KR100448804B1 - 저압 주조 주형의 수증기 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압 주조 주형을 냉각시키는 장치에 관한 것으로서, 주형 속에서 기화된 수증기와 냉각수를 신속히 배출시킬 수 있도록 충분한 진공압을 형성하도록 하여 주형의 신속한 냉각으로, 제품 생산 사이클을 단축시킬 수 있도록 한다.

Description

저압 주조 주형의 수증기 배출장치{A DISCHARGING DEVICE OF STEAM FROM LOWER PRESSURE CASTING MOLD}

본 발명은 저압 주조 주형을 냉각시키는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저압 주조 주형의 냉각에 사용되는 냉각수가 기화되어 형성되는 수증기를 배출시키는 장치에 관한 것이다.

저압 주조는 비교적 낮은 압력으로 용탕을 주형(대체로 "금형"이 사용된다)의 내부에 충진시키도록 하여 주조하는 것으로서, 용탕이 조용히 주입되므로 산화물 등의 유입이 적고 주물에 흠집 등이 적게 발생되는 이점 등이 있어 자동차용 각종 부품 등과 같은 제품의 생산에 많이 이용되고 있는 방법이다.

상기한 바와 같은 저압 주조를 위해서는 주형의 온도는 용탕이 충진되는 동안에는 대략 300℃~350℃ 정도가 유지되어 용탕의 흐름에 장애가 생기지 않도록 해야하며, 용탕의 주입이 완료된 후에는 일정한 시간동안 주형을 냉각시켜 용탕을 응고시켜야 하는바, 이와 같은 냉각에 흔히 사용되는 방법이 주형에 냉각수를 통과시키는 방법이다.

도 1에는 상기한 바와 같이 냉각수를 통과시켜 주형(100)을 냉각시키는 상태가 개략적으로 도시된 바, 펌프(102)에서 냉각수를 주형(100)의 내부로 압송하면, 냉각수는 주형(100)의 내부를 통과하면서 주형(100)을 냉각시키고 배출장치(104)를 통하여 배출되도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 300℃가 넘는 주형(100)의 내부로 냉각수가 공급되면, 냉각수가 기화되어 고압의 수증기가 발생될 수밖에 없는데, 상기한 바와 같이 고압의 수증기가 발생되면 냉각수의 흐름이 원활하지 못해 주형의 적절한 냉각이 이루어지지 않게 된다.

물론, 종래에 상기 배출장치(104)를 통해 상기와 같이 발생되는 수증기를 배출시키도록 하고 있으나, 그 성능이 만족스럽지 못한 실정이다.

즉, 상기 배출장치(104)로 흔히 사용되는 것은 진공펌프나 에어블로워가 사용되는데, 일반적으로 사용되고 있는 진공펌프나 에어블로워는 형성할 수 있는 압력이 낮고 연속적인 작동으로 수증기와 물을 배출시키기에는 부적합하여 제품의 생산 사이클이 길어지게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주형 속에서 기화된 수증기와 냉각수를 신속히 배출시킬 수 있도록 충분한 진공압을 형성하도록 하여 주형의 신속한 냉각이 이루어질 수 있도록 함으로써, 제품 생산 사이클을 단축시킬 수 있도록 한 저압 주조 주형의 수증기 배출장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 저압 주조 주형의 수증기 배출장치를 도시한 구성도,

도 2는 주형의 온도와 수증기압의 관계를 도시한 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 저압 주조 주형의 수증기 배출장치를 도시한 구성도,

도 4 내지 도 7은 상기 도 3의 수증기 배출장치의 작동상태를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1; 제1피스톤 3; 제2피스톤

5; 피스톤유닛 7; 제1실린더

9; 제2실린더 11; 감압탱크

13; 압유공급원 15; 압력센서

17; 컨트롤러 19; 솔레노이드밸브

21; 물배출구 23; 압력조절밸브

25; 개폐밸브 27; 제1체크밸브

29; 제3체크밸브 31; 제2체크밸브

33; 공기배출구

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 저압 주조 주형의 수증기 배출장치는 피스톤로드의 양단에 제1피스톤과 제2피스톤이 각각 구비되되, 상기 제1피스톤은 제2피스톤 단면적의 5배 이상의 단면적을 가지도록 형성된 피스톤유닛과; 상기 제1피스톤의 왕복운동을 가이드 하도록 형성된 제1실린더와; 상기 제2피스톤의 왕복운동을 가이드 하도록 형성된 제2실린더와; 상기 제1실린더에 연결되어 상기 제1피스톤에 압력을 가할 수 있도록 설치된 가압수단과; 상기 제2실린더에 연결되고, 물배출구와 압력조절밸브가 구비되며, 주형과 개폐밸브를 통해 연결된 감압탱크와; 상기 제2실린더와 감압탱크 사이에 설치되어 감압탱크로부터 제2실린더로의 공기 유동만을 허용하는 제1체크밸브와; 상기 제1체크밸브의 개폐작동과 반대로 작동되어 제2실린더의 내부를 대기와 연통 시키도록 설치된 제2체크밸브와; 상기 제2피스톤이 감압탱크의 부압을 형성하면서 이동할 때 제2실린더의 공기를 대기중으로 배출시키도록 형성된 공기배출구로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3을 참조로 본 발명의 구성을 살펴보면, 피스톤로드의 양단에 제1피스톤(1)과 제2피스톤(3)이 각각 구비된 피스톤유닛(5)이 제1피스톤(1)의 왕복운동을 가이드하는 제1실린더(7) 및 제2피스톤(3)의 왕복운동을 가이드하는 제2실린더(9)에 설치되어 있고, 상기 제1실린더(7)에는 제1피스톤(1)에 압력을 제공하기 위한 가압수단이 연결되어 있으며, 상기 제2실린더(9)에는 감압탱크(11)가 연결되어 있는 구조이다.

