KR102249342B1 - 플라즈마 토치 - Google Patents

플라즈마 토치 Download PDF

Info

Publication number
KR102249342B1
KR102249342B1 KR1020167006751A KR20167006751A KR102249342B1 KR 102249342 B1 KR102249342 B1 KR 102249342B1 KR 1020167006751 A KR1020167006751 A KR 1020167006751A KR 20167006751 A KR20167006751 A KR 20167006751A KR 102249342 B1 KR102249342 B1 KR 102249342B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
independent
torch body
torch
water
Prior art date
Application number
KR1020167006751A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160045088A (ko
Inventor
료스케 키모토
마사토시 모토야마
테츠야 이즈카
스스무 칸다
카츠히코 사카모토
아키라 후루조
다이지 사카이
Original Assignee
고이께 산소 고교 가부시끼가이샤
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 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤 filed Critical 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20160045088A publication Critical patent/KR20160045088A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102249342B1 publication Critical patent/KR102249342B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/28Cooling arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3457Nozzle protection devices
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches
    • H05H1/32Plasma torches using an arc
    • H05H1/34Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3436Hollow cathodes with internal coolant flow
    • H05H2001/3436
    • H05H2001/3442
    • H05H2001/3457

Abstract

플라즈마 아크의 분사공까지 노즐을 효과적으로 냉각할 수 있고, 또한 안정된 통전 성능을 갖는 플라즈마 토치를 제공한다.
본 발명의 플라즈마 토치는 노즐과 토치 본체를 갖는다. 노즐은 이너 노즐과 이너 노즐과 함께 토치 본체에 체결되는 이너 캡을 갖고, 양자 사이에 환상 수로와 복수의 독립 수로가 형성되며, 이너 캡이 노즐대에 체결되는 때의 체결력이 칸막이를 통해 전달 가능하도록 구성된다. 토치 본체는 급수구와 배수구를 갖고 어느 일방이 수로와 접속되어 축심에 대해 교차하는 방향의 면 내에 연장된 홈에 의해 구성된다. 노즐을 토치 본체에 체결한 때 어느 하나의 독립 수로와 급수구 및 어느 하나의 독립 수로와 배수구가 연통하고, 또한 이너 노즐의 후단면이 노즐대의 단면에 닿아 통전한다.

