特許 6643979 プラズマ切断トーチ用の複数部分からなる絶縁部分、ならびにそれを有するアセンブリおよびプラズマ切断トーチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6643979

(24)【登録日】2020年1月9日

(45)【発行日】2020年2月12日

(54)【発明の名称】プラズマ切断トーチ用の複数部分からなる絶縁部分、ならびにそれを有するアセンブリおよびプラズマ切断トーチ

(51)【国際特許分類】

   B23K 10/00 20060101AFI20200130BHJP

   B23K 10/02 20060101ALI20200130BHJP

   B23K 26/348 20140101ALI20200130BHJP

   H05H 1/28 20060101ALI20200130BHJP

【ＦＩ】

   B23K10/00 504

   B23K10/00 501A

   B23K10/02 A

   B23K26/348

   H05H1/28

【請求項の数】25

【全頁数】43

(21)【出願番号】特願2016-513457(P2016-513457)

(86)(22)【出願日】2014年7月4日

(65)【公表番号】特表2016-530098(P2016-530098A)

(43)【公表日】2016年9月29日

(86)【国際出願番号】IB2014001275

(87)【国際公開番号】WO2014184656

(87)【国際公開日】20141120

【審査請求日】2017年7月3日

(31)【優先権主張番号】EP13004796.2

(32)【優先日】2013年10月4日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】515314937

【氏名又は名称】シェルベリ−シュティフトゥング

【氏名又は名称原語表記】Ｋｊｅｌｌｂｅｒｇ−Ｓｔｉｆｔｕｎｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】ラオリシュ，フランク

(72)【発明者】

【氏名】クリンク，フォルカー

(72)【発明者】

【氏名】グルントゥケ，ティモ

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 実開平６−３９２７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭４８−７２０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−５２０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−８８６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−８４５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５２５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１３０６９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／００ − １０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ切断トーチ用の少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための複数部分からなる絶縁部分において、
前記絶縁部分は少なくとも２つの部分（３．２、３．３；７．２、７．３；１１．１、１１．２）から構成され、前記少なくとも２つの部分の１つ（３．２；７．２；１１．１）が４０Ｗ／（ｍ*Ｋ）以上の熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料から構成され、前記少なくとも２つの部分の他の少なくとも１つ（３．３；７．３；１１．２）が電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成され、
前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料から構成される前記少なくとも２つの部分の１つ（３．２）が、接触面（３．５１、３．６１、７．４１、７．５１）として機能する少なくとも１つの表面を有し、該表面が、電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される前記少なくとも２つの部分の他の少なくとも１つ（３．３、７．３）の直接隣接する表面と整列されるか、またはそれを越えて突出することを特徴とする、絶縁部分。

【請求項2】

プラズマ切断トーチ用の少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための複数部分からなる絶縁部分において、
前記絶縁部分は少なくとも２つの部分（３．２、３．３；７．２、７．３）から構成され、前記２つの部分の一方（３．３；７．３）が電気抵抗が０．０１Ω^＊ｃｍ以下となる電気伝導率と４０Ｗ／（ｍ*Ｋ）以上の熱伝導率とを有する材料から構成され、前記２つの部分の他方（３．２；７．２）または少なくとも１つの他方が前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、絶縁部分。

【請求項3】

プラズマ切断トーチ用の少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための複数部分からなる絶縁部分において、
前記絶縁部分は少なくとも３つの部分（７．２、７．３、７．６）から構成され、前記少なくとも３つの部分の１つ（７．６）が電気抵抗が０．０１Ω^＊ｃｍ以下となる電気伝導率と４０Ｗ／（ｍ*Ｋ）以上の熱伝導率とを有する材料から構成され、前記少なくとも３つの部分の他の１つ（７．２）が前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料から構成され、前記少なくとも３つの部分のさらなる１つ（７．３）が電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、絶縁部分。

【請求項4】

前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料が、６０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）以上の熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【請求項5】

前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料および／または前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料が、少なくとも１０^６Ω^＊ｃｍの電気抵抗、および／または少なくとも７ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有することを特徴とする、請求項１または３に記載の絶縁部分。

【請求項6】

前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料が、セラミックであるか、プラスチック材料であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【請求項7】

(i) 前記セラミックは、窒化物セラミック、炭化物セラミック、酸化物セラミック、ケイ酸セラミックから成る群より選択されるものであり、
(ii) 前記プラスチック材料はプラスチックフィルムである、
ことを特徴とする請求項６に記載の絶縁部分。

【請求項8】

（i）前記窒化物セラミックは、窒化アルミニウムセラミック、窒化ホウ素セラミック、および窒化ケイ素セラミックを含み、
（ii）前記炭化物セラミックは、炭化ケイ素セラミックを含み、
(iii) 前記酸化物セラミックは、酸化アルミニウムセラミック、酸化ジルコニウムセラミック、および酸化ベリリウムセラミックを含む、
ことを特徴とする、請求項７に記載の絶縁部分。

【請求項9】

前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料が最大１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１、３、５のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【請求項10】

前記絶縁部分を構成する前記複数部分が、形状一致式、圧力嵌め式、または粘着式に、および／または接着剤接合によって、あるいは熱的な方法によって、互いに接続されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【請求項11】

少なくとも１つの開口および／または少なくとも１つの切欠きおよび／または少なくとも１つの溝（３．８）を有し、前記少なくとも１つの開口および／または前記少なくとも１つの切欠きおよび／または前記少なくとも１つの溝が、前記熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料に、および／または前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料に、および／または前記電気伝導率と前記熱伝導率とを有する材料に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の絶縁部分。

【請求項12】

プラズマガス、第２ガス、または冷却ガスを搬送するように設計されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【請求項13】

プラズマ切断トーチ（１）の構成であって、電極（２）および／またはノズル（４）および／またはノズルキャップ（５）および／またはノズル保護キャップ（８）および／またはノズル保護キャップホルダ（９）と、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の絶縁部分とから構成されることを特徴とする、構成。

【請求項14】

前記絶縁部分が、前記電極（２）および／または前記ノズル（４）および／または前記ノズルキャップ（５）および／または前記ノズル保護キャップ（８）および／または前記ノズル保護キャップホルダ（９）と直接接触することを特徴とする、請求項１３に記載の構成。

【請求項15】

プラズマ切断トーチ（１）の構成であって、ノズル保護キャップホルダ（９）の受容部（１１）と、ノズル保護キャップホルダ（９）とを備え、前記受容部（１１）が、前記ノズル保護キャップホルダ（９）と直接接触する請求項１から１２のいずれか一項に記載の絶縁部分であることを特徴とする、構成。

【請求項16】

プラズマ切断トーチ（１）の構成であって、電極（２）とノズル（４）とを備え、プラズマガス搬送部分（３）として、請求項１から１２のいずれか一項に記載の絶縁部分が、前記電極（２）と前記ノズル（４）との間に、それらと直接接触して配置されることを特徴とする、構成。

【請求項17】

プラズマ切断トーチ（１）の構成であって、ノズル（４）とノズル保護キャップ（８）とを備え、第２ガス搬送部分（７）として、請求項１から１２のいずれか一項に記載の絶縁部分が前記ノズル（４）と前記ノズル保護キャップ（８）との間に、それらと直接接触して配置されることを特徴とする、構成。

【請求項18】

プラズマ切断トーチ（１）の構成であって、ノズルキャップ（５）とノズル保護キャップ（８）とを備え、第２ガス搬送部分（７）として、請求項１から１２のいずれか一項に記載の絶縁部分が前記ノズルキャップ（５）と前記ノズル保護キャップ（８）との間に、それらと直接接触して配置されることを特徴とする、構成。

【請求項19】

請求項１から１２のいずれか一項に記載の少なくとも１つの絶縁部分を含むことを特徴とするプラズマ切断トーチ（１）。

【請求項20】

前記絶縁部分の一部が４０Ｗ／（ｍ*Ｋ）以上の熱伝導率を有し電気的に非伝導性の材料から構成され、接触面として機能する少なくとも１つの表面を有し、該表面が、前記プラズマ切断トーチ（１）の、電気抵抗が０．０１Ω^＊ｃｍ以下となる電気伝導率を有する構成要素の表面と少なくとも直接接触し、前記構成要素は電極（２）、ノズル（４）、ノズルキャップ（５）、ノズル保護キャップ（８）、またはノズル保護キャップホルダ（９）である、ことを特徴とする、請求項１９に記載のプラズマ切断トーチ（１）。

【請求項21】

前記絶縁部分がプラズマガス搬送部分（３）、第２ガス搬送部分（７）、または冷却ガス搬送部分であることを特徴とする、請求項１９または２０に記載のプラズマ切断トーチ（１）。

【請求項22】

前記絶縁部分が、作動中、冷却媒体と直接接触する少なくとも１つの表面を有することを特徴とする、請求項１９から２１のいずれか一項に記載のプラズマ切断トーチ（１）。

【請求項23】

請求項１３から１８のいずれか一項に記載の少なくとも１つの構成を含むことを特徴とするプラズマ切断トーチ（１）。

【請求項24】

請求項１９から２３のいずれか一項に記載のプラズマ切断トーチ（１）が使用されることを特徴とする、熱プラズマによるワークピースの機械加工方法、またはプラズマ切断方法またはプラズマ溶接方法。

【請求項25】

レーザのレーザビームがプラズマジェットに加えて前記プラズマ切断トーチ（１）に結合され、前記レーザがファイバレーザ、ダイオードレーザおよび／またはダイオード送出レーザであることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ用の、プラズマトーチの少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための単一または複数部分からなる絶縁部分と、そのような絶縁部分を有する構成およびプラズマトーチと、そのような構成を有するプラズマトーチと、熱プラズマでワークピースを機械加工する方法、プラズマ切断方法、およびプラズマ溶接方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマトーチは、鋼および非鉄金属などの電気伝導性材料の熱的機械加工にかなり広く使用されている。この場合に、溶接用のプラズマ溶接トーチと、鋼および非鉄金属などの電気伝導性材料を切断するためのプラズマ切断トーチとが使用される。プラズマトーチは一般にトーチ本体、電極、ノズルおよびそのホルダから構成される。近年のプラズマトーチは、ノズルの上に取り付けられるノズル保護キャップを追加的に有する。しばしばノズルはノズルキャップによって固定される。

【0003】

アークによって生じる高い熱負荷によりプラズマトーチの作業中に摩耗する構成要素は、プラズマトーチの種類に依存して、特に電極、ノズル、ノズルキャップ、ノズル保護キャップ、ノズル保護キャップホルダ、ならびにプラズマガス搬送部分および第２ガス搬送部分である。これらの構成要素は作業者によって簡単に交換可能であり、従って摩耗部分と呼ぶことができる。

【0004】

プラズマトーチは、電源およびプラズマトーチを供給するガス供給部にラインを介して接続される。さらにプラズマトーチは、冷却媒体、例えば冷却液の冷却装置に接続することができる。

【0005】

特に高い熱負荷がプラズマ切断トーチで発生する。これらはノズル孔によるプラズマジェットの大幅な狭窄によって引き起こされる。ここで、プラズマ溶接と対照的に、切断電流に対して小さい孔が使用され、それにより５０〜１５０Ａ／ｍｍ^２の高い電流密度、約２×１０^６Ｗ／ｃｍ^２の高いエネルギー密度、および最大３００００Ｋの高温が発生する。さらに、一般に最大１２ｂａｒ（１２００ｋＰａ）の比較的高い気圧がプラズマ切断トーチに使用される。ノズル孔を通って流れるプラズマガスの高温と高い運動エネルギーとの組合せは、ワークピースの溶融と溶融した材料の排出とをもたらす。切断カーフが生成され、ワークピースは分離される。プラズマ切断において、非合金鋼を切断するために酸化ガスもしばしば使用される。これはまたさらに、摩耗部分およびプラズマ切断トーチに高い熱負荷をもたらす。

