KR101915401B1

KR101915401B1 - 플라즈마 토치

Info

Publication number: KR101915401B1
Application number: KR1020170073033A
Authority: KR
Inventors: 윤연하
Original assignee: 윤연하
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2018-11-05

Abstract

본 발명은 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 전단에는 전극(60)과 결합되고 후단에는 냉각에어 유입관(90)과 결합되는 원통관으로서, 몸체 중단부에는 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)이 전단에서부터 순차 형성되며, 외부에는 지지턱(210)과 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)을 구분시키는 에어벽(220), 결합 간격을 정하는 결합턱(230)이 전단에서부터 순차 형성되고, 상기 지지턱(210)에는 나선홈(211)이 형성된 파워바디(20)와; 후단부가 상기 파워바디(20) 내부에 결합되고 전단부가 상기 전극(60)과 비접촉되게 상기 전극(60) 내부까지 연장된 동축관으로서, 냉각에어(1)가 내부에서 유입되어 전극(60)을 냉각시킨 후 외부로 유출되게 하는 에어쿨링 튜브(10)와; 상기 파워바디(20)의 지지턱(210)과 에어벽(220), 결합턱(230)이 밀착 삽입되어, 상기 지지턱(210)에 형성된 나선홈(211)이 상기 파이롯트 에어통공(21)에 연통된 파이롯트 에어 분사통공이 되게하여, 파이롯트 에어(2)가 전극(60) 외측을 감으며 분사되게 하면서, 상기 쉴드 에어통공(22)과 연통되는 쉴드에어 안내통공(300)이 전극(60) 방향으로 경사 형성된 파이롯트 바디(30)와; 후단부가 상기 파이롯트 바디(30) 외측에 결합되는 원통으로서, 내측에 상기 쉴드에어 안내통공(300)과 연통되는 쉴드에어 챔버(410)를 형성시키고, 전단부에 전극(60)방향으로 상기 쉴드에어 챔버(410)에 연통된 쉴드에어 분사통공(400)이 형성된 쉴드 바디(40)와; 중공 원추형으로 형성되고, 후단부가 상기 쉴드 바디(40) 전단부 내측에 결합되어 상기 전극(60)을 하우징시키며 전단부에 플라즈마 토출공(710)이 형성된 노즐(70)과; 상기 쉴드 바디(40) 외측에 결합되며 쉴드에어 분사통공(400)의 분사에어를 상기 노즐(70) 전단으로 안내시키는 쉴드캡(50)과; 상기 쉴드캡(50) 후단과 체결되며 상기 냉각에어 유입관(90)이 내부에 형성된 손잡이(800)가 형성된 몸체하우징(80)으로 구성된다.
본 발명에 의하여, 플라즈마 내부 부품의 제작을 간편화시켜 부품의 제작과 조립을 편리하게 하면서도 플라즈마 토치의 자체 성능을 개선시키는 플라즈마 토치가 제공되는 이점이 있다.

Description

플라즈마 토치{Plasma torch}

본 발명은 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 플라즈마 토치는 크게 플라즈마 토치 본체와, 플라즈마토치 본체의 선단부에 배치된 전극부와 작동가스가 공급되는 노즐로 구성되며, 노즐의 선단부와 노즐 내로 삽입된 전극부와의 사이에서 플라즈마 아크를 발생시켜, 플라즈마 토치 본체로부터 노즐 내로 공급되는 작동가스를 가열하여 고온의 플라즈마 가스로 만들고, 열팽창 및 플라즈마 부피팽창된 플라즈마 가스를 노즐 선단의 분출구에서 고속으로 분출시켜, 가공 대상물을 용융 절단시키는 장치이다.

플라즈마 토치는 크게 플라즈마 토치 본체와, 플라즈마토치 본체의 선단부에 배치된 전극부와 작동가스가 공급되는 노즐로 구성되며, 노즐의 선단부와 노즐 내로 삽입된 전극부와의 사이에서 플라즈마 아크를 발생시켜, 플라즈마 토치 본체로부터 노즐 내로 공급되는 작동가스를 가열하여 고온의 플라즈마 가스로 만들고, 열팽창 및 플라즈마 부피팽창된 플라즈마 가스를 노즐 선단의 분출구에서 고속으로 분출시켜, 가공 대상물을 용융 절단시키는 장치이다.

