JPH0493506A - 溶断用吹管 - 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」 本発明は軟管内に逆火防止機構を設けた溶断用吹管に係
り、特に被加工物である鉄板等に該吹管の火口を近接さ
せたときに発生する逆火を防止する機構を設けた溶接吹
管若くは切断軟管に関する。

「従来の技術］ 従来より、酸素／燃料ガスの予混合ガスを利用した金属
の溶接、切断に使用するための吹管において、逆火を防
ぐために種々方策が採られているが、今なおしばしば逆
火による事故例が報じられている。

かかる欠点を解消するために、吹管と燃料ガス供給源と
の間の流路に、逆火を防止する装置を設置すべく種々提
案されている。

例えば労働安全衛生規則では、水封式安全器が規定され
ており、アセチレンは水面下に配設された逆止弁を経て
供給する構造となっており、逆火してきても燃焼波は水
面によって阻止される構成となっている。

また、特公昭３３−７９８３号及び特公昭３４−７２２
６号においては、逆火による燃焼波の前面を走る圧縮波
によって逆止弁を閉じ、一方燃焼波の実体は迂回路を経
て逆止弁に致るべ（構成し、逆止弁の機械的慣性による
弁閉止に致るまでの時間遅れを該迂回路によって解消し
逆火を阻止する乾式安全器を提供している。

更に、ｌ５Ｏ５１７５においては、溶断用吹管の附属器
具として、逆火防止器を規定している。この種の逆火防
止器は、吹管とアセチレン用ホースとの間に接続可能に
小型化したものであり、内蔵する焼結合金によって燃焼
波を冷却消滅させ逆火を防止するように構成している。

「発明が解決しようとする技術的課題」しかしながら前
記従来技術における水封安全器に於ては、氷を利用する
ためにアセチレン容器毎に備えることが困難で、工場施
設内のアセチレン配管の中途或いは止端に設置し、ゴム
ホースを介して吹管と接続されるに過ぎない。

また乾式安全器にあっては、構成が複雑で定期的な保全
点検が必要なこと、装置全体が大きく、又高価であるこ
とも相俟ってアセチレン容器に装備されているに過ぎな
い。

ｌ５Ｏ５１７５に規定される逆火防止器は、小型で、特
に手持ち吹管の場合にあっても重量感を与えないため吹
管に取付可能である点は優れているものの、構造が複雑
なために必要な保全点検が欠かすことが出来ないこと、
また価格に比べて期待される効果が評価されていないた
めか、一般的な普及を見るに致っていない。

本発明はかがる従来技術の欠点に鑑み、実質的に機械的
動作部材を採用する事なく複雑な構造を避け、又特に手
持ち軟管内に組込み可能に小型軽量化し、正確且つ確実
に而も経時的精度劣化が生ぜず実質的に保全点検が不要
の吹音用逆火防止機構を設けた溶断用吹管を提供する事
を目的とする。

「課題を解決する為の技術手段」 本発明は、火口部先端を被加工物に極力近接させた際に
該火口部内の混合ガスの圧力が上昇するように、燃料ガ
ス通路の所定個所に一又は複数の紋り機構を設けたこと
を特徴とする溶断用吹管を提案する。

より具体的には、イ）該溶断用吹管は酸素及び燃料ガス
を混合するミクシング部を有する吹管であるので、該ミ
クシング部に至近位置の燃料ガス通路に前記絞り機構を
設ける１口）該溶断用吹管には酸素／燃料ガス混合部に
供給する燃料ガスの開閉制御を行う燃料バルブを有する
ので、該燃料バルブの弁体上流側に前記絞り機構を設け
る。更に、ハ）該燃料バルブの入口側に取り付けたホー
ス口内部に前記絞り機構を設けたことを特徴とする溶断
用吹管を提案する。

なお、溶断用吹管は、単に溶接用軟管及び切断用吹音に
限定されず、加熱吹音、スカーフィング軟管、ガウジン
グ軟管等の手持ち吹管、更に、機械に搭載する吹管も含
む。

また後記実施例では、予混会長として酸素／アセチレン
炎で説明しているが、本発明の燃料ガスはアセチレンの
みに限定されず、例えばＬＰガス、エチレン、水素等を
用いてもよい。

