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JP3657683B2 - Plasma torch - Google Patents

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JP3657683B2
JP3657683B2 JP04736296A JP4736296A JP3657683B2 JP 3657683 B2 JP3657683 B2 JP 3657683B2 JP 04736296 A JP04736296 A JP 04736296A JP 4736296 A JP4736296 A JP 4736296A JP 3657683 B2 JP3657683 B2 JP 3657683B2
Authority
JP
Japan
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gas
nozzle
hole
tertiary
plasma
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Application number
JP04736296A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH09239545A (en
Inventor
昭 古城
大司 坂井
裕隆 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Koike Sanso Kogyo Co Ltd
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Publication date
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  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマトーチに関するものであり、特に三層の気流を供給して切断を行うプラズマトーチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
プラズマ切断装置は、プラズマトーチ先端のノズル内部に取り付けられた電極からプラズマガスに高電圧をかけてプラズマアークを発生させ、プラズマジェットとしてノズル先端より噴出してその高温と噴出の物理的エネルギーによって切断が行われる。プラズマガスは非鉄金属や非金属を切断する場合にはアルゴンガスや水素ガスを使用し、鋼板やステンレス鋼板を切断する場合に於いては酸素ガスや空気などの酸化性ガスを供給する。
【0003】
しかしプラズマジェットのみでは到達力が弱いことから、二次気流をプラズマジェットの周囲に沿わせる形で噴出することが行われている。ここで金属の切断に於いては酸素を供給して燃焼させることにより高能率な切断が可能であることから、プラズマガスが酸素でない場合には二次気流に酸素が使用されることが多い。その場合、切断部位に於ける酸素濃度を向上させるために二次気流の周囲に三次気流を噴出すると有効である。
【0004】
その際において、二次気流又は三次気流には安価な空気が使用されるが、その内部に流れるプラズマガスまたは酸素の純度を保つ観点から、これらの気体を混合して噴出することが行われている。また切断材によってはプラズマガスに混合気流を使用することもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように混合気流を使用する場合には、予めガス混合器等により所定の比率に混合してからトーチに供給している。従って二種またはそれ以上の気体を混合するためのガス混合器が必要であり、プラズマ切断システムを高価にしている。また混合ガスをノズルに供給するために、供給用ホースの材質は混合されているすべての気体に対して耐性のある物にしなければならない。
【0006】
また混合すべきガスが炭化水素系ガスと酸素のように可燃性ガスと支燃性ガスの組み合わせである場合、混合された状態で供給することは時として逆火や爆発を招くおそれがあり、取り扱いに注意を要していた。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係るプラズマトーチは、プラズマトーチ先端に配置されたノズルにプラズマガス及び二次ガス及び三次ガスを供給して切断を行うプラズマトーチであって、該プラズマトーチの中心部に配置される電極と、該電極との間にプラズマガス通路を形成する第一ノズル部材と、該第一ノズル部材との間に二次ガス通路を形成する第二ノズル部材と、該第二ノズル部材との間に三次ガス通路を形成する第三ノズル部材と、前記第二ノズル部材に嵌合される第一キャップ部材と、該第一キャップ部材との間に二次ガス供給路を形成する第二キャップ部材と、該第二キャップ部材との間に三次ガス供給路を形成する第三キャップ部材とからなり、前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路を連通させる孔を設けたことを特徴とする。
【0008】
また、前記孔は前記第二ノズル部材に設けたものであり、該孔は前記二次ガス通路を介して前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路とを連通させることを特徴とする。
