WO2016204332A1 - 수랭식 플라즈마 토치 - Google Patents

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WO2016204332A1
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nozzle
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cooling water
passage
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황원규
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황원규
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    • 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
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a water-cooled plasma torch, and more specifically, the structure of the torch is simple, and the speed of the high temperature plasma flame direction can be increased, the cooling efficiency is improved, and the nozzle and the electrode can be used for a long time, It relates to a water-cooled plasma torch that can be applied.
  • Conventional plasma cutting method is Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-27309.
  • the configuration of the plasma torch is briefly described.
  • An electrode is mounted at the center of the plasma torch, and a plasma arc is sprayed at the center of the plasma torch.
  • a nozzle which is provided with a jet port and detachably attached to the plasma torch is arranged.
  • the nozzle is fixed by fastening the cap to the plasma torch, and a passage through which the coolant flows is formed between the outer peripheral surface of the nozzle and the inner peripheral surface of the cap.
  • water passages for cooling the electrodes and the nozzles are formed on the plasma torch side, and these supply passages and drainage passages are opened in the passages formed between the nozzles and the caps.
  • the cooling water supplied to the plasma torch is supplied to a passage formed between the cap and the nozzle after cooling the electrode in contact with the back side of the electrode, and then cooling the nozzle in the course of passing through the passage. Drained to the outside of the plasma torch.
  • the electrode and nozzle are cooled by the coolant and excessive heating by the heat of the plasma arc is prevented.
  • the plasma arc formed according to the energization between the electrode and the material to be cut can be compressed while being cooled as it passes through the ejection opening of the nozzle to melt the material to be cut and to remove the melt.
  • Plasma cutting has a problem in that the cutting width is larger than the gas cutting although the cutting speed is high.
  • narrowing a cutting width is performed by narrowly compressing a plasma arc.
  • the present invention is to solve the above problems, the structure of the torch is simple, but can increase the speed of the high temperature plasma flame direction, the cooling efficiency is improved, the nozzle and electrode can be used for a long time and high voltage is applied It is an object to provide a water-cooled plasma torch that can be.
  • the body and the inlet flow path of the gas and air, the inlet and outlet flow path of the cooling water therein, and the inlet flow path of the cooling water in the center of the body A first body having a first diameter portion protruding to be connected to the first body, a first diameter portion protruding from the first diameter portion at an equal distance from the first diameter portion, and a first diameter coupled to one end of the first body.
  • a cooling water tube for supplying to the electrode and inserted into and coupled to an end of the second body, and a first cooling water flow path is formed therein, and is equally spaced from the first cooling water flow path.
  • a third body having an insulator provided with a first air flow path, a second cooling water flow passage coupled to an end of the insulator, and connected to the first cooling water flow passage therein, the first body, the second main body, and A pilot terminal which is grounded to a predetermined position of the third body through the insulator, and one side central portion is inserted into the end of the third body, the outer inner peripheral surface is coupled to the first screw portion formed on the outer peripheral surface of the third body, the inside Is coupled to a second threaded portion formed on an outer circumferential surface of the insulator such that the nozzle has a third coolant flow passage connected to the second coolant flow passage, and the nozzle is located therein, the first air being connected between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the nozzle.
  • the other side of the first body is coupled to the connecting member, the connecting member is coupled to the other side of the first body, the first tube is formed with a cooling water supply passage connected to the cooling water flow path therein, and the first pipe
  • a second tube coupled to the first tube, an insulated tube coupled to an outer circumferential surface of the second tube, and a central portion coupled to an end of the first tube to form a main gas passage connected to a gas inflow passage outside the center of the first tube;
  • a hollow is formed in the communication with the cooling water supply flow path, the predetermined position is formed in the connection pipe is provided with a gas supply pipe connected to the main gas flow path, the end of any one of both ends of the second pipe is the outer peripheral surface of the connection pipe It is characterized in that it is grounded at a predetermined position.
  • a welding cable is coupled to an end of the connecting pipe member, and the welding cable is coupled to a bare copper wire, a braided hose positioned at a predetermined interval on the outer peripheral surface of the bare copper wire to form a cooling water supply passage, and coupled to an outer peripheral surface of the braided hose.
  • connection pipe is provided with a connection cable having one end coupled to a predetermined position on the outer circumferential surface of the connection pipe and the other end coupled to the pilot terminal, and a switch is installed at a predetermined position in the longitudinal direction of the connection cable.
  • the nozzle has a first nozzle having a pair of 'T'-shaped grooves symmetrically spaced apart at equal distances along the circumferential direction on the outer circumferential surface thereof, and the inner circumferential surface and the pair of' T'-shaped coupled to the first nozzle.
  • a second nozzle having a third through-hole formed between the grooves, and having a plurality of through holes connecting the second coolant flow path and the third coolant flow path along a circumferential direction at a predetermined position in a height direction;
  • a third nozzle coupled to an end of the nozzle to form a third air flow path connected between the inner surface and the outer surface of the second nozzle to be connected to the second air flow path, and the third nozzle being an end of the second nozzle; It is inserted into the second nozzle so as to be fixed to one side, characterized in that consisting of a nozzle cap coupled to the inner peripheral surface of the first screw portion.
