KR20170012473A - 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 - Google Patents

플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20170012473A
KR20170012473A KR1020167036907A KR20167036907A KR20170012473A KR 20170012473 A KR20170012473 A KR 20170012473A KR 1020167036907 A KR1020167036907 A KR 1020167036907A KR 20167036907 A KR20167036907 A KR 20167036907A KR 20170012473 A KR20170012473 A KR 20170012473A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circumferential surface
nozzle
outer circumferential
insulating guide
electrode
Prior art date
Application number
KR1020167036907A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101957866B1 (ko
Inventor
요시히로 야마구치
게이타 곤도
시게오 모리모토
가쓰오 사이오
Original Assignee
고마쓰 산기 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고마쓰 산기 가부시키가이샤 filed Critical 고마쓰 산기 가부시키가이샤
Priority to KR1020187028839A priority Critical patent/KR102281286B1/ko
Publication of KR20170012473A publication Critical patent/KR20170012473A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101957866B1 publication Critical patent/KR101957866B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3457—Nozzle protection devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3436—Hollow cathodes with internal coolant flow
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3442—Cathodes with inserted tip
    • H05H2001/3457—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)

Abstract

절연 가이드는, 전극과 노즐을 가지는 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용된다. 전극은 노즐에 삽입된다. 절연 가이드는, 수지제이며, 전극과 노즐을 연결한다. 절연 가이드는, 제1 내주면과, 제2 내주면과, 연통로와, 내열 피막을 구비한다. 제1 내주면은, 절연 가이드의 내부에 형성된다. 제2 내주면은, 절연 가이드의 내부에 형성되고, 제1 내주면보다도 작은 내경을 가진다. 연통로는, 제1 내주면의 내부의 공간과 외부를 연결하고, 절연 가이드의 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장된다. 내열 피막은, 제1 내주면에 형성된다.

Description

플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛{INSULATING GUIDE FOR PLASMA TORCH AND REPLACEMENT COMPONENT UNIT}
본 발명은, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용되는 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛에 관한 것이다.
예를 들면, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 토치는, 아크의 발생점으로 되는 전극과, 전극을 감싸도록 배치되는 노즐을 가지고 있다. 전극은, 토치 본체의 전극 시트에 장착된다. 노즐은, 절연 가이드를 통하여 전극에 장착된다. 절연 가이드는, 노즐이 전극과 동심(同心)으로 배치되도록 노즐을 위치결정한다. 플라즈마 토치는, 노즐의 오리피스(orifice)를 통해 전극과 공작물과의 사이에서 플라즈마 아크를 발생시킨다.
일본 공개특허 제2001-47247호 공보
절연 가이드는, 전극과 노즐과의 사이의 절연성을 확보하기 위하여, 절연체로 형성된다. 절연 가이드는, 전극과 노즐을 위치결정하는 부품이다. 또한, 절연 가이드에는 가스 통로가 형성된다. 전극과 노즐과의 동심도(同心度)나, 가스 통로를 지나는 플라즈마 가스류는, 플라즈마 절단의 품질에 영향을 준다. 그러므로, 절연 가이드는, 고정밀도의 기계 가공이 요구되는 고정밀도 부품이다. 따라서, 절연 가이드의 재료로서는, 절삭 가능한 파인 세라믹스(fine ceramics), 또는 내열성을 가지는 엔지니어링 플라스틱 등의 수지 재료가 사용되는 경우가 바람직하다.
세라믹스는, 내열성이 우수하지만, 고가이다. 그러므로, 비용 저감을 위해는, 절연 가이드의 재료로서 수지 재료가 사용되는 경우가 바람직하다. 그러나, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 있어서 수지제의 절연 가이드가 사용되면, 절연 가이드가 돌발적으로 손상된다는 문제점이 빈발(頻發)하게 된다. 그러므로, 실용상, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에는, 수지제의 절연 가이드를 사용할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명의 과제는, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 있어서, 수지제의 절연 가이드의 돌발적인 손상을 억제할 수 있는 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양(態樣)에 관한 절연 가이드는, 전극과 노즐을 가지는 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용된다. 전극은 노즐에 삽입된다. 절연 가이드는, 수지제이며, 전극과 노즐을 연결한다. 절연 가이드는, 제1 내주면(內周面)과, 제2 내주면과, 연통로와, 내열 피막을 구비한다. 제1 내주면은, 절연 가이드의 내부에 형성된다. 제2 내주면은, 절연 가이드의 내부에 형성되고, 제1 내주면보다도 작은 내경(內徑)을 가진다. 연통로는, 제1 내주면의 내부의 공간과 외부를 연결하고, 절연 가이드의 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장된다. 내열 피막은, 제1 내주면에 형성된다.
본 발명의 발명자들은, 산소 플라즈마에서의 수지제의 절연 가이드의 손상의 원인을 다음과 같이 구명했다. 일반적으로, 산소 플라즈마 절단에서는, 전극에 하프늄(hafnium)제의 내열 인서트가 설치된다. 하프늄은, 산화물로 되면 융점이 높아진다. 전극의 내열 인서트로서 일반적인 텅스텐은 산화물로 되면 융점이 대폭 저하되므로, 산소 플라즈마 절단에서는 사용할 수 없다. 따라서, 하프늄이, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용된다.
플라즈마 아크 발생 중의 전극의 하프늄은, 3000℃를 초과하는 초고온의 액체 금속 상태이다. 그러므로, 플라즈마 아크의 점화 중, 또는 절단 중, 또는 소화 시에, 전극으로부터 고온의 액체 하프늄이 비산(飛散)되는 현상이 일어난다. 이 비산된 고온의 하프늄 액적(液適; droplet)은, 플라즈마 가스의 선회(旋回) 기류에 의해 선회력을 부여된다. 하프늄 액적은, 원심력(遠心力)에 의해 노즐의 내주면에 충돌하여 튀어오른다. 이로써, 하프늄 액적의 일부가, 플라즈마 가스류에서의 상류측에 위치하는 절연 가이드로 튀어나온다. 절연 가이드의 주위는, 고산소 분위기이므로, 고온의 하프늄 액적이 절연 가이드의 표면에 부착되면, 고내열성을 가지는 수지라도, 쉽게 발화하여 손상되어 버린다.
본 태양에 관한 절연 가이드는, 수지제이므로, 비용을 저감할 수 있다. 또한, 제1 내주면에는 내열 피막이 형성된다. 그러므로, 절연 가이드를 수지로 형성해도 절연 가이드의 소실에 대한 내구성(耐久性)을 향상시킬 수 있다. 또한, 연통로가, 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장된다. 따라서, 연통로로부터 분사하는 플라즈마 가스의 선회류(旋回流)에 있어서, 축선 방향의 속도 성분을 증대시킬 수 있다. 그러므로, 하프늄 액적의 절연 가이드에 대한 비산이, 플라즈마 가스의 선회류에 의해 억제된다. 이로써, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 있어서, 수지제의 절연 가이드의 돌발적인 손상을 억제할 수 있다. 또한, 연통로가, 축선 방향에 대하여 수직으로 설치되는 경우와 비교하여, 플라즈마 가스의 선회류가 내열 피막에 충돌함으로써 주어지는 손상을 경감시킬 수 있다. 이로써, 내열 피막이 쉽게 분리되지 않아, 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
내열 피막은, 세라믹계 재료로 이루어져도 된다.
내열 피막은, 질화 붕소(보론 나이트라이드)로 되어도 된다.
연통로는, 절연 가이드의 주위 방향과 직경 방향에 대하여 경사져 있어도 된다.
축선 방향에 대한 연통로의 경사 각도는, 30° 이상, 60° 이하라도 된다.
절연 가이드는, 연속 사용 온도가 100℃ 이상의 수지제라도 된다.
절연 가이드는, 내측 스텝부(段部)를 더 구비해도 된다. 내측 스텝부는, 제1 내주면과 제2 내주면과의 사이에 배치된다. 연통로는, 내측 스텝부에 접속되어도 된다.
제2 내주면은, 전극의 외주면(外周面)에 걸리는 요철(凹凸) 형상을 가져도 된다.
절연 가이드의 축선 방향에서 볼 때, 연통로의 축선은, 연통로의 축선과 평행하고 또한 절연 가이드의 중심을 지나는 직선으로부터 소정 거리 이격되어 있어도 된다.
연통로는, 절연 가이드의 축선 방향에서의 중심보다 기단측(基端側)의 위치에 있어서 절연 가이드의 외부에 접속되어도 된다.
제1 내주면의 내경은, 노즐의 내경보다 커도 된다.
제1 내주면의 내경은, 노즐의 내경과 대략 같아도 된다.
절연 가이드는, 복수의 연통로를 구비해도 된다. 복수의 연통로는, 절연 가이드의 주위 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 배치되어도 된다.
절연 가이드는, 제1 외주면과 제2 외주면과 제3 외주면을 더 구비해도 된다. 제1 외주면은, 노즐의 내주면에 접합되어도 된다. 제2 외주면은, 제1 외주면의 기단측에 위치해도 된다. 제3 외주면은, 제2 외주면의 기단측에 위치해도 된다.
제1 외주면의 외경(外徑)은, 제2 외주면의 외경보다 커도 된다.
제1 외주면은, 노즐의 내주면에 걸리는 요철 형상을 가져도 된다.
제3 외주면의 외경은, 제2 외주면의 외경보다 작아도 된다.
절연 가이드는, 제2 외주면과 제3 외주면과의 사이에 배치되는 외측 스텝부를 더 구비해도 된다. 연통로는, 외측 스텝부에 접속되어도 된다.
제3 외주면은, 플라즈마 토치의 가스 통로 내에 배치되어도 된다.
제2 외주면은, O링과 접촉하는 실링면을 가져도 된다.
제2 외주면에 있어서 실링면보다도 선단측의 부분은, 플라즈마 토치의 냉각수 통로 내에 배치되어도 된다.
절연 가이드의 축선 방향에 있어서, 제1 외주면은, 제2 외주면보다 짧아도 된다.
절연 가이드의 축선 방향에 있어서, 제2 외주면은, 제3 외주면보다 길어도 된다.
본 발명의 제2 태양에 관한 절연 가이드는, 전극과 노즐을 가지는 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용된다. 전극은 노즐에 삽입된다. 절연 가이드는, 원관형(圓管形)이며, 전극과 노즐을 연결하고, 절연체로 형성된다. 제1 내주면은, 절연 가이드의 선단까지 연장된다. 제2 내주면은, 제1 내주면의 기단측에 위치하고, 전극의 외주면에 접합되고, 제1 내주면보다 작은 내경을 가진다. 내측 스텝부는, 제1 내주면과 제2 내주면과의 사이에 배치된다. 제1 외주면은, 노즐의 내주면에 접합된다. 제2 외주면은, 제1 외주면의 기단측에 위치하고, 제1 외주면보다 작은 외경을 가진다. 제3 외주면은, 제2 외주면의 기단측에 위치하고, 제2 외주면보다 작은 외경을 가진다. 외측 스텝부는, 제2 외주면과 제3 외주면과의 사이에 배치된다. 연통로는, 내측 스텝부와 외측 스텝부를 연통시키고, 주위 방향과 직경 방향과 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장된다.
제1 내주면과 내측 스텝부는, 내열 피막으로 덮혀도 된다.
내열 피막은, 세라믹계 재료로 되어도 된다.
내열 피막은, 질화 붕소(보론 나이트라이드)로 되어도 된다.
본 발명의 제3 태양에 관한 교환 부품 유닛은, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용된다. 교환 부품 유닛은, 전극과, 전술한 절연 가이드와, 노즐을 구비한다. 전극은, 하프늄 제의 전극 재료를 가진다. 노즐은, 절연 가이드가 삽입되는 구멍을 가지고, 절연 가이드와 압입(壓入; press-fitting) 또는 접착에 의해 접합된다.
본 발명에 의하면, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 있어서, 수지제의 절연 가이드의 돌발적인 손상을 억제할 수 있는 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛을 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 플라즈마 토치의 중심축선에 따른 단면도(斷面圖)이다.
도 2는 플라즈마 토치의 분해도이다.
도 3은 교환 부품 유닛의 측면도이다.
도 4는 교환 부품 유닛의 중심축선에 따른 단면도이다.
