KR20190006441A - 환기형 플라즈마 절단 전극 및 그러한 전극을 이용하는 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 개선된 성능을 가지는 공기 냉각형 절단 토치에 관한 것이다. 토치는 개선된 전극을 포함하고, 전극은, 냉각 및 성능을 개선하기 위해서 공기 유동이 전극을 통과할 수 있게 하기 위한 적어도 하나의 가스 유동 포트를 갖는다.

Description

환기형 플라즈마 절단 전극 및 그러한 전극을 이용하는 토치{VENTED PLASMA CUTTING ELECTRODE AND TORCH USING THE SAME}

본 발명을 구성하는 장치, 시스템, 및 방법은 절단에 관한 것이고, 보다 구체적으로 플라즈마 아크 절단 토치 및 그 구성요소와 관련된 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

많은 절단, 분무, 및 용접 동작에서, 플라즈마 아크 토치가 이용된다. 이러한 토치로, 플라즈마 가스 제트가 높은 온도에서 주변 대기 내로 방출된다. 그러한 제트는 노즐로부터 방출되고, 제트가 노즐을 떠날 때, 제트는 매우 과소-팽창되고 매우 포커스된다(under-expanded and very focused). 그러나, 이온화된 플라즈마 제트와 연관된 고온으로 인해서, 토치의 많은 구성요소가 고장나기 쉽다. 이러한 고장은 토치의 동작을 심하게 방해할 수 있고 절단 작업의 시작 시에 적절한 아크 점화를 방해할 수 있다. 따라서, 토치 구성요소의 냉각이 매우 중요할 수 있다.

전형적이고, 통상적이며, 기존에 제시된 접근 방식을, 도면을 참조하여 본원의 나머지에서 전개되는 바와 같은 본 발명의 실시예와 비교하는 것을 통해서, 그러한 접근 방식의 추가적인 한계 및 단점이 당업자에게 명확해질 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예는, 토치의 성능 및 내구성을 최적화하도록 설계된 공기 냉각형 플라즈마 토치 및 그 구성요소이다. 구체적으로, 본 발명의 예시적인 실시예는 환기형 전극 및 환기형 전극을 포함하는 토치를 포함한다.

본 발명의 전술한 및/또는 다른 양태는 첨부 도면을 참조한 본 발명의 구체적인 예시적 실시예에서의 설명에 의해서 더 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 예시적인 절단 시스템의 도면이다.
도 2는 공지된 구성요소를 이용하는 토치의 헤드의 일부의 도면이다.
도 3은 본 발명의 토치의 예시적인 실시예의 헤드의 일부의 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 전극의 예시적인 실시예의 도면이다.
도 5는 본 발명의 전극의 다른 예시적인 실시예의 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 전극의 추가적인 예시적 실시예의 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 예시적인 흐름 경로의 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 예시적인 음극의 도면이다.

이제, 실질적으로 동일한 구조적 요소를 나타내는 유사한 번호로, 여러 가지 및 대안적인 예시적인 실시예 그리고 첨부 도면을 구체적으로 참조할 것이다. 각각의 예가 설명에 의해서, 그리고 비제한적으로 제공된다. 사실상, 개시 내용 및 청구항의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고도 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명확할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 도시되거나 설명된 특징이 다른 실시예에서 이용되어 다른 추가적인 실시예를 초래할 수 있다. 그에 따라, 본 개시 내용은, 첨부된 청구항 및 그 균등물의 범위 내의 그러한 수정 및 변경을 포함하도록 의도된다.

본 개시 내용은 일반적으로, 다양한 절단, 용접 및 분무 작업에서 유용한 공기 냉각형 플라즈마 아크 토치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 공기 냉각형 플라즈마 아크 토치에 관한 것이다. 추가적인 예시적 실시예는, 후퇴 아크 토치(retract arc torch)인 공기 냉각형 플라즈마 아크 토치에 관한 것이다. 일반적으로 이해되는 바와 같이, 후퇴 아크 토치는, 전극이 아크 개시를 위해서 노즐과 접촉되고 이어서 전극이 노즐로부터 후퇴되고 그에 따라 아크가 이어서 노즐의 스로트(throat)를 통해서 지향되는, 토치이다. 다른 유형의 후퇴 토치에서, 전극은 정지적으로 체류하고 노즐이 이동된다. 본 발명의 실시예는 두 가지 유형 모두에 적용된다. 부가적으로, 본 발명의 실시예는 또한 고주파 시작 토치, 및 기타와 함께 이용될 수 있다. 이러한 토치의 구성 및 동작은 일반적으로 알려져 있고, 그에 따라 그 상세 구성 및 동작은 본원에서 설명되지 않을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 핸드헬드(handheld) 또는 기계화된 플라즈마 절단 동작에서 이용될 수 있다. 간결함 및 명료함을 위해서, 이하의 설명은, 주로 절단용 핸드 헬드 플라즈마 토치에 관한 본 발명의 예시적인 실시예와 관련될 것임을 주목하여야 한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 이와 관련하여 제한되지 않고, 본 발명의 실시예는, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고도, 용접 및 분무 토치에서 이용될 수 있다. 희망하는 경우에, 여러 가지 유형 및 크기의 토치가 가변 전력 레벨에서 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시예는, 40 내지 100 amp 범위 내의 전단 절류를 이용하는 절단 동작에서 이용될 수 있고, 0.075 인치 이하의 두께를 가지는 공작물을 절단할 수 있으며, 다른 실시예에서, 1.5 인치 이하의 두께의 공작물을 절단할 수 있다. 또한, 본원에서 설명된 토치 및 구성요소는 제조, 절단 또는 금속 제거를 위해서 이용될 수 있다. 부가적으로, 본 발명의 예시적인 실시예는 가변 전류 및 가변 전력 레벨과 함께 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 유형의 공기 유동 및 냉각 시스템의 구성 및 이용이 알려져 있고 본원에서 구체적으로 설명할 필요가 없다.

