JPS629779A - 金属工作物用プラズマ切断装置 - 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〕 本発明はプラズマノズル孔を有するノズル本体で包囲し
た電極を備える、金属工作物のプラズマ切断装置に関す
る。

〔従来の技術〕

この種のプラズマ切断装置についはて多様な構造が周知
である。プラズマ噴射、即ち高速度のイオン化ガス流を
切断の為に形成する。これは、ノズルから押し出され、
加速されるガス流中のアークを点火することにより形成
される。通常、アークはガス流中に配置した陰極から発
出する。陽極はノズル又は切断される金属工作物のいず
れかである。

基本的に、どんなガスもアークの高温によりプラズマに
変換可能である。実際にはアルゴンの使用が非常に多い
が、それは高濃度のためにアルゴンのイオン化電圧が低
いからである。しかしアルゴンは比較的高価な故、窒素
又は空気なども代用する。

プラズマ噴射は１０℃ないし２０，０００℃以上の熱を
発生するため、プラズマ噴射付近のプラズマ切断装置の
構成要素に相当な熱応力が加わる。従って、各構成要素
、特にプラズマノズルボアあるいはノズル孔を高熱応力
から保護する必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、比較的高価なアルゴンばかりでなく窒
素又は空気もプラズマガスとして用いて作動でき、なお
かつ高温下においても優れた耐久性と高い機能を持つ装
置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この問題は、ノズル本体のプラズマノズル孔に加え、ガ
ス通路として多数の微細なボア又は孔を設け、これらの
孔を該プラズマノズル孔を中心に囲むように配置するこ
とによって解決される。

〔発明の効果〕

微細なボア又は孔をプラズマノズルの周囲に設けること
によって、有効な冷却が行われる結果、極端な高熱応力
に対する防御が可能となる。ボア又は孔を通過するガス
流も、工作物が放射する熱に対する防御壁を形成し、同
時に高熱はガス流によって消散する。

ボア又は孔が、ノズルキャップにより保護された領域内
でノズル本体から通ずるやり方で、該装置を構成すれば
、°該ボア又は孔が造り出すガス流はプラズマ噴射の方
向に、内側に向かい、よって防御効果が高まる。

ガス供給ラインから発出し、電極又は電極を担持する電
極本体を囲む中央域に至ることを特徴とする接線方向の
ボアは、渦巻方向の流れによって、ボア又は孔口上流の
ガスの均一な配分に加えてねじれを、従って安定したプ
ラズマ噴射を確保する。

本発明によって、所謂単１ガス切断装置又は複合ガス切
断装置の様な装置を構成できる。

複合ガス切断装置の場合、窒素等のガスをプラズマガス
として加圧して、ノズル孔に供給する。

二酸化炭素又は圧縮空気等の第２のガスを冷却ガスとし
て単独に使用し、ボア又は孔に供給するが、このときは
半径方向又は接線方向のボアが好適である。このように
この場合は装置に別々の２種のガスがあり、それらは器
具の付近で遭遇するだけである。

このような複合ガス装置の有効実施例は、特許請求の範
囲第４項ないし第６項により保護される。

特許請求の範囲第４項ないし第６項による構造の結果、
電極をプラズマノズル孔に対し、正確に中心的に配置す
ることが可能な一方、切断流の電極への良好な伝達を確
実にする。この中心的配置はプラズマ流の高温から、外
側のガスの層を介してプラズマノズル孔を保護する上に
重要である。

このような防御は、プラズマ流がガスノズルの正に中心
から流れる場合にのみ保証される。特許請求の範囲第５
項及び第６項による電極の構造と取付けの結果、高温下
でもこの正確な中心的装着が達成され、変形は全く起ら
ない。中心フランジと協働して、箱ナツトは軸方向での
装着を達成し、切断流の良好な伝達を特徴とする 特許請求の範囲第７項ないし第９項は単１ガス装置を保
護する。

細いノズル迄の送出ラインの特殊構造の結果、鋭角度の
、又は強いガス流が、電極本体の室底部に対して向けら
れる。次にガスの１部が中央域からノズル領域に流れて
プラズマ流を形成し、他方、ガスの大部分は微細なボア
又は孔を通過して冷却を達成する。圧縮空気もガスとし
て使用できる。