도 5는 전극의 사시도이다.
도 6은 전극의 사시도이다.
도 7은 전극의 단면도이다.
도 8은 절연 가이드의 사시도이다.
도 9는 절연 가이드의 사시도이다.
도 10은 절연 가이드의 단면도이다.
도 11은 절연 가이드를 기단측으로부터 본 도면이다.
도 12는 연통로의 축선을 포함하는 절연 가이드의 단면도이다.
도 13은 노즐의 사시도이다.
도 14는 노즐의 사시도이다.
도 15는 노즐의 단면도이다.
도 16은 절연링의 사시도이다.
도 17은 절연링의 사시도이다.
도 18은 절연링의 단면도이다.
도 19는 차폐캡의 사시도이다.
도 20은 차폐캡의 사시도이다.
도 21은 차폐캡의 단면도이다.
도 22는 도 21의 A-A 단면도이다.
도 23은 센터 파이프의 사시도이다.
도 24는 센터 파이프의 사시도이다.
도 25는 센터 파이프의 단면도이다.
도 26은 파이프 본체의 사시도이다.
도 27은 접촉자의 사시도이다.
도 28은 접촉자를 축선 방향으로부터 본 도면이다.
도 29는 도 1에서의 교환 부품 유닛 및 그 주위의 구성의 확대도이다.
도 30은 플라즈마 토치의 중심축선에 따른 도 1과 다른 단면도이다.
도 31은 도 30에서의 교환 부품 유닛과 그 주위의 구성의 확대도이다.
도 32는 제2 실시형태에 관한 플라즈마 토치의 중심축선에 따른 단면도이다.
도 33은 제2 실시형태에 관한 교환 부품 유닛의 단면도이다.
도 34는 제2 실시형태에 관한 교환 부품 유닛의 사시도이다.
도 35는 제2 실시형태에 관한 교환 부품 유닛의 사시도이다.
도 36은 제2 실시형태에 관한 노즐의 사시도이다.
도 37은 제2 실시형태에 관한 노즐의 사시도이다.
도 38은 다른 실시형태에 관한 플라즈마 토치의 중심축선에 따른 단면도이다.
1. 제1 실시형태
1.1 플라즈마 토치의 구성
이하, 도면을 참조하여 실시형태에 관한 플라즈마 토치에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태에 관한 플라즈마 토치(1a)의 중심축선에 따른 단면도이다.도 2는, 플라즈마 토치(1a)의 분해도이다. 본 실시형태에 있어서 플라즈마 토치(1a)는, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치(1a)이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 토치(1a)는, 교환 부품 유닛(2a)과, 토치 본체(3)와, 제1 리테이너 캡(4)과, 제2 리테이너 캡(5)을 가진다. 교환 부품 유닛(2a)과, 제1 리테이너 캡(4)과, 제2 리테이너 캡(5)는, 토치 본체(3)의 중심축선과 동심으로 배치된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 교환 부품 유닛(2a)은, 토치 본체(3)에 장착된다. 교환 부품 유닛(2a)은, 전극(6)과, 절연 가이드(7)와, 노즐(8)과, 절연링(9)과, 차폐캡(10)을 가진다. 교환 부품 유닛(2a)에 대하여는 후술한다.
토치 본체(3)는, 고정링(31)을 통하여 접속관(32)에 장착되어 있다. 토치 본체(3)는, 베이스부(33)와, 전극 시트(34)와, 센터 파이프(20)와, 노즐 시트(36)와, 절연 슬리브(37)와, 홀더(38)를 가진다. 베이스부(33)와, 전극 시트(34)와, 센터 파이프(20)와, 노즐 시트(36)와, 절연 슬리브(37)와, 홀더(38)는, 토치 본체(3)의 중심축선과 동심으로 배치된다.
베이스부(33)는, 원통형의 형상을 가진다. 베이스부(33)는, 도전체로 형성되어 있다. 센터 파이프(20)와 전극 시트(34)와 절연 슬리브(37)는, 베이스부(33)의 구멍에 삽입되어 있다. 전극 시트(34)는, 원관형(圓管形)의 형상을 가진다. 전극 시트(34)는, 도전체로 형성되어 있다. 베이스부(33)는, 도시하지 않은 전원으로부터의 케이블과 전기적으로 접속되어 있다.
센터 파이프(20)는, 전극 시트(34)의 구멍에 삽입되어 있다. 센터 파이프(20)는, 관형의 형상을 가진다. 센터 파이프(20)는, 도전체로 형성되어 있다. 센터 파이프(20)의 선단은, 노즐 시트(36)의 선단으로부터 돌출되어 있다. 센터 파이프(20)에 대하여는 후술한다.
절연 슬리브(37)는, 원관형의 형상을 가진다. 절연 슬리브(37)는, 절연체로 형성되어 있다. 절연 슬리브(37)의 일부는, 베이스부(33)의 구멍 내에 배치되어 있다. 절연 슬리브(37)는, 전극 시트(34)와 노즐 시트(36)와의 사이에 위치하고 있다.
노즐 시트(36)는, 원관형의 형상을 가진다. 노즐 시트(36)의 선단부는, 끝이 좁은 형상을 가진다. 노즐 시트(36)는, 절연체로 형성되어 있다. 노즐 시트(36)에는, 노즐에 전기적으로 접촉하는 접촉자(도시하지 않음)가 장착되어 있다. 접촉자는, 전원으로부터의 케이블과 전기적으로 접속되어 있다. 베이스부(33)는, 노즐 시트(36)의 구멍에 삽입되어 있다. 절연 슬리브(37)는, 노즐 시트(36)의 구멍에 삽입되어 있다. 절연 슬리브(37)의 선단부는, 베이스부(33)로부터 돌출되어 있고, 노즐 시트(36)의 구멍 내에 배치되어 있다.
홀더(38)는, 원관형의 형상을 가진다. 홀더(38)는, 접착 등의 수단에 의해 접속관(32)에 장착되어 있다. 노즐 시트(36)는, 홀더(38)의 구멍에 삽입되어 있다. 노즐 시트(36)의 선단부는, 홀더(38)로부터 돌출되어 있다.
제1 리테이너 캡(4)은, 선단부가 끝이 좁은 원통형의 형상을 가진다. 제1 리테이너 캡(4)은, 노즐 시트(36)를 덮도록, 토치 본체(3)에 장착된다. 제1 리테이너 캡(4)의 선단부는, 차폐캡(10)이 삽입되는 개구(41)를 가진다. 홀더(38)와 노즐 시트(36)는, 제1 리테이너 캡(4) 내에 배치된다. 홀더(38)의 외주면에는, 수나사부(311)가 설치되어 있다. 제1 리테이너 캡(4)의 기단부의 내주면에는, 암나사부(42)가 설치되어 있다. 홀더(38)의 수나사부(311)가 제1 리테이너 캡(4)의 암나사부(42)에 나사결합됨으로써, 제1 리테이너 캡(4)이 토치 본체(3)에 장착된다.
제2 리테이너 캡(5)은, 선단부가 끝이 좁은 원통형의 형상을 가진다. 제2 리테이너 캡(5)의 선단부는, 차폐캡(10)이 삽입되는 개구(51)를 가진다. 제2 리테이너 캡(5)은, 제1 리테이너 캡(4)을 덮도록, 제1 리테이너 캡(4)에 장착된다. 제1 리테이너 캡(4)은, 제2 리테이너 캡(5) 내에 배치된다. 제1 리테이너 캡(4)과 제2 리테이너 캡(5)은, 교환 부품 유닛(2a)을 유지하는 동시에 끼워넣는다. 제1 리테이너 캡(4)의 외주면에는 O링(R1)이 배치되어 있다. 제1 리테이너 캡(4)의 외주면에는 수나사(401)가 형성되어 있고, 제2 리테이너 캡(5)의 내주면에는, 암나사(501)가 설치되어 있다. 제1 리테이너 캡(4)의 수나사(401)와 제2 리테이너 캡(5)의 암나사(501)가 나사결합됨으로써, 제2 리테이너 캡(5)이 제1 리테이너 캡(4)에 장착된다.
1.2 교환 부품 유닛의 구성
다음에, 교환 부품 유닛(2a)에 대하여 설명한다. 도 3은, 교환 부품 유닛(2a)의 측면도이다. 도 4는, 교환 부품 유닛(2a)의 중심축선에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 교환 부품 유닛(2a)은, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)과 절연링(9)과 차폐캡(10)이 압입에 의해 일체화된 것이다. 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)과 절연링(9)과 차폐캡(10)은, 서로 동심으로 배치된다. 그리고, 교환 부품 유닛(2a)은 토치 본체(3)의 중심축선과 동심으로 배치되므로, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)과 절연링(9)과 차폐캡(10)과의 각각의 축선은, 토치 본체(3)의 중심축선과 일치한다.
도 5 및 도 6은, 전극(6)의 사시도이다. 도 7은 전극(6)의 단면도이다. 도 5 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 전극(6)은 원통형의 형상을 가지고 있다. 전극(6)은, 도전체로 형성되어 있다. 전극(6)은, 전극 본체부(61)와, 접합부(62)와, 플랜지부(63)를 가지고 있다.
전극 본체부(61)는, 전극(6)의 선단을 포함한다. 전극(6)의 선단면(602)의 중앙에는, 내열 인서트(64)가 매립되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 내열 인서트(64)는, 예를 들면, 하프늄(hafnium)제이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 전극 본체부(61)의 일부는, 절연 가이드(7)의 구멍 내에 배치되어 있다. 전극 본체부(61)의 선단부는, 절연 가이드(7)로부터 돌출되어 있다. 전극 본체부(61)의 선단부는 끝이 뾰족한 형상을 가진다.
접합부(62)는, 전극 본체부(61)의 기단측에 위치하고 있다. 접합부(62)는, 전극(6)의 축선 방향에 있어서 전극 본체부(61)와 플랜지부(63)와의 사이에 위치한다. 접합부(62)는, 압입에 의해 절연 가이드(7)와 접합된다. 따라서, 접합부(62)는, O링 없이 유체를 실링하도록 절연 가이드(7)와 접합된다.
접합부(62)의 외주면은, 절연 가이드(7)의 내주면에 걸리는 요철 형상을 가지고 있다. 상세하게는, 접합부(62)는, 볼록부(621)를 가진다. 볼록부(621)는, 접합부(62)의 외주면으로부터 돌출되어 있다. 볼록부(621)는, 접합부(62)의 주위 방향으로 연장되어 있다.
플랜지부(63)는, 접합부(62)의 기단측에 위치하고 있다. 플랜지부(63)는, 전극(6)의 기단을 포함한다. 플랜지부(63)는, 접합부(62)보다도 큰 외경을 가진다. 플랜지부(63)는, 전극(6)의 축선 방향에 있어서, 접합부(62)보다도 길다. 플랜지부(63)의 외주면은, 전극(6)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 플랜지부(63)의 외주면은, 단면(斷面)에서 볼 때 요철이 없는 평탄한 형상을 가진다. 플랜지부(63)의 외주면의 기단부에는 모따기(chamfered)가 행해져 있다. 플랜지부(63)와 접합부(62)와의 사이에는, 스텝부(段部)(66)가 설치되어 있다. 스텝부(66)는, 전극(6)의 축선 방향에 수직인 면이다.
전극(6)은, 내부 통로(65)를 가진다. 내부 통로(65)에는, 도 1에 나타낸 센터 파이프(20)가 삽입된다. 전극(6)의 기단면(基端面)(601)에는, 내부 통로(65)의 입구가 설치되어 있다. 내부 통로(65)는, 전극(6)의 기단면(601)으로부터 선단을 향해 전극(6)의 축선 방향을 따라 연장되어 있다. 전극(6)의 선단의 내부 통로(65) 측에는, 볼록부(67)가 형성되어 있다. 전술한 내열 인서트(64)는, 볼록부(67) 내에 배치된다. 교환 부품 유닛(2a)이 토치 본체(3)에 장착된 상태에서, 볼록부(67)의 일부는, 센터 파이프(20)의 냉각수로 내에 배치된다.
내부 통로(65)의 내주면은, 직선부(651)와 테이퍼부(652)를 가진다. 직선부(651)는, 전극(6)의 축선 방향으로 평행하게 연장되어 있다. 테이퍼부(652)는, 내부 통로(65)의 입구를 향해 직경 방향으로 확대되어 있다.
