KR101832193B1 - 용접예열히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 용접예열히터는 피용접물의 용접 부위를 예열하기 위한 것으로, 상하로 배치되는 상부 및 하부내열천; 상기 상부 및 하부내열천 사이에 배치되어 열을 발산하는 발열부; 상기 발열부의 선단에 접합하여 도선을 통해 상기 발열부에 전력을 공급하는 전원 공급부; 상기 발열부과 상기 전원 공급부의 도선의 접합 지점에 도포되는 실버페이스트; 상기 접합 지점을 가압 고정하기 위한 것으로, 상기 발열부과 도선의 접합 지점을 둘러싸도록 배치된 상태에서 압착되는 슬리브; 상기 발열부의 상측과 하측으로 접착되는 상부 및 하부 글라스울천; 및 상기 상부 및 하부 글라스울천 중 선택된 어느 하나의 일면에 부착되어, 상기 발열부로부터 방출되는 열이 일 방향으로 발산되도록 안내하는 단열부를 포함한다. 이러한 본 발명에 따른 용접예열히터는 발열체로서 탄소섬유열선을 적용하여 자체 경량화를 달성할 수 있으며, 발열을 위하여 소비되는 에너지를 저감할 수 있다. 또한 플렉시블(Flexible)한 패드 형태로 구현되어, 보다 다양한 피용접물에 적용될 수 있다.
Description
본 발명은 용접예열히터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피용접물을 용접하기에 앞서 피용접물의 전체 또는 용접부를 예열하기 위한 용접예열히터에 관한 것이다.
일반적으로, 용접 예열 작업은 저온 균열이 일어나기 쉬운 재료에 대하여 용접 전에 피용접물의 전체 또는 이음부에 열을 가하는 작업을 말한다.
이러한 용접 예열 작업은 용접부의 냉각 속도를 늦추어 열영향부의 경도를 낮출 뿐만 아니라 인성을 증가시키고 수소의 방출을 용이하여 저온 균열을 방지한다.
또한 용접 예열 작업은 용접부의 기계적 성질을 향상시키고 변형과 잔류 응력을 완화시킬 수 있어, 각종 산업의 용접 현장에서 필수적으로 이루어지는 작업이다.
위와 같은 용접 예열 작업을 위하여 사용되는 용접 예열 히터로는, 대한민국 등록실용신안 제20-0446068호가 개시되어 있다. 여기에서는 전원이 인가되면 원적외선을 방출하는 탄소섬유재질의 열선과 이 열선의 상면 및 하면에 위치한 실리카천과 이 열선과 실리카천의 사이에 위치하여 열선의 온도를 측정하는 열전대 및 이 열전대와 연결되며 열선에 선택적으로 전원을 인가하여 열선의 온도를 제어하는 제어부를 포함하는 원적외선 포직 히터가 제공되고 있다.
그러나 종래와 같은 원적외선 포직 히터는, 발열 시 탄소섬유재질의 열선과 공기와의 접촉으로 인하여 열화 현상이 발생할 수 있으며, 이와 같은 열화로 인하여 피용접물이 손상되거나 히터의 고장이 초래된다.
또한 전원단자와 탄소섬유재질의 열선 사이의 접합이 제대로 이루어지지 않는 경우, 쇼트(Short)가 발생하거나 상기 열선에 전원 공급이 제대로 이루어지지 않는 상황이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 열선의 열화를 방지할 수 있으며 보다 안정적으로 전원의 공급이 가능한 용접예열히터를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 용접예열히터는 피용접물의 용접 부위를 예열하기 위한 것으로, 상하로 배치되는 상부 및 하부내열천; 상기 상부 및 하부내열천 사이에 배치되어 열을 발산하는 발열부; 상기 발열부의 선단에 접합하여 도선을 통해 상기 발열부에 전력을 공급하는 전원 공급부; 상기 발열부과 상기 전원 공급부의 도선의 접합 지점에 도포되는 실버페이스트; 상기 접합 지점을 가압 고정하기 위한 것으로, 상기 발열부과 도선의 접합 지점을 둘러싸도록 배치된 상태에서 압착되는 슬리브; 상기 발열부의 상측과 하측으로 접착되는 상부 및 하부 글라스울천; 및 상기 상부 및 하부 글라스울천 중 선택된 어느 하나의 일면에 부착되어, 상기 발열부으로부터 방출되는 열이 일 방향으로 발산되도록 안내하는 단열부를 포함한다.
