KR100700867B1 - 개선된 인서트 구조를 구비한 플라즈마 아크 토치용 전극 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 플라즈마 아크 토치에서 이용하기 위한 전극은 특히 높은 전류 공정중에서 전극의 서비스 수명을 향상시키기 위해 설계된 인서트를 구비한다. 이 전극은 높은 열 전도성 물질로 형성된 신장된 전극 몸체 및 이 전극 몸체의 기저단에 설계된 보어를 구비한다. 이 보어는 실린더 또는 링-형상일 수 있다. 높은 열전자 방출 물질, 및 일부 실시예에서는 높은 열 전도성 물질을 포함한 인서트는 보어 내에 배치된다. 이 인서트는 링-형상 또는 실린더 형상일 수 있다.
플라즈마 아크, 인서트, 토치, 보어, 전극
Description
본 발명은 일반적으로 플라즈마 아크 토치(arc tourch) 및 시스템 분야에 관한 것으로서, 특히 개선된 인서트 구조를 구비한 플라즈마 아크 토치에서 이용하기 위한 전극에 관한 것이다.
플라즈마 아크 토치는 금속성 물질의 공정(예컨대, 절단 및 마킹 공정)에서 폭넓게 이용된다. 플라즈마 아크 토치는 일반적으로 토치 몸체, 이 몸체 내에 장착된 전극, 중앙 출구 오리피스(orifice)를 갖는 노즐, 전기적 접촉부, 냉각 및 아크 제어유체용 통로, 유체 흐름 패턴을 제어하기 위한 스월 링(swirl ring) 및 전원공급부(power supply) 포함한다. 토치는 고온 및 고모멘텀(high momentum)을 갖는 플라즈마 가스의 수축(constricted) 이온화된 제트(jet)인 플라즈마 아크를 생성한다. 이 가스는, 예컨대, 질소 또는 아르곤 같은 비-반응제, 또는, 예컨대, 산소 또는 공기 같은 반응제일 수 있다.
금속성 워크피스(workpiece)를 절단 또는 마킹하는 플라즈마 아크의 공정시, 파일럿 아크가 우선 전극(캐소드)과 노즐(애노드) 사이에서 발생된다. 파일럿 아 크는 노즐 출구 오리피스를 통과하는 가스를 이온화시킨다. 이온화된 가스가 전극과 워크피스 사이의 전기적 저항을 감소시킨 후, 아크는 노즐로부터 워크피스로 이송된다. 토치는 워크피스의 절단 또는 마킹을 위해 이온화된 가스의 전도성 흐름이 전극으로부터 워크피스로 이루어지는데 특징이 있는 상기 이송된 플라즈마 아크 모드에서 동작된다.
반응성 플라즈마 가스를 이용하는 플라즈마 아크 토치에서는, 통상적으로 높은 열전자 방출 물질로 된 인서트를 갖는 구리 전극을 이용한다. 인서트는 전극의 기저단에 압착되어, 방출 표면을 한정하는 인서트의 단면이 노출된다. 이 인서트는 일반적으로 하프늄 또는 지르코늄으로 구성되며 실린더 형상을 취한다.
통상의 실린더형 인서트를 갖는 전극이 의도한 대로 동작하더라도, 제조업자들은 특히 고전류 공정중에 상기 전극의 서비스 수명을 향상시키기 위한 지속적인 노력을 기울이고 있다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 전극의 서비스 수명을 향상시킨 인서트 구조를 갖는 전극을 제공하는데 있다.
본 발명의 주안점은 통상의 실린더형 인서트 설계시에 소정의 고유한 제한들이 있다는 점에 대한 인식에 있다. 이러한 제한은 특히 고전류 공정중에서 전극의 서비스 수명을 제한하기 위해 작용한다. 통상의 실린더형 인서트에서, 방출 표면의 크기는 더 높은 전류 용량 동작을 위해 증가된다. 그러나, 높은 열전자 방출 인서트는 전극 몸체에 비해서 적은 전도도를 갖는다(예컨대, 하프늄은 구리의 열 전도도의 약 5%인 열 전도도를 갖음). 이를 통해 인서트의 중심으로부터 주변 전극 몸체로 향하는 열을 제거하여 열 흡수가 어렵도록 작용시킬 수 있다.
