JPS58209100A - プラズマ発生用の電極装置 - Google Patents
プラズマ発生用の電極装置Info
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- JPS58209100A JPS58209100A JP58077366A JP7736683A JPS58209100A JP S58209100 A JPS58209100 A JP S58209100A JP 58077366 A JP58077366 A JP 58077366A JP 7736683 A JP7736683 A JP 7736683A JP S58209100 A JPS58209100 A JP S58209100A
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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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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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、熱プラズマ発生用の電極装置、さらに詳し
くは、さやで包囲された中央の水冷電極を備え一該さや
は、１−記電極とともに一当該プラズマを形成するため
にイオン化するに必要なガス用の環状流路を形成した電
極装置に関する。
くは、さやで包囲された中央の水冷電極を備え一該さや
は、１−記電極とともに一当該プラズマを形成するため
にイオン化するに必要なガス用の環状流路を形成した電
極装置に関する。
一般に、そのようｆ、ｆ外側のさや（ｓｈｅａｔｈ）は
、水冷性を有しかつ金属から成る。この種の電極装置で
は種々の問題があり、その１つは、相反する極性を有す
る協動電極間で初めからアークを開始あるいは発生する
という問題である。実際上、一方の電極は度々溶融スラ
グあるいは金属浴に存在することから、通常、初めの電
気的接触をおこなうべく同様に他方の電極を接触さぜる
ことができない。これ等の問題は、度々この種の電極装
置を損傷さぜること１こ１「る。
、水冷性を有しかつ金属から成る。この種の電極装置で
は種々の問題があり、その１つは、相反する極性を有す
る協動電極間で初めからアークを開始あるいは発生する
という問題である。実際上、一方の電極は度々溶融スラ
グあるいは金属浴に存在することから、通常、初めの電
気的接触をおこなうべく同様に他方の電極を接触さぜる
ことができない。これ等の問題は、度々この種の電極装
置を損傷さぜること１こ１「る。
ざらに−そのような水冷式電極装置に関する問題は、通
常−−１−記さやが電極の電位に接近し、該さや」−に
寄生アークが発生して−それによりさやある。
常−−１−記さやが電極の電位に接近し、該さや」−に
寄生アークが発生して−それによりさやある。
この発明の目的は、プラズマ発生のための予備アークを
開始する目的での使用が容易であり、かつ、基本的１こ
寄生アークに対して電極を保護するようにした熱プラズ
マ発生装置用の電極装置を提供すること（こある。この
発明（こよる電極装置は−さらに、以下に概説するよう
な種々の利点を有する。
開始する目的での使用が容易であり、かつ、基本的１こ
寄生アークに対して電極を保護するようにした熱プラズ
マ発生装置用の電極装置を提供すること（こある。この
発明（こよる電極装置は−さらに、以下に概説するよう
な種々の利点を有する。
この明細訃において、ある物質に対していう“高融点”
の語は、適宜な高い温度特性を有する、いいかえれは−
２００［）℃以１・では溶融あるいは昇華しない物質を
意味するものである。この語は〆融しないで昇華する物
質まで拡大していることに注意しなければならない。
の語は、適宜な高い温度特性を有する、いいかえれは−
２００［）℃以１・では溶融あるいは昇華しない物質を
意味するものである。この語は〆融しないで昇華する物
質まで拡大していることに注意しなければならない。
この発明においては、中央の水冷電極と、該水冷電極に
対して間隙をおいて該刀く冷電極の外側に沿ってガスの
流通路をル成するように保持されたさやとを備えたプラ
ズマ発生用の電極装置において−−１−記さやは非水冷
性のものであるとともに、高い融点を有する導電性材料
から作成したことを特徴とするものである。
対して間隙をおいて該刀く冷電極の外側に沿ってガスの
流通路をル成するように保持されたさやとを備えたプラ
ズマ発生用の電極装置において−−１−記さやは非水冷
性のものであるとともに、高い融点を有する導電性材料
から作成したことを特徴とするものである。
さらに、この発明のｌｌ１ｉ徴とすることは一高融点物
質はグラファイトとするものであり、上記さやは−−１
−記水冷電極に対Ｉ７て軸方向に可動とされ；」−記さ
やと電極との電気的接続は一所望であれは、高周波火花
