KR100208865B1 - 진동 드럼 - Google Patents

Abstract

부하상태로 하더라도 각부의 진폭의 감소가 작고, 모래를 제거하여야 할 주물의 순환운동을 촉진시키고, 또한 초저주파 소음공해를 발생하지 않는 진동 드럼을 제공하기 위해서, 언밸런스 웨이트의 회전에 의해 발생하는 원형가진력의 중심과 드럼 본체의 축심을 연결하는 직선 L-L이 수평선 H-H와 만드는 각도가 약 25도 되도록 원형가진기를 드럼 본체의 주벽부에 고정하는 구성으로 된 진동 드럼.

Description

진동 드럼

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 진동 드럼의 측면도.

제2도는 동 평면도.

제3도는 동 정면도.

제4도는 동 요부의 부분확대 정면도.

제5도는 동 실시예의 작용을 설명하기 위한 진동 드럼의 간략 정면도이다.

제6도는 다른 실시예의 진동 드럼의 단면도이다.

제7도는 종래의 진동 드럼과 본 발명의 진동 드럼의 초저주파 소음의 비교를 나타내는 그래프이다.

제8도는 종래예의 진동 드럼의 측면도.

제9도는 제8도에서의 [9]-[9]선 방향 단면도이다.

제10도는 다른 종래예의 진동 드럼의 단면도.

제11도는 동 종래예의 요부의 확대부분 파단 단면도.

제12도는 동 종래예의 작용을 설명하기 위한 개략단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 드럼 본체 3 : 가진기(加震機)

30a, 30b : 언밸런스 웨이트 36a, 36b : 언밸런스 웨이트

51 : 진동 전동기

본 발명은 예컨데, 흩어진 재료의 혼합, 건조, 냉각등에 사용해서 아주 적합한, 그중에서도 주물의 모래제거에 사용해서 특히 적합한 진동 드럼에 관한 것이다.

제8도 및 제9도는 종래예의 주물의 모래제거에 사용되는 진동 드럼을 나타내는 것인데, 도면에서 진동 드럼은 전체를 참고부호(70)으로 나타내며, 그 거의 원통모양의 드럼 본체(71)의 측방에는 구동부 부착 프레임(72)이 공진용(共振用) 구동 스프링(74)을 통해서 지지대(75)에 고정되어 있으며, 또 이 지지대(75)는 복수의 부착 립(rib)(86)을 통해서 드럼 본체(71)에 고정되어 있다.

제8도에서 드럼 본체(71)의 좌단부에는 모래를 제거해야할 주물을 공급하기 위한 공급구(85)가 설치되어 있으며, 또 그 우단부에는 모래가 제거된 주물을 배출하는 배출구(84)가 형성되어 있다.

드럼 본체(71)의 양측은 단벽(82a)(82b)으로 폐쇄되어 있다.

드럼 본체(71) 전체는 진동방지스프링(76a)(76b), (77a)(77b)에 의해 지상 E위에 진동가능하게 지지되어 있다.

프레임(72)에는 구동부로서의 1쌍의 진동 전동기(79a)(79b)로 되는 가진원(加振源)(73)이 고정되어 있다.

진동전동기(79a)(79b)는 공지한 바와 같이 구성되는데, 그 회전축(81a)(81b)에 거의 반원 형상의 언밸런스 웨이트(80a)(80b)가 고정되어 있으며, 이들은 보강격벽(83)에 대해 대칭적으로 프레임(72)에 고정되어 있으나, 언밸런스 웨이트(80a)(80b)는 같은 회전위상으로 회전축(81a)(81b)에 고정되어 있다.

드럼 본체(71)의 상벽부에는 먼지를 모으기 위한 덕트(78)가 고정되어 있어, 내부공간(87)과 연통해서 후술하는 것과 같이 드럼본체(71)내의 주물의 모래제거로 인해 생기는 먼지를 외부로 나가도록 하고 있다.

진동 드럼(70) 전체는 배출구(84)를 향해 하향으로 몇도 경사해서 있다.

종래예의 진동 드럼(70)은 이상과 같이 구성되어 있는데, 가진부(73)를 구동하면 진동전동기(79a)(79b)는 동기(同期)하여 회전하는 것인데, 이것은 구동 스프링(74)의 스프링 정수 및 드럼본체(71)전체의 질량 및 가진부(73)의 질량등에 의해서 정해지는 공진주파수에 가까운 주파수로서 1쌍의 진동전동기(79a)(79b)가 회전 구동된다.

이 회전에 의해 스프링(74)의 연재(延在)방향으로 직선진동력이 발생하고, 이것이 이 스프링(74) 및 지지대(86)를 통해서 드럼 본체(71)로 전달된다.

드럼 본체(71)는 진동방지 스프링 (76a)(76b), (77a)(77b)에 의해 진동가능하게 지지되어 있으므로 화살표로 나타낸 방향으로 경사된 방향으로 진동하며, 이로써 드럼 본체(71)의 내부공간(87)에서의 주물 M 및 모래 S는 화살표로 나타낸 것과 같이 순환운동을 한다.

그리고, 드럼 본체(71)는 배출구(84)를 향해서 몇도 하향으로 경사져 있으므로, 제9도의 화살표로 나타낸 것과 같은 순환 운동과 함께 배출구(84)를 향해서 모래 S와 주물 M은 이동한다.

이 과정에서 모래제거가 행해져서 배출구(84)에서는 모래가 제거된 주물 M과 모래 S는 분리되어서 배출된다.

