KR100604961B1

KR100604961B1 - Air Plasma Torch

Info

Publication number: KR100604961B1
Application number: KR1020030019508A
Authority: KR
Inventors: 이환노; 박현서
Original assignee: 홍영기; 이환노; 박현서
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2006-07-26
Also published as: KR20040084431A

Abstract

본 발명은 공기 플라즈마 토오치에 관한 것으로서, 이송식/비이송식 겸용 공기 플라즈마 토오치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to an air plasma torch, and an object thereof is to provide a feed / non-feed combined air plasma torch.

이를 위하여 본 발명은, 원통형의 외부자켓(1) 및 내부자켓(11)과; 냉각수 공급관(13)과; 공기공급통로(15,16)와; 공기공급관(12,19)과; 중공의 실린더형 음전극(6)과; 상기 음전극과 축방향으로 이격 형성된 노즐형 양전극(7)을 포함하는 공기 플라즈마 토치에 있어서, To this end, the present invention, the outer jacket 1 and the inner jacket 11 of the cylindrical; Cooling water supply pipe 13; Air supply passages (15, 16); Air supply pipes 12 and 19; A hollow cylindrical negative electrode 6; In the air plasma torch comprising a nozzle-type positive electrode (7) spaced apart from the negative electrode in the axial direction,

상기 제1공기공급통로(15)와 상기 전극(6,7)의 내주면에 형성된 플레임 통로(17)사이에 둘레방향으로 2개 이상 형성된 제1공기통로(8)와; 상기 제2공기공급통로(16)와 상기 전극(6,7)의 내주면에 형성된 플레임 통로(17)사이에 둘레방향으로 2개 이상 형성된 제2공기통로(9);및 상기 냉각수 공급관(13)으로부터 상기 음전극(6)의 둘레 및 양전극(7)의 둘레와, 냉각수 배출관(23)을 통해 대기가 연통되어 있는 냉각수통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.At least two first air passages (8) formed in the circumferential direction between the first air supply passage (15) and the flame passages (17) formed on the inner circumferential surfaces of the electrodes (6, 7); At least two second air passages (9) formed in the circumferential direction between the second air supply passage (16) and the flame passages (17) formed on the inner circumferential surfaces of the electrodes (6, 7); and the coolant supply pipe (13) From the periphery of the negative electrode (6) and the periphery of the positive electrode (7), and the cooling water passage through which the atmosphere is communicated through the cooling water discharge pipe (23).

공기, 플라즈마, 토오치, 아크, 음전극, 양전극, 선회류Air, Plasma, Torch, Arc, Negative Electrode, Positive Electrode, Swirl Flow

Description

Air Plasma Torch

도 1은, 본 발명에 따른 공기 플라즈마 토오치의 종단면도이다.1 is a longitudinal cross-sectional view of an air plasma torch according to the present invention.

도 2는, 도 1에서 음전극의 구성을 나타내는 종단면도이다.FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the negative electrode in FIG. 1. FIG.

도 3은, 도 1에서 양전극의 구성을 나타내는 종단면도이다.3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of the positive electrode in FIG.

도 4는, 도 1에서 제1공기통로로서, (a)는 정면도이고, (b)는 종단면도이다.4 is a first air passage in FIG. 1, (a) is a front view, and (b) is a longitudinal cross-sectional view.

