JPH0353802Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、軟鋼、ステンレス鋼、アルミニウ
ム、銅、真ちゅう等を溶断するためのプラズマ切
断トーチに関するものである。

〔従来の技術〕

プラズマ切断トーチは、芯管の先端に取付けた
電極と支持筒の先端に取付けた金属チツプの間に
高周波によるパイロツトアークを形成し、このパ
イロツトアークによつて、前記電極と母材間に金
属チツプに形設したプラズマ用孔を通じて主アー
クを発生させるもので、従来前記芯管と支持筒間
には、この間で高周波が飛んでしまうことがない
ように、全体が四弗化エチレン樹脂を始めとする
電気的性質に優れた熱可塑性樹脂でなる絶縁筒が
介設されていた。また、芯管から導入したガスを
作動ガスとしてのみでなく冷却ガスとして有効に
用いることにより電極やチツプを冷却し、これに
よつて前記絶縁筒が過熱状態になるのを防止しよ
うとしていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように全体が熱可塑性樹
脂でなる絶縁筒を設けたプラズマ切断トーチで
は、電極やチツプの消耗あるいは冷却ガスの減少
等による芯管及び支持筒の異常発熱により、絶縁
筒の先端部に250℃程度の温度がかかり、これに
よつて絶縁筒が容易に変形したり焼損してしまう
というトラブルが煩出していた。また、従来のプ
ラズマ切断トーチでは100A以上の大容量で使用
しようとした場合にも、前記のような絶縁筒の変
形や焼損といつた問題が生じ、こうした大容量に
対応することができなかつた。即ち、このように
絶縁筒が変形したり焼損したりすると、必要な絶
縁耐力や沿面距離が得られなくなり、高周波が逃
げてしまう等の種々の問題が発生するため、プラ
ズマ切断トーチとしての使用に耐えないことにな
るのである。上記のような絶縁筒の変形は、この
絶縁筒が熱可塑性樹脂でなるため、異常発熱が生
じた際に絶縁筒が蕩けた状態となつて起こるもの
と考えられ、この変形によつて絶縁筒を形成する
樹脂がより高熱な側に流れて焼損してしまつた
り、あるいは変形部分にガス通路が形成されてい
た場合にはこのガス流通路が閉ざされてしまい、
ガスによる冷却効果を受けられなくなつて焼損に
至ることが推測される。

本考案は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであつて、絶縁筒の保形性を高めて、異常発熱
があつても絶縁筒の変形およびそれに関連する冷
却効果の低下を抑制して、大容量使用においても
その耐久性を十分に向上させることができるプラ
ズマ切断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］ 上記目的を達成するために、本考案に係るプラ
ズマ切断トーチは、先端に電極を取付けた芯管
に、絶縁耐力が10KV／mm以上の筒状のセラミツ
クスを絶縁耐力が前記セラミツクス以上の耐熱性
の樹脂からなる本体部の電極側先端部に設けた絶
縁筒を外嵌させ、この絶縁筒にその先端にチツプ
を取付けた支持筒を外嵌させて、前記芯管及び支
持筒の露出部分を絶縁材で覆わせ、前記絶縁筒内
または絶縁筒に接した部分に、前記芯管内に導入
したガスを絶縁筒の冷却用ガスとして流動させる
ための冷却ガス流通路を形成したものである。

［作用］ 上記構成のプラズマ切断トーチによれば、先端
に電極を取付けた芯管に、絶縁耐力が10KV／mm
以上の筒状のセラミツクスを絶縁耐力が前記セラ
ミツクス以上の耐熱性の樹脂からなる本体部の電
極側先端部に設けた絶縁筒を外嵌させ、この絶縁
等にその先端にチツプを取付けた支持筒を外嵌さ
せたことにより、電極やチツプに異常発熱が生じ
た場合にも、最も熱の影響を受け易い前記絶縁筒
の電極側先端部が変形したり焼損してしまうこと
がない。また、絶縁筒の電極側先端部が変形しな
いことにより、絶縁筒全体の変形も抑制され、芯
管と支持筒間の沿面距離が小さくなつたり、絶縁
筒内または絶縁筒に接した部分に形成したガス流
通路が狭められたり閉ざされたりすることもな
い。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図乃至第５図は本考案の一実施例を示
し、同図において、 １はプラズマ切断トーチとトーチ本体であつ
て、このトーチ本体１はフエノール系あるいはエ
ポキシ系の熱硬化性樹脂でなり、芯管２、絶縁筒
３、支持筒４の上半分を被覆している。

