このセラミッ クシールドは、（１）脆く従って容易に破損しそして（２）水冷による保護を有 しないから切断部からはね飛ばされる溶融金属により侵食される。

単一部品ノズルの交換は０〜５０アンペアの範囲においては容認され得るが、５ ０〜２００アンペア範囲においては、ノズルへの溶融金属損傷は非常に急速に起 こるので、ノズル交換はもはや経済的に所望されない。この問題は、電流が増大 する程悪化するので、単一部品ノズルを使用する工業的アーク切断トーチは１５ ０アンペアを超えて使用するのにまだ供されていない。

従って、本発明の主たる目的は、０〜２００アンペア或いはもっと高いアンペア 数で使用しながら、水冷却を使用することなく、トーチノズルをガウジング及び ダブルアーキングから保護するプラズマアーク切断トーチ及び方法を提供するこ とである。

本発明の別の目的は、非常に耐久性がありそして水噴射冷却及び分割式ノズルを 使用するトーチの場合に得られるノズル寿命と匹敵するノズル寿命を提供する、 上記利点を備えたプラズマアーク切断トーチ及び方法を提供することである。

本発明のまた別の目的は、単一部品ノズルでもって上記利益を提供することであ る。

本発明の更に別の目的は、上記利点を提供ししかも加工物において高品質切口を 創８することである。

本発明のまた別の目的は、穿孔中の保護対策を有しない既存のプラズマアークト ーチを改修するべく適応できる、交換可能な部品及び標準的材料を使用して上記 利益を提供することである。

１豆旦１１ プラズマアーク切断トーチは、本体、本体内に取付けられる電極、切断されるべ き加工物に隣り合うトーチ下端において本体に取付けられるノズルを具備する。

電極とノズルとの間の空間が、プラズマアークを発生するためにイオン化される べき気体に対する一次気体流路部分を構成する。本体は一次気体を供給するため の内部通路を具備し、そしてノズルは出口オリフィスを具備し、ここからプラズ マアークがアークがひとたび加工物に移行されると、トーチから噴出して穿孔作 業を行なう。トーチはまた、代表的に０〜２００アンペアの範囲内の直流電流を 電極−ノズル対に導（導体を含んでいる。

大きな熱伝導率を有する材料、好ましくは銅から形成されるカップ状シールドが 、（ｉ）前記ノズルオリフィスと一般に整合する中央８０オリフイス及び（ｉｉ ）出口オリフィスの周囲に等間隔で設けられそしてシールドのフロント表面にお いて加工物と属菌して存在する少なくとも一つのそして好ましくは複数の気体放 出穴を除いて、ノズルを実質上取り囲んでそして離間関係でトーチ下端に取付け られる。絶縁材料から成る取付はリングが、シールドを支持しそしてシールドが 電気的に隔離されるようにシールドを本体から電気的に絶縁する。トーチ本体を 通しての二次気体流路が冷却用気体流れをノズルとシールドとの間の空隙に差し 向ける。好ましくは、この二次流れは先ず、本体に螺着され、結局は絶縁性取付 はリングを支持するキャップにより形成される空間に流入する。この空間は、キ ャップのフランジに形成された一組の傾斜した口を通して冷却用二次気体流れを 渦巻かせる。渦巻き流れの一部は、シールドのフロント表面に形成された放出穴 を通して流出する。気体流れの残りは、プラズマアークの方に差し向けられてア ークを安定化する。気体Ｎ　ｔｈはシールドのフロント表面を冷却する。放出穴 の数及び可法、出口オリフィス直径、シールド−ノズル間隔、並びに二次気体流 量は、上述した安定化及びシールド上への溶融金属の溶着を防止するためのシー ルドの充分な冷却を生じるよう各用途に対して経験的に相関づけられる。出口オ リフィスにおけるシールドの上縁は好ましくは、残部冷却気体及びプラズマアー ク（イオン化された一次気体流れ）のトーチからの円滑な放出を容易ならしめる ために丸みづけられる。

この構造でもって、気体の比熱は冷却用液体、特に水の何分の−か小さいという 事実にもかかわらず、気体流れは溶融金属或いはプラズマ自体によるシールドの 破損を防止するに充分にシールドを冷却するに充分であることが見出された。こ の流れはトーチによって形成される切断部の品質を著しく改善することも見出さ れた。放出穴及び出口オリフィスは比較的小さい開口部なので、シールドはこれ がなければノズルを急速に破損する溶融金属の実質上すべてを遮断する。