인서트의 직경을 지정된 치수로 제한하는 것은 공지되어 있으며, 이 방식은 특정한 전류 레벨까지 만족된다. 토치가 상기 레벨을 넘는 전류에서 동작하면, 인서트의 중심선 온도는 인서트 물질의 비등점을 넘게되어, 인서트 물질의 급속한 손상을 유발시키게 된다.
본 발명은 인서트로부터의 열 제거를 촉진시킬 수 있도록 설계된 인서트를 갖는 전극을 특징으로 함으로써 전극의 서비스 수명을 개선시킬 수 있다. 일 양태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치용 전극을 특징으로 한다. 이 전극은 높은 열 전도성 물질로 형성된 신장된 전극 몸체를 포함한다. 이 물질은 고융점 및 비등점을 갖으며 반응성 환경에서 화학적으로 비활성인 구리, 은, 금, 플라티늄 또는 다른 임의의 높은 열 전도성 물질일 수 있다. 보어(bore)는 전극 몸체의 기저단에 배치된다. 보어는 실린더형 또는 링-형상일 수 있다. 높은 열전자 방출 물질(예컨대, 하프늄 또는 지르코늄)을 포함한 링-형상의 인서트는 보어 내에 배치된다. 일 실시예에서, 인서트는 또한 높은 열 전도성 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 인서트는 노출된 방출 표면을 한정하는 폐쇄단을 포함한다. 다른 실시예에서, 인서트는 높은 열전자 방출 물질로 형성된 제 1 링-형상 부재, 및 상기 제 1 링-형상 부재 내에 배치된 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 실린더형 부재를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 인서트는 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 링 형상 부재 내에 배치된 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 1 링-형 상 부재를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 인서트는 롤된(rolled) 인접층쌍을 포함하는데, 이들중 제 1 층은 높은 열 전도성 물질을 포함하며, 제 2 층은 높은 열전자 방출 물질을 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 신장된 몸체 및 인서트를 구비한 플라즈마 아크 토치용 전극을 특징으로 한다. 이 신장된 몸체는 단면에 형성된 보어를 구비한다. 인서트는 보어 내에 배치되며, 높은 열 전도성 물질 및 높은 열전자 방출 물질을 포함한다.
일 실시예에서, 인서트는 롤된 인접층쌍을 포함하는데, 이들중 제 1 층은 높은 열 전도성 물질을 포함하고, 제 2 층은 높은 열전자 방출 물질을 포함한다. 제 1 층은 하프늄 도금 형태일 수 있으며, 제 2 층은 구리 도금 형태일 수 있다. 다른 실시예에서, 전극 몸체는 링-형상의 보어를 구비하며, 인서트는 링-형상이다. 인서트는 노출된 방출 표면을 한정하는 폐쇄단을 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 인서트는 실린더-형상의 높은 열 전도성 물질을 포함한다. 이 물질은 이격된 배열로 배치된 다수의 평행한 보어들을 구비한다. 높은 열전자 방출 물질을 포함한 소자가 다수의 보어들 각각에 배치된다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치용 전극을 제조하는 방법을 특징으로 한다. 여기서, 보어는 전극 몸체를 가로지르는 중심축을 따라서 높은 열 전도성 물질로 형성된 신장된 전극 몸체의 기저단에 형성된다. 이 보어는 실린더 또는 링-형상일 수 있다. 높은 열전자 방출 물질을 갖는 인서트는 보어 내에 인서트된다. 이 인서트는 실린더 또는 링-형상일 수 있으며, 높은 열 전도성 물질을 또한 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 인서트는 링-형상이며, 노출된 방출 표면을 한정하는 하나의 폐쇄단을 갖을 수 있다. 다른 실시예에서, 인서트는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 1 링-형상 부재, 및 이 제 1 링-형상 부재 내에 배치된 높은 열 전도성 물질을 포함한 제 2 실린더형 부재로 형성된다.
인서트는 내측 보어 및 더 깊은 외측 보어를 구비한 전극 몸체에 형성된 실린더형 보어에 배치되어, 제 1 부재가 외측 보어에 접합되고, 제 2 부재가 내측 보어에 접합될 수 있도록 한다. 대안으로, 인서트는 외측 보어 및 더 깊은 내측 보어를 구비한 전극 몸체에 형성된 실린더형 보어에 배치되어, 제 1 부재가 외측 보어에 접합되고, 제 2 부재가 내측 보어에 접합될 수 있도록 한다.
또 다른 실시예에서, 인서트는 높은 열 전도성 물질 및 높은 열전자 방출 물질로 된 합성 파우더 혼합물을 신터링(sintering)하여 형성된다. 예를 들어, 합성 파우더 화합물은 높은 열전자 방출 물질로 코팅된 열 전도성 물질로 된 그레인들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 인서트는 실린더-형상의 높은 열 전도성 물질로 형성된다. 이 물질은 이격된 배열로 배치된 다수의 평행 보어들을 구비한다. 높은 열전자 방출 물질을 포함한 소자는 다수의 보어들 각각에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 인서트는 높은 열 전도성 물질을 포함한 제 1 층을 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 2 층에 인접 배치하고 이 인접 층들을 롤링함으로써 형성된다.
본 발명의 원리를 실체화한 전극은 기존 전극들에 큰 장점을 줄 수 있다. 본 발명의 한 가지 장점은 노즐상에서의 높은 열전자 방출 물질의 침착(deposition)으로 인한 이중 아크화가 개선된 인서트에 의해 최소화되는 점에 있다. 이로서, 노즐 수명 및 절단 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 다른 장점은 서비스 수명이 특히 높은 전류(예컨대, ＞200A) 동작중에서 향상된다는 점에 있다.
본 발명의 이상의 목적들 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부된 도면에 예시된 바와 같이 이하의 본 발명의 바람직한 실시예들의 더 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 도면들은 정확히 비례적으로 축소된 것이 아니며, 대신에 본 발명의 원리를 예시하는데 중점이 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 아크 절단 토치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 원리를 실체화한 인서트 구조를 갖는 전극의 부분 단면도이다.
도 3은 다른 인서트 구조를 갖는 전극의 부분 단면도이다.
도 4는 다른 인서트 구조를 갖는 전극의 부분 단면도이다.
도 5는 다른 인서트 구조를 갖는 부분 단면도이다.
도 6은 전극에서 이용하기 위한 다른 인서트 구조의 단면도이다.
도 7은 전극에서 이용하기 위한 다른 인서트 구조의 단면도이다.
도 8은 전극에서 이용하기 위한 다른 인서트 구조의 단면도이다.
도 9은 전극에서 이용하기 위한 다른 인서트 구조의 단면도이다.
도 1은 뉴햄프셔, 하노버 소재의 하이퍼썸사에 의해 판매된 다양한 토치 모델중 소정의 모델을 나타낸 종래의 플라즈마 아크 절단 토치(10)의 간단화한 개략도를 예시한다. 토치는 일반적으로 하단(16)에 출구 오리피스(14)를 갖는 실린더형의 몸체(12)를 구비한다. 플라즈마 아크(18), 즉 이온화된 가스 제트는 출구 오리피스를 통과해서 절단중인 워크피스(19)에 가해진다. 토치는 금속, 특히 연강(mild steel)을 뚫고 절단할 수 있도록 설계되고, 토치는 플라즈마 가스로서의 산소 또는 공기 같은 반응성 가스와 작용하여 이송된 플라즈마 아크(18)를 형성한다.
토치 몸체(12)는 일반적으로 실린더형 몸체(21)를 갖는 구리 전극(20)을 지지한다. 하프늄 인서트(22)는 평면 방출 표면(22a)이 노출될 수 있도록 전극의 하단(21a)에 압착된다. 토치 몸체는 또한 전극으로부터 이격된 노즐(24)을 지지한다. 노즐은 출구 오리피스(14)를 한정하는 중앙 오리피스를 갖는다. 토치 몸체에 장착된 스월 링(26)은 탄젠셜 속도(tangential velocity) 성분을 플라즈마 가스 흐름에 제공하여 이 흐름을 스월시키는 방사적으로 오프셋된(또는, 캔트된(canted)) 가스 배기홀(26a)의 세트를 구비한다. 이 스월은 아크를 수축시키는 보텍스(vortex)를 생성하고, 인서트상에서의 아크의 위치를 안정화시킨다.
동작시, 플라즈마 가스(28)는 가스 유입관(29) 및 스월 링 내의 가스 배기홀을 통해 흐르고, 여기에서 플라즈마 챔버(30)로 흐르고, 노즐 오리피스를 통해 토치 밖으로 빠져나온다. 파일럿 아크는 우선 전극과 노즐 사이에서 발생된다. 파일럿 아크는 노즐 오리피스를 통과하는 가스를 이온화시킨다. 이후 아크는 워크피스 절단을 위해 노즐로부터 워크피스로 이송된다. 가스 및 냉각 유체 흐름을 지시하며 전기적 접촉을 제공하는 부품 구성을 갖는 토치 몸체의 세부적인 특정 구조가 매우 다양한 형태를 취할 수 있음을 유념한다.
종래의 전극 설계에 있어서, 인서트의 직경은 토치의 특정한 동작 전류 레벨에 대하여 지정된다. 그러나, 토치가 상기 레벨을 초과하는 전류에서 동작하면, 인서트의 중심선 온도가 인서트 물질의 비등점을 넘어서 인서트 물질의 급속한 손상을 유발하게 된다.
도 2를 참조하면, 전극 서비스 수명이 향상된 인서트로부터의 열 제거를 촉진시키킬 수 있도록 설계된 인서트를 구비한 전극의 부분 단면도가 도시된다. 전극(40)은 높은 열 전도성 물질로 형성된 실린더형 전극 몸체(42)를 포함한다. 이 물질은 고 융점 및 비등점을 갖으며 반응성 환경에서 화학적으로 비활성인 구리, 은, 금, 플라티늄 또는 임의의 다른 높은 열 전도성 물질일 수 있다. 보어(44)는 몸체를 가로질러 수직으로 연장된 중심축(X1)을 따라 전극 몸체의 테이퍼된 기저단(46) 내로 드릴된다. 도시된 바와 같이, 보어(44)는 U-형상이다(즉, 중앙부(44a)는 링-형상부(44b) 보다 얕은 깊이를 갖는 특징이 있음)이다. 높은 열전자 방출 물질(예컨대, 하프늄 또는 지르코늄)을 포함한 인서트(48)는 보어에 압착된다. 인서트(48)는 링-형상으로서, 폐쇄되어 있으며, 방출 표면(49)을 한정하는 폐쇄단을 포함한다. 이 방출 표면(49)은 토치 몸체 내의 플라즈마 가스에 노출가능하다.
도 3은 다른 인서트 구조를 갖는 전극의 부분 단면도이다. 전극(50)은 높은 열 전도성 물질로 구성된 실린더형 전극 몸체(52)를 포함한다. 링-형상의 보어(54)는 몸체를 가로질러 수직으로 연장된 중심축(X2)을 따라서 전극 몸체의 기저단(56) 내로 드릴된다. 보어(54)는 할로우 밀(hollow mill) 또는 단부 밀(end mill) 드릴링 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 높은 열전자 방출 물질을 갖는 링-형상의 인서트(58)는 보어에 압착된다. 인서트(58)는 방출 표면(59)를 한정하는 단면을 갖는다.
도 4를 참조하면, 또 다른 인서트 구성을 갖는 전극의 부분 단면도가 도시된다. 전극(60)은 높은 열 전도성 물질로 구성된 실린더형 전극 몸체(62)를 구비한다. 보어(64)는 몸체를 가로질러 수직으로 연장된 중심축(X3)을 따라 전극 몸체의 테이퍼된 기저단(66) 내로 드릴된다. 도시된 바와 같이, 보어(64)는 두개로 결합된다(즉, 중앙부(64a)가 링-형상부(64b) 보다 깊은 깊이를 갖는 것을 특징으로 함). 높은 열전자 방출 물질을 포함한 링-형상의 인서트(68)는 보어 내에 압착된다. 인서트(68)는 방출 표면(69)을 한정하는 단면을 포함한다. 높은 열 전도성 물질을 포함한 실린더형 인서트(67)는 인서트(68)에 인접한 보어(64)의 중앙부(64a)에 압착된다.
도 5는 또 다른 인서트 구조를 갖는 전극의 부분 단면도이다. 전극(70)은 높은 열 전도성 물질로 형성된 실린더형 전극 몸체(72)를 포함한다. 실린더형 보어(74)는 몸체를 가로질러 수직으로 연장된 중심축(X4)을 따라 전극 몸체의 테이퍼 된 기저단(76) 내로 드릴된다. 높은 열 전도성 물질부(78a) 및 링-형상의 높은 열전자 방출 물질부(78b)를 갖는 실린더형 인서트(77)는 보어(74)에 압착된다. 이 링-형상부(78b)는 방출 표면(79)을 한정하는 단면을 갖는다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 원리를 실체화한 또 다른 인서트 구조의 단면도가 도시된다. 인서트(80)는 높은 열 전도성 물질 및 높은 열전자 방출 물질로 된 인접층들을 갖는 합성 구조이다. 특히, 높은 열 전도성 물질로 된 층(82)은 높은 열전자 방출 물질로 된 층(84)상에 배치된다. 이 두개의 층들은 "젤리 롤(jelly roll)" 구조를 형성하기 위해 롤된다. 일 실시예에서, 높은 열 전도성 물질로 된 층은 구리박(copper foil)이다. 이 구리박은 하프늄 같이 높은 열전자 방출 물질로 된 층으로 도금된다. 합성 구조는 실린더형 인서트를 형성하기 위해 롤된다.
도 7은 또 다른 인서트 구조의 단면도이다. 인서트(86)는 높은 열 전도성 물질 및 높은 열전자 방출 물질을 포함한 합성 구조이다. 인서트는 높은 열 전도성 물질로 형성된 실린더형 부재(86)를 포함한다. 이격된 배열로 배치된 다수의 평행한 보어(88)가 부재(86) 내에 형성된다. 높은 열전자 방출 물질을 포함한 소자(90)는 다수의 보어(88) 각각에 배치된다.
도 8을 참조하면, 또 다른 인서트 구조의 단면도가 도시된다. 인서트(92)는 높은 열 전도성 물질 및 높은 열전자 방출 물질의 합성 파우더 혼합물을 신터링함으로써 형성된다. 그 결과의 물질은 높은 열 전도성 물질로 된 그레인(94) 및 높은 열전자 방출 물질(96)로 된 그레인을 포함한 합성 물질이다.
도 9는 전극용의 또 다른 인서트 구조의 단면도이다. 인서트(98)는 높은 열전자 방출 물질(102)로 코팅된 열 전도성 물질로 된 그레인(100)을 포함한 합성 파우더 혼합물로 형성된다. 인서트(48, 58, 68, 78, 80, 86, 92, 98)의 직경은 토치의 동작 전류 레벨, 실린더형 인서트의 직경(A) 및 토치에서의 플라즈마 가스 흐름 패턴의 함수로서 결정된다.
본 발명이 특히 특정한 바람직한 실시예들과 관련하여 도시 및 설명되었지만, 당업자들은 첨부된 청구항들에서 정의된 바와 같은 본 발명의 사상과 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 형태 및 세부적인 면에서의 다양한 변화들이 있을 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 전극을 제조하기 위한 단계들이 특정한 시퀀스에서 설명되지 않았더라도, 이들 순서가 변화될 수 있음을 유념한다. 더불어, 본 명세서에서 설명된 다양한 인서트들은 링-형상, 실린더 등인 것에 특징이 있지만, 이 인서트들은 실질적으로 링-형상, 실린더 등일 수 있다.
