KR101085207B1 - 주물사 주형 제조용 건조장치 - Google Patents

주물사 주형 제조용 건조장치 Download PDF

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Abstract

생형용 주물사로 조형된 생형을 건조시키기 위해 사용되는 주물사 주형 제조용 건조장치가 개시된다. 건조로는 생형용 주물사로 조형된 생형을 공급받는다. 마이크로웨이브 방출기는 건조로 내로 공급된 생형 쪽으로 마이크로웨이브를 방출하여 생형을 건조시킨다. 유해물질 분해기는 마이크로웨이브 방출기에 의해 생형을 건조시키는 과정에서 발생하는 유해물질을 집진하고, 플라즈마를 발생시켜 유해물질을 분해한다. 이에 따라, 생형 건조시 건조 효율이 향상되고, 유해물질의 배출이 차단되어 환경오염이 방지될 수 있는 효과가 있다.
주물사, 주형, 건조

Description

주물사 주형 제조용 건조장치{Dryer for manufacturing sand mold}
본 발명은 주물사 주형을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생형용 주물사로 조형된 생형을 건조시키기 위해 사용되는 주물사 주형 제조용 건조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 주조법은 금속을 용융점 온도까지 가열하여 용융금속을 형성시킨 다음, 제조하고자 하는 제품의 모양과 동일하게 제조된 주형 속에 용융금속을 주입하고, 용융금속을 냉각 및 응고시킴으로써, 주물 제품을 제조하는 방법을 일컫는다.
주조법에서 성형틀의 역할을 하는 주형의 재료로 널리 사용되는 것은 내화성이 우수한 규사를 주성분으로 하는 주물사이다. 모래에 점결제로서 점토를 4∼8% 가량 첨가하고, 수분을 2∼6% 가량 첨가하여 생형용 주물사를 제조하게 되며, 제조된 생형용 주물사를 원형(原型; pattern)이 놓인 주조 틀의 내부로 넣어 잘 다져 조형하게 된다. 그 다음, 조형된 주형으로부터 주조 틀을 제거한 후, 건조되지 않은 상태의 주형(생형) 또는 건조된 상태의 주형(건조형)에 용융금속을 주입하여 주물 제품을 제조한다.
건조형을 제조하기 위해서는, 생형 내의 수분을 증발시켜 일정한 강도를 낼 수 있게 건조하는 과정이 필요하게 된다. 종래에는, 생형의 표면에 알코올을 발라 가스 토치 등을 이용해서 불을 붙여 건조시키는 방법이 사용되는데, 이 방법은 생형의 두께가 두꺼운 경우 내부 건조에 시간이 오래 소요되는 문제가 있을 수 있다.
또한, 전술한 방법으로 생형을 건조시킬 때, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compound; VOC)과 같은 유해물질이 발생할 수 있는데, 이러한 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출된다면, 환경오염을 일으키는 원인이 될 수 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 생형의 건조시 건조 효율을 높일 수 있고, 유해물질이 그대로 대기 중으로 방출되는 것을 차단하여 환경오염을 방지할 수 있는 주물사 주형 제조용 건조장치를 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 주물사 주형 제조용 건조장치는, 생형용 주물사로 조형된 생형을 공급받는 건조로; 상기 건조로 내로 공급된 생형 쪽으로 마이크로웨이브를 방출하여 생형을 건조시키는 마이크로웨이브 방출기; 및 상기 마이크로웨이브 방출기에 의해 생형을 건조시키는 과정에서 발생하는 유해물질을 집진하고, 플라즈마를 발생시켜 유해물질을 분해하는 유해물질 분해기;를 구비한다.
