KR102101493B1 - Plasma Torch - Google Patents

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김천우
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한국수력원자력 주식회사
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Abstract

본 발명은 고출력(MW급)이면서 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 토치에 관한 것으로, 원통 형상을 갖고 후방 전극부(110)와 전방 전극부(120) 사이에 배치되어 축방향(C)으로 가스가 흐르게 되는 원형의 채널(201)이 형성되어 적층된 복수의 세그먼트(210)으로 이루어진 토치몸체부(200);를 포함하며, 세그먼트(210)은 중앙에 채널(201)을 형성하게 되는 원형의 관통홀(211)이 형성되는 원형의 디스크 형상으로서, 세그먼트(210)의 일면에서 관통홀(211)을 따라서 나선형으로 형성되어 반응가스가 도입될 수 있도록 유로를 형성하는 복수의 가스공급포트(212)와; 관통홀(211)을 감싸도록 유로가 형성되어 냉각수가 흐르게 되는 냉각유로(213)와; 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 공급을 위한 유로를 형성하는 냉각수 공급유로(214)와; 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 배출을 위한 유로를 형성하는 냉각수 배출유로(215)와; 수직으로 관통 형성되어 방전 가스의 공급을 위한 유로를 형성하는 가스 공급유로(216)와; 가스 공급유로(216)에서 분기되어 가스 공급포트(212)로 연결되는 가스 분기유로(217)와; 냉각수 공급유로(214)에서 분기되어 냉각유로(213)로 연결되는 냉각수 공급분기유로(218)와; 냉각유로(213)에서 분기되어 냉각수 배출유로(215)로 연결되는 냉각수 배출분기유로(219);를 포함한다.The present invention relates to a plasma torch capable of generating plasma stably while having high power (MW class), and having a cylindrical shape and disposed between the rear electrode portion 110 and the front electrode portion 120 in the axial direction (C). Includes a torch body portion 200 formed of a plurality of segments 210 in which a circular channel 201 through which gas flows is formed, and the segment 210 includes a circular channel 201 in the center. A circular disk shape in which the through-hole 211 is formed, and is formed in a spiral shape along the through-hole 211 on one surface of the segment 210 to form a flow path so that a reaction gas can be introduced. 212); A cooling channel 213 through which a flow channel is formed to surround the through-hole 211 and cooling water flows; A cooling water supply channel 214 formed vertically through to form a flow channel for supply of cooling water; A cooling water discharge passage 215 formed vertically through and forming a flow passage for discharging the cooling water; A gas supply flow passage 216 formed vertically through to form a flow passage for supply of discharge gas; A gas branch flow path 217 branched from the gas supply flow path 216 and connected to the gas supply port 212; A cooling water supply branch channel 218 branched from the cooling water supply channel 214 and connected to the cooling channel 213; It includes; a cooling water discharge branch passage 219 branched from the cooling passage 213 and connected to the cooling water discharge passage 215.

Description

플라즈마 토치{Plasma Torch}Plasma Torch

본 발명은 플라즈마 토치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고출력(MW급)이면서 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma torch, and more particularly, to a plasma torch capable of generating plasma stably while having high power (MW class).

플라즈마 토치 용융로를 이용하여 금속 및 콘크리트 등의 비가연성 폐기물을 용융하기 위해서는 고출력이면서도 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 토치의 운영이 매우 중요하다.In order to melt non-combustible waste materials such as metal and concrete using a plasma torch melting furnace, it is very important to operate a plasma torch capable of generating plasma with high power and stability.

일반적으로, 플라즈마 토치는 내부전극을 공동형으로 구성하여 중심부에 질소, 아르곤 등의 가스를 유입시켜 플라즈마를 발생시킨다. 전극 외부에는 냉각유로를 구성하여 내부전극이 플라즈마 방전 및 고온에 의하여 전극 소재의 손실을 최소화하고 전극의 성능을 유지하여 안정적으로 플라즈마 토치를 관리한다.In general, the plasma torch is configured to form an internal electrode in a cavity type, and a gas such as nitrogen or argon is introduced into the center to generate plasma. A cooling flow path is formed on the outside of the electrode to minimize the loss of electrode material due to plasma discharge and high temperature, and to maintain the electrode performance to stably manage the plasma torch.

