KR20130033760A - Air cooling apparatus for electro gas welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일렉트로 가스 용접용 공냉장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 슈우와 용접 토치로 냉기를 공급하여 상기 슈우와 용접 토치에 대한 냉각 효율을 극대화하는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an air-cooling apparatus for electro-gas welding, and more particularly, to an air-cooling apparatus for electro-gas welding that maximizes the cooling efficiency of the shoe and the welding torch by supplying cold air to the shoe and the welding torch.
일반적으로, 일렉트로 가스 용접(EGW:Electro Gas Welding, 이하 EGW라 함)은 서브머지드 아크 용접(submerged Arc Welding)와 함께 대표적인 대입열 용접법의 하나로서, 선박, 석유 저장 탱크 및 교량 등의 폭넓은 분야에 적용되고 있다. In general, electro gas welding (EGW), together with submerged arc welding, is one of the typical high heat input welding methods, and is widely used in ships, oil storage tanks and bridges. It is applied to the field.
최근, 중국·동아시아 여러 나라의 경제 및 산업의 발전이 두드러지고, 물류량이 증가함에 따라, 컨테이너 화물의 효율적인 수송을 목적으로 하여, 컨테이너 선박의 대형화가 급속하게 진행되고 있다.In recent years, as economic and industrial developments in China and other East Asian countries have become more prominent, and the logistics volume has increased, the container ship has been rapidly enlarged in size for the purpose of efficient transportation of container cargo.
컨테이너 선박의 대형화에 따라, 선측 외판 및 해치 코밍(hatch coaming) 등의 후육화(厚肉化)가 진행되고 있어, 판 두께 50㎜ 이상의 강판이 사용되고, 또한 판 두께 80㎜를 초과하는 강판의 적용도 검토되고 있다. As container ships become larger in size, thickening such as side shell plates and hatch coaming is in progress, and steel sheets of 50 mm or more in thickness are used, and application of steel sheets exceeding 80 mm in thickness. Also under consideration.
상기 EGW는 통상, 수직 상향 맞대기 용접부에 적용하는 대입열용접법으로 SAW와는 달리 용접 개선부에 설치하는 슈우(Cu-Shoe)와 용접 토치(Torch)를 냉각시켜 주어야만 하는데 이때 별도의 냉각수 순환장치가 필요하다.The EGW is a high heat input welding method applied to vertical butt welds, and unlike the SAW, the EGW must cool the Cu-Shoe and the welding torch installed in the welding improvement unit. Do.
그런데, 상기 냉각수 순환장치는 부피가 크고 중량이 상당하며 가격이 고가이다.However, the cooling water circulator is bulky, heavy in weight, and expensive.
이와 같이, 물을 이용한 냉각 방식은 냉각장치와 용접 작업부와의 거리가 멀수록, 높이차가 클수록 압력 강하로 인한 냉각 손실이 발생하게 된다.As described above, in the cooling method using water, as the distance between the cooling device and the welding work part increases and the height difference increases, cooling loss due to the pressure drop occurs.
이로 인해 슈우의 냉각이 불량해지면 슈우 또는 용접부 등에서 용락이 발생할 수 있으며, 용접 작업시 아크와 슈우의 접촉에 의해 슈우 내측에 용락이 발생할 수 있는데, 이때 냉각수의 누수로 인한 감전 사고의 우려가 있다.As a result, when the cooling of the shoe becomes poor, melting may occur in the shoe or the welded part, and melting may occur inside the shoe by the contact of the arc and the shoe during the welding operation.
또한, 상기 냉각수 순환장치는 동파 방지를 위한 부동액 투입 및 정기적인 냉각수 보충 등 별도 관리가 필요하므로 번거로운 문제점이 있다.In addition, the cooling water circulation device has a cumbersome problem because it requires separate management, such as antifreeze input and regular cooling water replenishment to prevent freezing.
그리고, 상기 냉각수 순환장치에 고장이 발생하는 경우 EGW 작업이 중단되며, 수리하는데에 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점이 있다.
