KR102118026B1 - 백비드 용접용 토치어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토치하우징과, 노즐하우징과, 노즐팁 및 토치캡을 포함하여 이루어지며, 특히 상기 노즐팁은 티그 용접용 노즐팁과 플라즈마 용접용 노즐팁으로 구분되어 제공되면서 용접 작업의 종류에 따라 선택적으로 장착하여 공용으로 사용될 수 있도록 한 것이다.

Description

백비드 용접용 토치어셈블리{torch assembly for welding}

본 발명은 백비드 용접용 토치 어셈블리에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 백비드 용접시 소재의 두께에 따라 팁과 노즐의 교체를 통해 플라즈마 용접 혹은, 티그 용접을 선택하여 수행할 수 있도록 함으로써 용접 불량을 방지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 용접용 토치어셈블리는 작업 대상물을 고열로 용융하거나, 절단, 표면처리, 용접 등과 같은 다양한 금속 작업에 사용되는 도구이다.

이러한 용접용 토치어셈블리에 의해 수용되는 용접 중 아크 용접의 경우 아크를 열원으로 사용하는 융접법으로써, 가장 일반적으로 이용되는 접합 방식이다.

또한, 상기 아크 용접에서 백비드 용접과 같이 서로 맞대어진 두 제품의 용접은 주로 플라즈마 용접 혹은, 티그 용접으로 수행된다.

이때, 상기한 플라즈마 용접은 5T(두께가 5mm) 이하의 박판을 용접하는데 적합한데 반해 티그 용접은 5T~10T의 판재를 용접하는데 적합하며, 또한 상기 플라즈마 용접의 경우 전극봉이 노즐팁 내부에 위치되기 때문에 해당 노즐팁에 대한 냉각이 중요한데 반해 티그 용접은 전극봉이 노즐팁 외부로 노출되기 때문에 상기 플라즈마 용접시에 비해서는 노즐팁의 냉각이 상대적으로 덜 중요하다.

이에 따라, 상기 플라즈마 용접과 티그 용접은 각각의 전용 토치어셈블리를 사용하고 있으며, 이러한 각 토치어셈블리에 관련하여는 등록특허 제10-1595102호, 등록특허 제10-1732034호, 등록특허 제10-0306264호, 실용신안공보 실1995-0006664호, 등록실용신안 제20-0208451호, 공개특허 제10-2018-0037255호 등에 제시되고 있는 구조와 같다.

하지만, 전술된 바와 같은 종래 용접용 토치어셈블리는 각 유형의 용접용 토치어셈블리를 모두 구비함과 더불어 용접 작업의 종류에 따라 이러한 각 용접용 토치어셈블리를 선택하여 사용하여야만 함에 따라 전체적인 비용 증가가 야기되었던 문제점이 있었다.

특히, 각 용접용 토치어셈블리의 교체시마다 가스 공급을 위한 호스의 연결 및 냉각수의 공급을 위한 관로의 연결 작업 등이 추가로 필요함에 따라 전체적인 작업 준비를 위해 소요되는 시간이 오래 소요될 수밖에 없었던 문제점이 있었다.

등록특허 제10-1595102호 등록특허 제10-1732034호 등록특허 제10-0306264호 실용신안공보 실1995-0006664호 등록실용신안 제20-0208451호 공개특허 제10-2018-0037255호

