KR101780178B1 - 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치용 인슐레이트에 관한 것으로, 구체적으로는 디퓨져와 인슐레이트, 팁 및 노즐 로 이루어지는 가스용접 토오치 중 인슐레이트의 내부에 탄산가스의 이동 및 직진성을 원활하게 유도하여 실딩(Shielding)기능을 향상시킬 수 있는 복수 개의 장홈을 형성하되, 상기 장홈 중 하나이상의 장홈에 출구가 확장된 확장홈를 형성하여 탄산가스를 이용한 실딩기능은 유지하면서도 분사되는 탄산가스에 의하여 디퓨져와 노즐 사이에 발생하는 와류현상을 방지할 수 있는 개선된 형태의 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치용 인슐레이트에 관한 것이다.

Description

실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치{Shielding gas welding torch, which provides high weld by enhancing safety function}

본 발명은 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치에 관한 것으로, 구체적으로는 디퓨져와 인슐레이트, 팁 및 노즐로 이루어지는 가스용접 토오치 중 인슐레이트의 내부에 탄산가스의 이동 및 직진성을 원활하게 유도하여 실딩(Shielding)기능을 향상시킬 수 있는 복수 개의 가이드홈을 형성하되, 상기 가이드홈 중 하나이상의 가이드홈에 출구가 확장된 확장홈을 형성하여 탄산가스를 이용한 실딩기능은 유지하면서도 분사되는 탄산가스에 의하여 디퓨져와 노즐 사이에 발생하는 와류현상 방지 및 탄산가스의 확산성을 부여할 수 있는 개선된 형태의 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 아크용접은 아크방전을 이용해서 금속과 금속을 접합하는 방법으로, 통상 피복금속 아크용접과, 서브머지드 아크용접, 비활성가스 아크용접, 탄산가스 아크용접 등으로 구분된다.

이러한 용접방법 중 상기 탄산가스 아크용접은 불활성가스 대신에 경제적인 탄산가스를 이용하는 용접방법으로, 비소모성 전극(非熔極式)을 사용하기도 하지만, 일반적으로 소모성(용극식,熔極式) 전극을 주로 사용한다. 상기 탄산가스(CO2)는 활성이어서 고온의 아크에서는 산화성이 크고, 용착금속의 산화가 비활성가스 아크용접에 비해서 심하다. 따라서, 기공 및 그 밖의 결함이 생기기 쉬우므로, Mn, Si등의 탈산제를 함유한 와이어를 사용한다.

상기와 같은 탄산가스 아크용접의 일실시예로 본 출원인에 의하여 특허등록된 특허등록 제10-1341872호(등록일: 2013년 12월 10일), 국제출원번호 제PCT/KR2014/003462호(국제출원일: 2014년 04월 21일)방열면적이 극대화된 디퓨져를 갖는 가스용접 토오치는,

디퓨져(10)의 일측에 팁(20)이 나사체결된 상태에서 외측에 절연체와 금속으로 형성된 인슐레이트(30)가 조립되며 상기 인슐레이트(30) 일측에 노즐(40)이 조립되어 구성되는 가스용접 토오치에 있어서,

상기 인슐레이트(30)는 중앙부분에 디퓨져 연결공(31)이 형성되며 상기 연결공(31)의 일측에 여러 개의 가스이동 장홈(32)과 타측에 디퓨져가 조립되는 암나사부(34)가 일체로 형성되고,

상기 디퓨져(10)는 일측에 팁(20)이 조립되는 암나사공(11)과 타측에 인슐레이트(30)의 암나사부(34)에 나사결합되는 나사부(12) 및 중앙부분에 여러 개의 방열홈(14)와 나사부(12)측으로 여러 개의 가스배출공(13)과 암나사공(11)측으로 보조냉각구멍(13')을 일체로 형성하여,

디퓨져(10)의 가스배출공(13)을 통하여 배출되는 가스가 디퓨져(10)의 여러 개의 방열홈(14)에 따라 접촉하는 면적을 넓게 함과 동시에 보조냉각구멍(13')을 통하여 디퓨져의 온도를 저하시킬 수 있으며, 인슐레이트(30)에 형성된 장홈(32)에 의하여 가스의 배출통로가 확보되도록 구성함을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 출원인에 의하여 발명된 가스용접 토오치는 실제 사용하는 과정에서 우수한 토오치의 쿨링기능을 확인하였으며 동시에 디퓨져를 통하여 노즐 내부로 분사되는 탄산가스에 의하여 바람과 같은 외부환경에 의한 용접결함을 방지할 수 있는 실딩기능을 제공하여 용접품질을 향상시키는 새로운 효과를 얻었다.