特許請求の範囲第９項に記載される漏斗形延長部は、ガ
ス流を好適かつ正確な方法で分割し、プラズマノズル孔
の近辺へ伝導することを可能にする。

〔実施例及び作用〕

添付図面を参照しつつ、２種の非限定的実施例と関連さ
せて、本発明の詳細を以下に説明する。

第１図に示す切断ガンは、ガングリップ１、スイッチ２
、ガンヘッド３を含む。ガンヘッドケーシングを４で示
す。ケーシングの先端はノズルキャップ５で覆われる。

第２図はガンヘッド３のケーシング４を断面図で示す。

切断流の供給ラインはケーシングに導入され、７におい
てプラズマガス（本例では窒素）供給のための空所を形
成する。第２の供給ライン８は点火、又はパイロット流
を伝え、冷却ガス（本例では二酸化炭素又は圧縮空気）
の供給に使用される。９に明示の通り、ライン８も管の
形状をなしている。

プラズマガスは供給ライン６を通って、中心に構成した
供給ライン１２に至り、該ライン１２に螺合した挿入体
１５はその下端に接線方向ボア１３を設け、該ボアを介
してプラズマガスを中央領域１４へ流通する。該領域１
４は絶縁スリーブ１７及びリングバッキング１６によっ
て、更に外側に位置する他の構成要素から隔離される。

プラズマガスはボア１３から絶縁スリーブ１７沿いに電
極１８近辺へ、更に点火領域２５へと下流し、錯化合物
製のノズル本体２４に形成されたプラズマノズル孔２６
へと流出する。

電極１８は前端を尖らせ、点火領域２５の中心に正確に
配置され、その先端はプラズマノズル孔２６を貫通する
軸の中心にある。又、電極は中央フランジ１９を有する
。該先端から離れた電極の主軸２０は、正確に中心的に
配置された嵌合ブツシュ２１の形で、供給ライン１２の
端部に挿入される。中央フランジ１９は供給ラインの該
嵌合ブシュ２１と係合する。

箱ナツト２２は供給ラインの端部に蝦合する。

該箱ナツトの軸受面２３は中央フランジ１９の対応面と
係合し、それを供給ライン１２の嵌合ブツシュ２１に対
し、堅固に押しつける。

上記の構造によって、点火領域２５とプラズマノズル孔
２６に対し、電極を正確に中心に配置し、高温下でも歪
みを起さずにこの配置を維持することを可能にする。加
えて、溶接流の電極に対する良好かつ確実な伝導が保証
される。

空所９を流れる冷却ガスは、冷却ガスライン２８に流入
し、そこから絶縁スリーブ１７を囲む環状室２９に至る
。該環状室２９はノズル本体２４に形成された細いポア
叩ち孔２７と連結する。これらの中心的に、均等に配分
された孔２７が均質で有効な冷却流を確実にし、この冷
却流が強い応力にさらされた構成分子を、特に該領域の
ノズル本体２４を極端な高温応力、特に工作物が放射す
る高熱に対して効果的に防御する。ノズルキャップ５は
、ボア即ち孔２７を遮蔽し、冷却ガス流を対応して内側
に伝導するような構造になっている。

本装置を作動する場合、先ずノズル本体２４に陽極とし
ての点火装置を用いて、高電圧、重畳高周波の比較的低
い電流を短時間供給する。電極１８とノズル本体２４の
間、点火領域２５の付近で、プラズマガス中にイオン化
が起ってパイロットアークが点火され、直ちにプラズマ
ガス流を伴出し、プラズマノズル孔２６から大気中に噴
射される。

パイロットアークが陽極化した工作物に打ち当ると、よ
り高い切断流が自動的に接続され、点火エネルギーは断
たれる。同時に冷却ガス流がボア２７を介して、関連す
る冷却、防御作用を達成する。

ノズルキャップ５を非作動時に修理のため取り外し、し
かも電流を切るのを忘れた場合、電線１１に連絡する安
全切り換え装置１０が動力供給の自動的遮断を保証する
。

所謂、単ｌガス切断装置を第３図に示す。同等の部分に
同じ参照番号を付与する。

冷却ガスの供給管９の代りに、点火電流又はパイロット
電流用として唯１本の供給ライン８があるだけである。

本例では圧縮空気である所の単１ガスを空所７から供給
ライン６に供給する。

供給ライン１２の先端と螺合する挿入体３０は管３１を
含み、液管３１は集合領域３２に突出し、半径方向かつ
接線方向のボア１３が配置された平面を越える。該管の
先端を３６で示す。

集合領域３２は、底を閉鎖された即ち基台を備える室３
５と連結する。液室３５は電極本体３４の中に形成され
、更に該本体内にジルコン等の相応の抵抗材料で造った
電極３９を配置する。電極３９は薄くて細長いロッドと
して形成されていて、プラズマ孔２６と正確に対面する
。

