• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1990007395A1
    申请号:PCT/JP1989/001300
    申请日:1989-12-25
    公开日:1990-07-12
    发明作者:Shun-Ich Sakuragi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:H05H1-00
    专利说明:
    [0001] 明 钿
    [0002] 移行式プ ラ ズマ ァ ー ク ト ー チ
    [0003] 発明 の技術分野
    [0004] こ の発明 は移行式ブラ ズマ ァ ー ク ト ー チ に関 し 、 特に 厚板切断の場合で も良好 な 切断面を得 る こ と ので き る移 行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チ に関す る 。
    [0005] 発明 の背景技術
    [0006] 従来の移行式プラ ズマ ァ ー ク ト ー チ は第 1 図 に示すよ う に な つ てお り 、 こ の よ う な従来の移行式プ ラ ズマ ァ ー ク ト ー チ の ノ ズル a は電極ホ ルダ b に保持 さ れた電極 c に対向す る 部分がテ 一 パ状 に形成されてお り 、 ト ー チ 内 での 作動ガ ス は電極ホ ル ダ b の周 囲の最短ギ ヤ ッ プ間に 構成 さ れた作動ガ ス通路 e を通過 し た の ち 、 漸次そ の断 面積を縮小す る ノ ズル a 内で加速 さ れ、 ノ ズル a の径が d 、 長 さ 力 j の ス ロ ー 卜 f に達 し 、 こ の ス ロ ー ト f よ り 作動ガ ス の音速に等 し い流速で外部へ放出 さ れ る よ う に な っ て い る 。
    [0007] 上記の よ う な従来の ノ ズル a を使用 し て金属板の移行 式プラ ズマ ア ー ク 切断を行な っ た場合、 新品の ノ ズル a を用 い て も 、 切断の当初か ら 切断面に傾斜が発生す る 頻 度が非常に大 き い。
    [0008] 本願の発明者の検討 に よ れば、 上記現象の発生す る 主 な要因 は次の よ う な こ と に よ る も のであ る こ と 力《わ力、 つ た。 すな わ ち 、 電極 c の 中心軸線 と ノ ズル a の中心軸線 と の微小な ズ レ によ り 電極 c と ノ ズノレ a と の間のギヤ ッ プ が非一様と な り こ のギヤ ッ プ間の作動ガス通路 e を通過 す る 作動ガ ス の流速が上記 ノ ズル a の中心軸線に関 し て 非対称 と な っ て顕著な速度差が生 じ る 。 こ の よ う な非対 称な速度分布を持つ作動ガスが電極 c の下側の混合空間 に流入す る と 、 渦な どの擾乱が生 じ る。 そ して こ の擾乱 は漸次そ の断面積が小 さ く な る ノ ズル a 内で こ れの 出 口 ま で急激に加速さ れる ため、 緩和 さ れ る こ と な く 外部へ 放出 さ れ る 。
    [0009] こ の た め ノ ズル a の ス ロ ー ト f 部で も前記ノ ズル a の 中心軸線 に関 して非対称な乱れた速度分布 と な つ てお り 大気中 に放出 さ れ る ア ー ク ジ ュ ッ ト の指向性が悪 ぐな り ア ー ク ジ ュ ッ の偏向を誘発す る。
    [0010] 本き'の発 :者 ¾ こ ¾r を ¾ 的 に検 す る た め-:、 第
    [0011] 2 図 に示すよ う に、 市販の 5 O A級の エア ー プラ ズマ ァ ー ク ト ー チ の電極ホ ルダ b の先端部の一部を削 り 落と し ノ ズル a と電極ホ ルダ b の ギヤ ッ プ間の作動ガス通路 e で作 ら れ る 作動ガス速度差を よ り 顕著にす る こ と に よ り ノ ズル a 力、 ら放出 さ れる ア ー ク ジ エ ツ ト g の挙動を観察 し o