여기서, 상기 제1피스톤(1)은 제2피스톤(3) 단면적의 5배 이상의 단면적을 가지도록 형성하여 제1실린더(7)에 공급되는 압력에 비하여 제2실린더(9)로 조절할 수 있는 압력을 증배할 수 있도록 하였다.

상기 가압수단은 소정의 압유를 공급하는 압유공급원(13)과, 상기 압유공급원(13)으로부터의 압유를 상기 제1피스톤(1)의 양측에 교번하여 공급하도록 유로를형성하는 솔레노이드밸브수단과, 상기 감압탱크(11)의 압력을 측정하는 압력센서(15)와, 상기 압력센서(15)의 신호에 따라 상기 솔레노이드밸브수단을 제어하는 컨트롤러(17)로 구성하였다.

상기 압유공급원(13)은 통상의 유압장치에 사용되는 유압펌프 및 릴리프밸브 등으로 구성된 것을 사용하였으며, 상기 솔레노이드밸브수단은 4포트 솔레노이드 컨트롤 파일럿 오퍼레이트 밸브(이하 "솔레노이드밸브"라 함; 19)를 사용하였다.

물론, 상기 가압수단은 상기한 바와 같은 유압이 아니라 압축공기를 사용하는 공지의 공압장치를 사용할 수도 있으며, 나아가 상기 피스톤유닛(5)에 직접 기계적인 왕복운동력을 제공할 수 있는 기구적인 메커니즘으로 대체될 수도 있다.

상기 감압탱크(11)는 상기 제2실린더(9)에 연결되고, 물배출구(21)와 압력조절밸브(23)가 구비되며, 주형과 개폐밸브(25)를 통해 연결되어 있는바, 상기 제2실린더(9)와 감압탱크(11) 사이에는 감압탱크(11)로부터 제2실린더(9)로의 공기 유동만을 허용하는 제1체크밸브(27)가 설치되어 상기 피스톤유닛(5)의 왕복운동에 의해 감압탱크(11)내에 부압이 형성되도록 하며, 상기 물배출구(21)에는 물의 배출방향으로만 통로를 개방하는 제3체크밸브(29)를 설치하였다.

한편, 상기 제2실린더(9)에는 상기 제1체크밸브(27)의 개폐작동과 반대로 작동되어 제2실린더(9)의 내부를 대기와 연통시킬 수 있도록 제2체크밸브(31)가 설치되어 있고, 상기 제2피스톤(3)이 감압탱크(11)의 부압을 형성하면서 이동할 때 제2실린더(9)의 공기를 대기중으로 배출시킬 수 있도록 공기배출구(33)를 형성하였다.

비록, 본 실시예에서는 배제되었으나, 상기 감압탱크(11)의압력조절밸브(23) 및 개폐밸브(25)를 상기 컨트롤러(17)에 의해 제어될 수 있도록 하여 보다 자동화된 수증기 배출작업이 가능하도록 할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

저압 주조 주형에 용탕이 채워지는 동안 상기 컨트롤러(17)는 상기 제1피스톤(1)의 양측에 번갈아 가면서 유압을 공급하여 상기 피스톤유닛(5)이 왕복운동을 하도록 하여, 상기 감압탱크(11)내에 소정의 부압이 형성되도록 한다.

여기서, 상기 피스톤유닛(5)이 왕복운동하면서 상기 감압탱크(11)내에 부압을 형성하는 과정을 도 4 내지 도 7을 통해 살펴보면, 제1피스톤(1)의 우측에 가해지는 압력으로 피스톤유닛(5)이 좌측으로 이동하면, 상기 제1체크밸브(27)는 개방되고 상기 제2체크밸브(31)는 폐쇄되어 상기 감압탱크(11)로부터 공기를 흡입하여 감압탱크(11)내에 부압이 형성되도록 한다(도 4참조).

물론, 이때 상기 감압탱크(11)의 제3체크밸브(29)는 자동적으로 폐쇄상태가 되며, 상기 개폐밸브(25)도 폐쇄상태에 있다.

도 5를 살펴보면, 피스톤유닛(5)이 완전히 좌측으로 이동되어 제2피스톤(3)이 제2실린더(9)의 벽면에 닿는 상태가 되면, 상기 공기배출구(33)로는 대기압이 유입되어 제2실린더(9)의 내부가 대기압이 되어 상기 제1체크밸브(27)를 완전히 폐쇄시키게 된다.

물론, 상기 공기배출구(33)는 도 5에 도시된 상태와 같이 제2피스톤(3)이 최대로 좌측으로 이동된 상태에서 상기 제2실린더(9) 내로 대기압을 공급할 수 없는 위치에 형성되어도 무방하다. 왜냐하면, 이하에서 설명되는 것과 같이 상기 제2피스톤(3)이 우측으로 이동되기 시작하면 상기 제2실린더(9)의 내부는 대기압보다는 낮지만 상기 감압탱크(11)측보다는 높은 압력이 형성되어 상기 제1체크밸브(27)는 자동적으로 닫히므로 감압탱크(11)의 부압 형성에는 아무런 지장을 주지 않기 때문이다.

상기 컨트롤러(17)가 상기 제1피스톤(1)의 좌측에 압력을 가하도록 상기 솔레노이드밸브(19)를 조작하면, 상기 피스톤유닛(5)은 우측으로 이동되면서 도 6과 같은 상태가 되는바, 상기 제2실린더(9)의 우측에 존재하는 공기를 상기 제2체크밸브(31)를 통해 배출시키고 최종적으로 도 7과 같은 상태로 된다.

상기 컨트롤러(17)는 상기 압력센서(15)에서 검출되는 부압이 정해진 부압에 이를 때까지 이상과 같은 동작들을 반복적으로 되풀이하면서, 상기 감압탱크(11) 내에 원하는 수준의 부압을 형성한다.

상기와 같이 부압이 형성된 상태에서 저압 주조 주형의 냉각이 실시되면, 주형에 냉각수를 공급하면서, 상기 개폐밸브(25)를 개방하여 저압 주조 주형의 내부로 공급된 냉각수 및 냉각수가 기화된 수증기를 감압탱크(11)의 내부로 신속히 빨아들이게 된다.

따라서, 주형에서는 냉각수가 기화된 수증기가 주형의 내부에 머무를 시간적인 여유 없이 상기 감압탱크(11)로 배출되므로 원활한 냉각수의 유동이 이루어져 원하는 냉각효과를 단 시간 내에 얻을 수가 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같이 감압탱크(11)로 흡입된 냉각수와 수증기는 상기 압력조절밸브(23)를 개방하여 감압탱크(11)의 내부압을 상승시켜주면 상기 제3체크밸브(29)가 자동적으로 개방되면서 하측으로 드레인 된다.

이상과 같은 일련의 동작을 반복적으로 수행함으로써, 신속한 주형의 냉각 사이클로 저압 주조 작업을 수행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 주형 속에서 기화된 수증기와 냉각수를 신속히 배출시킬 수 있도록 충분한 진공압을 형성하도록 하여 주형의 신속한 냉각으로, 제품 생산 사이클을 단축시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 피스톤로드의 양단에 제1피스톤과 제2피스톤이 각각 구비되되, 상기 제1피스톤은 제2피스톤 단면적의 5배 이상의 단면적을 가지도록 형성된 피스톤유닛과;

   상기 제1피스톤의 왕복운동을 가이드 하도록 형성된 제1실린더와;

   상기 제2피스톤의 왕복운동을 가이드 하도록 형성된 제2실린더와;

   상기 제1실린더에 연결되어 상기 제1피스톤에 압력을 가할 수 있도록 설치된 가압수단과;

   상기 제2실린더에 연결되고, 물배출구와 압력조절밸브가 구비되며, 주형과 개폐밸브를 통해 연결된 감압탱크와;

   상기 제2실린더와 감압탱크 사이에 설치되어 감압탱크로부터 제2실린더로의 공기 유동만을 허용하는 제1체크밸브와;

   상기 제1체크밸브의 개폐작동과 반대로 작동되어 제2실린더의 내부를 대기와 연통시키도록 설치된 제2체크밸브와;

   상기 제2피스톤이 감압탱크의 부압을 형성하면서 이동할 때 제2실린더의 공기를 대기중으로 배출시키도록 형성된 공기배출구;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 저압 주조 주형의 수증기 배출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가압수단은

   소정의 압유를 공급하는 압유공급원과;

   상기 압유공급원으로부터의 압유를 상기 제1실린더의 양측에 교번하여 공급하도록 유로를 형성하는 솔레노이드밸브수단과;

   상기 감압탱크의 압력을 측정하는 압력센서와;

   상기 압력센서의 신호에 따라 상기 솔레노이드밸브수단을 제어하는 컨트롤러;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 저압 주조 주형의 수증기 배출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 물배출구에는 물의 배출방향으로만 통로를 개방하는 제3체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 저압 주조 주형의 수증기 배출장치.