KR20020013849A - 플라즈마 토치 카트리지 및 끼워진 플라즈마 토치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 토치는 단지 여섯 부분으로 이루어진 교환가능한 카트리지(100)를 포함한다.

-전해질 구리로 제조된 양극 노즐(1)

-L자형 S32-0684-AMctrolytic 구리로 제조된 음극 지지부(2)

-도핑된 텅스텐 음극(3)

-플라스틱 물질로 제조된 음극을 중심에 둔 디퓨저 장치(4)

-플라스틱 물질로 제조된 조립구(5)

-세라믹 삽입부(6)

이 부분들은 프레스에 의해 조립되며, 이 부분들의 조립은 토치의 양극(1) 및 다른 구성요소의 냉각회로를 이루는 볼륨(71, 72, 73)을 이루며, 플라즈마 가스는 도관 및 코넥터로 유입된다.

유체의 유입 및 유출은 간편 카트리지(100) 조립에 제공되는 연결 및 보유 구조를 통한다는 것은 확실하다.

Description

플라즈마 토치 카트리지 및 끼워진 플라즈마 토치{Plasma torch cartridge and plasma torch equipped therewith}

아크 플라즈마는 열 플라즈마의 군에 속한다. 그것은 대기 압력영역 내의 압력에서 도전성이지만 대체로 전기적으로 중성인 부분적으로 이온화된 가스 매질이다. 그것은 플라즈마 토치에 의해 하나 이상의 플라즈마 가스를 두 전극 사이에 보유되는 전기 아크를 통과시킴으로써 생성된다.

가스를 고온 및 고비(high specific) 엔탈피로 가져가기 위해 불어내는(blown) 아크 토치가 사용된다. 이것은 아크가 두 전극을 구비하는 토치의 내측에 제한되며 이 과정에서 사용되는 것은 고온 가스(플라즈마)의 고속 제트라는 것을 의미한다.

도 1은 그런 토치의 원리를 아주 개략적으로 나타내고 있다. 이런 유형의 토치는 두 전극, 즉 서로 동심(同心)이며 그것들 사이에 가스 순환 채널(7)을 제공하는 양극(1) 및 음극(3)을 포함한다.

두 전극(1,3)은 고전압, 고주파수(HV-HF) 발전기 및 직류 발전기에 연결된다. 이것들은 이것들의 용융을 막기 위해 에너지가 냉각(물 순환에 의해)되어야 할필요가 있다.

처음 HV-HF 발전기에 의해, 전기적 아크(8)는 두 전극(음극 및 양극)사이에서 도입된 가스를 이온화시키고 내부 전극 공간을 도전성으로 만들면서 발화한다. 직류 발전기는 그런 다음 아크를 이 공간으로 유입시켜서 유지시킬 수 있다.

토치에 제공되는 파워는 양극과 음극 사이에 걸리는 전압의 세기(조절될 수 있는)의 곱과 일치한다. 이 전압은 사용되는 가스의 유형 및 유량같은 여러 변수들에 의존할 뿐만 아니라, 무의미하지 않은 정도로, 전극의 마손에도 의존한다. 플라즈마(9)의 파워는 토치에 제공되는 파워에 냉각수에서의 손실을 뺀 것과 일치한다. 따라서, 전극의 마손은 그것에 심각한 손실을 준다. 이것은 그것들의 기하학적 구조, 그것들의 냉각 효율, 그것들의 동축성, 및 가스의 유형 및 순도에 의존한다.

아크(8) 플라즈마(9)를 발생시키는 설비는 열 스프레이(표면 처리), 가스 가열 또는 화학적 합성에 사용된다. 전기 아크에 의해 가스에 제공되는 에너지는 그것들을 10,000K 이상의 온도까지 가열시킬 수 있다.

플라즈마 가스 또는 가스들의 선택은 거의 무제한적이다. 그것은 처리(산화, 질화, 환원 매질내 고온 등)에 필요한 기능에 따른다. 파워 범위는 수 키로와트(kilowatt)로부터 수 메가와트(megawatt)에 이르기까지 매우 광범위하다. 아주 종종, 잠재적 작용 범위가 선택된 플라즈마 가스의 유형 및 유량에 의해 지시되곤 한다.

따라서 토치는 그것의 기술이 플라즈마 가스의 선택 및 원하는 작업 파워와 조화되어야 하기 때문에 종종 주어진 응용법에 따라 설계된다.

그것의 크기, 그것의 형태 및 그것의 단순성도 만약 그것이 좁거나 열악한 환경에서 작동될 필요가 있다면 역시 중요해진다.

최근 존재하는 토치는 적어도 대략 열개의 부품(시일(seal), 스크류 및 유체 커넥터를 제외한)을 포함하는 복잡한 유닛이다. 전극의 동축성은 시일에 대하여 수용가능한 허용오차를 가진 제조된 부분들의 더미에 의존한다.

하나 또는 두 전극의 교체는 정기적으로 수행되어야 할 작업이다(대부분의 경우 대략 10시간 후에 작업). 이 작업은 항상 서브장치들이 분해되고 시일이 교환될 것을 필요로 한다.

이것을 설명하기 위해, 이제 공지의 플라즈마 토치의 세 가지 예가 간단히 기술될 것이다.

제1공지 토치는 공기/아르곤 또는 산소/아르곤 혼합물과 함께 작용하며, 그 파워는 대략 100kW이다. 그것은 15개의 제조된 부분, 21개의 시일, 22개의 스크류 및 6개의 유체 커넥터로 이루어진다. 보통 마모가 일어나는 부분은 음극 및 양극, 절연성 부쉬 및 분사노즐이다. 최고의 사용조건에서 100시간 미만의 작업시간일 때 최소의 관리유지(양극의 교환)가 필요하다.

제2공지 토치는 중탄화수소의 수소열분해(hydropyrolysis)용으로 개발되어졌다. 플라즈마 가스는 아르곤 및 수소이며, 이것은 토치 출력에서 메탄과 혼합된다. 이 토치는 열 스프레이 총과 유사하다. 그것은 유체 공급 커넥터 및 스크류를 제외하고, 10개의 제조된 부분과 7개의 오링(O-ring)을 가진다.

세번째 예로서 술절 메트코(SULZER METCO)에 의해 판매된 제일 단순한 토치의 하나가 언급될 수 있다. 이것은 열 스프레이 총 F4-MB이다. 이 유형의 토치는 통상 아르곤, 헬륨 및 질소의 각각 또는 혼합물과 함께 작용한다. 수소는 파워(피크 아크 전압에서 증가)를 얻기 위해 종종 첨가된다. 그럼에도 불구하고 8 개의 제조된 부분, 14 개의 오링, 12 개의 스크류 구성요소 및 3 개의 유체 커넥터가 있다.

본 발명에 따른 토치의 목적은, 가능한 한 토치 자체의 조립을 단순화시키며, 다른 한 편으로는, 때때로 마모된 부분의 교체를 단순화 시키는 것이다. 그것은 특히, 알파 방사기에 의해 심하게 오염되는 염소화 방사성 폐기물의 열분해용 가스 후연소 반응기내에 가스 가열 응용법을 위해 개발되어왔다. 이 반응기는 글로브 박스내에서 작용하도록 의도된다.

