KR20150031472A - 플라즈마 아크 절단 토치용 전극 - Google Patents

플라즈마 아크 절단 토치용 전극 Download PDF

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KR20150031472A KR20157003723A KR20157003723A KR20150031472A KR 20150031472 A KR20150031472 A KR 20150031472A KR 20157003723 A KR20157003723 A KR 20157003723A KR 20157003723 A KR20157003723 A KR 20157003723A KR 20150031472 A KR20150031472 A KR 20150031472A
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프라빈 크리슈나 남부루
제씨 마이클 윌슨
잭키 라번 윈
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링컨 글로벌, 인크.
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Abstract

본원에는, 전극 마모를 개선하기 위한 피처를 갖는 플라즈마 아크 토치용 전극이 제공된다. 토치 본체의 일단부를 따라 형성된 공동에 방사 인서트가 수용된다. 방사 인서트의 일부분이, 인서트의 방출면 부근에서 인서트를 따라 배치된 슬리브에 의해 토치 본체로부터 이격되어 있다. 슬리브는 전극 본체의 부식을 둔화시켜 전체 전극 수명을 개선하도록 작용할 수 있다.

Description

플라즈마 아크 절단 토치용 전극{ELECTRODE FOR A PLASMA ARC CUTTING TORCH}
본원의 대상은 일반적으로 플라즈마 아크 토치용 전극에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 이러한 전극용 방사 인서트의 구성에 관한 것이다.
종래의 플라즈마 아크 토치의 작동은 당업자에게 잘 알려져 있다. 이러한 토치의 기본 구성 요소로는 본체와, 본체에 장착된 전극과, 플라즈마 아크용 오리피스를 획정하는 노즐과, 이온화 가능한 가스의 공급원, 그리고 상기 가스에 아크를 생성하는 급전부가 있다. 기동시에, 전류가 전극(일반적으로 캐소드)에 공급되고, 통상적으로 전극과 노즐 사이에 있어서 상기 이온화 가능한 가스에 파일롯 아크가 일어나는데, 여기서 상기 노즐은 애노드를 형성한다.
그 후에, 이온화된 가스의 전도 흐름이 전극으로부터 가공물에까지 발생되는데, 이때 가공물은 애노드를 형성하고, 이에 따라 플라즈마 아크가 전극으로부터 가공물에까지 발생된다. 상기 이온화 가능한 가스는 질소와 같이 비반응성 가스이거나, 산소 혹은 공기와 같이 반응성 가스일 수 있다.
종래의 플라즈마 아크 토치가 갖는 오래된 문제는 전극의 마모이다. 통상적으로, 전극은 하프늄 또는 지르코늄 인서트를 포함한다. 이들 재료는, 반응성 가스로 절단할 때의 재료의 특성에 관하여는 바람직한 것이지만, 매우 많은 비용이 들고 자주 교체해야하는 것이다.
특정 이론에 구속되는 것을 의도하고 있지는 않지만, 복수의 인자가 전극 마모의 원인이 된다고 여겨진다. 예를 들어, 토치의 작동 중에, 인서트 재료는 매우 뜨거워지고, 전자가 고방사율 재료로부터 방출되어 아크를 형성할 때, 인서트 재료는 용융 상태에 들어간다. 최종적으로, 인서트에 있어서 노출된 방출면에는 구멍 또는 공동이 형성될 수 있다. 통상적으로 오목한 형상인 상기 공동은, 용융된 고방사율 재료가 작동 중에 인서트로부터 토출되는 것으로 인해 형성된다. 이러한 재료의 토출은 절단 프로세스 동안에 여러 번, 예컨대 플라즈마 아크의 초기 기동 형성 과정, 아크를 이용한 절단 작업 과정, 및/또는 플라즈마 아크의 정지 도중 혹은 정지 이후 등에 일어날 수 있다. 이러한 용융된 재료의 토출에 의해, 인서트의 마모가 일어날 뿐만 아니라, 토치의 다른 부분, 예컨대 노즐의 마모가 일어날 수 있다. 보다 구체적으로, 인서트에서 용융된 재료는, 전극으로부터 주변 노즐로 토출되어, 아크가 노즐에 부적절하게 부착되어지게 만들 수 있고, 이로 인해 노즐에 손상을 입힐 수 있다.
