KR101686540B1 - 수랭식 플라즈마 토치 - Google Patents

수랭식 플라즈마 토치 Download PDF

Info

Publication number
KR101686540B1
KR101686540B1 KR1020150084951A KR20150084951A KR101686540B1 KR 101686540 B1 KR101686540 B1 KR 101686540B1 KR 1020150084951 A KR1020150084951 A KR 1020150084951A KR 20150084951 A KR20150084951 A KR 20150084951A KR 101686540 B1 KR101686540 B1 KR 101686540B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
cooling water
flow path
coupled
circumferential surface
Prior art date
Application number
KR1020150084951A
Other languages
English (en)
Inventor
황원규
Original Assignee
황원규
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황원규 filed Critical 황원규
Priority to KR1020150084951A priority Critical patent/KR101686540B1/ko
Priority to US15/576,677 priority patent/US20180139832A1/en
Priority to CN201580000740.8A priority patent/CN107000106A/zh
Priority to PCT/KR2015/006865 priority patent/WO2016204332A1/ko
Priority to DE112015006630.6T priority patent/DE112015006630T5/de
Application granted granted Critical
Publication of KR101686540B1 publication Critical patent/KR101686540B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3436—Hollow cathodes with internal coolant flow
    • H05H2001/3436—

Abstract

본 발명은 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 수랭식 플라즈마 토치는 내부에 가스와 에어의 유입 유로, 냉각수의 유입 및 배출 유로가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체와, 상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체와, 상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극과, 상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브와, 상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체와, 상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체와, 상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자와, 일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐과, 상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡 및, 상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수랭식 플라즈마 토치{Water Cooling Type Plasma Torch}
본 발명은 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것이다.
종래의 플라즈마 절단법으로는 일본국 특공평 3-27309호가 있으며, 플라즈마 토치의 구성에 관해 간단하게 설명하면, 플라즈마 토치의 중심에는 전극이 장착되어 있고, 전극에 대향시켜 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분출구를 설치하여 플라즈마 토치에 착탈가능하게 구성된 노즐이 배치되어 있다.
이 노즐은 캡을 플라즈마 토치에 체결함으로써 고정되고, 또한 노즐의 외주면과 캡의 내주면의 사이에 냉각수를 유통시키는 통로가 형성된다.
또한, 플라즈마 토치측에서 전극 및 노즐을 냉각하는 수로(공급로 및 배수로)가 형성되어 있고, 이들 공급로 및 배수로는 노즐과 캡의 사이에 형성된 상기 통로에 개구되어 있다.
상기 구성에 있어서, 플라즈마 토치에 공급된 냉각수는 전극의 배면측과 접촉하여 전극을 냉각한 후 캡과 노즐의 사이에 형성된 통로에 공급되고, 이 통로를 통과하는 과정에서 노즐을 냉각하면, 그 후 플라즈마 토치의 외부로 배수된다.
