JP4386395B2

JP4386395B2 - Plasma torch

Info

Publication number: JP4386395B2
Application number: JP2000056702A
Authority: JP
Inventors: 昭古城
Original assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Current assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001246475A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被切断材を切断したときに切断面の垂直度を向上させることが出来るプラズマトーチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマトーチを用いて鋼板やステンレス鋼板等の鉄系金属を切断する場合、プラズマガスとして酸素を主成分とする酸化系ガスを使用すると共に、銅系の金属からなるホルダーの中央に電極材としてハフニウムを埋設して構成した電極を使用するのが一般的である。このようなプラズマトーチでは、プラズマアークの安定化をはかると共にシリーズアークの発生を防止するために、電極の周囲に供給するプラズマガスを旋回させることが行なわれている。
【０００３】
上記の如き旋回させたプラズマアークによって切断された切断面ではプラズマアークの旋回方向に応じた傾斜が生じ、極端な場合には切断された図形が製品にならなくなるという問題が生じている。本件出願人は、前記問題を解決するして切断面の垂直度を改善し得るプラズマトーチを開発して特許出願している（特願平7-215660号）。
【０００４】
上記出願の技術は、旋回させたプラズマアークの周囲に、二次気流及び三次気流を形成して噴射させ、これらの二次気流，三次気流をプラズマアークの旋回方向とは反対方向に旋回させ或いは軸流とすることによって、電極の表面ではプラズマガスを旋回させると共に噴射されたプラズマアークの旋回を打ち消して軸流方向の流れとすることで、安定した状態でプラズマアークを形成し、且つ切断面の垂直度を改善することが出来る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記出願の技術であっても未だ完全なものではなく、更に改良すべき点が存在している。即ち、被切断材の厚さが薄く、プラズマアークのエネルギが小さい状態では充分な効果を得ることが出来るが、厚板を切断する際に電極と被切断材の間に大きな電流を通電した場合、これに伴ってプラズマアークのエネルギも大きくなり、二次気流，三次気流にプラズマアークの旋回の影響が生じて効果が減少する。これに対抗するため、二次気流，三次気流の噴出強度を上昇させた場合には、二次気流，三次気流に乱れが生じて切断面の品質が劣化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、厚板を切断する場合であっても、確実に切断面の垂直度の改善をはかることが出来るプラズマトーチを提供することにある。
【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、電極の周囲に旋回させたプラズマガスを供給して形成したプラズマアークと、前記プラズマアークの周囲にプラズマトーチの軸心に沿った二次気流ガスを供給して形成した二次気流と、前記二次気流の周囲に三次気流ガスを供給して形成した三次気流とを有し、前記二次気流及び三次気流の一方を所定の方向に旋回させ他方を軸流となるように構成したプラズマトーチに於いて、プラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心と交差する平面内に配置したものである。
【０００８】
上記プラズマトーチでは、厚板を切断するに際し、プラズマアークを形成する電流を増加させると共にプラズマガスの流量を増加させることによってプラズマアークのエネルギが増加し、プラズマトーチの軸心に沿った二次気流ガスが前記プラズマアークの旋回の影響を受けた場合であっても、二次気流の外周に形成されたプラズマアークの旋回方向とは反対方向に旋回する三次気流によって打ち消すことが出来る。このため、切断面に直接接触する気流は、プラズマアークの旋回に関わらずプラズマトーチの軸心に沿った流れ（軸流）となり、切断面の垂直度を向上させることが出来る。また二次気流，三次気流の噴出強度を単独で大きくしてプラズマアークに対抗する必要がなく、両者で共同して対抗すれば良い。このため、二次気流，三次気流に乱れを生じさせることがなく、これらの気流の乱れに起因する切断面の劣化が生じることがない。
【０００９】
またプラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心と交差する平面内に配置することによって、二次気流及び三次気流によって確実にプラズマアークを包み込むことが出来、該プラズマアークの旋回に関わらず、二次気流，三次気流によって該プラズマアークの旋回を打ち消して切断面の垂直度を向上させることが出来る。
【００１０】