그러나 공동형 또는 막대형 또는 버튼형 타입의 플라즈마 토치는 내부에 냉각 및 가스 유입 통로가 단순하고 한군데에서 공급이 이루어져 냉각온도 편차에 의한 전극 냉각이 일정하지 않으며, 또한 가스 유량이 일정하지 않아서 플라즈마 아크의 요동이 심하게 발생되는 단점이 있다.However, the cavity or rod-type or button-type plasma torch has a simple cooling and gas inlet passage inside, and is supplied in one place, so that the electrode cooling due to the variation in cooling temperature is not constant, and the gas flow is not constant. There is a disadvantage that the fluctuation occurs severely.

이러한 경우에 폐기물의 용융과정에서 운전변수의 불안정이 발생되어 설비 안정성에 어려움이 발생될 수 있으며, 일반 공동형 및 버튼형의 경우에 전류가 높아지면 아크 길이가 줄어들어 가스 유량을 증가시켜야 하기 때문에 엔탈피가 상대적으로 낮다. 또한 전방 전극과 토치 몸체 사이의 전기 절연이 어렵고 음극점의 고정이 어려워 역극성 운전 시에 비정상 아킹이 발생되기 쉽고 MW급의 고출력 역극성 운전이 어렵다.In this case, the instability of operating variables may occur during the melting process of the waste, which may cause difficulties in equipment stability. In the case of the general cavity type and the button type, the enthalpy is reduced because the arc length decreases and the gas flow rate must be increased when the current increases. Relatively low. In addition, it is difficult to electrically insulate between the front electrode and the torch body, and it is difficult to fix the cathode point, so that abnormal arcing is likely to occur during the reverse polarity operation, and it is difficult to operate the MW class high-power reverse polarity.

공개특허공보 제10-2007-0025139호(공개일자: 2007.03.08.)Published Patent Publication No. 10-2007-0025139 (Publication date: 2007.03.08.) 등록특허공보 제10-1616487호(공고일자: 2016.04.28.)Registered Patent Publication No. 10-1616487 (Announcement date: 2016.04.28.)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 개선하고자 하는 것으로서, 개별 냉각 유로와 가스 유로가 형성된 단위 세그먼트로 이루어진 다판 구조의 전극 몸체부를 이용하여 고출력(MW급)이면서 안정적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 토치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention is intended to improve the problems of the prior art, and a plasma torch capable of generating plasma with high power (MW class) and stably using a multi-plate electrode body composed of unit segments in which individual cooling flow paths and gas flow paths are formed. Is to provide.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 토치는, 후방 전극부와; 전방 전극부과; 상기 전방 전극부에 마련되어 플라즈마 가스가 방출되는 노즐부와; 원통 형상을 갖고 상기 후방 전극부와 상기 전방 전극부 사이에 배치되어 축방향(C)으로 가스가 흐르게 되는 원형의 채널이 형성되어 적층된 복수의 세그먼트로 이루어진 토치몸체부;를 포함하며, 상기 세그먼트는, 중앙에 상기 채널을 형성하게 되는 원형의 관통홀이 형성되는 원형의 디스크 형상으로서, 상기 세그먼트의 일면에서 상기 관통홀을 따라서 나선형으로 형성되어 반응가스가 도입될 수 있도록 유로를 형성하는 복수의 가스공급포트와; 상기 관통홀을 감싸도록 유로가 형성되어 냉각수가 흐르게 되는 냉각유로와; 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 공급을 위한 유로를 형성하는 냉각수 공급유로와; 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 배출을 위한 유로를 형성하는 냉각수 배출유로와; 수직으로 관통 형성되어 방전 가스의 공급을 위한 유로를 형성하는 가스 공급유로와; 상기 가스 공급유로에서 분기되어 상기 가스 공급포트로 연결되는 가스 분기유로와; 상기 냉각수 공급유로에서 분기되어 상기 냉각유로로 연결되는 냉각수 공급분기유로와; 상기 냉각유로에서 분기되어 상기 냉각수 배출유로로 연결되는 냉각수 배출분기유로를 포함한다.Plasma torch according to the present invention for achieving this object, the rear electrode portion; Front electrode section; A nozzle unit provided on the front electrode unit to discharge plasma gas; It includes a cylindrical shape and a torch body portion consisting of a plurality of segments stacked by forming a circular channel through which gas flows in the axial direction (C) between the rear electrode portion and the front electrode portion. Is a circular disk shape in which a circular through hole forming the channel is formed in the center, and is formed in a spiral shape along the through hole on one surface of the segment to form a flow path so that a reaction gas can be introduced. A gas supply port; A cooling channel through which a flow channel is formed to surround the through-hole, and cooling water flows; A cooling water supply channel formed vertically through and forming a flow channel for supply of cooling water; A cooling water discharge flow path formed vertically and forming a flow path for discharging the cooling water; A gas supply flow path formed vertically through and forming a flow path for supply of discharge gas; A gas branch channel branched from the gas supply channel and connected to the gas supply port; A cooling water supply branch channel branched from the cooling water supply channel and connected to the cooling channel; And a cooling water discharge branch passage branched from the cooling passage and connected to the cooling water discharge passage.