플라즈마 토치에 관한 기술은 출원번호 10-1996-0003168, 플라즈마 토치에 사용되는 노즐에 관한 기술은 출원번호 10-1999-0016081과 같이 비굣적 오래되어 성숙된 기술에 해당되며, 그 구조와 원리가 공지된 기술이다.

따라서, 최근 플라즈마 토치에 관한 기술은 조립 또는 제작을 간편하게 하여 제작 단가를 낮추는 기술이나, 선등록특허번호 10-0320561와 같이 사용 편의성을 증대시키는 기술이 개발되고 있다.

특히, 세계적인 기술환경의 변화로 인하여 공지된 플라즈마 토치 기술분야에서 대외 경쟁력을 확보하기 위하여 경쟁자가 쉽게 따라올 수 없으면서 제작단가를 낮추는 기술을 확보하는 것은 시급한 문제점으로 대두되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 내부 부품의 제작을 간편화시켜 부품의 제작과 조립을 편리하게 하면서도 플라즈마 토치의 자체 성능을 개선시키는 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전단에는 전극과 결합되고 후단에는 냉각에어 유입관과 결합되는 원통관으로서, 몸체 중단부에는 파이롯트 에어통공과 쉴드 에어통공이 전단에서부터 순차 형성되며, 외부에는 지지턱과 상기 파이롯트 에어통공과 쉴드에어 통공을 구분시키는 에어벽, 결합 간격을 정하는 결합턱이 전단에서부터 순차 형성되고, 상기 지지턱에는 나선홈이 형성된 파워바디와; 후단부가 상기 파워바디 내부에 결합되고 전단부가 상기 전극과 비접촉되게 상기 전극 내부까지 연장된 동축관으로서, 냉각에어가 내부에서 유입되어 전극을 냉각시킨 후 외부로 유출되게 하는 에어쿨링 튜브와; 상기 파워바디의 지지턱과 에어벽, 결합턱이 밀착 삽입되어, 상기 지지턱에 형성된 나선홈이 상기 파이롯트 에어통공에 연통된 파이롯트 에어 분사통공이 되게하여, 파이롯트 에어가 전극 외측을 감으며 분사되게 하면서, 상기 쉴드에어통공과 연통되는 쉴드 에어 안내통공이 전극 방향으로 경사 형성된 파이롯트 바디와; 후단부가 상기 파이롯트 바디 외측에 결합되는 원통으로서, 내측에 상기 쉴드 에어 안내통공과 연통되는 쉴드에어 챔버를 형성시키고, 전단부에 전극방향으로 상기 쉴드에어 챔버에 연통된 쉴드에어 분사통공이 형성된 쉴드 바디와; 중공 원추형으로 형성되고, 후단부가 상기 쉴드 바디 전단부 내측에 결합되어 상기 전극을 하우징시키며 전단부에 플라즈마 토출공이 형성된 노즐과; 상기 쉴드 바디 외측에 결합되며 쉴드에어 분사통공의 분사에어를 상기 노즐 전단으로 안내시키는 쉴드캡과; 상기 쉴드캡 후단과 체결되며 상기 냉각에어 유입관이 내부에 형성된 손잡이가 형성된 몸체하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치로 구성되는 것을 기술적 요지로 한다.

여기서, 상기 에어쿨링 튜브에는 중단부 외주연에 상기 파워바디 내측에 밀착되는 사각턱이 형성되어, 상기 에어쿨링 튜브의 동축 결합을 지지하면서, 에어큘링 튜브 외측의 냉각에어가 연통되게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치로 되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 의하여, 플라즈마 내부 부품의 제작을 간편화시켜 부품의 제작과 조립을 편리하게 하면서도 플라즈마 토치의 자체 성능을 개선시키는 플라즈마 토치가 제공되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 전체 단면 구조도
도 2는 본 발명의 파워바디 위치 및 측면도
도 3은 본 발명의 에어쿨링 튜브 위치 및 사시도
도 4는 본 발명의 파이롯트 바디 단면 구조도
도 5는 본 발명의 쉴드 바디 단면 구조도
도 6은 본 발명에서의 에어 흐름이 도시된 전체 단면 구조도