Description

플라즈마 토치{PLASMA TORCH}
본 발명은 피가공재를 향해 플라즈마 아크를 분사하여 해당 피가공재를 절단하거나 또는 모재를 용융시키는 노즐을 토치 본체에 대해 확실하게 장착할 수 있으며, 또한 상기 노즐에 대한 효과적인 냉각을 실현할 수 있는 플라즈마 토치에 관한 것이다.
예를 들면 강판이나 스텐레스 등과 같은 피가공재를 절단하는 경우, 가스 절단법과 비교하여 절단 속도의 향상을 도모할 수 있는 플라즈마 절단법을 채용하는 경우가 많아지고 있다.
상기 플라즈마 절단법은 피절단재를 향해 플라즈마 아크를 분사하고, 해당 플라즈마 아크의 열에 의해 모재를 용융시킴과 동시에, 플라즈마 아크의 분사 에너지에 의해 용융물을 배제하여 절단하는 것이다.
본건 출원인은 특허문헌 1에 기재된 플라즈마 토치의 특허권을 취득하고 있으며, 상기 플라즈마 토치에 장착함으로써 냉각수에 의한 효과적인 냉각을 실현할 수 있는 노즐을 제안하고 있다(특허문헌 2참조).
이들 플라즈마 토치와 노즐의 구성에 대해 도 5를 참조하여 간단하게 설명한다.
플라즈마 토치는 토치 본체(51)에 대해 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분사공(52a)이 형성됨과 동시에, 냉각수의 환상 수로(52b)와 상기 환상 수로(52b)에 연통하는 복수의 독립된 수로(52c)가 형성된 노즐(52)을 장착함으로써, 상기 노즐(52)을 냉각하는 냉각수를 유통시키는 수로(53a, 53b)를 갖는다.
특히 토치 본체(51)는 수로(53a)와 접속되어 노즐(52)에 냉각수를 공급하는 급수구(54a, water supply port)와, 수로(53b)와 접속되어 노즐(52)을 통과한 냉각수를 배수하는 배수구(54b, water drain port)를 갖고 있다.
그리고 이들 급수구(54a) 및 배수구(54b) 또는 어느 일방이 수로(53a, 53b)와 접속되고, 또한 상기 수로(53a, 53b)의 축심에 대해 교차하는 방향의 면 내에 연장된 홈에 의해 구성함과 동시에, 양방의 홈들의 단부 원주 상의 간격 또는 어느 일방의 홈 단부와 급수구(54a) 또는 배수구(54b)의 단부와의 원주 상의 간격이 노즐(52)에 형성된 독립된 수로(52c)의 원주 상의 폭 또는 독립된 수로의 원주 상의 피치보다 큰 치수를 갖고 형성되어 있다.
이 때문에 노즐(52)을 장착한 때, 상기 노즐(52c)에 형성된 어느 하나의 독립된 수로(52c)와 급수구(54a) 및 상기 노즐(52)에 형성된 어느 하나의 독립된 수로(52c)와 배수구(54b)가 연통한다.
또한 노즐(52)은 외주에 수로(52c)를 구성하기 위한 복수의 분할편(55c)이 형성되고, 후단측(플라즈마 토치측)의 단면(55a)이 통전 면이 되는 이너 노즐(55)과, 이너 노즐(55)과의 사이에 냉각 수로(52b, 52c)를 형성하는 아우터 노즐(56)과 노즐(52)을 토치 본체(51)에 체결하는 이차 기류 캡(57)에 의해 구성되어 있다.
그리고 상기 노즐(52)을 토치 본체(51)에 장착하는 때에 이차 기류 캡(57)을 나사 결합하면, 이너 노즐(55)의 후단측 단면(55a)이 플라즈마 토치의 노즐대(58)에 형성된 통전 면(58a)과 닿은 때에 고정된다.
노즐(52)의 고정에 수반하여 이너 노즐(55)과 아우터 노즐(56) 사이에는 분할편보다 선단측(분사공측)에 환상의 냉각수 통로(52b)가 형성되고, 분할편에 의해 상기 냉각수 통로(52b)와 연통한 복수의 독립된 냉각수의 수로(52c)가 형성된다.
이 때문에 노즐(52)에 형성된 독립된 냉각수의 수로(52c)의 어느 하나가 토치 본체(51)에 형성된 급수구(54a)와 연통하여 냉각수가 공급되고, 또한 노즐(52)에 공급된 냉각수는 독립된 수로(52c)를 통해 선단측의 환상의 냉각수 통로(52b)에 유통된 후 배수된다.
따라서 노즐(52)의 선단 부분까지 냉각할 수 있어 플라즈마 아크의 열에 의한 과도한 가열을 방지할 수 있다.
[특허문헌 1] 특허 제3984584호 공보 [특허문헌 2] 특개 2005-118816호 공보
상기와 같이 구성된 플라즈마 토치는 이차 기류 캡(57)을 토치 본체(51)에 체결하는 때에 체결력을 아우터 노즐(56)을 통해 이너 노즐(55)에 전달하고, 상기 이너 노즐(55)의 후단측 단면(55a)을 노즐대(58)의 통전부(58a)에 압압하고 있다.
즉 이너 노즐(55)의 분사공(52a) 측의 벽부에 단부(段部;55b)가 형성되어 있고, 상기 단부(55b)에 아우터 노즐(56)의 선단 부분(56a)이 결합하여 체결력을 전달 가능하도록 구성되어 있다.
특히 노즐(52)을 최대한 작게 한다는 관점에서 아우터 노즐(56)로부터 이너 노즐(55)로 체결력을 전달하는 부분인 단부(55b)의 치수를 크게 할 수 없어 가공이 어려워진다.
또한 이너 노즐(55)의 후단측 단면(55a)이 노즐대(58)에 형성된 통전부(58a)에 닿아 통전 가능하도록 구성되어 있기 때문에, 이너 노즐(55)의 후단측 단면(55a)이 노즐대(58)의 통전부(58a)에 확실하게 닿는 것이 가장 우선시된다.
이 때문에 이너 노즐(55)에 형성된 분할편의 후단측 단면(55c)과 토치 본체(51)에 형성된 급수구(54a), 배수구(54b)와의 사이에 간극이 구성되고, 이 간극에 의해 환상의 수로가 형성된다.
