CN114061994B - 具有故障预测功能的等离子体喷枪 - Google Patents
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Abstract
公开一种具有故障预测功能的等离子体喷枪。以与供应工作气体的注入孔连通的方式沿所述主体的壁在壁内部形成引导通道，在所述引导通道的端部形成有向所述主体的内侧暴露的排出孔使得所述排出孔与所述收容空间连通，从而所述收容空间维持填充有所述工作气体的密封状态，并且当所述阳极因腐蚀而形成孔时，填充到所述收容空间的工作气体通过所述孔而泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体喷枪，尤其涉及一种能够防止因冷却水泄漏引起的腐蚀的扩张的技术。
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被提供为多种结构。
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，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。
在现有技术中，存在如下问题：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，从而损伤铜材质的阳电极而缩短寿命。
为了解决这些问题，本申请的申请人在第2020-0031299号韩国公开专利中公开了一种在阳极内部形成有沿长度方向延伸的贯通孔，在贯通孔的端部位置夹入有筒状的顶端件(tip)的等离子体喷枪。
根据该结构，顶端件利用耐高温且具有强耐腐蚀性的钨材质构成，并且在阳极的贯通孔等离子体火焰在即将要吐出的高温状态下与顶端件接触，从而能够保护阳极。
即便如此，也会根据多样的原因而在阳极产生腐蚀，据此，钨顶端件可能会脱落，在此情况下，阳级的腐蚀急剧进行从而会发生冷却水(PCW)的泄漏。
其结果，直到等离子体喷枪发生故障都无法识别，换言之，无法预知或预测等离子体喷枪的故障，从而不可避免地延迟了对故障的应对。
并且，由于因阳极的腐蚀引起的冷却水的泄漏而发生包括歧管在内的其他构成部件的二次腐蚀，因此不仅不能迅速应对部件故障，而且不能快速替换构成部件，甚至存在故障范围扩大的可能性。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的在于提供一种能够预测因构成部件的腐蚀引起的故障的等离子体喷枪。
本发明的另一目的在于提供一种通过迅速替换故障的构成部件来防止故障范围的扩大的等离子体喷枪。
技术方案
根据本发明的一侧面，提供一种具有故障预测功能的等离子体喷枪，所述等离子体喷枪配备有筒状的主体、设置于所述主体的上部的盖体、夹设于所述主体与所述盖体之间的阴极以及设置于所述主体内部的阳极，使得向在所述阴极与所述阳极之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体并用等离子体火焰分解废气，其特征在于，与所述主体的下端沿高度方向隔开而向内侧突出形成有划分凸缘，从所述阳极的下端突出形成有隔开预定间隔的第一凸缘及第二凸缘，并且在其之间形成环形状的收容空间，以与供应所述工作气体的注入孔连通的方式沿所述主体的壁在壁内部形成引导通道，在所述引导通道的端部形成有向所述主体的内侧暴露的排出孔使得所述排出孔与所述收容空间连通，从而所述收容空间维持填充有所述工作气体的密封状态，当所述阳极因腐蚀而形成孔时，填充到所述收容空间的工作气体通过所述孔而泄漏。
优选地，所述阳极的第二凸缘与所述主体的划分凸缘彼此接触且在其之间夹设O型圈，从而在所述阳极的外侧面与所述主体的内侧面之间形成密封的冷却水通道。