芯管２は真ちゆうでなりトーチ本体１の中心軸
上に設けられている。この芯管２には中心軸に沿
つて貫通孔２ａが貫設されており、且つ先端部外
周に雄ねじ２ｂが螺設されている。芯管２の先端
には内周に前記雄ねじ２ｂと螺合する雌ねじ５ａ
を螺設したキヤツプ状の銅製電極５が取付けられ
ている。５ｂは電極５の先端中心部に埋め込まれ
たハフニウム等でなるアーク発生部の電極材であ
る。また、前記貫通孔２ａには一端側にガス供給
管６が連結されており、このガス供給管６連結側
に近い中間部の内周面には雌ねじ２ｃが螺設され
ている。そして、貫通孔２ａはこの雌ねじ２ｃ螺
設部分よりも電極５側の径が大径に形成されてい
る。前記雌ねじ２ｃには、前記貫通孔２ａの大径
部を軸部と外周部に２分する隔壁用チユーブ７の
一端側外周に螺設した雄ねじ７ａが螺合されてい
る。前記隔壁用チユーブ７の他端は芯管２の他端
から突出し、キヤツプ状である電極５の底部との
間に隙間ａを設けて設定されている。

絶縁筒３は、前記電極５の近傍に構成される真
円筒状の先端部３ａとその他の部分を構成する本
体部３ｂとからなる。本体部３ｂは例えば絶縁耐
力20KV／mm、連続使用温度250℃のガラス繊維
樹脂が充填されたポリイミド樹脂でなり、前記芯
管２の外周に螺設された雄ねじ２ｄに、自身の内
周に螺設された雌ねじ３ａを螺合させることによ
つて芯管２に外嵌されている。

一方、先端部３ａは例えば絶縁耐力が10KV／
mm、最高使用温度1600℃のアルミナ系セラミツク
スでなり、前記本体部３ｂの先端外周に周設した
切欠部と後述する支持筒４の内筒４ａの間に嵌合
固定されている。前記本体部３ｂ内には前記芯管
２と隔壁用チユーブ７間に形成された冷却通路８
と連通する冷却用のガス流通路９が形成されてお
り、このガス流通路９は後述する支持筒４内に形
成された筒状空間１０に連通しているが、芯管２
と支持筒４の間の沿面距離を十分なものとするた
め、前記ガス流通路９は本体部３内を軸方向に向
けて冷却ガスが移動するよう形成された後、前記
筒状空間１０に連通している。また、先端部３ａ
の外周面には、後述する内筒４ａに形成したプラ
ズマ作動ガス流出口１２に対向する箇所に、環状
溝１３が形成されており、この環状溝１３から先
端部３ａを貫通してチツプ１１と電極５との間の
プラズマ作動ガス流通路１４に連通するプラズマ
作動ガス噴出口１５が形成されている。そして、
この噴出口１５は第４図に示すようにプラズマ作
動ガス流通路１４の接線にほぼ沿つている。即
ち、これらプラズマ作動ガス流通路１４とプラズ
マ作動ガス噴出口１５とで前記ガス流通路９と連
通するガス流通路が形成されている。

支持筒４は真ちゆうでなり、内筒４ａと外筒４
ｂに分割されており、これらはろう付けされてい
る。内筒４ａは前記絶縁筒３に外嵌されており、
下端にはチツプ１１がねじ止めされている。また
内筒４ａと外筒４ｂの間には筒状空間１０が形成
されており、前述したように前記ガス流通路９と
連通している。前記内筒４ａには筒状空間１０の
下部近傍に連通するプラズマ作動ガス流出口１２
が形成されており、前述したように絶縁筒３の先
端部３ｂ外周面のこのプラズマ作動ガス流出口１
２に対向する箇所には環状溝１３が形成されてい
る。

一方、外筒４ｂを貫通して筒状空間１０の他端
に連通する冷却ガス流出口１６が形成され、その
冷却ガス流出口１６は筒状空間１０内から斜め下
方へ延びると共に筒状空間１０の接線にほぼ沿つ
ている。シードカツプ１７は、外筒４ｂにねじ止
めされると共にチツプ１１に中央の貫通孔１８が
遊嵌合し、かつチツプ１１のフランジ部１１ａを
内筒４ａの下面に押し付けるようにして設けら
れ、該シールドカツプ１７の内面のフランジ部１
１ａに対向する箇所には周方向適当間隔ごとに冷
却ガス流出溝１９が形成されている。