【0006】

プラズマ切断トーチについて以下で具体的に検討する。

【0007】

プラズマガスは電極とノズルとの間に流れる。プラズマガスはガス搬送部分によって搬送され、ガス搬送部分は複数部分からなる部分であることもできる。このようにしてプラズマガスを標的に向けることができる。しばしばそれは、プラズマガス搬送部分の開口の半径方向および／または軸方向オフセットによって、電極の周りを回転するように設定される。プラズマガス搬送部分は、電極およびノズルを互いに電気的に絶縁する必要があるため、電気絶縁性材料から構成される。これは、電極およびノズルがプラズマ切断トーチの作動中に異なる電位を有するため、必要である。プラズマ切断トーチを作動するために、プラズマガスをイオン化するアークが、電極とノズルおよび／またはワークピースとの間に発生する。アークを発生させるために、高い電圧を電極とノズルとの間に適用可能であり、前記高圧は、電極とノズルとの間の区間が予めイオン化され、従ってアークが形成されることを保証する。電極とノズルとの間で燃焼するアークはパイロットアークとも呼ばれる。

【0008】

パイロットアークはノズル孔を通って外に伸び、ワークピースとぶつかり、ワークピースまでの区間をイオン化する。このようにして、アークは電極とワークピースとの間で形成されることができる。このアークはまた主アークとも呼ばれる。主アークの間、パイロットアークは切ることができる。しかしながらそれは作動し続けることもできる。プラズマ切断の間、ノズルに追加的に負荷を与えないように、それはしばしば切られる。

【0009】

特に電極およびノズルは高い熱応力に曝され、冷却される必要がある。同時にそれらはまた、アークを形成するために必要な電流を伝導する必要がある。従って、良好な熱伝導率と良好な電気伝導率とを有する材料、一般に金属、例えば銅、銀、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金がそれに使用される。

【0010】

電極は電極ホルダと、高い溶融点（＞２０００℃）および電極ホルダより低い電子仕事関数を有する材料から作製された放出インサートとからしばしば構成される。非酸化プラズマガス、例えばアルゴン、水素、窒素、ヘリウムおよびそれらの混合物が使用されるとき、放出インサート用の材料としてタングステンが使用され、酸化ガス、例えば酸素、空気およびそれらの混合物、窒素／酸素混合物および他のガスとの混合物が使用されるとき、放出インサートの材料としてハフニウムまたはジルコニウムが使用される。高温材料を、良好な熱伝導率および良好な電気伝導率を有する材料から構成される電極ホルダに嵌め込むことができる、例えば形状の一致および／または圧力嵌めによって押し込むことができる。

【0011】

電極およびノズルはガス、例えばプラズマガスまたはノズルの外側に沿って流れる第２ガスによって冷却可能である。しかしながら液体、例えば水による冷却がより効果的である。この場合、電極および／またはノズルは液体によってしばしば直接冷却される、すなわち、液体は電極および／またはノズルと直接接触する。冷却液をノズルの周囲に案内するために、ノズルキャップがノズルの周囲に配置され、前記ノズルキャップの内面は、ノズルの外面とともに、冷却材が流れる冷却材空間を形成する。

【0012】

近年のプラズマ切断トーチでは、ノズル保護キャップがノズルおよび／またはノズルキャップのさらに外側に追加的に配置される。ノズル保護キャップの内面およびノズルのまたはノズルキャップの外面は、第２または保護ガスが流れる空間を形成する。第２または保護ガスはノズル保護キャップの孔から流れ出て、プラズマジェットを包囲し、その周囲の画定された大気を保証する。加えて第２ガスは、ノズルおよびノズル保護キャップを、それらとワークピースとの間に生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれ、ノズルを損傷する可能性がある。特にワークピースを貫通するとき、ノズルおよびノズル保護キャップは、熱い材料の跳ね上がりによって強い応力を受ける。第２ガスは、その体積流量が切断の間の値と比べて貫通の間に増大され得るため、材料の跳ね上がりをノズルおよびノズル保護キャップから遠ざけ、従ってそれらを損傷から保護する。

【0013】

ノズル保護キャップは同様に高い熱応力に曝され、冷却される必要がある。従って良好な熱伝導率と良好な電気伝導率とを有する材料、一般に金属、例えば銅、銀、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金がそれに使用される。

【0014】

しかしながら電極およびノズルは間接的に冷却することもできる。この場合、それらは、良好な熱伝導率と良好な電気伝導率とを有する材料、一般に金属、例えば銅、銀、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金から構成される構成要素と接触した状態で接する。この構成要素は次に直接冷却される、すなわち、一般的に流れる冷却材と接触した状態で接する。これらの構成要素は同時に、電極、ノズル、ノズルキャップまたはノズル保護キャップのホルダまたは受容部として機能することができ、また熱を散逸し、電力を供給することができる。

【0015】

電極だけまたはノズルだけを液体で冷却することも可能である。まさにこの場合、ガスだけで冷却される構成要素で過度の温度が発生し、その結果この構成要素は早期に摩耗し、または破壊される。これはまたプラズマ切断トーチの構成要素間の高い温度差をもたらし、結果として機械的張力およびさらなる応力をもたらす。

【0016】

通常、ノズル保護キャップは第２ガスによってのみ冷却される。ノズル保護キャップが冷却液によって直接または間接的に冷却される構成もまた知られている。

【0017】

ガス冷却（プラズマガスおよび／または第２ガス冷却）は、許容できる冷却または熱の散逸を達成するのに効果的でなく、また、この目的のために必要なガス体積流量が非常に多いという欠点を有する。水冷却によるプラズマ切断トーチは例えば５００ｌ／ｈ〜４０００ｌ／ｈのガス体積流量を必要とする一方、水冷却のないプラズマ切断トーチは５０００〜１１０００ｌ／ｈのガス体積流量を必要とする。これらの範囲は、使用される切断電流に依存して生じ、使用される切断電流は例えば２０〜６００Ａの範囲であり得る。同時に、プラズマガスおよび／または第２ガスの体積流量は、最良の切断結果が達成されるように選択されるべきである。過度の体積流量は、冷却に必要とされるが、しかしながら、しばしば切断結果を損なう。

【0018】

加えて、多量の体積流量によってもたらされる多量のガス消費は不経済である。これは特に、空気以外のガス、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素またはヘリウムが使用されるときにあてはまる。

【0019】

対照的に、全ての摩耗部分に対して直接的な水冷却を使用することは非常に効果的であるが、例えば冷却されるべき摩耗部分へ冷却液を搬送し再度そこから離すために冷却チャネルが必要であるため、プラズマ切断トーチの寸法が増大する。加えて、直接的に液体によって冷却される摩耗部分を交換するとき、できるだけ少量の冷却液がプラズマ切断トーチの摩耗部分間に残るべきであるため、かなり注意が必要である。これは、残留冷却液がアークの発生時にプラズマトーチの損傷をもたらし得るためである。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

従って本発明は、プラズマトーチの構成要素、特に摩耗部分のより効果的な冷却を保証するという目的に基づく。

【課題を解決するための手段】

【0021】

第１の態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ用の、プラズマトーチの少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための単一または複数部分からなる絶縁部分において、その単一または複数部分からなる絶縁部分が、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されるか、またはその少なくとも一部が良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、単一または複数部分からなる絶縁部分によって達成される。ここで、表現「電気的に非伝導性」は、プラズマトーチ絶縁部分の材料が電気をわずかな程度またはごく少ない程度に伝導することを意味するように意図される。絶縁部分は例えばプラズマガス搬送部分、第２ガス搬送部分、または冷却ガス搬送部分であり得る。

【0022】

さらに、第２の態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの、電極および／またはノズルおよび／またはノズルキャップおよび／またはノズル保護キャップおよび／またはノズル保護キャップホルダと、請求項１〜１２の１つで特許請求される絶縁部分とから構成される構成によって達成される。

【0023】

第３の態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの、ノズル保護キャップホルダの受容部と、ノズル保護キャップホルダとから構成される構成において、受容部が、好ましくはノズル保護キャップホルダと直接接触する請求項１〜１２の１つで特許請求される絶縁部分として構成されることを特徴とする構成によって達成される。例えば、受容部およびノズル保護キャップホルダはねじによって接続可能である。

【0024】

さらなる態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの、電極とノズルとから構成される構成において、プラズマガス搬送部分として構成される請求項１〜１２の１つで特許請求される絶縁部分が、電極とノズルとの間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成によって達成される。

【0025】

さらに、さらなる態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの、ノズルとノズル保護キャップとから構成される構成において、第２ガス搬送部分として構成される請求項１〜１２の１つで特許請求される絶縁部分がノズルとノズル保護キャップとの間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成によって達成される。

【0026】

さらに、さらなる態様によれば、この目的は、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの、ノズルキャップとノズル保護キャップとから構成される構成において、第２ガス搬送部分として構成される請求項１〜１２の１つで特許請求される絶縁部分がノズルキャップとノズル保護キャップとの間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成によって達成される。

【0027】

さらに本発明は、請求項１〜１２の１つで特許請求される少なくとも１つの絶縁部分を含むプラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチを提供する。

【0028】

さらに本発明は、請求項１３〜１８の１つで特許請求される少なくとも１つの構成を含むプラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチと、請求項２４で特許請求される方法とを提供する。

【0029】

絶縁部分の場合、少なくとも２つの部分から構成される絶縁部分であって、それら部分の一方は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、およびそれら部分の他方または少なくとも１つの他方は電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される、絶縁部分を提供することができる。

【0030】

特に、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されて、接触面として機能する少なくとも１つの表面を有する部分であって、前記表面が、電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される部分の直接隣接する表面と整列されるか、またはそれを越えて突出する、部分をここで提供することができる。

【0031】

特定実施形態によれば、絶縁部分は少なくとも２つの部分から構成され、それら部分の一方は良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成され、およびそれら部分の他方または少なくとも１つの他方は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される。

【0032】

本発明のさらなる実施形態では、絶縁部分は少なくとも３つの部分から構成され、それら部分の１つは良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成され、それら部分の他の１つは良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、およびそれら部分のさらなる１つは電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される。

【0033】

有利には、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料は、少なくとも４０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、好ましくは少なくとも６０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有する。

【0034】

良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料および／または電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料は好都合には、少なくとも１０^６Ω^＊ｃｍ、好ましくは少なくとも１０^１０Ω^＊ｃｍの電気抵抗、および／または少なくとも７ｋＶ／ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有する。

【0035】

有利には、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料はセラミック、好ましくは、窒化物セラミック、特に窒化アルミニウム、窒化ホウ素、および窒化ケイ素セラミックと、炭化物セラミック、特に炭化ケイ素セラミックと、酸化物セラミック、特に酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ベリリウムセラミックと、ケイ酸セラミックとの群からのセラミックであるか、またはプラスチック材料、例えばプラスチックフィルムである。

【0036】

良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料、例えばセラミックと、他の電気的に非伝導性の材料、例えばプラスチック材料との組合せを、複合材料と呼ばれるものの中で使用することも可能である。そのような複合材料は例えば両方の材料の粉体から焼結によって製造可能である。最後にこの複合材料は電気的に非伝導性でありかつ良好な熱伝導率を有する必要がある。

【0037】

本発明の特定実施形態によれば、電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料は最大１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有する。

【0038】

有利には、これらの部分は、形状一致式または圧力嵌め式に、接着剤接合によって、または熱的な方法、例えばはんだ付けもしくは溶接によって、接続される。

【0039】

本発明の特定実施形態において、絶縁部分は少なくとも１つの開口および／または少なくとも１つの切欠きおよび／または少なくとも１つの溝を有する。これは例えば絶縁部分がガス搬送部分、例えばプラズマガス搬送部分または第２ガス搬送部分であるときにあてはまる可能性がある。

【0040】

特に、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料に、および／または電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料に、および／または良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料に配置される少なくとも１つの開口および／または少なくとも１つの切欠きおよび／または少なくとも１つの溝を提供することができる。

【0041】

本発明のさらなる特定実施形態において、絶縁部分はガス、特にプラズマガス、第２ガスまたは冷却ガスを搬送するように設計される。

【0042】

請求項１３で特許請求される構成において、電極および／またはノズルおよび／またはノズルキャップおよび／またはノズル保護キャップおよび／またはノズル保護キャップホルダと直接接触する絶縁部分を提供することができる。