    [0012] こ の実験を数個の電極ホ ルダを用 いて行な つ た結果、 ア ー ク ジ ヅ ト g の偏向す る 方向 と 、 .電極ホ ルダ b の削 り 落 と さ れた部分の方向が一致す る こ と が確認 さ れた。 こ の こ と は、 ノ ズル a と 電極ホ ル ダ b の形成す る ギ ヤ ッ プ間隔が軸心の ズ レ な ど に よ り 非一様 に な る と 、 ァ一 ク ジ ェ ッ ト g の偏向 を誘起 し て し ま い 、 切断面に傾斜角 0 の傾斜が発生す る 要因 と な っ てい る こ と を示 し て い る 上記切断面の傾斜は、 切断板厚が厚 く な つ た場合に大 き な 問題 と な り 、 厚板切断の場合、 切断面の傾斜角があ る 程度大 き く な る と 、 二次加工を必要 と し た り 、 ま た は と し て な り た た な く な る 場合 も あ る
    [0013] 上記切断面の傾斜の発生を防止す る た め の手段の 1 つ と し て、 ア ー ク 本体、 電極ホ ルダ、 ノ ズルな どの構成部 材の製作加工精度を上げ る 努力が払われて き たが、 加工 精度、 組立て精度な どの実際上の 限界に よ り 、 完全な解 決 に至 っ て い な い。
    [0014] 発明 の概要
    [0015] 本発明 は上記 し た事情に鑑みて な さ れた も のであ っ て そ の 目 的 と す る と こ ろ は、 厚板の 切断 に 際 し て も.傾斜角 の小 さ い良好な 切断面を得 る こ と がで き る 移行式プラ ズ マ ア ー ク ト ー チ を提供す る こ と で あ る 。
    [0016] 上記 目 的を達成す る た め に、 本発明 の第 1 態様に よ れ ば、 電極を固着 し た電極ホ ルダの先端部を、 こ れ と の 間 に テー パ状の作動ガ ス通路を構成す る ノ ズル に て囲繞 し て な る 移行式プラ ズマ ト ー チ に お い て、 該 ノ ズル力《そ の 先端部に形成 さ れた ス ロ ー 卜 の 内側 に 、 前記電極に 対向 す る よ う に 形成 さ れた空間を有す る と と も に 、 そ こ に お い て前記 ノ ズルの ス ロ ー ト 径を d 空間の径を D 、 空間 の軸方向長 さ を H と し た と き に 、
    [0017] D
    [0018] 1 . 5 ≤ 0
    [0019] d
    [0020] で、 かつ
    [0021] H
    [0022] 0 . 7 5 5
    [0023] D
    [0024] の関係を満足す る よ う に に構成 し た こ と を特徵 と す る 移 行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チが提供 さ れる 。
    [0025] ま た、 本発明 の第 2 態様に よれば、 上記 ノ ズルの内側 の作動ガス通路の上流側に設け ら れた旋回気流発生用 の ス ヮ ラ ー を具備す る こ と を特徴 と す る移行式ブラ ズマ ァ ー ク ト ー チが瘙供さ れ る 。
    [0026] 上記各態寧の本発明 の移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チ に よれば、 ' : ¾'ス. :旋回流 と な つ. て作動 不通路内 に流 入 し てか ら ノ ズル内部を下流に向か つ て加速 さ れな力《 ら 流動 し 、 ノ ズノレの ス ロ ー ト よ り 放出 さ れ る 。 こ の と き 、 電極ホ ルダ及びノ ズルの軸心のずれ に よ り 上記作動ガ ス 流に擾乱が発生 し て も 、 作動ガスが電極に対向 し てノ ズ ルの 内側に設け た空間を通 る 間 に、 作動ガ ス の粘性に よ り 緩和 さ れ、 ノ ズルの ス ロ ー ト を通 る と き に は均一な速 度分布 と な っ て放出 さ れ る 。
    [0027] 斯 く し て、 切断面の傾斜角 が小さ い良質な 切断製品を 得る こ と 力《で き る 。 前記 な ら びに.他の本発明 の 目 的、 態様、 そ し て利点 は 本発明 の原理 に合致す る 好適 な具体例が実施例 と し て示 さ れて い る 以下の記述お よ び添附の 図面に関連 し て説明 さ れ る こ と に よ り 、 当該技術の熟達者に と っ て明 ら か に な る であ ろ う 。
    [0028] 図面の簡単な説明
    [0029] 第 1 図 は従来例の要部を示す断面図、
    [0030] 第 2 図 は従来例の電極ホ ルダの先端の一部を削除 し た 場合 の使用状態を示す説明 図、
    [0031] 第 3 図 は本発明 の具体例の要部を示す断面図、 .