따라서, 마모 개선에 관한 하나 이상의 피처를 갖는 전극이 유용할 것이다. 보다 구체적으로, 인서트에서 용융된 재료가 토출되는 것을 감소 또는 최소화할 수 있는 전극이 유익할 것이다. 전극에 있어서 인서트를 둘러싸고 있는 부분에 대한 손상도 감소 또는 최소화할 수 있는 전극도 또한 유용할 것이다.
본 발명은 전극의 마모 개선에 관한 피처를 갖는 플라즈마 아크 토치용 전극에 관한 것이다. 토치 본체의 일단부를 따라 형성된 공동에 방사 인서트가 수용된다. 방사 인서트의 일부분이, 인서트의 방출면 부근에서 인서트를 따라 배치된 슬리브에 의해 토치 본체로부터 이격되어 있다. 슬리브는 전극 본체의 부식을 둔화시켜 전체 전극 수명을 개선하도록 작용할 수 있다. 본 발명의 추가적인 목적 및 이점의 일부는 이하의 상세한 설명에 기술되거나, 또는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해지거나, 또는 본 발명의 실시를 통해 알게 될 것이다.
예시적인 일 실시형태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치용 전극을 제공한다. 이 전극은, 길이 방향을 획정하며 고열전도율 재료로 이루어지는 세장형 본체를 포함한다. 상기 본체는, 전극의 방전 단부에 면이 마련되어 있다. 상기 본체에는, 길이 방향을 따라 연장되는 보어가 형성되어 있다. 상기 보어에 인서트가 수용된다. 상기 인서트는 내측 부분과 외측 부분을 갖는다. 상기 내측 부분은 상기 세장형 본체와 접촉하고, 상기 외측 부분은 상기 세장형 본체의 면에 대하여 움푹 들어가 있는 노출된 방출면을 갖는다. 상기 보어에는 상기 인서트에 인접하게 환형체가 수용된다. 상기 환형체는 상기 인서트의 외측 부분을 상기 세장형 본체로부터 분리시킨다.
예시적인 다른 실시형태에서, 본 발명은 플라즈마 아크 토치용 전극을 제공한다. 상기 전극은 열전도성과 전기전도성을 겸비한 금속으로 이루어진 전극 본체를 포함한다. 상기 전극 본체는 면과 이 면에 배치된 공동을 갖는다. 인서트가 상기 공동에 장착되고, 이 인서트는 전극 본체의 일함수보다 작은 일함수를 갖는 방사 재료를 포함한다. 상기 인서트는 상기 전극 본체와 접촉하여 위치 결정된다. 상기 인서트는 상기 전극 본체의 면에 대해 움푹 들어가 있다. 슬리브가 상기 인서트를 둘러싸고, 이 슬리브는, 인서트에 있어서 상기 전극 본체의 면에 가까운 부분을 전극 본체로부터 이격시킨다.
본 발명의 전술한 피처, 양태 및 이점과 그 밖의 피처, 양태 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부된 청구범위를 참조로 하면 보다 잘 이해될 것이다. 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부분을 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시형태를 보여주며, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
당업자를 겨냥하여, 본 발명의 최선의 형태를 포함하고 있는, 본 발명의 실시 가능한 전체적인 개시 내용이, 첨부 도면을 참조로 하는 상세한 설명에 기술되어 있다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 아크 토치 시스템의 예시적인 실시형태의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 전극의 예시적인 일 실시형태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 전극의 예시적인 다른 실시형태의 단면도이다.
이들 도면에서 동일하거나 유사한 도면부호의 사용은, 동일하거나 유사한 피처임을 나타낸다.