【0043】

有利には、絶縁部分は、形状一致式および／または圧力嵌め式に、接着剤接合によって、または熱的な方法、例えばはんだ付けもしくは溶接によって、電極および／またはノズルおよび／またはノズルキャップおよび／またはノズル保護キャップおよび／またはノズル保護キャップホルダに接続される。

【0044】

請求項１９で特許請求されるプラズマトーチの特定実施形態において、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される絶縁部分またはその一部は、接触面として機能する少なくとも１つの表面、好ましくは２つの表面を有し、前記表面は、プラズマトーチの、良好な電気伝導率を有する構成要素、特に電極、ノズル、ノズルキャップ、ノズル保護キャップ、またはノズル保護キャップホルダの表面と少なくとも直接接触する。

【0045】

特に、この場合、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されて、接触面として機能する少なくとも２つの表面を有する絶縁部分またはその一部であって、前記表面が、プラズマトーチの、良好な電気伝導率を有する構成要素、特に電極、ノズル、ノズルキャップ、ノズル保護キャップ、またはノズル保護キャップホルダの表面と、およびプラズマトーチの良好な電気伝導率を有するさらなる構成要素のさらなる表面と少なくとも直接接触する、絶縁部分またはその一部を提供することができる。

【0046】

特定実施形態によれば、絶縁部分はガス搬送部分、特にプラズマガス、第２ガスまたは冷却ガス搬送部分である。

【0047】

有利には、絶縁部分は、作動中、冷却媒体、好ましくは液体および／またはガスおよび／または液体／ガス混合物と直接接触する少なくとも１つの表面を有する。

【0048】

請求項２４で特許請求される方法において、プラズマジェットに加えてプラズマトーチに結合されるレーザのレーザビームを提供することができる。

【0049】

特にレーザはファイバレーザ、ダイオードレーザおよび／またはダイオード送出レーザであることができる。

【0050】

本発明は、電気的に非伝導性であるだけでなく良好な熱伝導率を有する材料を使用することによって、より効果的かつより費用対効果の高い冷却が可能であり、およびプラズマトーチのより小型かつより単純な設計が可能であり、およびより小さい温度差、従ってより低い機械的張力を達成できるという驚くべき発見に基づく。

【0051】

本発明は、少なくとも１つまたは複数の特定実施形態において、より効果的でありおよび／または費用対効果が高い、プラズマトーチの構成要素、特に摩耗部分の冷却を提供し、および／またはより低い機械的張力をもたらし、および／またはより小型かつ／もしくはより単純なプラズマトーチ設計を可能にし、および同時にプラズマトーチの構成要素間の電気絶縁を保証する。

【0052】

本発明のさらなる特徴および利点は、付随する請求項および以下の記載から知ることができ、ここで複数の例示的実施形態は概略的な図面を通じて記載される。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】本発明の第１の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図2】本発明の第２の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図3】本発明の第３の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図4】本発明の第４の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図5】本発明の第５の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図6】本発明の第６の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図7】本発明の第７の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図8】本発明の第８の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図9】本発明の第９の特定実施形態によるプラズマトーチの側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【図10a】本発明の１つの特定実施形態による絶縁部分の図を長手方向の断面で示す。

【図10b】本発明の１つの特定実施形態による絶縁部分の部分断面側面図を示す。

【図11a】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の図を長手方向の断面で示す。

【図11b】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の部分断面側面図を示す。

【図12a】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の図を長手方向の断面で示す。

【図12b】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の部分断面側面図を示す。

【図13a】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の図を長手方向の断面で示す。

【図13b】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の部分断面側面図を示す。

【図14a】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の図を長手方向の断面で示す。

【図14b】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の部分断面側面図を示す。

【図14c】図１４ａのような図を示すが、部分が取り除かれている。

【図14d】図１４ｂのような図を示すが、部分が取り除かれている。

【図15a】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の平面図を部分的な断面で示す。

【図15b】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の側面図を部分的な断面で示す。

【図16a】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の平面図を部分的な断面で示す。

【図16b】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の側面図を部分的な断面で示す。

【図17a】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の平面図を部分的な断面で示す。

【図17b】例えば図６〜９のプラズマトーチで使用されるまたは使用できる絶縁部分の側面図を部分的な断面で示す。

【図18a】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分の平面図を部分的な断面で示す。

【図18b】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分を断面側面図で示す。

【図18c】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分を断面側面図で示す。

【図18d】本発明のさらなる特定実施形態による絶縁部分を断面側面図で示す。

【図19a】本発明の１つの特定実施形態によるノズルおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図19b】本発明の１つの特定実施形態によるノズルおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図19c】本発明の１つの特定実施形態によるノズルおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図19d】本発明の１つの特定実施形態によるノズルおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図20a】本発明の１つの特定実施形態によるノズルキャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図20b】本発明の１つの特定実施形態によるノズルキャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図20c】本発明の１つの特定実施形態によるノズルキャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図20d】本発明の１つの特定実施形態によるノズルキャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図21a】本発明の１つの特定実施形態によるノズル保護キャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図21b】本発明の１つの特定実施形態によるノズル保護キャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図21c】本発明の１つの特定実施形態によるノズル保護キャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図21d】本発明の１つの特定実施形態によるノズル保護キャップおよび絶縁部分から構成された構成の断面図を示す。

【図22a】本発明の１つの特定実施形態による電極および絶縁部分から構成された構成の図を部分的断面で示す。

【図22b】本発明の１つの特定実施形態による電極および絶縁部分から構成された構成の図を部分的断面で示す。

【図23】本発明の１つの特定実施形態による電極および絶縁部分から構成された構成の側面図を部分的な長手方向の断面で示す。

【発明を実施するための形態】

【0054】

図１は本発明の１つの特定実施形態による液冷式プラズマ切断トーチ１を示す。それは電極２と、プラズマガスＰＧを搬送するためのプラズマガス搬送部分３として構成された絶縁部分と、ノズル４とを含む。電極２は電極ホルダ２．１および放出インサート２．２から構成される。電極ホルダ２．２は、良好な電気伝導率および良好な熱伝導率を有する材料から構成され、この場合では金属、例えば銅、銀、アルミニウム、またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金から構成される。放出インサート２．２は、高い融点（＞２０００℃）を有する材料から製造される。この場合では、非酸化プラズマガス（例えばアルゴン、水素、窒素、ヘリウムおよびそれらの混合物）が使用されるとき、タングステンが例えば適切であり、酸化ガス（例えば酸素、空気、それらの混合物、窒素／酸素混合物）が使用されるとき、ハフニウムまたはジルコニウムが例えば適切である。放出インサート２．２は電極ホルダ２．１内に導入される。電極２はここでは平坦な電極として示され、その中で放出インサート２．２は電極ホルダ２．１の前端部の表面を越えて突出しない。

【0055】

電極２はノズル４の中空内部空間４．２に突出する。ノズルは、めねじ６．２０を有するノズルホルダ６にねじ山４．２０を介してねじ込まれる。ノズル４と電極２の間に配置されるのは、プラズマガス搬送部分３である。プラズマガス搬送部分３内に配置されるのは孔、開口、溝および／または切欠き（不図示）であり、それを通ってプラズマガスＰＧは流れる。例えば半径方向に配置された孔の中心線Ｍに対する半径方向オフセットおよび／または傾斜を有する対応する構成を通して、プラズマガスＰＧを回転するように設定可能である。これはアークおよびプラズマジェットを安定化する役割を果たす。

【0056】

アークは放出インサート２．２とワークピース（不図示）の間で燃焼し、ノズル孔４．１によって狭窄される。アーク自体はすでに高温であり、温度はその狭窄によってさらに上昇される。この場合では、３００００Ｋまでの温度が示される。このため、電極２およびノズル４は冷却媒体によって冷却される。液体、最も簡単な例では水、またはガス、最も簡単な例では空気、またはそれらの混合物、最も簡単な例では空気／水混合物（エアロゾルと呼ばれる）が、冷却媒体として使用可能である。液体冷却が最も効果的である。電極２の内部空間２．１０に配置されるのは冷却管１０であり、それを通して冷却材は、冷却材空間１０．１０を通り電極２へ向かう冷却材供給ラインＷＶ２から、放出インサート２．２の近傍に入り、そして電極２の内面内に冷却管１０の外面によって形成される空間を通して、冷却材戻りラインＷＲ２へ戻される。

【0057】

この例では、ノズル４はノズルホルダ６を介して間接的に冷却され、ノズルホルダ６に冷却材は冷却材空間６．１０（ＷＶ１）を通して搬送され、ノズルホルダ６から冷却材は冷却材空間６．１１（ＷＲ１）を経由して再度搬送される。冷却材は通常、１〜１０ｌ／分の体積流量で流れる。ノズル４およびノズルホルダ６は金属から構成される。ノズル４のおねじ４．２０とノズルホルダ６のめねじ６．２０によって形成される機械的接触の結果として、ノズル４内で生じる熱はノズルホルダ６中に案内され、流れる冷却媒体（ＷＶ１、ＷＲ１）によって散逸される。

【0058】

プラズマガス搬送部分３として形成される絶縁部分は、この例では単一部分で形成され、および良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される。そのような絶縁部分が使用される結果として、電気的絶縁が電極２とノズル４の間に形成される。これはプラズマ切断トーチ１、特に高圧発生の作動に、および電極２とノズル４の間で燃焼するパイロットアークの作動に必要である。同時に、熱は電極２とノズル４の間でより高温の構成要素からより低温の構成要素へ、プラズマガス搬送部分３として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。従って追加的な熱交換が絶縁部分を経由して起きる。プラズマガス搬送部分３は接触面を介して電極２およびノズル４と接触した状態で接する。

【0059】

この例示的実施形態では、接触面２．３は例えば電極２の円筒状外面であり、接触面３．５はプラズマガス搬送部分３の円筒状内面である。接触面３．６はプラズマガス搬送部分３の円筒状外面であり、接触面４．３はノズル４の円筒状内面である。好ましくは、円筒状内面と外面の間にＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６による例えばＨ７／ｈ６のわずかなすき間を有するすき間嵌めをここで使用して、互いの差込みと、良好な接触、従って低い熱抵抗、従って良好な熱伝達との両方を実現するようにする。熱伝達はこの面に熱伝導性のペーストを塗布することによって改善可能である。（注記：熱伝導性ペーストを使用したとしても、これは表現「直接接触」になおも含められることが意図される。）より大きなすき間、例えばＨ７／ｇ６を有する嵌め合いを使用することができる。さらにノズル４およびプラズマガス搬送部分３はそれぞれ接触面４．５および３．７を有し、ここでは、これらは環状面であり、ここでは互いに接触した状態で接する。これは環状面間の圧力嵌め接続であり、ノズル４をノズルホルダ６にねじ込むことによって実現される。

【0060】

良好な熱伝導率のために、ノズル４と電極２の間の高い温度差を回避することができ、およびそれによって引き起こされるプラズマ切断トーチ１の機械的張力を低減することができる。

【0061】

例えばセラミック材料が、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料としてここで使用される。ＤＩＮ６０６７２による、非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（約１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有する窒化アルミニウムが特に適している。

【0062】

図２は円筒状プラズマ切断トーチ１を示し、ここで電極２は冷却材によって直接冷却される。図２に示されるノズルホルダ６を介したノズル４の間接的な冷却は提供されない。ノズル４は、プラズマガス搬送部分３として構成された絶縁部分を介した、冷却材によって直接冷却される電極２に向かう熱伝導によって冷却される。そのような絶縁部分が使用される結果として、電気的絶縁が電極２とノズル４の間に形成される。これはプラズマ切断トーチ１、特に高圧発生の作動に、および電極２とノズル４の間で燃焼するパイロットアークの作動に必要である。同時に、熱は電極２とノズル４の間でより高温の構成要素からより低温の構成要素へ、プラズマガス搬送部分３として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝導される。従って追加的な熱交換がプラズマガス搬送部分３を経由して電極２とノズル４の間で起きる。プラズマガス搬送部分３は接触面を介して電極およびノズル４と接触した状態で接する。