「作用」 かかる技術手段によれば、点火したままの状態で火口を
鉄板に押し付けたとき、燃料ガス通路中に設けた絞り機
構により該火口部内のガス圧力が高くなり、従って混合
ガスが火口から噴出する速度も速くなり、火口に於ける
混合ガスの燃焼速度より犬となり逆火を起こさない、即
ち、第２図の酸素／アセチレンの混合比と火口における
流速との関係図に於てｒの経路をたどり、途中ｄ点にお
いて炎がブローし逆火を防ぐことが可能となる７ 又、絞り機構をホース継手等に設けたオリフィスである
なら、経時的な劣化等もなく、長期間に亙って逆火防止
作用を維持できる。

更に、保全を必要と考えられる点は１オリフイスに塵埃
が詰ることで、これはフィルタを設置づることで容易に
排除できる。

ｒ実施例Ｊ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳しく
説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の
寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記
載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

第１図は、本発明が適用される手持ち吹管の断面図であ
り、同図において、ｌは酸素ホース（不図示）と接続す
る酸素ホース口で、袋ナツト２によって吹管の後部本体
３に固着される。酸素通路は、該後部本体３と前部本体
６とに漏洩不能にろう付けされた内部パイプ４、前部本
体６内に削孔された酸素通路２７を経て、針弁棒２２が
ミクサノズル２３背面と接する空間２９に致る部材によ
って形成される。

一方、アセチレン通路は、アセチレン供給装置に接続し
たアセチレンホース（不図示）と接続し後部本体３に袋
ナツト２によって固着されたアセチレンホース口１１．
燃料バルブｌＯ１後部本体３と前部本体６と漏洩不能に
ろう付けされた内部バイブ５、前部本体６に削孔された
燃料通路２８を経て、ミクサノズル２３の前面の空間３
０に散る部材によって形成される。

なお、７は後部本体３と前部本体６とにろう付けされ、
作業者が吹管を握る握り管である。

更に、混合ガス通路は、内部に削成されたスロート３１
及び拡大部３２、袋ナツト２５によって前部本体６に螺
着される混合管２４、他の一端は火口合物に漏洩不能に
ろう付けされた混合ガス管２６、及び火口台４０を経て
火口４１のボート４２に致る部材によって形成される。

かかる機構によれば、酸素、アセチレンの供給圧力を夫
々３〜６　ｋｇｆ／ｃｍ２　　（以下、圧力は絶対圧力
）　、　１．３〜１．６ｋｇｆ／Ｃｍ２程度に調整し、
吹管にゴムホースを介して供給し、燃料バルブ１０及び
ミクサバルブ２０を適宜開き、火口４１の先で点火すれ
ば火口４１に酸素／アセチレン予混合炎が形成される。

燃料バルブｌＯ及びミクサバルブ２０は、夫々ツマミ１
３或いはツマミ２１を回動することにより、弁棒１４或
いは針弁棒２２が螺動し夫々のガス流量（混合比）が調
節できる。

なお、鋼のガス溶接においては酸素とアセチレンの流量
比は１．１：ｌ程度が適当であるとされており、またガ
ス切断においても同様の流量比が準用されており、その
流量はボート４２の直径の大きさによるが、０．１〜１
　ｍ”／ｈ径程度ある。

更に第１図（Ｂ）に、燃料バルブＩＯのホース継手部１
８の内部に、本願発明の特徴とする絞り機構としてのオ
リフィス１５、及び焼結合金製のフィルタ１６をオリフ
ィスねじ１７によって固定した例を示す。

また第１図（Ｃ）において本願発明の特徴である絞り機
構の他の実施例として、燃料バルブの継手部１８と接続
する側に削成されたオリフィス１５ａ（オリフィスの直
径１ｍｍ程度）とともに圧入されたフィルタ１６を備え
たホース口１１　（内径５〜６工程度）を示す。

更に第１図（Ａ）において、前部本体６に削孔された燃
料通路Ｚ８の内径を必要な程度に細くして、該絞り機構
としても良い。

次にかかる実施例の作用を中心に第２図によす説明する
。

第２図は、横軸は酸素／アセチレン予混合ガスの容積比
率％、縦軸にボート４２に於ける予混合ガスの流速を採
ったときのボートに形成される予混会長の様態を示す概
念図である。また、縦軸には、該流速が得られる火口内
部の予混合ガスの圧力も重ねて採り、図中には破線で経
路を示している。

第２図において、■の領域は、酸素に比べてアセチレン
の割合が太きいため、ボートには煤を含む炎が形成され
る。■の領域は、溶接作業・切断作業を行う予混会長の
領域で、Ｔの領域は炎が形成されない領域で、口とｍの
領域境界では、しばしば炎がブローするか、ボートから
浮き上がった炎が見られる。■の領域は、問題とする逆
火領域で、予混合ガスの流速が小さいときに逆火をする
二とが分る。Ｓ合比が化学当量混合比（アセチレン：酸
素＝　１　：　２．５＝　２８．６：　７１．４）のと
き速度が最高になることが期待されるが、実際には多少
アセチレンの濃度が過剰の点（アセチレン：酸素＝３５
　：　６５）に最高速度に達する。

