KR100452164B1 - Rotational water jet slotter - Google Patents
Rotational water jet slotter Download PDFInfo
- Publication number
- KR100452164B1 KR100452164B1 KR10-2002-0013113A KR20020013113A KR100452164B1 KR 100452164 B1 KR100452164 B1 KR 100452164B1 KR 20020013113 A KR20020013113 A KR 20020013113A KR 100452164 B1 KR100452164 B1 KR 100452164B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nozzle
- slotter
- injection
- rotary
- cutting
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 82
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 15
- 239000013077 target material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 5
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 28
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 4
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010437 gem Substances 0.000 description 1
- 229910001751 gemstone Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
- B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
- B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
- B26F2003/006—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet having a shutter or water jet deflector
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C25/00—Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
- E21C25/60—Slitting by jets of water or other liquid
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
Abstract
본 발명은 회전식 워터젯 슬로터에 관한 것으로, 그 목적은 진동식 슬로터가 지니는 한계점을 극복하고 채석분야 뿐만 아니라 재료가공, 터널굴착, 트랜칭, 구조물 해체 등의 각종 워터젯 응용분야에서 대상재료에 깊은 심도의 절삭홈을 만들 수 있는 회전식 워터젯 슬로터를 제공하는데 있다.본 발명의 구성은 고압관(1), 스템(제트 렌스, 2) 및 분사노즐로 이루어진 노즐구동부와, 수평이송모터(6)와; 수직이동모터(8)와; 상기 노즐구동부와 각 이송모터의 운동을 제어하도록 자동 및 수동 모드를 가지는 제어시스템으로 구성된 워터 젯 슬로터에 있어서, 상기 노즐 구동부는 하부에 장착된 스템에 회전력을 전달하는 고압회전용 스위벨(9)과, 이 스위벨에 회전력을 제공하는 회전모터(10)로 구성되고, 상기 분사노즐은 20-30°의 분사각도를 가지도록 2-3개의 노즐어셈블리로 배열하되, 각각의 노즐어셈블리는 고압수류를 분사하는 분사구(312)와, 상기 분사구를 내부에 장착하고 있는 슬리브(311)와, 일측에 형성된 분사구 장착용 스크류셋(313)으로 구성하여 노즐비트(3) 속에 장착 회전 분사되도록 하여 깊은 심도의 절삭홈을 형성토록 한 것을 요지로 한다.The present invention relates to a rotary waterjet slotter, the object of which is to overcome the limitations of the vibratory slotter and to cut deeper into the target material in various waterjet applications such as material processing, tunnel excavation, trenching, structural dismantling, as well as quarrying The present invention provides a rotary waterjet slotter capable of making a groove. The configuration of the present invention includes a nozzle driving unit comprising a high pressure pipe (1), a stem (jet lance, 2), and a spray nozzle, and a horizontal feed motor (6); A vertical moving motor 8; In the water jet slotter composed of a control system having an automatic and a manual mode to control the movement of the nozzle driving unit and each transfer motor, the nozzle driving unit and the high-pressure rotary swivel (9) for transmitting a rotational force to the stem mounted to the lower and And a rotating motor 10 which provides rotational force to the swivel, wherein the injection nozzles are arranged in 2-3 nozzle assemblies to have an injection angle of 20-30 °, with each nozzle assembly injecting high pressure water flow. Deep jetting is made up of a nozzle 312, a sleeve 311 that is mounted inside the nozzle, and a screw set 313 for injection hole mounting formed on one side to be mounted and rotated in the nozzle bit 3 to cut deeply. The gist is to form a groove.
Description
본 발명은 회전식 워터젯 슬로터에 관한 것으로, 특히 기존의 채석용 워터젯슬로터가 지니는 한계점을 극복하고 채석분야 뿐만 아니라 재료가공, 터널굴착, 트랜칭, 구조물 해체 등의 각종 워터젯 응용분야에서 대상재료에 깊은 심도의 절삭홈을 만들 수 있는 회전식 워터젯 슬로터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary waterjet slotter, in particular, overcomes the limitations of existing waterjet slotters for quarrying and provides a deep depth to the target material in various waterjet applications such as material processing, tunnel excavation, trenching, structure dismantling, as well as quarrying. The present invention relates to a rotary waterjet slotter device capable of making a cutting groove.
일반적인 워터젯시스템에서 분사노즐과 절단대상 재료면 사이의 이격거리가 증가하면 절단심도는 감소하게 되고, 어떤 한계수준 이상으로 이격거리가 증가하면 재료는 더 이상 절단되지 않는다.In a typical waterjet system, when the separation distance between the injection nozzle and the material to be cut increases, the depth of cut decreases, and when the distance increases beyond a certain level, the material is no longer cut.
상기와 같은 현상은 다중행정방식을 사용하더라도 마찬가지로 발생하는데, 이는 행정수가 증가함에 따라 절단심도가 일정수준 증가하지만 절단심도가 증가하는 만큼 이격거리도 증가되므로 결국 절단심도가 더 이상 증가하지 않는 한계에 도달하기 때문이다.The same phenomenon occurs even when the multi-stroke method is used. This is because the depth of cut increases as the number of strokes increases, but the separation distance increases as the depth of cut increases, so that the depth of cut does not increase any more. Because it reaches.
따라서 워터젯을 이용하여 대상재료에 깊은 심도의 절삭홈을 만들기 위해서는 어떤 심도에서도 항상 일정한 이격거리를 유지할 수 있어야 한다.Therefore, in order to make a deep depth of cut groove in the target material using waterjet, it must be able to maintain a constant separation distance at any depth.
만일 일정한 이격거리만 유지된다면 이론적으로는 필요한 어떤 심도의 절삭홈이라도 만들 수 있다.If only a certain distance is maintained, then theoretically, any depth of cut can be made.
일정한 이격거리를 유지하기 위해서는 분사노즐이 대상재료에 형성되는 절삭홈 속으로 진입할 수 있어야 하며, 따라서 분사노즐이 진입할 수 있을 정도로 충분한 폭을 가진 절삭홈을 만들 수 있는 장치가 요구된다.In order to maintain a constant separation distance, the injection nozzle must be able to enter into the cutting groove formed in the target material, and therefore, an apparatus capable of making a cutting groove having a width wide enough to allow the injection nozzle to enter is required.
상기와 같은 장치는 분사노즐의 폭보다 넓은 폭으로 절삭홈을 내기 위해서 분사노즐에 진동운동, 회전운동 또는 회전식 진동운동과 같은 운동 메카니즘을 부여할 수 있는 기능을 가진 것으로 워터젯 슬로터라 부른다.Such a device is called a waterjet slotter, which has a function of imparting a movement mechanism such as vibration, rotational or rotary vibration to the jetting nozzle in order to make a cutting groove wider than the width of the jetting nozzle.
상기 워터젯 슬로터는 고압의 분사노즐을 장착한 노즐비트 자체를 재료 내부로 진입시킴으로써 심부의 재료를 적절한 폭으로 제거하며, 노즐비트에 어떤 운동방식을 적용하였는가에 따라 진동식, 회전식 및 회전진동식 슬로터로 구분된다.The water jet slotter removes the core material into a proper width by inserting the nozzle bit itself equipped with a high-pressure jet nozzle into the material, and is classified into a vibratory, rotary and rotary vibratory slotter according to which movement method is applied to the nozzle bit. do.