그리고 이와 같이 환상의 수로가 형성되어 공급된 냉각수의 일부가 노즐의 선단까지 도달하지 않아 효율적인 냉각을 실현할 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명의 목적은 플라즈마 아크의 분사공까지 효과적으로 냉각할 수 있고, 나아가 안정적인 통전 성능을 갖는 플라즈마 토치를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관계되는 플라즈마 토치는 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분사공이 형성됨과 동시에, 냉각수의 환상 수로와 상기 환상 수로에 연통하는 복수의 독립된 수로가 형성된 노즐과, 상기 노즐을 냉각하기 위한 냉각수를 유통시키는 복수의 수로가 형성된 토치 본체를 갖고, 상기 노즐은 플라즈마 아크를 분사하는 이너 노즐과, 상기 이너 노즐과 함께 토치 본체에 체결되는 이너 캡을 갖고, 상기 이너 노즐을 상기 이너 캡에 감합시킨 때, 양자 사이에 환상 수로가 형성됨과 함께, 복수의 칸막이에 의해 상기 환상 수로에 연통하는 복수의 독립된 수로가 형성되며, 또한 상기 이너 캡이 토치 본체에 체결되는 때의 체결력이 상기 칸막이를 통해 이너 노즐에서 토치 본체에 전달 가능하도록 구성되고, 상기 토치 본체는 어느 하나의 수로와 접속되어 상기 노즐에 냉각수를 공급하는 급수구와, 어느 하나의 수로와 접속되어 상기 노즐을 통과한 냉각수를 배수하는 배수구를 갖고, 상기 급수구 및 배수구는 도전성을 갖는 노즐대의 단면에 형성됨과 함께, 상기 급수구 및 배수구 또는 어느 일방이 수로와 접속되고, 또한 상기 수로의 축심에 대해 교차하는 방향의 면 내에 연장된 홈에 의해 구성되고, 나아가 상기 양방의 홈들의 단부 원주 상의 간격 또는 어느 일방의 홈 단부와 급수구 또는 배수구의 단부와의 원주 상의 간격이 노즐에 형성된 독립된 수로를 형성하기 위한 칸막이의 원주 상의 피치보다 큰 치수를 갖고 구성되며, 상기 노즐을 토치 본체에 체결한 때, 상기 노즐에 형성된 어느 하나의 독립된 수로와 상기 급수구 및 어느 하나의 독립된 수로와 상기 배수구가 연통하고, 또한 상기 노즐을 구성하는 이너 노즐의 칸막이측 단면이 상기 노즐대의 단면에 닿아 통전 가능하도록 구성되는 것이다.
상기 플라즈마 토치는 토치 본체에 노즐을 장착하는 때의 힘이 이너 노즐을 이너 캡에 감합한 때에 양자 사이에 형성되어 구성되는 복수의 독립된 수로를 형성하는 칸막이를 통해 아우터 노즐에서 이너 노즐에 전달된다.
즉 힘의 전달부가 노즐의 토치 본체측이 되고, 상기 노즐의 크기를 변경하지 않고 치수를 크게할 수 있다. 이로 인해 가공이 용이해진다.
또한 토치 본체측의 통전 면이 냉각수의 급수구와 배수구를 형성한 노즐대의 단면에 형성되어 있으며, 이너 캡의 토치 본체에 대한 체결에 수반하여, 상기 단면에 이너 노즐에 있어서의 칸막이측 단면을 닿게 하여 통전 가능하도록 구성되어 있다.
이로 인해 이너 노즐과 노즐대와의 사이에 간극이 형성되지 않고, 토치 본체에서 노즐에 공급된 냉각수는 그 전부가 독립된 수로에서 환상 수로에 유통하게 되어 노즐의 선단까지 효율적인 냉각을 실현할 수 있다.
특히 이너 노즐의 칸막이측 단면과 노즐대의 단면이 각각 통전면이 되기 때문에 양 단면의 내경측이 냉각수의 통로를 형성하게 된다.
이로 인해 목적으로 하는 플라즈마 가공의 경과 시간의 증대에 상관없이 안정된 온도를 유지할 수 있게 되어 안정된 통전 성능을 발휘할 수 있다.
도 1은 본 실시예에 관계되는 플라즈마 토치의 주요부의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 토치 본체의 노즐대의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 아우터 노즐의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 이너 노즐의 구성을 설명하는 단면도이다.
도 5는 종래의 플라즈마 토치의 구성을 설명하는 도면이다.
이하 본 발명에 관계되는 플라즈마 토치의 구성에 대해 설명한다.
본 발명에 관계되는 플라즈마 토치는 토치 본체에 노즐을 장착한 때에 상기 노즐의 선단측까지 확실하게 냉각수를 공급하여 효과적인 냉각을 실현함과 동시에, 노즐에 대해 확실하게 통전하여 전극과의 사이에서 안정된 파일롯 아크(Pilot arc)를 형성할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 관계되는 플라즈마 토치의 노즐은 플라즈마 아크를 분사하는 이너 노즐과, 상기 이너 노즐과 함께 토치 본체에 체결되는 이너 캡을 갖고 구성되어 있다.
그리고 이너 노즐을 이너 캡에 감합한 때, 양자 사이에 환상 수로와 칸막이에 의해 상기 환상 수로에 연통하는 복수의 독립된 수로가 형성된다.
특히 이너 캡이 토치 본체에 체결되는 때의 체결력은 칸막이를 통해 이너 노즐에 전달되어 상기 이너 노즐을 토치 본체에 닿게 하도록 구성되어 있다.
노즐에 형성되는 환상 수로는 상기 노즐의 선단측(플라즈마 아크를 분사하는 분사공측, 이하 같다.)에 형성되고, 복수의 독립된 수로(이하 독립 수로라 한다.)는 상기 노즐의 후단측(노즐을 토치 본체에 장착한 때 상기 토치 본체측, 이하 같다.)에 형성된다.
칸막이는 이너 캡에 이너 노즐을 감합한 때에, 복수의 독립 수로를 형성하는 기능과, 이너 캡이 토치 본체에 체결되는 때의 체결력을 이너 노즐에 전달하는 기능을 갖고 있다.
칸막이를 이너 노즐과 이너 캡의 어디에 형성하는 것인지는 한정되는 것이 아니며, 이너 노즐의 외주면 혹은 이너 캡의 내주면에 형성할 수 있다.
칸막이를 이너 노즐에 형성한 경우, 상기 칸막이의 후단측 단면이 토치 본체를 구성하는 도전성을 갖는 노즐대의 단면과 닿는 통전면이 된다.