【0009】
また、前記孔は前記第二キャップに設けたものであり、該孔は前記三次ガス供給路を介して前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路とを連通させることを特徴とする。
【0010】
また、前記三次ガス供給路または前記三次ガス通路において、前記孔よりもガス供給経路の上流側の経路断面積を該孔の開口部近傍よりも狭く形成することによりインジェクター構造を形成することが望ましい。
【0011】
また、前記孔をプラズマトーチの軸心に直交する平面内に於いてその半径方向から所定の角度を有して形成することにより、該孔を通過するガスを旋回せしめるよう構成することができる。
【0012】
上述の如く構成したことにより、本発明に係るプラズマトーチはトーチ内部に於いて気体を混合することが可能になり、ガス混合器が必要なくなると共にガスを個別に供給することが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図を用いて本発明に係るプラズマトーチの第一の実施例を詳細に説明する。図1に示すのは第一実施例に係るプラズマトーチ先端部の断面図、図2はノズルの拡大断面図である。
【0014】
図1に示すのはプラズマトーチ1の先端部の断面図である。トーチ1先端に於ける構成の概要としては、トーチ1の軸心と一致する如く電極4が配置され、該電極4の先端にはセンタリングストーン5を介してノズル2が嵌合されている。そしてキャップ3がノズル2に嵌合されると共にトーチ1に取り付けられており、該キャップ3はトーチ1の先端を庇護すると共にノズル2をトーチ1に係止する働きを有している。以下にそれぞれについて説明する。
【0015】
トーチ1の中央部に配置された電極4は先端を閉鎖された円筒状の部材であり、先端にタングステンやハフニウム等の電極材4aが埋設されている。プラズマガスに酸素を使用する場合にはタングステンでは瞬時に燃え尽きてしまうため、酸化物の溶融温度が高いハフニウムが使用される。電極内部には冷却管4bが配置されており、これにより冷却水を電極先端に供給している。電極4はトーチ1の後方に於いて支持されており、電極4の周囲は間隙を有してプラズマガス供給路12を形成している。
【0016】
電極4の外周にはセラミック製の円筒部材であるセンタリングストーン5が嵌合されている。センタリングストーン5にはトーチ1断面の半径方向に対し所定の角度を有する複数のプラズマガス通過孔5aが設けられており、プラズマガス供給路12から供給されるプラズマガスがこの通過孔5aを通過することにより旋回しながら後述のプラズマガス通路18に供給される。プラズマガスが旋回することによりプラズマアークの発生基点が安定し、シリースアークを防ぐと共にプラズマアークの発生を安定化させている。またセンタリングストーン5は絶縁体により成形されており、電極とノズル2とを絶縁する機能を有している。
【0017】
ノズル2は、図2に示すように、第一ノズル6、第二ノズル7、及び第三ノズル8からなる三層構造を有している。各ノズル部材は略円筒形の胴部と前方に向かって突出する円錐形の先端部を有する中空の部材であり、円錐の先端にプラズマジェット等を噴出させるオリフィスが形成されている。
【0018】
まず第一ノズル6は、センタリングストーン5の外周且つ前方に嵌合され、第一ノズル6の円錐後面と電極4先端部との間に間隙を有してプラズマガス通路18を形成している。プラズマガス供給路12より供給されたプラズマガスは、センタリングストーン5のプラズマガス通過孔5aにより旋回しながらプラズマガス通路18内に噴出される。
【0019】
本実施例に係るプラズマトーチは移行式であって、まず電極4に電圧をかけると同時にノズルに逆電圧をかけることにより電極と第一ノズル6の内面との間で放電し、プラズマガス通路18内に供給されたプラズマガスが電離してパイロットアークが形成される。しかる後にワークに逆電圧をかけると共にノズルにかけられた逆電圧を遮断し、プラズマガスに導電させることにより電極とワークの間にアークを移行させ、プラズマアークを発生させる。プラズマアークは第一ノズル6の先端に設けられたオリフィス6aにおいて絞られると共に冷却され、より高温のプラズマジェットが生成される。
【0020】
第一ノズル6の外周且つ前方には第二ノズル7が嵌合されており、第一ノズル6の円錐前面と第二ノズル7の円錐後面との間に間隙を有して二次ガス通路19を形成している。第二ノズル7の前面である円錐の先端にはオリフィス7aが設けられており、該オリフィス7aは第一ノズル6に設けられたオリフィス6aよりも小径に形成されている。従ってオリフィス6aから噴出したプラズマガスはオリフィス7aによって絞られて、さらに高温且つ高速のプラズマジェットとなる。
【0021】
また第二ノズルの円錐面にはオリフィス7aを中心とする同心円上には複数の孔7bが配列されている。この孔7bは、トーチ1の軸心を含む平面内に於いて三次ガス通路20の経路に対し略45度程度傾斜して設けられ、またトーチ1の軸心に直交する平面内に於いてその半径方向から所定の角度を有して形成されている。
【0022】