따라서, 전극 및 노즐은 냉각수에 의해 냉각되고 플라즈마 아크의 열에 의한 과도한 가열이 방지된다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 토치에서는 전극과 피절단재 사이의 통전에 따라 형성된 플라즈마 아크는 노즐의 분출구를 통과할 때에 냉각되면서 압축되어 피절단재를 용융하고 또한 용융물을 배제하여 절단할 수 있다.
플라즈마 절단에서는 절단속도가 빠를지언정 가스절단과 비교하여 절단폭이 크다는 문제점이 있다.
이로 인해 플라즈마 절단에서는 플라즈마 아크를 가늘게 압축함으로써 절단폭을 좁게 하는 것이 행해지고 있다.
특히, 고품질의 절단을 실시하는 경우 전류밀도를 높게 하는 것이 필요하게 되는데, 이를 위해서도 플라즈마 아크를 충분히 압축할 필요가 있다.
플라즈마 아크를 압축하기 위해서는 노즐, 특히 플라즈마 아크를 분사하는 분출구의 주위를 효과적으로 냉각시킬 필요가 있지만, 상기 종래 기술에 기재되어 있는 바와 같이 노즐의 외주면과 캡의 내주면의 사이에 냉각수 통로를 구성한 경우, 이 통로는 분출구의 근처까지 형성되지만 플라즈마 토치에서 공급되는 냉각수는 본체 부분의 근방(공급로에서 배수로의 최단거리)에서 순환하게 말아 노즐의 선단부분(분출구근방)에서는 냉각수의 흐름이 정체되어 냉각이 불충분해지는 문제가 있었으며, 이로 인해 노즐의 수명을 단축하게 되어 작업자가 자주 노즐을 교체해야 하는 문제가 있다
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 수랭식 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 플라즈마 불꽃에 의한 노즐의 손상을 최소화하여 노즐의 수명을 연장시킬 수 있는 수랭식 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 내부에 가스 유입 유로, 에어 유입 유로, 냉각수의 유입 유로 및, 냉각수 배출 유로가 각각 상호 이격되게 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체와, 상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체와, 상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극과, 상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브와, 상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체와, 상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체와, 상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자와, 일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐과, 상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡 및, 상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치를 제공한다.
상기 제1 본체의 타측에는 연결관부재가 결합되되, 상기 연결관부재는 상기 제1 본체의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유로와 연결되는 냉각수 공급 유로가 형성된 제1 관과, 상기 제1 관의 외부에 가스 유입 유로와 연결되는 메인 가스 유로가 형성되게 상기 제1 관에 결합되는 제2 관과, 상기 제2 관의 외주면에 결합되는 절연관과, 상기 제1 관의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로와 연통되는 중공이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로와 연결되는 가스 공급관이 구비된 연결관으로 이루어지되, 상기 제2 관의 양단부 중 어느 하나의 단부는 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 접지되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결관부재의 단부에는 용접케이블이 결합되고, 상기 용접케이블은 나동선과, 상기 나동선의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로를 형성하는 편조호스와, 상기 편조호스의 외주면에 결합되는 동테이프와, 상기 동테이프의 외주면에 위치되는 외피호스와, 외주면의 일부분이 상기 편조호스의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 상기 나동선의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구와, 상기 연결구의 단부에 구비된 소켓으로 이루어지되, 상기 동테이프의 어느 한쪽 단부는 상기 한 쌍의 연결구 중 어느 하나와 접지되는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 노즐은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈이 