기존의 채석용 워트제트슬로터(대한민국 특허 제0225475호)는 위에 언급한 세 가지 운동방식 가운데 노즐비트의 진동운동을 채택한 진동식 슬로터로서 채석장에서의 원석채취를 목적으로 개발된 장치이며, 누수문제나 고압용 부품의 조달 문제에 있어 다른 운동방식을 사용하는 장치에 비해 유리한 점이 있으나, 시험결과 중대한 문제점이 노출되었다.Existing quarrying water jet slotter (Korean Patent No. 0225475) is a vibratory slotter that adopts the vibration movement of nozzle bit among the three movement methods mentioned above. It is a device developed for quarrying in the quarry. The procurement of parts has advantages over devices using other methods of motion, but the test revealed significant problems.
즉, 이 장치를 사용하여 절삭실험을 반복한 결과 생성된 절삭홈들이 도 1에서 보는 바와 같이 모두 바닥이 뾰족한 형상으로 나타났다. 이러한 결과는 진동식 장치의 특성상 진폭의 양단에서의 충격각도가 변화되면서 이격거리가 상대적으로 증가된 때문인 것으로 보인다.That is, the cutting grooves generated as a result of repeating the cutting experiment using this apparatus showed all the shape of the pointed bottom as shown in FIG. This result seems to be due to the relatively increased separation distance as the impact angle at both ends of the amplitude changes due to the characteristics of the vibratory device.
특히 행정수가 증가함에 따라 절삭홈의 양 측벽에서 분사수의 압력이 벽면과의 마찰로 소산되어 이 현상이 더욱 심화되는 경향을 보였다.In particular, as the number of strokes increased, the pressure of the sprayed water on both sidewalls of the cutting groove was dissipated by friction with the wall, which tended to intensify.
또한 진동하는 노즐비트가 대상재료 속으로 진입하면 절삭홈의 양 측벽과 충돌하는 문제가 발생할 뿐만 아니라 심도가 깊어짐에 따라 진폭이 점감하여 결국 절삭홈의 폭이 노즐비트의 직경보다 작아지는 문제점이 나타났다.In addition, when the vibrating nozzle bit enters the target material, not only the collision with both sidewalls of the cutting groove occurs, but also the amplitude decreases as the depth increases, resulting in the width of the cutting groove being smaller than the diameter of the nozzle bit. .
결국 순수한 진동식 슬로터는 넓은 폭의 절삭홈을 형성시킬 수는 있으나 일정 심도 이상으로는 노즐비트의 진입이 불가능한 한계를 드러냄으로써 회전식 또는 회전진동식 슬로터를 사용하여야 보다 깊은 심도의 절삭홈을 생성시킬 수 있는 것으로 나타났다.After all, purely vibratory slotters can form a wider cutting groove, but it reveals the limitation that the nozzle bit cannot enter beyond a certain depth, so a rotary or slotted slotter can be used to create a deeper cutting groove. Appeared.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 채석용워터젯슬로터(대한민국 특허 제0225475호)와 같은 진동식 슬로터가 지니는 한계점을 극복하고 채석분야 뿐만 아니라 재료가공, 터널굴착, 트랜칭, 구조물 해체 등의 각종 워터젯 응용분야에서 대상재료에 깊은 심도의 절삭홈을 만들 수 있는 회전식 워터젯 슬로터를 제공하는데 있다.The object of the present invention for solving the above problems is to overcome the limitations of the vibratory slotters, such as quarry water jet slotter (Korean Patent No. 0225475) and quarrying field as well as material processing, tunnel excavation, trenching, structure dismantling In various waterjet applications, the present invention provides a rotary waterjet slotter that can make deep grooves in a target material.
도 1은 종래 진동식 슬로터에 의해 생성된 전형적인 절삭홈,1 is a typical cutting groove produced by a conventional vibratory slotter,
도 2는 본 발명의 회전식 워터젯 슬로터,2 is a rotary water jet slotter of the present invention,
도 3은 본 발명 회전식 워터젯 슬로터의 설계개략도,3 is a schematic design of the present invention of a rotary waterjet slotter,
도 4는 본 발명 회전식 슬로터의 노즐구동부,4 is a nozzle drive of the rotary slotter of the present invention,
도 5는 본 발명 노즐비트의 회전운동에 의한 절삭홈의 형성도,5 is a view showing the formation of the cutting groove by the rotational movement of the nozzle bit of the present invention,
도 6은 본 발명 노즐비트의 모식도,6 is a schematic view of the nozzle bit of the present invention;
도 7은 본 발명 노즐비트의 형상도 (a) 사용전, (b) 3시간 사용후Figure 7 is a shape of the nozzle bit of the present invention (a) before use, (b) after 3 hours of use
도 8은 본 발명 노즐비트의 회전운동을 보인 개략도,8 is a schematic view showing a rotational movement of the nozzle bit of the present invention;
도 9는 본 발명 노즐어셈블리,9 is a nozzle assembly of the present invention,
도 10은 본 발명 회전식 슬로터에 의한 암석절삭도,10 is a rock cutting by the rotary slotter of the present invention,
도 11은 본 발명 회전식 슬로터에 의해 절삭된 전형적인 암석시료.11 is a typical rock sample cut by the rotary slotter of the present invention.
도 12는 본 발명을 사용한 화강석의 절삭일례도,12 is an example of cutting granite using the present invention,
도 13은 본 발명을 사용한 건축블록의 절삭일례도,Figure 13 is an example of cutting of the building block using the present invention,
도 14는 본 발명을 사용한 보도블록의 절삭일례도.Figure 14 is an example of cutting of the sidewalk block using the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
(1) : 고압관 (2) : 스템(제트 렌스)(1): high pressure pipe (2): stem (jet lens)
(3) : 노즐비트 (4) : 지지 프레임(3): nozzle bit (4): support frame
(5) : 가이드 레일 (6) : 수평이송모터(5): guide rail (6): horizontal feed motor
(7) : 헬리컬 기어 (8) : 수직이동모터(7): Helical gear (8): Vertical movement motor
(9) : 스위벨(swivel) (10) : 회전모터(9): swivel (10): rotating motor
(312) : 분사구 (311) : 슬리브312: nozzle 311: sleeve
(313) : 스크류셋(313): screw set
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 구성은 절단대상물에 슬롯을 형성시키도록 절단하고자 하는 슬롯을 따라 고압수를 분사하도록 고압펌프(도시없음)로부터 공급되는 고압수류가 통과하는 고압관(1), 스템(제트 렌스, 2) 및 분사노즐로 이루어진 노즐구동부와, 지지 프레임(4)에 장치된 노즐 구동부를 가이드 레일(5)을 따라 수평 방향으로 이동되는 수평이송모터(6)와; 헬리컬 기어(7)를 통해 지지 프레임을 수직 방향으로 이동시키는 수직이동모터(8)와; 상기 노즐구동부와 각 이송모터의 운동을 제어하도록 자동 및 수동 모드를 가지는 제어시스템으로 구성된 워터젯 슬로터에 있어서,The configuration of the present invention to achieve the object as described above and to perform the problem for eliminating the conventional defects from a high pressure pump (not shown) to inject high pressure water along the slot to be cut to form a slot in the object to be cut The nozzle drive unit comprising the high pressure pipe 1, the stem (jet lance 2) and the injection nozzle through which the supplied high pressure water flows, and the nozzle drive unit provided in the support frame 4 in the horizontal direction along the guide rail 5 A horizontal feed motor 6 which is moved; A vertical moving motor 8 for moving the support frame in the vertical direction through the helical gear 7; In the waterjet slotter comprising a control system having an automatic and a manual mode to control the movement of the nozzle driving unit and each transfer motor,
상기 노즐 구동부는 하부에 장착된 스템에 회전력을 전달하는 고압회전용 스위벨(swivel, 9)과, 이 스위벨에 회전력을 제공하는 회전모터(10)로 구성되고,The nozzle drive unit is composed of a high-pressure rotary swivel (9) for transmitting a rotational force to the stem mounted on the lower portion, and a rotating motor (10) for providing a rotational force to the swivel,
상기 분사노즐은 20-30°의 분사각도를 가지도록 2-3개의 노즐어셈블리로 배열하되, 각각의 노즐어셈블리는 고압수류를 분사하는 분사구(312)와, 상기 분사구를 내부에 장착하고 있는 슬리브(311)와, 일측에 형성된 분사구 장착용 스크류셋(313)으로 구성하여 노즐비트(3) 속에 장착함으로써 고압수류가 스위벨(9)에 의해 고속회전하는 스템(2) 및 이 하부에 장착된 노즐비트(3) 내 노즐어셈블리의 분사구(312)를 통해 회전 분사되도록 하여 깊은 심도의 절삭홈을 형성토록 한 것을 특징으로 한다.The injection nozzles are arranged in 2-3 nozzle assemblies so as to have an injection angle of 20-30 °, each nozzle assembly having a jet port 312 for injecting high pressure water flow, and a sleeve mounted therein. 311) and a stem 2 in which the high-pressure water flow rotates at a high speed by the swivel 9 and the nozzle bit mounted at the lower part by mounting the nozzle set 3 in the nozzle bit 3 formed on one side. (3) It is characterized in that the rotary injection through the injection port 312 of the nozzle assembly to form a cutting groove of a deep depth.
