KR20090032125A - 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브, 냉각제 튜브를 포함하는 플라즈마 아크 토치 및 냉각제 튜브의 정렬을 위한 방법 - Google Patents

플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브, 냉각제 튜브를 포함하는 플라즈마 아크 토치 및 냉각제 튜브의 정렬을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

냉각제 튜브와 전극은 서로 결합하는 데에 적합하게 되어 있어 토치의 동작 동안 전극에 대해 튜브를 정렬할 수 있다. 정렬을 개선하여 전극의 내부 표면을 따른 적당한 냉각제의 유로를 보장할 수 있다. 일 형태에서, 냉각제 튜브의 길이 연장된 본체는 전극과 결합하는 데에 적합한 표면을 갖는다. 다른 형태에서, 전극의 길이 연장된 본체는 냉각제 튜브와 결합하는 데에 적합하나 표면을 갖는다. 튜브와 전극의 표면은 예를 들어, 플랜지, 테이퍼된 표면, 컨투어 또는 단차일 수 있다.
Figure P1020097003112
아크 토치, 액정 냉각 전극, 냉각제 튜브, 냉각제 통로, 길이 연장된 본체

Description

플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브, 냉각제 튜브를 포함하는 플라즈마 아크 토치 및 냉각제 튜브의 정렬을 위한 방법{COOLANT TUBE FOR A PLASMA ARC TORCH, PLASMA ARC TORCH CONTAINING THE COOLANT TUBE AND METHOD FOR ALIGNMENT OF THE SAME}
본 발명은 플라즈마 아크 토치 시스템 및 프로세스의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 플라즈마 아크 토치에 이용하는 액정 냉각 전극 및 냉각제 튜브에 관한 것이다.
플라즈마 아크 토치 및 레이저 등의 재료 처리 장치는 금속 재료의 절단에 폭넓게 이용되고 있다. 플라즈마 아크 토치는 일반적으로 토치 본체, 이 본체 내에 장착된 전극, 중앙 출구 오리피스를 갖는 노즐, 전기적 연결부, 냉각용 및 아크 제어 유체용 통로, 유로 패턴을 조절하기 위한 스월 링 (swirl ring), 및 전원을 포함한다. 토치에 이용되는 가스는 비반응성 (예를 들어, 아르곤 또는 질소), 또는 반응성 (예를 들어, 산소 또는 공기)일 수 있다. 토치는 고온과 고 운동량을 갖는 제한된 이온화 제트의 플라즈마 가스인 플라즈마 아크를 형성한다.
플라즈마 아크 절단 토치는 통상 20,000 내지 40,000암페어/in2의 범위에 있는 전류 밀도로 전달된 플라즈마 아크를 형성한다. 고 해상도의 토치는 보통 약 60,000암페어/in2의 높은 전류 밀도를 갖는 좁은 제트의 특징이 있다. 고 해상도의 토치는 좁은 절단면과 사각형의 절단 각도를 만든다. 이런 토치는 얇은 열 효과 영역을 가지므로 불순물 없는 절단을 만들어내며 용융된 금속을 없애는 데에 더욱 효과적이다.
유사하게, 레이저 계통의 장치는 일반적으로 가스 스트림과 레이저빔이 유입되는 노즐을 포함한다. 렌즈는 레이저빔을 초점 모으면 이 빔이 대상물을 가열하게 된다. 빔과 가스 스트림 둘 다는 오리피스를 통해 노즐을 나와 대상물의 타겟 영역에 충돌한다. 가스와 대상물 재료 간의 화학 반응과 아울러, 대상물의 가열 결과, 빔의 초점과 에너지 레벨에 따라서, 대상물의 선택된 영역을 가열, 증류 또는 증발하는 작용을 한다.
재료 처리 장치의 특정 구성 요소는 이용하면서 점점 품질이 떨어진다. 이들 "소모품" 구성 요소는 플라즈마 아크 토치의 경우, 전극, 스월 링, 노즐 및 실드를 포함한다. 이상적으로, 이들 구성 요소들은 이 분야에서는 용이하게 교체 가능하다. 그래도, 토치 내에서의 이들 구성 요소의 정렬이 합리적인 소모품 수명 뿐만 아니라, 자동화 플라즈마 아크 절단 시스템에 중요한 플라즈마 아크 위치의 정확성과 반복성을 보장하는 데에 있어 중요하다.
몇 플라즈마 아크 토치는 액체 냉각 전극을 포함한다. 이런 전극 중 하나가 하이퍼덤 사에 양도된 미국 특허 번호 5,756,959에서 기재되어 있다. 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체를 갖는다. 전극은 구리로 형성되며 전극의 저단부의 구멍 내로 눌려 끼워 맞춰진 고온 방출성 재료 (예를 들어, 하프늄 또는 지르코늄)로 된 원통형 삽입물을 포함한다. 이 삽입물의 노출 단부면이 방출 면을 정의한다. 방출 면은 처음에는 평면이다. 그러나, 방출 면은 초기에 하이퍼덤 사에 양도된 미국 특허 번호 5,464,962에 기재된 삽입물에 리세스를 정의하도록 형상될 수 있다. 두 경우, 삽입물은 전극의 중공 내부에 배치된 냉각용 액체의 순환류로 전극의 저단부의 구멍 내로 연장된다. 전극은 삽입물을 둘러싸는 저단부의 내부에 환상 리세스가 형성된 점에서 "중공형"일 수 있다. 원통형 통로가 관통해 연장되어 있는 중공형 얇은 벽의 원통형 본체를 갖는 냉각제 입구 튜브가 전극 본체의 중공 내부 표면에 인접하여 위치되어 있다. 튜브는 전극의 내부면 위에 냉각제의 높은 유속을 제공하도록 하는 이격 관계로 리세스 내로 연장되어 있다.