逆火領域■が混合ガスの流速が小さい領域に在り、且つ
混合ガスの燃焼反応が速い組成では流速が大きく膨れる
ことは、ボートにおける混合ガスの流速と、その混合比
における混合ガスの燃焼速度との拮抗により、言換える
と、前者の速度より後者の速度が勝ったときに逆火が起
こると理解すれば、当然の帰結となる。

逆火領域■を理解するため、燃料バルブＩＯとミクサバ
ルブ２０を同時に操作し混合比を一定に保ちながら閉止
する事例を見てみる。第２図に於て、作業をしていた予
混会長の位置がＡ点であったとすると、上記の条件では
Ａ点から垂直に流速を下げ、ｂ点で逆火領域■に達し炎
は吹音内部に侵入し逆火する。

逆火現象は大別して２種類あり、バチッと音を立てて逆
火し続いて混合管２４の拡大部３２からスローｈ３１に
かけて混合ガス管２６内部で持続して燃焼を続ける場合
（持続逆火）と、単にバチツと音を立てて逆火はするも
のの、混合ガス管内部で持続して燃焼しない場合（狭義
の逆火）とがある、狭義の逆火と持続逆火の機構が不明
であるので、第２図に於て両者を区別して表していない
、しかし、持続逆火は逆火領域■の中に含まれることは
確かである。

第２の事例として、本発明の絞り機構を設けていない従
来技術の吹管において、点火したまま火口４１を鉄板に
押し付けた場合を考えてみる。

ミクサバルブ２０は、開いたままであるので酸素は噴ａ
し続ける。前記のとおり、酸素、アセチレンの供給圧力
は夫々３〜６　ｋｇｆ／ｃ＋ｎ２．１．３〜１．６ｋｇ
ｆ／　ｃｍ２程度であるので、ミクサノズル２３から噴
出する酸素の圧力と噴出光の雰囲気の圧力との比が１゜
８９である間は、酸素の噴出速度はその温度に於ける音
速である。しかし、ミクサノズル２３を噴出した酸素は
、混合ガス管２６に流入するよりも多量に、燃料通路２
８、内部管５、燃料バルブｌＯ、ホース口１１を経て、
アセチレンホースに致り、両者の圧力が等しくなるまで
逆流を続ける。言換えると、ボート４２が完全に閉塞す
るまでの短時間に於ては、混合ガス管内の圧力は当初の
水柱数１０ｍｍから殆ど変化せず、火口内部の圧力が上
昇しないまま酸素濃度が高くなる方向Ｘτてに移動し、
途中Ｃ点に於て逆火する（第２図参照）。

最後の事例として、本発明の絞り機構を設けた溶断用吹
管において、点火したまま火口４１を鉄板に押し付けた
場合を考えてみる。

混合ガス管内の圧力は、絞り機構により逆流が阻止され
るので、当初の水柱数１０ｍｍから（酸素供給圧力）　
／１．８９に致るまで上昇する。ボート４２が完全に閉
塞するまでの短時間に於ては、火口内部の圧力は第２図
のＸゴ〕−線を辿って直線的に上昇する。このように上
昇する圧力を受けて、ボート４２から吐出する混合ガス
の速度も上昇しながら、また酸素濃度も高くなりながら
第２図のｒ線を辿って上昇し、ボート４２が閉塞するこ
とにより、流速がゼロとなるＤ点に致る。途中ｄ点でブ
ロー線を通り炎は消火する。

このように、絞り機構を設けることにより、第２図に於
ける経路は逆火領域■より離れる方向に遷移するので５
無装備の溶断用吹管に比べて安全な吹管を提供すること
ができる。

なお、該絞り機構がミクサノズル２３の前部の空間３０
に近ければ近いほど、混合ガス管２６の圧力〔ボートに
於ける流速）を急勾配に上昇することが期待される。従
って、燃料通路２８そのものを絞り機構とするなら、好
ましい効果を得られる（第１図参照）。