なお、図中に於いて孔7bの直径が段付きになっているのは、孔7bの直径が 0.2〜 0.3mm程度の太さで形成されることから加工が困難な為である。また、第二ノズル7前面の孔7bより上流側には隆起部7cが設けられており、後述する三次ガス通路20の経路断面積をせばめるよう構成されている。
【0023】
第二ノズル7の胴部外周面のトーチ1側端縁には段部7eが設けられており、この段部7eに第一キャップ9が係止されつつトーチ1に取り付けられている。すなわち第一ノズル6及び第二ノズル7は、第一キャップ9によってトーチ1に係止されている。この第一キャップ9と第一ノズル6の胴部外周面との間には冷却水通路15が形成されており、図示しない冷却水供給路から冷却水を供給されてノズル2を冷却している。
【0024】
また第二ノズル7の胴部には複数の孔である二次ガス通過孔7dが形成されており、さらに第二ノズル7の胴部外周且つ前方には第二キャップ10が嵌合されている。すなわち第二キャップ10は第一キャップ9との間に間隙を有して二次ガス供給路16を形成し、キャップ3内の二次ガス供給路16から二次ガス通過孔7dを介してノズル2内の二次ガス通路20に二次ガスを供給し得るよう構成されている。二次ガス通過孔7dはトーチ1の断面の半径方向から所定の角度を以て形成されており、これにより二次ガス通過孔7dを通過した二次ガスは旋回しつつ二次ガス通路19に供給される。
【0025】
第二ノズル7の前面に第三ノズル8が嵌合されており、第二ノズル7との間に間隙を有して三次ガス通路20を形成している。第三ノズル8も第一ノズル6及び第二ノズル7と同様にその先端部にオリフィス8aを有し、該オリフィス8aは他のオリフィス6a、7aよりも大径に形成されて、プラズマガス、二次ガス及び三次ガスを噴出するよう構成されている。
【0026】
第三ノズル8の胴部には三次ガス通過孔8bが設けられており、また胴部外周面のトーチ1先端側端縁には段部8cが形成されている。この段部に第三キャップ11を嵌合して該第三キャップ11をトーチ本体1に取り付けることによって第三ノズル8がトーチ1に係止されている。第三キャップ11は上記第二キャップ10との間に間隙を有して三次ガス供給路17を形成しており、三次ガスはトーチ1本体内の三次ガス供給パイプ14からキャップ2内の三次ガス供給路17、前記三次ガス通過孔8bを経由してノズル内の三次ガス通路19に供給され、プラズマジェットと共に噴出される。
【0027】
ここで、前述したように第二ノズル7の前面において孔7bの後方に隆起部7cがあることから、三次ガス通路20はインジェクター構造を形成している。すなわち三次ガス通路20は孔7bの開口部においてせばめられた経路断面積が急激に広がる構造となっており、通過する三次ガスの静圧が低下し、孔7bから二次ガスを吸引する。従って三次ガスは二次ガスを巻き込んで混合し、第三オリフィス8aからプラズマジェットと共に噴出される。
【0028】
また、孔7aがトーチ1の軸心に直交する平面内に於いてその半径方向から所定の角度を有して形成されていることから、孔7aから噴出した二次気流は旋回しながら三次ガス通路20に混入する。従って二次ガスと三次ガスは円滑且つ迅速に混合され、均一な混合気体として第三ノズル8のオリフィス8aから噴出される。
【0029】
上記のように構成したことにより、本発明に係るプラズマトーチ1に於いては、予め二種の気体を混合させることなく、個別に供給した二種類の気体をトーチ先端に於いて混合させて混合気体を噴出させることが可能な構成となっている。またインジェクター構造を成したことにより、二次ガスに高い圧力を要求することなく効率的に二次ガスを三次ガスに混入することが可能である。
【0030】
次に図3を用いて本発明に係る第二の実施例を説明する。前述の第一実施例と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。図3に於けるプラズマトーチは、第一実施例に比して第二ノズル21に於いてのみ異なる構成を有している。
【0031】
第二ノズル21は第一実施例と同様第一ノズル6の外周且つ前方に嵌合されており、第一ノズル6の円錐前面と第二ノズル21の円錐後面との間に間隙を有して二次ガス通路19を形成している。第二ノズル21の円錐前面には段部21dが形成されており、その内周面に第三ノズル8が嵌合されている。
【0032】
段部21dには、ノズル2内である二次ガス通路19とキャップ3内である三次ガス供給路17とを連通させる孔21bが設けられている。従って二次ガス通路19に供給された二次ガスの一部は、孔21bを通って三次ガス供給路17に噴出し、三次ガスと混合する。混合ガスは第三ノズル8の胴部に設けられた三次ガス通過孔21bを通って三次ガス通路20に供給され、プラズマジェットと共に噴出される。
【0033】
次に図4を用いて本発明に係る第三の実施例を説明する。本実施例において第二ノズル23には孔は設けられておらず、第二キャップ24の第二ノズル23との接触部近傍に孔24aが設けられている。また第二キャップ24の前面であって前記孔24aのトーチ1側には隆起部分24bが設けられており、第三キャップ11との間に形成される三次ガス供給路17の経路断面積がせばめられるよう構成されている。
【0034】
即ち、三次ガス供給路17はインジェクター構造を形成しており、供給されたガスは隆起部24bにおいて一旦圧縮され、孔24aの開口部において膨張する。これにより三次ガスの流速が局部的に増加すると共に静圧が低下し、二次ガスの吸引効率を上げて三次ガスと混合することが可能である。