이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명 회전식 워터젯 슬로터가 도시되어 있는데, 이 슬로터는 원래 노즐비트에 회전식 및 회전진동식 운동 메카니즘을 모두 부여할 수 있도록 설계되었으나, 이하 실시예에서는 노즐비트의 회전운동에 관하여만 설명한다.2, the rotary waterjet slotter of the present invention is shown, which was originally designed to impart both rotary and rotary vibratory motion mechanisms to the nozzle bit. In the following embodiment, only the rotary motion of the nozzle bit will be described.
이 회전식 슬로터의 기본적인 기능을 살펴보면, 노즐비트 회전장치의 전후방향 이송속도는 최대 6.0 cm/sec이고, 비트의 회전속도는 최대 2,160 RPM이며, 노즐비트(3)의 상하 이송속도는 최대 0.8 cm/sec이다.Looking at the basic functions of this rotary slotter, the forward and backward feed speed of the nozzle bit rotating device is up to 6.0 cm / sec, the rotation speed of the bit is up to 2,160 RPM, and the up and down feed speed of the nozzle bit (3) up to 0.8 cm / sec.
장착된 스템(2)의 외경은 14.2 mm이며, 노즐비트(3)의 외경도 스템과 같은 14.2 mm이다.The outer diameter of the mounted stem 2 is 14.2 mm and the outer diameter of the nozzle bit 3 is also 14.2 mm, which is the same as the stem.
노즐 분사구(312)는 시험방법에 따라 2개 또는 3개로 하되 적절한 분사각도를 부여하였다.The nozzle injection holes 312 were to be two or three depending on the test method was given an appropriate injection angle.
여기서 스템(stem; jet lance, 2)이란 깊은 심도의 절삭홈을 생성시킬 때 대상재료 속으로 진입시키는 긴 고압관을 말한다.The stem (stem; jet lance, 2) refers to a long high-pressure tube that enters the target material when creating a deep depth of cut groove.
상기에서 언급한 바와 같이 일반적으로 넓은 폭의 절삭홈을 형성시키기 위해서는 분사노즐의 진동, 회전 또는 회전식진동 운동을 일으키는 메카니즘이 요구된다.As mentioned above, in order to form a wide cutting groove, a mechanism for generating vibration, rotation, or rotary vibration of the injection nozzle is generally required.
이에 따라 처음에는 무엇보다 누수문제가 전혀 없고 고압용 부품을 별도로 구입 또는 제작할 필요가 없는 진동식 운동메카니즘을 채택하고 되도록 단순한 기계적 메카니즘으로 진동운동을 구현하여 본 출원인이 기 출원하여 등록받은 채석용 워터젯슬로터(대한민국 특허 제0225475호)를 개발하여 시험을 실시한 바 있다.Accordingly, the waterjet slotter for quarrying, which has been filed and filed by the applicant, by adopting a vibrating motion mechanism, which has no leakage problem at first and does not need to purchase or manufacture a high-pressure part separately, and implements vibratory motion with a simple mechanical mechanism. Korea Patent No. 0225475) was developed and tested.
그 결과 진동식 메카니즘은 암석절단은 용이하나 깊은 심도의 절삭홈은 형성시킬 수 없는 한계점을 드러내었다.As a result, the vibratory mechanism showed the limitation that rock cutting is easy but deep groove could not be formed.
이 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 미국 Flow 사의 고압회전용 스위벨(swivel)을 채택하여 회전운동과 회전식 진동운동을 겸하여 시험할 수 있는 장치를 제작하게 되었다.In order to solve this problem, the present invention adopts a high-pressure rotary swivel of the US Flow company to manufacture a device that can be tested by combining the rotary motion and the rotary vibration motion.
회전 또는 회전진동식 슬로터의 경우에는 고압용 스위벨(9)에 내재하는 누수문제가 심각한 문제점으로 대두된 바 있으나 그 동안의 기술축적과 부품 성능의 개선으로 스위벨 내부에 장착되는 실(seal)과 같은 마모성 부품들의 수명이 크게 향상되었다.In the case of rotary or rotary vibration slotters, the leakage problem inherent in the high pressure swivel (9) has been a serious problem, but wearability such as a seal mounted inside the swivel has been improved due to the accumulated technology and improved parts performance. The life of the components has been greatly improved.
도 3에는 본 발명 회전식 슬로터 시스템의 정면도의 개략도, 도 4에는 노즐구동부의 실제 모습을 보여주고 있는데, 슬로터의 구성 자체는 공지된 본 출원인의 특허(대한민국 특허 제0225475호)와 같이 단순히 하나의 이송시스템으로서 노즐비트(3)를 장착하고 있는 노즐구동부(점선표시)를 절단코자 하는 절삭홈의 방향을 따라 수직 및 수평 방향으로 이송시키는 시스템이다.Figure 3 shows a schematic view of the front view of the rotary slotter system of the present invention, Figure 4 shows the actual state of the nozzle drive, the configuration of the slotter itself is simply a single conveyance, such as the applicant's known patent (Korean Patent No. 0225475) It is a system which transfers the nozzle drive part (dotted line) which mounts the nozzle bit 3 as a system in the vertical and horizontal direction along the direction of the cutting groove to cut.
