KR0137265B1 - 플라즈마 토오치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 금속재료의 절단용 또는 용접용으로서 사용하는 데 적합한 플라즈마 토오치로서 절연통체가 파손되어 전극대와 전극과의 접촉부가 용해손상되는 것을 방지하고 또한 플라즈마 토오치의 분해시에 노즐로부터 선회익을 용이하게 해체할 수 있도록 하고 있다.

이에따라 노즐(6)과 선회익(5)의 접촉면(61)과, 선회익(5)과 절연통체(4)와의 접촉면(4b)과, 절연통체(4)와 전극(3)과 접촉면(3a)과, 전극(3)과 전극대(2)와의 접촉면(3a)이 노즐(6)로부터 토오치 본체(1)방향의 직선내에 배열되어 있다.

이 절연통체(4)에 대해서는, 전극(3)의 플랜지(31)와 맞닿는 면의 내경(d1)이 선회익(5)과 맞닿는 면의 내경(d2)보다도 작게되어 있다.

또 노즐(6)의 원통부(62)내에 단차 또는 테이퍼를 설치하고 선회익(5) 고정부의 전부 또는 일부를 제외하고 그 윗쪽방향 부분의 구멍지름을 넓히고 있다.

Description

플라즈마 토오치

종래의 플라즈마 토오치는, 토오치본체, 전극대, 전극, 절연통체, 및 노즐을 주요 구성부품으로 하며 전극대에서 노즐까지 상기한 순서대로 각각의 외측에 부착, 조립하여, 이것을 토오치 본체내에 끼워넣는 구성으로 되어 있다.

다른 예로서는, 플라즈마 토오치의 앞끝부분의 외측에 캡을 끼워넣어 보호하는 구성인 플라즈마 토오치나, 절연통체와 선회익(swirler)을 하나로 성형하여 구성하는 플라즈마 토오치등도 알려져 있다.(예컨대 실공소 63-19978호 참조). 이와같이 단순한 구성이므로 제조는 용이하지만 사용시에 있어서 다음에 열거하는 좋지 못한 상태가 발생하고 있다.

① 절연통체가 파손한다,

② 전극대와 전극과의 접촉부가 용해손상한다.

이와 같은 결점을 원인을 제5도의 플라즈마 토오치를 예로서 구체적으로 설명한다.

플라즈마 토오치는 사용시에 소모부품인 전극(3)을 수시 교환할 필요가 있다.

전극(3)을 장착할 경우에는 캡(7)을 나사잠금하고, 전극(3)을 절연통체(4)와 노즐(6)을 매개로하여 전극대(2)외측에 끼워 넣는다.

이때 캡(7)의 힘은 절연통체(4)의 바깥가장자리부(42)에 작용한다.

전극(3)에 삽입력을 주는 절연통체(4)의 부위는 안쪽가장자리부(41)이다,

즉, 절연통체(4)내에는 전극(3)에 삽입력을 주기위해 전단력이 작용한다.

이 절연통체(4)는 통상적으로 세라믹으로 제작되어 있고, 그러므로 내열성은 있지만, 충격이나 과대응력에는 약하다고 하는 결점이 있다.

따라서 절연통체(4)는 서서히 파손되고 이에 따라 전극대(2)에의 전극(3)의 맞닿고 있는 힘이 감소하여 통전불량(즉, 접촉불량)이 발생하며, 그 결과 맞닿음부(3b)를 용착해야 하는 상태에 이른다고 하는 문제점이 있다.

또, 플라즈마 토오치 노즐의 상세한 형상은 제6도에 표시하듯이 거의 원뿔형상의 앞끝부분 중심에 플라즈마 아아크를 분출시키는 작은구멍(11)을 구비하여 작동가스를 선회류 또는 측류로서 전극(3)과 노즐(6) 사이에 불어넣는 선회익(swirler)(5)을 원통부(62)내의 구멍에 끼워붙여 선회익(5)과 절연체(4)를 매개로하여 전극(3)을 지지하고 있다.

플라즈마 토오치의 전극(3)과 노즐(6)은 플라즈마 아아크의 발생에 따라서 소모되므로 사용한도에 도달했을 경우에 교환하여야 한다.

