KR200451031Y1 - Ｃｏ2 용접용 이중 쉴드 토치노즐 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기존의 토치 바디를 사용하면서 노즐 교체만으로 2m/sec 이상의 풍속에서도 CO2 가스를 보호할 수 있는 CO2 용접용 토치노즐에 관한 것이다. 본 고안은 CO2 용접 시 보호가스로 사용되는 CO2 가스의 경로를 이중으로 하여, 1차 보호가스는 용접부를 보호하고, 1차 보호가스보다 유속을 증가시킨 2차 보호가스는 외부 풍속에 대해 1차 보호가스를 보호함으로써, 바람이 존재하는 옥외 및 고소 작업 시 2m/sec 이상의 풍속에서도 CO2 용접 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

Description

ＣＯ2 용접용 이중 쉴드 토치노즐{Dual Shield Torch Nozzle for CO2 Welding}

본 고안은 CO2 용접용 토치노즐에 관한 것이다.

CO2 용접은 CO2 가스를 보호가스로 사용하여 용접 시 아크를 보호하게 되는데, 이때 용접 작업장 주변 바람이 2m/sec 이상으로 불게 되면 보호가스가 바람에 의해 날아가 버려 아크를 보호하지 못하여 용접부에 불량이 발생할 가능성이 높아진다.

더구나 조선소 내 용접은 옥내 작업보다 옥외 작업이 많은 관계로 2m/sec 이상의 풍속에 노출되어 있는 작업장이 많으며, 특히 고소 작업의 경우에는 지면보다 바람의 영향을 더욱 심하게 받을 수 있어 용접의 품질 저하가 우려된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기존의 토치 바디를 사용하면서 노즐 교체만으로 2m/sec 이상의 풍속에서도 CO2 가스를 보호할 수 있는 CO2 용접용 토치노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 고안의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은,

상부에 형성된 2차 가스 분출구 및 하부에 형성된 1차 가스 분출구를 통하여 CO2 가스를 분출하는 가스 디퓨저;

가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 위에서 가스 디퓨저와 결합하여 용접열이 토치 바디에 전달되는 것을 차단하는 인슐레이터;

가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 아래에서 가스 디퓨저와 결합하여 1차 가스 분출구의 외곽을 감싸며, 1차 가스 분출구로부터 분출된 CO2 가스를 외부로 분사하는 인사이드 노즐 및;

인슐레이터와 결합하여 가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 외곽 및 인사이드 노즐의 외곽을 동시에 감싸며, 인사이드 노즐과의 간극을 통하여 2차 가스 분출구로부터 분출된 CO2 가스를 외부로 분사하는 아웃사이드 노즐;

을 포함하는 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐을 제시한다.

본 고안의 테스트 결과 풍속 5m/sec 에서도 용접부 형성이 양호함을 확인하였다. 즉, 본 고안에 따르면, 바람이 존재하는 옥외 및 고소 작업 시 2m/sec 이상의 풍속에도 CO2 용접 작업이 용이하게 이루어질 수 있으며, 용접 품질이 저하되는 것도 막을 수 있다.

본 고안의 다른 효과는, 이상에서 설명한 실시예 및 본 고안의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

도 1은 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐의 구성요소 간 결합상태를 보여주는 단면도.
도 2는 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐의 측면과 분출구를 보여주는 사진.
도 3은 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐을 구성요소 별로 분해한 사진.
도 4는 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐을 토치 바디에 장착하여 사용하는 실시예를 보여주는 사진.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 고안의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

본 고안은 기존의 CO2 용접용 토치의 부속품에 해당하는 가스 디퓨저, 인슐레이터, 노즐 등의 구조를 변경시킴으로써, 바람이 존재하는 옥외 및 고소 작업 시 2m/sec 이상의 풍속에서도 CO2 용접 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 가스 디퓨저는 CO2 가스가 1, 2차 경로로 분리되어 분출될 수 있는 구조로 변경되었고, 인슐레이터는 기존의 절연 효과를 유지하면서 본 고안의 결합구조에 적합한 형태로 변경되었으며, 노즐은 인사이드 노즐과 아웃사이드 노즐이 소정의 간극을 두고 이중으로 포개진 구조를 갖도록 하여 외부로 분사되는 CO2 가스의 경로를 분리할 수 있도록 변경되었다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐의 구성요소 및 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐은 가스 디퓨저(1), 인슐레이터(2), 인사이드 노즐(3) 및 아웃사이드 노즐(4)을 포함하여 이루어진다.

