KR100743993B1 - 플라즈마 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 일단부에는 전원이 공급되는 전원케이블이 연결되며, 타단부에는 전원케이블에 의해 전극이 인가된 상태로 가스통로와 냉각통로를 가지는 체결구가 형성된 몸체와; 몸체의 일단부로 인입되어 체결구로 연장된 상태로 가스와 전원을 동시에 공급하며, 일측에는 복수개의 유동공이 형성되어 가스가 몸체 내부공간을 통해 체결구의 가스통로와 냉각통로 배출되도록 하는 가스공급호스와; 가스공급호스에 결합 되어 전극이 인가된 상태로 내부로 가스가 배출되는 내부노즐과; 가스통로를 통해 배출되는 가스가 이송되도록 일정간격 이격되게 내부노즐에 외삽된 상태로 체결구에 결합되며, 일단부에는 일정길이를 가지는 노즐구를 형성한 상태로 내부노즐과 상대전극이 인가되어 발생하는 아크에 의해 플라즈마 불꽃이 발생 되는 외부노즐; 및 냉각통로를 통해 배출되는 냉각가스가 외부노즐의 외주면으로 이송되도록 일정간격 이격되게 외부노즐에 외삽된 상태로 체결구의 가장자리에 결합되는 냉각캡을 포함하는 플라즈마 토치가 개시된다. 개시된 플라즈마 토치에 의하면, 외부노즐에 단턱이 구비된 일정길이의 노즐구를 형성함으로써 노즐 단부가 고온의 플라즈마 불꽃에 접촉되어 융해되지 않도록 하여 플라즈마 토치의 수명을 연장시키고 플라즈마 불꽃 형상을 일정하게 유지하여 토치 작업을 용이하게 할 수 있다.

Description

플라즈마 토치{Plasma torch}

도 1은 종래의 플라즈마 토치를 나타내는 단면도,

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 플라즈마 토치의 사시도,

도 3은 도 2의 분해 사시도,

도 4는 도 2의 부분 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...플라즈마 토치 200...몸체

210...전원케이블 220...체결구

230...가스통로 240...냉각통로

250...손잡이 300...가스공급호스

310...유동공 400...내부노즐

500...외부노즐 510...노즐구

600...냉각캡

본 발명은 토치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토치 구조가 간단하면서 도 고온의 플라즈마 불꽃에도 노즐 끝부분이 견딜 수 있도록 하여 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 플라즈마 토치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 토치는 음전극과 양전극 사이에서 발생하는 전기적 아크에 가스가 공급되면서 발생하는 10,000℃ 이상의 고온 플라즈마 불꽃을 이용하여 유해폐기물처리, 다이아몬드 필름형성, 고온 초전도 필름형성, 금속가공 작업등에 사용되는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같은 구조가 일반적으로 채용된다.

도면을 참조하면, 종래의 플라즈마 토치(10)는 전원공급에 의해 전극이 발생하는 전극봉(20)과, 상기 전극봉(20)과 동축상에 결합되어 상기 전극봉(20)과 사이공간을 형성하는 아크노즐(30)과, 상기 아크노즐(30)에 외삽 되어 냉각가스의 통로를 형성하는 노즐커버(40)가 구비된다.

이러한, 상기 플라즈마 토치(10)는 외부로부터 전원이 공급되면 상기 전극봉(20)은 음(-)전극을 가지게 되며, 상기 아크노즐(30)은 양(+)전극을 가지게 된다.

이때, 상기 전극봉(20)의 음(-)전극과 상기 아크노즐(30)의 양(+)전극 사이에서 전기적 아크가 발생하게 되면, 외부에서 공급되는 가스가 상기 전극봉(20)과 상기 아크노즐(30) 사이공간을 통과하면서 상기 아크노즐(30) 단부에 플라즈마 불꽃이 발생하게 된다.

여기서, 외부에서 공급되는 가스는 상기 전극봉(20)과 상기 아크노즐(30) 사이공간을 통과하는 동시에 상기 아크노즐(30)과 상기 노즐커버(40)에 의해 형성된 냉각가스 통로를 지나 외부로 방출되면서 플라즈마 불꽃에 의해 고온을 유지하는 상기 아크노즐(30)을 냉각하게 된다.

그러나, 종래의 상기 플라즈마 토치(10)는 상기 아크노즐(30)의 단부에 플라즈마 불꽃의 높은 온도가 발생하는 불꽃의 시작점이 접촉되면서 장시간 작업이 수행될 경우 상기 아크노즐(30)의 단부가 고열에 의해 융해되어 플라즈마 토치의 수명이 줄어드는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 플라즈마 토치의 노즐 단부가 고열의 플라즈마 불꽃에 융해되지 않도록 하여 플라즈마 토치의 수명이 연장될 수 있도록 그 구조를 개선 시킨 플라즈마 토치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 토치 일단부에는, 전원이 공급되는 전원케이블이 연결되며, 타단부에는 상기 전원케이블에 의해 전극이 인가된 상태로 가스통로와 냉각통로를 가지는 체결구가 형성된 몸체와; 상기 몸체의 일단부로 인입되어 상기 체결구로 연장된 상태로 가스와 전원을 동시에 공급하며, 일측에는 복수개의 유동공이 형성되어 가스가 상기 몸체 내부공간을 통해 상기 체결구의 가스통로와 냉각통로 배출되도록 하는 가스공급호스와; 상기 가스공급호스에 결 합 되어 전극이 인가된 상태로 내부로 가스가 배출되는 내부노즐과; 상기 가스통로를 통해 배출되는 가스가 이송되도록 일정간격 이격되게 상기 내부노즐에 외삽된 상태로 상기 체결구에 결합되며, 일단부에는 일정길이를 가지는 노즐구를 형성한 상태로 상기 내부노즐과 상대전극이 인가되어 발생하는 아크에 의해 플라즈마 불꽃이 발생 되는 외부노즐; 및 상기 냉각통로를 통해 배출되는 냉각가스가 상기 외부노즐의 외주면으로 이송되도록 일정간격 이격되게 상기 외부노즐에 외삽된 상태로 상기 체결구의 가장자리에 결합되는 냉각캡을 포함한다.

여기서, 상기 외부노즐의 노즐구 내면에는 플라즈마 불꽃의 열에 의해 노즐 단부가 침식되지 않도록 단턱으로 구비된 것이 바람직하다.

또한, 상기 몸체 일단부에는 중앙이 관통된 상태로 결합되어 상기 가스공급호스 및 전원케이블을 외부 충격으로부터 차단하고 상기 몸체의 파지를 용이하게 하는 손잡이가 구비되는 것이 바람직하다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플라즈마 토치를 나타낸 사시도 및 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플라즈마 토치(100)는 일단부에 전원케이블(210)이 연결되고 타단부에는 체결구(220)가 형성된 몸체(200)와, 상기 몸체(200) 내부로 인입되는 가스공급호스(300)로 구비된다.

그리고, 상기 체결구(220)에서 상기 가스공급호스(300)에 결합되는 내부노즐(400)과, 상기 내부노즐(400)에 외삽되어 상기 체결구(220)에 체결되는 외부노즐(500)과, 상기 외부노즐(500)에 외삽되어 상기 체결구(220)에 체결되는 냉각캡(600)이 구비된다.

상기 몸체(200)는 사용자가 손으로 파지할 수 있으며, 플라즈마 토치 작업에 필요한 가스 및 전원을 공급받는 부재이다.

이러한, 상기 몸체(200)는 일단부에 전원이 공급되는 전원케이블(210)이 구비되며, 타단부에는 공급된 가스가 배출되는 체결구(220)가 형성된다.

여기서, 상기 몸체(200) 내부에는 소정공간이 형성되며, 상기 체결구(220)에는 상기 몸체(200)의 내부공간과 연결되는 가스통로(230)와 냉각통로(240)가 형성된다.

또한, 상기 전원케이블(210)이 구비되는 일단부에는 중앙이 관통된 상태로 결합되어 상기 전원케이블(210)을 외부 충격으로부터 보호하고, 사용자가 상기 몸체(200)의 파지를 용이하게 할 수 있도록 손잡이(250)가 구비될 수 있다.

상기 가스공급호스(300)는 상기 몸체(200)의 체결구(220)로 가스와 전원을 동시에 공급하는 부재이다.

이러한, 상기 가스공급호스(300)는 상기 몸체(200)의 일단부로 인입되어 상기 체결구(220)로 연장된 상태로 가스와 전원을 공급하게 되며, 상기 몸체(200) 내부에 인입된 상기 가스공급호스(300) 일측에는 가스가 유동되는 복수개의 유동공(310)이 형성된다.

여기서, 상기 유동공(310)에서 유동되는 가스 중 상기 체결구(220)의 가스통로(230)로 유동되는 가스는 아크발생에 따라 플라즈마 불꽃을 발생시키는 토치 가스이고, 상기 냉각통로(240)로 유동되는 가스는 냉각용가스로서 각각 다른 용도로 사용되어 진다.

상기 내부노즐(400)은 상기 가스공급호스(300)에서 공급된 가스를 외부로 배출되게 하는 부재이다.

이러한, 상기 내부노즐(400)은 상기 몸체(200)의 체결구(220)로 연장된 상기 가스공급호스(300)에 결합되며, 전원공급에 따라 음(-)전극이 인가된 상태로 상기 가스공급호스(300)에서 공급된 가스는 내부로 유동되어 노즐구멍을 통해 외부로 배출된다.

상기 외부노즐(500)은 상기 몸체(200)의 체결구(220)에 결합되어 플라즈마 불꽃을 발생하는 부재이다.

이러한, 상기 외부노즐(500)은 상기 가스통로(230)를 통해 배출되는 가스가 유동 되도록 일정간격 이격 되게 상기 내부노즐(400)에 외삽된 상태로 상기 체결구(220)에 결합된다.

그리고, 상기 외부노즐(500) 일단부에는 상기 가스통로(230)로 배출되는 가스가 상기 내부노즐(400)과 이격된 공간을 통해 유동되어 외부로 배출되도록 노즐구(510)가 형성된다.

여기서, 상기 외부노즐(500)의 노즐구(510)는 일정길이 가지면서 내면에는 플라즈마 불꽃 열에 의해 노즐 단부가 융해되지 않도록 단턱이 구비된다.

또한, 상기 외부노즐(500)은 상기 전원케이블(210)에 의해 양(+)전극이 인가되며, 상기 내부노즐(400)의 음(-)전극과 상호 대립 되면서 상기 내부노즐(400)과 외부노즐(500)의 이격된 공간에서 전기적 아크가 발생하여 상기 노즐구(510)에서 플라즈마 불꽃을 발생하게 된다.

상기 냉각캡(600)은 상기 체결구(220)에 결합되어 냉각가스에 의해 상기 외부노즐(500)을 냉각시키는 부재이다.

이러한, 상기 냉각캡(600)은 상기 냉각통로(240)를 통해 배출되는 냉각가스가 상기 외부노즐(500)의 외주면으로 이송되도록 일정간격 이격되게 상기 외부노즐(500)에 외삽된 상태로 상기 체결구(220)의 가장자리에 결합된다.

여기서, 상기 냉각캡(600)은 배출되는 가스가 상기 외부노즐(500)의 외주면을 따라 이동하여 냉각효과가 향상 되도록 상기 외부노즐(500)의 형상과 대응되도록 일단부로 갈수록 직경이 작아지는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 플라즈마 토치(100)의 작동을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 외부로부터 가스 및 전원이 상기 가스공급호스(300)와 상기 전원케이 블(210)로 공급되면 가스는 상기 몸체(200) 내부로 유입되어 상기 내부노즐(400)로 유동되며, 동시에 상기 가스공급호스(300)의 유동공(310)을 통해 상기 체결구(220)의 가스통로(230)와 냉각통로(240)로 유동 된다.

그리고, 상기 가스공급호스(300) 및 상기 전원케이블(210)로 공급되는 전원은 상기 내부노즐(400)로 음(-)전극을 인가하며, 상기 외부노즐(500)에는 양(+)전극이 인가된다.

이때, 상기 내부노즐(400)과 상기 외부노즐(500)의 이격된 공간에서 서로 다른 두 전극이 상호 대립되어 전기적 아크가 발생한다

여기서, 아크 발생에 의해 상기 내부노즐(400) 내부와, 상기 가스통로(230)을 통해 상기 내부노즐(400)과 상기 외부노즐(500)의 이격된 공간을 유동하는 가스를 가열함으로써 상기 외부노즐(500)의 노즐구(510)에 플라즈마 불꽃이 발생하게 된다.

한편, 플라즈마 불꽃은 불꽃이 발생하는 지점에서 불꽃의 중심부에 가장 높은 온도를 유지하게 되는데 일반적인 경우 플라즈마 불꽃의 고열에 의해 노즐 단부가 융해되어 불꽃이 넓어지는 현상이 발생한다.

따라서, 플라즈마 불꽃이 발생하는 상기 외부노즐(500)의 노즐구(510) 내면에 단턱을 구비하여 플라즈마 불꽃이 상기 노즐구(510) 내면에 접촉되는 면적을 최소화하고, 노즐구(510)가 일정길이를 가지도록 하여 플라즈마 불꽃의 고온에 의해 노즐단부가 융해되어도 불꽃이 퍼지지 않고 곧게 형성되게 한다.

여기서, 상기 냉각통로(240)를 통해 상기 외부노즐(500)과 냉각캡(600)의 사 이 공간으로 유동되는 냉각가스는 상기 외부노즐(500)의 외주면으로 유동되어 플라즈마 불꽃의 열에 의해 고온을 유지하는 상기 외부노즐(500)을 냉각하게 된다.

이와 같이, 상기 플라즈마 토치(100)는 플라즈마 불꽃이 발생하는 상기 노즐구(510) 내면에 단턱을 구비하여 플라즈마 불꽃의 접촉면적을 최소화함으로써 노즐의 수명을 연장시 킬 수 있다.

그리고, 상기 노즐구(510)가 일정 길이를 가지도록 하여 플라즈마 불꽃의 고온에 노즐단부가 융해되어도 불꽃이 넓게 퍼지지 않고 상기 노즐구(510)를 따라 불꽃이 곧게 발생함으로써 작업을 가능하게 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 토치에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 노즐의 분사구 내면에 단턱이 구비된 상태로 소정길이가 형성되도록 하여 플라즈마 불꽃에 의해 노즐의 단부가 융해되지 않도록 하며, 플라즈마 불꽃을 안내함으로써 불꽃이 넓게 퍼지지 않고 곧게 형성되어 플라즈마 토치의 수명을 연장시키고 작업을 용이하게 한다.

둘째, 플라즈마 토치 구조가 간단하고 사용자의 파지가 용이하기 때문에 이송작업이 가능하며, 경제적이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명 되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 일단부에는 전원이 공급되는 전원케이블이 연결되며, 타단부에는 상기 전원케이블에 의해 전극이 인가된 상태로 가스통로와 냉각통로를 가지는 체결구가 형성된 몸체와;

   상기 몸체의 일단부로 인입되어 상기 체결구로 연장된 상태로 가스와 전원을 동시에 공급하며, 일측에는 복수개의 유동공이 형성되어 가스가 상기 몸체 내부공간을 통해 상기 체결구의 가스통로와 냉각통로 배출되도록 하는 가스공급호스와;

   상기 가스공급호스에 결합 되어 전극이 인가된 상태로 가스가 배출되는 내부노즐과;

   상기 가스통로를 통해 배출되는 가스가 이송되도록 일정간격 이격되게 상기 내부노즐에 외삽된 상태로 상기 체결구에 결합되며, 일단부에는 일정길이를 가지는 노즐구를 형성한 상태로 상기 내부노즐과 상대전극이 인가되어 발생하는 아크에 의해 플라즈마 불꽃이 발생 되는 외부노즐; 및

   상기 냉각통로를 통해 배출되는 냉각가스가 상기 외부노즐의 외주면으로 이송되도록 일정간격 이격되게 상기 외부노즐에 외삽된 상태로 상기 체결구의 가장자리에 결합되는 냉각캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외부노즐의 노즐구 내면에는 플라즈마 불꽃의 열에 의해 노즐 단부가 침식되지 않도록 단턱이 구비된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체 일단부에는 중앙이 관통된 상태로 결합되어 상기 가스공급호스 및 전원케이블을 외부 충격으로부터 차단하고 상기 몸체의 파지를 용이하게 하는 손잡이가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.

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