KR100387905B1

KR100387905B1 - 드라이 아이스 블라스팅 장치

Info

Publication number: KR100387905B1
Application number: KR10-2001-0020234A
Authority: KR
Inventors: 김선근; 박종수
Original assignee: 김선근
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2003-06-18
Also published as: KR20020080592A

Abstract

본 발명은 호퍼(22)로 공급되는 드라이 아이스 펠렛을 외부의 고압공기와 함께 분사하는 장치에 있어서: 상기 호퍼(22)의 외부 및 내부에 각각 장착되는 바이브레이터(23)와 스터링 롤러(24)로 구성되고, 펠렛의 아치현상을 방지하여 원활한 낙하를 유도하는 전처리수단; 상기 호퍼(22)의 하류단에 회전 가능하게 설치되고, 펠렛을 정량씩 하방향으로 낙하 이송하는 에어락 피더(25); 상기 에어락 피더(25)의 하방향으로 낙하된 펠렛을 T형의 공간상에 수용하도록 설치되고, T형 공간의 직선유로 상에 고압공기의 유동을 위한 노즐(27)(28)을 구비하는 믹싱 실린더(26); 및 상기 믹싱 실린더(26)의 출구측 노즐(28)과 연결되고, 상기 고압공기와 혼합된 펠렛을 분사하는 블라스팅 건(29)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 펠렛 형태의 드라이 아이스를 공기와 함께 노즐을 통해 가속 분사함에 있어 비교적 낮은 압력과 적은 공기량으로 강하고도 일정한 세정력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

드라이 아이스 블라스팅 장치{Dry ice blasting apparatus}

본 발명은 블라스팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 탄산으로부터 생성되는 펠렛 형태의 드라이 아이스를 공기와 함께 노즐을 통해 가속 분사함에 있어 비교적 낮은 압력과 적은 공기량으로 강하고도 일정한 세정력을 확보할 수 있는 드라이 아이스 블라스팅 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 흡입식 드라이 아이스 블라스팅 장치를 나타내는 구성도가 도시된다.

액체탄산에서 생성되는 스노우의 투입에 의해 사출 다이를 빠져나온 드라이 아이스 펠렛은 호퍼(12)에 저장된다. 블라스팅 건(19)에는 컴프레서(11)에 의해 공급되는 압축 공기가 부호 13의 호스를 따라 도달되고, 호퍼(12)에 저장되는 펠렛이 부호 14의 호스를 따라 도달되어 공기와 혼합된다. 이에 따라 펠렛이 고압의 공기와 함께 블라스팅 건(19)으로부터 분사되면서 금속제품의 표면에 대한 세정작업을 수행할 수 있다.

도시하는 같이 종래의 블라스팅 장치는 호퍼(12)에 채운 펠렛을 스크류 피더(15), 컨베이어, 로타리 밸브와 같은 피딩 장치를 이용하여 고압의 공기가 분사되는 블라스팅 건(19) 쪽으로 압송하는 흡입식 블라스팅 방식이다. 이와 같이 두 개의 호스(13)(14)를 블라스팅 건(19)에 연결한 상태로 작업하므로 블라스팅 건(19)의 연결구조가 복잡하고 중량이 증가하여 작동이 불편하다.

펠렛을 블라스팅 건(19) 쪽으로 빨려오게 하여 노즐 끝부분에서 만나 분사하는 흡입식은 샌드 블라스팅의 흡입식 방식과 유사한 것으로, 샌드 블라스팅의 경우 대체로 모래, 플라스틱, 금속 같이 매우 작은 입자를 이용하기 때문에 적용이 가능하다. 반면 입자 크기가 비교적 큰 드라이 아이스 펠렛을 이용하는 블라스팅에 이러한 흡입식을 도입하게 되면 노즐 목이 커져야 하고 그에 따라 높은 압력과 많은 양의 공기가 필요한 구조적 단점을 초래할 뿐만 아니라, 현재 드라이 아이스 블라스팅을 위한 노즐에 대한 기술 개발도 부진한 실정이다.

강력한 흡입력을 발생하기 위해 높은 압력과 많은 양의 공기를 필요로 하기 때문에 대용량의 컴프레서(11)가 필요한 점은 드라이 아이스 블라스팅 장치의 산업 현장에의 보급에 있어서 가장 큰 장애로 작용되고 있다.