다음에, 절연 가이드(7)에 대하여 설명한다. 도 8 및 도 9는, 절연 가이드(7)의 사시도이다. 도 10은, 절연 가이드(7)의 단면도이다. 절연 가이드(7)는, 전극(6)과 노즐(8)을 전기적으로 절연하는 동시에, 전극(6)과 노즐(8)을 연결한다. 절연 가이드(7)는, 전극(6)과 노즐(8)을, 축선 방향 및 직경 방향으로, 서로 위치결정한다.
절연 가이드(7)는, 관형의 형상을 가진다. 절연 가이드(7)는, 절연체로 형성되어 있다. 절연 가이드(7)는, 전극(6)이 삽입되는 구멍(706)을 가진다. 절연 가이드(7)의 구멍(706)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 절연 가이드(7)를 관통하고 있다.
절연 가이드(7)는, 세라믹의 탄성률보다도 작은 탄성률을 가지는 재료로 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 절연 가이드(7)는, 엔지니어드 플라스틱(engineered plastic) 등의 수지제이다. 상세하게는, 절연 가이드(7)는, 연속 사용 온도가 100℃ 이상의 수지제이다. 또한, 연속 사용 온도가 300℃ 이하가 바람직하다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 절연 가이드(7)의 내주면은, 제1 내주면(71)과 내측 스텝부(72)와 제2 내주면(73)을 가진다. 제1 내주면(71)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 절연 가이드(7)의 선단면(701)에 도달하고 있다. 제1 내주면(71)은, 제2 내주면(73)보다도 큰 내경을 가진다. 제1 내주면(71)은, 전극 본체부(61)의 외주면에 대하여 간극을 두고 대향한다. 후술하는 바와 같이, 제1 내주면(71)은, 전극 본체부(61)의 외주면과의 사이에 가스 통로를 구성한다. 제1 내주면(71)의 내경은, 노즐(8)의 내경과 대략 동일하다. 따라서, 제1 내주면(71)과 전극(6)과의 사이의 가스 통로의 내경은, 노즐(8)의 내경과 대략 동일하다.
내측 스텝부(72)는, 제1 내주면(71)의 기단측에 위치한다. 내측 스텝부(72)는, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서 제1 내주면(71)과 제2 내주면(73)과의 사이에 위치한다. 내측 스텝부(72)는, 선단측을 향해 직경 방향으로 확대하도록, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 대하여 경사져 있다.
제1 내주면(71)과 내측 스텝부(72)에는, 내열 피막(707)이 형성되어 있다. 내열 피막(707)은, 세라믹계 재료로 형성되어 있다. 내열 피막(707)은, 예를 들면, 질화 붕소로 형성된다. 단, 내열 피막(707)은, 질화 붕소 이외의 세라믹계 재료로 형성되어도 된다. 또는, 내열 피막(707)은, 세라믹계 재료 이외의 내열성 재료로 형성되어도 된다. 또는, 내열 피막(707)은 생략되어도 된다.
제2 내주면(73)은, 내측 스텝부(72)의 기단측에 위치한다. 제2 내주면(73)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 절연 가이드(7)의 기단면(702)에 도달하고 있다. 제2 내주면(73)은, 제1 접합부(74)를 가진다. 제1 접합부(74)는, 전극(6)의 접합부(62)에 압입에 의해 접합된다. 따라서, 절연 가이드(7)의 제1 접합부(74)는, O링 없이 유체를 실링하도록 전극(6)과 접합된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 절연 가이드(7)의 제1 접합부(74)가 전극(6)의 접합부(62)에 접합되는 것에 의해, 전극(6)과 절연 가이드(7)가 직경 방향으로 서로 위치 결정된다. 또한, 절연 가이드(7)의 기단면(702)이, 전극(6)의 플랜지부(63)의 스텝부(66)에 접촉함으로써, 전극(6)과 절연 가이드(7)가 축선 방향으로 서로 위치 결정된다.
제1 접합부(74)는, 전극(6)의 외주면에 걸리는 요철 형상을 가진다. 상세하게는, 제1 접합부(74)는, 볼록부(741)를 가진다. 볼록부(741)는, 제2 내주면(73)으로부터 돌출되어 있다. 볼록부(741)는, 제2 내주면(73)의 주위 방향으로 연장되어 있다. 절연 가이드(7)의 제1 접합부(74)의 볼록부(741)는, 전극(6)의 접합부(62)의 볼록부(621)에 건다. 이로써, 절연 가이드(7)가 전극(6)에 대하여 견고하게 이탈이 방지된다.
절연 가이드(7)의 외주면은, 제1 외주면(75)과, 제2 외주면(76)과, 제3 외주면(77)을 가진다. 제1 외주면(75)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 절연 가이드(7)의 선단면(701)에 도달하고 있다. 제1 외주면(75)은, 노즐(8)의 제1 구멍(811) 내에 배치된다. 제1 외주면(75)은, 제2 접합부(78)를 가진다. 제2 접합부(78)는, 노즐(8)의 내주면에 압입에 의해 접합된다. 따라서, 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)는, O링 없이 유체를 실링하도록 노즐(8)과 접합된다.
절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)는, 노즐(8)의 내주면에 걸리는 요철 형상을 가진다. 상세하게는, 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)는, 볼록부(781)를 가진다. 볼록부(781)는, 제1 외주면(75)으로부터 돌출되어 있다. 볼록부(781)는, 제1 외주면(75)의 주위 방향으로 연장되어 있다.
제2 외주면(76)은, 제1 외주면(75)의 기단측에 위치한다. 제2 외주면(76)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 제2 외주면(76)은, 단면에서 볼 때, 요철이 없는 평탄한 형상을 가진다. 제2 외주면(76)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서 제1 외주면(75)과 제3 외주면(77)과의 사이에 배치된다. 제2 외주면(76)은, 노즐(8)의 외부에 배치된다. 제2 외주면(76)은, 제1 외주면(75)보다도 작은 외경을 가진다. 바꾸어 말하면, 제1 외주면(75)의 외경은, 제2 외주면(76)의 외경보다 크다. 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 제1 외주면(75)은, 제2 외주면(76)보다도 짧다.
제3 외주면(77)은, 제2 외주면(76)의 기단측에 위치한다. 제3 외주면(77)은, 제2 외주면(76)보다도 작은 외경을 가진다. 제3 외주면(77)은, 절연 가이드(7)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 절연 가이드(7)의 기단면(702)에 도달하고 있다. 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 제2 외주면(76)은, 제3 외주면(77)보다 길다. 바꾸어 말하면, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 제3 외주면(77)은, 제2 외주면(76)보다 짧다. 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 제3 외주면(77)은, 제1 외주면(75)보다 짧다.
절연 가이드(7)의 외주면은, 외측 스텝부(79)를 가진다. 외측 스텝부(79)는, 제2 외주면(76)과 제3 외주면(77)과의 사이에 배치된다. 외측 스텝부(79)는, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 수직인 면이다.
도 11은, 절연 가이드(7)를 기단측으로부터 본 도면이다. 도 9 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 절연 가이드(7)는, 복수의 연통로(703)를 가진다. 본 실시형태에서는, 절연 가이드(7)는 6개의 연통로(703)를 가진다. 단, 연통로(703)의 수는, 6개에 한정되지 않고, 6개보다 적거나, 또는 6개보다 많아도 된다.
도 12는, 1개의 연통로(703)의 축선을 포함하는 절연 가이드(7)의 단면을 나타내고 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 연통로(703)는, 절연 가이드(7)의 외부와 절연 가이드(7)의 구멍(706) 내를 연통시키고 있다. 바꾸어 말하면, 연통로(703)는, 절연 가이드(7)의 외부와 절연 가이드(7) 내의 가스 통로를 연통시키고 있다. 연통로(703)는, 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장되어 있다. 연통로(703)는, 절연 가이드(7)의 선단을 향해 절연 가이드(7)의 축선에 가까워지도록 경사져 있다. 절연 가이드(7)의 축선 방향에 대한 연통로(703)의 경사 각도는, 30°이상, 60°이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 대한 연통로(703)의 경사 각도는 45°이다.
연통로(703)의 일단(一端)은, 내측 스텝부(72)에 접속된다. 연통로(703)의 타단은, 외측 스텝부(79)에 접속된다. 연통로(703)는, 절연 가이드(7)의 축선 방향에서의 중심보다 기단측의 위치에 있어서 절연 가이드(7)의 외주면에 접속되는, 연통로(703)는, 제1 연통로(704)와 제2 연통로(705)를 가진다.
제1 연통로(704)는, 제2 연통로(705)보다도 큰 유로(流路; flowpath) 단면을 가진다. 제1 연통로(704)는, 외측 스텝부(79)에 접속된다. 제1 연통로(704)는, 절연 가이드(7)의 외부와 연통된다. 제2 연통로(705)는, 내측 스텝부(72)에 접속된다. 제2 연통로(705)는, 절연 가이드(7) 내의 가스 통로와 연통된다. 그리고, 도 12에서는 1개의 연통로(703)만이 도시되어 있지만, 다른 연통로(703)도 도 12의 연통로(703)와 마찬가지의 구조이다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 복수의 연통로(703)는, 주위 방향 및 직경 방향에 대하여 경사져 있다. 모든 연통로(703)는, 주위 방향에 대하여 같은 방향으로 경사져 있다. 모든 연통로(703)는, 직경 방향에 대하여 같은 방향으로 경사져 있다. 이로써, 연통로(703)로부터 분출된 가스는 선회류(旋回流)로 된다. 복수의 연통로(703)는, 절연 가이드(7)의 주위 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 배치된다. 절연 가이드(7)의 축선 방향에서 볼 때, 연통로(703)의 축선은, 연통로(703)의 축선과 평행하고 또한 절연 가이드(7)의 중심을 지나는 직선으로부터 소정 거리 이격되어 있다.
다음에, 노즐(8)에 대하여 설명한다. 도 13 및 도 14는, 노즐(8)의 사시도이다. 도 15는, 노즐(8)의 단면도이다. 노즐(8)은, 선단부가 끝이 좁은 형상을 가지는 원통형의 형상을 가진다. 노즐(8)은, 절연 가이드(7)가 삽입되는 구멍(811)을 가지고, 절연 가이드(7)와 압입에 의해 접합된다. 상세하게는, 노즐(8)은, 제1 노즐부(81)와 제2 노즐부(82)와 제3 노즐부(83)를 가진다.
제1 노즐부(81)는, 노즐(8)의 기단을 포함한다. 제1 노즐부(81)는, 제1 구멍(811)을 가진다. 제2 노즐부(82)는, 제1 노즐부(81)의 선단측에 위치한다. 제2 노즐부(82)는, 노즐(8)의 축선 방향에 있어서 제1 노즐부(81)와 제3 노즐부(83)와의 사이에 위치한다. 노즐(8)의 축선 방향에 있어서, 제2 노즐부(82)는, 제1 노즐부(81)보다도 길다.
제2 노즐부(82)는, 제1 구멍(811)과 연통되는 제2 구멍(821)을 가진다. 제2 구멍(821)은, 제1 구멍(811)보다도 작은 내경을 가진다. 따라서, 제1 노즐부(81)의 내주면(812)과 제2 노즐부(82)의 내주면(822)과의 사이에는 내측 스텝부(84)가 설치되어 있다. 내측 스텝부(84)는, 노즐(8)의 축선 방향에 수직인 면이다.
제2 노즐부(82)의 외경은, 제1 노즐부(81)의 외경과 동일하다. 따라서, 제2 노즐부(82)의 외주면(823)은, 제1 노즐부(81)의 외주면(813)과 면이 일치한다. 제1 노즐부(81)의 외주면(813)의 기단에는 모따기가 행해져 있다. 제2 노즐부(82)는, 제1 노즐부(81)보다도 큰 직경 방향의 두께를 가지고 있다.
제3 노즐부(83)는, 노즐(8)의 선단을 포함한다. 제3 노즐부(83)는, 제2 노즐부(82)의 선단측에 위치한다. 제3 노즐부(83)는, 분사공(831)을 가진다. 분사공(831)은, 제2 구멍(821)보다도 작은 내경을 가진다. 분사공(831)은, 노즐(8)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 노즐(8)의 선단면(801)에 도달하고 있다. 노즐(8)의 축선 방향에 있어서, 전술한 제1 구멍(811)은, 분사공(831)보다도 짧다.