이제 도 1을 참조하면, 예시적인 절단 시스템(100)이 도시되어 있다. 시스템(100)은, 토치 조립체(14)가 연결된 하우징(12)을 포함하는 전원(10)을 수용한다. 하우징(12)은 플라즈마 아크 토치를 제어하기 위한 다양한 통상적인 구성요소, 예를 들어 전원, 플라즈마 시작 회로, 공기 조절기, 휴즈, 트랜지스터, 입출력 전기 및 가스 연결기, 제어기 및 회로 기판, 등을 포함한다. 토치 조립체(14)는 하우징의 전방 측면(16)에 부착된다. 토치 조립체(14)는 토치 단부(18) 내의 전극 및 노즐을 하우징(12) 내의 전기 연결기에 연결하기 위한 전기 연결기를 그 내부에 포함한다. 하우징(12) 내에 제공된 스위칭 요소와 함께, 분리된 전기 경로가 파일롯 아크(pilot arc) 및 작업 아크(work arc)를 위해서 제공될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 가스 도관이 또한 토치 조립체 내에 존재하여, 플라즈마 아크가 되는 가스를 토치 선단부에 전달한다. 버튼, 스위치 및/또는 다이얼과 같은 다양한 사용자 입력 장치(20)가, 여러 전기 및 가스 연결기와 함께, 하우징(12) 상에 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 하우징(12)은, 본원에서 개시된 발명의 개념의 양태를 이용할 수 있는 플라즈마 아크 토치 장치의 단지 하나의 예라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 전술한 일반적인 개시 내용 및 설명은, 개시된 토치 요소를 이용할 수 있는 플라즈마 아크 토치 장치의 유형 또는 크기와 관련하여 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 토치 조립체(14)는 하우징(12)의 교합 연결기(23)에 부착하기 위한 연결기(22)를 일 단부에 포함한다. 그러한 방식으로 연결될 때, 토치 조립체(14)의 호스 부분(24)을 통한 다양한 전기 및 가스 통로가 연결되어, 토치(200)의 관련 부분이 하우징(12) 내의 관련 부분과 연결되게 한다. 도 1에 도시된 토치(200)는 연결기(201)를 가지며 핸드헬드 유형이나, 전술한 바와 같이, 토치(200)는 기계화된 유형일 수 있다. 핸들, 트리거(trigger), 등과 같은 토치(200)의 일반적인 구성은 공지된 토치 구성과 유사할 수 있고, 본원에서 구체적으로 설명할 필요가 없다. 그러나, 절단을 위한 아크의 생성 및 유지를 촉진하는 토치(200)의 구성요소가 토치 단부(18) 내에 위치되고, 그러한 구성요소의 일부를 이하에서 더 구체적으로 설명할 것이다. 구체적으로, 이하에서 설명되는 구성요소의 일부는 토치 전극, 노즐, 차폐부, 및 소용돌이 링을 포함한다.

도 2는 알고 있는 구성의 예시적인 토치 헤드(200a)의 횡단면을 도시한다. 토치 헤드(200a)의 구성요소의 일부가 명료함을 위해서 도시되지 않았다는 것을 주목하여야 한다. 도시된 바와 같이, 토치(200a)는, 전극(205)이 전기적으로 커플링되는 음극 본체(203)를 포함한다. 전극(205)은 노즐(213)의 내측 공동 내로 삽입되고, 그러한 공동에서 노즐(213)은, 소용돌이 링, 노즐 등을 음극 본체(203)로부터 격리시키는 절연부 구조물(209)에 커플링된 소용돌이 링(211) 내로 안착된다. 노즐(213)은 보유 캡 조립체(217a 내지 217c)에 의해서 제 위치에서 유지된다. 전술한 바와 같이, 이러한 구성은 일반적으로 알려져 있다.

도시된 바와 같이, 전극(205)은, 전극(205)을 음극 본체(203) 내로 나사결합시키는 나사산 부분(205a)을 갖는다. 전극(205)은 또한 중심 나선형 부분(205b)을 갖는다. 나선형 부분(205b)은, 섹션(205b) 주위에 공기의 유동을 제공하는 나선형의 조대한(coarse) 나사산-유사 패턴을 갖는다. 그러나, 이러한 섹션으로 인해서, 전극(205)을 음극 본체(203)로부터 제거하기 위해서 특별한 도구가 필요하다. 중심 부분(205b)의 하류에, 전극(205)의 원위 단부(205d)까지 연장되는 원통형 부분(205c)이 위치된다. 도시된 바와 같이, 원위 단부(205d)가 노즐(213)의 스로트(213b)에 근접하도록, 원통형 부분이 노즐(213) 내로 삽입된다. 특별한 도구가 전극(205)을 파지하여 전극을 음극 본체로부터 제거할 수 있도록, 원통형 부분은 중심 부분(205b)에서 편평한 표면을 포함할 수 있다. 전형적으로, 원통형 부분(205c)으로부터 원위 단부(205d)로의 전이부는 원위 단부(205d) 상의 편평한 단부 면에 이어지는 곡선형 연부를 포함한다. 후퇴 시작 토치에서, 이러한 편평한 단부 면은 노즐(213)의 내부 표면과 접촉되어 아크 시작을 개시한다. 아크가 일단 점화되면, 전극(205)은 후퇴되고 (도시된 바와 같이) 간극이 전극(205)과 노즐(213) 사이에 생성되고, 이때 플라즈마 제트가 노즐(213)의 스로트(213b)를 통해서 공작물로 지향된다. 이러한 구성에서, 공지된 전극(205)은 약 300번의 아크 시작 이후의 아크 개시 중에 고장나기 시작할 수 있다는 것이, 일반적으로 이해된다. 전형적으로, 전극(205)은, 전극(205)의 수명 증가에 도움을 주기 위해서, 크롬 또는 니켈 도금된다. 이러한 이벤트가 발생되기 시작하면, 전극(205)의 교체 필요성이 있을 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 하프늄 삽입체(207)가 전극(205)의 원위 단부(205d) 내로 삽입된다. 플라즈마 제트/아크가, 원위 단부(205d)의 편평한 표면 상에 센터링되는, 이러한 하프늄 삽입체(207)로부터 개시된다는 것이 일반적으로 알려져 있다.

