KR100912222B1 - 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리에 의하면; 가스절감밸브-파트(P1)가 저장탱크(10)측과 용접기본체(30)를 연결하는 가스호스(40)의 입구측에 설치되어 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)의 개폐동작에 따라 동시에 개폐동작이 이루어진다. 따라서 용접기본체(30)측의 솔레노이드밸브(31)가 닫히는 순간 가스호스(40)내의 가스압력이 일정하게 유지되며, 이것에 의해 작업자가 용접토치(60)의 스위치(63)를 다시 눌러 용접을 시작할 때 가스호스(40)내의 가스가 안정된 압력으로 분출되게 된다. 이로 인해 용접 스타트가 우수한 것은 물론이며 불필요한 가스 유출이 방지되어 가스절감효과가 탁월한 장점이 있다. 아울러, 레귤레이터-파트(P1)에 장착된 전기히터(600)의 구동으로 레귤레이터-파트(P1)와 가스절감밸브-파트(P2)의 금속재 블록(100)(200)이 항상 상온 상태로 유지됨으로써, 기화 분출되는 용접가스에 의한 결빙현상이 완전하게 방지되며 이로 인해 용접가스의 공급이 보다 원활하게 이루어지는 작용효과가 있다.

용접기, 용접토치, 가스, 가스호스, 가스절감밸브, 히터, 결빙

Description

히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리{GAS VALVE ASSEMBLY FOR WELDING MACHINE WITH HEATING FUNCTION}

본 발명은 아르곤가스 또는 이산화탄소 가스 등을 이용하는 용접기에 관한 것으로; 더욱 상세하게는 가스호스내의 가스압력을 항상 일정하게 유지시켜 용접스타트시 초기가스를 안정되게 분출시키며 결빙현상을 방지하도록 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 산업분야에서 사용되는 용접기는 가스, 아크, 전기, 저항열, 마찰열 등의 열원을 이용하여 용접부위를 용융 상태로 하여 접합하는 것들과, 가열한 부재 또는 상온 상태의 부재를 서로 접촉시키고 인가된 전압에 의거하여 부재에 압력을 가하여 상호 접합시키는 것들이 있다.

이러한 용접기들 중에서 아르곤 가스 또는 이산화탄소 가스 등과 같은 용접가스를 이용하는 가스 용접기는 철구조물, 선박, 자동차 등의 제작 시 가장 많이 사용되는 것으로; 용접용 가스(아르곤 가스 또는 이산화탄소 가스 등)가 저장되는 저장탱크와, 이 저장탱크의 출구측에 배치되어 가스를 일정압력으로 유출시키기 위한 레귤레이터와, 이 레귤레이터의 출구측과 가스호스(통상적으로 플렉시블 고무호 스로 이루어짐)를 통해 연결되며 가스공급을 제어하기 위한 솔레노이드밸브가 내설되며 각종 전장품이 배치되는 용접기본체와, 솔레노이드밸브를 제어하는 스위치가 마련되어 용접기본체를 통해 가스를 공급받으며 컨트롤케이블을 통해 전기적으로 연결되는 용접토치와, 용접기본체에 전기적으로 접속되며 모재와 연결되는 베이스케이블을 갖추고 있다.

이러한 종래 가스 용접기에서는 베이스케이블을 용접대상물인 모재에 연결한 후 용접토치측의 용접와이어를 접촉시키면, 서로 다른 전기적 특성에 의해 용접와이어가 용융되면서 용접이 이루어지게 된다. 또한, 용접와이어가 용융되면서 용접이 시작되면, 용접토치에서 용접가스(아르곤 가스 또는 이산화탄소 가스)가 분출되면서 펜스를 형성함으로써, 용접이 진행되는 부위와 외부공기와의 접촉을 막는다. 따라서 미려한 용접 비드를 얻을 수 있고, 아크용접과 달리 피복이 없기 때문에 뒷마무리가 간단하고 깨끗하게 된다. 한편, 가스용접기의 용접가스 분출은 작업자가 용접토치의 스위치를 눌러 솔레노이드밸브가 개방되는 동안 이루어지며, 작업자가 스위치를 놓으면 솔레노이드밸브는 즉시 오프되어 용접가스 분출이 차단된다.

그러나 종래 가스 용접기에서는 용접작업을 수행하면서 작업자가 용접토치 스위치를 반복적으로 동작시키게 되는데, 솔레노이드밸브가 닫히면 저장탱크와 용접기본체를 연결하는 상당길이의 가스호스에는 분출압력보다 높은 압력으로 가스가 채워진다(이러한 것은 저장탱크에 상당한 압력으로 용접가스가 채워져 있기 때문이다). 따라서 작업자가 용접토치의 스위치를 눌러 솔레노이드밸브를 개방시킬 때마다 수초동안 갑자기 큰 압력으로 가스가 분출되며, 이러한 원인으로 상당한 용접가 스가 낭비되는 단점이 있다.

이와 같은 용접가스의 분출은 가스호스에 고압으로 채워진 가스가 상당량 빠져나가면서 레귤레이터의 배출압력과 동일할 때까지 대략 짧게는 2 ~ 3초 정도 길게는 5초 이상 진행되는데, 고압 분출에 의한 가스낭비는 저장탱크측과 용접기본체를 연결하는 가스호스 길이가 길수록 심하게 발생된다. 또한, 순간적인 고압 가스분출은 용착금속에 악영향을 주어 용접결함을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, 종래 용접기 구조에서는 저장탱크내의 용접가스 기화되면서 분출되는데, 외부와의 온도차이로 인해 저장탱크 출구에 장착된 레귤레이터 유로에서 결빙현상이 발생되며 이로 인해 용접가스 공급이 원활하게 이루어지지 않는 단점이 있다. 이러한 결빙현상은 겨울철 야외에서 이산화탄소 가스를 이용한 용접작업을 하는 경우에 심하게 발생된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명의 목적은 작업초기에 용접토치에서 일정한 압력으로 가스분출이 안정되게 이루어지게 하면서 불필요한 가스 유출을 방지할 수 있는 것은 물론이며, 기화 분출되는 용접가스가 유로를 지나면서 외부와의 온도차이로 인한 결빙현상을 방지하여 용접가스 분출이 용이하게 이루어지게 하는 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 저장탱크측의 가스를 일정압력으로 유출시키기 위한 레귤레이터 기능을 일체화하여 제품을 보다 콤팩트하게 구성함은 물론이며 제품 설치를 용이하게 할 수 있는 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 저장탱크측의 가스 압력이 과도하게 높을 경우 즉시 외부로 배출할 수 있는 안전기능을 부설하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 해결하기 위한 본 발명은; 용접용 가스 공급을 위해 일측은 가스가 고압으로 저장된 저장탱크측과 연결되고 다른 한측은 용접기본체의 솔레노이드밸브측과 연계된 가스호스와 연결되게 배치되며, 상기 저장탱크의 고압가스를 일정압력으로 공급하기 위한 레귤레이터-파트와, 상기 레귤레이터-파트와 연계되며 용접토치측에서의 스위칭동작에 따른 상기 솔레노이드밸브의 개폐동작에 의해 자동 개폐되는 가스절감밸브-파트, 상기 레귤레이터-파트와 가스절감밸브-파트를 히팅하여 결빙현상을 방지하기 위한 히팅파트를 구비하는 용접기용 가스절감밸브 어셈블리에 있어서;