많은 플라즈마 아크 토치에서는 각종 동작 조건 (예를 들어, 고전류량 절단)하에서, 튜브는 허용 가능한 전극 수명을 얻는 데에 충분한 냉각을 제공하여 전극으로부터 열을 제거해야 한다. 냉각제 튜브의 출구는 전극의 내부면과 오정렬 (길이방향 및/또는 방사상으로)되어 있는 경우, 튜브는 삽입물을 충분히 냉각하지 못한다는 것을 실험으로 알아내었다. 냉각제 튜브가 전극과 오정렬되어 있는 토치를 반복적으로 이용하게 되면 삽입물 재료는 더욱 급속히 마모되게 된다. 원하는 냉각제 유량 특성을 얻기 위해서, 튜브는 통상 적당한 정렬 상태를 이루기 위해 전극 과 관련하여 고정된 위치에 고정되어 있다. 전극의 마모는 보통 절단의 품질을 떨어뜨리는 결과를 가져온다. 예를 들어, 전극 마모가 증가함에 따라 절단면 폭의 크기는 증가하거나 절단각도가 사각형에서 벗어나게 된다. 이로 인해 적당한 절단 품질을 이루기 위해서는 전극을 자주 교체해 주어야만 한다.
전극과 냉각제 튜브를 장착하는 종래의 방법과 관련되는 허용 오차는 이런 토치를 이용하는 시스템이 냉각제 튜브에 관련하여 전극을 위치 정하는 데에 있어 내재하는 에러로 인해 전극을 자주 교체할 필요 없이 매우 균일한 허용 오차 부품을 제조하는 것을 더욱 어렵게 만든다.
따라서 본 발명의 목적은 전극 수명을 보존하고/하거나 오정렬의 영향을 최소화하여 전극 마모를 줄이는 데에 도움을 주는 유체 냉각 플라즈마 아크 토치용 전극 및 냉각제 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명은 일 형태에서 전극에 관련한 신뢰성 있는 반복 가능한 냉각제 튜브의 위치 설정을 성취하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브를 제공하여 종래 기술의 결점을 해결하는 것이다. 본 발명은 다른 형태에서, 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 있어 정렬 에러를 줄이고자 하는 것이다. 냉각제 튜브는 제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체를 갖는다. 길이 연장된 본체는 전극과 결합되는 데에 적합한 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치되는 표면을 갖는다.
본 발명의 일 형태의 실시예는 다음의 특성을 포함할 수 있다. 튜브의 결합 표면은 컨투어 (contour), 선형 테이퍼 (taper), 단차 또는 플랜지 (flange)를 포함할 수 있다. 결합 표면은 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체를 가질 수 있다. 직경 확장체는 가변 직경을 가질 수 있다. 튜브의 결합 표면은 이 표면이 길이 연장된 본체와 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 적합하도록 제조될 수 있다. 튜브의 결합 표면은 튜브의 각 길이방향 축을 전극과 실질적으로 동심으로, 방사상 및/또는 원주방향으로 정렬하는 데에 적합할 수 있다. 부가하거나, 다르 게, 결합 표면은 길이 연장된 본체의 길이 방향 축의 방향을 따라 길이 연장된 본체와 전극을 정렬하는 데에 적합할 수 있다. 튜브의 결합 표면은 제1 및 제2 단부 간의 중간 영역에 위치될 수 있다. 튜브의 결합 표면은 길이 연장된 본체의 단부에 위치될 수 있다.
다른 형태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치의 전극을 포함한다. 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체 및 냉각제 튜브와 결합하는 데에 적합한 길이 연장된 본체의 내부 상에 위치되는 표면을 포함한다.
본 발명의 일 형태의 실시예는 다음의 특성을 포함할 수 있다. 전극의 결합 표면은 컨투어, 선형 테이퍼, 단차 또는 플랜지를 포함할 수 있다. 결합 표면은 길이 연장된 본체와 일체인 직경 감소체를 가질 수 있다. 직경 감소체는 가변의 직경을 가질 수 있다. 전극의 결합 표면은 전극의 각 길이 방향 축을 튜브와 실질적으로 동심으로, 방사상으로 및/또는 원주상으로 정렬하는 데에 적합할 수 있다. 부가하거나, 다르게, 결합 표면은 전극의 길이 방향 축의 방향을 따라 전극의 길이 연장된 본체를 튜브와 정렬하는 데에 적합할 수 있다.
일반적으로, 다른 형태로, 본 발명은 토치 본체를 갖는 플라즈마 아크 토치를 포함한다. 플라즈마 토치는 또한 길이 연장된 본체를 갖는 냉각제 튜브를 갖는다. 튜브의 길이 연장된 본체는 제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로, 및 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면을 갖는다. 토치는 또한 토치 본체에 의해 지지되는 전극을 갖는다. 전극은 개방 단부 및 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체 및 튜브와 결합하는 데에 적합한 길이 연장된 전극 본 체의 내부 상에 위치된 표면을 갖는다.
