KR100320025B1 - 가스 용접 시스템의 가스 절감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접기용 가스절감장치에 관한 것으로서, 본 발명의 가스절감장치는 토오치 거치대에 의해 연동되어 회동되는 캠을 설치하고, 그 캠에 의해 각각 연동되어 가스와 산소의 공급을 개폐시키는 기계식 가스 밸브와, 산소밸브를 설치하며, 그 캠에 의해 연동되는 마이크로 스위치에 의해 스파크 유니트에서 스파크 신호를 발생하며, 그 스파크 신호에 의해 소정시간 동안만 스파크 불꽃을 발생시켜 토오치를 점화시킬 수 있도록 구성함으로써, 전기 밸브를 사용하지 않고 기계식 밸브를 사용하며 점화를 위하여 파일러트 불꽃 없이 스파크 불꽃만을 발생시키고, 토오치를 거치대에 걸면 자동으로 밸브들이 폐쇄되어 가스와 산소 공급을 차단함과 동시에 산소의 원할한 공급과 불꽃 연소시 역화를 방지하기 위하여 어큐므레이터(accumulater)를 사용함으로써 기능을 향상시키도록 함에 특징이 있다.

Description

가스 용접 시스템의 가스 절감 장치 {Gas saving system for welding brazing soldering}

본 발명은 용접기용 가스 절감장치에 관한 것으로서, 특히 용접 작업시 불필요한 점화로 인한 가스의 낭비를 방지하기 위해 용접 작업을 중단했을 때 토오치만을 취부하면 자동으로 가스 및 산소를 차단하여 불꽃을 소화시킴으로써 불필요한 가스의 낭비를 막도록하는 가스 절감장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접(welding)은 금속재료를 가열, 가압 등의 조작으로 야금적으로 접합시키는 접합법으로서, 금속학적으로 융접(fusion welding), 압접(pressure welding) 및 납접(brazing and soldering)으로 분류될 수 있다.

상기 융접작업 중에서 가장 흔하게 사용하는 방법이 가스 용접법(gas welding) 과 납접 용접법(brazing and soldering) 인데, 이 가스 접합 방법들은 각종 가열 가스와 산소와의 반응시에 생기는 고열 즉 가스 연소열을 열원으로 이용하는 접합법이며, 가열 가스와 산소의 혼합가스를 가스 토오치(gas torch) 끝으로부터 분출연소시켜 소위 가스열을 만들어, 이 가스열을 용접의 열원으로 사용한다.

이러한 가스 용접법에 사용되는 장치는 산소 저장탱크와 가스 저장탱크, 그리고 각 탱크로부터 연장되는 연결호스, 그 연결 호스와 연결되는 토오치로 구성되어 있다. 이 때, 토오치는 손잡이부와, 연결호스를 통해 공급되는 산소 및 가스가 혼합되는 혼기실과, 혼기실에서 혼합된 혼합가스를 외부로 분출하는 화구로 이루어져 있다. 그리고, 손잡이 부분에는 각 저장탱크로부터 혼기실로 유입되는 산소 및가스의 양을 조절하는 유량 조절밸브가 설치되어 있다.

그래서, 이러한 장치를 가지고 작업자가 용접작업을 할 때에는, 유량 조절밸브를 개방시켜 혼합가스를 화구 외부로 분사시킨 후에, 화구 부분에 라이터(lighter)를 사용하여 불꽃을 발생시켜 가스 화염을 발생시키게 된다. 작업자가 용접작업을 중단할 때에는, 유량 조절 밸브를 폐쇄시켜 용접 토오치 측으로 산소 및 가스가 유입되지 않도록 함으로써 화구에서 가스 화염이 발생하지 않도록 한다. 그리고, 작업자가 용접작업을 재개할 때에는, 다시 유량 조절밸브를 개방시키고 라이터를 켜서 가스 화염을 발생시키게 된다.