본 발명에 따르면, 마이크로웨이브를 이용해서 생형을 건조시키게 되므로, 생형의 두께가 두껍더라도 마이크로웨이브 방출량의 조절에 따라 신속하게 건조할 수 있다. 따라서, 건조 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유해물질을 그대로 배출시키지 않고, 물과 이산화탄소로 분해시켜 건조로 밖으로 배출하므로, 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로웨이브 방출기들은 이들로부터 방출되는 마이크로웨이브들 간에 간섭이 일어나지 않도록 배치되므로, 마이크로웨이브 상쇄에 의한 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 생형을 자동으로 공급 및 배출시킬 수 있고, 출입구를 자동 개폐할 수 있으므로, 작업 편의성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 생형의 공급과 배출이 연속되게 수행될 수 있으므로, 생산성 향상을 도모할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 주형 제조용 건조장치에 대한 정면도이고, 도 2는 도 1에 대한 측면도이며, 도 3은 도 1에 대한 배면도이다. 여기서 도시된 주물사 주형 제조용 건조장치는, 모래에 점결제와 수분을 첨가하여 제조된 생형용 주물사로 조형된 생형을 건조시키는데 사용되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 주형 제조용 건조장치(100)는, 건조로(110)와, 마이크로웨이브 방출기(120), 및 유해물질 분해기(130)를 포함하여 구성된다.
건조로(110)는 건조할 생형을 공급받아서 수용할 수 있게 한다. 건조로(110)는 생형이 수용되는 내부 공간을 갖고, 적어도 일측에 생형이 출입할 수 있게 출입구(111)가 형성된다. 출입구(111)는 건조로(110)의 측부에 형성될 수 있다. 건조로(110)는 직육면체 모양의 내부 공간을 갖는 것으로, 도시되어 있으나, 돔 모양 또는 반원통 모양 등의 내부 공간을 갖는 것도 가능하다.
마이크로웨이브 방출기(120)는 건조로(110) 내로 공급된 생형을 건조시키기 위한 것으로, 건조로(110) 내에 수용된 생형 쪽으로 마이크로웨이브를 방출하도록 설치된다. 마이크로웨이브가 생형에 가해지면, 생형 내에 함유된 수분의 물분자를 운동시키게 된다. 그러면, 물분자의 운동에 의해 열이 발생하게 되며, 그에 따라 수분을 증발시켜 생형을 건조시킬 수 있게 된다.
상기 마이크로웨이브 방출기(120)는 장치를 전반적으로 제어하는 제어기(101)에 의해 마이크로웨이브 방출량 등이 제어될 수 있다. 이처럼 마이크로웨이브를 이용해서 생형을 건조시키게 되면, 종래에 생형의 표면에 알코올을 발라 가스 토치 등을 이용해서 불을 붙여 건조시키는 것과 비교하여, 생형의 두께가 두껍더라도 마이크로웨이브 방출량의 조절에 따라 신속하게 건조할 수 있다. 즉, 건조 효율이 향상될 수 있다.
유해물질 분해기(130)는 마이크로웨이브 방출기(120)에 의해 생형을 건조시키는 과정에서 발생하는 유해물질을 분해하기 위한 것이다. 여기서, 유해물질은 휘발성유기화합물 등을 포함하는 물질일 수 있다. 유해물질 분해기는 유해물질을 집진하기 위한 집진기와, 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생기를 포함하여 구성될 수 있다.
집진기는 유해물질이 통상적으로 고온 가스로 이루어져 상승하게 되므로, 이러한 고온 가스를 집진하기 용이하도록 건조로(110)의 상측에 배치됨이 바람직하다. 한편, 집진기가 고온 가스를 보다 용이하게 흡입할 수 있게, 집진기에 흡입 팬(131)이 설치될 수도 있다.
플라즈마 발생기는 집진기에 의해 집진된 유해물질에 플라즈마를 발생시켜 물과 이산화탄소로 분해할 수 있게 한다. 이처럼 유해물질이 그대로 배출되지 않고, 물과 이산화탄소로 분해되어 건조로(110) 밖으로 배출되므로, 환경오염이 방지될 수 있다. 플라즈마 발생기는 제어기(101)에 의해 플라즈마 발생량 등이 제어될 수 있다.