이 경우에, 노즐(6)내에 끼워붙인 선회익(5)은 계속 사용이 가능하므로 소모된 노즐(6)에서 떼내어 재사용하고 있다.

그러나 노즐(6)에 대해서는 노즐(6)의 원통부내에 설치된 구멍이 전체길이에 걸쳐 선회익(5)을 헐겁지 않게 끼워넣을 수 있는 근소한 간극밖에 주어져 있지 않다.

따라서 소모된 노즐(6)을 분해할 때, 노즐(6)로 부터 선회익(5)을 해체하는 작업에 많은 시간을 요한다.

통산 전극(3)과 절연체(4)는 노즐(6)로 부터 쉽게 분리할 수 있지만, 선회익(5)은 노즐(6) 내에 끼워진 채 남아 있다.

이상태의 노즐(6)을 상하 반전하여, 이것에 경미한 충격을 가하면 선회익(5)이 노즐(6)로부터 탈락되지만, 때로는 선회익(5)이 탈락되지 않는 경우도 있다.

이와같은 현상은 노즐(6)의 원통부(62)가 변형되거나 선회익(5)의 탈락도중에 선회익(5)과 노즐(6)사이에 미소한 티끌이 들어간 경우에 일어나기 쉽다.

충격을 가하여도 선회익(5)이 탈락하지 않을 경우에는, 노즐(6)을 절단하여 선회익(5)을 꺼내고 있다.

이와같은 노즐절단작업이 플라즈마 토오치의 분해 조립시간을 지연시키는 문제점이 있다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점에 비추어 절연통체가 쉽게 파손되지 않고, 또한 전극대와 전극의 접촉부가 쉽게 용해손상하지 않는 플라즈마 토오치를 제공하는 것을 제1목적으로 한다.

또, 이와같은 플라즈마 토오치를 사용하여 보다 완성된 구성의 플라즈마 토오치를 제공하는 것을 제2목적으로 한다.

더욱이 플라즈마 토오치 분해시에 노즐에서 선회익을 쉽게 해체할 수 있는 플라즈마 토오치를 제공하는 것을 제3목적으로 한다.

[발명의 개시]

본 발명에 관한 플라즈마 토오치는 제1목적을 달성하기 위하여 전극대(2)는 외주부에 플랜지(21)를 구비하고, 전극(3)은 전극대측 끝부분 외주에 상기한 플랜지(21)의 노즐 측면에 맞닿는 플랜지(31)를 구비하며, 절연통체(4)는 그 전극대측의 측면이 상기한 플랜지(31)의 노즐측면에 맞닿는 동시에 노즐측에 단차부(4b)를 구비하고, 선회익(5)은 그 전극대측 단면이 상기한 절연통체(4)의 단차부(4b) 노즐측면에 맞닿음과 아울러, 그 노즐축 단면이 노즐(6)의 노즐방향측 내면(61)에 맞닿는 구성이다(제1도 참조).

이 절연통체(4)는 전극(3)의 플랜지(31)와 맞닿는 면의 내경(d1)이 선회익(5)과 맞닿는 면이 내경(d2)보다도 작게 되어 있다(제2도 참조).

또 제2목적을 달성하기 위하여, 노즐(6)에 한측이 외접함과 아울러 다른측이 토오치본체(1)의 외주부에 고정설치되는 캡(7)과, 이 캡(7)에 한측이 외접하는 동시에 다른측 토오치본체(1)의 외주부에 고정설치되는 캡(8)을 구비하며, 이들 캡(7), (8) 사이에 어시스트가스통로(82)를 구비하고, 또한 캡(8)이 한쪽측부에 어시스트가스분출구멍(81)을 구비하고 있다(제1도 참조).

이 절연통체(4)와 선회익(5)은 하나의 성형되어 있다.

또, 제3목적을 달성하기 위한 노즐(6)의 원통부(62)내에 선회익(5)을 고정시켰을때, 선회익(5)외주의 전부 또는 일부와 대향하는 제1구멍(64)과, 그 구멍의 상단에서 원통부(62)상단까지의 부분에 제1구멍(64)의 직경보다도 큰 직경의 제2구멍(65)을 설치하고 있다.

이 제2구멍(65) 대신에 원통부(62)의 상단을 끝면(large end)으로 하는 테이퍼구멍(66)을 설치하여도 좋다(제3, 4도 참조).

이러한 구성에 의하여 각 부품의 맞닿는 면은 노즐(6)로부터 토오치본체(1)방향의 직선내에 배열되고, 노즐(6)에서 전극대(2)로의 삽입력은, 이들 구성부품 내에서 거의 압축응력 만으로 얻어진다.

따라서 절연통체(4)의 재질이 파손되기 쉬운 것이라 하더라도 종래와 같이 쉽게 파손되지는 않고, 전극(3)와 전극대(2)와의 접촉불량에 기인하는 접촉면(3A)의 용해손상을 방지할 수가 있다.

또 한편, 전극(3)과 전극대(2)의 맞닿아 있는 힘은 상기한 것으로 알 수 있듯이 노즐(6)에서의 삽입력과 거의 동등하다. 그러므로 접촉면(3a)에 있어서 보다 확실하게 맞닿을 수 있고 용해손상의 방지를 보다 완전하게 할 수가 있게 된다.

또, 노즐(6)에서의 맞닿아 있는 힘은 각 부품의 형상이나 조립형태에 의해서 압축 응력 이외의 내부응력을 발생시킬 경우가 있다.

그 경우에서도 절연통체(4)의 내경치수를 규정하면, 삽입력(F)은 각 부품내에 있어서 거의 순수한 압축응력(-σ)만으로 된다.

이 결과 전술한 작용 및 효과가 보다 확실하게 된다.

이와같은 플라즈마 토오치의 구성은, 캡(7), (8)을 구비하여 어시스트가스 분사기능을 갖춘 플라즈마 토오치 및 절연통체(4)와 선회익(5)이 하나로 된 플라즈마 토오치에 대해서도 적용할 수 있다.

또, 노즐(6) 원통부(62)내에 단차 또는 테이퍼를 주어서, 선회익 고정부 전부 또는 일부를 제외하고는, 그 윗부분의 구멍지름을 넓혔으므로 선회익(5)의 착탈은 종래보다도 현저하게 쉬워지고 특히 플라즈마 토오치의 분해시에, 선회익(5)의 노즐(6)로 부터의 해체는 원통부에 다소의 변형이 발생했을 경우 혹은 원통부 내면에 미소한 티끌이 부착했을 경우일지라도 아무런 문제없이 실시할 수 있다.

본 발명은, 플라즈마 토오치에 관하며, 특히 금속재료의 절단용 또는 용접용으로서 사용하는 데 적합한 플라즈마 토오치에 관한다,

제1도는 본 발명의 청구범위 1 내지 3에 관한 플라즈마 토오치 실시예의 부분확대 단면도.

제2도는 본 발명의 청구 범위 1에 관한 플라즈마 토오치 실시예의 설명도.

제3도는 본 발명의 청구 범위 5의 실시예에 관한 플라즈마 토오치의 실시예의 부분확대 단면도.

제4도는 제3도에 실시예에 관한 플라즈마 토오치의 응용예를 표시하는 부분확대 단면도.

제5도는 종래의 플라즈마 토오치의 부분확대 단면도.

제6도는 종래의 플라즈마 토오치의 앞끝부분의 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

(1):토오치본체(2):전극대

(3):전극(4):절연통체

(4):절연통체(4b):단차부

(5):선회익(6):노즐

(7), (8):캡(62):원통부

(64):제1구멍(65):제2구멍

(66):테이퍼구멍

[발명의 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명에 관한 플라즈마 토오치의 실시예를 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

또 청구의 범위 1 내지 3의 실시예는 제1도와 제2도에서 설명하고 청구의 범위 3의 실시예는 특별히 도면 표시하지 않는다.

청구의 범위 5 내지 6의 실시예는 제3도와 제4도에서 설명한다.

제1도에 있어서, 청구의 범위 1항의 실시에는 토오치 본체(1)에 내장되며 접촉면적을 넓히기 위하여 플랜지(21)에 마주대하는 평면부(3a)를 구비하고, 또한 외주면에 단착부(3b)를 갖는 전극(3)을 끼워넣어 이 전극(3)의 평면(3a)에 맞닿도록 절연통체(4)를 끼워넣고, 이 절연통체(4) 외주의 단차부(4b)를 이용하여 그 외주부에 선회가스를 발생시키기 위한 선회익(5)을 끼워넣어, 이 선회익(5)에 원추모양의 노즐(6)을 끼워넣음과 아울러, 이들이 토오치 본체(1)내에 조립되어 있다.

