JP3967266B2 - 熱切断、穿孔等のための酸素やりのための点火器 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は主として補助アークなしに作動する形式の酸素やりを起動及び点火する新しい方法に関する。この発明はまた前記方法に従って作動する点火器に関する。この発明による方法と装置（点火器）の特別な利点はそれが空気中及び水中の両方で使用されることができることである。
【０００２】
主として熱切断及び穿孔のために、及び更に水中で、スクラップヤードで及びまた鉄鋼業内で用いられる、ここに関連する形式の酸素やりは原則として二つの基本形式が存在し、主としてここに関連する第一の形式は酸素のみで作動し、従って幾つかの形式の別個の点火機能を必要とし、一方第二の主形式は酸素とそれ自体の補助アークにより作動する。
【０００３】
それら自体のアークを持たない酸素やりがこれまで経験した一つの問題はそれらが常に点火が困難であったことである。それら自体のアークを持つ酸素やりにおいては、アークはやりを点火するために用いられる。また中間に変形があり、そこではやりを点火するために別個のアーク点火器が用いられ、点火後はこれはもはや必要でないのでそれ以後点火器から完全に分離して用いられる。
【０００４】
アークを利用することなしに酸素やりを点火することの困難性はやり先端が別の方式で鉄の点火温度、すなわち約１０５０℃に加熱されねばならないという事実に存在する。アークを利用することなしに酸素やりを起動することに関連する限り多数の種々の方法の使用が以前になされた。恐らく最も古い二つの方法は普通のガス溶接トーチまたは石炭火炎による。しかし、これらの方法のいずれも特に普及しなかった。なぜなら、やりを起動する人はそのときやりの口に非常に接近したまま残ることを強いられ、もし彼がそれに接近しすぎて動くことが起こるとしたら、彼は溶融鉄噴霧により攻撃されるかもしれないからである。
【０００５】
それら自体のアークを利用しない酸素やりを点火するための幾らか洗練された装置または点火器がＳＥ ７６０５２７４−５に記載されている。そこに記載された点火器はやりの口より大きな断面直径の、両端の一つが開口した套管からなる。套管はやりの口を越えてすべり込むことを意図しており、そこに目的に適合したばねにより保持される。套管自体はそのとき金属粉末及びまた套管の別の閉鎖端から点火導管を介して点火されることのできるプライマーにより少なくとも部分的に満たされている。套管の閉鎖端の直ぐ外側に配置されたノッチ感応組成物によるかまたは周囲温度以上でそれら自体で発火する薬品を含む点火ダクトによるかのいずれかでプライマーを点火することが可能であることがその記載から明らかであり、従って少しの温度増加により点火器を点火することができる。その文献には、点火器が発火物質、すなわち酸素が供給されたとき発火する物質を含むことができ、その場合にはこれらの物質は点火組成物またはプライマーに添加されるであろうこと、及びこの方式で酸素供給が開かれたとき自動点火がもたらされることが示されている。しかし、この文献はこの目的のために使用されることのできる適当な発火物質に対する提案を含まない。全く一般的な見地から、この特許に記載された点火器が“周囲温度以上でそれら自体で発火し、従って小さな温度上昇により発火することができる薬品”を含むという程度までたぶん言うことができよう。問題の点火器は必要な安全要求に合致することができるようには見えない。なぜならその場合それは偶発的点火に向けて強い傾向を持つに違いないからである。
【０００６】