  • the structure of the torch is simple, but the speed of the high temperature plasma flame direction can be increased, the cooling efficiency is improved, the nozzle and the electrode can be used for a long time, and the effect of applying a high voltage can be obtained. have.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a water-cooled plasma torch in accordance with one embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exploded cross-sectional view of the water-repellent plasma torch in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the flow of cooling water in a water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining the flow in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6a is a view for explaining the flow of gas in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a diagram showing the flow of gas in the first gas passage and the second gas passage shown in FIG. 6A;
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of the connecting cable shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along lines I-I and II-II shown in FIG. 7;
  • Second body 184 Second nozzle
  • Electrode material 186a 132; Electrode material 186a; 3rd air flow path
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a water-repellent plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an exploded cross-sectional view of
  • Figure 4 is a view for explaining the flow of cooling water in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a view for explaining the flow in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • 6 is a view for explaining the flow of gas in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the II and II-II lines shown in FIG.
  • the water-cooled plasma torch 100 includes a first body 110, a second body 120, an electrode 130, a coolant tube 140, and an insulator. 150, a third body 160, a pilot terminal 170, a nozzle 180, an inner cap 190, and an outer cap 200.
  • the first body 110 has a body 112 in which gas and air inflow passages 112a and 112b, coolant inlet and outlet passages 112c and 112d are formed therein, and a coolant inflow to the center of the body 110.
  • the first diameter part 114 protruded to be connected to the flow path 112c and the second diameter part 116 protruded to the body 110 at an equidistant distance from the first diameter part 114.
  • first and second cooling water circulation pipes 117 are symmetrically spaced apart at equal distances from the edge of the first body 110 along the circumferential direction.
  • a pair of air discharge pipes 119 are installed between the first and second cooling water circulation pipes 117 and 118 so as to be connected to the air inflow passage 112b.
  • the other side of the first body 110 is coupled to the connector member 210
  • the connector member 210 is coupled to the other side of the first body 110, the cooling water inlet flow path 112c and The first pipe 212 formed with the cooling water supply flow path 212a connected thereto, and the first pipe 212 formed with the main gas flow path 214a connected to the gas inflow flow path 112a outside the first pipe 212.
  • a communicating hollow 218a is formed, and a predetermined position is formed at the edge of the connecting pipe 218 where a gas supply pipe 218b connected to the main gas flow path 214a is obtained.
  • one end of both ends of the second tube 214 is preferably grounded at a predetermined position on the outer circumferential surface of the connection pipe 218, which is connected to the connection pipe through the bare wire 232 of the connection cable 220 to be described later
  • the first tube 212 and the second tube 214 are caused to be supplied together with the second tube 214 when a negative current, which is the main current supplied to the 218, is supplied to the first tube 212. This is to allow the negative current to flow in parallel in the same direction.
  • connection pipe 218 is provided with a connection cable 220, one end of which is coupled to a predetermined position on the outer circumferential surface of the connection pipe 218, the other end of which is coupled to the pilot terminal 170, the longitudinal direction of the connection cable 220
  • the switch 222 is preferably installed at a predetermined position, which is supplied to the nozzle body 180 by supplying a negative current, which is a current seen by the operator through the pilot terminal 170, to the third body 160.
  • a negative current which is a current seen by the operator through the pilot terminal 170
  • the negative current which is the current seen through the pilot terminal 170
  • the negative electrode is supplied to the electrode 130 and the nozzle 180.
  • the current of flows in parallel in the same direction, and as a result, a magnetic field is generated by the two currents flowing in the electrode 130 and the nozzle 180, so that a force generated between the two magnetic fields is generated in the second gas flow path.
  • the movement speed of the gas generated toward 180b and passing through the second gas flow path 180b is increased.
  • the welding cable 230 is coupled to the end of the connector member 210, the welding cable 230 is a bare copper wire 232 for supplying a negative (-) current to the connector member 210, and a bare copper wire ( A braided hose 233 positioned on the outer circumferential surface of the 232 at a predetermined interval to form a cooling water supply passage 233a, a copper tape 234 coupled to the outer circumferential surface of the braided hose 233, and a copper tape 234.
  • An outer sheath hose 235 and a portion of the outer circumferential surface of the braided hose 233 are respectively inserted at both ends of the braided hose 233, and a pair of connectors 236 coupled to both ends of the bare wire 232;
  • the socket 237 is provided at the end of the connector 236.
  • one end of the copper tape 234 is preferably grounded with any one of the pair of connector 236.
  • a copper wire may be braided and coupled to the outer circumferential surface of the braided hose 233.
  • the second main body 120 is coupled to the outer circumferential surface of the second diameter portion 116 and is connected to the gas inflow passage 112a outside the first diameter portion 114 and the second diameter portion 116. And form 122.
  • the gas supplied to the first gas flow path 122 through the gas inflow flow path 112a passes through the first gas flow path 122 to increase the moving speed.
  • a negative current which is a current that is supplied to the first body 110 through the connector member 210 and then supplied to the electrode 130 to be described later, is parallel to the second body 120 in the same direction. Since the magnetic field is generated by two currents flowing in the first main body 110 and the second main body 120, a force generated between the two magnetic fields is directed toward the first gas flow path 122. Since it is generated, the moving speed of the gas passing through the first gas flow passage 122 is increased.
  • the electrode 130 is detachably coupled to the end of the first diameter part 114 to surround the coolant tube 140 to be described later to block the outflow of the coolant and through the first body 110 and the second body 120.
  • Plasma flame is generated between the base material (not shown) supplied with a positive current supplied with a negative current, and a hot emitting material (for example, hafnium or zirconium) is formed at the center of the tip portion.
  • Phosphorous electrode material 132 is provided.
  • the coolant tube 140 is inserted into the center of the first body 110 to supply the coolant supplied through the coolant inflow flow path 112c to the electrode 130.