    [0032] 第 4 図 は第 3 図 に お け る 線 Π — Π に沿 っ た断面図、 第 5 図、 第 6 図な ら び に第 7 図 は そ れぞれ本発明 の他 の具体例を示す要部断面図、 、
    [0033] 第 8 図 は本発明 の一具体例 と し て の移行式プ ラ ズマ ァ ー ク ト ー チ の先端部の断面図、 そ し て
    [0034] 第 9 A 図及び第 9 B 図 は そ れぞれ従来例 と 本発明 の 具 体例 と を比較 し て示すベベル角 の経時変化線図であ る 。
    [0035] 好 ま し い具体例の詳細な説明
    [0036] 本発明 の幾つ かの具体例を第 3 図か ら 第 9 B 図 に 基づ い て説明す る 。
    [0037] 第 8 図 は本発明 に係 る 移行式プ ラ ズマ ア ー ク ト ー チ の 全体構成を示す も の で 、 図中 2 は 円筒状の電極ホ ルダで こ の電極ホ ルダ 2 の先端の 軸心部 に電極 3 が固着 し てあ る 。 そ し て上記電極ホ ル ダ 2 の先端部は ギ ヤ ッ プを あ け て ノ ズル 1 に て囲繞 さ れてお り 、 こ の ノ ズル 1 の 内側の ギ ャ ッ プ にてテー パ ー状の作動ガス通路 4 が構成 さ れて い る 。 ま た上記電極ホ ルダ 2 の 内側と ノ ズル 1 の外側と が冷却水通 -路 5 にて連通 さ れてい る。
    [0038] 上記移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チ の要部は第 3 図、 第 4 図に示す よ う にな っ ていて、 電極ホ ルダ 2 の外鈿の作 動ガス 通路 4 内に、 電極ホ ルダ 2 の先端側に至 る 作動ガ ス が略接線方向 の渦巻き状に な る よ う にす る た めの ス ヮ ラ ー 6 が設け てあ る 。
    [0039] ノ ズル 1 の先端部に は径カ《 d 、 長 さ が £ の ス ロ ー ト 1 a が設け てあ る が、 こ の スロ ー ト 1 a よ り 内側に、 内径が D 、 軸方向長 さが H の略円柱状の空間 7 が電極 3 と対向 し て設けてあ る 。 こ の空間 7 の 内径 D は ス ロ ー 卜 l a の 径 d の数倍程度の径 と な っ てい る 。 '
    [0040] 上記篛成にお い て、' ノ ズル； Γの 内側に流入す る 作動ガ ス は ス ワ ラ 一 6 に よ っ て旋回気流と な り 、 ノ ズル 1 の下 流に向 っ て流動す る。 こ の場合、 作動ガ ス は、 当初旋回 速度成分の み しか持っ てい な いが、 下流に行 く に従 って こ れの通路断面積が小 さ く な る こ と に よ り 速度が速く な り 、 電極 3 の対向す る 部分で最大 と な る。 そ の後、 ノ ズ ル 1 の空間 7 を通過 して ス ロ ー ト 1 a よ り 放出 さ れる。
    [0041] こ の と き 、 空間 7 を通過す る 作動ガ ス の軸流方向速度 成分は、 こ の空間 7 の軸方向 11分の距離の 間 にわ た つ て 小 さ く 維持 さ れ、 そ の後 ス ロ ー ト 1 a 部にて音速にま で 加速 さ れ る 。 ま た 、 こ の空間 7 内で は旋回速度成分が大 き く 保たれて い る た め、 ア ー ク を安定的 に保持す る 上で の 問題 は な い 。
    [0042] 上記作動時に お い て、 ノ ズル 1 と 電極ホ ルダ 3 の そ れ ぞれの 中心軸線が微小にずれた場合、 作動ガ ス は両者間 の ギ ヤ ッ プで あ る 作動ガ ス通路 4 を通過す る と き に速度 差が生 じ 、 電極下端面の下流側空間で ノ ズルの 中心軸線 に関 し て非対称速度分布に よ る 锓乱が生 じ る 。
    [0043] と こ ろ が、 こ の作動ガス の擾乱は空間 7 内を小 さ な幸由 流速度成分で下流へ移動 し て い く 間 に 、 低流速であ る た め流体の粘性に よ り 緩和 さ れて ゆ き 、 ス ロ ー ト 1 a の入 口付近で は ノ ズル中心軸線に関 し て略対称の速度分布を 持つ流れに な る 。 上記 し た 粘性 に よ る 擾乱の緩和効果を発揮す る た め に は、 作動ガ ス の軸流方向速度成分を十分小 さ く す る と 共 に 、 空間 7 の軸方向長 さ H も上記擾乱が完全に緩和 さ れ る の に十分 な長 さ が必要であ る 。
    [0044] 従 っ て上記寸法 D 、 H の値を適切 に選ぶ こ と が重要で め 。
    [0045] 本願発明者の検討 に よ れば、 ス ロ ー ト l a の径を d と し た と き に 、
    [0046] D
    [0047] 1 . 5 0
    [0048] d
    [0049] で、 かつ
    [0050] H
    [0051] 〇 7 5 ≤ 5
    [0052] D の関係を満たすよ う に D と H を き め た と き に、 本発明に お け る 効果が幅広い運転条件において、 顕著に発揮さ-れ
    [0053] 第 5 図か ら第 7 図 はそれぞれ本発明の他の具体例の各 要部 'を示す も の で、 第 5 図 に示す も の は、 空間 7 a が D
    [0054] 1 > D 2 の 円錐台形状に な っ てい る。 こ の場合、
    [0055] D 2
    [0056] 5 0
    [0057] d
    [0058] で かつ
    [0059] H
    [0060] 0 7 5 5
    [0061] D な る 条件を満足す る と き に顕著な効果を持つ。
    [0062] ま た第 6 図に示す も の は、 空間 7 b がな め ら かな曲線 か ら な る 外周面を有す る 弾頭形状の場合で、
    [0063] D *
    [0064] 〇
    [0065] d
    [0066] で かつ
    [0067] H
    [0068] 0 . 7 5 5
    [0069] D
    [0070] な る 条件を満足す る と き に顕著な効果を持つ.。
    [0071] さ ら に第 7 図 に示す も の は、 空間 7 c が外側に向 っ て 順次径が小 さ く な る 多段の 円筒形状に形成 さ れてい る も の で、 こ の場台、 D
    [0072] 5 1 0
    [0073] d
    [0074] で、 かつ
    [0075] H
    [0076] 0 7 5 ≤ 5
    [0077] D の条件 ¾r満足す る と き に顕著な効果を持つ。
    [0078] 次 に具体的な寸法 に お け る 従来例 と 本発明 の第 図 に 示す具体例 と の作用効果を比較 し た結果を示す。
    [0079] • 従来例
    [0080] d = 0 . 4 m m ΰ = 1 . 4 m m
    [0081] • ¾明例
    [0082] d = 〇 . 4 m m £ = 1 . 4 m m
    [0083] D = 2 m m H = 3 m m
    [0084] ♦ 運転条件
    [0085] 作動電流 1 2 A
    [0086] プ ラ ズマ ガ ス 酸素
    [0087] 作 io力 ス圧力 5 . 5 Kg/cm2 断材 S P c
    [0088] 板 1 . 6 m m 上記両例 に お け る べベル角 （切断面傾斜角 ） 0 は第 9 A 図及び第 9 B 図 に示す よ う に な り 、 第 9 A 図 に示す従 来例の も の に比較 し て第 9 B 図 に 示す本発明例の も の の 方が長時間の使用 に お い て も 切断面傾斜の 小 さ い良質な 切断 σ 質を得 る こ と がで き た。 ま た こ の効果の 付随的な 現象 と し て切断面の下端部 に付着す る ド ロ ス の量が大幅 に減少 さ れた。
    [0089] な お上記切断面傾斜角 0 の測定は所定の ピア シ ン グ回 数の後に行な い、 こ れを周期的 に繰 り 返 し た も のであ る
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 .電極を固着 し た電極ホ ルダの先端部を、 こ れ と の間に テ ー パ状の作動ガス通路を構成す る ノ ズル に て囲繞 し て な る 移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チ にお い て、 該 ノ ズルが そ の先端部 に形成 さ れた ス ロ ー 卜 の 内側に 、 前記電極に 対向す る よ う に形成 さ れた空間を有す る と と も に、 そ こ に お い て前記 ノ ズルの ス ロ ー ト 径を d 、 空間の径お よ び そ の軸方向長 さ を そ れぞれ D お よ び H と し た と き に 、
    D
    0
    d
    で、 かつ
    H
    0 . 7 5 ≤ ≤ 5
    D の関係を満足す る よ う に構成 し た こ と を特徴 と す る 移行 式プラ ズマ ア ー ク ト ー チ。
    2 .第 1 請求項に記載の移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チであ つ て、 前記 ノ ズルの 内側の作動ガス通路の上流側に設け ら れた旋回気流発生用 の ス ワ ラ 一 を具備す る こ と を特徴 と す る 移行式プ ラ ズマ ア ー ク ト ー チ。
    3 .第 1 請求項に記載の移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チであ つ て、 前記空間が略円柱形状であ る こ と を特徴 と す る移 行式プ ラ ズマ ア ー ク ト ー チ。
    4 .第 1 請求項に記載の移行式プ ラ ズマ ア ー ク ト ー チ であ つ て 、 前記空間が逆略 円錐台形状であ る こ と を特徴 と す る 移行式プ ラ ズマ ア ー ク ト ー チ。
    5 -第 1 請求項に記載の移行式プ ラ ズマ ァ ー ク ト ー チであ つ て、 前記空間がな め ら かな 曲線か ら な る 外周面を有す る 弾頭形状であ る こ と を特徵 と す る 移行式ブラ ズマ ァ一 ク ト ー チ。
    6 .第 1 請求項に記載の移行式プラ ズマ ア ー ク ト ー チであ つ て、 前記空 が外側に向か つ て順次径が小 さ く な る 多 段の 円筒形状であ る こ と を特徵 と す る 移行式プラ.ズマ ァ ー ク ト ー チ。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP2408274B1|2020-07-01|Torch tip and torch flow regulation using features of the torch tip.
    CA2173162C|2006-10-17|Spray nozzle and method of manufacturing same
    JP3344694B2|2002-11-11|微粉炭燃焼バーナ
    ES2215506T3|2004-10-16|Boquilla pulverizadora de alta presion.
    EP1390152B1|2007-09-05|Verfahren und vorrichtung zum kaltgasspritzen
    CA2160095C|2007-09-18|Internal mix air atomizing spray nozzle
    US4788402A|1988-11-29|High power extended arc plasma spray method and apparatus
    EP1992414B1|2011-11-30|Sprühdüse
    AU660032B2|1995-06-08|Improved nozzle and method of operation for a plasma arc torch
    EP1221358B1|2005-07-20|Buse destinée à la diffusion concentrée d'un fluide chargé de particules solides, notamment en vue du décapage fin, précis et contrôlé de surfaces
    US7080793B2|2006-07-25|Apparatus comprising an atomizer and method for atomization
    EP0639041B1|1998-02-11|Plasma arc spray gun and anode for it
    EP1605204B1|2020-03-11|methods of manufacturing conical swirlers for fuel injectors
    US4653693A|1987-03-31|Fire fighting fog nozzle
    US3450926A|1969-06-17|Plasma torch
    US3851140A|1974-11-26|Plasma spray gun and method for applying coatings on a substrate
    KR100234572B1|1999-12-15|좁은 분무각을 가진 연소용 액체연료 분무기
    US8080759B2|2011-12-20|Multi-electrode plasma system and method for thermal spraying
    EP0772957B1|1999-09-15|Electrode for a plasma arc torch
    RU2665035C2|2018-08-27|Форсунка дуговой плазменной горелки с криволинейной дистальной концевой зоной
    CN1027215C|1994-12-28|改进的等离子弧起弧方法
    EP0379119B1|1995-04-19|Shrouded thermal spray gun and method
    US6705538B2|2004-03-16|Two-medium spraying nozzle and method of using same
    EP1797747B1|2017-06-28|Plasmabrenner
    EP0775436B1|2002-01-23|Plasma torch with axial injection of feedstock
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0452494A4|1992-03-11|
    EP0452494B1|1996-05-01|
    KR0136576B1|1998-07-01|
    DE68926396T2|1996-11-28|
    KR910700119A|1991-03-13|
    JP2516804B2|1996-07-24|
    EP0452494A1|1991-10-23|
    US5214263A|1993-05-25|
    DE68926396D1|1996-06-05|
    JPH02175080A|1990-07-06|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-07-12| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1990-07-12| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE ES FR GB IT LU NL SE |
    1991-06-06| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990900362 Country of ref document: EP |
    1991-10-23| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990900362 Country of ref document: EP |
    1996-05-01| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990900362 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63/325962||1988-12-26||
    JP63325962A|JP2516804B2|1988-12-26|1988-12-26|プラズマト−チ|DE1989626396| DE68926396T2|1988-12-26|1989-12-25|Plasmabrenner für übertragenen lichtbogen|
    KR90701845A| KR0136576B1|1988-12-26|1989-12-25|이행식 플라즈마 아크 토치|
    EP19900900362| EP0452494B1|1988-12-26|1989-12-25|Transferred plasma-arc torch|
    [返回顶部]