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 전체 단면 구조도이며, 도 2는 본 발명의 파워바디 위치 및 측면도이며, 도 3은 본 발명의 에어쿨링 튜브 위치 및 사시도이며, 도 4는 본 발명의 파이롯트 바디 단면 구조도이며, 도 5는 본 발명의 쉴드 바디 단면 구조도이며, 도 6은 본 발명에서의 에어 흐름이 도시된 전체 단면 구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 전극(60)과, 냉각에어 유입관(90), 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22), 나선홈(211)이 형성된 지지턱(210), 에어벽(220), 결합턱(230)이 형성된 파워바디(20)와; 사각턱(110)이 형성된 에어쿨링 튜브(10)와; 쉴드에어 안내통공(300)이 형성된 파이롯트 바디(30)와; 쉴드에어 챔버(410)와 쉴드에어 분사통공(400)이 형성된 쉴드 바디(40)와; 플라즈마 토출공(710)이 형성된 노즐(70)과; 쉴드캡(50)과; 손잡이(800)가 형성된 몸체하우징(80)으로 구성된다.

상기 파워바디(20)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 원통관으로서, 전단에는 전극(60)이 결합되고 후단에는 냉각에어 유입관(90)과 결합된다.

상기 전극(60)은 중공원추형으로 형성된 것으로서, 전극(60)의 형태와 기능은 공지된 것이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에서 상기 파워바디(20)는 몸체 중단부에는 도 2에 도시된 바와 같이 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)이 전단에서부터 순차 형성되고, 외부에는 지지턱(210)과 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)을 구분시키는 에어벽(220), 결합 간격을 정하는 결합턱(230)이 전단에서부터 순차 형성된 특징이 있다.

상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)은 파워바디(20) 내부 냉각에어(1)를 용도별로 구분시키는 기능을 수행하므로 그 용도에 따라 구분 명명된 것이다.

도 2에서 보여지는 바와 같이 상기 지지턱(210)은 상기 파워바디(20) 외측에 삽입되는 파이롯트 바디(30)와 동축 결합을 지지하기 위해 파워바디(20) 외주연에 환형돌설되어 형성된다.

본 발명에서는 상기 지지턱(210)에 나선홈(211)이 형성된 특징으로 가지며, 상기 나선홈(211)의 기능에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 에어벽(220)은 파워바디(20) 외주연에 환형돌설되어 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이 파워바디(20) 내부의 냉각공기가 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)을 통해 분사될 때, 파워바디(20) 외주연에서 이를 구분시키는 기능을 수행한다.

상기 결합턱(230)은 파워바디(20)의 결합을 위해 형성된 파워바디(20) 외주연의 환형돌설 부분이다.

상기 에어쿨링 튜브(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 파워바디(20) 내부에 결합되는 동축관이다.

상기 에어쿨링 튜브(10)의 후단부는 상기 파워바디(20) 내부에 결합되고 전단부는 상기 전극(60)과 비접촉되게 상기 전극(60) 내부까지 연장되어 형성되며, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 파워바디(20)에 결합된 냉각에어 유입관(90)으로부터 유입되는 냉각에어(1)를 에어쿨링 튜브(10) 내측으로 받아 전단부 전극(60)으로 안내하여 전극(60)을 냉각시킨 후 외측으로 유출되게 한다.

상기 에어쿨링 튜브(10)의 전단부에서는 냉각에어의 흐름을 안내시키기 위한 보조홈(11)을 형성시키는 것도 바람직하다.

따라서, 상기 에어쿨링 튜브(10) 외측과 파워바디(20)의 내측은 냉각에어(1)의 유출경로를 형성시키며, 이에 따라 상기 냉각에어(1)는 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)을 통해 구분 분사되게 된다.

이하, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 파이롯트 에어통공(21)으로 분사된 냉각에어(1)는 파이롯트 에어(2), 상기 쉴드 에어통공(22)으로 분사된 냉각에어(1)는 쉴드에어(3)로 명하기로 한다.

본 발명에서 상기 에어쿨링 튜브(10)에는 도 3에 도시된 바와 같이 중단부 외주연에 상기 파워바디(20) 내측에 밀착되는 사각턱(110)이 형성된다.

상기 사각턱(110)은 상기 파워바디(20) 내측에 에어쿨링 튜브(10)가 동축 결합되게 지지하면서, 에어쿨링 튜브(10) 외측으로 냉각에어(1)가 연통되게 하는 특징이 있다.

상기 사각턱(110)은 환형턱에 천공시키는 종래기술방식과 달리 제작이 간편하고 냉각에어(1)의 흐름을 좋게하는 이점이 있다.