In addition, when a failure occurs in the cooling water circulator, the EGW operation is stopped, and there is a problem in that it takes a lot of cost and time to repair.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 종래 용접 작업시에 필요한 냉각수 순환장치 대신에, 압축 공기를 냉기로 변환시키는 와류형성 배관(vortex tube)을 별도 구성하되, 특히 공냉 효율을 최적화하기 위한 지그재그형 유로를 슈우에 형성하여 슈우와 용접 토치의 냉각 효율을 극대화시킬 수 있는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치를 제공하는 데 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention, instead of the cooling water circulator required in the conventional welding operation, a vortex tube for converting the compressed air into cold (vortex tube) Although a separate configuration, in particular, to form an zigzag flow path for optimizing the air-cooling efficiency in the shoe to provide an air-cooling device for electro-gas welding that can maximize the cooling efficiency of the shoe and the welding torch.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치는, 냉기 통로를 구비한 슈우와, 상기 슈우와 함께 이동하면서 용접 작업을 수행하는 용접 토치에 냉기를 공급할 수 있도록 배관이 연결되되, 유입된 압축 공기를 냉기 및 온기로 변환하고, 변환된 냉기를 상기 슈우와 용접 토치로 배출하는 냉기 출구를 구비한 와류형성 배관(vortex tube)이 연결된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the air-cooling apparatus for electro-gas welding according to the present invention is connected to a shoe having a cold air passage and a pipe to supply cold air to a welding torch that performs welding while moving with the shoe. However, a vortex tube having a cold air outlet for converting the introduced compressed air into cold and warm air and discharging the converted cold air to the shoe and the welding torch is connected.
상기 와류형성 배관의 냉기 출구에는 상기 슈우와 용접 토치측으로 냉기를 동시에 공급할 수 있도록 분기된 분기관이 연결된 것을 특징으로 한다.A branched branch pipe is connected to the cold air outlet of the vortex forming pipe so as to simultaneously supply cold air to the shoe and the welding torch.
상기 와류형성 배관은, 압축 공기가 유입되는 유입구; 상기 유입구를 통해 유입된 압축 공기를 회전시켜 와류로 형성하여 온기와 냉기로 변환시키는 와류 제너레이터; 상기 냉기가 배출되며 상기 분기관에 연결되는 냉기 출구; 상기 온기가 배출되는 온기 출구; 및, 상기 온기 출구에 설치되어 온기의 유동 방향을 조정하는 스로틀 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.The vortex forming pipe may include an inlet through which compressed air is introduced; A vortex generator that rotates the compressed air introduced through the inlet to form a vortex and converts it into hot and cold air; A cold air outlet through which the cold air is discharged and connected to the branch pipe; A warm air outlet through which the warm air is discharged; And a throttle valve installed at the outlet of the warmth to adjust a flow direction of the warmth.
상기 스로틀 밸브는 상기 와류형성 배관의 벽면을 따라 유동하는 온기는 배출시키고, 중심부를 따라 유동하는 냉기는 상기 스로틀 밸브의 몸체에 부딪혀 역류하도록 와류형성 배관의 직경보다 전체적으로 작은 직경을 가지며, 수직 단면에서 바라볼 때 원형 형상으로 되어 있고, 수평 단면에서 바라볼 때 내측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The throttle valve discharges warmth that flows along the wall of the vortex forming pipe, and cold air flowing along the center has a diameter smaller than the diameter of the vortex forming pipe so as to collide with the body of the throttle valve and flow in a vertical cross section. When viewed in a circular shape, when viewed in a horizontal cross section characterized in that the configuration including a narrower toward the inner side.
상기 슈우의 냉기 통로는 지그재그 형상으로 굴곡 형성된 것을 특징으로 한다.
The cold air passage of the shoe is characterized in that it is bent in a zigzag shape.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치에 의하면, 슈우와 용접 토치를 효율적으로 냉각할 수 있어 상기 용접 토치 및 슈우의 과열을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the air-cooling apparatus for electro-gas welding according to the present invention having the above-described configuration, the shoe and the welding torch can be efficiently cooled, and the overheating of the welding torch and the shoe can be prevented.
또한, 종래의 냉각수 순환장치에 대한 동파 방지를 위한 부동액 투입 및 정기적인 냉각수의 보충 등의 별도 관리가 필요 없는 효과가 있다.
In addition, there is an effect that does not require separate management, such as the addition of antifreeze and regular replenishment of the cooling water to prevent freezing of the conventional cooling water circulation device.
도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치의 와류형성 배관의 작동 원리를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치의 슈우 내부에 형성된 지그재그형 유로를 나타내는 개략적인 단면도이다. 1 is a block diagram showing an air-cooling device for electro-gas welding according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing the operating principle of the vortex forming pipe of the air-cooling device for electro-gas welding according to the present invention.
Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing a zigzag flow path formed inside the shoe of the air cooling device for electric gas welding according to the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치의 와류형성 배관의 작동 원리를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접용 공냉장치의 슈우 내부에 형성된 지그재그형 유로를 나타내는 개략적인 단면도이다. 1 is a configuration diagram showing an air-cooling device for electro-gas welding according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing the operating principle of the vortex forming pipe of the air-cooling device for electro-gas welding according to the present invention, Figure 3 It is a schematic sectional drawing which shows the zigzag flow path formed in the shoe | mouth of the air cooling apparatus for electrogas welding which concerns on this invention.
본 발명에 따른 일렉트로 가스 용접(EGW:Electro Gas Welding, 이하 EGW라 함)장치는 동재질의 슈우(shoe,10)와 이면재(backing, 미도시)로 용접부를 막은 후 탄산가스 분위기에서 아크(arc)를 발생시키고 아크 열에 의해 용접재료인 모재와 와이어를 용융시켜 접합하는 장치이다. Electro Gas Welding (EGW) device according to the present invention is an arc (arc) in a carbon dioxide atmosphere after blocking the welding portion of the same material (shoe, 10) and backing material (backing, not shown) ) And melts and bonds the base metal, which is a welding material, and the wire by arc heat.
여기서, 상기 슈우(10)는 그 상부에 대기가 용접부에 침입하지 않도록 방지하는 가스(예컨대, CO2 가스)를 분출하는 가스 분출구(11)가 설치되어 있다.Here, the
또한, 상기 슈우(10)는 용접부와 근접하여 위치하기 때문에 냉각을 위한 입구부(12a)와 출구부(12b)로 이루어진 냉기 통로(12)가 내측에 설치되어 있으며, 이 냉기 통로(12)에 냉기를 운반하여 공급 및 배출하는 상기 입구부(12a)와 출구부(12b)가 관 형태로 돌출되어 있다. In addition, since the
또한, 상기 슈우(10)와 함께 이동하면서 용접 작업을 수행하는 용접 토치(20)도 상기 슈우(10)와 마찬가지로, 냉각이 필요하다. In addition, the
이를 위해, 본 발명은 상기 슈우(10)와 용접 토치(20)에 압축 공기 발생기(미도시)로부터 발생되는 압축 공기를 공급할 수 있도록 배관을 연결하게 된다.To this end, the present invention is to connect the pipe to supply the compressed air generated from the compressed air generator (not shown) to the
이때, 상기 슈우(10)와 용접 토치(20)측으로 압축 공기 중 냉기를 동시에 공급할 수 있도록 분기된 분기관(30)이 연결되고, 그 분기관(30)의 단부에 와류형성 배관(vortex tube, 40)이 연결된다.At this time, the
상기 와류형성 배관(40)은 상기 압축 공기 발생기로부터 발생된 압축 공기가 유입되는 유입구(41)가 설치되어 있으며, 상기 유입구(41)를 통해 유입된 압축 공기를 그 와류형성 배관(40) 내에서 대략 백만rpm의 초고속으로 회전시키는 와류 제너레이터(42, vortex generator)가 설치되어 있다. The
상기 와류 제너레이터(42)는 상기 와류형성 배관(40) 내부로 유입된 압축 공기에 초고속의 회전 에너지를 공급하여 와류를 형성하되, 압축된 공기가 유입구(41)를 통해 상기 와류형성 배관(40)의 접선방향으로 유입될 경우 공기는 빠른 속도로 인해 원주방향으로 회전하면서 와류를 형성하게 된다.The
이때, 공기의 팽창으로 정온이 감소하게 되고, 각속도가 와류형성 배관(40)의 바깥에서는 낮고 중심으로 갈수록 높아지는 와류를 형성하게 된다.At this time, the constant temperature is reduced by the expansion of the air, and the angular velocity is formed outside the
이 와류는 축방향으로 팽창함에 따라 공기 충돌간의 마찰로 인해 중심부쪽에서 와류형성 배관(40)의 바깥으로 운동에너지의 전달이 이루어지며, 이 운동에너지의 전달은 주위 공기의 온도를 상승시키고 중심부 공기의 온도를 하강시키게 되며, 이는 주위로부터 중심부를 향하여 열이 전달되도록 하는 기능을 하게 된다.As the vortex expands in the axial direction, the kinetic energy is transferred from the central side to the
이와 같은 열의 흐름은 운동에너지의 흐름에 비하여 그 전달 속도가 느리므로 상대적으로 많은 운동에너지를 전달한 중심부 공기는 계속 냉각되어 저온이 되고, 운동에너지를 받은 바깥쪽 공기는 고온이 된다. Since the heat flow is slower than the flow of kinetic energy, the central air, which has delivered a relatively large amount of kinetic energy, continues to cool down to a low temperature, and the outside air receiving kinetic energy becomes a high temperature.