간략히 전술한 바와 같이, 토치(200a)는 또한 스로트(213b)를 가지는 노즐(213)을 포함하고, 절단 중에 그러한 스로트를 통해서 플라즈마 제트가 지향된다. 또한, 도시된 바와 같이, 노즐(213)은 원통형 돌출 부분(213a)을 포함하고, 그러한 원통형 돌출 부분을 통해서 스로트(213b)가 연장된다. 이러한 돌출 부분(213a)은 비교적 긴 스로트(213b)를 제공하고 차폐부(215) 내의 원통형 개구부 내로 연장되고, 그러한 차폐부는 또한 원통형 돌출 부분(215a)을 갖는다. 그리고, 도시된 바와 같이, 공기 유동 갭이 돌출 부분(213a/215a)의 각각의 사이에 생성되어, 차폐 가스가 절단 중에 플라즈마 제트를 둘러싸게 지향될 수 있게 한다. 공기 냉각형 토치에서, 이러한 개별적인 돌출 부분(213a/215a)의 각각은 플라즈마 제트 및 차폐 가스를 절단 작업부로 지향시킨다. 그러나, 노즐(213) 및 차폐부 캡(215)의 각각의 기하형태로 인해서, 이러한 돌출 부분은 상당히 가열되는 경향을 가질 수 있다. 이러한 가열은, 노즐(213) 상의 가열 밴드가 그 길이를 따라 상당히 연장되게 할 수 있다. 이러한 증가된 가열 밴드 및 큰 가열은 구성요소를 열화(劣化)되게 하고 고장나게 할 수 있고, 그에 따라 교체 필요성을 유발할 수 있다. 또한, 그들의 성능이 시간 경과에 따라 저하될 수 있고, 이는 최적의 절단 결과에 미치지 못하게 할 수 있다. 그에 따라, 공지된 공기 냉각형 토치 구성의 개선이 필요하다.

이제 도 3(및 도 7)을 참조하면, 토치 헤드(300)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 토치 헤드(300)는 도 1에 도시된 토치(200) 내에 사용될 수 있고, 도 2와 같이, 도면을 단순화하기 위해서 구성요소 및 구조 모두(예를 들어, 핸들, 외부 케이싱, 등)를 도시하지는 않았다. 또한, 많은 측면에서, (이하에서 설명되는 것을 제외하고) 토치 헤드(300)의 구성 및 동작은 공지된 토치 헤드와 유사하고, 그에 따라 그 구성에 관한 상세 내용 전부를 본원에서 설명할 필요가 없을 것이다. 그러나, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 전극(305)은 공지된 전극 구성과 달리 구성된다. 도시된 바와 같이, 토치는, 공지된 토치와 마찬가지로, 노즐(313), 차폐 캡(315) 및 소용돌이 링(311)을 포함한다. 또한, 도 2의 토치(200a)와 같이, 도 3의 토치(300)는 공기 냉각형, 후퇴-유형 토치이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 추가적인 이해가 이하의 설명에서 제공되고, 그러한 설명에서 전극의 추가적인 실시예가 설명된다. 도시된 바와 같이, 그리고 공지된 토치와 마찬가지로, 전극(305)은, 동작 중에 전극(305)과 함께 이동되는 음극 본체(또는 피스톤)(303)에 커플링된다. 전극(305)은, 다중-램 결합 구조물(multi-lam engagement structure) 또는 전극 및 음극 본체를 고정하는 다른 유사한 또는 공지된 방법을 가질 수 있는 음극 본체(303) 상의 공동 부분(304)을 통해서 음극 본체(303)에 커플링된다.

