KR101381666B1 - 비이송식 공동형 플라즈마 토치 - Google Patents

비이송식 공동형 플라즈마 토치 Download PDF

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황순모
김영석
도철진
유병주
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Abstract

비이송식 공동형 플라즈마 토치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 후방 토치부 및 전방 토치부를 포함하는 비이송식 공동형 플라즈마 토치에 있어서, 후방 토치부는, 양측이 개방되어 형성되는 후방 전극 하우징, 후방 전극 하우징의 내부에 고정되는 공동 형태의 후방 전극 바디, 후방 전극 바디와 대응하여 후방 전극 하우징에 감겨 형성되고, 자기장을 발생시켜 비이송식 공동형 플라즈마 토치 내의 플라즈마 아크를 후방 전극 바디의 일단부로 유도하는 마그네틱 코일을 포함한다.

Description

비이송식 공동형 플라즈마 토치{PLASMA TORCH OF NON-TRANSFERRED AND HOLLOW TYPE}
본 발명의 실시예는 비이송식 공동형 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부품의 교체 또는 수리가 용이한 비이송식 공동형 플라즈마 토치에 관한 것이다.
플라즈마 토치는 전극들 사이에서 플라즈마 아크칼럼(Plasma Arc Column)을 발생 및 유지하는 장치이다. 플라즈마 토치에서 플라즈마 아크칼럼을 통해 전류가 흐를 때, 플라즈마 아크칼럼의 전기적인 저항에 의해 전기 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 가열되어 기존의 연소 방식의 열원보다 더 높은 온도(예를 들어, 20,000K 이상) 및 열량을 얻을 수 있게 된다. 플라즈마 토치에 사용되는 가스로는 압축 공기, 산소, 스팀, 아르곤, 질소, 이산화탄소, 수소 등 응용되는 분야에 따라 다양하게 사용되며, 이는 유기물이 많이 포함되어 있는 유해 폐기물의 처리에 적합하다.
선행기술에 개시된 장수명 플라즈마 토치에 의하면, 전극의 수명이 다할 경우 절연체를 매개로 연결된 양극 하우징 및 음극 하우징을 분해하여 전극 교체 작업을 수행하여야 한다. 그런데, 양극 하우징 및 음극 하우징의 내부에는 냉각 라인이 구성되어 있고, 양극 하우징 및 음극 하우징 각각에 솔레노이드 형태의 인입선들이 형성되어 있기 때문에, 전극을 교체하기 위해서는 절연 몸체, 양극 하우징, 및 음극 하우징 간의 각 결합을 해체하여야 하며, 그로 인해 전극 교체에 많은 시간 및 노력이 들어간다는 문제점이 있다. 그리고, 공동형 양극을 교체할 때 공동형 양극 전체를 새로 교체해주어야 하므로, 전극 교체에 따른 비용이 많이 소모되는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 특2003-0060478(2003.07.16)
본 발명의 실시예는 전극 교체가 용이한 비이송식 공동형 플라즈마 토치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 후방 전극 전체가 아닌 후방 전극 덮개만 교체하는 비이송식 공동형 플라즈마 토치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 후방 토치부 및 전방 토치부를 포함하는 비이송식 공동형 플라즈마 토치에 있어서, 상기 후방 토치부는, 양측이 개방되어 형성되는 후방 전극 하우징; 상기 후방 전극 하우징의 내부에 고정되는 공동 형태의 후방 전극 바디; 상기 후방 전극 바디와 대응하여 상기 후방 전극 하우징에 감겨 형성되고, 자기장을 발생시켜 상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치 내의 플라즈마 아크를 상기 후방 전극 바디의 일단부로 유도하는 마그네틱 코일을 포함한다.
상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 상기 후방 전극 하우징의 개방된 일측으로 삽입되고, 상기 후방 전극 바디의 일단부에 탈착 가능하게 형성되는 후방 전극 덮개를 더 포함한다.
상기 마그네틱 코일은, 상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치 내의 플라즈마 아크를 상기 후방 전극 덮개로 유도한다.
