KR100923322B1 - 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 유압오일 측과 슬러리 측이 밀폐된 상태에서 서로 분리되며, 상기 유압오일 측과 상기 슬러리 측은 각기 오일 또는 슬러리가 유입 및 유출되는 출입구를 가지는 실린더; 오일이 오일 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 유압액 공급시스템; 및 슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 슬러리 제트분사시스템을 포함하며, 상기 실린더는 상기 유압액 측과 상기 슬러리 측을 분리하기 위한 밀폐된 신축성 블래더를 가진다. 슬러리가 노즐에서 분사될 때 블래더와 몸체 사이에서 발생하는 마찰이 매우 작아지므로 블라스트 장치의 수명이 연장된다. 또한, 장기간 사용에 따른 마모로 인해 블래더가 파손되는 경우, 실린더 전체를 교체할 필요 없이 블래더만 새 것으로 교환하면 되므로 비용이 절감된다.
블라스트 장치, 슬러리, 블래더

Description

혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치{Blasting device for premixed abrasive slurry}
본 발명은 높은 압력으로 물을 제트분사하여 재료를 절단하는 용도로 이용되는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 관한 것으로서, 특히 일종의 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 관한 것이다.
현재, 일부 단단한 재료를 절단하는 경우에 있어서, 주된 방법으로는, 높은 압력을 가함으로써 절단장치 내의 물과 모래의 혼합물을 포함하는 슬러리가 고속으로 분출되도록 하는 데 기초하고 있다. 이와 같은 방법을 사용함으로써 절단을 가능하게 한다.
종래의 절단장치로는, 예를 들어, High Pressure Water Jet Technology and Its Application (Shengxiong Xue et al., High Pressure Water Jet Technology and Its Application, China Machine Press, 1998. 8) 10.2.3 섹션에 개시된 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치가 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 장치는 유압 탱크(hydraulic oil tank)(1), 고압펌프(2)로 이루어진 고압통로(high pressure pass)(3), 오일리턴 통로(4), 상기 고압통로(3) 및 오일리턴 통로(4)와 연결된 전자기 전환 밸브(5), 상기 전자기 전환 밸브(5)와 연결된 상부를 갖는 병 렬의 2개의 유압실린더(6)를 포함하고, 상기 유압실린더(6)는 실린더 블록(7) 및 상기 실린더 블록(7)을 2개의 밀폐된 공간으로 분할하는 피스톤(8)을 포함한다. 상기 유압실린더(6)의 하부는 슬러리 케이스(10)와 격막펌프(diaphragm pump)(11)를 포함하는 슬러리 공급통로(9) 및 노즐통로(12)와 연결된다. 절단 작업시, 실린더 블록(7) 안의 피스톤(8)은 고압의 오일 또는 슬러리에 의해 유압실린더(6) 내에서 상하로 운동하게 된다. 이러한 상하운동에 의해 공간 내부에 슬러리가 채워지거나 노즐(12)을 통해 슬러리가 분출된다.
상기 종래 장치에서, 절단작업을 위한 슬러리는 주로 물과 모래로 구성된다. 피스톤(8)이 실린더 블록(7) 안에서 상하 운동하는 과정에서, 피스톤(8) 바깥 면과 실린더 블록(7) 안쪽 면이 마찰에 의해 마모된다. 이러한 마모작용은 원래 2개로 밀폐되어 있는 공간의 밀폐성을 잃게 만들어서 더 이상 그 기능을 발휘하지 못하도록 한다. 따라서, 새로운 유압실린더가 필요하게 된다. 그러나, 피스톤(8)과 실린더 블록(7) 사이의 마찰은 피할 수 없는 것이며, 따라서, 실린더 블록(7)의 내벽에는 엄격한 요건이 요구되는 것이다. 따라서, 상기 유압실린더는 짧은 수명과 관리의 어려움, 높은 비용과 같은 단점을 갖는다.