【0063】

この例示的実施形態では、接触面２．３は例えば電極２の円筒状外面であり、接触面３．５はプラズマガス搬送部分３の円筒状内面である。接触面３．６はプラズマガス搬送部分３の円筒状外面であり、接触面４．３はノズル４の円筒状内面である。好ましくは、円筒状内面と外面の間にＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６による例えばＨ７／ｈ６のわずかなすき間を有するすき間嵌めをここで使用して、互いの差込みと、良好な接触、従って低い熱抵抗、従って良好な熱伝達との両方を実現するようにする。熱伝達はこれらの接触面に熱伝導性のペーストを塗布することによって改善可能である。より大きなすき間、例えばＨ７／ｇ６を有する嵌め合いを使用することができる。さらにノズル４およびプラズマガス搬送部分３はそれぞれ接触面４．５および３．７を有し、ここでは、これらは環状面であり、ここでは互いに接触した状態で接する。これは環状面間の圧力嵌め接続であり、ノズル４をノズルホルダ６にねじ込むことによって実現される。

【0064】

ノズル４の間接的な冷却を省略することにより、プラズマ切断トーチ１の構造は大幅に単純化される。ノズルホルダ６内の冷却材空間（これは、間接的な冷却を省略しない場合、冷却材をその作用領域におよび作用領域から搬送するために必要である）が省かれるためである。電極は図１のように冷却される。

【0065】

図３はプラズマ切断トーチ１を示し、ここでノズル４はノズルホルダ６を介して間接的に冷却され、ノズルホルダ６に冷却材は冷却材空間６．１０（ＷＶ１）を通して搬送され、ノズルホルダ６から冷却材は冷却材空間６．１１（ＷＲ１）を経由して再度搬送される。図１および２に示される電極２の直接的な冷却は提供されない。電極２からノズル４への熱伝導は、プラズマガス搬送部分３として構成される絶縁部分を介して、間接的に冷却材で冷却されるノズル４に対して起きる。これに関して、図１および２に関連して書かれた記述があてはまる。

【0066】

これにより、プラズマ切断トーチ１の、および電極２の構造は大幅に単純化される。図１および２に示される冷却管１０および冷却材空間２．１０および１０．１０（これらは、電極の直接的な冷却を省略しない場合、冷却液をその作用領域に（ＷＶ２）および作用領域から（ＷＲ２）搬送するために必要である）が省かれるためである。

【0067】

図４に示されるプラズマ切断トーチ１は、ノズル４が冷却材によって直接冷却される点で図１に示されるプラズマ切断トーチと異なる。このため、ノズル４はノズルキャップ５によって固定される。ノズルキャップ５のめねじ５．２０はノズルホルダ６のおねじ６．２１とねじ留めされる。ノズル４の外面およびノズルホルダ６の一部およびまたノズルキャップ５の内面が冷却材空間４．１０を形成し、それを通って、ノズルホルダ６の冷却材空間６．１０および６．１１を通ってその作用領域へ（ＷＶ１）流れ再び戻る（ＷＲ１）冷却材。

【0068】

ノズル４と電極２の間に配置されるのは、プラズマガス搬送部分３として構成される絶縁部分である。従って、図１に関連して説明したものと同じ利点が得られる。熱は電極２とノズル４の間でより高温の構成要素からより低温の構成要素へ、プラズマガス搬送部分３として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。プラズマガス搬送部分３は接触面を介して電極２およびノズル４と接触した状態で接する。従って、大きい温度差によってもたらされるプラズマ切断トーチ１の機械的張力を低減することができる。

【0069】

図１に示されるプラズマ切断トーチと比較される１つの利点は、直接的に冷却材によって冷却されるノズル４は、間接的に冷却されるノズルよりもよく冷却されるということである。この構成の冷却材は、ノズルの最大の熱が発生する、ノズル先端のおよびノズル孔４．１の近傍にちょうど流れ込むため、冷却効果は特に大きい。冷却材空間は、ノズルキャップ５とノズル４の間で、ノズルキャップ５とノズルホルダ６の間で、およびノズル４とノズルホルダ６の間でＯリングによって封止される。

【0070】

ノズルキャップ５もまた、ノズル４の外面とノズルキャップ５の内面とによって形成された冷却材空間４．１０を通って流れる冷却材によって冷却される。ノズルキャップ５は、アークのまたはプラズマジェットのおよび加熱されたワークピースの放熱によって主に加熱される。

【0071】

しかしながら、プラズマ切断トーチ１の構造は、ノズルキャップ５が追加的に必要とされるため、より複雑である。液体、最も簡単な例では水が、ここで好ましくは冷却材として使用される。

【0072】

図５は、図１のプラズマ切断トーチに類似するプラズマ切断トーチ１を示すが、ここではノズル保護キャップ８がノズル４の外側に追加的に配置されている。ノズル４の孔４．１およびノズル保護キャップ８の孔８．１は、中心線Ｍ上に配置される。ノズル保護キャップ８の内面およびノズル保護キャップホルダ９の内面が、ノズル４の外面およびノズルホルダ６の外面とともに、空間８．１０および９．１０を形成し、それらを通って第２ガスＳＧが流れる。この第２ガスはノズル保護キャップの孔８．１から外へ流れ、プラズマジェット（不図示）を包囲し、プラズマジェットの周囲の画定された大気を保証する。加えて第２ガスＳＧは、ノズル４およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピースの間で生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれノズル４に損傷を与える可能性がある。特にワークピースを貫通するとき、ノズル４およびノズル保護キャップ８は、熱い溶融材料の跳ね上がりによって高い応力を受ける。第２ガスＳＧは、その体積流量が切断の間の値と比べて貫通の間に増大され得るため、材料の跳ね上がりをノズル４およびノズル保護キャップ８から遠ざけ、従ってそれらを損傷から保護する。

【0073】

電極２およびノズル４の冷却に関して、図１によるプラズマ切断トーチ１に関して記載した記述があてはまる。原理上、図２に示されるように電極２だけを直接冷却すること、および図３に示されるようにノズル４だけを間接冷却することが、第２ガスを有するプラズマ切断トーチ１でも可能である。これらに関連して記載した記述も同じくあてはまる。

【0074】

図５に示されるプラズマ切断トーチ１の場合、電極２およびノズル４に加えて、ノズル保護キャップ８も冷却しなければならない。ノズル保護キャップ８は、アークのまたはプラズマジェットの放熱、および加熱されたワークピースの放熱によって特に加熱される。特にワークピースを貫通するとき、ノズル保護キャップ８は高い熱応力を受け、赤熱材料の跳ね上がりによって加熱され、冷却されなければならない。従って良好な熱伝導率および良好な電気伝導率を有する材料、一般的に金属、例えば銀、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄、合金鋼またはこれらの金属が個々にまたは少なくとも５０％の合計量で含有される金属合金（例えば真鍮）が、それに使用される。

【0075】

第２ガスＳＧは最初にプラズマ切断トーチ１を通って流れ、その後、ノズル保護キャップホルダ９のおよびノズル保護キャップ８の内面と、ノズルホルダ６のおよびノズル４の外面とによって形成された第１空間９．１０を通って流れる。第１空間９．１０はまた、ノズル４とノズル保護キャップ８の間に配置された第２ガス搬送部分７として構成された絶縁部分によって境界を定められる。第２ガス搬送部分７は複数部分の態様で形成可能である。

【0076】

第２ガス搬送部分７に配置されるのは孔７．１である。しかしながら、これらは開口、溝または切欠きであることもでき、それを通って第２ガスＳＧは流れる。例えば中心線Ｍに対する半径方向オフセットおよび／または傾斜を有する半径方向に配置された孔７．１の対応する構成を通して、第２ガスを回転するように設定可能である。これはアークまたはプラズマジェットを安定化する役割を果たす。

【0077】

第２ガス搬送部分７を通過した後、第２ガスは、ノズル保護キャップ８の内面とノズル４の外面とによって形成された内部空間８．１０に流れ込み、続いてノズル保護キャップ８の孔８．１から外へ流れる。アークまたはプラズマジェットが燃焼している状態で、第２ガスはそれと衝突し、それに影響を及ぼすことができる。

【0078】

ノズル保護キャップ８は通常、第２ガスＳＧによってのみ冷却される。ガス冷却は、熱の許容できる冷却または散逸を達成するのに効果的でなく、また必要なガス体積流量がこの目的のために非常に多い、という欠点を有する。５０００〜１１０００ｌ／ｈのガス体積流量がここで必要であることが多い。同時に、第２ガスの体積流量は、最良の切断結果が達成されるように選択されなければならない。過度の体積流量は、冷却に必要とされるが、しかしながら、切断結果をしばしば損なう。

【0079】

加えて、多量の体積流量によってもたらされる多量のガス消費は不経済である。これは特に、空気以外のガス、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素またはヘリウムが使用されるときにあてはまる。

【0080】

これらの欠点は、第２ガス搬送部分７として構成される絶縁部分の使用によって改善される。そのような絶縁部分を使用することによって、電気的絶縁がノズル保護キャップ８とノズル４の間に得られる。第２ガスＳＧとの組合せにおいて、電気的絶縁は、ノズル４およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピースの間で生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれ、ノズル４またはノズル保護キャップ８を損傷する可能性がある。

【0081】

同時に、熱はノズル保護キャップ８とノズル４の間で、より高温の構成要素からより低温の構成要素へ、この場合ノズル保護キャップ８からノズル４へ、第２ガス搬送部分７として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。第２ガス搬送部分７はノズル保護キャップ８およびノズル４と接触した状態で接する。この例示的実施形態では、これは、ノズル保護キャップ８の環状面８．２および第２ガス搬送部分７の環状面７．４と、第２ガス搬送部分７の環状面７．５およびノズル４の環状面４．４とを介して起きる。これらは圧力嵌め接続であり、ここで、めねじ９．２０によって受容部１１のおねじ１１．２０にねじ留めされるノズル保護キャップホルダ９の補助を有するノズル保護キャップ８。従って、これは第２ガス搬送部分７に対して上方へ押され、およびこれはノズル４に対して押される。

【0082】

このようにして、熱はノズル保護キャップ８からノズル４へ伝導され、従って冷却される。ノズル４はそれに関する限り、図１の記載の中で説明されたように、間接的に冷却される。

【0083】

図６は、図４のようなプラズマ切断トーチ１の構造を示すが、ここではノズル保護キャップ８がノズルキャップ５の外側に追加的に配置される。

【0084】

ノズル４の孔４．１およびノズル保護キャップ８の孔８．１は、中心線Ｍ上に配置される。ノズル保護キャップ８の内面およびノズル保護キャップホルダ９の内面が、ノズルキャップ５の外面およびノズル４の外面とともに、それぞれ空間８．１０および９．１０を形成し、それらを通って第２ガスＳＧが流れることができる。この第２ガスはノズル保護キャップ８の孔８．１から外へ流れ、プラズマジェット（不図示）を包囲し、プラズマジェットの周囲の画定された大気を保証する。加えて第２ガスＳＧは、ノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピースの間で生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８に損傷を与える可能性がある。特にワークピースを貫通するとき、ノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８は、熱い材料の跳ね上がりによって高い応力を受ける。第２ガスＳＧは、その体積流量が切断の間の値と比べて貫通の間に増大され得るが、材料の跳ね上がりをノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８から遠ざけ、従ってそれらを損傷から保護する。

【0085】

電極２、ノズル４およびノズルキャップ５の冷却に関して、図４の記載中に書かれた記述があてはまる。

【0086】

ノズル保護キャップ８は、アークのまたはプラズマジェットの放熱、および加熱されたワークピースの放熱によって特に加熱される。特にワークピースを貫通するとき、ノズル保護キャップ８は高い熱応力を受け、赤熱材料の跳ね上がりによって加熱され、冷却されなければならない。従って良好な熱伝導率および良好な電気伝導率を有する材料、一般的に金属、例えば銀、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄、またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金が、それに使用される。

【0087】

第２ガスＳＧは最初にプラズマトーチ１を通って流れ、その後、ノズル保護キャップホルダ９のおよびノズル保護キャップ８の内面と、ノズルホルダ６のおよびノズルキャップ５の外面とによって形成された空間９．１０を通って流れる。空間９．１０はまた、ノズルキャップ５とノズル保護キャップ８の間に配置された第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７として構成された絶縁部分によって境界を定められる。