* 주요 도면부호의 설명 *Explanation of the main reference numbers

1... 외부 자켓1 ... outer jacket

6... 중공의 실린더형 음전극6 ... hollow cylindrical cathode

7... 노즐형 양전극7. Nozzle type positive electrode

8... 제1공기통로8 ... First air passage

9... 제2공기통로9 ... Second air passage

11... 내부 자켓11 ... Inner Jacket

12... 제1공기공급관12 ... 1st Air Supply Pipe

13... 냉각수 공급관13. Chilled water supply line

14... 냉각수 공급통로14 ... Chilled water supply passage

15... 제1공기공급통로15 ... First air supply passage

16... 제2공기공급통로16. Second air supply passage

17... 플레임(Flame) 통로17. Flame passage

19... 제2공기공급관19 ... Second air supply pipe

21... 제1내부구멍21 ... First inner hole

22... 제2내부구멍22 ... second inner hole

23... 냉각수 배출관23. Chilled water discharge line

50... 선회류발생장치50 ... Swirl flow generator

본 발명은 공기 플라즈마 토오치(Air Plasma Torch)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음전극과 양전극 사이에서 발생되는 전기적 아크로써 가스를 가열하여 플라즈마를 형성시킬 때, 상기 플라즈마 가스로서 질소나 아르곤 등을 사용하는 대신 공기를 사용함으로써 가스 사용시 추가되는 가스 공급시설의 설치비용 및 운전비용을 크게 절약시킨 공기 플라즈마 토오치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air plasma torch, and more particularly, to form plasma by heating gas with an electric arc generated between a negative electrode and a positive electrode, and using nitrogen or argon as the plasma gas. Instead, the present invention relates to an air plasma torch which greatly reduces the installation and operating costs of a gas supply facility added when using gas.

플라즈마는 본래 바다에 무한히 많이 존재하는 중수소를 이용하여 핵융합을 일으킬 목적으로 미국과 소련을 중심으로 많이 연구되어 오고 있었던 것으로, 1970년대 2차례에 걸친 에너지 파동 이후 각 분야에서 에너지절약 방안의 하나로 전기 에너지로부터 열에너지로의 전환효율이 80% 이상에 달하는 플라즈마 프로세스가 각광을 받게 되었다. 플라즈마는 근접된 음전극과 양전극 사이에서 고주파에 의해 발생된 전기 아크의 국부적인 고열에 의하여 단원자 가스 Ar, He 등이 전리되어 형성되며, 보다 강한 전력을 사용하면 이원자 가스인 N₂, H₂, O₂가스가 해리 및 전리되어 플라즈마 상태로 된다. 근래에는, 산화, 환원(탈산) 등의 화학반응을 동반하지 않고 단지 고열만을 발생시켜서 폐광석 용융 등에만 사용하기 위해, 공기(Air)를 플라즈마 가스로 사용하는 예가 개시되어 있다.Plasma has been studied in the United States and the Soviet Union for the purpose of nuclear fusion by using deuterium, which is infinitely large in the sea, and is one of the energy saving methods in each field after two energy surges in the 1970s. The plasma process, which has a conversion efficiency of more than 80% from thermal energy, is in the spotlight. Plasma is formed by ionizing single element gas Ar, He, etc. by local high heat of electric arc generated by high frequency between adjacent negative electrode and positive electrode, and using stronger power, N ₂ , H ₂ , The O ₂ gas is dissociated and ionized into a plasma state. In recent years, an example in which air is used as a plasma gas is disclosed in order to generate only high heat without accompanying chemical reactions such as oxidation and reduction (deoxidation) and to use only in waste ore melting.

플라즈마 발생열은 수십만도에 이르는 것도 있으나, 핵융합 목적 이외의 분야에 이용되는 것은 수천도에서 수만도 정도에 이르며, 특히 금속 공업에 이용되는 플라즈마로는 5,000∼10,000℃의 온도범위가 많이 사용되고 있다. 이와 같이, 플라즈마는 고온, 고엔탈피 특성을 가지므로 통상적으로 유해 폐기물 용융처리, 플라즈마 용사, 다이아몬드 필름 형성, 금속가공 등의 작업에 많이 이용된다.Plasma generated heat may reach several hundred thousand degrees, but it is used in fields other than nuclear fusion purposes in the range of several thousand degrees to tens of thousands, and especially the plasma used in the metal industry has a temperature range of 5,000 to 10,000 ° C. As such, since plasma has high temperature and high enthalpy properties, it is commonly used for hazardous waste melting, plasma spraying, diamond film formation, and metal processing.

