KR20010020643A - 플라즈마 분사 장치 - Google Patents

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뮐러마르쿠스
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제라드 바르베자트; 발렌틴 폭트
술처 멧코 아게
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Abstract

플라즈마 분사 장치는 양극 기부 몸체 부재를 구비한 플라즈마 토치 헤드와, 음극 기부 몸체 부재와, 양극 기부 몸체 부재와 음극 기부 몸체 부재 사이에 삽입된 절연 부재를 포함한다. 양극 기부 몸체 부재 내에, 양극 기부 몸체 부재 내에 제공된 본질적으로 원추형인 리세스 내로 개방된 가스 공급 채널이 제공된다. 이 가스 공급 채널을 거쳐, 가스는 코팅 분말 공급 튜브와 출구 노즐 사이에 위치된 공동 내로 공급될 수 있다. 이에 의해, 출구 노즐의 영역 내의 코팅 분말 입자의 축적이 실질적으로 방지될 수 있고 이러한 플라즈마 분사 장치로 도포된 코팅의 품질이 개선된다.

Description

플라즈마 분사 장치 {PLASMA SPRAYING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 토치 헤드와, 플라즈마 토치 헤드 내에 제공되며 양극(anode)으로 사용되는 중심 종방향 축을 갖는 출구 노즐과, 플라즈마 토치 헤드 내에 제공되며 출구 노즐의 중심 종방향 축에 대해 대체로 수직으로 연장되는 코팅 분말 공급 채널을 포함하는 플라즈마 분사 장치에 관한 것이다.
"플라즈마 분사 장치"라는 표현은 본원에서 소위 플라즈마트론(plasmatron)을 구비해서 코팅 재료가 분말의 형태로 플라즈마 젯(plasma jet)으로 공급되는 코팅 장치로 이해될 것이다. 코팅 분말은 플라즈마 젯 내에서 용융되어 균질인 층으로서 모재에 도포된다.
오늘날 이용되는 거의 모든 플라즈마 분사 장치에서, 코팅 분말은 플라즈마 젯에 측방향으로, 즉 반경방향으로 공급된다. 이러한 플라즈마 분사 장치를 이용해서 코팅된 모재의 검사는 개재물의 형태인 이질적인 부분이 도포된 코팅 층 내에서 종종 발생할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 개재물의 발생의 원인은 주로 코팅 분말 입자가 플라즈마 토치 헤드의 양극으로 사용되는 출구 노즐에 고착되어 이러한 분말 덩어리가 종종 플라즈마 젯에 의해 동반된다는 사실에 있다. 플라즈마 젯에 의해 동반된 분말 덩어리는 보통 각각 심하게 산화되고 오염되어, 결과적으로 도포된 코팅의 품질을 손상시킨다.
특히 공기 역학적인 상태가 이러한 분말 입자 덩어리의 발생의 원인이 되는 것으로 추측된다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 품질을 나타내는 코팅을 도포할 수 있는 플라즈마 토치 헤드를 갖는 플라즈마 분사 장치를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 도포된 코팅 내의 코팅 분말 입자의 덩어리의 발생이 방지되는 플라즈마 토치 헤드를 갖는 플라즈마 분사 장치를 제공하는 것이다.
이러한 그리고 다른 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 플라즈마 토치 헤드와, 플라즈마 토치 헤드 내에 제공되며 양극으로 사용되는 출구 노즐과, 출구 노즐의 중심 종방향 축에 대해 대체로 수직으로 연장되는 플라즈마 토치 헤드 내에 제공된 코팅 분말 공급 채널을 포함하는 플라즈마 분사 장치를 제공하는 것이다.
플라즈마 토치 헤드는 출구 노즐의 영역 내의 코팅 분말 입자의 덩어리가 실질적으로 제거되도록 기상 매체(gaseous medium)를 출구 노즐에 공급하는 적어도 하나의 가스 출구 개구(aperture)를 구비한다.