분사공(831)은, 테이퍼공(832)을 통하여 제2 구멍(821)과 연통되어 있다. 테이퍼공(832)은, 노즐(8)의 축선 방향에 있어서 분사공(831)과 제2 구멍(821)과의 사이에 위치하고 있고, 분사공(831)과 제2 구멍(821)을 접속하고 있다. 테이퍼공(832)은, 노즐(8)의 선단을 향해 직경 방향으로 작아지게 되어 있다.
노즐(8)의 외주면은, 제1 외주면(85)과 제2 외주면(86)과 제3 외주면(87)을 가진다. 제1 외주면(85)은, 노즐(8)의 기단면(802)에 달하고 있다. 제1 외주면(85)은, 제1 노즐부(81)의 외주면(813)과 제2 노즐부(82)의 외주면(823)에 의해 구성된다. 제1 외주면(85)은, 단면에서 볼 때, 노즐(8)의 축선 방향으로 연장되는 직선형의 형상을 가진다. 바꾸어 말하면, 제1 외주면(85)은, 단면에서 볼 때, 요철이 없는 평탄한 형상을 가진다.
제2 외주면(86)은, 제1 외주면(85)의 선단측에 위치한다. 제2 외주면(86)은, 노즐(8)의 축선 방향에 있어서, 제1 외주면(85)과 제3 외주면(87)과의 사이에 위치한다. 제2 외주면(86)은, 제1 외주면(85)보다도 작은 외경을 가진다. 따라서, 제1 외주면(85)과 제2 외주면(86)과의 사이에는 외측 스텝부(88)가 설치되어 있다. 외측 스텝부(88)는, 노즐(8)의 축선 방향에 수직인 면이다.
제3 외주면(87)은, 제2 외주면(86)의 선단측에 위치한다. 제3 외주면(87)은, 노즐(8)의 선단면(801)에 도달하고 있다. 제3 외주면(87)은, 선단을 향해 직경 방향으로 작아지도록 경사져 있다.
제1 노즐부(81)의 제1 구멍(811)에는, 절연 가이드(7)가 삽입된다. 제2 노즐부(82)의 제2 구멍(821)에는, 전극(6)이 삽입된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 노즐부(82)의 내주면(822)은, 간극을 두고 전극 본체부(61)와 대향한다. 전극(6)의 선단은, 제3 노즐부(83)의 테이퍼공(832)과 대향하고 있다.
제1 노즐부(81)는, 절연 가이드(7)와 접합된다. 상세하게는, 제1 구멍(811)에 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)가 삽입되고, 제1 노즐부(81)는, 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)와 압입에 의해 접합된다. 이로써, 제1 노즐부(81)의 내주면(812)은, O링 없이 유체를 실링하도록 절연 가이드(7)와 접합된다.
제1 노즐부(81)의 내주면(812)이 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)와 접합함으로써, 노즐(8)과 절연 가이드(7)가 직경 방향으로 서로 위치 결정된다. 또한, 절연 가이드(7)의 선단면(701)이 노즐(8)의 내측 스텝부(84)에 접촉함으로써, 노즐(8)과 절연 가이드(7)가 축선 방향으로 서로 위치 결정된다.
제1 노즐부(81)의 내주면(812)은, 절연 가이드(7)의 외주면에 걸리는 요철 형상을 가진다. 상세하게는, 제1 노즐부(81)의 내주면(812)은, 볼록부(814)를 가진다. 제1 노즐부(81)의 볼록부(814)는, 절연 가이드(7)의 제2 접합부(78)의 볼록부(781)에 건다. 이로써, 노즐(8)이 절연 가이드(7)에 대하여 이탈이 방지된다.
제2 외주면(86)은, 절연링(9)의 내주면에 걸리는 요철 형상을 가진다. 상세하게는, 제2 외주면(86)은, 볼록부(861)를 가진다.
도 16 및 도 17은, 절연링(9)의 사시도이다. 도 18은, 절연링(9)의 단면도이다. 도 16 내지 도 18에 나타낸 바와 같이, 절연링(9)은, 노즐(8)이 삽입되는 구멍(903)을 가진다. 절연링(9)의 내주면(91)은 볼록부(911)를 가진다. 절연링(9)의 외주면(92)은 볼록부(921)를 가진다.
절연링(9)은, 플랜지부(93)를 가진다. 플랜지부(93)는, 절연링(9)의 외주면(92)으로부터 돌출되어 있다. 따라서, 절연링(9)의 외주면(92)과 플랜지부(93)와의 사이에는 스텝부(94)가 설치되어 있다. 스텝부(94)는, 절연링(9)의 축선 방향에 수직인 면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 절연링(9)은, 노즐(8)과 압입에 의해 접합된다. 상세하게는, 절연링(9)의 내주면(91)은, 노즐(8)의 제2 외주면(86)과 압입에 의해 접합된다. 절연링(9)의 내주면(91)이 노즐(8)의 제2 외주면(86)과 접합되는 것에 의해, 절연링(9)과 노즐(8)이 직경 방향으로 서로 위치 결정된다.
또한, 절연링(9)의 기단면(901)이 노즐(8)의 외측단부(外側端部)(88)에 접촉함으로써, 절연링(9)과 노즐(8)이 축선 방향으로 서로 위치 결정된다. 절연링(9)의 내주면(91)의 볼록부(911)는, 노즐(8)의 제2 외주면(86)의 볼록부(861)에 건다. 이로써, 절연링(9)이 노즐(8)에 대하여 견고하게 이탈이 방지된다.
도 19 및 도 20은, 차폐캡(10)의 사시도이다. 도 21은, 차폐캡(10)의 단면도이다. 도 19 내지 도 21에 나타낸 바와 같이, 차폐캡(10)은 구멍(103)을 가진다. 차폐캡(10)의 구멍(103)에는, 노즐(8)이 삽입된다. 차폐캡(10)은 분사공(104)을 가진다. 분사공(104)은, 구멍(103)과 연통되어 있고, 차폐캡(10)의 선단면(101)을 축선 방향으로 관통하고 있다.
차폐캡(10)은, 제1 내주면(11)과 제2 내주면(12)을 가진다. 제1 내주면(11)은, 차폐캡(10)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 차폐캡(10)의 기단면(102)에 도달하고 있다. 제1 내주면(11)은 볼록부(111)를 가진다. 제2 내주면(12)은, 제1 내주면(11)의 선단측에 위치한다. 제2 내주면(12)은, 선단을 향해 직경 방향으로 작아지도록 경사져 있다.
차폐캡(10)은, 제1 외주면(13)과, 플랜지부(14)와, 제2 외주면(15)과, 제3 외주면(16)을 가진다. 제1 외주면(13)은, 차폐캡(10)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 차폐캡(10)의 기단면(102)에 도달하고 있다. 플랜지부(14)는, 제1 외주면(13)의 선단측에 위치한다. 플랜지부(14)는, 차폐캡(10)의 축선 방향에 있어서, 제1 외주면(13)과 제2 외주면(15)과의 사이에 위치한다. 플랜지부(14)는, 제1 외주면(13)으로부터 돌출되어 있다. 플랜지부(14)는, 제2 외주면(15)으로부터 돌출되어 있다. 플랜지부(14)와 제2 외주면(15)과의 사이에는, 외측 스텝부(17)가 설치되어 있다. 외측 스텝부(17)는, 차폐캡(10)의 축선 방향에 수직인 면이다. 플랜지부(14)의 외경은, 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)의 직경보다 크다. 플랜지부(14)의 외경은, 제2 리테이너 캡(5)의 개구(51)의 직경보다 크다.
제2 외주면(15)은, 플랜지부(14)의 선단측에 위치한다. 제2 외주면(15)은, 제1 외주면(13)보다도 작은 외경을 가진다. 제2 외주면(15)은, 차폐캡(10)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 제3 외주면(16)은, 제2 외주면(15)의 선단측에 위치한다. 제3 외주면(16)은, 차폐캡(10)의 선단면(101)에 도달하고 있다. 제3 외주면(16)은, 선단을 향해 직경 방향으로 작아지도록, 차폐캡(10)의 축선 방향에 대하여 경사져 있다.
도 22는, 도 21의 A-A 단면도이다. 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 차폐캡(10)은, 복수의 연통로(105)를 가진다. 연통로(105)는, 차폐캡(10)의 외부와 차폐캡(10)의 구멍(103) 내를 연통시키고 있다. 연통로(105)의 일단은 제1 외주면(13)에 도달하고 있다. 연통로(105)의 타단은, 제1 내주면(11)에 도달하고 있다.
연통로(105)는, 차폐캡(10)의 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 차폐캡(10)의 축선 방향에서 볼 때, 연통로(105)의 축선은, 연통로(105)의 축선과 평행하고 또한 절연 가이드(7)의 중심을 지나는 직선으로부터 소정 거리 이격되어 있다. 모든 연통로(105)는, 주위 방향에 대하여 같은 방향으로 경사져 있다. 모든 연통로(105)는, 직경 방향에 대하여 같은 방향으로 경사져 있다. 이로써, 연통로(105)로부터 분출된 가스는 선회류로 된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 차폐캡(10)은, 절연링(9)과 압입에 의해 접합된다. 상세하게는, 차폐캡(10)의 제1 내주면(11)이, 절연링(9)의 외주면(92)과 압입에 의해 접합된다. 차폐캡(10)의 제1 내주면(11)의 볼록부(111)는, 절연링(9)의 외주면(92)의 볼록부(921)와 걸어맞추어진다. 이로써, 차폐캡(10)이 절연링(9)에 대하여 견고하게 이탈이 방지된다.
차폐캡(10)의 제1 내주면(11)이 절연링(9)의 외주면(92)과 접합되는 것에 의해, 차폐캡(10)과 절연링(9)이, 직경 방향으로 서로 위치 결정된다. 이로써, 차폐캡(10)의 분사공(104)과 노즐(8)의 분사공(831)이 동심으로 배치된다.
차폐캡(10)의 기단면(102)이 절연링(9)의 스텝부(94)에 접촉함으로써, 차폐캡(10)과 절연링(9)이, 축선 방향으로 서로 위치 결정된다. 이로써, 차폐캡(10)이 노즐(8)에 대하여 간극을 두고 배치된다. 상세하게는, 차폐캡(10)의 제2 내주면(12)이, 노즐(8)의 제3 외주면(87)에 대하여 간극을 두고 배치된다. 이로써, 차폐캡(10)과 노즐(8)과의 사이에는 후술하는 가스 통로가 구성된다. 차폐캡(10)의 연통로(105)는, 절연링(9)의 선단보다 선단측에 위치하고 있다. 차폐캡(10)의 연통로(105)는, 차폐캡(10)과 노즐(8)과의 사이의 가스 통로와 연통되어 있다.
다음에, 센터 파이프(20)에 대하여 설명한다. 도 23 및 도 24는, 센터 파이프(20)의 사시도이다. 도 25는, 센터 파이프(20)의 단면도이다. 센터 파이프(20)는, 전극(6)의 내부 통로(65)에 삽입되고, 전극(6) 내에 냉각수를 공급한다. 센터 파이프(20)는, 도전체로 형성되어 있다. 센터 파이프(20)는, 파이프 본체(21)와 접촉자(22)를 가진다. 도 26은, 파이프 본체(21)의 사시도이다. 도 27은, 접촉자(22)의 사시도이다.
파이프 본체(21)는, 관형의 형상을 가진다. 파이프 본체(21)는, 도전체로 형성된다. 상세하게는, 파이프 본체(21)의 외주면은, 플랜지부(23)와, 제1 외주면(24)과, 제2 외주면(25)과, 제3 외주면(26)을 가진다. 플랜지부(23)는, 파이프 본체(21)의 기단을 포함한다. 플랜지부(23)는, 제1 외주면(24)으로부터 돌출되어 있다. 따라서, 플랜지부(23)와 제1 외주면(24)과의 사이에는 스텝부(27)가 설치되어 있다. 스텝부(27)는, 파이프 본체(21)의 축선 방향에 수직인 면이다.
