KR100374575B1 - 반응고 금속의 고온점도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토오크 센서가 설치된 상부와 하부 지점의 교반봉에 플렉시블 커플링을 장착하여 토오크 센서로 급격히 전달되는 순간적인 토오크를 완화시켜 토오크 센서의 정확한 측정이 가능하도록 구성한 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 관한 것으로, 고정대(9)에 의해서 상부 플레이트(3)에 장착되는 서보 모터(1)와, 커플링(2)을 개재하여 상기 서보 모터(1)에 결합되는 교반봉(10)과, 볼 베어링(6, 7)을 개재하여 상기 교반봉(10)이 회전 가능하게 장착되는 하부 플레이트(3')와, 상기 상부 플레이트(3)와 상기 하부 플레이트(3') 사이의 교반봉(10)에 설치되어 토오크를 감지하는 토오크 센서(4)와, 상기 하부 플레이트(3')의 하방에 설치되어 교반봉(10)을 냉각하는 공기 냉각기(8)를 포함하는 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 있어서, 상기 커플링(2)과 상기 토오크 센서(4) 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 상부 플렉시블 커플링(12)과, 상기 토오크 센서(4)와 상기 하부 플레이트(3') 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 하부 플렉시블 커플링(14)을 구비하는 구조를 지닌다.

Description

반응고 금속의 고온점도 측정장치{DEVICE FOR MEASURING HIGH STICKINESS OF METAL IN A FURNACE}

본 발명은 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 토오크 센서가 설치된 상부와 하부 지점의 교반봉에 플렉시블 커플링을 장착하여 토오크 센서로 급격히 전달되는 순간적인 토오크를 완화시켜 토오크 센서의 정확한 측정이 가능하도록 구성한 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반응고 내에서 금속의 고온점도를 측정하는데 있어서 가장 중요한 것 중의 하나는 노의 내부에 있는 반응고 금속을 교반봉에 의하여 여러 가지 모드의 변화되는 회전속도(전단 변형속도)에 의하여 약 4㎜간격(즉, 도가니와 교반봉 사이의 간격)내에 있는 금속 슬러리(액상과 고상의 혼재상태)를 최소한의 떨림으로 고속·저속의 120rpm∼1400rpm 회전을 통해서 높은 점도 값을 측정할 수 있어야 한다.

따라서, 금속의 고온점도 측정을 위해서 서스와 높은 강도의 흑연재로 이루어진 교반봉(stirrer)을 이용한 점도 측정장치를 사용하는데, 이를 도 1에 도시하였다.

도 1은 반응고에 설치되는 일반적인 점도 측정용 교반봉과 모터의 결합상태를 보인 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 점도측정용 교반봉(10)은 커플링(2)을 통해서 AC서보 모터(1)와 연결되어 있다. 모터(1)는 고정대(9)에 의해서 상부 플레이트(3)에 설치되어 있으며, 교반봉(10)은 볼 베어링(6, 7)을 개재하여 하부 플레이트(3')에 회전 가능하게 장착되어 있다. 또한, 하부 플레이트(3')의 하방에는 교반봉의 냉각을 위해서 공기 냉각기(13)가 설치되어 있으며, 하부 플레이트(3')상부와 커플링(2)사이의 교반봉(10)에는 마운팅 브라켓(5)에 의해서 토오크 센서(4)가 장착되어 있다. 통상, 교반봉은 높은 강도의 흑연재와 스테인레스 서스로 이루어져 있다.

이러한 구성의 점도 측정장치에 있어서, 금속의 반응고 상태에서 고온점도를 측정하기 위하여 정확한 데이터를 확보하는 것이 중요하다. 기존 점도계는 서보 모터(1)와 교반봉(10)을 연결하기 위한 커플링(2)과 하부 플레이트(3')사이의 교반봉(10)에 토오크 센서(4)가 설치되어 있기 때문에, 교반봉(10)이 받는 저항을 토오크 센서(4)를 통하여 데이터를 받아들이게 된다.

그러나, 상기와 같은 일체형 작동식 시스템의 경우에는 도 2에 도시된 그래프와 같이 순간적으로 150∼500포이즈(예를 들어 물의 점도가 100포이즈, 글리세롤 10포이즈, 올리브유 1포이즈, 물 용융금속 10-2포이즈)로 되어 물의 5배까지 높은 점도가 증가되어 토오크 센서에 순간적으로 매우 높은 저항이 전달된다.