종래예의 진동 드럼(70)은 이상과 같은 구성을 가지며, 또한 작용을 행하는 것인데, 다른 형식의 주물의 모래제거기, 예컨데 발모양의 바닥면에 모래를 제거할 주물을 공급하고 이것을 직선진동 시키므로서 분리한 모래를 아랫쪽으로 배출시키고, 직선진동에 의해 발 위를 이송시키도록 하고 있는데, 이 형식의 주물의 모래제거기에서는 주물에 대해 충격을 주므로 상처가 날때가 많고, 또 주물의 자세변화(반전 등)가 그다지 없기때문에, 주물의 형상에 따라서는 모래가 떨어지지 않는다는 결점이 있는데 대해, 상기 종래예의 진동 드럼(70)에서는 이와같은 결점을 제거하는 것이기는 하나, 1쌍의 진동전동기(79a)(79b)가 동기한다고는 할 수 없으며, 동기가 빗나갔을 경우에는 드럼본체(71)에 대해서 불규칙한 진동력을 주어, 이것에 의해 상술한 것과 같은 작용을 행함이 없이 충분한 모래제거를 행할 수가 없을 뿐만 아니라, 상술한 다른 형식의 모래제거기와 같은 결점을 가지게 된다.

예컨데, 주물 M에 상처를 주는 수도 있다.

이에 대처하기 위해 진동전동기(79a)(79b)가 동기해서 회전 하도록 이 진동전동기(79a)(79b)의 드럼 본체(71)에 대한 부착위치 및 스프링(74)의 배설등에 엄밀한 설정기준이 필요하게 된다.

따라서, 제8도 및 제9도에 나타낸 진동 드럼(70)은 고가가 될 뿐만 아니라, 드럼 본체(71)내의 모래제거를 해야 할 주물 M과 모래 S의 전체 중량 및 그 질량분포에 따라서는 공진상태를 얻을 수 없을뿐만 아니라, 동기 회전을 행하게 할 수가 없는 경우가 있다.

또다른 형식의 주물의 모래제거기로서 드럼을 일정방향으로 소정속도로서 회전시키는, 소위 회전식 드럼이 있는데, 이것에 의해 모래제거를 행한 경우에는 주물이 걸림에 의해 들어올려진 경우, 어느 높이까지 가서는 낙하하므로, 이 충격에 의해서 상처가 나는 경우가 있다.

또, 주물과의 접촉시간이 길므로 모래를 노화(老化)시킨다던가 첨가제를 노화시키게 된다.

또, 상술한 것처럼 걸림등에서의 낙하가 주기적으로 생기므로 소음이 발생한다.

이와같은 난점에 대해서는 이 종래예는 훌륭한 것이기는 하나, 아직도 상술한 것과 같은 개량해야 할 점을 가지는 것이다.

제10도 및 제11도는 다른 종래예를 나타내는 것인데, 상기 종래예에 대응하는 부분에 대해서는 같은 부호를 붙여서 그 상세한 설명은 생략한다.

즉, 본 종래예는 드럼 본체(71)의 주벽부에 상술한 것과 같이 직선진동력을 발생하기 위한 가진기구(73)가 부착되어 있는 것인데, 이것은 1쌍의 진동전동기(82A) 및 (82B)로 되어 있으며, 이들은 부착대(95)에 고정되어 있는 것인데, 각 회전축(83a)(83b)의 일단부에는 같은 직경, 같은 수의 기어(89a)(89b)가 고정되어 있고, 다시 이들에 맞물려 결합하는 소직경인데 같은 직경, 같은 수의 기어(90a)(90b)가 베어링 하우징(88')에 그 축이 회동가능하게 부착되어 있으며, 각 진동전동기(82A) 및 (82B)는 각각의 전원코드(85)(85)에 교류전원이 접속되므로서, 각각 상반하는 방향으로 구동되는데, 이들은 기어(90a)(90b)의 맞물림 및 큰 직경 기어(89a)(89b)와의 맞물림에 의해 회전축(83a)(83b)의 일단에 고정되어 있는 반원형의 언밸런스 웨이트(unbalance weight)(84a)(84b)가 상반하는 방향으로 동일속도로서 동기해서 회전한다.

이로써 제10도에서 나타낸 것처럼 X방향으로 직선진동력을 발생한다.

다른 종래예는 상기의 종래예보다 구성은 간단하나, 아래와 같은 결점을 가지고 있는 것이다.

이 종래예에서도 드럼 본체(71)는 원통형상을 나타내며, 그 축심 C에 따라서 모래제거를 하는 주물을 이송하는 것이나, 드럼 본체(71)는 진동방지 스프링(77a)(77b)으로 지지되어 있으며, 또한 이 실시예에서도 역시 2개의 진동전동기(82A) 및 (82B)로 되는 가진기(73)가 드럼본체(71)의 주벽부에 부착되어 있다.

이 종래예에서도 각 진동전동기(82A)(82B)의 구동축(83a)(83b)에 반원형의 언밸런스 웨이트(84a)(84b)가 고정되어 있는데, 구동축(83a)(83b)의 일단부에는 같은 형태, 같은 치수(齒數)의 기어가 고정되어 있으며, 이들이 서로 맞물려 있으며, 따라서 2개의 진동전동기(82A)(82B)는 서로 다른 방향으로 동기해서 같은 속도로 회전한다.

이로써 제12도에 나타낸 것처럼 화살표 P방향으로 직선진동력을 발생하며, 이것은 축심 C에 대해서 거의 직각으로 교차되는 것이다.

이로써 드럼본체(71)내에 아직 모래제거를 해야 할 주물이 투입되어 있지 않은 경우, 즉, 무부하(無負荷)인 경우에는 드럼본체(71)의 주벽부의 각 점은 화살표로 나타낸 것처럼 직선진동을 행하는 것인데, 이 방향은 직선진동력 P의 방향에 거의 평행하며, 이 가진기구(73)가 부착되어 있는 수평선에 대한 각도 α에 거의 같다.