이 구성에 의하여 노즐(6)과 선회익(5)과의 접촉면(61)과, 선회익(5)과 절연통체(4)와의 접촉면(4b)과, 절연통체(4)와 전극(3)과의 접촉면(3a)과, 전극(3)과 전극대(2)와의 접촉면(3a)이 노즐(6)로부터 토오치본체(1)방향의 직선내에 배열된다.

이로 인하여, 노즐(6)로부터 전극대(2)로의 삽입력은 이들 구성부품내에서 거의 압축응력 뿐이다.

다음에 청구의 범위 1항의 실시예를 제2도를 참조하여 설명한다.

절연통체(4)는, 주로 압축응력(-σ)만 가해지도록 그 선회익을 설치하기 위한 외주단차부(4b)가 전극대(2)의 플랜지(21)(도면표시않음)에 마주 대하는 평면부(3a)의 내측경(d1)보다도 더 외측(내경d2)으로 끼워넣어져 있다.

즉 d2d1이 되는 구성이다.

이와 같이 내경치수를 규정한다면 삽입력(F)은 각 부품내에 있어서 거의 순수한 압축응력(-σ)으로 된다.

청구의 범위 3항의 실시예는 도 1에 표시하는 청구의 범위 1의 실시예의 플라즈마 토오치에 있어서 노즐(6)과 토오치본체(1)에 원추통체의 캡(7)을 끼워넣음과 동시에, 또 이 캡(7)과 토오치 본체(1)를 캡(8)으로 조립한 구성이다.

캡(7)과 캡(8) 사이에는 어시스트가스통로(82)가 형성되어 있다,

또 캡(8)의 앞끝부분에는 어시스트 가스를 가공부에 분사하는 어시스트가스분출구멍(81)이 설치되어 있다.

어시스트 가스는 플라즈마 가공시에 플라즈마 가공시에 플라즈마의 흐름 및 가공부위를 바깥공기로부터 시일드 하는 것이 목적이다.

또, 동 도면에는 냉각수 침입방지를 위하여 O-링, 마그네트등의 부품이 설치되어 있다.

청구의 범위 4항의 플라즈마 토오치의 실시예는 선회익(5)과 절연통체(4)를 하나로 성형한 것이다.

따라서 접촉면을 1개 적게할 수가 있고, 또한 강성도 증대하므로 파손방지로서 또한 삽입력(F)의 고효율전달로서 유효하다.

이들 실시예에 의하면 절연통체(4)의 파손을 대폭 방지할 수 있고, 전극대(2)와 전극(3)과의 접촉불량에 기인하는 용해손상을 없앨 수 있다.

도 3은 청구의 범위 5항 기재의 실시예이지만 플라즈마 토오치 노즐(6)의 원통부(62) 내면에는 선회익(5)을 끼워붙이는 제1구멍(64)과, 이것보다 약간 직경이 큰 제2구멍(65)이 설치되어 있다.

상세하게는 제1구멍(64)의 직경이 선회익(5)의 외경보다도 0.05mm정도가 크고, 그 깊이는 선회익의 축방향길이의 약 2/3가 된다.

제2구멍(65)의 직경은, 제1구멍(64)의 위쪽방향에 상당하는 부분이며 그 직경보다 0.5mm 정도 크게 되어 있다.

이와 같은 노즐(6)을 사용했을 경우, 플라즈마 토오치의 분해시에 노즐(6)을 상하 반전하여 가벼운 충격을 가하면, 선회익(5)이 쉽게 탈락한다.

또, 노즐(6) 선회익(5)을 끼워붙이는 것도 극히 용이하게 행할 수가 있다.

도 4는 청구의 범위 6항 기재의 실시예이지만 노즐(6)의 원통부(62) 내면에 제2구멍(65)을 설치하는 대신에 원통부(62)의 상단을 끝면으로하는 테이퍼구멍(66)을 설치한 것이다.

제1구멍(64)의 깊이는 선회익(5)의 축방향길이의 약 2/3로 되어 있다.

이 경우에도 선회익(5)의 착탈은 극히 용이하다.