바람직하게는, 상기 세그먼트는 상기 관통홀을 형성하도록 고리 형상의 몸체부를 갖고 그 몸체부의 외주면에 인입되어 상기 냉각유로를 형성하게 되는 구리 재질의 냉각블록을 더 포함한다.Preferably, the segment further includes a cooling block made of copper material having a ring-shaped body portion to form the through-hole and being introduced into an outer circumferential surface of the body portion to form the cooling passage.

바람직하게는, 상기 세그먼트는 상기 가스공급포트가 마련된 일면에 상기 가스공급포트의 바깥에 단차를 갖고 인입 형성된 실링면을 가지며, 상기 가스분기유로의 개구부로써 배기홀이 상기 실링면에 형성된다.Preferably, the segment has a sealing surface formed with a step on the outside of the gas supply port on one surface provided with the gas supply port, and an exhaust hole is formed in the sealing surface as an opening of the gas branch passage.

보다 바람직하게는, 상기 배기홀의 바깥에 상기 실링면에는 기밀부재가 마련되어 이웃한 세그먼트 사이의 기밀이 이루어진다.More preferably, an airtight member is provided on the sealing surface outside the exhaust hole to provide airtightness between adjacent segments.

바람직하게는, 상기 냉각수 공급유로, 냉각수 배출유로 및 가스 공급유로 중 적어도 하나는 각 세그먼트에 복수 개로 구성되며, 상기 토치몸체부의 길이에 따라서 두 개 이상의 구간으로 나누어 각 구간 별로 선택적으로 상기 가스 분기유로, 상기 냉각수 공급분기유로 또는 상기 냉각수 배출분기유로와 연결된다.Preferably, at least one of the cooling water supply flow path, the cooling water discharge flow path, and the gas supply flow path is composed of a plurality of segments, and is divided into two or more sections according to the length of the torch body portion, and the gas branch flow path is selectively selected for each section , It is connected to the cooling water supply branch channel or the cooling water discharge branch channel.

본 발명에 따른 플라즈마 토치는, 전방 전극부와 후방 전극부 사이에 토치몸체부를 복수 개의 디스크 형태의 세그먼트로 구성하고, 각 세그먼트에 개별적으로 방전 가스용 유로와 냉각수의 순환이 이루어질 수 있는 냉각 유로를 구비함으로써, 각 세그먼트에 안정적이고 일정한 방전 가스의 공급과 안정적인 냉각이 가능하여 MW급 이상의 고온 아크 기둥으로부터 전달되는 열부하를 분산시키고 한곳에 집중되는 열부하를 효율적으로 제거하여 이상 방전을 방지하고 안정적인 플라즈마를 발생시킬 수 있으며 운전모드의 전환도 수월하여 플라즈마 토치의 운영의 안정성을 도모할 수 있다.Plasma torch according to the present invention, the torch body portion between the front electrode portion and the rear electrode portion is composed of a plurality of disc-shaped segments, each segment separately for the discharge gas flow path and the cooling flow path for cooling water circulation can be made By providing, it is possible to supply stable and constant discharge gas to each segment and to ensure stable cooling, thereby dissipating heat loads transferred from MW-class or higher-temperature arc columns and efficiently removing heat loads concentrated in one place to prevent abnormal discharges and generate stable plasmas. It is possible to change the operation mode, and it is possible to improve the stability of the operation of the plasma torch.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 단면 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 사시 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 배면 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 단면 구성도.1 is a cross-sectional configuration of a plasma torch according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective configuration diagram of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention,
3 is a rear configuration diagram of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention,
4 is a cross-sectional configuration of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The specific structure or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are exemplified for the purpose of describing the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.Meanwhile, in the present invention, terms such as first and / or second may be used to describe various components, but the components are not limited to the terms. The above terms are only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, the first component may be referred to as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it should be understood that other components may be directly connected or connected to the other component, but may be present in the middle. something to do. On the other hand, when a component is referred to as being “directly connected” to or “directly in contact with” another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions for describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. The term "comprises" or "haves" in this specification is intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof is implemented, one or more other features or numbers, It should be understood that the presence or addition possibilities of steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하며, 플라즈마 토치의 공지된 구성에 대한 생략하고 요부 구성을 중심으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and a description will be given focusing on the configuration of the main parts, with the omission of known configurations of the plasma torch.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 단면 구성도이다.1 is a cross-sectional configuration diagram of a plasma torch according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 토치는, 후방 전극부(110), 전방 전극부(120), 노즐부(130) 및 후방 전극부(110)와 전방 전극부(120) 사이에 다판구조로 적층된 복수의 세그먼트(210)로 구성된 토치몸체부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the plasma torch according to the present embodiment includes a rear electrode unit 110, a front electrode unit 120, a nozzle unit 130, and a rear electrode unit 110 and a front electrode unit 120. It includes a torch body portion 200 composed of a plurality of segments 210 stacked in a multi-plate structure.