본 발명의 한 목적은 마모를 줄이기 위한 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수명 연장과 용이한 관리 및 낮은 비용의 장점을 갖는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 유압액 측과 슬러리 측이 밀폐된 상태에서 서로 분리되며, 상기 유압액 측과 상기 슬러리 측은 각기 유압액 또는 슬러리가 유입 및 유출되는 출입구를 가지는 유압실린더; 유압액이 유압액 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 유압액 공급시스템; 슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 슬러리 제트분사시스템을 포함하며, 상기 실린더는 상기 유압액 측과 상기 슬러리 측을 분리하기 위한 밀폐된 신축성 블래더를 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 있어서, 상기 유압액 공급시스템이 유압액이 유압액 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 유압탱크; 상기 유압탱크와 상기 유압실린더의 사이에서 상기 유압액 파이프와 연결되어 상기 유압실린더에 고압의 유압액을 공급하는 고압펌프; 상기 고압펌프 및 상기 유압실린더 사이에서 상기 유압액 파이프에 위치하여 상기 유압액 파이프 내의 유압액이 상기 유압실린더 방향으로 정방향 유동하거나 상기 유압탱크 방향으로 역방향 유동 또는 유동이 중단되도록 하는 전자기 절환밸브; 상기 전자기 절환밸브의 제어장치; 및 상기 전자기 절환밸브와 상기 유압탱크를 연결하기 위한 써킷 파이프를 포함하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 있어서, 상기 슬러리 공급시스템이 슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 슬러리 탱크; 상기 슬러리탱크와 상기 유압실린더 사이에서 상기 슬러리 파이프와 연결되어 유압실린더에 슬러리를 공급하는 격막펌프; 상기 격막펌프와 상기 유압실린더 사이에서 상기 슬러리 파이프에 위치하여 상기 유압실린더로의 슬러리 유입을 제어하는 격막펌프 제어장치; 슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 실린더의 상기 출입구와 연결되는 노즐; 및 상기 노즐과 상기 실린더 사이에서 노즐 파이프에 위치하여 노즐 파이프의 개폐를 제어하는 노즐 제어장치를 포함하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 고압펌프와 상기 유압액 파이프 사이에서 상기 파이프에 위치하는 오버플로 밸브를 더 포함하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 격막펌프 제어장치가 체크밸브인 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전자기 절환밸브의 제어장치가 고수위 및 저수위 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 실린더 블록의 출입구가 블래더 센서를 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치를 제공한다.
도 1은 종래 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치의 유압실린더의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 대해 상세히 설명하도록 하겠다. 도면에서 동일한 도면번호는 같거나 유사하거나 기능적으로 동일한 부분을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치는 유압탱크(1), 상기 유압탱크와 연결된 고압펌프(2), 상기 유압탱크와 연결된 오일리턴 파이프(3), 상기 유압탱크(1)의 고수위(high level) 센서(13), 상기 유압탱크(1)의 저수위(lower level) 센서(14), 전자기 전환밸브(4) 및 유압실린더(5)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유압실린더(5)는, 스테인리스강 재질의 실린더 블록(7)과 니트릴(nitrile) 고무 재질의 블래더(bladder)(8)로 이루어진다. 상기 블래더(8)는 상기 실린더 블록을 유압오일 측(11)과 슬러리 측(12)으로 구분하여 서로 밀폐된 상태로 분리되게 한다. 유압오일 측에는 오일의 유입 및 유출을 위한 출입구(7b)가, 슬러리 측에는 슬러리의 유입 및 유출을 위한 출입구(7a)가 구비된다. 상기 블래더(8)의 출입구는 상기 출입구(7b)를 향한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전자기 전환밸브(4)는, 고압펌프(2), 유압탱크(1) 및 오일의 유입 및 유출을 위한 유압실린더(5)의 출입구와 연 결된다. 또한, 본 발명에 따른 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치는, 슬러리 저장을 위한 슬러리 탱크(6), 상기 슬러리 탱크(6)의 파이프와 연결된 격막펌프(9) 및 노즐(10)을 포함한다. 상기 격막펌프(9)와 노즐(10)은, 둘 다 슬러리의 유입 및 유출을 위한 유압실린더(5) 내의 실린더 블록(7)의 출입구(7a)와 연결된다. 슬러리 파이프 내부에는 격막펌프(9) 쪽에서 실린더 블록(7) 쪽으로 파이프의 개폐 제어를 위한 체크밸브(16)가 구비되며, 노즐(10) 쪽에서 실린더 블록(7) 쪽으로의 파이프에는 노즐 제어밸브(도시하지 않음)가 구비된다.