【0088】

第２ガス搬送部分７に配置されるのは孔７．１である。しかしながら、これらは開口、溝または切欠きであることもでき、それを通って第２ガスＳＧは流れる。その対応する構成、例えば半径方向オフセットを有する孔７．１および／または中心線Ｍに対する傾斜を有する半径方向に配置された孔７．１を通して、第２ガスＳＧを回転するように設定可能である。これはアークまたはプラズマジェットを安定化する役割を果たす。

【0089】

第２ガス搬送部分７を通過した後、第２ガスＳＧは、ノズル保護キャップ８の内面とノズルキャップ５のおよびノズル４の外面とによって形成された空間（内部空間）８．１０に流れ込み、続いてノズル保護キャップ８の孔８．１から外へ流れる。アークまたはプラズマジェットが燃焼している状態で、第２ガスＳＧはそれと衝突し、それに影響を及ぼすことができる。

【0090】

ノズル保護キャップ８は通常、第２ガスＳＧによってのみ冷却される。ガス冷却は、熱の許容できる冷却または散逸を達成するのに効果的でなく、また必要なガス体積流量がこの目的のために非常に多い、という欠点を有する。５０００〜１１０００ｌ／ｈのガス体積流量がここで必要であることが多い。同時に、第２ガスの体積流量は、最良の切断結果が達成されるように選択されなければならない。過度の体積流量は、冷却に必要とされるが、しかしながら、切断結果をしばしば損なう。加えて、多量の体積流量によってもたらされる多量のガス消費は不経済である。これは特に、空気以外のガス、例えばアルゴン、窒素、水素、酸素またはヘリウムが使用されるときにあてはまる。これらの欠点は、第２ガス搬送部分７として構成される絶縁部分の使用によって改善される。そのような絶縁部分を使用することによって、電気的絶縁がノズル保護キャップ８とノズルキャップ５との間に得られ、従ってノズル４との間にも得られる。第２ガスＳＧとの組合せにおいて、電気的絶縁は、ノズル４、ノズルキャップ５、およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピース（不図示）の間で生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれ、ノズル、ノズルキャップおよびノズル保護キャップを損傷する可能性がある。

【0091】

同時に、熱はノズル保護キャップ８とノズルキャップ５の間で、より高温の構成要素からより低温の構成要素へ、この場合ノズル保護キャップ８からノズルキャップ５へ、第２ガス搬送部分７として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。第２ガス搬送部分７はノズル保護キャップ８およびノズルキャップ５と接触した状態で接する。この例示的実施形態では、これは、ノズル保護キャップ８の環状面８．２および第２ガス搬送部分７の環状面７．４と、第２ガス搬送部分７の環状面７．５およびノズルキャップ５の環状面５．３とを介して起きる。この例では、これらは圧力嵌め接続であり、ここで、ノズル保護キャップ８は、ノズル保護キャップホルダ９の補助によって受容部１１のおねじ１１．２０にめねじ９．２０によってねじ留めされる。従って、これは、第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７に対して上方へ押され、およびこれはノズルキャップ５に対して押される。このようにして、熱はノズル保護キャップ８からノズルキャップ５へ伝導され、従って冷却される。ノズルキャップ５はそれに関する限り、図４の記載の中で説明されたように、冷却される。

【0092】

図７はプラズマ切断トーチ１を示し、これに対しては、図６による実施形態に関連して書かれた記述があてはまる。加えて、ノズル保護キャップホルダ９は、絶縁部分として設計された、受容部１１のおねじ１１．２０に対してめねじ９．２０によってねじ留めされる。受容部１１は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される。従って、熱は、前記熱を例えばノズル保護キャップ８から、高温のワークピースから、またはアーク放熱から受け取ることができるノズル保護キャップホルダ９から受容部１１へ、めねじ９．２０およびおねじ１１．２０を介して伝達される。受容部１１は冷却材供給ライン（ＷＶ１）および冷却材戻りライン（ＷＲ１）用の冷却材通路１１．１０および１１．１１を有し、それらはここでは孔として形成される。冷却材は孔を通って流れ、そのようにして受容部１１を冷却する。従ってノズル保護キャップホルダ９の冷却はさらに改善される。熱はノズル保護キャップ８から、環状面として構成されたその接触面８．３を経由して、同様に環状面として構成された、ノズル保護キャップホルダ９の接触面９．１に伝達される。接触面８．３および９．１はこの例では圧力嵌め式に互いに接触し、ここでノズル保護キャップ８はノズル保護キャップホルダ９の補助により受容部１１のおねじ１１．２０に対してめねじ９．２０によってねじ留めされる。従ってこれは第２ガス搬送部分７に対して上方に押され、ノズル保護キャップホルダ９はノズル保護キャップ８に対して押される。本例では、受容部１１はセラミックから製造される。非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（約１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有する窒化アルミニウムが特に適している。

【0093】

冷却材は、ノズルホルダ６の冷却材空間６．１０および６．１１を通してノズル４およびノズルキャップ５に同時に搬送され、前記ノズル４およびノズルキャップ５を冷却する。

【0094】

図８は図７のものに類似するプラズマトーチ１の実施形態を示す。従って図６および７による実施形態に関連して書かれた記述が同じく原則的にあてはまる。しかしながら、これは、ノズル保護キャップホルダ９の受容部１１として形成された絶縁部分の異なる実施形態を含む。受容部１１はこの例では２つの部分から構成され、外側部分１１．１は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、内側部分１１．２は良好な電気伝導率と良好な熱伝導率を有する材料から構成される。

【0095】

ノズル保護キャップホルダ９は、受容部１１の部分１１．１のおねじ１１．２０に対してめねじ９．２０によってねじ留めされる。

【0096】

良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料は、セラミックから、例えば、良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗、約１０^１２Ω^＊ｃｍを有する窒化アルミニウムから製造される。良好な電気伝導率および良好な熱伝導率を有する材料はこの場合では金属、例えば銅、アルミニウム、錫、亜鉛、合金鋼またはこれらの金属の少なくとも１種が含有された合金（例えば真鍮）である。

【0097】

一般に、良好な電気伝導率および良好な熱伝導率を有する材料は少なくとも４０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）Ωの熱伝導率と、最大０．０１Ω^＊ｃｍの電気抵抗とを有することが有利である。特に、少なくとも６０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらに良くは少なくとも９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、および好ましくは１２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有する良好な電気伝導率および良好な熱伝導率を有する材料をここで提供することができる。さらにより好ましくは、良好な電気伝導率および良好な熱伝導率を有する材料は、少なくとも１５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらに良くは少なくとも２００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、および好ましくは少なくとも３００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有する。あるいはまたはさらに、金属、例えば銀、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄、合金鋼またはこれらの金属が個々にまたは少なくとも５０％の合計量で含有される金属合金（例えば真鍮）である良好な熱伝導率および良好な電気伝導率を有する材料を提供可能である。

【0098】

２種類の異なる材料の使用は、異なる構造、例えば異なる孔、切欠き、溝、開口等が必要とされる複雑な部分に対して、より簡単にかつより高い費用対効果で機械加工できる材料を使用できるという利点を有する。この例示的実施形態ではこれはセラミックよりも簡単に機械加工できる金属である。両方の部分（１１．１および１１．２）は、相互に押し込まれることによって圧力嵌め式に接触した状態で接続され、その結果、２つの部分１１．１および１１．２の円筒状接触面１１．５および１１．６間の良好な熱伝達が得られる。受容部１１の部分１１．２は、冷却材供給ライン（ＷＶ１）および冷却材戻りライン（ＷＲ１）用の冷却材通路１１．１０および１１．１１を有し、これらは孔としてここでは形成される。冷却材はそれを通って流れ、このようにしてその冷却作用を実行する。

【0099】

図８および関連の記載から収集できるように、本発明はまた、プラズマトーチの少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための、プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチの絶縁部分にも関連し、ここで前記絶縁部分は少なくとも２つの部分から構成され、ここでそれら部分のうちの一方は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、それら部分のうちの他方すなわちもう１つは良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成される。

【0100】

図９は本発明によるプラズマ切断トーチ１のさらなる実施形態を示し、これは図８に示される実施形態と原理上類似する。従って図６、７および８による実施形態に関連して書かれた記述が同様にあてはまる。しかしながら、ノズル保護キャップホルダ９の受容部１１として形成された絶縁部分の異なる実施形態の変形形態が示されている。受容部１１は２つの部分から構成され、この場合、外側部分１１．１は、図８に示される実施形態と対照的に、良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料（例えば金属）から構成され、内側部分１１．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料（例えばセラミック）から構成される。

【0101】

ノズル保護キャップホルダ９は、受容部１１の部分１１．１のおねじ１１．２０に対してめねじ９．２０によってねじ留めされる。

【0102】

この実施形態において、利点は、おねじを、機械加工がより難しいセラミックではなく、部分１１．１に使用される金属材料に形成できることである。

【0103】

図１０〜１３はプラズマガスＰＧ用のプラズマガス搬送部分３として構成される絶縁部分の（さらに）異なる実施形態を示し、前記実施形態を、図１〜９に示されるように、プラズマトーチ１に実装することが可能であり、文字「ａ」の付いた各図は長手方向断面を示し、文字「ｂ」の付いた各図は側面図を部分的な断面で示す。

【0104】

図１０ａおよび１０ｂに示されるプラズマガス搬送部分３は、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料、例えばこの場合ではセラミックから製造される。非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（約１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有する窒化アルミニウムが特に適している。プラズマ切断トーチ１で使用されるときの関連する利点、例えばより良い冷却、機械的張力の低減、より単純な構造は、すでに図１〜４の記載において上に記載し説明した。

【0105】

プラズマガス搬送部分３に配置されるのは半径方向に配置された孔３．１であり、これらは例えば中心線Ｍに対して半径方向にオフセット可能でありおよび／または半径方向に傾斜可能であり、また、プラズマガスＰＧをプラズマ切断トーチ内で回転させることができる。プラズマガス搬送部分３がプラズマ切断トーチ１に嵌合されているとき、その接触面３．６（例えばここでは円筒状外面）はノズル４の接触面４．３（例えばここでは円筒状内面）と接触した状態で接し、その接触面３．５（例えばここでは円筒状内面）は電極２の接触面２．３（例えばここでは円筒状外面）と接触した状態で接し、およびその接触面３．７（例えばここでは環状面）はノズル４の接触面４．５（例えばここでは環状面）と接触した状態で接する（図１〜９）。接触面３．６には溝３．８がある。これらはプラズマガスＰＧを孔３．１に案内し、続いてプラズマガスＰＧは孔３．１によって、電極２が配置されるノズル４の内部空間４．２へ搬送される。

【0106】

図１１ａおよび１１ｂは、２つの部分から構成されるプラズマガス搬送部分３を示す。第１部分３．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される一方、第２部分３．３は良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成される。

【0107】

プラズマガス搬送部分３の部分３．２に対して、例えば、非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有するセラミック、再び例えば窒化アルミニウムがここで使用される。第２ガス搬送部分３の部分３．３に対して、金属、例えば銀、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄、合金鋼またはこれらの金属が個々にまたは少なくとも５０％の合計量で含有される金属合金（例えば真鍮）がここで使用される。

【0108】

例えば銅が部分３．３に使用される場合、プラズマガス搬送部分３の熱伝導率は、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料、例えば窒化アルミニウムだけから構成される場合よりも高い。その純度に依存して、銅は、同時に良好な電気伝導率を有さない最良の熱伝導性材料の１つであると現在考えられている窒化アルミニウム（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））より高い熱伝導率（最大約３９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））を有する。その一方で２２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有する窒化アルミニウムもある。