また他のプラズマトーチは、電極の周囲に旋回させたプラズマガスを供給して形成したプラズマアークと、前記プラズマアークの周囲にプラズマトーチの軸心に沿った二次気流ガスを供給して形成した二次気流と、前記二次気流の周囲に三次気流ガスを供給して形成した三次気流とを有し、前記二次気流及び三次気流の一方を所定の方向に旋回させ他方を軸流となるように構成したプラズマトーチに於いて、プラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心に沿って配置し、且つ二次気流の噴出孔の径又は三次気流の噴出孔の径をプラズマアークの噴出孔の径の５０％乃至３００％の範囲内に設定したものである。
【００１１】
上記プラズマトーチでは、プラズマアークを比較的長い距離で二次気流及び三次気流によって包み込むことが可能であり、確実にプラズマアークの旋回の影響を排除して切断面の垂直度を向上することが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、上記プラズマトーチの好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は第１実施例に係る各噴射孔を同心円状に且つ同一平面内に配置したプラズマトーチの要部の構成を説明する図である。図２は第２実施例に係る各噴射孔を同心円状に且つプラズマトーチの軸方向に配置したプラズマトーチの要部の構成を説明する図である。
【００１３】
本実施例に係るプラズマトーチＡ，Ｂは、プラズマアークの周囲に沿わせて二次気流及び三次気流を噴射し、且つ前記二次気流及び三次気流を所望の方向に旋回させ、或いは非旋回（軸流）させることで、安定したプラズマアークを形成すると共に切断面の品質を向上させるように構成されたものである。
【００１４】
先ず、第１実施例に係るプラズマトーチＡの構成について図１により説明する。図に於いて、プラズマアークを発生する起点となる電極１は、導電性を持った電極台２に着脱可能に装着されている。この電極台２の内部には冷却水を供給する冷却管３が設けられており、該冷却管３から供給された冷却水は電極１の裏面１ｂと接触して該電極１を冷却し、その後、冷却管３と電極台２の間に形成された通路４を通ってノズル部材を冷却する通路４に導かれ、その後、プラズマトーチＡの外部に排出される。
【００１５】
電極１の外周には絶縁性を有し且つ本体５に着脱可能に構成されたセンタリングストーン６が配置されており、該センタリングストーン６と連続して第１ノズル部材７が設けられている。また第１ノズル部材７の外周に第２ノズル部材８が設けられ、更に、第２ノズル部材８の外周に第３ノズル部材９が設けられており、各ノズル部材８，９はキャップ10によって本体５に取り付けられている。
【００１６】
上記構成に於いて、電極１と第１ノズル部材７とによってプラズマ室11が形成され、第１ノズル部材７と第２ノズル部材８とによって二次気流室12が形成され、第２ノズル部材８と第３ノズル部材９とによって三次気流室13が形成されている。そして夫々の室11〜13に酸素ガスを含む予め設定されたガスが供給されて各ノズル部材７〜９の孔７ａ〜９ａから噴射される。
【００１７】
従って、プラズマ室11に酸素ガスを供給すると共に電極１と第１ノズル部材７との間で放電させることで、供給された酸素ガスによってパイロットアークを形成することが可能である。このパイロットアークは、第１ノズル部材７の孔７ａを通過して外部に吹き出されて図示しない被切断材と接触する。このとき、電極１と被切断材との間に電圧を印加して放電させると両者の間にプラズマアークが形成され、同時に電極１と第１ノズル部材７との間の通電を停止させることでパイロットアークを停止させ、これにより、電極１と被切断材との間に形成されたプラズマアークを維持する。
【００１８】
プラズマアークの形成に伴って、二次気流室12及び三次気流室13に酸素ガス或いは他のガスを供給して夫々第２ノズル部材８，第３ノズル部材９の孔８ａ，９ａから噴射させることで、プラズマアークに沿わせて二次気流，三次気流を噴射することが可能である。そして、被切断材に向けてプラズマアーク，二次気流，三次気流を噴射しつつ、プラズマトーチを予め設定された方向に移動させると、この移動過程で、プラズマアークが被切断材を酸化させると共に溶融させ、同時に酸化物，溶融物を被切断材から排除して連続的な溝を形成して該被切断材を切断することが可能である。
【００１９】
またプラズマ室11及び各気流室12，13の入口には、供給孔11ａ〜13ａが形成されている。供給孔11ａはプラズマトーチＡの軸心14に対して回転方向に形成されており、酸素ガスを電極１の外周部分から電極材１ａに向けて旋回させて供給し得るように構成されている。このように、プラズマガスを旋回流として電極１の外周部から供給することで、パイロットアーク或いはプラズマアークの起点を安定した状態で電極材１ａの表面に維持させることが可能である。
【００２０】
また供給孔12ａ，13ａは、プラズマトーチＡの軸心14に対して直角方向に形成され、又は軸心14に対してプラズマ室11に形成された供給孔11ａとは反対に回転するような方向に形成されており、供給された二次気流又は三次気流となる酸素ガス或いは他のガスを軸心14と平行（軸流）に、又はプラズマアークの旋回方向とは反対方向に旋回させて噴射することが可能である。