プロセスとしてそしてその最も広い形において述べられるように、本発明は、シ ールドを使用して切断部から飛散する溶融金属がノズルに達するのを阻止しそし てシールドを二次気体流れで冷却する段階と関与する。本プロセスはまた、全体 流量を増大するため流れの一部を抽出しそして電流れを良質の切断部を提供する に充分の速度及び質量流量で渦巻かせることを含む。

本発明のこれら及び他の特徴並びに目的は、添付図面を参照して呈示される次の 詳しい説明から一層充分に理解されよう。

図面の簡単な説明 第１Ａ図は、高電流水噴出プラズマアークトーチの先行技術の電極及び分割式ノ ズルの垂直断面における簡略化図である。

第１Ｂ図は、また別の先行技術の分割式水噴射ノズルの第１Ａ図に相当する図面 である。

第２Ａ図は、低電流で使用するためのプラズマアークトーチの単一部品ノズル及 び電極の垂直断面における簡略化図である。

第２Ｂ図は、シリンダ状セラミックシールドを使用する低電流使用用の、また別 の単一部品ノズル具体例の第２Ａ図に相当する図面である。

第３Ａ図は、本発明に従うプラズマアーク切断トーチの簡略断面図である。

第３Ｂ図は、第３Ａ図に示されるプラズマアークトーチのノズル、キャップ、シ ールド及び気体流路の詳細図である。

第４図は、第３Ａ及び３Ｂ図に示されるプラズマアークトーチの下方部分の一部 破除した斜視図である。

第５Ａ図は、第４図に示されるトーチの分解斜視図である。

第５Ｂ図は、第４及び５Ａ図に示されるトーチの斜視図である。

第６図は、第４図に相当する斜視図であるが、但し別のシールド形態を示す。

第７図は、加工物穿孔作業中の、第３Ａ〜６図のプラズマアークトーチの部分断 面での側面図である。

第８図は、穿孔後の第７図に示された加工物切口の垂直断面図である。

ましい　　　についての・細な５゛ホ 第３Ａ及び３Ｂ図は、本発明に従って構成されたプラズマアークトーチ１０を簡 略化された形で示す。トーチ１０は、本体１２並びに電極ユ４、ノズルオリフィ ス１８を備えるノズル１６、前記本体に螺着されるキャップ２０及びキャップに 螺着或いは別様に止着される絶縁リング２２を具備する。第７及び８図にも示さ れるように、プラズマアーク２４は加工物、例えば軟鋼の厚い板に衝突し、ここ で金属を穿孔して切口２７を創出する。

穿孔部位での溶融金属は最初側方に放出されるが切断部が加工物中深くなるにつ れ、溶融金属２６ａは一層垂直方向に飛散されるようになるので、溶融金属はノ ズル１６にはね返って差し向けられるようになる。

図示されるように、本体１２は全体的にブロック状の筒状単一部品であり、様々 の内部通路及び凹所が形成されて、単独で或いは他の部品と協同して、必要な流 体流路及び電気的接続部を提供している。しかし、本体は、広く様々の形態を有 する複数の部品から形成することも出来る。但し、それらが必要とされる支持機 能を提供しそして必要な内部通路を形成することが必要である。図示の好ましい 形態において、電流リング２８が本体１２の外面に周回的な凹所において付設さ れる。電流リングは、黄銅のような良好な電導性を有する材料から形成されそし て本体１２の上端部を貫通するパイロットアークリード３０と電気的接続状態に ある。キャップ２ｏもまた、銅或いは黄銅のような良好な電導体から形成されそ してキャップフランジ２０ａと本体１２の下端に形成された円形凹所１２ｂとの 間にしかるべ（交換可能に定置されるノズル１６へのパイロットアーク回路を構 成する。凹所１２ａとキャップ２０はまた、トーチ内で半径方向にノズルと整列 する０本体はまた中央穿孔１２’ｃを具備し、これは本体１２の上端部をやはり 貫通するｔ流す−ド３２と交換自在に電気的接続状態にある電極１４を保持する 。凹所１２ｂはまた電極とも整列する。電極は、ノズルの内面から全体的に一様 に離間されて間にプラズマ室を形成する。ガスチューブ３６が、本体１２を貫通 して、窒素のような従来からの気体の一次流れをプラズマ室に差し向け、ここで 該気体はイオン化されそしてノズルオリフィス１８から噴出するプラズマアーク ２４を形成する。