또한 칸막이를 이너 캡에 형성한 경우, 이너 노즐의 후단측 단부에는 칸막이의 후단측 단면과 닿는 플랜지를 형성해 두고, 상기 플랜지를 통해 칸막이와 노즐대의 단면을 접속시켜 통전 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.
노즐을 토치 본체에 장착하는 구조는 특히 한정되는 것은 아니며, 이너 캡 자체를 토치 본체에 나사 결합하여 체결하는 구조도 좋고, 이너 캡의 외측에 배치한 캡 형상의 부재를 토치 본체에 나사 결합하여 노즐을 체결하는 구조도 좋다.
어느 것이나 노즐이 토치 본체에 체결되는 때의 체결력이 이너 캡에서 칸막이를 통해 이너 노즐로 전달되어 노즐대의 단면과 닿게 할 수 있도록 구성되어 있으면 좋다.
급수구와 배수구는 각각 토치 본체에 형성된 수로와 접속되어 있다.
그리고 노즐을 토치 본체에 장착한 때, 노즐에 형성된 복수의 독립 수로는 토치 본체에 형성된 급수구, 배수구와 연통한다.
동시에 독립 수로를 구성하는 칸막이의 후단측 단면은 토치 본체를 구성하는 도전성을 갖는 노즐대의 단면과 닿는다.
따라서 급수구, 배수구는 토치 본체를 구성하는 노즐대에 형성된다.
급수구와 배수구는 형상을 한정하는 것은 아니며, 원형이나 롱 홀, 사각 홀 혹은 다른 형상을 가진 홀이어도 좋다.
본 발명에 관계되는 플라즈마 토치는 급수구와 배수구의 양방 혹은 어느 일방이 수로의 축심에 대해 교차하는 방향의 면 내에 연장된 홈에 의해 구성된다.
즉 홈은 수로의 단면에서 밀려나온 형상으로 형성된다.
특히 급수구, 배수구의 개구 면적은 수로의 단면적보다 크게 하는 것이 바람직하며, 이들 급수구, 배수구를 홈으로 구성하는 경우, 토치 본체의 축심을 중심으로 하는 원호상으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 홈에 의해 급수구, 배수구를 구성함으로써 이들 급수구, 배수구에 노즐을 대향시킨 때, 상기 노즐에 형성된 복수의 독립 수로의 어느 하나가 확실하게 연통한다.
급수구, 배수구의 양방 혹은 어느 일방을 홈에 의해 구성한 때, 이들 홈들의 단부의 간격 혹은 홈과 다른 출입구의 단부와의 간격은 노즐에 형성된 독립 수로의 폭(평면 상의 길이)보다 큰 것이 바람직하다.
이와 같이 홈과 다른 출입구와의 간격을 독립 수로의 폭보다 크게 함으로써 노즐을 토치 본체에 장착한 때, 하나의 독립 수로에 급수구와 배수구의 양방이 걸리지 않고, 각각의 독립 수로에 냉각수의 공급 수로 혹은 배수로의 어느 일방의 기능을 발휘시키는 것이 가능해진다.
다음으로 본 실시예에 관계되는 플라즈마 토치의 구성에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
본 실시예에 관계되는 플라즈마 토치는 토치 본체(B)와 노즐(A)에 의해 구성되어 있기 때문에 우선 노즐(A)의 구성에 대해 설명한다.
본 실시예에 관계되는 플라즈마 토치는 플라즈마 아크에 더하여 이차 기류를 분사할 수 있도록 구성되어 있으나, 이차 기류의 유무에 대해 한정하는 것은 아니다.
즉 냉각수에 의해 노즐(A)에 있어서의 플라즈마 아크를 분사하는 분사공을 효과적으로 냉각할 수 있도록 구성된 것으로, 분사공에서 분사된 플라즈마 아크의 주위에 이차 기류가 존재하는지의 여부 혹은 삼차 기류 이상의 고차 기류가 존재하는지의 여부를 따지는 것은 아니다.
노즐(A)은 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분사공(1)이 형성되어 외주 소정 부위에 원통형 벽부(2a)를 설치한 이너 노즐(2)과, 중심에 이너 노즐(2)의 벽부(2a)를 감합하는 감합 홀(3a)를 갖는 이너 캡(3)을 갖고 구성되어 있다.
이너 캡(3)의 외주측에는 절연체(6)를 통해 이차 기류 캡(5)이 배치되어 있고, 이너 캡(3)의 외주면과의 사이에 이차 기류 통로(4)가 형성되어 있다.
상기 이차 기류 캡(5)의 선단 중심에는 플라즈마 아크와 이차 기류를 분사하는 분사구(5a)가 형성되어 있다.
노즐(A)을 토치 본체(B)에 장착하는 때에 이차 기류 캡(5)을 이용할 수 있다.
그러나 본 실시예에서는 이너 캡(3)을 토치 본체(B)를 구성하는 노즐대(14)에 체결함으로써 노즐(A)을 장착하도록 구성되어 있다.
이너 노즐(2)은 중심에 분사공(1)이 형성되고, 후단측을 향해 끝이 넓어지는 형태로 2단 테이퍼부(2b, 2c;테이퍼면2b, 2c)가 형성되어 있다.
이들 테이퍼부(2b, 2c)의 사이에 원통형 벽부(2a)가 형성되고, 테이퍼부(2c)의 직경이 가장 큰 부분에 연속하여 축심에 대해 평행한 기부(2d)가 형성되어 있다.
또한 기부(2d)에 연속하여 토치 본체(B)의 노즐대(14)에 감합하는 감합부(2e)가 형성되어 있다.
기부(2d)의 외주에는 복수(본 실시예에서는 8개)의 칸막이(2f)가 형성되어 있고, 상기 복수의 칸막이(2f)에 의해 기부(2d)를 복수로 분할하여, 각각을 독립된 수로로 구성할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 칸막이(2f)는 노즐(A)을 토치 본체(B)의 노즐대(14)에 장착하는 때에 이너 캡(3)에 의한 체결력을 전달하는 기능을 갖기 때문에, 전단면(2g) 및 후단면(2h)은 노즐(A)의 축심에 대해 수직면으로 하여 형성되어 있다.
특히 후단면(2h)은 칸막이(2f)뿐만 아니라 이너 노즐(2)의 기부(2d)에 걸쳐 형성되어 있다.
이 때문에 이후의 설명에서 「이너 노즐(2)의 후단면(2h)」이라고 한 때에는 칸막이(2f)의 후단면과 기부(2d)의 후단면을 포함하는 것으로 한다.
상기 후단면(2h)은 토치 본체(B)의 노즐대(14)의 단면(14a)과 닿아 통전되는 통전면이 된다.
