CN110913554A - 废气处理用等离子体喷枪 - Google Patents

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Abstract

公开了能够显著增加阳极寿命的废气处理用等离子体喷枪。在本体的下部以覆盖阳极的端部面的方式结合有阻断部件，阻断部件由结合到本体的凸缘和结合到凸缘的盖体构成，在所述凸缘和所述盖体结合的状态下通过所述凸缘和所述盖体之间的缝隙排出的N2气体而形成空气帘，从而阻断所述废气分解后生成的腐蚀性气体。

Description

废气处理用等离子体喷枪
技术领域
本发明涉及用于处理废气的等离子体喷枪，尤其涉及能够显著增加阳极寿命的技术。
背景技术
以焊接、切割、表面处理、废弃物燃烧等为目的而对特定部分施加高温的喷枪根据燃烧的燃料的形态而提供为多种结构。
近来，正在广泛普及并使用通过在两个电极之间施加高压电流而生成的等离子体状态下供应工作气体(氮气、氧气、氢气、氩气、氦气、甲烷、丙烷等)而能够获得更高的燃烧热的等离子体喷枪。
尤其是，在半导体的制造工艺中，为了以环保方式处理、排出包括有全氟化合物(PFC：PerFluoro Compound)气体的氟化合物等有害废气，需要10,000℃以上的高温。
分解的废气中含有F、Cl离子的腐蚀性气体通过涡流而流向等离子体喷枪的出口侧，因此具有损伤铜材质的氧电极而缩短寿命的问题。
为了解决这些问题点，本申请人在韩国授权专利第1177272号公开了一种防磨环。
具体地，在阳极电极体内侧用螺栓等紧固钨材质的防磨环，从而通过防磨环来有效防止阳极电极体由于在阳极电极体中流动的等离子体而磨损。
然而，根据该结构，在大量的腐蚀性气体流入喷枪的出口侧的情形下，仅靠设置在阳极电极体的防磨环无法阻挡腐蚀性气体与阳极电极体接触。
并且，由于防磨环正如其字面含义是环状的，因此无法防止等离子体火焰即将从作为等离子体火焰的通道的阳极电极体吐出时的高温状态下与阳极电极体接触，并且也无法防止吐出的等离子体火焰弯曲而接触到阳极电极体的端部面。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供从根源上阻断废气分解后生成的腐蚀性气体流入火焰吐出口，从而可以防止阳极的磨损的废气处理用等离子体喷枪。
本发明的另一目的在于提供能够通过等离子体火焰和腐蚀性气体两者而实质性且有效性地防止相当于吐出口的阳极部分的磨损的废气处理用等离子体喷枪。
根据本发明的一侧面，提供了一种废气处理用等离子体喷枪，配备有本体、盖体、阴极以及阳极而用等离子体火焰分解废气，其特征在于，在所述本体的下部以覆盖所述阳极的端部面的方式结合有阻断部件，所述阻断部件由结合到所述本体的凸缘和结合到所述凸缘的盖体构成，在所述凸缘和所述盖体结合的状态下通过所述凸缘和所述盖体之间的缝隙排出的N2气体而形成空气帘，从而阻断所述废气分解后生成的腐蚀性气体。
优选地，所述凸缘为圆盘形状，在一侧形成有流入N2气体的流入口，在下面形成有环形状的槽，所述流入口和所述槽通过通孔而连接，其中，所述盖体为与所述凸缘对应的圆盘形状，在上面形成有密封槽，突出有以插入于所述凸缘的槽的环形状具有预定高度的肋部，在所述肋部的上端面以预定间隔形成有通过槽，所述肋部的上端面与所述凸缘的槽的底部接触而在所述槽内部以所述肋部的通过槽为中心流有N2气体。
优选地，在所述阳极的内部形成有沿长度方向延伸的贯通孔，在所述贯通孔的端部位置夹入有钨材质的尖端。
优选地，所述尖端由单一的主体构成，由夹入到所述阳极的贯通孔的插入部和向外部突出的突出部构成，所述突出部的直径小于所述插入部的直径，因此所述突出部的端部面被所述阻断部件的凸缘覆盖。
根据本发明的另一侧面，提供了一种废气处理用等离子体喷枪，配备有本体、盖体、阴极以及阳极而用等离子体火焰分解废气，其特征在于，在所述阳极的内部形成有沿长度方向延伸的贯通孔，在所述贯通孔的端部位置插入有钨材质的尖端，所述尖端构成为单一主体，由夹入到所述阳极的贯通孔的插入部和具有小于所述插入部的直径的直径并且向外部突出的突出部构成。
根据本发明，由于在阳极被阻断部件的凸缘(Flange)覆盖的状态下仅暴露了钨材质的尖端，因此可以完全地防止等离子体火焰与阳极接触，其结果，可以防止因火焰导致的阳极损伤。
并且，由于通过阻断部件的凸缘和盖体之间的缝隙而排出的N2气体形成空气帘(air curtain)，因此可以从根源上防止废气通过等离子体火焰分解而生成的腐蚀性气体聚集到尖端的端部而与阳极接触。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的等离子体喷枪。
图2示出了结合到阳极的尖端。
图3示出了应用于等离子体喷枪的阻断部件的下部主体。
图4示出了阻断部件的工作。
符号说明
110：本体 120：绝缘块
130：盖体 140：阴极