여기서 상기 발열부는, 상기 상부 및 하부내열천 사이에 배치되어 열을 발산하는 탄소섬유열선과, 상기 탄소섬유열선의 외주를 나선으로 선회하는 유리섬유실을 포함할 수 있다. 또한 상기 발열부는, 상기 유리섬유실이 선회된 탄소섬유열선의 외주에 도포되어 상기 탄소섬유열선과 외부 공기를 차단하는 코팅층을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 코팅층은 폴리이미드(Polyimide), 테프론 및 실리콘 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 단열부는, 상기 상부 또는 하부 글라스울천의 일면에 부착되는 알루미늄 박막과, 상기 알루미늄 박막 일면에 부착되어 상기 알루미늄 박막과 상부 또는 하부내열천 사이에 개재되는 단열재를 포함할 수 있다. 여기서 상기 단열재는 세라크울 또는 흑연박막 중 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 용접예열히터에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 발열체로서 탄소섬유열선을 적용하여 자체 경량화를 달성할 수 있으며, 발열을 위하여 소비되는 에너지를 저감할 수 있다. 또한 플렉시블(Flexible)한 패드 형태로 구현되어 보다 다양한 피용접물에 적용될 수 있다.
둘째, 탄소섬유열선의 외주를 코팅(Coating)하여 상기 탄소섬유열선과 외부 공기의 접촉을 차단함으로써 열화 현상을 방지할 수 있으며, 열화에 따른 피용접물의 손상 또는 용접예열히터의 고장을 방지할 수 있다.
셋째, 탄소섬유열선과 도선의 접합 지점을 슬리브 및 실버 페이스트를 이용하여 보호함으로써 상기 접합 지점의 쇼트를 방지하고 전력공급이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
넷째, 알루미늄 박막 및 단열재가 적층된 단열부를 구비함으로써 발열되는 열이 효과적으로 피용접물에 전달되도록 안내할 수 있으며, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용접예열장치의 사시도,
도 2은 도 1에서 나타낸 발열부의 내부 단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 1에서 나타낸 전원공급부와 발열부의 접합 지점을 확대하여 도시한 단면도,
도 4는 도 3에서, 접합된 전원공급부와 발열부에 슬리브를 설치한 상태를 도시한 단면도이다.
도 2은 도 1에서 나타낸 발열부의 내부 단면을 도시한 단면도,
도 3은 도 1에서 나타낸 전원공급부와 발열부의 접합 지점을 확대하여 도시한 단면도,
도 4는 도 3에서, 접합된 전원공급부와 발열부에 슬리브를 설치한 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 용접예열장치의 사시도이고, 도 2은 도 1에서 나타낸 발열부의 내부 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1에서 나타낸 전원공급부와 발열부의 접합 지점을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3에서, 접합된 전원공급부와 발열부에 슬리브를 설치한 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 용접예열히터는 피용접물을 용접하기에 앞서 용접부를 예열하기 위한 장치이다. 이를 위해 상기 용접예열히터는 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b), 발열부(200), 전원 공급부(300), 실버페이스트(400), 슬리브(500), 상부 및 하부 글라스울천(600) 및 단열부(700)를 구비한다.
도 1을 참조하면, 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b)은 상하로 배치되어 후술(後述)할 발열부(200)를 지지하는 동시에 상기 발열부(200)를 외부로부터 차단하여 절연성을 유지하는 역할을 한다. 이때 상기 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b)은 그 테두리가 내열실로 재봉되어 접합되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b)은 배치 상의 차이만 있을 뿐, 구분지어지지 않는다.
상기 발열부(200)는 상기 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b)의 사이에 개재되며 전력을 공급받아 열을 발산한다. 여기서 상기 발열부(200)는 탄소섬유열선(210), 유리섬유실(220) 및 코팅층(230)을 구비할 수 있다. 먼저 상기 탄소섬유열선(210)은 전원을 인가받아 원적외선(Far infrared ray)을 방출하는 것으로, 탄소섬유(Carbon-fiber) 소재로 형성된다. 이때 상기 탄소섬유열선(210)은, 도 1과 같이, 지그재그(Jig-Jag) 방식으로 절곡되어 배치되는 것이 바람직하다. 본 발명에 적용된 탄소섬유열선(210)은 종래에 사용되는 탄소섬유열선과 동일한 구성 및 작용을 하는 구성이므로 추가적인 설명을 생략하도록 한다. 또한 상기 유리섬유실(220)은 상기 탄소섬유열선(210)의 외주를 나선으로 선회하도록 구비된다. 여기서 상기 유리섬유실(220)은 상기 탄소섬유열선(210)을 고정 지지하는 동시에, 탄소섬유의 단점인 입자 저항을 방지하는 역할을 수행한다. 또한 상기 코팅층(230)은 상기 유리섬유실(220)이 선회된 탄소섬유열선(210)의 외주에 도포되는 것으로, 상기 탄소섬유열선(210)과 외부 공기를 차단한다. 이때 상기 코팅층(230)은 폴리이미드(Polyimide), 테프론 및 실리콘 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 여기서 상기 폴리이미드(Polyimide)는 고온에서도 변형을 일이키지 않아, 상기 탄소섬유열선(210)이 400℃이상의 고온 상태에서도 안정적으로 상기 탄소섬유열선(210)을 외부 공기로부터 차단할 수 있다.
상기 전원공급부(300)는 상기 발열부(200)의 선단에 연결되며, 상기 발열부(200)에 전원을 공급한다. 이때 상기 전원공급부(300)는 전원을 출력하는 전원단자(310)와 상기 출력된 전원을 상기 발열부(200)에 전달하는 도선(320)으로 구성될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면 상기 도선(320)은 피복(322)이 씌어진 구리선(321)으로 구성되며, 상기 구리선(321)의 선단이 상기 발열부(200)의 탄소섬유열선(210)과 접합한다.
상기 실버페이스트(400)는 상기 발열부(200)와 전원 공급부(300)의 접합지점에 도포된다. 여기서 상기 실버페이스트(400)는 은이 함유된 점성물질로 구비된다. 또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 실버페이스(400)는 상기 피복(322)이 벗겨진 구리선(321)과 상기 탄소섬유열선(210) 사이에 개재된다. 이처럼 본 발명에 따른 용접예열장치는, 상기 발열부(300)와 도선(320)의 접합 지점에 실버페이스트(400)를 도포하여 상기 접합 지점의 쇼트를 방지하고, 상기 탄소섬유열선(210)에 보다 안정적으로 전원이 공급될 수 있도록 한다.
상기 슬리브(500)는 상기 발열부(200)와 도선(320)의 접합 지점에 배치된다. 여기서 상기 슬리브(500)는 상기 접합 지점을 가압 고정하기 위한 것으로, 도 4와 같이, 상기 발열부(200)와 도선(320)의 접합 지점을 둘러싸도록 배치된 상태에서 압착 고정된다. 이때 상기 슬리브(500)는 복수로 구비되어, 상기 탄소섬유열선(210)을 감싸는 코팅층(230) 외측과, 상기 탄소섬유열선(210)과 구리선(321)의 접합 지점과, 상기 구리선(321)을 둘러싸고 있는 피복(322)의 외측에 각각 설치될 수 있다.
상기 상부 및 하부 글라스울천(600:600a,600b)은 상기 발열부(200)의 상측과 하측으로 접합된다.
상기 단열부(700)는 상기 발열부(200)로부터 방출되는 열이 일 방향으로 발산될 수 있도록 안내하기 위한 것으로서, 상기 상부 및 하부 글라스울천(600:600a,600b) 중 선택된 어느 하나의 일면에 부착된다. 여기서 상기 단열부(700)는 알루미늄 박막(710) 및 단열재(720)를 구비할 수 있다.
상기 알루미늄 박막(710)은 상기 상부 및 하부 글라스울천(600:600a,600b)의 일면에 접합되어 상기 발열부(200)에서 발산되는 열을 반대 방향으로 반사시킨다. 또한 상기 단열재(720)는 상기 알루미늄 박막과 상부 및 하부 내열천(100:100a,100b) 중 선택된 어느 하나의 사이에 개재되어, 상기 선택된 상부 또는 하부 내열천(100:100a,100b)의 후방으로 열이 빠져나가지 않도록 상기 열을 차단한다. 이때 상기 단열재(720)는 세라크울 또는 흑연박막으로 구성될 수 있다.
위와 같은 본 발명에 따른 용접예열히터는, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 발열체로서 탄소섬유열선(210)을 적용하여 자체 경량화를 달성할 수 있으며, 발열을 위하여 소비되는 에너지를 저감할 수 있다. 또한 플렉시블한 패드 형태로 구현되어 보다 다양한 피용접물에 적용될 수 있다.
둘째, 탄소섬유열선(210)의 외주를 코팅(Coating)하여 상기 탄소섬유열선(210)과 외부 공기의 접촉을 차단함으로써 열화 현상을 방지할 수 있으며, 피용접물의 불량 또는 자체 고장을 방지할 수 있다.
셋째, 탄소섬유열선(210)과 도선(320)의 접합 지점을 실버 페이스트(400) 및 슬리브(500)를 이용하여 보호함으로써 상기 접합 지점의 쇼트를 방지하고 전력공급이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
넷째, 알루미늄 박막(710) 및 단열재(720)가 적층된 단열부(700)를 구비함으로써 발열되는 열이 효과적으로 피용접물에 전달되도록 안내할 수 있으며, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100(100a,100b): 상부 및 하부 내열천 200: 발열부
210: 탄소섬유열선 220: 유리섬유실
230: 코팅층 300: 전원 공급부
400: 실버페이스트 500: 슬리브
600(600a,600b): 상부 및 하부 글라스울천 700: 단열부
710: 알루미늄 박막 720: 단열재
210: 탄소섬유열선 220: 유리섬유실
230: 코팅층 300: 전원 공급부
400: 실버페이스트 500: 슬리브
600(600a,600b): 상부 및 하부 글라스울천 700: 단열부
710: 알루미늄 박막 720: 단열재
Claims (6)
- 피용접물의 용접 부위를 예열하기 위한 용접예열히터에 있어서,
상하로 배치되는 상부 및 하부내열천;
상기 상부 및 하부내열천 사이에 배치되어 열을 발산하는 발열부;
상기 발열부의 선단에 접합하여 도선을 통해 상기 발열부에 전력을 공급하는 전원 공급부;
상기 발열부과 상기 전원 공급부의 도선의 접합 지점에 도포되는 실버페이스트;
상기 접합 지점을 가압 고정하기 위한 것으로, 상기 발열부과 도선의 접합 지점을 둘러싸도록 배치된 상태에서 압착되는 슬리브;
상기 상부 및 하부내열천의 사이에 개재되어, 상기 발열부의 상측과 하측으로 접착되는 상부 및 하부 글라스울천; 및
상기 상부내열천과 상부글라스울천 사이의 공간, 또는 상기 하부내열천과 하부글라스울천 사이의 공간 중 선택된 어느 하나에 개재되어, 상기 발열부로부터 방출되는 열이 일 방향으로 발산되도록 안내하는 단열부를 포함하는 용접예열히터. - 청구항 1에 있어서,
상기 발열부는,
상기 상부 및 하부내열천 사이에 배치되어 열을 발산하는 탄소섬유열선과,
상기 탄소섬유열선의 외주를 나선으로 선회하는 유리섬유실을 포함하는 용접예열히터. - 청구항 2에 있어서,
상기 발열부는, 상기 유리섬유실이 선회된 탄소섬유열선의 외주에 도포되어 상기 탄소섬유열선과 외부 공기를 차단하는 코팅층을 더 포함하는 용접예열히터. - 청구항 3에 있어서,
상기 코팅층은 폴리이미드(Polyimide), 테프론 및 실리콘 중 선택된 어느 하나로 이루어진 용접예열히터. - 청구항 1에 있어서,
상기 단열부는,
상기 상부 또는 하부 글라스울천의 일면에 부착되는 알루미늄 박막과,
상기 알루미늄 박막 일면에 부착되어 상기 알루미늄 박막과 상부 또는 하부내열천 사이에 개재되는 단열재를 포함하는 용접예열히터. - 청구항 5에 있어서,
상기 단열재는 세라크울 또는 흑연박막 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용접예열히터.
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