이러한 특성을 가지는 대표적인 것으로서 플라즈마 아크 토치를 들 수 있다. 상기 플라즈마 아크 토오치는, 일반적으로, 음전극과 양전극을 갖고 있어, 이들 음전극과 양전극 사이에서 아크열에 의해 플라즈마를 형성시키게 된다 .Typical examples of such characteristics include plasma arc torches. The plasma arc torch generally has a negative electrode and a positive electrode to form plasma by arc heat between these negative and positive electrodes.

구체적으로, 종래의 플라즈마 아크 토오치는 통상적으로 원통형 케이스의 내부에 음전극(Cathode)과 양전극(Anode)이 설치되는데, 음전극은 상기 케이스 내부의 일단에 설치되며, 양전극은 원통형상을 가지고 상기 케이스 내부에서 상기 일단의 반대편에 설치된다. 양전극은 노즐의 역할도 겸하게 되는데, 이 때에는 상기 케이스의 바깥쪽, 즉 플라즈마 토출단까지 연장되어 설치된다. 또한, 상기 음전극과 양전극 사이에는 초기방전을 일으키는 중간전극이 설치되어 있는 경우도 있으 며, 음전극과 중간전극은 절연체로 절연되어 있다.Specifically, a conventional plasma arc torch is generally provided with a negative electrode (Cathode) and a positive electrode (Anode) inside the cylindrical case, the negative electrode is installed at one end of the inside of the case, the positive electrode has a cylindrical shape and the inside of the case In the opposite side of the one end is installed. The positive electrode also serves as a nozzle. In this case, the positive electrode extends to the outside of the case, that is, to the plasma discharge end. In addition, an intermediate electrode for initial discharge may be provided between the negative electrode and the positive electrode, and the negative electrode and the intermediate electrode are insulated with an insulator.

중간전극이 설치된 경우, 상기 음전극과 중간전극 사이에는 음전극을 보호하기 위한 음극 보호가스가 주입되며, 중간전극과 양전극 사이에는 플라즈마를 형성하기 위한 플라즈마 가스가 주입된다. 그리고, 음전극, 중간전극 및 양전극 주위에는 이들을 냉각시키기 위한 냉각수 통로가 설치되어 있다. 또한, 아크는 음전극으로부터 발생하여 양전극의 내부면에 랜딩(Landing)하게 된다. 이 때, 양전극의 외측에는 자기장 발생수단이 설치되어 있어, 양전극의 내부에 자기장을 발생시켜서 아크를 원주방향으로 회전, 분산시키게 되어 있다.When the intermediate electrode is installed, a cathode protective gas for protecting the negative electrode is injected between the negative electrode and the intermediate electrode, and a plasma gas for forming a plasma is injected between the intermediate electrode and the positive electrode. A cooling water passage for cooling them is provided around the negative electrode, the intermediate electrode and the positive electrode. In addition, the arc is generated from the negative electrode is landing (landing) on the inner surface of the positive electrode. At this time, a magnetic field generating means is provided outside the positive electrode to generate a magnetic field inside the positive electrode to rotate and disperse the arc in the circumferential direction.