  • the coolant tube 140 inserted into the center of the first body 110 forms a coolant circulation flow path 142 between its outer circumferential surface, the first diameter portion 114, and the inner circumferential surface of the electrode 130, thereby providing a coolant inflow path.
  • the coolant supplied to the electrode 130 through 112c is supplied to the first coolant circulation pipe 117.
  • the insulator 150 is inserted into and coupled to an end of the second main body 120, and therein, a first cooling water flow passage 152 connected to the first and second cooling water circulation pipes 117 and 118, and a first cooling water flow passage (
  • a first air flow path 154 is formed to be spaced equidistant from the 152 and connected to the pair of air discharge pipes 119 described above.
  • the third body 160 is coupled to an end of the insulator 150 and has a second cooling water flow passage 162 connected therein to be connected to the first cooling water flow passage 152.
  • the pilot terminal 170 supplies a pilot current to the nozzle 180 to generate the first plasma flame between the electrode 130 and the nozzle 180.
  • the first body 110 and the second body 120 are provided. And a ground at a predetermined position of the third body 160 through the insulator 150.
  • the nozzle 180 has one side central portion inserted into an end portion of the third main body 160, and an outer inner circumferential surface thereof is coupled to the first threaded portion 164 formed on the outer circumferential surface of the third main body 160.
  • a third cooling water flow path 180a connected to the 162 is formed.
  • the nozzle 180 forms a second gas flow path 180b between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the electrode 130.
  • the nozzle 180 is coupled to the first nozzle 182 and the first nozzle 182 having a pair of 'T'-shaped grooves 182a formed on the outer circumferential surface of the outer circumferentially and symmetrically spaced apart from each other.
  • the third cooling water flow path 180a is formed between the inner circumferential surface and the pair of 'T'-shaped grooves 182a, and the second cooling water flow path 162 and the third cooling water flow path 180a are formed at a predetermined position in the height direction.
  • a plurality of through holes 184a to be connected are coupled to an end of the second nozzle 184 formed along the circumferential direction, and the inner surface of the second nozzle 184 and the outer surface of the second nozzle 184 will be described later.
  • the third nozzle 186 forming the third air flow path 186a connected to the second air flow path 192, and the second nozzle so that the third nozzle 186 is fixed to the end of the second nozzle 184.
  • the nozzle cap 188 is inserted into the 184 and one side inner peripheral surface is coupled to the first screw portion 164.
  • the inner cap 190 is coupled to the second threaded portion 156 formed on the outer circumferential surface of the insulator 150 so that the nozzle 180 is located therein, and the first air flow path 154 between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the nozzle cap 188.
  • the second air passage 192 is connected to the ().
  • the outer surface of the inner cap 190 is coupled to the outer cap 200 made of an insulating material.
  • FIG. 4 is a view for explaining the flow of cooling water in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • the cooling water supplied through the cooling water supply passage 233a of the welding cable 230 passes through the hollow 218a and the cooling water supply passage 212a of the connection member 210, and then the first body. It is supplied to the cooling water inflow flow path 112c of the 110.
  • the coolant supplied to the coolant inflow passage 112c is supplied to the electrode 130 along the inside of the coolant tube 140 to cool the electrode 130, and to cool the electrode 130, and then to the outer circumferential surface of the coolant tube 140.
  • the first coolant circulation pipe 117 through the coolant circulation flow path 142 formed between the first diameter portion 114 and the inner circumferential surface of the electrode 130.
  • the coolant moved to the first coolant circulation pipe 117 sequentially passes through the first coolant flow passage 152 and the second coolant flow passage 152 formed to be interconnected inside the insulator 150 and the third body 160. Then, after being supplied to the third cooling water flow path 180a formed in the nozzle 180, the nozzle 180 is cooled while circulating inside the nozzle 180a along the third cooling water flow path 180a.
  • the cooling water supplied to the inside of the third cooling water flow path 180a to cool the nozzle 180 is again connected to the inside of the insulator 150 and the third body 160 and the second cooling water flow path 152 and the second. After passing through the coolant flow path 152 and moved to the second coolant circulation pipe 117 and then to the coolant discharge flow path 112d formed in the first body 110, the coolant discharge pipe coupled to the coolant discharge flow path 112d ( Through 115).
  • FIG. 5 is a view for explaining the flow of air in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention.
  • the air supplied to the air inflow flow path 112b is the first body ( The edge of the 110 is supplied to a pair of air discharge pipe 119 installed along the circumferential direction.
  • the air supplied to the pair of air discharge pipes 119 is supplied to the first air flow path 154 formed inside the insulator 150, and is formed between the inner circumferential surface of the inner cap 190 and the outer circumferential surface of the nozzle 180. After passing through the second air flow path 192 and passing through the third air flow path 186a formed between the second nozzle 184 and the third nozzle 186, the discharge is performed.
  • FIG. 6a and 6b are views for explaining the flow of gas in the water-cooled plasma torch according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6b is a flow of the gas in the first gas passage and the second gas passage shown in Figure 6a It is a figure which shows.
  • the gas is supplied to the main gas flow path 214a through the gas supply pipe 218b provided in the connection pipe member 210.
  • the gas supplied to the main gas flow path 214a is supplied to the gas inflow flow path 112a formed in the first body 110, and then the first gas formed in the first body 110 and the second body 120.
  • the flow path 122 is supplied.
  • the gas supplied to the first gas flow passage 122 passes through the second gas flow passage 180b formed between the inner circumferential surface of the nozzle 180 and the outer circumferential surface of the electrode 130, and then ends of the electrode 130 and the nozzle 180. Go to the space formed between the inner ends of the.
