KR20140146440A

KR20140146440A - 수동가스절단기

Info

Publication number: KR20140146440A
Application number: KR1020130069170A
Authority: KR
Inventors: 이명희
Original assignee: 주식회사 불불
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-12-26
Also published as: KR101514273B1

Abstract

본 발명은 헤드프레임에 팁을 결합함에 있어, 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공이 서로 연통되도록 일치시켜 결합하는 작업이 비숙련자에 의해서도 매우 신속하고 편리하게 이루어지고, 혼합가스와 절단산소가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있으며, 고열이 팁의 절단산소유로를 통해 헤드프레임의 절단산소유로로 전달되는 것을 지연시킴으로써 헤드프레임이 과열되는 것을 최대한 방지할 수 있는 수동가스절단기를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 수동가스절단기는, 헤드프레임의 혼합유로 또는 팁의 혼합가스유입공 중 어느 한쪽에 정렬관의 일단을 고정하고, 헤드프레임과 팁의 결합시 상기 정렬관의 노출 끝단을 다른 한쪽의 혼합유로 또는 혼합가스유입공에 끼워 맞춤하는 것에 의해 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공의 중심을 일치시키도록 구성되고, 팁의 중심부에는 절단산소유로가 배치되고, 상기 팁의 후단면에는 절단산소유로로부터 반경방향 바깥쪽으로 형성된 연결유로가 형성되며, 상기 연결유로는 헤드프레임의 절단산소유로와 팁의 절단산소유로를 연통시키도록 구성된 것이다.

Description

수동가스절단기{GAS CUTTING TORCH}

본 발명은 수동가스절단기에 관한 것으로, 예열화염으로 피가공재를 가열하고 절단산소를 분출하여 피가공재가 절단되도록 하는 수동가스절단기에 관한 것이다.

수동가스절단기는 선단부에 가스 및 화염이 분출되는 화구가 구비되고, 화구는 그 중심부로 절단산소가 분사되고 절단산소 주위로 피가공재를 예열하기 위한 예열불꽃이 형성되도록 구성된 것이 일반적이다. 여기서 예열불꽃은 가스절단기로 공급되는 가스 상태의 산소 및 연료가스가 혼합되어 생성된 혼합가스를 착화시켜 형성된다.

일반적인 수동가스절단기는 예열불꽃을 형성하기 위하여 산소 및 연료가스를 혼합하는 방식에 따라 토치 믹싱방식 및 노즐(화구) 믹싱방식을 사용하고 있는데, 이에 대해서는 KS B4601 규격에 1형 절단기 및 3형 절단기로 규정되어 있다.

여기서, 토치 믹싱방식인 KS B4601 규격의 1형 절단기는 산소 및 연료가스가 손잡이부가 구비된 밸브뭉치 내에서 혼합되도록 한 다음, 혼합가스가 화구로 공급되도록 하는 방식이다.

토치 믹싱방식의 수동가스절단기는 역화(backfire)가 발생되었을 때 혼합가스가 생성되는 밸브뭉치 내부까지 화염이 유입될 수 있으므로 사용 중 역화가 일어날 가능성이 높고, 역화가 일어날 경우 연료가스관이나 연료가스용기가 파열되는 사고 등으로 이어질 가능성 또한 높다는 단점이 있다.

반면, 노즐 믹싱방식인 KS B4601 규격의 3형 절단기는 밸브뭉치를 통하여 공급되는 산소 및 연료가스가 별도의 경로로 노즐까지 도달되고, 노즐에서 혼합되어 혼합가스가 생성되도록 하는 방식이다.

노즐 믹싱방식의 수동가스절단기는 역화가 발생될 가능성이 낮아지는 장점이 있는 반면, 산소보다 상대적으로 저압인 연료가스가 안정적으로 공급되도록 하는 데에 어려움이 따르므로 피가공재의 예열에 장시간이 소요될 수 있다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 연료가스의 압력을 높일 경우 역화가 발생되었을 때 사고의 위험성이 높아지는 단점이 있다.

상술한 바와 같은 토치 믹싱방식 및 노즐 믹싱방식의 단점들을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041343호(이하, "선행기술"이라 칭함)를 통하여 혼합가스가 생성되는 믹싱부가 수동가스절단기의 헤드 내에 배치된 일명 '헤드 믹싱방식' 토치의 헤드를 제안한 바 있다.

상기 선행기술에 따른 헤드 믹싱방식은 믹싱부가 헤드 내에 배치되어 있으므로 역화의 발생이 최소화되고 역화가 발생되더라도 폭발력이 상당히 낮아지므로 사고 또는 소음발생 또한 최소화되는 장점이 있으며, 믹싱부에는 연료가스보다 상대적으로 고압인 예열산소의 분사에 따라 연료가스의 흡입이 발생되는 인젝터 방식을 적용함으로써 연료가스가 안정적으로 공급되어 피가공재의 예열시간이 단축되는 장점이 있다.

그런데, 상기 선행기술에 따른 헤드 믹싱방식이 적용된 수동가스절단기는, 화구(팁)과 헤드에 형성된 혼합가스 분사공이 서로 연통되도록 일치시킨 후, 너트로 결합하도록 된 구성이나, 혼합가스 분사공을 서로 일치시키는 작업을 편리하게 하는 수단이 마련되어 있지 않기 때문에, 작업자의 숙련에 의존하여 작업하고 있지만, 숙련자도 혼합가스 분사공을 정확하게 일치시키는 작업이 쉽지 않은 단점이 있다.