형성된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐에 결합되어 그 내주면과 상기 한 쌍의 'T'자형 홈의 사이에 상기 제3 냉각수 유로를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에는 상기 제2 냉각수 유로와 상기 제3 냉각수 유로를 연결시키는 복수개의 관통홀이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐과, 상기 제2 노즐의 단부에 결합되어 그 내측면과 상기 제2 노즐의 외측면 사이에 상기 제2 에어 유로와 연결되는 제3 에어 유로를 형성시키는 제3 노즐과, 상기 제3 노즐이 상기 제2 노즐의 단부에 고정되도록 상기 제2 노즐에 삽입되고, 일측 내주면이 상기 제1 나사부에 결합되는 노즐캡으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플라즈마 불꽃에 의한 노즐의 손상을 최소화하여 노즐의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에서의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면.
도 7은 도 1에 도시된 연결케이블의 부분 확대 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 I-I선 및 II-II선의 단면도.
이하. 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 단면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에서의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면, 도 7은 도 1에 도시된 연결케이블의 부분 확대 단면도, 도 8은 도 7에 도시된 I-I선 및 II-II선의 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치(100)는 제1 본체(110), 제2 본체(120), 전극(130), 냉각수 튜브(140), 절연체(150), 제3 본체(160), 파이롯트 단자(170), 노즐(180), 내부캡(190), 외부캡(200)으로 구성된다.
제1 본체(110)는 내부에 가스 유입 유로(112a), 에어 유입 유로(112b), 냉각수의 유입 유로(112c) 및, 냉각수 배출 유로(112d)가 각각 상호 이격되게 형성된 몸체(112)와, 몸체(110)의 중심부에 냉각수의 유입 유로(112c)와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부(114)와, 제1 직경부(114)로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체(110)에 돌출 형성된 제2 직경부(116)로 이루어진다.
여기서, 제1 본체(110)의 가장자리에는 원주방향을 따라 제1 및 제2 냉각수 순환관(117)이 상호 대칭되게 등 거리 이격되게 설치된다. 또한, 제1 및 제2 냉각수 순환관(117, 118)의 사이에는 한 쌍의 에어 배출관(119)이 에어 유입 유로(112b)와 연결되게 설치된다.
아울러, 제1 본체(110)의 타측에는 연결관부재(210)가 결합되는데, 이 연결관부재(210)는 제1 본체(110)의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유입 유로(112c)와 연결되는 냉각수 공급 유로(212a)가 형성된 제1 관(212)과, 제1 관(212)의 외부에 가스 유입 유로(112a)와 연결되는 메인 가스 유로(214a)가 형성되게 제1 관(212)에 결합되는 제2 관(214)과, 제2 관(214)의 외주면에 결합되는 절연관(216)과, 제1 관(212)의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로(212a)와 연통되는 중공(218a)이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로(214a)와 연결되는 가스 공급관(218b)이 구된 연결관(218)으로 이루어진다.
이때, 제2 관(214)의 양쪽 단부 중 어느 하나의 단부는 연결관(218)의 외주면 소정 위치에 접지되는 것이 바람직한데, 이는 후술하는 연결케이블(220)의 나동선(232)을 통해 연결관(218)으로 공급되는 본 전류인 음(-)의 전류가 제1 관(212)으로 공급될 때 제2 관(214)에도 함께 공급되게 함으로써 제1 관(212)과 제2 관(214)에 음(-)의 전류가 같은 방향으로 평행하게 흐르도록 하기 위함이다.
삭제
여기서, 연결관(218)에는 일단이 연결관(218)의 외주면 소정 위치에 결합되고, 타단이 파이롯트 단자(170)에 결합되는 연결케이블(220)이 구비되고, 연결케이블(220)의 길이방향 소정 위치에는 스위치(222)가 설치되는 것이 바람직한데, 이는 작업자가 선택적으로 파이롯트 단자(170)를 통해 본 전류인 음(-)의 전류를 제3 본체(160)에 공급하여 노즐(180)로 공급되게 한다.
삭제