根据本发明的另一侧面，提供一种具有故障预测功能的等离子体喷枪，其特征在于，所述等离子体喷枪配备有筒状的主体、设置于所述主体的上部的盖体、夹设于所述主体与所述盖体之间的阴极以及设置于所述主体内部的阳极，使得向在所述阴极与阳极之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体并用等离子体火焰分解废气，其特征在于，以与供应所述工作气体的注入孔连通的方式沿所述主体的壁而在壁内部形成引导通道，在所述引导通道的端部形成有向所述主体的内侧暴露的排出孔，从而维持在所述引导通道填充有所述工作气体的密封状态，当所述阳极因腐蚀而形成孔或所述阳极与所述主体之间形成间隙时，填充到所述引导通道的工作气体通过所述孔或所述间隙而泄漏，从而使等离子体关闭(off)。
根据本发明的另一侧面，一种具有故障预测功能的等离子体喷枪，所述等离子体喷枪配备有筒状的主体、设置于所述主体的上部的盖体、夹设于所述主体与所述盖体之间的阴极以及设置于所述主体内部的阳极，使得向在所述阴极与阳极之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体并用等离子体火焰分解废气，其特征在于，当所述阳极因腐蚀而形成孔或所述阳极与所述主体之间形成间隙时，所述工作气体通过所述孔或所述间隙而泄漏且供应到所述等离子体的工作气体的量减少且所述等离子体关闭(off)，从而能够预测故障。
技术效果
根据本发明，当在阳极形成因腐蚀引起的孔时，填充在收容空间的工作气体N2排出到外部而减少，从而等离子体关闭(off)的同时产生警报而通知等离子体喷枪发生故障，进而操作者能够快速应对。
因此，能够预测因构成部件的腐蚀引起的故障，并且能够迅速更换构成部件而防止故障范围的扩大。
附图说明
图1表示根据本发明的实施例的等离子体喷枪。
图2表示应用于等离子体喷枪的主体。
图3表示应用于等离子体喷枪的阳极。
图4表示故障预测操作。
附图标记说明：
110：主体 111：注入孔
112：引导通道 113：排出孔
130：盖体 140：阴极
150：阳极 151：收容空间
153：冷却水通道 160：顶端件
200：阻断部件
具体实施方式
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表示根据本发明的实施例的等离子体喷枪，图2表示应用于等离子体喷枪的主体，图3表示应用于等离子体喷枪的阳极。
由于等离子体喷枪的主体和盖体、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。
在构成为一体的主体110的一侧面形成有工作气体(N2)注入端口14，而用于冷却阳极150的冷却水流入端口13以及流出端口15分别设置于相对的侧面。
在主体110的上部夹设绝缘块120而结合有盖体130，在盖体130的上部和侧部分别设置有用于冷却阴极140的冷却水的流入和流出的流入端口11和流出端口12。
在此，从流出端口12排出的冷却水反馈到主体110的冷却水流入端口13，并且各个端口配备有配合部件。
主体110的下部结合有阻断部件200使得阳极150的端部面被阻断部件200覆盖且只暴露顶端件160，并且阻断部件200的下部结合有歧管。
盖体130的下端设置有阴极140而位于主体110的内部，并且在主体110的内部与阴极140隔开地设置有阳极150。
根据本发明，如图1和图3所示，在阳极150的下端一对第一凸缘154及第二凸缘155隔开预定间隔而突出形成，从而在其之间形成环形状的收容空间151。
在阳极150的内部形成有沿高度方向延伸的贯通孔152，在贯通孔152的端部位置夹入有顶端件(tip)160。顶端件160利用耐高温且具有强耐腐蚀性的钨材质构成，并且具有筒形状而在其内部形成成为火焰的通道的贯通孔。
主体110的工作气体注入端口14连接于贯通主体110的壁的注入孔111，而向在阴极140和阳极150之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体。
参照图2，与主体110的下端沿高度方向隔开且向内侧突出形成划分凸缘114，如下所述，起到划分冷却水和工作气体的作用。
并且，以与注入孔111连通的方式沿主体110的壁在内部形成引导通道112且在引导通道112的端部形成向主体110的内侧暴露的排出孔113。