또한 헤드와 팁의 서로 마주하는 면은 너트의 조임력에 의해 상호 밀착되는 구성이므로, 양쪽 혼합가스 분사공을 정확하게 일치시켜 결합한 경우에도 장시간 사용하게 되면, 너트가 미세하게 풀려 헤드에 대하여 화구가 미세하게 유동하게 되고, 이로써 양쪽 혼합가스 분사공이 어긋나 혼합가스의 공급이 원활하지 못하게 되며, 헤드와 화구의 접촉면 사이에 미세한 틈새가 형성되는 경우, 혼합가스 분사공과 절단산소공 사이의 기밀을 유지할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041343호(발명의 명칭: 토치의 헤드, 공개일: 2011년 4월 21일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은, 헤드프레임에 팁을 결합함에 있어, 헤드프레임에 구비된 혼합유로와 팁에 구비된 혼합가스유입공이 서로 연통되도록 일치시켜 결합하는 작업이 비숙련자에 의해서도 매우 신속하고 편리하게 이루어질 수 있는 수동가스절단기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 장시간 사용하여도 헤드프레임에 대하여 팁이 유동하는 것을 최대한 방지함으로써 연통된 혼합유로와 혼합가스유입공이 서로 어긋나는 것을 방지할 수 있고, 헤드프레임과 팁의 접촉면을 통해 혼합가스유로와 절단산소유로에 흐르는 혼합가스와 절단산소가 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있는 수동가스절단기를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 헤드프레임의 절단산소유로와 팁의 절단산소유로 사이에 연결유로를 형성하여 고열이 팁의 절단산소유로를 통해 헤드프레임의 절단산소유로로 전달되는 것을 지연시킴으로써 헤드프레임이 과열되는 것을 최대한 방지할 수 있는 수동가스절단기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 헤드프레임에 구비된 절단산소유로 및 혼합유로와 팁에 구비된 절단산소유로 및 혼합가스유입공을 서로 연통시켜 체결부재로 결합하고, 상기 헤드프레임과 팁의 서로 마주하는 접촉면이 체결부재의 조임력에 의해 밀착되도록 결합된 헤드를 구비하는 수동가스절단기에 있어서, 상기 헤드프레임의 혼합유로 또는 팁의 혼합가스유입공 중 어느 한쪽에 정렬관의 일단을 고정하고, 헤드프레임과 팁의 결합시 상기 정렬관의 노출 끝단을 다른 한쪽의 혼합유로 또는 혼합가스유입공에 끼워 맞춤하는 것에 의해 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공의 중심을 일치시키도록 된 수동가스절단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 정렬관은 헤드프레임의 혼합유로에 고정되고, 상기 혼합유로의 내경과 정렬관의 내경은 동일하게 설정된 수동가스절단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 정렬관의 바깥둘레에 끼워지는 패킹을 구비하고, 상기 팁에는 상기 패킹이 삽입되는 패킹홈을 형성한 수동가스절단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 팁이 외측팁과 내측팁으로 이루어져 외측팁과 내측팁 사이에 의해 혼합가스유로가 형성되고, 외측팁과 내측팁의 후단부에는 체결부재 내에 서로 겹친 상태로 삽입되어 걸림 유지되는 플랜지부가 각각 형성되며, 상기 각 플랜지부는 동일 외경을 가지고, 상기 체결부재에는 상기 각 플랜지부가 겹친 상태에서 함께 삽입되어 수용되는 정렬구멍을 형성한 수동가스절단기에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 헤드프레임에 구비된 절단산소유로 및 혼합유로와 팁에 구비된 절단산소유로 및 혼합가스유입공을 서로 연통시켜 체결부재로 결합하고, 상기 헤드프레임과 팁의 서로 마주하는 접촉면이 체결부재의 조임력에 의해 밀착되도록 결합된 헤드를 구비하는 수동가스절단기에 있어서, 상기 팁의 중심부에는 절단산소유로가 배치되고, 상기 팁의 후단면에는 절단산소유로로부터 반경방향 바깥쪽으로 형성된 연결유로가 형성되며, 상기 연결유로는 헤드프레임의 절단산소유로와 팁의 절단산소유로를 연통시키도록 된 수동가스절단기에 특징이 있다.