본 발명의 파이롯트 바디(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 파워바디(20)의 외주연에 삽입되는 원통체로서, 내주연이 상기 파워바디(20)의 지지턱(210)과 에어벽(220), 결합턱(230)에 밀착되어, 각 지지턱(210), 에어벽(220), 결합턱(230) 사이에 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)와 연통되는 독립공간을 형성시킨다.

상기한 바와 같이 상기 지지턱(210)에는 도 2에 도시된 바와 같이 나선홈(211)이 형성되는데, 상기 지지턱(210)이 파이롯트 바디(30) 내주연에 밀착됨에 따라 상기 나선홈(211)은 상기 파이롯트 에어통공(21)에 연통된 파이롯트 에어 분사통공이 되어진다.

종래기술방식에서 상기 파이롯트 에어 분사통공은 지지턱 부분을 드릴로 천공하여 형성시켰는데, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 나선홈(211)을 형성시킴에 따라 제작이 간편해지는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 지지턱(210) 외주연에 나선홈(211)을 형성시킴으로써 나선홈(211)의 형태를 직선과 곡선으로 다양하게 형성시킬 수 있는 이점이 있다.

상기 파이롯트 에어 분사통공은 도 6에 도시된 바와 같이 파이롯트 에어(2)를 전극 외측에 회오리처럼 감으면서 분사시켜 플라즈마 불꽃의 형태를 성형시키는 기능을 수행하는데, 회오리 분사 강도에 따라 플라즈마 불꽃의 형태가 달라진다.

따라서, 직선형으로만 형성될 수 있는 종래기술방식의 드릴 천공과 달리 곡선형으로 형성시킬 수 있는 본 발명에 의하면 상기 파이롯트 에어의 회오리 분사 강도를 다양하게 조절할 수 있는 이점이 생긴다.

상기 파이롯트 바디(30)에는 또한 도 4에서 보여지는 바와 같이 상기 쉴드 에어통공(22)과 연통되는 쉴드에어 안내통공(300)이 전극(60) 방향으로 경사 형성된다.

상기 쉴드에어 안내통공(300)은 쉴드에어(3)의 방향을 전극(60)방향으로 편향 안내시키기 위하여 경사형성되어, 파이롯트 바디(30) 외주연에서 전극(60)방향으로 쉴드에어(3)가 분사되게 한다.

상기 쉴드 바디(40)는 후단부가 상기 파이롯트 바디(30) 외측에 결합되는 항아리형 원통으로서, 상기 파이롯트 바디(30)에 결합되어 내측에 상기 쉴드에어 안내통공(300)과 연통되는 쉴드에어 챔버(410)를 형성시킨다.

또한, 쉴드 바디(40)의 전단부에는 전극(60)방향으로 상기 쉴드에어 챔버(410)에 연통된 쉴드에어 분사통공(400)이 형성되어, 도 6에 도시된 바와 같이 쉴드 에어통공(22)과 쉴드에어 안내통공(300), 쉴드에어 챔버(410)와 함께 쉴드에어 분사유로를 형성시킨다.

본 발명의 노즐(70)은 도 1에 도시된 바와 같이 중공 원추형으로 형성되어 상기 전극(60)을 이격 하우징시키며 전단부에 플라즈마 토출공(710분사구)이 형성된다.

상기 노즐(70)의 후단부는 상기 쉴드 바디(40) 전단부 내측에 결합되어, 도 6에 도시된 바와 같이 노즐(70) 내부와 전극(60) 외측에 상기 지지턱(210)의 나선홈(211)이 형성시키는 파이롯트 에어 분사통공, 파이롯트 에어통공(21)에 연통되는 이격공간을 형성시켜 파이롯트 에어(2)를 노즐(70) 전단으로 안내시킨다.

따라서, 상기 지지턱(210)의 나선홈(211)에 의해 회오리 분사되는 파이롯트 에어(2)는 전극(60) 외측을 감아돌면서 전극(60) 전단의 플라즈마 형태를 성형시켜 플라즈마 토출공(710)으로 분사되게 한다.

상기 쉴드캡(50)은 상기 쉴드 바디(40) 외측에 결합되며 쉴드에어 분사통공(400)의 분사에어를 상기 노즐(70) 전단으로 안내시킨다.

상기한 바와 같이 도 6의 쉴드에어 분사통공(400), 쉴드 에어통공(22), 쉴드에어 안내통공(300), 쉴드에어 챔버(410)으로 형성된 쉴드에어 분사유로는 상기 쉴드캡(50) 내부에서 연장되어 노즐(70) 전단을 향해 쉴드에어(3)를 분사시켜 용접에서 발생되는 스펙터가 노즐(70)에 용착되는 것을 방지시킨다.