그런데, 이상과 같은 구성을 가지는 플라즈마 아크 토치의 내부에서 발생되는 전기 아크 및 플라즈마의 온도는 수천도 이상의 고온이므로, 전극, 특히 노즐로 사용되는 양전극은 아크와 플라즈마에 의해 쉽게 용손되거나 마모된다. 이에 따라, 일반적으로 양전극의 노즐 부분을 강제 순환식에 의해 수냉시킴으로써 전극의 소모를 줄이는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 이와 같이 수냉시킴에도 불구하고 양전극은 국부적으로 집중된 아크에 의해 용손되거나 마모되어, 중도에 작업을 정지하고 소모된 전극을 교체해야 하는 문제점이 있었다. 따라서, 공업적으로 장시간 혹은 연속조업에 플라즈마 아크 토치를 사용할 경우에는, 노즐로 사용되는 양전극의 냉각작용을 우수하게 하고 수명을 증대시킬 수 있는 방안이 요구되어 왔다.By the way, since the temperature of the electric arc and the plasma generated inside the plasma arc torch having the above configuration is a high temperature of thousands of degrees or more, the electrode, in particular the positive electrode used as the nozzle is easily eroded or worn by the arc and the plasma. Accordingly, a method of reducing the consumption of the electrode has been generally used by water cooling the nozzle portion of the positive electrode by forced circulation. However, in spite of this water cooling, the positive electrode is eroded or worn by a locally concentrated arc, which causes a problem of stopping work and replacing the consumed electrode. Therefore, when the plasma arc torch is used industrially for a long time or continuous operation, a method for improving the cooling action of the positive electrode used as the nozzle and increasing the service life has been demanded.

또한, 상기 수냉을 위한 통로는 각 전극마다 별도로 설치되어 있으므로 총 2개의 물 공급라인이 설치되어 있어, 내부구조가 복잡해지는 단점도 있었다.In addition, since the passage for water cooling is installed separately for each electrode, a total of two water supply lines are installed, and the internal structure is complicated.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 아크발생 위치를 조절함으로써 국부적 용손이나 마모를 방지하며, 냉각수 투입구 및 출구의 개수를 줄여 그 구조를 단순화함으로써 조업을 간편하게 할 수 있고, 더욱이 염가로 작업할 수 있는 공기 플라즈마 토치를 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the object of the invention is to prevent the local melting or wear by adjusting the arcing position, and to simplify the operation by reducing the number of cooling water inlet and outlet to simplify the operation And furthermore, to provide an air plasma torch that can be operated at low cost.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 공기 플라즈마 토치는, 외각(外殼)을 형성하는 원통형의 외부 자켓과; 상기 외부 자켓의 안쪽에 반경방향으로 간격이 형성된 채로 설치된 원통형의 내부 자켓과; 상기 내부 자켓의 축방향에서 바라볼 때 중앙에 설치되어 있는 냉각수 공급관과; 상기 냉각수 공급관의 외면(外面) 둘레를 따라 마련된 제1공기공급통로와; 상기 제1공기공급통로를 대기(大氣)에 연통시키기 위해 연장설치된 제1공기공급관과; 상기 제1공기공급통로의 둘레와 상기 내부 자켓 사이에 형성된 제2공기공급통로와; 상기 제2공기공급통로를 대기(大氣)에 연통시키기 위해 연장설치된 제2공기공급관과; 상기 냉각수 공급관의 일단(一端)부 근처에 설치된 중공의 실린더형 음전극과; 상기 음전극과 축방향으로 간격을 두고 상기 외부 자켓과 결합 설치된 노즐형 양전극을 포함하는 공기 플라즈마 토오치에 있어서, In order to achieve the above object, the air plasma torch according to the present invention includes a cylindrical outer jacket forming an outer shell; A cylindrical inner jacket provided with a radially spaced inside of the outer jacket; A cooling water supply pipe installed at the center when viewed from the axial direction of the inner jacket; A first air supply passage provided along an outer circumference of the cooling water supply pipe; A first air supply pipe extending to connect the first air supply passage to the atmosphere; A second air supply passage formed between a circumference of the first air supply passage and the inner jacket; A second air supply pipe extending to connect the second air supply passage to the atmosphere; A hollow cylindrical negative electrode provided near one end of the cooling water supply pipe; In the air plasma torch comprising a nozzle-type positive electrode is coupled to the outer jacket at intervals in the axial direction with the negative electrode,

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상기 제1공기공급통로와 상기 전극(6,7)의 내주면 플레임 통로(17)사이에 둘레방향으로 2개 이상 형성된 제1공기통로(8)와; 상기 제2공기공급통로(16)와 상기 전극(6,7)의 내주면 플레임 통로(17)사이에 둘레방향으로 2개 이상 형성된 제2공기통로(9);및 상기 냉각수 공급관(13)으로부터 상기 음전극(6)의 둘레 및 양전극(7)의 둘레와, 냉각수 배출관(23)을 통해 대기까지 연통되어 있는 냉각수 통로를 포함 하는 것을 특징으로 한다.At least two first air passages (8) formed in the circumferential direction between the first air supply passage and the inner circumferential surface flame passages (17) of the electrodes (6, 7); At least two second air passages (9) formed in the circumferential direction between the second air supply passage (16) and the inner circumferential surface flame passages (17) of the electrodes (6, 7); and from the cooling water supply pipe (13) It is characterized in that it comprises a cooling water passage communicating with the periphery of the negative electrode 6 and the periphery of the positive electrode 7 and to the atmosphere through the cooling water discharge pipe 23.

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또한, 상기 제1공기통로(8)와 제2공기통로(9)에는 유량조절용 레귤레이터(Regulator)가 연결되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the first air passage (8) and the second air passage (9) is preferably connected to a regulator for controlling the flow rate (Regulator).

또한, 상기 제1공기통로와 제2공기통로는 중심축(X-X)에 대하여 한쪽 방향으로 어긋나 있어, 선회류를 형성하는 것이 좋다.Further, the first air passage and the second air passage are shifted in one direction with respect to the central axis X-X, so that it is preferable to form a swirl flow.

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그리고, 상기 음전극과 양전극은 동(銅)으로 구성되어 있다.The negative electrode and the positive electrode are made of copper.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 플라즈마 토오치(비이송식)가 도시되어 있다.1 shows an air plasma torch (non-feeding type) according to one embodiment of the invention.

본 발명에 따른 공기 플라즈마 토오치는, 바깥쪽에 원통관의 형상으로서 플 랜지 및 부품결합용 턱을 갖고 있는 외부 자켓(1), 냉각수 배출용 플랜지를 갖고 있는 내부 자켓(11), 공기를 외부로부터 공급받기 위한 공기 공급관(12), 냉각수를 외부로부터 공급하기 위한 부품결합용 턱과 플랜지를 갖고 있는 냉각수 공급관(13)으로 구성되어 있다. 상기 외부 자켓(1)은 스텐레스스틸 등으로 만들어질 수 있다.The air plasma torch according to the present invention has an outer jacket (1) having a flange and a jaw for joining parts as a cylindrical tube on the outside, an inner jacket (11) having a cooling water discharge flange, and air from the outside. It consists of an air supply pipe 12 for receiving a supply, and a cooling water supply pipe 13 having a component joining jaw and a flange for supplying cooling water from the outside. The outer jacket 1 may be made of stainless steel or the like.

그리고, 상기 원통형 외부 자켓(1)의 내부에는 중공의 실린더형 음전극(6, 도 2 참조)이 설치되어 있으며, 상기 내부 자켓(11) 내부의 다른쪽 끝에는 노즐형의 양전극(7, 도 3 참조)이 설치되어 있다. 이들 전극들은 구리(Cu)로 만들어져 있으며 수냉각(Water Cooling)되고 있다. 상기 음전극(6)은 기다란 실린더형의 두꺼운 관(管)으로 되어 있으므로, 내열성이 높아 고전압 고전류에도 사용이 가능하게 되어 있다. 상기 양전극(7)은 이송식 토오치로 사용시 플라즈마 가스의 흐름을 조절하는 노즐로서의 역할을 하고 있다.In addition, a hollow cylindrical negative electrode 6 (refer to FIG. 2) is installed inside the cylindrical outer jacket 1, and a nozzle type positive electrode 7 is illustrated at the other end of the inner jacket 11. ) Is installed. These electrodes are made of copper (Cu) and are water cooled. Since the negative electrode 6 is an elongated cylinder-shaped thick tube, its heat resistance is high, and thus it can be used for high voltage and high current. The positive electrode 7 serves as a nozzle for controlling the flow of plasma gas when used as a transfer torch.