이러한 특징적 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공 중 어느 한쪽에 고정된 정렬관을 헤드프레임과 팁의 결합시 다른 한쪽의 혼합유로 또는 혼합가스유입공에 끼워 맞춤하는 간단한 작업에 의해 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공의 중심을 정확하게 일치시킬 수 있게 되므로, 헤드프레임과 팁의 결합시 혼합유로와 혼합가스유입공을 서로 일치시키는 작업이 비숙련자라도 매우 신속하고 편리하게 수행할 수 있고, 정렬관에 의해 헤드프레임에 대하여 팁의 유동하는 것이 방지되므로 장시간 사용하여도 혼합유로와 혼합가스유입공이 서로 어긋나는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 가스의 공급을 원활하게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 정렬관 바깥둘레에 끼워지는 패킹을 구비하고, 상기 패킹이 삽입되는 패킹홈을 팁의 혼합가스유입공 쪽에 형성함에 따라, 헤드프레임과 팁의 결합시 정렬관과 이 정렬관이 구비된 헤드프레임 또는 팁 사이의 기밀을 유지할 수 있고, 장시간 사용으로 인해 헤드프레임과 팁 사이에 미세한 틈새가 형성되는 경우에도 패킹이 절단산소유로와 혼합가스유입공 사이의 기밀을 유지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 팁을 구성하는 내측팁과 외측팁에 형성된 플랜지부가 체결부재의 정렬구멍에 겹친 상태로 함께 끼워짐에 따라, 헤드프레임과 팁의 결합과 동시에, 자동적으로 팁을 구성하는 내측팁과 외측팁의 중심을 일치시킬 수 있고, 이로써 팁의 조립성을 좋게 하고 원주방향의 가스 통로가 동심원상으로 균일하게 배치되어 가스의 흐름을 원활하게 유지하는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 팁의 중심부에 배치된 절단산소유로로부터 바깥쪽 반경방향으로 연결유로가 형성되어 헤드프레임의 절단산소유로와 팁의 절단산소유를 사이에서 연결함에 따라, 팁의 절단산소유로를 통해 고열이 헤드프레임의 절단산소유로로 직접 전달될 때보다 연결유로를 통해 열전달이 지연됨으로써 헤드프레임이 과열되는 것을 최대한 방지할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수동가스절단기의 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 수동가스절단기에서 밸브뭉치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 수동가스절단기에서 노즐뭉치의 헤드를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 헤드의 분해단면도.
도 5는 도 3에서 팁을 나타낸 분해사시도.
도 6은 도 3에서 팁의 선단부를 나타낸 측면도.
도 7은 도 3에서 팁의 후단부를 나타낸 측면도.
도 8은 도 3에서 헤드프레임의 선단부를 나타낸 측면도.
도 9는 본 발명의 수동가스절단기에서 다른 실시예의 헤드를 나타낸 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 헤드의 분해단면도.
도 11은 도 9에서 팁을 나타낸 분해사시도.
도 12는 도 9에서 팁의 선단부를 나타낸 측면도.
도 13은 도 9에서 팁의 후단부를 나타낸 측면도.

이하, 본 발명에 따른 수동가스절단기의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 수동가스절단기를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 수동가스절단기(1)는 밸브뭉치(2)와 이에 연결되는 노즐뭉치(3)를 구비한다.

밸브뭉치(2)는 가스 상태의 산소 및 연료가스가 유입되는 부분으로, 공급구프레임(21), 손잡이부(22) 및 밸브프레임(23)을 구비하고 있다.

노즐뭉치(3)는 헤드(35)와, 이 헤드(35)를 밸브뭉치(2)에 연결하는 넥(31)을 구비하고 있다.

헤드(35)는 선단부에 화구(도 3의 349)가 형성된 팁(300), 헤드프레임(320) 및 팁(300)과 헤드프레임(320)을 결합시키는 체결부재(310)로 이루어진다. 그리고, 넥(31)은 연료가스관(32), 예열산소관(33) 및 절단산소관(34)으로 이루어진다. 넥(31)은 도시된 바와 같이 헤드프레임(320) 및 밸브프레임(23)을 연결한다.

참고로, 화구(349)가 형성된 팁(300)은 절단작업 중 많은 열이 가해지는 동시에 비산되는 금속산화물 등의 이물질이 부착될 가능성이 있기 때문에, 헤드프레임(320)에 비하여 수명이 짧을 수 있다. 또한 절단할 피가공재(도시되지 않음)의 물성에 따라 절단작업에 필요한 화력이 상이할 수 있다. 따라서 팁(300)은 헤드프레임(320)에 분리 가능하게 결합되도록 하여, 필요에 따라 교체 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 2는 도 1에 도시된 수동가스절단기의 밸브뭉치 단면도를 나타낸 것으로, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면서 밸브뭉치(2)에 대해 설명한다.

밸브뭉치(2)의 공급구프레임(21)에는 연료가스가 공급되는 연료가스공급구(211) 및 산소공급구(213)가 각각 형성되고, 연료가스공급구(211)를 통한 연료가스의 유입량을 조절할 수 있는 연료가스조절밸브(25)가 설치된다. 공급구프레임(21)에는 손잡이부(22)의 후단부가 결합된다.

손잡이부(22)는 외관(221) 및 내관(222)으로 이루어진다. 외관(221)은 수동가스절단기(1)를 사용할 때 사용자가 외주면을 용이하게 파지할 수 있는 형상을 갖도록 형성되고, 외관(221) 내부에 형성된 공간은 연료가스공급구(211)와 연결된다. 내관(222)은 외관(221)의 내부에 형성된 공간에 배치되는데, 내관(222)의 후단부는 공급구 프레임(21)에 결합되어 산소공급구(213)와 연결된다.

따라서, 손잡이부(22)는 일종의 이중관 형상으로, 연료가스가 연료가스공급구(211)로 유입될 경우 연료가스는 외관(221)의 내주면 및 내관(222)의 외주면 사이의 공간에 형성된 연료가스유로(224)를 통하여 유동되고, 산소공급구(213)로 유입되는 산소는 내관(222) 내에 형성된 산소유로(223)를 통하여 유동된다.

손잡이부(22)의 선단부는 밸브프레임(23)에 결합된다.

밸브프레임(23)의 내부에는 도시된 바와 같이 손잡이부(22)로부터 유입된 산소가 흐르는 통로가 형성되는데, 산소유로(223)를 통하여 유입된 산소가 절단산소 및 예열산소로 분기되는 분기부(231)가 형성된다.

따라서, 산소유로(223)를 통하여 밸브프레임(23) 내로 유입된 산소는 분기부(231)에서 분기되어 절단산소관(34) 및 예열산소관(33)으로 각각 유입된다.

밸브프레임(23)의 분기부(231)가 형성된 부분에는 절단산소가 절단산소관(34)으로 유입되는 양을 조절하는 절단산소조절밸브(27)가 설치되고, 밸브프레임(23)에 형성된 예열산소의 유로에는 예열산소가 예열산소관(34)으로 유입되는 양을 조절하는 예열산소조절밸브(26)가 설치된다.

그러므로 연료가스조절밸브(25), 예열산소조절밸브(26) 및 절단산소조절밸브(27)를 각각 조절함으로써 연료가스관(32), 예열산소관(33) 및 절단산소관(34)을 통하여 흐르는 연료가스, 예열산소 및 절단산소의 양을 각각 조절할 수 있다.

연료가스, 예열산소 및 절단산소는 넥(31)을 통하여 헤드프레임(320)으로 유입되는데, 이에 대해서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

참고로, 상술한 밸브뭉치(2)는 하나의 예를 든 것으로, 헤드프레임(320)으로 연료가스, 예열산소 및 절단산소가 각각 공급되도록 할 수 있다면 상술한 바와 상이한 구조로 변경될 수도 있다.

도 3에는 도 1에 도시된 수동가스절단기에서 헤드의 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3에 도시된 헤드의 분해단면도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 헤드프레임(320) 내에는 연료가스관(32), 예열산소관(33) 및 절단산소관(34)과 각각 연결된 연료가스유로(324), 예열산소유로(325) 및 절단산소유로(326)가 형성된다.

따라서, 연료가스관(32), 예열산소관(33) 및 절단산소관(34)으로부터 각각 유입된 연료가스, 예열산소 및 절단산소는 연료가스유로(324), 예열산소유로(325) 및 절단산소유로(326)를 통하여 각각 유동된다.

체결부재(310)에는 삽입공(311)이 관통 형성되며, 그 내주면에는 나사산부(312)가 형성된다.

헤드프레임(320)의 선단부 외주면에는 나사산부(322)가 형성되는데, 헤드프레임(320)의 나사산부(322)는 체결부재(310)의 나사산부(312)와 상응하는 형상으로 형성된다.

따라서, 체결부재(310)의 나사산부(312)와 헤드프레임(320)의 나사산부(322)를 체결하는 것에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 팁(300)의 후단부를 헤드프레임(320)의 선단부에 형성한 안착홈(321)에 안착시켜 고정할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 팁(300)이 체결부재(310)에 의해 헤드프레임(320)에 결합되었을 때 삽입공(311)으로는 팁(300)이 관통하여 체결부재(310)의 선단부 방향으로 돌출된다.

한편, 팁(300)에는 외측팁(330) 및 내측팁(340)이 포함되는데, 내측팁(340)은 외측팁(330) 내에 형성된 공간에 배치되어, 도시된 바와 같이 팁(300)의 내부는 절단산소유로(345) 및 혼합가스유로(333)가 형성된 이중관 형상을 갖는다.

도 5에는 도 3에 도시된 팁의 분해 사시도가 도시되어 있는데, 도 5를 참조하면, 외측팁(330)의 후단부에는 직경이 확장된 형상을 갖는 플랜지부(331)가 형성되고, 내측팁(340)의 후단부에도 직경이 확장된 형상을 갖는 플랜지부(341)가 형성된다.

내측팁(340)의 플랜지부(341) 및 외측팁(330)의 플랜지부(331)는 동일한 외경을 갖도록 형성되며, 내측팁(340)의 플랜지부(341) 일부는 헤드프레임(320)의 안착홈(321)에 삽입되도록 한다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 체결부재(310)에 의해 팁(300)이 헤드프레임(320)에 고정될 경우, 내측팁(340)의 플랜지부(341) 일부는 안착홈(321)에 안착되고, 외측팁(330)의 플랜지부(331)는 내측팁(340)의 플랜지부(341)와 겹쳐진 상태로 체결부재(310)에 의해 가압된다.

이때, 상기 체결부재(310)의 삽입공(311)과 나사산부(312) 사이에는 상기 외측팁(330)의 플랜지부(331)와 내측팁(340)의 플랜지부(341) 일부가 겹쳐진 상태에서 함께 삽입될 수 있는 정렬구멍(313)이 형성되어 있고, 이 정렬구멍(313)에 의해서는, 헤드프레임(320)에 팁(300)을 결합할 때, 외측팁(330)의 플랜지부(331)와 내측팁(340)의 플랜지부(341)를 정렬구멍(313)에 삽입하는 것에 의해 외측팁(330)과 내측팁(340)의 중심이 자동적으로 정렬되도록 하는 기능을 수행한다. 따라서, 팁(300)의 조립성을 좋게 하고 원주방향의 가스 통로를 동심원상으로 균일하게 하여 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

내측팁(340)의 플랜지부(341)에는 혼합가스유입공(342)이 관통 형성되고, 외측팁(330)의 플랜지부(331) 후단면이 내측팁(340)의 플랜지부(341)와 접했을 때 상기 혼합가스유입공(342)은 혼합가스유로(333)와 연결되도록 형성된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 외측팁(330)의 외경 및 내측팁(340)의 외경은 선단부 방향으로 갈수록 감소되는 형상을 갖는다. 내측팁(340)에는 후단부로부터 선단부를 관통하는 형상으로 절단산소유로(345)가 형성되며, 절단산소유로(345)의 선단부는 절단산소분사구(346)를 형성한다.

내측팁(340)의 외경이 감소된 부분의 외주면에는 절단산소분사구(346)를 중심으로 하여 방사상으로 배치된 복수의 슬릿(344)이 형성된다. 외측팁(330)의 선단부에는 통공(332)이 형성되는데, 내측팁(340)이 외측팁(330) 내로 삽입되면 내측팁(340)의 외경이 감소된 부분은 외측팁(330)의 통공(332) 내로 삽입된다.

여기서, 내측팁(340)의 외경이 감소된 부분의 외경은 외측팁(330)의 통공(332) 내경과 상응하도록 형성된다.

그 외에 내측팁(340)의 중간부분 외경은 외측팁(330)의 중간부분 내경보다 작게 형성된다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 내측팁(340)이 외측팁(330) 내에 삽입되었을 때에는 내측팁(340)의 외주면 및 외측팁(330)의 내주면 사이에 혼합가스유로(333)가 형성된다.

따라서, 팁(300)의 후단면 중심부로 절단산소가 공급되면, 절단산소는 절단산소유로(345)를 거쳐 절단산소분사구(346)로 분사되고, 혼합가스유입공(342)으로 유입된 혼합가스는 혼합가스유로(333)를 거쳐 슬릿(344)을 통하여 통공(332)과 슬릿(344) 사이의 혼합가스분사구(347)로 분사된다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 도 3에서 팁의 선단부를 나타낸 측면도로서, 도 6을 참조하면, 화구(349)는 절단산소분사구(346) 및 혼합가스분사구(347)에 의해 형성된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 절단산소분사구(346)는 내측팁(340)의 중심부에 배치되고, 혼합가스분사구(347)는 절단산소분사구(346)의 주변에 방사상으로 배치된다.

여기서, 혼합가스분사구(347)는 슬릿(도 5의 344)에 의해 형성된 것으로, 혼합가스분사구(347)로 분사되는 혼합가스에 착화가 되어 피가공재(도시되지 않음)를 충분히 가열한 후 절단산소분사구(346)를 통하여 절단산소가 분사되면 피가공재(도시되지 않음)가 산화되어 피가공재(도시되지 않음)의 절단이 행해질 수 있다.

도 7은 도 3에서 팁의 후단부를 나타낸 측면도로서, 도 7을 참조하면, 내측팁(340)의 플랜지부(341) 후단면 중심부에는 절단산소유로(345)의 후단부가 배치되고, 절단산소유로(345)로부터 플랜지부(341)의 바깥쪽 반경방향으로 형성된 연결유로(348)가 구비되며, 이 연결유로(348)는 헤드프레임(320)의 절단산소유로(326)와 내측팁(340)의 절단산소유로(345)를 연통시키게 된다. 또한 절단산소유로(345) 가장자리 부분에는 혼합가스유입공(도 3의 342)이 배치된다.

즉, 앞에서 설명한 바와 같이 절단산소분사구(346)로 절단산소가 분사되고 혼합가스분사구(347)로 혼합가스가 분사되도록 하기 위해서는, 절단산소유로(345)로 절단산소가 공급되어야 하고 혼합가스유입공(342)으로 혼합가스가 유입되어야 한다.

이때, 상기 연결유로(348)는 팁(300)의 절단산소유로(345)를 통해 고열이 헤드프레임(320)의 절단산소유로(326)로 직접 전달될 때보다 연결유로(348)를 통해 열전달이 지연되게 하여 헤드프레임(320)의 과열을 최대한 방지하게 된다.

도 8에는 도 3에 도시된 헤드프레임(320)의 선단부가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 헤드프레임(320)의 선단부에 형성된 안착홈(도 4의 321)에는 절단산소유로(326)의 선단부와 혼합유로(362)의 선단부가 배치된다.