즉, 무부하에서는 드럼본체(71)의 주벽부의 각 점에서 거의 균일한 진폭 및 진동각으로 진동하는 것인데, 도시한 것처럼 모래제거를 해야 할 주물 M을 투입했을 때는, 상기 종래예와 마찬가지로 화살표 R로 나타낸것과 같은 순환운동을 행하는 것이 생각되어질 수 있는데, 무부하시의 진폭보다 대폭으로 감소한다.

따라서, 실제로는 도시한 것과 같은 순환운동을 행하기가 어려우며, 진폭이 작아지기 때문에 순환속도가 작고, 그 유동성은 상기 종래예보다 뒤떨어지는 것이다.

이것은 모래제거를 해야할 주물 M이 무부하에서의 진동방향 P의 방향으로 드럼본체(71)와 함께 진동구동되는 것인데, 드럼 본체(71)의 저벽부에서는 a₁으로 나타낸 것처럼 그 진동방향은 P의 방향에 거의 같으나, 이보다 반시계방향으로 45도의 각도위치 a₂에서는, 무부하에 있어서는 상술한 것과 같이 P의 방향에 거의 평행하기 때문에, 이 점에서의 드럼본체(71)의 내주벽면에 대한 이 진동의 각도는 거의 평행하며, 따라서 진동이론에서 명백한것 처럼, 이 면의 수직방향에서는 1g이하의 가속도이며, 도약 운동을 하지 않으며, 따라서 진동에 의한 이송작용은 없다.

더우기, 이보다 반시계방향으로 보다 큰 각도위치에서, 예컨데, 점 a₃에서는 드럼본체(71)의 내벽면에 대한 진동에 의한 이송작용은 드럼본체(71)의 내벽면에 대해, 반시계방향의 이송이 바람직하기는 하나, 시계방향이 되어 이렇게 해서는 최하점 a₁에서 반시계방향으로 향하는 이송력과 대향하고, 이로 인해서 드럼본체내의 주물 M 및 형틀을 풀었을때의 모래 S가, 드럼 본체(71)의 내주벽면을 압압(押壓)해서 마치 일체적인 강체(剛體)인양 일체화해서 진동한다.

따라서, 일정의 가진기(73)에 의한 각 점에서의 진폭은 당연히 작아지며, 따라서 상술한 것처럼 유동화가 방해를 받는다.

더우기, 이 종래예에서는, 예컨데 60Hz, 894 rpm으로 구동되는데, 894 rpm은 소위 진동의 기술분야에서는 초저주파에 속하며, 이로써 이 진동드럼을 배설한 근방의 건물에는 이 초저주파에 의한 진동과 공진상태가 되어 건물의 일부, 예컨데 창문이나 출입문등을 소리나게 진동시키고 있다.

따라서, 이 진동드럼을 배설하고 있는 공장 가까이에 사는 주민들이 진동공해를 받는다.

다시, 제10도의 종래예에서는 구동축(83a)(83b)의 일단에 기어가 고정되어 있으므로 이들이 맞물려서 회전하는데, 이 맞물림은 아무리 정밀하게 설계했다고 하더라도, 이 맞물리는 소리는 0으로 할 수는 없으며, 또 이것은 높은 음에 속하여, 이 음까지 가하여 가까이에 사는 주민에게는 소음공해가 되는 것이다.

본 발명은 상술한 문제를 감안해서 이루어진 것인데, 같은 회전구동력이라도 무부하에서 부하상태로 했을때의 진폭의 차가 작고, 따라서 처리해야 할 재료를, 예컨데 모래를 제거하여야 할 주물을 투입했을 때, 이에 대한 유동화를 촉진하고, 또한 이웃의 건물에 대한 초저주파공해를 방지하며, 또 소음공해도 방지할 수가 있는 진동드럼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은 진동방지 스프링으로 지상에 지지된 드럼본체의 주벽부에, 불평형중추(不平衡重錘)의 회전에 의해 원형의 가진력(加振力)을 발생시키는 원형 가진력발생기를, 상기 원형의 가진력의 중심과 상기 드럼본체의 축심을 수직으로 연결하는 직선이 수평선과 만드는 각도가 상기 축심보다 상방위치에서 0도 내지 90도를 만들도록 부착한 것을 특징으로 하는 진동 드럼에 의해서 달성된다.

원형가진력발생기는 그 가진력의 중심과 드럼 본체의 축심을 수직으로 연결하는 직선이 수평선에 대해 0도~90도의 각도가 되게 드럼 본체의 주벽부에 고정되어 있으므로, 특히 20도~30도가 되게 부착되었을 경우에는 드럼본체의 주벽부는 각 점에서 타원진동을 행하게 되는데, 이 최저부에서는 거의 직선운동으로, 드럼본체의 내주벽면에 대해 원형가진력발생기의 고정각도와 거의 같은 방향의 진동을 행하며, 또 드럼내에서 시계방향 또는 반시계방향으로 각도위치를 진행시킴에 따라서, 상기 직선에 대한 직각방향, 즉 단축(短軸) 방향에서도 진폭이 커져서 타원진동의 단축비가 커진다.

이로써 드럼본체에 투입된, 예컨데 모래를 제거할 주물은 좋은 효율로 순환작용을 받는 것인데, 무부하와 부하상태에서 원형가진력이 일정하다 하더라도 그 진폭의 변화가 즉 차이가 거의 없고, 주물의 유동성은 종래보다 대폭으로 상승하게 된다.