発生器を介［２て起動し−好ましくは一カッー１：を越
えて１）？■方に−１−記さやを延（［させること１こ
より所要の反対極性の１ｔｉＪ働電極Ｉこ極めて近接し
あるいは接触させて起動可能にしたことにある。
質はグラファイトとするものであり、上記さやは−−１
−記水冷電極に対Ｉ７て軸方向に可動とされ；」−記さ
やと電極との電気的接続は一所望であれは、高周波火花
発生器を介［２て起動し−好ましくは一カッー１：を越
えて１）？■方に−１−記さやを延（［させること１こ
より所要の反対極性の１ｔｉＪ働電極Ｉこ極めて近接し
あるいは接触させて起動可能にしたことにある。
このようにして、動作中、さやと電極とは相対的な運動
を許容するように設りられ、したがって電極チップは該
さやの内側（こ引込まれ−あるいは、必要であれば−そ
こから突出するようＩこ設けられる。電気接続は、好ま
しくは、さやと電極との間を直接接続するかあるいは成
る抵抗素子を介して接続することによりおこなわれる。
を許容するように設りられ、したがって電極チップは該
さやの内側（こ引込まれ−あるいは、必要であれば−そ
こから突出するようＩこ設けられる。電気接続は、好ま
しくは、さやと電極との間を直接接続するかあるいは成
る抵抗素子を介して接続することによりおこなわれる。
通常の動作期間中は、典型的に、直接接続が用いられ、
したがって、さやと電極とは、反対極性の協働電極に対
してそれぞれ同等の電位となろう。
したがって、さやと電極とは、反対極性の協働電極に対
してそれぞれ同等の電位となろう。
一般的には一電極およびさや中を流れる電流は個別に測
定され−したがって、起動期間中、電流の流れる通路は
監視し得る。
定され−したがって、起動期間中、電流の流れる通路は
監視し得る。
」−記電極自体は、具合よく、適宜な操作チップ、便宜
上−タングステンチップで終端する金属水冷性の本体を
有する公知の構成とすることができ−これにより、電気
的エネルギーはプラズマ領域に供給される。
上−タングステンチップで終端する金属水冷性の本体を
有する公知の構成とすることができ−これにより、電気
的エネルギーはプラズマ領域に供給される。
上記さやは、好ましくは、その操作端部で円錐体の裁断
した形状に形成することができ、このようにして、さや
の実効径は選定されたものである１こもかかわらず、さ
やに対する小さな最終的なチップ領域は当該電極と相対
的に密接することになろう。
した形状に形成することができ、このようにして、さや
の実効径は選定されたものである１こもかかわらず、さ
やに対する小さな最終的なチップ領域は当該電極と相対
的に密接することになろう。
起動手順は、以下のように便利よくおこなえることが理
解されよう： 印 電極はさや内に十分に引込まれる；（１１）直接接
触あるいは高周波火花がさやと協働電極との間で比較的
低い電流のアークを生起するまで、当該中空状の電極装
置は低下させられる； （１１） 当該装置は、さやの操作チ゛ンプカＳ協働
電極の表面を十分に清浄することを確実（こするため（
こ短い間隙をもって」−昇させられる；（ゾ 電流測定
結果が、さやから電極へ同ｔｌ存的１こ転移が生じたこ
とを示すまで、電極はぎや（こ対して相対的に低下させ
られる； （Ｖ） 所定のアーク長となり、かつ、電力カＳ所定
のレベルまで（こ達すると、当該プラズマ発生装置の所
定の動作が開始される； 」−記さやから電極に至る電流通路に抵抗素子を組み込
めば一少なくとも起動操作中に、さや力きら電極へのア
ークの１ｌｌｒ移を強制することが見し）出せよう。し
かしながら、種々の試験データによると一使用されるス
リーブ端部（こ小さなチップ領域を設けれは、このこと
は必要でないことが示された。
解されよう： 印 電極はさや内に十分に引込まれる；（１１）直接接
触あるいは高周波火花がさやと協働電極との間で比較的
低い電流のアークを生起するまで、当該中空状の電極装
置は低下させられる； （１１） 当該装置は、さやの操作チ゛ンプカＳ協働
電極の表面を十分に清浄することを確実（こするため（
こ短い間隙をもって」−昇させられる；（ゾ 電流測定
結果が、さやから電極へ同ｔｌ存的１こ転移が生じたこ
とを示すまで、電極はぎや（こ対して相対的に低下させ
られる； （Ｖ） 所定のアーク長となり、かつ、電力カＳ所定
のレベルまで（こ達すると、当該プラズマ発生装置の所
定の動作が開始される； 」−記さやから電極に至る電流通路に抵抗素子を組み込
めば一少なくとも起動操作中に、さや力きら電極へのア
ークの１ｌｌｒ移を強制することが見し）出せよう。し
かしながら、種々の試験データによると一使用されるス
リーブ端部（こ小さなチップ領域を設けれは、このこと
は必要でないことが示された。
以下（こ−この発明の一実施例を添付図面とともに説明
する。
する。
図面に示すように、電極装置は、銅管２を備えるととも
にタングステン製の操作チップ３を有する公知の水冷型
式のカソードＣ陰極）１を含んでいる。この４１ノ氏の
カソードは一典型的に一直流アーク転移形プラズマ装置