이때, 상기 헤드프레임(320)의 혼합유로(362) 또는 팁(300)의 혼합가스유입공(342)중 어느 한쪽, 예를 들면 본 실시예에서는 도 3 내지 도 5에서와 같이 헤드프레임(320)의 혼합유로(362) 쪽에 정렬관(360)을 끼워 고정하고, 팁(300)과의 결합시 상기 정렬관(360)을 팁(300)의 혼합가스유입공(342)에 끼워 맞춤하는 것에 의해 상기 혼합유로(362)와 혼합가스유입공(342)의 중심이 일치하도록 되어 있으며, 상기 혼합유로(362)의 내경과 정렬관(360)의 내경은 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

반대로, 도시하지는 않았지만, 팁(300)의 혼합가스유입공(342) 쪽에 정렬관(360)을 끼워 고정하고, 헤드프레임(320)과의 결합시 상기 정렬관(360)을 팁(320)의 혼합유로(362)에 끼워 맞춤하는 것에 의해 상기 혼합유로(362)와 혼합가스유입공(342)의 중심이 일치하도록 구성하여도 좋다.

또한 본 발명은, 상기 정렬관(360)의 바깥둘레면에 끼워지는 패킹(363)을 구비하고, 팁(300)의 내측팁(340)에는 상기 패킹(363)이 삽입되는 패킹홈(364)이 형성되어 헤드프레임(320)과 팁(300)의 결합과 동시에, 정렬관(360)과 이 정렬관(360)이 구비된 헤드프레임(320) 및 내측팁(340) 사이의 기밀을 유지하도록 되어 있다. 따라서, 패킹(363)에 의해 혼합가스유로(333)로 흐르는 혼합가스와 절단산소유로(345)로 흐르는 절단산소가 서로 혼합되는 것을 차단할 수 있다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하여 헤드프레임(320)의 내부구조에 대하여 설명한다.

헤드프레임(320) 내에는 연료가스 및 예열산소가 혼합되어 혼합가스가 생성되는 믹싱부가 형성된다. 믹싱부는 연료가스유로(324)의 단부에 형성된 연료가스챔버(327), 연료가스챔버(327) 내에 구비된 믹싱코어(350)에 의해 형성된다.

믹싱코어(350)는 원통형의 외주면을 가지며, 중심부에는 길이방향을 따라 예열산소유로(352)가 형성된다. 예열산소유로(352)는 믹싱코어(350)의 선단부로부터 후단부까지 관통하는 형상으로 형성되며, 믹싱코어(350)의 선단부에 형성된 예열산소분사공(353)과 연결된다. 예열산소분사공(353)의 작용에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

믹싱코어(350)의 선단부 외측에는 테이퍼면(351)이 형성된다. 테이퍼면(351)은 믹싱코어(350)의 선단부로 갈수록 믹싱코어(350)의 외경이 감소되도록 형성된다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이 믹싱코어(350)의 테이퍼면(351)이 형성된 선단부의 전방에는 테이퍼면(351)과 대응하는 형상의 테이퍼면(361)이 이격 형성되어 있다.

따라서, 테이퍼면(351)과 테이퍼면(361) 사이에는 간격이 형성되는데, 이 간격은 연료가스챔버(327)와 연결된다.

믹싱코어(350)의 중심부에 형성된 예열산소유로(352)는 믹싱코어(350)의 후단에서 헤드프레임(320)에 형성된 예열산소유로(325)와 연결된다. 따라서 예열산소유로(325)를 통하여 유입된 예열산소는 믹싱코어(350)의 후단으로 유입되어 예열산소유로(352)를 거쳐 예열산소분사공(353)으로 분사된다. 예열산소분사공(353)으로 분사된 예열산소는 혼합유로(362)로 유입된다.

이 과정에서, 고속으로 분사되는 예열산소의 유동에 의해 믹싱코어(350)의 테이퍼면(351) 및 테이퍼면(361) 사이의 간격은 저압이 형성되며, 그에 따라 연료가스유로(324)를 거쳐 연료가스챔버(327) 내로 유입되어 있던 연료가스는 두 테이퍼면(351,361) 사이로 유입되어 예열산소와 함께 혼합유로(362) 내로 유입된다.

상술한 바와 같이 혼합유로(362)로 유입된 예열산소 및 연료가스는 혼합유로(362) 및 이에 연결된 혼합가스유입공(342)을 유동하는 동안 서로 혼합된다. 이후, 혼합가스유로(333)를 거쳐 혼합가스분사구(도 6의 347)로 분사된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수동가스절단기(도 1의 1)는 상술한 바와 같이 믹싱부가 헤드프레임(320) 내에 배치된 구조에 의해, 사용 중 역화가 발생되더라도 화염이 혼합유로(362)까지만 도달되므로, 폭발 등의 사고가 유발될 가능성이 매우 낮아는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 연료가스보다 상대적으로 고압인 예열산소의 고속분사에 의해 연료가스챔버(327) 내의 연료가스가 혼합유로(362)로 흡입되어 혼합되는 방식이므로, 연료가스의 공급압력에 의존하는 방식과 달리 연료가스가 안정적으로 공급되어 일정한 화력이 유지되는 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 헤드프레임(320)은 연료가스, 예열산소 및 절단산소가 서로 혼합되는 것을 방지하기 위한 별도의 밀폐부재를 요하지 않는다. 즉, 고무와 같은 탄성소재로 제조된 밀폐부재를 사용하지 않고도 연료가스, 예열산소 및 절단산소가 임의로 혼합되는 것을 방지할 수 있으므로, 역화 등에 의하여 헤드프레임(320)이 가열되어 밀폐부재의 열화에 따른 손상에 의한 연료가스, 예열산소 및 절단산소의 혼합현상이 발생되지 않는 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명의 수동가스절단기에서 다른 실시예의 헤드를 나타낸 단면도이고, 도 10은 분해 단면도이고, 도 11은 헤드를 구성하는 팁의 분해사시도로서, 전술한 실시예의 팁(300)은 연료가스가 LPG인 경우 전용으로 사용되는 것이고, 본 실시예의 팁(400)은 연료가스가 아세틸렌인 경우 전용으로 사용되는 것이다. 따라서 팁의 구성만 다르고, 나머지 구성은 동일하여 연료가스에 따라 팁을 교체 사용할 수 있도록 구성된다.