본 발명의 설명을 목적으로, 이제 본 발명의 실시형태들을 상세히 참조할 것인데, 이들 실시형태의 하나 이상의 예가 도면에 도시되어 있다. 각 예는 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것이며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고서 본 발명에 대해 다양하게 수정 및 변형이 실시될 수 있다는 것이, 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태의 일부분으로서 예시 또는 기술된 피처가, 다른 실시형태에 사용되어, 또 다른 실시형태가 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명은, 첨부된 청구범위와 그 등가물의 범위 내에 있는 상기한 수정 및 변경을 커버하는 것으로 되어 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 아크 토치 시스템(10)의 예시적인 실시형태를 간략히 도시한 개략도이다. 도 1에 도시된 예시적인 실시형태는 단지 예로서만 제공된다. 상이한 구성의 다른 플라즈마 아크 토치 시스템도 마찬가지로 본 발명에 사용될 수 있다.
플라즈마 아크 토치 시스템(10)은, 전체적으로 도면부호 12로 표시된 기본 본체를 갖는 플라즈마 아크 토치(11)를 포함한다. 본체(12)는, 가압된 이온화 가능한 가스의 공급원을 이용하여, 가스 공급부(24)로부터 가스 공급 라인(26)을 통해 공급을 받는 공급 챔버(36)를 획정하는 토치 공급 튜브(34)를 포함한다. 솔레노이드 밸브(28) 등과 같이 원격 작동되는 밸브가, 공급 튜브(34)와 가스 공급부(24) 사이의 라인에 배치되어, 밸브의 작동시에 토치 시스템(10)으로의 가스의 공급을 차단한다. 당업자가 인정하고 있는 바와 같이, 플라즈마 가스는 질소와 같이 비반응성 가스이거나, 산소 혹은 공기와 같이 반응성 가스일 수 있다.
토치 본체(12)는, 통상적으로 예컨대 구리로 형성되어 있는, 세장형의 전극 본체(46)를 포함한다. 전극 인서트 또는 요소(50)가 전극 본체(46)의 하단부에 끼워 넣어지는데, 이에 대한 예시적인 실시형태를 이하에 보다 충분히 설명할 것이다. 특히 반응성 가스가 플라즈마 가스로서 사용되는 경우, 전극 요소(50)는 통상적으로 하프늄 또는 지르코늄으로 형성되어 있다.
절연체(38)가 공급 튜브(34) 및 전극 본체(46)를 전반적으로 둘러싸고 있다. 캐소드 본체(40)가 공급 튜브(34)를 전반적으로 둘러싸도록 배치되어 있고, 애노드 본체(42)가 절연체(38)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 노즐(16)이 전극 본체(46)의 전방 단부에 배치되어 있고, 전극 인서트(50)에 맞추어 조정된 아크 통로(52)를 획정한다. 스월 링(44)이 전극 본체(46) 둘레에 배치되어 있고, 이 스월 링에는, 이하에 한층 더 상세히 논의되는 바와 같이, 플라즈마 가스 챔버(14)에 들어가는 플라즈마 가스에 소용돌이 성분을 유발시키도록 구멍들이 형성되어 있다.
전극 본체(46) 및 전극 요소(50)에 전류를 공급하도록 전력 공급부(18)가 마련되어 있다. 음극 전력 리드(20)가 공급 튜브(34) 및 캐소드 본체(40)와 전기적으로 통해 있다. 파일롯 아크 모드에서는, 양극 전력 리드(22)가 스위치(23)를 통해 애노드 본체(42)와 전기적으로 통해 있다. 절연체(38)가 애노드 본체(42)를 캐소드 본체(40)로부터 전기적으로 격리시킨다. 또한, 양극 전력 리드(22)는 가공물(54)에 연결 가능한데, 이 가공물은 스위치(23)가 개방되면 플라즈마 토치에 의해 절단될 것이다. 전력 공급부(18)는, 파일롯 아크를 일으키고 그후에 이 아크를 토치의 절단 작동 모드로 유지시키기에 적절한 전압으로 토치에 전류를 제공하기에 충분한 임의의 종래의 DC 전력 공급부를 구성할 수 있다.