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 백비드 용접시 소재의 두께에 따라 팁과 노즐의 교체를 통해 플라즈마 용접 혹은, 티그 용접을 선택하여 수행할 수 있도록 함으로써 용접 불량을 방지하면서도 작업 준비에 소요되는 시간을 최대한 단축할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리를 제공하고자 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리에 따르면 복수의 가스관 및 복수의 냉각수관이 각각 관통 연결되도록 이루어진 토치하우징; 상기 토치하우징의 선단에 구비되면서 중앙으로는 전극봉이 축 방향을 향해 관통 설치되고, 둘레에는 냉각수가 유동되는 복수의 냉각수유로 및 쉴드가스의 유동을 안내하도록 쉴드가스유로가 각각 축방향을 향해 형성되며, 선단면 중앙측 부위에는 결합홈이 요입 형성된 노즐하우징; 후단면 중앙으로는 상기 노즐하우징의 결합홈에 수용 결합되는 결합단이 돌출 형성되고, 후단면 둘레 부위는 상기 노즐하우징의 선단면 둘레 부위를 덮도록 형성됨과 더불어 중앙으로는 상기 전극봉이 관통되는 관통공이 형성되어 이루어진 노즐팁; 상기 노즐하우징의 선단 둘레로부터 상기 노즐팁의 선단을 감싸도록 설치되면서 상기 노즐하우징의 각 쉴드가스유로를 통해 유동된 쉴드가스의 토출을 안내하는 토치캡;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 노즐하우징에 형성되는 각 냉각수유로는 상기 노즐하우징의 양측에 서로 대칭되게 위치되면서 상기 노즐하우징의 선후단을 관통하도록 형성되고, 상기 노즐하우징에 형성되는 쉴드가스유로는 상기 노즐하우징의 원주 방향을 따라 복수로 형성됨과 더불어 상기 노즐하우징의 후단면을 관통하도록 형성되면서도 노즐하우징의 선단면은 관통하지 않을 정도의 위치에 이르기까지만 형성되며, 상기 노즐하우징의 선단측 둘레에는 각 쉴드가스유로와 연통되면서 쉴드가스를 상기 토치캡 내의 공간으로 배출하는 복수의 배출공이 방사 방향으로 각각 관통 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐하우징에는 상기 각 냉각수유로로부터 방사 방향으로 관통되는 복수의 안내공이 각각 형성되고, 상기 노즐하우징의 외측 둘레에는 상기 각 안내공과 연통되는 연통공이 각각 형성된 링형의 절연링이 구비됨과 더불어 상기 절연링의 외측 둘레에는 내주면을 따라 상기 각 연통공을 서로 연통시키는 연통홈이 요입 형성되어 이루어지면서 상기 절연링을 감싸는 절연하우징이 더 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐팁은 상기 전극봉이 선후단을 관통하도록 형성된 티그 용접용 노즐팁과, 상기 전극봉이 내측 선단에 이르기까지만 설치되도록 이루어진 플라즈마 용접용 노즐팁 중 적어도 어느 하나의 노즐팁으로 제공됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라즈마 용접용 노즐팁은 상기 노즐하우징의 결합홈 내로 요입 형성되는 결합부와, 후단면 중앙측 부위로 상기 결합부의 선단이 요입 결합됨과 더불어 둘레에는 상기 노즐하우징의 선단면에 형성된 각 냉각수유로와 연통된 안내유로가 선후단으로 관통되도록 형성된 연결부와, 후단은 상기 연결부의 선단 내부에 결합되고, 둘레측 부위는 상기 연결부의 전면 둘레를 덮도록 형성됨과 더불어 내측 선단에 이르기까지 상기 안내유로와 연통된 연통홈이 요입 형성되며, 중앙측으로는 용접용 화염이 분출되는 분출공이 관통 형성되어 이루어진 팁부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리는 작업하고자 하는 용접의 유형에 따라 노즐팁 및 토치캡만 선택하여 교체함으로써 단일의 용접기로 용접 대상물에 대한 두께의 상관없이 공용 사용할 수 있으며, 특히 용접 작업의 변경을 위한 준비 시간을 최대한 단축시킬 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리는 플라즈마 용접용 노즐팁이 노즐하우징에 형성되는 각 냉각수유로를 따라 유동되는 냉각수를 전달받은 후 선단측 끝부분에 이르기까지 충분히 냉각시킬 수 있도록 구성됨에 따라 플라즈마 용접시 노즐팁의 과도한 온도 상승에 의한 용접 불량 현상을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리를 설명하기 위해 나타낸 분해도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리에 티그 용접용 노즐팁을 설치하였을 때의 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리에 플라즈마 용접용 노즐팁을 설치하였을 때의 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 토치하우징의 구조를 설명하기 위해 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 토치하우징의 후단면 구조를 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 노즐하우징의 구조를 설명하기 위해 각 방향별로 단면하여 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 노즐하우징의 후단면 구조를 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 9는 도 2의 “A”부 확대도
도 10은 도 2의 “A”부를 다른 방향에서 단면하여 나타낸 확대도
도 11은 도 3의 “B”부 확대도
도 12는 도 3의 “B”부를 다른 방향에서 단면하여 나타낸 확대도
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 토치 용접용 노즐팁의 후단면 구조를 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리 중 플라즈마 용접용 노즐팁의 후단면 구조를 설명하기 위해 나타낸 평면도