상기 마그네틱 코일은, 상기 후방 전극 하우징에서 상기 후방 전극 덮개의 전단부에서 후단부까지 대응되게 형성된다.
상기 후방 전극 덮개는, 상기 후방 전극 하우징의 내측과 분리 가능하게 결합된다.
상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 상기 후방 토치부와 상기 전방 토치부 사이에서 상기 후방 토치부와 상기 전방 토치부에 의해 압박되어 고정되는 절연 몸체; 상기 후방 토치부 및 상기 절연 몸체를 내부에 수납하고, 일측은 개방되어 형성되며, 타측은 상기 전방 토치부와 결합되는 외부 하우징; 및 상기 외부 하우징의 일측에서 상기 외부 하우징과 결합되는 하우징 덮개를 더 포함한다.
상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 상기 후방 전극 하우징의 일단부에 형성되고, 상기 후방 전극 하우징의 내부로 냉각수를 출입시키는 후방 토치 냉각부; 및 상기 후방 전극 하우징의 내부에 형성되고 상기 후방 토치 냉각부와 연통되는 제1 냉각수 유동 공간을 더 포함한다.
상기 후방 토치 냉각부의 일단부는, 상기 하우징 덮개를 관통하여 상기 외부 하우징의 외부로 노출된다.
상기 전방 토치부는, 일측이 상기 외부 하우징의 타측과 결합되어 상기 절연 몸체를 압박하는 전방 전극 하우징; 일측이 상기 전방 전극 하우징의 내부에서 상기 절연 몸체에 안착되는 공동 형태의 전방 전극; 및 상기 전방 전극 하우징 및 상기 전방 전극의 타측이 안착되고, 상기 전방 전극 하우징의 타측과 분리 가능하게 결합되는 고정부를 포함한다.
상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는, 상기 외부 하우징에 형성되고, 상기 전방 전극 하우징의 내부로 냉각수를 출입시키는 전방 토치 냉각부; 및 상기 전방 전극 하우징의 내부에 형성되고, 상기 전방 토치 냉각부와 연통되는 제2 냉각수 유동 공간을 더 포함한다.
상기 전방 전극 및 상기 후방 전극 바디는, 동심축 상에 상호 이격하여 배열된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 마그네틱 코일을 통해 플라즈마 아크를 후방 전극의 일단부로 유도함으로써, 후방 전극 바디의 침식 및 소모를 최소화 할 수 있고, 그로 인해 비이송식 공동형 플라즈마 토치의 수명을 연장할 수 있게 된다. 이때, 침식 및 소모가 발생한 후방 전극 덮개만 교체하면 되므로 부품 교체에 따른 비용 및 노력을 줄일 수 있게 된다. 그리고, 후방 전극 덮개는 카트리지 형태이므로 용이하게 교체 또는 수리 할 수 있게 된다. 또한, 전방 전극도 카트리지 형태이므로 용이하게 교체 또는 수리 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치에서, 후방 전극 덮개를 분리하는 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치에서, 전방 전극을 분리하는 상태를 나타낸 도면.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 비이송식 공동형 플라즈마 토치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)는 절연 몸체(102), 후방 토치부(104), 전방 토치부(106), 외부 하우징(108), 및 하우징 덮개(110)를 포함한다.
절연 몸체(102)는 외부 하우징(108)의 내측에 형성된 제1 안착부(131)에 안착될 수 있다. 절연 몸체(102)는 외부 하우징(108)의 내부에서 후방 토치부(104)와 전방 토치부(106) 사이에 개재된다. 구체적으로, 절연 몸체(102)는 후방 토치부(104)와 전방 토치부(106) 사이에서 후방 토치부(104)와 전방 토치부(106)에 의해 양측에서 압박된 상태로 있게 된다. 이 경우, 절연 몸체(102)는 별도의 결합 부재 없이 후방 토치부(104)와 전방 토치부(106) 사이에 위치하게 된다. 절연 몸체(102)는 예를 들어, 테프론 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 절연 물질로 이루어질 수 있다. 절연 몸체(102)는 후방 토치부(104)와 전방 토치부(106)를 절연시키는 역할을 한다.