한편, 상기 마이크로웨이브 방출기(120)는 다수 개로 구비되어 건조로(110) 내에 배치될 수 있다. 여기서, 마이크로웨이브 방출기(120)들은 마이크로웨이브를 방출하는 도파구(121)를 각각 구비할 수 있다. 그리고, 마이크로웨이브 방출기(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 건조로(110) 내의 양 측벽에 배열될 수 있다. 상기 마이크로웨이브 방출기(120)들은 생형을 고르게 건조시킬 수 있게 배치됨이 바람직하다.
아울러, 마이크로웨이브 방출기(120)들은 이들로부터 방출되는 마이크로웨이브들 간에 간섭이 일어나지 않도록 배치됨이 바람직하다. 즉, 건조로(110) 내에서, 일 측벽에 위치한 마이크로웨이브 방출기(120)의 도파구(121)와, 타 측벽에 위치한 마이크로웨이브 방출기(120)의 도파구(121')가 일직선 상으로 서로 마주보게 배치되면, 마이크로웨이브들 간에 간섭이 일어날 수 있다. 이는 마이크로웨이브를 일부 상쇄시켜 에너지 낭비의 원인이 될 수 있다.
따라서, 마이크로웨이브들 간에 간섭이 방지되도록, 일 측벽에 위치한 마이크로웨이브 방출기(120)의 도파구(121)와, 타 측벽에 위치한 마이크로웨이브 방출 기(120)의 도파구(121') 사이는 엇갈려 배치됨이 바람직하다.
그리고, 건조로(120) 내로 생형을 공급하고 건조로(120) 내로부터 생형을 배출하기 위한 이송 유닛(140)이 더 구비될 수 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이송 유닛(140)은 생형이 얹혀지는 이송대(141)와, 이송대(141)가 건조로(110) 내외로 수평 이동하는 것을 안내하기 위한 이송 가이드(142)를 구비할 수 있다.
이송 가이드(142)는 롤러 조립체(143)와 가이드 레일(144)을 포함하여 구성될 수 있다. 롤러 조립체(143)는 이송대(141)의 양쪽 가장자리 하단에 생형의 이송 방향을 따라 2열로 배열된 상부 롤러들과, 상기 상부 롤러들 중 일부와 쌍을 이루고 2열로 배열된 하부 롤러들을 구비할 수 있다. 가이드 레일(144)은 건조로(110) 내의 양 측벽으로부터 상부 롤러와 하부 롤러 사이로 돌출되고 생형의 이송 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
작업자가 이송대(141)를 수동으로 이동시킬 수 있지만, 작업 편의성을 위해서 이송대 구동기구에 의해 이송대(141)를 자동으로 이동시킬 수도 있다. 이 경우, 이송대 구동기구는 회전 모터(146)와, 한 쌍의 회전 샤프트(147)들과, 회전 샤프트(147)들 사이에 걸쳐져 설치되는 체인(148)을 포함하여 구성될 수 있다.
회전 샤프트(147)들은 수평으로 배치되고, 축방향이 생형의 이송 방향과 수직인 방향으로 배치되어 건조로(110) 내에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 회전 모터(146)는 제어기(101)에 의해 정역회전 가능하게 제어되고, 회전 샤프트(147)들 중 하나를 회전시키도록 설치될 수 있다. 그리고, 체인(148)은 이송대(141)의 하 측에 고정될 수 있다.
회전 모터(146)가 회전하게 되면, 회전 샤프트(147)가 회전하게 되며, 체인(148)이 이동하면서 이송대(141)가 이동할 수 있게 된다. 여기서, 회전 모터(146)의 회전 방향을 제어함에 따라, 이송대(141)가 건조로(110) 내외로 출입할 수 있게 된다. 따라서, 이송대(141) 위에 얹혀진 생형이 건조로(110) 내로 자동 공급되고, 건조로(110) 밖으로 자동 배출될 수 있다. 한편, 이송 유닛(140)은 롤러 컨베이어로 구성되는 것도 가능하다.