【0035】
なお上記実施例に於いてインジェクター構造を第一及び第三実施例には設け、第二実施例に於いては設けないものとして説明したが、何れの場合に於いてもインジェクター構造を設けるか又は設けないことを選択することが可能である。また図1及び図4において孔を直径の変化する二段の穴として図示しているが、図2に示すように段を有しない孔としても良い。また、孔の傾斜角度を45度程度として示したが、吸引効率の観点から30〜45度程度であることが望ましい。
【0036】
また上記実施例に於いて、孔および各ガスの供給路と通路の間に位置する通過孔について、トーチ1の断面の半径方向から所定の角度を以て形成することにより各ガスが旋回するよう構成して示した。しかし、旋回の方向及び旋回の有無は任意であり、特に限定するものではない。
【0037】
【発明の効果】
上述のごとく構成したことにより、本発明に係るプラズマトーチはトーチ先端の内部に於いて二次ガスと三次ガスを混合させることができる。またインジェクター構造を設けることによって三次ガスにより二次ガスを吸引することができ、混入の効率を上げることができる。また、二次ガスを三次ガスに連通させる孔に角度を設定することにより混入した後の混合を均一なものとすることができる。
【0038】
したがって独立に供給した気体をノズル先端に於いて混合させることができ、混合すべき気体が炭化水素系ガスと酸素のように可燃性ガスと支燃性ガスであった場合にも、使用ガスに対する安全性の向上を図ることができる。
【0039】
また、予め混合する必要が無いことから混合器の設備を省略することができ、システムを簡素化して価格を低減させることが可能となる。また、ある一本の供給ホースには一種類の気体しか通過しないため供給ホースが専用化でき、使用する気体に耐久性のあるホースを選択することが容易となり、単価の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施例に係るプラズマトーチ先端部の断面図である。
【図2】プラズマトーチの先端部の拡大断面図である。
【図3】第二実施例に係るプラズマトーチ先端部の断面図である。
【図4】第三実施例に係るプラズマトーチ先端部の断面図である。
【符号の説明】
1…トーチ
2…ノズル
3…キャップ
4…電極
5…センタリングストーン
6…第一ノズル
7…第二ノズル
7b…孔
8…第三ノズル
9…第一キャップ
10…第二キャップ
11…第三キャップ
12…プラズマガス供給路
13…二次ガス供給パイプ
14…三次ガス供給パイプ
15…冷却水通路
16…二次ガス供給路
17…三次ガス供給路
18…プラズマガス通路
19…二次ガス通路
20…三次ガス通路
20a…インジェクター
21…第二実施例に係る第二ノズル
23…第三実施例に係る第二ノズル
24…第三実施例に係る第二キャップ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma torch, and more particularly to a plasma torch that cuts by supplying a three-layer airflow.
[0002]
[Prior art]
The plasma cutting device generates a plasma arc by applying a high voltage to the plasma gas from the electrode attached to the inside of the nozzle at the tip of the plasma torch. Is done. As the plasma gas, argon gas or hydrogen gas is used when cutting non-ferrous metals or non-metals, and oxidizing gas such as oxygen gas or air is supplied when cutting steel plates or stainless steel plates.
[0003]
However, since the reaching force is weak only with the plasma jet, the secondary air stream is ejected along the periphery of the plasma jet. Here, in the cutting of the metal, oxygen can be cut efficiently by supplying oxygen and burning it. Therefore, when the plasma gas is not oxygen, oxygen is often used for the secondary airflow. In that case, it is effective to eject a tertiary airflow around the secondary airflow in order to improve the oxygen concentration at the cutting site.
