KR102482659B1 - 플라즈마 용해로 - Google Patents

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최재영
곽인규
임연민
김시온
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㈜한국진공야금
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로는, 내부에 수용 공간이 형성되는 챔버, 상기 챔버를 관통하여 구비되되, 일 측이 상기 챔버의 수용 공간에 위치하고, 타 측이 상기 챔버의 외부에 위치하도록 구비되는 플라즈마 토치; 상기 플라즈마 토치가 상기 챔버를 관통하는 영역에서 상기 플라즈마 토치와 상기 챔버 사이에 구비되어 상기 챔버를 절연하는 절연 부재 및 상기 챔버의 수용 공간 내에서 상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 구비되되, 상기 플라즈마 토치의 일 측에서 타 측을 향하여 바라볼 때, 상기 절연 부재를 오버랩하도록 형성되는 쉴드 유닛을 포함하며, 이로써 플라즈마 용해로의 내부에서 플라즈마 용해 시, 챔버와 플라즈마 토치 사이의 절연 부재에 휘발된 금속이 증착되는 것을 최소화하고, 챔버와 플라즈마 토치가 통전되는 것을 방지할 수 있다.

Description

플라즈마 용해로{Plasma melting furnace}
본 발명은 플라즈마 용해로에 관한 것으로서, 플라즈마 용해로의 내부에서 플라즈마 용해 시, 챔버와 플라즈마 토치 사이의 절연 부재에 휘발된 금속이 증착되는 것을 최소화함으로써 챔버와 플라즈마 토치가 통전되는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 용해로에 관한 것이다.
고융점 금속들은 그 자체 또는 보다 낮은 녹는 점을 갖는 금속재료들과 합금화하여 고온용 소재 또는 탁월한 내식성을 이용하여 현대 산업의 핵심소재로 이용되고 있다. 이러한 산업 수요를 충족하기 위해 현장에서는 금속 원료들을 용해로(또는 용융로)에서 먼저 가공하여 잉곳으로 공급한 후, 필요에 따라 재가공 처리를 하거나 재용해하는 과정을 거치게 된다. 여기서 용해로란 금속에 용융점 이상의 고열을 가하여 용융시키는 노(爐, furnace)를 의미하며, 잉곳(ingot)이란 금속 원료들을 용해로 내부의 일정한 주형(鑄型], mold)에 주입한 후 고온에서 용융하여 적절한 크기와 형상으로 응고시킨 것을 의미한다.
잉곳의 제조 방법 또는 장치의 일 예로 보면 살펴보면, 금속 원료를 전자빔 용해로 혹은 플라즈마 용해로로 용해하여, 주형 내에서 냉각 고화된 잉곳을 주형으로부터 인발하는 방법이 있다. 특히 플라즈마 용해로의 경우, 내부를 진공상태로 형성한 후 플라즈마 토치를 이용하여 금속을 용해하는 노(爐, furnace)로서 상기 고융점 금속들을 용해하는 장치 또는 방법으로 많이 사용되고 있다.
플라즈마 용해로의 주요 구성으로는, 내부에 수용 공간이 형성되는 챔버와, 챔버의 내부에 구비되며 금속 원료가 수용되는 주형 및 주형의 상부에서 금속 원료를 가열하는 플라즈마 토치가 있으며, 플라즈마 토치와 챔버의 결합부위에서 플라즈마 토치와 챔버 사이를 절연하기 위한 절연 부재가 있다.
