KR102028831B1 - 용접용 초음파 기화장치 - Google Patents

용접용 초음파 기화장치 Download PDF

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Abstract

용접용 초음파 기화장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치는 내부에 초음파 진동자를 구비하는 기화부, 상기 기화부 상단에 마련되며, 용액을 주입하는 주입구가 적어도 하나 이상 구비되고, 내부 일측에 용액의 수위를 감지하는 수위센서가 마련되는 용액 주입부, 상기 용액 주입부 일측 상단에 마련되며, CO2관과 노즐로 연결되는 가스 공급부 및 상기 용액 주입부 내부에 마련되며, 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

용접용 초음파 기화장치{ULTRASONIC VAPORIZER FOR WELDING}
본 발명은 용접용 초음파 기화장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스패터 방착제를 초음파 진동자를 통해 기화시키고, 상기 기화시킨 스패터 가스와 co2 가스를 혼합하여 용접 시 불꽃의 비산을 감소시킬 수 있는 용접용 초음파 기화장치에 관한 것이다.
용접은 2개 이상의 부재를 접합시키는 부재 사이에 연속성이 유지하도록 열, 압력, 전기 등을 가하여 하나로 만든다. 일반적인 용접은 피복이 된 용접봉을 사용하여 수행되는데, 이때, 용접봉이 녹으면서 용융된 용접면이 산화되지 않고 피막이 형성되도록 한다.
이러한 용접방법에는 다양한 방법이 있는데 그 중 CO2 용접은 노즐부분으로 분출되는 CO2 가스가 대기 중 산소를 차단하는 역할을 수행해서, 용접면이 산화되는 작용을 억제하여 양호한 용접면을 얻을 수 있다.
또한, CO2 용접은 CO2 가스를 사용하므로 경비가 절감되고, 아르곤에 비해 녹는점이 더 높아 주로 탄소강, 고속용접에 많이 사용되고 있다.
하지만, CO2 용접은 용착금속에 산화된 기포가 많으며, 심한 스패터를 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 스패터 방착제를 기화시켜 CO2 가스에 혼합하고, 혼합된 가스를 공급하여 용접 시 스패터 발생을 감소시킬 수 있는 용접용 초음파 기화장치에 관한 연구가 필히 요구된다.
한국등록실용신안 제20-0397387호
본 발명은 스패터 방착제를 초음파 진동자를 이용해서 기화시켜 CO2 가스와 혼합하고, 혼합된 가스를 공급하여 용접 시 불꽃 비산을 감소시킬 수 있는 용접용 초음파 기화장치를 제공한다.
본 발명은 수위센서를 이용하여 스패터 방착제의 제공량을 조절함으로써, CO2 가스와 스패터 방착제를 최적의 양으로 혼합할 수 있는 용접용 초음파 기화장치를 제공한다.
본 발명은 유입구보다 방출구의 직경을 작게 구성함으로써, CO2 가스와 기화된 스패터 방착제의 혼합 가스를 빠른 속도로 제공할 수 있는 용접용 초음파 기화장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치는 내부에 초음파 진동자를 구비하는 기화부, 상기 기화부 상단에 마련되며, 용액을 주입하는 주입구가 적어도 하나 이상 구비되고, 내부 일측에 용액의 수위를 감지하는 수위센서가 마련되는 용액 주입부, 상기 용액 주입부 일측 상단에 마련되며, CO2관과 노즐로 연결되는 가스 공급부 및 상기 용액 주입부 내부에 마련되며, 제어신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 가스 공급부는, 상기 CO2관으로부터 CO2 가스를 유입받는 유입구 및 상기 유입된 CO2 가스와 스패터 방착제의 혼합가스를 상기 기화부로부터 전달받아 상기 CO2관으로 방출하는 방출구를 포함하고, 상기 방출구에서의 유체속도가 상기 유입구의 유체속도보다 빨라지도록 상기 유입구는 상기 방출구보다 직경이 크게 마련될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 유입구는, CO2관에서 공급되는 CO2 가스의 양을 제어하는 개도조절부를 포함하며, 상기 개도조절부는, 상기 유입구 상단에 마련되고, 개도 조절을 통해 상기 유입구에 면적을 조정하여 유입되는 CO2 가스의 양을 제어할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 제어부는, 상기 수위센서에서 제1 용량 이상의 용액이 감지되는 경우에는 용액의 주입을 차단하는 제어신호를 생성하고, 제2 용량 미만의 용액이 감지되는 경우에는 알림 신호를 생성하여 사용자에 전달할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 스패터 방착제를 초음파 진동자를 이용해서 기화시켜 CO2 가스와 혼합하고, 혼합된 가스를 공급하여 용접 시 불꽃 비산을 감소시킬 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 수위센서를 이용하여 스패터 방착제의 제공량을 조절함으로써, CO2 가스와 스패터 방착제를 최적의 양으로 혼합할 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 유입구보다 방출구의 직경을 작게 구성함으로써, CO2 가스와 기화된 스패터 방착제의 혼합 가스를 빠른 속도로 제공할 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 분해하여 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 분해하여 도시한 상측도이다.
첨부된 도면들에 기재된 내용을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따라, 용접용 초음파 기화장치를 도 1 내지 도 3을 이용하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 분해하여 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용접용 초음파 기화장치의 구성을 분해하여 도시한 상측도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 용접용 초음파 기화장치는 기화부(100), 용액 주입부(200), 가스 공급부(300) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 기화부(100)는 용접용 초음파 기화장치의 몸체가 되고, 내부에 초음파 진동자를 마련할 수 있다.