본 발명의 이 형태에서, 표면 중 적어도 하는 컨투어, 선형 테이퍼, 단차 또는 플랜지를 가질 수 있다. 튜브의 표면은 튜브의 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체를 가질 수 있고, 전극의 표면은 전극의 길이 연장된 본체와 일체인 직경 감소체를 가질 수 있다. 일체인 확장체와 감소체 중 적어도 하나는 가변 직경을 가질 수 있다. 결합 표면은 튜브와 전극의 각 길이 방향 축을 실질적으로 동심으로, 방사상으로 및/또는 원주상으로 정렬하는 데에 적합할 수 있다. 부가하거나, 다르게, 결합 표면은 각 길이 방향 축의 방향을 따라 튜브와 전극을 정렬하는 데에 적합할 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 또 다른 형태는 플라즈마 아크 토치에서 냉각제 튜브를 전극에 관련하여 위치 선정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 전극과 냉각제 튜브 상에 결합 접촉 표면을 제공하는 단계와 전극과 냉각제 튜브를 접촉하게 바이어싱하는 단계를 포함한다.
냉각제 튜브를 전극에 관련하여 위치 선정하는 방법은 튜브와 전극을 냉각제의 정수압에 의해 접촉하게 바이어싱하는 단계를 포함할 수 있다. 튜브와 전극은 다르게 스프링 요소에 의해 바이어스될 수 있다.
일반적으로, 다른 형태에서, 본 발명은 토치 본체를 갖는 플라즈마 아크 토치를 포함한다. 토치는 또한 제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장되는 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체를 갖는 냉각제 튜브를 포함한다. 토치는 토치 본체에 의해 지지되는 전극을 포함한다. 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체를 갖는다. 토치는 또한 냉각제 튜브와 전극의 표면의 결합을 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 다른 형태에서, 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 있어서의 정렬 에러를 줄이고자 하는 것이다. 냉각제 튜브는 제1 단부, 제2 단부, 및 이들을 통해 연장되는 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체를 갖는다. 길이 연장된 본체는 전극과 결합하는 데에 적합한 길이 연장된 본체의 내부 상에 위치되는 표면을 갖는다.
본 발명은 다른 형태에서, 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 있어서의 정렬 에러를 줄이고자 하는 것이다. 냉각제 튜브는 제1 단부, 제2 단부, 및 이들을 통해 연장되는 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체를 갖는다. 길이 연장된 본체는 전극과 결합하며 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 적합한 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치되는 표면을 갖는다.
다른 형태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치용 전극을 포함한다. 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체, 및 냉각제 튜브와 결합하며 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하는 데에 적합한 길이 연장된 본체의 내부 상에 위치된 표면을 포함한다.
본 발명에 따른 냉각제 튜브의 도입을 플라즈마 아크 토치의 전극 수명을 보존하고/하거나 오정렬의 영향을 최소화할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 결합 표면이 소모품의 적당한 정렬을 보장하기 위한 일차 수단인 점에서 종래 기술의 토치 소모품 (예를 들어, 냉각제 튜브와 전극) 보다 우수한 장점을 제공한다.
다른 실시예에서, 결합 표면의 일 형태는 냉각제 튜브 및/또는 전극을 토치 본체에 고정할 때에 예를 들어, 냉각제 튜브와 전극을 정렬하는 능력을 증가시키는 스페이서로서 작용한다.
본 발명의 상술 및 다른 장점, 형태, 특성 및 장점은 다음의 설명 및 청구범위로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 고 해상도의 토치 (하이퍼덤사에 의해 제조된 HD-3070)에 이용하는 데에 적합한 중공형 전극에 배치된 종래 기술의 냉각제 튜브를 나타낸다. 전극(10)은 원통형 구리 본체(12)를 갖는다. 본체(12)는 전극(10)의 중심선(14)을 따라 연장되는데, 이는 전극이 내부에 설비될 때 토치에 일반적인 것이다. 전극은 억지 끼워 맞춤으로 토치 (도시 생략) 상에서 캐소드 블럭 (도시 생략)에 교체 가능하게 고정될 수 있다. 다르게, 스레드 (도시 생략)는 캐소드 블럭에 전극(10)을 교체 가능하게 고정하기 위해 전극(10)의 상단부(16)를 따라 배치될 수 있다. 플랜지(18)는 유체 시일을 제공하는 오링(O-ring; 22)을 수용하기 위해 바깥쪽으로 향하는 환형 리세스(20)을 갖는다. 전극의 저단부(24)는 일반적으로 평탄한 단부 표면(26)으로 테이퍼 (taper)된다.
구멍(28)은 중심선(14)을 따라 본체(12)의 저단부(24)로 뚫려 있다. 고온 열전자 방출 물질 (예를 들어, 하프늄)으로 형성된 일반적으로 원통형인 삽입물(30)이 구멍(28)에 눌려 끼워 맞춰진다. 삽입물(30)은 저단부(24)를 통해 전극(10)의 중공 내부(34)로 축방향으로 연장된다. 방출면(32)은 삽입물(30)의 단부면을 따라 위치되며 토치의 플라즈마 가스에 노출 가능하다. 방출면(32)은 처음에 평탄할 수 있고 아니면 삽입물(30)에 리세스를 형성하도록 형상될 수 있다.