그러나 진공상태에서 금속의 플라즈마 용해 시, 휘발성이 강한 금속의 경우, 휘발되어 챔버 또는 절연 부재에 증착되는 경우가 빈번히 발생한다. 이처럼 휘발된 금속이 챔버 또는 절연 부재에 증착되는 경우, 플라즈마 용해로의 성능이 저하되거나 또는 플라즈마 토치와 챔버가 통전상태가 되어 쇼트가 발생하게 되며 이는 용해로의 작동 결함, 장애 또는 작업자의 안전사고로 이어질 위험이 있다. 따라서 상기한 문제점들을 해결할 수 있는 플라즈마 용해로에 대한 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 플라즈마 용해로의 내부에서 플라즈마 용해 시, 챔버와 플라즈마 토치 사이의 절연 부재에 휘발된 금속이 증착되는 것을 최소화함으로써 챔버와 플라즈마 토치가 통전되는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 용해로를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로는, 내부에 수용 공간이 형성되는 챔버, 상기 챔버를 관통하여 구비되되, 일 측이 상기 챔버의 수용 공간에 위치하고, 타 측이 상기 챔버의 외부에 위치하도록 구비되는 플라즈마 토치, 상기 플라즈마 토치가 상기 챔버를 관통하는 영역에서 상기 플라즈마 토치와 상기 챔버 사이에 구비되어 상기 챔버를 절연하는 절연 부재 및 상기 챔버의 수용 공간 내에서 상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 구비되되, 상기 플라즈마 토치의 일 측에서 타 측을 향하여 바라볼 때, 상기 절연 부재를 오버랩하도록 형성되는 쉴드 유닛을 포함한다.
또한, 절연 부재는 고리 형태로 형성되되, 내측에서는 상기 플라즈마 토치와 접하고, 외측에서는 상기 챔버와 접하도록 형성될 수 있다.
또한 쉴드 유닛은 플레이트 형태의 쉴드 몸체부 및 상기 쉴드 몸체부의 가장자리 일 측에서 절곡되어 형성되는 쉴드 절곡부를 포함할 수 있다.
또한 쉴드 유닛은 상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 적어도 두 개 이상이 구비되되, 상기 쉴드 절곡부가 서로 마주한 상태에서 상호 결합될 수 있다.
또한 쉴드 몸체부에는 상기 플라즈마 토치의 외주면의 적어도 일부와 대응되도록 만입된 형태의 만입부가 형성될 수 있다.
또한 쉴드 절곡부는 상기 쉴드 몸체부에 형성된 상기 만입부를 따라 절곡되어 형성되는 토치 커버부를 포함할 수 있다.
또한 쉴드 절곡부는 일 측에서 타 측을 향하여 관통되는 체결홀이 형성된 체결부를 더 포함하고, 상기 쉴드 유닛은 적어도 두 개 이상으로 구비되되, 상기 체결부의 체결홀이 서로 마주한 상태에서 체결 부재에 의해 상호 결합될 수 있다.
또한 체결 부재는 일 측에서 상기 체결홀에 인입되는 볼트와 타 측에서 상기 볼트에 결합되는 너트를 포함할 수 있다.
또한 쉴드 유닛은 상기 쉴드 몸체부의 가장자리 중 상기 쉴드 절곡부가 형성되지 않은 잔여 영역의 일부 또는 전부에서 절곡되어 형성되는 쉴드 날개부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 용해로는, 내부에 수용 공간이 형성되는 챔버, 상기 챔버를 관통하여 구비되되, 일 측이 상기 챔버의 수용 공간에 위치하고, 타 측이 상기 챔버의 외부에 위치하도록 구비되는 플라즈마 토치, 상기 플라즈마 토치가 상기 챔버를 관통하는 영역에서 상기 플라즈마 토치와 상기 챔버 사이에 구비되어 상기 챔버를 절연하는 절연 부재 및 상기 챔버의 수용 공간 내에서 상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 구비되되, 상기 플라즈마 토치의 일 측에서 타 측을 향하여 바라볼 때, 상기 절연 부재를 오버랩하도록 형성되는 쉴드 유닛을 포함하며, 이로써 내부에서 플라즈마 용해 시, 챔버와 플라즈마 토치 사이의 절연 부재에 휘발된 금속이 증착되는 것을 최소화함으로써 챔버와 플라즈마 토치가 통전되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 내부를 절단하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 도시한 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 쉴드 유닛을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 쉴드 유닛을 결합하여 도시한 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 쉴드 유닛을 분해하여 저면에서 도시한 분해 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
일 실시예
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로는 금속을 플라즈마 용해하는 장치로서, 챔버(100), 플라즈마 토치(200), 절연 부재(300) 및 쉴드 유닛(400)을 포함한다.