후방 토치부(104)는 절연 몸체(102)의 일측에 형성된다. 후방 토치부(104)는 후방 전극 바디(121), 후방 전극 덮개(123), 후방 전극 하우징(125), 마그네틱 코일(127), 및 후방 토치 냉각부(129)를 포함한다.
후방 전극 바디(121)는 후방 전극 하우징(125)의 내부에 삽입되어 고정된다. 이때, 후방 전극(121) 바디의 종단은 후방 전극 하우징(125)의 종단 내측에 형성된 제2 안착부(133)에 안착될 수 있다. 후방 전극 바디(121)는 중앙이 비어 있는 공동(空洞)의 형태로 형성될 수 있다. 후방 전극 바디(121)는 예를 들어, 무산소동(Oxygen Free High-conductive Copper : OFHC)으로 이루어질 수 있다. 무산소동은 구리 중에 포함되어 있는 산소를 제거하여 구리의 전기 전도도와 열 전도도를 증가시킨 물질이다. 그러나, 후방 전극 바디(121)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
후방 전극 덮개(123)는 후방 전극 바디(121)의 일측에 분리 가능하게 결합된다. 후방 전극 덮개(123)로 인해 후방 전극 바디(121)의 일측은 폐쇄되게 된다. 후방 전극 덮개(123)는 후방 전극 바디(121)의 일측에서 후방 전극 바디(121)의 내부로 삽입될 수 있다. 이때, 후방 전극 덮개(123)의 종단은 후방 전극 바디(121)의 내측에 형성된 제3 안착부(135)에 안착될 수 있다. 그리고, 후방 전극 덮개(123)는 제1 결합 부재(137)를 통해 후방 전극 하우징(125)의 내측과 결합될 수 있다. 이 경우, 후방 전극 하우징(125)의 내부에서 후방 전극 덮개(123)가 후방 전극 바디(121)를 압박하여 고정시키게 된다. 후방 전극 바디(121)는 별도의 결합 부재 없이 후방 전극 덮개(123)와 절연 몸체(102) 사이에서 고정될 수 있게 된다. 본 발명의 명세서에서 전방 전극(141)에 대응하는 후방 전극은 후방 전극 바디(121) 및 후방 전극 덮개(123)를 포함한다.
후방 전극 하우징(125)은 외부 하우징(108)의 내부에서 후방 전극 바디(121) 및 후방 전극 덮개(123)를 감싸며 형성된다. 후방 전극 하우징(125)은 후방 전극 바디(121) 및 후방 전극 덮개(123)를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 후방 전극 하우징(125)의 종단은 절연 몸체(102)의 일측에 안착된다.
마그네틱 코일(127)은 후방 전극 하우징(125)의 외주면에 형성된다. 마그네틱 코일(127)은 후방 전극 하우징(125)의 외주면에 솔레노이드 형태의 인입선을 여러 번 권취하여 형성할 수 있다. 마그네틱 코일(127)의 일단은 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)의 전원(미도시)에 연결되고, 마그네틱 코일(127)의 타단은 후방 전극 하우징(125)에 연결되어 후방 전극(121) 바디와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 자기장을 형성하기 위한 별도의 자장 형성용 전원 없이 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)의 전원(미도시)만으로도 자기장을 형성할 수 있게 된다.