다시 한번 설명하자면 본 발명의 이루는 워터 젯 슬로터의 구성은 절단대상물에 슬롯을 형성시키도록 절단하고자 하는 슬롯을 따라 고압수를 분사하도록 고압펌프(도시없음)로부터 공급되는 고압수류가 통과하는 고압관(1)과,In other words, the configuration of the water jet slotter of the present invention comprises a high pressure pipe through which a high pressure water flow supplied from a high pressure pump (not shown) is injected to inject high pressure water along a slot to be cut to form a slot in a cutting object. 1) and,
스템(제트 렌스, 2) 및 분사노즐로 이루어진 노즐구동부와,Nozzle driving part consisting of a stem (jet lance, 2) and the injection nozzle,
지지 프레임(4)에 장치된 노즐 구동부를 가이드 레일(5)을 따라 수평 방향으로 이동되는 수평이송모터(6)와;A horizontal feed motor 6 moving in the horizontal direction along the guide rail 5 with the nozzle drive unit provided in the support frame 4;
헬리컬 기어(7)를 통해 지지 프레임을 수직 방향으로 이동시키는 수직이동모터(8)와;A vertical moving motor 8 for moving the support frame in the vertical direction through the helical gear 7;
상기 노즐구동부와 각 이송모터의 운동을 제어하도록 자동 및 수동 모드를 가지는 제어시스템으로 구성되는 공지의 슬로터가 기본을 이룬다.A well-known slotter is composed of a control system having an automatic and a manual mode to control the nozzle driving unit and the movement of each transfer motor.
이러한 공지된 워터 젯 슬로터 기반위에 본 발명은 상기 노즐 구동부는 하부에 장착된 스템에 회전력을 전달하는 고압회전용 스위벨(swivel, 9)과, 이 스위벨에 회전력을 제공하는 회전모터(10)로 구성되고,On the basis of this known water jet slotter, the present invention consists of a nozzle driving unit comprising a high-pressure rotary swivel (9) for transmitting rotational force to a stem mounted at the bottom, and a rotating motor (10) for providing rotational force to the swivel. Become,
상기 분사노즐은 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 20-30°의 분사각도를 가지도록 2-3개로 배열되어 슬리브(311)내에 끼워진 분사구(312)와, 이를 장착하기 위한 스크류셋(313)으로 이루어진 노즐어셈블리로 구성하여 노즐비트(3) 속에 장착함으로써 고압수류가 스위벨(9)에 의해 고속회전하는 스템(2) 및 이 하부에 장착된 노즐비트(3) 내 노즐어셈블리의 분사구(312)를 통해 회전 분사되도록 하여 깊은 심도의 절삭홈을 형성토록 하였다.6 and 7, the injection nozzles are arranged in 2-3 pieces to have an injection angle of 20-30 °, and are inserted into the sleeve 311, and the screw set 313 for mounting them. It consists of a nozzle assembly composed of a nozzle bit (3) mounted in the nozzle bit (3) the high-pressure water flow rotates at a high speed by the swivel (9) and the injection hole 312 of the nozzle assembly in the nozzle bit (3) mounted on the lower part Rotating through the through to form a deep groove cutting.
상기 노즐구동부는 두랄루민 재질의 지지 프레임 상에 설치되어 수평 이송모터의 회전에 의해 가이드 레일을 따라 수평방향으로 이동한다.The nozzle driving unit is installed on a support frame made of duralumin and moves in a horizontal direction along the guide rail by the rotation of the horizontal feed motor.
상기 수직 이송모터는 헬리컬 기어를 통해 지지 프레임을 수직방향으로 이동시키며, 이에 따라 프레임에 설치된 노즐구동부가 수직으로 이동한다.The vertical transfer motor moves the support frame in the vertical direction through the helical gear, and thus the nozzle driver installed in the frame moves vertically.
한편, 고압펌프에 의해 생성된 고압수류는 고압관을 따라 운송되어 와서 스템과 노즐비트를 차례로 지나 대상시료에 분사된다.On the other hand, the high pressure water flow generated by the high pressure pump is transported along the high pressure pipe and sprayed on the target sample through the stem and the nozzle bit in turn.
이때 노즐구동부의 회전운동에 의해 스템과 함께 노즐비트가 회전하게 되며, 노즐분사구의 분사각도에 의해 제어되는 고압수류에 의해 비트의 직경보다 넓은 폭의 절삭홈을 형성시키게 된다.At this time, the nozzle bit is rotated together with the stem by the rotational movement of the nozzle driving unit, and a cutting groove having a width wider than the diameter of the bit is formed by the high pressure water flow controlled by the injection angle of the nozzle nozzle.
제어시스템(도시 없음)은 노즐구동부의 수평 및 수직 이동과 노즐비트의 회전운동을 제어하는 장치로서 자동 및 수동 모드에서 작동할 수 있도록 설계되었다.The control system (not shown) is a device that controls the horizontal and vertical movement of the nozzle driver and the rotational movement of the nozzle bit and is designed to operate in automatic and manual mode.
자동모드에서는 노즐구동부가 행정의 끝에 도달하면 스톱 스위치(도시 없음)에 의해 이동방향이 바뀌며 입력된 단계별 하강치에 따라 노즐구동부가 하강하고 자동적으로 다음 행정을 시작한다.In the automatic mode, when the nozzle driver reaches the end of the stroke, the movement direction is changed by a stop switch (not shown), and the nozzle driver descends and automatically starts the next stroke according to the entered step-down value.
한편 수동모드에서는 각 행정의 끝에서 수직 및 수평 이동을 직접 제어한다.In manual mode, on the other hand, the vertical and horizontal movements are directly controlled at the end of each stroke.
본 발명에 사용되는 노즐비트의 형상 및 운동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the shape and motion of the nozzle bit used in the present invention.
위에서 언급한 바와 같이 본 발명 회전식 슬로터는 분사노즐의 회전운동을일으켜 노즐비트가 충분히 진입할 수 있을 정도로 넓은 폭의 절삭홈을 생성시킨다.As mentioned above, the rotary slotter of the present invention causes the rotational movement of the injection nozzle to produce a cutting groove wide enough to allow the nozzle bit to fully enter.
회전운동하는 두 개의 분사구는 절단하려는 절삭홈을 이루고 있는 재료를 완전히 제거할 수 있으며, 노즐비트의 중앙부분에 분사노즐을 추가시키면 재료제거율이 더욱 향상된다.Two rotating nozzles can completely remove the material forming the cutting groove to be cut, and adding a spray nozzle to the center of the nozzle bit further improves the material removal rate.
즉, 3개의 분사구를 가진 노즐비트가 제자리에서 회전운동만 할 경우 도 5의 상부에 보인 것과 같은 원형의 절삭홈이 형성되며, 노즐비트가 회전하면서 동시에 좌우방향으로 움직이면 하부에 보인 것과 같은 완전한 절삭홈이 생성된다.That is, when the nozzle bit having three injection holes only rotates in place, a circular cutting groove as shown in the upper part of FIG. 5 is formed, and when the nozzle bit rotates and moves to the left and right at the same time, a complete cutting as shown below is shown. The groove is created.
도 6은 3개의 분사노즐을 가진 노즐비트의 모식도를 보여주고 있는데, 도면에서 (a)는 두 개의 외곽수 사이의 분사각도가 20°인 경우를 나타내고, (b)는 30°인 경우를 나타낸다.FIG. 6 shows a schematic diagram of a nozzle bit having three injection nozzles, in which (a) shows a case where the injection angle between two edges is 20 ° and (b) shows a case where 30 °. .
노즐 비트의 중심부에 있는 노즐에 의한 중심수의 분사각도는 시료표면에 대해 두 경우 모두 90°이다.The injection angle of the center water by the nozzle at the center of the nozzle bit is 90 ° in both cases with respect to the sample surface.
분사노즐이 2개인 노즐비트는 3개의 분사노즐 가운데 중심부에 위치하는 노즐을 막음으로써 중심수의 분사를 배제한 경우이다.The nozzle bit with two injection nozzles is a case where the injection of the center water is excluded by blocking the nozzle located in the center among three injection nozzles.
도 7은 노즐비트의 실제 모습을 보인 것으로 (a)는 사용하지 않은 새 비트의 모습이고, (b)는 3 시간 정도 사용한 비트이다.Figure 7 shows the actual shape of the nozzle bit (a) is a new bit not used, (b) is a bit used for about 3 hours.
도면에서 (b)는 시험 중에 고속으로 분사되는 고압수류와 이 수류에 의한 깨어진 시료암편 등에 의해 마모를 받아 원래의 색깔이 변화된 것이다. 도면에서 두비트는 모두 외경이 14.2 mm 이다.In the figure (b) is the original color was changed by the high pressure water stream sprayed at high speed during the test and the broken specimens by the water flow. Both bits in the figure have an outer diameter of 14.2 mm.
도 8은 노즐구동부에 의한 스템과 노즐비트의 운동에 대한 개념을 입체적으로 표현한 것이다.8 is a three-dimensional representation of the concept of the movement of the stem and the nozzle bit by the nozzle driver.
도면에서 보듯이 스위벨(Swivel)에 연결된 스템이 회전함과 동시에 이송방향으로 움직이게 되면 적절한 각도를 가진 분사수가 대상암석에 분사된다. 이 때 분사수가 절단하는 절삭홈의 폭은 충격각도와 이격거리에 의해 결정된다.As shown in the figure, when the stem connected to the swivel rotates and moves in the feed direction, the spray water having an appropriate angle is sprayed on the target rock. At this time, the width of the cutting groove to cut the injection water is determined by the impact angle and the separation distance.
한편, 노즐의 진입을 위하여 지나치게 넓은 절삭홈을 형성시키는 것은 과도한 에너지의 소비를 초래할 수 있으므로 응용형태에 맞는 적당한 폭의 절삭홈을 얻을 수 있도록 분사각과 이격거리를 적절히 설정하여야 한다.On the other hand, forming an excessively wide cutting groove for the entry of the nozzle may result in excessive energy consumption, so it is necessary to properly set the injection angle and the separation distance to obtain a cutting groove of a suitable width for the application type.
예를 들어, 원석채취와 같은 채석응용의 경우 심도 10 m 이내에서는 절삭홈의 폭을 5 cm 정도로 설정하는 것이 좋다.For example, in the case of quarrying applications such as gemstone extraction, it is better to set the width of the cutting groove to about 5 cm within a depth of 10 m.
따라서 사용상의 기계적인 충격이나 휨 등의 문제가 없는 한 스템은 되도록 직경이 작은 것이 좋으며, 적절한 분사각을 부여한 노즐비트를 사용하는 것이 바람직하다.Therefore, as long as there is no problem such as mechanical impact or warpage in use, the stem should be as small as possible, and it is preferable to use a nozzle bit provided with an appropriate injection angle.
본 발명 스템 및 노즐어셈블리를 설명하면 다음과 같다.The stem and nozzle assembly of the present invention will be described as follows.
스템은 깊은 심도의 절삭홈을 생성시킬 때 대상재료 속으로 진입하는 고압관을 말하며, 절단코자 하는 절삭홈의 심도에 맞는 길이의 것을 자유로이 선택, 장착할 수 있다.The stem is a high-pressure tube that enters the target material when creating a deep depth of cut groove, and a length that is suitable for the depth of the cutting groove to be cut can be freely selected and mounted.
본 실시예에서 사용된 스템은 외경 14.2 mm, 길이 1,000∼1,200 mm였으나 스템의 직경과 길이는 필요에 따라 변화될 수 있음은 물론이다.The stem used in this embodiment was 14.2 mm in outer diameter and 1,000 to 1,200 mm in length, but the diameter and length of the stem can be changed as necessary.
노즐어셈블리는 실제적인 분사노즐의 역할을 하는 것으로 분사구(312), 스크류셋(313) 및 슬리브(311)의 조합으로 구성되며, 도 9에 완성된 외형을 보였다.The nozzle assembly is composed of a combination of the injection port 312, the screw set 313 and the sleeve 311 to serve as the actual injection nozzle, shown in Figure 9 completed.
도면에서 나사모양의 철재부품이 스크류셋(313)이며, 그 상부에 슬리브(311)가 장착된 것을 볼 수 있다.In the figure, it can be seen that the screw-shaped steel component is a screw set 313 and a sleeve 311 is mounted thereon.
실제적인 분사노즐인 분사구(312)는 플라스틱제의 슬리브(311) 내에 끼워져 있다.The injection hole 312, which is an actual injection nozzle, is fitted in the sleeve 311 made of plastic.
상기와 같이 구성된 노즐어셈블리는 노즐비트(3) 속에 장착되며, 노즐비트(3)는 다시 고압수류 운송시스템의 끝 부분에 해당하는 스템(2)에 부착된다.The nozzle assembly configured as above is mounted in the nozzle bit 3, which is in turn attached to the stem 2 corresponding to the end of the high pressure water transport system.
본 실시예에서는 직경이 대략 0.3∼0.7 mm 정도인 사파이어 노즐을 주로 사용하였다.In this embodiment, a sapphire nozzle having a diameter of about 0.3 to 0.7 mm is mainly used.
본 발명의 실시예 조건 및 실시예 결과는 다음과 같다.Example conditions and results of the present invention are as follows.
본 발명 회전식 슬로터의 성능을 평가하기 위하여 관련 운영요소들을 변화시키면서 이들이 재료의 절단에 미치는 영향을 파악하고 장비와 고압부품의 운영상의 문제점을 발굴하는 시험을 실시하였다.In order to evaluate the performance of the rotary slotter of the present invention, a test was conducted to identify the effects of these materials on cutting of materials and to find out the operational problems of the equipment and the high-pressure parts while changing related operating factors.
주요 시험조건들은 표 1에 보였으며, 암석시료의 절삭일례를 도 10에 보였다.The main test conditions are shown in Table 1, and an example of cutting a rock sample is shown in FIG. 10.
표 1 주요 시험조건Table 1 Main Test Conditions
먼저, 외국의 대표적인 사례를 살펴보면 워터젯을 채석작업에 적용하려던 움직임이 시작되었던 개발초기에 미국의 UMR(University of Missouri-Rolla)이 실시한 절삭홈 절단시험에서는 외곽으로 각도를 부여한 2개의 노즐 분사구를 사용하였고, 비트의 운동방식은 회전운동이었다. 시험압력은 약 100 MPa, 고압수류의 유율은 60 l/min였는데, 시험결과 절단율은 약 1.6 m2/hr, 슬롯의 길이는 5.4 m, 절단심도는 1 m 였다.First of all, in a representative case of foreign countries, the cutting groove cutting test conducted by U.S. UMR (University of Missouri-Rolla) in the early stage of development when waterjet was applied to quarrying operation used two nozzle nozzles angled to the outside. The motion of the beat was rotational. The test pressure was about 100 MPa, the flow rate of the high pressure water was 60 l / min. The test result was about 1.6 m 2 / hr, slot length was 5.4 m, and depth of cut was 1 m.