또한, 도시된 바와 같이 그리고 공지된 토치에서 이용되는 바와 같이, 절연부(307)를 이용하여 다른 토치 구성요소로부터의 음극/전극의 전기적 절연을 제공한다. 절연부(307)는 복수의 환기 홀(308)을 가지며, 그러한 환기 홀은 가스/공기가 절연부(307)와 음극 본체(303) 사이의 공동(309)으로부터 빠져나갈 수 있게 한다. 본 발명의 실시예의 가스 유동을 더 이해하기 위해서, 도 7을 또한 참조할 수 있다. 도시된 바와 같이, 가스/공기는 도관(310)을 통해서 토치(300)에 진입할 수 있고 (공지된 토치 및 토치 구성과 마찬가지로) 도 7에 도시된 바와 같이 차폐 가스 경로(701)로 그리고 공기 통로(317)를 통해서 그리고 이어서 플리넘(plenum)(316)으로 지향된다. 이어서, 가스 유동의 일부가 보유 캡의 외부로 지향되고, 보유 캡은 노즐을 제 위치에서 유지하기 위해서 이용되고, 가스는 차폐 가스로서 토치의 외부로 지향된다. 보유 캡은 가스가 도시된 바와 같이 유동될 수 있도록 하기 위해서 가스 유동 포트를 가질 수 있다. 다른 양의 가스가 도시된 바와 같이 소용돌이 링(311)에 진입한다. 가스가 소용돌이 링(311)을 통과한 후에, 가스의 일부가 전극(305)과 노즐(313) 사이의 통과를 위해서 이용되고, 가스의 일부는 포트를 통해서 전극(305)에 진입한다. 전극 상의 부분(405 및 407)(도 4a 내지 도 4c 참조)은 전극의 포트 내로의 지향된 유동을 돕는다. 도시된 바와 같이, 포트(320)에 진입한 가스는 전극(305)의 상류 단부를 통해서 위로 통과되고 음극 본체(303) 내의 공동(312)에 진입하고, 그러한 공동(312)에서 가스는 공동(309) 내로 포트(306)를 빠져 나간다. 이어서, 가스는 절연부(307) 내의 포트(308)로 지향되고, 이어서 절연부에서 가스는 토치(300)로부터 환기된다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 절연부 내의 포트(308) 및 음극 본체 상의 포트(306)가 정렬되지 않는다. 즉, 그러한 포트들은 - 토치(300)의 길이를 따라 - 동일 평면 내에 배치되지 않는다. 그러한 실시예에서, 이는, 가스/공기 유동이 음극 본체(303)의 표면 위를 통과하여 음극 본체(303)의 열교환/냉각을 개선하도록 보장한다. 포트(320)를 통해서 전극(305)을 통과하는 유동은 전극의 부가적인 냉각을 제공하고 전극 및 토치의 전체적인 동작을 개선할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 토치는 또한, 노즐(313)을 제 위치에서 유지하기 위해서 이용되는 노즐 보유 컵(301)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 보유 컵(301)은 또한, 보유 컵(301)을 통한 차폐 가스의 유동을 허용하기 위한 차폐 가스 홀/포트를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 이러한 홀/포트는 노즐과 전극 사이의 가스 유동 경로를 가지는 평면의 외부에 배치된다. 즉, 보유 캡 내의 포트는, 도시된 바와 같이, 전극과 노즐 사이의 경로보다 토치의 중심으로부터 더 먼 반경방향 거리에 위치된다. 도시되지 않은, 다른 예시적인 실시예에서, 보유 캡 내에 가스 유동 포트를 가지는 대신에(또는 그에 부가하여), 유동/환기 포트가 노즐 내에 배치될 수 있고, 그에 따라 차폐 가스가 플라즈마 가스 경로와 직선으로 또는 직선을 벗어나서 배향/유동될 수 있다.

전술한 구성으로, 본 발명의 실시예는 공기 냉각형 플라즈마 절단 토치의 냉각 및 동작을 개선한다. 간략히 전술한 바와 같이, 기존 토치는 부적절한 전극 냉각의 문제를 가질 수 있다. 예를 들어, 단일 가스, 단일 냉각형, 역류 시작, 플라즈마 아크 절단 토치의 일부 유형에서, 전극은 음극/피스톤에 연결된다. 가스/공기의 공급이 없을 때, 스프링은 피스톤/음극을 노즐을 향해서 구동시키고, 그에 따라 노즐 및 전극이 접촉된다. 공기/가스가 공급될 때, 공기 압력은 피스톤 및 전극을 노즐로부터 멀리 구동시키고, 그에 의해서 파일롯 아크를 개시한다. 일부 실시예에서, 전체 유입 가스 유동에 의해서 피스톤이 작동될 수 있고 전극이 냉각될 수 있다. 그러나, 일부 공지된 토치 구성에서, 가스/공기 유동의 일부만이 전극 냉각을 위해서 이용된다. 이러한 구성에서, 이러한 가스 유동은 토치로부터 환기된다. 추가적인 공지된 구성에서, 전극의 냉각은, 환기된 가스가 반드시 통과 유동하여야 하는 전극의 외측부 상에 나사 나사산(screw thread) 형태로 핀(fin)을 가공하는 것에 의해서 종종 획득된다. 그러나, 전극의 외경(OD) 상에 나사산을 가공하는 것은 전극에 필요한 직경을 필수적으로 증가시킨다.

대안적으로, 다른 설계에서, 피스톤/음극이, 환기된 가스에 의해서 직접적으로 냉각될 수 있고, 전극은 피스톤/음극과의 접촉에 의해서 간접적으로 냉각될 수 있다. 이러한 접촉은, 접촉 표면적을 증가시키기 위해서 전극을 피스톤/음극 내로 나사 체결(screwing)하는 것에 의해서 얻어진다. 이러한 접촉은 또한 전기를 전극에 전도하기 위해서 이용된다. 그러나, 큰 전류 및 듀티 사이클에서, 전극/피스톤 연결이 느슨해질 것이고, 연결부에서의 I2R 가열이 크게 증가될 것이다. 이는, 피스톤에 대한 전극의 용접 및 토치 본체의 손실을 초래할 수 있다.

이러한 문제는, 환기 가스가 전술한 바와 같이 전극을 통해서 지향되는 본 발명의 실시예에서 해결된다. 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 가공비를 최소화하면서 냉각 및 전극 동작을 최대화하기 위한 다양한 형태의 통로가 안출될 수 있다. 피스톤/음극과 전극 사이의 나사산형 연결을 유지하면서, 또는 억지-끼워맞춤 연결, 또는 임의의 다른 연결 방법론을 이용하면서, 본 발명의 실시예를 이용할 수 있다.