  • a high-density gas body is formed by a potential difference in the gap between the electrode 130 and the nozzle 180, and this state is called a pilot arc beam (PLASMA).
  • PLASMA pilot arc beam
  • the high-density gas arc beam generated at this time is in a state of weak power because only a low current is energized through the resistance, and when the arc beam is transferred to a cutting object, a large current is shorted to cause instantaneous transfer of predetermined electron ions continuously. do.
  • the plasma gas is discharged to the outside through the outer cap 200 toward the object to be cut.
  • the present invention relates to a water-cooled plasma torch, and more specifically, the structure of the torch is simple, and the speed of the high temperature plasma flame direction can be increased, the cooling efficiency is improved, and the nozzle and the electrode can be used for a long time, It is available for water-cooled plasma torches that can be applied.

Abstract

본 발명은 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 수랭식 플라즈마 토치는 내부에 가스와 에어의 유입 유로, 냉각수의 유입 및 배출 유로가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체와, 상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체와, 상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극과, 상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브와, 상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체와, 상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체와, 상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자와, 일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐과, 상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡 및, 상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

수랭식 플라즈마 토치
본 발명은 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것이다.
종래의 플라즈마 절단법으로는 일본국 특공평 3-27309호가 있으며, 플라즈마 토치의 구성에 관해 간단하게 설명하면, 플라즈마 토치의 중심에는 전극이 장착되어 있고, 전극에 대향시켜 중심에 플라즈마 아크를 분사하는 분출구를 설치하여 플라즈마 토치에 착탈가능하게 구성된 노즐이 배치되어 있다.
이 노즐은 캡을 플라즈마 토치에 체결함으로써 고정되고, 또한 노즐의 외주면과 캡의 내주면의 사이에 냉각수를 유통시키는 통로가 형성된다.
또한, 플라즈마 토치측에서 전극 및 노즐을 냉각하는 수로(공급로 및 배수로)가 형성되어 있고, 이들 공급로 및 배수로는 노즐과 캡의 사이에 형성된 상기 통로에 개구되어 있다.
상기 구성에 있어서, 플라즈마 토치에 공급된 냉각수는 전극의 배면측과 접촉하여 전극을 냉각한 후 캡과 노즐의 사이에 형성된 통로에 공급되고, 이 통로를 통과하는 과정에서 노즐을 냉각하면, 그 후 플라즈마 토치의 외부로 배수된다.
따라서, 전극 및 노즐은 냉각수에 의해 냉각되고 플라즈마 아크의 열에 의한 과도한 가열이 방지된다.
상기와 같이 구성된 플라즈마 토치에서는 전극과 피절단재 사이의 통전에 따라 형성된 플라즈마 아크는 노즐의 분출구를 통과할 때에 냉각되면서 압축되어 피절단재를 용융하고 또한 용융물을 배제하여 절단할 수 있다.
플라즈마 절단에서는 절단속도가 빠를지언정 가스절단과 비교하여 절단폭이 크다는 문제점이 있다.
이로 인해 플라즈마 절단에서는 플라즈마 아크를 가늘게 압축함으로써 절단폭을 좁게 하는 것이 행해지고 있다.
특히, 고품질의 절단을 실시하는 경우 전류밀도를 높게 하는 것이 필요하게 되는데, 이를 위해서도 플라즈마 아크를 충분히 압축할 필요가 있다.
플라즈마 아크를 압축하기 위해서는 노즐, 특히 플라즈마 아크를 분사하는 분출구의 주위를 효과적으로 냉각시킬 필요가 있지만, 상기 종래 기술에 기재되어 있는 바와 같이 노즐의 외주면과 캡의 내주면의 사이에 냉각수 통로를 구성한 경우, 이 통로는 분출구의 근처까지 형성되지만 플라즈마 토치에서 공급되는 냉각수는 본체 부분의 근방(공급로에서 배수로의 최단거리)에서 순환하게 말아 노즐의 선단부분(분출구근방)에서는 냉각수의 흐름이 정체되어 냉각이 불충분해지는 문제가 있었으며, 이로 인해 노즐의 수명을 단축하게 되어 작업자가 자주 노즐을 교체해야 하는 문제가 있다
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 수랭식 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 플라즈마 불꽃에 의한 노즐의 손상을 최소화하여 노즐의 수명을 연장시킬 수 있는 수랭식 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 내부에 가스와 에어의 유입 유로, 냉각수의 유입 및 배출 유로가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체와, 상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체와, 상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극과, 상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브와, 상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체와, 상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체와, 상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자와, 일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐과, 상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡 및, 상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치를 제공한다.