냉각제 튜브(36)는 본체(12)의 내부 표면(38) 및 저단부(24)의 내부 표면(40)에 인접하여 중공 내부(34)에 배치된다. 튜브(36)는 중공형이며, 일반적으로 원통형인 얇은 벽으로 되어 있으며 직경이 큰 냉각제 통로(41)를 형성하고 있다. 냉각제 튜브는 스레드나 억지 끼워 맞춤으로 토치 (도시 생략)에 교체 가능하게 고정될 수 있다. 예시로서, 하이퍼덤 사에 의해 판매되는 냉각제 튜브는 약 3밀리미터 내지 약 4밀리미터의 냉각제 통로 직경을 가지며 환형 리세스(44)의 내부 표면에서 전극의 단부면(26)과 반대쪽에 약 일 밀리미터 미만 떨어져 위치되어 있어 충분한 냉각을 제공할 수 있다.
튜브(36)는 저단부(24)의 내부 표면(40)을 가로질러 본체(12)의 내부 표면(38)을 따라 순환하는, 물 등의 통로(41)를 통한 냉각제의 유로(42)를 채용한다. 전극은 저단부(24)의 내부 표면(40)에 형성된 환형 레세스(44)를 포함하는 점에서 중공형일 수 있다. 리세스(44)는 냉각제에 노출되는 전극 본체의 표면 영역을 증가시켜 본체(12)의 내부 표면(40)을 가로지르는 냉각제의 유속을 개선한다. 이와 달리 전극은 환형 리세스(44)를 정의하지 않는다는 점에서 "엔드밀 (endmill)"될 수 있다. 유로(42)는 튜브(36)와 본체(12)의 내부 표면(38)으로 정의되는 환형 통 로(46)를 거쳐 전극(10)을 나온다. 예시로, 튜브(36)가 100 암페어의 토치 절단에 이용될 때, 냉각제 유로는 1.0갈론/분이다.
전극(10)의 수명 동안, 삽입 물질이 마모되어 구멍(28)에 깊이가 깊은 패인 곳을 형성하게 된다. 토치의 절단 품질은 통상 삽입물의 마모와 관련하여 떨어지게 된다. 삽입물(30)이 충분한 깊이의 패인 곳을 형성하게 되면, 블로아웃 (blowout) 조건이 발생한다. 전극(10)의 저단부(24)의 내부 표면(40)에 튜브(36)가 근접하여 있으므로, 블로아웃 조건 동안 아크가 튜브에 가해질 수 있다. 튜브(36)는 아크로 손상될 수 있어 교체를 필요로 한다. 절단 품질의 저하 및/또는 블로아웃을 방지하기 위해서, 조작자는 보통 전극을 자주 교체한다. 또한, 플라즈마 아크 토치 시스템의 제작자는 보통 블로아웃의 가능성을 최소화하기 위해서 특정한 삽입물 마모 수준에서 교체를 권장하고 있다.
삽입물(30)의 표면을 가로지르는 냉각제 유로(42)는 삽입물, 이에 따라 전극에 대한 냉각제 튜브의 정렬의 영향을 받는다. 냉각제 튜브의 출구가 전극(10)의 내부 표면(40)에 관련하여 (예를 들어, 길이 방향 및/또는 방사상으로) 오정렬되어 있다면, 튜브(36)에 의해 전달되는 냉각제(42)는 삽입물(30)을 충분히 냉각하지 못한다. 냉각제 튜브가 전극(10)에 관련하여 오정렬되어 있는 토치를 반복적으로 이용하게 되면 삽입물이 더욱 급속도로 마모되게 된다는 것을 실험적으로 판명하였다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 원리와 결합된 냉각제 튜브(136)의 일 실시예를 나타낸다. 튜브(136)는 제1 단부(154)와 제2 단부(156)를 갖는 길이 연장된 본 체(152)를 가지며 중심선이나 길이 방향 축(146)을 정의한다. 냉각제 통로(141)는 길이 연장된 본체(152)를 통해 연장된다. 튜브(136)의 제1 단부(154)는 통로(141)와 유체 연통하는 제1 개구(210)를 가진다. 제2 단부(156)는 통로(141)와 유체 연통하는 제2 개구(206)를 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따르면, 튜브(136)는 길이 연장된 본체(152)의 외부 표면(162) 상에 위치된 결합 표면(160)을 갖는다. 결합 표면(160)은 플라즈마 토치의 전극의 대응 결합 표면과 결합하도록 설계된다.
결합 표면(160)은 냉각제 튜브(136)의 길이 방향 축(146)과 도 3의 전극(110)의 길이 방향 축(114)과 같은, 길이 방향 축의 신뢰성 있는 반복 가능한 정렬을 가능하게 하도록 설계된다. 결합 표면은 냉각제 튜브(136)의 각 길이 방향 축과 전극을 정렬할 수 있으므로, 이 길이 방향 축은 적어도 실질적으로 동심으로 정렬되게 된다. 부가하거나 이에 대체하여, 결합 표면은 냉각제 튜브(136)와 전극의 각 길이 방향 축을 정렬할 수 있으므로 냉각제 튜브(136)와 전극은 최소한 실질적으로 원주상으로 정렬되고, 이에 의해 전극에 관련하여 냉각제 튜브(136)의 바람직한 정렬을 꾀할 수가 있다.
