KR101132925B1 - 수동 플라즈마 용접기의 토치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수동 플라즈마 용접기의 토치에 관한 것으로 특히, 손잡이가 일체로 구비된 토치 바디의 저부 측에는 센터링 스톤과 인서트 팁 및 쉴드 캡이 설치되어 있고, 상부 측에는 콜렛 척과 콜렛 바디 및 롱 캡이 설치되어 있는 수동 플라즈마 용접기의 토치에 있어서, 상부에 나사산이 형성된 상기 인서트 팁의 원봉형 몸체 저부로 형성되는 원추형 접촉부를 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부로 연이어 형성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 원추형 접촉부의 원봉부 외주면과 쉴드 캡 사이에 형성된 공간부를 통해 배출되는 가스의 압력이 일정하게 되어 아크에 대한 보호효과를 크게 증대시킬 수 있고, 또 원추형 접촉부의 단부 면적이 종래에 비해 매우 크므로 용접시 토치 자체의 경사각을 60-70도 범위 내로 크게 할 수 있어 위빙을 통한 용접시 아크의 직선성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접되더라도 스파크가 발생되지 않게 되어 스파크에 의해 인서트 팁의 일부 용융을 완벽하게 방지할 수 있는 것이다.

Description

수동 플라즈마 용접기의 토치{Torch for manual plasma welder}

본 발명은 수동 플라즈마 용접기의 토치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 수동 플라즈마 용접기의 토치 내에 설치되는 숏 타입 또는 롱 타입 인서트 팁의 단부에 형성된 원추형 접촉부의 일부 형상을 원봉형으로 연장 형성시켜 주되, 원추형 접촉부의 경사각을 크게 형성시켜 용접시 아크 범위를 좁혀줄 수 있도록 함과 동시에 토치와 모재 사이의 경사각도를 크게 하여 위빙을 통한 용접시 아크의 직선성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접되며 스파크에 의해 일부 용융되는 것 등을 미연에 방지할 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 플라즈마 용접은 고도로 전리된 가스체의 아크로서 이것을 이용한 용접으로 플라즈마 제트 용접과 플라즈마 아크 용접이 있다.

가공재를 "+"의 전극으로 하면 이행형 아크 토치라 하고, 노즐 자체룰 "+"의 전극으로 한 것을 비이행형 아크 토치라고 한다.

즉, 이행형을 플라즈마 아크라 하고, 비이행형의 것을 플라즈마 제트라고 불러 구분한다. 플라즈마 아크 쪽이 열이 높아 용접에는 주로 이 형식이 쓰이고 플라즈마 아크 용접법이라 부른다.

이와 같은 플라즈마 용접법은 아크 플라즈마를 좁은 틈으로 고속으로 분출시켜 줌으로써 생기는 고온의 불꽃을 이용하여 절단, 용사, 용접하는 방법으로 10,000 - 30,000℃의 고온 플라즈마를 분출시킨다.

한편, 수동 플라즈마 용접기의 토치는 도 1에 도시된 바와 같이, 손잡이가 일체로 구비된 토치 바디(1)의 저부 측에는 센터링 스톤(4)과 인서트 팁(3) 및 쉴드 캡(2)이 설치되어 있고, 상부 측에는 콜렛 척(5)과 콜렛 바디(6) 및 롱 캡(7)이 설치되어 있는 구성을 갖는다.

그런데, 종래 수동 플라즈마 용접기 중 숏 타입 인서트 팁(3a)은 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이,상부에 나사산(31)이 형성된 원봉형 몸체(32)의 저부로 경사각이 완만하고 높이가 높은 원추형 접촉부(33)가 일체로 형성된 구성을 갖고, 롱 타입 인서트 팁(3b)은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 상부에 나사산(31)이 형성된 원봉형 몸체(32)의 저부로 경사각이 완만하고 높이가 비교적 낮은 제 1 원추부(331)와 원봉형 몸체(32)의 지름보다 작은 지름을 갖는 원봉부(332) 및 경사각이 완만하고 높이가 비교적 낮은 제 2 원추부(333)로 굿성되는 원추형 접촉부(33)가 일체로 형성된 구성을 갖고 있다.

그런데 이와 같은 구성을 갖는 숏 타입 및 롱 타입의 인서트 팁(3)을 수동 플라즈마 용접기의 토치에 조립시켰을 때 원추형 접촉부(33)의 경사면 자체 및 제 2 원추부(333)의 경사면과 쉴드 캡(2)의 내면 사이의 공간부(9)가 도 3의 (a)(b)와 같이 종단면이 삼각형 형상을 갖는 링 형태로 형성되므로 이들 공간부를 통해 배출되는 가스의 압력이 외측으로 갈수록 크게 낮아져 모재와 접촉되는 가스의 확산 범위가 커 아크에 대한 보호효과가 매우 낮아지게 되고, 또한 뾰쪽한 형상을 갖는 상기 원추형 접촉부의 단부 면적이 매우 작으므로 용접시 쉴드 캡(2)의 모따기 면에 대응하여 토치 자체의 경사각을 도 1과 같이 40-45도로 유지시킬 수밖에 없으며 이렇게 모재와 토치 사이의 경사각을 작게 하게 되면 결국 가스의 분포가 더욱 커지게 되므로 아크의 직진성이 저하될 뿐만 아니라, 용접 중 면적이 매우 작은 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접될 경우 스파크가 발생되어 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부가 용융되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 수동 플라즈마 용접기의 토치 내에 설치되는 숏 타입 또는 롱 타입 인서트 팁의 단부에 형성되는 원추형 접촉부의 일부 형상을 원봉형으로 연장 형성시켜 주되, 원추형 접촉부의 경사각을 크게 형성시켜 줌과 동시에 단면부의 면적을 크게 형성시켜 줌으로써 원추형 접촉부의 경사면과 쉴드 캡의 내면 사이의 공간부가 수직방향으로 평행한 형상의 링 형태을 갖게 되어 이들 공간부를 통해 배출되는 가스의 압력이 일정하게 되어 아크에 대한 보호효과를 크게 증대시킬 수 있고, 또 원추형 접촉부의 단부 면적이 매우 크므로 용접시 토치 자체의 경사각을 60-70도 범위 내로 크게 할 수 있어 위빙을 통한 용접시 아크의 직선성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접되며 스파크에 의해 그 일부 용융되는 것을 미연에 방지할 수 있는 수동 플라즈마 용접기의 토치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 손잡이가 일체로 구비된 토치 바디의 저부 측에는 센터링 스톤과 인서트 팁 및 쉴드 캡이 설치되어 있고, 상부 측에는 콜렛 척과 콜렛 바디 및 롱 캡이 설치되어 있는 수동 플라즈마 용접기의 토치에 있어서, 상부에 나사산이 형성된 상기 인서트 팁의 원봉형 몸체 저부로 형성되는 원추형 접촉부를 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부로 연이어 형성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 인서트 팁은 숏 타입 인서트 팁과 롱 타입 인서트 팁을 포함한다.

또, 상기 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름은 종래 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름보다 큰 지름을 갖도록 성형하되, 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름이 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름보다 크게 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인서트 팁 중 롱 타입의 인서트 팁에 형성된 원추형 접촉부의 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부의 높이들은 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부의 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부 높이보다 각각 더 높게 형성한 것을 특징으로 한다.

또 상기 인서트 팁 중 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 원봉부 지름이 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 원봉부 지름보다 더 크게 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 제 1 원추부와 제 2 원추부의 경사각은 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 원추부 경사면 각도보다 더 경사지게 형성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 원추형 접촉부의 원봉부 외주면과 쉴드 캡 사이의 공간부는 수직방향으로 평행한 상태에서 일정거리를 유지하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 수동 플라즈마 용접기의 토치에 의하면, 수동 플라즈마 용접기의 토치 내에 설치되는 숏 타입 또는 롱 타입 인서트 팁의 단부에 형성되는 원추형 접촉부를 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부가 연이어 형성되는 형태로 성형시켜 주되, 상기 원추형 접촉부의 제 1 원추부와 제 2 원추부의 경사각은 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 원추부 경사면 각도보다 더 경사지게 형성시켜 주고, 상기 원추형 접촉부의 원봉부 외주면과 쉴드 캡 사이의 공간부는 수직방향으로 평행한 상태에서 일정거리를 유지하도록 형성시켜 줌과 동시에 원추형 접촉부의 단면부 면적을 종래보다 크게 형성시켜 줌으로써 원추형 접촉부의 원봉부 외주면과 쉴드 캡 사이에 형성된 공간부를 통해 배출되는 가스의 압력이 일정하게 되어 아크에 대한 보호효과를 크게 증대시킬 수 있고, 또 원추형 접촉부의 단부 면적이 종래에 비해 매우 크므로 용접시 토치 자체의 경사각을 60-70도 범위 내로 크게 할 수 있어 위빙을 통한 용접시 아크의 직선성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 또한 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접되더라도 스파크가 발생되지 않게 되어 스파크에 의해 인서트 팁의 일부 용융을 완벽하게 방지할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 수동 플라즈마 용접기용 토치의 단면도.
도 2의 (a)(b)는 수동 플라즈마 용접기용 토치 중 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 사시도.
도 3의 (a)(b)는 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁이 설치된 수동 플라즈마 용접기용 토치의 요부 확대 단면도.
도 4는 본 발명이 적용된 수동 플라즈마 용접기용 토치의 단면도.
도 5의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 수동 플라즈마 용접기용 토치 중 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 사시도.
도 6의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁이 설치된 수동 플라즈마 용접기용 토치의 요부 확대 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명이 적용된 수동 플라즈마 용접기용 토치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 5의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 수동 플라즈마 용접기용 토치 중 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 사시도를 나타낸 것이며, 도 6의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁이 설치된 수동 플라즈마 용접기용 토치의 요부 확대 단면도를 나타낸 것이고, 도 7의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 정면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은,

손잡이(8)가 일체로 구비된 토치 바디(1)의 저부 측에는 센터링 스톤(4)과 인서트 팁(3) 및 쉴드 캡(2)이 설치되어 있고, 상부 측에는 콜렛 척(5)과 콜렛 바디(6) 및 롱 캡(7)이 설치되어 있는 수동 플라즈마 용접기의 토치에 있어서,

상부에 나사산(31)이 형성된 상기 인서트 팁(3)의 원봉형 몸체(32) 저부로 형성되는 원추형 접촉부(33)를 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333)로 연이어 형성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 인서트 팁(3)은 숏 타입 인서트 팁(3a)과 롱 타입 인서트 팁(3b)을 포함한다.

또, 상기 인서트 팁(3)의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3a,r3b)은 종래 인서트 팁(3)의 원추형 접촉부 단부 지름(r3)보다 큰 지름을 갖도록 성형하되, 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3a)이 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3b)보다 크게 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인서트 팁(3) 중 롱 타입 인서트 팁(3b)에 형성된 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333)의 높이(h1b-h3b)들은 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333) 높이(h1b-h3b)보다 각각 더 높게 형성한 것을 특징으로 한다.

또 상기 인서트 팁(3) 중 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33)에 형성된 원봉부(332) 지름(r2a)이 롱 타입 인서트 팁(3b)의 원추형 접촉부(33)에 형성된 원봉부(332) 지름(r2b)보다 더 크게 성형한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 제 2 원추부(333)의 경사각은 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁(3a)(3b)의 원추부 경사면 각도보다 더 경사지게 형성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 원추형 접촉부(33)의 원봉부(332) 외주면과 쉴드 캡(2) 사이의 공간부(9)는 수직방향으로 평행한 상태에서 일정거리를 유지하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명 수동 플라즈마 용접기용 토치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 공지된 수동 플라즈마 용접기의 토치에 있어서, 상부에 나사산(31)이 형성된 상기 인서트 팁(3)의 원봉형 몸체(32) 저부로 형성되는 원추형 접촉부(33)를 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333)로 연이어 형성한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 수동 플라즈마 용접기의 토치는 도 4에 도시된 바와 같이 손잡이(8)가 일체로 구비된 토치 바디(1)의 저부에 센터링 스톤(4)과 인서트 팁(3) 및 쉴드 캡(2)이 설치되고, 상부에는 콜렛 척(5)과 콜렛 바디(6) 및 롱 캡(7)이 설치된 구성을 갖는다.

한편, 상기 인서트 팁(3)은 숏 타입 인서트 팁(3a)과 롱 타입 인서트 팁(3b)을 포함하게 되는데, 본 발명이 적용된 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁(3a)(3b)의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3a, r3b)은 도 7의 (a)(b)와 같이 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁(3a)(3b)의 원추형 접촉부 단부 지름(r3)보다 큰 지름을 갖도록 성형하여 줌으로써 원추형 접촉부의 단부가 모재와 근접되더라도 스파크가 발생되지 않게 되어 스파크에 의해 인서트 팁의 일부 용융을 완벽하게 방지할 수 있는 것이다.

이때, 상기 인서트 팁(3) 중 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33)에 형성된 원봉부(332) 지름(r2a)은 롱 타입 인서트 팁(3b)의 원추형 접촉부(33)에 형성된 원봉부(332) 지름(r2b)보다 더 크게 성형함과 동시에 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3a) 역시 롱 타입 인서트 팁(3b)의 원추형 접촉부(33) 단부 지름(r3b)보다 크게 성형한 형태를 갖는다.

뿐만 아니라, 상기 인서트 팁(3) 중 롱 타입의 인서트 팁(3a)에 형성된 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333)의 높이(h1a-h3a)들은 도 7의 (a)(b)와 같이 숏 타입 인서트 팁(3a)의 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 원봉부(332) 및 제 2 원추부(333) 높이(h1b-h3b)보다 각각 더 높게 형성한 형태를 갖는다.

또한, 상기 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁(3a)(3b) 중 원추형 접촉부(33)의 제 1 원추부(331)와 제 2 원추부(333)의 경사각은 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁(3a)(3b)의 원추부 경사면 각도보다 더 경사지게 형성한 형태를 갖는다.

또, 본 발명에서는 종래와 달리 인서트 팁(3)의 형태와 무관하게 원추형 접촉부(33)에 원봉부(332)를 형성시켜 주되, 상기 원추형 접촉부(33)의 원봉부(332)는 쉴드 캡(2) 내에 위치되게 하고 상기 원봉부(332)의 저부에 연이어 형성된 제 2 원추부(333)는 쉴드 캡(2)의 저단부보다 외측으로 노출되게 형성시켜 줌으로써 상기 원봉부(332)의 외주면과 쉴드 캡(2) 사이에 형성되는 공간부(9)가 종단면이 삼각형 형상을 갖는 종래와 달리 수직방향으로 평행한 상태에서 일정거리를 유지하는 형태를 갖는다.

따라서, 상기 원추형 접촉부(33)의 원봉부(332) 외주면과 쉴드 캡(2) 사이에서 수평하게 형성된 공간부(9)를 통해 배출되는 가스의 압력이 항상 일정하게 유지하게 되어 아크에 대한 보호효과를 크게 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원추형 접촉부(33)의 단부 면적이 종래에 비해 매우 크고 쉴드 캡(2)의 저단부에 모따기 부분이 없으므로 용접시 토치 자체의 경사각을 도 4와 같이 60-70도 범위 내로 크게 할 수 있어 위빙을 통한 용접시 아크의 직선성을 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 토치 바디 2 : 쉴드 캡
3 : 인서트 팁
3a : 숏 타입 인서트 팁 3b : 롤 타입 인서트 팁
31 : 나사산 32 : 원봉형 몸체
33 : 원추형 접촉부 331 : 제 1 원추부
332 : 원봉부 333 : 제 2 원추부
4 : 센터링 스톤 5 : 콜렛 척
6 : 콜렛 바디 7 : 롱 캡
8 : 손잡이 9 : 공간부
r2a, r2b : 원봉부 지름 r3a, r3b : 원추형 접촉부 단부 지름
h1a-h3a, h1b-h3b : 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부의 높이

Claims (7)

1. 손잡이가 일체로 구비된 토치 바디의 저부 측에는 센터링 스톤과 인서트 팁 및 쉴드 캡이 설치되어 있고, 상부 측에는 콜렛 척과 콜렛 바디 및 롱 캡이 설치되어 있는 수동 플라즈마 용접기의 토치에 있어서,
   상부에 나사산이 형성된 인서트 팁의 원봉형 몸체 저부로 형성되는 원추형 접촉부를 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부로 연이어 형성한 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인서트 팁은 숏 타입 인서트 팁과 롱 타입 인서트 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름은 종래 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름보다 큰 지름을 갖도록 성형하되, 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름이 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부 단부 지름보다 크게 성형한 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 인서트 팁 중 롱 타입의 인서트 팁에 형성된 원추형 접촉부의 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부의 높이들은 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부의 제 1 원추부와 원봉부 및 제 2 원추부 높이보다 각각 더 높게 형성한 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 인서트 팁 중 숏 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 원봉부 지름이 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 원봉부 지름보다 더 크게 성형한 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 원추형 접촉부에 형성된 제 1 원추부와 제 2 원추부의 경사각은 종래 숏 타입 및 롱 타입 인서트 팁의 원추부 경사면 각도보다 더 경사지게 형성한 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 원추형 접촉부의 원봉부 외주면과 쉴드 캡 사이의 공간부는 수직방향으로 평행한 상태에서 일정거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 수동 플라즈마 용접기의 토치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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