이것은 각 점에서의 진폭의 차이가 작기 때문인데, 타원진동의 단축방향은 드럼 본체의 내벽부의 각 점에서, 그 접선방향에 대해서 수직성분을 가지기 때문에, 이 방향에서 어느 가속도를 받아, 따라서 종래와 같이 드럼 본체와 여기에 투입된 모래제거를 해야 할 주물이 일체가 되어, 마치 드럼의 질량을 증대하는 것 같은 진동현상은 없고, 모래를 제거해야 할 주물이 드럼 본체의 주벽부의 각 점에서 도약력을 받으며, 또한 타원진동의 장축방향에 의한 이송력을 받아, 그 순환속도는 종래보다 대폭으로 크게 할 수가 있다.

따라서, 종래와 같이 모래제거를 해야 할 주물이 순환운동을 행하는 것인데, 이 순환속도가 크고 또한 영역전체에서 균일한 속도로서 각 주물이 순환한다.

따라서 주물은 고온이기는 하나, 제거된 모래와의 접촉의 기회가 커지게 되어, 즉 열교환을 좋은 효율로서 할 수가 있으며, 또 모래제거를 해야 할 주물은 수분을 포함하고 있으므로, 이것이 열교환에 의해 증발할때에 잠열을 빼앗아 유효하게 냉각되어 드럼본체의 일단에서 모래가 제거된 주물이 냉각되어서 배출된다.

더우기, 본 발명의 진동 드럼에 의하면, 이웃 건물에 대한 초저주파공해를 종래보다도 대폭으로 감소시킬 수가 있다.

이것은, 드럼 본체의 각 점에서 타원진동을 행하는 것인데, 이 단축방향의 성분은 먼곳에서 이 진동 드럼을 보았을때, 투영면에 대한 진동이 소음의 본원이 되는 것이며, 이 진동이 단축 방향에서의 진폭의 진동이므로 작아진다.

종래의 진동 드럼에서는, 드럼 본체의 주벽부의 각 점에서 거의 일정한 진폭으로 직선진동을 행하기 때문에, 이 방향에 벡터(vector)를 맞추어서 큰 진폭으로 투영면이 진동하게 되므로, 상술한 것과 같은 초저주파공해가 생기는 것이다.

더우기, 본 발명에 의하면 원형의 가진력을 발생하기 때문에 제11도의 종래예에서와 같이, 서로 맞물리는 기어를 사용하지 않으므로 소음공해를 생기게 하는 일도 없다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예에 의한 진동 드럼에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

제1도~제5도는 본 실시예를 나타내는 것인데, 도면에서 진동 드럼은 전체를 참고부호(1)로 표시하며, 드럼 본체(2)의 주벽부 한쪽에 본 발명의 가진기(3)가 설치되어 있다.

또, 드럼 본체(2)는 지주(4a)(4b), (5a)(5b)위에 배설된 진동방지스프링(6a)(6b), (7a)(7b)에 의해 도면에서 하향으로 몇도 경사해서 진동가능하게 지지되어 있다.

드럼 본체(2)의 제1도에서 좌단부에는 모래를 제거하여야 할 주물이 공급되는 공급구(8)가 형성되며, 또 우단부에는 이 모래가 제거된 주물을 배출하기 위한 배출구(9)가 설치되어 있다.

드럼 본체(2)는 그 주벽부에서 립(10)에 의해 보강되어 있으며, 또 우단부는 뚜껑(11)에 의해 부분적으로 폐쇄되어 있다.

다음에, 가진기(3)에 대해서 상세히 특히, 제2도 및 제4도를 참조해서 설명한다.

본 발명의 가진기(3)는 원형의 진동력을 발생하는 원형가진기이며, 드럼 본체(2)의 측방에 가설된 가대(23)위에 전동기(24)가 고정되어 있으며, 이것이 구동원이다.

전동기(24)의 회전축(24a)에 그 양단부에서 유니버셜 조인트 기구에 결합된 제1링크(25)가 접속되어 있다.

즉, 전동기(24)의 회전축(24a)은 유니버셜 조인트(26a)를 통해서 제1링크(25)에 결합되어 있으며, 또 그 좌단부는 유니버셜 조인트(26b)를 통해서 제1지축(29)에 결합되어 있다.

이 제1지축(29)은 드럼본체(2)에 부착된 부착판(27)의 양측에 고정된 1쌍의 베어링(28a)(28b)의 이너레이스에 끼워져 부착되어 있으며, 그 일단부에 제4도에서와 같이 거의 반원형상의 언밸런스 웨이트(30a)가 고정되어 있고, 제1지축(29)의 타단부는 언밸런스 웨이트(30a)와 같은 형상의 언밸런스 웨이트(30b)가 고정되어 있다.

제1지축(29)은 다시 유니버셜 조인트(32a)(32b)를 통해서 제2링크(31) 및 제2지축(35)이 결합되어 있으며, 이것은 드럼본체(2)의 주벽부에 부착된 부착판(33)의 양측에 설치된 1쌍의 베어링(34a)(34b)의 이너 레이스에 삽통되어 끼워져 부착되어 있으며, 그 양단부에는 상술한 언밸런스 웨이트(30a)(30b)와 동일형상의 언밸런스 웨이트(36a)(36b)가 고정되어 있다.

또, 본 발명에 의하면 원형가진력의 중심, 즉 제1링크(25)와 드럼 본체(2)의 축심 C에 대해서 이것과 수직으로 결합하는 직선 L-L은 수평선 H-H에 대한 각도가 25로 설정되어 있다.

이 각도 25를 얻기 위해 상술한 가대(23)의 높이위치 및 부착판(27)의 형상이 설정되어 있다.

게다가, 본 실시예에 의하면 제1링크(25)를 구동하는 전동기(24)의 회전방향은 제3도에서 시계방향으로 회전하도록 구동된다.

본 발명의 가진기(3)는 이상과 같이 구성되는데, 드럼 본체(2)의 상벽부에는 다시 1쌍의 점검창(21a)(21b)이 설치되어 있으며, 또 제3도에서와 같이 드럼 본체(2)의 배출구(9) 근방의 내벽의 일부에는 원호상의 둑판(堰板)(22)이 고정되어 있다.