양호한 실시예에서, 플라즈마 토치 헤드는 가스 출구 개구와 코팅 분말 공급 채널 사이에 위치된 공동(cavity)을 한정하는 지지 부재를 포함하고, 이에 의해 기상 매체가 공동 내로 공급된다.
이러한 방식으로, 전술한 문제점들이 해결될 수 있고, 코팅 분말 채널과 출구 노즐 사이의 영역 내의 코팅 분말 입자의 덩어리의 발생이 방지될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 장치의 실시예가 첨부된 도면을 참조해서 더욱 상세하게 설명된다.
도1은 종래의 플라즈마 토치 헤드의 개략적인 측면도.
도2는 본 발명에 따른 플라즈마 토치 헤드의 개략적인 측면도.
도3은 도2의 플라즈마 토치 헤드의 평면도.
도4는 도2의 플라즈마 토치 헤드의 전면도.
도5는 도2의 플라즈마 토치 헤드의 양극 기부 몸체 부재의 평면도.
도6은 도2의 플라즈마 토치 헤드의 양극 기부 몸체 부재의 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 플라즈마 토치 헤드
2 : 양극 기부 몸체 부재
3 : 절연 몸체 부재
4 : 음극 기부 몸체 부재
6 : 출구 노즐
7 : 음극 부재
9 : 튜브 부재
10 : 플라즈마 젯
12 : 가스 공급 채널
13 : 리세스
14 : 지지 부재
15 : 공동
도1은 종래의 플라즈마 토치 헤드(1)의 개략적인 측면도를 도시한다. 이 도면에서 알 수 있는 것처럼, 플라즈마 토치 헤드(1)는 양극 기부 몸체 부재(2)와, 음극(cathode) 기부 몸체 부재(4)와, 양극 기부 몸체 부재(2)와 음극 기부 몸체 부재(4) 사이에 삽입되어 음극 기부 몸체 부재(4)로부터 양극 기부 몸체 부재(2)를 전기적으로 절연시키는 절연 몸체 부재(3)를 포함한다.
양극 기부 몸체 부재(2)는 양극 노즐(6)을 구비하고, 음극 기부 몸체 부재(4)는 음극 부재(7)를 구비한다. 플라즈마 토치 헤드(1)는 종방향 중심 축(L1)을 가지며, 전술한 양극 노즐(6) 및 전술한 음극 부재(7)가 플라즈마 토치 헤드(1)의 중심 종방향 축(L1)에 대해 수직으로 연장되는 축(L2)을 따라 위치된다는 것을 도1에서 알 수 있다. 따라서, 플라즈마 토치 헤드(1)에 의해 생성된 플라즈마 젯(10)은 축(L2)의 방향으로 플라즈마 토치 헤드(1)로부터 측방향으로 방출된다.
양극 기부 부재(2) 및 음극 기부 부재(4) 모두는 예를 들어 황동인, 양호한 전기 전도성을 갖는 재료로 제조된다. 이에 의해, 양극 노즐(6)은 양극 기부 부재(2)에 전기적으로 연결되고, 음극 부재(7)는 음극 기부 부재(4)에 전기적으로 연결된다. 코팅 분말의 공급은 플라즈마 토치 헤드(1)의 외부에 제공된 튜브 부재(9)에 의해 수행된다. 이 튜브 부재(9)가 전술한 종방향 축(L2)에 대해 수직으로 연장되므로, 코팅 재료는 대체로 반경방향으로 플라즈마 젯(10)에 공급된다. 플라즈마 토치 헤드(1)는 매우 소형으로 설계되었다. 따라서, 이러한 플라즈마 토치 헤드(1)를 포함하는 플라즈마 분사 장치는 특히 튜브 및 파이프의 내측 벽을 코팅하기에 적합하다.
플라즈마 토치 헤드(1)가 작동에 필요한 냉각 매체 및 다른 매체를 공급하기 위해 제공된 다수의 채널을 더 포함하는 것이 이해된다. 그러나, 이러한 채널들은 본 발명과 관련이 없으므로, 도면에 도시되지 않았다.
도2는 본 발명에 따른 플라즈마 토치 헤드(1)의 측면도를 도시하고, 도3은 도2의 플라즈마 토치 헤드(1)의 평면도를 도시하며 도4는 도2의 플라즈마 토치 헤드(1)의 정면도를 도시한다. 이하에서, 플라즈마 토치 헤드(1)의 설계가 더 상세하게 설명되고, 동일한 부품 및 요소들은 도1에서와 동일한 도면 부호를 지시된다.
본 발명에 따른 플라즈마 토치 헤드(1)는 양극 기부 몸체 부재(2)의 내부에 위치된 (도2의) 가스 공급 채널(12)을 구비한다. 또한, 양극 기부 몸체 부재(2)는 본질적으로 원추형 형상을 갖는 리세스(13)를 구비한다. 가스 공급 채널(12)은 이 리세스(13) 내로 개방된 출구 개구(12a)를 갖는다. 코팅 재료를 공급하기 위해 제공된 튜브 부재(9)는 리세스(13)와 코팅 분말 공급 튜브 부재(9) 사이로 연장되는 공동(15)을 갖는 지지 부재(14)에 고정된다. 이 공동(15)은 도2에서 도시된 것처럼, 채널(12)을 거쳐 공급되는 가스(16)로 채워질 수 있다. 가스(16)는 플라즈마 젯(10)을 향한 측면에서 공동(15)으로부터 방출된다. 이러한 방식으로, 양극 노즐(6)의 출구 에지와 분말 공급 튜브 부재(9)의 개구부(mouth) 사이의 공기 역학적으로 중요한 영역 내에서 코팅 분말의 축적이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
도5는 양극 기부 몸체 부재(2)의 평면도를 도시하고, 도6은 양극 기부 몸체 부재(2)의 종단면도를 도시한다. 이들 두 개의 도면에서, 특히 양극 노즐(6)의 설계와 리세스(13)의 형태를 알 수 있다.
필요한 효과에 따라 그리고 코팅 분말의 종류에 의존해서, 반응성 또는 불활성 가스가 채널(12)을 거쳐 공급될 수 있다. 대부분의 경우에서, 분당 10 내지 20 리터의 속도로 채널(12)을 통해 가스를 공급하는 것이 충분하다.
본 발명에 따르면, 코팅 분말 채널과 출구 노즐 상의 영역 내의 코팅 분말 입자의 덩어리의 발생이 방지되어 개선된 품질의 코팅을 도포할 수 있는 플라즈마 분사 장치를 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 플라즈마 토치 헤드 수단과, 중심 종방향 축을 가지며 상기 플라즈마 토치 헤드 수단 내에 제공되며 양극으로 사용되는 출구 노즐 수단과, 상기 플라즈마 토치 헤드 수단 내에 제공되며 상기 출구 노즐 수단의 상기 중심 종방향 축에 대해 대체로 수직으로 연장되는 코팅 분말 공급 채널 수단을 포함하는 플라즈마 분사 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 토치 헤드 수단은 상기 출구 노즐 수단의 영역 내의 코팅 분말 입자의 축적이 실질적으로 방지되도록 상기 출구 노즐 수단에 기상 매체를 공급하는 적어도 하나의 가스 출구 개구 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치 헤드 수단은 상기 적어도 하나의 가스 출구 개구 수단과 상기 코팅 분말 공급 채널 수단 사이에 위치된 공동 수단을 한정하는 지지 부재 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치 헤드 수단은 상기 출구 노즐 수단을 포함하는 양극 기부 몸체 수단과, 음극 수단을 포함하는 음극 기부 몸체 수단과, 상기 양극 기부 몸체 수단과 상기 음극 기부 몸체 수단 사이에 삽입된 절연 몸체 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분사 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 양극 기부 몸체 수단은 본질적으로 원추형 형상을 갖는 리세스 수단을 구비하고, 상기 적어도 하나의 가스 출구 개구 수단은 상기 리세스 수단 내로 개방되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 플라즈마 토치 헤드 수단은 원추부의 선단의 영역 내에서 상기 리세스 수단 내로 개방된 가스 공급 채널 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 분사 장치.
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