이하, 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명하도록 한다.

실시예의 설명에 앞서, 각 부위의 위치에 대한 설명은 각 도면에 도시된 바를 참조하며, 도면상 저부는 선단으로 지칭함과 더불어 상부는 후단으로 지칭하고, 도면상 저면은 선단면으로 지칭함과 더불어 도면상 상면은 후단면으로 지칭하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리를 설명하기 위해 나타낸 분해도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리에 티그 용접용 노즐팁을 설치하였을 때의 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리에 플라즈마 용접용 노즐팁을 설치하였을 때의 상태를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리는 크게 토치하우징(100)과, 노즐하우징(200)과, 노즐팁(300,400) 및 토치캡(501,502)을 포함하여 이루어지며, 특히 상기 노즐팁(300,400)은 티그 용접용 노즐팁(300)과 플라즈마 용접용 노즐팁(400)으로 구분되어 제공되면서 용접 작업의 종류에 따라 선택적으로 장착하여 공용으로 사용될 수 있도록 한 것이다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 토치하우징(100)은 각종 유체관(10,20,30)이 연결되면서 후술될 노즐하우징(200)의 설치를 위해 제공되는 부위이다.

이와 같은 토치하우징(100)은 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이 저부로 개방된 내부가 빈 관체로 형성되며, 내부는 빈 공간을 갖도록 형성된다.

또한, 상기 토치하우징(100)의 상단에는 각 유체관(10,20,30)이 관통 설치되는 복수의 관통설치(111,112,113)공이 각각 관통된 설치단(110)이 형성된다.

이와 함께, 상기 설치단(110)의 각 관통설치공(111,112,113)은 메인가스의 공급을 위한 메인가스관(10)이 관통되는 제1관통설치공(111)과, 냉각수의 유입 혹은, 유출을 위한 두 냉각수관(20)이 관통되는 두 제2관통설치공(112)과, 쉴드가스의 공급을 위한 두 쉴드가스관(30)이 관통되는 두 제3관통설치공(113)을 포함한다. 이때 상기 제1관통설치공(111)은 상기 설치단(110)의 중앙을 상하로 관통하도록 형성되고, 상기 두 제2관통설치공(112,113)은 상기 설치단(110)의 둘레측 부위 중 제1관통설치공(111)의 양측에 각각 형성되며, 상기 두 제3관통설치공(113)은 상기 제1관통설치공(111)을 기준으로 두 제2관통설치공(112)과는 직교되는 방향측에 각각 형성된다. 이에 대하여는 첨부된 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같다.

다음으로, 상기 노즐하우징(200)은 후술될 노즐팁(300,400)의 설치를 위한 부위이다.

이와 같은 노즐하우징(200)은 첨부된 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 토치하우징(100)의 선단(도면상 저부측 끝단 부위)에 구비되면서 중앙으로는 전극봉(텅스텐봉)(40)이 축 방향(도면상 상하 방향)을 향해 관통 설치되면서 파일롯가스 혹은, 보호가스의 유동을 안내하는 파일롯가스유로(210)가 형성되고, 둘레에는 냉각수가 유동되는 복수의 냉각수유로(221,222) 및 쉴드가스의 유동을 안내하도록 쉴드가스유로(230)가 각각 축방향을 향해 관통 형성된다.