(방사성의, 글로브 박스 또는 원거리의 매니퓰레이터 (manipulator)로 작업하는 것이 강제되는)열악한 환경에서, 작업은 가능한 한 단순화되어야 한다. 서브 유닛의 표준 교환은 종종 복잡한 유닛내 분리된 부분의 분해 및 조립에 있어 바람직하다. 조정 시간이 짧을수록 새로이 검사된 서브 유닛의 신뢰도는 분해되고 재조립된 복잡한 유닛의 것보다 훨씬 높다.

이 목적을 위해, 본 발명에 따른 플라즈마 토치는 두 부분, 즉 카트리지 연결 및 보유 구조에 삽입되도록 의도되어진 플라즈마 발생기를 이루는 소모성의 교환가능한 카트리지로 설계된다. 이 카트리지 연결 및 보유 구조의 목적은 카트리지를 플라즈마 가스, 냉각 유체 및 전류의 공급체에 연결하는 것이다. 이 구조는 이 목적의 제1카트리지 연결 수단을 이룬다.

이 제1수단은 전류, 물 및 가스의 공급을 위한 매개물로 작용한다. 따라서 이 공급체는 플라즈마 카트리지로부터 완전히 분리되어진다.

본 구조는 전류, 물 및 가스를 공급하는 제1수단에 카트리지가 기계적으로 연결되도록 유지하기 위해 카트리지 고정 수단과 맞물리거나 또는 맞물리지 않는 제2수단을 구비한다.

본 발명은 플라즈마 토치 분야에 관한 것이다.

도 1은 이미 언급된 플라즈마 토치의 원리를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따라 조립된 카트리지의 축방향 단면도,

도 3은 음극 지지부 및 이 지지부와 조립된 조립구의 하단부의 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 지지부의 평면도,

도 5는 음극 중심 장치 및 이 중심 장치와 조립된 음극의 축방향 단면도,

도 6은 도 5에 도시된 중심 장치 및 음극의 평면도,

도 7은 도 5에 도시된 중심 장치의 변형예 및 음극의 평면도,

도 8은 양극, 이 양극상에 조립된 삽입부 및 이 양극과 조립된 조립구의 상부 부분의 축방향 단면도,

도 9는 도 8에 도시된 양극 및 삽입부의 평면도,

도 10은 조립구의 축방향 단면도,

도 11은 개략적으로 도시된 상기 카트리지와 함께 조립된 본 발명에 따른 카트리지 연결 및 보유 구조의 도 12내 평면에 수직한 평면에 따른 축방향의 단면도,

도 12는 오른쪽 상방 코너내 축방향 부분 단면과 함께, 카트리지(100)와 조립된 구조(80)의 전면도.

본 발명은, 축 AA'상에 중심을 두고, AA'에 중심을 둔 음극을 수용하는 중심 공동을 구비하는 고리형의 양극, 아크를 형성하기 위한 고리형의 공간을 그것들 사이에 제공하는 양극 및 음극, 플라즈마 가스 분배 수단, 음극과 양극 사이의 고리형 공간 내 순환하는 분배된 가스, 양극 냉각 유체용으로 입구와 출구을 가지는 특히 도관을 구비하는 양극 냉각 수단을 가지며, 카트리지는. 음극과 양극 사이에 형성된 고리형 공동내 플라즈마 가스 분배수단이, 양극의 중심 공동내에 나타나는 제1말단을 가지고 양극의 중심 공동을 둘러싸는 양극의 중심 링내에 형성된 도관과, 음극에 의해 통과되고 음극상에 고정된 중심 공동을 가지는 실린더형 부분을 가지는 음극의 중심 장치를 구비하며, 이 실린더형 부분은 양극의 중심 공동내에 고정되는 외부 측 표면의 적어도 하나의 부분과, 상부 표면을 가지며, 중심 장치는 중심 장치의 상부 표면을 양극의 중심 공동내 위치되는 중심 장치의 외부 측 표면의 부분과 소통하도록 하며, 이 도관은 중심 장치의 외부 측 표면내 제1말단과 중심 장치의 상부 표면내 제2말단을 가지고 중심 장치의 도관은 양극의 도관과 소통하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 플라즈마를 생성하는 카트리지에 관한것이다.

이런 방식으로, 플라즈마 가스 회로는 양극의 축방향 공동내 음극상에 고정되는 중심 장치를 축방향을 따라 미는 압력하에 수행되는 간단한 조작에 의해 하나의 단일 부속 부분, 즉 중심 장치와 함께 이루어진다. 중심 장치를 양극 내와 양극의 음극 조립체상에 고정시킴으로써, 음극 유닛은 완성된다. 이 음극상의 양극의 조립은 더욱이 플라즈마 가스 분배 회로의 부분을 이룬다. 바람직한 실시예에서, 가스 분배의 연속성 및 정규성은, 중심 장치 도관과 양극을 통한 가스 유입 도관 사이의 교대(relay)가 고리형 분배 볼륨에 의해 제공되는 것이 주어지면 보장된다. 고리형 분배 볼륨은 방사상 그루브에 의해 이루어지며, 양극, 또는 중심 장치, 또는 그 밖에 양극 및 음극 모두 상에 위치될 수 있다. 이런 방식으로 본 발명에 따른 카트리지는 토치가 작동하기 위해 요구되는 부분내 보링 또는 기계화 또는 몰딩에 의해 만들어지는 부분과 다른 가스 조인트 또는 도관을 제공하는 것이 필요하지 않다. 조립에 관한 한, 양극을 통과하여 중심 장치 도관과 가스 유입 도관사이에 연결 그루브를 사용하는 것은 양극과 중심 장치를 인덱스하는 것이 필요하지 않기 때문에 조립을 단순화한다.

중심 장치의 도관의 제1말단내 수용되는 플라즈마 가스는 중심 장치의 상부 부분의 상부 표면내, 즉 개구내 또는 최후의 가스 분배 그루브내, 나타나는 여러 호울에 의해, 음극 주변에 분배된다.

바람직한 실시예에서, 음극은 양극 배치 수단을 구비하는 지지부에 의해 운반되며, 조립구과 양극 사이에 제공된 고리형 냉각 볼륨과 음극은 유체를 카트리지의 외부 표면 바람직하게는 양극으로부터 이 고리형 볼륨으로 옮기는 도관을 통과하여 냉각 유체를 수용한다. 조립구, 고리형 양극 및 지지부는 고리형 그루브의 형태내 공동부와 모두 축 AA'에 평행하게 중심을 두는 돌출부를 구비한다. 고리형 볼륨 시일은 각 돌출링의 외부 지름이 그것이 끼워지는 그루브의 것보다 약간 큰 값을 가진다는 사실에 의해 이루어진다. 이런 방식으로 본 발명에 따른 카트리지는, 물 공급의 점에서, 토지가 작동하기 위해 필요한 부분 내 보링 또는 기계화 또는 몰딩에 의해 만들어지는 것과 다른 어떤 연결부 또는 도관을 필요로 하지 않는다. 조립구 또는 조립구 몸체는 냉각 유체가 통과하는 양극 주변의 고리형 볼륨을 형성하는 기능과 별도로 그것은 또한 카트리지 기계적 조립 기능을 가지고 있기 때문에 그렇게 불린다.