먼저, 챔버(100)는 내부에 수용 공간이 형성되며, 후술할 플라즈마 토치(200)와 절연 부재(300)의 적어도 일부 및 쉴드 유닛(400)이 수용된다. 챔버(100)의 내부는 진공 펌프 등에 의해 진공 상태로 유지되며, 내부에서 금속 원료(10)가 용해될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 금속 원료(10)는 원료 공급부에서 챔버(100) 내부에 위치하는 몰드(500)로 공급되며, 후술할 플라즈마 토치(200)에 의해 용융 또는 용해되어 몰드(500)의 하부로 인출됨으로써 잉곳(20)으로 제조될 수 있다.
플라즈마 토치(200)는 아크방전 또는 고주파에 의하여 기체를 열 플라즈마로 만드는 장치이며, 열 플라즈마로 고밀도의 열을 공급하여 금속을 용융 또는 용해시키는 구성일 수 있다. 플라즈마 토치(200)는 내부에 전극, 노즐, 가스 유로, 냉각 유로 등을 포함할 수 있으며, 당 업계에서 통상의 기술자가 일반적으로 적용할 수 있는 플라즈마 토치(200)일 수 있다. 플라즈마 토치(200)는 챔버(100)를 관통하여 구비되되, 일 측이 챔버(100)의 수용 공간에 위치하고 타 측이 챔버(100)의 외부에 위치하도록 구비된다. 상세하게는 플라즈마 토치(200)가 챔버(100)의 상면을 관통하도록 구비되되, 플라즈마 토치(200)의 일 측에 해당하는 하부가 챔버(100)의 수용 공간에 위치하고, 플라즈마 토치(200)의 타 측에 해당하는 상부가 챔버(100)의 외부에 구비되어 가스 및 전원을 공급받을 수 있다. 플라즈마 토치(200)의 형태에는 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 원주형의 몸체 단부에 노즐을 포함한 형태일 수 있으며, 노즐이 챔버(100)의 수용 공간에 위치할 수 있다.
다음으로 절연 부재(300)는 플라즈마 토치(200)가 챔버(100)를 관통하는 영역에서 플라즈마 토치(200)와 챔버(100) 사이에 구비되어 챔버(100)를 절연할 수 있다. 절연 부재(300)는 절연 기능을 수행할 수 있는 다양한 합성수지 또는 이를 포함하는 비전도성 소재로 형성될 수 있다. 절연 부재(300)는 플라즈마 토치(200)가 챔버(100)를 관통하는 영역에서 플라즈마 토치(200)와 챔버(100) 사이에서 절연 기능을 수행함으로써 플라즈마 토치(200)와 챔버(100)의 쇼트를 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로는 챔버(100)의 수용 공간 내에서 플라즈마 토치(200)의 외주면을 따라 구비되되, 플라즈마 토치(200)의 일 측에서 타 측을 향하여 바라볼 때, 절연 부재(300)를 오버랩하도록 형성되는 쉴드 유닛(400)을 포함한다. 여기서 플라즈마 토치(200)의 일 측에서 타 측을 향하여 바라본다는 것은, 플라즈마 토치(200)의 일 측인 하부에서 플라즈마 토치(200)의 타 측이자 플라즈마 토치(200)가 챔버(100)를 관통하는 영역인 플라즈마 토치(200)의 상부를 바라본다는 것을 의미할 수 있다. 또한 쉴드 유닛(400)이 플라즈마 토치(200)의 일 측에서 타 측을 바라볼 때, 절연 부재(300)를 오버랩하도록 형성된다는 것은, 플라즈마 토치(200)의 하부에서 상부를 바라보았을 때, 절연 부재(300)가 보이지 않도록 쉴드 유닛(400)이 절연 부재(300)와 겹쳐져, 절연 부재(300)의 일부 또는 전부를 가리는 것을 의미할 수 있으며, 바람직하게는 절연 부재(300)의 전부를 가리는 것을 의미할 수 있다.
플라즈마 용해로에서는 플라즈마 토치(200)에 의해 금속이 용해되는 경우, 휘발된 금속이 챔버(100) 내부에 존재하게 된다. 이때, 휘발성이 강한 금속의 경우 휘발된 금속이 절연 부재(300)에 증착되는 경우가 빈번히 발생하며, 절연이 유지되어야 할 챔버(100)와 플라즈마 토치(200)가 통전되게 되고, 이는 플라즈마 용해로의 고장 또는 안전사고로 이어질 위험이 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로는 쉴드 유닛(400)을 포함하며, 특히 쉴드 유닛(400)이 플라즈마 토치(200)의 일 측에서 타 측을 향하여 바라볼 때 절연 부재(300)를 오버랩하도록 형성되어, 챔버(100)의 하부로부터 휘발되는 금속이 절연 부재(300)에 도달하는 경로 상에서 절연 부재(300)를 커버하며 쉴드(shield)하는 역할을 수행하게 된다. 즉, 챔버 하부에서 휘발된 금속은 챔버 상부에 위치한 절연 부재(300)에 도달하기 전에 경로상에 위치한 쉴드 유닛(400)에 증착되고 결국 쉴드 유닛(400)이 챔버(100)와 플라즈마 토치(200) 사이의 절연 부재(300)에 휘발된 금속이 증착되는 것을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 쉴드 유닛(400)은 절연 부재를 쉴드하는 기능을 수행하여, 결과적으로 챔버(100)와 플라즈마 토치(200)의 통전 현상 또는 쇼트 현상이 발생하는 것을 방지하고, 그로 인한 용해로의 장애 및 안전사고가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 다소 간이한 구조의 쉴드 유닛(400) 장착만으로 절연 부재(300)에 휘발 금속이 증착되는 것을 최소화할 수 있어, 용해로의 장애 또는 증착된 금속을 제거하기 위해 소요되는 가동 중단 시간을 최소화할 수 있으며, 이로써 용해로의 생산성을 높일 수 있게 된다.
한편, 절연 부재(300)는 고리 형태로 형성되되 고리의 내측에서는 플라즈마 토치(200)와 접하고 고리의 외측에서는 챔버(100)와 접하도록 형성될 수 있으며, 그 결과 절연 부재(300)와 챔버(100)를 보다 확실하게 절연하고, 챔버 내외부의 기밀성을 유지할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 쉴드 유닛(400)의 구조에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 쉴드 유닛(400)은 쉴드 몸체부(410)와 쉴드 절곡부(420)를 포함할 수 있다.
쉴드 몸체부(410)는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 보다 상세하게는 사각 플레이트, 삼각 플레이트의 형태로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 직선부와 곡선부를 포함하는 반원형의 플레이트로 형성되어 후술하는 것과 같이 두 개의 쉴드 유닛(400)이 마주한 상태에서 결합되는 경우 두 개의 쉴드 몸체부(410)가 원형을 이루도록 형성될 수 있다. 이로써 쉴드 유닛(400)은 고리형의 절연 부재(300)를 오버랩할 수 있으며, 절연 부재(300)를 쉴드하는 역할을 효과적으로 수행하여 휘발 금속의 증착을 최소화할 수 있다.
또한 쉴드 유닛(400)은 쉴드 몸체부(410)의 가장자리 일 측에서 절곡되어 형성되는 쉴드 절곡부(420)를 포함할 수 있다. 쉴드 몸체부(410)가 상술한 바와 같이 반원형의 플레이트로 형성되는 경우, 쉴드 몸체부(410)의 가장자리 일 측이란 반원형의 직선부를 의미할 수 있다.
쉴드 절곡부(420)는 쉴드 몸체부(410)에서 수직하게 절곡될 수 있다. 이는 서로 다른 두 개의 쉴드 절곡부(420)가 서로 마주한 상태로 결합되는 경우, 쉴드 몸체부(410)가 수평을 이룬 채 플라즈마 토치(200)에 결합될 수 있게 하여, 챔버(100)의 하부로부터 휘발되는 금속을 수평한 면으로 쉴드할 수 있게 되며 이로써 쉴드 효과를 극대화할 수 있게된다.
쉴드 유닛(400)은 플라즈마 토치(200)의 외주면을 따라 적어도 두 개 이상이 구비되되, 쉴드 절곡부(420)가 서로 마주한 상태에서 상호 결합될 수 있다. 이처럼 쉴드 유닛(400)이 복수 개로 구비되되, 쉴드 절곡부(420)가 서로 마주한 상태에서 결합되는 구조의 경우, 쉴드 유닛(400)을 플라즈마 토치(200)에 장착하기 용이하여 작업자의 작업 용이성이 크게 증대된다. 또한 다양한 형태, 크기의 쉴드 유닛(400)을 필요에 따라 조합하여 결합할 수 있어 쉴드 효과를 다양하게 구현할 수 있다.
계속해서 도 4를 참조하여 쉴드 몸체부(410)에 대해 설명하면, 쉴드 몸체부(410)에는 플라즈마 토치(200)의 외주면의 적어도 일부와 대응되도록 만입된 형태의 만입부(411)가 형성될 수 있다. 쉴드 몸체부(410)는 플라즈마 토치(200)의 외주면에 구비되는 구성이며, 동시에 챔버(100) 하부에서 휘발된 금속이 플라즈마 토치(200)의 상부에 위치하는 절연 부재(300)에 증착되는 것을 최소화하기 위해 쉴드 역할을 수행하는 구성이다. 따라서, 플라즈마 토치(200)의 외주면에서 플라즈마 토치(200)와 기밀하게 결합될 필요가 있으며, 이를 위해 플라즈마 토치(200)의 외주면의 적어도 일부와 대응되도록 만입된 형태의 만입부(411)에서 플라즈마 토치(200)의 외주면과 기밀하게 접하고, 그 상태에서 후술할 쉴드 절곡부(420)의 체결부(422)에서 다른 쉴드 유닛(400)과 결합할 수 있게 된다.
한편, 쉴드 절곡부(420)는 쉴드 몸체부(410)에 형성된 상기 만입부(411)를 따라 절곡되어 형성되는 토치 커버부(421)를 더 포함할 수 있다. 토치 커버부(421)는 상기 만입부(411)를 따라 절곡되어 형성되며, 특히 플라즈마 토치(200)의 외주면과 대응되게 형성되어 플라즈마 토치(200)에 쉴드 유닛(400)이 안정적으로 안착된 상태에서 결합되게 한다. 이외에도 쉴드 몸체부(410)의 하부에서 쉴드되지 않고 투과되는 휘발 금속이 절연 부재(300)에 도달하기 이전에 토치 커버부(421)에 의해 접촉되는 경로가 증가함으로써 최종적으로 절연 부재(300)에 휘발 금속이 증착되는 양을 최소화할 수 있다.
또한, 쉴드 절곡부(420)는 일 측에서 타 측을 향하여 관통되는 체결홀(422a)이 형성된 체결부(422)를 더 포함할 수 있으며, 쉴드 유닛(400)은 적어도 두 개 이상으로 구비되되 상기 체결부(422)의 체결홀(422a)이 서로 마주한 상태에서 체결 부재(430)에 의해 상호 결합될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 쉴드 유닛(400)은 체결부(422)를 포함함으로써, 두 개의 쉴드 유닛(400)이 서로 마주한 상태에서 결합되어 절연 부재(300)를 효과적으로 쉴드 또는 커버할 수 있다.
체결부(422)는 후술하는 바와 같이 쉴드 몸체부(410)에 만입부(411)가 추가로 형성될 경우, 만입부(411)의 양측으로 각각 하나씩 형성되어 총 두 개의 체결부(422)가 형성될 수 있다. 이처럼 두 개의 체결부(422)가 마주한 상태에서 각각 결합되는 경우, 플라즈마 토치(200)의 외주면에 보다 안정적으로 결합될 수 있으며, 결합 용이성이 향상될 수 있다.
체결 부재(430)는 예를 들어 일 측에서 체결홀(422a)에 인입되는 볼트와 타 측에서 볼트에 결합되는 너트를 포함할 수 있으며, 체결홀(422a)의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는, 쉴드 절곡부(420)가 일 측에서 타 측을 향하여 관통되는 체결홀(422a)이 형성된 체결부(422)를 더 포함하고, 쉴드 유닛(400)이 두 개로 구비되어 체결부(422)의 체결홀(422a)이 서로 마주한 상태에서 체결 부재(430)에 의해 상호 결합되되, 두 개의 쉴드 유닛(400) 중 어느 하나의 체결부(422)는 체결홀(422a)의 둘레를 따라 돌출 형성되는 체결 가이드(422b)를 포함할 수 있다. 두 개의 쉴드 유닛(400) 중 어느 하나의 체결부(422)에 형성된 체결 가이드(422b)는, 체결 가이드(422b)가 형성되지 않은 다른 체결부(422)의 체결홀(422a)에 삽입될 수 있고, 이로써 두 개의 쉴드 유닛(400)이 체결 부재(430)에 의해 서로 체결되기 전에 임시로 결합되어 최종적으로 체결 부재(430)에 의한 결합이 정위치에서 용이하게 이루어질 수 있으며, 쉴드 유닛(400)의 조립성 및 장착성이 크게 향상될 수 있다. 다만 이를 위해 쉴드 유닛(400)이 두 개로 구비되는 경우 체결홀(422a)의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다.
체결 가이드(422b)의 형태는 체결 가이드(422b)가 형성되지 않은 체결홀(422a)의 형태와 대응될 수 있다. 여기서 형태란 형상과 크기를 모두 포함하는 개념이며, 체결 가이드(422b)의 형태가 체결홀(422a)의 형태와 대응된다는 의미는 하나의 쉴드 유닛(400)의 체결부(422)에 포함된 체결 가이드(422b)가 다른 하나의 쉴드 유닛(400)의 체결부(422)에 형성된 체결홀(422a)에 삽입될 수 있는 형상과 크기로 형성된다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어 체결홀(422a)이 원형으로 형성되는 경우, 체결 가이드(422b)는 단면이 원형인 원주 형상으로 형성될 수 있으며, 체결 가이드(422b)의 단면 크기는 마주하는 체결홀(422a)에 기밀하게 끼움 결합될 수 있도록 오프셋의 크기만큼 작은 것을 의미할 수 있다. 체결 가이드(422b)가 체결홀(422a)에 삽입된 이후에는, 체결 부재(430)가 체결 가이드(422b) 및 체결홀(422a)을 함께 관통하여 결합됨으로써 쉴드 유닛(400)이 서로 결합될 수 있다.
다른 실시예
본 발명의 다른 실시예는 쉴드 유닛(400)이 쉴드 날개부(440)를 더 포함하는 점에서 일 실시예와 차이가 있다. 일 실시예와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 다른 실시예에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 일 실시예의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉴드 유닛(400)에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 용해로에서, 쉴드 유닛(400)은 쉴드 몸체부(410)의 가장자리 중 쉴드 절곡부(420)가 형성되지 않은 잔여 영역의 일부 또는 전부에서 절곡되어 형성되는 쉴드 날개부(440)를 더 포함할 수 있다. 쉴드 몸체부(410)가 반원형의 플레이트로 형성되는 경우, 쉴드 몸체부(410)의 가장자리 중 쉴드 절곡부(420)가 형성되지 않은 잔여 영역이란 반원형의 곡선부를 의미할 수 있으며, 쉴드 날개부(440)의 절곡 방향은 쉴드 유닛(400)이 플라즈마 토치(200)에 장착되었을 때 절연 부재(300)를 향하도록 절곡될 수 있다.
이처럼 쉴드 유닛(400)이 쉴드 날개부(440)를 더 포함하고, 특히 쉴드 날개부(440)가 절연 부재(300) 방향을 향하여 절곡됨으로써 챔버(100)의 하부에서 상부 방향으로 상하 직선 이동하는 휘발 금속뿐 아니라, 대각선 방향으로 이동하는 휘발 금속이 절연 부재(300)에 증착되는 것을 추가적으로 방지할 수 있다.
또한 쉴드 날개부(440)는 쉴드 몸체부(410)로부터 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있으나, 바람직하게는 쉴드 몸체부(410)와 쉴드 날개부(440) 사이의 내각(a)이 적어도 90도 이상으로 형성될 수 있으며, 이로써 대각선 방향으로 이동하는 휘발 금속이 절연 부재(300)에 증착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또 다른 실시예
본 발명의 또 다른 실시예는, 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 쉴드 유닛(400)이 로킹부(450)와 로킹 너트(460)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 상술한 일 실시예 및 다른 실시예와 공통된 내용은 가급적 생략하고 이하에서는 차이점 중심으로 설명하기로 한다. 즉, 또 다른 실시예에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 일 실시예 및 다른 실시예의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 용해로에서, 쉴드 유닛(400)의 쉴드 몸체부(410)는 하부로 돌출 형성되는 로킹부(450)와 상기 로킹부(450)의 외주에 결합되는 로킹 너트(460)를 더 포함할 수 있다.
로킹부(450)는 쉴드 몸체부(410)의 하부로 돌출 형성되되 쉴드 몸체부(410)의 만입부(411)의 형태를 따라 형성될 수 있다. 따라서 로킹부(450)의 내주면은 플라즈마 토치(200)의 외주면의 적어도 일부와 대응되도록 형성될 수 있으며, 로킹부(450)의 외주면에는 나사산이 형성되어 로킹 너트(460)가 결합될 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 두 개의 쉴드 유닛(400)이 서로 마주한 상태에서, 각각의 쉴드 유닛(400)에 형성되는 로킹부(450)는 내주면에서 플라즈마 토치(200)의 외주면과 접하고, 로킹부(450)의 외주면에서는 로킹 너트(460)가 결합됨으로써, 두 개의 쉴드 유닛(400)이 플라즈마 토치(200)에 고정된 상태로 상호 결합될 수 있다. 이때 로킹 너트(460)는 플라즈마 토치(200)의 하부로부터 삽입될 수 있다.
이처럼 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 용해로의 쉴드 유닛(400)은 로킹부(450)와 로킹 너트(460)에 의해 결합됨으로써, 결합력을 보강하고 결합 용이성을 확보할 수 있다. 이를 상세히 설명하면, 쉴드 몸체부(410)의 상부에 위치한 체결부(422)에 의해서만 쉴드 유닛(400)이 결합되는 경우, 상대적으로 쉴드 몸체부(410)의 하부가 벌어지는 현상이 발생할 수 있으나, 쉴드 몸체부(410)의 하부에서 로킹부(450)와 로킹 너트(460)에 의해 결합되는 경우 하부 벌어짐 현상을 방지하고 결합력을 보강할 수 있다. 또한, 로킹 너트(460)가 로킹부(450)의 하부에서 결합하는 방식이므로, 쉴드 유닛(400)이 중력에 의해 하부로 낙하하는 것을 받친 상태에서 결합할 수 있어, 체결부(422)에 의한 체결보다 용이하게 결합할 수 있다.
다만, 상기 로킹부(450)와 로킹 너트(460)는 일 실시예에서 상술한 쉴드 절곡부(420)와 반드시 함께 구비되어야 하는 것은 아니며, 로킹부(450)와 로킹 너트(460)의 결합만으로도 쉴드 유닛(400)이 플라즈마 토치(200)에 결합될 수 있으므로, 쉴드 유닛(400)이 쉴드 절곡부(420)를 포함하지 않고 로킹부(450)와 로킹 너트(460)만을 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10: 금속 원료
20: 잉곳
100: 챔버
200: 플라즈마 토치
300: 절연 부재
400: 쉴드 유닛
410: 쉴드 몸체부
411: 만입부
420: 쉴드 절곡부
421: 토치 커버부
422: 체결부
422a: 체결홀
422b: 체결 가이드
430: 체결 부재
440: 쉴드 날개부
450: 로킹부
460: 로킹 너트
500: 몰드

Claims (9)

  1. 내부에 수용 공간이 형성되는 챔버;
    상기 챔버를 관통하여 구비되되, 일 측이 상기 챔버의 수용 공간에 위치하고, 상기 일 측의 반대 측인 타 측이 상기 챔버의 외부에 위치하도록 구비되는 플라즈마 토치;
    상기 플라즈마 토치가 상기 챔버를 관통하는 영역에서 상기 플라즈마 토치와 상기 챔버 사이에 구비되어 상기 챔버를 절연하는 절연 부재; 및
    상기 챔버의 수용 공간 내에서 상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 구비되되, 상기 챔버의 수용 공간에 위치하는 상기 플라즈마 토치의 일 측 단부에서 상기 챔버의 외부에 위치하는 상기 플라즈마 토치의 타 측을 향하여 바라볼 때, 상기 절연 부재와 겹쳐짐으로써 상기 절연 부재의 적어도 일부가 가려져 보이지 않도록 구비되는 쉴드 유닛을 포함하는 플라즈마 용해로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 부재는,
    고리 형태로 형성되되, 내측에서는 상기 플라즈마 토치와 접하고, 외측에서는 상기 챔버와 접하도록 형성되는 플라즈마 용해로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 유닛은,
    플레이트 형태의 쉴드 몸체부; 및
    상기 쉴드 몸체부의 가장자리 일 측에서 절곡되어 형성되는 쉴드 절곡부를 포함하는 플라즈마 용해로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 쉴드 유닛은,
    상기 플라즈마 토치의 외주면을 따라 적어도 두 개 이상이 구비되되, 상기 쉴드 절곡부가 서로 마주한 상태에서 상호 결합되는 플라즈마 용해로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 쉴드 몸체부에는,
    상기 플라즈마 토치의 외주면의 적어도 일부와 대응되도록 만입된 형태의 만입부가 형성되는 플라즈마 용해로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 쉴드 절곡부는,
    상기 쉴드 몸체부에 형성된 상기 만입부를 따라 절곡되어 형성되는 토치 커버부를 포함하는 플라즈마 용해로.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 쉴드 절곡부는,
    일 측에서 타 측을 향하여 관통되는 체결홀이 형성된 체결부를 더 포함하고,
    상기 쉴드 유닛은,
    적어도 두 개 이상으로 구비되되, 상기 체결부의 체결홀이 서로 마주한 상태에서 체결 부재에 의해 상호 결합되는 플라즈마 용해로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 체결 부재는,
    일 측에서 상기 체결홀에 인입되는 볼트와 타 측에서 상기 볼트에 결합되는 너트를 포함하는 플라즈마 용해로.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 쉴드 유닛은,
    상기 쉴드 몸체부의 가장자리 중 상기 쉴드 절곡부가 형성되지 않은 잔여 영역의 일부 또는 전부에서 절곡되어 형성되는 쉴드 날개부를 더 포함하는 플라즈마 용해로.
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KR102060753B1 (ko) * 2018-07-31 2019-12-31 한국수력원자력 주식회사 토치 몸체 지지용 장치
KR20200079072A (ko) * 2018-12-24 2020-07-02 한국가스공사 가스저장탱크의 노즐부 차단밸브 분리 및 설치 장치 및 이것을 이용한 분리 및 설치 방법

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