KR20120081460A

KR20120081460A - 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조

Info

Publication number: KR20120081460A
Application number: KR1020110002807A
Authority: KR
Inventors: 이재봉; 한원진; 이선호; 유석준
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-07-19
Also published as: KR101273243B1

Abstract

본 발명은 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조를 개시한다. 상기 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 토오치 바디(1); 상기 토오치 바디(1)의 하단부에 설치되고 용접 팁(10)의 상단부를 수용하며, 아크용접 보호가스의 통로역할을 하는 콜렛바디(3); 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 설치되고 아크용접 보호가스를 차폐하는 세라믹 노즐(4); 및 상기 콜렛바디(3)의 외주면과 상기 세라믹 노즐(4) 사이에 설치되고 상기 세라믹 노즐(4)을 상기 콜렛바디(3)의 상하로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩유닛(20);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 깊은 홈 부위의 용접 시 보호가스의 차폐효과를 최적화시키면서 세라믹 노즐의 번거로운 교체 작업 없이 하나의 슬라이딩 가능한 세라믹 노즐을 이용하여 상기 홈 부위의 용접층이 적층됨에 따라 변화되는 홈(또는 그루브) 내 용접깊이에 대해 원활한 용접작업을 수행할 수 있게 한다.

Description

협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조{Torch head structure of shielding arc welding protection gas for narrow gap portion}

본 발명은 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 용접 작업 시 토오치 헤드에 제공되는 세라믹 노즐부의 높이 조정을 가능하게 하여 최적의 아크용접 보호가스 차폐 기능을 수행할 수 있는 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조에 관한 것이다.

일반적으로, 용접 토오치 헤드는 콜렛바디의 내부를 통해 아크용접 보호가스를 분출하며, 상기 아크용접 보호가스 분출 시 상기 세라믹 노즐은 아크용접 보호가스가 상기 콜렛바디의 반경방향 외측 주위로 분산되는 것을 차폐하는 역할을 수행한다.

도 1은 통상적인 용접 토오치 헤드구조를 보여주는 개략 단면도이고, 도 2는 일반적인 세라믹 노즐을 보여주는 개략 사시도이며, 도 3은 도 1의 용접 토오치 헤드구조의 사용 상태도이다.

통상적인 토오치 헤드구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 토오치 바디(1)와, 상기 토오치 바디(1)의 하단부에 제공되고 텅스텐 팁(2)이 고정되며, 외주부에 나사선이 형성되고 아크용접 보호가스의 통로역할을 하는 콜렛바디(3)와, 내주부에 상기 콜렛바디(3)의 나사선과 대응되는 대응나사선이 형성되고 아크용접 보호가스를 차폐하는 세라믹 노즐(4)로 구성된다.

하지만, 위와 같은 구성의 토오치 헤드구조의 상기 세라믹 노즐(4)은 상기 콜렛바디(3)에 나사결합되어 있어 전기 용접작업 시 자체길이 조정이 불가능한 구조이다. 따라서, 적정한 보호가스 차폐 효과를 갖기 위해서는 용접 그루브(또는 홈)의 형상에 따라 세라믹 노즐을 교체하면서 용접작업을 수행해야 한다.

또한 협소하고 깊은 홈을 갖는 협개선 부위에 대한 용접의 경우, 아래와 같은 이유들 때문에 도 2에 도시된 바와 같은 세라믹 노즐(4)을 사용할 수 없는 경우도 발생한다. 즉 상기 텅스텐 팁(2)의 두께, 보호가스의 흐름을 원활히 할 수 있는 최소 유동 단면적과 세라믹 노즐의 자체 벽두께를 고려할 때, 상기 세라믹 노즐(4)의 직경을 최소화하는데 한계가 있을 수 있고, 상기 세라믹 노즐(4)의 직경 보다 협소한 협개선 부위에는 상기 세라믹 노즐(4)을 위치시킬 수 없는 경우가 발생되는 문제가 있다.