상기 제1 본체의 타측에는 연결관부재가 결합되되, 상기 연결관부재는 상기 제1 본체의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유로와 연결되는 냉각수 공급 유로가 형성된 제1 관과, 상기 제1 관의 외부에 가스 유입 유로와 연결되는 메인 가스 유로가 형성되게 상기 제1 관에 결합되는 제2 관과, 상기 제2 관의 외주면에 결합되는 절연관과, 상기 제1 관의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로와 연통되는 중공이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로와 연결되는 가스 공급관이 구비된 연결관으로 이루어지되, 상기 제2 관의 양단부 중 어느 하나의 단부는 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 접지되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결관부재의 단부에는 용접케이블이 결합되고, 상기 용접케이블은 나동선과, 상기 나동선의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로를 형성하는 편조호스와, 상기 편조호스의 외주면에 결합되는 동테이프와, 상기 동테이프의 외주면에 위치되는 외피호스와, 외주면의 일부분이 상기 편조호스의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 상기 나동선의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구와, 상기 연결구의 단부에 구비된 소켓으로 이루어지되, 상기 동테이프의 어느 한쪽 단부는 상기 한 쌍의 연결구 중 어느 하나와 접지되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결관에는 일단이 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 결합되고, 타단이 상기 파이롯트 단자에 결합되는 연결케이블이 구비되되, 상기 연결케이블의 길이방향 소정 위치에는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈이 형성된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐에 결합되어 그 내주면과 상기 한 쌍의 'T'자형 홈의 사이에 상기 제3 냉각수 유로를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에는 상기 제2 냉각수 유로와 상기 제3 냉각수 유로를 연결시키는 복수개의 관통홀이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐과, 상기 제2 노즐의 단부에 결합되어 그 내측면과 상기 제2 노즐의 외측면 사이에 상기 제2 에어 유로와 연결되는 제3 에어 유로를 형성시키는 제3 노즐과, 상기 제3 노즐이 상기 제2 노즐의 단부에 고정되도록 상기 제2 노즐에 삽입되고, 일측 내주면이 상기 제1 나사부에 결합되는 노즐캡으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플라즈마 불꽃에 의한 노즐의 손상을 최소화하여 노즐의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수핼식 플라즈마 토치의 분해 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에서의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면.
도 7은 도 1에 도시된 연결케이블의 부분 확대 단면도.
도 8은 도 7에 도시된 I-I선 및 II-II선의 단면도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
110; 제1 본체 154; 제1 에어 유로
112; 몸체 156; 제2 나사부
112a, 가스 유입 유로 160; 제3 본체
112b; 에어 유입 유로 162; 제2 냉각수 유로
112c; 냉각수 유입 유로 164; 제1 나사부
112d; 냉각수 배출 유로 170; 파이롯트 단자
114; 제1 직경부 180; 노즐
116; 제2 직경부 180a; 제3 냉각수 유로
117; 제1 냉각수 순환관 180b; 제2 가스 유로
118; 제2 냉각수 순환관 182; 제1 노즐
119; 한 쌍의 에어 배출관 182a; 'T'자형 홈
120; 제2 본체 184; 제2 노즐
122; 제1 가스 유로 184a; 관통홀
130; 전극 186; 제3 노즐
132; 전극재 186a; 제3 에어 유로
140; 냉각수 튜브 188; 노즐캡
142; 냉각수 순환 유로 190; 내부캡
150; 절연체 192; 제2 에어 유로
152; 제1 냉각수 유로 200; 외부캡
210; 연결관부재
212; 제1 관
212a; 냉각수 공급 유로
214; 제2 관
214a; 메인 가스 유로
216; 절연관
218; 연결관
218a; 중공
218b; 가스 공급관
220; 연결케이블
222; 스위치
230; 용접케이블
232; 나동선
233; 편조호스
233a; 냉각수 공급통로
234; 동테이프
235; 외피호스
236; 한 쌍의 연결구
237; 소켓
이하. 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 단면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치의 분해 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수핼식 플라즈마 토치의 분해 단면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에서의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면, 도 7은 도 1에 도시된 연결케이블의 부분 확대 단면도, 도 8은 도 7에 도시된 I-I선 및 II-II선의 단면도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치(100)는 제1 본체(110), 제2 본체(120), 전극(130), 냉각수 튜브(140), 절연체(150), 제3 본체(160), 파이롯트 단자(170), 노즐(180), 내부캡(190), 외부캡(200)으로 구성된다.
제1 본체(110)는 내부에 가스와 에어의 유입 유로(112a, 112b), 냉각수의 유입 및 배출 유로(112c, 112d)가 형성된 몸체(112)와, 몸체(110)의 중심부에 냉각수의 유입 유로(112c)와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부(114)와, 제1 직경부(114)로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체(110)에 돌출 형성된 제2 직경부(116)로 이루어진다.
여기서, 제1 본체(110)의 가장자리에는 원주방향을 따라 제1 및 제2 냉각수 순환관(117)이 상호 대칭되게 등 거리 이격되게 설치된다. 또한, 제1 및 제2 냉각수 순환관(117, 118)의 사이에는 한 쌍의 에어 배출관(119)이 에어 유입 유로(112b)와 연결되게 설치된다.
아울러, 제1 본체(110)의 타측에는 연결관부재(210)가 결합되는데, 이 연결관부재(210)는 제1 본체(110)의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유입 유로(112c)와 연결되는 냉각수 공급 유로(212a)가 형성된 제1 관(212)과, 제1 관(212)의 외부에 가스 유입 유로(112a)와 연결되는 메인 가스 유로(214a)가 형성되게 제1 관(212)에 결합되는 제2 관(214)과, 제2 관(214)의 외주면에 결합되는 절연관(216)과, 제1 관(212)의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로(212a)와 연통되는 중공(218a)이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로(214a)와 연결되는 가스 공급관(218b)이 구된 연결관(218)으로 이루어진다.
이때, 제2 관(214)의 양쪽 단부 중 어느 하나의 단부는 연결관(218)의 외주면 소정 위치에 접지되는 것이 바람직한데, 이는 후술하는 연결케이블(220)의 나동선(232)을 통해 연결관(218)으로 공급되는 본 전류인 음(-)의 전류가 제1 관(212)으로 공급될 때 제2 관(214)에도 함께 공급되게 함으로써 제1 관(212)과 제2 관(214)에 음(-)의 전류가 같은 방향으로 평행하게 흐르도록 하기 위함이다.