본 발명의 실시예에 의한 진동드럼 본체(1)는 이상과 같이 구성되는데, 다음에 이 작용에 대해서 설명한다.

도시하지 않았으나, 재료공급구(8)에서 모래를 제거해야 할 주물이 투입되는 것으로 한다.

전동기(24)를 구동하면 이 회전축(24a)의 회전력은 유니버셜 조인트(26a)(26b), 제1링크(25)를 통해서 1쌍의 언밸런스 웨이트(30a)(30b)를 회전구동시키며, 다시 이 언밸런스 웨이트(30a)(30b)를 고정시키고 있는 제1지축(29), 유니버셜 조인트(32a)(32b), 제2링크(31)를 통해서 결합되는 제2지축(35)의 양단부에 고정된 언밸런스 웨이트(30a)(30b)는 마찬가지로 회전 구동한다.

그리고, 언밸런스 웨이트(30a)(30b), (36a)(36b)의 회전에 의해서, 그 회전축, 즉 지축(29), (35)의 축심의 둘레에 원심력, 즉 원형의 가진력이 발생하는 것인데, 후술하는 것과 같은 모드로서 가진력에 의해 드럼본체(2)는 진동한다.

전동기(24)의 회전축(24a)은 유니버셜 조인트(26a)(26b)를 통해서 언밸런스 웨이트(30a)(30b)에 결합되어 있고, 또 제1지축(29)은 유니버셜 조인트(32a)(32b)를 통해서 언밸런스 웨이트(36a)(36b)에 결합되어 있으므로, 전동기(24)쪽에는 드럼 본체(2)의 진동이 거의 전달됨이 없이 안정하게 회전구동을 계속 할 수가 있다.

제5도는 드럼 본체(2)의 축심 C와 전체의 중심(重心) G와 상술한 가진기(3)의 원가진력의 중심 P와의 관계를 나타내는 것인데, 가진기(3)의 구동에 의해 제5도에서와 같은 원형의 가진력 F가 발생하는 것인데, 이것과 중심 G과의 둘레에 회전 모멘트가 발생하며, 또 가진력 F의 중심 P로 부터의 거리에 따라 드럼본체(2)를 선으로서의 원으로서 나타내는데, 이 원주위에서 도시한 것과 같은 진동 모드를 행한다.

즉, 가진기(3)에 가장 가까운 드럼본체(2)의 주벽부 위에서는 a₁, a₂, a₃, a₄로 나타내는 것과 같은 타원진동을 행하는 것인데, 그 장축 및 단축은 다른 주벽부분보다도 크며, 또 그 장축은 거의 수직방향에서 반시계방향으로 순차로 경사하여 있다.

또, 드럼 본체(2)의 저벽부에서는 b₁, b₂, b₃, b₄로 나타내는 것과 같이 직선 진동 및 타원진동을 행하고 있는데, 그 장축의 방향은 드럼 내벽면에 대해서 접선 방향에서 반시계방향으로 진동이송력을 가지도록 경사하여 있다.

또, 진동 드럼 본체(2)의 정상부 가까운 점에서는 d₁, d₂, d₃--- 로 나타낸 것과 같이, 타원 진동을 행하는 것인데, 그 장축 및 단축은 순차로 작아지며, 또 상술한 진동 b₂, b₃, b₄, c₁, c₂--- 는 제5도에서 시계방향으로 회전하는 타원진동이다.

진동 d₁, d₂, d₃도 타원진동이고 시계방향으로 회전하는 진동인데, 그 장축의 방향은 드럼 본체(2)의 주벽면의 각 점의 접선에 대해서 거의 평행해지며, 따라서 그 진동에 의한 이송력은 이 점까지 재료는 상승하지 않으나, 거의 없는 것이다.

그리고, 제5도에서, 반시계방향에 있어서 축심 C에 관해서 진동 a₁에서 봐서 약 170도의 각도위치에서는 진동 e로 나타낸 것처럼 직선운동을 행한다.

이 각도위치에서 타원진동 f₁, f₂, f₃, f₄가 그 장축 및 단축은 점차로 증대하는 것인데, 반시계방향의 회전이며, 진동 드럼 본체(2)의 최저부에서 다시 직선진동 b₁이 되어, 이 각도 위치에서 반시계방향을 향하여 다시 상술한 것처럼 타원진동을 행하는 것인데, 그 회전방향은 시계방향이 된다.

그리고, 이상의 진동모드는 X-Y 직각좌표의 원점은, 드럼 단면원의 중심 C(축심 C)과 같다고 하고, 각 디멘션(dimension)을 아래와 같게 했을 때 컴퓨터로 계산한 결과이다.

재료의 공급구(8)에서 공급된 주물 M은 상술한 것과 같은 진동을 드럼 본체(2)의 내부벽으로부터 받으면서 제1도에 있어서 약 2~3도 하향으로 경사하고 있기 때문에 오른쪽으로 이송되는 것인데, 이송 도중에 있어서, 제5도에서와 같이 주물 M은 드럼 본체(2)의 내주벽면을 따라 반시계 방향으로 상승하는 힘을 받아 어느 레벨까지 상승하면 중력쪽이 켜져서 아래 방향으로 주물 M의 상층의 상표면을 따라 미끄러지면서 떨어지고, 다시 내주벽면을 따라 상승력을 받는 궤적 Q로 나타낸 것과 같은 운동을 행하면서 제1도에 있어서 오른쪽으로 이송되어 충분한 교반력을 받아, 본 실시예에 있어서는 모래제거, 냉각작용을 받아 배출구(9)에서 외부로 배출되는 것인데, 제3도에서와 같이 배출구(9)의 근방에는 내주벽면에 따라서 원호상의 둑판(22)이 설치되어 있으므로, 상술한 바와같은 교반력을 충분히 받아 모래가 제거되어서 배출구(9)에서 외부로 배출될 수가 있다.