【0109】

より高い熱伝導率のために、これは図１〜９によるプラズマ切断トーチ１のノズル４と電極２の間にさらにより高い熱交換をもたらす。

【0110】

最も簡単な例では、部分３．２および３．３は、接触面３．２１および３．３１の一方を他方に押しつけることによって接続される。

【0111】

部分３．２および３．３は、共に押され、対向し、接触する接触面３．２０と３．３０、３．２１と３．３１、および３．２２と３．３２を介して、圧力嵌め式に接続することもできる。接触面３．２０、３．２１および３．２２は部分３．２の接触面であり、接触面３．３０、３．３１および３．３２は部分３．３の接触面である。円筒状に構成された接触面３．３１（部分３．３の円筒状外面）および３．２１（部分３．２の円筒状内面）は、相互に押し込まれることによって圧力嵌め接続を確立する。この場合、締まり嵌めＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６（例えばＨ７／ｎ６；Ｈ７／ｍ６）が円筒状内面と円筒状外面との間に使用される。

【0112】

２つの部分（３．２および３．３）を、形状の一致によって、はんだ付けによって、および／または接着剤接合によって、および／または熱的方法によって、接続することも可能である。

【0113】

セラミック材料の機械的な機械加工は金属のそれよりも一般的に難しいため、機械加工の複雑性は低下する。ここでは例えば６個の孔３．１が金属部分３．３に設けられ、前記孔は半径方向オフセットａ１を有し、プラズマガス導管の円周の周りに角度α１で等距離に分散される。大きく異なる構造、例えば溝、切欠き、孔等もまた、それらが金属に設けられるとき、形成がより簡単である。

【0114】

図１２ａおよび１２ｂは２つの部分から構成されるプラズマガス搬送部分３を示し、ここで第１部分３．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される一方、第２部分３．３は電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される。

【0115】

プラズマガス搬送部分３の部分３．２に対して、例えば、非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有するセラミック、再び例えば窒化アルミニウムがここで使用される。プラズマガス搬送部分３の部分３．３に対して、例えば、高い温度安定性（少なくとも２００℃）と高い電気抵抗（少なくとも１０^６、さらに良くは少なくとも１０^１０Ω^＊ｃｍ）とを有するプラスチック材料、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、トーロン（Ｔｏｒｌｏｎ）、ポリアミド−イミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）を使用することができる。

【0116】

最も簡単な例では、部分３．２および３．３は、接触面３．２１および３．３１の一方を他方に押し付けることによって接続される。それらはまた、共に押され、対向し、接触する接触面３．２０と３．３０、３．２１と３．３１、および３．２２と３．３２を介して、圧力嵌め式に接続することもできる。その結果、円筒状に構成された接触面３．３１（部分３．３の円筒状外面）および３．２１（部分３．２の円筒状内面）は、相互に押し込まれることによって圧力嵌め接続を確立する。この場合、締まり嵌めＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６（例えばＨ７／ｎ６；Ｈ７／ｍ６）が円筒状内面と円筒状外面との間に使用される。２つの部分（３．２および３．３）を、形状の一致によって、および／または接着剤接合によって、接続することも可能である。

【0117】

セラミック材料の機械的な機械加工はプラスチック材料のそれよりも一般的に難しいため、機械加工の複雑性は低下する。ここでは例えば６個の孔３．１がプラスチック部分３．３に設けられ、前記孔は半径方向オフセットａ１を有し、ガス導管の円周の周りに角度α１で等距離に分散される。大きく異なる構造、例えば溝、切欠き、孔等もまた、それらがプラスチック材料に設けられるとき、形成がより簡単である。

【0118】

図１３ａおよび１３ｂは、図１２のようなプラズマガス搬送部分３を示すが、部分３．３と同じ特性を有する材料から構成されたさらなる部分３．４がプラズマガス搬送部分３に属することが異なる。

【0119】

部分３．２および３．４は部分３．２および３．３と同じ方法で接続可能であり、ここで接触面３．２３と３．４３、３．２４と３．４４、および３．２５と３．４５が接続される。

【0120】

セラミック材料の機械的な機械加工はプラスチック材料のそれよりも一般的に難しいため、機械加工の複雑性は低下し、大きく異なる構造、例えば切欠き、孔等もまた、それらがプラスチック材料に設けられるとき、形成がより簡単である。

【0121】

図１４ａ〜１４ｂはプラズマガス搬送部分３のさらなる実施形態を示す。図１４ｃおよび１４ｄは、プラズマガス搬送部分３の部分３．３を示す。この場合、図１４ａおよび１４ｃは長手方向断面を示し、図１４ｂおよび１４ｄは側面図を部分的な断面で示す。

【0122】

部分３．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される一方、部分３．３は電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される。

【0123】

プラズマガス搬送部分３の部分３．３に配置されるのは半径方向に配置された開口、この場合では孔３．１であり、それらは中心線Ｍに対して半径方向にオフセット可能でありおよび／または半径方向に傾斜可能であり、また、プラズマガス搬送部分３がプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、孔３．１を通してプラズマガスＰＧは流れる（図１〜９参照）。

【0124】

部分３．３はさらに、孔３．１より大きい、さらに半径方向に配置された孔３．９を有する。これらの孔に導入されるのは６個の部分３．２であり、これらは例えば円形ピンとしてここで示されている。これらは、中間線Ｍ３．９の間に生じるα３＝６０°の角度で円周の周りに等距離に分散される。

【0125】

プラズマガス搬送部分３が図１〜９に従いプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、部分３．２（円形ピン）の接触面３．６１（外面）はノズル４の接触面４．３（ここでは円筒状内面）と接触した状態で接し、部分３．２（円形ピン）の接触面３．５１（内面）は電極２の接触面２．３（ここでは円筒状外面）と接触した状態で接する。

【0126】

部分３．２は、直径ｄ３と、少なくとも部分３．３の直径ｄ１０とｄ２０の差の半分と同程度の大きさである長さｌ３とを有する。円形ピン３．２の接触面とノズル４および電極２の接触面との間の確実な接触を得るために長さｌ３がわずかにより大きいとさらに良い。接触面３．６１および３．５１の表面が平坦でなく、形状の一致が得られるように電極２の円筒状外面（接触面２．３）およびノズル４の円筒状内面（接触面４．３）に適合されることもまた有利である。

【0127】

接触面３．６に溝３．８がある。これらはプラズマガスＰＧを孔３．１に案内し、その後、プラズマガスＰＧは孔３．１によって、電極２が配置されるノズル４の内部空間４．２に搬送される。

【0128】

セラミック材料の機械的な機械加工はプラスチック材料のそれよりも一般的に難しいため、機械加工の複雑性は低下し、大きく異なる構造、例えば溝、切欠き、孔等もまた、それらがプラスチック材料に設けられるとき、形成がより簡単である。従って、同一の円形ピンを使用するにもかかわらず、大きく異なるガス導管が費用対効果の高い方法で製造され得る。

【0129】

さらに、円形ピン３．２の数または直径を変えることによって、プラズマガス搬送部分３の異なる熱抵抗性または熱伝導率を達成可能である。

【0130】

円形ピンの直径および／または数が低減される場合、熱抵抗性は増大し、熱伝導率は低下する。

【0131】

プラズマトーチまたはプラズマ切断トーチ内で使用される５００Ｗ〜２００ｋＷの電力に依存して、大きく異なる熱負荷がノズル４と電極２に生じるため、熱抵抗を適合させることが有利である。従って、例えば、より少ない孔を設ける必要がありかつより少ない円形ピンを使用する必要があるとき、製造コストは低減される。

【0132】

図１５〜１７は、第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７として構成された絶縁部分の（さらに）異なる実施形態を示し、前記実施形態を、図６〜９に示されるようにプラズマ切断トーチ１内に実装することが可能であり、ここで、文字「ａ」の付いた各図は部分断面平面図を示し、文字「ｂ」の付いた各図は断面側面図を示す。

【0133】

図１５ａおよび１５ｂは、図６〜９によるプラズマ切断トーチで使用できるような、第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７を示す。

【0134】

図１５ａおよび１５ｂに示される第２ガス搬送部分７は、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料、例えばこの場合ではセラミックから構成される。窒化アルミニウムは、非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（約１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有するため、ここでも特に好適である。低い熱抵抗性および高い熱伝導率の結果として、大きな温度差を回避することができ、およびそれによって引き起こされるプラズマ切断トーチの機械的張力を回避することができる。

【0135】

第２ガス搬送部分７に配置されるのは半径方向に配置された孔７．１であり、それらは同じく中心線Ｍに対して半径方向または半径方向にオフセット可能でありおよび／または半径方向に傾斜可能であり、また、第２ガス搬送部分７がプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、孔７．１を通して第２ガスＳＧは流れることができる、または流れる。この例では、１２個の孔が、寸法ａ１１だけ半径方向にオフセットされ、円周の周りで等距離に分散され、ここで、孔の中点によって境界を定められる角度はα１１で示される。しかしながら、開口、溝または切欠きが存在してもよく、第２ガス搬送部分７がプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、それを通って第２ガスＳＧは流れる。第２ガス搬送部分７は２つの環状接触面７．４および７．５を有する。

【0136】

この第２ガス搬送部分７を使用することによって、電気的絶縁が、図６〜９に示されるプラズマ切断トーチ１のノズル保護キャップ８とノズルキャップ５との間に、従って同じくノズル４との間に確立される。第２ガスとの組合せにおいて、電気的絶縁は、ノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピース（不図示）の間に生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれ、ノズル４、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８を損傷する可能性がある。

【0137】

同時に、熱はノズル保護キャップ８とノズルキャップ５の間で、より高温の構成要素からより低温の構成要素へ、この場合ノズル保護キャップ８からノズルキャップ５へ、第２ガス搬送部分７として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。第２ガス搬送部分７はノズル保護キャップ８およびノズルキャップ５と接触した状態で接する。この例示的実施形態では、これは、ノズル保護キャップ８の環状面８．２と第２ガス搬送部分７の環状面７．４、および第２ガス搬送部分７の環状面７．５とノズルキャップ５の環状面５．３を介して起き、それらは図６〜９に示されるように接触する。

【0138】

図１６ａおよび１６ｂは同様に、２つの部分から構成される第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７を示す。第１部分７．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される一方、第２部分７．３は良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成される。

【0139】

第２ガス搬送部分７の部分７．２に対して、例えば、非常に良好な熱伝導率（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））および高い電気抵抗（約１０^１２Ω^＊ｃｍ）を有するセラミック、再び例えば窒化アルミニウムがここで使用される。第２ガス搬送部分７の部分７．３に対して、金属、例えば銀、銅、アルミニウム、錫、亜鉛、鉄、合金鋼またはこれらの金属が個々にまたは少なくとも５０％の合計量で含有される金属合金（例えば真鍮）がここで使用される。

【0140】

例えば銅が部分７．３に使用される場合、第２ガス搬送部分７の熱伝導率は、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料、例えば窒化アルミニウムだけから構成される場合よりも高い。その純度に依存して、銅は、同時に良好な電気伝導率を有さない最良の熱伝導性材料の１つであると現在考えられている窒化アルミニウム（約１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））より高い熱伝導率（最大約３９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ））を有する。より高い伝導性のために、これは図６〜９によるプラズマ切断トーチ１のノズル保護キャップ８とノズルキャップ５の間にさらにより高い熱交換をもたらす。

【0141】

最も簡単な例では、部分７．２および７．３は、接触面７．２１および７．３１の一方を他方に押し付けることによって接続される。

【0142】

部分７．２および７．３は、共に押され、対向し、接触する接触面７．２０と７．３０、７．２１と７．３１、および７．２２と７．３２を介して、圧力嵌め式に接続することもできる。接触面７．２０、７．２１および７．２２は部分７．２の接触面であり、接触面７．３０、７．３１および７．３２は部分７．３の接触面である。円筒状に構成された接触面７．３１（部分７．３の円筒状外面）および７．２１（部分７．２の円筒状内面）は、相互に押し込まれることによって圧力嵌め接続を確立する。この場合、締まり嵌めＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６（例えばＨ７／ｎ６；Ｈ／ｍ６）が円筒状内面と円筒状外面との間に使用される。

【0143】

２つの部分を、形状の一致によって、はんだ付けによって、および／または接着剤接合によって接続することも可能である。

【0144】

セラミック材料の機械的な機械加工は金属のそれよりも一般的に難しいため、機械加工の複雑性は低下する。ここでは例えば１２個の孔７．１が金属部分７．３に設けられ、前記孔は半径方向オフセットａ１１を有し、ガス導管の円周の周りに角度α１１で等距離に分散される。大きく異なる構造、例えば溝、切欠き、孔等もまた、それらが金属に設けられるとき、形成がより簡単である。