부가적으로, 본 발명의 실시예는 토치로부터의 환기 가스의 유동을 제어하기 위한 부가적인 수단을 제공할 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 유동 제어 오리피스가 전극 내로 설치되고, 이는 주어진 절단 동작, 예를 들어 작은 전류 또는 큰 전류 절단 프로세스에 적합한 비율(rate)로 환기 가스 유동을 제어하기 위해서 이용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 또한, 노즐 오리피스의 완전한 또는 부분적인 막힘의 결과로서의 노즐 챔버 내의 아크발생에서 기인할 수 있는 문제를 경감할 수 있다. 이러한 아크발생은 전극 고장 또는 공작물과 접촉된 토치에 의한 천공과 같은 절단 오류 때문에 발생될 수 있다. 그러한 것이 발생된 이벤트에서, 노즐 오리피스를 통한 플라즈마 가스의 유동이 상당히 감소될 수 있거나 완전히 막힐 수 있다. 만약 이러한 이벤트 중에 아크가 전극과 노즐 사이에 존재한다면, 아크를 노즐 챔버 내에서 유지하기 위한 힘이 아크에 작용하지 않는다. 야곱의 사다리(Jacob's ladder)와 같은 부력(buoyancy force)으로 인해서, 아크가 전극과 소용돌이 배플 사이의 환형부 내로 타고 오르게 될 수 있다. 그러는 동안, 피스톤/음극과 토치 본체 절연부 사이에서 유동되는 환기 가스를 아크가 가열하여 이러한 부품을 손상시킬 수 있다. 본원에서 실시예로 설명된 바와 같이, 이러한 손상은, 소용돌이 배플 상의 가스 유입구 홀의 위치와 함께 작용하여, 플라즈마 가스와 환기 가스 유동이 서로로부터 대략적으로 격리되도록, 융기부(ridge)를 전극 상에 배치함으로써, 방지되거나 최소화될 수 있다. 이러한 효과는 또한, 전극 상의 융기부 대신에 또는 그에 부가하여, 가스 소용돌이 배플 상에 융기부를 배치함으로써 획득될 수 있다.

이제 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 예시적인 전극(400)이 도시되어 있다. 명료함을 위해서 전극(400)이 도 3에 도시된 전극(305)을 대체할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 전극(400)은 3개의 부분인, 상류 부분(401), 본체 부분(402), 및 원위 단부 부분(403)으로 구성된다. 전극(400)은, 구리, 은 등, 또는 그 조합을 포함하는, 절단 전극을 위한 임의의 공지된 재료로 제조될 수 있다. 또한, 공지된 전극에서와 같이, 전극(400)은 원위 단부 부분(403) 내에서 하프늄 삽입체(404)(또는 유사 재료)를 가지며, 동작 중에 그러한 원위 단부 부분으로부터 아크가 방출된다. 본체 부분(402)은 제1 융기부 부분(405), 채널 부분(406) 및 제2 융기부 부분(407)으로 구성되고, 제2 융기부 부분(407)이 전극(400)의 원위 단부에 가장 근접한다. 채널 부분은 적어도 하나, 그리고 일반적으로 하나 초과의 포트(410)를 가지고, 본원에서 설명된 바와 같이 냉각 유동이 그러한 포트를 통과할 수 있다. 포트(410)는 도 4b에서 더 명확하게 확인될 수 있다. 도시된 실시예에서, 포트들의 각각의 중심선이 전극(400)의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 시스템에 평행하도록(도 4b 참조), 포트들(410)이 정렬된다. 이러한 구성은 동작 중에 소용돌이 링으로부터 오는 소용돌이 유동을 포획하는데 도움을 준다. 이러한 구성은 또한 공동(415)에 진입하는 유동에 소용돌이를 부여하여 냉각을 개선한다. 다른 예시적인 실시예에서, 포트(410)의 중심선이 전극(400)의 외부 표면과 교차되는 접선에 대해서 90 도의 각도로 가스가 빠져 나가도록, 각각의 포트의 중심선이 도 4b에 도시된 바와 같이 그리드(grid)의 x-y 좌표와 정렬될 수 있다. 물론, 다른 예시적인 실시예에서, 유동이 주어진 토치 및 동작에 적합한 각도로 전극을 빠져나가도록, 포트(410)의 중심선이 도 4b에 도시된 바와 같이 x-y 그리드에 대해서 0 내지 90 도의 임의 각도로 각을 이룰 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 실시예에서, 4개의 포트가 이용된다. 그러나, 다른 실시예에서, 포트의 수가 더 적을 수 있고, 1 만큼 적을 수 있으며, 다른 실시예에서, 포트의 수가 4 내지 6의 범위 이내일 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 포트의 수가 6 초과일 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 포트(410) 모두가 도시된 바와 같이 x-y 그리드에 대해서 동일한 상대 각도를 가질 수 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 제1 포트가 하나의 각도를 가질 수 있는 한편, 다른 포트는 제2 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 4개의 포트를 가지는 실시예에서, 대향 측면들 상의 2개의 포트가 제1 각도를 가질 수 있는 한편, 나머지 2개의 포트는 상이한 각도를 가질 수 있다. 각도는 주어진 토치 구성 및 성능을 위해서 필요에 따라 구성될 수 있다. 유사하게, 예시적인 실시예에서, 포트(410) 모두가 동일한 횡단면 형상 및 치수를 가질 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 일부 포트는 제1 횡단면 형상(예를 들어, 원형)을 가지는 한편 다른 포트는 제2 형상(예를 들어, 타원형)을 가질 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, 포트의 일부가 제1 직경/횡단면 면적을 가질 수 있는 한편, 다른 포트는 제2 직경/횡단면 면적을 가질 수 있다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 일부 예시적인 실시예는 포트의 길이를 따라 일정한 횡단면을 갖는 포트를 가질 수 있다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 포트는 그들의 길이를 따라서 달라지는 횡단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 포트는 절두원추형 형상, 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 포트는 벤투리(Venturi) 형상을 가질 수 있다. 부가적으로, 전술한 실시예와 마찬가지로, 다수의 포트가 이용될 때, 제1 수의 포트가 제1 구성(예를 들어, 일정 횡단면)을 가질 수 있는 한편, 다른 포트는 제2 구성(예를 들어, 절두원추 형상)을 가질 수 있다.

본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 본 발명의 실시예가 전술한 특징의 임의 조합(들)을 가지는 포트를 이용할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 즉, 전술한 포트 특성 중 임의의 특성이 임의의 주어진 토치/동작 요건을 위해서 이용될 수 있다.