이하에서는 아세틸렌용 팁(400)의 구성 및 작용에 대하여 설명하고, 헤드프레임(320)의 구성에 대하여는 전술한 실시예의 구성과 동일한 부호를 부여하고 상세한 구성 및 작용설명은 생략한다.

도 9 내지 도 11에 도시된 다른 실시예의 팁(400)은, 외측팁(430) 및 내측팁(440)으로 이루어진다. 내측팁(440)은 외측팁(430) 내에 형성된 공간에 배치되어, 도시된 바와 같이 팁(400)의 내부는 절단산소유로(445) 및 혼합가스유로(433)가 형성된 이중관 형상을 갖는다.

도 11에는 팁의 분해 사시도가 도시되어 있는데, 도 11를 참조하면, 외측팁(430)의 후단부에는 직경이 확장된 형상을 갖는 플랜지부(431)가 형성되고, 내측팁(440)의 후단부에도 직경이 확장된 형상을 갖는 플랜지부(441)가 형성된다.

이때, 외측팁(430)의 플랜지부(431)는, 내측팁(440)의 플랜지부(441)보다 큰 직경으로 형성되고, 플랜지부(441)가 끼워 넣어지는 조립구멍(434)을 구비하며, 플랜지부(431)의 일부는 체결부재(310)의 정렬구멍(313)에 삽입되고 나머지 일부는 헤드프레임(320)의 안착홈(321)에 삽입되도록 한다.

따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 체결부재(310)에 의해 팁(400)이 헤드프레임(320)에 고정될 경우, 외측팁(430)의 플랜지부(431)의 일부는 안착홈(321)에 안착되고, 내측팁(440)의 플랜지부(441)는 외측팁(430)의 플랜지부(431)에 형성된 조립구멍(434) 내에 삽입된 상태로 체결부재(310)에 의해 가압 고정된다.

상기 외측팁(430)의 플랜지부(431)와 내측팁(440)의 플랜지부(441) 사이는 용접으로 고정하거나 압입 고정하여 상호 견고한 조립상태를 유지하는 것이 바람직하고, 이로써 팁(400)의 조립성을 좋게 하고 원주방향의 가스 통로를 동심원상으로 균일하게 유지하여 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다.

내측팁(440)의 플랜지부(441)에는 혼합가스유로(433)과 연결되는 혼합가스유입공(442)이 관통 형성되고, 내측팁(440)의 후단부로부터 선단부를 관통하는 형상으로 절단산소유로(445)가 형성되며, 절단산소유로(445)의 선단부에는 연결관(450)이 끼워져 고정되어 있고, 연결관(450)의 끝단이 절단산소분사구(446)를 형성한다.

내측팁(440)의 선단부측 외주면에는 방사상으로 배치된 복수의 슬릿(444)이 형성되어 외측팁(430)과 내측팁(440) 사이에 혼합산소가 흐르도록 되어 있고, 외측팁(430)의 선단부는 내측팁(440)의 선단부보다 더 길게 형성되어 통공(432)이 형성되고, 이 통공(432)에 연결관(450)이 끼워져 고정되며, 외측팁(430)의 선단부에 절단산소분사구(446)을 중심으로 하여 복수개의 혼합가스분사구(435)가 원주방향으로 형성되고, 혼합가스분사구(435)의 후단부는 슬릿(444)을 통해 혼합가스유로(433)과 연통된다.

따라서, 팁(400)의 후단면 중심부로 절단산소가 공급되면, 절단산소는 절단산소유로(445)와 연결관(450)을 거쳐 절단산소분사구(446)로 분사되고, 혼합가스유입유로(433)로 유입된 혼합가스는 슬릿(444)을 통해 혼합가스분사구(435)로 분사된다. 이에 대해서는 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12는 도 9에서 팁의 선단부를 나타낸 측면도로서, 도 12를 참조하면, 화구(449)는 절단산소분사구(446) 및 혼합가스분사구(435)에 의해 형성된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 절단산소분사구(446)는 내측팁(440)의 중심부에 배치되고, 혼합가스분사구(435)는 절단산소분사구(446)의 주변에 원주방향으로 복수개 배치된다.

여기서, 혼합가스분사구(435)로 분사되는 혼합가스에 착화가 되어 피가공재(도시되지 않음)를 충분히 가열한 후 절단산소분사구(446)를 통하여 절단산소가 분사되면 피가공재(도시되지 않음)가 산화되어 피가공재(도시되지 않음)의 절단이 행해질 수 있다.