상기 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 레귤레이터-파트가; 상기 저장탱크의 가스가 유입되도록 일측면에 보어 가공되어 이루어진 인렛과, 상기 인렛과 바닥부위가 연통되도록 전면부 중심에 보어 가공되어 이루어진 밸브보어와, 상기 밸브보어의 주변을 감싸도록 전면부에서 돌출되게 마련되어 내부에 가스유통공간이 형성되며 이의 바닥면에서 타측면으로 관통되게 아웃유로가 천공된 하우징결합부를 구비하는 금속재 레귤레이터블록과; 상기 레귤레이터블록의 밸브보어에 장착되며 선단에 오리피스가 천공된 밸브캡과, 상기 밸브보어 내부에서 진퇴운동 가능하게 배치되며 선단에는 상기 오리피스를 관통하도록 지지로드가 마련된 니들과, 상기 밸브보어 내부에서 상기 니들의 후단을 탄성 지지하는 탄성부재를 구비하여, 상기 밸브보어내로 유입되는 가스를 상기 하우징결합부의 가스유통공간측에 일정압력으로 내보내기 위한 압력밸브유닛과; 상기 레귤레이터블록의 하우징결합부에 나사 결합방식으로 장착되며 내부가 텅 빈 하우징과, 상기 하우징결합부의 선단에 가장자리가 압착되어 상기 하우징결합부의 가스유통공간을 덮으면서 중앙부위가 전후로 신축 가능한 박판의 다이아프램과, 상기 다이아프램과 니들의 지지로드 사이에 당접하도록 배치되는 압력전달판과, 상기 하우징의 내부에 배치되며 상기 오리피스를 개방하는 방향으로 상기 니들에 압력을 가하도록 상기 다이아프램과 압력전달판을 탄성 지지하는 탄성부재와, 상기 하우징의 선단부에 관통하면서 전후로 이동할 수 있도록 결합되며 지지판을 매개로 상기 탄성부재의 지지력을 설정하기 위한 셋팅스크루을 구비하여, 상기 압력밸브유닛의 개도를 설정하기 위한 압력설정유닛을 구비하며;

상기 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 가스절감밸브-파트가; 상기 레귤레이터블록의 타측면부에 당접하도록 장착되며 상기 아웃유로와 연통되도록 후면부에서 전면을 향해 천공되어 가스가 유입되는 인유로와, 하측면에 보어 가공되어 이루어지며 상기 가스호스의 일단부가 직결식으로 연결되는 아웃렛과, 상측면에 보어 가공되어 내부에 가스유통공간이 형성되되 바닥면 중심에는 상기 인유로와 연결되는 가스유입로가 천공되고 바닥면 가장자리에는 가스배출로가 천공된 바이패스보어와, 후면 중심부위에 보어 가공되어 내부에 가스유통공간이 형성되되 벽면 저부에는 상기 바이패스보어의 가스배출로가 연통되고 바닥면 중심에는 오리피스가 천공된 밸브보어와, 앞면 중심부위에 상기 오리피스의 주변을 감싸도록 돌출되게 마련되어 내부에 가스유통공간이 형성되며 이의 바닥면 가장자리에는 상기 아웃렛과 연결된 가스통로가 천공된 하우징결합부를 구비하는 금속재 밸브블록과; 상기 밸브블록의 바이패스보어에 하부가 나사 결합방식으로 장착되며, 중심부위에는 상기 바이패스보어의 가스유입로와 연통되는 제1유로가 길이방향으로 관통하여 천공되며 상기 바이패스보어의 바닥면과 일정간격 이격시키기 위한 원형의 스페이스가 배치되며, 가장자리에는 상기 바이패스보어의 가스유통공간과 연통되는 제2유로가 길이방향으로 관통하여 천공된 장착헤드와, 상기 장착헤드의 상단 중심부에 입설되어 상기 제1유로와 연통되며 내부에 구체가 배치되고 상단이 개방된 내부관과, 상기 내부관을 감싸면서 조임링을 통해 상기 장착헤드의 상단부에 설치되며 상기 내부관을 통해 배출되는 가스가 상기 장착헤드의 제2유로로 빠져나가도록 안내하는 외부관을 구비하여, 상기 인유로와 가스유입로를 통해 유입되는 가스를 상기 가스배출로를 통해 상기 밸브보어측으로 안내하며 가스 배출유량을 상기 구체의 위치변화를 통해 육안으로 확인하기 위한 플로우미터유닛과; 상기 밸브블록의 밸브보어 내부에서 첨단이 상기 오리피스를 관통하여 진퇴운동 가능하게 배치되어 상기 오리피스를 개폐하는 니들을 구비한 니들밸브유닛과; 상기 밸브블록의 하우징결합부에 장착되며 상기 가스호스와 연결되는 아웃렛측의 가스압력에 따라 상기 니들밸브유닛의 니들을 작동시키기 위한 밸브구동유닛을 포함하며;

상기 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 히팅파트가; 상기 레귤레이터-파트의 레귤레이터블록의 후면부에 천공된 히터삽입홀에 삽입 배치되는 로드 형태의 전기히터와; 상기 레귤레이터블록의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이면 상기 전기히터로의 전원공급을 차단하는 온도감지부재와; 상기 온도감지부재 및 전기히터를 덮도록 상기 레귤레이터블록의 후면부에 장착되는 통 형상의 히터캡을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 온도감지부재가 상기 레귤레이터블록의 후면부에 당접하도록 장착되며 상기 레귤레이터블록의 표면온도가 40℃ 이상이면 상기 전기히터로의 전원공급을 차단하는 바이메탈온도센서 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 히터삽입홀의 개구부 내주가 암나사홀로 이루어지며; 상기 히터삽입홀의 암나사홀에 상기 전기히터가 내부를 관통하여 배치되는 히터소켓이 나사 결합방식으로 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 레귤레이터-파트의 레귤레이터블록 상부에 상기 밸브보어와 연계되도록 장착보어가 가공되며; 상기 장착보어에 상기 저장탱크에서 유입되는 가스압력을 표시하기 위한 압력게이지가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 레귤레이터블록의 하부에 상기 하우징결합부의 가스유통공간과 연계로를 통해 연계된 제1배출보어가 마련되며; 상기 레귤레이터블록의 제1배출보어에는 상기 제1배출보어에 나사결합방식으로 장착되며 선단에 가스유입공이 천공되며 내부에는 슬라이딩홀이 천공되고 후단에는 가스배출공이 측방향으로 천공된 밸브바디와, 상기 밸브바디의 슬라이딩홀에서 가스유입공을 개폐할 수 있도록 배치되는 밸브와, 상기 가스유입공을 폐쇄하는 방향으로 상기 밸브를 탄성 지지하는 코일스프링과, 상기 밸브바디의 슬라이딩홀을 폐쇄하도록 나사 결합방식으로 장착되며 상기 코일스프링의 지지력을 조정하기 위한 밸브캡을 구비한 제1안전밸브가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 가스절감밸브-파트의 상기 니들밸브유닛 니들이 상기 오리피스를 직접적으로 개폐하도록 선단이 원추형태로 이루어진 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 선단 중심에서 축방향으로 돌출 연장되어 상기 오리피스를 여유있게 관통하는 지지로드를 구비하며; 상기 가스절감밸브-파트의 니들밸브유닛이 상기 오리피스를 폐쇄하는 방향으로 상기 니들을 탄성 지지하는 탄성부재와; 상기 탄성부재를 지지하도록 상기 밸브보어에 나사 결합방식으로 장착되는 밸브캡을; 더 구비하 는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 가스절감밸브-파트의 밸브구동유닛이 상기 밸브블록의 하우징결합부에 나사 결합방식으로 장착되며 내부가 텅 빈 밸브하우징과; 상기 하우징결합부의 선단에 가장자리가 압착되어 상기 하우징결합부의 가스유통공간을 덮으면서 중앙부위가 전후로 신축 가능한 박판의 다이아프램과; 상기 다이아프램과 상기 니들의 지지로드 사이에 당접하도록 배치되는 원형의 압력전달판과; 상기 밸브하우징의 내부에 배치되며 상기 오리피스를 개방하는 방향으로 상기 니들에 압력을 가하도록 상기 다이아프램과 압력전달판을 탄성 지지하되 상기 니들밸브유닛의 탄성부재 보다 높은 지지력으로 지지하는 탄성부재를 구비하여; 상기 용접기본체의 솔레노이드밸브가 폐쇄되어 상기 가스호스와 연결되는 상기 아웃렛측의 가스압력이 상기 인렛측의 가스압력과 동일해지는 경우 상기 다이아프램과 압력전달판이 상기 밸브구동유닛의 탄성부재를 압축시키면서 밀려 상기 니들이 상기 오리피스를 폐쇄하게 하며; 상기 용접기본체의 솔레노이드밸브가 개방되어 상기 가스호스와 연결되는 아웃렛측의 가스압력이 상기 인렛측의 가스압력보다 낮아지는 경우 상기 밸브구동유닛의 탄성부재 지지력에 의해 상기 다이아프램과 압력전달판이 상기 니들을 밀어 상기 오리피스를 개방시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 가스절감밸브-파트의 밸브구동유닛이 상기 밸브하우징의 내부에서 상기 탄성부재 전후방에 각각 배치되는 전,후방지지판과; 상기 밸브하우징의 선단부에 관통하면서 전후로 이동할 수 있도록 결합되어 상기 탄성부재의 탄성 지지력을 가변시키기 위한 조정스크루를; 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 밸브블록의 측면에 상기 인유로와 가스유입로의 연통부위와 연계되게 보어 가공된 제2배출보어가 마련되며; 상기 밸브블록의 제2배출보어에는 상기 제2배출보어에 나사결합방식으로 장착되며 선단에 가스유입공이 천공되며 내부에는 슬라이딩홀이 천공되고 후단에는 가스배출공이 측방향으로 천공된 밸브바디와, 상기 밸브바디의 슬라이딩홀에서 가스유입공을 개폐할 수 있도록 배치되는 밸브와, 상기 가스유입공을 폐쇄하는 방향으로 상기 밸브를 탄성 지지하는 코일스프링과, 상기 밸브바디의 슬라이딩홀을 폐쇄하도록 나사 결합방식으로 장착되며 상기 코일스프링의 지지력을 조정하기 위한 밸브캡을 구비한 제2안전밸브가 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 히팅기능을 갖춘 용접기의 가스절감밸브 어셈블리에 의하면; 용접기본체측의 솔레노이드밸브 개폐작동과 함께 가스호스 입구측의 가스절감밸브-파트의 오리피스 역시 기계적인 메카니즘을 통해 자동으로 개폐됨으로써, 솔레노이드밸브가 닫히는 순간 가스호스내의 가스압력이 일정하게 유지되는 작용효과가 있다. 따라서 작업자가 용접토치의 스위치를 눌러 용접을 시작할 때 가스호스내의 가스가 안정된 압력으로 분출되며, 이것에 의해 용접 스타트가 우수한 것은 물론이며 불필요한 가스 유출이 방지되어 가스절감효과가 탁월한 장점이 있다.