이때, 상기 각 냉각수유로(221,222)는 상기 전극봉(40)이 설치되는 중앙측 부위를 기준으로 이 전극봉(40)의 양측에 각각 형성되고, 상기 각 쉴드가스유로(230)는 상기 전극봉(40)이 설치되는 중앙측 부위를 기준으로 방사 방향측에 각각 형성된다. 이에 대하여는 첨부된 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같다.

이와 함께, 상기 노즐하우징(200)의 선단면(도면상 저면) 중앙측 부위에는 결합홈(201)이 요입 형성되어 이루어진다. 이러한 결합홈(201)은 후술될 노즐팁(300,400)의 설치를 위한 부위이다.

특히, 상기 각 냉각수유로(221,222)는 상기 노즐하우징(200)의 후단면을 관통함과 더불어 상기 결합홈(201)의 둘레측 부위를 지나 상기 노즐하우징(200)의 선단면을 관통하여 선단으로 노출되도록 형성되고, 상기 쉴드가스유로(230)는 상기 노즐하우징(200)의 후단면을 관통하도록 형성되면서도 노즐하우징(200)의 선단면은 관통하지 않을 정도의 위치에 이르기까지만 형성된다. 이때, 상기 노즐하우징(200)의 선단측 둘레에는 각 쉴드가스유로(230) 내의 쉴드가스를 후술될 토치캡(300,400) 내의 공간으로 배출하는 복수의 배출공(202)이 방사 방향으로 각각 관통 형성된다. 이에 대하여는 첨부된 도 10과 도 12에 도시된 바와 같다.

또한, 상기 노즐하우징(200)의 둘레에는 상기 두 냉각수유로(221,222)로부터 방사 방향으로 관통되는 두 안내공(203)이 더 형성된다. 이때 상기 각 안내공(203)이 형성된 상기 노즐하우징(200)의 외측 둘레로는 상기 각 안내공(203)과 연통되는 연통공(241)이 각각 형성된 링형의 절연링(240)이 더 구비됨과 더불어 상기 절연링(240)의 외측 둘레에는 내주면을 따라 상기 각 연통공(241)을 서로 연통시키는 연통홈(251)이 요입 형성되어 이루어지면서 상기 절연링(240)을 감싸는 절연하우징(250)이 더 구비된다. 이때 상기 절연하우징(250)의 선단 내주면에는 상기 절연링(240)이 안착되는 안착턱(252)이 돌출 형성되며, 상기 배출공(202)은 상기 안착턱(252)에 의해 형성되는 부위와 연통되면서 쉴드가스가 토치캡(501,502) 내로 유동되도록 이루어진다. 이에 대하여는 첨부된 도 9와 도 11에 도시된 바와 같다.

상기한 각 안내공(203)과 절연링(240) 및 절연하우징(250)의 구조는 유입측의 냉각수유로(221)를 통해 유입된 냉각수 중의 일부가 상기 각 안내공(203) 및 절연링(240)의 연통공(241)을 순차적으로 통과한 후 절연하우징(250)의 연통홈(251)을 통해 유출측의 냉각수유로(222)로 제공되어 배출될 수 있도록 한 것이다. 이때, 상기 절연링(240) 및 절연하우징(250)은 절연재질로 형성되면서 전극봉(40)이 설치되는 노즐하우징(200)이 외부하우징(50)으로부터 절연될 수 있도록 하는 기능도 추가로 수행한다.

이와 함께, 상기 노즐하우징(200)의 외주면에는 상기 절연링(240)의 후단면에 걸리는 걸림돌기(204)가 돌출 형성되고, 상기 걸림돌기(204)의 후단면은 별도의 절연체(260)에 의해 구속되도록 구성된다. 이때 상기 절연체(260)는 상기 외부하우징(50)의 둘레면에 나사 체결되어 고정되도록 이루어진다.

다음으로, 상기 노즐팁(300,400)은 후술될 토치캡(501,502)과 함께 가스의 분사를 안내하는 부위이다.

