(57)【要約】【課題】  本体部とヘッド部と火口部とを有するガストーチ用の、ヘッドに装着可能な乾式安全器を提供すること。【解決手段】  ヘッドに装着可能な乾式安全器が、酸素の流れとガスの流れとの経路内のヘッドの中に挿入可能な多孔性金属フィルタを具備し、多孔性金属フィルタが非直線の通路を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素供給通路及びガス供給通路を有するトーチ本体と；
トーチ本体に結合されたトーチヘッドであって、該トーチヘッドを通る酸素の流れとガスの流れとの経路に配設された乾式安全器を具備するトーチヘッドと；
トーチヘッドに結合されたトーチ火口と、を具備する工業用トーチ。
【請求項２】
乾式安全器が中空のインサートを具備する、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項３】
乾式安全器が、非直線の通路を有する多孔性金属構造体を具備する、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項４】
多孔性金属構造体が、圧縮されて焼結された金属粉末を含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
【請求項５】
多孔性金属構造体が、金属射出成形フィルタを含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
【請求項６】
多孔性金属構造体が、直径１００ミクロン未満のランダムな細孔を含んでなるところの、請求項３に記載の工業用トーチ。
【請求項７】
乾式安全器が、酸素の流れとガスの流れとの間に配設されたシールを具備するところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項８】
シールが環状金属リングを含んでなるところの、請求項７に記載の工業用トーチ。
【請求項９】
乾式安全器が、トーチヘッドを越える炎の伝播を防ぐようにされているところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項１０】
トーチが、乾式安全器の下流に酸素−ガス混合領域を有するところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項１１】
酸素供給源及びガス供給源が予熱された供給源であるところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項１２】
トーチ本体が、高圧酸素供給通路を更に具備するところの、請求項１に記載の工業用トーチ。
【請求項１３】
酸素入口及び燃料入口を有するトーチ本体連結部と；
酸素入口及び燃料入口の下流に配設された、ヘッド装着式乾式安全器と；
ヘッド装着式乾式安全器の下流に配設された、酸素−燃料混合領域と；
ヘッド装着式乾式安全器の下流に配設された、トーチ火口結合部と、を具備する工業用トーチ用トーチヘッド。
【請求項１４】
ヘッド装着式乾式安全器が、ランダムな通路を有する多孔性金属フィルタを具備するところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項１５】
ランダムな通路が、１００ミクロン未満の直径を有する非直線の細孔を含んでなるところの、請求項１４に記載のトーチヘッド。
【請求項１６】
多孔性金属フィルタが環状インサートを具備するところの、請求項１４に記載のトーチヘッド。
【請求項１７】
ヘッド装着式乾式安全器が、酸素入口と燃料入口との間に配設されたシールを具備するところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項１８】
ヘッド装着式乾式安全器が、ねじ付き保持リングを具備するところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項１９】
ヘッド装着式乾式安全器が、トーチヘッドの上流への炎の伝播を阻止するようにされているところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項２０】
ヘッド装着式乾式安全器が、圧縮されて焼結された金属フィルタを具備するところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項２１】
ヘッド装着式乾式安全器が、金属射出成形フィルタを具備するところの、請求項１３に記載のトーチヘッド。
【請求項２２】
本体とヘッドと火口とを有する工業用トーチ用のヘッドに装着可能な乾式安全器であって：
酸素の流れとガスの流れとの経路内のヘッドの中に挿入可能な多孔性金属フィルタを具備していて、該多孔性金属フィルタが非直線の通路を有する、ヘッドに装着可能な乾式安全器。
【請求項２３】
多孔性金属フィルタが環状インサートを具備するところの、請求項２２に記載のヘッドに装着可能な乾式安全器。
【請求項２４】