参照图1，在主体110的内侧设置有阳极150，阳极150的第二凸缘155从下方接触主体110的划分凸缘114且在其之间夹设O型圈。其结果，在阳极150的外侧面与主体110的内侧面之间形成的冷却水通道153维持密封状态从而流过冷却水。
并且，借由阳极150的第一凸缘154及第二凸缘155而形成的环形状的收容空间151连通于排出孔113而维持封闭工作气体的密封状态。
因此，从注入孔111注入的工作气体沿引导通道112流过而从排出孔113排出，从而填充收容空间151。
以下，以图4为中心针对根据本发明的等离子体喷枪的故障预测操作进行说明。
在图4中，为了便于说明，假设顶端件160因阳极150的腐蚀而从阳极150脱离且因腐蚀而形成了贯通阳极150的孔156。
如上所述，在正常状态下供应到等离子体的工作气体N2通过从注入孔111分支并连通的引导通道112而从排出孔113填充到收容空间151。
此时，由于收容空间151维持密封状态，因此不影响供应到借由阴极140和阳极150而形成的等离子体的工作气体N2的量。
另一方面，当在阳极150形成由腐蚀引起的孔156时，填充到收容空间151的工作气体N2通过顶端件160内部排出到外部。
其结果，供应到等离子体的工作气体N2的量因泄漏到外部而减少，从而使等离子体关闭(off)。
通过等离子体关闭的同时产生警报来通知等离子体喷枪发生故障，从而操作者能够快速应对。
在该实施例中，列举了在阳极形成由腐蚀引起的孔，但是在通过腐蚀沿着阳极与阻断部件之间的边界面产生间隙的情况下，工作气体也可以通过相同的原理而泄漏。
并且，即使阳极150不单独配备第一凸缘154及第二凸缘155且构成为使其侧表面紧贴于排出孔，填充到引导通道112的工作气体也可以从排出孔113通过因腐蚀引起的孔或间隙泄漏，因此可以获得相同的结果。
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样的更改，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 (3)
1.一种具有故障预测功能的等离子体喷枪，所述等离子体喷枪配备有筒状的主体、设置于所述主体的上部的盖体、夹设于所述主体与所述盖体之间的阴极以及设置于所述主体内部的阳极，使得向在所述阴极与所述阳极之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体并用等离子体火焰分解废气，其特征在于，
与所述主体的下端沿高度方向隔开而向内侧突出形成有划分凸缘，
从所述阳极的下端突出形成有隔开预定间隔的第一凸缘及第二凸缘，并且在其之间形成环形状的收容空间，
以与供应所述工作气体的注入孔连通的方式沿所述主体的壁在壁内部形成有引导通道，在所述引导通道的端部形成有向所述主体的内侧暴露的排出孔使得所述排出孔与所述收容空间连通，从而所述收容空间维持填充有所述工作气体的密封状态，
当所述阳极因腐蚀而形成孔时，填充到所述收容空间的工作气体通过所述孔而泄漏，供应到所述等离子体的工作气体的量减少而使所述等离子体关闭，从而能够预测故障。
2.根据权利要求1所述的具有故障预测功能的等离子体喷枪，其特征在于，
所述阳极的第二凸缘与所述主体的划分凸缘彼此接触且在其之间夹设O型圈，从而在所述阳极的外侧面与所述主体的内侧面之间形成密封的冷却水通道。
3.一种具有故障预测功能的等离子体喷枪，
所述等离子体喷枪配备有筒状的主体、设置于所述主体的上部的盖体、夹设于所述主体与所述盖体之间的阴极以及设置于所述主体内部的阳极，使得向在所述阴极与阳极之间施加高压电流而生成的等离子体供应工作气体并用等离子体火焰分解废气，其特征在于，
以与供应所述工作气体的注入孔连通的方式沿所述主体的壁在壁内部形成引导通道，在所述引导通道的端部形成有向所述主体的内侧暴露的排出孔，从而维持在所述引导通道填充有所述工作气体的密封状态，
当所述阳极因腐蚀而形成孔或所述阳极与所述主体之间形成间隙时，填充到所述引导通道的工作气体通过所述排出孔而通过所述孔或所述间隙而泄漏，供应到所述等离子体的工作气体的量减少且所述等离子体关闭，从而能够预测故障。
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