이와 같이, 토오크 변화량(점도 변화)이 심해지는 경우, 결국 토오크 센서(4)로 충격이 전달되어 토오크 센서(4)의 보정 기준값이 변화(오프셋)되어 정확한 토오크값(점도)의 측정이 어렵게 된다. 도 2의 그래프는 반응고 금속에 교반봉(10)이 잠겨있는 상태에서 10초간 멈춘후에 100rpm(74.6sec)으로 교반시에 작용되는 점도를 나타낸 것이다. 또, 30초, 1분, 5분, 10분의 경우에도 마찬가지로 교반시간이 증가할수록 반응고 고체들이 용융액체 중에서 서로 붙게 되어 이들 고체를 떨어뜨리는데 더욱 많은 힘이 소요되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 교반봉에 토오크 감쇠수단을 설치하여 토오크 센서로 급격히 전달되는 토오크를 완화시킴으로써 토오크 센서의 측정값을 정확하게 유지할 수 있는 반응고 금속의 고온점도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 점도 측정장치의 구성을 보인 단면도,

도 2는 종래의 점도 측정장치에서의 교반시간에 따른 점도의 변화를 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 점도 측정장치의 구성을 보인 단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1:AC 서보 모터 2:커플링

3, 3':상부, 하부 플레이트 4:토오크 센서

5:마운팅 브라켓 6, 7:볼 베어링

8:공기 냉각기 9:고정대

10:교반봉 12, 14:상부, 하부 플렉시블 커플링

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반응고 금속의 고온점도 측정장치는 고정대에 의해서 상부 플레이트에 장착되는 서보 모터와, 커플링을 개재하여 상기 서보 모터에 결합되는 교반봉과, 베어링을 개재하여 상기 교반봉이 회전 가능하게 장착되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 교반봉에 설치되어 토오크를 감지하는 토오크 센서와, 상기 하부 플레이트의 하방에 설치되어 교반봉을 냉각하는 공기 냉각기를 포함하는 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 있어서, 상기 커플링과 상기 토오크 센서 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 상부 플렉시블 커플링과, 상기 토오크 센서와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 하부 플렉시블 커플링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 점도 측정장치의 구성을 보인 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 반응고 금속의 고온점도 측정장치의 전체적인 구성을 보면, 고정대(9)에 의해서 상부 플레이트(3)에 장착되는 서보 모터(1)와, 커플링(2)을 개재하여 서보 모터(1)에 결합되는 교반봉(10)과, 볼 베어링(6, 7)을 개재하여 교반봉(10)이 회전 가능하게 장착되는 하부 플레이트(3')와, 상부 플레이트(3)와 하부 플레이트(3') 사이의 교반봉(10)에 설치되어 토오크를 감지하는 토오크 센서(4)와, 하부 플레이트(3')의 하방에 설치되어 교반봉(10)을 냉각하는 공기 냉각기(8)로 이루어져 있다.

이러한 구성을 지닌 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 있어서, 점도값이 급격하게 변화되는 다양한 시험모드를 시행하는 과정에서 토오크 센서에 충격을 주지 않고 실제로 교반봉에 작용하는 저항값을 정확히 얻기 위한 방안으로 본 발명에서는 교반봉(10)에 2개의 완충 스프링(12, 14)을 설치한 구조를 예시하였다.

즉, 커플링(2)과 토오크 센서(4) 사이에 배치되는 교반봉에는 상부 플렉시블 커플링(12)을 장착하였으며, 토오크 센서(4)와 하부 플레이트(3') 사이에 배치되는 교반봉에는 하부 플렉시블 커플링(14)을 장착하였다. 여기에서, 상부 플렉시블 커플링(12)의 직경 및 크기는 하부 플렉시블 커플링(14)의 직경 및 크기보다 작게 형성되어 있다.

따라서, 서보 모터(1)와 토오크 센서(4) 사이의 교반봉에 작용하는 충격이나 진동은 상부 플렉시블 커플링(12)에 의해서 흡수됨과 동시에, 토오크 센서(4)의 하부 플레이트(3')사이의 교반봉에 작용하는 충격이나 진동은 하부 플렉시블커플링(14)에 의해서 흡수됨으로써, 토오크 센서에 급격히 전달되는 토오크를 완화시킬 수 있다. 그로 인해, 토오크 센서(4)에서는 저항값을 정확히 측정할 수 있게 된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 토오크 센서가 설치된 상부와 하부 지점의 교반봉에 플렉시블 커플링을 장착하여 토오크 센서로 급격히 전달되는 순간적인 토오크를 완화시켜 토오크 센서의 정확한 측정이 가능하도록 구성한 이점이 있다.

Claims (1)

1. 고정대에 의해서 상부 플레이트에 장착되는 서보 모터와, 커플링을 개재하여 상기 서보 모터에 결합되는 교반봉과, 베어링을 개재하여 상기 교반봉이 회전 가능하게 장착되는 하부 플레이트와, 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 교반봉에 설치되어 토오크를 감지하는 토오크 센서와, 상기 하부 플레이트의 하방에 설치되어 교반봉을 냉각하는 공기 냉각기를 포함하는 반응고 금속의 고온점도 측정장치에 있어서,

   상기 커플링과 상기 토오크 센서 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 상부 플렉시블 커플링과,

   상기 토오크 센서와 상기 하부 플레이트 사이에 배치되는 교반봉에 설치된 하부 플렉시블 커플링을 구비하는 것을 특징으로 하는 반응고 금속의 고온점도 측정장치.