【００２１】
本実施例に於いて、二次気流及び三次気流を何れも旋回流又は軸流とすることはなく、例えば、二次気流を旋回流としたとき三次気流を軸流とし、また二次気流を軸流としたとき三次気流を旋回流としている。そして何れの気流を旋回流、軸流とするかは限定するものではない。
【００２２】
プラズマトーチＡに於いて、各ノズル部材７〜９の孔７ａ〜９ａは、プラズマトーチＡの軸心14を中心とする略同心円状に配置されると共に軸心14と交差する平面内に配置されている。即ち、各ノズル部材７〜９の孔７ａ〜９ａは、全て同一平面上に配置されており、プラズマアーク，二次気流，三次気流は同時に大気に噴射される。特に、第１ノズル部材７の孔７ａは円であることが必要であるが、第２ノズル部材８の孔８ａ及び第３ノズル部材９の孔９ａは、孔７ａと同心円となるリング状の孔、或いは同心円上に複数の小さい穴を配置して構成した孔、更に、同心円上に複数のスリットを配置して構成した孔等によって構成することが可能である。
【００２３】
上記の如く構成されたプラズマトーチＡでは、プラズマアークの旋回を該プラズマアークの旋回方向とは反対方向に旋回する二次気流又は三次気流によって打ち消し、且つ軸流方向に噴射する三次気流又は二次気流によって全体としてプラズマアークによる旋回の影響を排除した軸流方向の気流を形成することが可能である。
【００２４】
このため、上記プラズマアーク，二次気流，三次気流からなる気流を厚板からなる被切断材に向けて噴射することによって、プラズマアークの旋回の影響を排除して被切断材を垂直に切断することが可能である。
【００２５】
また上記の如く、第１ノズル部材７の孔７ａ、二次気流の噴出孔である孔８ａ、三次気流の噴出孔である孔９ａをプラズマトーチの軸心14を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心14と交差する平面内に配置することによって、二次気流及び三次気流によって確実にプラズマアークを包み込むことが出来、該プラズマアークの旋回に関わらず、二次気流，三次気流によって該プラズマアークの旋回を打ち消して切断面の垂直度を向上させることが出来る。
【００２６】
次ぎに、図２により第２実施例に係るプラズマトーチＢの構成について説明する。尚、図に於いて、第１実施例と同一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図に示すように、電極１の外周であってセンタリングストーン６に連続して第１ノズル部材21が設けられている。また第１ノズル部材21の外周に第２ノズル部材22及び第３ノズル部材23が配置され、これらのノズル部材22，23はキャップ10によって本体５に取り付けられている。
【００２８】
各ノズル部材21〜23の孔21ａ〜23ａはプラズマトーチＢの軸心14に対して同心状に配置されると共に軸心14に沿って順に配置されている。各ノズル部材21〜23をこのように配置することによって、電極１と第１ノズル部材21との間にプラズマ室24が形成され、第１ノズル部材21と第２ノズル部材22との間に二次気流室25が形成され、更に、第２ノズル部材22と第３ノズル部材23との間に三次気流室26が形成される。
【００２９】
各室24〜26の入口部分には夫々供給孔24ａ〜26ａが形成されている。プラズマ室24の供給孔24ａはプラズマトーチＢの軸心14に対して回転方向に形成されており、酸素ガスを電極１の外周部分から電極材１ａに向けて旋回させて供給し得るように構成されている。
【００３０】
また供給孔25ａ，26ａは、プラズマトーチＢの軸心14に対して直角方向に形成され、又は軸心14に対してプラズマ室24に形成された供給孔24ａとは反対に回転するような方向に形成されており、供給された二次気流又は三次気流となる酸素ガス或いは他のガスを軸心14と平行（軸流）に、又はプラズマアークの旋回方向とは反対方向に旋回させて噴射することが可能である。
【００３１】
本実施例に於いて、二次気流の噴出孔である第２ノズル部材22の孔22ａの径、又は三次気流の噴出孔である第３ノズル部材23の孔23ａの径はプラズマアークの噴出孔である第１ノズル部材21の孔21ａの径の50％〜300％の範囲内に設定されている。
【００３２】
上記の如く構成されたプラズマトーチＢに於いて、第２ノズル部材22の孔22ａの径、又は三次気流の噴出孔である第３ノズル部材23の孔23ａの径がプラズマアークの噴出孔である第１ノズル部材21の孔21ａの径の50％以下に設定された場合、第１ノズル部材21から噴射されたプラズマアークが各ノズル部材22，23に直接作用して高温となり、短時間で溶損してしまうという問題が発生する。また第２ノズル部材22の孔22ａの径、又は三次気流の噴出孔である第３ノズル部材23の孔23ａの径がプラズマアークの噴出孔である第１ノズル部材21の孔21ａの径の300％以上に設定された場合、二次気流及び三次気流の旋回或いは軸流の効果を発揮することが不可能となる。
【００３３】