작동시에는, 전반적으로 화살표에 의해 나타내어진 바와 같이, 플라즈마 가스가 가스 공급부(24)로부터 공급 라인(26) 및 차단 밸브(28)를 거쳐 공급 튜브(34)의 챔버(36)에 흘러 들어간다. 플라즈마 가스는 하측 플라즈마 가스 챔버(14)에 들어가기 전에 챔버(36)에서 캐소드 본체의 오리피스 및 스월 링(44)의 오리피스를 거쳐 하방으로 유동한다. 시스템 내의 어느 장소에서의 압력 변화가 하측 플라즈마 가스 챔버(14) 내에서의 압력 변화를 초래하도록, 하측 플라즈마 가스 챔버(14)가 공급 튜브(34)의 공급 챔버(36) 전체와 공압적으로 통해 있는 것으로 이해되어야 한다. 작동시에는, 플라즈마 가스가 공급 챔버(36)로부터 스월 링(44)을 통과하여 소용돌이 성분이 유발된 상태로 노즐(16) 밖으로 흘러가도록, 공급 챔버(36)와 하측 플라즈마 가스 챔버(14)의 사이에 차압이 존재한다.
토치(10)의 파일롯 아크 모드에서는, 양극 전력 리드가 애노드 본체(42)에 접속되도록, 스위치(23)가 폐쇄된다. 전력 공급부(18)는 전극 요소(50)와 노즐(16) 사이에 파일롯 아크를 일으키기에 적절한 전압으로 전류를 제공한다. 파일롯 아크를 일으키기 위해, 작업자가 소기의 플라즈마 가스 흐름 및 압력을 세팅한다. 이 파일롯 아크는 스파크 또는 접촉 기동 기술 등의 다른 수단에 의해 시작되는데, 이러한 시동 수단은 모두 당업계에 알려져 있는 것이다.
플라즈마 아크 모드 동안의 플라즈마 가스 흐름은 가스 공급부(24)로부터 공급 라인(26) 및 솔레노이드 밸브(28)를 거쳐 공급 챔버(36)에 들어가며, 캐소드 본체(40)의 오리피스를 지나고, 스월 링(44)의 구멍을 지나, 하측 플라즈마 가스 챔버(14)에 들어가고, 노즐(16)의 아크 통로(52)를 지나 밖으로 나간다. 스월 링(44)에 의해 발생된 소용돌이 흐름은, 절단 작동 모드에서 아크가 노즐에 악영향을 미치지 않고 손상을 입히지 않도록 아크를 안정화시키는 수단으로서 바람직하다.
토치(10)를 절단 모드로 전환하려면, 양극 전력이 가공물(54)에만 공급되도록 스위치(23)가 개방되었을 때, 아크가 가공물(54)로 이동하도록 토치를 가공물(54)에 접근시킨다. 아크 통로(52)를 통과하여 가공물(54)에까지 연장되는 플라즈마 아크(56)가 발생되도록, 전류를 절단에 바람직한 레벨로 증가시킨다. 작동 전류 레벨은 소기의 토치 및 용례의 타입에 따라 좌우된다. 예를 들어, 작동 전류 레벨은 약 20 암페어 내지 약 400 암페어의 범위일 수 있다.
절단 프로세스의 시작 과정에서 작동 전류가 증대됨에 따라, 하측 플라즈마 가스 챔버(14) 내의 플라즈마 가스가 가열되고, 노즐(16) 밖으로 흘러나가는 플라즈마 가스가 줄어들게 된다. 플라즈마 아크(56)를 지속시키기에 충분한 플라즈마 가스 흐름이 노즐(16)을 통과하여 계속 흘러가게 하기 위해, 공급되는 플라즈마 가스의 압력은 전류가 증가함에 따라 증대되어야 한다. 이와는 반대로, 절단 프로세스의 끝을 향해 갈수록, 예컨대 전극에의 손상을 방지하기 위해, 플라즈마 가스 흐름 및 전류의 레벨의 감소를 신중히 조정하여야 한다.