상기 몸체하우징(80)은 상기 쉴드캡(50) 후단과 체결되며 상기 냉각에어 유입관(90)이 내부에 형성된 손잡이(800)가 형성된다.

상기 몸체하우징(80) 부분은 공지된 형태이며 손잡이(800)의 형태가 도면에 도시된 것에 한정되는 것은 아니다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 에어쿨링 튜브(10), 파워바디, 파이롯트 바디(30), 쉴드 바디(40)의 형태를 개선하여 내부 주조를 간단히 하면서, 냉각에어(1)와 파이롯트 에어, 쉴드에어(3)의 흐름을 개선시키는 이점을 가진다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1 : 냉각에어 2 : 파이롯트 에어
3 : 쉴드에어 10 : 에어쿨링 튜브
20 : 파워바디 21 : 파이롯트 에어통공
22 : 쉴드 에어통공 30 : 파이롯트 바디
40 : 쉴드 바디 50 : 쉴드캡
60 : 전극 70 : 노즐
80 : 몸체하우징 90 : 냉각에어 유입관
110 : 사각턱 210 : 지지턱
211 : 나선홈 220 : 에어벽
230 : 결합턱 300 : 쉴드에어 안내통공
400 : 쉴드에어 분사통공 410 : 쉴드에어 챔버
710 : 플라즈마 토출공 800 : 손잡이

Claims

전단에는 전극(60)과 결합되고 후단에는 냉각에어 유입관(90)과 결합되는 원통관으로서, 몸체 중단부에는 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)이 전단에서부터 순차 형성되며, 외부에는 지지턱(210)과 상기 파이롯트 에어통공(21)과 쉴드 에어통공(22)을 구분시키는 에어벽(220), 결합 간격을 정하는 결합턱(230)이 전단에서부터 순차 형성되고, 상기 지지턱(210)에는 나선홈(211)이 형성된 파워바디(20)와;
후단부가 상기 파워바디(20) 내부에 결합되고 전단부가 상기 전극(60)과 비접촉되게 상기 전극(60) 내부까지 연장된 동축관으로서, 냉각에어(1)가 내부에서 유입되어 전극(60)을 냉각시킨 후 외부로 유출되게 하는 에어쿨링 튜브(10)와;
상기 파워바디(20)의 지지턱(210)과 에어벽(220), 결합턱(230)이 밀착 삽입되어, 상기 지지턱(210)에 형성된 나선홈(211)이 상기 파이롯트 에어통공(21)에 연통된 파이롯트 에어 분사통공이 되게하여, 파이롯트 에어(2)가 전극(60) 외측을 감으며 분사되게 하면서, 상기 쉴드 에어통공(22)과 연통되는 쉴드에어 안내통공(300)이 전극(60) 방향으로 경사 형성된 파이롯트 바디(30)와;
후단부가 상기 파이롯트 바디(30) 외측에 결합되는 원통으로서, 내측에 상기 쉴드에어 안내통공(300)과 연통되는 쉴드에어 챔버(410)를 형성시키고, 전단부에 전극(60)방향으로 상기 쉴드에어 챔버(410)에 연통된 쉴드에어 분사통공(400)이 형성된 쉴드 바디(40)와;
중공 원추형으로 형성되고, 후단부가 상기 쉴드 바디(40) 전단부 내측에 결합되어 상기 전극(60)을 하우징시키며 전단부에 플라즈마 토출공(710)이 형성된 노즐(70)과;
상기 쉴드 바디(40) 외측에 결합되며 쉴드에어 분사통공(400)의 분사에어를 상기 노즐(70) 전단으로 안내시키는 쉴드캡(50)과;
상기 쉴드캡(50) 후단과 체결되며 상기 냉각에어 유입관(90)이 내부에 형성된 손잡이(800)가 형성된 몸체하우징(80)으로
구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
제1항에 있어서 상기 에어쿨링 튜브(10)에는
중단부 외주연에 상기 파워바디(20) 내측에 밀착되는 사각턱(110)이 형성되어,
상기 에어쿨링 튜브(10)의 동축 결합을 지지하면서, 에어쿨링 튜브(10) 외측의 냉각에어(1)가 연통되게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.