Claims (40)
- 플라즈마 아크 토치(arc torch)용 전극에 있어서, 상기 전극은,구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성되며, 그 기저단에 배치된 보어(bore)를 구비한 신장된 전극 몸체, 및상기 보어 내에 배치된 하프늄(hafnium) 및 지르코늄(zirconium)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 링-형상의 인서트(insert)를 포함하며,여기서, 링-형상의 인서트는 보어 내로 압착(press fit)되는플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보어는 링-형상인 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 노출된 방출 표면을 한정하는 폐쇄단을 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열전자 방출 물질로 형성된 제 1 링-형상 부재, 및 상기 제 1 링-형상 부재 내에 배치된 상기 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 실린더형 부재를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 부재의 링-형상의 보어 내에 배치된 상기 높은 열전자 방출 물질로 구성된 제 1 링-형상 부재를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보어는 u-형상인 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열 전도성 물질을 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 플라즈마 아크 토치용 전극에 있어서, 상기 전극은,구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성되며, 그 기저단에 배치된 보어를 구비한 신장된 전극 몸체, 및상기 보어 내에 압착되며, 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질 내에 분산된 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 합성 구조를 갖는 인서트를 포함하는플라즈마 아크 토치용 전극.
- 삭제
- 제 10 항에 있어서, 상기 전극 몸체는 u-형상의 보어를 포함하며, 상기 인서트는 링-형상인 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 10 항에 있어서, 상기 인서트는 롤된 인접층쌍을 포함하는데, 인접층의 제 1 층은 상기 높은 열 전도성 물질을 포함하고, 인접층의 제 2 층은 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 층은 하프늄 도금을 포함하고, 상기 제 2 층은 구리박(copper foil)을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 10 항에 있어서, 상기 전극 몸체는 링-형상의 보어를 포함하며, 상기 인서트는 링-형상인 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 15 항에 있어서, 상기 인서트는 노출된 방출 표면을 한정하는 폐쇄단을 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
- 제 10 항에 있어서, 상기 인서트는,이격된 배열로 배치된 다수의 평행한 보어들을 구비한 실린더형의 상기 높은 열 전도성 물질, 및상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 다수의 소자들을 포함하며, 상기 각 부재는 상기 다수의 보어들중 하나에 배치되는플라즈마 아크 토치용 전극.
- 플라즈마 아크 토치용 전극을 제조하는 방법에 있어서,a) 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성된 신장된 전극 몸체를 제공하는 단계와,b) 상기 전극 몸체를 가로지르는 중심축을 따라서 상기 신장된 전극 몸체의 기저단에 보어를 형성하는 단계, 및c) 상기 보어 내에 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 링-형상의 인서트를 압착하는 단계를 포함하는플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 단계 b)는,b1) 링-형상의 보어를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 19 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 노출된 방출 표면을 한정하는 하나의 폐쇄단을 구비한 인서트를 보어 내에 압착하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 단계 b)는,b1) 실린더형 보어를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 단계 b)는,b1) 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 1 링-형상 부재, 및 상기 링-형상의 제 1 인서트 내에 배치된 상기 높은 열 전도성 물질을 포함한 제 2 실린더형 부재로 상기 인서트를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 단계 b)는,b1) 내측 보어 및 더 깊은 외측 보어를 갖는 실린더형 보어를 형성하여, 상기 제 1 부재가 상기 외측 보어에 접합되고, 상기 제 2 부재가 상기 내측 보어에 접합되도록 하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 22 항에 있어서, 상기 단계 b)는,b1) 외측 보어 및 더 깊은 내측 보어를 갖는 실린더형 보어를 형성하여, 상 기 제 1 부재가 상기 외측 보어에 접합되고, 상기 제 2 부재가 상기 내측 보어에 접합되도록 하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 상기 높은 열 전도성 물질 및 상기 높은 열전자 방출 물질로 된 합성 파우더 혼합물로 상기 인서트를 형성하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 25 항에 있어서, 상기 합성 파우더 혼합물은 상기 높은 열 전도성 물질로 코팅된 상기 열 전도성 물질로 된 그레인들을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 실린더형의 상기 높은 열 전도성 물질 내에 이격된 배열로 배치된 다수의 평행한 보어들을 형성하는 단계, 및c2) 상기 다수의 보어들의 각 보어에 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 다수의 소자들 각각을 위치시키는 단계에 의해 상기 인서트를 형성하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 상기 높은 열 전도성 물질을 포함한 제 1 층을 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 2 층에 인접시켜 배치하는 단계, 및c2) 상기 인접층들을 롤링하는 단계에 의해 상기 인서트를 형성하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극 제조 방법.