마그네틱 코일(127)은 자기유발 자장(Self Induced Magnetic Field)의 원리를 통해 자기장을 형성하여 플라즈마 아크를 후방 전극 덮개(123) 쪽으로 유도할 수 있다. 구체적으로, 마그네틱 코일(127)의 권선수 및 각 전극(즉, 후방 전극 및 전방 전극)에 인가하는 전류, 전압 세기 등을 조절하면 플라즈마 아크가 후방 전극 덮개(123)쪽으로 유도할 수 있게 된다. 이 경우, 주로 후방 전극 덮개(123)에만 침식 및 소모가 발생하므로, 후방 전극 바디(121)를 전부 교체할 필요가 없고 후방 전극 덮개(123)만 교체하여 주면 된다. 이때, 후방 전극 덮개(123)는 교체가 용이하고 교체에 따른 비용도 적게 들게 된다. 플라즈마 아크를 후방 전극 덮개(123)쪽으로 유도하는 경우, 후방 전극 덮개(123)의 전 면적에서 고르게 침식이 일어나도록 하여 후방 전극 덮개(123)의 수명을 연장시켜 주는 것이 바람직하다. 즉, 플라즈마 아크를 후방 전극 바디(121)와 대향하는 후방 전극 덮개(123)의 말단 부분의 전 면적에 걸쳐 고르게 유도할 수 있다. 또한, 마그네틱 코일(127)은 자기유발 자장에 의해 별도의 자장 조절 장치 없이도 플라즈마 아크의 세기에 따라 자기장의 세기가 스스로 조절되게 된다.
여기서는, 마그네틱 코일(127)이 후방 전극 덮개(123)의 일측(즉, 전단부)까지 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 마그네틱 코일(127)은 후방 전극 하우징(125)에서 후방 전극 덮개(123)의 타측(즉, 후단부)까지 형성될 수 있다. 이 경우, 자기 유발 자장에 의한 플라즈마 아크의 유도를 보다 효율적으로 수행할 수 있으며, 후방 전극 덮개(123)의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.
후방 토치 냉각부(129)는 후방 전극 하우징(125)의 일단에 형성된다. 이때, 후방 토치 냉각부(129)는 후방 전극 하우징(125)과 일체로 형성될 수 있다. 후방 토치 냉각부(129)는 후방 토치부(104)의 과열을 방지하는 역할을 한다. 즉, 후방 토치 냉각부(129)를 통해 후방 전극 바디(121)를 냉각시켜 줌으로써, 고열로 인한 후방 전극 바디(121)의 마모를 최소화 할 수 있고 후방 전극 바디(121)의 수명을 연장할 수 있게 된다.
후방 토치 냉각부(129)는 냉각수가 주입되는 제1 냉각수 주입구(129-1) 및 냉각수가 배출되는 제1 냉각수 배출구(129-2)를 포함한다. 제1 냉각수 주입구(129-1) 및 제1 냉각수 배출구(129-2)의 일측은 하우징 덮개(110)를 관통하여 형성될 수 있다. 후방 전극 하우징(125)의 내부에는 제1 냉각수 주입구(129-1) 및 제1 냉각수 배출구(129-2)와 연통되는 제1 냉각수 유동 공간(139)이 형성된다. 이 경우, 제1 냉각수 주입구(129-1)를 통해 주입된 냉각수는 제1 냉각수 유동 공간(139)으로 유입되어 후방 전극 바디(121)를 냉각시키게 된다. 그리고, 후방 전극 바디(121)와 열교환된 냉각수는 제1 냉각수 배출구(129-2)를 통해 외부로 배출되게 된다.
전방 토치부(106)는 절연 몸체(102)의 타측에 형성된다. 전방 토치부(106)는 전방 전극(141) 및 전방 전극 하우징(143)을 포함한다.
전방 전극(141)은 전방 전극 하우징(143)의 내부에 삽입되어 고정된다. 이때, 전방 전극(141)의 일단은 절연 몸체(102)의 타측에 안착된다. 전방 전극(141)의 타단은 고정부(145)에 안착된다. 전방 전극(141)은 중앙이 비어 있는 공동(空洞)의 형태로 형성될 수 있다. 전방 전극(141)은 예를 들어, 무산소동으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전방 전극(141)은 후방 전극 바디(121)와 일정 간격 이격하여 형성되고, 후방 전극 바디(121)와 대향하여 형성될 수 있다. 이때, 후방 전극 바디(121)와 전방 전극(141)은 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)의 성능 및 수리나 교체의 용이성 측면에서 동심축 상에 상호 대향하여 형성될 수 있다.
