KR20190127336A - 에어 플라즈마 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 플라즈마 토치에 관한 것으로, 작동기체유입홀, 복수개의 제1 배출홀 및, 복수개의 제2 배출홀을 가지는 메인보디와, 메인보디의 선단부에 결합된 전극과, 메인보디의 후단부에 결합된 접지부와, 메인보디의 내부에 삽입되어 메인보디의 내주면 영역에 제1 섹션을 형성하고, 내부에 축선방향으로 형성된 내부유로와 메인보디의 내주면에 밀착되는 밀착부를 가지는 튜브와, 메인보디의 축선방향 내부 일부영역에 배치되는 제1 코일스프링과, 메인보디의 외주면에 결합되어 메인보디의 외주면 일부영역에 제2 섹션을 형성하고, 제2 배출홀과 연통되는 제3 배출홀을 가지는 가속튜브와, 메인보디를 내부에 수용하도록 메인보디의 외부에 배치되어 가속튜브의 외주면 영역에 제3 배출홀과 연통되는 제3 섹션을 형성하고, 일측에는 절연튜브가 결합되고, 타측에는 엔드캡이 결합되고, 외주면에는 작동기체공급부가 형성된 하우징과, 전극의 외측을 덮도록 절연튜브에 결합된 노즐과, 엔드캡의 내부에 배치되는 제2 코일스프링과, 노즐의 외부 일부영역을 덮도록 하우징의 외주면에 결합되는 쉴드캡을 포함한다.

Description

에어 플라즈마 토치{AIR PLASMA TORCH}

본 발명은 에어 플라즈마 토치에 관한 것이다.

에어 플라즈마 토치의 한 종류인 블로우백 타입 플라즈마 토치(blow-back type plasma torches)는 전극을 토치 비작동 위치(전극과 노즐과 접촉됨)와 토치 작동 위치(전극과 노즐이 분리됨) 사이로 이동시켜 전극과 노즐 사이에 파일럿 아크를 발생시킨다. 동시에 공기와 같은 유체가 노즐을 통하여 가압되어 공급되는데 공기 흐름은 플라즈마를 형성하기 위하여 끌어들인 파일럿 아크와 접촉된다. 그리고 노즐을 통해 흐르는 플라즈마는 절삭 기능을 수행하도록 피절단재를 향한다.

이때, 플라즈마를 형성하는 유체는 전극과 노즐을 분리시키는데 이용된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 종래의 블로백 타입 플라즈마 토치는 절단하고자 하는 대상물의 위치가 공기를 공급하는 공기공급호스의 길이보다 더 먼곳에 위치할 때 공기공급호스의 길이를 길게할 경우 전극이 노즐로부터 분리되어 파일럿 아크가 발생되는 시점에 충분한 공기가 전극과 노즐 사이로 정확하게 공급되지 못해 노즐이 파일럿 아크에 의해 손상을 입어 노즐의 수명이 감소됨에 따라 유지보수 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 작동기체공급호스의 길이가 길어지더라도 파일럿 아크가 발생되는 시점에 충분한 양의 작동기체가 신속하게 전극과 노즐의 사이로 공급되도록 하여 파일럿 아크에 의해 노즐이 손상되는 것을 최소화할 수 있고, 작동기체를 일정한 압력으로 공급함으로써 균일한 플라즈마 불꽃을 유지함에 따라 절단품질을 향상시킬 수 있는 에어 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어 플라즈마 토치는 축선방향 소정 위치에 형성된 작동기체유입홀과 작동기체유입홀로부터 이격되어 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제1 배출홀과 복수개의 제1 배출홀로부터 이격되어 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제2 배출홀을 가지는 메인보디와, 메인보디의 선단부에 결합된 전극과, 메인보디의 후단부에 결합되고, 일측에 결합부가 돌출 형성된 접지부와, 메인보디의 내부에 삽입되고, 내부에 축선방향으로 형성되어 작동기체유입홀을 통해 유입된 작동기체가 전극을 냉각시키도록 작동기체의 이동을 안내하는 내부유로와 메인보디의 내주면 일부영역에 밀착되는 밀착부를 가지며, 메인보디의 내주면 영역에 전극을 냉각시킨 작동기체가 이동하는 제1 섹션을 형성하는 튜브와, 일단이 접지부의 타측에 지지되고, 타단이 밀착부에 지지되도록 메인보디의 축선방향 내부 일부영역에 배치되는 제1 코일스프링과, 메인보디의 외주면에 결합되어 메인보디의 외주면 일부영역에 제1 배출홀과 연통되는 제2 섹션을 형성하고, 일측 단부 외주면 영역에 제2 배출홀과 연통되는 복수개의 제3 배출홀이 형성된 가속튜브와, 메인보디를 내부에 수용하도록 메인보디의 외부에 배치되어 가속튜브의 외주면 영역에 제3 배출홀과 연통되는 제3 섹션을 형성하고, 일측에는 외주면에 제3 섹션과 연통되는 제4 배출홀이 형성된 절연튜브가 결합되고, 타측에는 결합부가 관통 삽입되는 관통홀이 형성된 엔드캡이 결합되고, 외주면 소정 위치에 작동기체유입홀에 작동기체를 공급하는 작동기체공급부가 형성된 하우징과, 전극의 외측을 덮도록 절연튜브에 결합되어 전극의 외부영역에 제2 섹션과 연결되는 제1 배출유로를 형성하는 노즐과, 일단이 접지부의 일측에 지지되고, 타단이 엔드캡의 내측면에 지지되도록 엔드캡의 내부에 배치되어 전극의 선단부가 노즐의 내측면에 밀착되도록 메인보디에 탄성력을 인가하는 제2 코일스프링 및, 노즐의 외부 일부영역을 덮도록 하우징의 외주면에 결합되고, 절연튜브의 외주면 영역에 제4 배출홀과 연통되는 제2 배출유로를 형성하고, 내주면에는 제2 배출유로와 연통되는 복수개의 제5 배출홀이 형성된 쉴드캡을 포함한다.