【0145】

図１７ａおよび１７ｂは同様に、２つの部分から構成される第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７を示す。図１６による実施形態と対照的に、第１部分７．２は、良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料からここでは構成され、第２部分７．３は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される。その他の点では、図１６ａおよび６ｂに関連して作成されたものと同じ観察結果があてはまる。

【0146】

図１８ａ、１８ｂ、１８ｃおよび１８ｄは、図６〜９によるプラズマ切断トーチで使用できる第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７のさらなる実施形態を示す。

【0147】

図１８ａは平面図を示し、図１８ｂおよび１８ｃはその異なる実施形態の側断面図を示す。図１８ｄは、第２ガス搬送部分７の、電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成された部分７．３を示す。

【0148】

第２ガス搬送部分７の部分７．３に配置されるのは半径方向に配置された孔７．１であり、それらは同じく中心線Ｍに対して半径方向または半径方向にオフセット可能でありおよび／または半径方向に傾斜可能であり、また、第２ガス搬送部分７がプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、孔７．１を通して第２ガスＳＧは流れることができる。この例では、１２個の孔が、寸法ａ１１だけ半径方向にオフセットされ、円周の周りで等距離に分散され、ここで、孔の中点によって境界を定められる角度はα１１で示される（例えばここでは３０°）。しかしながら、開口、溝または切欠きが存在してもよく、第２ガス搬送部分７がプラズマ切断トーチ１内に嵌め込まれているとき、それを通って第２ガスＳＧは流れる（これに関して例えば図６〜９を参照）。

【0149】

図１８ｄは、この例において部分７．３が孔または開口７．１より大きい１２個のさらなる軸方向に配置された孔７．９を有することを示す。

【0150】

図１８ａおよび１８ｂにおいて、１２個の部分７．２（ここでは例えば円形ピンとして示される）が、これらの孔７．９に導入されている。円形ピン７．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される一方、部分７．３は電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される。

【0151】

第２ガス搬送部分７が図６〜９に従いプラズマ切断トーチ１に嵌め込まれているとき、円形ピン７．２の接触面７．５１はノズルキャップ５の接触面５．３（例えばここでは環状面）と接触した状態で接し、円形ピン７．２の接触面７．４１はノズル保護キャップ（図６〜９）の接触面８．２（例えばここでは環状面）と接触した状態で接する。

【0152】

部分７．２は、直径ｄ７と、少なくとも部分７．３の幅ｂと同程度に大きい長さｌ７とを有する。円形ピン７．２の接触面と、ノズルキャップ５およびノズル保護キャップ８の接触面との間の確実な接触を得るために、長さｌ７がわずかにより大きいとさらに良い。

【0153】

図１８ｃは第２ガス用の第２ガス搬送部分７の別の実施形態を示す。この場合では、例えば円形ピンとして示される２つの部分７．２および７．６が各孔７．９に導入されている。部分７．３は電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成され、円形ピン７．２は良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、円形ピン７．６は良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成される。

【0154】

第２ガス搬送部分７が図６〜９に従いプラズマ切断トーチ１に嵌め込まれているとき、円形ピン７．２の接触面７．５１はノズルキャップ５の接触面５．３（例えばここでは環状面）と接触した状態で接し、円形ピン７．６の接触面７．４１はノズル保護キャップ８（同じく図６〜９参照）の接触面８．２（例えばここでは環状面）と接触した状態で接する。両方の円形ピン７．２および７．６は、それらの接触面７．４２および７．５２が接触することによって接続される。

【0155】

部分７．２は、直径ｄ７と、長さｌ７１とを有する。この例では部分７．６は同じ直径と長さｌ７２とを有し、ここで長さｌ７１とｌ７２の合計は、少なくとも部分７．３の幅ｂと同程度の大きさである。円形ピン７．２の接触面７．５１とノズルキャップ５、および円形ピン７．６の接触面７．４１とノズル保護キャップ８の間の確実な接触を得るために、長さの合計がわずかに、例えば０．１ｍｍ超、より大きいとさらに良い。

【0156】

図１８ｃおよび関連の記載が示すように、本発明は従って、一般化された形式において、プラズマトーチの少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気的絶縁のための、プラズマトーチの、特にプラズマ切断トーチの絶縁部分にも関連し、ここで絶縁部分は少なくとも３つの部分から構成され、それら部分の１つは良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、それら部分の他の１つは電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成され、さらなる部分またはそれら部分のさらなる１つは良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成される。

【0157】

図１５〜１８に示される第２ガス搬送部分７は、図５によるプラズマ切断トーチ１においても使用可能である。そこで、この第２ガス搬送部分７を使用することによって、ノズル保護キャップ８とノズル４の間に電気的絶縁が確立される。第２ガスＳＧとの組合せにおいて、電気的絶縁はノズル４およびノズル保護キャップ８を、それらとワークピースの間に生じ得るアークから保護する。これらは二重アークと呼ばれ、ノズル４およびノズル保護キャップ８を損傷する可能性がある。

【0158】

同時に、熱はノズル保護キャップ８とノズル４の間で、より高温の構成要素からより低温の構成要素へ、この場合ノズル保護キャップ８からノズル４へ、第２ガス搬送部分７として構成された良好な熱伝導率を有する絶縁部分を経由して、伝達される。第２ガス搬送部分７はノズル保護キャップ８およびノズル４と接触した状態で接する。図１５、１６および１７に示される第２ガス搬送部分７の例示的実施形態では、これは、ノズル保護キャップ８の環状接触面８．２と第２ガス搬送部分７の環状接触面７．４、および第２ガス搬送部分７の環状接触面７．５とノズル４の環状接触面４．４を介して起き、それらは、図５に示されるように、接触する。

【0159】

図１８ｂおよび１８ｃに示される第２ガス搬送部分７の例示的実施形態では、熱の伝達は、図５に示されるように、ノズル保護キャップ８の環状接触面８．２と第２ガス搬送部分７の円形ピン７．２または７．６の接触面７．４１を介して、およびノズル４の接触面４．４（ここでは例えば環状面）と接触することにより円形ピン７．２の接触面７．５１を介して起きる。

【0160】

図１９ａ〜１９ｄは、図１５〜１８の本発明の特定実施形態によるノズル４と第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７との構成の断面図を示す。図５および図１５〜１８に関連して与えられた記述がここであてはまる。

【0161】

この場合では、図１９ａは図１５ａおよび１５ｂによる第２ガス搬送部分７の構成を示し、図１９ｂは図１６ａおよび１６ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図１９ｃは図１７ａおよび１７ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図１９ｄは図１８ａおよび図１８ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示す。

【0162】

これらの例示的実施形態において、第２ガス搬送部分７はノズル４に対して、最も簡単な例では一方を他方に押しつけることによって、接続可能である。しかしながら、それらはまた、形状一致および圧力嵌め式に、または接着剤接合によって、接続可能である。接続点で金属／金属および／または金属／セラミックが使用されるとき、接続としてはんだ付けもまた可能である。

【0163】

図２０ａ〜２０ｄは、本発明の特定実施形態による図１５〜１８によるノズルキャップ５と第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７との構成の断面図を示す。図６〜９および図１５〜１８に関連して与えられた記述がここであてはまる。

【0164】

この場合では、図２０ａは図１５ａおよび１５ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２０ｂは図１６ａおよび１６ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２０ｃは図１７ａおよび１７ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２０ｄは図１８ａ〜１８ｄによる第２ガス搬送部分の構成を示す。

【0165】

これらの例示的実施形態において、第２ガス搬送部分７はノズルキャップ５に対して、最も簡単な例では一方を他方に押しつけることによって、接続可能である。しかしながら、それらはまた、形状一致および圧力嵌め式に、または接着剤接合によって、接続可能である。接続点で金属／金属および／または金属／セラミックが使用されるとき、接続としてはんだ付けもまた可能である。

【0166】

図２１ａ〜２１ｄは、図１５〜１８によるノズル保護キャップ８と第２ガスＳＧ用の第２ガス搬送部分７との構成の断面図を示す。図５〜９および図１５〜１８に関連して与えられた記述がここであてはまる。

【0167】

この場合では、図２１ａは図１５ａおよび１５ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２１ｂは図１６ａおよび１６ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２１ｃは図１７ａおよび１７ｂによる第２ガス搬送部分の構成を示し、図２１ｄは図１８ａ〜１８ｄによる第２ガス搬送部分の構成を示す。

【0168】

これらの例示的実施形態において、第２ガス搬送部分７はノズル保護キャップ８に対して、最も簡単な例では一方を他方に押しつけることによって、接続可能である。しかしながら、それらはまた、形状一致および圧力嵌め式に、または接着剤接合によって、接続可能である。接続点で金属／金属および／または金属／セラミックが使用されるとき、接続としてはんだ付けもまた可能である。

【0169】

図２２ａおよび２２ｂは本発明の特定実施形態による図１１〜１３による電極２とプラズマガスＰＧ用のプラズマガス搬送部分３との構成を示す。

【0170】

この場合では、図２２ａは図１１ａおよび図１１ｂによるプラズマガス搬送部分の構成を示し、図２２ｂは図１３ａおよび図１３ｂによるプラズマガス搬送部分の構成を示す。

【0171】

この例示的実施形態では、接触面２．３は例えば電極２の円筒状外面であり、接触面３．５はプラズマガス搬送部分３の円筒状内面である。好ましくは、相互差込みと、良好な接触、従って低い熱抵抗、従って良好な熱伝達との両方を実現するために、円筒状内面と外面の間に、わずかなすき間、例えばＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ２８６に従うＨ７／ｈ６を有するすき間嵌めがここで使用される。熱伝達は、これらの接触面に熱伝導性ペーストを塗布することによって、改善することができる。その結果、より大きいすき間、例えばＨ７／ｇ６を有する嵌め合いを使用することができる。

【0172】

プラズマガス搬送部分３と電極２の間に締まり嵌めを使用することも可能である。言うまでもなく、これにより熱伝達は改善される。しかしながらそれは、電極２およびプラズマガス搬送部分３を、プラズマ切断トーチ１内で一緒にしか交換できないという結果を有する。

【0173】

図２３は本発明の１つの特定実施形態による電極２とプラズマガスＰＧ用のプラズマガス搬送部分３との構成を示す。

【0174】

この構成において、プラズマガス搬送部分３の円形ピン３．２の接触面３．５１は、電極２の接触面２．３（ここでは例えば円筒状外面）と接触した状態で接する（図１〜９も参照）。

【0175】

部分３．２は、直径ｄ３と、少なくとも部分３．３の直径ｄ１０とｄ２０の差の半分と同程度の大きさである長さｌ３とを有する。円形ピン３．２の接触面とノズル４および電極２の接触面との間の確実な接触を得るために長さｌ３がわずかにより大きいとさらに良い。接触面３．６１および３．５１の表面が平坦でなく、形状の一致が得られるように電極２の円筒状外面（接触面２．３）およびノズルの円筒状内面（接触面４．３）に適合されることもまた有利である。

【0176】

摩耗部分と絶縁部分またはガス搬送部分とから構成された構成は、単に例として挙げられている。他の組合せ、例えばノズルとガス搬送部分も当然可能である。

【0177】

上の記載中、冷却液体等に対する言及がなされた場合、それはかなり広く冷却媒体を意味することが意図される。

【0178】

構成および完全なプラズマトーチがとりわけ上の記載において記載される。当業者に言うまでもなく、本発明は、下位組合せおよび個々の部分、例えば構成要素または摩耗部分からも構成可能である。従って保護がそれらに対しても明示的に主張される。

【0179】

最後に、上の記載全体に適用されることが意図されるいくつかの定義：
「良好な電気伝導率」は、電気抵抗が最大０．０１Ω^＊ｃｍであることを意味することが意図される。

【0180】

「電気的に非伝導性」は、抵抗が少なくとも１０^６Ω^＊ｃｍ、さらに良くは少なくとも１０^１０Ω^＊ｃｍであること、および／または絶縁耐力が少なくとも７ｋＶ／ｍｍ、さらに良くは少なくとも１０ｋＶ／ｍｍであることを意味することが意図される。