本発明の主たる特徴は、上方側壁３８ａにおいて絶縁リング２２に螺着されるノ ズルシールド３８である。第３Ａ及び３Ｂ図に示される簡略された形態において 、シールドは、下方のほぼ筒状の側壁３８ｂ、フロント表面３８ｃ、そして側壁 ３８　ａ及び３８ｂ間に介在してそれらを繋ぐ内方の水平フロント表面３８ｄを 含む段付きカップ状形態を有する。シールドは好ましくは、高い熱伝導性を有す る金属から一体部品として機械加工される。

銅が好ましい、シールド３８は、それがキャップのフランジ２０ａ及びノズルか ら離間されて、間に気体流れ通路４０を形成する。シールドのフロント表面３８ ｃはノズルオリフィス１８と整列する出口オリフィス４２を具備してプラズマア ークに対する整列した出口通路を提供する。シールドはまた、出口オリフィスか ら半径方向に離間された、−組の一般に等間隔の穴４４をも含んでいる。

本発明のまた別の主たる特徴は二次気体流路４６である。二次気体流路は４６は 、窒素のような冷却用気体の流れ４８を、本体１２を貫通する供給管５０がら空 間室５２（キャップ、トーチ本体の外壁及びノズルの止着部分により構成される ）へとそして後キャップフランジ２０ａに形成される一組の口５４を通して空間 ４０へと差し向ける。空間室５２は、空間４０を通しての流れを供給管５０にお ける気体圧力或いは流量の過渡的変動から隔離する局所的な気体溜めを提供する ０口５４は好ましくは、シールド３８を飛散溶融金属の付着を阻止する程度まで 冷却するべ（空間４０を通しての充分量の気体流量を与えるよう等間隔に隔置さ れそして寸法づけられている６口はまた、周囲方向に角度づけられて、口４０を 通しての気体流れ４８に渦巻き運動を誘起する。この渦巻がプラズマアークによ り加工物に生成される切口の品質に著しく関連することが見出された。穴４４は 気体流れ４８の一部を抽出して増大せる流量従って増大せる冷却作用を可能なら しめる。放出穴４４から出口オリフィスへと内方に渦巻く残部の気体流れ４８ａ は、（１）フロント表面３８ｃを冷却しそして（２）プラズマアークを安定化す る、即ちこの流れはアークの位置及び直径を規制するのを助成するので、アーク はノズル或いはシールドいずれをも侵食せずそしてえぐらない。出口オリフィス の上縁は残部気体流れ４８ａがプラズマアークと出会いそして相互作用し、そし て後出ロオリフイス４２を通して下方に流出するに際してその移行を円滑にする ように丸み付けられている。

第４〜６図は、第３Ａ及び３Ｂ図に概略示される市販形態のトーチ１０を例示す る。同じ部品には同じ参照番号が付しである。第４図において、シールドは第３ Ａ及び３Ｂ図に示されるような平面状のフロント表面を有する。第６図において 、シールドは各放出穴４４と関連して放射状に配向された凹所を備えるフロント 表面を具備する。この構成は、飛散する溶融金属が穴の一つを通過することによ りノズルを侵食し或いは穴を閉塞する可能性を軽減する。第５図は第４図のトー チの下端をそれが組立てられた状態で示す、電極、電流リード及び気体通路は示 されていない。

操作において、トーチは加工物２６上方に代表的に０、１００〜０．２００イン チの範囲にあるノズル−加工物離間距離において位置決めされる。正確な距離は 、産業界で良（知られるように電流その他の作動パラメータにより変化する。ア ークを点弧するために、電流路は、パイロットアーク様式にある：電流は、電流 リード３２から、電極１４、ノズル１６、キャップ２０及びｔ流すング２８を通 してパイロットアークリード３０に流れる。

電流は０〜２００アンペアの範囲にあるが、但し２００アンペアを超えることも 出来る。トーチはこの様式でノズルと加工物とのギャップをイオン化するに充分 の時間作動される。このイオン化が起こると、電極とノズルとの間のパイロット アークはノズルから加工物まで移行する。その後、パイロットアークリードにお けるリレー５６が開放され、従って移行されたアークの電流路は、電流リードか ら、電極１４を介してプラズマアークを経て加工物２４へと形成される。