상기와 같은 이유에서 가스용접 토오치의 구성 중 실딩기능을 효과적으로 극대화 할 수 있는 개선된 인슐레이트의 개발을 통하여 용접품질의 향상 및 탄산가스의 절감과 작업자의 용접작업 식별력 향상 등이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 인슐레이트와 디퓨져 사이로 분사되는 탄산가스의 직전성을 향상시켜 탄산가스의 사용량을 절감하더라도 실딩(Shielding)기능을 유지할 수 있으며 특히, 인슐레이트의 내부에 형성된 복수 개의 탄산가스 가이드공과 상기 가이드공을 변형시켜 구성한 확장홈을 통하여 탄산가스의 와류를 방지함과 동시에 확산성을 부여하여 용접 작업자의 시야확보를 보장할 수 있는 개선된 형태의 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치를 제공함에 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 일측에 팁(10)이 조립되는 암나사공(31)과 타측에 인슐레이트(20)의 암나사부(21)에 나사결합되는 나사부(32) 및 중앙부분 또는 나사부측으로 여러 개의 가스배출공(33)이 일체로 형성된 디퓨져(30)와, 외측에 절연체와 금속으로 형성되며 중앙부분에 디퓨져 연결공(22)이 형성되고 상기 연결공(22)의 일측에 복수 개의 가이드홈(23)과 타측에 디퓨져가 조립되는 암나사부(21)가 일체로 형성된 인슐레이트(20)가 조립되며 상기 인슐레이트(20) 일측에 노즐(40)이 조립되어 인슐레이트(20)에 형성된 가이드홈(23)을 통하여 분사되는 가스의 배출 직진성이 보장되도록 구성된 가스용접 토오치에 있어서,

상기 복수 개의 가이드홈(23)중 어느 한 가이드홈(23)에 단부 측으로 경사지게 확장되는 확장홈(24)을 구성하여 인슐레이트(20)를 통하여 분사되는 가스가 가이드홈(23)을 통하여 분사시 직전성을 유지하고 확장홈(24)을 통하여 분사시 확산성을 부여하여 실딩과 용접흄의 신속한 제거가 가능하게 구성함을 특징으로 하는 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치에 의해 달성될 수 있다.

상기 확장홈(24)는 인슐레이트(20)의 암나사부(21)측으로부터 유입부(241)와 확산부(242)로 구획형성하여 가이드홈(23)과 유입부(241)로 유입되는 가스의 압력이 동일하게 유입되도록 형성함과 더불어 확산부(242)에서 가스가 분사시 가장자리 측으로 확산되도록 형성함을 특징으로 한다,

상기 확장홈은 가이드홈(23)의 갯수 대비 10 ~ 30%의 비중으로 형성함을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치는 인슐레이트 내부에 형성된 복수 개의 탄산가스 가이드홈에 의하여 탄산가스의 직진성을 향상시켜 탄산가스의 사용량을 저하시키더라도 안정적으로 실딩기능을 유지할 수 있어 외부 바람에 의한 용접 결함을 방지하는 효과가 있다.

또한, 복수 개의 탄산가스 가이드홈 중 일부분을 변형시켜 구성한 확장홈의 구성을 통하여 실딩기능은 유지하면서 고압으로 분사되는 탄산가스에 의하여 토오치의 내부에 발생하는 와류현상을 방지하여 탄산가스의 안정적인 분사를 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 확장홈을 통하여 분사되는 탄산가스는 토오치 외부에서 외부로 퍼져나가려는 확상성을 갖음으로서 용접작업시 발생하는 용접흄을 자연스럽게 날려 제거함으로써 작업자의 시야가 확보되는 효과가 있다.

특히 상기 확장홈은 탄산가스가 유입되는 유입부측을 가이드홈과 동일한 형태로 형성하고 배출부 측을 확장시켜 구성함으로서 탄산가스가 가이드홈과 확장홈으로 동일한 압력으로 유입되어 탄산가스가 토오치 전체로 고르게 배출되는 효과가 있다.

상기와 같은 인슐레이트에 형성된 복수 개의 가이드홈과 확장홈의 구성을 통하여 용접 작업시 외부 바람에 따른 용접면의 결함(기공발생)을 방지할 수 있어 용접품질을 향상시키는 효과가 있으며 작업자의 작업성 향상 및 작업량의 증가를 유도할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 가스용접 토오치의 구성을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치 중 인슐레이트의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치 중 인슐레이트의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치의 인슐레이트가 가스용접 토오치에 설치된 상태의 단면도

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치용 인슐레이트의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치용 인슐레이트의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치용 인슐레이트가 가스용접 토오치에 설치된 상태의 단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치(100)는 디퓨져(30)의 일측에 팁(10)이 나사체결된 상태에서 외측에 절연체와 금속으로 형성된 인슐레이트(20)가 조립되고 이어서 토오치 바디(50)에 연결되며 상기 인슐레이트(20) 일측에 노즐(40)이 조립되어 구성된다.

상기 가스용접 토오치의 구성에서 팁(10)과, 디퓨져(30), 노즐(40) 및 토오지 바디(50)의 구성은 종래 알려진 구성으로써, 본 발명의 특징은 인슐레이트(20)의 구성에 특징이 있는 것으로 특허권리 범위를 명확히 하기 위하여 팁(20)과, 디퓨져(30), 노즐(40) 및 토오지 바디(50)의 구성 설명은 생략하며, 상기 구성은 알려진 다양한 형태의 팁(10)과, 디퓨져(30), 노즐(40) 및 토오지 바디(50)가 사용될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 특징인 인슐레이트(30)의 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 인슐레이트(20)는 중앙부분에 내부가 관통되는 디퓨져 연결공(22)이 형성된 상태에서 일측 내면에 탄산가스의 이동을 위한 여러 개의 가이드홈(23)이 형성되며 타측 내부로는 상기 디퓨져(30)의 나사부(32)가 나사결합되는 암나사부(21)가 일체로 형성된다.

상기 가이드홈(23)은 본 발명의 특징이 되는 부분으로써 통상적으로 금속과 절연체를 사용하여 형성되는 인슐레이트(20)의 절연체부분에 가이드홈(23)을 형성함으로써 성형이 용이하여 인슐레이트(30)의 제작비용의 상승을 최소화 할 수 있으며, 디퓨져(30)의 가스배출공(33)을 통하여 분사되는 탄산가스가 노즐(40)측으로 분사되는 과정에서 복수 개의 가이드홈(23)에 의하여 직진성이 최적화된 상태로 분사됨으로써 실딩(Shielding)효과를 극대화 할 수 있어 강한 바람과 같은 악조건의 외부환경에서도 용접면의 결함(기공발생)을 방지할 수 있어 용접품질을 현저하게 상승시킬 수 있는 특징을 갖는다.

또한, 분사되는 탄산가스는 가이드홈(23)에 의하여 직진성을 향상된 상태로 분사됨으로서 탄산가스의 분사량을 줄이더라도 안정적으로 용접작업을 수행할 수 있으며 품질의 저하는 방지할 수 있는 특징을 갖는다.

이러한 가이드홈(23)의 작용효과를 알아보기 위하여 아래와 같이 탄산가스 직진성의 향상에 따른 실딩기능의 실험과, 탄산가스의 량의 감소에 따른 용접품질의 차이변화를 기존 일반적으로 사용되고 있는 가스용접 토오치와 비교실험하였다.

< 실딩 기능 테스트 >

◆ 실험환경

풍속 1.1m/sec, 320A, 34V, stick out 20mm, Carriage Welding

◆ 실험결과

- 기존 인슐레이트가 장착된 가스용접 토오치 사용

- 본 발명의 인슐레이트가 장착된 가스용접 토오치 사용

< 탄산가스 유량저하에 따른 용접상태 테스트 >

- 미포와 현중은 기존 인슐레이트가 장착된 가스용접 토오치를 이용한 용접비드형태이고, 개선은 본 발명에 따른 인슐레이터를 장착한 가스용접 토오치를 이용한 용접비드형태이다.

◆탄산가스의 정상적인 사용량에 따른 용접형태(25L)

◆탄산가스 분사량을 20L 저하시킨 용접상태(20% 절감)

상기와 같은 실험결과에서 확인되는 바와 같이 본원발명의 인슐레이트에 형성된 복수 개의 가이드홈(23)의 구성을 통하여 탄산가스의 직진성이 향상되어 기존 가스용접 토오치에 사용되는 인슐레이트에 비하여 현저한 용접품질의 차이가 발생함을 확인하였다.

또한, 분사되는 탄산가스가 가이드홈에 의하여 분사형태가 직선적으로 정렬된 상태로 분사됨으로서 탄산가스의 사용량을 저하시키더라도 우수한 용접품질을 유지할 수 있어 탄산가스 사용량의 절감을 기대할 수 있음을 확인하였다.

한편, 본 발명의 인슐레이트(20)에 형성된 복수 개의 가이드홈(23) 중 어느 한 부분의 가이드홈을 변형시켜 확장홈(24)을 형성함으로써 분사되는 탄산가스에 확산성을 부여하여 탄산가스가 고압으로 분사되는 과정에서 와류의 발생을 방지하고 특히 용접 중 발생하는 용접흄을 신속하게 날려 제거함으로써 용접 작업자의 시야확보가 용이하게 유지될 수 있도록 함에 특징이 있다.

즉, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이 상기 확장홈(24)은 인슐레이트(20)의 암나사부(21)에서부터 노즐(40)이 연결되는 끝부분까지 형성되며 상기 가이드홈(23)과 동일한 형태를 갖는 유입부(241)와 상기 유입부(241)로부터 방사형으로 경사지게 확장되는 확산부(242)로 구성된다.

상기와 같이 탄산가스가 처음 유입되는 부분의 유입부(241)을 가이드홈(23)의 유입되는 부분과 동일한 형태를 갖도록 함으로서 탄산가스가 각각의 유입부(241)와 가이드홈(23)으로 유입되는 탄산가스의 량이 동일하게 유입될 수 있도록 한다.

또한, 유입부(241)로 유입된 탄산가스는 확산부(242)로 유입되며 분사압력이 가이드홈(23)을 통하여 분사되는 탄산가스에 비하여 저하되며 이로서 가이드홈(23)을 통하여 고압으로 분사되는 탄산가스에 의해 발생되는 노즐 내부의 와류현상을 방지시킨다.

또한, 확산부(242)를 통하여 분사되는 탄산가스는 직진성 보다는 확산부(242)의 경사면에 따른 확산성이 향상되어 용접 토오치 주변에 발생되는 용접흄을 신속하게 제거시킴으로서 용접 중 계속적인 작업자의 시야확보가 가능한 특징을 갖는다.

또한, 상기 확장홈(24)은 복수 개의 가이드홈(23)이 형성된 부분에 일측방향에 치우침 없이 방사형으로 형성하여 복수 개를 형성하여 분사되는 탄산가스가 가이드홈(23)에 의하여 직진성을 유지하면서도 부분적으로 형성된 확장홈(24)에 의하여 확산성을 갖음으로서 노즐로 분사된 탄산가스가 방사향으로 퍼져 용접시 발생되는 용접흄을 신속하게 날려 제거할 수 있어 작업자의 시야확보가 용이한 특징을 갖는다.

< 본 발명의 인슐레이터를 이용한 가스용접 토오치의 가스분사형태 예시 >

상기와 같은 탄산가스의 분사가 인슐레이트의 내부에 형성된 가이드홈(23)과 확장홈(24)의 구성에 의하여 직전성과 확산성을 동시에 적절한 비율로 형성됨으로서 직전성의 향상에 따른 실딩기능에 의하여 용접품질이 향상됨과 동시에 확산성에 의하여 용접흄을 신속하게 날려 제거함으로서 작업자의 작업효율을 극대화하고 신속한 시야확보에 따른 용접상태 확인을 통한 용접품질의 향상을 기대할 수 있는 특징을 갖는다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.

10 : 노즐 20 : 인슐레이트
21 : 암나사부 22 : 연결공
23 : 가이드홈 24 : 확장홈
241 : 유입부 242 : 확산부
30 : 디퓨져 40 : 노즐
50 : 토오치 바디

Claims (3)

1. 일측에 팁(10)이 조립되는 암나사공(31)과 타측에 인슐레이트(20)의 암나사부(21)에 나사결합되는 나사부(32) 및 중앙부분 또는 나사부측으로 여러 개의 가스배출공(33)이 일체로 형성된 디퓨져(30)와, 외측에 절연체와 금속으로 형성되며 중앙부분에 디퓨져 연결공(22)이 형성되고 상기 연결공(22)의 일측에 복수 개의 가이드홈(23)과 타측에 디퓨져가 조립되는 암나사부(21)가 일체로 형성된 인슐레이트(20)가 조립되며 상기 인슐레이트(20) 일측에 노즐(40)이 조립되어 인슐레이트(20)에 형성된 가이드홈(23)을 통하여 분사되는 가스의 배출 직진성이 보장되도록 구성된 가스용접 토오치에 있어서,
   상기 복수 개의 가이드홈(23)중 어느 한 가이드홈(23)에 인슐레이트(20)의 암나사부(21)측으로부터 가이드홈(23)과 동일한 형태를 갖는 유입부(241)와 단부 측으로 경사지게 확장된 확산부(242)로 구획형성하여 가이드홈(23)과 유입부(241)로 유입되는 가스의 압력이 동일하게 유입되도록 형성함과 더불어 확산부(242)에서 가스가 분사시 가장자리 측으로 확산되도록 구성된 확장홈(24)을 가이드홈(23)의 갯수 대비 10 ~ 30%의 비중으로 형성하여 인슐레이트(20)를 통하여 분사되는 가스가 가이드홈(23)을 통하여 분사시 직진성을 유지하고 확장홈(24)을 통하여 분사시 확산성을 부여하여 실딩과 용접흄의 신속한 제거를 통한 용접자의 시야확보가 가능하게 구성함을 특징으로 하는 실딩기능 향상에 따른 높은 용접 안전성을 제공하는 가스용접 토오치.
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