또한, 연결관부재(210)의 단부에는 용접케이블(230)이 결합되는데, 용접케이블(230)은 음(-)의 전류를 연결관부재(210)에 공급하는 나동선(232)과, 나동선(232)의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로(233a)를 형성하는 편조호스(233)와, 편조호스(233)의 외주면에 결합되는 동테이프(234)와, 동테이프(234)의 외주면에 위치되는 외피호스(235)와, 외주면의 일부분이 편조호스(233)의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 나동선(232)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구(236)와, 연결구(236)의 단부에 구비된 소켓(237)으로 이루어진다.
여기서, 동테이프(234)의 어느 한쪽 단부는 한 쌍의 연결구(236) 중 어느 하나와 접지되는 것이 바람직하다.
또한, 편조호스(233)의 외주면에는 동테이프(234) 대신에 동선이 편조되어 결합되는 것도 가능하다.
제2 본체(120)는 제2 직경부(116)의 외주면에 결합되어 제1 직경부(114)와 제2 직경부(116)의 외측에 가스 유입 유로(112a)와 연결되는 제1 가스 유로(122)를 형성시킨다.
삭제
삭제
전극(130)은 제1 직경부(114)의 단부에 착탈 가능하게 결합되어 후술하는 냉각수 튜브(140)를 감싸 냉각수의 유출을 차단하며 제1 본체(110)와 제2 본체(120)를 통해 공급된 음(-)의 전류를 공급받아 양(+)의 전류가 인가된 모재(미도시)와의 사이에서 플라즈마 불꽃을 발생시키는 것으로서, 선단부 중앙에는 고온방출성 재료(예를 들면, 하프늄 또는 지르코늄)인 전극재(132)가 구비된다.
냉각수 튜브(140)는 제1 본체(110)의 중앙에 삽입되어 냉각수 유입 유로(112c)를 통해 공급되는 냉각수를 전극(130)으로 공급한다.
이때, 제1 본체(110)의 중앙에 삽입된 냉각수 튜브(140)는 그 외주면과 제1 직경부(114) 및 전극(130)의 내주면 사이에 냉각수 순환 유로(142)를 형성시켜 냉각수 유입 유로(112c)를 통해 전극(130)으로 공급된 냉각수가 제1 냉각수 순환관(117)으로 공급되게 한다.
절연체(150)는 제2 본체(120)의 단부에 삽입 결합되고, 내부에는 제1 및 제2 냉각수 순환관(117, 118)과 연결되는 제1 냉각수 유로(152)와, 제1 냉각수 유로(152)로부터 등 거리 이격되어 전술한 한 쌍의 에어 배출관(119)과 연결되는 제1 에어 유로(154)가 형성된다.
제3 본체(160)는 절연체(150)의 단부에 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로(152)와 연결되는 제2 냉각수 유로(162)가 형성된다.
파이롯트 단자(170)는 전극(130)과 노즐(180) 사이에서 최초 플라즈마 불꽃이 발생될 수 있게 파이롯트 전류를 노즐(180)에 공급하는 것으로서, 제1 본체(110), 제2 본체(120) 및, 절연체(150)를 관통하여 제3 본체(160)의 소정 위치에 접지된다.
노즐(180)은 일측 중심부가 제3 본체(160)의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 제3 본체(160)의 외주면에 형성된 제1 나사부(164)에 결합되며, 내부에는 제2 냉각수 유로(162)와 연결되는 제3 냉각수 유로(180a)가 형성된다.
또한, 노즐(180)은 그 내주면과 전극(130)의 외주면 사이에 제2 가스 유로(180b)를 형성시킨다.
이러한, 노즐(180)은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈(182a)이 형성된 제1 노즐(182)과, 제1 노즐(182)에 결합되어 그 내주면과 한 쌍의 'T'자형 홈(182a)의 사이에 제3 냉각수 유로(180a)를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에 제2 냉각수 유로(162)와 제3 냉각수 유로(180a)를 연결시키는 복수개의 관통홀(184a)이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐(184)과, 제2 노즐(184)의 단부에 결합되어 그 내측면과 제2 노즐(184)의 외측면 사이에 후술하는 제2 에어 유로(192)와 연결되는 제3 에어 유로(186a)를 형성시키는 제3 노즐(186)과, 제3 노즐(186)이 제2 노즐(184)의 단부에 고정되게 제2 노즐(184)에 삽입되고, 일측 내주면이 제1 나사부(164)에 결합되는 노즐캡(188)으로 이루어진다.
내부캡(190)은 노즐(180)이 내부에 위치되도록 절연체(150)의 외주면에 형성된 제2 나사부(156)에 결합되어 그 내주면과 노즐캡(188)의 외주면 사이에 제1 에어 유로(154)와 연결되는 제2 에어유로(192)를 형성한다.
또한, 내부캡(190)의 외부면에는 절연 재질로 이루어진 외부캡(200)이 결합된다.