[0004]
In that case, inexpensive air is used for the secondary air flow or the tertiary air flow, but these gases are mixed and ejected from the viewpoint of maintaining the purity of the plasma gas or oxygen flowing in the air. Yes. Depending on the cutting material, a mixed gas stream may be used for the plasma gas.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the mixed airflow is used, the airflow is supplied to the torch after being mixed in a predetermined ratio by a gas mixer or the like in advance. Therefore, a gas mixer for mixing two or more gases is required, making the plasma cutting system expensive. Also, in order to supply the gas mixture to the nozzle, the material of the supply hose must be resistant to all the gases being mixed.
[0006]
In addition, when the gas to be mixed is a combination of a flammable gas and a combustion-supporting gas such as hydrocarbon gas and oxygen, supplying it in a mixed state may sometimes cause backfire or explosion, Care was required for handling.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a plasma torch according to the present invention is a plasma torch for cutting by supplying a plasma gas, a secondary gas and a tertiary gas to a nozzle disposed at the tip of the plasma torch, An electrode disposed in the center, a first nozzle member that forms a plasma gas passage between the electrode, a second nozzle member that forms a secondary gas passage between the first nozzle member, and A third nozzle member forming a tertiary gas passage with the second nozzle member, a first cap member fitted to the second nozzle member, and a secondary gas supply path between the first cap member And a third cap member that forms a tertiary gas supply path between the second cap member, and a hole for communicating the secondary gas supply path and the tertiary gas path is provided. Special To.
[0008]
Further, the hole is provided in the second nozzle member, and the hole communicates the secondary gas supply path and the tertiary gas path via the secondary gas path.
[0009]
Further, the hole is provided in the second cap, and the hole communicates the secondary gas supply path and the tertiary gas path via the tertiary gas supply path.
[0010]
Further, in the tertiary gas supply path or the tertiary gas path, it is desirable to form an injector structure by forming a path cross-sectional area upstream of the gas supply path from the hole narrower than the vicinity of the opening of the hole. .
[0011]
In addition, the hole passing through the hole can be swirled by forming the hole at a predetermined angle from the radial direction in a plane orthogonal to the axis of the plasma torch.
[0012]
With the above-described configuration, the plasma torch according to the present invention can mix gases inside the torch, eliminating the need for a gas mixer and supplying the gases individually.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the plasma torch according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the plasma torch tip according to the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle.
[0014]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the tip of the plasma torch 1. As an outline of the configuration at the tip of the torch 1, the electrode 4 is arranged so as to coincide with the axial center of the torch 1, and the nozzle 2 is fitted to the tip of the electrode 4 via a centering stone 5. A cap 3 is fitted to the nozzle 2 and attached to the torch 1, and the cap 3 protects the tip of the torch 1 and has a function of locking the nozzle 2 to the torch 1. Each will be described below.
[0015]
The electrode 4 disposed in the central portion of the torch 1 is a cylindrical member whose tip is closed, and an electrode material 4a such as tungsten or hafnium is embedded in the tip. When oxygen is used for the plasma gas, tungsten burns out instantaneously, so hafnium having a high oxide melting temperature is used. A cooling pipe 4b is disposed inside the electrode, thereby supplying cooling water to the tip of the electrode. The electrode 4 is supported behind the torch 1, and a plasma gas supply path 12 is formed with a gap around the electrode 4.
[0016]
A centering stone 5, which is a ceramic cylindrical member, is fitted to the outer periphery of the electrode 4. The centering stone 5 is provided with a plurality of plasma gas passage holes 5a having a predetermined angle with respect to the radial direction of the cross section of the torch 1, and the plasma gas supplied from the plasma gas supply path 12 passes through the passage holes 5a. Thus, the gas is supplied to the plasma gas passage 18 described later while turning. The plasma gas swirling stabilizes the generation point of the plasma arc, prevents the series arc and stabilizes the generation of the plasma arc. The centering stone 5 is formed of an insulator and has a function of insulating the electrode from the nozzle 2.
[0017]
As shown in FIG. 2, the nozzle 2 has a three-layer structure including a first nozzle 6, a second nozzle 7, and a third nozzle 8. Each nozzle member is a hollow member having a substantially cylindrical body portion and a conical tip portion protruding forward, and an orifice for ejecting a plasma jet or the like is formed at the tip of the cone.
[0018]
First, the first nozzle 6 is fitted to the outer periphery and the front of the centering stone 5, and a plasma gas passage 18 is formed with a gap between the conical rear surface of the first nozzle 6 and the tip of the electrode 4. The plasma gas supplied from the plasma gas supply passage 12 is jetted into the plasma gas passage 18 while swirling through the plasma gas passage hole 5 a of the centering stone 5.
[0019]
The plasma torch according to this embodiment is a transfer type. First, a voltage is applied to the electrode 4 and at the same time, a reverse voltage is applied to the nozzle to discharge between the electrode and the inner surface of the first nozzle 6. The plasma gas supplied inside is ionized to form a pilot arc. Thereafter, a reverse voltage is applied to the workpiece, the reverse voltage applied to the nozzle is cut off, and the plasma is made to conduct by transferring an arc between the electrode and the workpiece, thereby generating a plasma arc. The plasma arc is throttled and cooled at an orifice 6a provided at the tip of the first nozzle 6, and a higher temperature plasma jet is generated.
[0020]
A second nozzle 7 is fitted on the outer periphery and the front of the first nozzle 6, and a secondary gas passage 19 is provided with a gap between the conical front surface of the first nozzle 6 and the conical rear surface of the second nozzle 7. Is forming. An orifice 7 a is provided at the tip of the cone, which is the front surface of the second nozzle 7, and the orifice 7 a is formed with a smaller diameter than the orifice 6 a provided in the first nozzle 6. Therefore, the plasma gas ejected from the orifice 6a is throttled by the orifice 7a, and becomes a higher temperature and higher speed plasma jet.
[0021]
A plurality of holes 7b are arranged on a concentric circle centered on the orifice 7a on the conical surface of the second nozzle. The hole 7b is provided at an angle of approximately 45 degrees with respect to the path of the tertiary gas passage 20 in a plane including the axis of the torch 1 and in a plane perpendicular to the axis of the torch 1. It is formed with a predetermined angle from the radial direction.
[0022]
In the drawing, the diameter of the hole 7b is stepped because the diameter of the hole 7b is about 0.2 to 0.3 mm, so that processing is difficult. Further, a raised portion 7c is provided on the upstream side of the hole 7b on the front surface of the second nozzle 7, so that the cross-sectional area of the tertiary gas passage 20 to be described later is reduced.
[0023]
A stepped portion 7e is provided at an edge of the outer peripheral surface of the body portion of the second nozzle 7 on the side of the torch 1, and a first cap 9 is locked to the stepped portion 7e and attached to the torch 1. That is, the first nozzle 6 and the second nozzle 7 are locked to the torch 1 by the first cap 9. A cooling water passage 15 is formed between the first cap 9 and the outer peripheral surface of the body of the first nozzle 6, and cooling water is supplied from a cooling water supply passage (not shown) to cool the nozzle 2. .
[0024]
A secondary gas passage hole 7d, which is a plurality of holes, is formed in the body of the second nozzle 7, and a second cap 10 is fitted on the outer periphery of the body of the second nozzle 7 and in front thereof. . That is, the second cap 10 has a gap with the first cap 9 to form a secondary gas supply path 16, and the nozzle from the secondary gas supply path 16 in the cap 3 through the secondary gas passage hole 7 d. A secondary gas can be supplied to the secondary gas passage 20 in the tank 2. The secondary gas passage hole 7d is formed at a predetermined angle from the radial direction of the cross-section of the torch 1, whereby the secondary gas passing through the secondary gas passage hole 7d is supplied to the secondary gas passage 19 while swirling. The
[0025]
A third nozzle 8 is fitted on the front surface of the second nozzle 7, and a tertiary gas passage 20 is formed with a gap between the second nozzle 7. Similarly to the first nozzle 6 and the second nozzle 7, the third nozzle 8 also has an orifice 8a at its tip, which is formed with a larger diameter than the other orifices 6a, 7a, A secondary gas and a tertiary gas are ejected.
[0026]
The barrel portion of the third nozzle 8 is provided with a tertiary gas passage hole 8b, and a step portion 8c is formed on the edge of the barrel portion outer peripheral surface on the front end side of the torch 1. The third nozzle 11 is locked to the torch 1 by fitting the third cap 11 to the stepped portion and attaching the third cap 11 to the torch body 1. The third cap 11 has a gap with the second cap 10 to form a tertiary gas supply path 17, and the tertiary gas is transferred from the tertiary gas supply pipe 14 in the main body of the torch 1 to the tertiary gas in the cap 2. The gas is supplied to the tertiary gas passage 19 in the nozzle via the supply passage 17 and the tertiary gas passage hole 8b, and is ejected together with the plasma jet.