UMR 시험과 유사한 시험이 다른 연구소에 의해 실시되었는데 사용압력은 200∼275 MPa로 UMR 시험보다 높았으나 유율은 그보다 낮았다. 시험결과 절단율은 1.17 m2/hr였고, 절단심도는 3.5 m였다.A test similar to the UMR test was carried out by another laboratory. The operating pressure was 200 to 275 MPa, which was higher than that of the UMR test, but the flow rate was lower. The cutting rate was 1.17 m 2 / hr and the depth of cut was 3.5 m.
하지만 본 시험에 사용된 고압펌프는 위의 외국의 예에서와 같은 대용량이 아닌 관계로 분사수류의 압력범위는 175∼280 MPa 정도로 대등하나 사용된 유율이 평균 2.0∼3.0 l/min으로 외국사례에 비해 매우 작다는 차이점이 있다.However, since the high pressure pump used in this test is not a large volume as in the foreign example above, the pressure range of the spray water flow is about 175 to 280 MPa, but the average flow rate is 2.0 to 3.0 l / min. The difference is that it is very small.
따라서 고압펌프의 용량이 허용하는 한계 내에서 노즐구경을 선택하여 구경 0.304∼0.330 mm 정도의 노즐을 2개 또는 3개 장착한 비트를 사용하였다.Therefore, the nozzle diameter was selected within the limits allowed by the capacity of the high pressure pump, and a bit equipped with two or three nozzles having a diameter of 0.304 to 0.330 mm was used.
한편, 수류의 유량이 절단심도에 미치는 효과를 비교할 목적으로 유율이 높은 이동식 디젤 고압펌프를 사용한 시험에서는 161, 189 MPa의 압력과 0.533, 0.762 mm의 노즐구경을 선택하였다.On the other hand, for the purpose of comparing the effect of the flow rate of the water flow on the cutting depth, the pressure of 161, 189 MPa and the nozzle diameter of 0.533, 0.762 mm were selected in the test using the high flow rate mobile diesel high pressure pump.
본 시험에서 적용한 비트의 회전속도는 비교적 고속인 1,200 및 1,500 RPM으로 고정하여 사용하였다.The rotation speed of the bit applied in this test was fixed at 1,200 and 1,500 RPM, which is relatively high speed.
비트와 시료 사이의 이격거리는 비트가 재료 중으로 진입하는데 적절한 절단폭을 얻기 위하여 모든 시험에서 20 mm로 고정하였다.The separation distance between the bit and the sample was fixed to 20 mm in all tests to obtain a suitable cutting width for the bit to enter the material.
원칙적으로 이격거리는 실제적인 분사노즐이 되는 사파이어 오리피스로부터 시료표면까지의 거리로 정의되지만 본 시험에서는 편의상 비트의 선단에서 시료표면까지의 거리로 정의하였다.In principle, the separation distance is defined as the distance from the sapphire orifice, which is the actual injection nozzle, to the surface of the sample, but for convenience, the distance from the tip of the bit to the surface of the sample is defined.
본 시험에 사용된 비트의 경우 비트선단에서 비트 내에 장착된 오리피스까지의 거리가 7 mm이므로 실제적인 이격거리는 27 mm가 된다.For the bits used in this test, the distance between the tip of the bit and the orifice mounted in the bit is 7 mm, so the actual separation distance is 27 mm.
본 발명의 시험결과는 다음과 같다.Test results of the present invention are as follows.
1) 개발된 회전식 슬로터를 사용하여 국내산 화강석인 거창석을 대상으로 절삭홈을 형성시키는 시험을 실시한 결과 나타난 전형적인 암석시료를 도 11에 보였다.1) A typical rock sample is shown in FIG. 11 as a result of a test for forming a cutting groove in a Korean granite geochang stone using the developed rotary slotter.
도면에 나타난 절삭홈들은 분사압력 245 MPa, 회전수 1,200 RPM, 노즐구경 0.305 mm, 노즐개수 3개, 분사각도 20°의 조건 하에서 30회의 절단행정을 완료했을 때의 모습이다.The cutting grooves shown in the figure show the completion of 30 cutting strokes under the conditions of injection pressure 245 MPa, rotational speed 1,200 RPM, nozzle diameter 0.305 mm, nozzle number 3, and injection angle 20 °.
도면에서 5개의 절삭홈들은 이송속도의 차이에 따라 각기 다른 절단심도를 보이고 있으며, 각각의 이송속도는 (a) 1.6 cm/sec에서 (e) 3.2 cm/sec까지 0.4 cm/sec 간격을 두었다.The five cutting grooves in the figure show different cutting depths according to the difference in feed speed, and each feed speed is spaced 0.4 cm / sec from (a) 1.6 cm / sec to (e) 3.2 cm / sec.
도면에서 (a)에서 (e)로 갈수록 이송속도가 증가되므로 절단심도는 이와 반대로 (a) 195 mm에서 (e) 130 mm로 갈수록 감소하는 양상을 보였으며, 절삭홈의 폭은 21.7∼23.4 mm였다.As the feed speed increases from (a) to (e) in the figure, the depth of cut decreases gradually from (a) 195 mm to (e) 130 mm, and the width of the cutting groove is 21.7 to 23.4 mm. It was.
2) 또한 본 슬로터는 평행한 절단벽면을 갖는 넓은 폭(평균 22 mm)의 절삭홈을 만들 수 있게 해주어 노즐비트(Ø14.2 mm)가 암석시료 중으로 충분히 진입할 수 있음을 보여주었다.2) The slotter also made it possible to create a wide width (average 22 mm) cutting groove with parallel cut walls, demonstrating that the nozzle bit (Ø14.2 mm) can fully enter the rock sample.
이 시험결과는 암석에 대한 깊은 심도의 절삭홈 형성에 대한 적용가능성을 명백히 보여주는 것으로 벽면간격 즉, 절삭홈의 폭이 절단심도에 관계없이 매우 일정하여 이론적으로는 필요한 어떤 심도까지도 절단이 가능함을 입증시켜 주었다.The test results clearly demonstrate the applicability to deep groove cutting grooves for rock, demonstrating that the wall spacing, ie the width of the cutting groove, is very constant regardless of the depth of cut, so that theoretically any depth can be cut. I let you.
3) 노즐비트의 회전수와 절단심도의 관계를 살펴보기 위해 몇 차례의 시험을 실시하였다.3) Several tests were conducted to examine the relationship between the rotation speed of the nozzle bit and the cutting depth.
그 결과 다른 조건이 동일한 경우 회전수에 따른 절단심도의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 이는 일반적인 선형절단 시험결과와도 잘 일치되는 것으로 비트의 회전수가 증가하면 그만큼 회전의 선속도 또한 증가되는 것이므로 절단심도는 선속도 증가에 따라 감소하게 되지만 단위시간당 분사되는 고압수류의 유량이 두 경우에 서로 같으므로 절단심도가 같아지게 된다. 즉, 분사수의 절단에너지는 비트의 회전수에 관계없이 일정하므로 절단심도가 같아지는 것으로 생각된다.As a result, when the other conditions were the same, it was found that there was little change in the cutting depth according to the rotation speed. This is in good agreement with the results of general linear cutting test. As the rotation speed of the bit increases, the linear speed of rotation also increases, so the depth of cut decreases as the linear speed increases. Since they are the same, the depth of cut becomes the same. That is, since the cutting energy of the injection water is constant regardless of the rotation speed of the bit, it is considered that the cutting depth is the same.