이하, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 수랭식 플라즈마 토치의 사용상태를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 용접케이블(230)의 냉각수 공급통로(233a)를 통해 공급되는 냉각수는 연결관부재(210)의 중공(218a)과 냉각수 공급 유로(212a)를 통과한 후 제1 본체(110)의 냉각수 유입 유로(112c)로 공급된다.
냉각수 유입 유로(112c)로 공급된 냉각수는 냉각수 튜브(140)의 내부를 따라 전극(130)으로 공급되어 전극(130)을 냉각시키고, 전극(130)을 냉각시킨 후 냉각수 튜브(140)의 외주면과 제1 직경부(114) 및 전극(130)의 내주면 사이에 형성된 냉각수 순환 유로(142)를 통해 제1 냉각수 순환관(117)으로 이동된다.
제1 냉각수 순환관(117)으로 이동된 냉각수는 절연체(150)와 제3 본체(160)의 내부에 상호 연결되게 형성된 제1 냉각수 유로(152)와 제2 냉각수 유로(152)를 순차적으로 통과한 후 노즐(180)의 내부에 형성된 제3 냉각수 유로(180a)로 공급된 후, 제3 냉각수 유로(180a)을 따라 노즐(180a)의 내부를 순환하면서 노즐(180)을 냉각시킨다.
제3 냉각수 유로(180a)의 내부에 공급되어 노즐(180)을 냉각시킨 냉각수는 다시 절연체(150)와 제3 본체(160)의 내부에 상호 연결되게 형성된 제1 냉각수 유로(152)와 제2 냉각수 유로(152)를 통과한 후 제2 냉각수 순환관(117)으로 이동된 후 제1 본체(110)에 형성된 냉각수 배출 유로(112d)로 이동하여 냉각수 배출 유로(112d)에 결합된 냉각수 배출관(115)으로 통해 배출된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에어의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 본체(110)의 단부에 결합된 에어 공급관(113)을 통해 에어가 에어 유입 유로(112b)로 공급되면 에어 유입 유로(112b)에 공급된 에어는 제1 본체(110)의 가장자리에는 원주방향을 따라 설치된 한 쌍의 에어 배출관(119)으로 공급된다.
한 쌍의 에어 배출관(119)으로 공급된 에어는 절연체(150)의 내부에 형성된 제1 에어 유로(154)로 공급된 후 내부캡(190)의 내주면과 노즐(180)의 외주면 사이에 형성된 제2 에어 유로(192)를 통과한 다음 제2 노즐(184)과 제3 노즐(186) 사이에 형성된 제3 에어 유로(186a)를 통과한 후 배출된다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 연결관부재(210)에 구비된 가스 공급관(218b)을 통해 가스가 메인 가스 유로(214a)로 공급된다. 메인 가스 유로(214a)로 공급된 가스는 제1 본체(110)에 형성된 가스 유입 유로(112a)로 공급된 후, 제1 본체(110)와 제2 본체(120)의 내부에 형성된 제1 가스 유로(122)로 공급된다.
제1 가스 유로(122)로 공급된 가스는 노즐(180)의 내주면과 전극(130)의 외주면 사이에 형성된 제2 가스 유로(180b)를 통과한 후 전극(130)의 단부와 노즐(180)의 내측 단부 사이에 형성된 공간으로 이동한다.
이후, 전극(130)과 노즐(180) 간의 간극에서의 전위차에 의해서 고밀도 가스체가 형성되며, 이러한 상태를 파이롯트 아크빔(PLASMA)이라 한다. 이때 발생된 고밀도 가스체 아크빔은 저항을 통하여 낮은 전류만 통전시킨 상태이므로 파워가 약한 상태인데, 이 아크빔을 절단대상과 이행시키면 대전류가 쇼트되어 순간적으로 기설정된 전자이온이 연속적으로 이행되게 된다. 이후, 절단대상이 되는 물체를 향하여, 플라즈마 가스가 외부캡(200)을 통과하여 외부로 배출된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110; 제1 본체 154; 제1 에어 유로
112; 몸체 156; 제2 나사부
112a, 가스 유입 유로 160; 제3 본체
112b; 에어 유입 유로 162; 제2 냉각수 유로
112c; 냉각수 유입 유로 164; 제1 나사부
112d; 냉각수 배출 유로 170; 파이롯트 단자
114; 제1 직경부 180; 노즐
116; 제2 직경부 180a; 제3 냉각수 유로
117; 제1 냉각수 순환관 180b; 제2 가스 유로
118; 제2 냉각수 순환관 182; 제1 노즐
119; 한 쌍의 에어 배출관 182a; 'T'자형 홈
120; 제2 본체 184; 제2 노즐
122; 제1 가스 유로 184a; 관통홀
130; 전극 186; 제3 노즐
132; 전극재 186a; 제3 에어 유로
140; 냉각수 튜브 188; 노즐캡
142; 냉각수 순환 유로 190; 내부캡
150; 절연체 192; 제2 에어 유로
152; 제1 냉각수 유로 200; 외부캡
210; 연결관부재
212; 제1 관
212a; 냉각수 공급 유로
214; 제2 관
214a; 메인 가스 유로
216; 절연관
218; 연결관
218a; 중공
218b; 가스 공급관
220; 연결케이블
222; 스위치
230; 용접케이블
232; 나동선
233; 편조호스
233a; 냉각수 공급통로
234; 동테이프
235; 외피호스
236; 한 쌍의 연결구
237; 소켓

