KR200173555Y1

KR200173555Y1 - 플라즈마 토오치

Info

Publication number: KR200173555Y1
Application number: KR2019990020939U
Authority: KR
Inventors: 황지성
Original assignee: 황지성
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2009-09-30

Abstract

이 고안은 플라즈마 토오치에 있어서, 노즐(5)의 기부에 나사 없는 관상 평면 결합부(55)를, 양극관(4) 선단 관상 평면 접속부(45)를 각각 조성하여 결합부(55)를 접속부(45)에 삽입하여 노즐을 연결 설치하고, 전극 팁(3)과 노즐(5) 사이에 대응된 원추 경사면(36,56)을 설치하여 원추 아-크 터널(32)을 조성하며, 양극관(4)에 스크류 결합되는 몰딩 캡(25)과 노즐(5)의 외면에 대응된 원추 접속면(27,57)을 조성하고 원추 접속면(27)에 상기 터닝 분사공에 부합되는 냉각공기 분출용 등간격 터닝 분사홈(26)을 조성하여 구성한 것이 특징인 플라즈마 토오치 이다.

Description

플라즈마 토오치 { PLASMA TORCH }

이 고안은 절단용 플라즈마 토오치의 개량 고안으로, 냉각관(Cooling tube)과 전극팁의 구조를 개선하여 사용 수명을 연장하고 절단력을 향상시킨 플라즈마 토오치를 제공하려는 것이다.

토오치와 모재를 음극(-)과 양극(+)으로 대전 시키고 고속 플라즈마염(340m/sec)과 심층 파이롯드아-크(Pilot ARC/심층 화염이 플라즈마임)로 모재를 절단하는 것을 플라즈마 절단이라 한다. 플라즈마제트(Plasma-jet)는 토오치에서 아-크열로 해리시킨 기체를 고속으로 분출시켜 얻고 있다.

수 만℃의 고온에 이르는 플라즈마염은 수 인치 두께의 철판, 스텐레스판 기타의 비철금속판을 절단한다. 플라즈마염을 가늘게 유도 함으로써 복잡한 곡선을따라 두께가 얇은 철판을 고속으로 절단할 수 있다.

플라즈마는 해리 기체에 따라 질소플라즈마(수소+질소), 알곤가스플라즈마(알곤+수소), 산소플라즈마 또는 에어플라즈마 등이 사용된다. 절단용으로 가장많이 사용되는 플라즈마는 경제성이 높은 에어 플라즈마 이다.

플라즈마 절단의 장점은 고온염의 방출로 빠른 용융절단을 실현하며 레이져 절단에서 처럼 열변형이 거의 없는 절단물을 얻는데 있다. 또한 플라즈마는 레이저에 비하여 저렴하고 저출력으로 두꺼운 재료를 절단할 수 있는 이점이 있으나 레이저 절단보다 절단폭이 넓어지는 흠이 있다.

플라즈마 절단장치는 플라즈마 토오치와, 제습 압축공기 공급 장치와, 전류 공급장치로 되어 있다. 종래 에어-플라즈마 토오치를 도4에 인용 하였다. 토오치 중심부의 냉각관(61)으로 제습된 압축 공기(5㎏/㎠)가 공급된다. 압축공기는 음극관(62) 선단의 하프늄(72)을 매설한 전극팁(63) 내부에서 예열되어 4개의 분산 안내홈(64)을 통해 음극관(62)내부로 흐르고, 분기공(65)을 통과한 후 절연체(74)에 지지된 양극관(66) 선단의 노즐(67)과 전극팁(63)이 조성하는 돔형 아-크터널(68)을 통과 하면서 아-크열로 열 해리되어 분사구(73)에서 플라즈염으로 분출되는 것이고, 토오치 내부에서 일부 공기는 음극관(62)으로부터 관로(69)에 안내되어 노즐(67)과 캡(70) 사이 분사공(71)에서 노즐(67)을 냉각시키면서 플라즈마염 주변으로 분출되는 것이다.

이와 같은 종래 플라즈마 토오치에서 전극 팁은 사용 수명으 수 시간 내외로 수명이 짧은 소모품이고 공기중의 습도가 높을 때 그 수명은 더욱 짧아진다. 전극 팁의 수명을 결정하는 요인으로는 토오치 내부에서 미량의 수분이 전극 팁을 산화시켜 변형을 초래하고 특히 안내홈을 변형시켜 공기 유통량을 감소 시키고 공기 밀도의 불균일을 초래함에 있다. 심한경우 안내홈이 녹아 유로를 폐쇄 시키므로 토오치에 치명적인 손상을 발생시킨다.

또한 종래 토오치의 세라믹 캡은 파손이 쉽고, 냉각 효율 및 정밀도가 적고, 아-크 집속 구조가 결여 되어 있으며, 몰드타입 캡은 저용량에 토오치용이며, 냉각 효율이 저조하고 시야각이 좁은 단점을 가지는 것이었다.

이 고안은 파손이 거의 없는 몰드타 캡을 사용하고 분사 공기를 아-크 주위로 터닝(Turning)시켜 아-크를 집속함과 동시에 냉각 효율을 높이게 하고, 캡은 나사부 없이 조립하는 노즐을 지지하도록 구성하며, 노즐 조립부를 관상 평면 결합부로 구성하여 노즐 조립시 토오치를 손상하는 동 분말의 발생량이 최소화 하도록 함과 동시에 제작이 용이하게 구성 하고, 노즐과 전극팁 사이에 아크 발생 효율을 높이는 것으로 알려진 원추형 아-크 터널을 조성한 플라즈마 토오치를 제공 하려는 것이다.