전방 전극부(210)와 후방 전극부(110)는 각각 양극 또는 음극과 전기결선이 이루어지며, 전원 공급이 이루어진다. 후방 전극부(110)는 일단이 폐쇄된 공동형 전극을 포함할 수 있으며, 별도로 양극 또는 음극과 전기결선이 이루어지는 보조 전극부를 더 포함할 수 있다. 전방 전극부(210)의 전단에는 고온의 플라즈마 가스가 방출되는 노즐부(130)가 마련된다.The front electrode unit 210 and the rear electrode unit 110 are electrically connected to an anode or a cathode, respectively, and power is supplied. The rear electrode unit 110 may include a cavity-type electrode with one end closed, and may further include an auxiliary electrode unit that is electrically connected to an anode or a cathode. At the front end of the front electrode unit 210, a nozzle unit 130 through which high-temperature plasma gas is emitted is provided.

각 전극은 전기적으로 절연되어 하우징 내에 수납된다.Each electrode is electrically insulated and housed in a housing.

특히, 본 발명에서 토치몸체부(200)는 축방향(C)으로 가스가 흐르게 되는 원형의 채널(201)이 형성되며, 이러한 토치몸체부(200)는 단위 세그먼트(210)이 서로 기밀을 갖고 적층된 다판 구조인 것을 특징으로 한다.In particular, in the present invention, the torch body portion 200 is formed with a circular channel 201 through which gas flows in the axial direction (C), and in the torch body portion 200, the unit segments 210 are airtight. It is characterized by a multi-layered structure.