즉, 제1 관(212)과 제2 관(214)에 음(-)의 전류가 같은 방향으로 평행하게 흐르기 때문에 제1 관(212)과 제2 관(214)에는 흐르는 두 개의 전류에 의해 각각의 자기장이 만들어지게 되고, 이 두 개의 자기장 사이에서 발생되는 힘이 메인 가스 유로(214a)를 향해 발생되기 때문에 메인 가스 유로(214a)를 통과하는 가스의 이동속도가 빨라지게 한다.
여기서, 연결관(218)에는 일단이 연결관(218)의 외주면 소정 위치에 결합되고, 타단이 파이롯트 단자(170)에 결합되는 연결케이블(220)이 구비되고, 연결케이블(220)의 길이방향 소정 위치에는 스위치(222)가 설치되는 것이 바람직한데, 이는 작업자가 선택적으로 파이롯트 단자(170)를 통해 본 전류인 음(-)의 전류를 제3 본체(160)에 공급하여 노즐(180)로 공급되게 함으로써 노즐(180)의 내주면과 전극(130)의 외주면 사이에 형성된 제2 가스 유로(180b)를 통과하는 가스의 이동속도가 빨라지게 한다.
즉, 파이롯트 단자(170)를 통해 본 전류인 음(-)의 전류가 제3 본체(160)에 공급된 후 노즐(180)로 공급되면, 전극(130)과 노즐(180)에는 음(-)의 전류가 같은 방향으로 평행하게 흐르게 되고, 이로 인해 전극(130)과 노즐(180)에는 흐르는 두 개의 전류에 의해 각각 자기장이 만들어지게 됨으로써 이 두 개의 자기장 사이에서 발생되는 힘이 제2 가스 유로(180b)를 향해 발생되어 제2 가스 유로(180b)를 통과하는 가스의 이동속도가 빨라지게 되는 것이다.
또한, 연결관부재(210)의 단부에는 용접케이블(230)이 결합되는데, 용접케이블(230)은 음(-)의 전류를 연결관부재(210)에 공급하는 나동선(232)과, 나동선(232)의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로(233a)를 형성하는 편조호스(233)와, 편조호스(233)의 외주면에 결합되는 동테이프(234)와, 동테이프(234)의 외주면에 위치되는 외피호스(235)와, 외주면의 일부분이 편조호스(233)의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 나동선(232)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구(236)와, 연결구(236)의 단부에 구비된 소켓(237)으로 이루어진다.
여기서, 동테이프(234)의 어느 한쪽 단부는 한 쌍의 연결구(236) 중 어느 하나와 접지되는 것이 바람직하다.
또한, 편조호스(233)의 외주면에는 동테이프(234) 대신에 동선이 편조되어 결합되는 것도 가능하다.
제2 본체(120)는 제2 직경부(116)의 외주면에 결합되어 제1 직경부(114)와 제2 직경부(116)의 외측에 가스 유입 유로(112a)와 연결되는 제1 가스 유로(122)를 형성시킨다.
이때, 가스 유입 유로(112a)를 통해 제1 가스 유로(122)로 공급된 가스는 제1 가스 유로(122)를 통과하면서 이동속도가 빨라지게 된다.
즉, 연결관부재(210)를 통해 제1 본체(110)로 공급된 후 후술하는 전극(130)으로 공급되는 본 전류인 음(-)의 전류가 제2 본체(120)에도 같은 방향으로 평행하게 흐르기 때문에 제1 본체(110)와 제2 본체(120)에는 흐르는 두 개의 전류에 의해 각각의 자기장이 만들어지게 되고, 이 두 개의 자기장 사이에서 발생되는 힘이 제1 가스 유로(122)를 향해 발생되기 때문에 제1 가스 유로(122)를 통과하는 가스의 이동속도가 빨라지게 되는 것이다.
전극(130)은 제1 직경부(114)의 단부에 착탈 가능하게 결합되어 후술하는 냉각수 튜브(140)를 감싸 냉각수의 유출을 차단하며 제1 본체(110)와 제2 본체(120)를 통해 공급된 (-)의 전류를 공급받아 양(+)의 전류가 인가된 모재(미도시)와의 사이에서 플라즈마 불꽃을 발생시키는 것으로서, 선단부 중앙에는 고온방출성 재료(예를 들면, 하프늄 또는 지르코늄)인 전극재(132)가 구비된다.
냉각수 튜브(140)는 제1 본체(110)의 중앙에 삽입되어 냉각수 유입 유로(112c)를 통해 공급되는 냉각수를 전극(130)으로 공급한다.
이때, 제1 본체(110)의 중앙에 삽입된 냉각수 튜브(140)는 그 외주면과 제1 직경부(114) 및 전극(130)의 내주면 사이에 냉각수 순환 유로(142)를 형성시켜 냉각수 유입 유로(112c)를 통해 전극(130)으로 공급된 냉각수가 제1 냉각수 순환관(117)으로 공급되게 한다.
절연체(150)는 제2 본체(120)의 단부에 삽입 결합되고, 내부에는 제1 및 제2 냉각수 순환관(117, 118)과 연결되는 제1 냉각수 유로(152)와, 제1 냉각수 유로(152)로부터 등 거리 이격되어 전술한 한 쌍의 에어 배출관(119)과 연결되는 제1 에어 유로(154)가 형성된다.
제3 본체(160)는 절연체(150)의 단부에 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로(152)와 연결되는 제2 냉각수 유로(162)가 형성된다.
파이롯트 단자(170)는 전극(130)과 노즐(180) 사이에서 최초 플라즈마 불꽃이 발생될 수 있게 파이롯트 전류를 노즐(180)에 공급하는 것으로서, 제1 본체(110), 제2 본체(120) 및, 절연체(150)를 관통하여 제3 본체(160)의 소정 위치에 접지된다.