또한, 호퍼(12) 안의 펠렛이 스크류 피더(15)를 통해 흡입되는 과정에서 호퍼(12) 내에 종종 펠렛의 아치형성으로 인한 폐색현상이 발생하여 원활한 펠렛의 공급이 이루어지지 않고, 분사부와 공급부의 실링문제 등으로 야기되는 펠렛의 부착, 역류, 파쇄 및 이에 따른 분사압력의 감소를 피하기 어렵다. 특히 스크류 타입의 피딩으로 인해 펠렛의 분쇄화가 이루어지면 오염물질의 표면에 이르기도 전에 펠렛의 손실이 발생하여 세정력이 감소하는 결과를 초래한다.

또한, 블라스팅 건(19)의 분사 노즐부(19a)의 내부 지름에 의해서 공기량이 결정되지만 노즐 기술의 발전 없이 통상 평행하고 짧은 원통형의 구성이 채택되므로 강력한 흡입을 일으키기 위한 조건을 만족하지 못하는 단점이 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액체 탄산으로부터 생성되는 펠렛 형태의 드라이 아이스를 공기와 함께 노즐을 통해 가속 분사함에 있어 비교적 낮은 압력과 적은 공기량으로 강하고도 일정한 세정력을 확보할 수 있는 드라이 아이스 블라스팅 장치를 제공한다.

도 1은 종래의 흡입식 드라이 아이스 블라스팅 장치를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 블라스팅 장치를 정면에서 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 블라스팅 장치를 측면에서 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 블라스팅 건의 노즐 구조를 나타내는 모식도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

22 : 호퍼 23 : 바이브레이터

24 : 스터링 롤러 25 : 에어락 피더

26 : 믹싱 실린더 27, 28 : 노즐

29 : 블라스팅 건

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 호퍼(22)로 공급되는 드라이 아이스 펠렛을 외부의 고압공기와 함께 분사하는 장치에 있어서: 상기 호퍼(22)의 외부및 내부에 각각 장착되는 바이브레이터(23)와 스터링 롤러(24)로 구성되고, 펠렛의 아치현상을 방지하여 원활한 낙하를 유도하는 전처리수단; 상기 호퍼(22)의 하류단에 회전 가능하게 설치되고, 펠렛을 정량씩 하방향으로 낙하 이송하는 에어락 피더(25); 상기 에어락 피더(25)의 하방향으로 낙하된 펠렛을 T형의 공간상에 수용하도록 설치되고, T형 공간의 직선유로 상에 고압공기의 유동을 위한 노즐(27)(28)을 구비하는 믹싱 실린더(26); 및 상기 믹싱 실린더(26)의 출구측 노즐(28)과 연결되고, 상기 고압공기와 혼합된 펠렛을 분사하는 블라스팅 건(29)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 호퍼(22)와 에어락 피더(25) 사이에는 호퍼(22)의 중량 변화를 검출하기 위한 로드셀(32)을 더 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 에어락 피더(25)는 펠렛을 수용하기 위한 요홈(25a)을 외주면상에 2열로 교차하도록 구비한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 블라스팅 건(29)의 노즐은 축소 원뿔형의 주입부(29a)와, 일정 면적의 목부(29b)와, 확산 원뿔형의 제1발산부(29c)와, 완만한 제2발산부(29d)를 구비하여, 펠렛을 순간적으로 가속하고 충분한 유속을 유지한 후 가속 과정을 거쳐 분사압력을 증대한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 블라스팅 장치를 정면에서 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 블라스팅 장치를 측면에서 나타내는 구성도이다.

본 발명은 호퍼(22)로 공급되는 드라이 아이스 펠렛을 외부의 고압공기와 함께 분사하는 장치에 관련된다. 드라이 아이스 펠렛은 고압으로 액화된 탄산가스를 대기압으로 분출하여 눈의 형태로 만들고 이를 펠렛 사출기 안에 주입, 유압식 피스톤의 강한 힘으로 압출하여 생성된다. 블라스팅 장치에 이와 같은 펠렛을 투입하면서 외부의 압축공기를 혼합시키면 펠렛이 고압으로 분사되어 오염물질을 제거하는 기능이 수행된다.