본 발명의 실시예에서는 상기한 노즐팁(300,400)이 상기 노즐하우징(200)의 결합홈(201)에 수용 결합되는 결합부(310,410)를 갖도록 이루어지면서 필요에 따라 착탈 가능하게 결합되도록 이루어짐을 제시하며, 특히 상기 노즐팁(300,400)은 전극봉(40)이 선후단을 관통하도록 형성된 티그 용접용 노즐팁(300)과, 상기 전극봉(40)이 내측 선단에 이르기까지만 설치되도록 이루어진 플라즈마 용접용 노즐팁(400)으로 구분되어 제공되면서 용접 작업의 종류에 따라 선택적으로 교체 설치하여 사용될 수 있도록 함을 제시한다.

즉, 용접 부위가 5T 미만(혹은, 5T 이하)의 박판으로 이루어진 부위일 경우에는 플라즈마 용접용 노즐팁(400)을 사용함으로써 안정적인 백비드가 형성될 수 있도록 하고, 용접 부위가 5T 이상의 판재나 블럭으로 이루어진 부위일 경우에는 티그 용접용 노즐팁(300)을 사용함으로써 정확한 백비드가 형성될 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 티그 용접용 노즐팁(300)은 후단면 중앙으로 상기 노즐하우징(200)의 결합홈(201)에 수용 결합되는 결합부(310)가 돌출 형성되고, 후단면 둘레 부위는 상기 노즐하우징(200)의 선단면 둘레를 따라 관통 형성된 두 냉각수유로(221,222)를 가로막도록 형성된다. 이때 전극봉(40)은 해당 노즐팁(300)의 중앙을 관통하도록 설치된다.

물론, 상기 티그 용접용 노즐팁(300)의 후단면 둘레를 따라서는 상기 두 냉각수유로(221,222) 서로 간이 연통될 수 있도록 연결홈(320)이 더 형성될 수도 있다. 이는 첨부된 도 9와 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같다.

그리고, 상기 플라즈마 용접용 노즐팁(400)은 결합부(410)와 연결부(420) 및 팁부(430)가 각각 별개로 제공되면서 서로 결합되어 단일체를 이루도록 구성된다.

특히, 상기 연결부(420)의 후단면 중앙측 부위로 상기 결합부(410)의 선단이 요입 결합됨과 더불어 상기 연결부(420)의 둘레에는 상기 노즐하우징(200)의 선단면에 형성된 두 냉각수유로(221,222)와 연통된 안내유로(421)가 선후단으로 관통되도록 형성되어 이루어지고, 상기 팁부(430)는 후단이 상기 연결부(420)의 선단 내부에 결합됨과 더불어 둘레측 부위는 상기 연결부(420)의 전면 둘레를 덮도록 형성되어 이루어진다. 이때 상기 팁부(430)의 후단면에는 내측 선단에 이르기까지 상기 안내유로(421)와 연통된 유동홈(431)이 요입 형성됨과 더불어 중앙측으로는 분출공(432)이 관통 형성되어 이루어진다. 이는 첨부된 도 11과 도 12 및 도 14에 도시된 바와 같다.

즉, 상기한 플라즈마 용접용 노즐팁(400)의 경우 전술된 티그 용접용 노즐팁(300)과는 달리 최대한 화염이 분출되는 선단측 끝부분에 이르기까지 냉각수가 유동될 수 있도록 함으로써 해당 노즐팁(400)의 온도 상승을 최대한 방지하며, 이를 통해 안정적인 플라즈마 용접이 이루어지면서 용접 불량이 방지될 수 있다.

한편, 상기 각 노즐팁(300,400)의 각 부위 중 전극봉(40)이 관통되는 부위의 둘레에는 파일롯가스유로(210)를 통해 유동되는 가스의 유동 안내를 위한 통과공(301,401)이 각각 형성된다.

다음으로, 상기 토치캡(501,502)은 상기 노즐하우징(200)의 각 쉴드가스유로(230)를 통해 유동된 쉴드가스의 토출을 안내하는 부위이다.

이와 같은 토치캡(501,502)은 상기 노즐팁(300,400)의 종류에 따라 달리 선택되어 제공되면서 결합링(510)에 의해 절연 하우징(250)에 결합 고정되도록 이루어진다.