도 2는 세장형 전극 본체(46)의 예시적인 다른 실시형태의 측단면도이다. 전극 본체(46)는 길이 방향 L을 획정하고, 방전 단부(62)에 배치된 면(60)을 구비한다. 전극 본체(46)는 열전도성과 전기 전도성이 높은 재료로 구성된다. 예를 들어, 전극 본체(46)는 구리 또는 은으로 구성될 수 있다. 전극 본체(46)에는, 플라즈마 아크 토치(11)에 전극 본체(46)를 부착하기 위한 여러 피처가 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 2의 예시적인 실시형태는 플라즈마 아크 토치(11)에 상보적으로 수용하기 위한 나사부(64)를 포함한다. 다른 형태도 또한 사용될 수 있다. 전극 본체(46)는 또한 챔버(58)를 포함하고, 이 챔버에는 예컨대 절단 작업 동안에 전극 본체(46)를 냉각시키는 데 기여하는 열전달 유체가 마련될 수 있다.
전극 본체(46)에는, 면(60)으로부터 길이 방향 L을 따라 연장되는 공동 또는 보어(66)가 형성되어 있다. 전극 본체(46)의 상기한 예시적인 실시형태의 경우, 인서트(68)가 보어(66)에 수용된다. 인서트(68)는 전자 일함수가 낮은 고방사율 재료, 예컨대 하프늄, 지르코늄, 텅스텐 및 그 합금 등으로 구성된다. 이에 따라, 예를 들어 인서트(68)와 인접 가공물 사이에 충분한 전위차가 인가된 경우, 인서트(68)가 방출면으로부터 전자를 쉽게 방출할 것이다. 특히, 플라즈마 아크가 방출면(72)에서 발생되도록, 인서트(68)의 전자 일함수는 전극 본체(46)의 전자 일함수보다 낮다.
인서트(28)는 2개의 부분, 즉 방출면(72)을 포함하는 외측 부분(76)과, 전극 본체(46) 내에 숨겨져 있는 내측 부분(78)을 포함한다. 내측 부분(78)은 전극 본체(48)와 접촉해 있다. 이러한 접촉은 전기 접속을 제공하며, 이 전기 접속을 통해, 전류가 흘러가 방출면(72)에서 플라즈마 아크를 발생시킬 수 있다. 추가적으로, 내측 부분(78)과 전극 본체(46) 사이의 접촉은 또한 방사 인서트(68)로부터 떠나는 방향으로의 열전달을 제공한다.
외측 부분(76)에는 방출면(72)이 마련되며, 이 방출면에서는 토치 시스템(10)의 작동 중에 플라즈마 아크가 바람직하게 발생된다. 도시된 바와 같이, 외측 부분(76)은 슬리브 또는 환형체(70)에 의해 전극 본체(46)와 접촉하지 않고 떨어져 있다. 보다 구체적으로, 인서트(68)와 환형체(70)는 양자 모두 전극 본체(46)의 보어(66)에 수용되어 있다. 그러나, 방출면(72)이 마련되는 인서트(68)의 단부가 전극 본체(62)로부터 격리되어 있도록, 인서트(68)의 외측 부분(76)이 환형체(70) 내에 둘러싸여 있다. 이러한 예시적인 실시형태의 경우, 환형체(70)의 노출된 단부에도 또한 모따기면(74)이 마련되어 있다. 추가적으로, 도시된 바와 같이, 외측 부분(76)의 방출면(72)은 전극 본체(46)의 면(60)에 대해 움푹 들어가 있다.
본원의 발명자는, 특정한 작동 원리에 구속되지 않고서, 인서트(68)의 외측 부분(76) 둘레에 환형체(70)를 마련하면서 인서트(68)를 면(60)보다 움푹 들어가 있게 함으로써, 플라즈마 아크 토치 시스템(10)의 작동 중에 인서트(68)와는 작용하며 인서트(68)를 격리시키는 재료가 환형체(70)에 제공되는 것으로 고려하고 있다. 보다 구체적으로, 환형체(70)가 없다면, 움푹 들어가 있는 인서트(68)에서 나온 물질이 보어(66)에 있어서 면(60)에 인접해 있는 둘레면[예컨대, 도 3의 표면(75) 참조]을 적시어 마모로부터 전극 본체(46)를 보호하는 것에 제한이 가해질 것으로 고려되고 있다. 그러나, 인서트(68)가 마모되면, 결국에는 인서트(68)에서 나온 방사 물질이 보어(66)의 노출된 둘레면을 더이상 적시지 않고, 전극 본체(46)가 바람직하지 않게 마모될 것이다. 하지만, 본원의 발명자는, 환형체(70)를 움푹 들어간 인서트(68)의 외측 부분(76) 둘레에 배치함으로써, 환형체(70)의 재료가, 전극 본체(46)를 더 차폐하여 전극의 마모를 더 개선시키는 내화물로서 작용한다는 것을 알아내었다. 환형체(70)의 모따기된 에지(74)도 또한 전극 본체(46)의 마모를 한층 더 최소화할 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 예시적인 일 실시형태에서, 환형체(70)에 사용되는 재료는 인서트(68)용으로 사용되는 재료와 동일한 재료를 포함한다. 예를 들어, 환형체(70)와 인서트(68)는 양자 모두 하프늄으로 구성될 수 있다. 따라서, 환형체(70)와 인서트(68)가 동일한 재료로 제조된 경우라도, 환형체(70)는 인서트(68)를 열적으로 격리시키는 역할을 하고 전극 본체에 대해 내화물의 역할을 하기 때문에, 전극의 마모가 개선될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 환형체(70)는 인서트(68)와는 다른 재료로 구성되고, 인서트(68)용으로 사용된 재료에 비해 전자 일함수와 융점 온도 중 어느 하나 또는 양자 모두가 높다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 환형체(70)는 전기 및 열의 절연체로 이루어진다. 예를 들어, 환형체가 내화물의 역할을 하는 능력을 향상시키기 위해, 세라믹 재료, 예컨대 산화알루미늄, 탄화규소, 및/또는 탄화텅스텐 등이 환형체(70)용으로 사용될 수 있다.
도 3은 전극 본체(46)의 면(60)에 대한 환형체(70)의 표면(74)의 위치를 제외하고는, 도 2의 실시형태와 유사한 본 발명의 예시적인 다른 실시형태를 보여준다. 보다 구체적으로, 이 예시적인 실시형태의 경우, 환형체(70)와 인서트(68)는 양자 모두 전극 본체(46)의 보어(66) 내로 움푹 들어가 있다. 이 예시적인 실시형태의 경우, 환형체(70)가 역시 도 2의 실시형태에서 설명한 바와 같이 전극 본체(46)로부터 인서트(68)를 격리시키는 데 기여하는 내화물의 역할을 하는 것으로 고려된다. 환형체(70) 및 인서트(68)의 구성에 사용되는 재료는 도 2의 예시적인 실시형태에 관하여 기술된 바와 유사하다. 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 환형체(70)는 면(60)에 대해 움푹 들어가 있을 수 있지만, 인서트(68)의 방출면(72)과 같은 높이에 있지 않다.
본원의 대상을 그 특정한 예시적인 실시형태 및 방법과 관련하여 상세히 기술하였지만, 당업자라면, 전술한 내용을 이해하였을 때, 상기한 실시형태에 대한 개조예, 변형예 및 등가물을 쉽게 만들어 낼 수 있는 것으로 인정될 것이다. 따라서, 본원의 개시 범위는 한정보다는 예로서 정해진 것이고, 본원에 개시된 교시 내용을 이용하면 당업자에게 자명하여질, 본원의 대상에 대한 수정, 변형 및/또는 추가가, 본원의 개시 대상에 포함되는 것을 배제하지 않는다.