냉각제 튜브가 토치 본체나 전극에 강하게 고정되는 것은 필요치 않다. 따라서, 냉각제 튜브(136)가 토치 본체나 전극에 강하게 고정되어 있지 않은 본 발명의 실시예에서는 냉각제 튜브(136)와 전극의 각 길이 방향 축 간에 최소한의 허용 가능한 오정렬이 발생할 수 있다.
튜브(136)는 토치 본체 내에서 교체 가능하게 위치될 수 있다 (도 11 참조). 튜브(136)의 본체(152)는 오링(174)을 수용하기 위해 바깥으로 향하는 환상 리세 스(172)를 갖는 플랜지(170)를 갖는다. 오링(174)은 튜브(136)의 본체(152)의 길이 방향 치수를 따라 보통 튜브(136)의 이동을 가능하게 하면서 토치 본체(도 11 참조)에 유체 시일을 제공한다.
본 발명의 이 형태에서, 튜브(136)의 결합 표면(160)은 튜브(136)의 길이 연장된 본체(152)의 외부 표면(162) 주위에 분산된 세 개의 플랜지(166a, 166b 및 1666c; 보통 166)를 갖는다. 플랜지(166)는 외부 표면(162) 주위에 보통 균일하게 이격되어 있다. 다른 실시예에서, 플랜지(166)는 표면(160)이 전극의 결합 표면과 결합할 수 있게 하는 임의 개수이거나, 형상일수 있거나, 아니면 외부 주변에 이격되어 있을 수 있다. 표면(160), 플랜지(166) 및/또는 그 일부는 예를 들어, 튜브(136)를 가공하거나 주조하는 것으로 냉각제 튜브(136)와 일체의 부분으로 형성될 수 있다. 다르게 표면(160), 플랜지(166) 및/또는 그 일부는 튜브(136)와 개별적으로 제작될 수 있으며 예를 들어, 적당한 접착제나 기계적 고정기로 튜브에 조립되거나 고정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 원리가 결합된 전극(110)의 일 실시예를 나타낸다. 전극(110)은 일반적으로 원통형인 길이 연장된 구리 본체(112)를 갖는다. 본체(112)는 일반적으로 전극(110)의 중심선이나 길이 방향 축(114)을 따라 연장되며, 이는 전극(110)이 그 내에 설비될 때 토치 (도시 생략)에 일반적인 것이다. 전극(110)의 상단부(116)를 따라 배치된 스레드(176)는 토치 (도시 생략)의 캐소드 블럭 (도시 생략)에 전극(110)을 교체 가능하게 고정할 수 있다. 플랜지(118)는 토치 본체 (도시 생략)에 유체 밀봉을 제공하는 오링(122)를 수용하기 위해 바깥쪽으로 향하 는 환상 리세스(120)를 갖는다.
뚫린 홀 또는 구멍(128)은 중심선(114)를 따라 전극 본체(112)의 저단부(124)에 위치된다. 고온 방출성 물질 (예를 들어, 하프늄)로 형성되는 보통 원통형인 삽입물(130)이 홀(128) 내에 눌려 끼워 맞추어진다. 삽입물(130)은 전극(110)의 중공 내부(134)를 향해 축 방향으로 연장되어 있다. 방출 표면(132)은 삽입물(130)의 단부면을 따라 위치되며 토치의 플라즈마 가스에 노출 가능하다. 전극은 저단부(124)의 내부 표면(140)에 형성된 환형 리세스(144)를 포함하는 점에서 중공형일 수 있다. 리세스(144)는 냉각제에 노출되는 전극 본체의 표면 영역을 증가시켜 본체(112)의 내부 표면(140)을 가로지르는 냉각제의 유속을 개선한다. 다르게, 전극은 환상 리세스(144)를 정의하지 않도록 엔드밀될 수 있다.
표면(164)은 전극 본체(112)의 내부 표면(138) 상에 제공되어 있으며 이 표면(164)은 도 2A의 냉각제 튜브(136)의 표면(160)과 같은, 대응하는 표면과 결합하는 데에 적합하다. 전극(110)의 표면(164)은 가공 또는 다른 적합한 제작 프로세스에 의해 내부 표면(138) 상에 형성될 수 있다.
도 4A 및 도 4B에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜브(136)의 표면(160)은 네 개의 구형 요소(208a, 208b, 208c 및 208d; 보통 208)를 갖는다. 네 개의 요소(208)는 플라즈마 아크 토치 전극의 표면과 결합하는 데에 적합하다. 이와 달리, 요소의 형상은 전극의 대응 표면과 결합하고 전극의 적당한 냉각을 조장하는 데에 적합하다면 어느 기하학적 형상 (예를 들어, 타원체, 다이아몬드형, 또는 원통형)이라도 가능하다.
도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜브(136)의 표면(160)은 튜브(136)의 제2 단부(156)에 위치된 복수의 슬롯(232)을 갖는다. 슬롯(232)은 냉각제가 통로(141)로부터 흘러나오게 하는 데에 적합하다. 이 실시예에서, 튜브(136)의 제2 단부(156)는 도 3의 전극(110)의 내부 표면(218)과 같이, 전극 벽의 내부 표면과 접촉한다. 슬롯(232)은 적당한 냉각제 유량이 전극(110)의 내부 표면(140)을 가로지르는 것을 가능하게 한다.