이때, 티그 용접용 노즐팁(300)의 적용시 사용되는 토치캡(티그 용접용 토치캡)(501)과 플라즈마 용접용 노즐팁(400)의 적용시 사용되는 토치캡(플라즈마 용접용 토치캡)(502)은 내부의 쉴드가스 토출 유동을 위한 형상 차이일 뿐 두 종류의 토치캡(501,502) 모두 상기 노즐하우징(200)의 선단 둘레로부터 상기 노즐팁(300,400)의 선단을 감싸도록 이루어진다.

한편, 첨부된도 1 내지 도 3의 미설명부호 60은 상기 외부하우징(50)과 상기 토치하우징(100) 사이에 제공되면서 서로 간을 절연하는 절연파이프이다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 백비드 용접용 토치어셈블리의 작용을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 5T 이상의 블럭체에 대한 백비드 용접을 수행하고자 할 경우에는 티그 용접용 노즐팁(300)을 노즐하우징(200)에 결합함과 더불어 결합링(510)을 이용하여 티그 용접용 토치캡(501)을 절연하우징(250)에 결합 고정한다.

이의 경우, 상기 노즐하우징(200)에 형성된 두 냉각수유로(221,222)는 상기 티그 용접용 토치캡(300)의 후단면 둘레 부위에 가로막혀 더 이상의 유동이 차단되는 상태를 이루게 된다. 이때 전극봉(40)은 상기 티그 용접용 노즐팁(300)의 중앙을 관통하도록 설치된다. 이는 첨부된 도 2와 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같다.

그리고, 상기한 상태에서 용접 작업이 수행되면 냉각수와 보호가스 및 쉴드가스가 해당 백비드 용접용 토치어셈블리로 제공된다.

여기서, 상기 냉각수는 냉각수관(20) 통해 어느 한 냉각수유로(221)로 제공되고, 상기 보호가스는 메인가스관(10)을 통해 파일롯가스유로(210)로 제공되며, 상기 쉴드가스는 쉴드가스관(30)을 통해 쉴드가스유로(230)로 제공된다.

이때, 상기 어느 한 냉각수유로(221)를 따라 유동되는 냉각수는 상기 티크 용접용 노즐팁(300)에 가로막혀 해당 부위에 이르기까지만 유동되면서 상기 티그 용접용 노즐팁(300)을 냉각시키며, 계속해서 연결홈(320) 및 안내공(203)을 통해 또 다른 냉각수유로(222)로 제공된 후 해당 냉각수유로(222)를 통해 배출된다.

이와 함께, 상기 파일롯가스유로(210)를 따라 유동되는 보호가스는 해당 티그 용접용 노즐팁(300)에 형성된 통과공(301)을 통해 배출되면서 상기 전극봉(40)을 보호함과 더불어 상기 쉴드가스유로(230)를 따라 유동되는 쉴드가스는 노즐하우징(200)의 배출공(202)을 통해 티그 용접용 토치캡(501) 내로 배출된 후 상기 토치캡(501) 내주면의 형상에 의한 유동의 안내를 받으면서 용접 부위로 제공되어 상기 보호가스와 함께 아크가 안정된 상태를 이루도록 하는 역할을 수행한다.

따라서, 전술된 작용에 의한 두 블럭체 간의 안정적인 백비드 용접이 수행될 수 있게 된다.

한편, 5T 미만의 박판에 대한 백비드 용접을 수행하고자 할 경우에는 티그 용접용 토치캡(300)을 노즐하우징(200)으로부터 분리함과 더불어 플라즈마 용접용 노즐팁(300)의 결합부(410)를 노즐하우징(200)의 결합홈(201)에 결합하고, 플라즈마 용접용 토치캡(400)을 체결링으로써 절연하우징에 결합한다.

이의 경우, 상기 노즐하우징(200)에 형성된 두 냉각수유로(221,222)는 상기 플라즈마 용접용 토치캡(400)을 이루는 연결부(420)의 후단면 둘레 부위에 형성된 안내유로(421)와 연통되도록 위치된다. 이는 첨부된 도 3과 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같다.