尚、図において２０はチツプ１１の先端に穿設
されたプラズマ用孔である。また、２１はシール
ドカツプ１７の外周面に形成した環状溝に嵌合さ
せたトーチ間隔調整用ガイド枠であつて、このガ
イド枠２１の下端を工作物Ａに当接させてトーチ
と工作物Ａとの間の間隔を一定に保つことができ
るようにしている。２２はシールドカツプ１７と
外筒４ｂとの間に配設したＯリングである。

上記構成において、電極５とチツプ１１との間
に高周波放電を先導させてのパイロツトアークを
発生させてから電極５と工作物Ａとの間に主アー
クを移行させるわけであるが、電極５の消耗等の
原因により絶縁筒３の環状溝１３及び噴出口１５
形成部分、即ち先端部３ａには、120A定格のプ
ラズマ切断トーチにおいても250℃程度の発熱が
生じることがある。しかしながら、上記プラズマ
切断トーチは、前記先端部３ａを最高使用温度
1600℃のアルミナ系セラミツクスで形成している
ため、上記のような発熱によつて前記環状溝１３
や噴出口１５が変形することがなく、プラズマ作
動ガスがプラズマ作動ガス流通路１４に円滑に送
られなかつたり、変形により絶縁耐力が低下した
りすることがない。

尚、本考案が上記実施例に限定されないのはも
ちろんであつて、絶縁筒の先端部に用いるセラミ
ツクスは、通常セラミツクスの最高使用温度は
800℃以上であるので絶縁耐力10KV／mm以上で
あれば他のセラミツクスを用いても良い。また、
絶縁筒の本体部には実施例に示すポリイミド樹脂
のような熱硬化性樹脂の他、従来使用されていた
四弗化エチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いても
よい。しかし、特に本体部に従来絶縁筒の材料と
して用いていた四弗化エチレン樹脂を用いる場合
には、絶縁筒各部の温度分布を知り、セラミツク
スで形成する先端部の範囲を決定する必要があ
る。この他、本考案においては、絶縁筒内もしく
は絶縁筒に接して設けられるガス流通路の形状も
任意に設計変更しうるものである。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案による
プラズマ切断トーチによれば、芯管と支持筒との
間に介挿する絶縁筒を、絶縁耐力10KV／mm以上
の筒状のセラミツクスを絶縁耐力が前記セラミツ
クス以上の耐熱性の樹脂からなる本体部の電極側
先端部に設けた構成としたことにより、複雑な形
状になる絶縁筒にセラミツクスを用いるものであ
りながらその絶縁筒の製造を容易に行うことがで
きる。しかも、耐熱性が一番要求される電極側先
端部には筒状のセラミツクスが設けられた絶縁筒
であるため、絶縁筒の保形性を向上でき、電極や
チツプの消耗等に起因して芯管や支持管が過熱さ
れることがあつても、この絶縁筒が熱的に変形
し、かつその変形にともなつて絶縁耐力が低下し
たり、さらには絶縁筒内または絶縁筒に接した部
分に形成されている冷却ガス流通路が狭ばめられ
て冷却効果が低下あるいは消失してしまうような
不都合を防止することができる。したがつて絶縁
破壊および高周波の逃げの発生を極力抑制できる
とともに、冷却ガスおよびプラズマ作動ガスの流
量を所定通りに保持することができ、長年月にわ
たる使用においても、また大容量の連続使用にお
いても、所定のプラズマ切断を確実かつ安定良く
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第
１図は一部切欠き正面図、第２図の第１図の−
矢視図、第３図は第１図の−矢視図、第４
図は第１図の−矢視図、第５図は第１図の
ー矢視図である。 ２……芯管、３……絶縁筒、３ａ……先端部、
３ｂ……本体部、４……支持筒、９……冷却用の
ガス流通路（冷却ガス流通路）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 先端に電極を取付けた芯管に、絶縁耐力が
   10KV／mm以上の筒状のセラミツクスを絶縁耐力
   が前記セラミツクス以上の耐熱性の樹脂からなる
   本体部の電極側先端部に設けた絶縁筒を外嵌さ
   せ、この絶縁筒にその先端にチツプを取付けた支
   持筒を外嵌させて、前記芯管及び支持筒の露出部
   分を絶縁材で覆わせ、前記絶縁筒内または絶縁筒
   に接した部分に、前記芯管内に導入したガスを絶
   縁筒の冷却用ガスとして流動させるための冷却ガ
   ス流通路を形成したことを特徴とするプラズマ切
   断トーチ。