環状インサートが、酸素の流れの領域とガスの流れの領域との間に配設された無孔のリングを含んでなるところの、請求項２３に記載のヘッドに装着可能な乾式安全器。
【請求項２５】
環状インサートがねじ付き保持リングを具備するところの、請求項２３に記載のヘッドに装着可能な乾式安全器。
【請求項２６】
多孔性金属フィルタが、ランダムな金属微粒子を含んでなるものであり、前記ランダムな金属微粒子が、その周囲に延在する非直線の通路を有するところの、請求項２２に記載のヘッドに装着可能な乾式安全器。
【請求項２７】
酸素供給通路及びガス供給通路を有するトーチ本体と；
トーチ本体に結合されたトーチヘッドであって、トーチヘッドの内側で炎を阻止する手段を具備するトーチヘッドと；
トーチヘッドに連結されたトーチ火口と、を具備する工業用トーチ。
【請求項２８】
トーチヘッドが、炎を阻止する手段の上流で酸素の流れとガスの流れとを密閉するための手段を具備するところの、請求項２７に記載の工業用トーチ。
【請求項２９】
トーチが、炎を阻止する手段の下流に酸素−ガス混合領域を有するところの、請求項２７に記載の工業用トーチ。
【請求項３０】
酸素供給源とガス供給源とが予熱された供給源であるところの、請求項２７に記載の工業用トーチ。
【請求項３１】
トーチ本体が高圧酸素供給通路を更に具備するところの、請求項２７に記載の工業用トーチ。
【請求項３２】
ガス及び酸素を本体部を通して工業用トーチのヘッド部の中に分けて流す段階と；
ガス及び酸素をヘッド部内の乾式安全器を通して流す段階と；
酸素−ガス混合気をヘッド部に結合された火口部から放出する段階を含んでなる、工業用トーチの作動方法。
【請求項３３】
ガス及び酸素を乾式安全器を通して流す段階が、ランダムな通路を有する濾過機構をガス及び酸素に通過させる段階を含んでなるところの、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３４】
ガス及び酸素を乾式安全器を通して流す段階が、ヘッド部の上流への逆火を防ぐ段階を含んでなるところの、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３５】
ガス及び酸素を乾式安全器を通して流す段階が、ガス及び酸素を強制的に非直線の通路を通過させる段階を含んでなるところの、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３６】
ガス及び酸素を乾式安全器を通して流す段階が、ガス及び酸素を分けて乾式安全器を通過させる段階を含んでなるところの、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３７】
酸素−ガス混合気をヘッド部内の乾式安全器の下流で作り出す段階を含んでなる、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３８】
酸素−ガス混合気を火口部の下流で燃焼する段階を含んでなる、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【請求項３９】
工業用トーチの中に伝播する炎を乾式安全器において終わらせる段階を含んでなる、請求項３２に記載の工業用トーチの作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技法は、トーチシステム一般に関するものであり、より詳しくはガストーチ用の乾式安全器に関するものである。本技法は具体的には、例えば多孔性金属インサートのようなヘッド装着式逆火阻止フィルタを有するガストーチを提供する。
【背景技術】
【０００２】
ガス溶接トーチ及びガス切断トーチのようなトーチシステムでは、燃料−酸素混合気の望ましくない逆流及び熱の影響が、炎をトーチシステムの中へ戻して伝播させる。通常この内部への炎の伝播は逆火と呼ばれている。例えば、ガストーチが不適正に点火されるか、又は燃料若しくは酸素の消費の後にそれが一掃されなかった場合、混合された燃料と酸素とがガストーチの中へ戻される潜在的危険性がある。もし点火源がその後この燃料−酸素混合気に持ち込まれたなら、その時炎の前線が、後ろへ伝播してガストーチの火口部、ヘッド部、及び本体部をとおり、そして更にトーチシステムの中へ伝播することになりかねない。通常、内部の炎の前線は、それが消されるまで又はそれが燃焼のための適正な燃料−酸素混合気をもはやもてなくなるまで、トーチシステムを通って増進する。内部の炎の前線が更にトーチシステムの中に伝播するとき、使用者に対する傷害及び危害の危険性も一般的に増加する。
【０００３】
従って、ガストーチの火口部近くで逆火を阻止するための技法が必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本技法は、本体部、ヘッド部、及び火口部を有するガストーチ用の、ヘッドに装着可能な乾式安全器を提供する。ヘッドに装着可能な乾式安全器は、切断トーチ、溶接トーチ、加熱トーチ等々のような様々なガストーチに配設される。乾式安全器は、多孔性金属構造体のような様々なろ過機構も包含する。例えば、多孔性金属構造体は、非直線またはランダムな流動様式を形作るために、ステンレス鋼粉末のような金属粒子から焼結される。