그리고, 상기한 상태에서 용접 작업이 수행되면 냉각수와 파일롯가스 및 쉴드가스가 해당 플라즈마 용접용 토치어셈블리(400)로 제공된다.

여기서, 상기 냉각수는 냉각수관(20)을 통해 어느 한 냉각수유로(221)로 제공되고, 상기 파일롯가스는 메인가스관(10)을 통해 파일롯가스유로(210)로 제공되며, 상기 쉴드가스는 쉴드가스관(30)을 통해 쉴드가스유로(230)로 제공된다.

이때, 상기 어느 한 냉각수유로(221)를 따라 유동되는 냉각수는 상기 플라즈마 용접용 노즐팁(400)의 연결부(420)에 형성된 안내유로(421)를 따라 추가로 유동된 후 팁부(430)에 형성된 유동홈(431)을 경유한 후 다른 한 냉각수유로(222)로 제공되며, 계속해서 해당 냉각수유로(222)를 통해 배출된다. 즉, 상기 플라즈마 용접용 노즐팁(400)의 경우는 상기 냉각수에 의해 해당 노즐팁(400) 내의 전 부위가 충분히 냉각되도록 이루어진다.

이와 함께, 상기 파일롯가스유로(210)를 따라 유동되는 파일롯가스는 해당 플라즈마 용접용 노즐팁(400)에 형성된 유동홈(431)을 통해 배출되면서 상기 두 박판 간의 안정적인 플라즈마 용접을 수행하게 된다. 이때 쉴드가스유로(230)를 따라 유동되는 쉴드가스는 노즐하우징(200)의 배출공(202)을 통해 플라즈마 용접용 토치캡(502) 내로 배출된 후 상기 토치캡(502) 내주면의 형상에 의한 유동의 안내를 받으면서 용접 부위로 제공된다.

결국, 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리는 작업하고자 하는 용접의 유형에 따라 노즐팁(300,400) 및 토치캡(501,502)만 선택하여 교체함으로써 단일의 용접기로 용접 대상물에 대한 두께의 상관없이 공용 사용할 수 있으며, 특히 용접 작업의 변경을 위한 준비 시간을 최대한 단축시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 백비드 용접용 토치어셈블리는 플라즈마 용접용 노즐팁(400)이 노즐하우징(200)에 형성되는 어느 한 냉각수유로(221)를 따라 유동되는 냉각수를 전달받은 후 선단측 끝부분에 이르기까지 충분히 냉각시킬 수 있도록 구성됨에 따라 플라즈마 용접시 노즐팁의 과도한 온도 상승에 의한 용접 불량 현상을 방지할 수 있게 된다.

10. 메인가스관 20. 냉각수관
30. 쉴드가스관 40. 전극봉
50. 외부하우징 100. 토치하우징
110. 설치단 111,112,113. 관통설치공
200. 노즐하우징 201. 결합홈
202. 배출공 203. 안내공
204. 걸림돌기 210. 파일롯가스유로
221,222. 냉각수유로 230. 쉴드가스유로
240. 절연링 241. 연통공
250. 절연하우징 251. 연통홈
252. 안착턱 260. 절연체
300. 티그 용접용 노즐팁 310. 결합부
320. 연결홈 400. 플라즈마 용접용 노즐팁
301,401. 통과공 410. 결합부
420. 연결부 421. 안내유로
430. 팁부 431. 유동홈
432. 분출공 501,502. 토치캡
510. 결합링

Claims (5)