제1 외주면(24)은, 플랜지부(23)의 선단측에 위치한다. 제1 외주면(24)은, 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서 플랜지부(23)와 제2 외주면(25)과의 사이에 위치한다. 제1 외주면(24)은, 파이프 본체(21)의 축선 방향으로 연장되어 있다.
제2 외주면(25)은, 제1 외주면(24)의 선단측에 위치한다. 제2 외주면(25)은, 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서 제1 외주면(24)과 제3 외주면(26)과의 사이에 위치한다. 제2 외주면(25)은, 파이프 본체(21)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서, 제2 외주면(25)은, 제1 외주면(24)보다도 짧다. 제2 외주면(25)은, 제1 외주면(24)보다도 작은 외경을 가진다.
제3 외주면(26)은, 제2 외주면(25)의 선단측에 위치한다. 제3 외주면(26)은, 파이프 본체(21)의 선단을 포함한다. 제3 외주면(26)은, 파이프 본체(21)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서 제3 외주면(26)은, 제1 외주면(24)보다도 길다. 제3 외주면(26)은, 제2 외주면(25)보다도 작은 외경을 가진다. 제3 외주면(26)의 축선 방향에서의 중간부에는, 오목부(261)가 형성되어 있다. 오목부(261)에는, 접촉자(contact piece)(22)가 장착된다.
파이프 본체(21)는, 냉각수 통로를 내부에 가진다. 냉각수 통로는, 파이프 본체(21)를 축선 방향으로 관통하고 있다. 냉각수 통로는, 제1 통로(211)와 제2 통로(212)와 제3 통로(231)를 가진다. 제1 통로(211)는, 파이프 본체(21)의 기단면(201)에 도달하고 있다. 제1 통로(211)는, 선단을 향해 직경 방향으로 작아지도록, 파이프 본체(21)의 축선 방향에 대하여 경사져 있다.
제2 통로(212)는, 제1 통로(211)의 선단측에 위치한다. 제2 통로(212)는, 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서, 제1 통로(211)와 제3 통로(231)와의 사이에 위치한다. 파이프 본체(21)의 축선 방향에 있어서, 제2 통로(212)는, 제3 통로(231)보다도 길다. 제2 통로(212)는, 파이프 본체(21)의 축선 방향으로 연장되어 있다.
제3 통로(231)는, 제2 통로(212)의 선단측에 위치한다. 제3 통로(231)는, 파이프 본체(21)의 선단면(202)에 도달하고 있다. 제3 통로(231)는, 제2 통로(212)보다도 큰 내경을 가진다. 제3 통로(231) 내에는, 전술한 전극(6)의 볼록부(67)가 배치된다.
접촉자(22)는, 파이프 본체(21)와 별체이다. 접촉자(22)는 도전체로 형성된다. 접촉자(22)는, 파이프 본체(21)에 대하여 착탈 가능하게 장착된다. 접촉자(22)는, 파이프 본체(21)의 외주면에 장착된다. 상세하게는, 접촉자(22)는, 파이프 본체(21)의 제3 외주면(26)의 오목부(261)에 끼워넣어짐으로써, 파이프 본체(21)에 장착된다.
접촉자(22)는, 장착부(28)와 접촉부(29)를 가진다. 장착부(28)는, 파이프 본체(21)의 외주면에 장착된다. 장착부(28)는, 제1 환부(環部)(281)와 제2 환부(282)를 가진다. 제2 환부(282)는, 접촉자(22)의 축선 방향으로 제1 환부(281)로부터 이격되어 배치된다. 제1 환부(281)와 제2 환부(282)는, 각각 파이프 본체(21)의 오목부(261)에 끼워넣어진다.
접촉부(29)는, 전극(6)의 내주면에 접촉한다. 접촉부(29)는, 접촉자(22)의 직경 방향으로 압압(押壓)됨으로써 반력(反力)을 발생하도록 탄성을 가진다. 구체적으로는, 접촉부(29)는, 복수의 만곡부(291)를 가진다. 만곡부(291)는, 제1 환부(281)와 제2 환부(282)를 연결하고 있다. 만곡부(291)는, 접촉자(22)의 직경 방향 외측을 향해 팽출(膨出)한 판형의 형상을 가진다. 접촉부(29)는, 복수의 슬릿(slit)(292)을 가진다. 슬릿(292)은, 복수의 만곡부(291)의 사이에 설치되고, 접촉자(22)의 축선 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 도면에 있어서는 슬릿(292)의 일부에만 부호 "292"를 부여하여 다른 슬릿(292)의 부호를 생략하고 있다.
도 28은, 접촉자(22)를 축선 방향으로부터 본 도면이다. 도 28에 나타낸 바와 같이, 복수의 만곡부(291)는, 접촉자(22)의 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 슬릿(292)도 마찬가지로, 접촉자(22)의 주위 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 접촉자(22)는, 8개의 만곡부(291)와 8개의 슬릿(292)을 가지고 있다. 그러나, 접촉자(22)의 수는, 8개에 한정되지 않고, 8개보다 적거나, 또는 8개보다 많아도 된다. 마찬가지로, 슬릿(292)의 수는, 8개에 한정되지 않고, 8개보다 적거나, 또는 8개보다 많아도 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 센터 파이프(20)의 플랜지부(23)는, 전극 시트(34)의 기단면(341)과, 베이스부(33)의 구멍의 바닥면(331)과의 사이에 배치된다. 플랜지부(23)는, 전극 시트(34)의 기단면(341)에 접촉되고 있다. 이로써, 센터 파이프(20)와 전극 시트(34)가 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 센터 파이프(20)가 직경 방향 및 축선 방향에 위치 결정된다.
도 29는, 도 1에서의 교환 부품 유닛(2a) 및 그 주위의 구성의 확대도이다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 센터 파이프(20)의 접촉자(22)는, 전극(6)의 내주면에 접촉되고 있다. 접촉자(22)는, 전극(6)의 내부 통로(65)에 삽입되므로, 직경 방향 내측을 향해 탄성 변형되어 있다. 접촉자(22)는, 탄성 변형의 반력에 의해 전극(6)의 내주면에 가압되어 있다. 센터 파이프(20)는, 전극 시트(34)와 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 접촉자(22)는, 전극(6)의 내주면에 접촉함으로써 전극(6)에 통전한다.
전극(6)은, 제1 통전면(603)과 제2 통전면(601)을 가진다. 제1 통전면(603)은, 내부 통로(65)의 내주면에 있어서 접촉자(22)와 접촉되고 있는 부분이다. 전극(6)은, 센터 파이프(20)와 제1 통전면(603)을 통하여 전극 시트(34)와 전기적으로 접속된다. 제1 통전면(603)은, 테이퍼부(652)의 선단측에 있어서 테이퍼부(652)에 인접하여 배치된다. 제1 통전면(603)은, 후술하는 냉각수 통로 내에 위치하고 있다.
제2 통전면(601)은, 전극(6)의 기단면(601)이다. 제2 통전면(601)은, 전극 시트(34)의 선단면(342)에 접촉되고 있다. 전극(6)은, 제2 통전면(601)을 통하여 전극 시트(34)와 전기적으로 접속된다. 제2 통전면(601)은, 후술하는 냉각수 통로에 인접하고 있다.
1.3 냉각수 통로
다음에, 플라즈마 토치(1a)의 냉각수 통로에 대하여 설명한다. 도 1에 있어서, 실선의 화살표는, 냉각수의 흐름을 나타내고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 베이스부(33)에는, 냉각수 공급관(45)이 접속되어 있다. 냉각수 공급관(45)은, 베이스부(33) 내의 제1 냉각수 통로(W1)를 통하여, 노즐 시트(36) 내의 제2 냉각수 통로(W2)에 접속되어 있다. 제1 냉각수 통로(W1)는, 베이스부(33)의 기단면으로부터 베이스부(33)의 외주면을 향해 연장되어 있다. 제2 냉각수 통로(W2)는, 노즐 시트(36)의 내주면으로부터 노즐 시트(36)의 선단부를 향해 연장되어 있다. 제2 냉각수 통로(W2)는, 제3 냉각수 통로(W3)에 접속되어 있다. 제3 냉각수 통로(W3)는, 노즐 시트(36)와 제1 리테이너 캡(4)과 교환 부품 유닛(2a)에 의해 에워싸인 환형(環形)의 통로이다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 절연 슬리브(37)의 선단면(371)과 노즐(8)의 기단면(802)과의 사이에는 간극이 형성되어 있고, 이 간극은, 제3 냉각수 통로(W3)의 일부를 구성하고 있다. 따라서, 노즐(8)의 기단면(802)은, 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치된다. 또한, 절연 슬리브(37)의 선단면(371)과 노즐(8)의 기단면(802)과의 간극은, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)까지 도달하고 있다. 따라서, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)의 일부는, 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 제3 냉각수 통로(W3)는, 노즐 시트(36) 내의 제4 냉각수 통로(W4), 노즐 시트(36)와 절연 슬리브(37)와의 사이의 제5 냉각수 통로(W5), 절연 슬리브(37) 내의 제6 냉각수 통로(W6), 및 전극 시트(34) 내의 제7 냉각수 통로(W7)를 통하여, 제8 냉각수 통로(W8)에 접속되어 있다.
제4 냉각수 통로(W4)는, 노즐 시트(36)의 선단으로부터 노즐 시트(36)의 내주면을 향해 연장되어 있다. 제5 냉각수 통로(W5)는, 노즐 시트(36)와 절연 슬리브(37)와의 사이에 설치된 환형의 통로이다. 제6 냉각수 통로(W6)는, 절연 슬리브(37)의 외주면으로부터 절연 슬리브(37)의 내주면을 향해 직경 방향으로 연장되는 복수의 통로이다. 제7 냉각수 통로(W7)는, 전극 시트(34)의 외주면으로부터 전극 시트(34)의 내주면을 향해 직경 방향으로 연장되는 복수의 통로이다. 제8 냉각수 통로(W8)는, 전극 시트(34)와 센터 파이프(20)와의 사이의 통로이다.
제8 냉각수 통로(W8)는, 전극(6)과 센터 파이프(20)와의 사이의 제9 냉각수 통로(W9)에 접속되어 있다. 제9 냉각수 통로(W9)는, 센터 파이프(20)의 선단부에 있어서, 센터 파이프(20) 내의 제10 냉각수 통로(W10)와 연통되어 있다. 제10 냉각수 통로(W10)는, 베이스부(33) 내의 제11 냉각수 통로(W11)를 통하여, 냉각수 배출관(46)에 접속되어 있다.
냉각수는, 냉각수의 공급원으로부터, 냉각수 공급관(45), 베이스부(33) 내의 제1 냉각수 통로(W1), 노즐 시트(36) 내의 제2 냉각수 통로(W2)를 통하여, 제3 냉각수 통로(W3)에 공급된다. 냉각수는, 제3 냉각수 통로(W3)로부터 노즐 시트(36) 내의 제4 냉각수 통로(W4), 노즐 시트(36)와 절연 슬리브(37)와의 사이의 제5 냉각수 통로(W5), 절연 슬리브(37) 내의 제6 냉각수 통로(W6), 및 전극 시트(34) 내의 제7 냉각수 통로(W7)를 통하여, 전극 시트(34)와 센터 파이프(20)와의 사이의 제8 냉각수 통로(W8)에 공급된다. 냉각수는, 제8 냉각수 통로(W8)로부터, 전극(6)과 센터 파이프(20)와의 사이의 제9 냉각수 통로(W9), 센터 파이프(20) 내의 제10 냉각수 통로(W10), 베이스부(33) 내의 제11 냉각수 통로(W11), 냉각수 배출관(46)을 통하여, 플라즈마 토치(1a)의 외부로 배출된다.
1.4 가스 통로
다음에, 플라즈마 토치(1a)의 플라즈마 가스 통로에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서 플라즈마 가스는, 산소 가스이다. 도 30은, 플라즈마 토치(1a)의 중심축선에 따른 도 1과 다른 단면도이다. 도 1 및 도 30에 있어서, 파선(破線)의 화살표는, 플라즈마 가스의 흐름을 나타내고 있다. 상세하게는, 도 30에 있어서 파선의 화살표는, 메인 가스의 흐름을 나타내고 있다. 도 1에 있어서 파선의 화살표는, 어시스트 가스의 흐름을 나타내고 있다.