150：阳极 160：尖端
200：阻断部件 210：凸缘
212：N2流入口 213：通孔
214：槽 224：肋部
225：通过槽
具体实施方式
应当注意的是，本发明中使用的技术性术语仅是用于说明特定实施例而使用的，并不旨在限定本发明。并且，只要没有在本发明中特别定义为其他含义，本发明中使用的技术性术语应当被解释为本发明所属技术领域具有普通知识的人员通常理解的含义，不应被解释为过度概括的含义或者过度局限的含义。并且，如果在本发明中使用的技术性术语是无法准确表达本发明的思想的错误的技术术语时，应当替代为本领域技术人员能够正确理解的技术术语而理解。并且，本发明中使用的一般性术语应当根据词典所定义，或者前后语境而被解释，不应被解释为过度局限的含义。
以下，参照本发明的附图而以实施例为中心详细说明等离子体喷枪。
图1示出了根据本发明的实施例的等离子体喷枪，图2示出了结合到阳极的尖端，图3示出了应用到等离子体喷枪的阻断部件的下部主体。
由于等离子体喷枪的本体和盖体、阴极和阳极的布置结构是广为人知的，因此以下对其简略地说明。
在构成为单一主体的本体110的侧面形成有工作气体注入口和用于冷却阳极150的冷却水流入口以及流出口而分别结合有配合部件。
在主体110的上部设置绝缘块120而结合有盖体主体130，在盖体主体130的上部和侧部分别形成有用于冷却阴极140的冷却水的流入和流出的流入口和流出口，并且分别结合有配合部件。
在盖体主体130的端部设置有阴极140而位于本体110的内部，在主体110的内部与阴极140相隔地设置有阳极150。
在阳极150的内部形成有在长度方向上延伸的贯通孔152，在贯通孔152的端部位置夹入有尖端(tip)160。
尖端160由耐高温且具有强耐腐蚀性的钨材质构成，如图2所示，由夹入到阳极150的贯通孔152的插入部164和向外部暴露的突出部162构成，在其内部形成有成为火焰的通道的贯通孔163。
使突出部162的直径小于插入部164的直径而使突出部162的端部面被阻断部件200的凸缘210覆盖，从而使阳极150不暴露到外部。
根据这种结构，插入部164夹入到阳极150的贯通孔152而得到固定的同时，在等离子体火焰即将从作为等离子体火焰的通道的阳极150的贯通孔152吐出时的高温状态下与尖端160接触，从而保护阳极150。
同时，由于突出部162从阳极150突出，因此即使从阳极150的贯通孔152出来的等离子体火焰弯曲，也不会接触到阳极150的端部面，从而可以防止由于等离子体火焰而导致的阳极150的磨损。
尤其是，通过在本体110的下部结合阻断部件200，而使阳极150的端部面被阻断部件200覆盖并仅暴露尖端160，从而不仅可以使等离子体火焰不与阳极150接触，并且如后述，可以通过使阳极150或者尖端160不与腐蚀性气体接触，来防止阳极150的端部面的磨损。
尖端160可以强行夹入到阳极150的贯通孔152而被固定，或者可以通过钎焊而被固定。
阻断部件200由彼此可分离地结合的凸缘210和盖体220构成。
凸缘210为圆盘形状，并在一侧形成有使N2气体流入的流入口212，在下面形成有环形状的槽214，流入口212和槽214通过通孔213而连接。
参照图3，盖体220为由单一的主体222构成的圆盘形状，在上面形成有用于插入密封圈242的密封槽223，突出有以插入于凸缘210的槽214的环形形状具有预定高度的肋部224。
在肋部224的上端面以预定间隔形成有通过槽225，肋部224的上端面与凸缘210的槽214的底部接触，从而在槽214的内部以肋部224的通过槽225为中心流有N2气体。
图4示出了阻断部件的工作。
如果通过连接在阻断部件200的下部的废气供应管(未示出)而供应废气，则通过阳极150而向尖端160发出作为超高温、高速的热流体的等离子体火焰。
观察图4，由于在阳极150被阻断部件200的凸缘210覆盖的状态下仅暴露了钨材质的尖端160，因此可以完全防止发出的等离子体火焰与阳极150接触，其结果，可以防止因等离子体火焰导致的阳极150的损伤。
与此同时，废气通过等离子体火焰而被分解时会发生腐蚀性气体，但是由于从尖端160的端部发出的等离子体火焰的速度为高速，所以因周围压力下降而产生涡流，从而使腐蚀性气体聚集到尖端160的端部。
此时，假设N2气体以20～30l/min的速度通过N2气体流入口212流入，则通过通孔213和肋部224的通过槽225而如图4中的箭头所示，通过凸缘210和盖体220之间的缝隙218排出，从而形成一种空气帘(air curtain)。
其结果，聚集到尖端160的端部的腐蚀性气体被N2气体而挤出，因此可以从根源上防止腐蚀性气体与阳极150接触。
虽然以上以本发明的实施例为中心进行了说明，但可以在本领域技术人员的水准上进行多种更改，这是显而易见的。因此，本发明的权利范围不应限于所述实施例而被解释，应当根据记载的权利要求书的范围而被解释。