냉각수는, 토오치의 중앙부위에 있는 냉각수 공급관(13)으로 공급되어 중앙통로(14)를 통해 공급되다가 중공의 실린더형 음전극(6) 주위를 흐르면서 음전극을 냉각시키게 된다. 또한, 상기 냉각수는 토오치의 다른 끝에 장착되어 있는 노즐형 양전극(7)의 주위를 통과하면서 아크가 발생하는 고온의 양전극 표면을 냉각시키게 된다. 다음, 이 냉각수는 토오치의 외부 자켓(1)과 내부 자켓(11) 표면 사이를 지나 냉각수 배출관(23)을 통해 토오치 외부로 배출된다.Cooling water is supplied to the cooling water supply pipe 13 at the central portion of the torch and supplied through the central passage 14 to cool the negative electrode while flowing around the hollow cylindrical negative electrode 6. In addition, the cooling water cools the surface of the high temperature positive electrode in which the arc is generated while passing around the nozzle type positive electrode 7 mounted at the other end of the torch. This coolant is then discharged out of the torch through the coolant discharge pipe 23 passing between the torch's outer jacket 1 and inner jacket 11 surface.

한편, 토오치 내부에 공급되는 공기는, 제1공기공급관(12)과 제2공기공급관(19)의 2개의 공급관을 통해 공급된다.On the other hand, the air supplied inside the torch is supplied through two supply pipes, the first air supply pipe 12 and the second air supply pipe 19.

먼저, 제1공기공급관(12)을 통해 주입되는 공기는, 냉각수 공급관(13)의 외벽을 따라 형성된 제1공기공급통로(15)를 통해 공급되다가 음전극(6)의 일단에 장착된 제1공기통로(8)를 통과하고, 제1내부구멍(21)을 통해 내부 중앙에 있는 플레임(Flame) 통로(17)에 공급된다. 상기 제1공기통로(8)는 둘레방향으로 2개 이상 형성(본 실시예에서는 4개)되어 있으며, 중심축(X-X)에 대하여 한쪽 방향으로 어긋나 있어 선회류가 용이하게 형성된다. 이에 따라, 공기의 흐름에 가속이 붙어 토오치의 효율이 좋아진다. 상기 제1공기통로(8)에는, 안쪽에 유동 가이드홈(미도시)이 형성된 중공 실린더 형상의 선회류발생장치(50)가 설치될 수 있다(도 4 참조).First, the air injected through the first air supply pipe 12 is supplied through the first air supply passage 15 formed along the outer wall of the cooling water supply pipe 13, and then is mounted on one end of the negative electrode 6. It passes through the furnace 8 and is supplied to the flame passage 17 at the inner center through the first inner hole 21. Two or more first air passages 8 are formed (four in this embodiment) in the circumferential direction, and are displaced in one direction with respect to the central axis X-X, so that swirl flow is easily formed. As a result, the flow of air accelerates and the efficiency of the torch is improved. The first air passage 8 may be provided with a hollow cylinder-shaped swirl flow generating device 50 having a flow guide groove (not shown) therein (see FIG. 4).

또한, 제2공기공급관(19)을 통해 주입되는 공기는, 제1공기공급통로(15) 주위에 설치되어 있는 제2공기공급통로(16)를 통해 공급된다. 이 공기는 제2공기통로(9)를 통과하고, 음전극(6)과 양전극(7) 사이의 제2내부구멍(22)을 통해 토오치 중앙의 플레임 통로(17)에 공급된다. 상기 제2공기통로(9)는 둘레방향으로 2개 이상 형성되어 있으며, 중심축(X-X)에 대하여 한쪽 방향으로 어긋나 있어 선회류가 용이하게 형성된다. 이에 따라, 공기의 흐름에 가속이 붙어 토오치의 효율이 좋아진다. 상기 제2공기통로(9)에는, 안쪽에 유동 가이드홈(미도시)이 형성된 중공 실린더 형상의 선회류발생장치(50)가 설치될 수 있다(도 4 참조).In addition, the air injected through the second air supply pipe 19 is supplied through the second air supply passage 16 installed around the first air supply passage 15. This air passes through the second air passage 9 and is supplied to the flame passage 17 at the center of the torch through the second inner hole 22 between the negative electrode 6 and the positive electrode 7. Two or more of the second air passages 9 are formed in the circumferential direction, and are displaced in one direction with respect to the central axis X-X, so that swirl flow is easily formed. As a result, the flow of air accelerates and the efficiency of the torch is improved. The second air passage 9 may be provided with a hollow cylinder-shaped swirl flow generating device 50 having a flow guide groove (not shown) therein (see FIG. 4).

상기와 같이, 2개의 내부구멍(21, 22)을 통해 공급되는 공기는, 토오치 내부에 투입되기 전에, 외부에 설치된 통상적인 레귤레이터(Regulator, 40)에 의해 제1공기공급관(12)과 제2공기공급관(19)을 통해 공급되는 공기량 및 속도가 상대적으 로 상호 조절되면서 토오치 내부로 공급됨으로써 토오치 내부에 형성된 아크 스팟(Arc Spot)이 전극의 내부 표면에서 축방향 및 원주방향으로 이동가능하게 되어 있다. 상기 레귤레이터(40)에는, 공기공급원(60)으로부터 공기를 받아 그 양을 조절하면서 공급하기 위한 밸브(미도시)를 포함하고 있음은 물론이다.As described above, the air supplied through the two inner holes 21 and 22 is supplied to the first air supply pipe 12 and the first air by a conventional regulator 40 installed outside, before being introduced into the torch. 2Arc spot formed in the torch moves in the axial direction and the circumferential direction from the inner surface of the electrode by supplying the inside of the torch while controlling the amount of air supplied through the air supply pipe 19 and the speed relatively. It is possible. The regulator 40 includes, of course, a valve (not shown) for receiving air from the air supply source 60 and adjusting the amount thereof.

전술한 바와 같이, 상기 토오치는, 음전극(6)과 양전극(7)이 토오치 내부에 위치하고 그 사이에 아크를 발생시키는 비이송식 토오치로 사용함과 동시에, 음전극(6)과 양전극(7) 사이에 아크를 발생시키고, 화염(Flame)을 길게 하여, 토오치 내부의 하나의 전극(6)과 외부에 설치된 전극(금속 등) 사이에 통전이 일으켜 이송식 토오치로도 사용이 가능하다. 이 경우에는, 통전과 동시에 양전극(7)이 자동으로 끊어지게 될 수 있다. 또한, 이 경우, 전원과 역전극으로 연결할 경우에는 양극은 토오치 내부에 장착된 중공의 실린더형 전극(6)으로 하고 외부 전극은 음전극으로 할 수도 있다. As described above, the torch is used as a non-transportable torch in which the negative electrode 6 and the positive electrode 7 are located inside the torch and generate an arc therebetween, and at the same time, the negative electrode 6 and the positive electrode 7 The arc is generated between the two poles, the flame is lengthened, and an electric current is generated between the one electrode 6 inside the torch and the electrode (metal, etc.) installed outside, and can be used as a transfer torch. . In this case, the positive electrode 7 may be automatically disconnected at the same time as the energization. In this case, when connecting the power supply and the reverse electrode, the anode may be a hollow cylindrical electrode 6 mounted inside the torch and the external electrode may be a negative electrode.