用に適したものとＩＳろう。
にタングステン製の操作チップ３を有する公知の水冷型
式のカソードＣ陰極）１を含んでいる。この４１ノ氏の
カソードは一典型的に一直流アーク転移形プラズマ装置
用に適したものとＩＳろう。
−１−記カソー ド１は一中心的（こかつ同軸状に一断
面）１シ状か環状でありかつグラファイト何科もしくは
高融点を有する他の適宜な導電性材料から成るさや（ｓ
ｈｃａ＋、＋１）４を垂下状（こ延在させている。
面）１シ状か環状でありかつグラファイト何科もしくは
高融点を有する他の適宜な導電性材料から成るさや（ｓ
ｈｃａ＋、＋１）４を垂下状（こ延在させている。
−］−記さや４は−ピストンおよびシリンダ装置６を介
して、カン−１：１を固定するマニホルド５（こＬつか
りと装着され−これにより、当該さや４に対する相対的
７．１１’カン−ド１の軸位置を変化さぜることがてき
るようにＬｆっている。このように−カソード１は、そ
の操作端部てさや４から突出さぜることかでき−あるい
は、所望にさや４の操作端部に引込まぜることができる
。この電極装置金体Ｃま一初期の電極位置決め機構８１
こより、炉の屋根７との相対的な位置が調整可能とされ
ている。
して、カン−１：１を固定するマニホルド５（こＬつか
りと装着され−これにより、当該さや４に対する相対的
７．１１’カン−ド１の軸位置を変化さぜることがてき
るようにＬｆっている。このように−カソード１は、そ
の操作端部てさや４から突出さぜることかでき−あるい
は、所望にさや４の操作端部に引込まぜることができる
。この電極装置金体Ｃま一初期の電極位置決め機構８１
こより、炉の屋根７との相対的な位置が調整可能とされ
ている。
］−記さや４の内面と上記カン−ド１の外面との間に形
成された環状の通路９にアルゴンあるいは他の適宜なガ
スを導入するために通常の設備に、心安であるｉＣらは
、該さやとカソード用の所要の電気接紀；−並びに、後
にのカン−ドを冷却する水が設ＣＪられろ。
成された環状の通路９にアルゴンあるいは他の適宜なガ
スを導入するために通常の設備に、心安であるｉＣらは
、該さやとカソード用の所要の電気接紀；−並びに、後
にのカン−ドを冷却する水が設ＣＪられろ。
符壮１０て示されるようζこ−さやの操作端部は、カン
−１：ＩＩこ隣接して十分に小さい操作領域１１を形成
する」；うに一円錐体の先端を裁断した形状（こ形成す
ることができる。
−１：ＩＩこ隣接して十分に小さい操作領域１１を形成
する」；うに一円錐体の先端を裁断した形状（こ形成す
ることができる。
使用１する場合−−１−記カソード装置は」二連したよ
うにして取扱われ、その操作（こつぃてはさらに説明す
る必「皮がｆｆいことが理解されよう。
うにして取扱われ、その操作（こつぃてはさらに説明す
る必「皮がｆｆいことが理解されよう。
以下のように、この発明に係るカン−１：装置は種々の
利点を有することが明らかであろう。
利点を有することが明らかであろう。
第１１こ一水冷電極（こｊ団い電流密度が保持され、し
たがって−冷却されｆＳいさやは一小さな起動電流およ
び過渡的４ｆ寄４１．アーク電流より以］−の電流が通
過することがｆ、ｆいので一当該装置は小型のもの（こ
なる。
たがって−冷却されｆＳいさやは一小さな起動電流およ
び過渡的４ｆ寄４１．アーク電流より以］−の電流が通
過することがｆ、ｆいので一当該装置は小型のもの（こ
なる。
さやの高温度性能と電極装置の最外側面に水冷手段を取
付けＰいことは、水冷される電極を、上述したよう１１
：寄生アークから保護することになるアーク起動部材と
して上記さやを使用すること番こより一閉塞形炉におい
て視覚観測を必要とすることｆＳ＜−当該装置を起動さ
せることができ−このことにより一当該装置は、水冷さ
れる金属カソード（こ損傷を受けることｙ、Ｈ＜、溶融
金属もしくは金属アノードと直接的に接触することがで
きる。
付けＰいことは、水冷される電極を、上述したよう１１
：寄生アークから保護することになるアーク起動部材と
して上記さやを使用すること番こより一閉塞形炉におい
て視覚観測を必要とすることｆＳ＜−当該装置を起動さ
せることができ−このことにより一当該装置は、水冷さ
れる金属カソード（こ損傷を受けることｙ、Ｈ＜、溶融
金属もしくは金属アノードと直接的に接触することがで
きる。
炉の周囲と水冷陰極との間に耐熱性のさやとかネットを
用いることにより一水冷式のさやを用いた装置と比べて
水冷される表面積が低減し、よって−ネットの熱損失が
低減し、その結果−当該装置の熱効率は増大することに
なる。
用いることにより一水冷式のさやを用いた装置と比べて
水冷される表面積が低減し、よって−ネットの熱損失が
低減し、その結果−当該装置の熱効率は増大することに
なる。
さやは−零又は可成り低い電流操作モード（こおいて、
その機械的な完全な状態を維持するだけの十分な厚み（
こさえすればよいから、装置の小型化は一同様の出力容
量の公知のグラファイトあるいはソーデルベルク（Ｓｏ
ｄｅｒｂｅｒｇ）電極と比べて、保守費用の低廉化およ