노즐(180)은 일측 중심부가 제3 본체(160)의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 제3 본체(160)의 외주면에 형성된 제1 나사부(164)에 결합되며, 내부에는 제2 냉각수 유로(162)와 연결되는 제3 냉각수 유로(180a)가 형성된다.
또한, 노즐(180)은 그 내주면과 전극(130)의 외주면 사이에 제2 가스 유로(180b)를 형성시킨다.
이러한, 노즐(180)은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈(182a)이 형성된 제1 노즐(182)과, 제1 노즐(182)에 결합되어 그 내주면과 한 쌍의 'T'자형 홈(182a)의 사이에 제3 냉각수 유로(180a)를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에 제2 냉각수 유로(162)와 제3 냉각수 유로(180a)를 연결시키는 복수개의 관통홀(184a)이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐(184)과, 제2 노즐(184)의 단부에 결합되어 그 내측면과 제2 노즐(184)의 외측면 사이에 후술하는 제2 에어 유로(192)와 연결되는 제3 에어 유로(186a)를 형성시키는 제3 노즐(186)과, 제3 노즐(186)이 제2 노즐(184)의 단부에 고정되게 제2 노즐(184)에 삽입되고, 일측 내주면이 제1 나사부(164)에 결합되는 노즐캡(188)으로 이루어진다.
내부캡(190)은 노즐(180)이 내부에 위치되도록 절연체(150)의 외주면에 형성된 제2 나사부(156)에 결합되어 그 내주면과 노즐캡(188)의 외주면 사이에 제1 에어 유로(154)와 연결되는 제2 에어유로(192)를 형성한다.
또한, 내부캡(190)의 외부면에는 절연 재질로 이루어진 외부캡(200)이 결합된다.
이하, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 수랭식 플라즈마 토치의 사용상태를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 먼저 용접케이블(230)의 냉각수 공급통로(233a)를 통해 공급되는 냉각수는 연결관부재(210)의 중공(218a)과 냉각수 공급 유로(212a)를 통과한 후 제1 본체(110)의 냉각수 유입 유로(112c)로 공급된다.
냉각수 유입 유로(112c)로 공급된 냉각수는 냉각수 튜브(140)의 내부를 따라 전극(130)으로 공급되어 전극(130)을 냉각시키고, 전극(130)을 냉각시킨 후 냉각수 튜브(140)의 외주면과 제1 직경부(114) 및 전극(130)의 내주면 사이에 형성된 냉각수 순환 유로(142)를 통해 제1 냉각수 순환관(117)으로 이동된다.
제1 냉각수 순환관(117)으로 이동된 냉각수는 절연체(150)와 제3 본체(160)의 내부에 상호 연결되게 형성된 제1 냉각수 유로(152)와 제2 냉각수 유로(152)를 순차적으로 통과한 후 노즐(180)의 내부에 형성된 제3 냉각수 유로(180a)로 공급된 후, 제3 냉각수 유로(180a)을 따라 노즐(180a)의 내부를 순환하면서 노즐(180)을 냉각시킨다.
제3 냉각수 유로(180a)의 내부에 공급되어 노즐(180)을 냉각시킨 냉각수는 다시 절연체(150)와 제3 본체(160)의 내부에 상호 연결되게 형성된 제1 냉각수 유로(152)와 제2 냉각수 유로(152)를 통과한 후 제2 냉각수 순환관(117)으로 이동된 후 제1 본체(110)에 형성된 냉각수 배출 유로(112d)로 이동하여 냉각수 배출 유로(112d)에 결합된 냉각수 배출관(115)으로 통해 배출된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 에어의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 본체(110)의 단부에 결합된 에어 공급관(113)을 통해 에어가 에어 유입 유로(112b)로 공급되면 에어 유입 유로(112b)에 공급된 에어는 제1 본체(110)의 가장자리에는 원주방향을 따라 설치된 한 쌍의 에어 배출관(119)으로 공급된다.
한 쌍의 에어 배출관(119)으로 공급된 에어는 절연체(150)의 내부에 형성된 제1 에어 유로(154)로 공급된 후 내부캡(190)의 내주면과 노즐(180)의 외주면 사이에 형성된 제2 에어 유로(192)를 통과한 다음 제2 노즐(184)과 제3 노즐(186) 사이에 형성된 제3 에어 유로(186a)를 통과한 후 배출된다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 수랭식 플라즈마 토치에서 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면, 도 6b는 도 6a에 도시된 제1 가스 유로와 제2 가스 유로에서의 가스의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 6a와 도 6b를 참조하면, 연결관부재(210)에 구비된 가스 공급관(218b)을 통해 가스가 메인 가스 유로(214a)로 공급된다. 메인 가스 유로(214a)로 공급된 가스는 제1 본체(110)에 형성된 가스 유입 유로(112a)로 공급된 후, 제1 본체(110)와 제2 본체(120)의 내부에 형성된 제1 가스 유로(122)로 공급된다.
제1 가스 유로(122)로 공급된 가스는 노즐(180)의 내주면과 전극(130)의 외주면 사이에 형성된 제2 가스 유로(180b)를 통과한 후 전극(130)의 단부와 노즐(180)의 내측 단부 사이에 형성된 공간으로 이동한다.