Claims (5)

1.一种废气处理用等离子体喷枪，配备有本体、盖体、阴极以及阳极而用等离子体火焰分解废气，其特征在于，
在所述本体的下部以覆盖所述阳极的端部面的方式结合有阻断部件，
所述阻断部件由结合到所述本体的凸缘和结合到所述凸缘的盖体构成，
在所述凸缘和所述盖体结合的状态下通过所述凸缘和所述盖体之间的缝隙排出的N2气体而形成空气帘，从而阻断所述废气分解之后生成的腐蚀性气体。
2.如权利要求1所述的废气处理用等离子体喷枪，其特征在于，
所述凸缘为圆盘形状，在一侧形成有流入N2气体的流入口，在下面形成有环形状的槽，所述流入口和所述槽通过通孔而连接，
所述盖体为与所述凸缘对应的圆盘形状，在上面形成有密封槽，突出有以插入于所述凸缘的槽的环型形状具有预定高度的肋部，
在所述肋部的上端面以预定间隔形成有通过槽，所述肋部的上端面与所述凸缘的槽的底部接触而在所述槽内部以所述肋部的通过槽为中心流有N2气体。
3.如权利要求1所述的废气处理用等离子体喷枪，其特征在于，
在所述阳极的内部形成有沿长度方向延伸的贯通孔，在所述贯通孔的端部位置夹入有钨材质的尖端。
4.如权利要求3所述的废气处理用等离子体喷枪，其特征在于，
所述尖端由单一的主体构成，由夹入到所述阳极的贯通孔的插入部和向外部突出的突出部构成，
所述突出部的直径小于所述插入部的直径，因此所述突出部的端部面被所述阻断部件的凸缘覆盖。
5.一种废气处理用等离子体喷枪，配备有本体、盖体、阴极以及阳极而用等离子体火焰分解废气，其特征在于，
在所述阳极的内部形成有沿长度方向延伸的贯通孔，在所述贯通孔的端部位置夹入有钨材质的尖端，
所述尖端构成为单一主体，由夹入到所述阳极的贯通孔的插入部和具有小于所述插入部的直径的直径并且向外部突出的突出部构成。
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