本件発明者の実験では、二次気流の噴出孔である第２ノズル部材22の孔22ａの径、又は三次気流の噴出孔である第３ノズル部材23の孔23ａの径はプラズマアークの噴出孔である第１ノズル部材21の孔21ａの径の50％〜300％の範囲であれば、切断面の垂直度を向上させることが可能であるが、第２ノズル部材22，第３ノズル部材23の損傷を考慮した場合、これらの孔22ａ，23ａの径は第１ノズル部材21の孔21ａの径の70％〜200％の範囲であることが好ましい結果を得ている。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係るプラズマトーチでは、プラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心と交差する平面内に配置することによって、厚板を切断するに際し、プラズマアークを形成する電流を増加させると共にプラズマガスの流量を増加させた場合であっても、プラズマアークの旋回に関わらずプラズマトーチの軸心に沿った流れとなり、切断面の垂直度を向上させることが出来る。またプラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心と交差する平面内に配置することによって、二次気流及び三次気流によって確実にプラズマアークを包み込むことが出来、該プラズマアークの旋回に関わらず、二次気流，三次気流によって該プラズマアークの旋回を打ち消して切断面の垂直度を向上させることが出来る。
【００３５】
またプラズマアークの噴出孔及び二次気流の噴出孔と三次気流の噴出孔をプラズマトーチの軸心を中心とする略同心円状に配置すると共に前記軸心に沿って配置し、且つ二次気流の噴出孔の径又は三次気流の噴出孔の径をプラズマアークの噴出孔の径の５０％乃至３００％の範囲内に設定した場合には、プラズマアークを比較的長い距離で二次気流及び三次気流によって包み込むことが可能であり、確実にプラズマアークの旋回の影響を排除して切断面の垂直度を向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る各噴射孔を同心円状に且つ同一平面内に配置したプラズマトーチの要部の構成を説明する図である。
【図２】第２実施例に係る各噴射孔を同心円状に且つプラズマトーチの軸方向に配置したプラズマトーチの要部の構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂプラズマトーチ
１電極
１ａ電極材
１ｂ裏面
２電極台
３冷却管
４通路
５本体
６センタリングストーン
７，21 第１ノズル部材
８，22 第２ノズル部材
９，23 第３ノズル部材
７ａ〜９ａ，21ａ〜23ｃ孔
10 キャップ
11，24 プラズマ室
12，25 二次気流室
13，26 三次気流室
11ａ〜13ａ，24ａ〜26ａ供給孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma torch that can improve the perpendicularity of a cut surface when a material to be cut is cut.
[0002]
[Prior art]
When cutting a ferrous metal such as a steel plate or stainless steel plate using a plasma torch, an oxidizing gas mainly composed of oxygen is used as a plasma gas, and hafnium is used as an electrode material in the center of a copper metal holder. It is common to use an electrode formed by embedding the electrode. In such a plasma torch, in order to stabilize the plasma arc and prevent the generation of a series arc, the plasma gas supplied around the electrode is swirled.
[0003]
In the cut surface cut by the swiveled plasma arc as described above, an inclination corresponding to the swirl direction of the plasma arc is generated, and in the extreme case, the cut figure does not become a product. The present applicant has applied for a patent by developing a plasma torch that can solve the above problems and improve the perpendicularity of the cut surface (Japanese Patent Application No. 7-215660).