그리고 이너 노즐(2)의 내주측은 노즐(A)을 토치 본체(B)에 장착한 때, 전극(11)의 전면과의 사이에 플라즈마 룸(23)을 구성하는 면(2i)으로 하여 형성되어 있다.
또한 벽부(2a)의 외주면 및 감합부(2e)의 외주면에는 각각 오링을 장착하기 위한 홈(2j)이 형성되어 있다.
이너 캡(3)은 중심에 이너 노즐(2)의 벽부(2a)를 감합하는 감합 홀(3a)이 형성되고, 상기 감합 홀(3a)에 연속하여 끝이 넓어지는 형태의 테이퍼부(3b;테이퍼면3b)가 형성되며, 또한 테이퍼부(3b)의 직경이 가장 큰 부분에 연속하여 원통형 기부(3c)가 형성되어 있다.
또한 기부(3c)의 내면에는 토치 본체(B)에 나사 결합하는 나사부(3d)가 형성되어 있다.
이너 캡(3)의 내면에서 이너 노즐(2)을 감합한 때, 상기 이너 노즐(2)에 형성된 칸막이(2f)를 받아들이는 수용부(3e)가 형성되어 있고, 상기 수용부(3e)의 전측 단부에는 칸막이(2f)의 전단면(2g)과 닿는 접촉면(3f)이 형성되어 있다.
수용부(3e)의 내경은 이너 노즐(2)의 칸막이(2f)의 외경보다 약간 크고, 또한 접촉면(3f)의 높이는 칸막이(2f)의 전단면(2g)과 닿아 이너 캡(3)을 체결하는 때의 체결력을 전달하는 데에 충분한 면적을 확보할 수 있는 치수를 갖고 있다.
더욱이 수용부(3e)의 길이는 칸막이(2f)의 길이보다 근소하게 작은 치수를 갖고 있다.
상기와 같이 구성된 이너 캡(3)에 이너 노즐(2)을 감합한 때, 테이퍼부(2c)와 테이퍼부(3b)와의 사이에 냉각수를 유통시키는 환상 수로(8)가 형성된다.
또한 이너 노즐(2)의 칸막이(2f)의 전단면(2g)이 이너 캡(3)의 접촉면(3f)과 닿음으로써 환상 수로(8)와 연통한 독립 수로(9)가 칸막이(2f)를 따라 구성된다.
이너 캡(3)과 이너 노즐(2)을 일체화시켜 조합체로 한 때, 이너 노즐(2)의 기부(2d)의 후단면을 포함하는 칸막이(2f)의 후단면(2h)은 노즐(A)의 축심에 대해 직교하고, 또한 이너 캡(3)의 수용부(3e)의 후단면보다 근소하게 돌출하고 있다.
이로 인해 노즐(A)을 토치 본체(B)에 장착하는 때에는 이너 노즐(2)의 후단면(2h)이 확실하게 토치 본체(B)의 노즐대(14)에 닿게 된다.
그리고 후단면(2h)이 노즐대(14)의 단면(14a)과 접촉하고, 독립 수로(9)의 어느 하나가 노즐대(14)에 형성된 급수로(20), 배수로(21)와 접속된다.
상기와 같이 구성된 노즐(A)에서는 어느 하나의 독립 수로(9)에 공급된 냉각수가 상기 독립 수로(9)에서 환상의 냉각수 통로(8)로 유도되고, 상기 냉각수 통로(8)에서 테이퍼부(2c)와 접촉하여 냉각된 후, 공급된 측의 독립 수로(9)와는 반대측에 있는 독립 수로(9)로부터 배수된다.
따라서 공급된 냉각수는 모두 확실하게 환상의 냉각수 통로(8)를 유통하게 되고, 이 과정에서 테이퍼부(2c)를 냉각하여 실질적으로 분사공(1)을 냉각하는 것이 가능해진다.
이 때문에 분사공(1)을 통과하는 플라즈마 아크에 대한 냉각 효과가 증대하고, 상기 플라즈마 아크를 보다 가늘게 압축하는 것이 가능하다.
다음으로 토치 본체(B)의 구성에 대해 설명한다.
본 실시예에 관계되는 플라즈마 토치는 토치 본체(B)의 중심에 설치한 전극대(12)에 전극(11)을 착탈 가능하도록 구성되어 있고, 상기 전극(11)의 외주에 플라즈마 가스를 통과시키는 구멍(13a)을 가지며, 나아가 절연성을 가진 원통형 센터링 스톤(13)이 배치되고, 상기 센터링 스톤(13)의 외주에 노즐(A)이 더욱 배치되어 있다.
그리고 노즐(A)을 구성하는 이너 캡(3)을 토치 본체(B)를 구성하는 노즐대(14)에 체결함으로써, 이너 노즐(2)의 후단면(2h)이 상기 노즐대(14)의 단면(14a)에 면 접촉하고, 또한 노즐(A) 및 센터링 스톤(13)이 토치 본체(B)에 고정되어 있다.
노즐대(14)는 전단측의 단면(14a)이 토치 본체(B)의 축심에 대해 직각면으로 형성되어 있고, 전단측에 이너 노즐(2)의 감합부(2e)를 받아들이는 요부(14b)가 형성되어 있다.
또한 노즐대(14)의 전단측 외주에는 노즐(A)을 구성하는 이너 캡(3)의 나사부(3d)가 나사 결합하여 체결되는 나사부(14c)가 형성되어 있다.
또한 노즐대(14)에는 도시하지 않은 전원과 접속된 코드를 고정하기 위한 홀(14d) 및 이차 기류 통로(4)에 이차 기류 가스를 공급하기 위한 홀(14e)이 형성되어 있다.
그리고 노즐대(14)의 요부(14b)에 이너 노즐(2)의 감합부(2e)를 감합한 때, 단면(14a)은 이너 노즐(2)의 후단면(2h)과 면접촉할 수 있도록 구성되어 있다.
또한 감합부(2e)의 외주에 배치한 오링이 요부(14b)의 내주면에 접촉하여 냉각수의 누설을 방지할 수 있다.
토치 본체(B)에는 중심축과 일치하여 냉각관(17)이 설치되어 있고, 상기 냉각관(17)에 도시하지 않은 냉각수 공급관이 접속되어 있다.
전극대(12)에 전극(11)을 장착함으로 인해 상기 전극(11)이 냉각관(17)의 개방단 측에 대향함으로써 냉각관(17)의 내주측과 외주측에 연속한 수로(18)가 형성되어 있다.
상기 수로(18)는 토치 본체(B) 및 노즐대(14)에 형성된 수로(19)를 통과하여 노즐대(14)의 단면(14a)에 형성된 급수로(20)에 접속되고, 상기 급수로(20)에서 노즐(A)의 독립 수로(9)에 접속된다.