후방 전극 바디(121)와 전방 전극(141) 사이에는 가스 유동 공간(147)이 형성되게 된다. 여기서, 가스 주입구(미도시)를 통해 주입된 가스는 가스 유동 공간(147)으로 유입되어 플라즈마 아크를 발생시키게 된다. 가스 주입구(미도시)로 주입되는 가스로는 예를 들어, 압축 공기, 산소, 스팀, 아르곤, 질소, 이산화탄소, 수소 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)가 응용되는 분야에 따라 다양한 가스가 사용될 수 있다.
전방 전극 하우징(143)은 전방 전극(141)을 감싸며 형성된다. 전방 전극 하우징(143)은 전방 전극(141)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 전방 전극 하우징(143)의 일단은 절연 몸체(102)의 타측 및 외부 하우징(108)의 종단에 안착된다. 전방 전극 하우징(143)의 타단은 고정부(145)에 안착된다. 이때, 전방 전극 하우징(143)의 일단은 제2 결합 부재(149)를 통해 외부 하우징(108)과 결합되고, 전방 전극 하우징(143)의 타단은 제3 결합 부재(151)를 통해 고정부(145)와 결합될 수 있다. 이 경우, 전방 전극(141) 및 전방 전극 하우징(143)이 절연 몸체(102)의 타측에서 절연 몸체(102)를 압박하여 고정시키게 된다. 그리고, 고정부(145)가 전방 전극(141)의 타단에서 전방 전극(141)을 압박하여 고정시키게 된다. 전방 전극 하우징(143)의 내부에는 제2 냉각수 유동 공간(153)이 형성될 수 있다.
여기서, 전방 전극(141)은 카트리지의 형태를 갖기 때문에 용이하게 분리하여 교체할 수 있게 된다. 즉, 전방 토치부(106)에는 마그네틱 코일이 형성되어 있지 않고, 전방 전극(141)의 일단은 별도의 결합 부재 없이 절연 몸체(102)의 타측에 안착되어 있기 때문에, 전방 전극(141)을 교체하기 위해서는 제3 결합 부재(151)를 풀고 전방 전극(141)을 분리하기만 하면 된다.
외부 하우징(108)은 절연 몸체(102), 후방 토치부(104), 및 전방 토치부(106)의 일부를 감싸며 형성될 수 있다. 외부 하우징(108)은 절연 몸체(102) 및 후방 토치부(104)를 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 특히, 절연 몸체(102) 및 마그네틱 코일(127)은 외부로 노출되지 않고 외부 하우징(108)에 의해 보호받게 된다. 외부 하우징(108)의 일단은 제4 결합 부재(155)를 통해 하우징 덮개(110)와 결합되고, 외부 하우징(108)의 타단은 제2 결합 부재(149)를 통해 전방 토치부(106)와 결합된다.
외부 하우징(108)에는 전방 토치 냉각부(157)가 형성될 수 있다. 이때, 전방 토치 냉각부(157)는 외부 하우징(108)의 외주면에 형성될 수 있다. 전방 토치 냉각부(157)는 전방 토치부(106)가 과열되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 전방 토치 냉각부(157)를 통해 전방 전극(141)을 냉각시켜 줌으로써, 고열로 인한 전방 전극(141)의 마모를 최소화 할 수 있고 전방 전극(141)의 수명을 연장할 수 있게 된다.
전방 토치 냉각부(157)는 냉각수가 주입되는 제2 냉각수 주입구(157-1) 및 냉각수가 배출되는 제2 냉각수 배출구(157-2)를 포함한다. 제2 냉각수 주입구(157-1) 및 제2 냉각수 배출구(157-2)는 각각 전방 전극 하우징(143)의 내부에 형성되는 제2 냉각수 유동 공간(153)과 연통된다. 이 경우, 제2 냉각수 주입구(157-1)를 통해 주입된 냉각수는 제2 냉각수 유동 공간(153)으로 유입되어 전방 전극(141)을 냉각시키게 된다. 그리고, 전방 전극(141)과 열교환된 냉각수는 제2 냉각수 배출구(157-2)를 통해 외부로 배출되게 된다.