[0004]
In the technology of the above application, a secondary air flow and a tertiary air flow are formed around the swirled plasma arc and jetted, and these secondary air flow and tertiary air flow are swirled in a direction opposite to the swirl direction of the plasma arc. By making the axial flow, the plasma gas is swirled on the surface of the electrode, and the swirling of the injected plasma arc is canceled to flow in the axial flow direction, thereby forming the plasma arc in a stable state and the cut surface. Can improve the verticality.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even the technology of the above application is not yet complete, and there are points to be further improved. In other words, a sufficient effect can be obtained when the material to be cut is thin and the plasma arc energy is low, but when a large current is passed between the electrode and the material to be cut when cutting the thick plate. As a result, the energy of the plasma arc also increases, and the effect of the plasma arc swirling on the secondary air flow and tertiary air flow is reduced. In order to counter this, when the ejection strength of the secondary air flow and the tertiary air flow is increased, there arises a problem that the quality of the cut surface is deteriorated due to the disturbance of the secondary air flow and the tertiary air flow.
[0006]
An object of the present invention is to provide a plasma torch capable of reliably improving the perpendicularity of a cut surface even when a thick plate is cut.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a plasma torch according to the present invention includes a plasma arc formed by supplying a plasma gas swirled around an electrode, and a secondary along the axis of the plasma torch around the plasma arc. A secondary airflow formed by supplying an airflow gas and a tertiary airflow formed by supplying a tertiary airflow gas around the secondary airflow, and one of the secondary airflow and the tertiary airflow is in a predetermined direction. In a plasma torch that is swirled and the other is axially flowed, the plasma arc injection hole, the secondary airflow injection hole, and the tertiary airflow injection hole are substantially concentrically centered about the axis of the plasma torch. It arrange | positions and arrange | positions in the plane which cross | intersects the said axial center.
[0008]
In the above plasma torch, when the thick plate is cut, the current of the plasma arc is increased and the flow rate of the plasma gas is increased to increase the energy of the plasma arc, and the secondary air flow along the axis of the plasma torch. Even when the gas is affected by the swirling of the plasma arc, it can be canceled by the tertiary airflow swirling in the direction opposite to the swirling direction of the plasma arc formed on the outer periphery of the secondary airflow. For this reason, the airflow directly in contact with the cut surface becomes a flow (axial flow) along the axis of the plasma torch regardless of the rotation of the plasma arc, and the perpendicularity of the cut surface can be improved. Moreover, it is not necessary to increase the jet strength of the secondary air flow and the tertiary air flow independently to counter the plasma arc. Therefore, the secondary air flow and the tertiary air flow are not disturbed, and the cut surface is not deteriorated due to the disturbance of these air currents.
[0009]
In addition, by arranging the plasma arc injection hole and the secondary air flow injection hole and the tertiary air flow injection hole in a substantially concentric circle centered on the axis of the plasma torch and in a plane intersecting the axis, The plasma arc can be reliably wrapped by the secondary air flow and the tertiary air flow, and regardless of the turning of the plasma arc, the turning of the plasma arc is canceled by the secondary air flow and the tertiary air flow to improve the perpendicularity of the cut surface. I can do it.
[0010]
The other plasma torch was formed by supplying a plasma arc formed by supplying a plasma gas swirled around the electrode and a secondary air flow gas along the axis of the plasma torch around the plasma arc. A secondary airflow and a tertiary airflow formed by supplying a tertiary airflow gas around the secondary airflow , one of the secondary airflow and the tertiary airflow is swirled in a predetermined direction, and the other is an axial flow In the plasma torch configured as described above, the plasma arc ejection hole, the secondary air flow ejection hole, and the tertiary air flow ejection hole are arranged substantially concentrically around the axis of the plasma torch and along the axis. And the diameter of the secondary air jet or the diameter of the tertiary air jet is set within the range of 50% to 300% of the diameter of the plasma arc.
[0011]
In the above plasma torch, it is possible to wrap the plasma arc with a secondary air flow and a tertiary air flow at a relatively long distance, and it is possible to reliably eliminate the influence of the plasma arc swirling and improve the perpendicularity of the cut surface. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the plasma torch will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining the configuration of the main part of a plasma torch in which the injection holes according to the first embodiment are arranged concentrically and in the same plane. FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the main part of the plasma torch in which the injection holes according to the second embodiment are arranged concentrically and in the axial direction of the plasma torch.
[0013]
The plasma torches A and B according to the present embodiment inject a secondary air flow and a tertiary air flow along the periphery of the plasma arc, and rotate the secondary air flow and the tertiary air flow in a desired direction, or do not rotate ( Axial flow) is used to form a stable plasma arc and improve the quality of the cut surface.