[0027]
Here, as described above, since the raised portion 7c is located behind the hole 7b on the front surface of the second nozzle 7, the tertiary gas passage 20 forms an injector structure. That is, the tertiary gas passage 20 has a structure in which the path cross-sectional area fitted at the opening of the hole 7b is rapidly expanded, the static pressure of the passing tertiary gas is reduced, and the secondary gas is sucked from the hole 7b. Accordingly, the tertiary gas entrains and mixes the secondary gas, and is ejected together with the plasma jet from the third orifice 8a.
[0028]
Further, since the hole 7a is formed at a predetermined angle from the radial direction in a plane perpendicular to the axial center of the torch 1, the secondary air flow ejected from the hole 7a is swirled while the tertiary gas It enters the passage 20. Therefore, the secondary gas and the tertiary gas are smoothly and rapidly mixed and ejected from the orifice 8a of the third nozzle 8 as a uniform mixed gas.
[0029]
With the configuration as described above, in the plasma torch 1 according to the present invention, the two kinds of gases supplied separately are mixed and mixed at the tip of the torch without mixing the two kinds of gases in advance. It has a configuration capable of ejecting gas. Further, since the injector structure is formed, it is possible to efficiently mix the secondary gas into the tertiary gas without requiring a high pressure for the secondary gas.
[0030]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Parts that are the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The plasma torch in FIG. 3 differs from the first embodiment only in the second nozzle 21.
[0031]
Similar to the first embodiment, the second nozzle 21 is fitted to the outer periphery and the front of the first nozzle 6, and has a gap between the front surface of the first nozzle 6 and the rear surface of the second nozzle 21. A secondary gas passage 19 is formed. A step portion 21d is formed on the conical front surface of the second nozzle 21, and the third nozzle 8 is fitted on the inner peripheral surface thereof.
[0032]
The step portion 21d is provided with a hole 21b that allows the secondary gas passage 19 in the nozzle 2 and the tertiary gas supply passage 17 in the cap 3 to communicate with each other. Therefore, a part of the secondary gas supplied to the secondary gas passage 19 is ejected to the tertiary gas supply passage 17 through the hole 21b and mixed with the tertiary gas. The mixed gas is supplied to the tertiary gas passage 20 through the tertiary gas passage hole 21b provided in the body of the third nozzle 8, and is ejected together with the plasma jet.
[0033]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the second nozzle 23 is not provided with a hole, and a hole 24a is provided in the vicinity of the contact portion of the second cap 24 with the second nozzle 23. Further, a raised portion 24b is provided on the front surface of the second cap 24 and on the torch 1 side of the hole 24a, and the cross-sectional area of the tertiary gas supply passage 17 formed between the third cap 11 and the fitting is fit. It is configured to be
[0034]
That is, the tertiary gas supply path 17 forms an injector structure, and the supplied gas is temporarily compressed at the raised portion 24b and expanded at the opening of the hole 24a. As a result, the flow rate of the tertiary gas increases locally and the static pressure decreases, and the secondary gas suction efficiency can be increased and mixed with the tertiary gas.
[0035]
In the above embodiment, the injector structure is described as being provided in the first and third embodiments and not provided in the second embodiment. In any case, the injector structure is provided or It is possible to choose not to provide. 1 and FIG. 4, the hole is illustrated as a two-stage hole whose diameter changes. However, as shown in FIG. 2, a hole without a step may be used. Moreover, although the inclination angle of the hole is shown as about 45 degrees, it is preferably about 30 to 45 degrees from the viewpoint of suction efficiency.
[0036]
Further, in the above embodiment, each gas is swirled by forming a hole and a passage hole located between each gas supply path and the passage with a predetermined angle from the radial direction of the cross section of the torch 1. Showed. However, the direction of turning and the presence or absence of turning are arbitrary and are not particularly limited.
[0037]
【The invention's effect】
By configuring as described above, the plasma torch according to the present invention can mix the secondary gas and the tertiary gas inside the tip of the torch. Further, by providing the injector structure, the secondary gas can be sucked by the tertiary gas, and the mixing efficiency can be increased. Moreover, the mixing after mixing can be made uniform by setting an angle to the hole for communicating the secondary gas with the tertiary gas.