10 : 토치 시스템 11 : 토치
12 : 토치 본체 14 : 플라즈마 가스 챔버
16 : 노즐 18 : 전력 공급부
20 : 음극 전력 리드 22 : 양극 전력 리드
23 : 스위치 24 : 가스 공급부
26 : 공급 라인 28 : 밸브
34 : 공급 튜브 36 : 챔버
38 : 절연체 40 : 캐소드 본체
42 : 애노드 본체 44 : 스월 링
46 : 전극 본체 50 : 전극 인서트
52 : 아크 통로 54 : 가공물
56 : 아크 58 : 챔버
60 : 면 62 : 방전 단부
64 : 나사부 66 : 보어
68 : 인서트 70 : 환형체
72 : 방출면 74 : 모따기면
75 : 표면 76 : 외측 부분
78 : 내측 부분 L : 길이 방향

Claims (15)

  1. 플라즈마 아크 토치(10)용 전극으로서,
    길이 방향(L)을 획정하며 고열전도율 재료를 포함하는 세장형 본체(46)로서, 전극의 방전 단부(62)에 면(60)이 마련되어 있고, 길이 방향(L)을 따라 연장되는 보어(66)가 형성되어 있는 것인 세장형 본체(46);
    상기 보어(66)에 수용되며 내측 부분(76)과 외측 부분(78)을 갖는 인서트(68)로서, 상기 내측 부분(78)은 상기 세장형 본체(46)와 접촉해 있고, 상기 외측 부분(76)은 상기 세장형 본체(46)의 면(60)에 대하여 움푹 들어가 있는 노출된 방출면(72)을 갖는 것인 인서트(68); 및
    상기 인서트(68)에 인접하게 상기 보어(66)에 수용되어 있는 환형체(70)로서, 상기 인서트(68)의 외측 부분(76)을 상기 세장형 본체(46)로부터 분리시키는 것인 환형체(70)
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환형체(70)는 상기 인서트(68)의 일함수보다 큰 일함수를 갖는 재료를 포함하는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환형체(70)는 상기 인서트(68)의 융점 온도보다 높은 융점 온도를 갖는 재료를 포함하는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  4. 제1항 내지 제3항 어느 한 항에 있어서, 상기 환형체(70)와 상기 인서트(68)는 각각 동일한 재료로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  5. 제4항에 있어서, 상기 환형체(70)와 상기 인서트(68)는 각각 하프늄으로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  6. 제1항 내지 제4항 어느 한 항에 있어서, 상기 환형체(70)는 세라믹 재료로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  7. 제1항 내지 제4항 어느 한 항에 있어서, 상기 환형체(70)는 전기 절연체로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  8. 제1항 내지 제7항 어느 한 항에 있어서, 상기 환형체(70)는 상기 세장형 본체(46)에 대해 움푹 들어가 있는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  9. 제8항에 있어서, 상기 환형체(70)는 상기 인서트(68)의 방출면(72)과 같은 높이에 있는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  10. 특히, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른, 플라즈마 아크 토치(10)용 전극으로서,
    열전도성과 전기전도성을 겸비한 금속으로 이루어진 전극 본체(46)로서, 면(60)과 이 면(60)에 배치된 공동(66)을 갖는 것인 전극 본체(46);
    상기 공동(66)에 장착되는 인서트(68)로서, 전극 본체(46)의 일함수보다 작은 일함수를 갖는 방사 재료를 포함하고, 상기 전극 본체(46)와 접촉하여 위치 결정되며, 상기 전극 본체(46)의 면(60)에 대해 움푹 들어가 있는 것인 인서트(68); 및
    상기 인서트(68)를 둘러싸고, 상기 인서트(68)에 있어서 상기 전극 본체(46)의 면(60)에 가까운 부분(76)을 상기 전극 본체(46)로부터 이격시키는 슬리브(70)
    를 포함하는 플라즈마 아크 토치용 전극.
  11. 제10항에 있어서, 상기 슬리브(70)는 상기 인서트(68)의 일함수보다 큰 일함수를 갖는 재료를 포함하고; 및/또는 상기 슬리브(70)는 상기 인서트(68)의 융점 온도보다 높은 융점 온도를 갖는 재료를 포함하는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 슬리브(70)와 상기 인서트(68)는 각각 하프늄으로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 슬리브(70)는 세라믹 재료로 구성되는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  14. 제10항 내지 제13항 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리브(70)는, 상기 세장형 본체(46)에 대해 움푹 들어가 있고, 상기 인서트(68)의 방출면과 같은 높이에 있는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형체 또는 슬리브(70)는 모따기되어 있는 노출면(74)을 갖는 것인 플라즈마 아크 토치용 전극.
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