원자력, 조선, 플랜트 산업분야에 사용되는 두꺼운 두께의 원형 배관의 맞대기부 깊은 원형홈에 기존 용접 토오치를 이용하여 자동용접을 수행하는 경우, 용접층 마다 용접 토오치의 길이조정을 위해 상기 세라믹 노즐(4)의 교체가 필요하다. 특히 극히 제한되고 열악한 환경에서 용접이 수행되는 원자력발전소 1차 계통 보수용접의 경우 기존 토오치를 이용할 때 토오치의 길이조정과 보호가스의 차폐에 많은 어려움이 발생될 수 있다. 즉, 좁고 깊은 홈 부위를 용접하는 경우인데도, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 노즐(4)의 길이를 적절히 조절할 수 없어 보호가스가 반경방향 외측 주위로 분산되는 문제가 발생될 수 있다. 또한 용접부위가 협소할 경우 상기 세라믹 노즐(4)을 용접부위에 가까이 위치시키는 것이 불가능한 경우가 종종 발생된다.

현재, 상술한 바와 같이 용접 작업 시 매 용접층 마다 토오치의 길이조정 및 세라믹 노즐의 교체에 따른 불편과, 협소한 용접부위에 대한 충분한 보호가스 환경 조성 문제의 극복이 절실히 요구되고 있다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 깊은 홈 부위의 용접 시 보호가스의 차폐효과를 최적화시키면서 세라믹 노즐의 번거로운 교체 작업 없이 하나의 슬라이딩 가능한 세라믹 노즐을 이용하여 상기 홈 부위의 용접층이 적층됨에 따라 변화되는 홈(또는 그루브) 내 용접깊이에 대해 원활한 용접작업을 수행할 수 있는 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은

토오치 바디;

상기 토오치 바디의 하단부에 설치되고 용접 팁의 상단부를 수용하며, 아크용접 보호가스의 통로역할을 하는 콜렛바디;

상기 콜렛바디의 외주면에 설치되고 아크용접 보호가스를 차폐하는 세라믹 노즐; 및

상기 콜렛바디의 외주면과 상기 세라믹 노즐 사이에 설치되고 상기 세라믹 노즐을 상기 콜렛바디의 상하로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩유닛;을 포함하는 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조를 제공한다.

또한, 본 발명은 위의 본 발명의 일실시예에 대하여 다음의 구체적인 실시예들을 더 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 슬라이딩유닛은 외주부의 둘레를 따라 적어도 하나의 결합홈이 형성되고 상기 콜렛바디의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브와, 상기 지지튜브의 결합홈에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 슬라이딩유닛은 외주부의 둘레를 따라 상호 이격되게 두 개의 결합홈이 각각 형성되고 상기 콜렛바디의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브와, 상기 지지튜브의 각 결합홈에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 세라믹 노즐은 투명재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 콜렛바디와 세라믹 노즐 사이에 슬라이딩유닛을 제공하여, 상기 세라믹 노즐을 상기 콜렛바디의 상하로 슬라이딩 가능하게 함으로써, 보호가스의 차폐효과를 최적화시키면서 협소하고 깊은 홈 부위의 밑면부 내지 윗면부의 용접 작업을 모두 안정되게 수행할 수 있게 한다.

또한 본 발명은 용접 작업의 편리성과 효과적인 가스 차폐를 제공하여 열악한 현장에서의 용접 수행을 가능하게 하고, 최고 용접 품질을 요구하는 원자력발전소의 1차계통 보수용접에서 매우 중요한 역할을 할 수 있게 한다.

도 1은 통상적인 용접 토오치 헤드구조를 보여주는 개략 단면도.
도 2는 일반적인 세라믹 노즐을 보여주는 개략 사시도.
도 3은 도 1의 용접 토오치 헤드구조의 사용 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조를 보여주는 개략 단면도.
도 5a는 본 발명에 따른 토오치 헤드구조의 세라믹 노즐이 위로 올려진 상태의 사용 상태도.
도 5b는 본 발명에 따른 토오치 헤드구조의 세라믹 노즐이 아래로 내려진 상태의 사용 상태도.
도 6a는 좁고 깊은 홈 밑면부 용접 시 세라믹 노즐이 올려진 경우를 보여주는 개략 도면.
도 6b는 좁고 깊은 홈 윗면부 용접 시 세라믹 노즐이 내려진 경우를 보여주는 개략 도면.