【0181】

「良好な熱伝導率」は、熱伝導率が少なくとも４０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、より良くは少なくとも６０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより良くは少なくとも９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることを意味することが意図される。

【0182】

「良好な熱伝導率」は、熱伝導率が少なくとも１２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、より良くは少なくとも１５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより良くは少なくとも１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることを意味することが意図される。

【0183】

最後に、特に金属に対する「良好な熱伝導率」は、熱伝導率が少なくとも２００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、より良くは少なくとも３００Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）であることを意味するように理解される。

【0184】

上の記載、図面および請求項において開示される本発明の特徴は、本発明をその多様な実施形態において実現するために、個々におよびいずれかの所望の組合せにおいて、その両方で不可欠であり得る。

【0185】

以下、本発明の好ましい態様を項分け記載する。

【0186】

１．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ用の、前記プラズマトーチの少なくとも２つの電気伝導性構成要素間の電気絶縁のための単一または複数部分からなる絶縁部分において、
前記単一または複数部分からなる絶縁部分が、良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されるか、またはその少なくとも一部（３．２；７．２；１１．１）が良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、単一または複数部分からなる絶縁部分。

【0187】

２．少なくとも２つの部分（３．２、３．３；７．２、７．３；１１．１、１１．２）から構成され、前記部分の一方（３．２；７．２；１１．１）が良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、前記部分の他方または少なくとも１つの他方（３．３；７．３；１１．２）が電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、態様１に記載の絶縁部分。

【0188】

３．良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成される前記部分（３．２）が、接触面（３．５１、３．６１、７．４１、７．５１）として機能する少なくとも１つの表面を有し、該表面が、電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成される前記部分（３．３、７．３）の直接隣接する表面と整列されるか、またはそれを越えて突出することを特徴とする、態様２に記載の絶縁部分。

【0189】

４．少なくとも２つの部分（３．２、３．３；７．２、７．３）から構成され、前記部分の一方（３．３；７．３）が良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成され、前記部分の他方（３．２；７．２）または少なくとも１つの他方が良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、態様１に記載の絶縁部分。

【0190】

５．少なくとも３つの部分（７．２、７．３、７．６）から構成され、前記部分の１つ（７．６）が良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料から構成され、前記部分の他の１つ（７．２）が良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料から構成され、前記部分のさらなる１つ（７．３）が電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料から構成されることを特徴とする、態様１に記載の絶縁部分。

【0191】

６．前記良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料が、少なくとも４０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、好ましくは少なくとも６０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも９０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１２０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１５０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）、さらにより好ましくは少なくとも１８０Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする、態様１から５のいずれか一項に記載の絶縁部分。

【0192】

７．前記良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料および／または前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料が、少なくとも１０^６Ω^＊ｃｍ、好ましくは少なくとも１０^１０Ω^＊ｃｍの電気抵抗、および／または少なくとも７ｋＶ／ｍｍ、好ましくは少なくとも１０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有することを特徴とする、態様１から６のいずれかに記載の絶縁部分。

【0193】

８．前記良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料がセラミック、好ましくは、窒化物セラミック、特に窒化アルミニウム、窒化ホウ素、および窒化ケイ素セラミックと、炭化物セラミック、特に炭化ケイ素セラミックと、酸化物セラミック、特に酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ベリリウムセラミックと、ケイ酸セラミックとの群からのセラミックであるか、またはプラスチック材料、例えばプラスチックフィルムであることを特徴とする、態様１から７のいずれかに記載の絶縁部分。

【0194】

９．前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料が最大１Ｗ／（ｍ^＊Ｋ）の熱伝導率を有することを特徴とする、態様２、３、および６から８のいずれかに記載の絶縁部分。

【0195】

１０．前記部分が、形状一致式、圧力嵌め式、または粘着式に、および／または接着剤接合によって、あるいは熱的な方法、例えばはんだ付けもしくは溶接によって、互いに接続されることを特徴とする、態様１から９のいずれかに記載の絶縁部分。

【0196】

１１．少なくとも１つの開口および／または少なくとも１つの切欠きおよび／または少なくとも１つの溝（３．８）を有し、特に、前記少なくとも１つの開口および／または前記少なくとも１つの切欠きおよび／または前記少なくとも１つの溝が、前記良好な熱伝導率を有する電気的に非伝導性の材料に、および／または前記電気的に非伝導性かつ熱的に非伝導性の材料に、および／または前記良好な電気伝導率と良好な熱伝導率とを有する材料に配置されることを特徴とする、態様１から１０のいずれかに記載の絶縁部分。

【0197】

１２．ガス、特にプラズマガス、第２ガスまたは冷却ガスを搬送するように設計されることを特徴とする、態様１から１１のいずれかに記載の絶縁部分。

【0198】

１３．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）の、電極（２）および／またはノズル（４）および／またはノズルキャップ（５）および／またはノズル保護キャップ（８）および／またはノズル保護キャップホルダ（９）と、態様１〜１２のいずれかに記載の絶縁部分とから構成されることを特徴とする構成。

【0199】

１４．前記絶縁部分が、前記電極（２）および／または前記ノズル（４）および／または前記ノズルキャップ（５）および／または前記ノズル保護キャップ（８）および／または前記ノズル保護キャップホルダ（９）と直接接触することを特徴とする、態様１３に記載の構成。

【0200】

１５．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）の、ノズル保護キャップホルダ（９）の受容部（１１）と、ノズル保護キャップホルダ（９）とから構成される構成において、前記受容部（１１）が、好ましくは前記ノズル保護キャップホルダ（９）と直接接触する態様１から１２のいずれかに記載の絶縁部分として構成されることを特徴とする構成。

【0201】

１６．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）の、電極（２）とノズル（４）とから構成される構成において、プラズマガス搬送部分（３）として構成される態様１から１２のいずれかに記載の絶縁部分が、前記電極（２）と前記ノズル（４）との間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成。

【0202】

１７．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）の、ノズル（４）とノズル保護キャップ（８）とから構成される構成において、第２ガス搬送部分（７）として構成される態様１から１２のいずれかに記載の絶縁部分が前記ノズル（４）と前記ノズル保護キャップ（８）との間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成。

【0203】

１８．プラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）の、ノズルキャップ（５）とノズル保護キャップ（８）とから構成される構成において、第２ガス搬送部分（７）として構成される態様１から１２のいずれかに記載の絶縁部分が前記ノズルキャップ（５）と前記ノズル保護キャップ（８）との間に、好ましくはそれらと直接接触して配置されることを特徴とする構成。

【0204】

１９．態様１から１２のいずれかに記載の少なくとも１つの絶縁部分を含むことを特徴とするプラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）。

【0205】

２０．良好な熱伝導性を有する電気的に非伝導性の材料から構成される前記絶縁部分またはその一部が、接触面として機能する少なくとも１つの表面、好ましくは２つの表面を有し、該表面が、前記プラズマトーチの、良好な電気伝導率を有する構成要素、特に電極（２）、ノズル（４）、ノズルキャップ（５）、ノズル保護キャップ（８）、またはノズル保護キャップホルダ（９）の表面と少なくとも直接接触することを特徴とする、態様１９に記載のプラズマトーチ。

【0206】

２１．前記絶縁部分がガス搬送部分、特にプラズマガス（３）、第２ガス（７）または冷却ガス搬送部分であることを特徴とする、態様１９または２０に記載のプラズマトーチ。

【0207】

２２．前記絶縁部分が、作動中、冷却媒体、好ましくは液体および／またはガスおよび／または液体／ガス混合物と直接接触する少なくとも１つの表面を有することを特徴とする、態様１９から２１のいずれかに記載のプラズマトーチ。

【0208】

２３．態様１３から１８のいずれかに記載の少なくとも１つの構成を含むことを特徴とするプラズマトーチ、特にプラズマ切断トーチ（１）。

【0209】

２４．態様１９から２３のいずれかに記載のプラズマトーチが使用されることを特徴とする、熱プラズマによるワークピースの機械加工方法、またはプラズマ切断方法またはプラズマ溶接方法。

【0210】

２５．レーザのレーザビームがプラズマジェットに加えて前記プラズマトーチに結合され、特に前記レーザがファイバレーザ、ダイオードレーザおよび／またはダイオード送出レーザであることを特徴とする、態様２４に記載の方法。

【符号の説明】

【0211】

１ プラズマ切断トーチ
２ 電極
２．１ 電極ホルダ
２．２ 放出インサート
２．３ 接触面
２．１０ 冷却材空間
３ プラズマガス搬送部分
３．１ 孔
３．２ 部分
３．３ 部分
３．４ 部分
３．５ 接触面
３．６ 接触面
３．７ 接触面
３．８ 溝
３．９ 孔
３．２０ 接触面
３．２１ 接触面
３．２２ 接触面
３．２３ 接触面
３．２４ 接触面
３．２５ 接触面
３．３０ 接触面
３．３１ 接触面
３．３２ 接触面
３．４３ 接触面
３．４４ 接触面
３．４５ 接触面
３．５１ 接触面
３．６１ 接触面
４ ノズル
４．１ ノズル孔
４．２ 内部空間
４．３ 接触面
４．４ 接触面
４．５ 接触面
４．１０ 冷却材空間
４．２０ おねじ
５ ノズルキャップ
５．１ ノズルキャップ孔
５．３ 接触面
５．２０ めねじ
６ ノズルホルダ
６．１０ 冷却材空間
６．１１ 冷却材空間
６．２０ めねじ
６．２１ おねじ
７ 第２ガス搬送部分
７．１ 孔
７．２ 部分
７．３ 部分
７．４ 接触面
７．５ 接触面
７．６ 部分
７．９ 孔
７．２０ 接触面
７．２１ 接触面
７．２２ 接触面
７．３０ 接触面
７．３１ 接触面
７．３２ 接触面
７．４１ 接触面
７．４２ 接触面
７．５１ 接触面
７．５２ 接触面
８ ノズル保護キャップ
８．１ ノズル保護キャップ孔
８．２ 接触面
８．３ 接触面
８．１０ 内部空間
８．１１ 内部空間
９ ノズル保護キャップホルダ
９．１ 接触面
９．１０ 内部空間
９．２０ めねじ
１０ 冷却管
１０．１ 冷却材空間
１１ 受容部
１１．１ 部分
１１．２ 部分
１１．５ 接触面
１１．６ 接触面
１１．１０ 冷却材通路
１１．１１ 冷却材通路
１１．２０ おねじ
ＰＧ プラズマガス
ＳＧ 第２ガス
ＷＲ１ 冷却材戻りライン１
ＷＲ２ 冷却材戻りライン２
ＷＶ１ 冷却材供給ライン１
ＷＶ２ 冷却材供給ライン２
ａ１ 半径方向オフセット
ａ１１ 半径方向オフセット
ｂ 幅
ｄ３ 直径
ｄ７ 直径
ｄ１０ 外径
ｄ１１ 内径
ｄ１５ 直径
ｄ２０ 内径
ｄ２１ 外径
ｄ２５ 直径
ｄ３０ 内径
ｄ３１ 外径
ｄ６０ 外径
ｌ３ 長さ
ｌ３１ 長さ
ｌ３２ 長さ
ｌ７ 長さ
ｌ７１ 長さ
ｌ７２ 長さ
ｌ７３ 長さ
ｌ２ 長さ
Ｍ 中心線
Ｍ３．１ 中心線
Ｍ３．２ 中心線
Ｍ３．９ 中心線
Ｍ７．１ 中心線
Ｍ３．６ 中心線
α１ 角度
α３ 角度
α７ 角度
α１１ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11a】

【図11b】

【図12a】

【図12b】

【図13a】

【図13b】

【図14a】

【図14b】

【図14c】

【図14d】

【図15a】

【図15b】

【図16a】

【図16b】

【図17a】

【図17b】

【図18a】

【図18b】

【図18c】

【図18d】

【図19a】

【図19b】

【図19c】

【図19d】

【図20a】

【図20b】

【図20c】

【図20d】

【図21a】

【図21b】

【図21c】

【図21d】

【図22a】

【図22b】

【図23】