Claims (5)

  1. 내부에 가스 유입 유로, 에어 유입 유로, 냉각수 유입 유로 및, 냉각수 배출 유로가 각각 상호 이격되게 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체;
    상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체;
    상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극;
    상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브;
    상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체;
    상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체;
    상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자;
    일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐;
    상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡; 및,
    상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡;으로 이루어지고,
    상기 제1 본체의 타측에는 연결관부재가 결합되되, 상기 연결관부재는 상기 제1 본체의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유로와 연결되는 냉각수 공급 유로가 형성된 제1 관과, 상기 제1 관의 외부에 가스 유입 유로와 연결되는 메인 가스 유로가 형성되게 상기 제1 관에 결합되는 제2 관과, 상기 제2 관의 외주면에 결합되는 절연관과, 상기 제1 관의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로와 연통되는 중공이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로와 연결되는 가스 공급관이 구비된 연결관으로 이루어지되,
    상기 제2 관의 양단부 중 어느 하나의 단부는 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 접지되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결관부재의 단부에는 용접케이블이 결합되고, 상기 용접케이블은 나동선과, 상기 나동선의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로를 형성하는 편조호스와, 상기 편조호스의 외주면에 결합되는 동테이프와, 상기 동테이프의 외주면에 위치되는 외피호스와, 외주면의 일부분이 상기 편조호스의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 상기 나동선의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구와, 상기 연결구의 단부에 구비된 소켓으로 이루어지되,
    상기 동테이프의 어느 한쪽 단부는 상기 한 쌍의 연결구 중 어느 하나와 접지되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결관에는 일단이 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 결합되고, 타단이 상기 파이롯트 단자에 결합되는 연결케이블이 구비되되, 상기 연결케이블의 길이방향 소정 위치에는 상기 연결관에 흐르는 본 전류를 상기 파이롯트 단자를 통해 선택적으로 상기 제3 본체에 공급하는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈이 형성된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐에 결합되어 그 내주면과 상기 한 쌍의 'T'자형 홈의 사이에 상기 제3 냉각수 유로를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에는 상기 제2 냉각수 유로와 상기 제3 냉각수 유로를 연결시키는 복수개의 관통홀이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐과, 상기 제2 노즐의 단부에 결합되어 그 내측면과 상기 제2 노즐의 외측면 사이에 상기 제2 에어 유로와 연결되는 제3 에어 유로를 형성시키는 제3 노즐과, 상기 제3 노즐이 상기 제2 노즐의 단부에 고정되도록 상기 제2 노즐에 삽입되고, 일측 내주면이 상기 제1 나사부에 결합되는 노즐캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
KR1020150084951A 2015-06-16 2015-06-16 수랭식 플라즈마 토치 KR101686540B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084951A KR101686540B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 수랭식 플라즈마 토치
US15/576,677 US20180139832A1 (en) 2015-06-16 2015-07-03 Water-cooled plasma torch
CN201580000740.8A CN107000106A (zh) 2015-06-16 2015-07-03 水冷式等离子体喷灯
PCT/KR2015/006865 WO2016204332A1 (ko) 2015-06-16 2015-07-03 수랭식 플라즈마 토치
DE112015006630.6T DE112015006630T5 (de) 2015-06-16 2015-07-03 Wassergekühlter plasmabrenner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084951A KR101686540B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 수랭식 플라즈마 토치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101686540B1 true KR101686540B1 (ko) 2016-12-14