이들 실시예에 의하면, 전극(3)과 노즐(6)의 동심도(同心度) 및 전극하단과 노즐의 아아크 구속부(10)와의 거리를 종래대로 고정밀도로 유지하면서 선회익(5)의 착탈을 극히 용이하게 할 수가 있어서 분해조립작업의 능률을 현저하게 향상시킬 수가 있다.

또, 노즐을 제작할 때 끼워맞춤 정밀도를 보장하지 않으면 안되는 구멍가공범위가 좁아지므로 노즐의 가공비를 절감할 수도 있다.

또 선회익(5)을 끼워붙이는 제1구멍(64)의 깊이는 선회익(5)의 축방향길이의 약2/3로 했지만 이에 하넝하는 것이 아니고, 제1구멍(64)의 깊이는 선회익(5)을 원하는 위치에 정확히 고정시키는 데 필요한 길이의 범위내에서 결정하면 된다.

제3도에 있어서의 제2구멍(65)의 직경 및 제4도에 있어서의 테이퍼구멍(66)의 끝면부분 직경도 결정할 수 있다.

본 발명은 금속재료의 절단용 또는 용접용으로서 사용하는 데 적합한 플라즈마 토오치로서, 절연통체가 쉽게 파손되지 않고, 또한 전극대와 전극과의 접촉부가 쉽게 용해손상되지 않는 플라즈마 토오치로서 유용하다.

또 플라즈마토오치의 분해시에 노즐로부터 선회익을 쉽게 해체할 수 있는 플라즈마 토오치로서 유용하다.

Claims (5)

1. 전극대(2)와, 전극(3)과, 절연통체(4)와 선회익(5)과 노즐(6)이 전극대측에서 노즐 측으로 차례로 외측에 부착, 조립되어 이들이 토오치본체(1)내에 끼워 넣어 있고, 이 전극대는 외주부에 플랜지(21)를 구비하고, 이 전극(3)은 전극대측의 끝부분 외주에 상기한 플랜지(21)의 하면에 맞닿는 플랜지(31)를 구비하며, 이 절연통체(4)는 전극대측의 끝부분이 상기한 플랜지(31)의 하면에 맞닿음과 아울러, 그 노즐축에 단차부(4b)를 구비하며, 이 선회익은 전극대측의 단면이 상기한 단차부(4b)의 하면에 맞닿음과 아울러 그 노즐측의 단면이 상기한 노즐의 내면(61)에 맞닿는 플라즈마토오치에 있어서,

   상기한 절연통체(4)는 상기한 전극(3)의 플랜지(31)와 맞닿는 면의 내경(d1)이, 상기한 선회익(5)과 맞닿는 면의 내경(d2)보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마토오치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 노즐(6)에 일측이 외접함과 아울러, 다른 일측이 상기한 토오치본체(1)의 외주부에 고정 설치된 캡(7)과, 이 캡(7)에 일측이 외접함과 아울러, 다른 일측이 상기한 토오치본체(1)의 외주부에 고정설치되는 캡(8)을 구비하며,

   이들 캡(7), (8) 사이에 어시스트가스통로(82)를 형성하고,

   또한 캡(8)의 앞 끝 부분에는 어시스트가스분출구멍(81)을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마토오치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 절연통체(4)와 상기한 선회익(5)이 하나의 부재로 하여 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 플라즈마토오치.
4. 노즐(6)의 원통부(62)내에 선회익(5)을 고정하는 플라즈마토오치에 있어서, 상기한 원통부(62)내에 상기한 선회익(5)의 외주의 전부 또는 일부 부위와 대향하는 제1구멍(64)과, 이 제1구멍의 상단에서 상기한 원통부의 상단까지의 부분에 제1구멍의 직경보다도 큰 직경의 제2구멍(65)을 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마토오치.
5. 노즐(6)의 원통부내에 선회익(5)이 고정되는 플라즈마토오치에 있어서, 상기한 원통부(62)내에 상기한 선회익(5)의 외주의 전부 또는 일부 부위와 대향하는 제1구멍(64)과 그 제1구멍의 상단에서 상기한 원통부(62)의 상단까지 부분에, 이 원통부(62)의 상단을 끝면으로 하는 테이퍼구멍(66)을 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마토오치.