도1은 이 고안의 조립 단면 상세도

도2는 캡의 일부 절개 사시도

도3은 전극 팁의 사시도

도4는 종래 토오치의 단면도

＜ 도면 주요부호의 설명 >

5:노즐 55:결합부 4:양극관 45:접속부 55:결합부 3:팁 36,56:경사면 32:아-크 터널 25:몰딩캡 27,57:접속면 26:분사홈

이고안을 첨부 도면에 따라서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

냉각관(1) 주변 음극관(2) 선단에 전극 팁(3)을 부착하여 전극팁(3)과 냉각관(1) 내부에 냉각 통로를 조성하며, 음극관(2) 외면 절연체(41)에 지지되는 양극관(4)에 노즐(5)을 연결 설치하고, 양극관(4)의 방열부(44)부에 냉각 공기를 공급하기 위한 연결통로(23,42) 및 압축공기 터닝 분사공(43)을 설치하고, 냉각관(1)의 선단에서 음극관(2)의 냉각통로(21)에 직접 연결되는 냉각통로(31)를 전극 팁(3)내에 조성하고, 음극관의 냉각 통로(21)보다 좁혀 공기밀도를 높인 전극팁의 냉각통로(31)에서 분기공(33)을 통해 아-크터널로 급기하도록 구성하여 된 것에 있어서,

노즐(5)의 기부에 나사 없는 관상 평면 결합부(55)를, 양극관(4) 선단 관상 평면 접속부(45)를 각각 조성하여 결합부(55)를 접속부(45)에 삽입하여 노즐을 연결 설치하고, 전극 팁(3)과 노즐(5) 사이에 대응된 원추 경사면(36,56)을 설치하여 원추 아-크 터널(32)을 조성하며, 양극관(4)에 스크류 결합되는 몰딩 캡(25)과 노즐(5)의 외면에 대응된 원추 접속면(27,57)을 조성하고 원추 접속면(27)에 상기 터닝 분사공에 부합되는 나선각(29)으로 냉각공기 분사 하는 등간격 터닝 분사홈(26)을 조성하여 구성한 것이다.

상기 플라즈마 토오치(10)는 제습된 압축 공기(예 5㎏/㎠)를 공급관을 통해 냉각관(1)에 공급하고 약 10여초를 경과하여 토오치 내에서 기류가 안정화 되었을 때 음극 아-크 전류를 냉각관(1)에, 양극 아-크 전류를 단자를 통해 양극관(4)에 공급하면 토오치(10) 노즐(5)의 분출공에서 플라즈마염이 방출된다. 방출 플라즈마염을 양극이 대전된 모재에 접촉시키면 모재와 토오치 사이에 파이롯드아-크(Pilot ARC)가 발생되어 심층 플라즈마염으로 모재를 절단하게 되는 것이다.

이 고안은 나사 없는 노즐(5)의 관상 평면 결합부(55)와 양극관(4)의 관상 평면 접속부(45)로서 노즐(5)을 양극관(4) 선단에 조립하고 양극관(4)에 스크류 결합되는 캡(25)의 원추 접속면(27)이 노즐(5)의 원추 접속면(57)을 가압하여 노즐의 이탈을 방지하는 것으로서, 노즐의 조립 분해시 노즐 내에서 동 분말의 발생을 극소화 시켜 동 분말에 의한 토오치의 손상을 감소 시키게 되는 것이고,

전극 팁(3)과 노즐(5) 사이에 대응된 원추 경사면(36,56)을 설치함으로써 원추상 아-크 터널(32)에서 아-크를 발생시켜 아-크 효율을 높이는 것이며,

캡(25)과 노즐(5)의 외면에 대응된 원추 접속면(27,57)을 조성하고 원추 접속면(27)에 상기 터닝 분사공(43)에 부합되는 냉각공기 분출용 등간격 터닝 분사홈(26)을 조성하여 고압 냉각공기를 노즐(5)의 경사면을 따라 플라즈마염 주위에 회류시킴 으로써 플라즈마염의 집속도 및 노즐의 냉각 효율을 높여주는 것이다.

상기와 같이 이 고안은 파손이 거의 없는 몰드타 캡을 사용하고 분사 공기를 아-크 주위로 터닝(Turning)시켜 아-크를 집속함과 동시에 냉각 효율을 높이고, 캡은 나사부 없이 조립하는 노즐을 지지하며, 노즐 조립부를 관상 평면 결합부로 구성하여 노즐 조립시 토오치를 손상하는 동 분말의 발생량이 최소화 하도록 함과 동시에 제작이 용이하게 하고, 노즐과 전극팁 사이에 아크 발생 효율을 높이는 것으로 알려진 원추형 아-크 터널을 조성한 플라즈마 토오치를 제공 하는 것이다.

Claims

플라즈마 토오치에 있어서, 노즐(5)의 기부에 나사 없는 관상 평면 결합부(55)를, 양극관(4) 선단 관상 평면 접속부(45)를 각각 조성하여 결합부(55)를 접속부(45)에 삽입하여 노즐을 연결 설치하고, 전극 팁(3)과 노즐(5) 사이에 대응된 원추 경사면(36,56)을 설치하여 원추 아-크 터널(32)을 조성하며, 양극관(4)에 스크류 결합되는 몰딩 캡(25)과 노즐(5)의 외면에 대응된 원추 접속면(27,57)을 조성하고 원추 접속면(27)에 상기 터닝 분사공에 부합되는 냉각공기 분사용 등간격 터닝 분사홈(26)을 조성하여 구성한 것이 특징인 플라즈마 토오치.