만약, 둑판(22)이 없고, 또 드럼 본체(2)로의 모래제거를 해야할 주물 M의 충전율이 적은 경우에는 충분한 교반력을 받음이 없이 배출구(9)에서 외부로 배출될 것이다.

따라서, 둑판(22)의 효과는 드럼 본체(2)내의 주물의 충전율이 적어지는 경우에 큰 효과를 나타내는 것이다.

이상과 같이 진동 드럼 본체(2)내에 모래제거를 해야 할 주물 M이 투입되고, 교반작용을 받게 되는데, 진동 b₁, b₂, b₃, b₄, c₁, c₂--- 는, 이 드럼 본체(2) 내에 모래제거를 해야 할 주물 M이 투입되어 있지 않은 상태, 즉 무부하상태에서의 진동상태를 나타내는 것인데, 도시한 바와같은 충전율로서 모래제거를 해야할 주물 M이 투입되어서, 도시한 것과 같이 순환운동을 하는 경우에 있어서도 종래보다는 그 진폭의 차이는 거의 작고, 상술한 b₁, b₂, b₃, ……의 진동모드의 변화는 거의 없으며, 그 진폭도 약간 작아질 뿐이다.

따라서 주물 M은 후술하는 것 같은 이송력을 받는다.

드럼 본체(2)의 최저부에서는 직선 진동 b₁을 행하는 것인데, 이 점에서는 본체(2)의 주벽면의 점에서의 접선에 대해서 우상향의 직선으로 되어 있는데, 공지와 같이, 이러한 직선진동에서는 큰 이송력을 받는다. 따라서, 이 위의 모래를 제거하여야 할 주물 M은 큰 이송력을 받아, 도면에 있어서 반시계방향으로 이송된다. 다시, 반시계방향을 향해서 b₂, b₃, b₄에서는 장축 및 단축에서의 진폭이 증대한다. 그 장축의 방향은 드럼 본체의 주벽면의 1점에서의 접선 방향에 대해 진동에 의한 이송력을 받는 진동각을 가지므로, 이들 점에서도 주물 M, 모래 S는 큰 이송력을 받아, 반시계 방향으로 이송되는 힘을 받아서 상승한다.

더우기 c₁, c₂, c₃에서는 장축의 방향은 주벽면의 각 점에서의 접선에 대해서 약간의 진동각을 가질 뿐이므로, 그 면을 따르는 진동력에 의한 이송 속도는 대단히 작은 것이나, 역시 종래예와는 달리 약간이기는 하나 드럼 본체(2)의 주벽면의 반시계 방향으로 향하는 이송력을 주는 것이다.

그리고, 최저부에서 약 90도의 반시계 방향으로 회동한 위치에서는 a₁에서 진동하는 것인데, 이 점에서는, 장축은 주벽면의 1점에서의 접선과 거의 평행하며, 아무튼 진동에 의한 이송력을 받지 않는다.

또한, 반시계 방향으로 진행한 각도위치에서의 진동 a₂, a₃, a₄에서는 장축의 방향이 주벽면의 각 점에 대한 접선에 대한 진동각이 역전하고, 상술의 진동 c₁, c₂, c₃---와는 이송방향이 역전한다.

즉, 시계방향으로 이송하므로, 만약 이와같은 진동력으로 주물이 이송되는 경우에는(실제로는 중력 낙하해 버린다), 상술의 c₁, c₂, c₃의 진동에 의한 이송속도를 감소시켜 버리게 된다.

이상과 같이 해서 제5도에서와 같은 충전율로서 공급된 모래제거를 해야 할 주물 M이 화살표 Q로 나타낸 교반력을 받으면서 진동 드럼 본체(2)의 축심 C을 따라서 제1도에서 오른쪽으로 이송되는 것인데, 3차원적으로는 나선 모양의 교반력을 받으면서 충분히 모래제거가 이루어지고, 또한 주물로부터의 수분이 증발함에 따라서, 그 잠열이 빼앗김으로 좋은 효율로 냉각되어 드럼 본체의 배출구에서 바깥쪽으로 배출된다.

또, 본 실시예에서는, 드럼 본체의 최저부에서 반시계방향으로 90도 회동하는 위치까지의 타원진동의 모드는 상술한 것 같은 변화를 하는 것인데, 타원의 장축의 방향이 진동이송력을 받는 방향이며, 또한 그 타원진동의 회전방향이 시계방향이므로 보다 큰 이송력을 받고, 따라서 좋은 효율로서 순환작용을 받는 것이다.

더우기, 상술한 것과 같이 본 실시예에 의하면, 무부하상태에서의 진동 드럼 본체(2)의 주벽부의 각 점에서의 진동은, 부하상태로 하는, 즉, 모래제거를 해야 할 주물 M을 공급했을 경우에서의 상태에 있어서도, 그 진폭, 즉 타원진동의 장축 및 단축의 진폭은 거의 변화하지 않으며, 따라서 제5도에서와 같은 진동 모드로써 모래 제거를 해야 할 주물에 진동력을 주어지는 것으로 생각해도 좋다.

그리고, 진폭의 차이가 적은 것은 타원 진동 c₁, c₂, c₃, c₄에 있어서는, 그 장축의 진동각은 대단히 작은 것이나, 단축 방향의 진폭이 충분히 커지므로, 이 방향으로 큰 가속도를 받아서, 이것이 1G 이상이면 당연한 것이지만 내주벽면의 각 점에서의 접선에 대해서 수직방향으로 도약력을 받으므로서, 보다 좋은 효율로 모래제거를 해야 할 주물 M은 드럼 본체내에서 교반력을 받는다.