4) 회전식 슬로터에 의한 절단심도는 이론적으로는 행정수 증가에 따라 선형적으로 증가하여야 하나 계속적인 시험에 따른 노즐구경의 변화, 슬리브의 변형 등에 따른 잠재적인 시험조건의 변화에 따라 동일한 시험과정에서도 분사수가 분산되어 절단력이 떨어지는 문제가 발생하였다.4) The depth of cut due to the rotary slotter should theoretically increase linearly with the number of strokes, but in the same test procedure according to the potential test conditions due to the change of nozzle diameter and the deformation of the sleeve. The spray water was dispersed, resulting in a problem of lowering the cutting force.
이런 문제를 해결하기 위해서는 다양한 비트의 설계를 통해 최적의 형상과 크기를 찾아내는 작업이 필요하다고 생각된다.In order to solve this problem, it is necessary to find the optimal shape and size through the design of various bits.
5) 충격각도(분사수 내각)는 20°인 경우가 30°인 경우보다 더 깊은 심도를 보였는데, 이는 충격각도가 작아짐에 따라 동일한 에너지에 대해 절대적인 재료제거량이 적어진데 기인된 것이다.5) The impact angle (injection angle) was found to be deeper at 20 ° than at 30 °, which is due to the decrease of absolute material removal for the same energy.
하지만 절단폭은 스템이 재료 중으로 진입해야 할 필요성 때문에 일정 이상의 폭을 유지하여야 하며, 또한 절단코자 하는 슬롯의 심도에 따라 요구되는 장비 및 부품의 특성에 의해서도 그 크기가 좌우되므로 최적 충격각도를 고려할 경우 여러 가지 요소를 상정하여야 한다.However, the cutting width should be kept above a certain width because of the necessity for the stem to enter the material. Also, considering the optimum impact angle, the size of the cutting width depends on the characteristics of the equipment and parts required according to the depth of the slot to be cut. Several factors should be assumed.
6) 워터젯에 의한 절삭에서 고압수류의 유율은 매우 중요한 요소이다. 최대유율 24 l/min의 HUSKY S-200 고압펌프를 사용한 암석시료의 절삭에서는 시험의 기본장비인 JETPAC 펌프에 비해 큰 구경의 노즐을 사용할 수 있었고, 보다 낮은 압력에서도 절단심도가 1.13∼3.47 배까지 증가하였으며, 평균 절단율은 0.6 m2/hr로 나타났다.6) The flow rate of high pressure water flow is very important factor in cutting by water jet. For cutting rock samples using the HUSKY S-200 high pressure pump with a maximum flow rate of 24 l / min, nozzles with larger diameters can be used compared to JETPAC pumps, which are the basic equipment for testing, and cut depths of 1.13 to 3.47 times at lower pressures. The average cutting rate was 0.6 m 2 / hr.
7) 암석시료에 대한 절단에서는 시험에 사용된 16∼32 mm/sec의 이송속도 범위에서 약 40∼160 mm2/sec (평균 0.3 m2/hr)로 나타났다. 만일 여기에 연마재의 직접주입법을 채택하거나 대략 60 l/min 정도로 유율이 큰 고압펌프를 사용한다면 절단율은 본 시험결과에 비해 3∼5배 이상 증가할 것으로 보이며, 이는 일반적인 제트버너의 절단율인 약 1.1 m2/hr를 크게 넘어서는 것으로 거의 다이아몬드 와이어에 의한 절단율인 2.5∼3.0 m2/hr와 대등한 수준이 될 것으로 판단된다.7) Cutting for rock samples showed about 40 to 160 mm 2 / sec (average 0.3 m 2 / hr) in the feed rate range of 16 to 32 mm / sec. If the direct injection method of abrasive or high pressure pump with a high flow rate of about 60 l / min is used, the cutting rate will be increased by 3 ~ 5 times more than the result of this test. It is much higher than about 1.1 m 2 / hr, which is almost equivalent to the cutting rate of 2.5 to 3.0 m 2 / hr by diamond wire.
8) 여러 가지 서로 다른 재료들에 대한 절단시험을 수행한 결과 나타난 절삭홈의 형상을 도 12 내지 14에 보였다.8) The shapes of the cutting grooves shown in the cutting test of various different materials are shown in FIGS. 12 to 14.
도 12는 압축강도가 1,700 kg/cm2인 화강석으로 슬롯의 깊이 방향에서 시료의 높이는 150 mm였으며, 사용압력 210∼245 MPa, 이송속도 16 mm/sec, 노즐구경 0.28 mm에서 10회의 행정을 완료했을 때의 절단된 모습이다.12 is a granite having a compressive strength of 1,700 kg / cm 2 , and the height of the sample was 150 mm in the depth direction of the slot, and completed 10 strokes at a working pressure of 210 to 245 MPa, a feeding speed of 16 mm / sec, and a nozzle diameter of 0.28 mm. It is cut when done.
도 13은 일반적인 건축재료로 사용되는 블록이며, 사용압력 140∼210 MPa, 이송속도 32 mm/sec에서 단 2회의 반복행정으로 절단된 모습이다.FIG. 13 is a block used as a general building material, and is cut in only two repeated strokes at an operating pressure of 140 to 210 MPa and a feed rate of 32 mm / sec.
도 14는 보도블록의 일종으로서 사용압력 210∼245 MPa에서 노즐비트의 이격거리를 약간씩 달리하였을 때 나타난 절삭홈의 형상이다. 보도블록의 경우에는 수류의 유량이 부족하여 내부에 혼합된 골재를 완전하게 제거하지 못하였으나 수류의 유량만 충분하다면 매우 용이하게 절삭할 수 있을 것으로 보인다.FIG. 14 is a shape of a cutting groove which is shown when the distance between the nozzle bits is slightly different at a working pressure of 210 to 245 MPa as a kind of sidewalk block. In the case of the sidewalk block, the flow rate of the water flow was insufficient to completely remove the aggregate mixed therein, but if the flow rate of the water flow is enough, it can be easily cut.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
상기와 같은 본 발명은;The present invention as described above;
1) 워터젯 슬로터의 원래 목적대로 원석의 채취와 같은 암석의 절삭에 적용할 경우 노즐구경과 절단하려는 절삭홈의 깊이 즉, 채취하려는 원석의 크기에 따라 절삭홈의 폭은 달라질 수 있으나 대체로 30∼50 mm 정도의 비교적 작은 절삭폭을 가지며, 제트버너에 비해 소음수준이 낮고, 절삭율은 1∼3 m2/hr 정도로 높은 절삭성능을 제공할 수 있다는 장점이 있어서, 특히, 장비의 설치만 가능하다면 절단하려는 대상 암반면의 방향이나 그 암반면 상에서의 절단위치에 관계없이 절단작업을 수행할 수 있는 특성을 갖고 있어 작업장의 형성이 용이하며, 따라서 체계적인 원석의 생산이 가능해지고 이는 결국 채석작업의 생산성을 향상시키는 원동력이 될 것이다.1) If the water jet slotter is used for cutting rocks such as raw stones for the original purpose, the width of the cutting groove may vary depending on the nozzle diameter and the depth of the cutting groove to be cut. It has a relatively small cutting width of about mm, has a lower noise level than a jet burner, and can provide a cutting performance of about 1 to 3 m 2 / hr, especially when only the equipment can be installed. Regardless of the direction of the rock surface to be cut or the cutting position on the rock surface, the cutting operation can be easily performed, thus making it possible to form a workshop and thus systematically producing raw stones, which in turn results in quarrying productivity. It will be the driving force to improve it.
