KR102308166B1 - 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쉴드가스를 수직방향으로 분사시켜 쉴딩효과를 극대화할 수 있는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 용접 토치에서 쉴드가스를 분사하기 위한 어셈블리로서, 디퓨져가 삽입되는 관통홀이 형성된 커넥팅바디; 및, 상기 커넥팅바디와의 결합을 통해 삽입된 디퓨져와 결합됨에 따라 쉴드가스가 분사되는 가스분사유로를 형성하게 되는 어댑터;를 포함하여 이루어져, 상기 가스분사유로를 따라 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새로 직분사되는 것을 특징으로 한다.

Description

용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리{Shield gas direct injection assembly for welding}

본 발명은 용접 토치에서 쉴드가스를 직분사 가능하게 할 수 있는 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 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 전극을 사용하기도 하지만, 일반적으로 소모성 전극을 주로 사용한다.

통상적으로 CO2 용접용 토치는 용접 와이어를 공급하면서 용접 와이어와 모재사이에 CO2 가스를 방출하여 용접부를 대기와 차단함으로써 용융금속의 산화를 방지하여 용접품질을 향상시키는 용접 장치이다.

탄산가스(CO2)는 활성이어서 고온의 아크에서는 산화성이 크고, 용착금속의 산화가 비활성가스 아크용접에 비해서 기공 및 그 밖의 결함이 생기기 쉬우므로, Mn, Si 등의 탈산제를 함유한 와이어를 사용한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 CO2용접용 토치는 토치바디(50)의 끝부분에 콘택트 팁(20)이 조립된 디퓨저(10)를 나사식으로 조립한 상태에서, 상기 디퓨저(10)의 외면에 인슐레이트(30)가 조립되고, 상기 인슐레이트(30)의 전방으로 노즐(40)이 조립되는 구조를 갖는다.

그러나 종래에는 인슐레이터(30)에서 빠져나오는 CO2가 1차적으로 노즐(40)의 관벽 측을 향해 수평방향으로 분사되기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 인슐레이터(30)와 노즐(40) 사이의 내부 공간에는 와류가 형성되고, 이로 인해 실제로 모재 주변에는 쉴드가 형성되지 않고, 이로 인해 외부공기가 유입되는 문제가 있었다.

이로 인해, 용접결함 발생으로 수정 작업에 소모되는 비용이 증가하게 되고, 콘택트 팁 등과 같은 소모성 부품의 수명을 단축시킴과 더불어 CO2 가스의 과다 사용을 초래하게 되는 실정이다.

본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 쉴드가스를 수직방향으로 분사시켜 쉴딩효과를 극대화할 수 있는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용접 토치에서 쉴드가스를 분사하기 위한 어셈블리로서, 디퓨져가 삽입되는 관통홀이 형성된 커넥팅바디; 및, 상기 커넥팅바디와의 결합을 통해 삽입된 디퓨져와 결합됨에 따라 쉴드가스가 분사되는 가스분사유로를 형성하게 되는 어댑터;를 포함하여 이루어져, 상기 가스분사유로를 따라 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새로 직분사되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 어댑터는 내부에 쉴드가스유로가 형성되는 소외경부 및, 상기 소외경부보다 외경이 상대적으로 더 크게 형성되며, 내부에는 상기 디퓨져와 결합되면서 상기 가스분사유로를 형성하게 되는 코어내경부가 마련된 대외경부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 코어내경부는 상기 쉴드가스유로와 연통되도록 상기 대외경부를 관통하는 형태로 형성되며, 상기 디퓨져와의 결합을 위한 나사산이 형성되는 체결면 및, 상기 체결면을 따라 다수개의 요입홈 형태로 형성되되 상기 체결면보다 상대적으로 더 깊게 형성되어 단차를 발생시킴으로써, 상기 체결면과 디퓨져가 결합되면서 상기 가스분사유로의 형성을 가능케 하는 연통홈면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 관통홀의 내주면에는 다수의 가이드돌부가 형성되어 상기 디퓨져가 관통홀의 내부에서 정위치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 관통홀은 쉴드가스 분사되는 출구를 향해 점진적으로 직경이 증가하게 형성되며, 상기 관통홀 출구 측의 디퓨져 외주면에는 점진적으로 외경이 증가하게 되는 디퓨져링이 설치되어, 상기 가스분사유로를 통해 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새를 따라 상기 관통홀 출구와 디퓨져링 외주면 사이로 분사되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 디퓨져링의 내주면에는 다수의 분사홈이 형성되어, 상기 가스분사유로를 통해 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새를 따라서, 상기 관통홀의 출구와 디퓨져링 외주면 사이 및 상기 분사홈 각각으로 분사되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

CO2 용접 토치에서 사용되는 쉴드가스인 CO2 가스가 수직분사되도록 유도하여 쉴딩 커튼을 형성하게 됨으로써, 극대화된 쉴드 효과에 따른 용접결함을 최소화 할 수 있게 됨에 따라 용접 효율 및 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 쉴딩 효과는 소모성 부품의 냉각 기능을 동반하여 열적 환경에 의해 손상되는 소모성 부품의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 쉴드가스 수직분사에 따른 쉴딩 효율 향상에 따라, CO2 가스 사용량을 줄여 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

이로 인해 환경오염의 원인이 되는 CO2 가스 사용량을 줄일 수 있어 환경 친화적인 제품을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 C02 용접용 토치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 C02 용접용 토치에서 발생 가능한 문제를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리의 분해 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 어댑터(200)를 평면도 및 단면도로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리가 조립된 상태에서의 단면을 사시도로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리가 조립된 상태에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 디퓨저 링(500)이 설치된 상태에서의 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 디퓨저 링(500)의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 디퓨저 링(500)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 실시예들의 쉴드가스 수직분사 상태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기 위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.

본 발명은 종래의 공급되는 쉴드가스가 수평방향으로 분사된 이후 모재를 향해 분사됨으로써 와류가 형성되어 쉴딩 효과를 저해하였던 기술적 문제점을 극복하기 위해 공급되는 쉴드가스를 시종일관 직분사할 수 있는 구조를 구현하여 쉴딩효과를 극대화할 수 있는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리를 제공코자 하며, 그 이해를 돕기 위해 CO2 용접용 토치에 적용하여 상세히 설명하기로 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 커넥팅바디(100)와 어댑터(200) 및 디퓨져(300)를 포함하여 이루어진다.

커넥팅바디(100)는 디퓨져(300)가 삽입되는 관통홀(110)이 형성된다. 이러한 커넥팅바디(100)는 CO2 용접용 토치에서 디퓨져(300)와 후술되는 어댑터(200) 간의 결합을 위한 구조를 제공하고, 외주면에는 토치 노즐(미도시)과의 결합을 위한 나사산이 형성된다.

그리고 디퓨져(300)는 어댑터(200)를 통해 공급되는 용접 와이어가 송급되는 관로를 제공하며 콘택트 팁과의 결합을 위한 나사산이 내주면에 형성된다.

이와 함께 어댑터(200)는 커넥팅바디(100)의 내부에 결합 또는 끼워져 고정되며, 관통홀(110)을 통해 삽입된 디퓨져(300)와 결합됨에 따라 쉴드가스가 분사되는 가스분사유로(210)를 형성하게 된다.

자세하게 어댑터(200)는 소외경부(230) 및 대외경부(250)를 포함하여 이루어진다.

소외경부(230)는 내부에 쉴드가스유로(231)가 형성되며 토치케이블과의 연결을 위해 외주면에 나사산이 형성된다.

그리고 대외경부(250)는 소 외경부(230)보다 외경이 상대적으로 더 크게 형성되어 커넥팅바디(100)의 내부에 결합 또는 끼워져 고정되는 것으로, 디퓨져(300)와 결합되면서 가스분사유로(210)를 형성하게 되는 코어내경부(251)가 마련된다.

이러한 코어내경부(251)는 체결면(A) 및 연통홈면(B)를 포함하여 이루어진다. 체결면(A)은 쉴드가스유로(231)와 연통되도록 외경부(250)를 관통하는 형태로 형성되며, 디퓨져(300)와의 결합을 위한 나사산이 형성된다.

그리고 연통홈면(B)은 체결면(A)을 따라 다수개의 요입홈 형태로 함몰되게 형성되되 상기 체결면(A)보다 상대적으로 더 깊게 형성되어 단차(C)를 발생시킴으로써, 상기 체결면(A)과 디퓨져(300)가 결합되면서 상기 가스분사유로(210)의 형성을 가능케 한다.

여기에서 가스분사유로(210)는 연통홈면(B)이 대외경부(250)의 구간 내에서 체결면(A)을 파고 들어가는 함몰형태로 형성되면서 단차(C)에 의해 발생되는 공간 및 체결면(A)과 결합되는 디퓨져(300)와 연통홈면(B) 사이의 공간으로 이루어짐을 알 수 있다.

이에 따라서 도 5, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이 쉴드가스는 소외경부(230)에 공급되는 시점부터 가스분사유로(210)를 통해 커넥팅바디(100)의 관통홀(110)의 내벽과 디퓨져(300)의 외주면 사이 틈새로 수직방향 분사가 가능해 진다.

그리고 커넥팅바디(100)에서 대외경부(250) 인근의 관통홀(110)의 직경은 대외경부(250)의 외경보다 상대적으로 더 작게 형성되되, 쉴드가스 분사방향을 따라 관통홀(110)의 직경이 점진적으로 더 작아지게 형성되어 원호형상으로 협소하게 테이퍼지는 형태로 이루어져 분사되는 쉴드가스의 속도를 증가시켜 쉴딩효과를 증대시키는데 기여할 수 있게 된다.

이어서 도 3에 도시된 바와 같이, 커넥팅바디(100)의 관통홀(110) 내주면에는 일정 간격으로 다수의 가이드돌부(130)가 형성되어 디퓨져(300)가 관통홀(110)의 내부에서 정위치될 수 있게 함과 동시에 틈새가 골고루 분포되어 한 곳으로 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음으로 도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디퓨져(300)의 외주면에는 디퓨져링(500)이 설치될 수 있다.

디퓨져링(500)은 관통홀(110) 출구 측의 디퓨져(300) 외주면에서 설치되는 것으로, 점진적으로 외경이 증가하게 형성된다. 이와 함께 관통홀(110)은 쉴드가스 분사되는 출구를 향해 점진적으로 직경이 증가하게 형성되어 원호형상으로 확장되게 테이퍼지는 형태로 이루어져 가스분사유로(210)를 통해 분사된 쉴드가스가 관통홀(110)의 내벽과 디퓨져(300) 사이의 틈새를 따라 관통홀(100) 출구와 디퓨져링(500) 외주면 사이로 분사된다. 이러한 디퓨져링(500)은 도 7에서 디퓨져(300)의 외주면에 형성되는 단차(310)와 더불어 도 3에서 가이드돌부(130) 사이에 설치되는 것이 바람직할 것이다.

이를 통해 관통홀(100) 출구와 디퓨져링(500) 외주면 사이에서 분사되는 쉴드가스의 속도를 증가시면서 도 11에서와 같이 토치 노즐(700)이 결합된 상태에서 쉴딩가스 커튼 효과를 발생시킬 수 있게 된다.

이와 함께, 디퓨져링(500)의 내주면에는 다수의 분사홈(510)이 형성되어 가스분사유로(210)를 통해 분사된 쉴드가스가 관통홀(110)과 디퓨져(300) 사이의 틈새를 따라서, 관통홀(100) 출구와 디퓨져링(500) 외주면 사이 및 분사홈(510) 각각으로 분사될 수 있다.

이를 통해 관통홀(100) 출구와 디퓨져링(500) 외주면 사이에서 분사되는 쉴드가스의 속도를 증가시면서 도 12에서와 같이 2-Way 방식으로 분사됨으로써, 토치 노즐(700)이 결합된 상태에서 쉴딩가스 커튼 효과를 발생시킬 수 있게 됨과 더불어 분사홈(510) 각각으로 분사되는 쉴드가스에 의해 용접 시 가열되는 디퓨져(300)를 냉각시켜 스패터 발생을 최소화할 수 있게 되며, 용접아크 발생부위를 집중 쉴딩시킬 수 있는 효과를 발생시킬 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 커넥팅바디
110: 관통홀
130: 가이드돌부
200: 어댑터
210: 가스분사유로
230: 소외경부
231: 쉴드가스유로
250: 대외경부
251: 코어내경부
A: 체결면
B: 연통홈면
300: 디퓨져
310: 단턱
500: 디퓨져링
510: 분사홈
700: 토치 노즐

Claims (6)

1. 용접 토치에서 쉴드가스를 분사하기 위한 어셈블리로서,
   디퓨져가 삽입되는 관통홀이 형성된 커넥팅바디; 및,
   상기 커넥팅바디와의 결합을 통해 삽입된 디퓨져와 결합됨에 따라 쉴드가스가 분사되는 가스분사유로를 형성하게 되는 어댑터;를 포함하여 이루어져,
   상기 가스분사유로를 따라 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새로 직분사되며,
   상기 관통홀은 쉴드가스 분사되는 출구를 향해 점진적으로 직경이 증가하게 형성되며, 상기 관통홀 출구 측의 디퓨져 외주면에는 점진적으로 외경이 증가하게 되는 디퓨져링이 설치되어, 상기 가스분사유로를 통해 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새를 따라 상기 관통홀 출구와 디퓨져링 외주면 사이로 분사되며,
   상기 디퓨져링의 내주면에는 다수의 분사홈이 형성되어, 상기 가스분사유로를 통해 분사된 쉴드가스가 상기 관통홀과 디퓨져 사이의 틈새를 따라서, 상기 관통홀의 출구와 디퓨져링 외주면 사이 및 상기 분사홈 각각으로 분사되는 것을 특징으로 하는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 어댑터는,
   내부에 쉴드가스유로가 형성되는 소외경부 및,
   상기 소외경부보다 외경이 상대적으로 더 크게 형성되며, 내부에는 상기 디퓨져와 결합되면서 상기 가스분사유로를 형성하게 되는 코어내경부가 마련된 대외경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 코어내경부는,
   상기 쉴드가스유로와 연통되도록 상기 대외경부를 관통하는 형태로 형성되며, 상기 디퓨져와의 결합을 위한 나사산이 형성되는 체결면 및,
   상기 체결면을 따라 다수개의 요입홈 형태로 형성되되 상기 체결면보다 상대적으로 더 깊게 형성되어 단차를 발생시킴으로써, 상기 체결면과 디퓨져가 결합되면서 상기 가스분사유로의 형성을 가능케 하는 연통홈면을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,
   상기 관통홀의 내주면에는 다수의 가이드돌부가 형성되어 상기 디퓨져가 관통홀의 내부에서 정위치되는 것을 특징으로 하는 용접용 쉴드가스 직분사 어셈블리.
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