또한, 상기 기화부(100)는 내부로 유입된 용액을 상기 초음파 진동자를 통해 기화시킬 수 있다.
상기 초음파 진동자는 진동을 통해 초음파를 발생시켜 상기 기화부(100) 내부로 유입된 용액을 기화를 시킨다.
상기 용액은 스패터 방착제로 마련될 수 있으며, 상기 스패터 방착제는 초음파 진동자에 의해 입자 단위로 구성되고, 상기 기화부(100)에서 CO2 가스와 상기 기화된 스패터 방착제가 혼합되어 CO2관에 공급된다.
이하에서는 기화된 스패터 방착제를 스패터 가스라 표현한다.
또한, 상기 기화부(100) 내부에는 가스센서가 마련되어 있어, 상기 기화부(100) 내부에 CO2 가스와 스패터 가스의 농도 및 혼합 비율을 감지할 수 있다.
상기 용액 주입부(200)는 상기 기화부(100) 상단에 마련되며, 용액을 주입하는 주입구(210)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
상기 주입구(210)는 내부에 수위센서가 마련되어 있어, 주입되는 용액의 양을 감지할 수 있고, 감지된 값에 따라 제어부(미도시)에서 제어신호가 전송되어 주입되는 용액의 양을 제어할 수 있다.
상기 가스 공급부(300)는 상기 용액 주입부(200) 일측 상단에 마련되며, CO2관과 노즐로 연결될 수 있다.
상기 CO2관은 기존의 CO2 용접 시 사용하는 CO2관을 의미하며, 끝단에는 외부로 CO2 가스 및 스패터 가스를 방출한다.
또한, 상기 가스 공급부(300)는 유입구(310) 및 방출구(320)를 포함할 수 있으며, 상기 유입구(310)는 CO2관에서 CO2 가스를 유입할 수 있고, 상기 방출구(320)는 상기 기화부(100)에서 CO2 가스와 스패터 가스가 혼합된 혼합가스를 CO2관으로 방출할 수 있다.
상기 방출구(320)에서 CO2관으로 방출하는 혼합가스의 공급 속도를 빠르게 하고, 압력을 높이기 위해 상기 유입구(310)의 직경의 크기를 상기 방출구(320)의 직경의 크기보다 크게 마련될 수 있다.
연속방정식(A1v1=A2v2)를 인용하면, 면적과 속도는 반비례 관계에 있기 때문에 상기 방출구(320)에서 CO2관에 공급되는 혼합 가스의 공급 속도를 높이기 위해 상기 유입구(310)의 직경을 상기 방출구(320)의 직경보다 크게 마련한다.
(A1, A2 : '1', '2' 지점에서의 면적, v1v2 : '1', '2' 지점에서의 유체속도)
또한, 상기 유입구(310)는 상단에 개도조절부가 마련되어 있어, 개도 조절을 통해 상기 유입구(310)에 면적을 조정하여 유입되는 CO2 가스의 양을 제어할 수 있다.
상기 개도 조절 방법은 상기 기화부(100) 내부에 마련된 가스 센서에서 혼합가스의 비율을 감지하고, 상기 감지된 값에 의해 CO2 가스의 비율이 많은 경우에 상기 제어부(미도시)에서 개도 조절 신호를 생성하여 개도조절부에 전송하고, 상기 개도조절부에서는 상기 개도 조절 신호에 상응하는 영역을 차단하여 상기 유입구(310)에 유입되는 co2 양을 감소시킨다.
상기 제어부(미도시)는 상기 수위센서에서 제1 용량 이상의 용액이 감지되는 경우에는 용액의 주입을 차단하는 제어신호를 생성하고, 제2 용량 이하의 용액이 감지되는 경우에는 알림 신호를 생성하여 사용자에게 전달하여, 상기 용액 주입부(200)에 주입된 용액의 양을 제어할 수 있다.
상기 제1 용량은 상기 제2 용량보다 많은 용량으로 설정된다.
상기 용액 주입부(200)의 주입구에서는 제1 용량 이상의 용액이 감지된 경우 이외에는 주입을 차단하는 경우가 없으므로, 상기 제2 용량 이하의 용액이 감지되는 경우는 상기 용액 주입부(200)에서 주입되는 용액이 없다고 판단하여 알림 신호를 생성한다.
상기 알림 신호를 통해 사용자에게 알림을 전송하는 방법은 상기 용접용 초음파 기화장치에 스피커를 장착하여 소리로 사용자에게 용액 주입 시기를 인지시켜주는 방법일 수 있고, 상기 용접용 초음파 기화장치에 무선통신 모듈을 장착하여 사용자의 단말기에 용액 주입 알림을 전송함으로써, 사용자로 하여금 용액 주입 시기를 인지시켜주는 방법 일 수 있다.
일예로, 상기 수위센서에서 제1 용량 이상의 용액이 감지된 경우에는 상기 제어부(미도시)에서 용약의 주입을 차단하는 제어신호를 생성하여 상기 용액 주입부(200)의 주입구로 전송되고, 상기 주입구를 차단한다.
상기 주입구(200) 차단 후 제1 용량과 제2 용량 사이의 값으로 기설정된 제3 용량 이하의 용량이 수위센서에서 감지되면, 상기 제어부(미도시)에서 용액의 주입을 허용하는 제어신호를 생성하여 상기 주입구로 전송되고, 상기 주입구를 개방한다.
또 다른 일예로, 상기 수위센서에서 제2 용량 이하의 용액이 감지된 경우에는 상기 제어부(미도시)에서 알림 신호를 생성하여 사용자에게 전송한다.
이때, 상기 주입구는 계속 개방된 상태이며, 상기 수위센서에서 제1 용량 이상의 용액이 감지되는 경우를 제외하고는 상기 주입구는 개방된 상태를 유지한다.
상기와 같이 본 발명의 일실시예에 따르면, 스패터 방착제를 초음파 진동자를 이용해서 기화시켜 CO2 가스와 혼합하고, 혼합된 가스를 공급하여 용접 시 불꽃 비산을 감소시킬 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수위센서를 이용하여 스패터 방착제의 제공량을 조절함으로써, CO2 가스와 스패터 방착제를 최적의 양으로 혼합할 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 유입구보다 방출구의 직경을 작게 구성함으로써, CO2 가스와 기화된 스패터 방착제의 혼합 가스를 빠른 속도로 제공할 수 있는 용접용 초음파 기화장치가 제공된다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　
따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 기화부
200 : 용액 주입부
210 : 주입구
300 : 가스 공급부
310 : 유입구
320 : 방출구