제10도의 종래예에서는, 드럼 본체(2)에는 직선진동력이 주어지는데, 그 주벽부에서는 상술한 것과 같은 모드의 직선진동이 행해져서, 최저부에서 반시계방향으로 90도의 각도위치에서는 진동각이 주물을 이송하는 방향에서 작아질 뿐 아니라, 최저부에서 약 45도의 반시계방향의 위치에서는 직선의 진동각은 역전하며, 따라서 이점에서는 주물을 시계방향으로 이송하는 힘을 준다.

따라서, 최저부에서는 반시계방향으로 이송하는 힘을 주고 있는 것인데, 이점에서의 주물과 약 45도에서의 주물과는 밀어붙이는 힘이 되어, 결국은 드럼본체의 주벽면에 대한 압압력이 된다.

따라서, 상술한 것처럼 드럼본체의 정미 질량에 대해, 이것이 강체로서 일체적으로 진동하는것 같이 되어서, 그 유효질량이 증대하며, 같은 직선진동력의 크기라 할지라도 무부하때와 부하때에는 진폭이 크게 변하게 된다.

따라서, 제10도에서와 같은 진동을 부하상태에서 얻기 위해서는 직선가진력의 크기를 더욱 크게 해야만 한다.

그런데, 본 실시예에서는 진폭이 거의 변하지 않을 뿐만 아니라, 구동력을 작게 할 수가 있다.

또, 본 실시예에 의하면 진동 드럼(1)에서 발하는 초저주파(900 r.p.m.) 소음의 음 레벨과 종래 기술의 제10도에 나타낸 직선가진력이 가해지는 진동 드럼과 비교하면, 제7도에서와 같은 실험결과가 얻어지고 있다.

즉, 진동 드럼(1)의 중심으로부터의 거리가 100m까지의 각 점과, 그 점에서의 초저주파 소음 레벨 dB과의 관계는 제7도에서와 같이 변화한다.

어느것이나 직선적으로 감소하고 있는데, 종래 기술쪽이 약 6dB 높은 소음으로 되어 있다.

따라서 dB 단위로 이 정도이므로 100m 에서의 각 건물이 미치는 초저주파 소음의 영향은 훨씬 작게 할 수가 있다.

명백하게 상술한 바와 같이 종래의 진동 드럼은 직선진동을 행하고, 이것을 먼 곳에서 투영면으로 해서 본 경우, 이 직선진동의 진폭은 커서 이로인해 초저주파 소음으로 여러 피해를 주고 있었는데, 본 실시예에 의하면 제5도에서와 같이 진동드럼 본체(2)의 각 주벽부는 타원진동을 행하여, 이 단축방향의 진폭이 이 축심 C에서 어느 거리를 떨어진 점에 대한 소음원이 되므로, 명백히 소음 레벨은 작아지는 것이 예상된다.

이것은 제7도에 의해서 명백해진다.

또, 본 실시예에 의하면, 원형의 가진력 기구에는 아무런 종래 기술과 같이 2개의 회전축의 각각에 고정된 기어의 맞물림에 의해 동기시킨다는 구조는 전혀 없으며, 이와같은 기어의 맞물림에 의한 소음은 전혀 없다.

즉, 고주파소음도 종래에서는 훨씬 높은 것이었는데, 본 실시예에서는 0이 된다.

제6도는 본 발명의 실시예 2에 의한 진동 드럼(50)을 나타낸 것인데, 실시예 1에 대응하는 부분에 대해서는 동일의 부호를 붙여서 그 상세한 설명은 생략한다.

즉, 본 실시예에 의하면 드럼 본체(2)의 주벽부에는 1개의 진동 전동기(51)가 실시예 1과는 달리, 축심 C보다 윗쪽이기는 하나, 왼쪽에서 수평선 H-H에 대해서 같은 각도, 25도 방향으로 부착되어 있다.

즉, 회전축(52)에는 반원형의 평형중추(平衡重錘)(53)가 고정되어 있는데, 이 회전축(52)이 원형가진력의 중심이 되는 것인데, 이것과 드럼 본체(2)의 축심 C을 연결하는 직선 L-L과 수평선 H-H가 만드는 각'가 실시예 1과 마찬가지로 25도로 되어 있다.

이와같은 구조에서도 실시예 1과 같은 효과를 나타내는 것은 명백하다.

그리고, 본 실시예에서는 제6도에서 회전축(52)의 회전방향은 시계방향이며, 따라서 드럼 본체(2)의 주벽면에서, 각 점에서의 타원진동의 회전방향은 반시계 방향이 되나, 드럼본체(2)의 최저부에서 시계방향을 향해서 이송하는 힘을 얻고, 따라서 드럼 본체(2)에 투입된 모래제거를 해야할 주물 M은 Q'로서 나타낸 것과 같은 순환운동을 행한다.

이상 본 발명의 실시예에 대해서 설명했는데, 물론 본 발명은 이에 한정됨이 없이 본 발명의 기술적 사상에 따라 여러가지의 변형이 가능하다.

예를들면, 이상의 실시예에서는 진동 드럼 본체의 축심 C에 관해서, 이송방향에 대향하는 방향에서 봐서, 도면에 있어서 축심보다 윗쪽에서 오른쪽에 원형 가진력 발생기(3)를 배설한 경우를 설명했으나, 이 대신에 윗쪽에서 왼쪽에 배설해도 좋다.

이 경우에는 가대나 부착을 각각 도시한 위치에서 반대방향에 배설하는 것으로서 좋으나, 큰 이송력을 얻기 위해서는 같은 방향에서 봐서 구동축의 회전방향이 반시계방향으로 회전하도록 전동기를 구동하면 좋다.