아울러, 레귤레이터-파트에 장착된 전기히터의 구동으로 레귤레이터-파트와 가스절감밸브-파트의 금속재 블록이 항상 상온 상태로 유지됨으로써, 기화 분출되는 용접가스에 의한 결빙현상이 완전하게 방지되며 이로 인해 용접가스의 공급이 보다 원활하게 이루어지는 작용효과가 있다.

그리고 가스절감밸브-파트의 플로우미터유닛을 통해 가스유량을 육안으로 확인할 수 있는 것은 물론이며, 작업자가 조정스크루를 통해 가스유량을 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 히팅기능을 갖춘 용접기의 가스절감밸브 어셈블리에 의하면; 저장탱크측의 가스를 일정압력으로 유출시키기 위한 레귤레이터-파트가 가스절감밸브-파트와 일체로 구성됨으로써, 제품을 보다 콤팩트하게 구성할 수 있는 것은 물론이며 작업자가 제품 설치를 용이하게 할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 히팅기능을 갖춘 용접기의 가스절감밸브 어셈블리에 의하면; 레귤레이터-파트의 압력밸브유닛을 통해 유입되는 저장탱크측 가스압력이 과도하게 높을 경우, 가스압이 레귤레이터블록에 배치된 제1안전밸브와 밸브블록에 마련된 제2안전밸브를 통해 즉시 외부로 배출됨으로써, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. (본 발명은 일반적인 가스 용접기의 가스호스에 설치되어 가스를 절감할 수 있는 것으로, 이해의 편의를 위해 본 발명이 적용되는 가스 용접기의 구성을 상술한 후 본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리의 구성을 설명한다.)

<본 발명이 적용되는 용접기 구성 설명>

본 발명이 적용되는 용접기는 도 1에 도시한 바와 같이, 용접가스(아르곤 가 스 또는 이산화탄소 가스 등)가 저장되며 상부에 개폐밸브(20)가 마련된 저장탱크(10)와, 이 저장탱크(10)의 개폐밸브(20)측과 가스호스(40)를 통해 연결되는 용접기본체(30)와, 이 용접기본체(30)에 필요한 전원을 공급하며 과부하 시 자동 차단되는 과부하차단기(50,NFB;No Fuse Breaker)와, 용접기본체(30)와 용접케이블(61) 및 컨트롤케이블(62)을 통해 연결되는 용접토치(60)와, 용접기본체(30)에 전기적으로 접속되며 용접대상물인 모재와 연결되는 베이스케이블(80)을 구비한다.

용접기본체(30)에는 각종 전장품이 배치되는데, 특히 용접토치(60)에 마련된 스위치(63:푸시스위치로 구성됨) 동작으로 개폐되는 솔레노이드밸브(31)가 배치되어 있다. 이 솔레노이드밸브(31)는 가스호스(40)와 연계되어 있어서, 용접토치(60)측으로의 가스공급을 제어한다. 그리고 용접케이블(61) 및 컨트롤케이블(62) 중도에는 용접토치(60)측으로 용접와이어를 자동 공급하기 위한 와이어피더(70)가 배치된다. 또한, 용접토치(60)의 선단부에는 가스분출공(미도시)이 방사상으로 구성된다.

따라서 용접작업자가 용접토치(60)에 마련된 스위치(63)를 누르면서 용접토치(60)측의 용접와이어를 모재(용접대상물)에 접촉시키면, 베이스케이블(80)측과 용접토치(60)의 용접와이어와의 서로 다른 전기적 특성에 의해 용접와이어가 용융되면서 용접이 이루어지게 된다. 아울러, 용접토치(60)의 스위치(63) 푸시동작에 따라 솔레노이드밸브(31)가 개방되어 저장탱크(10)의 용접가스가 가스호스(40)와 용접케이블(61)을 통해 공급되며, 이것은 용접토치(60)의 가스분출공을 통해 방사상으로 분출되면서 펜스를 형성한다. 이러한 가스펜스는 용접이 진행되는 부위와 외부공기와의 접촉을 차단시킴으로써, 미려한 용접비드를 얻을 수 있게 된다.

그리고 용접작업자가 용접토치(60)를 용접대상물인 모재로부터 이격시키면서 스위치(63)를 놓으면, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(63)가 닫혀 용접가스 공급이 차단된다. 이와 같이, 용접가스의 분출은 작업자가 용접토치(60)에 마련된 스위치(63)를 눌러 솔레노이드밸브(31)가 개방되는 동안 이루어지며, 스위치(63)를 놓으면 솔레노이드밸브(31)는 순간적으로 닫혀 용접가스 분출이 차단되게 된다.

<본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리 구성 설명>

한편, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 용접용 가스가 저장되는 저장탱크(10)측과 용접기본체(30)를 연결하는 플렉시블 가스호스(40)의 단부에는 본 발명에 따른 히팅기능을 갖춘 가스절감밸브 어셈블리(V)가 배치되어 있다. 이 히팅기능을 갖춘 가스절감밸브 어셈블리(V)는 저장탱크(10)의 용접가스를 일정압력으로 배출시키기 위한 레귤레이터-파트(P1)와, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31) 개폐동작에 따른 가스호스(40)의 가스압력에 따라 자동 개폐되어 용접용 가스를 절감할 수 있는 가스절감밸브-파트(P2)와, 이 레귤레이터-파트(P1) 및 가스절감밸브-파트(P2)에서의 결빙현상을 방지하기 위한 히팅파트(P3)로 구분되는데, 각 구성요소들의 상세한 구조는 다음과 같다.