본 발명에 따르면 펠렛의 아치현상을 방지하여 원활한 낙하를 유도하는 전처리수단으로서 바이브레이터(23)와 스터링 롤러(24)가 상기 호퍼(22)의 외부 및 내부에 각각 장착된다. 바이브레이터(23)는 호퍼(22)의 중간 위치에 설치되고 진동을 발생하여 펠렛이 호퍼(22)의 내면에 달라붙는 것을 방지한다. 스터링 롤러(24)는 바이브레이터(23)보다 낮은 위치의 출구측에 설치되고, 외주면의 날개를 이용하여 펠렛의 입자간에 흡착되는 것을 방지한다.

또, 본 발명에 따르면 펠렛을 정량씩 하방향으로 낙하 이송하는 에어락 피더(25)가 상기 호퍼(22)의 하류단에 회전 가능하게 설치된다. 에어락 피더(25)는 모터(35)에 의해 구동되는 원형의 바퀴형상으로서 외주면에 충분히 크기의 요홈(25a)이 형성된다. 에어락 피더(25)는 구동부분과 정지부분의 공차를 최소화함과 동시에 특수재질로 실링을 행하여 드라이 아이스 펠렛의 역류, 벽면부착을 최소화하고 연속적인 정량 공급을 가능케 한다.

이때 에어락 피더(25)는 펠렛을 수용하기 위한 요홈(25a)이 외주면상에 2열로 교차하도록 구비된다. 도 3의 확대도처럼 호퍼(22)로부터 낙하되는 펠렛을 채우기 위한 요홈(25a)이 엇갈리게 형성되면 펠렛이 고압공기와 혼합되어 분사시에 끊어짐 없는 일정한 흐름이 유지된다.

또, 본 발명에 따르면 T형 공간의 직선유로 상에 고압공기의 유동을 위한 노즐(27)(28)을 구비하는 믹싱 실린더(26)가 상기 에어락 피더(25)의 하방향으로 낙하된 펠렛을 T형의 공간상에 수용하도록 설치된다. 호퍼(22)안의 펠렛이 에어락 피더(25)에 의해 믹싱 실린더(26)의 T형 공간에 낙하될 때 전방의 노즐(27)에서 유입되는 고압공기가 펠렛과 함께 후방의 노즐(28)로 배출되는데, 이때 펠렛의 역류를 최대한 억제하기 위해 전방의 노즐(27)은 유입 공기의 고압을 유지하는 구조로 성형되고 에어락 피더(25)의 낙하 위치에 근접하여 설치된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 고압공기와 혼합된 펠렛을 분사하는 블라스팅 건(29)이 상기 믹싱 실린더(26)의 출구측 노즐(28)과 연결된다. 본 발명의 장치는 흡입식 방식이 아닌 압력식 블라스팅으로서 축소확장(converging-diverging)형의 노즐 구조를 지니는 블라스팅 건(29)을 통하여 낮은 압력과 적은 공기량에서도 최대의 유속을 얻을 수 있도록 한다. 블라스팅 건(29)의 노즐 구조는 후술하는 도 4를 참조한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 호퍼(22)와 에어락 피더(25) 사이에는 호퍼(22)의 중량 변화를 검출하기 위한 로드셀(32)을 더 구비한다. 로드셀(32)은 호퍼(22) 내부에 펠렛이 소모되는 양을 측정하여 제어기에서 이상 유무를 확인하는 신호로 사용한다. 로드셀(32)과 더불어 감시창과 같은 레벨 측정기를 장착하면 외부에서 육안으로 호퍼(22) 안의 펠렛의 소모량을 확인할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 블라스팅 장치는 흡입식 블라스팅이 아닌 압력식 블라스팅 방식으로 종래의 흡입식 블라스팅처럼 두 개의 호스를 사용하는 대신 하나의 호스만 사용된다.

본 발명의 압력식 블라스팅 장치는 흡입식 블라스팅 장치보다 적은 양의 펠렛을 소비하면서도 두 배의 빠른 세척 속도를 보인다.

또한, 에어락 피더(25)의 작동이 종래의 스크류 피더(15)보다 조용하기 때문에 분사시 소음을 줄일 수 있다(90dB).