【０００５】
本発明の前述の及び他の利点及び特徴は、次の詳細な説明を読みまた添付図を参照することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に詳述されるように、本技法は、図１に図解されるようなトーチシステム１０において、逆火を阻止するためのシステム及び方法を提供する。図示されているトーチシステム１０は、酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０を介してそれぞれ酸素供給源１４及び燃料供給源１６に連結されたガストーチ１２を含んでいる。図解された実施態様ではガストーチ１２は、手持ち式切断トーチとして形作られている。しかしながら、ガストーチ１２が、溶接トーチ、切断トーチ、汎用加熱トーチ、又は他の所望のトーチ構造形を含んでなるものであってもよい。トーチシステム１０が、コンピュータ制御のロボットアームのような自動化された位置決めシステムも具備していてもよい。これらのどの構造形においても、本技法のトーチシステム１０は、逆火がガストーチ１２の火口近くで阻止されるように、ガストーチ１２のヘッドに配設された一体型乾式安全器を有している。
【０００７】
トーチシステム１０は、酸素及び燃料のガストーチ１２への供給を円滑にするために、様々な、弁、圧力調整器、圧力計、及び流量制御機構を有している。例えば、酸素供給源１４及び燃料供給源１６は、開/閉弁２２及び２４、圧力調整器２６及び２８、並びに圧力計３０及び３２をそれぞれ有している。ガストーチ１２は、酸素及び燃料のための様々な流量制御機構も有している。例えばガストーチ１２は、ガストーチ１２を通る酸素及び燃料の流量を制御するために酸素弁３４及び燃料弁３６を有している。図示された実施態様ではガストーチ１２は、切断用途のための更なる酸素を供給するために高圧弁若しくは引き金３８も有している。しかしながら上述したように、ガストーチ１２は、本技法の範囲に含まれる酸素及び燃料供給コンポーネントのどんな適切な構造形も包含する。
【０００８】
図２に図解されるように、ガストーチ１２は、ヘッド４２に結合された火口４０を具備しており、前記ヘッド４２は本体４４に結合されている。ガストーチ１２の本体４４は、高圧酸素通路４８、酸素通路５０、及び燃料通路５２の周りに配設されたハンドル４６を有している。酸素通路５０及び燃料通路５２がそれぞれ、予熱された酸素と燃料とを運ぶようにされていることも銘記されるべきである。本体４４の流量調整部分５４において、ガストーチ１２は、酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０にそれぞれ連結可能な酸素ライン継手５６及び燃料ライン継手５８を有している。上述したように、酸素弁３４及び燃料弁３６は、酸素通路５０及び燃料通路５２を通る酸素及び燃料の流量を制御する。切断用途では、引き金３８が、高圧酸素通路４８を通る酸素の高圧の供給路を開放及び閉鎖して、切断のための適切な炎を作り出す。
【０００９】
ガストーチ１２のヘッド４２において、高圧酸素通路４８は、高圧酸素入口６０の中に延び、一方酸素通路５０及び燃料通路５２は、酸素入口６２及び燃料入口６４の中にそれぞれ延びる。図３の図解された実施態様では、酸素入口６２及び燃料入口６４は、ヘッドに装着可能な逆火阻止フィルタ６６を通して酸素と燃料とを供給する。ヘッド４２内の酸素と燃料との混合気は、逆火阻止フィルタ６６を通過した後、火口４０から放出されて火口４０の下流に炎を形成する。引き金３８を引くと、高圧酸素もヘッド４２を通過して火口４０から放出され、そして切断のために炎を強める。どんな適切な火口４０も本技法の範囲内で使用され得る。
【００１０】
図４は、ヘッド４２から分解された逆火阻止フィルタ６６の側面断面図である。逆火阻止フィルタ６６は、逆火が、本体４４の更なる上流である酸素供給ライン１８及び燃料供給ライン２０等の中へ伝播及び増進する前に、ヘッド４２内で逆火を阻止するように働く。図解された実施態様では、逆火阻止フィルタ６６は、概ね環状のフィルタ構造体６８と、環状フィルタ構造体６８の周囲に配設された外側シール若しくは酸素−燃料セパレータ７０と、環状フィルタ構造体６８の端部７４に配設されたねじ付き保持器７２とを有している。逆火阻止フィルタ６６の様々な構成要素は、ステンレス鋼、銅、及び黄銅等のような適切な材料から形作られる。逆火阻止フィルタ６６の一つの実施態様では、環状フィルタ構造体６８はステンレス鋼を含んでなるものであり、外側シール７０は銅を含んでなるものであり、ねじ付き保持器７２は黄銅を含んでなるものである。
【００１１】