アーク点弧中、チューブ３６及びプラズマ室３４を通して一次気体流れ５８が存 在する。二次気体流れ４８もまた開始される０口５４は流れ４８を渦巻かせ、そ してこの流れは通路４０を通して進行し、その一部は穴４４を通して流出する０ 通路４０内の二次気体流れはノズル及びシールドを冷却する。残部の気体流れ４ ８ａは、シールドのフロント表面３８ｃを冷却しそしてプラズマアークを安定化 する。

プラズマアークが加工物を加熱するにつれ、プラズマアークは金属を溶融しそし て溶融した金属２６ａは第７図に示されるように比較的高速で形成中の「クレー タ」から外部にはね出される。最初、形成中のクレータは比較的浅くそして溶融 金属はシールド３８に対して幅広（飛散する。クレータが深くなるにつれ、溶融 金属は次第に垂直軌跡を描いてはね出される。シールドは高い熱伝導性を有する ので、シールドは溶融金属がシールドを侵食せずそして付着が抑制される程度に まで気体流れ４８により冷却され得る。（僅かの金属は付着する可能性があるが 、切断後トーチが冷えるとき、シールドを軽く打ち当てると金属は脱落しよう。

）シールドは絶縁されているから、金属累積の結果としてのダブルアーキングは 起こりえない。厚い加工物（例えば、ｌ／２インチを超える）を穿孔するとき、 溶融金属がノズルオリフィス内へと直接垂直方向にはね戻る可能性を軽減するた め穿孔中トーチを側方に移動することもまた所望される。

正確な気体流量並びに様々の通路、オリフィス、口、及び穴の寸法は、相互関連 してそして作動パラメータに依存して変更されよう０例えば、一般に、電流が多 （なる程、トーチを冷却しそしてアークを安定化するのに一層多量の二次気体流 量が必要とされよう、特に、出口オリフィスはプラズマアークの噴出を妨害しな いように充分大きくするべきであるが、但し残部気体流れ４８ａがアークと相互 作用して所望のアーク安定化を与えるに充分小さくなければならない。更に、二 次気体流量及び速度は、可能な最適の切断をもたらす渦巻き程度を発生するよう に様々の作動条件に応じてそして各トーチ毎に変更される。与えられたトーチ及 び用途に対する正確な値は経験的に決定される。限定的なものでないものとして 例示すれば、０．０５９インチのノズルオリフィス直径を有する１００アンペア トーチに対しては、８０オリフイスは好ましくは約０．１７０インチである。

切口から飛散する溶融金属によるガウジング及びダブルアーキングからノズルを 保護する冷却用気体の二次流れと併用して電気的に中性の金属ノズルシールドを 備えるプラズマアーク切断トーチが記載された。本トーチは通常の使用において 容易に損し易い部位においてセラミックを使用しない。本トーチはまた、従来か らの材料及び作製技術を使用するので、容認しうる安価な作製コストでこれら利 点を提供する。本発明のノズル保護システムはまた、水噴射トーチのコスト及び 電力潰ｔＩｉ！１題を回避し、０〜２００アンペア電流範囲で作動するトーチに 対するノズル寿命が顕著に延長される。