(본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리의 레귤레이터-파트 구성 설명)

도 2 내지 도 4를 참조하면; 가스절감밸브 어셈블리의 레귤레이터-파트(P1)는 저장탱크(10)의 용접가스가 유입되어 설정압력으로 가스절감밸브-파트(P2)측으로 빠져나갈 수 있도록 내부에 가스유로가 천공된 금속재 레귤레이터블록(100)과, 이 레귤레이터블럭(100)의 상측면에 장착되어 가스유입 압력을 표시하기 위한 압력게이지(140)와, 레귤레이터블록(100)의 내부에 형성된 밸브보어(102;도 4참조)에 장착된 압력밸브유닛(120;도 4참조)과, 이 압력밸브유닛(120)을 조정하여 용접 가스 공급압력을 셋팅하기 위한 압력설정유닛(130)을 갖추고 있다.

먼저, 도 4와 도 5를 참조하면, 레귤레이터블록(100)은 대략 직육면체 상의 금속제 블록으로, 가스절감밸브-파트(P2)의 밸브블록(200)과 함께 가스절감밸브 어셈블리의 몸체를 이루는 것이다. 이 레귤레이터블록(100) 일측면에는 암나사산을 갖도록 보어 가공되어 저장탱크(10) 가스가 유입되는 인렛(101)이 마련되며, 레귤레이터블록(100)의 앞면 중심부에는 암나사산을 갖도록 보어(BORE) 가공되어 이루어지며 인렛(101)과 연통되는 밸브보어(102)가 마련된다. 이 밸브보어(102)에는 압력밸브유닛(120)이 장착된다.

또한, 레귤레이터블록(100) 앞면에는 밸브보어(102) 주변을 감싸도록 돌출되게 이루어져 내부에 가스유통공간(103)을 형성하는 하우징결합부(104)가 마련된다. 이 하우징결합부(104)의 외벽에는 수나사산이 가공되며, 이의 바닥면에는 레귤레이터블록(100)의 타측면 방향으로 관통하여 하우징결합부(104)의 가스유통공간(103) 가스를 가스절감밸브-파트(P2)의 밸브블록(200)측으로 배출 안내하기 위한 아웃유로(105)가 천공되어 있다. 또한, 레귤레이터블록(100)의 후면에는 후술하는 히팅파트(P3)의 전기히터(600) 설치를 위한 히터삽입홀(650)이 천공되어 있다. 이 히터삽입홀(650)의 개구부 내주는 암나사홀로 이루어져 있는데, 이것은 후술하는 히터소켓(610)의 결합을 위한 것이다.

그리고 압력밸브유닛(120)은 인렛(101)을 통해 유입되는 고압의 용접가스 배출압력을 설정하기 위한 것으로, 선단 중심에 오리피스(122)가 천공되며 밸브보어(102)에 나사 결합방식으로 장착되는 내부가 텅 빈 밸브캡(121)과, 밸브보어(102) 내부에 배치되며 첨단이 오리피스(122)를 관통하는 니들(123)과, 이 니들(123)을 오리피스(122)를 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재(124)로 이루어져 있다. 압력밸브유닛(120)의 니들(123)은 몸체의 선단에서 돌출되게 연계되어 오리피스(122)를 여유있게 관통하는 지지로드(123a)를 갖추고 있다. 또한, 니들(123)의 몸체 선단에는 오리피스(122)의 밸브시트부를 견실하게 개폐하기 위한 밸브부재(123b)가 일체로 마련된다. 밸브부재(123b)는 오리피스(122)의 밸브시트부에 견실하게 밀착되도록 경도가 높은 합성수지로 이루어져 있다.

또한, 압력설정유닛(130)은 앞서 기술한 바와 같이 압력밸브유닛(120)을 조정하여 용접가스 공급압력을 셋팅하기 위한 것으로, 레귤레이터블록(100)의 하우징결합부(104)에 나사 결합방식으로 장착되며 내부가 텅 빈 하우징(131)과, 하우징결합부(104)의 선단에 가장자리가 압착되어 하우징결합부(104)의 가스유통공간(103)을 덮으면서 중앙부위가 전후로 신축 가능한 박판의 다이아프램(132)과, 이 다이아프램(132)과 니들(123)의 지지로드(123b) 사이에 당접하도록 배치되는 원형의 압력전달판(133)과, 하우징(130) 내부에 배치되며 오리피스(122)를 개방하는 방향으로 니들(123)에 압력을 가하도록 다이아프램(132)과 압력전달판(133)을 탄성 지지하는 탄성부재(134;코일스프링)를 구비한다. 다이아프램(132)의 가장자리는 하우징(131)을 하우징결합부(104)에 나사 결합방식으로 장착하는 과정에서 하우징(131) 내벽에 형성된 단턱(131a)에 의해 하우징결합부(104) 선단에 압착된다. 그리고 탄성부재(134;코일스프링)는 압력밸브유닛(120)의 탄성부재(124) 지지력보다 큰 지지력으로 다이아프램(132) 및 압력전달판(133)을 지지한다. 또한, 하우징(131)의 선단부에는 전후로 이동할 수 있도록 결합되어 지지판(135)을 매개로 탄성부재(134)의 지지력을 가변시키기 위한 셋팅스크루(136)가 마련된다. 이 셋팅스크루(136)는 드라이버와 같은 공구를 통해 정방향 또는 역방향으로 회전시킬 수 있는 볼트로 이루어져 이의 위치를 미세하게 조절할 수 있으며, 셋팅스크루(136)의 위치에 따라 니들(123)에 의한 오리피스(122)의 개방정도가 조정되게 된다.

즉, 압력설정유닛(130)의 탄성부재(134)와 다이아프램(132) 및 압력전달판(133)은 압력밸브유닛(120)의 니들(123)을 일정압력으로 밀게 되며, 이로 인해 오리피스(122)의 개도가 일정하게 유지됨으로써, 용접가스가 일정압력으로 배출된다. 또한, 가스절감밸브 어셈블리의 초기 조립과정에서 셋팅스크루(136)를 정방향 또는 역방향으로 회전시키면 탄성부재(134)의 가압력이 변하게 됨으로써, 작업자에 의해 용접가스의 배출압력이 설정된다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 레귤레이터블록(100)의 상부에는 밸브보어(102)의 저부와 연통되며 압력게이지(140) 장착을 위한 장착보어(107)가 가공된다. 이 장착보어(107)에는 통상적으로 널리 사용되고 있는 고압가스의 압력을 눈금으로 표시하기 위한 압력게이지(140)가 장착된다. 따라서 압력게이지(140)에는 저장탱크(10)로부터 최초로 공급되는 용접가스 압력이 표시된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 레귤레이터블록(100)의 하부에는 하우징결 합부(104)의 가스유통공간(103)과 연계로(108)를 통해 연계되는 제1배출보어(109)가 가공되며, 여기에는 가스유통공간(103)과 아웃유로(105)내의 가스압력이 일정압력 이상인 경우 가스를 즉시 외부로 배출하기 위한 제1안전밸브(150)가 장착된다. 이 제1안전밸브(150)는 제1배출보어(109)에 나사결합방식으로 결합되되 선단에는 가스유입공(151a)이 천공되며 내부에는 슬라이딩홀(151b)이 천공되고 후단에는 가스배출공(151c)이 측방향으로 천공된 밸브바디(151)와, 이 밸브바디(151)의 슬라이딩홀(151b)에서 가스유입공(151a)을 개폐할 수 있도록 진퇴운동 가능하게 배치되는 밸브(152)와, 이 밸브(152)를 가스유입공(151a)을 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 코일스프링(153)과, 밸브바디(151)의 슬라이딩홀(151b)을 폐쇄하도록 나사결합방식으로 장착되면서 코일스프링(153)의 지지력을 조정할 수 있는 밸브캡(154)을 갖추고 있다. 따라서 압력밸브유닛(120)을 통해 배출되는 가스유통공간(103)내의 가스압력이 제1안전밸브(150)의 코일스프링(153) 지지력을 이기면 제1안전밸브(150)의 밸브(152)가 밀려 가스유입공(151a)이 개방되며, 이러한 경우에는 가스유통공간(103)내의 고압가스가 제1안전밸브(150)의 슬라이딩홀(151b)과 가스배출공(151c)을 통해 외부로 즉시 배출됨으로써, 고압가스에 의한 안전사고를 방지할 수 있게 된다.

(본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리의 가스절감밸브-파트 구성 설명)

그리고 가스절감밸브 어셈블리(V)의 가스절감밸브-파트(P2)는 도 6에 도시한 바와 같이, 레귤레이터-파트(P1)로부터 가스가 일정압력으로 유입되어 가스호스(40)측으로 빠져나갈 수 있도록 내부에 가스유로가 형성된 금속재 밸브블록(200) 과, 이 밸브블록(200)의 상측면에 입설되어 가스 유량을 확인하기 위한 플로우미터유닛(300;FLOW METER-UNIT)과, 밸브블록(200) 내부에 형성된 오리피스(242)를 개폐하기 위한 니들밸브유닛(400)과, 이 니들밸브유닛(400)을 작동시키기 위한 밸브구동유닛(500)을 갖추고 있다.

도 6 내지 도 8을 참조하면; 가스절감밸브-파트(P2)의 밸브블록(200)은 직육면체 형상의 금속재 블록(block)으로, 레귤레이터-파트(P1)의 레귤레이터블록(100) 타측면과 당접하도록 마운팅볼트(160;도 3참조)를 통해 체결되어 일체화된다. 이를 위해, 밸브블록(200)의 코너부위에는 레귤레이터블록(100)의 타측면에 천공된 체결홀(미도시)과 일치되게 관통홀(201)이 천공되며, 여기에 마운팅볼트(160;도 3참조)가 관통하여 결합되는 것이다. 또한, 밸브블록(200)의 후면에는 외곽을 감싸도록 오링(204)이 배치되는데, 이것은 레귤레이터블록(100)과 가스절감밸브-파트(P1)의 밸브블록(200)과의 체결 시 용접가스가 누설되는 것을 방지하기 위함이다.

이러한 밸브블록(200) 후면에는 레귤레이터블록(100)의 아웃유로(105)와 연계되도록 홀 가공되어 레귤레이터-파트(P1)로부터 가스가 최초로 유입되는 인유로(202)가 마련되며, 밸브블록(200)의 하면에는 암나사산을 갖도록 보어 가공되어 플렉시블 가스호스(40)의 일단부가 연결구를 통해 직결식으로 연결되는 아웃렛(220;OUTLET)이 이루어져 있다. 그리고 밸브블록(200)의 상측면에는 암나사산을 갖도록 보어 가공되어 내부에 가스유통공간(231)이 형성되는 바이패스보어(230)가 마련된다. 이 바이패스보어(230)의 바닥면 중심에는 인유로(202)와 연결된 가스유입로(232)가 천공되고, 이의 바닥면 가장자리에는 가스배출로(233)가 천공되어 있 다. 또한, 밸브블록(200)의 후면 중심부에는 암나사산을 갖도록 보어 가공되어 내부에 가스유통공간(241)이 형성된 밸브보어(240)가 마련된다. 이 밸브보어(240)의 벽면 저부에는 바이패스보어(230)의 가스배출로(233)가 연통되고, 밸브보어(240)의 바닥면 중심에는 오리피스(242)가 천공되어 있다. 또한, 밸브블록(200)의 앞면 중심부위에는 오리피스(242) 주변을 감싸도록 돌출되게 마련되어 내부에 가스유통공간(251)을 형성하는 하우징결합부(250)가 마련된다. 이 하우징결합부(250)의 외벽에는 수나사산이 가공되며, 이의 바닥면 가장자리에는 아웃렛(220)과 연결된 가스통로(252)가 천공되어 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 밸브블록(200)의 측면에는 인유로(202) 및 가스유입로(232)와 연계되는 제2배출보어(203)가 가공되며, 여기에는 인유로(202) 및 가스유입로(232)내의 가스압력이 일정압력 이상인 경우 고압 가스를 외부로 즉시 배출하기 위한 제2안전밸브(210)가 장착된다. 이러한 제2안전밸브(210)는 앞서 기술한 제1안전밸브(150)와 동일한 구성으로 이루어져 있는데, 이를 재차 설명하면 다음과 같다. 제2안전밸브(210)는 제2배출보어(203)에 나사결합방식으로 결합되되 선단에는 가스유입공(211a)이 천공되며 내부에는 슬라이딩홀(211b)이 천공되고 후단에는 가스배출공(211c)이 측방향으로 천공된 밸브바디(211)와, 이 밸브바디(211)의 슬라이딩홀(121b)에서 가스유입공(211a)을 개폐할 수 있도록 진퇴운동 가능하게 배치되는 밸브(212)와, 이 밸브(212)를 가스유입공(211a)을 폐쇄하는 방향으로 탄성 지지하는 코일스프링(213)과, 밸브바디(211)의 슬라이딩홀(211b)을 폐쇄하도록 나사결합방식으로 장착되면서 코일스프링(213)의 지지력을 조정할 수 있는 밸브 캡(214)을 갖추고 있다. 따라서 인유로(202)을 통해 유입되는 가스압력이 제2안전밸브(210)의 코일스프링(213) 지지력을 이기면 제2안전밸브(210)의 밸브(212)가 밀려 가스유입공(211a)이 개방되며, 이러한 경우에는 인유로(202)를 통해 유입되는 고압가스가 제2안전밸브(150)의 슬라이딩홀(211b)과 가스배출공(211c)을 통해 외부로 즉시 배출됨으로써, 고압가스에 의한 안전사고를 방지할 수 있게 된다.

도 6과 도 9를 참조하면; 플로우미터유닛(300)은 밸브블록(200)의 바이패스보어(230)에 세워져 장착되어 인유로(202)와 가스유입로(232)를 경유하여 유입되는 가스를 가스배출로(233)를 통해 밸브보어(240)측으로 안내하면서 가스배출유량을 육안으로 확인하기 위한 것이다. 이를 위해, 플로우미터유닛(300)은 하부가 밸브볼록(200)의 바이패스보어(230)에 나사결합방식으로 장착되며, 중심부위에는 바이패스보어(230)의 가스유입로(232)와 연통되는 제1유로(341)가 관통하여 천공된 스페이서(340)가 배치되고, 가장자리에는 바이패스보어(230)의 가스유통공간(231)과 연통되는 제2유로(312)가 관통하여 천공된 장착헤드(310)와; 이 장착헤드(310)의 상단 중심부에 입설되어 제1유로(341)와 연통되며 내부에 구체(321)가 배치되고 상단이 개방된 내부관(320)과; 이 내부관(320)을 감싸도록 조임링(331)을 통해 장착헤드(310)의 상단부에 입설되며 내부관(320)을 통해 배출되는 가스가 장착헤드(310)의 제2유로(312)로 빠져나가도록 안내하는 외부관(330)을 구비하고 있다. 플로우미터유닛(300)의 장착헤드(310) 내부에는 앞서 기술한 바와 같이 제1유로(341)가 천공된 스페이서(340)이 배치되는데, 이것은 바이패스보어(230)의 가스유입로(232)와 내부관(320)이 연통되게 하며, 플로우미터유닛(300) 장착헤드(310) 하부와 바이패 스보어(230)의 바닥면을 일정간격 이격시키기 위한 것이다. 이러한 스페이서(340)의 하단에는 견실한 장착을 위한 오링(342)이 배치되어 있다. 따라서 인유로(202)를 통해 유입되는 가스는 바이패스보어(230)의 가스유입로(232)와 제1유로(341)를 경유하여 내부관(320)을 지나며, 계속하여 외부관(330)과 제2유로(312)를 통해 가스유통공간(231)으로 유입된 후 가스배출로(233)를 통해 빠져나가게 된다. 이때, 가스가 내부관(320)을 지나가면서 구체(321)를 들어올리게 되는데, 구체(321)의 높이를 통해 가스 배출유량 정도를 육안으로 확인할 수 있게 되는 것이다.

그리고 도 6과 도 10을 참조하면, 니들밸브유닛(400)은 밸브블록(200)의 밸브보어(240) 내부에서 첨단이 오리피스(242)를 관통하는 니들(410)을 구비하여 오리피스(242)를 개폐하는 것이다. 이러한 니들밸브유닛(400)의 니들(410)은 오리피스(242)를 직접적으로 개폐하도록 선단이 원추형태로 이루어진 밸브몸체(411)와, 오리피스(242)를 여유있게 관통하도록 밸브몸체(411)의 선단 중심에서 축방향으로 돌출 연장된 지지로드(412)과, 이 지지로드(412) 하단을 감싸도록 밸브몸체(411)의 선단에 배치되어 오리피스(242)를 실질적으로 개폐하기 위한 탄성 재질의 오링(413)으로 정의된다. 또한, 니들밸브유닛(400)은 밸브보어(240) 내부에서 오리피스(242)를 폐쇄하는 방향으로 니들(410)을 탄성 지지하는 탄성부재(420;본 발명의 실시 예에서는 코일스프링으로 이루어짐)와, 이 탄성부재(420)를 지지하도록 밸브보어(240)에 나사 결합방식으로 장착되는 밸브캡(430)을 갖추고 있다. 따라서 탄성부재(420)와 밸브캡(430)에 의해 니들(410)은 밸브보어(230) 내부에서 오리피스(242)를 폐쇄하는 방향으로 항상 탄성 지지된다.

그리고 도 6과 도 11을 참조하면; 밸브구동유닛(500)은 밸브블록(200)의 하우징결합부(250)에 장착되어 가스호스(40)와 연결되는 아웃렛(220)측의 가스압력에 따라 니들밸브유닛(400)의 니들(410)을 선택적으로 작동시키기 위한 것이다. 이를 위해, 밸브구동유닛(500)은 밸브블록(200)의 하우징결합부(250)에 나사 결합방식으로 장착되며 내부가 텅 빈 밸브하우징(510)과, 하우징결합부(250)의 선단에 가장자리가 압착되어 하우징결합부(250)의 가스유통공간(251)을 덮으면서 중앙부위가 전후로 신축 가능한 박판의 다이아프램(520)과, 이 다이아프램(520)과 니들(410)의 지지로드(411) 사이에 당접하도록 배치되는 원형의 압력전달판(530)과, 밸브하우징(510)의 내부에 배치되며 오리피스(242)를 개방하는 방향으로 니들(410)에 압력을 가하도록 다이아프램(520)과 압력전달판(530)을 탄성 지지하는 탄성부재(540)를 구비한다. 그리고 밸브하우징(510)을 하우징결합부(250)에 나사 결합방식으로 장착하는 과정에서 밸브하우징(510) 내벽에 형성된 단턱(511)에 의해 다이아프램(520)의 가장자리가 하우징결합부(250) 선단에 압착된다. 또한, 밸브구동유닛(500)의 탄성부재(540) 역시 코일스프링으로 이루어져 있는데, 이것은 니들밸브유닛(400)의 탄성부재(420) 지지력보다 큰 지지력으로 다이아프램(520) 및 압력전달판(530)을 지지하도록 구성된다.

따라서 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)가 폐쇄되어 가스호스(40)와 연결되는 아웃렛(220)측의 가스압력이 인유로(202)측의 가스압력과 동일해지는 경우 다이아프램(520)과 압력전달판(530)이 탄성부재(540)를 압축시키면서 밀려 니들(410)이 오리피스(242)를 폐쇄하게 되며, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31) 가 개방되어 가스호스(40)와 연결되는 아웃렛(220)측의 가스압력이 인유로(202)측의 가스압력보다 낮아지는 경우 밸브구동유닛(500)의 탄성부재(540) 탄성 지지력에 의해 다이아프램(520)과 압력전달판(530)이 니들(410)을 밀어 오리피스(242)를 개방시키게 된다. 이러한 작동과정은 후술하는 작동설명에서 상술한다.

또한, 밸브구동유닛(500)은 탄성부재(540)의 전후방에 각각 배치되는 전,후방지지판(550)(560)과, 이 밸브구동하우징(510)의 선단부에 전후로 이동할 수 있도록 결합되어 전방지지판(550)의 위치를 전후로 이동시키기 위한 조정스크루(570)를 더 구비하고 있다. 따라서 조정스크루(570)를 정역방향으로 회전시키면, 전방지지판(550)의 위치가 이동되면서 탄성부재(540)의 탄성 지지력이 가변되게 되며, 이것에 의해 니들(410)의 개폐시점을 용접작업자가 설정할 수 있게 된다.

(본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리의 히팅파트 설명)

먼저, 히팅파트(P3)는 레귤레이터-파트(P1)와 가스절감밸브-파트(P2)를 히팅하여 기화되면서 분출되는 용접가스에 의한 결빙현상을 방지하기 위한 것으로, 도 4와 도 12에 도시한 바와 같이, 레귤레이터-파트(P1)의 레귤레이터블록(100)의 후면부에 천공된 히터삽입홀(650)에 삽입 배치되는 로드 형태의 전기히터(600)와, 이 레귤레이터블록(100)의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이면 전기히터(600)로의 전원공급을 차단하는 온도감지부재(620)와, 온도감지부재(620) 및 전기히터(600)를 덮도록 상기 레귤레이터블록(100)의 후면부에 장착되는 통 형상의 히터캡(630)을 구비하고 있다.

전기히터(600)는 일종의 세라믹 히터로 이루어지며 전원 코드선(640;도 2와 도 3참조)을 통해 외부전원을 공급받아 구동함으로써, 레귤레이터블록(100)과 밸브블록(200)을 히팅하여 이들을 상온상태로 유지시키게 된다. 이러한 전기히터(600)는 히터삽입홀(650)의 암나사홀에 나사결합방식으로 결합되는 금속재질의 히터소켓(610)을 통해 장착된다. 즉, 전기히터(600)가 히터소켓(610)을 관통하여 고정 배치되며, 히터소켓(610)의 선단은 히터삽입홀(650)의 암나사홀에 결합된다.

그리고 온도감지부재(620)는 레귤레이터블록(100)의 후면부에 당접하도록 스크루를 통해 고정 장착되는데, 본 발명의 실시 예에서는 레귤레이터블록(100)의 표면온도가 40℃ 이상이면 전기히터(600)로의 전원공급을 차단하는 바이메탈온도센서로 구성하였다.

또한, 히터캡(630)은 금속제 원통으로 이루어져 있으며 스크루를 통해 레귤레이터블록(100)의 후면부에 고정됨으로써, 온도감지부재(620)와 전기히터(600) 등을 외부로 노출됨이 없이 감싸게 된다.

<본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리 작동 설명>

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리의 작동 및 이에 따른 작용효과를 도 4와 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다.

먼저, 전기히터(600)에 전원이 공급되어 이것이 구동하면, 레귤레이터블록(100)이 히팅되며 전도열로 인해 밸브블록(200) 역시 항상 상온상태로 유지된다. {이 때, 온도감지부재(620)에 의해 레귤레이터블록(100)과 밸브블록(200)의 온도가 40℃이상으로 가열되는 것은 차단된다.}

그리고 저장탱크(10)에 저장된 용접 가스는 도 4와 도 13에 도시한 바와 같 이, 레귤레이터-파트(P1)의 인렛(101), 밸브보어(102), 압력밸브유닛(120)의 오리피스(122), 아웃유로(105)를 통해 가스절감밸브-파트(P2)로 공급된다. 이때, 레귤레이터-파트(P1)의 압력밸브유닛(120)의 오리피스(122) 개방정도는 압력설정유닛(130)을 통해 일정하게 설정된 상태이기 때문에 용접 가스는 일정한 압력으로 공급되게 되며, 용접 가스의 최초 유입 압력은 압력게이지(140)를 통해 육안으로 확인할 수 있다.

한편, 용접작업자가 용접토치(60)의 스위치(63)를 놓은 상태이면; 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)는 닫히면서 용접가스분출이 차단된다. 따라서 도 13에 도시한 바와 같이; 가스호스(40)와 연결된 솔레노이드밸브(31)가 닫힘(CLOSED)에 따라 가스호스(40) 및 이와 연결된 밸브블록(200)의 아웃렛(220)측 가스압력이 저장탱크(10)와 연결된 레귤레이터-파트(P1)의 아웃유로(105) 및 인유로(202)측과 동일해지게 된다. 즉, 밸브블록(200) 아웃렛(220)측의 가스압력이 외부로 빠져나가지 못함에 따라 밸브블록(200) 하우징결합부(250)의 가스유통공간(251)에 순간적으로 채워진다. 따라서 하우징결합부(250) 가스유통공간(251)내의 가스압력에 의해 니들(410)을 누르고 있던 압력전달판(530)과 다이아프램(520)은 밸브구동유닛(500)의 탄성부재(540)를 압축시키면서 밀려나간다(도 13의 화살표 방향 참조). 이로 인해 니들밸브유닛(400)의 탄성부재(420)의 탄성 지지력에 의해 니들(410)이 오리피스(242)를 폐쇄한다.

결국, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)가 닫힘과 동시에 가스절감밸브-파트(P2)의 오리피스(242) 역시 닫히며, 이로 인해 가스호스(40)의 양측 단부가 순 간적으로 막힌다. 따라서 가스호스(40) 내부에는 실제 용접 작업시 공급되는 가스압력이 그대로 유지된다.

그리고 용접작업자가 용접을 실시하기 위해 용접토치(60)의 스위치(63)를 누르면, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)는 개방되면서 용접가스분출이 이루어진다. 아울러, 도 14에 도시한 바와 같이; 가스호스(40)와 연결된 솔레노이드밸브(31)가 개방(OPEN)됨에 따라 가스호스(40) 및 이와 연결된 밸브블록(200)의 아웃렛(220)측의 가스가 빠져나가면서 이의 가스압력이 저장탱크(10)측과 연결된 레귤레이터-파트(P1)의 아웃유로(105) 및 인유로(202)측 보다 약간 낮아진다. 따라서, 밸브블록(200) 아웃렛(220)측의 가스압력이 외부로 빠져나가면서 밸브구동유닛(500)의 다이아프램(520)과 압력전달판(530)은 탄성부재(540)의 탄성 지지력으로 다시 니들(410)을 눌러 오리피스(242)를 개방시킨다. 따라서 저장탱크(10)의 용접용 가스는 레귤레이터-파트(P1)의 압력밸브유닛(120) 아웃유로(105)→ 가스절감밸브-파트의 인유로(202) → 가스유입로(232) → 플로우미터유닛(300)의 제1유로(341) → 내부관(320) → 외부관(330) → 제2유로(312) → 가스배출로(233) → 밸브보어(240)의 오리피스(242) → 아웃렛(220)을 통해 가스호스(40)로 빠져나가며(도 13의 화살표 방향참조), 계속하여 개방된 솔레노이드밸브(31)를 통해 용접토치(60)로 공급된다. 결국, 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)가 개방됨과 동시에 가스절감밸브 어셈블리(100)의 오리피스(242) 역시 개방되며, 이로 인해 저장탱크(10)측의 용접 가스가 안정적으로 공급된다. 이때, 스위치(63)를 눌러 용접토치(60)로 공급되는 초기 가스압력은 일정하게 유지되어 있던 가스호스(40)내의 가 스가 공급됨으로써, 용접작업 시작할 때부터 안정되고 정확한 가스량이 공급되게 된다.

또한, 용접가스가 플로우미터유닛(300)의 내부관(320)을 지나면서 가스 분출압력으로 구체(321)를 들어올리며, 작업자는 구체(321)의 높이를 통해 가스 분출압력을 육안으로 가늠할 수 있다. 그리고 용접토치(60) 스위치(63)를 수초이상 연속하여 누르고 있는 상태에서는 레귤레이터-파트(P1)를 통해 저장탱크(10)내의 고압 가스가 일정압력으로 분출된다.

이와 같이, 용접 작업자가 용접토치(60)의 스위치 동작에 따른 솔레노이드밸브(31) 개폐여부에 따라 가스호스(40)의 단부에 연결된 가스절감밸브-파트(P2)의 오리피스(242) 역시 개폐된다. 따라서 솔레노이드밸브(31)가 닫히는 순간 가스호스(40)내의 가스압력이 일정하게 유지되며, 다시 솔레노이드밸브(31)가 개방되는 순간 용접초기에 가스호스(40)내의 용접가스가 안정되게 분출되고, 이로 인해 초기 아크를 안정되게 발생시킬 수 있으며, 불필요한 가스 유출을 효과적으로 방지할 수 있다.

실질적으로 본 출원인이 실험한 결과, 도 15에 도시한 바와 같이, 일반적인 가스 용접기의 경우 용접토치의 스위치를 누르면 가스호스내에 상당한 압력으로 채워져 있던 가스가 순간적으로 분출되어 상당한 가스가 낭비되며(빗금친 부분), 가스호스의 단부에 본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리가 적용된 용접기의 경우 용접토치의 스위치를 누르면 가스호스내에 안정된 압력으로 채워져 있던 가스가 안정적으로 분출되어 가스 낭비를 효과적으로 방지할 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 용접토치의 스위치 동작을 반복적으로 수행하는 가접 작업의 경우에 가스 절감효과가 탁월함을 알 수 있었다.한편, 본 발명에 따른 가스절감밸브 어셈블리에서는 저장탱크(10)측의 고압가스를 일정한 압력으로 배출시키기 위한 레귤레이터-파트(P1)가 가스절감밸브-파트(P2)와 일체로 이루어져 있어서, 제품 구성이 보다 콤팩트하게 이루어지는 것은 물론이며 제품 설치를 용이하게 할 수 있다.

또한, 제1,제2안전밸브(150)(210)는 구성설명에서 기재한 바와 같이, 저장탱크(10)측으로부터 유입되는 가스 압력이 과도하게 높을 경우 각각에 배치된 밸브(152)(212)가 밀려 개방되어 고압 가스가 즉시 외부로 배출됨으로써, 안전사고가 방지된다.

또한, 저장탱크(10)의 가스가 기화 분출되면서 외부온도와의 온도차이로 인해 결빙현상이 발생될 수 있는데, 이것은 히팅파트(P3)에 의해 확실하게 방지된다. 즉, 히팅파트(P3)의 전기히터(600) 구동으로, 용접가스의 분출 유로가 천공된 레귤레이터블록(100) 및 밸브블록(200)이 항상 상온 상태(실질적으로 이산화탄소 가스를 용접가스로 사용하는 경우 20 ~ 25℃정도로 유지됨)로 유지됨으로써, 용접가스는 결빙현상 없이 원활하게 분출 공급된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 가스 용접기의 전체적인 구성을 보인 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 장착구조를 보인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 사시도이다.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로, 본 발명에 따른 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 레귤레이터-파트 및 히팅파트의 내부구조를 발췌하여 보인 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 레귤레이터-파트 레귤레이터블록의 밸브보어 및 하우징결합부 구조를 일부 절결하여 보인 사시도이다.

도 6은 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도로, 본 발명에 따른 용접기용 가스절감밸브 어셈블리의 가스절감밸브-파트의 내부구조를 발췌하여 보인 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 밸브블록을 내부구조를 일부 절결하여 보인 사시도이다.

도 8은 도 7의 Ⅷ - Ⅷ선에 따른 단면도로, 밸브블록의 내부구조를 보인 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 플로우미터유닛 구조를 보인 분해사시도이다.

도 10은 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 니들밸브유닛 구조를 보인 분해사시도이다.

도 11은 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 밸브구동유닛 구조를 보인 분해사시도이다.

도 12는 본 발명에 따른 히팅파트 구조를 보인 분해사시도이다.

도 13은 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 작동상태를 보인 것으로, 밸브블록의 오리피스가 폐쇄된 상태를 보인 것이다.

도 14는 본 발명에 따른 가스절감밸브-파트의 작동상태를 보인 것으로, 밸브블록의 오리피스가 개방된 상태를 보인 것이다.

도 15는 종래 용접기와 본 발명이 적용된 용접기에서 용접 스타트시 초기 가스분출유량을 그래프로 표시한 것이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..저장탱크 30..용접기본체 31..솔레노이드밸브

40..가스호스 60..용접토치 63..스위치

V..가스절감밸브 어셈블리 P1..레귤레이터-파트 100..레귤레이터블록

101..인렛 102..밸브보어 120..압력밸브유닛

130..압력설정유닛 140..압력게이지 150..제1안전밸브

P2..가스절감밸브-파트 200..밸브블록 210..제2안전밸브

220..아웃렛 242..오리피스 300..플로우미터유닛

310..장착헤드 320..내부관 330..외부관

400..니들밸브유닛 410..니들 500..밸브구동유닛

520..다이아프램 P3..히팅파트 600..전기히터

610..히터소켓 620..온도감지부 630..히터캡

Claims (9)

1. 저장탱크(10)내의 용접 가스가 유입되도록 일측면에 보어 가공되어 이루어진 인렛(101)과, 상기 인렛(101)과 바닥부위가 연통되도록 전면부 중심에 보어 가공되어 이루어진 밸브보어(102)와, 상기 밸브보어(102)의 주변을 감싸도록 전면부에서 돌출되게 마련되어 내부에 가스유통공간(103)이 형성되며 이의 바닥면에서 타측면으로 관통되게 아웃유로(105)가 천공된 하우징결합부(104)를 구비하는 금속재 레귤레이터블록(100)과; 상기 레귤레이터블록(100)의 밸브보어(102)에 장착되며 선단에 오리피스(122)가 천공된 밸브캡(121)과, 상기 밸브보어(102) 내부에서 진퇴운동 가능하게 배치되며 선단에는 상기 오리피스(122)를 관통하도록 지지로드(123a)가 마련된 니들(123)과, 상기 밸브보어(102) 내부에서 상기 니들(123)의 후단을 탄성 지지하는 탄성부재(124)를 구비하여, 상기 밸브보어(102)내로 유입되는 가스를 상기 하우징결합부(104)의 가스유통공간(103)측에 일정압력으로 내보내기 위한 압력밸브유닛(120)과; 상기 레귤레이터블록(100)의 하우징결합부(104)에 나사 결합방식으로 장착되며 내부가 텅 빈 하우징(104)과, 상기 하우징결합부(104)의 선단에 가장자리가 압착되어 상기 하우징결합부(104)의 가스유통공간(103)을 덮으면서 중앙부위가 전후로 신축 가능한 박판의 다이아프램(132)과, 상기 다이아프램(132)과 니들(123)의 지지로드(123a) 사이에 당접하도록 배치되는 압력전달판(133)과, 상기 하우징(104)의 내부에 배치되며 상기 오리피스(122)를 개방하는 방향으로 상기 니들(123)에 압력을 가하도록 상기 다이아프램(132)과 압력전달판(133)을 탄성 지지하는 탄성부재(134)와, 상기 하우징(104)의 선단부에 관통하면서 전후로 이동할 수 있도록 결합되며 지지판(135)을 매개로 상기 탄성부재(134)의 지지력을 설정하기 위한 셋팅스크루(136)을 구비하여 상기 압력밸브유닛(120)의 개도를 설정하기 위한 압력설정유닛(130)을 포함하는 레귤레이터-파트(P1)와; 상기 레귤레이터블록(100)의 타측면부에 당접하도록 장착되며 상기 아웃유로(105)와 연통되도록 후면부에서 전면을 향해 천공되어 가스가 유입되는 인유로(202)와, 하측면에 보어 가공되어 이루어지며 용접기본체(30)의 솔레노이드밸브(31)과 연계된 가스호스(40)의 일단부가 직결식으로 연결되는 아웃렛(220)과, 상측면에 보어 가공되어 내부에 가스유통공간(231)이 형성되되 바닥면 중심에는 상기 인유로(202)와 연결되는 가스유입로(232)가 천공되고 바닥면 가장자리에는 가스배출로(233)가 천공된 바이패스보어(230)와, 후면 중심부위에 보어 가공되어 내부에 가스유통공간(241)이 형성되되 벽면 저부에는 상기 바이패스보어(230)의 가스배출로(233)가 연통되고 바닥면 중심에는 오리피스(242)가 천공된 밸브보어(240)와, 앞면 중심부위에 상기 오리피스(242)의 주변을 감싸도록 돌출되게 마련되어 내부에 가스유통공간(251)이 형성되며 이의 바닥면 가장자리에는 상기 아웃렛(220)과 연결된 가스통로(252)가 천공된 하우징결합부(250)를 구비하는 금속재 밸브블록(200)과; 상기 밸브블록(200)의 바이패스보어(230)에 하부가 나사 결합방식으로 장착되며, 중심부위에는 상기 바이패스보어(230)의 가스유입로(232)와 연통되는 제1유로(341)가 길이방향으로 관통하여 천공되며 상기 바이패스보어(230)의 바닥면과 일정간격 이격시키기 위한 원형의 스페이스(340)가 배치되며, 가장자리에는 상기 바이패스보어(230)의 가스유통공간(231)과 연통되는 제2유로(312)가 길이방향으로 관통하여 천공된 장착헤드(310)와, 상기 장착헤드(310)의 상단 중심부에 입설되어 상기 제1유로(341)와 연통되며 내부에 구체(321)가 배치되고 상단이 개방된 내부관(320)과, 상기 내부관(320)을 감싸면서 조임링(331)을 통해 상기 장착헤드(310)의 상단부에 설치되며 상기 내부관(320)을 통해 배출되는 가스가 상기 장착헤드(310)의 제2유로(312)로 빠져나가도록 안내하는 외부관(330)을 구비하여, 상기 인유로(202)와 가스유입로(232)를 통해 유입되는 가스를 상기 가스배출로(233)를 통해 상기 밸브보어(240)측으로 안내하며 가스 배출유량을 상기 구체(321)의 위치변화를 통해 육안으로 확인하기 위한 플로우미터유닛(300)과; 상기 밸브블록(200)의 밸브보어(240) 내부에서 첨단이 상기 오리피스(242)를 관통하여 진퇴운동 가능하게 배치되어 상기 오리피스(242)를 개폐하는 니들(410)을 구비한 니들밸브유닛(400)과; 상기 밸브블록(200)의 하우징결합부(250)에 장착되며 상기 가스호스(40)와 연결되는 아웃렛(220)측의 가스압력에 따라 상기 니들밸브유닛(400)의 니들(410)을 작동시키기 위한 밸브구동유닛(500)을 포함하여 용접토치(60)측에서의 스위칭동작에 따른 상기 솔레노이드밸브(311)의 개폐동작에 의해 상기 오리피스(242)를 개폐하는 가스절감밸브-파트(P2)와; 상기 레귤레이터파트(P1)와 상기 가스절감밸브-파트(P2)를 히팅하여 결빙현상을 방지하기 위한 히팅파트(P3)를 구비하는 용접기용 가스절감밸브 어셈블리(V)에 있어서;

   상기 용접기용 가스절감밸브 어셈블리(V)의 히팅파트(P3)는;

   상기 레귤레이터-파트(P1)의 레귤레이터블록(100)의 후면부에 개구부가 암나사홀로 가공된 히터삽입홀(650)에 삽입 배치되는 로드 형태의 전기히터(600)와;

   상기 히터삽입홀(650)에 나사 결합방식으로 장착되며 상기 전기히터(600)가 내부를 관통하여 배치되는 히터소켓(610)과;

   상기 레귤레이터블록(100)의 후면부에 당접하도록 장착되며 상기 레귤레이터블록(100)의 표면온도를 감지하여 표면온도가 40℃ 이상이면 상기 전기히터(600)로의 전원공급을 차단하는 바이메탈온도센서(620)와;

   상기 바이메탈온도센서(620) 및 전기히터(600)를 덮도록 상기 레귤레이터블록(100)의 후면부에 장착되는 통 형상의 히터캡(630)을; 구비하는 것을 특징으로 하는 히팅기능을 갖춘 용접기용 가스절감밸브 어셈블리.
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