1. 가스 디퓨저

가스 디퓨저(1)는 토치 바디(5)(도 4)로부터 공급된 CO2 가스(보호가스)를 분출한다.

가스 디퓨저(1)의 몸체 상부에는 2차 가스 분출구(B)가, 몸체 하부에는 1차 가스 분출구(A)가 형성되어 있는데, 가스 디퓨저(1)는 이들 각각의 가스 분출구(A, B)를 통하여 CO2 가스를 분출하게 된다(도 1).

이하 본 고안에서는 설명의 편의상, 1차 가스 분출구(A)로부터 분출되는 CO2 가스를 1차 보호가스라 하고, 2차 가스 분출구(B)로부터 분출되는 CO2 가스를 2차 보호가스라 한다.

본 고안은 CO2 용접 시 보호가스로 사용되는 CO2 가스의 경로를 이중으로 하여, 1차 보호가스는 용접부를 보호하고, 1차 보호가스보다 유속을 증가시킨 2차 보호가스는 외부 풍속에 대해 1차 보호가스를 보호함으로써, 바람이 존재하는 옥외 및 고소 작업 시 2m/sec 이상의 풍속에서도 CO2 용접 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이때, 용접부에 대한 1차 보호가스 및 2차 보호가스의 분사는 인사이드 노즐(3) 및 아웃사이드 노즐(4)에 의하여 각각 이루어지게 된다(후술함).

즉, 본 고안에 따르면 「1차 가스 분출구(A) → 1차 보호가스 분출 → 인사이드 노즐(3) → 1차 보호가스 분사」 및 「2차 가스 분출구(B) → 2차 보호가스 분출 → 아웃사이드 노즐(4) → 2차 보호가스 분사」의 2가지 경로에 따라 보호가스가 분사되는데, 이처럼 가스 디퓨저(1)의 몸체에 1차 및 2차 가스 분출구(A, B)가 형성되어 있는 것은 본 고안에서 보호가스의 경로를 2가지로 구분하기 위한 시발점이 된다.

2. 인슐레이터

인슐레이터(2)는 가스 디퓨저(1)의 2차 가스 분출구(B) 위에서 가스 디퓨저(1)와 결합하여 용접열이 토치 바디(5)(도 4)에 전달되는 것을 차단한다(도 1).

이때, 인슐레이터(2)는 가스 디퓨저(1)의 몸체 표면에 형성된 나사산에 의하여 상호간에 나사 결합을 하게 된다(도 1).

그리고 인슐레이터(2)의 외곽으로는 아웃사이드 노즐(4)이 결합한다(도 1). 이때, 인슐레이터(2)의 몸체 외곽에 단차(C)(도 1, 도 3)를 두고 여기에 아웃사이드 노즐(4)이 끼워질 수 있도록 하는 것도 가능하나, 결합이 보다 공고히 이루어질 수 있도록 하기 위하여 인슐레이터(2)와 아웃사이드 노즐(4) 상호간에는 나사 결합이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다(도 1).

3. 인사이드 노즐 및 아웃사이드 노즐

인사이드 노즐(3) 및 아웃사이드 노즐(4)은 모두 용접부에 대하여 CO2 가스(보호가스)를 분사한다.

그런데, 본 고안은 상기한 바와 같이, CO2 용접 시 보호가스로 사용되는 CO2 가스의 경로를 이중으로 하여, 1차 보호가스는 용접부를 보호하고, 1차 보호가스보다 유속을 증가시킨 2차 보호가스는 외부 풍속에 대해 1차 보호가스를 보호하도록 하는, 이중의 노즐 체계(인사이드 노즐 및 아웃사이드 노즐)를 갖는다는 점에 기술적 특징이 있다. 이하, 인사이드 노즐(3) 및 아웃사이드 노즐(4)에 대하여 상세하게 설명한다.

인사이드 노즐(3)은 가스 디퓨저(1)의 2차 가스 분출구(B) 아래에서 가스 디퓨저(1)와 결합하여 1차 가스 분출구(A)의 외곽을 감싼다(도 1).

이처럼 인사이드 노즐(3)이 가스 디퓨저(1)의 2차 가스 분출구(B) 아래에서 결합함으로써 2차 가스 분출구(B)로부터 분출되는 CO2 가스(2차 보호가스)는 인사이드 노즐(3)의 내부로 유입되지 못하고 인사이드 노즐(3)의 외부로만 흘러가게 된다. 한편, 인사이드 노즐(3)은 1차 가스 분출구(A)의 외곽을 감싸고 있으므로 1차 가스 분출구(A)로부터 분출된 CO2 가스(1차 보호가스)는 모두 인사이드 노즐(3)의 내부로 유입된 후 외부로 분사된다.

즉, 인사이드 노즐(3)은 1차 보호가스와 2차 보호가스의 경로를 구분하는 일종의 칸막이 역할을 하는 것이다.

아웃사이드 노즐(4)은 인슐레이터(2)와 결합하여, 가스 디퓨저(1)의 2차 가스 분출구(B) 외곽 및 인사이드 노즐(3)의 외곽을 동시에 감싼다(도 1).

아웃사이드 노즐(4)은 인사이드 노즐(3)보다 직경이 크며, 이름 그대로 인사이드 노즐(3)의 외곽에 위치하게 된다. 즉, 본 고안에서 인사이드 노즐(3)과 아웃사이드 노즐(4)은 소정의 간극(D)을 두고 이중으로 포개진 구조를 갖는 것이다(도 1, 도 2).

인사이드 노즐(3)은 1차 가스 분출구(A)의 외곽을 감싸고 있으므로 1차 가스 분출구(A)로부터 분출된 CO2 가스(1차 보호가스)는 아웃사이드 노즐(4)로 유입되지 못하고 모두 인사이드 노즐(3)의 내부로 유입된 후 외부로 분사된다.

한편, 아웃사이드 노즐(4)은 가스 디퓨저(1)의 2차 가스 분출구(B) 외곽을 감싸고 있으므로 2차 가스 분출구(B)로부터 분출되는 CO2 가스(2차 보호가스)는 모두 아웃사이드 노즐(4)의 내부로 유입된다. 이때, 인사이드 노즐(3)과 아웃사이드 노즐(4) 사이에는 소정의 간극(D)이 존재하므로(도 1, 도 2), 2차 보호가스는 이 간극(D)을 통하여 외부로 분사된다.

이 경우, 1차 가스 분출구(A)와 2차 가스 분출구(B)가 CO2 가스를 분출하는 압력(분출량)은 모두 동일하므로, 인사이드 노즐(3)로부터 이루어지는 1차 보호가스의 분사압력(분사속도)과 아웃사이드 노즐(4)로부터 이루어지는 2차 보호가스의 분사압력(분사속도)은 결국 인사이드 노즐(3)과 아웃사이드 노즐(4)의 분사구의 면적에 반비례하게 된다. 즉, 노즐의 분사구의 면적이 클수록 보호가스의 분사압력(분사속도)은 작아지며, 노즐의 분사구의 면적이 작을수록 보호가스의 분사압력(분사속도)은 커지게 되는 것이다.

본 고안은 CO2 용접 시 보호가스로 사용되는 CO2 가스의 경로를 이중으로 하여, 1차 보호가스는 용접부를 보호하고, 2차 보호가스는 외부 풍속에 대해 1차 보호가스를 보호하도록 함으로써 그 목적을 달성하고자 하는 것인 바, 이때 2차 보호가스가 외부 풍속에 대해 1차 보호가스를 보호하기 위해서는, 2차 보호가스가 외부 풍속으로 인하여 날아가지 않고 버팀으로써 1차 보호가스가 외부 풍속의 영향을 받지 않도록 해야 한다.

이에 본 고안에서는 아웃사이드 노즐(4)의 분사구의 면적(보다 정확하게 말하면 인사이드 노즐(3)과 아웃사이드 노즐(4)의 간극(D)이 이루는 면적)이 인사이드 노즐(3)의 분사구의 면적보다 작게 되도록 하여, 1차 보호가스 주위로 2차 보호가스가 더욱 강하게 분사되도록 함으로써, 2차 보호가스가 1차 보호가스를 외부 풍속으로부터 차단(보호)하는 일종의 커튼 역할을 하도록 하였다. 이때, 2차 보호가스의 분사압력(분사속도)은 인사이드 노즐(3)과 아웃사이드 노즐(4) 간의 간극(D)이 작을수록 점점 더 커지므로, 본 고안의 실시예에서는 작업현장에 맞도록 그 간극(D)의 크기를 적절히 조절하여 제작할 수 있다.

4. 본 고안의 테스트 결과 및 실용성

본 고안의 테스트를 CO2 가스 1.5Kgf 압력, 유속 40ℓ/min 에서 실시해 본 결과, 일반 노즐의 경우에는 보호가스의 유속이 2.3m/sec 임에 반하여, 본 고안의 경우에는 2차 보호가스의 유속이 3.7m/sec 로 상승함을 확인할 수 있었다. 그리고 외부 풍속에 의한 용접성 검토 결과, 일반 노즐은 2.5m/sec 이상의 풍속에서 블로우 홀이 발생하였으나, 본 고안의 경우에는 4.5m/sec 풍속까지도 블로우 홀이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐은 기존의 토치 바디(5)에 그대로 장착하여 사용할 수 있도록 함으로써, 사용의 간편성 및 현장성을 높이고자 하였다(도 4).

이를 위하여 본 고안에서는 가스 디퓨저(1)의 상부 끝단이 인슐레이터(2) 위로 돌출하도록 하고, 그 표면에는 나사산이 형성되도록 하였다(E)(도 1, 도 2). 이로써 사용자는 가스 디퓨저(1)의 돌출된 상부 끝단(E)을 기존의 토치 바디(5)에 끼우고 본 고안에 따른 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐을 돌려 나사 결합으로 장착한 후 간편하게 사용할 수 있다.

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

1 : 가스 디퓨저 2 : 인슐레이터
3 : 인사이드 노즐 4 : 아웃사이드 노즐
5 : 토치 바디
A : 1차 가스 분출구 B : 2차 가스 분출구
C : 인슐레이터의 몸체 외곽에 형성된 단차
D : 인사이드 노즐과 아웃사이드 노즐 간의 간극
E : 가스 디퓨저의 돌출된 상부 끝단

Claims (2)

1. 상부에 형성된 2차 가스 분출구 및 하부에 형성된 1차 가스 분출구를 통하여 CO2 가스를 분출하는 가스 디퓨저;
   가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 위에서 가스 디퓨저와 결합하여 용접열이 토치 바디에 전달되는 것을 차단하는 인슐레이터;
   가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 아래에서 가스 디퓨저와 결합하여 1차 가스 분출구의 외곽을 감싸며, 1차 가스 분출구로부터 분출된 CO2 가스를 외부로 분사하는 인사이드 노즐 및;
   인슐레이터와 결합하여 가스 디퓨저의 2차 가스 분출구 외곽 및 인사이드 노즐의 외곽을 동시에 감싸며, 인사이드 노즐과의 간극을 통하여 2차 가스 분출구로부터 분출된 CO2 가스를 외부로 분사하는 아웃사이드 노즐;
   을 포함하는 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐.
2. 제 1 항에 있어서,
   가스 디퓨저의 상부 끝단은 인슐레이터 위로 돌출하여 있으며, 표면에는 나사산이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 CO2 용접용 이중 쉴드 토치노즐.

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