酸素やりのための別の同様な点火装置が印刷されたスウェーデン特許出願８７０４４２１−０に記載されており、そこには燃焼粉末、すなわちやりの点火温度まで実際に加熱する役目をする粉末装薬が適当にはアルミニウム粉末からなるべきであること、及び取り巻き套管がやりがどこまで套管中に挿入されることができるかを調節する停止具を備えるべきであること、及び套管が例えば綿からなる停止塊をまた含むことができること、及び套管の主として閉鎖された端部に配置されたフューズヘッドと套管の内側に配置されたプライマー（従ってこれは燃焼粉末を次に点火する）との間に火工材料の遅延具を配置することができることが述べられている。この配置は外部プライマーを点火する人がじゃまにならないようによけることができるようにするためである。その他の点で、先に述べられた装置に対するのと同じコメントが適用され、すなわちそれは火工材料物質のかなりの量を含まねばならず、かかる物質を適用する特別の設備がまたこれらの点火器に対しても適用されねばならない。
【０００７】
起動媒体として火工材料装薬を持つ、上述の特許明細書中に記載された一般形式の酸素やり点火器は多年の間市場で入手可能であって、それらは実際の使用でむしろ高い破損率を持つことが見出され、酸素供給をフル容量に如何に迅速に増やすかを知ることに関してやりを取り扱う人の直観を少なからず必要とした。
【０００８】
本発明は酸素付与によってのみ起動され、かつどのような火工材料プライマーも含まず従ってどのような特別の安全規制にも依存しない新形式の酸素やり点火器に関する。
【０００９】
この発明による方法と装置によれば、これは酸素やり点火器の点火装薬（燃焼粉末）を起動するための先の純粋な火工材料プライマーがジルコニウムまたはチタンのような発火金属粉末の少量により置き換えられるからである。理論的には、明らかに発火性である燐もまた機能することができるが、燐は空気中で発火し、従って通常の条件下で取扱うのが困難であり、従ってこの関係では不適当である。他方我々の意見では最良の代替物であるジルコニウムは発火性でありかつ十分に大きな表面積を持つ条件で高酸素含量で発火するが、酸素含量が通常わずかに２０％以上である空気中で普通の木材より易燃性でない。またここに関連する形式の酸素やりは完全に純粋な酸素または少量の不活性ガス、例えば略５％のアルゴンと混合された酸素のいずれかを供給され、酸素濃度は十分に大きな活性表面積を持つジルコニウムまたはチタン粉末を発火するのに適切なもの以上のものである。
【００１０】
この発明を特徴付ける酸素やり点火器は従って全く一般的に一端で閉鎖され、酸素やりの外径より大きな内径を持つ、套管中に収容された金属粉末（燃焼粉末）からなる点火装薬からなると言うことができ、この套管はやりが起動されるべきときそれがある特定の深さに達するまでやりの口を越えてすべり込まされることを意図しており、金属粉末の点火装薬に加えて、この点火装薬の上部に、すなわち酸素やりに対面する端部に、ジルコニウムまたはチタンのような粉末状の発火金属の開始装薬がまたこの套管内に配置されている。この目的のために要求される発火金属の量もまた大きくはない。もし我々の意見で最良の代替物であるジルコニウムが選ばれるなら、２−６μｍの粒径を持つ略０．０５−０．５ｇの微粒純ジルコニウムがこの目的のために要求される。この開始装薬は１１から１５ｇの鉄／アルミニウム粉末混合物の形で我々により用いられる点火装薬を迅速に点火する。そこでは鉄とアルミニウム成分は重量比１：１で存在する。我々はまたもしこの点火装薬がより微粒の第一部分装薬といくらか粗い粒子の第二部分装薬を含むなら最も効果的であることを確立することができた。従って略４．０ｇの我々により作られた第一部分装薬の重量の半分は略０．１ｍｍの粒径を持つアルミニウム粉末からなり、その重量の他の半分は略０．０１ｍｍの粒径を持つ鉄粉末からなり、一方第二部分装薬は１−３ｍｍの粒径を持つ４．５ｇのアルミニウムペレットと０．４−０．８ｍｍの粒径を持つ４．５ｇの鉄やすり屑からなっている。
【００１１】