但し、燃料通路２８の削孔径は設計製作段階で決定され
、想定したボート径以上の大きな火口については、使用
不能となる。この観点から、ホース口１１または燃料バ
ルブＩＯの継手部１８に絞り機構を設けることは、好ま
しい解決方法となる。特に、ホース口に絞り機構を設け
るならば、ボート４２の直径が大幅に違う火口を付替え
て使用する際にも、夫々の流量に対応する各種オリフィ
ス１５ａを備えた複数のホース口１１の中から選択し対
応することが出来る。

今−度第２図に立返って、本願発明の予混会長がボート
を閉塞されたとき消火するまでの経路ス丁Ｔを参照して
、絞り機構の在るべき姿を考えてみる。

絞り機構は少なくとも火口のボートロ径に応じた最大流
量を満足するものでなくてはならない。

更に、必要以上に規制しなくても、ボート４２を閉塞し
たときボートに於ける流速（混合ガス管２６の圧力）の
上昇勾配が、少なくとも逆火領域■の５点に於ける接線
の勾配と等しければ満足できる。

即ち、溶断用吹管に使用される予混会長の混合比は略１
：１であり、第２図の上では炎の作業点Ａは丁子ス線及
びその上方延長線上に在り、また、逆火領域■の５点か
ら頂上にかけて曲率が上に凸の曲線であるので、上記勾
配条件を満足するなら混合炎の経路に丁Ｔ線は、逆火領
域■を通ることはなく、途中ｄ点でブローして消火する
。即ち、逆火することのない軟管を提供できたことにな
る。

なお、ｌ５Ｏ５１７２に於て軟管の逆火試験を、この火
口を押し付ける方法に依って軟管の耐逆火性能を試験す
る方法が規定されている。即ち、銅板の表面に４本の溝
を掘り、その上を点火した火口を押し付けながら滑らせ
る。１回の試験で、５回完全に閉塞し、４本の溝を通る
とき４回一部閉塞することになり、この試験を１分間に
５回連続して行う、即ち、火口は、１分間に５Ｘ５＝２
５回完全に閉塞され、５Ｘ４＝２０回一部閉塞されるこ
とになる０合否判定基準は、この試験を行って持続逆火
を起こしてはならないとしている。但し、炎の条件は、
供給者が指定する流量を基準にしている。

任意に選択した同種火口２本について、直径１゜０■の
オリフィスを設けたホース口１１と通常のホース口を付
替えて試験をした結果を、次の表に示す。

但し、表中のちは酸素、アセはアセチレン、圧力はゲー
ジ圧力である。

僅か数例ではあるが、オリフィスが（持続）逆火を防止
することに効果が有ることが分る。

「効果」 以上記載した如く本発明によれば、軟管内部或いは軟管
に附属するホース口に絞り機構を設けたものであるため
に、ことさら装置として準備することなく、火口が鉄板
等に押し付けられたときに逆火を防止できる軟管を提供
できる。

絞り機構をオリフィスとしたことで、確実に而も経時的
精度劣化が生じる事のない逆火防止の軟管を提供し得る
。

更に、機械に搭載する複数の切断軟管にあっては、切断
される鉄板の熱歪等による凹凸が有っても火口が鉄板に
当り、そのために起こる逆火の心配をしなくても済む軟
管を提供し得る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明の構成を示す正面図
で、第１図（Ａ）は全体構成を示す断面図、第１図（Ｂ
）（Ｃ）は、本実施例に係わる燃料バルブ継手部、ホー
ス口内部を示す要部断面図、第２図は、横軸に混合ガス
の酸素／アセチレン予混合ガスの容積比率％、縦軸に火
口のボートに於ける混合ガスの流速（及び火口内部の混
合ガスの圧力）を採ったときの炎の状態、及び本発明の
作用を示す図である。 特許出願人：株式会社田中製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）火口部先端を被加工物に極力近接させた際に該火口
   部内のガス圧力が上昇するように、燃料ガス通路の所定
   個所に一又は複数の絞り機構を設けたことを特徴とする
   溶断用吹管２）酸素及び燃料ガスを混合するミクシング
   部を有する溶断用吹管において、前記ミクシング部に至
   近位置の燃料ガス通路に絞り機構を設けたことを特徴と
   する溶断用吹管 ３）酸素／燃料ガス混合部に供給される燃料ガスの開閉
   制御を行う燃料バルブを有する溶断用吹管において、該
   燃料バルブの弁体上流側に絞り機構を設けたことを特徴
   とする溶断用吹管 ４）酸素／燃料ガス混合部に供給される燃料ガスの開閉
   制御を行う燃料バルブを有する溶断用吹管において、該
   燃料バルブの入口側に取り付けたホース口内部に絞り機
   構を設けたことを特徴とする溶断用吹管