び時間の短縮化が示唆される。このカソード装置の水冷
構造部材の簡単な構成は、特定の保守費用の低廉化に結
び付くことになる。
その機械的な完全な状態を維持するだけの十分な厚み（
こさえすればよいから、装置の小型化は一同様の出力容
量の公知のグラファイトあるいはソーデルベルク（Ｓｏ
ｄｅｒｂｅｒｇ）電極と比べて、保守費用の低廉化およ
び時間の短縮化が示唆される。このカソード装置の水冷
構造部材の簡単な構成は、特定の保守費用の低廉化に結
び付くことになる。
Ｊ’Ｊ、 Ｉ〕のことがら−この発明に係る電極装置に
よれば、従来のどのような形式の電極（こ付随しもまた
どのようｙＨ欠点をも極めて低減させ一電極に種々の有
利１１′特性を有効（こ持たせることができる。
よれば、従来のどのような形式の電極（こ付随しもまた
どのようｙＨ欠点をも極めて低減させ一電極に種々の有
利１１′特性を有効（こ持たせることができる。
］−たがって−この発明は−プラズマア−り発生装置用
ｉこ有用かつ有効１ｆ電極装置とすることができる。
ｉこ有用かつ有効１ｆ電極装置とすることができる。
図面は、この発明の一実施例の炉内の天井（こ装着され
た電極装置の略断面正面図である。 １・・・水冷カン−１ｚ、２・・・銅管、３・・・タン
グステン製の操作チップ、４・・・さや−５・・・マニ
ホルド、６・・・ピストン・シリンダ装置、７・・・炉
の天井、８・・・電極の初期位置決め機構、９・・・環
状流路。 ｌｆ許出出願人かンンンル・フォー・ミネラル・チクノ
ロシイ代理人弁理士青山 葆 外１名
た電極装置の略断面正面図である。 １・・・水冷カン−１ｚ、２・・・銅管、３・・・タン
グステン製の操作チップ、４・・・さや−５・・・マニ
ホルド、６・・・ピストン・シリンダ装置、７・・・炉
の天井、８・・・電極の初期位置決め機構、９・・・環
状流路。 ｌｆ許出出願人かンンンル・フォー・ミネラル・チクノ
ロシイ代理人弁理士青山 葆 外１名
Claims (5)
- （１）中央の水冷電極と一該水冷電極に対して間隙をお
いて該水冷電極の外側に沿ってガスの流通路を形成する
ように保持されたさやとを備えたプラズマ発生装置用の
電極装置において一 上記さやは、非水冷性のものとするとともに、高い融点
を有する導電性材料から形成したことを特徴とする電極
装置。 - （２）」―配置い融点を有する導電性材料は適宜なグラ
ファイト性材料である特許請求の範囲第１項に記載の電
極装置 - （３）」−記さやは固体グラファイトから形成（−た特
許請求の範囲第２項に記載の電極装置。 - （４）上記電極は一引戻し位置と通常の操作位置との間
で上記さやに対して軸方向（こ移動可能にした特許請求
の範囲＄１項に記載の電極装置。 - （５）上記さやの操作端部は所望のＪし状に成ノｌ＞し
た特許請求の範囲第１項（こ記載の電極装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA823076 | 1982-05-05 | ||
| ZA82/3076 | 1982-05-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58209100A true JPS58209100A (ja) | 1983-12-05 |
Family
ID=25576055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58077366A Pending JPS58209100A (ja) | 1982-05-05 | 1983-04-30 | プラズマ発生用の電極装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4481636A (ja) |
| JP (1) | JPS58209100A (ja) |
| ZW (1) | ZW5783A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2578137B1 (fr) * | 1985-02-22 | 1987-03-27 | Soudure Autogene Francaise | Torche de soudage ou de coupage plasma munie d'une cartouche tuyere |
| IT1191365B (it) * | 1986-06-26 | 1988-03-16 | Cebora Spa | Circuito di comando per una apparecchiatura di talgio o saldatura al plasma ad arco trasferito |
| US4694464A (en) * | 1986-07-30 | 1987-09-15 | Plasma Energy Corporation | Plasma arc heating apparatus and method |
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