하우징 덮개(110)는 외부 하우징(108)의 일단에서 제4 결합 부재(155)를 통해 외부 하우징(108)과 결합된다. 하우징 덮개(110)에는 제1 관통홀(159) 및 제2 관통홀(161)이 형성될 수 있다. 여기서, 제1 냉각수 주입구(129-1)는 제1 관통홀(159)로 삽입되고 제1 냉각수 배출구(129-2)는 제2 관통홀(161)로 삽입되어 하우징 덮개(110)를 관통하게 된다. 하우징 덮개(110)는 외부 하우징(108)과 제1 냉각수 주입구(129-1) 및 제1 냉각수 배출구(129-2) 간의 절연을 위해 절연체를 사용할 수 있다.
한편, 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)는 절연 몸체(102), 후방 전극 바디(121), 전방 전극(141), 및 하우징 덮개(110)를 제외하고는 기본적으로 스테인레스 스틸(Stainless Steel)로 이루어질 수 있다. 이 경우, 기계적 강도가 우수하고, 내부식성을 가지며, 열 전도도가 구리에 비해 낮아 외부로의 열 손실을 줄일 수 있고, 자기장의 투과성이 우수한 특징이 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 재질로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 아크를 후방 전극 덮개(123) 쪽으로 유도함으로써, 후방 전극 바디(121)의 침식 및 소모를 최소화 할 수 있고, 그로 인해 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)의 수명을 연장할 수 있게 된다. 이때, 침식 및 소모가 발생한 후방 전극 덮개(123)만 교체하면 되므로 부품 교체에 따른 비용 및 노력을 줄일 수 있게 된다. 그리고, 후방 전극 덮개(123)는 카트리지 형태이므로 용이하게 교체 또는 수리 할 수 있게 된다. 또한, 전방 전극(141)도 카트리지 형태이므로 용이하게 교체 또는 수리 할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치에서, 후방 전극 덮개를 분리하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 비이송식 공동형 플라즈마 토치(100)의 경우, 마그네틱 코일(127)의 권선수, 후방 전극 및 전방 전극(141)에 인가하는 전류, 전압 세기 등을 조절함으로써, 플라즈마 아크를 후방 전극 덮개(123) 쪽으로 유도한다. 이 경우, 주로 후방 전극 덮개(123)에만 침식 및 소모가 발생하므로, 주기적으로 후방 전극 덮개(123)를 교체(또는 수리)해 줄 필요가 있다. 이때, 후방 전극 덮개(123)의 교체 주기를 늘리려면, 플라즈마 아크를 후방 전극 덮개(123)쪽으로 유도할 때, 플라즈마 아크에 의한 침식이 후방 전극 덮개(123)의 전 면적에서 고르게 일어나도록 한다.
여기서, 후방 전극 덮개(123)는 1) 제4 결합 부재(155)를 풀어 하우징 덮개(110)를 외부 하우징(108)으로부터 분리시키고, 2) 제1 결합 부재(137)를 풀어 후방 전극 덮개(123)를 후방 전극 하우징(125)으로부터 분리시키기만 하면 되므로, 용이하게 후방 전극 덮개(123)를 교체(또는 수리) 할 수 있다. 즉, 후방 전극 덮개(123)는 카트리지 형태로서 용이하게 교체(또는 수리) 할 수 있다. 또한, 이 상태에서 후방 전극 바디(121)를 후방 전극 하우징(125)에서 꺼내기만 하면 되므로, 후방 전극 바디(121)도 쉽게 분리할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비이송식 공동형 플라즈마 토치에서, 전방 전극을 분리하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전방 전극(141)를 교체할 필요가 있는 경우, 제3 결합 부재(151)를 풀어 고정부(145)를 전방 전극 하우징(143)으로 분리시킨 후, 전방 전극(141)을 전방 전극 하우징(143) 밖으로 꺼내기만 하면 되므로, 용이하게 전방 전극(141)를 교체 또는 수리 할 수 있게 된다. 즉, 전방 전극(141)은 카트리지 형태로서 용이하게 교체 또는 수리 할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 비이송식 공동형 플라즈마 토치 102 : 절연 몸체
104 : 후방 토치부 106 : 전방 토치부
108 : 외부 하우징 110 : 하우징 덮개
121 : 후방 전극 바디 123 : 후방 전극 덮개
125 : 후방 전극 하우징 127 : 마그네틱 코일
129 : 후방 토치 냉각부 129-1 : 제1 냉각수 주입구
129-2 : 제1 냉각수 배출구 131 : 제1 안착부
133 : 제2 안착부 135 : 제3 안착부
137 : 제1 결합 부재 139 : 제1 냉각수 유동 공간
141 : 전방 전극 143 : 전방 전극 하우징
145 : 고정부 147 : 가스 유동 공간
149 : 제2 결합 부재 151 : 제3 결합 부재
153 : 제2 냉각수 유동 공간 155 : 제4 결합 부재
157 : 전방 토치 냉각부 157-1 : 제2 냉각수 주입구
157-2 : 제2 냉각수 배출구 159 : 제1 관통홀
161 : 제2 관통홀

Claims (11)

  1. 후방 토치부 및 전방 토치부를 포함하는 비이송식 공동형 플라즈마 토치에 있어서,
    상기 후방 토치부는,
    양측이 개방되어 형성되는 후방 전극 하우징;
    상기 후방 전극 하우징의 내부에 고정되는 공동 형태의 후방 전극 바디;
    상기 후방 전극 하우징의 개방된 일측으로 삽입되어 상기 후방 전극 하우징의 내측과 탈착 가능하고, 상기 후방 전극 바디의 일단부를 압박하여 고정시키며, 상기 후방 전극 바디의 일단부에 탈착 가능한 후방 전극 덮개; 및
    상기 후방 전극 바디와 대응하여 상기 후방 전극 하우징에 감겨 형성되고, 자기장을 발생시켜 상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치 내의 플라즈마 아크를 상기 후방 전극 바디의 일단부로 유도하는 마그네틱 코일을 포함하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 코일은,
    상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치 내의 플라즈마 아크를 상기 후방 전극 덮개로 유도하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 코일은,
    상기 후방 전극 하우징에서 상기 후방 전극 덮개의 전단부에서 후단부까지 대응되게 형성되는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는,
    상기 후방 토치부와 상기 전방 토치부 사이에서 상기 후방 토치부와 상기 전방 토치부에 의해 압박되어 고정되는 절연 몸체;
    상기 후방 토치부 및 상기 절연 몸체를 내부에 수납하고, 일측은 개방되어 형성되며, 타측은 상기 전방 토치부와 결합되는 외부 하우징; 및
    상기 외부 하우징의 일측에서 상기 외부 하우징과 결합되는 하우징 덮개를 더 포함하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는,
    상기 후방 전극 하우징의 일단부에 형성되고, 상기 후방 전극 하우징의 내부로 냉각수를 출입시키는 후방 토치 냉각부; 및
    상기 후방 전극 하우징의 내부에 형성되고 상기 후방 토치 냉각부와 연통되는 제1 냉각수 유동 공간을 더 포함하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 후방 토치 냉각부의 일단부는,
    상기 하우징 덮개를 관통하여 상기 외부 하우징의 외부로 노출되는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전방 토치부는,
    일측이 상기 외부 하우징의 타측과 결합되어 상기 절연 몸체를 압박하는 전방 전극 하우징;
    일측이 상기 전방 전극 하우징의 내부에서 상기 절연 몸체에 안착되는 공동 형태의 전방 전극; 및
    상기 전방 전극 하우징 및 상기 전방 전극의 타측이 안착되고, 상기 전방 전극 하우징의 타측과 분리 가능하게 결합되는 고정부를 포함하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비이송식 공동형 플라즈마 토치는,
    상기 외부 하우징에 형성되고, 상기 전방 전극 하우징의 내부로 냉각수를 출입시키는 전방 토치 냉각부; 및
    상기 전방 전극 하우징의 내부에 형성되고, 상기 전방 토치 냉각부와 연통되는 제2 냉각수 유동 공간을 더 포함하는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전방 전극 및 상기 후방 전극 바디는,
    동심축 상에 상호 이격하여 배열되는, 비이송식 공동형 플라즈마 토치.
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