- 플라즈마 아크 절단 토치용 전극을 제조하는 방법에 있어서,a) 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성된 신장된 전극 몸체를 제공하는 단계와,b) 상기 전극 몸체를 가로질러 수직으로 연장된 중심축을 따라서 상기 신장된 전극 몸체의 기저단에 보어를 형성하는 단계와,c) 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질 내에 분산된 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 합성 구조를 갖는 인서트를 형성하는 단계, 및d) 상기 전극 몸체의 보어에 압착하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 제조 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 상기 높은 열 전도성 물질로 형성되며, 상기 높은 열전자 방출 물질로 된 제 2 층에 인접하여 배치된 제 1 층을 제공하는 단계, 및c2) 상기 인접층들을 롤링하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 제조 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 상기 높은 열 전도성 물질 및 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 합성 파우더를 형성하는 단계, 및c2) 상기 파우더를 신터링(sintering)하여 상기 인서트를 형성하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 제조 방법.
- 제 31 항에 있어서, 상기 단계 c1)은,c11) 상기 높은 열전자 방출 물질로 된 그레인들을 상기 높은 열 전도성 물질로 코팅하는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 제조 방법.
- 제 29 항에 있어서, 상기 단계 c)는,c1) 상기 높은 열 전도성 물질 내에 이격된 배열로 배치된 다수의 평행한 보어들을 형성하는 단계, 및c2) 상기 다수의 보어들중 하나의 보어 각각에 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 다수의 소자들 각각을 위치시키는 단계를 포함하는 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 제조 방법.
- 플라즈마 아크 토치에 있어서,토치 몸체와,상기 토치 몸체에 의해 지지되며, 출구 오리피스(exit orifice)를 갖는 노즐, 및상기 노즐로부터 이격된 관계로 토치 몸체에 의해 지지되는 전극을 포함하며, 상기 전극은 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성되며 상기 전극 몸체의 기저단에 배치된 보어를 구비한 신장된 전극 몸체, 및 상기 보어에 압착된 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함한 링-형상의 인서트를 구비하는플라즈마 아크 토치.
- 삭제
- 제 34 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열전자 방출 물질로 형성된 제 1 링-형상 부재, 및 상기 제 1 링-형상 부재 내에 배치된 상기 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 실린더형 부재를 포함하는 플라즈마 아크 토치.
- 제 34 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열 전도성 물질로 형성된 제 2 부재의 링-형상의 보어 내에 배치된 상기 높은 열전자 방출 물질을 포함한 제 1 링-형상 부재를 포함하는 플라즈마 아크 토치.
- 제 34 항에 있어서, 상기 인서트는 상기 높은 열 전도성 물질을 더 포함하는 플라즈마 아크 토치.
- 플라즈마 아크 토치에 있어서,토치 몸체와,상기 토치 몸체에 의해 지지되며, 출구 오리피스를 갖는 노즐, 및상기 노즐로부터 이격된 관계로 상기 토치 몸체에 의해 지지되는 전극을 포함하며, 상기 전극은 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성되며 상기 전극 몸체의 기저단에 배치된 보어를 구비한 신장된 전극 몸체, 및 상기 보어에 압착된 합성 구조 -상기 합성 구조는 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질 내에 분산된 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질을 포함함- 를 갖는 인서트를 구비하는 플라즈마 아크 토치.
- 플라즈마 아크 토치용 전극에 있어서,상기 전극은구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질로 형성되며 상기 전극 몸체의 기저단에 배치된 보어를 구비한 신장된 전극 몸체, 및상기 보어 내에 배치된 롤된 인접층쌍을 포함하는 합성 구조를 포함하고, 여기서 인접층의 제 1 층은 구리, 은, 금 및 플라티늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열 전도성 물질이고, 인접층의 제 2 층은 하프늄 및 지르코늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는 높은 열전자 방출 물질인 플라즈마 아크 토치용 전극.
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