아래에 기술되는 바람직한 실시예에서, 조립구는 동축의 하부 링 및 상부 링을 구비하는 전기적으로 절연성의 물질로 이루어지는 부분이다. 하부 링은 지지 그루브내에 고정되며, 상부링은 양극 그루브내에 고정된다. 이 양극 그루브는 양극 링의 주변부이다. 이 양극 링은 양극의 중심 공동을 하우징한다. 이 실시예에서, 조립구의 내부 반지름 크기는 중심 공동을 하우징하는 양극 링의 것보다 적어도 하나의 축방향 중심부에 걸쳐서 더 크다. 따라서 양극 냉각 유체의 순환용 고리형 볼륨은 이 양극 링과 조립구 사이에 제공된다. 이 볼륨은 양극, 조립구 또는 그 밖에 지지부에 보링된 도관에 의해, 냉각 유체의 입구 및 출구 도관과 함께 소통된다.

본 발명의 다른 장점 및 효과는 바람직한 실시예 및 실시예의 변형예를 첨부된 도면에 관하여 설명하면서 나타날 것이다.

본 발명에 따른 카트리지(100)는 여기서 도 2와 연결하여 설명된다. 이 실시예에서, 카트리지(100) 및 카트리지를 구성하는 부분은, 카트리지의 축을 이루는 축 AA'에 대해 회전 대칭의 형태를 가진다.

조립되었을 때, 본 발명에 따른 카트리지(100)를 함께 이루는 부분들은 여섯 개이다:

전해질 구리로 제조된 양극 노즐(1);

전해질 구리로 제조된 음극 지지부(2);

도핑된 텅스텐 음극(3);

플라스틱 물질로 제조된 음극을 중심에 둔 디퓨저 장치(4);

플라스틱 물질로 제조된 조립구(5);

세라믹 삽입부(6).

이것들이 조립되는 경우, 부분(1내지 6)은 공지 방식대로 도 1에 도시된 바와 같이 그 사이에 가스 순환 채널(7), 아크(8)가 형성될 수 있는 내부 전극 공간을 제공한다. 플라즈마(9)(도 2에서 미도시)는 양극(1)의 노즐(13)에 의해 방출된다.

이 각 부분들과 그것들의 조립 방식이 설명된다.

도 3 및 도 4를 참조하면 아래에 기술될 음극 지지부(2)는, 축 AA'에 대해 회전대칭을 가지는 부분적으로 실린더 모양의 형태이다. 그것은 축 AA'에 직교하는 평면내에 위치하는 형태상으로 원형인 베이스 즉 하부 표면(21)을 구비한다. 베이스(21)의 반대쪽 측은, 중심으로부터 주변부까지, 측면(34) 및 바닥(35)을 가지는 중심보어(23), 두 측 모서리(25, 26) 즉 내부 모서리(25)와 외부 모서리(26)를 가지는 AA'에 대한 회전 원형 그루브(24), 및 바닥(27)를 구비한다. 하나 이상의 관통 공동(28)은 그루브(24)의 바닥(27)을 베이스(21)에 연결한다. 그루브(24)와 보어(bore)(23)사이에, 지지부(2)는 베이스(21)에 평행한 평면내에 위치한 상부 표면(30)을 가지는 링(29)을 구비한다. 이 링의 측 모서리는 그루브(24)의 내부 측 모서리(25) 및 보어(23)의 측면(34)으로 이루어진다. 마지막으로, 지지부(2)는 베이스(21) 및 상단면(37)의 지름과 지름이 일치하는 외측면(36)을 가지는 주변 링(22)을 구비한다. 링의 측 모서리(22)는 지지부(2)의 외측면(36)과 그루브(24)의 외측면(26)으로 이루어진다.

크기에 관한 한, 보어(23)의 지름은 고정 끼움내 음극(3)을 수용할 수 있을 정도록 충분한데, 따라서 음극과 지지부 사이에 양호한 전기적 접촉을 보장하며, 이것은 후에 설명된다. 그루브(24)의 폭, 즉 외부 모서리(26)와 내부 모서리(25) 사이의 반경의 차는 조립구(5)의 제1링(51)의 폭(즉, 링 외부 반경 및 내부 반경 사이의 차이)보다 크다. 다른 한 편으로, 그루브(24)의 외벽(26)의 지름은, 조립구(5)의 링(51)이 그루브(24)에 단단히 끼워질 수 있는 방식으로 조립구(5)의 이 링(51)의 외부 지름보다 작다. 도 3에 도시된 조립구(5)와 조립 링(51)은 아래에 설명된다.

음극(3)과 중심장치(4)는 이 부분들이 조립되어진 위치내에서 나타나는 도 5 및 6을 참조하여 설명한다.

음극(3)은 평평한 원형 베이스(13) 및 원추형 헤드(32)를 가진 실린더형이다. 그것은 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 음극(3)주변에 위치한 음극 중심 장치(4)에 포함된다.

중심 장치(4)는 AA'에 대해 회전 원형이다. 그것은 더 작은 외부 지름의 실린더형 부분(42)에 의해 연장된 실린더형 베이스 부분(41)을 구비한다. 중심장치(4)의 내부 지름은, 제1실시예의 변형예에서, 베이스(41)에 반대쪽 측에 위치한 상부 부분(43)의 지름의 예외를 제외하고 중심 장치(4)의 전체 높이에서 일정한데, 여기서 이것의 지름은 베이스(41) 및 실린더형 연장부(43)의 내부 지름보다 약간 더 크다.

축 AA'에 직교하는 중심 장치(4)의 평면의 표면은 중심 장치(4)의 베이스 부분(41)의 하부 표면(46) 및 상부 표면(47)으로 이루어진다. 베이스(41)의 하부 표면(46)은 두 동심원에 의해 경계가 정해지는데, 내부원의 지름은 중심 장치(4)의 내부 지름과 일치하며, 이 하부 표면(46)의 외부 지름은 베이스부(41)의 외부 지름과 일치한다. 중심 장치(4)의 베이스 부분의 상부 표면(47)은 두 동심원에 의해 경계가 정해지는데, 외부원의 지름은 베이스부(41)의 외부지름과 일치하며 내부원의 지름은 중심 장치(4)의 연장부(42)의 외부 지름과 일치한다.

축 AA'에 직교하는 중심 장치(4)의 평면 표면은 또한 상술한 바람직한 실시예서, 그루브(45)의 바닥(48)과 마지막으로 중심 장치의 상부 표면(49)을 구비한다.

그루브(45)의 바닥(45)은 말단부(43)의 내부 지름과 일치하는 지름을 가지는 외부원과 음극의 외부 지름과 일치하는 지름을 가지는 내부원에 의해 경계가 정해진다.

마지막으로, 중심 장치(4)의 내부 축방향 표면은 지름이 음극(3)의 지름보다 약간 작은 부분(41 및 42)에 해당하는 하부 표면(39)과, 그루브(45)를 가진 실시예에서, 음극(3)의 지름보다 큰 지름을 가지는 부분(43)에 대응하는 상부 표면(40)으로 이루어진다. 중심 장치(4)의 외부 측 표면은 두 개, 즉 베이스(41)에 해당하는 하부 표면(38) 및 그루브(45)를 가지는 변형에서 부분(42, 43)에 해당하는 상부 측 표면(50)이다.

크기에 관한 한, 중심 장치(4)의 내부 지름은, 음극(3)이 중심 장치(4)내에 단단히 고정되는 방식으로, 상술한 바와 같이 음극(3)의 외부지름보다 약간 작다. 부분(43)의 내부 지름은 그루브(45)를 가진 변형에서, 음극(3)과 말단부(43)가 함께 그루브(45)를 형성하는 방식으로, 음극(3)의 지름보다 크다.

이 중심 장치(4)의 변형예는 도 5 및 7을 참고하여 설명될 것이다. 중심 장치(4)의 기능은 양극(1)에 대해 전기적으로 음극(3)을 절연시키고 중심에 두는 것이다. 이 기능은, 아래에 조립된 카트리지(100)을 설명하면서 나타나는, 상부 부분(42)의 외부 측 표면(50)에 의해 제공되는데, 양극의 보어 상에 지지부로서 구동한다. 아래에 기술하는 이 변형예는, 양극(1)과 음극(3) 사이에 고리형 볼륨내 완전히 분배되는 방식의 플라즈마 가스의 분배에 관한 것이다.

도 6 및 7에서 상술한 도면에서 도시된 두 변형예를 구비하는 도시된 제1면형에서, 중심 장치(4)는 여러 도관(44)을 구비한다. 바람직한 실시예에서, 도 6에 도시된 이 도관(44)은 외부면(50)을 중심 장치(4)의 상부면(49)에 연결하며, 그것은 도 7에 도시된 개구(95)내, 또는 그루브(45)(도 6)의 바닥(48)내 그루브를 가진 변형에 나타난다. 이 바람직한 실시예에서, 도관(44)의 축은 아크 풋(arc foot)이 바람직한 점에 걸려있지 않도록 양극 내 회전하도록 힘을 가하게 되는와류(vortex)로 불리는 소용돌이(eddy)를 유도하는 탄젠트방향의 가스 주입을 유발하기 위해 AA'에 대해 기울어져 있으나, 축 AA'을 포함하는 평면내에 포함되지는 않는다. 이 실시예의 변형예의 장점은 음극의 마모를 음극 주변에 균일하게 분배하여서 그것의 수명을 증가시키는 것이다. 역으로 그것은 플라즈마의 사용의 기능으로서 항상 바람직하지는 않은 플라즈마 소용돌이를 유발한다. 이것이 제2변형예에서, 도관(144)이 방사상 평면내 위치된 축방향을 따라 구멍이 뚫리는 이유이다(도 7). 그것은 각각 개구(95)내, 또는 그루브(45)를 가진 변형에서, 그루브(45)내 나타난다.

기술되었던 실시예의 변형예에서, 중심 장치(4)의 외부 측 표면(50)상에 위치한 도관(44 또는 144)의 말단은, 바람직한 실시예에서 측 표면(50)상에 직접, 또는 이 측 표면(50)으로부터 홈이 파여진 방사상 그루브(148)내 나타날 수 있다.

고정은 중심장치가 이제 기술될 양극(1)의 고리형 공동(10)내 충분히 단단히 고정된다는 사실에 의해 획득된다.

양극(1) 및 그 세라믹 삽입부(6)를 도 8 및 도 9를 참고로 하여 설명한다.

양극(1)도 또한 축 AA'에 대한 회전부이다. 그것은 축 AA'의 중심 공동(10)을 구비한다. 이 공동은 관통 공동이며 양극의 상부 표면(11)으로부터 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분(134)까지 축방향으로 연장된다. 양극의 하부 표면(12)은 상부 표면(11)에 반대쪽에 위치하며 상이한 레벨의 축방향으로 위치한 여러 부분으로 이루어져 있다. 상부 표면(11)으로부터 하부 표면(12)의 부분(134)까지, 공동(10)은 플라즈마용 노즐을 형성하는 실린더형 상부 부분(13)을 구비한다. 다음에 끝이잘려진 원추형 부분(14)이 있다. 이 부분(14)의 상부 부분의 지름은 부분(13)의 지름과 일치한다. 끝이 잘려진 원추형 부분(14)의 하부 부분의 지름은 부분(13)의 것보다 크다. 마지막으로, 끝이 잘려진 원추형 부분(14)의 하부 베이스(16)로부터 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분(134)까지 축 방향으로 연장되는 실린더형 하단부(15)가 있다. 공동(10)의 이 부분(15)의 지름은 끝이 잘려진 원추형 부분(14)의 최고 지름보다 크다. 끝이 잘려진 원추형(14) 및 실린더형 부분(15)은 평면(17)에 의해 연결된다. 세라믹 삽입부(6)는 부분(15)의 탑(top)에서 공동(10)내에 하우징된다. 이 간단한 부분은 음극(1)을 설명하기 전에 지금 기술될 것이다. 세라믹 삽입부(6)는 축 AA'에 대해 회전된 직사각형에 의해 생성되는 토로스형 부쉬이다. 직사각형의 폭은 평면(17)의 폭과 일치한다. 평면(17)의 이 폭은 그것자체가 하부 부분(15)의 반지름과 끝이 잘린 원추형 부분(14)의 하부 베이스(16)의 반지름 사이의 차이로부터 나오는 것이다.

이 삽입부(6)는 그 상부 표면(61)이 양극(1)의 평면(17)상 지지부 내에서 작용하도록 삽입된다. 삽입부의 외부 측 표면(62)은 양극(1)의 공동(10)의 부분(15)의 측 표면(18)상 지지된다.

양극(1)의 외부는 두 원에 의해 경계지워지는 상단면(11)을 포함한다. 외부 원의 지름은 바람직하게는 지지부(2)의 외부 지름과 일치하며, 상부 표면(11)의 내부 지름은 공동(10)의 상부 부분(13)의 지름과 일치한다. 양극(1)의 외부는 또한 실린더형 외부면(19)을 포함한다. 하단면(12)은 상이한 레벨에서 축방향으로 위치한 여러 부분을 포함한다. 축 AA'를 향한 외부로부터 일련의 제1링(121)이 발견된다. 이 링(121)의 외부 지름은 주변 실린더(19)의 지름과 일치한다. 이 링(121)의 내부 지름은 바람직하게는 지지부(2)의 그루브(24)의 외벽(26)의 외부 지름과 일치한다. 이 링의 하부 표면(133)은 축 AA'에 직교하는 평면의 표면이다. 하부 표면(133)은 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분이다.

다음 그루브(122)가 발견된다. 이 그루브는 그루브 바닥 표면(124)을 가진다. 이 표면(124)은 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분이다. 이 그루브(122)는 제1링(121)의 내부 지름과 일치하는 지름을 가지는 실린더형 외벽(126)을 가진다. 이 지름은 바람직하게는 지지부(2)의 그루브(24)의 외벽(26)의 지름과 일치한다. 축방향의 그루브(122)의 내부 지름은 바람직하게는 지지부(2)의 그루브(24)의 실린더형 내벽(25)의 지름과 일치한다.

마지막으로 제2링(123)이 발견된다. 이 링(123)은 축 AA'에 직교하는 하부 표면(134)을 가진다. 이 하부 표면(134)은 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분이다. 링(123)은 그루브(122)의 실린더형 내벽을 이루는 한 부분으로 실린더형 외벽(125)을 가진다.

실린더형 벽(125)은 바람직하게는 지지부(2)의 그루브(24)의 벽(25)의 내부 지름과 일치하는 지름을 가진다.

양극(1)내 구멍이 난 두 말단(128, 129)을 가지는 하나 또는 바람직한 여러 개의 제1도관(127)은, 유체를 양극(1)의 외벽(11, 19)의 하나로부터 공동(10)의 내벽(18)까지 흐르게 한다. 도 8 및 도 9에 도시된 예에서, 도관(127)은 상부 표면 (11)내 그것의 제1말단(128)으로부터 공동(10)의 하부 부분(15)의 벽(18)에 위치하는 그것의 제2말단(129)까지 인도한다. 그것은 삽입부(6) 아래 위치하는 축방향 레벨에서 이 공동(10)내에 나타난다. 이 도관 또는 이러한 도관들(127)은 플라즈마 가스의 분배를 위해 제공된다.

중심 장치(4) 및 그것의 변형예를 기술한 상기언급된 변형예에 따라, 이 도관 또는 이러한 도관들은 이 표면(18)상 직접적으로 나타나는 것 대신 양극(1)의 공동(10)의 측 표면(18)의 외부로 홈이 파여진 방사상 고리형 그루브(135)내 선택적으로 나타날 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바람직한 실시예에서, 도관 또는 도관들(127)은 축 AA'에 평행하며, 그것들은 중심 공동(10)을 숨기는 링(123)내에 위치하며, 그것들은 그루브(135)내에 나타난다.

각각이 두 말단(131, 132)을 가지는 하나 또는 그 이상의 제2도관(130)은 양극(1)의 외벽(11, 19)의 하나로부터 그루브(122)까지 인도한다. 도 8 및 도 9에서 도시된 예에서, 도관(130)은 주변 실린더(19)내 그것의 제1말단(131)을 가지며 그것의 제2말단(132)은 이 그루브의 바닥(124)내 그루브(122)내에 나타난다.

함께 본 발명에 따른 플라즈마 토치용 카트리지(100)를 이루는 조립의 방법 및 부분의 조립(1내지6)을, 도 2, 3, 5 및 8을 참고로 하여 설명한다.

무엇보다도 먼저, 조립구(5)는 도 3, 8 및 10을 참고로 하여 설명될 것이다.

도 3 및 8에서, 조립구(5)의 하부 및 상부 부분는 지지부(2)(도 3) 및 양극(1)(도8) 각각에 대해 위치하는 이 조립구(5)을 보이기 위해 도시되어졌다.

조립구(5)는 도 10내 축방향 단면내에 도시된다.

조립구(5)는 하부 실린더 링(51)을 구비한다. 이 링(51)의 실린더형 외부 표면(52)의 지름은 지지부(2)의 그루브(24)의 벽(26)의 지름보다 약간 커서, 이 링(51)은 이 그루브(24)내에 단단히 조립되어 고정될 수 있다. 이 링(51)의 내벽(53)의 지름은, 지지부(2)의 그루브(24)의 내벽(25)의 지름보다 크다. 이런 방식으로 고리형 축방향 볼륨(77)은 이 두 벽(25, 53)사이에 제공된다. 링(51)은 하부 표면(59)을 가진다. 조립된 위치에서, 이 표면은(59)은 그루브(24)의 바닥의 표면(27)과 접촉하지 않는다. 이런 방식으로 고리형 볼륨(73)은 이 두 표면 사이에 제공된다.

이 링(51)은 역시 링 형태화된 중심부(54)에 의해 연장된다. 이 링(54)의 내벽(55)의 지름은 양극(1)의 실린더형 벽(125)의 지름보다 크다. 이런 방식으로 고리형 축방향 볼륨(72)은 이 두 벽(55, 125)사이에 제공된다. 벽(125)은 양극(1)의 그루브(122)의 바닥(124)으로부터 양극(1)의 제2링(123)의 하부 표면(134)까지 축방향으로 연장되는 것을 기억되어야 한다. 이 하부 표면(134)은 양극(1)의 최저 표면을 이룬다.

도 8의 조립된 위치내 도시된 조립구(5)의 상부 부분도 또한 링(56)의 형태이다. 이 링의 외벽(57)의 지름은 양극(1)의 그루브(122)의 외벽(126)의 외부 지름보다 크다. 링(56)의 외부 벽(57)의 지름과 벽(126)의 지름 사이의 크기 차이는 이 링(56)이 그루브(122)내 단단히 조립되어 고정될 수 있을 정도이다.

링(56)의 내벽(58)의 지름은 양극(1)의 벽(125)의 지름보다 크다. 이런 방식으로 고리형 축방향 볼륨(76)은 이 두 벽(58, 125)사이에 제공된다. 양극(1)의 이 벽(125)은 그루브(122)의 바닥(124)으로부터 양극(1)의 하부 표면(12)의 부분(134)까지 축방향으로 연장되는데, 이것은 양극의 최저 레벨에 위치하는 것을 기억해야 한다. 이 링(56)은 상부 표면(60)을 가진다. 조립된 위치에서 이 표면(60)은 그루브(122)의 바닥의 표면(124)과 접촉하지 않는다. 이런 방식으로 고리형 볼륨은 이 두 표면 사이에 제공된다.

조립구(5)의 중심부는 둘다 축 AA'에 직교하는 상부 표면(65), 하부 표면(66)및, 외부 측 표면(67)을 가진다.

조립구(5)의 중심부(54)의 상부 표면(65)은 지름이 링(56)의 외부 지름인 원과 지름이 중심부(54)의 측 외부 측 표면(67)의 지름인 원에 의해 경계가 지워진다.

마찬가지로, 조립구(5)의 중심부(54)의 하부 표면(66)은 지름이 하부 링(51)의 외부 지름인 원과 지름이 측 외부 측 표면(67)의 지름인 원에 의해 경계가 지워진다.

상부 표면(65)과 하부 표면(66)의 경계를 정하는 원은 동심원이다. 도면에 도시된 예에서, 중심 축방향 공동(69)의 내부 지름은 이 공동의 내부 축방향 표면(58, 55, 53)이 오직 단일의 동일한 표면을 형성하는 방식으로 일정하다.

요약하면, 조립구(5)는 중심 관통 축방향 공동(69)을 가지는 회전부로서 제공된다. 그것은 실린더형 부분(56, 51)의 외부 지름이 중심부(54)의 외부 지름보다 작으며, 각각 상방 및 하방으로 향하는 중심부(54)를 구비한다. 이 실시예에서, 상부 표면(65) 또는 하부 표면(66)은 조립 정지부로서 작용한다. 양극(1)의 링(121)의 하부 표면(133)은 중심부(54)의 상부 표면(65)상 정지부로서 작용한다. 음극(3)의 지지부(2)의 링(22)의 상부 표면(37)은 중심부(54)의 하부 표면(66)상 정지부로서 작용한다. 이 정지부와 그루브(122 및 24)의 조정된 크기 및 링(56, 51)의 축방향 길이에 의해 고리형 공간(71 및 73)을 제공하는 것이 가능하다.

토치 조립이 지금 기술될 것이다.

삽입부(6)는 양극(1)내에서 상술한 위치에 놓인다. 음극(3)은 지지부(2)의 보어(23)내로 삽입되는데, 음극의 하단면(31)은 보어(23)의 바닥(35)과 접촉하며 음극의 측면은 단단한 조립에 의해 보어(23)의 측 표면(34)과 접촉한다. 이런 방식으로 음극(3)과 지지부(2) 사이의 전기적인 접촉은 지지부(2)와 음극(3)에 관련된모든 표면에 걸쳐 제공된다. 중심 장치(4)는 상술한 바와 같이 음극(3) 주변에 놓여진다. 중심 장치(4)의 하부 표면(46)은 링(29)의 상부 표면(30)과 접촉한다. 조립구(5)은 그런 다음 ,양극(1)의 그루브(122)가 조립구(5)의 링(56)을 수용면서, 압력에 의해 정위치한다. 링(56)의 상부 부분 및/또는 그루브(122)의 모서리는 분사를 용이하게 할 수 있도록 사각 또는 둥근 형태로 깎일 수 있다. 조립구(5)가 정위치하는 경우, 양극(1)의 링(121)의 하부 표면(133)은 조립구(5)의 중심부(54)의 상부 표면(65)에 대항해서 멈추게 된다. 조립구(5)의 상부 표면(60)은 그루브(122)의 바닥에 있지 않으며, 이것은 상술한 바와 같이, 고리형 볼륨(71)이 양극(1)의 그루브(122)의 하부 표면(124)과 링(56)의 상부 표면(60)사이에 제공된다. 따라서 조립구(5)와 함께 조립된 양극(1)과 그것의 삽입부(6)는 그런 다음 지지부 유닛(2), 음극(3) 및 중심 장치(4)와 조립되며, 링(51)은 지지부(2)의 그루브(24)내로 압력에 의해 그것자체를 삽입시킨다. 삽입을 용이하게 하기 위해, 링(51)의바닥 및 그루브(24)의 탑은 사각 또는 둥근 형태로 깎일 수 있다. 고정 작업이 완료된 경우, 기능적 작동은 도 2에서 과장되게 도시된 바와 같이 조립구(5)의 중심부(54)의 하부 표면(66)과 지지부(2)의 링(22)의 상부 표면(37)사이에 존재한다. 조립구(5)의 링(51)의 하부 표면(59)은 그루브(24)의 그루브 바닥(27)과 접촉하지 않는데, 따라서 고리형 볼륨(73)은 이미 지시된 바와 같이, 링(51)의 하부 표면(59)과 지지부(2)의 27사이에 제공된다. 이 두 표면 사이에 제공된 이 고리형 볼륨(73)은 냉각수를 모으도록 의도되어진 것이 후에 나타난다.

토치의 구동은 이제 뚜렷이 나타날 것이다.

토치로서, 그 구동은 토치의 보통 구동이지만, 냉각수 유입 회로 및 플라즈마 가스 회로는 지금 기술될 것이다. 도시된 예에서, 조립구(5)의 상부 링(56)의 중심부(54 및 58)의 하부 링(51, 55)의 내벽(53)이 정렬된다는 것을 기억해야 한다. 양극(1)의 링(123)의 외부 지름, 중심 장치(4)의 외부 측 표면(38)의 지름과 지지부(2)의 그루브(24)의 내벽의 지름이 같아서 양극(1)의 벽(125), 중심 장치(4)의 38 및 지지부(2)의 25가 정렬된다. 조립구(5)의 내부 지름은, 고리형 볼륨(72)이 조립구(5)과 이 벽사이에 제공되는 방식으로 벽(125, 38 및 35)의 지름보다 크다는 것을 기억해야 한다. 이 고리형 볼륨(72)은 링(56)의 상부 부분(60)으로부터 조립구(5)의 링(51)의 하부 부분(59)까지 연장한다. 물은 개방부(131)를 경유하여, 도관(130)을 통과하고 양극(1)의 외부 표면상으로 옮겨지며, 도관(130)의 내부 말단(132)은 그루브(122)와 링(56)각각의 표면(124 및 60)사이에 제공되는 고리형 볼륨(71)내 나타난다. 이 물은 양극(1)의 내벽(125)을 따라 고리형 볼륨(72)을 통과하여 고리형 링(51)의 바닥과 그루브(24)의 바닥(27) 사이에 제공된 고리형 볼륨(73)까지 흐를 수 있다. 이 물은 고리형 그루브(24)의 바닥내 제공된 도관 또는 도관들(28)을 경유하여 흐른다. 물 회로는 링(51 및 56)을 그루브(24 및 122)내 각각 단단히 조립함으로써 토치 내부 밀폐 시일없이 제공될 수 있다. 자연적으로 물 유입 및 유출은 상이하게 위치할 수 있으나, 중요한 것은 물 순환이 양극(1)의 링을 냉각시킨다는 것이다.

마찬가지로, 양극(1)내 개방부(128)를 경유하는 플라즈마 가스의 유입은 시일없이 일어나며, 중심 장치상 음극(3) 주변에 배열된 개방부(95)내, 또는 실시예의 변형예에 따른 그루브(45)내, 도관(44, 144)을 경유하여 나타난다. 양극(1)의 도관(127)과 중심 장치(4)의 도관(44 또는 144)사이의 소통은 양극의 그루브(135) 또는 중심 장치(4)의 148에 의해 달성된다. 방사상 그루브(135 및 148)는 공존할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 조립된 토치는 단지 여섯 부분, 양극(1), 지지부(2), 음극(3), 중심 장치(4), 조립구(5) 및 삽입부(6)를 포함한다. 이 토치는 만약 전문적인 도구가 조립되는 부분의 측 보유를 위해 사용될 수 있다면 압력하에서 더 적은 수로 조립될 수 있다.

조립된 카트리지(100)를 이루는 상이한 부분의 기능에 대해, 만약 음극(3)이 지지부(2)의 보어(23)내 충분히 고정되어 있다면, 지지부(2), 음극(3), 중심 장치(4), 양극(1)의 공동(10)내에 고정된 부분(42) 및 양극(1)은 조립된 유닛을 형성한다. 이러한 조건에서, 지지부(2)의 그루브(24) 및 양극의 그루브(122)와 결합되는 조립구(5)는 물 회로의 일부만으로 생각될 수 있다. 카트리지(100) 조립체는카트리지(100)를 보유 및 연결 구조내 정위치에 장착함으로써 합동되어질 수 있다는 것이 또한 후에 나타날 것이다.

또 만약 카트리지(100)가 가능한 한 단순하다면, 이것은 카트리지의 전체적인 구조에 기인한 것이라는 것이 관찰될 것이다. 따라서 플라즈마 가스 회로는, 양극의 중심 공동(10)에 바로 인접한 양극(123)의 형태에서, 조립된 카트리지(100)의 중심부, 양극(1)의 중심부에서 통합된다. 물 회로용으로, 이것은 물 또는 가스 회로의 교차가 없는 방식으로 중심 공동(10)을 연결하는 이 동일한 링(123)의 주변부이다.

조립구는 지지부의 특징부로서 존재해왔다는 것이 지적되어야 한다. 이것은 조립구이 음극과 접촉하는 도전성 물질로 이루어진 지지부를 연결하며, 양극과 접촉하고 있다는 사실 때문이다. 따라서 그것은 양극과 음극사이에 단락(short) 회로를 피하기 위해, 전기적으로 절연성인 물질로 이루어진다. 음극을 연결하는 직통접속(feed-through) 도체를 구비하는 지지부를 절연성 물질로 만드는 것은 분명히 가능하다. 이런 경우에서, 조립구는 절연성 물질로 이루어진 부분으로 이루어지고 지지부는 도전성 물질로 이루어진 부분에 의해 이루어지는 것이 고려될 수 있다.

카트리지(100)의 성분의 물질에 관한 몇 가지를 설명할 것이다.

이 실시예에서, 전해질 구리로 이루어진 양극(1) 및 음극 지지부(2)는, 예를 들어 금속같은 전기적으로 도전성이며 극고온 흐름의 배출을 허락하는 어떤 물질로 이루어질 수 있다.

음극(3)의 도핑된 텅스텐은 낮은 전자 추출 전위를 가지는 어떤 금속 물질로제조될 수 있다.

중심 디퓨저 장치(4)는 맞춤 조립 요구조건과 물에서 부피가 커지는 것에 대한 양호한 저항성, 강한 유전적 특성과 방사능 및 온도에 대한 양호한 기계적 저항성을 가지는 어떤 플라스틱 물질로 제조될 수 있다.

조립구 몸체(5)는 간단한 플라스틱 압력에 의해 조립의 요구조건을 만족시키는 플라스틱 물질로 제조될 수 있다.

절연성 삽입부(6)는 열적 충격 및 방사능에 양호한 저항성을 가지며, 예를 들어 붕소 질화물(boron nitride) 같은 강한 유전적 특성을 가지는 세라믹 물질로 제조될 수 있다.

조립은 압력하에 단단한 끼움 형식이며, 이것은 조정된 물질 쌍을 암시한다는 것이 보여졌다: 현재 토치의 경우, 조립은 플라즈틱-구리 합금 또는 텅스텐 합금-구리 합금 쌍에 의해 이루어진다.

다른 물질 쌍이 고려될 수 있으며, 만약 공지된 방식으로 진동자가 압력 헤드와 조립 프레스 잭사이에 삽입된다면, 특히 세라믹 물질이 플라스틱 물질을 교체할 수 있다.

카트리지(100)의 연결 및 보유 구조는 도 11 및 12를 참조로 하여 간단히 설명한다. 연결 및 보유 구조(80)는 축 AA'에 대해 모두 회전된 두 부분, 즉 두 말단 평면(81, 82)를 구비한다. 하부 말단 평면(81)은 이 지지부(2)가 쉽게 이 말단 평면(81)에 삽입되는 방식으로, 내부 지름이 지지부(2)의 외부 지름과 동일한 보어(83)를 숨긴다. 하부 말단 평면(81)은 84로 도시된 물 유출 및 전류 유입을 구비한다. 하나 또는 그 이상의 오링은 공지된 방식으로 밀폐를 보장하는 것이 가능하다.

보유 및 연결 구조의 상부 말단 평면(82)은, 양극(1)이 쉽게 이 말단 평면(82)내로 삽입되는 방식으로, 양극(1)의 외부 지름과 동일한 내부 지름을 가지는 보어(85)를 숨긴다. 이 말단 평면(82)은 플라즈마가 통과하도록 벌어진 모서리를 가지는 중심 축방향 호울(91)을 구비한다.

하부(81) 및 상부(82) 말단 평면 및 카트리지(100)는 등자부(stirrup piece; 92)에 의해 조립된 상태로 유지된다. 이 등자부(92)는 U자형이다. U자형의 두 평행한 암(arm)은 상부 말단 평면(82)에 대한 축 AA'에 수직한 스크류(96)에 의해 회전되어 고정된다. 부쉬 및 절연성 워셔는 공지된 방식으로 등자부와 말단 평면(82)사이에 전기적 접촉을 막기 위해 제공된다. 하부 말단 평면(81)은 그것의 하부 표면상에 중심 톱니부(93)와 함께 끼워진다. 조립된 위치에서 등자부(92)의 U자형의 수평 부분에 장착되는 스크류(94)는 스크류(96) 주변으로 등자부(92)의 회전을 막고 톱니부(93)내 압력을 가하며, 말단 평면(82 및 81)의 축방향으로의 운동을 막는다. 말단 평면(81) 및 등자부의 전기적 절연성은 절연성 부쉬(95) 및 절연성 워셔에 의해 획득된다. 봉쇄 잠금너트(97)가 제공된다. 등자부(92)의 수평암과 말단 평면(81)의 하단면 사이의 거리는 카트리지(100)를 말단 평면(81 및 82)의 각각의 보어(83 및 85)로부터 분해를 할 수 있도록 충분하다.

작동은 다음과 같다:

카트리지(100)의 분해를 위해 카트리지(100)가 말단 평면(18 또는 82)의 하나로부터 카트리지(100)가 추출될 수 있을 때까지 잠금너트(97)는 풀려지고 스크류(94)는 풀린다. 이 위치에서, 말단 평면(82)은 여전히 등자부(92)와 통합되고 말단 평면(81)은 정위치에 유지되며, 스크류(94)는 여전히 톱니부(93)내에 존재한다. 말단 평면의 이 위치에서, 카트리지(100)는 스크류(96)에 의해 형성된 축의 주변으로 등자부(92)의 약간의 회전에 의해 다른 말단 평면으로부터 추출될 수 있다. 이 회전은 카트리지(100)의 통로를 풀어준다. 재조립을 위해서는 역과정이 일어난다.

이런 조립 방식은 그것이 말단 평면(81, 82) 및 카트리지(100)상에 주어지는 자동적 축방향의 조립 압력을 허락하기 때문에 기계적인 관점에서 유리하다. 측방향 왜곡 압박을 형성하는 비대칭 압력의 위험이 없다. 그것은 카트리지(100)가 정위치에 보유되기 위해 필요한 말단 평면(81, 82)없이 단일의 스크류에 의해 조립되고 분해되는 것을 허락하기 때문에 또한 유리하며, 이것은 특히 글로브 박스내 작업시 유리하다.

자연적으로 카트리지(100)를 구조(80)에 고정시키는 다른 기계적 수단은 본 기술분야의 당업자의 능력내에 있다.

밀폐는 시일 및 카트리지(100)가 보어(83, 85)내에 맞추어진다는 사실에 의해 제공된다.