이하, 본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조의 실시예를 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 도 4에 도시된 바와 같이, 토오치 바디(1)와, 상기 토오치 바디(1)의 하단부에 설치되고 텅스텐 팁 등과 같은 용접 팁(10)의 상단부를 수용하며, 아크용접 보호가스의 통로역할을 하는 콜렛바디(3)와, 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 설치되고 아크용접 보호가스를 차폐하는 세라믹 노즐(4)과, 상기 콜렛바디(3)의 외주면과 상기 세라믹 노즐(4) 사이에 설치되고 상기 세라믹 노즐(4)을 상기 콜렛바디(3)의 상하로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩유닛(20)을 포함한다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 상기 세라믹 노즐(4)이 상기 콜렛바디(3)에 설치된 슬라이딩유닛(20)을 통해 상기 콜렛바디(3)의 상하로 슬라이딩 가능하게 됨으로써, 깊은 홈 부위의 용접 시 상기 홈 부위의 용접층이 적층됨에 따라 상기 세라믹 노즐(4)을 상기 콜렛바디(3)에 대해 상하로 슬라이딩시키면서 보호가스의 차폐효과를 최적화시키고, 아울러 상기 홈 부위의 용접층의 적층 정도에 따라 홈(또는 그루브) 내 용접깊이에 대해 원활한 용접작업을 수행할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 전술한 바와 같은 기본구성에 다음의 구체적인 실시예들로 더 한정되는 형태로 이루어질 수 있다.

일실시예로, 상기 슬라이딩유닛(20)은 외주부의 둘레를 따라 적어도 하나의 결합홈(21a)이 형성되고 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브(21)와, 상기 지지튜브(21)의 결합홈(21a)에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링(22)으로 구성될 수 있다(도 4 참조). 위와 같이 상기 지지튜브(21)의 외주부에 하나의 결합홈(21a)과 상기 결합홈(21a)에 하나의 밀봉링(22)을 적용하는 구조의 경우, 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩 지지를 고려하여 비교적 크게 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 각각의 지지튜브(21)와 상기 밀봉링(22)은 내열성 재질로 이루어진다. 상기 지지튜브(21)의 결합홈(21a)은 반원, 사각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있고 상기 밀봉링(22) 또한 상기 결합홈(21a)에 대응되게 형성된다.

다른 실시예로, 상기 슬라이딩유닛(20)은 외주부의 둘레를 따라 상호 이격되게 두 개의 결합홈(21a)이 각각 형성되고 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브(21)와, 상기 지지튜브(21)의 각 결합홈(21a)에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링(22)으로 구성될 수 있다(도 4 참조). 위와 같이 상기 지지튜브(21)의 외주부에 두 개의 결합홈(21a)과 상기 결합홈(21a)에 두 개의 밀봉링(22)을 적용하는 구조의 경우, 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩 지지를 고려하여 하나인 경우에 비해 상기 밀봉링(22)의 사이즈를 작게 하고 간격을 적절히 선정하면 된다. 한편, 상기 각각의 지지튜브(21)와 상기 밀봉링(22)은 내열성 재질로 이루어진다. 상기 지지튜브(21)의 결합홈(21a)은 반원, 사각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있고 상기 밀봉링(22) 또한 상기 결합홈(21a)에 대응되게 형성된다.

한편, 상기 세라믹 노즐(4)은 상기 용접 팁(10)에서 발생하는 아크 형상의 관찰이 용이하도록 투명재질로 이루어져 제공될 수도 있다. 이 경우, 상기 세라믹 노즐(4)의 투명성은 장석, 실리카, 알루미나 등을 포함하는 재료들의 배합 및 제조를 통해 이루어진다. 또한 상기 세라믹 노즐(4)은 상기 슬라이딩유닛(20)의 슬라이딩 지지를 통해 자체 무게와 상대구조물에 지지되어 상기 용접 팁(10)에 대해 상대적으로 승하강되는 방식 또는 별도의 공구를 이용하여 수작업으로 승하강시키는 방식 중의 어느 쪽으로도 모두 적용 가능하다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조의 작동을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