環状フィルタ構造体６８は、多孔性金属フィルタのような様々な濾過機構を具備する。例えば、環状フィルタ構造体６８は、粒状の金属（例えば粉末ステンレス鋼）から作られた焼結金属フィルタエレメントを含んでなるものであり、前記焼結金属フィルタエレメントは、粒子状金属を多孔性金属の塊に結合させるために、まとまった形になるように圧縮されて焼結される。しかしながら、環状フィルタ構造体６８を形作るために、金属射出成形のような他の適切な製造方法が使用されてもよい。金属粒子のランダムな、サイズ、形状、及び充填を考えると、環状フィルタ構造体６８は、金属の塊を通して延在する比較的ランダムな細孔を有する。これらランダムな細孔の詳しい、サイズ、方向、及び特性は、環状フィルタ構造体６８を作り出すために使用される金属及び製造方法に大きく依存している。しかしながら、前述のランダムな細孔は通常、例えば１００ミクロン未満（例えば５〜２０ミクロン）の比較的微細な直径を有している。作動中に、これらのランダムな孔は、炎の前線、即ちガストーチ１２の中に戻るように伝播する逆火、を冷却して消滅させる。
【００１２】
図５に図解されるように、逆火阻止フィルタ６６は、環状フィルタ構造体６８が酸素入口６２及び燃料入口６４に隣接して配設されるように、ヘッド４２のフィルタレセプタクル７６の中に挿入可能である。上述したように、外側シール若しくは酸素−燃料セパレータ７０は、酸素入口６２と燃料入口６４との間に配設されて、酸素が環状フィルタ構造体６８を通過する前に、酸素と燃料とが混合されることを防ぐ。酸素と燃料とはその後環状フィルタ構造体６８の下流で混合する。環状フィルタ構造体６８の比較的微細な孔の性質が、酸素−燃料混合気の逆流も減少させ、それによって、ヘッド４２の上流での逆火の潜在的危険性がさらに低減される。外側シール７０は、圧入、収縮嵌め、又はスナップ嵌めされるか、そうでなければ環状フィルタ構造体６８の周囲に固定される。例えば、環状フィルタ構造体６８が外側シール７０を受け入れるための溝を有することがある。代わりに、外側シール７０との圧縮的嵌め合いを円滑にするために、環状フィルタ構造体６８が、変化する直径又は楔形を有していてもよい。外側シール７０は、フィルタレセプタクル７６内の楔部分８２に接して密閉することが可能な外側楔形８０も有することがある。その他のどんな適切な密封機構も本技法の範囲にある。
【００１３】
高圧酸素入口６０も、酸素入口６２及び燃料入口６４から密閉されて、ヘッド４２の上流での望ましくない混合を防ぐ。例えば、高圧酸素入口６０は、例えば通路７８を通して火口４０に直接的に結合されて、高圧酸素が、火口４０から放出されるまで、入口６２及び６４からの酸素及び燃料と混合しないようになっている。
【００１４】
前述され、また図５に図解されたように、逆火阻止フィルタ６６は、ねじ付き保持器７２によってフィルタレセプタクル７６内に保持されてもいる。ねじ付き保持器７２は、圧入、収縮嵌め、またはスナップ嵌めされるか、そうでなければ環状フィルタ構造体６８の周囲に固定される。例えば、環状フィルタ構造体６８が、ねじ付き保持器７２を受け入れるための溝を有することがある。代わりに、環状フィルタ構造体６８が、ねじ付き保持器７２との圧縮的嵌め合いを円滑にするために、変化する直径若しくは楔形を有してもよい。その他のどんな適切な取り付け機構も本技法の範囲内にある。作動中においては、環状フィルタ構造体６８は、ねじ付き保持器７２をフィルタレセプタクル７６の中の雌ねじ８４の中に回転させることにより、フィルタレセプタクル７６の中で固く固定される。代わりに、環状フィルタ構造体６８の全体が、フィルタレセプタクル７６の中に圧入されてもよい。外側保持器（非図示）も、火口４０をヘッド４２に固定するために、外側保持器ねじ８６にねじ込まれる。
【００１５】
本発明は、多様な変更形態及び代替形態が可能である一方で、具体的な実施態様が、例示を目的として添付図に示され、また本明細書で詳細が説明されてきた。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることが意図されていないことが理解されるべきである。それどころか、本発明は、特許請求の範囲で規定された本発明の精神及び範囲に含まれる全ての、変更形態、均等物、及び代替形態を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の典型的なガストーチシステムの斜視図である。
【図２】図２は、図１に示されたガストーチシステムの典型的なガストーチの側面断面図である。
【図３】図３は、図２に示されたガストーチの典型的なヘッド部及び火口部の側面断面図である。
【図４】図４は、図３に示されたヘッド部から分解された典型的な逆火阻止フィルタの側面断面図である。
【図５】図５は、ヘッド部分に配設された逆火阻止フィルタの側面断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１２…ガストーチ
４０…火口
４２…ヘッド
４４…本体
６０…高圧酸素入口
６２…酸素入口
６４…燃料入口
６６…逆火阻止フィルタ
６８…環状フィルタ構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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