ノズル本体２４には今回も細いボア即ち孔を設け、これ
らはプラズマノズル孔２６の周囲に中心的に配置され、
実質的に軸方向に延びる。電極本体３４を囲む点火領域
３７は、その上端、即ちプラズマノズル孔２６から離れ
た端部に漏斗形の延長部３８を設ける。

点火作用は第２図の実施例と同様に行われ、この場合も
安全切り換え装置１０を設ける。

供給ライン７．１２から供給された圧縮空気は、冷却ガ
スとプラズマガスの双方の役割を同時に果す。ガスは電
極本体３４内の室３５の底に向って流れ、続いてボア１
３から中央領域１４に流入する。その後冷却のため微細
なボア即ち孔２７を通過、更に延長部３８と点火領域３
７からプラズマ孔２６へ達し、工作物に対面する。

中央領域において、プラズマガス流が発生し安定して維
持される一方、充分量の空気が冷却と保護の為に、細い
ボア又は孔２７を通過するような方式で圧縮空気は分割
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の実施例の側面図で、切断ガ
ンとして構成されている。 第２図は所謂複合ガス構造のガンヘッドの断面図である
。 第３図は単１ガス構造のガンヘッドの第２図に対応した
断面図である。 １・・・ガングリップ、２・・・スイッチ、３・・・ガ
ンヘッド、４・・・ガンヘッドケーシング、５・・・ノ
ズルキャップ、６，８．１２・・・供給ライン、７・・
・空所、１３・・・ボア、１４・・・中央領域、１５．
３０・・・挿入体、１６・・・リングバッキング、１７
・・・絶縁スリーブ、１８．３９・・・電極、１９・・
・中央フランジ、２０・・・電極主軸、２１・・・嵌合
ブツシュ、２２・・・箱ナツト、２４・・・ノズル本体
、２５．３７・・・点火領域、２６・・・プラズマノズ
ル孔、２８・・・冷却ライン、２９・・・環状室、３１
・・・管、３２・・・集合領域、３４・・・電極本体、
３５・・・室、３８・・・漏斗形延長部、１０・・・安
全切り換え装置、１１・・・電線、２７・・・ボア又は
孔。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマノズル孔を有するノズル本体で包囲した
   電極を備える金属工作物用プラズマ切断装置にして、ノ
   ズル本体のプラズマノズル孔に加え、ガス通路として多
   数の微細なボア又は孔を設け、これらの孔が該プラズマ
   ノズル孔を中心に、囲むように配置されることを特徴と
   する上記切断装置。
2. （２）ボア又は孔がノズルキャップにより保護される領
   域内で、ノズル本体から通じていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の金属工作物用プラズマ切断
   装置。
3. （３）接線方向のボアがガス供給ラインから発出し、電
   極又は電極を担持する電極本体を囲む中央領域に至るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の金属工作物用プラズマ切断装置。
4. （４）プラズマノズル孔へのプラズマガス供給と、冷却
   ガスの供給とを別々に備え、冷却ガス供給ラインが環状
   室に導入され、該環状室よりボア又は孔が発出し、該環
   状室は絶縁スリーブによって中央領域から分離され、プ
   ラズマガス供給ラインが該中央領域に導入され、該中央
   領域からプラズマノズル孔が発出し、そこに電極も配置
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の金属工作物用プラズマ切断装置
   。
5. （５）電極が、正確に中心的に配置された嵌合ブッシュ
   に挿入されることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第４項のいずれかに記載の金属工作物用プラズマ切
   断装置。
6. （６）電極が中央フランジを有し、該フランジが箱ナッ
   トによって嵌合ブッシュに堅固に押しつけられることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の金属工作物用
   プラズマ切断装置。
7. （７）プラズマガスと冷却ガスの双方を形成するガス合
   同供給ラインを備え、該ガス供給ラインの先端が狭いノ
   ズルの構造を成し、該ノズルが流れの方向に閉鎖された
   室に導入され、電極を担持する電極本体内に該室が配置
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の金属工作物用プラズマ切断装置
   。
8. （８）電極が電極本体中に埋め込まれ、軸線方向に延長
   する細長い薄いロッドとして形成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載
   の金属工作物用プラズマ切断装置。
9. （９）電極を囲む点火領域が中央領域に面したその先端
   に漏斗状延長部を設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項又は第８項に記載の金属工作物用プラズマ切断
   装置。
10. （１０）切断流のために安全切り換え装置が設けられ、
    ノズルキャップが外された際に作動することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載
    の金属工作物用プラズマ切断装置。