따라서, 작업자는 용접작업 중에 용접작업을 중단하고 다시 재개할 때마다 유량조절밸브를 개폐하여 용접 토오치로의 가스 공급을 중단 또는 재개해야 한다는 불편함이 있다. 또한, 토오치의 화구에서 화염을 없애거나 화염을 생성시킬 때, 유량조절밸브 및 라이터의 조작으로 인한 시간지연 때문에, 산소 및 가스가 낭비된다는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 가스 및 산소 또는 가스 및 공기를 차단하는 기계작동식 밸브와 이 밸브들을 통제하는 캠 유니트를 이용하여 용접기용 가스 절감장치를 구성함으로써, 토오치를 사용하지 않을시 토오치 거치대에 토오치를 걸면 그 캠 및 기계작동식 밸브의 연계 작용에 의해 자동으로 토오치 화염(torch flame)이 꺼지도록 하는 것을 특징으로하는 용접기용 가스 절감장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 제공하는 용접기용 가스 절감장치는, 토오치 거치대에 의해 연동되어 회동되는 캠을 설치하고, 그 캠에 의해 각각 연동되어 가스와 산소의 공급을 개폐시키는 기계식 가스 밸브와, 산소밸브를 설치하며, 그 캠에 의해 연동되는 마이크로 스위치에 의해 스파크 유니트에서 스파크 신호를 발생하며, 그 스파크 신호에 의해 소정시간 동안만 스파크 불꽃을 발생시켜 토오치를 점화시킬 수 있도록 구성함으로써, 전기 밸브를 사용하지 않고 기계식 밸브를 사용하며 점화를 위하여 파일러트 불꽃 없이 스파크 불꽃만을 발생시키고, 토오치를 거치대에 걸면 자동으로 밸브들이 폐쇄되어 가스와 산소 공급을 차단하도록 구성됨에 특징이 있다. 또한, 산소의 원할한 공급과 불꽃 연소시 역화를 방지하기 위하여 산소 어큐므레이터(accumulater)를 설치함으로써, 역화 방지가 가능함과 아울러 점화시 산소의 균일한 공급이 가능함에 따라 균일한 불꽃 용접 창출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기용 가스절감장치에 대한 구성도,

도 2a∼도 2c는 본 발명에 의한 기계식 밸브의 구조 및 작동 상태를 보인 작동도,

도 3은 본 발명에 의한 가스 절감장치의 작동 흐름도,

도 4는 본 발명에 의한 다른 실시예를 보인 용접기용 가스 절감장치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

10 : 토오치 거치대(torch hanger)

20 : 인장 스프링

30 : 캠(cam)

31 : 회동축

40 : 기계식 산소 밸브(oxy mechanical v/v)

50 : 기계식 가스밸브(gas mechanical v/v)

60 : 마이크로 스위치

41, 51, 61 : 작동 레버

70 : 스파크 유니트(sparker unit)

80 : 점화 유니트(pilot unit)

90 : 에어 작동 밸브(air operating v/v)

100 : 가스 세이버 몸체부

101, 102 : 가스, 산소 입력 콘넥터

103 : 차단 밸브

104, 105 : 가스, 산소 출력 콘넥터

106 : 메탈 필터(metal filter)

200 : 밸브 몸체

201 : 작동 레버

202 : 롤러

203 : 가이드

210 : 입구

220 : 출구

230 : 샤프트

240 : 스프링

250 : 어큐므레이터(accumulater)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접기용 가스절감장치에 대한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 용접기용 가스 절감장치는, 가스(GAS)와 산소(OXY)를 입력받기 위한 입력 콘넥터(101, 102)와 가스와 산소를 용접 토오치(도시않됨)로 출력하는 출력 콘넥터(104, 105)가 설치되어 토오치 사용을 중지하였을 때 가스와 산소의 출력을 차단하도록 하는 가스 세이버 몸체부(100)와, 그 몸체부(100)의 일측부로 돌출되어 용접 중지시 용접 토오치를 걸어두어 가스를 차단 시키기 위한 토오치 거치대(TORCH HANGER)(10)와, 그 토오치 거치대(10)를 상향으로 당겨주는 인장력을 가하여 용접 토오치를 거치대에서 빼냈을 때 토오치 거치대(10)의 회동 위치를 복원시키기 위한 인장 스프링(20)과, 그 토오치 거치대(10)의 내측 단부에 일체형으로 고정되어 회동축(31)을 중심으로 토오치 거치대(10)에 의해 회동되는 작동 캠(30)과, 그 캠(30)의 제1캠홈에 의해 작동되는 작동 레버(41)에 의해 내부의 샤프트가 작동되어 상기 산소 입력 콘넥터(102)와 산소 출력 콘넥터(105)의 사이에서 산소의 공급과 차단을 제어하는 기계식 산소 밸브(40)와, 그 캠(30)의 제2캠홈에 의해 작동되는 작동 레버(51)에 의해 내부의 샤프트가 작동되어 상기 가스 입력 콘넥터(101)와 가스 출력 콘넥터(104)의 사이에서 가스의 공급과 차단을 제어하는 기계식 가스 밸브(50)와, 상기 캠(30)의 캠면에 의해 작동 레버(61)가 작동되어 접점 온/오프를 시켜주는 마이크로 스위치(60)와, 상기 마이크로 스위치(60)의 접점 온신호에 의해 건전지 전원을 이용하여 소정 시간 동안 스파크 신호를 발생하는 스파크 유니트(70)와, 그 스파크 유니트(70)의 스파크 신호에 의해 스파크를 발생시켜 주는 점화 유니트(80)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 가스 입력 콘넥터(101)에는 가스 입력을 수동을 개폐 시키기 위한 차단 밸브(103)가 설치되고, 그 차단 밸브(103)를 통해 입력되는 가스를 역화를 방지하기 위한 메탈 필터(106)를 포함하여 구성된다.

상기 메탈 필터(106)는 가스 배관내에 청동 분말을 성형 소결한 필터로서,가스에 함유되어 있는 불순물을 제거하고, 아울러 균일한 불꽃을 만들기 위한 것으로, 가스내의 이물질 제거와 균일한 불꽃 발생 및 역화의 방지와 억제가 가능하게 된다.

상기 토오치 거치대(10)는 내측의 캠을 작동시키기만 하면되므로 외부로의 돌출을 최대한 억제할 수 있으며, 작업자가 용접 토오치를 편하게 탈착할 수 있도록 하기 위해 판재형으로 구성하였는데, 판재에 홀딩 홀(holding hole)을 가공하여 토오치의 머리부분(head 또는 TIP)이 자연스럽게 안착될 수 있도록 하였으며, 제품 삽입용 가이드라인(guide line)을 가공하여 불편함을 제거시켰다.

따라서, 작업자가 토오치를 토오치 거치대(10)에 탈착시 홀딩홀의 가이드라인(guide line)을 통해 부드럽게 슬라이딩되어 탈착될 수 있도록 하였다.

도 2는 본 발명의 메카니칼 밸브의 구성을 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이, 밸브 몸체(200)의 양측에 서로 어긋나는 위치에 입구(210)와, 출구(220)가 각기 형성되고, 그 입구(210) 및 출구(220)와 연통되는 수직구멍이 형성되어 구 수직 구멍내에 샤프트(230)가 삽입 설치되며, 그 샤프트(230)에는 협지부와 차단부가 형성되어 협지부에 의해서는 상기 입구(210)와 출구(220)사이의 통로가 개방되도록 구성되며, 그 샤프트(230)는 스프링(240)에 의해 탄지되도록 구성된다.

도 2a는 밸브의 작동전 상태를 보인 것으로, 샤프트(230)의 위치가 스프링(240)에 의해 탄지되어 돌출된 상태로서, 입구(210)에 샤프트(230)의 협지부가 위치되고, 출구(220)에 차단부가 위치되므로, 입구(210)와 출구(220)는 차단 상태를 유지하게 된다.

도 2b는 샤프트(230)가 외부의 기계적인 누름에 의해 스프링(240)을 압축하면서 눌려진 상태로서 작동후의 상태이다. 이는 샤프트(230)의 협지부가 입구(210)와 출구(220) 사이에 위치되므로, 입구(210)와 출구(220)가 서로 통하게 되어 밸브 온 상태를 유지한다. 이후, 샤프트(230)를 누르는 기계적 힘이 제거되면 스프링(240)의 복원력에 의해 샤프트(230)가 도 2a와 같이 복원되어 밸브 오프 상태가 된다.

도 2c는 기계식 밸브의 작동 레버를 보인 것으로, 밸브 몸체(200)의 일측부에 작동 레버(201)의 단부가 회동핀에 의해 회동 가능하게 핀설되며, 상기 샤프트(230)의 양측부에 가이드(203)가 돌설되어 상기 레버(201)가 이탈되지 않고 샤프트(230)를 정확히 누르도록 하며, 그 레버(201)의 가동단부에는 회동가능하게 롤러(202)가 설치되어 상기 캠(30)의 회동시 캠홈에 의해 부드럽게 레버(201)를 회동시키도록 되어 있다.

따라서, 이러한 기계식 밸브는 밸브를 가동시키기 위한 전기 공급이 불필요하고, 메카니즘을 단순화하여 불량율을 최소한으로 줄일 수 있으며, 전기식 솔레노이드 밸브 보다 대용량으로 메인 입력유체의 압력에 대한 호환성이 뛰어나다는 장점이 있다.

이와같은 기계식 밸브를 사용한 본 발명에 의한 가스 절감장치의 작용을 도 3을 참조해서 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 가스 절감 장치의 작동 순서도로서 이에 도시된 바와 같이 용접 토오치를 거치대(10)에 걸어둔 상태에서 작업 준비를 완료한 후, 용접토오치를 거치대(10)에서 탈착 시킨다. 토오치를 거치대(10)에서 탈착 시키면, 인장 스프링(20)의 복원력에 의해 거치대(10)를 상향으로 회동시키고, 캠(30)의 회동축(31)을 중심으로 캠(30)이 회동된다.

상기 캠(30)이 회동되면, 먼저 제1캠홈에 의해 연동되는 기계식 산소 밸브(40)의 작동 레버(41)가 눌려지고, 이에따라 기계식 산소밸브(40)의 내부 샤프트가 작동되어 밸브가 온된다.

이어서 상기 캠(30)의 제2캠홈에 의해 연동되는 기계식 가스 밸브(50)의 작동 레버(51)가 회동되어 그 밸브 내부의 샤프트를 누르게 된다 이에따라 그 기계식 가스 밸브(50)가 온 된다.

이후, 캠(30)의 캠면에 의해 마이크로 스위치(60)의 작동 레버(61)가 눌려서 마이크로 스위치(60)가 온되고, 그 마이크로 스위치(60)의 온신호에 의해 스파크 유니트(70)에서 점화를 위한 스파크 신호를 발생시킨다.

상기 스파크 유니트(70)에서는 상기 마이크로 스위치(60)가 온 된후 소정시간 예컨데, 5초동안 스파크 신호를 연속적으로 발생시키고, 그 스파크 신호에 의해 점화 유니트(80)에서 5초동안 스파크가 발생된다. 이때 가스는 사용되지 않고 스파크 유니트(70)만 사용하여 토치를 점화시킬 수 있도록 되어 있다.

따라서, 사용자는 기계식 산소 밸브(40)와 가스 밸브(50)가 온되어 용접 토오치로 산소와 가스가 공급된 이후에 점화 유니트(80)에서 약 5초동안 스파크가 발생되므로, 그 점화 유니트(80)에 용접 토오치를 접촉시켜 토오치를 점화 시킨다.

이후, 용접 토오치에 점화된 상태에서 작업을 하게 되며, 상기 점화유니트(80)는 상기 스파크 발생 유니트(70)의 제어에 의해 소정시간 동안만 스파크를 발생시키고 이후에는 스파크의 발생이 없으므로, 안전상태를 유지한다.

작업자가 작업을 중단하고, 토오치를 상기 토오치 거치대(10)에 안착시키게 되면, 그 토오치의 무게에 의해 거치대(10)가 내려오고, 거치대(10)의 단부에 일체로 고정된 캠(30)이 역방향으로 회동되면서, 상기 기계식 산소 밸브(40) 및 기계식 가스 밸브(50)의 작동 레버(41)(51)들을 캠홈에 의해 원상 복귀시키므로, 밸브들은 모두 오프 상태가 된다.

이때, 토치의 점화시 역화가 일어나기 쉬우므로 이를 방지하고 공급되는 산소의 압력을 균일하게 유지하기 위하여 어큐므레이터(250)을 설치하였다.

이처럼 용접 토오치를 거치대(10)에 안착시키거나 탈착 시키는 동작만으로 가스, 산소의 공급을 차단 및 공급함과 아울러 토오치 점화를 위한 스파크의 발생을 자동으로 제어하며, 불꽃의 연소시 역화 없이 순조로운 불꽃의 연소가 가능하다.

본 발명의 특징은 각 밸브들이 기계식으로 구성되어 있으므로 동작 전원이 필요치 않고, 거치대(10)를 길게 돌출시키지 않아도 캠(30)을 충분히 회동시켜 가스 절감 동작이 가능해진다. 물론 스파크 유니트(70)는 스파크 신호를 발생하기 위해 전원이 필요한데, 이는 통상의 건전지를 사용하고 실제 사용에 따르면 하나의 건전지는 약 6개월 이상 사용이 가능하므로 전혀 불편함이 없게 된다.

또한, 연소시 역화 현상을 방지하였으며, 스파크 만을 이용하여 점화를 시키므로 파일로트의 불꽃이 필요없는 것이다. 따라서, 선풍기나 대기의 영향에 의하여 바람이 불더라도 파일러트의 불꽃이 꺼지는 등의 폐단을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 보인 것으로, 이는 도 1의 구조에 있어서, 상기 기계식 산소 밸브(40)와 상기 기계식 가스의 밸브(50)를 모두 상기 산소 입력 콘넥터(102)로부터 입력되는 산소를 개폐하도록 구성하고, 상기 기계식 산소 밸브(40)의 출력은 산소 출력 콘넥터(105)에 연결하며, 상기 기계식 가스 밸브(50)의 개폐에 의해 출력되는 공기의 압력에 의해 작동되어 상기 가스 입력 콘넥터(101)로부터 입력되는 가스를 개폐시켜 가스 출력 콘넥터(104)로 출력하는 에어 작동 밸브(90)를 더 포함하여 구성한다.

이와 같이 에어 작동 밸브(90)를 더 포함하고, 기계식 가스 밸브(50)를 입력되는 산소를 개폐하도록 배관을 변경 구성함과 아울러 그 기계식 가스 밸브(50)의 출력 공기에 의해 상기 에어 작동 밸브(90)를 제어하도록 한 것이다. 이는 공기가 반드시 공급되어야만 가스가 출력되도록 한 것으로, 가스 라인의 안정성을 더욱 향상시키기 위한 것이다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 가스 절감 장치는 가스, 산소 및 공기의 개폐를 위하여 전기 공급이 필요없는 기계식 밸브를 사용하고, 스파크의 발생을 위해 점화유니트만 사용하며, 메탈 필터를 채용하고, 추가적으로 공기에 의해 작동되는 에어 작동 밸브를 두어 가스 라인의 안정성을 더욱 확보한 것으로, 아래와 같은 효과가 있다.

1) 전체적인 제작 원가가 값싸고 경제적이다.

2) 캠과 기계작동 밸브에 의해 작동하기 때문에 안전하고 정확하다.

3) 기구가 단순하기 때문에 고장이 적고 내구성이 뛰어나다.

4) 불꽃의 소화 및 점화가 캠 작동에 의해 부드럽다.

5) 모든 부품을 표준품으로 사용할 수 있어서 사후 관리가 편리하다.

6) 파이롯트 불꽃용 대신으로 소정의 사간동안 스파크만을 발생시키므로 파일로트 불꽃 생성을 위한 가스낭비가 필요 없으며 이로 인하여 매우 안전하다.

7) 메탈 필터를 채용하여 역화시 역화 방지가 가능하며, 이물질 제거 및 압력 제어가 가능하다.

8) 거치대를 판 타입으로 설계하여 설치가 편리하며 토오치가 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

9) 연소시 역화방지와 산소의 균일한 공급을 위하여 어큐므레이터(accumulater)를 설치하여 토치 불꽃의 균일한 공급과 불꽃의 연소를 원할하게 유지할 수 있다.

Claims (3)

1. 용접토오치를 토오치 거치대(10)에서 들어 올리면 토오치 거치대가 들리면서 가스와 산소가 토오치로 자동공급됨과 동시에 점화유니트(80)에서 토오치 점화용 불꽃을 발생시키는 가스 용접시스템의 가스 절감장치에 있어서,

   토오치 거치대(10) 단부의 회동축(31) 외주연에 캠(30)이 구비되고, 캠(30)의 외주연에는 가스관을 개폐시키는 기계식 가스밸브(50)의 작동레버(51)와 산소관을 개폐시키는 기계식 산소밸브(40)의 작동레버(41)가 각각 구비되어 토오치 거치대(10)가 들리면 캠(30)이 회전되면서 이들 작동레버(41)(51)의 회전으로 해당 밸브(40)(50)들이 개방되도록 구성된 것을 특징으로하는 가스 용접 시스템의 가스 절감장치.
2. 제 1 항에 있어서, 가스관에는 기계식 가스밸브(50) 쪽으로 공급되는 가스를 수동을 개폐시키는 차단밸브(103), 차단밸브(103)를 통해 공급되는 가스내의 이물질 제거 및 역화를 방지시키는 메탈필터(106)가 각각 구비되고,

   산소관에는 산소의 원활한 공급과 역화 방지를 위한 어큐므레이터(250)가 구비된 것을 특징으로 하는 가스 용접 시스템의 가스 절감장치.
3. 용접토오치를 토오치 거치대(10)에서 들어 올리면 토오치 거치대가 들리면서 가스와 산소가 토오치로 자동공급됨과 동시에 점화유니트(80)에서 토오치 점화용 불꽃을 발생시키는 가스 용접시스템의 가스 절감장치에 있어서,

   토오치 거치대(10) 단부의 회동축(31) 외주연에 캠(30)이 구비되고, 캠의 외주연에는 산소관을 개폐시키는 기계식 산소밸브(40)의 작동레버(41)가 구비되어 토오치 거치대(10)가 들리면 캠이 회전되면서 작동레버((41)의 회전으로 밸브(40)를 개방시키고,

   가스관에는 에어작동밸브(90)가 산소관과 연결된 상태로 구비되어 산소가 토오치로 공급될 때 그 공급압력에 의해 에어작동밸브(90)가 개방되어 가스가 토오치로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 가스 용접 시스템의 가스 절감장치.