この発明を特徴付ける酸素やり点火器により、今やアークを備えていない酸素やりの如何なる形式の起動も概してできるだけ容易とすることができた。酸素やり点火器は如何なる純粋な火工材料も含まないので、特別の貯蔵制約もまた必要としない。酸素やり点火器が起動されるとき、酸素やり点火器は単にやりの口を越えてそのために意図した場所に配置され、その後酸素が出され高酸素含量が例えば金属状の純粉末ジルコニウムの形の発火開始装薬の発火をもたらし、次に鉄／アルミニウム粉末からなる点火装薬を点火し、それが次に酸素／鉄燃焼を起動し、やりを点火する。この方式で達成される如何なる酸素やりの信頼性ある起動はもちろんある程度まで略４９００℃のジルコニウムの高燃焼温度の結果である。
【００１２】
ここに関連した目的のためのジルコニウムまたはチタンのような発火金属粉末を用いることの基本思想に加えて、この発明はまた酸素やり点火器自体の詳細設計を含む。まず、ジルコニウムまたはチタンのような発火金属粉末が必要であり、それは同時にその十分に大きな表面積が酸素が出されたとき酸素と接触するために直接利用できねばならないので所定位置に保持されねばならない。この発明によれば、我々はこれらの要求を、発火金属粉末を点火装薬の直接上部のガス透過性、好ましくは燃焼可能な容器内に置くことにより満たした。この容器のための材料として、我々は普通の機械フェルトを用い、それから我々はそれ自体の別個のカバーと発火金属粉末のために必要とされる最小容積をかなり越える内容積とを持つカップまたは容器を形成する。実際に、我々はもし発火金属粉末がフェルト容器の内側に粉末被覆を全く簡単に形成するなら有利であることを見出した。この方式で、我々は酸素と直接接触するために有効な大きな粉末表面積を利用できる。このフェルト容器の直ぐ下に、そのとき実際の点火装薬が、好ましくは鉄／アルミニウム粉末のより微細な粒子の第一部混合物と同じ金属のより粗い粒子の第二混合物との形で、配置され、ここでこれらの部分混合物は重量に関して同じ大きさであることができる。我々はまた二つの部分混合物を互いに分離することの特別の理由はないこと、しかしもしこれらが点火器のそれらの共通空間中に順に充填されるなら全く満足されることを見出した。対照的に、もし二つの部分混合物間の境界層に限定された混合が起こるなら一定の利益さえありうる。
【００１３】
この発明は特許請求の範囲の全てのその特徴に規定されており、今や添付図面に示された代表的設計に関してのみ幾らか詳細に説明されるであろう。図面において
図１は点火器の傾斜した断面投影図を示し；
図２は点火される酸素やりのやり先端を越えて置かれた点火器の断面図を示し；
図３は傾斜した投影図でかつ縮小して点火器の種々の構成要素部品を示し；そして
図４は水中使用を意図したやり先端に取り付けられた水中使用を意図した点火器の断面図を示す。
【００１４】
対応する要素はそれらがどのようにかつどのような尺度で示されているかにかかわらず異なる図面中で同じ参照番号を与えられている。
【００１５】
図１−３から分かるように、この発明によるやり点火器の外方部は外管１と内部套管２からなり、内部套管２は外管１内に、套管２の溝３内に収容された、好ましくは全周に延びるアップセットくぼみ４により固定される。内部套管２はまた内孔５を備えており、そこに異なる粒径の鉄／アルミニウム粉末の混合物からなる二つの部分装薬が配置されている。この図では、より微細な粒子の部分装薬は参照符号６ａを持ち、より粗い粒子の部分装薬は参照符号６ｂを持つ。これらは一緒に実際の点火装薬を構成するが、これを起動するために、この発明を特徴付ける開始装薬が必要であり、それは従ってカバーを備えかつ示された例では機械フェルトから作られたガス透過性容器またはカップ８内に配置された略０．１５ｇの微細に分割されたジルコニウム７からなる。カップ８の内部空間９はジルコニウム粉末７自体の容積よりかなり大きく、粉末は空間内に自由に存在し、そこでそれは空間９の内壁の粉末被覆と言われることのできるものを形成する。内部套管２はまた停止縁１０を備えており、その機能は図２に示されるように１３で示された酸素やりがこの停止位置にしかし更にそれ以上ではなく案内されることができることを確実とすることである。内部套管２はまた二つの好ましくは幾らか弾力性の案内舌片１１と１２（図３参照）を備えており、その機能は図２から分かるように、やり１３の口を管１の一つの内縁に沿って偏心的に案内し、またそれを点火前の取扱い時にこの位置に保持することである。やり１３の外端とカップ８のカバーとの間に停止縁１０を配置するおかげで、隙間空間１４がカバーとやりの口との間に形成され、この隙間空間はまた案内舌片１１と１２の間に設けられた出口１５を備えており、これは点火工程の初期段階時に酸素が通過でき、次いでやりの外側を通って戻る道である。
【００１６】
やりを点火するために、従って点火器を図２に示された停止位置までやりの口の上にすべり込ませることが必要であり、その後で酸素がやり内に出される。そのとき酸素の大部分が隙間１４に追従し、出口１５を通って出、同時にガスの幾らかがカップ８のフェルトカバーを通して流れ、ジルコニウム粉末と反応し、それが発火し、次に酸素／鉄反応を点火する点火装薬６を点火し、やりの使用準備ができる。
【００１７】
この発明による点火器の図４に示された変更例は外部ケーシング１ａを持ち、そこでは変更例の図１−３に示された管１と套管２は一ユニットに組み合わされている。このユニット１ａでは、案内舌片１１と１２はここでは１１ａにより示された堅い案内突起により置き換えられている。点火器はまた水中使用のために適合されており、従って弾性シールカラー１６を備えており、また発火開始装薬を持つカプセル８の上部に保護箔１７を備えることができる。かかる場合、保護箔１７の強度は酸素が出されるときそれが断片に吹き飛ばされるような態様に適合されるべきである。保護箔及びシールカラーはもちろんまた水上でも使用されることができる。
【００１８】
図には実際に例示されていない更なる可能な変更例は単一ユニットを形成するようにやり部と点火器を組み立てることである。この変更例は必要とされる使用間に比較的短いまたは長い中断を持つ使用のためを意図した主として多数の非常に短いやりのときに適切である。一つの可能なかかる活動領域は難破船での作業である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は点火器の傾斜した断面投影図を示す。
【図２】 図２は点火される酸素やりのやり先端を越えて置かれた点火器の断面図を示す。
【図３】 図３は傾斜した投影図でかつ縮小して点火器の種々の構成要素部品を示す。
【図４】 図４は水中使用を意図したやり先端に取り付けられた水中使用を意図した点火器の断面図を示す。

Claims (12)

1. 酸素やり（１３）を点火する方法であって、やり（１３）からの高濃度酸素が酸素と接触すると発火する微細粒子の発火金属粉末に供給され、その燃焼時に金属の点火装薬（６ａ，６ｂ）を点火し、かつ金属の点火装薬と一緒にやり（１３）の点火を確実とする場合において、ジルコニウム（７）またはチタン粉末からなる微細粒子の発火金属粉末がガス透過性の容器（８）内に配置され、前記容器（８）は金属粉末混合物からなる点火装薬（６ａ，６ｂ）と酸素やり（１３）の間に配置され、その後で高濃度酸素がガス透過性容器（８）を通してジルコニウム（７）またはチタン粉末に供給され、それによりやりが起動されるべきときに前記ジルコニウム（７）またはチタン粉末が発火されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法により機能する酸素やり点火器であって、やり（１３）の口より大きな内径を持つ套管（１）を含み、この套管が、やりが起動される前にやりの口を超えてそれが特定の口位置（１０）に達するまですべり込まされることを意図しており、前記酸素やり点火器が、発火開始装薬（７）及び金属粉末からなる点火装薬（６ａ，６ｂ）をさらに含む場合において、点火装薬（６ａ，６ｂ）がやり（１３）の口より大きな内径を持つ套管（１）中に収容されており、前記套管（１）が金属粉末からなる前記点火装薬（６ａ，６ｂ）に加えて、ガス透過性容器（８）中に配置された純金属ジルコニウム（７）またはチタンの形の発火開始装薬（７）を含むことを特徴とする酸素やり点火器。