먼저, 콜렛바디(3)에 슬라이딩유닛(20)을 매개로 하여 세라믹 노즐(4)이 설치된 상태에서, 좁고 깊은 홈의 밑면부를 용접하는 경우 도 5a에 도시된 바와 같이 세라믹 노즐(4)을 콜렛바디(3)의 상측으로 밀면 상기 세라믹 노즐(4)이 슬라이딩유닛(20), 예컨대 지지튜브(21)의 결합홈(21a)에 끼워진 밀봉링(22)을 통해 상기 콜렛바디(3)와 토오치 바디(1)측으로 상승이동된다. 그러면 도 6a에서와 같이 상기 세라믹 노즐(4)이 아크용접 보호가스가 상기 콜릿바디(3)의 반경방향 외측 주위로 분산 또는 확산되는 것을 막아 좁고 깊은 홈의 밑면부를 안정되게 용접할 수 있게 된다.

또한 상기 홈 부위의 용접층이 적층됨에 따라 상기 용접층이 높아져 상기 세라믹 노즐(4)을 콜렛바디(3)의 하측으로 밀면 상기 세라믹 노즐(4)이 슬라이딩유닛(20), 예컨대 지지튜브(21)의 결합홈(21a)에 끼워진 밀봉링(22)을 통해 상기 콜렛바디(3)와 토오치 바디(1)의 하측으로 하강이동된다. 그러면 도 6b에서와 같이 상기 세라믹 노즐(4)이 아크용접 보호가스가 상기 콜렛바디(3)의 반경방향 외측으로 분산 또는 확산되는 것을 막아 좁고 깊은 홈의 윗면부를 안정되게 용접할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 용접층이 적층되면서 용접부의 깊이가 변하더라도 세라믹 노즐의 교체 없이 상기 세라믹 노즐(4)을 간단히 상기 콜렛바디(3)의 지지튜브(21)에 대해 상하로 슬라이딩시켜, 좁고 깊은 홈 부위를 편리하게 용접시킬 수 있게 한다. 또한 본 발명의 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조는 용접부위와 토오치 헤드 구조물과의 간섭 없이 효과적인 불활성 가스 차폐효과를 유지할 수 있게 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 단순 치환, 변형 및 변경은 당 분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

1: 토오치 바디 3: 콜렛바디
4: 세라믹 노즐 10: 용접 팁
20: 슬라이딩유닛 21a: 결합홈
21: 지지튜브 22: 밀봉링

Claims

토오치 바디(1);
상기 토오치 바디(1)의 하단부에 설치되고 용접 팁(10)의 상단부를 수용하며, 아크용접 보호가스의 통로역할을 하는 콜렛바디(3);
상기 콜렛바디(3)의 외주면에 설치되고 아크용접 보호가스를 차폐하는 세라믹 노즐(4); 및
상기 콜렛바디(3)의 외주면과 상기 세라믹 노즐(4) 사이에 설치되고 상기 세라믹 노즐(4)을 상기 콜렛바디(3)의 상하로 슬라이딩시킬 수 있는 슬라이딩유닛(20);
을 포함하는 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩유닛(20)은 외주부의 둘레를 따라 적어도 하나의 결합홈(21a)이 형성되고 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브(21)와, 상기 지지튜브(21)의 결합홈(21a)에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링(22)으로 구성된 것인 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이딩유닛(20)은 외주부의 둘레를 따라 상호 이격되게 두 개의 결합홈(21a)이 각각 형성되고 상기 콜렛바디(3)의 외주면에 상기 콜렛바디를 감싸는 형태로 결합되는 지지튜브(21)와, 상기 지지튜브(21)의 각 결합홈(21a)에 끼워져 고정되고 상기 세라믹 노즐(4)의 슬라이딩을 가능하게 하는 밀봉링(22)으로 구성된 것인 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 세라믹 노즐(4)은 투명재질로 이루어진 것인 협개선 이음부 아크용접 보호가스 차폐용 토오치 헤드구조.