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상기 토오치는 10kW∼3MW까지의 용량 범위에서 사용이 가능하다.The torch can be used in a capacity range of 10 kW to 3 MW.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 공기 플라즈마 토오치에 의하면, 이송식 또는 비이송식으로 사용가능한 공기 플라즈마 토오치로서, 음전극 보호가스를 사용하지 않아도 되고, 플라즈마 가스로 공기를 사용할 수 있으므로, 수소 및 기타 다른 가스의 사용시 추가되는 시설비 및 가스사용비를 부담할 필요가 없다는 이점이 있다.As described in detail above, according to the air plasma torch according to the present invention, as an air plasma torch that can be used in a feed or non-feed type, it is not necessary to use a negative electrode protective gas, and air can be used as a plasma gas. The advantage of using hydrogen and other gases is that there is no need to bear additional facility and gas costs.

또한, 냉각수 주입구 및 출구의 갯수가 감소하여 토오치의 내부 구조를 단순화 시킬 수 있고, 냉각수 공급시설의 간소화 및 토오치 장착 등의 작업을 신속하게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, the number of cooling water inlets and outlets is reduced to simplify the internal structure of the torch, and the effect of simplifying the cooling water supply facility and quickly installing the torch is effective.

또한, 비이송식 토오치로 사용되는 경우 상기 토오치 내부에 형성되는 아크 스팟(Arc Spot)이 전극의 내부 표면에서 축방향 및 원주방향으로 이동가능하고, 아크의 발생 위치 및 세기를 용이하게 조절할 수 있으므로 전극의 국부적 용손이나 마모를 방지할 수 있다.
또한, 이송식 토오치로 사용되는 경우 플레임을 예를들면 용광로 바닥까지 길게 형성하여 토오치의 효율을 높이는 효과가 있다. In addition, when used as a non-feeding torch, an arc spot formed inside the torch is movable in the axial direction and the circumferential direction on the inner surface of the electrode, and easily adjusts the generation position and intensity of the arc. As a result, local melting or abrasion of the electrode can be prevented.
In addition, when used as a transport torch it has an effect of increasing the efficiency of the torch by forming a long flame to the bottom of the furnace, for example.

Claims

A cylindrical outer jacket 1 forming an outer shell; A cylindrical inner jacket (11) installed with radially spaced intervals inside the outer jacket (1); Cooling water supply pipe 13 is installed in the center when viewed from the axial direction of the inner jacket (11); A first air supply passage 15 provided along an outer circumference of the cooling water supply pipe 13; A first air supply pipe (12) extending to communicate the first air supply passage (15) with the atmosphere; A second air supply passage 16 formed between the circumference of the first air supply passage 15 and the inner jacket 11; A second air supply pipe (19) extending to communicate the second air supply passage (16) with the atmosphere; A hollow cylindrical negative electrode 6 provided near one end of the cooling water supply pipe 13; In the air plasma torch comprising a nozzle-type positive electrode (7) installed in combination with the outer jacket (1) spaced in the axial direction with the negative electrode (6),

At least two first air passages (8) formed in the circumferential direction between the first air supply passage (15) and the flame passages (17) of the inner circumferential surfaces of the electrodes (6, 7);

At least two second air passages (9) formed in a circumferential direction between the second air supply passage (16) and the flame passages (17) of the inner circumferential surfaces of the electrodes (6, 7); and

And a cooling water passage communicating with the periphery of the negative electrode (6) and the periphery of the positive electrode (7) from the cooling water supply pipe (13) and to the atmosphere through the cooling water discharge pipe (23).

The method of claim 1,

Air plasma torch, characterized in that the first air supply pipe 12 and the second air supply pipe (19) is connected to the regulator for regulating the flow (Regulator, 40).

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The method of claim 1,

And the first air passage (8) is shifted in one direction with respect to the central axis (X-X).

The method of claim 1,

And the second air passage (9) is shifted in one direction with respect to the central axis (X-X).

The method according to claim 1 or 2

The negative electrode (6) and the positive electrode (7) is an air plasma torch, characterized in that composed of copper.