도 6A 및 도 6B에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜브(136)의 표면(160)은 튜브(136)의 본체(152)에 관련하여 직경 확장체(212)를 갖는다. 확장체(212)는 튜브(136)의 본체(152)의 길이를 따라 배향된 네 개의 그루브(214)를 갖는다. 직경 확장체(212)는 플라즈마 아크 토치 전극의 표면과 결합하는 데에 적합하다.
도 7A 및 도 7B에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜브(136)의 표면(160)은 선형 테이퍼를 갖는 컨투어를 갖는다. 선형 테이퍼는 제1 단부(154)로부터 제2 단부(156) 쪽으로 직경이 감소한다. 이 표면(160)의 컨투어는 도 10의 전극(110)의 내측 표면(138)의 표면(214)와 같은, 전극의 내측 표면과 결합하는 데에 적합하다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 전극(110)의 내측 표면(138)의 표면(164)는 도 7A의 냉각제 튜브(136)와 같은 냉각제 튜브의 표면(160)과 결합하는 데에 적합한 선형 테이퍼를 갖는 컨투어를 갖는다.
도 8A 및 도 8B에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜 브는 두 표면(160a 및 160b)을 갖는다. 표면(160a 및 160b)은 플라즈마 아크 토치의 전극의 대응 표면과 결합하는 데에 적합하다. 표면(160a)은 튜브(136)의 본체(152)의 외측 직경 주변에 균일하게 이격된 네 개의 플랜지(166a, 166b, 166c 및 166d)를 갖는다. 표면(160b)은 튜브(136)의 본체(152)의 외측 직경 주위에 균일하게 이격된 네 개의 플랜지(166e, 166f, 166g, 및 166h) (도시 생략)를 갖는다.
도 9A 및 도 9B에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서, 냉각제 튜브(136)는 튜브(136)의 본체(152)의 내부 표면(250) 상에 위치된 표면(160)을 갖는다. 표면(160)은 도 3의 전극(110)의 내부 표면(140)과 같은 내부 표면과 결합하는 데에 적합하다. 표면(160)은 튜브(136)의 본체(152)의 내측 직경 주위에 균일하게 이격된 네 개의 플랜지(240)를 갖는다. 플랜지(240)는 플라즈마 아크 토치 내에 위치될 때 전극(110)의 내측 표면(140)과 접촉한다. 예시로, 전극(110)은 플라즈마 아크 토치의 본체에 고정되어 전극(110)의 내측 표면(140)이 표면(160) 및 튜브(136)의 플랜지(240)와 결합할 수 있고, 이로 인해 튜브(136)와 전극(110)의 각 길이 방향 축을 정렬하며 전극(110)에 대한 튜브(136)의 이동을 제한할 수 있다.
도 11은 본 발명을 실행하는 데에 이용될 수 있는 고 해상도의 플라즈마 아크 토치(180)의 일부를 나타낸다. 토치(180)는 전기적 연결부, 유체 냉각용 및 아크 제어 유체용 통로를 포함하는 보통 원통 형상체(182)를 갖는다. 어노드 블럭(184)은 이 원통 형상체(182)에 고정된다. 노즐(186)은 어노드 블럭(184)에 고정되며 대상물(도시 생략)에 아크를 전달할 수 있는 중앙 통로(188) 및 출구 통 로(190)를 갖는다. 도 3의 전극(110)과 같은 전극이 플라즈마 챔버(194)를 정의하도록 노즐(186)에 관련하여 이격된 관계로 캐소드 블럭(192)에 고정된다. 스월 링(196)으로부터 공급된 플라즈마 가스는 플라즈마 챔버(194)에서 이온화되어 아크를 형성한다. 수냉각된 캡(198)은 어노드 블럭(184)의 하측 단부로 스레드되며, 이차 캡(200)은 토치 본체(182)로 스레드된다. 2차 캡(200)은 관통이나 절단 동작 동안 금속이 튀지 않게 기계적인 실드로서 작용한다.
도 2A의 냉각제 튜브(136)과 같은 냉각제 튜브는 전극(110)의 중공 내부(134)에 배치된다. 튜브(136)는 전극(110)이 토치(180)에 설비될 때 전극(110)과 토치(180)의 중심선이나 길이 방향 축(202)을 따라 연장된다. 튜브(136)는 캐소드 블럭(1892) 내에 위치되어 있으므로 튜브(136)가 일반적으로 토치(180)의 길이 방향 축(202)의 방향을 따라 이동하는 것이 자유로워진다. 튜브(136)의 상단부(204)는 냉각제 공급원(도시 생략)과 유체 연통한다. 냉각제의 유로는 통로(141)를 통해 이동하여 튜브(136)의 제2 단부(156)에 위치된 개구(206)를 나온다. 냉각제는 전극(110)의 저단부(124)의 내부 표면(140)에 충돌하며 전극 본체(112)의 내부 표면(138)을 따라 순환한다. 냉각제 유로는 튜브(126)와 전극의 내부 표면(138)으로 형성되는 환상 통로(134)를 거쳐 전극(110)을 빠져나온다.