이와 같이 고온의 공기, 즉 온기는 와류형성 배관(40) 벽면을 따라 유동하며 공기의 유동을 조절하는 스로틀 밸브(45)를 통해 온기 출구(43)로 토출되고, 저온의 공기, 즉 냉기는 분리된 상태로 역류되어 중심부를 따라 냉기 출구(44)측으로 다시 유동하여 토출된다. As such, the hot air, that is, the warm air, flows along the wall of the
이때, 상기 온기 출구(43)에 설치되어 있는 스로틀 밸브(45)는 와류형성 배관(40) 벽면을 따라 유동하는 온기는 배출시키고, 상기 와류형성 배관(40)의 중심부를 따라 유동하는 냉기는 상기 스로틀 밸브(45)의 몸체에 부딪혀 역류하도록 와류형성 배관(40)의 직경보다 전체적으로 작은 직경을 가지며, 수직 단면에서 바라볼 때 원형 형상으로 되어 있고, 수평 단면에서 바라볼 때 내측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 포함하여 구성된다. At this time, the
즉, 상기 스로틀 밸브(45)는 온기 출구(43)로 이동하는 온기는 배출시키고, 냉기는 다시 내측으로 회송시켜 2차 와류를 형성토록 한 다음 이를 냉기 출구(44)로 배출되도록 하는 것이다. That is, the
이와 같이 구성된 와류형성 배관(40)의 냉기가 배출되는 냉기 출구(44)는 분기관(30)과 연결되어 있다. The
따라서, 이와 같이 구성된 와류형성 배관(40)에서 발생되는 냉기는 분기관(30)을 통해 상기 슈우(10)와 용접 토치(20)측으로 냉기를 공급하게 된다. Therefore, the cold air generated in the
한편, 조선소 현장에서는 일반적으로 7bar 이상의 압축 공기가 사용되는 바, 아래의 [표 1]에 기재되어 있는 와류형성 배관(40)의 효율 관련, 유입구(41)의 압력이 대략 7bar이고, 상온(약 20℃)일 때, 60%의 냉기 비율 기준으로 공급 공기의 온도 대비, 약 -10℃로 냉각된 냉기와, 약 70℃로 가열된 온기로 분리됨을 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 냉기 출구로는 약 -10℃의 냉기가 상기 슈우(10)와 용접 토치(20)로 배출됨을 알 수 있다.On the other hand, at the shipyard site, compressed air of 7 bar or more is generally used. In relation to the efficiency of the
즉, 상온 약 20℃의 온도, 및 압력 약 7bar의 압축 공기가 유입되는 경우, 60%의 냉기 비율 기준으로 공급 공기의 온도 대비, 30.3℃의 하강 및 48.9℃의 상승이 예상되므로 결과적으로 약 -10℃의 냉각 공기와 약 70℃의 가열 공기로 분리됨을 의미한다.
In other words, when a temperature of about 20 ° C. and compressed air at a pressure of about 7 bar is introduced, a drop of 30.3 ° C. and a rise of 48.9 ° C. are expected as a result of a drop in temperature of 30.3 ° C. relative to the temperature of the supply air based on a ratio of 60% cold air. It is separated into cooling air at 10 ° C. and heated air at about 70 ° C.
또한, 상기 슈우(10)의 내측에는 냉기가 공급되어 냉각 작용을 수행하게 되는데, 공급된 냉기의 공냉 효율을 최적화하기 위하여 상기 냉기 통로(12)는 지그재그 형상으로 굴곡 형성된다.In addition, the cool air is supplied to the inside of the
물론, 상기 냉기 통로(12)의 각각의 굴곡부는 일정한 곡률반경을 지녀야 하며, 이는 냉기가 냉기 통로(12) 내에서 유동하는데 지장을 받지 않도록 하기 위함이다. Of course, each of the bent portions of the
이때, 상기 지그재그 형상으로 이루어진 냉기 통로(12)는 온도 균일도를 더욱 개선시킬 수 있도록 최대로 밀집되게 형성되는 것이 바람직하며, 이로 인해 종래의 병렬형 냉기 통로(12) 대비 소형화가 가능하게 된다.
