KR200489387Y1 - 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛 - Google Patents

차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛 Download PDF

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KR200489387Y1
KR200489387Y1 KR2020180000691U KR20180000691U KR200489387Y1 KR 200489387 Y1 KR200489387 Y1 KR 200489387Y1 KR 2020180000691 U KR2020180000691 U KR 2020180000691U KR 20180000691 U KR20180000691 U KR 20180000691U KR 200489387 Y1 KR200489387 Y1 KR 200489387Y1
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nozzle unit
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최원준
나세종
우한석
우한수
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두산중공업 주식회사
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Abstract

튜브 형태의 모재 용접 시 모재 내부에 산화 방지용 차폐 가스를 공급하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛 개시된다. 본 고안에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛은, 속이 빈 튜브(Tube) 형태의 모재 일단의 개구를 통해 일부가 상기 모재의 내부에 위치하도록 결착되며, 내부에 중앙가스통로가 형성된 가스 랜스(Gas lance; 및 가스 랜스에 일부가 결속되고 타측 일부는 가스 랜스의 외측으로 연장되어 상기 가스 랜스가 모재로부터 이탈하지 않도록 결속력을 발생시키는 결속 부재를 포함하며, 모재 내측에 위치하는 상기 가스 랜스에는 상기 중앙가스통로로부터 방사형으로 연장되고 가스 랜스의 외면부를 향해 개구된 복수의 가스 확산홀이 균등 또는 불균등 간격으로 형성되고, 외부로부터의 산화 방지용 차폐 가스가 가스 랜스의 상기 중앙가스통로로 공급될 수 있도록 상기 중앙가스통로와 통하는 결착구멍을 통해 상기 가스 랜스에 랜스 결착구가 결착되는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛{Nozzle for prevention of combustion gas purge}
본 고안은 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 속이 빈 튜브 형태의 모재를 상호 용접 시 용접부 이면의 모재 내부에 산화가 발생하지 않도록 차폐 가스를 공급하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛 개시된다.
금속재료를 접합하는 방법은 대별해서 기계적 접합법과 야금(冶金)적 접합방법이 있으며, 일반적으로 말하는 은 야금적 접합방법을 말한다. 아크 용접법은 으로 를 사용하는 융접법(fusion welding)이며 현재 가장 널리 이용되고 있는 접합(seam)방법 중 하나이다.
일반적으로 아크 용접에 사용되는 아크 용접 장치는, 아크 용접기, 배선, 자동전격방지장치, 홀더 및 용접봉 등으로 이루어진다. 이때 아크 용접기에는 직류와 교류 두 가지 타입이 있으며, 최근에는 교류 형태의 아크 용접기가 많이 사용되고 있다.
한편, 발전 설비에 주로 사용되는 관(Tube)은 발전 설비의 사양이나 사용 목적에 맞춰 다른 크기 및 형태로 제작된다. 이때 관과 관을 접합시키는 데에 주로 아크 용접이 사용되며, 용접 중 용접 부위가 공기에 노출되어 산화되지 않도록 알곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 용접부위에 주입하게 된다.
알곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 용접부위에 주입하는 작업을 일반적으로 퍼지(Purge) 작업이라 하며, 퍼지 작업은 관의 내부 용접부위의 산화 방지를 위한 중요한 작업으로, 퍼지 작업과 함께 두 관에 대한 맞대기 용접을 본격적으로 수행하게 된다.
그러나 퍼지 작업을 위한 전용 장비의 부재로 현장에서는 주로, 모재인 관(Tube)의 한 쪽 끝을 종이 테이프나 알루미늄 호일 등으로 막고, 반대편 다른 한 쪽 끝에 일부가 관의 내부에 위치하도록 가스 공급관을 고정시키는 임시방편을 사용하고 있는 실정이다.
하지만 이처럼 현장에서 사용되는 임시방편은 퍼지 작업을 위한 장비 설치 및 용접 후 제거하는데 시간이 오래 걸리고, 모재 내부에 가스 공급이 균일하지 못해 용접부 전체에 대한 산화방지 효과가 떨어지며, 모재 내부에 대한 차폐성이 떨어져 가스 사용량이 많다는 단점이 있다.
한국공개실용신안 제20-2012-0004547호(공개일 2012. 06. 26)
본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 속이 빈 튜브 형태의 모재를 맞대기 용접할 때 용접부 이면의 모재 내부에 산화가 발생하지 않도록 알곤 가스와 같은 불활성 가스(차폐 가스)를 균일하게 공급할 수 있는 퍼지 전용 장비인 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 고안의 실시 예에 따르면,
속이 빈 튜브(Tube) 형태의 모재 일단의 개구를 통해 일부가 상기 모재의 내부에 위치하도록 결착되며, 내부에 중앙가스통로가 형성된 가스 랜스(Gas lance); 및
상기 가스 랜스에 일부가 결속되고 타측 일부는 가스 랜스의 외측으로 연장되어 상기 가스 랜스가 모재로부터 이탈하지 않도록 결속력을 발생시키는 결속 부재;를 포함하며,
모재 내측에 위치하는 상기 가스 랜스에는 상기 중앙가스통로로부터 방사형으로 연장되고 가스 랜스의 외면부를 향해 개구된 복수의 가스 확산홀이 균등 또는 불균등 간격으로 형성되고,
외부로부터의 산화 방지용 차폐 가스가 가스 랜스의 상기 중앙가스통로로 공급될 수 있도록 상기 중앙가스통로와 통하는 결착구멍을 통해 상기 가스 랜스에 랜스 결착구가 결착되는 것을 특징으로 하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛을 제공한다.
본 고안의 실시 예에서 상기 가스 랜스는, 원형 또는 각형 단면의 랜스 바디와, 상기 랜스 바디의 일측에 일체로 구비되며, 랜스 바디에서 멀어질수록 점진적으로 직경이 작아지는 구성을 갖고, 상기 복수의 가스 확산홀이 형성된 노즐부와, 모재에 가스 랜스 결착 시 상기 모재 일단의 개구를 폐쇄하도록 상기 노즐부 반대편의 랜스 바디 타측에 상기 랜스 바디보다 큰 직경으로 형성되는 패킹부를 포함하는 구성일 수 있다.
그리고 상기 복수의 가스 확산홀 중 가스 랜스의 길이 방향으로 동일 선상에 정렬된 가스 확산홀들의 출구를 상호 연결하도록 슬릿형 요홈이 형성될 수 있다.
또한 상기 결속 부재는, 상기 가스 랜스에 결속되고 가스 랜스 반경방향으로 연장되는 제1 결속파트와, 제1 결속파트에 직각으로 연결되고 가스 랜스의 횡축선과 평행한 제2 결속파트로 구성된 결속 브라켓과, 상기 결속 브라켓의 제2 결속파트의 결속 구멍에 나사 체결되는 결속 볼트로 구성될 수 있다.
본 고안은 또한, 상기 가스 랜스 반대편의 모재 타단의 개구에 설치되는 마개를 더 포함할 수 있다.
본 고안의 실시 예에 따르면, 종래와 같이 모재인 관(Tube)의 한 쪽 끝을 종이 테이프나 알루미늄 호일 등으로 막고, 반대편 다른 한 쪽 끝에 일부가 관의 내부에 위치하도록 가스 공급관을 일일이 고정시킬 필요가 없어 작업성을 대폭 개선시키는 효과가 있으며, 설치 및 제거가 용이하여 시간적 경제적 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 구조적으로 속이 빈 튜브 형태의 모재 내부에 알곤 가스와 같은 불활성 가스(차폐 가스)를 균일하게 공급 가능한 구조이어서 용접부 산화를 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 모재 내부에 대한 확실한 차폐가 가능하여 산화 방지를 위해 투입되는 가스의 사용량을 현저히 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛의 분리 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 가스 랜스의 횡 단면도.
도 3은 도 1의 가스 랜스의 변형 예를 도시한 도면.
도 4는 본 고안의 사용 상태도.
도 5는 본 고안에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛의 다른 실시 예를 도시한 분해 사시도
도 6은 도 5에 도시된 어댑터의 작동 상태를 나타내는 도면.
본 고안의 바람직한 실시 예를 설명하기에 앞서, 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛의 분리 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 가스 랜스의 횡 단면도이다. 그리고 도 3은 도 1의 가스 랜스의 변형 예를 도시한 도면이며, 도 4는 본 고안의 사용 상태도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛(2)은 가스 랜스(20, Gas lance)를 포함한다. 가스 랜스(20)는 알곤과 같은 불활성 차폐 가스를 속이 빈 튜브 형태의 모재(1) 내부에 공급하는 핵심부로서, 속이 빈 튜브(Tube) 형태의 모재(1) 일단의 개구를 통해 일부가 상기 모재(1)의 내부에 위치하도록 결착된다.
가스 랜스(20) 내부에는 그 중심부를 따라 중앙가스통로(210)가 소정의 길이로 형성된다. 그리고 모재(1)와의 결착 시 모재(1) 내측에 위치하는 부분에는 상기 중앙가스통로(210)로부터 방사형으로 연장되고 가스 랜스(20)의 외면부를 향해 개구된 복수의 가스 확산홀(240)이 균등 또는 부등 간격으로 형성된다.
물론 가스 확산홀(240)의 배열은 예시된 형태로 국한되는 것은 아니다.
이와 같은 구성에 따라, 후술하는 랜스 결착구(25)를 통해 외부에서 상기 중앙가스통로(210)로 차폐 가스가 소정의 압력으로 도입되면, 도입된 차폐 가스는 중앙가스통로(210)에서 분기된 상기 복수의 가스 확산홀(240)에 균일하게 분산 도입되며, 가스 랜스(20) 외면 측에 노출된 가스 확산홀(240)의 출구를 거쳐 모재(1) 내부에 균일하게 확산 공급될 수 있다.
가스 랜스(20)는 바람직하게, 원형(또는 각형) 단면의 랜스 바디(202)와 가스 확산홀(240)이 형성된 노즐부(204) 및 노즐부(204) 반대편의 랜스 바디(202)에 구비되는 플랜지 구조의 패킹부(206)를 포함할 수 있다.
랜스 바디(202)에서 노즐부(204)에 걸쳐 상기 중앙가스통로(210)가 형성되며, 가스 유동방향을 기준으로 중앙가스통로(210)의 입구 측에 결착구멍(220)이 형성될 수 있다.
노즐부(204)는 랜스 바디(202)의 일측에 일체로 구비되며, 랜스 바디(202)에서 멀어질수록 점진적으로 직경이 작아지는 원추형 구성일 수 있으며, 패킹부(206)는 튜브 형태의 모재(1)에 가스 랜스(20)를 결착할 때 상기 모재(1) 일단의 개구를 폐쇄하도록 상기 노즐부(204) 반대편의 랜스 바디(202) 타측에 상기 랜스 바디(202)보다 큰 직경으로 형성될 수 있다.
노즐부(204)의 외주면에는 도 3의 변형 예에 도시한 바와 같이, 슬릿형 요홈(250)이 형성될 수 있다. 상기 슬릿형 요홈(250)은 전술한 복수의 가스 확산홀(240) 중에서도 가스 랜스(20)의 길이 방향으로 동일 선상에 정렬된 가스 확산홀(240)들의 출구를 상호 연결하도록 형성된 구성일 수 있다.
이 경우, 가스 확산홀(240)의 출구 측에서 동일 선상에 정렬된 이웃하는 다른 가스 확산홀(240) 측으로 일부 차폐 가스가 유동하면서 가스 랜스(20)의 반경 방향으로 확산될 수 있기 때문에 가스 랜스(20)의 길이 방향에 걸쳐 보다 고른 차폐 가스 분사가 구현될 수 있으며, 따라서 모재 내부에 차폐 가스가 보다 고르게 분포할 수 있다.
외부로부터의 산화 방지용 차폐 가스는 랜스 결착구(25)를 통해 상기 중앙가스통로(210)로 공급될 수 있다. 랜스 결착구(25)는 가스 랜스(20)의 상기 중앙가스통로(210)로 공급될 수 있도록 전술한 결착구멍(220)을 통해 상기 가스 랜스(20)에 동축 결합될 수 있으며, 그 일부는 상기 가스 랜스(20)의 후단보다 소정 길이 더 연장되는 구성일 수 있다.
본 고안의 실시 예에 따른 노즐 유닛(2)은 또한, 모재(1) 일단의 개구를 통해 일부가 상기 모재(1)의 내부에 위치하도록 가스 랜스(20)가 조립된 상태에서, 상기 가스 랜스(20)가 모재(1)로부터 이탈하지 않도록 결속력을 발생시키는 결속 부재(27)를 포함한다. 결속 부재(27)는 가스 랜스(20)에 일부가 결속되고 타측 일부는 가스 랜스(20)의 외측으로 연장되는 구성일 수 있다.
결속 부재(27)는 바람직하게, 상기 가스 랜스(20)에 결속되고 가스 랜스(20) 반경방향으로 연장되는 제1 결속파트(270a)와 제1 결속파트(270a)에 직각으로 연결되고 가스 랜스(20)의 횡축선과 평행한 제2 결속파트(270b)로 구성된 결속 브라켓(270) 및 결속 브라켓(270)의 상기 제2 결속파트(270b)의 결속 구멍(부호 생략)에 나사 체결되는 결속 볼트(272)로 이루어진 구성일 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 일부가 상기 모재(1)의 내부에 위치하도록 가스 랜스(20)를 조립한 상태에서 상기 결속 부재(27)의 결속 볼트(272)를 죄는 간단한 조작으로 가스 랜스(20)를 모재(1)에 결속시킬 수 있고, 반대로 결속 볼트(272)를 풀면 가스 랜스(20)를 모재(1)로부터 손쉽게 분리해낼 수 있다. 또한 볼트 체결 방식이어서 모재(1)의 두께 변화에도 결속력 조절 가능하다.
도면부호 28은 마개를 가리킨다. 마개(28)는 구체적으로, 상기 가스 랜스(20) 반대편의 모재(1) 타단의 개구에 설치되며, 상기 가스 랜스(20)를 통해 모재(1) 내부로 도입된 차폐 가스의 외부 누출을 지연시켜 모재(1) 내 차폐 가스의 분포를 균일하게 하는 것으로, 차폐 가스의 외부 누출을 지연시키면서도 차폐 가스의 순환을 위해 하나 이상의 통기홀을 구비할 수 있다.
도 5는 본 고안에 따른 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛의 다른 실시 예를 도시한 분해 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 적용된 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛은 전술한 랜스 결착구(25)의 후단에 착탈식으로 결합되고 차폐 가스를 공급하는 호스에 연결되는 어댑터(29)를 더 포함할 수 있다. 어댑터(29)는 바람직하게, 어댑터 본체(290) 및 어댑터 본체(290)의 가스 유입부(291)에 결합되며 어댑터 본체(290)에 대해 회전 가능한 가스유입량 조절부재(294)를 포함할 수 있다.
어댑터 본체(290)의 상기 가스 유입부(291) 후단의 엔드 플레이트(292)에는 그 중심에서 편심된 위치에 가스홀(293)이 형성되며, 이에 대응하여 가스유입량 조절부재(294)에는 직경이 다른 둘 이상의 연통홀(295a, 295b)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 6과 같이 가스유입량 조절부재(294)를 회전시켜 원하는 크기의 연통홀(295a, 295b)을 가스홀(293)과 일치시키면 가스 랜스(20)에 공급되는 차폐 가스의 양을 조절할 수 있다.
이상에서 살펴본 본 고안의 실시 예에 따르면, 종래와 같이 모재인 관(Tube)의 한 쪽 끝을 종이 테이프나 알루미늄 호일 등으로 막고, 반대편 다른 한 쪽 끝에 일부가 관의 내부에 위치하도록 가스 공급관을 일일이 고정시킬 필요가 없어 작업성을 대폭 개선시키는 효과가 있으며, 설치 및 제거가 용이하여 시간적 경제적 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 구조적으로 속이 빈 튜브 형태의 모재 내부에 알곤 가스와 같은 불활성 가스(차폐 가스)를 균일하게 공급 가능한 구조이어서 용접부 산화를 보다 효과적으로 억제할 수 있고, 모재 내부에 대한 확실한 차폐가 가능하여 산화 방지를 위해 투입되는 가스의 사용량을 현저히 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이상의 본 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 고안은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 모재 2 : 노즐 유닛
20 : 가스 랜스 25 : 랜스 결착구
27 : 결속부재 28 : 마개
29 : 어댑터 202 : 랜스 바디
204 : 노즐부 206 : 패킹부
210 : 중앙가스통로 220 : 결착구멍
240 : 가스 확산홀 250 : 슬릿형 요홈
270 : 결속 브라켓 270a : 제1 결속파트
270b : 제2 결속파트 272 : 결속 볼트
280 : 통기홀 290 : 어댑터 본체
291 : 가스 유입부 292 : 엔드 플레이트
293 : 가스홀 294 : 가스유입량 조절부재
295a, 295b : 연통홀

Claims (5)

  1. 속이 빈 튜브(Tube) 형태의 모재(1) 일단의 개구를 통해 일부가 상기 모재(1)의 내부에 위치하도록 결착되며, 내부에 중앙가스통로(210)가 형성된 가스 랜스(20, Gas lance); 및
    상기 가스 랜스(20)에 일부가 결속되고 타측 일부는 가스 랜스(20)의 외측으로 연장되어 상기 가스 랜스(20)가 모재(1)로부터 이탈하지 않도록 결속력을 발생시키는 결속 부재(27);를 포함하며,
    모재(1) 내측에 위치하는 상기 가스 랜스(20)에는 상기 중앙가스통로(210)로부터 방사형으로 연장되고 가스 랜스(20)의 외면부를 향해 개구된 복수의 가스 확산홀(240)이 균등 또는 부등 간격으로 형성되며,
    외부로부터의 산화 방지용 차폐 가스가 가스 랜스(20)의 상기 중앙가스통로(210)로 공급될 수 있도록 상기 중앙가스통로(210)와 통하는 결착구멍(220)을 통해 상기 가스 랜스(20)에 랜스 결착구(25)가 결착되며,
    상기 복수의 가스 확산홀(240) 중 가스 랜스(20)의 길이 방향으로 동일 선상에 정렬된 가스 확산홀(240)들의 출구를 상호 연결하도록 슬릿형 요홈(250)이 형성된 것을 특징으로 하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 랜스(20)는,
    원형 또는 각형 단면의 랜스 바디(202)와;
    상기 랜스 바디(202)의 일측에 일체로 구비되며, 랜스 바디(202)에서 멀어질수록 점진적으로 직경이 작아지는 구성을 갖고, 상기 복수의 가스 확산홀(240)이 형성된 노즐부(204)와;
    모재(1)에 가스 랜스(20) 결착 시 상기 모재(1) 일단의 개구를 폐쇄하도록 상기 노즐부(204) 반대편의 랜스 바디(202) 타측에 상기 랜스 바디(202)보다 큰 직경으로 형성되는 패킹부(206);로 구성됨을 특징으로 하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결속 부재(27)는,
    상기 가스 랜스(20)에 결속되고 가스 랜스(20) 반경방향으로 연장되는 제1 결속파트(270a)와, 제1 결속파트(270a)에 직각으로 연결되고 가스 랜스(20)의 횡축선과 평행한 제2 결속파트(270b)로 구성된 결속 브라켓(270)과;
    상기 결속 브라켓(270)의 제2 결속파트(270b)의 결속 구멍에 나사 체결되는 결속 볼트(272);로 구성됨을 특징으로 하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 랜스(20) 반대편의 모재(1) 타단의 개구에 설치되는 마개(28);를 더 포함하는 차폐 가스 퍼지용 노즐 유닛.
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