도 4는 본 발명에 따른 블라스팅 건의 노즐 구조를 나타내는 모식도이다.

본 발명의 블라스팅 건(29)의 노즐은 축소 원뿔형의 주입부(29a)와, 일정 면적의 목부(29b)와, 확산 원뿔형의 제1발산부(29c)와, 완만한 제2발산부(29d)를 구비하여, 펠렛을 순간적으로 가속하고 충분한 유속을 유지한 후 가속 과정을 거쳐 분사압력을 증대한다. 좀더 구체적으로 살펴보면 블라스팅 건(29)으로 들어 온 펠렛은 주입부(29a)를 거쳐 순간적으로 가속화되고(conversion 부분), 일정 면적의 목부(29b)에서 제1발산부(29c)를 거치면서 펠렛과 고압 공기의 충분한 유속이 유지되고, 제2발산부(29d)에서 마찰 없는 흐름으로 펠렛의 가속 과정을 거치면서 공기의 유속이 증대되어 초음속으로 분사된다.

이러한 노즐 구조를 지니는 블라스팅 건(29)은 비교적 낮은 압력(7kg/cm²)과 적은 공기량(2.5m³/min)으로 작동되더라도 종래의 흡입식 블라스팅에 비해 4배의 강한 유속을 얻을 수 있어서 페인트나 니스 같은 두꺼운 코팅막의 제거에 뛰어난 세정력을 발휘한다.

작동에 있어서, 액화된 탄산가스에서 눈 형태를 거쳐 생성되는 드라이 아이스 펠렛이 호퍼(22) 내로 채워지고, 호퍼(22) 안의 펠렛은 바이브레이터(23)와 스터링 롤러(24)에 의해 아치 현상없이 원활하게 낙하되어 에어락 피더(25)에 의해 믹싱 실린더(26)로 충진된다. 이어서 펠렛은 노즐(27)을 통하여 고속으로 주입되는 외부 공기에 의해 블라스팅 건(29)으로 이동되고, 블라스팅 건(29)의 노즐을 통과하며 초음속으로 분사되어 표면에 부착된 먼지, 페인트 및 오염 물질을 건식으로 제거하게 된다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 펠렛 형태의 드라이 아이스를 공기와 함께 노즐을 통해 가속 분사함에 있어 비교적 낮은 압력과 적은 공기량으로 강하고도 일정한 세정력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

호퍼(22)로 공급되는 드라이 아이스 펠렛을 외부의 고압공기와 함께 분사하는 장치에 있어서:

상기 호퍼(22)의 외부 및 내부에 각각 장착되는 바이브레이터(23)와 스터링 롤러(24)로 구성되고, 펠렛의 아치현상을 방지하여 원활한 낙하를 유도하는 전처리수단;

상기 호퍼(22)의 하류단에 회전 가능하게 설치되고, 펠렛을 정량씩 하방향으로 낙하 이송하는 에어락 피더(25);

상기 에어락 피더(25)의 하방향으로 낙하된 펠렛을 T형의 공간상에 수용하도록 설치되고, T형 공간의 직선유로 상에 고압공기의 유동을 위한 노즐(27)(28)을 구비하는 믹싱 실린더(26); 및

상기 믹싱 실린더(26)의 출구측 노즐(28)과 연결되고, 상기 고압공기와 혼합된 펠렛을 분사하는 블라스팅 건(29)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드라이 아이스 블라스팅 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 호퍼(22)와 에어락 피더(25) 사이에는 호퍼(22)의 중량 변화를 검출하기 위한 로드셀(32)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 드라이 아이스 블라스팅 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 에어락 피더(25)는 펠렛을 수용하기 위한 요홈(25a)을 외주면상에 2열로 교차하도록 구비하는 것을 특징으로 하는 드라이 아이스 블라스팅 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 블라스팅 건(29)의 노즐은 축소 원뿔형의 주입부(29a)와, 일정 면적의 목부(29b)와, 확산 원뿔형의 제1발산부(29c)와, 완만한 제2발산부(29d)를 구비하여, 펠렛을 순간적으로 가속하고 충분한 유속을 유지한 후 가속 과정을 거쳐 분사압력을 증대하는 것을 특징으로 하는 드라이 아이스 블라스팅 장치.