동작시, 냉각제 튜브(136)가 본 발명의 실시예에서 캐소드 블럭(180)에 강하게 고정되어 있지 않기 때문에, 냉각제 유체의 유압 또는 정수압은 전극(110)의 저단부(124)를 향해 튜브(136)를 바이어스하는 작용을 한다. 다르게, 스프링 요소 (예를 들어, 선형 스프링이나 리프 스프링)은 전극(110)을 향해 튜브(136)를 바이 어스하는 데에 이용된다. 다르게, 전극(110)은 튜브(136)와 전극(110)의 표면(160 및 164)이 각각 서로 결합하고, 이로 인해 표면(160 및 164)을 함께 바이어스할 때 까지 토치 본체에 스레드된다. 냉각제 튜브(136)는 튜브 본체(152)의 외부 표면(162) 상에 위치된 표면(160)을 갖는다. 표면(150)은 전극 본체(112)의 내부 표면(138) 상에 위치된 표면(164)과 결합하는 데에 적합하다. 튜브(136)와 전극(110)의 표면(160 및 164)은 각각 토치의 동작 동안 전극(110)에 관련한 튜브(136)의 위치를 정렬하도록 서로 결합한다. 튜브(136) 및 전극(110)은 본 발명의 이 형태에서 길이 방향 및 방사상으로 정렬되어 있다.
여기 기재된 것의 변형, 수정 및 그 외 구현은 본 발명의 정신 및 영역에서 벗어나지 않고 당업자라면 행할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 이전의 상세 설명에 의해서 제한되는 것이 아니다.
도 1은 중공형의 전극에 배치된 종래의 냉각제 튜브의 단면도이다.
도 2A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 단면도이다.
도 2B는 도 2A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 3은 본 발명의 설명적 실시예에 따른 전극의 단면도이다.
도 4A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 4B는 도 4A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 5A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 5B는 도 5A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 6A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 6B는 도 6A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 7A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 7B는 도 7A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 8A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 8B는 도 8A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 9A는 본 발명의 설명적 실시예에 따른 냉각제 튜브의 개략 측면도이다.
도 9B는 도 9A의 냉각제 튜브의 종단 도면이다.
도 10은 본 발명의 설명적 실시예에 따른 전극의 개략 측면도이다.
도 11은 본 발명의 냉각제 튜브 및 전극을 결합한 플라즈마 아크 토치의 부분 단면도이다.

Claims (62)

  1. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체; 및
    전극과 결합하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면은 컨투어, 단차 또는 플랜지 중 하나 이상을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컨투어는 선형 테이퍼를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체를 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 직경 확장체는 가변의 직경을 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체와 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하는 것인 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 길이 방향 축은 동심으로 정렬, 방사상으로 정렬, 또는 원주상 정렬 중 하나 이상으로 정렬되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체의 길이 방향 축의 방향을 따라 상기 길이 연장된 본체와 전극을 정렬하는 것인 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 표면은 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 영역에 위치되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  10. 제1항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체의 단부에 위치되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  11. 플라즈마 아크 토치에 있어서;
    토치 본체;
    상기 토치 본체에 의해 지지되는 전극 - 상기 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체을 포함함 -;
    제1항에 따른 냉각제 튜브; 및
    냉각제 튜브와 전극의 결합 표면을 정렬하기 위한 수단;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정렬하기 위한 수단은 전극의 내부 표면 상에 결합 표면을 포함하는 것인 플라즈마 아크 토치.
  13. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부, 및 이들을 통해 연장되는 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체; 및
    (a) 전극과 결합하고 (b) 상기 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 정렬하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  14. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부, 및 이들을 통해 연장되는 냉각제 통로를 갖는 길이 연장된 본체; 및
    전극과 결합하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 내부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  15. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    전극과 결합하여 전극과 상기 길이 연장된 본체의 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  16. 제15항에 있어서, 상기 표면은 컨투어, 단차 또는 플랜지 중 하나 이상을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  17. 제15항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체를 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  18. 제15항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체와 상기 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하기 위한 것인 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  19. 제18항에 있어서, 상기 길이 방향 축은 동심 정렬, 방사상 정렬 또는 원주상 정렬 중 하나 이상으로 정렬되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  20. 제15항에 있어서, 상기 내부 표면은 상기 제1 단부와 제2 단부 사이의 영역에 위치된 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  21. 플라즈마 아크 토치에 있어서,
    토치 본체;
    상기 토치 본체에 의해 지지되는 전극 - 상기 전극은 개방 단부와 폐쇄 단부를 갖는 중공의 길이 연장된 본체을 포함함 -;
    제15항에 따른 냉각제 튜브; 및
    상기 냉각제 튜브의 길이 방향 축의 방향을 따라서 냉각제 튜브와 전극의 결합 표면을 정렬하기 위한 수단;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 정렬하기 위한 수단은 전극의 내부 표면 상에 결합 표면을 포함하는 것인 플라즈마 아크 토치.