여기서, 전극의 내부에는 중심부에 중공부가 형성된 몸체부와, 몸체부의 외주면에 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 돌출부를 가지는 유도부가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 하우징의 외주면 일부영역을 감싸도록 결합되는 덮개부와, 덮개부의 외주면 소정 위치에서 연장형성되는 파지부와, 파지부의 길이방향 소정 위치에 설치된 작동스위치를 가지는 손잡이를 포함하고, 손잡이의 내부에는 작동기체공급부에 결합되는 작동기체공급관과, 일측이 결합부에 결합되고, 타측이 작동기체공급관의 축선방향 소정위치에 접지되는 전류공급선이 마련되는 것이 바람직하다.

그리고, 덮개부의 상부에는 수평계가 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 작동기체공급관의 축선방향 소정 위치에는 작동기체제어유닛이 설치되고, 작동기체제어유닛은 작동기체공급관의 축선방향 소정 위치에 설치된 케이싱과, 케이싱의 내부에 설치되어 케이싱의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력으로 공급되었을 때 개방되는 작동밸브 및, 케이싱의 외주면 소정 위치에 작동밸브와 연결되도록 설치되어 케이싱의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력 이상으로 공급되었을 때 작동기체를 벤트시키는 압력조절밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 에어 플라즈마 토치는 작동기체공급호스의 길이가 길어지더라도 파일럿 아크가 발생되는 시점에 충분한 양의 작동기체가 신속하게 전극과 노즐의 사이로 공급되도록 하여 파일럿 아크에 의해 노즐이 손상되는 것을 최소화할 수 있고, 작동기체를 일정한 압력으로 공급함으로써 균일한 플라즈마 불꽃을 유지함에 따라 절단품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 분해 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 부분 확대 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 "A"의 부분 확대도.
도 6은 도 4에 도시된 "B"의 부분 확대도.
도 7은 도 1에 도시된 "C"의 부분 확대도.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 작동 상태도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 단면도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 분해 단면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 부분 확대 단면도, 도 5는 도 4에 도시된 "A"의 부분 확대도, 도 6은 도 4에 도시된 "B"의 부분 확대도, 도 7은 도 1에 도시된 "C"의 부분 확대도, 도 8a와 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치의 작동 상태도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 에어 플라즈마 토치(100)는 메인보디(110), 전극(120), 접지부(130), 튜브(140), 제1 코일스프링(150), 가속튜브(160), 하우징(170), 노즐(180), 제2 코일스프링(190), 쉴드캡(200)으로 구성된다.