2) 근래에 들어 각종 환경여건상의 제약이 가중되고 있는 상황에서 본 회전식 슬로터에 의한 절삭법은 채석, 채광, 구조물 해체 등의 분야에서 작업 중 발생되는 소음 및 분진 발생량을 저감시킬 수 있는 환경친화적인 절삭기술이다.2) In recent years, the rotary slotter cutting method is environmentally friendly to reduce the amount of noise and dust generated during operation in the fields such as quarrying, mining, and structure dismantling. Cutting technology.
또한 분사수 자체가 바로 냉각수의 역할을 수행할 수 있으므로 채석작업에 적용할 경우에는 절단대상 암석에 열변형을 가할 우려가 없어 원석의 품질을 훼손하지 않고 자연상태 대로 생산할 수 있다.In addition, since the sprayed water itself may play a role of cooling water, there is no fear of applying thermal deformation to the rock to be cut when it is applied to the quarrying operation so that it can be produced as it is without damaging the quality of the raw stone.
3) 위에 언급한 절삭시험 결과로부터 미루어볼 때 본 회전식 슬로터에 의한 깊은 심도의 절삭홈 형성기술은 비단 암석뿐만 아니라 건축물, 구조물, 시설물 등의 절단작업에도 용이하게 적용할 수 있음을 알 수 있다.3) From the above cutting test results, it can be seen that the deep groove cutting groove forming technique by the rotary slotter can be easily applied to cutting not only rock but also buildings, structures, and facilities.
특히, 연마재 투입에 의한 절단기술(직접주입식)을 적용할 경우에는 금속, 암석, 세라믹 등의 다양한 재료로 이루어진 구조물 및 시설물에 대한 절단 및 제거 분야 등에서 효율적으로 사용될 수 있다는 장점이 있다.In particular, when applying a cutting technique (direct injection type) by the abrasive input has the advantage that it can be efficiently used in the field of cutting and removal of structures and facilities made of various materials such as metal, rock, ceramic.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0013113A KR100452164B1 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Rotational water jet slotter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0013113A KR100452164B1 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Rotational water jet slotter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030073507A KR20030073507A (en) | 2003-09-19 |
| KR100452164B1 true KR100452164B1 (en) | 2004-10-12 |
Family
ID=32224334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0013113A KR100452164B1 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Rotational water jet slotter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100452164B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190056829A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 조아란 | Stone cutting system using waterjet |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100843796B1 (en) * | 2007-03-17 | 2008-07-03 | 김운겸 | Emergency shelter work method and system of railroad tunnel |
| CN104533423B (en) * | 2015-01-14 | 2018-01-30 | 纪新刚 | A kind of device for exploitation stone material of being slotted based on Water Cutting |
| CN106142426B (en) * | 2015-10-12 | 2018-10-12 | 哈尔滨市合众聚氨酯制品有限公司 | It is a kind of can the high pressure of multiple degrees of freedom action double mix flat bubble machines |
| KR102663300B1 (en) * | 2019-02-01 | 2024-05-02 | 백원옥 | Block non-standard cutting system |
| KR102369115B1 (en) * | 2020-04-23 | 2022-02-28 | 김정규 | Apparatus for removing degraded concrete of pier using water jet |
| CN112248259B (en) * | 2020-10-22 | 2022-08-02 | 上海耀名建筑装饰(集团)有限公司 | High stability construction machinery slotting device |
| CN113211546B (en) * | 2021-05-24 | 2023-05-12 | 威海旭日过滤器股份有限公司 | Numerical control ultrahigh-pressure water jet cutting machine |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03270900A (en) * | 1990-03-16 | 1991-12-03 | Kajima Corp | Swivel for rotary water jet |
| JPH06304898A (en) * | 1993-04-26 | 1994-11-01 | Hitachi Ltd | Water jet machining device and work method using this device |
| JPH06312368A (en) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Daikin Ind Ltd | Abrasive water jet nozzle |
| KR960021353A (en) * | 1994-12-08 | 1996-07-18 | 이대원 | Water jet cutting device |
| JPH10151567A (en) * | 1996-11-22 | 1998-06-09 | Kajima Corp | Cutting device by abrasive jet |
| KR100225475B1 (en) * | 1997-03-06 | 1999-10-15 | 이경운 | Waterjet sloter for the stone quarrying |
-
2002
- 2002-03-12 KR KR10-2002-0013113A patent/KR100452164B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03270900A (en) * | 1990-03-16 | 1991-12-03 | Kajima Corp | Swivel for rotary water jet |
| JPH06304898A (en) * | 1993-04-26 | 1994-11-01 | Hitachi Ltd | Water jet machining device and work method using this device |
| JPH06312368A (en) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | Daikin Ind Ltd | Abrasive water jet nozzle |
| KR960021353A (en) * | 1994-12-08 | 1996-07-18 | 이대원 | Water jet cutting device |
| JPH10151567A (en) * | 1996-11-22 | 1998-06-09 | Kajima Corp | Cutting device by abrasive jet |
| KR100225475B1 (en) * | 1997-03-06 | 1999-10-15 | 이경운 | Waterjet sloter for the stone quarrying |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190056829A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 조아란 | Stone cutting system using waterjet |
| KR102023471B1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-09-20 | 조아란 | Stone cutting system using waterjet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030073507A (en) | 2003-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100452164B1 (en) | Rotational water jet slotter | |
| DE102013201797A1 (en) | Water jet cutting device used for cutting of e.g. steel, has fluid pulse generation unit that produces fluid pulses through nozzle such that predetermined amount of material is cleared away by fluid pulses | |
| US20090071461A1 (en) | System and method for cutting granite or similar materials | |
| CN104533423A (en) | Device for exploiting stone based on water cutting slotting | |
| JP4674186B2 (en) | Ground improvement method and ground improvement machine | |
| KR102319909B1 (en) | Directional press-in method with enhanced digging power | |
| AU634791B2 (en) | Method and apparatus for cutting erosive materials using high pressure water means | |
| JP2016075040A (en) | Ground improvement method | |
| US5297639A (en) | Method and apparatus for using multiple jets | |
| US5765924A (en) | High pressure water jet channeling horizontally into a solid mountain of granite | |
| JP2005324283A (en) | Spray nozzle and injection device using the same | |
| KR101312221B1 (en) | Waterjet nozzle, waterjet system and control method of the same | |
| KR100948756B1 (en) | Cutting tool for Rock boring machine | |
| KR100225475B1 (en) | Waterjet sloter for the stone quarrying | |
| CN112504897B (en) | Combined rock breaking test device with sequential operation of high-pressure water jet and cutter and application | |
| JP2003190831A (en) | Method and device for crushing surface layer of concrete | |
| JP7266606B2 (en) | Boring assembly and related boring method | |
| CN216304629U (en) | High-pressure jet grouting pile nozzle | |
| KR101056517B1 (en) | Cutting methods for rock using water jet | |
| KR100522645B1 (en) | Method for creating improved ground and apparatus for the same | |
| Han et al. | DRILLING AND SLOTTING OF HARD ROCK WITH ABRASIVE SUSPENSION WATER JET | |
| JP2019183601A (en) | Method for building wall-like improvement body | |
| KR102501059B1 (en) | A hammer striking device of the improved type of cam follower for drainpipe cleaning | |
| Wilson et al. | The development of waterjets for rock excavation | |
| CN219197247U (en) | Hard soil layer jet grouting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120928 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130930 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141001 Year of fee payment: 18 |