또, 이상의 실시예에서는 축심 C와 이에 대해 수직으로 원형 가진력의 중심을 연결하는 직선 L-L과 수평선 H-H이 만드는 각는 25도로 했으나, 이것보다 더욱 크게, 혹은 작게, 예컨데 20도 혹은 30도로 하더라도 거의 같은 큰 효과가 얻어지나, 다시 이것보다 작은 또는 큰 각도 10도, 20도 또는 45도, 50도로 설정하더라도 종래 기술보다는 큰 효과를 얻을 수가 있다.

또, 이상의 실시예에서는 거의 반원형의 불평형중추를 회전축의 둘레에 회동시켜서 원형가진력을 발생하는 구성 혹은 공지의 진동전동기를 1대 부설시키므로서 원형가진력을 발생하는 기구로 했으나, 다시, 실시예 2에서의 진동전동기를 복수개 직렬로 접속시켜 부착하도록 해도 좋다.

이 경우, 각 회전축을 예컨데, 커플링으로 결합시켜 동 축 회전하도록 해도 좋다.

다시, 본 명세서에서 「불평형중추」란 도시한 바와같이 거의 반원형상을 나타내는 것에 한정되지 않고 다른 형상이라도 좋으며, 다시, 다른 구조, 예컨데 단면이 원형의 환상체에 강구(鋼球)를 배설하고, 관체(管體)의 일부에서 압축공기를 도입함으로서, 고속으로 이 강구를 회전운동시켜 이로써 원형가진력을 발생시키는 구성도 본 「불평형중추」에 속하는 것으로 한다.

그 외에도, 질량의 회전에 의해 원심력을 발생시키고, 이것을 원형가진력으로 하는 공지의 구조는 모두 본 발명에 적용가능하다.

또, 이상의 실시예에서는 드럼 본체(2)의 축심이 주물의 이송방향에 대해서 몇도 하향으로 경사진 경우를 설명했으나, 이것은 수평으로 배설해도 좋으며, 다시 역으로 상향경사하도록 해도 본 발명은 적용된다.

즉, 상향경사로 한 경우에는 제1도에서 좌단부에서 모래제거를 해야 할 주물을 투입하는데, 이에 충분한 유동성이 가해지기 때문에 순차로 상술한 것처럼 모래제거작용 및 냉각작용을 받아서 오른쪽으로 이송되어 배출구에서 외부로 배출된다.

또, 이상의 실시예에서는 진동 드럼 본체내에 아무런 부속 장치를 설치하지 않았으나, 종래 공지의 진동 드럼, 예컨데 주물의 모래제거에 적용되는 진동 드럼내에 배설되는 부속설비, 예컨데 산수(散水)장치를 부착하도록 해도 좋다.

또, 이상의 실시예에서는 드럼본체의 축심을 따라서 이송방향에 대향하는 방향에서 봐서, 축심보다 윗쪽에서 오른쪽에 원형가진기구를 설치하고 시계방향으로 회동하도록 했는데, 회전축을 구동하는 전동기의 회전방향을 수시로 변환가능하게 하고, 또 드럼(1)의 공급구보다 상류측에 형틀에서 꺼낸 주물을 예컨데 예비적으로 쉐이크 아웃 머쉰(shake out machine)으로 쉐이크 아웃시킨 후, 본 실시예의 진동 드럼에 공급되는 것인데, 이 쉐이크 아웃 머쉰의 공급능력이 대소 2개로 나누어져 있는 경우, 혹은 하나의 쉐이크 아웃 머쉰으로 시간적으로 모래제거해야 할 주물의 공급속도가 크고 작아지는 경우에는 이들에 응해서 변환하도록 하며, 공급속도가 작은 경우에는 전동기의 회전 방향을 반시계 방향으로 클 경우에는 시계방향으로 변환하도록 해서 원활한 연속적 주물의 모래제거를 하도록 해도 좋다.

이상에서 기술한 것처럼, 본 발명의 진동 드럼에 의하면 종래의 진동 드럼과 마찬가지로 다른 처리방식의 드럼과 비교해서 큰 이점을 가지는 외에도, 그 가진기구를 종래의 진동 드럼에 비해 훨씬 간소화하고, 따라서 코스트를 대폭으로 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무부하상태에서 부하상태로 한 경우의 각 부의 진폭의 차이가 작고, 더욱이 초저주파공해를 거의 없게 할 수가 있다.

Claims (4)

1. 진동방지 스프링(6a, 6b, 7a, 7b)으로 지상에 지지된 드럼 본체(2)의 주벽부에, 불평형중추(30a, 30b, 36a, 36b)의 회전에 의해 원형의 가진력을 발생시키는 원형가진력 발생기(3)를, 상기 원형의 가진력의 중심과 상기 드럼 본체(2)의 축심을 수직으로 연결하는 직선이 수평선에 대해서 만드는 각도가 상기 축심보다 상방 위치에서 0도 내지 90도가 되도록 부착한 것을 특징으로 하는 진동 드럼.
2. 제1항에 있어서, 상기 진동 드럼 본체(2)의 상기 축심을 따른 재료의 이송방향에 대향하는 방향에서 봐서, 상기 원형가진력 발생기(3)가 상기 축심에서 오른쪽에 있을 때는, 상기 원형가진력의 회전방향을 시계방향의 회전으로 하며, 동 왼쪽에 있을 때는, 반시계방향의 회전으로 하는 것을 특징으로 하는 진동 드럼.
3. 제1항에 있어서, 상기 각도는 20도 내지 30도인 것을 특징으로 하는 진동 드럼.
4. 제1항에 있어서, 상기 드럼 본체(2)내에 모래를 제거해야 할 주물을 재료로 하여 공급하는 것을 특징으로 하는 진동 드럼.