Family

ID=57546422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150084951A KR101686540B1 (ko) 2015-06-16 2015-06-16 수랭식 플라즈마 토치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180139832A1 (ko)
KR (1) KR101686540B1 (ko)
CN (1) CN107000106A (ko)
DE (1) DE112015006630T5 (ko)
WO (1) WO2016204332A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772126B1 (ko) * 2017-02-17 2017-08-28 하영근 용접용 토치어셈블리
KR101942019B1 (ko) 2017-09-12 2019-01-24 황원규 플라즈마 토치
KR20190111472A (ko) * 2018-03-23 2019-10-02 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤 노즐 커버, 가스 절단 화구 및 가스 절단 토치
KR20200048263A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 하영근 백비드 용접용 토치어셈블리

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0666876U (ja) * 1993-02-24 1994-09-20 株式会社小松製作所 プラズマアークトーチ
JPH07178559A (ja) * 1994-11-30 1995-07-18 Komatsu Ltd 切断用プラズマトーチ及びプラズマ切断方法
KR20090030588A (ko) * 2007-09-20 2009-03-25 주식회사 포스코 플라즈마 토치장치 및 플라즈마를 이용한 반광 처리방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2640707B2 (ja) * 1991-02-28 1997-08-13 株式会社小松製作所 切断用プラズマトーチ
CN2164941Y (zh) * 1993-08-14 1994-05-18 中国科学院等离子体物理研究所 一种旋流冷却的大功率等离子体割炬
JPH11285834A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Komatsu Ltd プラズマ溶接トーチ及びその部品
JPH11297492A (ja) * 1998-04-06 1999-10-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd プラズマトーチ
JP3635986B2 (ja) * 1999-05-26 2005-04-06 株式会社小松製作所 プラズマトーチ及びそのノズル
US6268583B1 (en) * 1999-05-21 2001-07-31 Komatsu Ltd. Plasma torch of high cooling performance and components therefor
CN101176387B (zh) * 2005-05-11 2012-11-21 人工发热机有限公司 在等离子体弧气炬的应用中不连续气体喷射流的产生
EP2029309B1 (en) * 2007-02-09 2017-09-20 Hypertherm, Inc Plasma arc torch cutting component with optimized water cooling

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0666876U (ja) * 1993-02-24 1994-09-20 株式会社小松製作所 プラズマアークトーチ
JPH07178559A (ja) * 1994-11-30 1995-07-18 Komatsu Ltd 切断用プラズマトーチ及びプラズマ切断方法
KR20090030588A (ko) * 2007-09-20 2009-03-25 주식회사 포스코 플라즈마 토치장치 및 플라즈마를 이용한 반광 처리방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772126B1 (ko) * 2017-02-17 2017-08-28 하영근 용접용 토치어셈블리
KR101942019B1 (ko) 2017-09-12 2019-01-24 황원규 플라즈마 토치
KR20190111472A (ko) * 2018-03-23 2019-10-02 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤 노즐 커버, 가스 절단 화구 및 가스 절단 토치
KR102526125B1 (ko) * 2018-03-23 2023-04-27 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤 노즐 커버, 가스 절단 화구 및 가스 절단 토치
KR20200048263A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 하영근 백비드 용접용 토치어셈블리
KR102118026B1 (ko) * 2018-10-29 2020-06-09 하영근 백비드 용접용 토치어셈블리

Also Published As

Publication number Publication date
CN107000106A (zh) 2017-08-01
US20180139832A1 (en) 2018-05-17
WO2016204332A1 (ko) 2016-12-22
DE112015006630T5 (de) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100646915B1 (ko) 플라즈마 토치용 노즐
KR101686540B1 (ko) 수랭식 플라즈마 토치
US10681799B2 (en) Plasma arc cutting system, including nozzles and other consumables, and related operational methods
CA2734986C (en) Nozzle for a liquid-cooled plasma torch and plasma torch head comprising the same
US8853589B2 (en) Nozzle for a liquid-cooled plasma torch and plasma torch head having the same
US10299363B2 (en) Cooling plasma torch nozzles and related systems and methods
JP2009500799A (ja) プラズマ発生装置、プラズマ手術装置、及びプラズマ手術装置の使用法。
KR102635796B1 (ko) 환기형 플라즈마 절단 전극 및 그러한 전극을 이용하는 토치
US20210219412A1 (en) Nozzles for liquid cooled plasma arc cutting torches with clocking-independent passages
EP2418921B1 (en) Single-gas plasma cutting torch
JP2013128943A (ja) プラズマトーチ
US10582606B2 (en) Nozzle for a plasma arc torch
US10595390B2 (en) Plasma torch
KR20180000059U (ko) 플라즈마 토치용 노즐
JP2005118817A (ja) プラズマトーチ

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant