KR101837372B1 - 용접토치용 디퓨저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접토치를 구성하는 한 부품에 관한 것으로서, 특히 중심부를 통해서는 용접 와이어의 공급이 이루어지며 외측으로 이산화탄소와 같은 불활성 가스가 분출되는 용접토치용 디퓨저에 관한 것이며, 구체적으로 몸체의 후단에 손잡이 연결부가 형성되며, 상기 몸체의 전단에는 노즐팁 연결부가 형성되고 상기 노즐팁 연결부의 외면에 원을 이루면서 복수의 가스분출구가 형성되되, 상기 가스분출구는 전방을 향해 비스듬한 경사각을 이루면서 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

용접토치용 디퓨저{welding torch diffuse}

본 발명은 용접토치를 구성하는 한 부품에 관한 것으로서, 특히 중심부를 통해서는 용접 와이어의 공급이 이루어지며 외측으로 이산화탄소와 같은 불활성 가스가 분출되는 용접토치용 디퓨저에 관련되는 기술이다.

용접은 금속재료에 열이나 압력, 또는 열과 압력을 동시에 가하여 서로 접합되게 하는 것을 의미하며, 조선산업, 각종 기계 제작 등 다양한 산업분야에서 중요한 비중을 차지하고 있다.

일반적으로 용접은 소모성 용접 와이어를 일정한 속도로 공급하면서 소정의 전류를 인가하여 용접 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 수행한다.

용접은 작업자의 숙련 정도에 따라 용접품질이 다르며, 용접 불량이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다. 용접 부위에 용접불량이 존재하게 되면 구조물의 안전에 문제를 야기할 수 있다.

CO2 용접이나 MIG 용접은 불활성 가스를 이용하여 용접부 주위를 외부와 차단시킨 상태로 용접이 이루어지도록 함으로써 용접불량을 줄일 수 있다는 특징이 있다.

즉, 이산화탄소와 같은 불활성가스를 분출시키면서 용접을 함으로써 용융금속이 대기와 접촉하지 않아 산화나 질화를 방지할 수 있고, 철 외에 알루미늄이나 동, 스테인레스 등에 대한 용접도 가능하다.

용접 품질을 높일 수 있는 장점을 갖는 이산화탄소 용접은 다량의 이산화탄소를 소모하기 때문에 지구 온난화 등 환경적 측면을 고려하면 악영향도 있다.

일예로 기존의 이산화탄소 용접토치를 이용하여 용접을 하는 경우 시간당 46리터 정도의 이산화탄소가 소모되는 것으로 알려져 있다.

일반적인 이산화탄소 용접토치의 주요 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 원통형 노즐(30)의 내부로 디퓨저(34)가 조립되며, 디퓨저의 전방에는 팁(32)이 끼워지고 후방에는 가스관(24)이 연결된다. 그리고 가스관(24)을 통해 투입된 용접봉은 팁(32)의 내부로 이동되어 모재 사이에서 아크를 발생시키게 되고, 이산화탄소는 노즐로 이동되어 용접부분을 감싸면서 분사된다.

팁(32)이 연결되는 디퓨저의 외면을 따라 복수의 구멍이 형성되어 있으며, 구멍을 통해 이산화탄소가 배출되어 노즐 끝단으로 이동되어 용접부위를 감싸는 쉴드를 형성시키게 된다.

하지만, 종래기술의 경우 구멍이 노즐 내경면을 향해 직각으로 분출되게 형성됨으로써 노즐 내부에 지나친 난류가 형성되고 이로 인해 노즐 끝단으로 분사될 때 일정한 패턴의 쉴드를 형성하지 못하는 경우가 발생한다는 문제점이 있었다.

또한 안정적인 쉴드를 형성하기 위해서는 분사되는 이산화탄소의 압력이 높아야 하는데, 1차적으로 노즐의 내경면에 직각으로 부딪히기 때문에 분출되는 이산화탄소의 압력 상승에 도움이 되지 않는다는 문제점도 있었다.

특히, 일반적인 이산화탄소 토치의 경우 바람이 부는 날에 용접 작업을 하다보면 바람에 의해 쉴드가 파괴되는 경우가 많아 용접불량을 야기한다는 문제점도 있었다.

그리고 기존 용접토치의 경우 용접하는 자세에 따라 특히 상향 용접시 스패터가 디퓨저로 떨어져 부착되기도 하고, 이산화탄소가 분사되는 구멍을 막게 되는 경우도 흔히 발생하게 된다. 이로 인해 디퓨저의 수명이 떨어지고 용접 불량율이 높아지는 문제점도 있었다.

대한민국 등록실용신안 제20-0231297

따라서 본 발명에서는 노즐을 통해 분출되는 이산화탄소에 의한 쉴드가 일정하게 형성될 수 있고, 높은 압력으로 분사가 이루어짐으로써 바람이 부는 경우에도 용접작업이 가능한 용접토치용 디퓨저를 제공하고자 한다.

그리고 본 발명은 높고 균일한 이산화탄소 배출압력 형성을 통해 이산화탄소의 사용량을 줄일 수 있는 용접토치용 디퓨저를 제공하고자 함을 또 다른 목적으로 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 용접토치용 디퓨저는, 불활성 가스를 이용하는 용접토치의 디퓨저에 있어서, 몸체의 후단에 손잡이 연결부가 형성되며, 상기 몸체의 전단에는 용접팁 연결부가 형성되고 상기 용접팁 연결부의 외면에 원을 이루면서 복수의 가스분출구가 형성되되, 상기 가스분출구는 전방을 향해 비스듬한 경사각을 이루면서 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 용접팁 연결부의 후단으로부터 가스도입챔버가 형성되며, 상기 가스도입챔버의 중심에 가스확산유도체가 장착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 가스도입챔버의 바닥면 중심에는 상기 용접팁 연결부의 전단까지 이어지는 개구홀이 형성되며, 상기 개구홀의 후단에 상기 가스확산유도체의 결합을 위한 제1암나사가 형성되고, 상기 개구홀의 전단에 용접팁 연결을 위한 제2암나사가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 가스확산유도체는, 중심부를 따라 관통되는 관통구가 형성되며, 후단으로부터 외경이 증가되는 확경부와 상기 확경부에 연이어 전단을 향해 외경이 감소되는 축관부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 가스확산유도체의 후단으로부터 세라믹 소재로 이루어지는 용접 와이어 가이드가 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저는 노즐 끝단을 향해 이산화탄소가 분사되게 함으로써 분사시 압력 강하없이 일정한 패턴의 쉴드를 형성할 수 있도록 하여 용접 특성을 개선시킬 수 있다는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 내부에 가스도입챔버가 마련되어 높은 압력을 형성하면서 균일한 분사가 가능하도록 함으로써 쉴드가 쉽게 파괴되지 않도록 할 수 있다는 효과도 있다.

또한 본 발명은 높은 압력을 형성하면서 이산화탄소를 분사시키기 때문에 이산화탄소 소비량을 대폭 절감할 수 있다는 효과도 있다.

그리고 본 발명은 안정적인 쉴드 형성으로 용접이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 때문에 비숙련자라도 용접작업을 하기에 큰 무리가 따르지 않는다는 효과도 있다.

도 1은 종래의 일반적인 용접토치에 있어서 디퓨저의 구조를 보여주는 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 용접토치용 디퓨저의 사용 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저의 사시도.
도 4는 용접토치용 디퓨저의 구성도.
도 5는 가스확산유도체의 사시도.
도 6은 가스확산유도체의 단면도.
도 7은 도 6의 분해 구성도.

이하 본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 용접토치용 디퓨저의 사용 예시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저의 사시도이며, 도 4는 용접토치용 디퓨저의 구성도이며, 도 5는 가스확산유도체의 사시도이며, 도 6은 가스확산유도체의 단면도이고, 도 7은 도 6의 분해 구성도를 보여준다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저(100)는 이산화탄소 용접토치와 같은 불활성가스를 이용하는 용접토치로 사용되기에 적합하며, 주요한 구성요소로 몸체(110), 몸체(110)의 후단에 손잡이 연결부(120)가 형성되며, 몸체(110)의 전단에는 용접팁 연결부(130)가 형성된다. 그리고 용접팁 연결부(130)의 외면을 띠라 원을 이루면서 복수의 가스분출구(140)가 형성되고, 특히 가스분출구(140)는 전방을 향해 비스듬한 경사각을 이루면서 형성된다는 특징을 가진다.

몸체(110)의 후단에 돌출된 손잡이 연결부(120)가 형성되며, 손잡이 연결부(120)는 수나사부로 이루어질 수 있다.

그리고 몸체(110)의 전단에 용접팁 연결부(130)가 형성되는데, 용접팁 연결부(130)는 암나사로 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명의 용접토치용 디퓨저(100)는 용접팁 연결부(130)의 외면을 따라 복수의 가스분출구(140)가 소정의 이격거리를 형성하면서 원을 이루면서 배치되고, 가스분출구(140)들은 전방을 향해 비스듬한 경사각을 이루도록 형성된다.

그리고 몸체(110)의 외면에는 노즐 연결을 위한 노즐연결 나사부(111)가 형성된다.

용접팁 연결부(130)의 일부는 몸체(110) 전방으로 노출되며, 또 다른 일부는 몸체(110) 내부로 연장되어 몸체(110)와 결합을 이루게 되는데, 용접팁 연결부(130)의 후단 부위에는 가스도입챔버(131)가 형성된다. 그리고 가스도입챔버(131)의 중심에 가스확산유도체(150)가 장착된다.

가스도입챔버(131)는 몸체(110)에 의해 감싸여져 있으며, 가스도입챔버(131)의 바닥면 중심에는 용접팁 연결부(130)의 전단까지 이어지는 개구홀(132)이 형성되고, 개구홀(132) 후단에 가스확산유도체(150)의 결합을 위한 제1암나사(133)가 형성되고, 개구홀(132) 전단에는 용접팁 연결을 위한 제2암나사(134)가 형성된다.

가스도입챔버(131)는 가스확산유도체(150)가 내장될 수 있을 정도의 빈 공간으로 이루어지며, 가스확산유도체(150)는 도 6 또는 도 7과 같이 중심부를 따라 관통되는 관통구(151)가 형성되고, 후단으로부터 외경이 증가되는 확경부(150a)와 확경부(150a)에 연이어 전단을 향해 외격이 감소되는 축관부(150b)로 이루어지는 외형을 가진다.

보다 바람직하게 가스확산유도체(150)의 후단으로부터 세라믹 소재로 이루어지는 용접 와이어 가이드(160)가 삽입 설치되도록 한다.

도 5 내지 도 7과 같이 가스확산유도체(150)는 전체적으로 후단으로부터 전단을 향해 점차 외경이 증가되는 확경부(150a)와 확경부(150a)가 끝나는 지점부터 전단을 향해 외경이 감소되는 축관부(150b)로 이루어지는데, 축관부(150b)의 단부는 개구홀(132) 후단에 형성되는 제1암나사(133)에 체결될 수 있는 제1수나사(152)가 형성된다.

그리고 가스확산유도체(150)의 중심축을 따라 후단에서 전단까지 관통되는 관통구(151)가 형성되되, 확경부(150a)의 관통구(151)는 축관부(150b)의 관통구(151) 보다 큰 내경으로 형성되어 용접 와이어 가이드(160)가 삽입되도록 한다. 확경부(150a)의 관통구(151) 영역에 용접 와이어 가이드(160)를 삽입한 후 고정되도록 하기 위해 연이어 고정볼트(170)를 체결하도록 한다. 고정볼트(170)는 관통구(151)와 연통되게 개구되어 있어 용접 와이어가 통과될 수 있도록 한다.

가스확산유도체(150)의 내부에 세라믹 소재로 성형된 용접 와이어 가이드(160)가 설치됨에 따라 용접시 전달되는 고온에 의한 용접 와이어의 이동특성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다.

용접시 발생되는 고온에 의해 몸체(110)까지 열전달이 이루어지게 되면 용접 와이어가 디퓨저 내부에서 융착되기도 하고 이동성이 나빠지게 되는데, 이로 인해 용접불량을 야기하게 된다. 하지만, 본 발명에서는 몸체(110)의 내부에 가스확산유도체(150)를 두도록 하고, 가스확산유도체(150)에 세라믹 소재의 용접 와이어 가이드(160)를 내장하여 용접 와이어가 용접 와이어 가이드(160)를 지나가도록 함으로써 고온에 의해서도 용접 와이어의 이동 특성이 유지될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에서 가스도입챔버(131) 내부에 장착되는 가스확산유도체(150)는 복수의 가스 분출구(140)로 균일하게 이산화탄소가 분배되면서 고압으로 분사될 수 있도록 하는 기능을 한다.

가스분출구(140)는 가스도입챔버(131)의 바닥면 가장자리를 따라 형성되어 경사각을 이루면서 전방으로 향하게 형성되는데, 용접팁 연결부(130)의 외면을 따라 형성된다.

가스확산유도체(150)의 확경부(150a)와 축관부(150b)의 경계 부위는 가스분출구(140)의 입구와 인접하게 배치되며, 공급되는 이산화탄소는 확경부(150a) 외면을 따라 유동되고 가스도입챔버(131)의 내경과의 거리가 점차 좁아지다가 축관부(150b)에서는 거리가 넓어지게 됨으로써 이산화탄소의 압력은 상승되어 가스분출구(140)를 향해 분사된다.

바람직하기로 용접토치용 디퓨저(100)의 몸체(110) 중 손잡이 연결부(120)가 형성되는 후단 부위는 절연성이 우수한 경화성 수지로 사출 성형되도록 함으로써 조립성과 안전성을 높일 수 있도록 한다.

본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저를 적용하여 용접을 하게 되면 다음과 같은 실질적이고 부가적인 장점을 제공할 수 있다.

디퓨저(100)의 몸체(110)에 노즐(N)이 연결되고, 용접팁 연결부(130)에는 용접팁(T)이 결합된 상태에서 용접이 이루어진다.

용접 와이어가 공급되면서 이산화탄소가 가스분출구(140)를 통해 고압 분사가 이루어지고, 이 과정에서 이산화탄소는 노즐(N) 내경을 따라 이동하여 전방으로 쉴드를 형성하면서 분사되고, 용접시 노즐(N)에 전달되는 고온의 열을 식혀주는 작용을 하게 된다.

노즐(N) 끝단으로 갈수록 온도가 높게 형성되는데, 가스분출구(140)가 전방을 향해 곧바로 분사되도록 형성되기 때문에 고온의 열을 냉각하는 효과가 높다.

그리고 본 발명의 경우 디퓨저(100)의 독특한 내부 구조를 통해 고압 분사가 가능하기 때문에 이산화탄소 사용량을 줄일 수 있어 친환경적이라는 장점이 있다.

또한, 기존의 디퓨저를 사용하는 것에 비해 용접 부위를 감싸는 쉴드의 형성이 보다 안정적이므로 바람에 의한 영향을 줄여주게 되고 이를 통해 용접 품질을 향상시킬 수 있고, 용접불량을 줄일 수 있게 된다.

본 발명에 의한 용접토치용 디퓨저는 이산화탄소와 같은 불활성 가스를 이용하는 용접토치로 사용되기에 적합하다

100 : 용접토치용 디퓨저
110 : 몸체 111 : 노즐연결 나사부
120 : 손잡이 연결부 130 : 용접팁 연결부
131 : 가스도입챔버 132 : 개구홀
133 : 제1암나사 134 : 제2암나사
140 : 가스분출구
150 : 가스확산유도체 151 : 관통구
152 : 제1수나사 150a: 확경부
150b: 축관부
160 : 용접 와이어 가이드
170 : 고정볼트

Claims (5)

1. 불활성 가스를 이용하는 용접토치의 디퓨저에 있어서,
   몸체의 후단에 손잡이 연결부가 형성되며, 상기 몸체의 전단에는 용접팁 연결부가 형성되고 상기 용접팁 연결부의 외면에 원을 이루면서 복수의 가스분출구가 형성되되, 상기 가스분출구는 전방을 향해 비스듬한 경사각을 이루면서 형성되고,
   상기 용접팁 연결부의 후단으로부터 가스도입챔버가 형성되며, 상기 가스도입챔버의 중심에 가스확산유도체가 장착되는 것을 특징으로 하는 용접토치용 디퓨저.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가스도입챔버의 바닥면 중심에는 상기 용접팁 연결부의 전단까지 이어지는 개구홀이 형성되며, 상기 개구홀의 후단에 상기 가스확산유도체의 결합을 위한 제1암나사가 형성되고, 상기 개구홀의 전단에 용접팁 연결을 위한 제2암나사가 형성되는 것을 특징으로 하는 용접토치용 디퓨저.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가스확산유도체는,
   중심부를 따라 관통되는 관통구가 형성되며, 후단으로부터 외경이 증가되는 확경부와 상기 확경부에 연이어 전단을 향해 외경이 감소되는 축관부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용접토치용 디퓨저.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가스확산유도체의 후단으로부터 세라믹 소재로 이루어지는 용접 와이어 가이드가 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 용접토치용 디퓨저.
   
   
   
   
   
   

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