  23. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며, 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    (a) 전극과 결합하고 (b) 상기 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 상 기 각 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  24. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    전극과 결합하고 이 전극과 상기 길이 연장된 본체의 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 상기 제1 단부와 제2 단부 사이 영역의 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  25. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    전극과 결합하여 이 전극과 상기 길이 연장된 본체의 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;을 포함하고,
    상기 길이 연장된 본체의 제2 단부의 개구는 상기 전극의 내부 표면과 접촉하지 않는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  26. 제25항에 있어서, 상기 표면은 컨투어, 단차 또는 플랜지 중 하나 이상을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  27. 제26항에 있어서, 상기 컨투어는 선형 테이퍼를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  28. 제25항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체를 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  29. 제28항에 있어서, 상기 직경 확장체는 가변의 직경을 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  30. 제25항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체와 상기 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하는 것인 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  31. 제30항에 있어서, 상기 길이 방향 축은 동심으로 정렬, 방사상으로 정렬, 또는 원주상 정렬 중 하나 이상으로 정렬되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  32. 제25항에 있어서, 상기 표면은 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 영역 에 위치되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  33. 제25항에 있어서, 상기 표면은 상기 길이 연장된 본체의 단부에 위치되는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  34. 제25항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 본체의 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  35. 제34항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 전극에 대해서 상기 본체의 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  36. 플라즈마 아크 토치에 있어서:
    토치 본체;
    상기 토치 본체에 의해 지지되는 전극 ― 상기 전극은 개방 단부 및 폐쇄 단부를 가지는 중공형 길이 연장된 본체를 포함함 ― ;
    제 25항에 따른 냉각제 튜브; 및
    상기 냉각제 튜브 및 상기 전극의 결합 표면들을 상기 튜브의 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 냉각제 튜브의 제2 단부의 개구는 상기 전극의 내부 표면과 접촉하지 않는 플라즈마 아크 토치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 정렬 수단은 상기 전극의 내부 표면상에 결합 표면을 포함하는 플라즈마 아크 토치.
  38. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며 상기 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    (a) 전극과 결합하고 (b) 상기 전극과 냉각제 튜브의 각 길이 방향 축을 상기 각 길이 방향 축의 방향을 따라서 정렬하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 외부 상에 위치된 표면;을 포함하고,
    상기 길이 연장된 본체의 제2 단부의 개구는 상기 전극의 내부 표면과 접촉하지 않는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  39. 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브에 있어서:
    제1 단부, 제2 단부, 내부 표면 및 이들을 통해 연장된 냉각제 통로를 가지며, 토치 본체에 비 고정식으로 결합될 수 있는 길이 연장된 본체; 및
    전극의 내부 표면과 결합하기 위한 상기 길이 연장된 본체의 내부 표면;
    을 포함하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  40. 제39항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체의 상기 내부 표면은 플랜지를 포함 하는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  41. 제39항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체의 상기 내부 표면은 상기 길이 연장된 본체와 상기 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하는 것인 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  42. 제40항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체의 상기 내부 표면은 상기 길이 연장된 본체의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치된 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  43. 제42항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체의 상기 제2 단부의 개구는 상기 전극의 내부 표면과 접촉하지 않는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  44. 제41항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 본체의 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  45. 제44항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 전극에 대해서 상기 본체의 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  46. 제39항에 있어서, 외부 표면은 상기 길이 연장된 본체와 일체인 직경 확장체 를 가지는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  47. 제43항에 있어서, 상기 길이 연장된 직경 본체는 가변의 직경을 갖는 플라즈마 아크 토치용 냉각제 튜브.
  48. 플라즈마 아크 토치에 있어서:
    토치 본체; 및
    상기 토치 본체에 의해 지지되는 전극; 및
    제39항에 따른 냉각제 튜브;
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치.
  49. 제48항에 있어서, 상기 냉각제 튜브의 상기 내부 표면은 플랜지를 포함하는 플라즈마 아크 토치.
  50. 제48항에 있어서, 상기 냉각제 튜브의 상기 내부 표면은 상기 길이 연장된 본체 및 상기 전극의 각 길이 방향 축을 정렬하는 것인 플라즈마 아크 토치.
  51. 제49항에 있어서, 상기 플랜지는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치된 플라즈마 아크 토치.
  52. 제50항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 길이 연장된 본체의 상기 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치.
  53. 제52항에 있어서, 상기 길이 연장된 본체는 상기 전극에 대하여 상기 길이 연장된 본체의 상기 길이 방향 축을 따라서 움직일 수 있는 플라즈마 아크 토치.
  54. 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 제1항 내지 제10항중 어느 하나의 항에 따른 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법에 있어서:
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브 상에 결합 접촉 표면을 제공하는 단계; 및
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브를 접촉하게 바이어스하는 단계;
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 상기 바이어싱은 냉각제 정수압에 의해 발생하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  56. 제54항에 있어서, 상기 바이어싱은 스프링 요소에 의해 발생하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  57. 제54항에 있어서, 상기 바이어싱은 상기 전극을 상기 토치에 스레드하여 발 생하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  58. 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 제15항 내지 제20항중 어느 하나의 항에 따른 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법에 있어서:
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브 상에 결합 접촉 표면을 제공하는 단계; 및
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브를 접촉하게 하되, 상기 냉각제 튜브의 제2 단부의 개구는 상기 전극의 내부 표면과 접촉하지 않게 바이어스하는 단계;
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  59. 제58항에 있어서, 상기 바이어싱은 냉각제 정수압에 의해 발생되는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  60. 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 제39항 내지 제47항중 어느 하나의 항에 따른 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법에 있어서:
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브 상에 결합 접촉 표면을 제공하는 단계; 및
    상기 전극과 상기 냉각제 튜브를 접촉하게 하되, 상기 냉각제 튜브의 내부 표면이 상기 전극의 내부 표면과 접촉하도록 바이어스하는 단계;
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  61. 제60항에 있어서, 상기 바이어싱은 냉각제 정수압에 의해서 발생하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
  62. 제60항에 있어서, 상기 바이어싱은 상기 냉각제 튜브의 길이 연장된 본체 와 상기 전극의 각 길이 방향 축의 정렬을 야기하는 플라즈마 아크 토치의 전극에 대하여 냉각제 튜브를 위치 선정하는 방법.
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