KR20100011398U - 가스 필터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용접시에 공급되는 가스를 필터링하여 용접흄 발생을 최소화시키는 가스 필터링 장치에 관한 것으로서, 본 고안은 내부로 인입되는 가스 내의 철가루 불순물을 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 가스의 온도를 일정 온도로 상승시켜 수분을 제거하는 히팅부를 포함한다. 상기 필터부는, 가스의 내부 유입 통로인 가스 인입구와, 상기 가스 인입구를 통해 들어오는 가스에 혼입되어 있는 철가루 불순물을 걸러내는 불순물제거 필터와, 상기 불순물제거 필터의 외곽을 감싸는 테두리 형태의 자력체로서, 상기 불순물제거 필터에서 걸려진 불순물을 자력에 의하여 불순물제거 필터의 외곽 사이드로 이동시키는 마그네틱을 포함한다.

용접, 가스, 배관, 수분, 철, 불완전연소, 용접흄

Description

가스 필터링 장치{Apparatus for filtering gas}

본 고안은 용접시에 공급되는 가스를 필터링하여 용접흄 발생을 최소화시키는 가스 필터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 불활성가스 용접은 연속적인 와이어 전극과 불활성 가스를 공급하는 용접총 또는 토치(torch)를 이용하는 용접의 유형이다. 아크 주변에 공급되는 불활성가스는 보통 헬륨(He), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2)의 혼합물을 포함한다.

도 1은 조선, 자동차, 철 구조물 제조에 있어서 가스 배관라인을 통해 불활성 가스 용접이 이루어지는 블록 라인을 도시한 그림이다.

가스메인탱크(10)에서 제공되는 액화이산화탄소(-198℃)와 같은 액화가스는 자연방식의 기화기(11)를 거쳐 기체가스로 변환되어 가스 배관라인을 통해 분배기로 제공된다.

상기 분배기(12)는 1차연결케이블을 통해 각 용접기로 가스를 공급한다.

1차연결케이블을 통해 분배기(12)와 연결된 용접기(13)는 토치(15)의 온/오프(on/off)에 따라 용접기 내부의 솔레노이드 밸브 작동에 의하여 가스 분출되어 2차연결케이블을 거쳐 피더(14;feeder)를 통해 가스를 공급한다. 이때, 2중의 솔레 노이드 밸브가 피더(14) 내에서 똑같이 작동하여 가스가 최종적으로 토치(15)까지 제공됨으로써, 토치에서 최종적으로 가스가 분출되어 용접에 사용된다.

가스메인탱크(10)에서 기화기(11)를 이용해 액화가스가 기체가스로 변화하는데, 이때, 온도차에 의해 수분의 결로가 발생된다. 기화기를 거쳐서 나오는 가스 또한 미세분의 수분 함량으로 가스배관에 남게되어 배관 내부를 부식하게 되어 녹이나 철가루 등이 가스에 혼입된다.

상기와 같이 가스 배관라인에서 결로 및 부식에 의한 철가루 및 불순물이 등이 가스에 혼입되어 용접기(13) 내부로 들어와서 솔레노이드 밸브의 오작동(부식에 의한 녹 및 수분 등에 의한 막힘 현상)이 자주 발생되는 문제가 있다. 마찬가지로, 통과된 불순물 가루가 피더(feeder) 내 솔레노이드 밸브의 오작동을 유발시키는 문제가 있다.

또한, 가스 배관라인에서 생성된 수분이나 불순불의 철가루가 가스에 혼입되어 토치까지 이르게 되면, 토치를 통한 용접 시에 다량의 용접흄(fume) 발생과 용접품질 저하라는 문제를 발생시킨다.

일반적으로 용접이 이루어질 때, 가스 내부에 존재하는 불순물 및 수분에 의하여 용접부위에서 가스의 불완전연소가 이루어지는 경우, 용접흄이 대량 발생한다.

불완전연소에 의해 발생되는 용접흄의 성분에는 각종 산화물 미세입자 이외에 일산화탄소, 오존 등과 같이 인체에 유해한 가스가 포함되어 있기 때문에, 용접 작업 중에 용접흄 발생 시에는 작업장의 공기를 혼탁하게 하여 작업 조건을 악화시 킴과 동시에 발생한 유해 가스가 작업자 인체 내로 흡인되는 경우 호홉곤란, 두통 등 작업자의 건강을 해치는 결과를 초래하여 산업 재해의 원인이 된다.

본 고안은 가스 내의 불순물 및 수분을 제거하여 용접이 이루어질 때 용접흄 발생을 최소화하는 방안이다.

본 고안은 내부로 인입되는 가스 내의 철가루 불순물을 제거하는 필터부와, 상기 필터부를 통과한 가스의 온도를 일정 온도로 상승시켜 수분을 제거하는 히팅부를 포함한다.

상기 필터부는, 가스의 내부 유입 통로인 가스 인입구와, 상기 가스 인입구를 통해 들어오는 가스에 혼입되어 있는 철가루 불순물을 걸러내는 불순물제거 필터와, 상기 불순물제거 필터의 외곽을 감싸는 테두리 형태의 자력체로서, 상기 불순물제거 필터에서 걸려진 불순물을 자력에 의하여 불순물제거 필터의 외곽 사이드로 이동시키는 마그네틱을 포함한다.

상기 히팅부는, 상기 필터부를 통과한 가스가 외부로 공급될 때 거치는 공간인 내부챔버와, 상기 내부챔버에 있는 가스의 온도를 상승시키는 히팅바와, 상기 히팅바의 온도를 제어하는 온도 제어모듈을 포함한다.

상기 온도 제어모듈은 가스와 대기간의 온도차가 10°이상 차이나도록 온도 제어를 수행함을 특징으로 한다.

본 고안은 용접이 이루어질 때 불순물 및 수분을 제거한 가스를 제공함으로써, 불완전연소를 최소화하여 용접흄 발생을 감소시키는 효과를 가진다.

이하, 본 고안의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 이하 설명에서는 용접에 사용되는 가스의 예로서 헬륨(He), 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2)의 혼합물인 불활성가스를 예로 들어 설명하겠으나, 용접에 사용되는 다른 가스의 경우도 본 발명이 적용될 수 있음을 자명할 것이다.

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 가스 필터링 장치의 블록도이고, 도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 가스 필터링 장치의 사시도이다.

본 고안의 가스 필터링 장치(20)는 가스 입력케이블을 통해 들어오는 불활성가스에 대해서 필터부(30)를 통해 철 성분 등의 불순물을 제거한 후, 히팅부의 내부챔버(43)에서 온도 상승시켜 수분 제거한 상태에서, 가스 출력케이블을 통해 토치에 공급하여 용접 시에 사용되도록 한다.

상기와 같이 용접에 사용되는 불활성가스가 필터부(30) 및 히팅부의 내부챔버(43)를 거침으로써, 가스 출력케이블을 통해 공급되는 불활성가스는 철가루 불순물 및 수분이 제거되어 용접 시에 불완전연소가 최소화될 수 있다.

불활성가스 내의 철가루 불순물 및 수분 제거로 인하여 불완전연소를 감소시킴으로서, 용접이 이루어질 때 용접흄 발생을 최소화시킬 수 있다.

상기와 같이 가스 입력케이블을 통해 가스 필터링 장치(20)로 인입되는 불활성가스는 필터부(30)에서 철가루 불순물이 제거되는데, 필터부(30)는 도 4에 도시한 바와 같이 가스 인입구(31), 불순물제거 필터(32), 마그네틱(33)을 포함한다.

가스 인입구(31)는 가스 입력케이블을 통해 가스 필터링 장치의 내부로 들어오는 불활성가스의 유입 통로 역할을 한다.

불순물제거 필터(32)는 인입되는 불활성가스에 존재하는 불순물인 철가루를 걸러내는 필터로서, 미세입자 그물망으로 된 볼 형태로 되어 있어서 불활성가스가 불순물제거 필터를 통과할 시에 미세분자인 철가루가 필터에 걸려서 쌓이게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이 가스메인탱크(10)에서 기화기(11)를 통해 액화가스가 기체가스로 변화하는데, 이때, 온도차에 의해 결로 현상으로 인한 수분이 발생되는데, 이러한 불활성가스 내의 수분 함량으로 인해 가스 배관라인의 내부가 부식된다. 이때, 부식된 배관 내부의 녹이나 철가루 등이 불활성가스에 혼입되며, 불순물제거 필터(32)에서 이러한 철가루 미세분자를 걸러 내는 것이다.

마그네틱(33)은 불순물제거 필터(32)의 외곽을 둘러싸는 테두리 형태를 가진 자력체로서, 불순물제거 필터에 쌓이는 철가루를 자기장에 의해 가장자리로 당기는 기능을 한다. 따라서 불순물제거 필터(32)의 가운데 부분에 쌓이는 철가루가 마그네틱(33)의 자력 성분에 의하여 외곽사이드로 이동하게 됨으로써, 지속적으로 불활 성가스 유입 시에 일정한 시간이 흘러도 막힘 현상이 현저히 줄어들 수 있다.

관리자는 정기적으로 가스 필터링 장치(20)의 필터부 뚜껑의 캡을 열어서, 마그네틱(33)에 의해 외곽사이드로 이동되어 모이는 철가루를 제거할 수 있다.

한편, 상기와 같이 필터부(33)에서 철가루 불순물이 제거된 불활성가스는 일정한 체적 공간으로 이루어진 내부챔버(43)로 들어오게 되고, 이러한 내부챔버(43)에서 히팅바(42)를 통해 일정한 온도 상승이 이루어진다.

히팅바(42)는 전열선으로 이루어져 내부챔버(43)에 있는 불활성가스의 온도를 상승시키며, 온도 제어모듈(41)은 상기 히팅바(42)의 전열선에 흐르는 전류를 조절하여 상승 온도가 일정한 값이 되도록 제어한다.

일반적으로 온도 변화가 일어나면 보일샤르의 법칙에 따라 가스 팽창하는 효과를 가져오는데, 이때의 변화는 가스의 체적, 분자속도, 분자량, 밀도 등의 분자상태의 변화를 가져온다. 따라서, 내부챔버(43)에서 히팅바(42)를 통해 불활성가스의 온도 상승시켜서, 불활성가스 내부에 존재하는 수분을 제거할 수 있다.

불활성가스 내부에 존재하는 철가루 불순물 및 수분에 의하여 용접부위에서 불활성가스의 완전연소가 이루어지지 않을 경우, 용접흄이 대량 발생한다.

따라서 본 고안에 따라 불활성가스 내의 철가루 불순불을 필터부에서 제거시킨 후, 다시 챔버내부에서 불활성가스를 일정한 온도로 상승시켜 수분을 제거한 후, 용접 가스로서 사용하게 되면 용접흄 발생이 최대로 억제될 수 있다.

특히, 실험에 의하면 불활성가스와 대기간의 온도차가 크게 날수록 대기중으 로 증발하는 용접흄 발생은 크게 줄어든다.

예를 들어, 불활성가스의 온도차가 5°차이 날 경우 용접흄 발생은 기준치에 비해 20% 정도 감소하며, 온도차가 10°차이 날 경우 용접흄 발생은 기준치에 비해 30%~40% 정도 감소하며, 온도차가 15°차이 날 경우 용접흄 발생은 기준치에 비해 60% 정도 감소한다.

따라서 본 고안의 바람직한 실시 예에 따라 온도 제어모듈은, 불활성가스의 온도차를 10°~ 15°이상 차이나도록 유지하기 어려울 경우, 10°내외의 온도차가 나도록 히팅바를 제어한다면, 동일한 조건의 용접이 이루어질때에 비하여 용접품질향상과 용접흄 발생을 50% 내외로 억제시킬 수 있다.

도 5는 본 고안의 실시 예에 따라 가스 배관라인의 중간에 설치되는 블활성가스 히터링 장치의 위치를 도시한 그림이다.

본 고안의 가스 필터링 장치는 배관라인에서 생성되는 녹가루 불순물과 수분을 제거하여 안정적으로 토치에 제공한다.

가스 필터링 장치(20)는 이러한 필터링을 완벽히 이루기 위하여 두군데 설치되어 1차, 2차 필터링이 이루어지도록 한다. 즉, 용접기(13) 내부의 솔레노이드 밸브 앞부분과, 피더(14) 내부에 가스 필터링 장치(20)를 각각 설치하여 수분 함유된 불활성가스를 1차, 2차 히팅 구조를 거치도록 하여 수분 제거된 완전한 상태의 가스를 토치(15)에 제공하여 완전연소가 이루어지도록 하여, 용접흄 발생을 최소화한다.

상술한 본 고안의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 고안의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 고안의 청구 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 실용신안등록청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

도 1은 조선, 자동차, 철 구조물 제조에 있어서 가스 배관라인을 통해 불활성가스 용접이 이루어지는 블록 라인을 도시한 그림이다.

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 가스 필터링 장치의 블록도이다.

도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 가스 필터링 장치의 사시도이다.

도 4는 본 고안의 실시 예에 따른 필터부의 분해 사시도이다.

도 5는 본 고안의 실시 예에 따라 가스 배관라인의 중간에 설치되는 불활성가스 히터링 장치의 위치를 도시한 그림이다.

Claims (6)

1. 내부로 인입되는 가스 내의 철가루 불순물을 제거하는 필터부;

   상기 필터부를 통과한 가스의 온도를 일정 온도로 상승시켜 수분을 제거하는 히팅부

   를 포함하는 가스 필터링 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 필터부는,

   가스의 내부 유입 통로인 가스 인입구;

   상기 가스 인입구를 통해 들어오는 가스에 혼입되어 있는 철가루 불순물을 걸러내는 불순물제거 필터;

   상기 불순물제거 필터의 외곽을 감싸는 테두리 형태의 자력체로서, 상기 불순물제거 필터에서 걸려진 불순물을 자력에 의하여 불순물제거 필터의 외곽 사이드로 이동시키는 마그네틱

   을 포함하는 가스 필터링 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 히팅부는,

   상기 필터부를 통과한 가스가 외부로 공급될 때 거치는 공간인 내부챔버;

   상기 내부챔버에 있는 가스의 온도를 상승시키는 히팅바;

   상기 히팅바의 온도를 제어하는 온도 제어모듈

   을 포함하는 가스 필터링 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 온도 제어모듈은 가스와 대기간의 온도차가 10°이상 차이나도록 온도 제어를 수행함을 특징으로 하는 가스 필터링 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가스는 용접에 사용되는 불활성가스임을 특징으로 하는 가스 필터링 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 가스 필터링 장치는 용접 이루어질 때 사용되는 용접기 및 피더의 내부에 각각 설치되어, 각 용접기 및 피더로 유입되는 가스를 필터링하여 내보냄을 특징으로 하는 가스 필터링 장치.

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