도 4c는 전극(400)의 횡단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 전극(400)의 상류 부분(401) 내에, 전극(400)의 상류 단부 상으로 개방되고 포트(410)의 내부 개구부에 커플링된 공동(415)이 존재한다. 전술한 바와 같이 공기/가스가 포트(410)로부터 공동(415) 내로 유동될 때, 공기/가스는 공동(415)의 상류 단부의 외부로 유동된다. 공동(415)은, 포트(410)로부터의 적절한 유동을 보장하는 직경(D) 및 길이(L1)를 갖는다. 또한, 도시된 바와 같이, 상류 부분(401)은 원위 단부 부분(403)의 외경(D3)보다 큰 외경(D2)을 갖는다. 또한, 일부 실시예에서, 홈(406)의 외경이 상류 부분의 외경(D2)과 같은 반면, 다른 실시예에서, 홈 부분(406)의 외경은 직경(D2)과 직경(D3) 사이일 수 있는 한편, 일부 실시예에서 홈(406)의 외경은 D2보다 작을 수 있다. 상류 부분(401)의 외경(D2)은, 전극(400)이 음극 본체 내로 커플링/삽입될 수 있게 하는 직경이다. 일부 실시예에서, 외부 표면이 억지 끼워맞춤 유형의 삽입을 위해서 매끄러운 반면, 다른 실시예에서 나사산 또는 그와 유사한 것이 이용될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 홈 부분(406)이, 도 4c에 도시된 바와 같이, 융기부(405)와 융기부(407) 사이에서 직선형 표면을 가지는 한편, 다른 실시예에서 홈 부분(406)의 표면은 오목 또는 볼록한 곡률을 가질 수 있다.

또한, 도시된 바와 같이, 융기부(407)의 하류 연부는 전극의 원위 단부 면으로부터 길이(L3)에 배치되고, 길이(L3)는 공동(415)의 깊이(L1) 및 원위 단부 면으로부터 공동(415)의 원위 단부 면(417)까지의 거리(L2)의 각각 보다 짧다. 또한, 도시된 바와 같이, 융기부(405)의 상류 단부 면은 상류 단부 면으로부터의 거리(L4) 및 포트(410)의 중심선으로부터 거리(L5)에 배치된다. 일부 실시예에서, 거리(L4)는 거리(L5)의 적어도 2배이다.

도 4c에 도시된 실시예에서, 포트(410)의 각각은 전극(400)의 상류 단부 면으로부터 동일한 전체 길이에 배치된다. 그러나, 다른 예시적인 실시예에서, 제1 수의 포트가 상류 단부 면으로부터 제1 거리에 위치될 수 있고, 다른 포트는 제2 거리에 위치될 수 있다. 이는 유동 패턴의 변경을 허용할 수 있고, 특별한 토치/동작을 위해서 필요에 따라 구성될 수 있다.

전술한 유형의 전극은 공지된 전극보다 뛰어난 장점을 제공하는데, 이는 전술한 유형의 전극이, 융기부 중 적어도 하나를 통해서, 역류 방지에 도움을 줄 뿐만 아니라, 가스/공기 유동을 통한 전극의 추가적인 냉각을 허용하기 때문이다.

도 5는, 전극(400)과 유사하게, 상류 부분(501), 본체 부분(502) 및 원위 단부 부분(503)을 가지는 다른 예시적인 전극(500)의 횡단면을 도시한다. 부가적으로, 전극(500)은 공동(515), 포트(510) 및 공동 원위 단부(517)를 갖는다. 전극(500)의 다른 양태는 도 4a 내지 도 4c에서 설명된 것과 유사하다. 그러나, 전극(500) 내에서, 삽입체(520)가 공동(515) 내에 배치된다. 일부 실시예에서, 공동이 삽입체의 외부 표면과 공동(515)의 내부 표면 사이에 존재하도록, 삽입체(520)가 구성될 수 있다. 이는, 공동 벽을 따른 유동이 공동의 원위 단부를 향해서 아래로 지향되게 할 수 있고, 그에 따라 냉각을 보조하게 할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 이러한 유동은 이어서 표면(517)에 의해서 아래로 공동(515)에 진입되고 공동의 출구로 전달된다. 다른 실시예에서, 삽입체는, 유동의 적어도 일부가 표면(517) 상류의 공동에 진입할 수 있게 하는 포트를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 도시된 바와 같이, 삽입체(520)의 상류 단부가 공동(515)의 벽의 내부 표면과 접촉되어 유동을 차단하고 그러한 유동을 삽입체와 공동 벽 사이의 표면(517)을 향해서 지향시키도록, 삽입체(520)의 상류 단부가 구성될 수 있다.

도 6a 내지 도 6d는 전극(600)의 추가적인 예시적 실시예를 도시한다. 도 6a는, 공동(615)이 포트(610)의 위치 상류에 배치된 원위 단부(617)를 갖는다는 것을 제외하고, 도 4에 도시된 것과 유사한 전극(600)을 도시한다. 이러한 실시예에서, 채널(618)은 공기/가스를 포트(610)로부터 공동(615)으로 지향시킨다. 이러한 실시예에서, 채널(618)은 전극을 통한 가스/공기의 유동을 제어하기 위한 계량 오리피스로서 작용한다. 즉, 채널(618)은, 주어진 전류/동작을 위한 희망 유동을 제공하는 크기/직경을 가질 수 있다. 그러한 실시예에서, 공동(615)은 표준 음극 본체의 배출구와 교합되도록 설계될 수 있는 한편, 채널(618)은 특정 동작 유형(예를 들어, 큰 전류, 작은 전류)을 위해서 만들어질 것이고 그에 따라 사용자는 채널 크기를 기초로 주어진 동작을 위한 적절한 전극을 선택할 수 있다.