블라스트 장치의 작동이 개시되면, 전자기 전환밸브(4)는 유압실린더(5) 및 오일리턴 파이프(3)와 연결되고, 고압펌프(2)의 작동이 중단되면서 격막펌프(9)의 작용에 의해 슬러리 측(12)에 슬러리 탱크(6)로부터 공급되는 재료 절단용 슬러리가 채워지게 된다. 캐비티(11) 내의 고압오일은 오일리턴 파이프(3)를 통해 유압탱크(1)로 회수되고, 이와 동시에 블래더가 압축된다. 유압탱크(1) 내의 오일 수위가 일정 높이에 도달하면, 고수위 센서(13)는 전자기 전환밸브(4)에 전환신호를 보내어 전자기 전환밸브(4)를 유압실린더(5) 및 고압펌프(2)에 연결되도록 한다. 한편, 노즐(10)의 제어밸브가 열리고 격막펌프(9)는 닫히면서 고압펌프(2)는 다시 작동하게 된다. 이때, 고압펌프(2)의 작용에 의해 블래더(8) 내부, 즉 캐비티(11)에 고압오일이 채워지게 된다. 고압오일의 작용으로 인해 블래더(8)가 팽창하고, 캐비티(12) 내부의 슬러리가 노즐 밖으로 분사되어 재료를 절단하게 된다. 블래더(8)가 팽창하여 실린더 블록(7)과 거의 겹쳐지게 되면, 거의 모든 슬러리가 분출된 것이다. 이때, 유압탱크(1) 내의 고압오일 수면은 소정의 저수위에 도달하게 되고, 저수위 센서(14)가 전자기 전환밸브(4)에 전환신호를 보내어 전자기 전환밸브(4)를 유압실린더(5) 및 오일리턴 파이프(3)와 다시 연결되도록 한다. 한편, 노즐(10)의 제어밸브가 닫히고 격막펌프(9)가 열리면서 고압펌프(2)는 작동을 중단한다. 그러면, 블라스트 장치는 원래의 상태로 돌아오게 되어 하나의 동작 사이클이 완료된다.
상기 실시예에 의하면, 피스톤이 구비된 종래의 유압실린더가, 블래더(8) 및 실린더 블록(7)으로 이루어지는 유압실린더(5)로 교체된다. 블래더(8)의 팽창 및 압축에 의해 슬러리가 분사되므로, 블래더(8)와 실린더 블록(7) 사이에 마찰이 발생하지 않는다. 또한, 마찰이 존재한다 하더라도, 블래더(8)와 실린더 블록 사이의 마찰은 단단한 소재와 부드러운 소재 사이의 마찰이므로, 그 마찰은 작다. 더욱이, 블래더(8)는 실린더 블록을 2개의 밀폐된 캐비티로 분할하므로, 실린더 블록(7)의 내벽은 특별히 엄격한 요건을 만족하지 않아도 되므로, 실린더 블록(7) 제작비용이 절감된다. 블래더(8)가 마모되는 경우에는 유압실린더 전체를 교체할 필요 없이 블래더(8)만 교환하면 되므로, 제작비용이 절감될 뿐 아니라 관리도 용이해진다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치의 피스톤이 구비된 유압실린더를 블래더(8)와 실린더 블록(7)으로 이루어지는 유압실린더로 교체할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 고압펌프(2)와 오일리턴 파이프(3) 사이에 오버플로 밸브(overflow pump)(15)를 설치하는 것도 가능하다. 격막펌프(9)와 실 린더 블록(7) 사이의 파이프 내부에 설치되는 격막펌프의 제어밸브는 전자식 밸브일 수도 있다. 고수위 및 저수위 센서(13, 14)는 각각 시간제어센서와 유량센서 등과 같은 균등물로 교체할 수 있다. 또한, 블래더(8)의 보다 나은 보호를 위하여, 실린더 블록(7)의 출입구(7a, 7b)에 각각 블래더 센서를 설치하여 블래더(8)가 실린더 블록(7) 외부로 노출되거나 블래더(8) 하부가 실린더 블록(7)과 빈번하게 접촉하여 마모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 유압실린더(5) 내부의 실린더 블록(7)의 출입구(7a)를 이용하여 유압 실린더(5)가 전자기 전환밸브(4)와 연결되도록 할 수 있으며, 유압실린더(5) 내부의 실린더 블록(7)의 출입구(7b)를 이용하여 유압 실린더(5)가 격막펌프(9) 및 노즐(10)과 연결되도록 할 수도 있다. 따라서, 캐비티(12)에는 고압펌프(2)에서 공급되는 고압오일이, 캐비티(11)에는 격막펌프(9)에서 공급되는 슬러리가 채워지게 된다.