도 30에 나타낸 바와 같이, 베이스부(33)에는 메인 가스 공급관(47)이 접속되어 있다. 메인 가스 공급관(47)은, 베이스부(33) 내의 제1 메인 가스 통로 MG1을 통하여, 베이스부(33)와 절연 슬리브(37)와의 사이의 제2 메인 가스 통로 MG2에 접속되어 있다. 제1 메인 가스 통로 MG1은, 베이스부(33)의 기단면으로부터 베이스부(33)의 내주면의 스텝부(332)를 향해, 축선 방향으로 연장되어 있다. 제2 메인 가스 통로 MG2는, 베이스부(33)의 내주면의 스텝부(332)와 절연 슬리브(37)의 외주면의 스텝부(372)와의 사이에 형성된 환형의 통로이다.
제2 메인 가스 통로 MG2는, 절연 슬리브(37) 내의 제3 메인 가스 통로 MG3를 통하여 제4 메인 가스 통로 MG4에 접속되어 있다. 제3 메인 가스 통로 MG3은, 절연 슬리브(37)의 외주면의 스텝부(372)로부터 축선 방향으로 연장되어 있다. 제4 메인 가스 통로 MG4는, 절연 슬리브(37)와, 교환 부품 유닛(2a)과의 사이의 환형의 통로이다.
도 31은, 도 30에서의 교환 부품 유닛(2a)과 그 주위의 구성의 확대도이다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 제4 메인 가스 통로 MG4는, 절연 슬리브(37)의 내주면과 절연 가이드(7)의 외주면과 전극(6)의 외주면에 의해 구성된다.
상세하게는, 절연 슬리브(37)의 내주면에는, 스텝부(373)가 설치되어 있다. 스텝부(373)는, 절연 슬리브(37)의 축선 방향에 수직인 면이다. 교환 부품 유닛(2a)이 토치 본체(3)에 장착된 상태에서, 절연 가이드(7)의 외측 스텝부(79)는, 절연 슬리브(37)의 내주면의 스텝부(373)에 대하여 간극을 두고 배치된다. 제4 메인 가스 통로 MG4는, 이 절연 가이드(7)의 외측 스텝부(79)와, 절연 슬리브(37)의 내주면의 스텝부(373)와의 사이의 간극을 통하고 있다.
제4 메인 가스 통로 MG4는, 전술한 제3 냉각수 통로(W3)에 대하여 O링(R2)에 의해 실링되어 있다. O링(R2)은, 절연 슬리브(37)의 내주면에 형성된 오목부(374)에 끼워넣어져 있다. O링(R2)은, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)의 일부와 접촉되고 있다. 즉, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)은, O링과 접촉하는 실링면(761)을 가지고 있다. 제2 외주면(76)에 있어서 실링면(761)보다도 선단측의 부분은, 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치되어 있다. 제2 외주면(76)에 있어서 실링면(761)보다도 기단측의 부분은, 제4 메인 가스 통로 MG4 내에 배치되어 있다. 제3 외주면(77)도, 제2 외주면(76)과 마찬가지로, 제4 메인 가스 통로 MG4 내에 배치된다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 제4 메인 가스 통로 MG4는, 전술한 제6 냉각수 통로(W6) 및 제7 냉각수 통로(W7)에 대하여 O링(R3)에 의해 실링되어 있다. O링(R3)은, 절연 슬리브(37)의 내주면에 형성된 오목부(375)에 끼워넣어져 있다. O링(R3)은, 전극(6)의 플랜지부(63)의 외주면의 일부와 접촉되고 있다. 즉, 플랜지부(63)의 외주면은, O링(R3)과 접촉하는 실링면(631)을 가진다. 플랜지부(63)의 외주면에 있어서 실링면(631)보다도 선단측의 부분은, 제4 메인 가스 통로 MG4 내에 배치되어 있다.
도 31에 나타낸 바와 같이, 제4 메인 가스 통로 MG4는, 절연 가이드(7)의 복수의 연통로(703)를 통하여, 절연 가이드(7)와 전극(6)과의 사이의 제5 메인 가스 통로 MG5에 접속되어 있다. 제5 메인 가스 통로 MG5는, 절연 가이드(7)의 내주면과 전극(6)의 외주면과의 사이의 환형의 통로이다. 제5 메인 가스 통로 MG5는, 노즐(8)과 전극(6)과의 사이의 제6 메인 가스 통로 MG6에 접속되어 있다. 제5 메인 가스 통로 MG5의 내경은, 제6 메인 가스 통로 MG6의 내경과 동일하다. 제6 메인 가스 통로 MG6은, 노즐(8)의 분사공(831)과 연통되어 있다.
메인 가스는, 메인 가스의 공급원으로부터, 베이스부(33) 내의 제1 메인 가스 통로 MG1, 베이스부(33)와 절연 슬리브(37)와의 사이의 제2 메인 가스 통로 MG2, 절연 슬리브(37) 내의 제3 메인 가스 통로 MG3를 통하여, 절연 슬리브(37)와 교환 부품 유닛(2a)과의 사이의 제4 메인 가스 통로 MG4에 흐른다. 메인 가스는, 제4 메인 가스 통로 MG4로부터 연통로(703)를 통함으로써 선회류로 되어, 제5 메인 가스 통로 MG5로 분출된다. 선회류된 메인 가스는, 제6 메인 가스 통로 MG6을 통하여, 노즐(8)의 분사공(831)으로부터 분출된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 베이스부(33)에는 어시스트 가스 공급관(48)이 접속되어 있다. 어시스트 가스 공급관(48)은, 베이스부(33) 내의 제1 어시스트 가스 통로 AG1을 통하여, 노즐 시트(36) 내의 제2 어시스트 가스 통로 AG2에 접속되어 있다. 제1 어시스트 가스 통로 AG1은, 베이스부(33)의 기단면으로부터 베이스부(33)의 외주면을 향해 연장되어 있다. 제2 어시스트 가스 통로 AG2는, 노즐 시트(36)의 내주면으로부터 노즐 시트(36)의 외주면을 향해 연장되어 있다.
제2 어시스트 가스 통로 AG2는, 홀더(38) 내의 제3 어시스트 가스 통로 AG3를 통하여, 홀더(38)와 제2 리테이너 캡(5)과의 사이의 제4 어시스트 가스 통로 AG4에 접속되어 있다. 제3 어시스트 가스 통로 AG3은, 홀더(38)의 내주면으로부터 외주면을 향해 연장되어 있다. 제4 어시스트 가스 통로 AG4는, 홀더(38)의 외주면과 제2 리테이너 캡(5)의 내주면과의 사이의 환형의 통로이다.
제4 어시스트 가스 통로 AG4는, 제2 리테이너 캡(5) 내의 제5 어시스트 가스 통로 AG5를 통하여, 제1 리테이너 캡(4)과 제2 리테이너 캡(5)과의 사이의 제6 어시스트 가스 통로 AG6에 접속된다. 제5 어시스트 가스 통로 AG5는, 제2 리테이너 캡(5)의 내주면으로부터 외주면을 향해 연장되는 복수의 통로이다. 제6 어시스트 가스 통로 AG6은, 제1 리테이너 캡(4)의 내주면과 제2 리테이너 캡(5)의 외주면과의 사이의 환형의 통로이다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 제6 어시스트 가스 통로 AG6은, 차폐캡(10)의 복수의 연통로(105)를 통하여, 노즐(8)과 차폐캡(10)과의 사이의 제7 어시스트 가스 통로 AG7에 접속되어 있다. 제7 어시스트 가스 통로 AG7은, 노즐(8)의 분사공(831) 및 차폐캡(10)의 분사공(104)과 연통되어 있다.
제6 어시스트 가스 통로 AG6은, 전술한 제3 냉각수 통로(W3)에 대하여, O링(R4)에 의해 실링되어 있다. O링(R4)은, 제1 리테이너 캡(4)의 내주면의 선단부에 형성된 오목부(44)에 끼워넣어져 있다. O링(R4)은, 차폐캡(10)의 제1 외주면(13)에 접촉되고 있다. 즉, 차폐캡(10)의 제1 외주면(13)은, O링(R4)과 접촉하는 실링면(131)을 가지고 있다.
전술한 바와 같이 절연링(9)은, 압입에 의해 노즐(8)에 접합되어 있다. 또한, 절연링(9)은, 압입에 의해 차폐캡(10)에 접합되어 있다. 그러므로, 제7 어시스트 가스 통로 AG7은, 전술한 제3 냉각수 통로(W3)에 대하여, 절연링(9)에 의해 실링되어 있다.
어시스트 가스는, 어시스트 가스의 공급원으로부터, 베이스부(33) 내의 제1 어시스트 가스 통로 AG1, 노즐 시트(36) 내의 제2 어시스트 가스 통로 AG2, 홀더(38) 내의 제3 어시스트 가스 통로 AG3, 홀더(38)와 제2 리테이너 캡(5)과의 사이의 제4 어시스트 가스 통로 AG4, 제2 리테이너 캡(5) 내의 제5 어시스트 가스 통로 AG5를 통하여, 제1 리테이너 캡(4)과 제2 리테이너 캡(5)과의 사이의 제6 어시스트 가스 통로 AG6에 흐른다. 어시스트 가스는, 제6 어시스트 가스 통로 AG6로부터 연통로(105)를 통함으로써 선회류로 되어, 제7 어시스트 가스 통로 AG7으로 분출된다. 선회류된 어시스트 가스는, 제7 어시스트 가스 통로 AG7을 통하여, 메인 가스와 함께, 차폐캡(10)의 분사공(104)으로부터 분출된다.
1.5 교환 부품 유닛의 교환 방법
다음에, 교환 부품 유닛(2a)의 교환 방법에 대하여 설명한다. 교환 부품 유닛(2a)은 소모품이다. 그러므로, 교환 부품 유닛(2a)은 착탈 가능하게 토치 본체(3)에 장착되어 있고, 교환이 필요한 정도로 소모가 진행되면, 새로운 것으로 교환된다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 토치(1a)에서는, 제2 리테이너 캡(5)의 개구(51)의 에지부에 따라서 차폐캡(10)의 스텝부(17)가 축선 방향으로 가압되고 있다. 또한, 차폐캡(10)의 플랜지부(14)가, 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)의 에지부와 제2 리테이너 캡(5)의 개구(51)의 에지부에 의해 끼워넣어져 있다. 이로써, 교환 부품 유닛(2a)이 고정되어 있다. 그러므로, 교환 부품 유닛(2a)의 교환 시에는, 먼저, 제2 리테이너 캡(5)이 분리된다.
제2 리테이너 캡(5)이 분리된 상태에서는, 교환 부품 유닛(2a)은, O링(R2, R3, R4)의 탄성력에 의해 유지된다. 따라서, 교환 부품 유닛(2a)을 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)로부터 선단측으로 인출함으로써, 교환 부품 유닛(2a)의 절연 가이드(7)와 전극(6)이, 절연 슬리브(37)로부터 인출된다. 이 때, 센터 파이프(20)의 접촉자(22)는, 전극(6)의 내주면을 따라 슬라이딩하고, 전극(6)이 센터 파이프(20)로부터 빠져 나온다(pulled out).
그리고, 교환 부품 유닛(2a)을 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)로부터 선단측으로 인출하기 전에, 제1 리테이너 캡(4)을 느슨하게 하면 된다. 이로써, 차폐캡(10)의 플랜지부(14)가 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)의 에지부에 당겨걸려 압출(押出)된다. 이로써, 교환 부품 유닛(2a)을 용이하게 분리해 낼 수 있다.
이상과 같이 하여, 교환 부품 유닛(2a)을 토치 본체(3)로부터 일체로 용이하게 분리해 낼 수 있다.
새로운 교환 부품 유닛(2a)을 장착할 때는, 교환 부품 유닛(2a)을 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)로부터 기단측을 향해 삽입한다. 이로써, 교환 부품 유닛(2a)의 전극(6)과 절연 가이드(7)가, 절연 슬리브(37) 내에 삽입된다. 이 때, 센터 파이프(20)가 전극(6) 내에 삽입되고, 센터 파이프(20)의 접촉자(22)는, 전극(6)의 내주면을 따라 슬라이딩한다.