이후, 전극(130)과 노즐(180) 간의 간극에서의 전위차에 의해서 고밀도 가스체가 형성되며, 이러한 상태를 파이롯트 아크빔(PLASMA)이라 한다. 이때 발생된 고밀도 가스체 아크빔은 저항을 통하여 낮은 전류만 통전시킨 상태이므로 파워가 약한 상태인데, 이 아크빔을 절단대상과 이행시키면 대전류가 쇼트되어 순간적으로 기설정된 전자이온이 연송적으로 이행되게 된다. 이후, 절단대상이 되는 물체를 향하여, 플라즈마 가스가 외부캡(200)을 통과하여 외부로 배출된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 수랭식 플라즈마 토치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 토치의 구조가 간단하면서도 고온의 플라즈마 불꽃방향의 속도를 증대시킬 수 있고, 냉각 효율이 개선되어 노즐과 전극을 오래 사용할 수 있으며 고전압을 인가할 수 있는 수랭식 플라즈마 토치에 이용 가능하다.

Claims (5)

  1. 내부에 가스와 에어의 유입 유로, 냉각수의 유입 및 배출 유로가 형성된 몸체와, 상기 몸체의 중심부에 상기 냉각수의 유입 유로와 연결되게 돌출 형성된 제1 직경부와, 상기 제1 직경부로부터 등 거리 이격되게 상기 몸체에 돌출 형성된 제2 직경부로 이루어진 제1 본체;
    상기 제1 본체에 일측 단부에 결합되어 상기 제1 직경부와 상기 제2 직경부의 외측에 상기 가스 유입 유로와 연결되는 제1 가스유로를 형성시키는 제2 본체;
    상기 제1 직경부의 단부에 결합되는 전극;
    상기 제1 본체의 중앙에 삽입되어 냉각수를 상기 전극으로 공급하는 냉각수 튜브;
    상기 제2 본체의 단부에 삽입 결합되고, 내부에 제1 냉각수 유로가 형성되고, 상기 제1 냉각수 유로로부터 등 거리 이격되게 제1 에어 유로가 구비된 절연체;
    상기 절연체의 단부에 결합되고, 내부에 상기 제1 냉각수 유로와 연결되는 제2 냉각수 유로가 형성된 제3 본체;
    상기 제1 본체, 제2 본체 및, 절연체를 관통하여 상기 제3 본체의 소정 위치에 접지되는 파이롯트 단자;
    일측 중심부가 상기 제3 본체의 단부에 삽입되고, 외측 내주면이 상기 제3 본체의 외주면에 형성된 제1 나사부에 결합되며, 내부에는 상기 제2 냉각수 유로와 연결되는 제3 냉각수 유로가 형성된 노즐;
    상기 노즐이 내부에 위치되도록 상기 절연체의 외주면에 형성된 제2 나사부에 결합되어 그 내주면과 상기 노즐의 외주면 사이에 상기 제1 에어 유로와 연결되는 제2 에어 유로를 형성시키는 내부캡; 및,
    상기 내부캡의 외부에 결합되는 외부캡;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 본체의 타측에는 연결관부재가 결합되되, 상기 연결관부재는 상기 제1 본체의 타측에 결합되고, 내부에 냉각수 유로와 연결되는 냉각수 공급 유로가 형성된 제1 관과, 상기 제1 관의 외부에 가스 유입 유로와 연결되는 메인 가스 유로가 형성되게 상기 제1 관에 결합되는 제2 관과, 상기 제2 관의 외주면에 결합되는 절연관과, 상기 제1 관의 단부에 결합되고 중심부에 냉각수 공급 유로와 연통되는 중공이 형성되고, 가장자리 소정 위치에는 메인 가스 유로와 연결되는 가스 공급관이 구비된 연결관으로 이루어지되,
    상기 제2 관의 양단부 중 어느 하나의 단부는 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 접지되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결관부재의 단부에는 용접케이블이 결합되고, 상기 용접케이블은 나동선과, 상기 나동선의 외주면 상에 일정간격을 두고 위치되어 냉각수 공급통로를 형성하는 편조호스와, 상기 편조호스의 외주면에 결합되는 동테이프와, 상기 동테이프의 외주면에 위치되는 외피호스와, 외주면의 일부분이 상기 편조호스의 양단부에 각각 삽입되고, 각각의 단부가 상기 나동선의 양단부에 결합되는 한 쌍의 연결구와, 상기 연결구의 단부에 구비된 소켓으로 이루어지되,
    상기 동테이프의 어느 한쪽 단부는 상기 한 쌍의 연결구 중 어느 하나와 접지되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결관에는 일단이 상기 연결관의 외주면 소정 위치에 결합되고, 타단이 상기 파이롯트 단자에 결합되는 연결케이블이 구비되되, 상기 연결케이블의 길이방향 소정 위치에는 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 외주면에 원주방향을 따라 등 거리 이격되어 상호 대칭되게 형성된 한 쌍의 'T'자형 홈이 형성된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐에 결합되어 그 내주면과 상기 한 쌍의 'T'자형 홈의 사이에 상기 제3 냉각수 유로를 형성시키고, 높이 방향 소정 위치에는 상기 제2 냉각수 유로와 상기 제3 냉각수 유로를 연결시키는 복수개의 관통홀이 원주방향을 따라 형성된 제2 노즐과, 상기 제2 노즐의 단부에 결합되어 그 내측면과 상기 제2 노즐의 외측면 사이에 상기 제2 에어 유로와 연결되는 제3 에어 유로를 형성시키는 제3 노즐과, 상기 제3 노즐이 상기 제2 노즐의 단부에 고정되도록 상기 제2 노즐에 삽입되고, 일측 내주면이 상기 제1 나사부에 결합되는 노즐캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수랭식 플라즈마 토치.
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