Claims (4)

  1. 내부에 초음파 진동자를 구비하는 기화부;
    상기 기화부 상단에 마련되며, 용액을 주입하는 주입구가 적어도 하나 이상 구비되고, 내부 일측에 용액의 수위를 감지하는 수위센서가 마련되는 용액 주입부;
    상기 용액 주입부 일측 상단에 마련되며, CO2관과 노즐로 연결되는 가스 공급부; 및
    상기 용액 주입부 내부에 마련되며, 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함하고,
    상기 가스 공급부는,
    상기 CO2관으로부터 CO2 가스를 유입받는 유입구; 및
    상기 유입된 CO2 가스와 스패터 방착제의 혼합가스를 상기 기화부로부터 전달받아 상기 CO2관으로 방출하는 방출구;를 포함하며,
    상기 방출구에서의 유체속도가 상기 유입구의 유체속도보다 빨라지도록 상기 유입구는 상기 방출구보다 직경이 크게 마련되는 것을 특징으로 하는 용접용 초음파 기화장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유입구는,
    CO2관에서 공급되는 CO2 가스의 양을 제어하는 개도조절부;를 포함하며,
    상기 개도조절부는,
    상기 유입구 상단에 마련되고, 개도 조절을 통해 상기 유입구에 면적을 조정하여 유입되는 CO2 가스의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 용접용 초음파 기화장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수위센서에서 제1 용량 이상의 용액이 감지되는 경우에는 용액의 주입을 차단하는 제어신호를 생성하고, 제2 용량 미만의 용액이 감지되는 경우에는 알림 신호를 생성하여 사용자에 전달하는 것을 특징으로 하는 용접용 초음파 기화장치.
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