그리고, 제2 리테이너 캡(5)이 제1 리테이너 캡(4)에 장착되면, 제2 리테이너 캡(5)의 개구(51)의 에지부가, 차폐캡(10)의 스텝부(17)를 기단측을 향해 압압한다. 이로써, 전극(6)의 기단면(601)이 전극 시트(34)의 선단면(342)에 접촉될 때까지, 교환 부품 유닛(2a)이 기단측을 향해 압입(押入)된다. 그리고, 제1 리테이너 캡(4)의 개구(41)의 에지부와, 제2 리테이너 캡(5)의 개구(51)의 에지부에 의해 차폐캡(10)의 플랜지부(14)가 끼워넣어져 유지되는 것에 의해, 교환 부품 유닛(2a)이 고정된다.
이상 설명한 본 실시형태에 관한 절연 가이드(7)에서는, 제1 내주면(71)과 내측 스텝부(72)에는 내열 피막(707)이 형성된다. 그러므로, 절연 가이드(7)를 수지로 형성해도 절연 가이드(7)의 소실에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연통로(703)는, 제5 메인 가스 통로 MG5의 주위 방향과 직경 방향뿐아니라, 축선 방향에 대하여도 경사진 방향으로 연장된다. 따라서, 연통로(703)로부터 분사하는 플라즈마 가스의 선회류에 있어서, 선회 방향의 속도 성분을 감소시켜, 축선 방향의 속도 성분을 증대시킬 수 있다. 그러므로, 하프늄 액적이 비산되어도, 플라즈마 가스의 선회류의 축 방향류에 의해, 원심력으로 토치 축선과 직각 방향보다 토치 축선 방향의 하류측으로 비산되게 된다. 이로써, 하프늄 액적의 절연 가이드(7)에 대한 비산이 억제된다. 이로써, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치(1a)에 있어서, 수지제의 절연 가이드(7)의 돌발적인 손상을 억제할 수 있다.
연통로(703)가 축선 방향에 대하여 수직으로 설치되는 경우와 비교하여, 플라즈마 가스의 선회류가 직접, 내열 피막에 닿지 않는다. 이로써, 고속의 기류에 의한 내열 피막의 박리(剝離)의 손상을 경감시킬 수 있다. 이로써, 내열 피막(707)이 쉽게 분리되지 않아, 내구성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다.
절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 절연 가이드(7)의 제1 외주면(75)은 제2 외주면(76)보다도 짧다. 바꾸어 말하면, 절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)은 제1 외주면(75)보다도 길다. 또한, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)은 제3 외주면(77)보다도 길다. 이와 같이, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)을 축선 방향으로 크게 함으로써, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)을 O링(R2)과 접촉하는 실링면(761)으로서 이용할 수 있다.
또한, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)을 실링면(761)으로서 이용함으로써, 제2 외주면(76)에 있어서 실링면(761)보다도 선단측의 부분을 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치할 수 있다. 이와 같이, 절연 가이드(7)의 제2 외주면(76)의 일부가 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치됨으로써, 절연 가이드(7)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
절연 가이드(7)의 축선 방향에 있어서, 절연 가이드(7)의 제1 외주면(75)은 제2 외주면(76)보다도 짧다. 이와 같이, 절연 가이드(7)의 제1 외주면(75)을 짧게함으로써, 절연 가이드(7)의 선단을 고온으로 되는 전극(6)의 선단 근방으로부터 크게 이격시켜 배치할 수 있다. 이로써, 절연 가이드(7)에 대한 열 영향을 저감할 수 있다.
교환 부품 유닛(2a)에서는, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)이 일체로 되어 있고, 일반적인 유저(user)에 의해서는 분리할 수 없게 서로 접합되어 있다. 그러므로, 교환 부품 유닛(2a)을 교환함으로써, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)을 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)은, 압입에 의해 접합되므로, O링을 이용하지 않고 간극없이, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)을 접합할 수 있다. 이로써, 전극(6)과 노즐(8)과의 동심도를 향상시킬 수 있다.
절연 가이드(7)는, 변형되기 쉬운 재료로 형성된다. 즉, 절연 가이드(7)는, 수지로 형성되어 있고, 세라믹의 탄성률보다도 작은 탄성률을 가진다. 그러므로, 압입에 의한 접합이 세라믹보다도 용이한 동시에, 실링성(sealing characteristic)을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연 가이드(7)가 세라믹제인 경우와 비교하여, 비용을 저감할 수 있다. 따라서, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)이 일체로 교환되어도, 비용의 증대를 억제할 수 있다.
수지제의 절연 가이드(7)는, 절연 가이드로서 일반적인 세라믹과 비교하여 탄성률이 작아 변형되기 쉽다. 그러므로, 절연 가이드(7)와 전극(6), 및 절연 가이드(7)와 노즐(8)과의 사이를 실링하기 위하여, 세라믹스제 가이드의 경우와 같이 O링을 사용할 필요는 없고, 수지제의 절연 가이드(7) 자체의 변형에 의해 유체 실링이 가능해진다. 따라서, 세라믹과 비교하여 저렴한 수지로 절연 가이드(7)가 제작 가능할 뿐만아니라, O링이 생략되므로, 토치 구조가 간단해진다.
2. 제2 실시형태
다음에, 제2 실시형태에 관한 플라즈마 토치(1b)에 대하여 설명한다. 도 32는, 제2 실시형태에 관한 플라즈마 토치(1b)의 중심축선에 따른 단면도이다. 도 33은, 제2 실시형태에 관한 교환 부품 유닛(2b)의 단면도이다. 도 34 및 도 35는, 교환 부품 유닛(2b)의 사시도이다. 도 36 및 도 37은, 제2 실시형태에 관한 노즐(8)의 사시도이다.
도 33에 나타낸 바와 같이, 노즐(8)의 제1 외주면(85)은 오목부(851)를 가진다. 오목부(851)는, 제2 노즐부(82)에 형성되어 있다. 오목부(851)는, 노즐(8)의 직경 방향 내측을 향해 오목하게 되어 있고, 노즐(8)의 주위 방향으로 연장되어 있다. 노즐(8)의 축선 방향에 있어서, 오목부(851)는, 전극(6)의 선단과 대략 같은 위치에 배치된다. 오목부(851)의 바닥부의 외경은, 노즐(8)의 내주면(812)의 내경보다 작다.
오목부(851)는, 기단측의 제1 벽면(852)과, 선단측의 제2 벽면(853)을 가진다. 제1 벽면(852)은, 노즐(8)의 직경 방향에 대하여 경사져 있다. 제2 벽면(853)은, 노즐(8)의 직경 방향으로 연장되어 있다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 제1 벽면(852)은, 제1 리테이너 캡(4)의 경사진 내주면과 평행하게 연장되어 있다. 오목부(851)는, 제3 냉각수 통로(W3) 내에 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 제1 리테이너 캡(4)에는, 제3 냉각수 통로(W3)와 연통되는 복수의 구멍(43)이 형성되어 있다. 제1 리테이너 캡(4)의 구멍(43)은, 제1 리테이너 캡(4)과 제2 리테이너 캡(5)과의 사이의 환형의 냉각수 통로(W12)와 연통되어 있다. 노즐(8)의 축선 방향에 있어서, 오목부(851)는, 제1 리테이너 캡(4)의 구멍(43)과 대략 같은 위치에 배치된다.
교환 부품 유닛(2b) 및 플라즈마 토치(1b)의 다른 구성에 대하여는 제1 실시형태의 교환 부품 유닛(2a) 및 플라즈마 토치(1a)와 같다.
이상 설명한 제2 실시형태에서는, 노즐(8)에 오목부(851)가 형성되어 있으므로, 노즐(8)에 있어서 냉각수와 접촉하는 표면적을 확대할 수 있다. 그러므로, 노즐(8)의 냉각성을 향상시킬 수 있다. 또한, 오목부(851)가 제1 리테이너 캡(4)의 구멍(43)과 대략 같은 위치에 배치되므로, 노즐(8)의 냉각성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 냉각수 통로(W12)는 제2 리테이너 캡(5)도 수냉할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태에 관한 교환 부품 유닛(2b)은, 대전류를 사용하는 플라즈마 절단에 바람직하다.
3. 다른 실시형태
이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.
교환 부품 유닛(2a, 2b)의 구조가 변경되어도 된다. 토치 본체(3), 제1 리테이너 캡(4), 및 제2 리테이너 캡(5)의 구조가 변경되어도 된다.
전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)은 서로 착탈 가능하게 접합되어도 된다.
전극(6)과 절연 가이드(7)는, 압입이 아니고 접착에 의해 접합되어도 된다. 절연 가이드(7)와 노즐(8)은, 압입이 아니고 접착에 의해 접합되어도 된다. 노즐(8)과 절연링(9)은, 압입이 아니고 접착에 의해 접합되어도 된다. 절연링(9)과 차폐캡(10)은, 압입이 아니고 접착에 의해 접합되어도 된다.
절연링(9)과 차폐캡(10)은, 교환 부품 유닛(2a, 2b)에 포함되지 않아도 된다. 즉, 전극(6)과 절연 가이드(7)와 노즐(8)에 의해 교환 부품 유닛이 구성되어도 된다. 또한, 절연링(9)과 차폐캡(10)은, 이 교환 부품 유닛에 대하여 착탈 용이하게 장착되어도 된다.
절연 가이드(7) 내의 가스 통로의 내경은, 노즐(8)의 내경보다 커도 된다. 즉, 도 38에 나타낸 바와 같이, 절연 가이드(7) 내의 제5 메인 가스 통로 MG5의 내경은, 노즐(8) 내의 제6 메인 가스 통로 MG6의 내경보다 커도 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 있어서, 수지제의 절연 가이드의 돌발적인 손상을 억제할 수 있는 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛을 제공할 수 있다.