유압실린더는 유압 매체(hydraulic medium)의 오일압 또는 수압을 이용할 수 있다. 실린더 블록(7)은 다른 재료로도 제작할 수 있다. 부식 방지를 위해 실린더 블록(7)의 내면에 부식방지층을 코팅하는 것도 바람직하다. 블래더(8)는 니트릴 고무와 같이 탄성변형이 크고 팽창 및 수축 범위가 넓은 소재로 제작할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각해서는 안 된다. 본 발명의 기술분야의 당업자는 하기 첨부된 본 발명의 청구범위에 기재된 본 발명의 범위 및 기술사상의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명이 제공하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치에 의하면, 종래 실린더 블록 내에 설치되던 피스톤이 블래더로 교체된다. 따라서, 블래더의 변형을 이용함으로써, 슬러리를 노즐에서 분출할 때 블래더와 몸체 사이의 마찰이 매우 작아지게 되므로, 블라스트 장치의 수명이 연장된다. 또한, 장기간 사용으로 인해 블래더가 파손되는 경우에도 손쉽게 교체가 가능며, 실린더 전체를 교환할 필요가 없으므로 비용도 절감이 된다.

Claims (7)

  1. 유압액(hydraulic medium) 측과 슬러리 측이 서로 밀폐된 상태로 분리되며, 상기 유압액 측과 상기 슬러리 측은 각각 유압액 또는 슬러리가 유입 및 유출되는 출입구를 갖는 유압실린더;
    유압액이 유압액 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 상기 유압실린더의 상기 출입구와 연결되는 유압액 공급시스템; 및
    슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 상기 유압실린더의 상기 출입구와 연결되는 슬러리 제트분사 시스템;을 포함하고,
    상기 유압실린더는 상기 유압액 측과 상기 슬러리 측을 분리하기 위한 밀폐된 신축성 블래더(telescopic sealed bladder)를 갖는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압액 공급시스템은,
    유압액이 유압액 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 상기 유압실린더의 상기 출입구와 연결되는 유압탱크;
    상기 유압탱크와 상기 유압실린더의 사이에서 상기 유압액 파이프와 연결되어 상기 유압실린더에 고압의 유압액을 공급하는 고압펌프;
    상기 고압펌프 및 상기 유압실린더 사이에서 상기 유압액 파이프에 위치하여 상기 유압액 파이프 내의 유압액이 상기 유압실린더 방향으로 정방향 유동하거나 상기 유압탱크 방향으로 역방향 유동 또는 유동이 중단되도록 하는 전자기 전환밸브;
    상기 전자기 전환밸브의 제어장치; 및
    상기 전자기 전환밸브와 상기 유압탱크를 연결하기 위한 써킷 파이프(circuit pipe)를 포함하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리 공급시스템은,
    슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 상기 유압실린더의 상기 출입구와 연결되는 슬러리 탱크;
    상기 슬러리탱크와 상기 유압실린더 사이에서 상기 슬러리 파이프와 연결되어 상기 유압실린더에 슬러리를 공급하는 격막펌프;
    상기 격막펌프와 상기 유압실린더 사이에서 상기 슬러리 파이프에 위치하여 상기 유압실린더로의 슬러리 유입을 제어하는 격막펌프 제어장치;
    슬러리가 슬러리 파이프를 통해 유입 및 유출되도록 하는 상기 유압실린더의 상기 출입구와 연결되는 노즐; 및
    상기 노즐과 상기 실린더 사이에서 노즐 파이프에 위치하여 노즐 파이프의 개폐를 제어하는 노즐 제어장치를 포함하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고압펌프와 상기 유압액 리턴 파이프 사이의 파이프에 위치하는 오버플로 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 격막펌프 제어장치가 체크밸브인 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자기 전환밸브의 제어장치는 고수위 및 저수위 컨트롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 블록의 출입구에는 블래더 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 혼합 연마제 슬러리 제트분사용 블라스트 장치.
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