메인보디(110)는 제1 직경부(112), 제2 직경부(114), 제3 직경부(116)를 가진다. 제1 직경부(112)의 축선방향 소정 위치에는 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제1 배출홀(112a)과 제1 배출홀(112a)로부터 이격되어 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제2 배출홀(112b)이 형성된다.

제2 직경부(114)는 제1 직경부(112)로부터 연장 형성되며, 외주면 소정 위치에 형성된 작동기체유입홀(114a)과 작동기체유입홀(114a)을 사이에 두고 대칭되게 형성된 한 쌍의 플랜지부(114b)를 가진다. 또한, 한 쌍의 플랜지부(114b)의 각각에는 오링(114c)이 결합된다. 여기서, 작동기체유입홀(114a)로 유입되는 작동기체는 도전성을 지닌 작동기체가 사용된다.

제3 직경부(116)는 제2 직경부(114)로부터 연장 형성되며, 그 단부에는 후술하는 접지부(130)가 결합된다.

전극(120)은 메인보디(110)의 선단부 즉, 제1 직경부(112)의 단부에 착탈 가능하게 결합되고, 중심부에는 고온방출성 재료인 하프늄 또는 지르코늄의 전극재(120a)가 구비된다.

또한, 전극(120)의 내부에는 중심부에 중공부(124a)가 형성된 몸체부(124)와, 몸체부(124)의 외주면에 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 돌출부(126)를 가지는 유도부(122)가 설치된다.

유도부(122)는 후술하는 튜브(140)를 통해 유입된 작동기체가 전극(120)의 내측면과 충돌하여 전극(120)을 냉각시킨 후 메인보디(110)의 내주면 영역에 형성된 제1 섹션(A)으로 이동될 수 있게 유도한다.

접지부(130)는 전극(120)에 극성(-)의 전류를 공급하기 위한 전류공급선(219)이 연결되는 것으로서, 메인보디(110)의 후단부 즉, 제3 직경부(116)에 결합되고, 일측에는 전류공급선(219)이 결합되는 결합부(132)가 돌출 형성된다.

튜브(140)는 메인보디(110)의 내부에 삽입되어 메인보디(110)의 내주면 영역 즉, 제1 직경부(112)의 내주면 영역에 전극(120)을 냉각시킨 작동기체가 이동하는 제1 섹션(A)을 형성한다.

이러한 튜브(140)는 내부에 작동기체유입홀(114a)을 통해 제2 직경부(114)의 내부로 유입된 작동기체가 전극(120)을 냉각시키도록 작동기체의 이동을 안내하는 내부유로(142)가 축선방향으로 형성되고, 후단부에는 메인보디(110)의 내주면 일부영역 즉, 제2 직경부(114)의 내주면에 밀착되는 밀착부(144)를 가진다.

밀착부(144)는 작동기체유입홀(114a)을 통해 제2 직경부(114)의 내부로 유입된 작동기체가 전극(120)을 냉각시킨 후 제1 섹션(A)을 통해 이동하여 튜브(140)의 외주면과 메인보디(110)의 내주면 사이로 유출되지 않게 하는 것으로서 외주면에 오링(144a)이 결합된다.

또한, 튜브(140)의 축선방향 소정 위치 외주면에는 원주방향으로 복수개의 돌출부(146)가 형성되고, 복수개의 돌출부(146) 사이에는 전극(120)을 냉각시킨 작동기체가 제1 섹션(A)으로 이동될때 회전(Swirling)하면서 이동되게 하는 홈(146a)이 형성된다.

제1 코일스프링(150)은 튜브(140)의 선단부가 전극(120)의 내부에 설치된 유도부(122)의 몸체(124)에 밀착되도록 탄성력을 인가하는 것으로서, 일단이 접지부(130)의 타측에 지지되고, 타단이 밀착부(144)에 지지되도록 메인보디(110)의 축선방향 내부 일부영역 즉, 제3 직경부(116)의 내부에 배치된다.

가속튜브(160)는 메인보디(110)의 외주면에 결합되어 메인보디(110)의 제1 직경부(112)의 외주면 영역에 제1 배출홀(112a)과 연통되는 제2 섹션(B)을 형성한다. 제2 섹션(B)은 제1 배출홀(112a)을 통해 배출된 작동기체가 후술하는 노즐(180)에 의해 전극(120)의 외부영역에 형성된 제1 배출유로(D)로 공급되어 노즐(180)에 형성된 배출홀(182)로 배출되게 한다.

또한, 가속튜브(160)의 일측 단부 외주면 영역에는 제1 직경부(112)에 형성된 복수개의 제2 배출홀(112b)과 연통되는 복수개의 제3 배출홀(162)의 원주방향으로 이격되게 형성된다.

여기서, 제1 배출홀(112a)을 통해 제2 섹션(B)으로 이동된 작동기체는 제2 섹션(B)을 통과할 때 이동속도가 한층 더 빨라진다. 이는 접지부(130)의 결합부(132)에 결합된 전류공급선(219)을 통해 메인보디(110)를 거쳐 전극(120)으로 공급되는 극성(-)의 전류가 메인보디(110)와 가속튜브(160)에 같은 방향으로 평행하게 흐르기 때문에 메인보디(110)와 가속튜브(160)에는 각각의 자기장이 형성되며, 이 각각의 자기장 사이에서 형성되는 전자기력(힘)이 제2 섹션(B)을 향해 발생되기 때문에 제2 섹션(B)을 통과하는 도전성을 지닌 작동기체가 두 개의 자기장에 의해 핀치(Pinch)되기 때문이다.

하우징(170)은 메인보디(110)를 내부에 수용하도록 메인보디(110)의 외부에 배치되어 가속튜브(160)의 외주면 영역에 제3 배출홀(162)과 연통되는 제3 섹션(C)을 형성한다.

이러한, 하우징(170)의 일측에는 제3 섹션(C)과 연통되는 제4 배출홀(172a)이 외주면에 형성된 절연튜브(172)가 결합되고, 타측에는 접지부(130)에 형성된 결합부(132)가 관통 삽입되는 관통홀(174a)이 형성된 엔드캡(174)이 결합된다. 또한, 하우징(170)의 외주면 소정 위치에 제2 직경부(114)에 형성된 작동기체유입홀(114a)에 작동기체를 공급하는 작동기체공급부(176)가 형성된다.

여기서, 절연튜브(172)의 내주면 소정 위치에는 제4 배출홀(172a)로부터 이격되어 단턱부(172b)가 형성되고, 단턱부(172b)에는 가속튜브(160)의 선단부가 안착된다.

또한, 엔드캡(174)의 외측면에는 결합부(132)가 위치되는 절개홈(174b)이 형성되고, 절개홈(174b)의 일측은 폐쇄되어 있고, 타측은 결합부(132)에 결합되는 전류공급선(219)이 위치되도록 개방되어 있다.

제3 섹션(C)은 제3 배출홀(162)을 통해 배출되는 작동기체가 절연튜브(172)에 형성된 제4 배출홀(172a)을 통과한 후 후술하는 쉴드캡(200)에 의해 절연튜브(172)의 외주면 영역에 형성된 제2 배출유로(E)로 이동되게 한다.

노즐(180)은 전극(120)의 외측을 덮도록 절연튜브(172)에 결합되고, 전극(120)의 외부영역에 제2 섹션(B)과 연결되는 제1 배출유로(D)를 형성한다. 제1 배출유로(D)로 공급된 작동기체는 노즐(180)에 형성된 배출홀(182)을 통해 외부로 배출된다.

여기서, 도 4를 참조하면 배출홀(182)의 일부영역에는 확관부(184)가 형성되고, 확관부(184)와 배출홀(182)의 사이에는 경사부(186)가 형성된다. 이는 에어 플라즈마 토치(100)의 최초 작동시 발생되는 파일럿 아크에 의해 노즐(180)이 손상되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 노즐(180)과 전극(120)의 사이에 최소한의 공간만이 형성도록 하여 강력한 플라즈마 불꽃이 발생되게 한다.

제2 코일스프링(190)은 메인보디(110)에 결합된 전극(120)의 선단부가 노즐(180)의 내측면에 접촉되도록 메인보디(110)에 탄성력을 인가하는 것으로서, 일단이 접지부(130)의 일측에 지지되고, 타단이 엔드캡(174)의 내측면에 지지되도록 엔드캡(174)의 내부에 배치된다.

쉴드캡(200)은 노즐(180)의 외부 일부영역을 덮도록 하우징(170)의 외주면에 결합되고, 절연튜브(172)의 외주면 영역에 제4 배출홀(172a)과 연통되는 제2 배출유로(E)를 형성한다. 또한, 쉴드캡(200)의 내주면에는 제2 배출유로(E)와 연통되는 복수개의 제5 배출홀(202)이 형성된다.

이때, 제5 배출홀(202)을 통해 배출되는 작동기체는 노즐(180)의 전체 외부면을 따라 이동하면서 노즐(180)을 냉각시킴과 동시에 노즐(180)의 배출홀(182)에서 발생된 플라즈마 불꽃이 넓게 퍼지지 않고 길고 곧게 형성되도록 한다.

한편, 하우징(170)의 외주면에는 하우징(170)의 외주면 일부영역을 감싸도록 결합되는 덮개부(212)와, 덮개부(212)의 외주며 소정 위치에서 연장형성되는 파지부(214)와, 파지부(214)의 길이방향 소정 위치에 설치된 작동스위치(216)를 가지는 손잡이(210)가 설치된다.

이러한, 손잡이(210)의 내부에는 작동기체공급부(176)에 결합되는 작동기체공급관(218)과, 일측이 결합부(132)에 결합되고, 타측이 작동기체공급관(218)의 축선방향 소정위치에 접지되는 전류공급선(219)이 마련된다.

또한, 작동기체공급관(218)의 축선방향 소정 위치에는 작동기체공급관(218)을 통해 작동기체유입홀(114a)로 공급되는 작동기체를 에어 플라즈마 토치의 비작동시(전극과 노즐의 접촉 상태) 작동기체공급관(218)의 내부 일부영역에 일정량 저장되게 하였다가 에어 플라즈마 토치의 작동시 충분한 작동기체가 전극(120)과 노즐(180) 사이로 공급되게 제어하는 작동기체제어유닛(220)이 설치된다.

작동기체제어유닛(220)은 도 7을 참조하면, 작동기체공급관(218)의 축선방향 소정 위치에 설치된 케이싱(222)과, 케이싱(222)의 내부에 설치되어 케이싱(222)의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력으로 공급되었을 때 개방되는 작동밸브(224) 및, 케이싱(222)의 외주면 소정 위치에 작동밸브(224)와 연결되도록 설치되어 케이싱(222)의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력 이상으로 공급되었을 때 작동기체를 벤트시키는 압력조절밸브(226)를 포함한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 작동기체제어유닛(220)은 에어 플라즈마 토치의 비작동시(전극과 노즐의 접촉 상태) 작동기체공급관(218)의 내부 일부영역에 작동기체를 일정량 저장되게 한 후, 에어 플라즈마 토치의 작동시(전극과 노즐의 분리 상태) 충분한 작동기체 전극(120)과 노즐(180) 사이로 공급되게 하여 전극(120)과 노즐(180) 사이에서 발생되는 파일럿 아크에 의해 노즐(180)이 손상을 입지 않도록 한다.

또한, 작동기체제어유닛(220)에 의해 작동기체가 작동기체공급관(218)의 내부 일부영역에 일정량 저장되기 때문에 작동기체공급관(218)에 결합되는 작동기체공급호스(미도시)의 길이를 길게하더라도 에어 플라즈마 토치의 작동시 충분한 양의 작동기체를 신속하게 전극(120)과 노즐(180) 사이로 공급할 수 있기 때문에 종래와 같이 작동기체공급호스의 길이가 짧아 에어 플라즈마 토치의 부대시설을 함께 이동해야 하는 것과 같은 불편함을 해소할 수 있다.

그리고, 압력조절밸브(226)가 의해 케이싱(222)의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력 이상으로 공급되었을 때 작동기체를 외부로 벤트시킴으로써 작동기체가 일정한 압력을 공급되기 때문에 플라즈마 아크에 의한 절단품질이 향상된다.

그리고, 덮개부(212)의 상부에는 작업자가 에어 플라즈마 토치(100)의 수평 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 하는 수평계(213)가 설치된다.

이하, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 에어 플라즈마 토치의 작동을 도 8a와 도 8b를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 에어 플라즈마 토치(100)가 작동되기 전에는 전극(120)의 선단부가 노즐(180)의 내측면에 접촉되어 있다. 이 상태에서 작업자가 손잡이(210)에 설치된 작동스위치(216)를 작동시키면 작동기체와 극성(-)의 전류가 작동기체공급관(218)을 통해 공급된다.

작동기체는 하우징(170)에 결합된 작동기체공급부(176)를 통해 메인보디(110)에 형성된 작동기체유입홀(114a)로 공급된 후 튜브(140)의 내부에 축선방향으로 형성된 내부유로(142)를 따라 이동한 다음 메인보디(110)의 내주면 영역에 형성된 제1 섹션(A)으로 이동하여 일부는 메인보디(110)에 형성된 복수개의 제1 배출홀(112a)을 통해 메인보디(110)의 외주면 영역에 형성된 제2 섹션(B)으로 이동하고, 나머지는 제2 배출홀(112b)을 통해 가속튜브(160)의 외주면 영역에 형성된 제3 섹션(C)으로 이동한다.

제2 섹션(B)으로 이동한 작동기체가 전극(120)과 노즐(180)의 사이에 형성된 제1 배출유로(D)를 따라 이동하면 전극(120)은 작동기체의 압력에 의해 노즐(180)로부터 분리된다. 여기서, 전극(120)이 노즐(180)로부터 분리되면 전극(120)이 결합된 메인보디(110), 메인보디(110)의 내부에 수용된 튜브(140), 메인보디(110)의 후단부에 결합된 접지부(130), 메인보디(110)의 외부에 결합된 가속튜브(160)도 함께 이동을 한다. 이때, 메인보디(110)는 엔드캡(174)의 내부에 배치된 제2 코일스프링(190)을 압축하면서 이동한다.

계속해서 제1 배출유로(D)로 이동된 작동기체는 전극(120)의 외부면을 냉각시킨 후 노즐(180)에 구비된 배출홀(182)을 통해 외부로 배출되면서 플라즈마 불꽂이 생성된다.

제3 섹션(C)으로 이동한 작동기체는 절연튜브(172)에 형성된 제4 배출홀(172a)을 통해 절연튜브(172)의 외주면 영역에 형성된 제2 배출유로(E)로 이동한 다음 쉴드캡(200)의 내주면에 형성된 제5 배출홀(202)을 통해 배출되어 노즐(180)의 외주면을 따라 이동하면서 노즐(180)을 냉각시킨 후 노즐(180)의 단부에서 발생된 플라즈마 불꽃이 넓게 퍼지지 않고 길고 곧게 형성되도록 한다.

극성(-)의 전류는 작동기체공급관(218)을 통해 작동기체공급관(218)의 축선방향 소정 위치에 타측이 접지되어 있는 전류공급선(219)을 통해 접지부(130)로 공급된 다음 메인보디(110)를 통해 전극(120)으로 공급된다.

이때, 작동기체는 전류가 전극(120)에 도달하는 시점과 동일하게 전극(120)과 노즐(180)의 사이에 형성된 제1 배출유로(D)로 공급되어야 한다. 그렇지 않게 되면 전극(120)과 노즐(180)의 사이에서 발생되는 파일럿 아크에 의해 노즐(180)이 손상을 입게 된다. 이를 방지하기 위해 본 발명은 작동기체공급관(218)의 축선방향 소정 위치에 작동기체제어유닛(220)이 설치하여 작동기체를 작동기체공급관(218)의 내부 일부영역에 일정량 저장하였다가 플라즈마 토치(100)의 작동초기에 충분한 양의 작동기체 신속하게 전극(120)과 노즐(180)의 사이에 형성된 제1 배출유로(D)로 공급되도록 구성하였다.

상술한 바와 같이, 에어 플라즈마 토치의 작동 초기 즉, 파일럿 아크가 발생되는 시점에 충분한 양의 작동기체가 신속하게 전극(120)과 노즐(180)의 사이로 공급되도록 하여 파일럿 아크에 의한 노즐(180)이 손상되는 것을 최소화할 수 있고, 작동기체를 일정한 압력으로 공급함으로써 균일한 플라즈마 불꽃을 유지함에 따라 절단품질이 향상되는 효과가 있다.

이상 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110; 메인보디
112; 제1 직경부
114; 제2 직경부
116; 제3 직경부
120; 전극
130; 접지부
140; 튜브
150; 제1 코일스프링
160; 가속튜브
170; 하우징
172; 절연튜브
180; 노즐
190; 제2 코일스프링
200; 쉴드캡
210; 손잡이
220; 작동기체제어유닛

Claims (5)

1. 축선방향 소정 위치에 형성된 작동기체유입홀과 상기 작동기체유입홀로부터 이격되어 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제1 배출홀과 상기 복수개의 제1 배출홀로부터 이격되어 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 제2 배출홀을 가지는 메인보디;
   상기 메인보디의 선단부에 결합된 전극;
   상기 메인보디의 후단부에 결합되고, 일측에 결합부가 돌출 형성된 접지부;
   상기 메인보디의 내부에 삽입되고, 내부에 축선방향으로 형성되어 상기 작동기체유입홀을 통해 유입된 작동기체가 상기 전극을 냉각시키도록 상기 작동기체의 이동을 안내하는 내부유로와 상기 메인보디의 내주면 일부영역에 밀착되는 밀착부를 가지며, 상기 메인보디의 내주면 영역에 상기 전극을 냉각시킨 작동기체가 이동하는 제1 섹션을 형성하는 튜브;
   일단이 상기 접지부의 타측에 지지되고, 타단이 상기 밀착부에 지지되도록 상기 메인보디의 축선방향 내부 일부영역에 배치되는 제1 코일스프링;
   상기 메인보디의 외주면에 결합되어 상기 메인보디의 외주면 일부영역에 상기 제1 배출홀과 연통되는 제2 섹션을 형성하고, 일측 단부 외주면 영역에 상기 제2 배출홀과 연통되는 복수개의 제3 배출홀이 형성된 가속튜브;
   상기 메인보디를 내부에 수용하도록 상기 메인보디의 외부에 배치되어 상기 가속튜브의 외주면 영역에 상기 제3 배출홀과 연통되는 제3 섹션을 형성하고, 일측에는 외주면에 상기 제3 섹션과 연통되는 제4 배출홀이 형성된 절연튜브가 결합되고, 타측에는 상기 결합부가 관통 삽입되는 관통홀이 형성된 엔드캡이 결합되고, 외주면 소정 위치에 상기 작동기체유입홀에 작동기체를 공급하는 작동기체공급부가 형성된 하우징;
   상기 전극의 외측을 덮도록 상기 절연튜브에 결합되어 상기 전극의 외부영역에 상기 제2 섹션과 연결되는 제1 배출유로를 형성하는 노즐;
   일단이 상기 접지부의 일측에 지지되고, 타단이 상기 엔드캡의 내측면에 지지되도록 상기 엔드캡의 내부에 배치되어 상기 전극의 선단부가 상기 노즐의 내측면에 밀착되도록 상기 메인보디에 탄성력을 인가하는 제2 코일스프링; 및,
   상기 노즐의 외부 일부영역을 덮도록 상기 하우징의 외주면에 결합되고, 상기 절연튜브의 외주면 영역에 제4 배출홀과 연통되는 제2 배출유로를 형성하고, 내주면에는 상기 제2 배출유로와 연통되는 복수개의 제5 배출홀이 형성된 쉴드캡;을 포함하는 에어 플라즈마 토치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전극의 내부에는 중심부에 중공부가 형성된 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면에 원주방향으로 이격되게 형성된 복수개의 돌출부를 가지는 유도부가 설치되는 것을 특징으로 하는 에어 플라즈마 토치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 외주면 일부영역을 감싸도록 결합되는 덮개부와, 상기 덮개부의 외주면 소정 위치에서 연장형성되는 파지부와, 상기 파지부의 길이방향 소정 위치에 설치된 작동스위치를 가지는 손잡이를 포함하고,
   상기 손잡이의 내부에는 상기 작동기체공급부에 결합되는 작동기체공급관과, 상기 결합부에 일측이 결합되고, 타측이 상기 작동기체공급관의 축선방향 소정위치에 접지되는 전류공급선이 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 덮개부의 상부에는 수평계가 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 작동기체공급관의 축선방향 소정 위치에는 작동기체제어유닛이 설치되고,
   상기 작동기체제어유닛은,
   상기 작동기체공급관의 축선방향 소정 위치에 설치된 케이싱;
   상기 케이싱의 내부에 설치되어 상기 케이싱의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력으로 공급되었을 때 개방되는 작동밸브; 및,
   상기 케이싱의 외주면 소정 위치에 상기 작동밸브와 연결되도록 설치되어 상기 케이싱의 내부에 공급되는 작동기체의 압력이 미리 설정된 압력 이상으로 공급되었을 때 작동기체를 벤트시키는 압력조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
   
   
   
   

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