후방 전극부(110)의 후단에는 방전 가스(예를 들어, 질소)를 공급하게 되는 가스 공급관(101)과 냉각수의 순환을 위한 냉각수 배관(102)이 연결된다. 참고로, 도 1에서 냉각수 배관(102)은 하나로 예시하고 있으나, 냉각수가 유입되는 냉각수 공급 배관과 냉각수의 배출이 이루어지는 냉각수 배출 배관이 따로 구분되어 마련될 수 있다.A gas supply pipe 101 for supplying discharge gas (eg, nitrogen) and a cooling water pipe 102 for circulation of cooling water are connected to a rear end of the rear electrode unit 110. For reference, in FIG. 1, the cooling water pipe 102 is illustrated as one, but the cooling water supply pipe through which the cooling water flows and the cooling water discharge pipe through which cooling water is discharged may be separately provided.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 사시 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 배면 구성도이다.2 is a perspective configuration diagram of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a rear configuration diagram of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참고하면, 세그먼트(210)은 중앙에 채널을 형성하게 되는 원형의 관통홀(211)이 형성되는 원형의 디스크 형상으로서, 일면에 관통홀(211)을 따라서 나선형으로 형성되어 반응가스가 도입될 수 있도록 유로를 형성하는 복수의 가스공급포트(212)와, 관통홀(211)을 감싸도록 유로가 형성되어 냉각수가 흐르게 되는 냉각유로(213)와, 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 공급을 위한 유로를 형성하는 냉각수 공급유로(214)와, 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 배출을 위한 유로를 형성하는 냉각수 배출유로(215)와, 수직으로 관통 형성되어 방전 가스의 공급을 위한 유로를 형성하는 가스 공급유로(216)와, 가스 공급유로(216)에서 분기되어 가스 공급포트(212)로 연결되는 가스 분기유로(217)와, 냉각수 공급유로(214)에서 분기되어 냉각유로(213)로 연결되는 냉각수 공급분기유로(218)와, 냉각유로(213)에서 분기되 냉각수 배출유로(215)로 연결되는 냉각수 배출분기유로(219)를 포함한다.2 and 3, the segment 210 is a circular disk shape in which a circular through hole 211 forming a channel is formed in the center, and is spirally formed along the through hole 211 on one surface. A plurality of gas supply ports 212 forming a flow path to allow the reaction gas to be introduced, a cooling flow path 213 through which a flow path is formed to surround the through-hole 211 and cooling water flows, and a cooling water formed through a vertical flow Cooling water supply flow path (214) forming a flow path for supply of the cooling water discharge flow path (215) is formed through the vertical flow to form a flow path for discharge of the cooling water, and is formed through the vertical flow path for the supply of discharge gas A gas supply flow path 216 forming a gas branch flow path 217 branched from the gas supply flow path 216 and connected to the gas supply port 212, and a cooling water flow path 214 branched from the cooling water supply flow path 214 ) Leads to cold It may include a supply branch channel 218 and a coolant discharge branch channel 219 connected to the cooling water discharge passage 215 being branched from the cooling flow passage 213. The

가스공급포트(212)는 세그먼트(210)의 일면에 관통홀(211)과 인접하여 나선형으로 형성되어 반응가스가 도입됨으로써 내부에 아크점이 한 곳에 집중하여 이상 방전 현상을 차단할 수 있으며, 또한 일정한 아크 기둥을 전방으로 밀어주는 역할을 한다.The gas supply port 212 is formed in a spiral shape adjacent to the through-hole 211 on one surface of the segment 210 so that the reaction gas is introduced, thereby concentrating the arc point in one place and blocking the abnormal discharge phenomenon. It serves to push the pillar forward.

한편, 가스공급포트(212)는 별도의 세라믹 재질의 몸체에 형성될 수 있으며, 가스공급포트(212)가 형성된 세라믹 재질의 몸체는 인접한 세그먼트(210)과 조립되어 세그먼트 사이의 기밀을 유지하여 방전 가스가 누설되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the gas supply port 212 may be formed on a body of a separate ceramic material, and the body of the ceramic material on which the gas supply port 212 is formed is assembled with adjacent segments 210 to maintain airtightness between the segments and discharge. Gas can be prevented from leaking.

세그먼트(210)은 수직으로 관통 형성되는 냉각수 공급유로(214), 냉각수 배출유로(215) 및 가스 공급유로(216)가 수직으로 관통 형성되며, 토치몸체부(200)을 구성하게 되는 각 세그먼트(210)의 냉각수 공급유로(214), 냉각수 배출유로(215) 및 가스 공급유로(216)는 서로 하나의 유로로 연결된다. 한편, 냉각수 공급유로(214)와 냉각수 배출유로(215)는 전방 전극부(120)(도 1 참고)까지 연장되어 서로 연통되며, 따라서 냉각수 공급 배관을 통해 공급된 냉각수는 후방 전극부(110)를 경유하여 냉각수 공급유로(214)를 따라서 흐르고 전방 전극부(120)에서 냉각수 배출유로(215)를 따라서 냉각수 배출 배관으로 배출되어 플라즈마 토치의 몸체를 따라서 냉각수의 순환이 이루어진다. 또한 가스 공급유로(216) 역시도 전방 전극부(120)까지 연장될 수 있다.Segment 210 is vertically formed through the cooling water supply flow path 214, the cooling water discharge flow path 215 and the gas supply flow path 216 are formed vertically through, each segment constituting the torch body (200) ( The cooling water supply flow path 214 of the 210, the cooling water discharge flow path 215, and the gas supply flow path 216 are connected to each other through one flow path. Meanwhile, the cooling water supply flow path 214 and the cooling water discharge flow path 215 extend to the front electrode unit 120 (see FIG. 1) and communicate with each other, so that the cooling water supplied through the cooling water supply pipe is the rear electrode unit 110. It flows along the cooling water supply flow path 214 and is discharged from the front electrode unit 120 along the cooling water discharge flow path 215 to the cooling water discharge pipe to circulate the cooling water along the body of the plasma torch. In addition, the gas supply channel 216 may also extend to the front electrode unit 120.

가스분기유로(217)는 가스 공급유로(216)에서 분기되어 가스공급포트(212)와 연결되도록 서로 인접하여 마련되며, 본 실시예에서는 세그먼트(210)의 일면에서 가스공급포트(212)와 인접하여 배기홀(217a)이 형성되며, 이 배기홀(217a)은 가스분기유로(217)를 통해 가스 공급유로(216)와 연결된다.The gas branch passage 217 is provided adjacent to each other so as to be branched from the gas supply passage 216 and connected to the gas supply port 212, and in this embodiment, adjacent to the gas supply port 212 on one side of the segment 210 Thus, an exhaust hole 217a is formed, and the exhaust hole 217a is connected to the gas supply passage 216 through the gas branch passage 217.

한편 배기홀(217a)은 가스공급포트(212)의 바깥에 단차를 갖고 인입 형성된 실링면(217b)에 위치하게 되며, 실링면(217b)의 배기홀(217a) 바깥에는 기밀부재(O-링)가 구비되어 인접하여 조립되는 세그먼트와 기밀 유지가 이루어질 수 있다.On the other hand, the exhaust hole 217a has a step outside the gas supply port 212 and is located on the sealing surface 217b formed therein, and the airtight member (O-ring) is outside the exhaust hole 217a of the sealing surface 217b. ) May be provided to maintain airtightness with segments that are assembled adjacently.

냉각수 공급분기유로(218)는 냉각수 공급유로(214)에서 수직으로 분기되어 냉각유로(213)와 연통되며, 냉각수 배출분기유로(219)는 냉각수 배출유로(215)에서 수직으로 분기되어 냉각유로(213)와 연통된다. 따라서 냉각수 공급유로(214)를 따라서 흐르는 냉각수는 일부가 냉각수 공급분기유로(218)를 따라서 냉각유로(213)로 유입되어 냉각수 배출분기유로(219)를 따라서 냉각수 배출유로(215)를 따라서 배출이 이루어져 관통홀(211)의 주변은 항상 일정한 온도로 유지될 수 있다.The cooling water supply branch channel 218 is vertically branched from the cooling water supply channel 214 to communicate with the cooling channel 213, and the cooling water discharge branch channel 219 is vertically branched from the cooling water discharge channel 215 to cool the channel ( 213). Therefore, a part of the cooling water flowing along the cooling water supply channel 214 flows into the cooling channel 213 along the cooling water supply branch channel 218 and is discharged along the cooling water discharge channel 219 along the cooling water discharge branch channel 219. Thus, the periphery of the through-hole 211 can be maintained at a constant temperature.

한편, 냉각수 공급분기유로(218)와 냉각수 배출분기유로(219)는 냉각유로(213)에서 방사 방향으로 각각 냉각수 공급유로(214)와 냉각수 배출유로(215)와 연결되며, 따라서 냉각유로(213)로 유입된 냉각수가 충분히 냉각유로(213)을 선회하여 열교환이 이루어질 수 있도록 냉각수 공급유로(214)와 냉각수 배출유로(215)의 사잇각(θ)은 작게 하는 것이 바람직하며, 적어도 90°를 넘지 않는 것이 바람직하다.Meanwhile, the cooling water supply branch passage 218 and the cooling water discharge branch passage 219 are respectively connected to the cooling water supply passage 214 and the cooling water discharge passage 215 in the radial direction from the cooling passage 213, and thus the cooling passage 213 ) It is preferable that the angle between the cooling water supply flow path 214 and the cooling water discharge flow path 215 is small, so that the cooling water flowing into the cooling path sufficiently circulates through the cooling flow path 213, so that at least 90 ° is not exceeded. It is desirable not to.

세그먼트(210)은 전방 전극부(120)와 연통되도록 하나 또는 복수의 유로(211a)가 추가될 수 있으며, 이러한 냉각수용 유로(211a)는 각 세그먼트에서 별도로 분기되지 않고 직접 전방 전극부(120)를 순환하도록 하여 전방 전극부(120)의 냉각 상태를 조절할 수 있다.The segment 210 may be added with one or a plurality of flow paths 211a so as to communicate with the front electrode portion 120, and the flow paths 211a for the cooling water are not branched separately from each segment, and the front electrode portion 120 is directly connected. The circulation state of the front electrode unit 120 may be controlled by circulating.

한편, 냉각수 공급유로(214), 냉각수 배출유로(215) 및 가스 공급유로(216)는 각 세그먼트(210)에 복수 개로 구성될 수 있으며, 따라서 각각 하나의 유로(214)(215)(216)에서 각 세그먼트의 분기유로(217)(218)(219)를 나누지 않고, 토치몸체부(200)의 길이에 따라서 구간을 몇 개로 나누고 구간 별로 유로(214)(215)(216)를 나누어서 분기유로(217)(218)(219)를 사용함으로써 많은 세그먼트로 구성된 토치몸체부(200)에서 각 세그먼트(210)에서 분배되는 방전 가스와 냉각수가 일정하게 분배될 수 있다.On the other hand, the cooling water supply flow path 214, the cooling water discharge flow path 215 and the gas supply flow path 216 may be configured in plural in each segment 210, and thus each one flow path 214, 215, 216 In each branch, without dividing the branch passages 217, 218, and 219, the sections are divided into several sections according to the length of the torch body 200, and the flow channels 214, 215, 216 are divided for each section. By using (217), 218, and 219, discharge gas and cooling water distributed in each segment 210 may be uniformly distributed in the torch body 200 composed of many segments.

이러한 세그먼트(210)은 스테인레스강(SUS)이 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 냉각유로(213)의 일부는 구리 재질의 냉각블록이 사용될 수 있다.Stainless steel (SUS) may be used as the segment 210, and preferably, a cooling block made of copper may be used as a part of the cooling passage 213.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 토치의 세그먼트의 단면 구성도이다.4 is a cross-sectional configuration diagram of a segment of a plasma torch according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 세그먼트(210)은 관통홀(211)을 형성하도록 고리 형상의 몸체부를 갖고 그 몸체부의 외주면에 안쪽으로 오목하게 인입되어 냉각유로(213)를 형성하게 되는 냉각블록(210)을 더 포함하며, 이때 냉각블록(210)은 전기전도율과 열전도율이 우수한 구리(Cu)가 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4, the segment 210 has a ring-shaped body portion to form a through hole 211 and is concavely drawn inwardly on the outer circumferential surface of the body portion to form a cooling passage 213. The cooling block 210 may further include copper (Cu) having excellent electrical conductivity and thermal conductivity.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.

110 : 후방 전극부 120 : 전방 전극부
130 : 노즐부 200 : 토치몸체부
201 : 채널 210 : 세그먼트
211 : 관통홀 212 : 가스공급포트
213 : 냉각유로 214 : 냉각수 공급유로
215 : 냉각수 배출유로 216 : 가스 공급유로
217 : 가스 분기유로 218 : 냉각수 공급분기유로
219 : 냉각수 배출분기유로110: rear electrode portion 120: front electrode portion
130: nozzle 200: torch body
201: channel 210: segment
211: Through hole 212: Gas supply port
213: cooling passage 214: cooling water supply passage
215: cooling water discharge passage 216: gas supply passage
217: gas branch flow path 218: cooling water supply branch flow path
219: cooling water discharge branch channel

Claims (5)

후방 전극부와;
전방 전극부과;
상기 전방 전극부에 마련되어 플라즈마 가스가 방출되는 노즐부와;
원통 형상을 갖고 상기 후방 전극부와 상기 전방 전극부 사이에 배치되어 축방향(C)으로 가스가 흐르게 되는 원형의 채널이 형성되어 적층된 복수의 세그먼트로 이루어진 토치몸체부;를 포함하며,
상기 세그먼트는,
중앙에 상기 채널을 형성하게 되는 원형의 관통홀이 형성되는 원형의 디스크 형상으로서,
상기 세그먼트의 일면에서 상기 관통홀을 따라서 나선형으로 형성되어 반응가스가 도입될 수 있도록 유로를 형성하는 복수의 가스공급포트와;
상기 관통홀을 감싸도록 유로가 형성되어 냉각수가 흐르게 되는 냉각유로와;
상기 관통홀 방향과 나란하도록 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 공급을 위한 유로를 형성하는 냉각수 공급유로와;
상기 관통홀 방향과 나란하도록 수직으로 관통 형성되어 냉각수의 배출을 위한 유로를 형성하는 냉각수 배출유로와;
상기 관통홀 방향과 나란하도록 수직으로 관통 형성되어 방전 가스의 공급을 위한 유로를 형성하는 가스 공급유로와;
상기 가스 공급유로에서 분기되어 상기 가스 공급포트로 연결되는 가스 분기유로와;
상기 냉각수 공급유로에서 분기되어 상기 냉각유로로 연결되는 냉각수 공급분기유로와;
상기 냉각유로에서 분기되어 상기 냉각수 배출유로로 연결되는 냉각수 배출분기유로;를 포함하되,
상기 세그먼트는 상기 관통홀을 형성하도록 고리 형상의 몸체부를 갖고 그 몸체부의 외주면에 인입되어 상기 냉각유로를 형성하게 되는 구리 재질의 냉각블록을 포함하는 플라즈마 토치.A rear electrode part;
Front electrode section;
A nozzle unit provided on the front electrode unit to discharge plasma gas;
It includes a cylindrical shape and a torch body portion formed of a plurality of segments stacked by forming a circular channel through which gas flows in the axial direction (C) between the rear electrode portion and the front electrode portion.
The segment,
A circular disk shape in which a circular through hole forming the channel is formed in the center,
A plurality of gas supply ports formed in a spiral shape along the through-hole on one surface of the segment to form a flow path so that a reaction gas can be introduced;
A cooling channel through which a flow channel is formed to surround the through-hole, and cooling water flows;
A cooling water supply flow path formed vertically parallel to the through-hole direction to form a flow path for supply of cooling water;
A cooling water discharge flow path formed vertically parallel to the through hole direction to form a flow path for discharging the cooling water;
A gas supply flow path formed vertically parallel to the through-hole direction to form a flow path for supply of discharge gas;
A gas branch channel branched from the gas supply channel and connected to the gas supply port;
A cooling water supply branch channel branched from the cooling water supply channel and connected to the cooling channel;
Containing; a cooling water discharge branch passage branched from the cooling passage and connected to the cooling water discharge passage;
The segment has a ring-shaped body portion to form the through-hole, and a plasma torch comprising a cooling block made of copper that is drawn into an outer circumferential surface of the body portion to form the cooling passage. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 세그먼트는 상기 가스공급포트가 마련된 일면에 상기 가스공급포트의 바깥에 단차를 갖고 인입 형성된 실링면을 가지며, 상기 가스분기유로의 개구부로써 배기홀이 상기 실링면에 형성됨을 특징으로 하는 플라즈마 토치.The method according to claim 1, wherein the segment has a sealing surface formed with a step on the outside of the gas supply port on one surface provided with the gas supply port, and an exhaust hole is formed in the sealing surface as an opening of the gas branch passage. Plasma torch characterized by. 제3항에 있어서, 상기 배기홀의 바깥에 상기 실링면에는 기밀부재가 마련되어 이웃한 세그먼트 사이의 기밀이 이루어짐을 특징으로 하는 플라즈마 토치.4. The plasma torch of claim 3, wherein an airtight member is provided on the sealing surface outside the exhaust hole to provide airtightness between adjacent segments. 제1항에 있어서, 상기 냉각수 공급유로, 냉각수 배출유로 및 가스 공급유로 중 적어도 하나는 각 세그먼트에 복수 개로 구성되며, 상기 토치몸체부의 길이에 따라서 두 개 이상의 구간으로 나누어 각 구간 별로 선택적으로 상기 가스 분기유로, 상기 냉각수 공급분기유로 또는 상기 냉각수 배출분기유로와 연결됨을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to claim 1, At least one of the cooling water supply flow path, the cooling water discharge flow path and the gas supply flow path is composed of a plurality of segments, divided into two or more sections according to the length of the torch body portion and selectively the gas for each section A plasma torch, characterized in that it is connected to a branch passage, the cooling water supply branch passage or the cooling water discharge branch passage.
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