本発明をその好ましい具体例について説明したが、これら詳しい説明及び図面か ら様々の変更及び修正が当業者には為しうることが理解されよう。例えば、二次 気体流れは主気体流れとは独立した供給源及び送給路を有するものとして記載し たが、二次気体流れを生みだすのに主気体流れの一部を転流することが可能であ る。更に、シールドはカップ状形態を有するものとして記載したが、本発明は成 る一つの形態のシールドに限定されるものでなく、またシールドが溶融金属を機 械的に遮断するのに有効であり、気体流れでもって効果的に冷却されそして好ま しくはアークを安定化する気体−プラズマ相互作用を生みだすものであるかぎり 、シールドを取付けるための特定の構造に限定されない。これら並びに他の修正 及び変更は添付の特許請求の範囲内にあることを意図するものである。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）本体と、該本体内に取付けられる電極と、該本体にその一端において取付け られる、ノズルオリフィスを備えるノズルと、該本体を通して、前記電極とノズ ルとの間を通り、そして該ノズルオリフィスを通して流出する一次気体流れを導 入する手段と、前記ノズルオリフィスを通して流出するプラズマアークを発生す るため前記電極とノズルとの間に電流を導く手段とを具備するプラズマアークト ーチにおいて、 前記本体に取付けられそして前記ノズルを離間関係で全体的に取り囲み且つ前記 ノズルオリフィスと整合する出口オリフィスを有するシールドと、 ダブルアーキングを防止するべく前記シールドを前記本体から電気的に絶縁する ための手段と、前記本体を通して、シールドを冷却するに充分の流量で前記ノズ ルとシールドとの間の空間を通して流通する二次気体流れを生成する手段と を備えることを特徴とするプラズマアークトーチ。 ２）シールドが大きな熱伝導率を有する材料から形成される特許請求の範囲第１ 項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 ３）材料が銅である特許請求の範囲第２項記載の改善されたプラズマアークトー チ。 ４）二次気体流れ手段が二次気体の一部を抽出するため前記空間と連通しそして 出口オリフィスの手前に配置される少なくとも一つの穴を含む特許請求の範囲第 １〜３項いずれか記載の改善されたプラズマアークトーチ。 ５）少なくとも一つの穴が本体に対して横断方向に配向されるシールドのフロン ト表面に形成される複数の穴から成る特許請求の範囲第４項記載の改善されたプ ラズマアークトーチ。 ６）二次気体流れ手段が気体流れを渦巻かせる手段を含む特許請求の範囲第１項 記載の改善されたプラズマアークトーチ。 ７）気体を渦巻かせる手段が渦巻き流れを誘導するよう傾斜された流路内の複数 の口から成る特許請求の範囲第６項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 ８）二次気体流量、少なくとも一つの穴の寸法及び出口オリフィスの寸法が、抽 出後の残存する二次気体流れが（ｉ）該穴と出口オリフィスとの間の領域にわた ってシールドを冷却しそして（ｉｉ）ノズルオリフィス及び出口オリフィスを通 してトーチから噴出するプラズマを安定化するに充分であるよう選択される特許 請求の範囲第４項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 ９）シールドがノズルに面する出口オリフィスにおいて丸み付けられた縁を有す る特許請求の範囲第８項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 １０）トーチ本体に交換可能に取付けられそして絶縁手段及びシールドを一端お いて取付け且つノズルと当接する内方に向けられたフランジを有するキャップを 更に含み、そして気体流れを渦巻かせる手段が該フランジに形成されそして渦巻 きを発生するよう角度付けられた複数の口を含む特許請求の範囲第６項記載の改 善されたプラズマアークトーチ。 １１）電気的絶縁手段がキャップとシールドとの間に挾持される絶縁材料製のリ ングから成る特許請求の範囲第１０項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 １２）二次気体流れを発生する手段がノズルオリフィス及びシールド出口オリフ ィスにおいてトーチから噴出する、一次気体流れにより創出されたプラズマを安 定化する該出口オリフィスヘの気体流れを与える特許請求の範囲第１項記載の改 善されたプラズマアークトーチ。 １３）シールドがノズルに面する出口オリフィスにおいて丸み付けられた縁を有 する特許請求の範囲第１２項記載の改善されたプラズマアークトーチ。 １４）トーチ内に取付けられた電極とトーチの加工物に隣り合う一端に取付けら れたノズルとの間でイオン化された気体のプラズマを発生するトーチを使用して 加工物をプラズマアーク切断する方法において、加工物の溶融金属をノズルから 遮断するシールドを設け、 該シールドを電気的に隔離し、そして シールドを気体流れで冷却することを包含するプラズマアーク切断方法。 １５）遮断が銅製のシールドを提供しそしてシールドをノズルから離間すること を含む特許請求の範囲第１４項記載のプラズマアーク切断方法。 １６）トーチを通して冷却用気体の二次流れを提供し、二次気体流れの一部を抽 出し、 残りの二次気体流れをプラズマアークを安定化するためノズルと機械的に遮断す る地点との間の領域でプラズマアークに差し向ける ことを含む特許請求の範囲第１２項記載のプラズマアーク切断方法。 １７）気体流れを渦巻かせる段階を含む特許請求の範囲第１４項或いは１６項記 載のプラズマアーク切断方法。