1. 복수의 가스관 및 복수의 냉각수관이 각각 관통 연결되도록 이루어진 토치하우징;
   상기 토치하우징의 선단에 구비되면서 중앙으로는 전극봉이 축 방향을 향해 관통 설치되고, 둘레에는 냉각수가 유동되는 복수의 냉각수유로 및 쉴드가스의 유동을 안내하도록 쉴드가스유로가 각각 축방향을 향해 형성되며, 선단면 중앙측 부위에는 결합홈이 요입 형성된 노즐하우징;
   상기 노즐하우징의 결합홈에 수용 결합되는 결합부를 가짐과 더불어 후단면 둘레 부위는 상기 노즐하우징의 선단면 둘레 부위를 덮도록 형성되며, 중앙으로는 상기 전극봉이 관통되도록 이루어진 노즐팁;
   상기 노즐하우징의 선단 둘레로부터 상기 노즐팁의 선단을 감싸도록 설치되면서 상기 노즐하우징의 각 쉴드가스유로를 통해 유동된 쉴드가스의 토출을 안내하는 토치캡;을 포함하되,
   상기 노즐하우징에 형성되는 각 냉각수유로는 상기 노즐하우징의 양측에 서로 대칭되게 위치되면서 상기 노즐하우징의 선후단을 관통하도록 형성되고,
   상기 노즐하우징에 형성되는 쉴드가스유로는 상기 노즐하우징의 원주 방향을 따라 복수로 형성됨과 더불어 상기 노즐하우징의 후단면을 관통하도록 형성되면서도 노즐하우징의 선단면은 관통하지 않을 정도의 위치에 이르기까지만 형성되며,
   상기 노즐하우징의 선단측 둘레에는 각 쉴드가스유로와 연통되면서 쉴드가스를 상기 토치캡 내의 공간으로 배출하는 복수의 배출공이 방사 방향으로 각각 관통 형성됨과 더불어,
   상기 노즐하우징에는 상기 각 냉각수유로로부터 방사 방향으로 관통되는 복수의 안내공이 각각 형성되고,
   상기 노즐하우징의 외측 둘레에는 상기 각 안내공과 연통되는 연통공이 각각 형성된 링형의 절연링이 구비됨과 더불어 상기 절연링의 외측 둘레에는 내주면을 따라 상기 각 연통공을 서로 연통시키는 연통홈이 요입 형성되어 이루어지면서 상기 절연링을 감싸는 절연하우징이 더 구비되며,
   상기 절연하우징의 선단 내주면에는 상기 절연링이 안착되는 안착턱이 돌출 형성되고, 상기 배출공은 상기 안착턱에 의해 형성되는 부위와 연통되면서 쉴드가스가 상기 토치캡 내로 유동되도록 이루어지는 한편,
   상기 노즐팁은, 상기 전극봉이 선후단을 관통하도록 형성된 티그 용접용 노즐팁과, 상기 전극봉이 내측 선단에 이르기까지만 설치되도록 이루어진 플라즈마 용접용 노즐팁 중 적어도 어느 하나의 노즐팁으로 제공되되,
   상기 티그 용접용 노즐팁은, 후단면 둘레를 따라 복수의 냉각수유로 간이 연통될 수 있도록 연결홈이 형성되어,
   일 냉각수유로를 따라 유동되는 냉각수는 상기 티그 용접용 노즐팁에 가로막혀 해당 부위에 이르기까지만 유동되면서 상기 티그 용접용 노즐팁을 냉각시키며, 계속해서 상기 연결홈 및 안내공을 통해 다른 냉각수유로로 제공된 후 해당 냉각수유로를 통해 배출되고,
   상기 플라즈마 용접용 노즐팁은, 후단면 중앙측 부위로 상기 결합부의 선단이 요입 결합됨과 더불어 둘레에는 상기 노즐하우징의 선단면에 형성된 각 냉각수유로와 연통된 안내유로가 선후단으로 관통되도록 형성된 연결부와,
   후단이 상기 연결부의 선단 내부에 결합되고, 둘레측 부위는 상기 연결부의 전면 둘레를 덮도록 형성됨과 더불어 내측 선단에 이르기까지 상기 안내유로와 연통된 유동홈이 요입 형성되며, 중앙측으로 용접용 화염이 분출되는 분출공이 관통 형성되어 이루어진 팁부를 더 포함하여 이루어져,
   일 냉각수유로를 따라 유동되는 냉각수는 상기 플라즈마 용접용 노즐팁의 연결부에 형성된 안내유로를 따라 추가로 유동된 후 상기 팁부에 형성된 유동홈을 경유한 후 다른 냉각수유로로 제공되며, 계속해서 해당 냉각수유로를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 백비드 용접용 토치어셈블리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images