6: 전극
7: 절연 가이드
8: 노즐
MG5: 제5 메인 가스 통로
703: 연통로
72: 내측 스텝부
75: 제1 외주면
76: 제2 외주면
77: 제3 외주면
79: 외측 스텝부
761: 실링면

Claims (28)

  1. 전극과, 상기 전극이 삽입되는 노즐을 구비하는 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용되고, 상기 전극과 상기 노즐을 연결하기 위한 수지제의 절연 가이드로서,
    상기 절연 가이드의 내부에 형성된 제1 내주면(內周面);
    상기 절연 가이드의 내부에 형성되고, 상기 제1 내주면보다도 작은 내경(內徑)을 가지는 제2 내주면;
    상기 제1 내주면의 내부의 공간과 외부를 연결하고, 상기 절연 가이드의 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장되는 연통로; 및
    상기 제1 내주면에 형성된 내열 피막;
    을 포함하는 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내열 피막은, 세라믹계 재료로 이루어지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내열 피막은, 질화 붕소(보론 나이트라이드)로 이루어지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연통로는, 상기 절연 가이드의 주위 방향과 직경 방향에 대하여 경사져 있는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가이드의 상기 축선 방향에 대한 상기 연통로의 경사 각도는, 30° 이상, 60° 이하인, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가이드는, 연속 사용 온도가 100℃ 이상의 수지제인, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내주면과 상기 제2 내주면 사이에 배치되는 내측 스텝부(段部)를 더 포함하고,
    상기 연통로는, 상기 내측 스텝부에 접속되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 내주면은, 상기 전극의 외주면(外周面)에 걸리는 요철(凹凸) 형상을 가지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가이드의 축선 방향에서 볼 때, 상기 연통로의 축선은, 상기 연통로의 축선과 평행하고 또한 상기 절연 가이드의 중심을 지나는 직선으로부터 소정 거리 이격되어 있는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연통로는, 상기 절연 가이드의 축선 방향에서의 중심보다 기단측(基端側)의 위치에 있어서 상기 절연 가이드의 외부에 접속되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내주면의 내경은, 상기 노즐의 내경보다 큰, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 내주면의 내경은, 상기 노즐의 내경과 대략 동일한, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 연통로를 더 포함하고,
    복수의 상기 연통로는, 상기 절연 가이드의 주위 방향에 있어서 등간격(等間隔)으로 배치되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐의 내주면에 접합되는 제1 외주면;
    상기 제1 외주면의 기단측에 위치하는 제2 외주면; 및
    상기 제2 외주면의 기단측에 위치하는 제3 외주면;을 더 포함하는 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 외주면의 외경(外徑)은, 상기 제2 외주면의 외경보다 큰, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1 외주면은, 상기 노즐의 상기 내주면에 걸리는 요철 형상을 가지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 외주면의 외경은, 상기 제2 외주면의 외경보다 작은, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 외주면과 상기 제3 외주면 사이에 배치되는 외측 스텝부를 더 포함하고,
    상기 연통로는, 상기 외측 스텝부에 접속되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제3 외주면은, 상기 플라즈마 토치의 가스 통로 내에 배치되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 외주면은, O링과 접촉하는 실링면을 가지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 외주면에 있어서 상기 실링면보다도 선단측의 부분은, 상기 플라즈마 토치의 냉각수 통로 내에 배치되는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가이드의 축선 방향에 있어서, 상기 제1 외주면은, 상기 제2 외주면보다 짧은, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 가이드의 축선 방향에 있어서, 상기 제2 외주면은, 상기 제3 외주면보다 긴, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  24. 전극과, 상기 전극이 삽입되는 노즐을 구비하는 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용되고, 상기 전극과 상기 노즐을 연결하고, 절연체로 형성된 원관형(圓管形)의 절연 가이드로서,
    상기 절연 가이드의 선단까지 연장되는 제1 내주면;
    상기 제1 내주면의 기단측에 위치하고, 상기 전극의 외주면에 접합되고, 상기 제1 내주면보다 작은 내경을 가지는 제2 내주면;
    상기 제1 내주면과 상기 제2 내주면 사이에 배치되는 내측 스텝부;
    상기 노즐의 내주면에 접합되는 제1 외주면;
    상기 제1 외주면의 기단측에 위치하고, 상기 제1 외주면보다 작은 외경을 가지는 제2 외주면;
    상기 제2 외주면의 기단측에 위치하고, 상기 제2 외주면보다 작은 외경을 가지는 제3 외주면;
    상기 제2 외주면과 상기 제3 외주면 사이에 배치되는 외측 스텝부; 및
    상기 내측 스텝부와 상기 외측 스텝부를 연통시키고, 주위 방향과 직경 방향과 축선 방향에 대하여 경사진 방향으로 연장되는 연통로;
    를 포함하는 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 내주면과 상기 내측 스텝부는, 내열 피막으로 덮혀져 있는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 내열 피막은, 세라믹계 재료로 이루어지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 내열 피막은, 질화 붕소(보론 나이트라이드)로 이루어지는, 플라즈마 토치용 절연 가이드.
  28. 산소 플라즈마 절단용의 플라즈마 토치에 사용되는 교환 부품 유닛으로서,
    하프늄(hafnium)제의 전극 재료를 구비하는 전극;
    제1항 내지 제27항 중 어느 하나에 기재된 절연 가이드; 및
    상기 절연 가이드가 삽입되는 구멍을 포함하고, 상기 절연 가이드와 압입(壓入; press-fitting) 또는 접착에 의해 접합되는 노즐;
    을 포함하는 플라즈마 토치용 교환 부품 유닛.
KR1020167036907A 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛 KR101957866B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020187028839A KR102281286B1 (ko) 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-017538 2015-01-30
JP2015017538A JP6522968B2 (ja) 2015-01-30 2015-01-30 プラズマトーチ用絶縁ガイド、及び交換部品ユニット
PCT/JP2015/084165 WO2016121229A1 (ja) 2015-01-30 2015-12-04 プラズマトーチ用絶縁ガイド、及び交換部品ユニット

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187028839A Division KR102281286B1 (ko) 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170012473A true KR20170012473A (ko) 2017-02-02
KR101957866B1 KR101957866B1 (ko) 2019-03-13

Family

ID=56542864

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187028839A KR102281286B1 (ko) 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛
KR1020167036907A KR101957866B1 (ko) 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187028839A KR102281286B1 (ko) 2015-01-30 2015-12-04 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10625364B2 (ko)
JP (1) JP6522968B2 (ko)
KR (2) KR102281286B1 (ko)
CN (1) CN106660158B (ko)
DE (1) DE112015003776T5 (ko)
WO (1) WO2016121229A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017112821A1 (de) * 2017-06-12 2018-12-13 Kjellberg-Stiftung Elektroden für gas- und flüssigkeitsgekühlte Plasmabrenner, Anordnung aus einer Elektrode und einem Kühlrohr, Gasführung, Plasmabrenner, Verfahren zur Gasführung in einem Plasmabrenner und Verfahren zum Betreiben eines Plasmabrenners
US10917961B2 (en) * 2017-09-13 2021-02-09 Lincoln Global, Inc. High temperature isolating insert for plasma cutting torch

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01135174U (ko) * 1988-03-03 1989-09-14
JPH0666876U (ja) * 1993-02-24 1994-09-20 株式会社小松製作所 プラズマアークトーチ
JPH0985450A (ja) * 1995-09-19 1997-03-31 Mitsubishi Materials Corp プラズマ肉盛用溶接トーチ
JP2942354B2 (ja) * 1988-12-01 1999-08-30 マンネスマン・アクチエンゲゼルシャフト 液体により冷却される移送式アーク放電形プラズマトーチ
JPH11285834A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Komatsu Ltd プラズマ溶接トーチ及びその部品
JP2001047247A (ja) 1999-08-11 2001-02-20 Komatsu Ltd プラズマ加工機、プラズマトーチ及びその部品の着脱方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632951A (en) * 1969-06-09 1972-01-04 Air Prod & Chem Plasma arc welding torch
US4421970A (en) * 1981-01-30 1983-12-20 Hypertherm, Incorporated Height sensing system for a plasma arc cutting tool
US5132512A (en) * 1988-06-07 1992-07-21 Hypertherm, Inc. Arc torch nozzle shield for plasma
DE4022112C2 (de) * 1990-07-11 1996-03-14 Mannesmann Ag Plasmabrenner für übertragenen Lichtbogen
JPH0963790A (ja) 1995-08-24 1997-03-07 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチのノズル
US5726415A (en) * 1996-04-16 1998-03-10 The Lincoln Electric Company Gas cooled plasma torch
JP3808540B2 (ja) 1996-04-25 2006-08-16 小池酸素工業株式会社 プラズマトーチ
US6215090B1 (en) * 1998-03-06 2001-04-10 The Esab Group, Inc. Plasma arc torch
US6156995A (en) * 1998-12-02 2000-12-05 The Esab Group, Inc. Water-injection nozzle assembly with insulated front end
US6320156B1 (en) * 1999-05-10 2001-11-20 Komatsu Ltd. Plasma processing device, plasma torch and method for replacing components of same
US6498316B1 (en) * 1999-10-25 2002-12-24 Thermal Dynamics Corporation Plasma torch and method for underwater cutting
JP2002086274A (ja) 2000-09-12 2002-03-26 Koike Sanso Kogyo Co Ltd プラズマトーチ用のノズル
US6329627B1 (en) * 2000-10-26 2001-12-11 American Torch Tip Company Electrode for plasma arc torch and method of making the same
US6774336B2 (en) * 2001-02-27 2004-08-10 Thermal Dynamics Corporation Tip gas distributor
US6777638B2 (en) * 2002-11-14 2004-08-17 The Esab Group, Inc. Plasma arc torch and method of operation for reduced erosion of electrode and nozzle
JP2005324205A (ja) 2004-05-12 2005-11-24 Honma:Kk プラズマトーチとガイド
US7375303B2 (en) * 2004-11-16 2008-05-20 Hypertherm, Inc. Plasma arc torch having an electrode with internal passages
US7750265B2 (en) * 2004-11-24 2010-07-06 Vladimir Belashchenko Multi-electrode plasma system and method for thermal spraying
US7737383B2 (en) * 2006-08-25 2010-06-15 Thermal Dynamics Corporation Contoured shield orifice for a plasma arc torch
US8866038B2 (en) * 2007-01-23 2014-10-21 Hypertherm, Inc. Consumable component parts for a plasma torch
KR101167958B1 (ko) * 2007-07-12 2012-07-23 고마쓰 산기 가부시끼가이샤 플라즈마 토치, 플라즈마 토치의 노즐 및 플라즈마 가공기
US8389887B2 (en) * 2008-03-12 2013-03-05 Hypertherm, Inc. Apparatus and method for a liquid cooled shield for improved piercing performance
EP2236211B1 (en) * 2009-03-31 2015-09-09 Ford-Werke GmbH Plasma transfer wire arc thermal spray system
US8258423B2 (en) * 2009-08-10 2012-09-04 The Esab Group, Inc. Retract start plasma torch with reversible coolant flow
US20110210101A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 The Esab Group, Inc. Processes for using a plasma arc torch to operate upon an insulation-coated workpiece
US8362387B2 (en) * 2010-12-03 2013-01-29 Kaliburn, Inc. Electrode for plasma arc torch and related plasma arc torch
WO2012162562A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Thermal Dynamics Corporation Plasma arc torch with secondary starting circuit and electrode
FR3000866A1 (fr) 2013-01-09 2014-07-11 Air Liquide Welding France Torche a plasma d'arc avec regulation selective du debit de gaz plasmagene
EP2804450B1 (de) 2013-05-16 2022-05-04 Kjellberg-Stiftung Mehrteiliges Isolierteil für einen Lichtbogenplasmabrenner, Brenner und zugehörige Anordnungen mit demselben und zugehörigen Verfahren
WO2015141768A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 大陽日酸株式会社 非移行型のプラズマアークシステム、変換用アダプタキット、非移行型のプラズマアーク用トーチ
CN203875469U (zh) 2014-06-04 2014-10-15 常州市金球焊割设备有限公司 低频等离子切割枪
JP6522967B2 (ja) * 2015-01-30 2019-05-29 株式会社小松製作所 プラズマトーチ用センタパイプ、接触子、電極、及びプラズマトーチ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01135174U (ko) * 1988-03-03 1989-09-14
JP2942354B2 (ja) * 1988-12-01 1999-08-30 マンネスマン・アクチエンゲゼルシャフト 液体により冷却される移送式アーク放電形プラズマトーチ
JPH0666876U (ja) * 1993-02-24 1994-09-20 株式会社小松製作所 プラズマアークトーチ
JPH0985450A (ja) * 1995-09-19 1997-03-31 Mitsubishi Materials Corp プラズマ肉盛用溶接トーチ
JPH11285834A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Komatsu Ltd プラズマ溶接トーチ及びその部品
JP2001047247A (ja) 1999-08-11 2001-02-20 Komatsu Ltd プラズマ加工機、プラズマトーチ及びその部品の着脱方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016140873A (ja) 2016-08-08
KR102281286B1 (ko) 2021-07-22
US20170182584A1 (en) 2017-06-29
KR101957866B1 (ko) 2019-03-13
CN106660158B (zh) 2020-02-21
US10625364B2 (en) 2020-04-21
KR20180112880A (ko) 2018-10-12
CN106660158A (zh) 2017-05-10
WO2016121229A1 (ja) 2016-08-04
JP6522968B2 (ja) 2019-05-29
DE112015003776T5 (de) 2017-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101927279B1 (ko) 플라즈마 토치용 교환 부품 유닛, 전극, 절연 가이드, 및 노즐
KR101940595B1 (ko) 플라즈마 토치용 센터 파이프, 접촉자, 전극, 및 플라즈마 토치
US10492286B2 (en) Plasma arc cutting system, including retaining caps, and other consumables, and related operational methods
CN106717128B (zh) 等离子割炬、喷嘴和防护帽
KR20120032491A (ko) 액체 냉각식 플라즈마 토오치용 노즐 및 이러한 플라즈마 토오치를 구비한 플라즈마 토오치 헤드
KR101957866B1 (ko) 플라즈마 토치용 절연 가이드, 및 교환 부품 유닛
JP6902587B2 (ja) プラズマトーチ用交換部品ユニット
JP2007128677A (ja) プラズマトーチ
JP6998208B2 (ja) プラズマトーチ用ノズル、及び交換部品ユニット
JP6910116B2 (ja) プラズマトーチ用絶縁ガイドの製造方法
JP2000334569A (ja) プラズマトーチ及びそのリテーナキャップ
EP3038435B1 (en) Plasma torch

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant