KR20060084986A

KR20060084986A - 가스 완충장치

Info

Publication number: KR20060084986A
Application number: KR1020050005848A
Authority: KR
Inventors: 조민희
Original assignee: 조민희
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-07-26

Abstract

본 발명은 가스 완충장치에 관한 것으로서, 가스가 유입되는 유입구가 형성된 유입통로와, 중간유입구 및 유출구가 형성된 유출통로를 구비하는 하우징; 상기 유출통로에 왕복 이동가능하게 수납되는 이동부재; 및 상기 이동부재에 대해 유입통로 쪽으로 탄성력을 가하도록 장착되는 탄성부재;를 포함하여 이루어져, 상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재에 가해지는 압력과 상기 탄성부재의 탄성력의 차이에 의해 상기 이동부재가 이동하고 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 변화하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 완충장치{Gas buffering apparatus}

도 1은 용접기의 사용을 설명하기 위한 개략적인 도면,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 완충장치의 단면도,

도 3은 도 2의 가스 완충장치의 개략적 분해 사시도,

도 4는 도 2의 가스 완충장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ... 가스 완충장치 10 ... 상부 몸체

12 ... 유입통로 14 ... 유입구

20 ... 하부 몸체 22 ... 유출통로

24 ... 제1중간유입구 26 ... 제2중간유입구

28 ... 유출구 30 ... 하우징

40 ... 이동부재 42 ... 플랜지부

44 ... 기둥부 50 ... 동력전달부

60 ... 너트부재

본 발명은 가스 완충기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 용접기를 사용하는 데 있어서, 용접스타트를 부드럽게 하는 것이 가능한 가스 완충기에 관한 것이다.

현재, TIG 또는 MIG 용접기는 아르곤, 탄산과 같은 실드 가스(sealed gas)를 이용한다. 용접기와 가스통을 포함한 용접장치를 개략적으로 도시한 도 1을 참조하면, 가스통(101)에 충전된 고압의 가스는 압력 조정기(102)를 거치면서 용접하기에 적합한 양이 배출되도록 되어 있다. 가스통(101)으로부터 배출된 가스는 용접기(103)로 공급된다. 용접기(103)에는 가스 출구(104)와 토치연결부(105)가 구비되어 있는데, 가스 출구(104)에는 가스관(106)이 연결되어 있고, 그 가스관(106)의 단부에는 토치(107)가 구비되어 있다. 또한, 용접 토치(107)는 연결선을 통해 토치연결부(105)에 결합되어 있다.

상술한 구성을 지닌 용접장치를 이용하여 용접을 하기 위해서는, 용접 토치(107)에 구비된 스위치를 작동하여 아크를 발생시키게 되는데, 이때 스위치를 누름과 동시에 용접기 내부에 부착되어 있는 솔레노이드 밸브(미도시)가 열리면서, 가스출구(104)를 통해 토치(107)로 실드 가스가 나오도록 되어 있다. 그런데, 이때 가스출구(104)를 통해 토치(107)로 나오는 가스의 양은 용접하기에 적합한 양이 아니라, 가스통과 동일한 압력의 가스가 솔레노이드 밸브 직전까지 차 있다가 스위치의 작동과 함께 솔레노이드 밸브가 열리는 순간 처음 몇 초 동안은 필요량보다 많은 양의 가스가 배출되게 된다. 이로 인해 소위 용접스타트는 부드럽지 못하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

즉, 용접을 시작하고 어느 정도 시간이 지나고 안정화되면 공급되는 실드 가스의 양도 일정하게 유지되어 별 문제가 없지만, 용접을 시작하는 처음 순간에는 고압의 가스가 다량 공급되게 되어 모재가 손상되거나 안정상의 문제가 있는 것은 물론 막 바로 용접에 임할 수 없기 때문에 가스의 손실도 적지 않다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부드러운 용접스타트가 가능하도록 하는 가스 완충장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 가스 완충장치는, 가스가 유입되는 유입구가 형성된 유입통로와, 중간유입구 및 유출구가 형성된 유출통로를 구비하는 하우징; 상기 유출통로에 왕복 이동가능하게 수납되는 이동부재; 및 상기 이동부재에 대해 유입통로 쪽으로 탄성력을 가하도록 장착되는 탄성부재;를 포함하여 이루어져, 상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재에 가해지는 압력과 상기 탄성부재의 탄성력의 차이에 의해 상기 이동부재가 이동하고 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 변화하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 이동부재는 플랜지부와 상기 유출통로에 삽입되는 기둥부로 이루어지고, 상기 유출통로는 상기 기둥부가 삽입될 수 있는 원통형 부재로 형성되어, 상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재의 플랜지부에 가해지는 압력이 상기 탄성부재의 탄성력보다 큰 경우, 상기 이동부재가 상기 유출통로의 유출구 방향으로 이동되며 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 감소하며, 상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재의 플랜지부에 가해지는 압력이 상기 탄성부재의 탄성력보다 작은 경우, 상기 이동부재가 상기 유출통로에서 유입구 방향으로 이동되며 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중간유입구는, 유출통로의 길이방향으로 이격되어 형성된 복수개의 관통공으로 이루어지고, 상기 이동부재의 상기 유출통로 내의 위치에 따라, 상기 복수개의 관통공의 일부 관통공의 개폐가 결정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징은, 상기 유입통로가 구비된 상부 몸체와 상기 유출통로가 구비된 하부 몸체로 이루어지고, 상기 상부 몸체와 하부 몸체는 분리가능하게 결합된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탄성부재는, 상기 이동부재의 기둥부에 끼워져, 일측단부는 상기 플랜지부에 지지되고, 타측단부는 상기 유출통로에 지지되는 스프링인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가스 완충장치가 도 2내지 도 4에 도시되어 있다. 도 2는, 가스 완충장치(1)의 개략적인 단면도이고, 도 3은 가스 완충장치(1)의 분해 사시도이다.

상기 가스 완충장치(1)의 구성에 대해 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하며, 가스 완충장치(1)의 사용처에 대해 설명한다. 종래에는 가스관(106)이 연결부재(미도시)를 통해 직접 가스출구(104)에 결합되어 사용되었지만. 본 발명에 있어서, 가스관(106)은 가스 완충장치(1)를 통해 가스출구(104)에 연결된다. 즉, 용접기(103)의 가스출구(104)를 통해 배출되는 가스는 가스관(106)으로 직접 배출되는 것이 아니라, 가스 완충장치(1)를 통해 가스관(106)으로 배출되는 것이다. 다만, 본 발명의 가스 완충장치(1)가 반드시 용접기(103)에 구비된 가스출구(104)에 결합되어 사용되어야 하는 것은 아니며, 용접기(103) 내부의 솔레노이드 밸브(미도시)와 토치(107)의 사이라면, 어떠한 위치에 장착하여 사용되어도 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 있다.

상기 가스 완충장치(1)는, 하우징(30), 이동부재(40) 및 탄성부재(50)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 하우징(30)은, 상부 몸체(10)와 하부 몸체(20)로 이루어져 있다. 상부 몸체(10)와 하부 몸체(20)는 상호 내부에는 내부공간(32)이 형성된다.

상기 상부 몸체(10)는 유입통로(12)와 유입구(14)를 구비하고 있다. 유입구(14)는 가스가 유입되는 부분이다. 유입구(14)는 유입통로(12)의 입구에 해당한다. 유입구(14)의 외측면은 반구 형상으로 되어 있어서 가스출구(104, 도 1참조)에 밀착될 수 있다. 유입구(14)로부터 유입된 가스는 유입통로(12)를 통해 내부공간(32)으로 흐른다.

상부 몸체(10)의 우측(도 2 기준) 단부의 내측면에는 나사부(16)가 형성되어 있으며, 하부 몸체(20)의 대응하는 부분에도 나사부(21)가 형성되어 있다. 따라서, 상부 몸체(10)와 하부 몸체(20)는 상호 나사결합되어 있으며, 필요에 따라 분리가능하다.

상기 하부 몸체(20)는 유출통로(22)를 구비하고 있다.

유출통로(22)에는 제1중간유입구(24), 제2중간유입구(26) 및 유출구(28)가 형성되어 있다. 제1, 2중간유입구(24, 26)는 유출통로(22)의 길이방향으로 이격되어 형성되어 있다. 도 3을 참조하면, 유출통로(22)는 원통형의 부재로 형성되어 있으며, 제1중간유입구(24)와 제2중간유입구(26)는 이러한 원통형의 부재에 형성된 관통공들이라는 사실을 알 수 있다. 하지만. 제1, 2중간유입구(24, 26)가 반드시 나란하게 형성될 필요는 없으며, 길이방향으로 이격되어 형성되기만 하면, 다른 위치에 형성되어도 무관하다.

제1, 2중간유입구(24, 26)들을 형성하는 관통공의 각각의 직경은 유입구(14)를 통해 유입되는 가스의 양과, 유출구(28)를 통해 배출되는 가스의 양을 고려하여 결정하다. 본 실시예의 경우, 정상적인 사용시에 유출구(28)를 통해 배출되는 가스량이 분당 5리터(l)가 되도록 각 제1,2중간유입구(24, 26)의 관통된 직경이 결정된다. 각 제1, 2중간유입구(24, 26)의 직경은 0.7mm 내지 1mm 사이이다. 도 2를 참조하면, 유입통로(12)를 통해 내부공간(32)으로 들어온 가스는 다시 제1, 2중간유입구(24, 26)를 통해서 유출통로(22)로 들어온 후, 유출구(28)를 거쳐 외부로 배출된다.

한편, 본 실시예의 경우, 유출구(28)의 외측으로 관연결부(29)가 형성되어 있다. 관연결부(29)에는 가스관이 결합하는 곳이며, 결합되는 가스관의 견고한 결 합을 위해 홈부가 형성되어 있다.

상기 이동부재(40)는, 유출통로(22)에 왕복 이동가능하게 수납되며, 플랜지부(42)와 기둥부(44)로 이루어져 있다.

상기 기둥부(44)는 유출통로(22)의 내경에 맞는 외경을 가지는 원기둥형으로 되어 있다. 기둥부(44)는 유출통로(22)의 내부에서 부드럽게 움직일 수 있는 정도로 수납된다.

이동부재(40)의 기둥부(44)가 유출통로 내에서 이동하여 그 위치가 변함에 따라, 제1, 2중간유입구(24, 26)를 이루는 관통공 중에 제1중간유입구(24)를 이루는 관통공의 개폐가 결정된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같은 위치에 기둥부(44)가 위치하게 되면, 제1, 2중간유입구(24, 26) 모두가 개방되게 되어 가스가 유입되게 되고, 도 4에 도시된 바와 같은 위치에 기둥부(44)가 위치하게 되면, 제1중간유입구(24)는 폐쇄되고, 제2중간유입구(26)만이 개방되게 되는 것이다. 이때, 우측의 제2중간유입구(26)는 이동부재(40)의 기둥부(44)의 위치에 상관없이 항상 개방된다.

상기 플랜지부(42)는 기둥부(44)의 일측(도 3에서 좌측)에 형성되며 직경이 확대된 부분이다. 플랜지부(42)의 일측면에는 유입되는 가스가 부딪히는 부분인 홈(46)이 형성되어 있다.

상기 탄성부재(50)는, 상기 이동부재(40)에 대해 유입통로(12) 쪽으로 탄성력을 가하도록 장착된다. 다르게 표현하면, 탄성부재(50)는 이동부재(40)를 유입통로(12) 방향으로 탄성 바이어스 시키도록 장착된다. 즉, 탄성부재(50)가 이동부재 (40)의 플랜지부에 의해 눌리며 탄성변형되면, 탄성부재(50)는 원래상태로 복원되려는 힘이 생기기 되는데, 이 힘에 의해 탄성부재(50)는 이동부재(40)를 유입통로(12) 쪽으로 밀어내게 되는 것이다. 그리고, 이동부재(40)에 어떠한 힘도 가해지지 않은 상태에서는, 이동부재(40)가 도 2에 도시된 바와 같이, 제1, 2중간유입구(24, 26)를 폐쇄하지 않는 위치에 있도록 탄성부재(50)가 장착된다.

본 실시예의 경우, 탄성부재(50)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이 스프링으로 구비된다. 스프링(50)은, 이동부재(40)의 기둥부(44)에 끼워져 장착된다. 그리고, 스프링(50)의 일측단부(52)는 플랜지부(42)에 의해 지지되고, 타측단부(54)는 상기 유출통로(22)의 좌측 입구부에 의해 지지된다.

한편, 본 실시예의 경우, 너트부재(60)를 더 구비하고 있다. 너트부재(60)는 가스출구(104, 도 1참조)에 체결되는 나사산을 구비하고 있다. 너트부재(60)는 턱부(62)를 구비하고 있어서, 상부몸체(10)의 대응하는 턱부에 걸리도록 되어 있다. 너트부재(60)가 가스출구에 체결됨에 따라, 상부몸체(10)의 반구 형태의 유입부(14) 주변의 부분은 가스출구의 대응하는 부분에 밀착고정되게 된다. 통상, 너트부재(60)는 규격화된 제품이어서 그 크기가 정해져 있다.

상술한 바와 같은 구성의 가스 완충장치(1)의 동작을 설명한다. 유입통로(12)로 고압의 가스가 유입되면, 유입된 가스는 이동부재(40)의 플랜지부(42)에 부딪히게 된다.

이때 가스가 이동부재(40)에 가하는 압력이 탄성부재인 스프링(50)의 탄성력보다 크게 되면, 이동부재(40)는 스프링(50)을 탄성변형시키며 가스가 유입되는 방 향과 같은 방향으로 이동하게 된다. 즉, 이동부재(40)가 가스의 압력에 의해 유출통로(22)내로 밀려들어가게 되는 것이다.

한편, 스프링(50)이 탄성변형된 후에, 유입되는 가스의 압력이 줄어들게 되어, 가스가 이동부재(40)에 가하는 압력이 스프링(50)의 복원력(=탄성력)보다 작게되면, 스프링(50)은 원래모양으로 복원되고, 따라서 이동부재(40)는 다시 유입구가 있는 쪽으로 이동하게 된다.

이렇듯, 이동부재(40)가 일 방향과 타 방향으로 이동하게 되면, 유출통로(22)의 길이방향으로 연달아 관통되어 있는 중간유입구들 중 일부가 폐쇄되거나 개방되면서 개방면적이 변하게 되는 것이다.

도 4를 참조하면, 화살표는 가스가 유입되는 것을 표시한다. 예컨대 TIG 혹은 MIG 용접기를 사용함에 있어서, 용접을 처음 시작하기 위해서 토치스위치(107)를 켜게 된다. 그러면, 스위치를 켜는 순간에는, 상술한 바와 같이, 용접기의 가스출구로부터 정상화된 용접상태시의 가스량인 분당 5리터의 양보다 많은 양의 가스가 순간적으로 배출되게 된다.

종래에는 이러한 필요이상의 가스가 그대로 배출되어 가스의 낭비는 물론 안전에도 문제가 있었던 것이다. 하지만. 본 발명의 경우, 도 4에 도시되 바와 같이, 화살표로 표시된 초기순간의 고압의 가스가 이동부재(40)의 플랜지부(42)에 가하는 압력은, 스프링(50)의 탄성력보다 크다. 따라서, 이동부재(40)는 유출통로(22)의 유출구(28)가 있는 방향으로 이동하게 되고 이에 따라, 개방되어 있는 제1, 2 중간유입구(24, 26) 중에 제1중간유입구(24)가 밀폐되고, 제2중간유입구(26)만이 개방 상태를 유지하기 때문에, 전체적인 중간유입구의 개방면적은 감소하게 되는 것이다.

이러한 이동부재(40)의 움직임으로 인해, 유입통로(12)를 통해 용접초기에 필요량보다도 많이 양의 가스가 유입되게 되지만, 이 유입된 가스는 제2 중간유입구(26)만을 통해 유출통로(22)로 가스가 유입된 후, 이 가스만이 유출구(28)를 통해 토치(107)에 공급되기 때문에, 부드러운 용접의 스타트가 가능하다. 즉, 고압의 가스이지만, 개방면적이 줄어든 중간유입구를 통해 외부로 배출되기 때문에 그 양은 정상적인 상태의 양과 유사하게 공급되는 것이다.

처음의 고압가스가 공급된 후, 다시 정상적인 압력의 가스가 공급되게 되면, 이동부재(40)는 다시 제 자리로 돌아가게 되어 중간유입구의 면적은 증가하게 된다. 즉, 유입통로(12)를 통해 유입되는 가스에 의해 이동부재(40)의 플랜지부(42)에 가해지는 압력은 탄성변형된 스프링(50)의 복원력보다 작게 되어, 스프링(50)은 다시 본래의 모양으로 회복되게 되고 이에 따라 이동부재(40)는 유출통로(22)에서 유입구(14)가 있는 방향으로 이동된다. 결과적으로, 폐쇄되었던 제1중간유입구(24)도 개방되어, 제1, 2 중간유입구(24, 26)모두가 개방되게 되므로, 전제적인 중간유입구의 면적은 증가하게 된다.

즉, 공급되는 가스의 압력이 초기의 비정상적인 고압에서 정상적인 압력상태로 돌아오게 되면, 이동부재(40)는 스프링(50)의 힘에 의해 제자리로 돌아온 후, 계속적으로 그 위치를 유지하게 되고, 이에 따라 용접에 필요한 양의 가스는 유입통로(12)를 통해 들어온 후, 내부공간(32)을 거쳐, 제1, 2중간유입구(24, 26) 거치 고, 유출통로(22)와 유출구(28)를 통해 토치로 공급되게 된다.

본 실시에의 경우, 중간 유입구가 제1, 2중간유입구(24, 26)의 두 개의 관통공으로 이루어지는 것으로 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 3개 이상의 중간유입구들이 길이방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 완충장치에 의하면, 용접의 초기의 공급되는 고압의 가스를 이동부재의 움직임에 의해 제어하는 것이 가능하여 스타트가 부드럽고 안전하며, 가스도 절약할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

가스가 유입되는 유입구가 형성된 유입통로와, 중간유입구 및 유출구가 형성된 유출통로를 구비하는 하우징;

상기 유출통로에 왕복 이동가능하게 수납되는 이동부재; 및

상기 이동부재에 대해 유입통로 쪽으로 탄성력을 가하도록 장착되는 탄성부재;를 포함하여 이루어져,

상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재에 가해지는 압력과 상기 탄성부재의 탄성력의 차이에 의해 상기 이동부재가 이동하고 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 변화하는 것을 특징으로 하는 가스 완충장치.
제1항에 있어서,

상기 이동부재는 플랜지부와 상기 유출통로에 삽입되는 기둥부로 이루어지고, 상기 유출통로는 상기 기둥부가 삽입될 수 있는 원통형 부재로 형성되어,

상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재의 플랜지부에 가해지는 압력이 상기 탄성부재의 탄성력보다 큰 경우, 상기 이동부재가 상기 유출통로의 유출구 방향으로 이동되며 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 감소하며,

상기 유입통로로 유입되는 가스에 의해 상기 이동부재의 플랜지부에 가해지는 압력이 상기 탄성부재의 탄성력보다 작은 경우, 상기 이동부재가 상기 유출통로에서 유입구 방향으로 이동되며 이에 따라 상기 중간유입구의 개방면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 가스 완충장치.
제1항에 있어서,

상기 중간유입구는, 유출통로의 길이방향으로 이격되어 형성된 복수개의 관통공으로 이루어지고,

상기 이동부재의 상기 유출통로 내의 위치에 따라, 상기 복수개의 관통공의 일부 관통공의 개폐가 결정되는 것을 특징으로 하는 가스 완충장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징은, 상기 유입통로가 구비된 상부 몸체와 상기 유출통로가 구비된 하부 몸체로 이루어지고, 상기 상부 몸체와 하부 몸체는 분리가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 가스 완충장치.
제2항에 있어서,

상기 탄성부재는,

상기 이동부재의 기둥부에 끼워져, 일측단부는 상기 플랜지부에 지지되고, 타측단부는 상기 유출통로에 지지되는 스프링인 것을 특징으로 하는 가스 완충장치.