또한 노즐대(14)의 단면(14a)에는 중심축을 기준으로 하여 급수로(20)와 대칭 위치에 배수로(21)가 형성되어 있고, 상기 배수로(21)에 수로(22)가 접속되며, 또한 수로(22)에 도시하지 않은 배수관이 접속되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이 급수로(20), 배수로(21)는 각각 수로(19, 22)를 구성하는 홀을 기준으로 하여, 토치 본체(B)의 축심을 중심으로 하는 원호상으로 형성된 홈에 의해 구성되어 있다.
그러나 반드시 급수로(20)와 배수로(21)의 양방이 원호상의 홈일 필요는 없으며, 적어도 일방이 원호상의 홈이면 좋다.
급수로(20), 배수로(21)를 구성하는 홈의 길이는 노즐(A)에 형성된 독립 수로(9)의 길이(후단면(2h)에서의 길이)에 대응한 치수를 갖고 있다.
급수로(20), 배수로(21)는 이들 급수로(20), 배수로(21)를 구성하는 홈의 단부의 간격을 노즐(A)에 형성된 독립 수로(9)의 폭보다도 큰 치수로 설정하고, 노즐대(14)에 있어서의 상기 치수의 나머지 부분에 급수로(20), 배수로(21)가 형성된다.
즉 노즐(A)을 노즐대(14)에 장착한 때, 상기 노즐(A)에 형성된 독립 수로(9)가 급수로(20), 배수로(21)의 양방에 걸리는 것은 바람직하지 않다.
이 때문에 급수로(20), 배수로(21)의 간격을 독립 수로(9)의 치수를 기준으로 하여 설정함으로써 어떤 상태로 장착하더라도 하나의 독립 수로(9)가 급수로(20), 배수로(21)의 양방에 연통하는 경우는 없다.
상기와 같이 구성된 토치 본체(B)에 노즐(A)을 장착하여 플라즈마 토치를 구성하는 때의 수순에 대해 설명한다.
미리 이너 노즐(2)이 이너 캡(3)에 감합하여 노즐(A)이 구성되어 있다. 이 때 이너 노즐(2)에 형성된 칸막이(2f)의 전단면(2g)이 이너 캡(3)의 접촉면(3f)과 닿은 상태일 필요는 없다.
또한 미리 토치 본체(B)에는 노즐대(14)가 배치되어 있으며, 전극(11)은 전극대(12)에 장착되고, 더욱이 센터링 스톤(13)은 전극(11)을 감합한 상태로 장착되어 있다.
노즐(A)을 구성하는 이너 노즐(2)의 감합부(2e)를 노즐대(14)의 요부(14b)에 감합시킴과 동시에, 이너 캡(3)의 나사부(3d)를 노즐대(14)의 나사부(14c)에 나사 결합한다.
이너 캡(3)의 나사 결합의 진행에 따라 접촉부(3f)가 이너 노즐(2)의 칸막이(2f)의 전단면(2g)과 닿고, 체결 시에 발생하는 체결력을 칸막이(2f;이너 노즐(2))에 전달하면 이너 노즐(2)의 후단면(2h)이 노즐대(14)의 단면(14a)에 닿는다.
이너 캡(3)의 거듭된 조임에 의해 발생하는 체결력에 의해 이너 노즐(2)의 후단면(2h)은 노즐대(14)의 단면(14a)에 압접하고, 이에 수반하여 어느 하나의 독립 수로(9)가 급수구(20)와, 다른 독립 수로(9)가 배수구(21)와 대향하여 연통한다.
그리고 이너 캡(3)의 노즐대(14)에 대한 조임이 종료된 때, 노즐(A)은 토치 본체(B)에 장착된다.
노즐(A)을 토치 본체(B)에 장착한 상태에서 상기 토치 본체(B)에 냉각수를 공급하면 공급된 냉각수는 냉각관(17)의 내부에 형성된 수로(18)를 통과하여 전극(11)의 내면에 접촉하여 냉각된다.
그 후 수로(19)를 통과하여 노즐대(14)에 형성된 급수로(20)에 도달하여 노즐(A)에 공급된다.
노즐(A)에 공급된 냉각수는 독립 수로(9)에서 환상 수로(8)를 통과함으로써 상기 노즐(A)을 냉각하고, 그 후 독립 수로(9)에서 노즐대(14)에 형성된 배수로(21)에 배수된 후, 수로(22) 및 도시하지 않은 배수관을 통과하여 토치 본체(B)의 외부로 배수된다.
상기와 같이 하여 노즐(A) 및 토치 본체(B)를 냉각한 상태에서 센터링 스톤(13)을 통해 전극(11)의 주위에 형성된 플라즈마 룸(23)에 플라즈마 가스를 공급한다.
이어서 노즐대(14)로 통전하여 이너 노즐(2)과 전극(11)과의 사이에서 방전시켜 파일롯 아크를 형성한다.
이 때 이너 노즐(2)의 후단면(2h)은 노즐대(14)의 단면(14a)에 압접해 있고, 더욱이 극히 근방을 냉각수가 지나고 있기 때문에 양단면(2h, 14a)은 충분히 냉각된다.
따라서 통전에 따른 온도의 상승을 고려하지 않고도 안정적인 통전 상태를 유지하는 것이 가능해져, 안정적인 파일롯 아크를 형성하는 것이 가능하다.
전극(11)과 이너 노즐(2)과의 사이에서 형성된 파일롯 아크를 분사공(1)에서 도시하지 않은 피절단재를 향해 분사하고, 상기 파일롯 아크가 피절단재에 도달한 후 전극(11)과 피절단재와의 사이에서 통전하여 플라즈마 아크(메인 아크)를 형성한다.
상기 플라즈마 아크에 의해 피절단재를 용융시킴과 동시에 용융물을 배제함으로써, 피절단재에는 배제된 모재의 부분이 두께 방향으로 관통한 홈으로서 형성된다.
따라서 전극(11)과 피절단재와의 사이의 통전을 유지한 상태, 즉 플라즈마 아크를 형성한 상태에서 플라즈마 토치와 피절단재를 상대적으로 소망하는 방향으로 이동시켜 피절단재에 연속된 홈을 형성하고, 이에 의해 피절단재를 소망하는 형상으로 절단할 수 있다.
본 발명에 관계되는 플라즈마 토치는 플라즈마 절단이나 용융 가공에 이용 가능하다.
A 노즐
B 토치 본체
1 분사공
2 이너 노즐
2a 벽부
2b, 2c 테이퍼부, 테이퍼면
2d 기부
2e 감합부
2f 칸막이
2g 전단면
2h 후단면
2i 면
2j 홈
3 이너 캡
3a 감합홀
3b 테이퍼부, 테이퍼면
3c 기부
3d 나사부
3e 수용부
3f 접촉면
4 이차 기류 통로
5 이차 기류 캡
5a 분사구
6 절연체
8 환상 수로
9 독립 수로
11 전극
12 전극대
13 센터링 스톤
13a 구멍
14 노즐대
14a 단면
14b 요부
14c 나사부
14d, 14e 홀
17 냉각관
18, 19, 22 수로
20 급수로
21 배수로
23 플라즈마 룸

Claims (1)

  1. 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분사공이 형성됨과 동시에, 냉각수의 환상 수로와 상기 환상 수로에 연통하는 복수의 독립된 수로가 형성된 노즐; 및
    상기 노즐을 냉각하기 위한 냉각수를 유통시키는 복수의 토치 수로가 형성된 토치 본체를 갖고,
    상기 노즐은,
    플라즈마 아크를 분사하는 이너 노즐;
    상기 이너 노즐과 함께 토치 본체에 체결되는 이너 캡; 및
    상기 이너 노즐의 외주면 상에 상기 이너 노즐과 일체로 형성된 복수의 칸막이; 를 포함하고,
    상기 이너 노즐을 상기 이너 캡에 감합시킨 때, 상기 이너 노즐과 상기 이너캡 사이에 환상 수로가 형성됨과 함께, 상기 복수의 칸막이에 의해 상기 환상 수로에 연통하는 복수의 독립된 수로가 형성되고,
    상기 이너 캡이 토치 본체에 체결되는 때, 체결력은 상기 복수의 칸막이를 통해 이너 노즐에서 토치 본체에 전달 가능하도록 구성되고,
    상기 복수의 독립된 수로는 제1 독립 수로 및 제2 독립 수로를 포함하고,
    상기 토치 본체는,
    상기 제1 독립 수로와 접속되어 상기 노즐에 냉각수를 공급하는 급수구; 및
    상기 제2 독립 수로와 접속되어 상기 노즐을 통과한 냉각수를 배수하는 배수구를 포함하고,
    상기 급수구 및 상기 배수구는 도전성을 갖는 노즐대의 단면에 형성되고,
    상기 급수구는, 상기 토치 수로 중 하나와 접속된 제1 홈에 의해 구성되고, 상기 배수구는 상기 토치 수로 중 또 다른 하나와 접속된 제2 홈에 의해 구성되고,
    상기 제1 홈 및 상기 제2 홈은, 상기 복수의 토치 수로의 축심에 교차하는 방향의 평면 내에 연장되고,
    상기 제1 홈의 단부 및 상기 제2 홈의 단부 간 원주 상의 간격은, 상기 이너 노즐 상에 형성된 상기 복수의 칸막이의 원주 상의 피치보다 크고,
    상기 노즐을 토치 본체에 체결한 때, 상기 노즐에 형성된 상기 제1 독립 수로와 상기 급수구가 연통하고, 상기 노즐에 형성된 상기 제2 독립 수로와 상기 배수구가 연통하고,
    상기 노즐을 구성하는 이너 노즐의 칸막이측 단면이 상기 노즐대의 단면에 닿아 통전 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
KR1020167006751A 2013-08-20 2014-08-18 플라즈마 토치 KR102249342B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013170324A JP6161993B2 (ja) 2013-08-20 2013-08-20 プラズマトーチ
JPJP-P-2013-170324 2013-08-20
PCT/JP2014/071578 WO2015025819A1 (ja) 2013-08-20 2014-08-18 プラズマトーチ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160045088A KR20160045088A (ko) 2016-04-26
KR102249342B1 true KR102249342B1 (ko) 2021-05-07