3. 前記ガス透過性容器（８）が套管内の酸素やり（１３）の口位置（１０）と点火装薬（６ａ，６ｂ）との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の酸素やり点火器。
4. 前記開始装薬（７）が２−６μｍの粒径を持つ０．０５−０．５ｇの純金属粉末ジルコニウムからなることを特徴とする請求項３に記載の酸素やり点火器。
5. 発火金属粉末（７）が最初に貯蔵されている前記ガス透過性容器（８）が多孔性フェルトから作られていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の酸素やり点火器。
6. ガス透過性材料から作られた容器（８）が多孔性フェルト材料から作られた完全に覆うカバーを備えた同じフェルト材料から作られたカップとして設計されており、カップの内容積（９）が発火金属粉末（７）の合計容積を越えることを特徴とする請求項５に記載の酸素やり点火器。
7. 点火装薬（６ａ，６ｂ）が鉄とアルミニウム粉末の混合物からなることを特徴とする請求項２−６のいずれか一つに記載の酸素やり点火器。
8. 点火装薬（６ａ，６ｂ）がより微細粒子の第一部分装薬（６ａ）と幾らかより粗い粒子の第二部分装薬（６ｂ）とを含み、これらの両部分装薬が重量比１：１で鉄とアルミニウムを含むことを特徴とする請求項７に記載の酸素やり点火器。
9. 点火器に含まれた点火装薬（６ａ，６ｂ）が０．０１ｍｍのオーダーの粒径を持つ鉄粉末と０．１ｍｍのオーダーの大きさのアルミニウム粒子を含む第一部分装薬（６ａ）と、０．４−０．８ｍｍのオーダーの粒径を持つ鉄粉末と１−３ｍｍのオーダーの大きさのアルミニウム顆粒を含むより粗い粒子の第二部分装薬（６ｂ）とを含むことを特徴とする請求項８に記載の酸素やり点火器。
10. 点火装薬（６ａ，６ｂ）のより微細な粒子部分装薬（６ａ）が発火金属粉末（７）が配置されているガス透過性容器に直ぐ隣接して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の酸素やり点火器。
11. 酸素やりより大きな内径を持つ、両端が開いた外管部（１）、前記外管部内にアップセットくぼみ（４）のためを意図した溝（３）内に収容されたアップセットくぼみ（４）により固定されており、かつ一端で完全に閉じられている内部套管（２）からなり、更に点火及び開始装薬（６ａ，６ｂ）が套管内に配置された内部ダクトまたは孔（５）中に挿入されており、前記内部套管（２）が酸素やり（１３）の口を案内すること及びそれを套管の内部ダクト（５）の直ぐ上にしっかりと保持することを意図した少なくとも二つの案内舌片（１１，１２）、及びやりの套管中への挿入をやりが開始装薬に達する前の一定の位置に制限する停止フランジ（１０）、及びやりから流出するガスが開始装薬の直ぐ上の空間から流出し、やりを過ぎて戻るのを可能とするガス流出開口（１５）を持つことを特徴とする請求項２−９のいずれか一つに記載の酸素やり点火器。
12. 水中使用のためを主として意図しており、やり（１３）に対面する点火器の端部とそれに隣接したやりの口とを取り巻く弾性シールカラー（１６）、及び最初に発火金属粉末（７）を覆う保護箔であってその強度が酸素が供給されるときそれが断片に吹き飛ばされるような態様で選ばれた保護箔（１７）を含むことを特徴とする請求項２−１１のいずれか一つに記載の酸素やり点火器（１ａ）。

Images