[0038]
Therefore, independently supplied gas can be mixed at the nozzle tip, and even when the gas to be mixed is a flammable gas and a flammable gas such as hydrocarbon gas and oxygen, Safety can be improved.
[0039]
Moreover, since it is not necessary to mix in advance, the equipment of the mixer can be omitted, and the system can be simplified and the price can be reduced. In addition, since only one kind of gas passes through a single supply hose, the supply hose can be dedicated, making it easy to select a durable hose for the gas to be used and reducing the unit price. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a plasma torch tip according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a tip portion of a plasma torch.
FIG. 3 is a sectional view of a plasma torch tip according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a plasma torch tip according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Torch 2 ... Nozzle 3 ... Cap 4 ... Electrode 5 ... Centering stone 6 ... First nozzle 7 ... Second nozzle 7b ... Hole 8 ... Third nozzle 9 ... First cap
10 ... second cap
11 ... Third cap
12 ... Plasma gas supply channel
13 ... Secondary gas supply pipe
14 ... Tertiary gas supply pipe
15 ... Cooling water passage
16 ... Secondary gas supply path
17 ... Tertiary gas supply channel
18 ... Plasma gas passage
19 ... Secondary gas passage
20 ... Tertiary gas passage
20a ... Injector
21 ... Second nozzle according to the second embodiment
23 ... Second nozzle according to the third embodiment
24 ... Second cap according to the third embodiment

Claims (5)

プラズマトーチ先端に配置されたノズルにプラズマガス及び二次ガス及び三次ガスを供給して切断を行うプラズマトーチであって、該プラズマトーチの中心部に配置される電極と、該電極との間にプラズマガス通路を形成する第一ノズル部材と、該第一ノズル部材との間に二次ガス通路を形成する第二ノズル部材と、該第二ノズル部材との間に三次ガス通路を形成する第三ノズル部材と、前記第二ノズル部材に嵌合される第一キャップ部材と、該第一キャップ部材との間に二次ガス供給路を形成する第二キャップ部材と、該第二キャップ部材との間に三次ガス供給路を形成する第三キャップ部材とからなり、
前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路を連通させる孔を設けたことを特徴とするプラズマトーチ。
A plasma torch for cutting by supplying a plasma gas, a secondary gas and a tertiary gas to a nozzle disposed at the tip of the plasma torch, and an electrode disposed at the center of the plasma torch, and between the electrodes A first nozzle member that forms a plasma gas passage, a second nozzle member that forms a secondary gas passage between the first nozzle member, and a third gas passage that forms a tertiary gas passage between the second nozzle member Three nozzle members, a first cap member fitted to the second nozzle member, a second cap member that forms a secondary gas supply path between the first cap member, and the second cap member And a third cap member that forms a tertiary gas supply path between
A plasma torch comprising a hole for communicating the secondary gas supply passage and the tertiary gas passage.
前記孔は前記第二ノズル部材に設けたものであり、該孔は前記二次ガス通路を介して前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路とを連通させることを特徴とする請求項1に記載のプラズマトーチ。2. The hole according to claim 1, wherein the hole is provided in the second nozzle member, and the hole communicates the secondary gas supply path and the tertiary gas path via the secondary gas path. The plasma torch as described. 前記孔は前記第二キャップに設けたものであり、該孔は前記三次ガス供給路を介して前記二次ガス供給路と前記三次ガス通路とを連通させることを特徴とする請求項1に記載のプラズマトーチ。The said hole is provided in said 2nd cap, This hole connects the said secondary gas supply path and the said tertiary gas path via the said tertiary gas supply path. Plasma torch. 前記三次ガス供給路または前記三次ガス通路において、前記孔よりもガス供給経路の上流側の経路断面積を該孔の開口部近傍よりも狭く形成することによりインジェクター構造を形成したことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記載のプラズマトーチ。In the tertiary gas supply passage or the tertiary gas passage, an injector structure is formed by forming a cross-sectional area upstream of the gas supply passage from the hole narrower than the vicinity of the opening of the hole. The plasma torch according to claim 1, claim 2 or claim 3. 前記孔は前記プラズマトーチの軸心に直交する平面内に於いてその半径方向から所定の角度を有して形成されたものであり、該孔を通過するガスを旋回せしめるよう構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載のプラズマトーチ。The hole is formed at a predetermined angle from the radial direction in a plane perpendicular to the axis of the plasma torch, and is configured to swirl the gas passing through the hole. The plasma torch according to any one of claims 1 to 4.
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