도 6b는 추가적인 예시적 실시예를 도시하고, 공동(615)은 삽입체를 통한 적어도 하나의 채널(621)을 갖는 계량 삽입체(620)를 갖는다. 계량 삽입체(620) 내의 채널(621)은 채널(618)과 유사하게 동작하고 전극을 통한 공기/가스의 유동을 제어하기 위해서 이용된다. 일부 실시예에서, 삽입체(620)가 공동(615) 내로 희망 깊이까지 억지 끼워맞춤되고 마찰에 의해서 제 위치에서 유지되는 한편, 삽입체의 깊이 및 채널의 크기는 유동을 계량하기 위해서 이용될 수 있다. 삽입체는 전극과 분리 제조되고 일부 실시예에서 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 일부 예시적인 실시예에서, 공동(615)은 쇼울더 부분(623)을 가지며, 그러한 쇼울더 부분에 대해서 삽입체(620)가 접경되어 적절한 삽입을 보장한다. 추가적인 예시적 실시예에서, 삽입체가 나사산을 통해서 고정되도록 그리고 주어진 토치/동작을 위한 희망 유동을 달성하기 위해서 그 상대적인 위치가 변경될 수 있도록, 공동(615)의 내부 벽 및 삽입체(620)의 외부 표면이 나사결합될 수 있다.

도 6c는 또 다른 추가적인 예시적 실시예를 도시하며, 여기에서, 적어도 하나의 채널(626)이 삽입체(625)의 외부 표면과 공동(615)의 내측 벽 사이에 배치되도록, 계량 삽입체(625)가 구성된다. 도시된 실시예에서, 4개의 채널(626)이 생성된다. 다른 실시예에서, 1개 정도로 적은, 또는 4개 초과가 생성될 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 삽입체(625)는 삽입체(625) 하류의 공동(628)의 존재를 허용하기 위한 길이를 가지는 반면, 다른 실시예에서 이러한 공동(628)은 존재하지 않는다. 일부 실시예에서, 채널(626)의 각각은 포트 중 하나와 직접 연통될 수 있다. 물론, 삽입체(625)의 형상은 주어진 동작에서의 희망 성능을 위해서 선택된다. 다시, 삽입체는 공동(615) 내로 억지 끼워맞춤될 수 있거나 나사결합될 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 삽입체의 상류 단부 면이 전극(600)의 상류 단부 면과 같은 높이일 수 있는 반면, 다른 실시예에서 삽입체(625)의 상류 단부 면은 공동 내로 함몰될 수 있다. 또한, 삽입체의 상류 단부 면은, 곡선형 또는 원뿔형 선단부를 가지는 것과 같이, 공기 유동이 채널(626)을 빠져 나갈 때 공기 유동을 제어하도록 성형될 수 있다. 사실상, 일부 실시예에서, 삽입체의 상류 단부 면은 전극의 상류 단부 면의 상류로 연장되고, 음극 및 전극이 조립될 때, 음극 내로 삽입된다. 일부 실시예는 공동(615)의 벽에서 공기/가스 유동의 희망 유동 구성을 제공할 수 있고, 그에 따라 전극으로부터의 열 전달을 증가시킬 수 있다.

도 6d는 다른 예시적인 실시예를 도시하고, 여기에서 채널(630)은 상류 단부 면으로부터 포트(610)까지 길이(LC)로 연장된다. 채널(630)은, 주어진 동작을 위해서 요구되는 바에 따라 공기/가스의 유동을 계량하기에 충분한 직경(DC)을 갖는다. 일부 실시예에서, 직경(DC)은 포트(610)의 직경보다 작다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예와 함께 이용될 수 있는 음극 본체(800)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 8에 도시된 음극 본체(800)가 본원에서 전술한 바와 같은 음극 본체(303)와 동일할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 음극(800)은 상류 부분(810), 본체 부분(820) 및 하류 부분(830)을 갖는다. 상류 부분은, 토치(300) 내의 음극(800)의 고정을 허용하기 위해서 나사결합될 수 있고 전기 연결을 제공할 수 있는, 연결 부분(811)을 갖는다. 연결 부분의 하류에는 음극 본체의 회전 방지를 위해서 고정 나사(set screw), 롤 핀 또는 기타를 수용하기 위한 홀(813)이 있고, 그러한 홀은 상류 부분(810)을 통과할 수 있거나 통과하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 직경 단차부(801)는 상류 부분(810)을 본체 부분(820)으로부터 분리하고, 본체 부분(820)은 상류 부분(810)보다 큰 외경(821)을 갖는다. 본체 부분(820)은, 음극을 토치(300) 내에 위치시키고 배치하기 위해서 이용되는 칼라 부분(823)을 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 칼라 상류의 외경(821)은 칼라 부분(823) 하류의 외경(825)보다 작다. 도시된 바와 같이, 본체 부분(820)의 하류는 하류 단부 부분(830)이다. 하류 단부 부분(830)은, 공기 유동이 음극을 빠져 나갈 수 있게 하는 출구 포트(833)를 포함하는 제1 부분(831)을 갖는다. 제1 부분(831)의 하류에는, 동작 중에 전극으로부터의 유동이 내부로 진입하는 공동(837)을 포함하는, 제1 부분(831)보다 큰 외경을 가지는, 제2 부분(835)이 위치된다. 도시된 바와 같이, 공동으로부터의 유동이 포트(833)를 통해서 음극(800)의 외측으로 지향되도록, 포트(833)가 공동(837)과 연통된다. 도시된 실시예에서, 4개의 포트(833)가 이용된다. 그러나, 다른 실시예에서, 다른 수의 포트가 이용될 수 있다. 또한, 적절한 유동 및 냉각을 보장하기 위해서, 포트(833)의 크기 및 위치가 희망 동작 성능을 기초로 최적화될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 공동(837)은, 전극 고정을 위한 다중-램 유형의 연결의 이용을 허용하는 홈(839)을 갖는 벽을 가질 수 있다. 물론, 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고도, 전극을 고정하기 위해서 다른 구성이 이용될 수 있다.