[0014]
First, the structure of the plasma torch A according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, an electrode 1 which is a starting point for generating a plasma arc is detachably attached to an electrode base 2 having conductivity. A cooling pipe 3 for supplying cooling water is provided inside the electrode base 2. The cooling water supplied from the cooling pipe 3 contacts the back surface 1 b of the electrode 1 to cool the electrode 1, and then Then, it is guided to the passage 4 for cooling the nozzle member through the passage 4 formed between the cooling pipe 3 and the electrode base 2 and then discharged to the outside of the plasma torch A.
[0015]
A centering stone 6 having insulating properties and detachable from the main body 5 is disposed on the outer periphery of the electrode 1, and a first nozzle member 7 is provided continuously with the centering stone 6. A second nozzle member 8 is provided on the outer periphery of the first nozzle member 7, and a third nozzle member 9 is provided on the outer periphery of the second nozzle member 8. Each nozzle member 8, 9 is a main body by a cap 10. 5 is attached.
[0016]
In the above configuration, the plasma chamber 11 is formed by the electrode 1 and the first nozzle member 7, the secondary air flow chamber 12 is formed by the first nozzle member 7 and the second nozzle member 8, and the second nozzle member 8. And the third nozzle member 9 form a tertiary air flow chamber 13. A predetermined gas containing oxygen gas is supplied to each of the chambers 11 to 13 and injected from the holes 7a to 9a of the nozzle members 7 to 9.
[0017]
Therefore, by supplying oxygen gas to the plasma chamber 11 and causing discharge between the electrode 1 and the first nozzle member 7, it is possible to form a pilot arc with the supplied oxygen gas. This pilot arc passes through the hole 7a of the first nozzle member 7 and is blown out to come into contact with a material to be cut (not shown). At this time, when a voltage is applied between the electrode 1 and the material to be cut for discharge, a plasma arc is formed between the two, and at the same time, the energization between the electrode 1 and the first nozzle member 7 is stopped. The pilot arc is stopped, and thereby the plasma arc formed between the electrode 1 and the material to be cut is maintained.
[0018]
As the plasma arc is formed, oxygen gas or other gas is supplied to the secondary air flow chamber 12 and the tertiary air flow chamber 13 and injected from the holes 8a and 9a of the second nozzle member 8 and the third nozzle member 9, respectively. Thus, it is possible to inject secondary air flow and tertiary air flow along the plasma arc. When the plasma torch is moved in a preset direction while injecting a plasma arc, secondary air flow, and tertiary air flow toward the material to be cut, the plasma arc oxidizes the material to be cut in this moving process. It is possible to melt and simultaneously remove oxides and melts from the material to be cut to form continuous grooves to cut the material to be cut.
[0019]
Further, supply holes 11a to 13a are formed at the inlets of the plasma chamber 11 and the air flow chambers 12 and 13, respectively. The supply hole 11a is formed in a rotational direction with respect to the axis 14 of the plasma torch A, and is configured to be able to supply oxygen gas by turning from the outer peripheral portion of the electrode 1 toward the electrode material 1a. Thus, by supplying the plasma gas as a swirling flow from the outer periphery of the electrode 1, it is possible to maintain the starting point of the pilot arc or plasma arc on the surface of the electrode material 1a in a stable state.
[0020]
The supply holes 12a and 13a are formed in a direction perpendicular to the axis 14 of the plasma torch A, or are rotated in the direction opposite to the supply hole 11a formed in the plasma chamber 11 with respect to the axis 14. Oxygen gas or other gas that is formed as a secondary air flow or a tertiary air flow is injected parallel to the axis 14 (axial flow) or in a direction opposite to the direction of the plasma arc. Is possible.
[0021]
In this embodiment, neither the secondary air flow nor the tertiary air flow is a swirl flow or an axial flow. For example, when the secondary air flow is a swirl flow, the tertiary air flow is an axial flow, and the secondary air flow is When axial flow is used, the tertiary airflow is swirling. And which airflow is the swirl flow or the axial flow is not limited.
[0022]
In the plasma torch A, the holes 7 a to 9 a of the nozzle members 7 to 9 are arranged substantially concentrically around the axis 14 of the plasma torch A and are arranged in a plane intersecting the axis 14. ing. That is, the holes 7a to 9a of the nozzle members 7 to 9 are all arranged on the same plane, and the plasma arc, the secondary air current, and the tertiary air current are simultaneously injected into the atmosphere. In particular, the hole 7a of the first nozzle member 7 needs to be a circle, but the hole 8a of the second nozzle member 8 and the hole 9a of the third nozzle member 9 are ring-shaped holes that are concentric with the hole 7a. Alternatively, it can be configured by a hole configured by arranging a plurality of small holes on a concentric circle, and a hole configured by arranging a plurality of slits on a concentric circle.
[0023]
In the plasma torch A configured as described above, the swirling of the plasma arc is canceled by the secondary air flow or the tertiary air flow swirling in the direction opposite to the swirling direction of the plasma arc, and the tertiary air flow or the secondary air jetting in the axial flow direction is cancelled. It is possible to form an airflow in the axial direction excluding the influence of swirling by the plasma arc as a whole by the airflow.
[0024]
For this reason, by injecting the air flow composed of the plasma arc, the secondary airflow, and the tertiary airflow toward the material to be cut, which is made of a thick plate, the influence of the turning of the plasma arc is eliminated and the material to be cut is cut vertically. It is possible.
[0025]
Further, as described above, the hole 7a of the first nozzle member 7, the hole 8a that is the secondary air flow ejection hole, and the hole 9a that is the tertiary air flow ejection hole are arranged substantially concentrically around the axis 14 of the plasma torch. In addition, by arranging in a plane intersecting the axis 14, the plasma arc can be surely wrapped by the secondary air flow and the tertiary air flow, regardless of the rotation of the plasma arc, by the secondary air flow and the tertiary air flow. It is possible to improve the perpendicularity of the cut surface by canceling the turning of the plasma arc.
[0026]
Next, the configuration of the plasma torch B according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those in the first embodiment and the parts having the same functions are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
[0027]
As shown in the figure, a first nozzle member 21 is provided on the outer periphery of the electrode 1 and continuously with the centering stone 6. A second nozzle member 22 and a third nozzle member 23 are disposed on the outer periphery of the first nozzle member 21, and these nozzle members 22 and 23 are attached to the main body 5 by a cap 10.
[0028]
The holes 21 a to 23 a of the nozzle members 21 to 23 are arranged concentrically with respect to the axis 14 of the plasma torch B and are arranged in order along the axis 14. By arranging the nozzle members 21 to 23 in this manner, a plasma chamber 24 is formed between the electrode 1 and the first nozzle member 21, and two nozzle members 21 to 23 are disposed between the first nozzle member 21 and the second nozzle member 22. A secondary air flow chamber 25 is formed, and a tertiary air flow chamber 26 is formed between the second nozzle member 22 and the third nozzle member 23.
[0029]
Supply holes 24a to 26a are formed in the inlet portions of the chambers 24 to 26, respectively. The supply hole 24a of the plasma chamber 24 is formed in a rotation direction with respect to the axis 14 of the plasma torch B, and is configured so that oxygen gas can be swung from the outer peripheral portion of the electrode 1 toward the electrode material 1a. Has been.
[0030]
Further, the supply holes 25a, 26a are formed in a direction perpendicular to the axis 14 of the plasma torch B, or are rotated in the direction opposite to the supply holes 24a formed in the plasma chamber 24 with respect to the axis 14. Oxygen gas or other gas that is formed as a secondary air flow or a tertiary air flow is injected parallel to the axis 14 (axial flow) or in a direction opposite to the direction of the plasma arc. Is possible.
[0031]
In the present embodiment, the diameter of the hole 22a of the second nozzle member 22 that is the secondary air jet hole or the diameter of the hole 23a of the third nozzle member 23 that is the tertiary air jet hole is the plasma arc jet hole. Is set within a range of 50% to 300% of the diameter of the hole 21a of the first nozzle member 21.
[0032]
In the plasma torch B configured as described above, the diameter of the hole 22a of the second nozzle member 22 or the diameter of the hole 23a of the third nozzle member 23, which is a tertiary air flow ejection hole, is the plasma arc ejection hole. When the diameter is set to 50% or less of the diameter of the hole 21a of the first nozzle member 21, the plasma arc injected from the first nozzle member 21 directly acts on the nozzle members 22 and 23 to become high temperature and melts in a short time. The problem of being lost occurs. Further, the diameter of the hole 22a of the second nozzle member 22, or the diameter of the hole 23a of the third nozzle member 23, which is a tertiary air flow ejection hole, is 300, the diameter of the hole 21a of the first nozzle member 21, which is a plasma arc ejection hole. If it is set to% or more, it becomes impossible to exhibit the effects of swirling or axial flow of the secondary air flow and tertiary air flow.