At this time, the zigzag-shaped
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 있게 된다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Various modifications to the embodiments are also within the scope of the claims of the present invention.
10 : 슈우 11 : 가스 분출구
12 : 냉기 통로 12a : 입구부
12b : 출구부 20 : 용접 토치
30 : 분기관 40 : 와류형성 배관
41 : 유입구 42 : 와류 제너레이터
43 : 온기 출구 44 : 냉기 출구
45 : 스로틀 밸브10: Shoo 11: gas outlet
12:
12b: outlet 20: welding torch
30: branch pipe 40: vortex forming pipe
41
43: warmth outlet 44: cold air outlet
45: throttle valve
Claims (5)
A shoe having a cold air passage and a pipe are connected to move the shoe along with the shoe to supply cold air to a welding torch that performs a welding operation, and converts the introduced compressed air into cold and warm air, and converts the converted cold air into the shoe. An air cooling system for electro-gas welding, characterized in that a vortex tube having a cold air outlet discharged to a wort welding torch is connected.
상기 와류형성 배관의 냉기 출구에는 상기 슈우와 용접 토치측으로 냉기를 동시에 공급할 수 있도록 분기된 분기관이 연결된 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치.
The method of claim 1,
The cold air outlet of the vortex forming pipe is an air cooling device for electro-gas welding, characterized in that the branched branch pipe is connected to supply the cold air to the shoe and the welding torch at the same time.
상기 와류형성 배관은,
압축 공기가 유입되는 유입구;
상기 유입구를 통해 유입된 압축 공기를 회전시켜 와류로 형성하여 온기와 냉기로 변환시키는 와류 제너레이터;
상기 와류 제너레이터에 의해 변환된 냉기가 배출되며 상기 분기관에 연결되는 냉기 출구;
상기 온기가 배출되는 온기 출구; 및,
상기 온기 출구에 설치되어 온기의 유동 방향을 조정하는 스로틀 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치.
The method of claim 2,
The vortex forming pipe,
Inlet port through which compressed air is introduced;
A vortex generator that rotates the compressed air introduced through the inlet to form a vortex and converts it into hot and cold air;
A cold air outlet discharged from the cold air converted by the vortex generator and connected to the branch pipe;
A warm air outlet through which the warm air is discharged; And
An air cooling device for electro-gas welding, comprising a throttle valve installed at the outlet of the warmer to adjust a flow direction of the warmer.
상기 스로틀 밸브는 상기 와류형성 배관의 벽면을 따라 유동하는 온기는 배출시키고, 중심부를 따라 유동하는 냉기는 상기 스로틀 밸브의 몸체에 부딪혀 역류하도록 와류형성 배관의 직경보다 전체적으로 작은 직경을 가지며, 수직 단면에서 바라볼 때 원형 형상으로 되어 있고, 수평 단면에서 바라볼 때 내측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치.
The method of claim 3,
The throttle valve discharges warmth that flows along the wall of the vortex forming pipe, and cold air flowing along the center has a diameter smaller than the diameter of the vortex forming pipe so as to collide with the body of the throttle valve and flow in a vertical cross section. When viewed from the circular shape, when viewed from the horizontal cross-section of the air-cooling device for electro-gas welding, characterized in that configured to include a narrower toward the inner side.
상기 슈우의 냉기 통로는 지그재그 형상으로 굴곡 형성된 것을 특징으로 하는 일렉트로 가스 용접용 공냉장치.The method of claim 1,
The cold air passage of the shoe is an air-cooled device for welding the electro-gas welding, characterized in that formed in a zigzag shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110097646A KR20130033760A (en) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | Air cooling apparatus for electro gas welding |
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Publications (1)
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| KR20130033760A true KR20130033760A (en) | 2013-04-04 |
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ID=48436073
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101521159B1 (en) * | 2013-08-05 | 2015-05-18 | 에스티엑스조선해양 주식회사 | Device for preventing arc scattering of fillet welding apparatus |
| KR20190072189A (en) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 주식회사 포스코 | Cooling apparatus for welding |
| EP3944920A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-02 | Illinois Tool Works Inc. | Integrated compressed air cooling for welding systems |
-
2011
- 2011-09-27 KR KR1020110097646A patent/KR20130033760A/en not_active Application Discontinuation
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