그에 따라, 본 발명의 여러 실시예는, 더 긴 기간 동안의 보다 높은 정밀도 및 더 많은 수의 시작 사이클을 제공할 수 있는 개선된 공기 냉각형, 후퇴 유형 절단 토치를 제공한다.

특정 실시예를 참조하여 본원의 청구된 청구 대상을 설명하였지만, 당업자는, 청구된 청구 대상의 범위를 벗어나지 않고도, 여러 가지 변화가 이루어질 수 있다는 것 그리고 균등물로 치환될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 특별한 상황이나 재료를 청구된 청구 대상의 교시 내용에 맞춰 구성하기 위한 많은 수정이 이루어질 수 있을 것이다. 그에 따라, 청구된 청구 대상은 개시된 특별한 실시예로 제한되지 않고, 청구된 청구 대상은 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되는 모든 실시예를 포함할 것이다.

Claims (20)

1. 상류 부분;
   상기 상류 부분의 상류 단부에서 개방된 공동;
   상기 상류 부분 하류의 본체 부분으로서, 상기 본체 부분의 외부 표면으로 개방된 적어도 하나의 유동 포트를 포함하는, 본체 부분; 및
   상기 본체 부분 하류의 원위 단부로서, 상기 원위 단부의 원위 단부 면 내에 방출 삽입체를 포함하는, 원위 단부를 포함하고;
   상기 적어도 하나의 유동 포트는, 상기 본체 부분 외측으로부터 상기 공동 내로의 유동을 허용하도록 상기 공동에 커플링되는, 플라즈마 절단 전극.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체 부분은 복수의 상기 유동 포트를 포함하고, 상기 복수의 유동 포트 각각은 상기 공동에 커플링되는, 전극.
3. 제1항에 있어서,
   상기 본체 부분은 적어도 2개의 융기부 부분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 유동 포트는 상기 적어도 2개의 융기부 부분 사이에 배치되는, 전극.
4. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 유동 포트 각각은 치수적으로 동일한, 전극.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유동 포트의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 평행하게 배향되는, 전극.
6. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 유동 포트의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 대해서 0 내지 90 도로 각도를 이루는, 전극.
7. 제2항에 있어서,
   상기 유동 포트 중 적어도 하나의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 대해서 제1 각도로 배향되고, 상기 유동 포트 중 적어도 하나의 다른 유동 포트의 중심선은 상기 그리드에 대해서 제2 각도로 배향되는, 전극.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공동은 내부에 배치된 삽입체를 더 포함하는, 전극.
9. 제8항에 있어서,
   상기 삽입체는, 상기 공동 내의 상기 유동의 적어도 일부를 상기 공동의 개구부로 지향시키기 위한 적어도 하나의 유동 경로를 포함하는, 전극.
10. 상류 부분;
    상기 상류 부분의 상류 단부에서 개방된 공동;
    상기 상류 부분 하류의 본체 부분으로서, 상기 본체 부분의 외부 표면으로 개방된 적어도 4개의 유동 포트를 포함하는, 본체 부분; 및
    상기 본체 부분 하류의 원위 단부로서, 상기 원위 단부의 원위 단부 면 내에 방출 삽입체를 포함하는, 원위 단부를 포함하고;
    상기 적어도 4개의 유동 포트는, 상기 본체 부분 외측으로부터 상기 공동 내로의 유동을 허용하도록 상기 공동에 커플링되는, 플라즈마 절단 전극.
11. 제10항에 있어서,
    상기 본체 부분은 적어도 2개의 융기부 부분을 포함하고, 상기 적어도 4개의 유동 포트는 상기 적어도 2개의 융기부 부분 사이에 배치되는, 전극.
12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 유동 포트 각각은 치수적으로 동일한, 전극.
13. 제10항에 있어서,
    상기 각각의 유동 포트의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 평행하게 배향되는, 전극.
14. 제10항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 유동 포트의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 대해서 0 내지 90 도로 각도를 이루는, 전극.
15. 제10항에 있어서,
    상기 유동 포트 중 적어도 하나의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 대해서 제1 각도로 배향되고, 상기 유동 포트 중 적어도 하나의 다른 유동 포트의 중심선은 상기 그리드에 대해서 제2 각도로 배향되는, 전극.
16. 제10항에 있어서,
    상기 공동은 내부에 배치된 삽입체를 더 포함하는, 전극.
17. 제16항에 있어서,
    상기 삽입체는, 상기 공동 내의 상기 유동의 적어도 일부를 상기 공동의 개구부로 지향시키기 위한 적어도 하나의 유동 경로를 포함하는, 전극.
18. 상류 부분;
    상기 상류 부분의 상류 단부에서 개방된 공동;
    상기 상류 부분 하류의 본체 부분으로서, 상기 본체 부분은 그 외부 표면 상에서 홈을 포함하고 그리고 상기 본체 부분의 상기 외부 표면으로 개방된 복수의 유동 포트를 포함하며, 상기 외부 표면 상의 상기 유동 포트 각각의 개구부가 상기 홈 내에 배치되는, 본체 부분; 및
    상기 본체 부분 하류의 원위 단부로서, 상기 원위 단부의 원위 단부 면 내에 방출 삽입체를 포함하는, 원위 단부를 포함하고;
    상기 복수의 유동 포트 각각은, 상기 본체 부분 외측으로부터 상기 공동 내로의 유동을 허용하도록 상기 공동에 커플링되고, 그리고
    상기 유동 포트 중 적어도 하나의 중심선은 상기 본체 부분의 중심선 상에 센터링된 x-y 좌표 그리드에 평행하게 배향되는, 플라즈마 절단 전극.
19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 유동 포트 각각은 치수적으로 동일한, 전극.
20. 제18항에 있어서,
    상기 삽입체는, 상기 공동 내의 상기 유동의 적어도 일부를 상기 공동의 개구부로 지향시키기 위한 적어도 하나의 유동 경로를 가지는 삽입체를 포함하는, 전극.

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