Claims (14)

1. 축 AA'상에 중심을 두고, 고리형 링(123) 내에 형성되어 AA'상에 중심을 둔 음극(3)을 수용하는 중심 공동(10)을 구비하며, 양극(1)과 음극(3)이 아크를 생성하기 위한 고리형의 공간을 그것들 사이에 제공하며, 플라즈마 가스 분배 수단, 음극(3)과 양극(1) 사이의 고리형 공간 내 순환하는 분배된 가스, 특히 냉각 유체용으로 입구 및 출구를 가지는 도관을 구비하는 냉각 수단, 조립 수단을 가지며, 카트리지는, 중심 장치(4)가 음극(3)상에 단단하게 중심을 둔 축방향의 공동, 하부 표면(46), 상부 표면(49), 외부 측 표면(38, 50), 내부 측 표면(39, 40)을 가지며, 중심 장치(4)의 적어도 하나의 상부 부분(42)은 양극(1)의 중심 공동(10) 내부에 끼워지며, 도관(44, 144)은 양극의 공동(10)내에 수용된 중심 장치(4)의 외부 측 표면(5)상에 제1말단과 중심 장치(4)의 상부 부분(42, 43)의 상부 표면(49)상에 제2말단을 가지며, 이러한 도관(44, 144)는 양극(1)의 도관(127)과 소통하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 플라즈마를 발생시키는 카트리지(100).
2. 제 1 항에 있어서,

   중심 장치(4)의 도관(44, 144)은 중심 장치(4)의 외부 표면(50)을, 중심 장치(4)의 내부 측 표면(39)로부터 분리에 의해 중심 장치(4)와 음극(3)사이에, 또는 중심 장치(4)의 상부 표면(49)상에 나타나는 개구(95)내, 형성되는 중심 장치(4)의 축방향 고리형 그루브(45)로 연결하는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   도관(44, 144)은 중심 장치(4)의 방사상 평면내에 포함되지 않는 축방향 라인을 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   도관(44, 144)은 중심 장치(4)의 외부 측 표면(50)상에 형성된 방사상 그루브(148)내에 나타나는 말단을 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   도관(44, 144)은 양극(1)의 내부 공동(10)의 방사상 그루브(135)내에 나타나는 말단을 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   도관(44, 144)은 중심 장치(4)의 외부 측 표면(50)상에 형성된 방사상 그루브(148)내에 나타나는 말단을 가지며, 상기 그루브(148)는 양극(1)의 내부 공동(10)의 방사상 그루브(135)와 소통하는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   양극(1)의 도관(27)은, 양극(1)의 중심 공동(10)을 둘러싸는 양극(1)의 중심링(123)의 방사상 평면내에 포함되는 축방향 라인을 가지는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   중심 장치(4)는 양극(1)의 중심 링(123)의 외부 지름과 동일한 외부 지름의 하부 숄더(41)에 끼워지며, 상기 숄더는 하부 표면(46)과 상부 표면(47)을 가지며, 상기 숄더의 하부 표면은 중심 장치(4)의 하부 표면(46)을 이루며, 상기 숄더(41)의 상부 표면(47)은 양극(1)의 중심 공동(10)을 숨기는 중심 링(123)의 하부 표면(134)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
9. 제 8 항에 있어서,

   음극(3)의 베이스(31)는 지지부(2)의 링(29)의 보어(23)내에 하우징되며, 상기 링(29)은 양극(1)의 중심 링(123)의 외부 지름과 동일한 외부 지름을 가지며, 상부 표면(30)을 구비하며, 중심 장치(4)의 하부 표면(46)은 지지부(2)의 링(29)의 상부 표면(30)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
10. 양극(1)은, 양극(1)의 중심 공동(10)을 숨기는 고리형 링(123) 주변에 형성된 환경 그루브(122)를 구비하며, 지지부(2)는, 음극(3)의 베이스(31)를 하우징하는 보어(23)를 숨기는 링(29) 주변에 형성된 고리형 그루브(24)와 고리형 링(123)의 주변에 형성된 고리형 그루브(122) 및 음극(3)의 베이스(31)를 하우징하는보어(23)를 숨기는 링(29)의 주변에 형성된 고리형 링(24)을 구비하고, 동일한 외부 지름을 가지며, 조립구(5)는, 지지부(2)의 상기 고리형 그루브(24)내 단단히 끼워지는 하부 고리형 링(51)과 양극(1)의 상기 고리형 그루브(122)내에 단단히 끼워지는 상부 고리형 링(56)을 구비하고, 지름이 제1고리형 볼륨(72)이 양극(1)과 중심 장치(4)와 지지부(2)와 조립구(5)사이에 제공되는 방식으로 양극(1)의 고리형 링(123)의 지름보다 큰 내부 축방향 공동(69)을 구비하며, 상기 고리형 볼륨(72)은 지지부(2) 및 양극(1)의 도관(130, 28)에 의해 지지부(2)와 양극(1)의 외부 표면(21, 36, 11, 19)와 소통하는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
11. 제 10 항에 있어서,

    조립된 위치에서 조립구(5)의 상부 링(56)의 상부 표면(60)은, 도관의 하나(130)가 상기 볼륨(71)내에 나타나는 외부와 소통되고, 제2고리형 볼륨(71)이 상기 상부 표면(60)과 그루브 바닥(124)사이에 제공되는 방식으로, 양극(1)의 고리형 그루브(122)의 바닥(124)상에 정지하지 않는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
12. 제 11 항에 있어서,

    조립된 위치에서, 조립구(5)의 하부 링(51)의 하부 표면은, 도관의 하나가 이 볼륨(73)내 나타나는 외부와 소통되고, 제3 고리형 볼륨(73)이 이 하부 표면(59)과 그루브(24) 바닥(27)사이에 제공되는 방식으로, 지지부(2)의 고리형 그루브(24)의 바닥(27)상에 정지하지 않는 것을 특징으로 하는 카트리지(100).
13. 제 1 항 내지 제 12 항중의 어느 한 항에 따른 플라즈마 토치용 카트리지(100)의 정위치에 연결 및 보유하는 구조를 구비하고, 상기 구조는, 카트리지의 양극(1)을 수용하는 보어(83)를 구비하는 상부 말단 평면(82)과, 지름이 양극(1)의 중심 공동(10)의 상부 부분(13)의 지름과 같거나 더 큰 중심 축방향 공동(91)과, 카트리지의 지지부(2)를 수용하기 위한 보어(83)를 구비하는 하부 말단 평면(81)을 구비하며, 상기 구조는, 카트리지(100)를 고정시키고 냉각 유체, 플라즈마 가스용 입구(86, 87)를 가지는 수단(92, 96, 94)과, 냉각 유체를 배출하는 수단을 가지며, 상기 수단은, 카트리지(100)의 대응하는 도관(127, 130)의 반대쪽에 카트리지(100)가 구조(80)내에 조립되는 경우, 스스로를 위치시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
14. 제 13 항에 있어서,

    카트리지(100)에 고정되는 수단 고정 및 보유 구조(80)는, 카트리지의 양극(1)을 수용하기 위한 보어(85)를 구비하는 구조(80)의 상부 말단 평면(82)에 회전 고정되는 등자부(92)를 구비하며, 등자부(92)내 장착되는 스크류(94)는 카트리지(100)의 지지부(2)를 수용하는 보어(83)를 구비하는 구조(80)의 하부 말단 평면(81)상에 지지부로서 작용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.