도 13은 도 9에서 팁(400)의 후단부를 나타낸 측면도로서, 도 13을 참조하면, 내측팁(440)의 플랜지부(441) 후단면 중심부에는 절단산소유로(445)의 후단부가 배치되고, 절단산소유로(445)로부터 플랜지부(441)의 바깥쪽 반경방향으로 형성된 연결유로(448)가 구비되며, 이 연결유로(448)는 도 9에서와 같이 헤드프레임(320)의 절단산소유로(326)와 내측팁(440)의 절단산소유로(445)를 연통시키게 된다. 또한 절단산소유로(445) 가장자리 부분에는 혼합가스유입공(도 10의 442) 및 패킹홈(464)이 배치된다.

즉, 앞에서 설명한 바와 같이 절단산소분사구(446)로 절단산소가 분사되고 혼합가스분사구(435)로 혼합가스가 분사되도록 하기 위해서는, 절단산소유로(445)로 절단산소가 공급되어야 하고 혼합가스유로(433)로 혼합가스가 유입되어야 한다.

이때, 상기 연결유로(448)는 팁(400)의 절단산소유로(445)를 통해 고열이 헤드프레임(320)의 절단산소유로(326)로 직접 전달될 때보다 연결유로(448)를 통해 열전달이 지연되게 하여 헤드프레임(320)의 과열을 최대한 방지하게 된다.

이와 같은 팁(400)에 의해서도 전술한 팁(300)과 동일한 작용을 수행하는 것으로, 연료가스로서 LPG를 사용하는 경우, LPG용 팁(300)을 헤드프레임(320)에 장착하여 사용하고, 연료가스로서 아세틸렌을 사용하는 경우, 아세틸렌용 팁(400)을 헤드프레임(320)에 장착하여 사용할 수 있다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 수동식가스절단기 2: 밸브뭉치
3: 노즐뭉치 32: 연료가스관
33: 예열산소관 34: 절단산소관
35: 헤드 300,400: 팁
310: 체결부재 320: 헤드프레임
324: 연료가스유로 325: 예열산소유로
326: 절단산소유로 327: 연료가스챔버
330,430: 외측팁 331,431: 플랜지부
333,433: 혼합가스유로 340,430: 내측팁
341: 플랜지부 342,442: 혼합가스유입공
344,444: 슬릿 345,445: 절단산소유로
346,446: 절단산소분사구 347,435: 혼합가스분사구
348,448: 연결유로 360: 정렬관
362: 혼합유로 363: 패킹
363,464: 패킹홈 450:연결관

Claims

헤드프레임에 구비된 절단산소유로 및 혼합유로와 팁에 구비된 절단산소유로 및 혼합가스유입공을 서로 연통시켜 체결부재로 결합하고, 상기 헤드프레임과 팁의 서로 마주하는 접촉면이 체결부재의 조임력에 의해 밀착되도록 결합된 헤드를 구비하는 수동가스절단기에 있어서,
상기 헤드프레임의 혼합유로 또는 팁의 혼합가스유입공 중 어느 한쪽에 정렬관의 일단을 고정하고, 헤드프레임과 팁의 결합시 상기 정렬관의 노출 끝단을 다른 한쪽의 혼합유로 또는 혼합가스유입공에 끼워 맞춤하는 것에 의해 헤드프레임의 혼합유로와 팁의 혼합가스유입공의 중심을 일치시키도록 된 것을 특징으로 하는 수동가스절단기.
제 1 항에 있어서, 상기 정렬관은 헤드프레임의 혼합유로에 고정되고, 상기 혼합유로의 내경과 정렬관의 내경은 동일하게 설정된 것을 특징으로 하는 수동가스절단기.
제 1 항에 있어서, 상기 정렬관의 바깥둘레에 끼워지는 패킹을 구비하고, 상기 팁에는 상기 패킹이 삽입되는 패킹홈을 형성한 것을 특징으로 하는 수동가스절단기.
제 1 항에 있어서, 상기 팁이 외측팁과 내측팁으로 이루어져 외측팁과 내측팁 사이에 의해 혼합가스유로가 형성되고, 외측팁과 내측팁의 후단부에는 체결부재 내에 서로 겹친 상태로 삽입되어 걸림 유지되는 플랜지부가 각각 형성되며, 상기 각 플랜지부는 동일 외경을 가지고, 상기 체결부재에는 상기 각 플랜지부가 겹친 상태에서 함께 삽입되어 수용되는 정렬구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 수동가스절단기.
헤드프레임에 구비된 절단산소유로 및 혼합유로와 팁에 구비된 절단산소유로 및 혼합가스유입공을 서로 연통시켜 체결부재로 결합하고, 상기 헤드프레임과 팁의 서로 마주하는 접촉면이 체결부재의 조임력에 의해 밀착되도록 결합된 헤드를 구비하는 수동가스절단기에 있어서,
상기 팁의 중심부에는 절단산소유로가 배치되고, 상기 팁의 후단면에는 절단산소유로로부터 반경방향 바깥쪽으로 형성된 연결유로가 형성되며, 상기 연결유로는 헤드프레임의 절단산소유로와 팁의 절단산소유로를 연통시키도록 된 것을 특징으로 하는 수동가스절단기.