Family

ID=52483594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167006751A KR102249342B1 (ko) 2013-08-20 2014-08-18 플라즈마 토치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10595390B2 (ko)
EP (1) EP3038435B1 (ko)
JP (1) JP6161993B2 (ko)
KR (1) KR102249342B1 (ko)
CN (1) CN105474759B (ko)
WO (1) WO2015025819A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9867268B2 (en) 2015-06-08 2018-01-09 Hypertherm, Inc. Cooling plasma torch nozzles and related systems and methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030213782A1 (en) * 2002-04-19 2003-11-20 Mackenzie Darrin H. Plasma arc torch
JP2005118817A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ
JP2005329434A (ja) 2004-05-20 2005-12-02 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用の電極

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2263459C3 (de) 1972-12-27 1978-11-02 Basf Farben + Fasern Ag, 2000 Hamburg Verfahren zum Herstellen von undurchsichtigen Überzügen oder Beschichtungen mit hohem Deckvermögen durch Strahlungshärtung von Kunstharzmassen und Überzugsmittel zur Durchführung des Verfahrens
JPH02205270A (ja) * 1989-02-03 1990-08-15 Hitachi Seiko Ltd プラズマ切断、加熱装置
JPH03142077A (ja) * 1989-10-30 1991-06-17 Brother Ind Ltd プラズマ切断機
JPH10180448A (ja) * 1996-12-26 1998-07-07 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ
US6096992A (en) * 1999-01-29 2000-08-01 The Esab Group, Inc. Low current water injection nozzle and associated method
US6268583B1 (en) * 1999-05-21 2001-07-31 Komatsu Ltd. Plasma torch of high cooling performance and components therefor
JP2001150142A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用の電極
JP2005118816A (ja) * 2003-10-16 2005-05-12 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用のノズル
JP5375763B2 (ja) * 2010-07-27 2013-12-25 三菱電機株式会社 プラズマ装置およびこれを用いた半導体薄膜の製造方法
JP5841342B2 (ja) * 2011-03-17 2016-01-13 株式会社小松製作所 プラズマ切断装置用ノズル及びプラズマトーチ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030213782A1 (en) * 2002-04-19 2003-11-20 Mackenzie Darrin H. Plasma arc torch
JP2005118817A (ja) 2003-10-16 2005-05-12 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ
JP2005329434A (ja) 2004-05-20 2005-12-02 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用の電極

Also Published As

Publication number Publication date
US10595390B2 (en) 2020-03-17
US20160286637A1 (en) 2016-09-29
JP6161993B2 (ja) 2017-07-12
EP3038435A1 (en) 2016-06-29
KR20160045088A (ko) 2016-04-26
CN105474759B (zh) 2018-11-16
JP2015041411A (ja) 2015-03-02
EP3038435A4 (en) 2017-06-07
CN105474759A (zh) 2016-04-06
EP3038435B1 (en) 2020-12-02
WO2015025819A1 (ja) 2015-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100646915B1 (ko) 플라즈마 토치용 노즐
CN206650910U (zh) 用于液体冷却式等离子体电弧焊枪的内帽
MX2014005806A (es) Difusor de gas para pistolas de mig de soldadura con arco roboticas/manuales de gmaw.
US9867268B2 (en) Cooling plasma torch nozzles and related systems and methods
CN103988588A (zh) 等离子体喷枪和部件
US20170182585A1 (en) Center pipe for plasma torch, contact piece electrode, and plasma torch
US8884479B2 (en) Oil cooled generator
KR101609214B1 (ko) 3d 레이저 프린팅용 파우더 공급노즐
KR102249342B1 (ko) 플라즈마 토치
WO2016046622A1 (en) Plasma cutting torch, nozzle and shield cap
US9560733B2 (en) Nozzle throat for thermal processing and torch equipment
KR101686540B1 (ko) 수랭식 플라즈마 토치
CN206653048U (zh) 一种线切割装置上的加工液引流喷嘴
JPH0963790A (ja) プラズマトーチのノズル
JP3984584B2 (ja) プラズマトーチ
KR20180007600A (ko) 플라즈마 토치
US20180020533A1 (en) Nozzle for a plasma arc torch
CN111074054B (zh) 管件内表面淬火装置和对管件内表面淬火的方法
RU2193955C2 (ru) Плазмотрон для резки и установка для плазменно-дуговой резки
KR20180052861A (ko) 플라즈마 토치용 노즐
JP2020091987A (ja) プラズマトーチ
KR20170003565U (ko) 플라즈마 노즐
KR20180000059U (ko) 플라즈마 토치용 노즐
TWM447277U (zh) 可穩定給水之刀桿

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right