[0033]
In the experiments of the present inventors, the diameter of the hole 22a of the second nozzle member 22 that is the ejection hole of the secondary airflow or the diameter of the hole 23a of the third nozzle member 23 that is the ejection hole of the tertiary airflow is the ejection hole of the plasma arc. In the range of 50% to 300% of the diameter of the hole 21a of the first nozzle member 21, it is possible to improve the perpendicularity of the cut surface, but the second nozzle member 22 and the third nozzle member 23 In view of this damage, it is preferable that the diameters of the holes 22a and 23a be in the range of 70% to 200% of the diameter of the hole 21a of the first nozzle member 21.
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the plasma torch according to the present invention, the plasma arc ejection hole, the secondary air flow ejection hole, and the tertiary air flow ejection hole are arranged substantially concentrically around the axis of the plasma torch. Even when the current to form the plasma arc is increased and the flow rate of the plasma gas is increased when the thick plate is cut by arranging it in the plane intersecting the axis, the plasma arc can be swirled. Regardless, the flow is along the axis of the plasma torch, and the perpendicularity of the cut surface can be improved. In addition, by arranging the plasma arc injection hole and the secondary air flow injection hole and the tertiary air flow injection hole in a substantially concentric circle centered on the axis of the plasma torch and in a plane intersecting the axis, The plasma arc can be reliably wrapped by the secondary air flow and the tertiary air flow, and regardless of the turning of the plasma arc, the turning of the plasma arc is canceled by the secondary air flow and the tertiary air flow to improve the perpendicularity of the cut surface. I can do it.
[0035]
In addition, the plasma arc ejection hole, the secondary air flow ejection hole, and the tertiary air flow ejection hole are arranged substantially concentrically around the axis of the plasma torch and along the axis, and the secondary air flow When the diameter of the ejection hole or the diameter of the ejection hole of the tertiary airflow is set within the range of 50% to 300% of the diameter of the ejection hole of the plasma arc, the secondary airflow and the tertiary airflow at a relatively long distance. Therefore, it is possible to improve the perpendicularity of the cut surface by reliably eliminating the influence of the swirling of the plasma arc.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining the configuration of the main part of a plasma torch in which injection holes according to a first embodiment are arranged concentrically and in the same plane.
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration of a main part of a plasma torch in which each injection hole according to a second embodiment is arranged concentrically and in the axial direction of the plasma torch.
[Explanation of symbols]
A, B Plasma torch 1 Electrode 1a Electrode material 1b Back surface 2 Electrode base 3 Cooling pipe 4 Passage 5 Body 6 Centering stone 7, 21 First nozzle member 8, 22 Second nozzle member 9, 23 Third nozzle member 7a-9a, 21a-23c hole
10 cap
11, 24 Plasma chamber
12, 25 Secondary air flow chamber
13, 26 Tertiary air flow chamber
11a-13a, 24a-26a Supply hole

Claims

A plasma arc formed by supplying a plasma gas swirled around an electrode; a secondary airflow formed by supplying a secondary airflow gas along the axis of a plasma torch around the plasma arc; and a tertiary air flow formed by supplying tertiary air flow gas around the next stream, and the other to pivot the one of the secondary airflow and tertiary air flow in a predetermined direction to the plasma torch configured such that the axial flow In this case, the plasma arc ejection hole, the secondary air flow ejection hole, and the tertiary air flow ejection hole are arranged substantially concentrically around the axis of the plasma torch and in a plane intersecting the axis. Plasma torch characterized by.

A plasma arc formed by supplying a plasma gas swirled around an electrode; a secondary airflow formed by supplying a secondary airflow gas along the axis of a plasma torch around the plasma arc; and a tertiary air flow formed by supplying tertiary air flow gas around the next stream, and the other to pivot the one of the secondary airflow and tertiary air flow in a predetermined direction to the plasma torch configured such that the axial flow In this case, the plasma arc injection hole, the secondary air flow injection hole, and the tertiary air flow injection hole are arranged substantially concentrically around the axis of the plasma torch, and are arranged along the axis. A plasma torch characterized in that the diameter of the jet hole of the air stream or the diameter of the jet hole of the tertiary air stream is set within a range of 50% to 300% of the diameter of the jet hole of the plasma arc.