그리고, 상기 건조로(110)의 일측에 형성된 출입구(111)를 개폐하기 위한 개폐기(150)가 설치될 수 있다. 개폐기(150)는 도어 조립체(151)를 구비할 수 있고, 도어 조립체(151)는 제1 도어(151a)와 제2 도어(151b)를 구비할 수 있다. 제1 도어(151a)는 출입구(111)의 상단에 힌지 결합하고, 제2 도어(151b)는 제1 도어(151a)의 하단에 힌지 결합할 수 있다. 그리고, 제2 도어(151b)는 출입구(111)의 양측에 가이드 롤러와 레일 등에 의해 슬라이드 이동 가능하게 지지될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 도어(151a)를 들어올리게 되면, 제2 도어(151b)가 상부로 슬라이드 이동하면서 제1 도어(151a)에 접혀 출입구(111)가 개방될 수 있다. 그리고, 출입구(111)가 개방된 상태에서 제1 도어(151a)를 내리게 되면, 제2 도어(151b)가 하부로 슬라이드 이동하면서 제1 도어(151a)로부터 펼쳐져 출입구(111)가 폐쇄될 수 있다. 한편, 제1,2 도어(151a, 151b)에는 건조로(110) 내를 볼 수 있도록 투명 창(152)이 형성될 수도 있다.
작업자가 출입구(111)를 수동으로 개폐시킬 수 있지만, 작업 편의성을 위해서 도어 구동기구에 의해 출입구(111)를 자동으로 개폐시킬 수도 있다. 도어 구동기구는 실린더(153)와, 링크 부재(154)를 구비할 수 있다.
실린더(153)는 도어 조립체(151)를 안정적으로 당기고 밀수 있도록 한 쌍으로 구비되어 건조로(110)의 상측에 설치될 수 있다. 링크 부재(154)는 일단이 실린더 로드(153a)에 힌지 결합하고, 타단이 제1 도어(151a)에 힌지 결합할 수 있다. 실린더 로드(153a)가 실린더 몸체(153b)로부터 신축하는 과정에서 링크 부재(154)를 매개로 제1 도어(151a)를 당기거나 밀게 되며, 이에 따라 출입구(111)가 개폐될 수 있는 것이다. 실린더(153)의 신축 동작은 제어기(101)에 의해 제어될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 건조장치에 대한 측면도를 도시한 것이다. 여기서는 전술한 실시예와 차이가 있는 점에 대해 중점적으로 설명하기로 한다. 앞서 도시한 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 건조장치(200)는 건조로(210)에 공급구(211)와 배출구(212)가 따로 형성된 구조를 갖는다. 즉, 건조로(210)는 일측에 생형을 공급하기 위한 공급구(211)가 형성되고, 타측에 생형을 배출하기 위한 배출구(212)가 형성된다. 공급구(211)와 배출구(212)는 건조로(210)의 양 측부에 각각 형성될 수 있다.
공급구(211)에는 이를 개폐하기 위한 공급측 개폐기(251)가 설치되고, 배출 구(212)에는 이를 개폐하기 위한 배출측 개폐기(256)가 설치될 수 있다. 공급측 배출기(251) 및 배출측 개폐기(256)는 전술한 실시예의 개폐기(150)의 구성과 동일하게 구성되거나, 공급구(211)와 배출구(212)를 개폐할 수 있는 범주에서 유사하게 구성될 수 있다.
그리고, 이송 유닛(240)은 공급기구(241)와 배출기구(246)를 구비한다. 공급기구(241)는 건조로(210) 내로 생형을 공급하기 위한 것이고, 배출기구(246)는 건조로(210) 내로부터 생형을 배출하기 위한 것이다. 공급기구(241)와 배출기구(246)는 롤러 컨베이어로 각각 구성될 수 있다. 이 경우, 공급기구(241)와 배출기구(246)는 공급구(211)와 배출구(212) 밖으로 각각 인출되고, 서로 연결된 구조로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 건조로(210)에 공급구(211)와 배출구(212)가 따로 구비되면, 건조 완료된 생형이 배출됨과 동시에 건조할 새로운 생형을 공급할 수 있게 된다. 즉, 생형의 공급과 배출이 연속되게 이루어질 수 있으므로, 생산성을 높일 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주물사 주형 제조용 건조장치에 대한 정면도.
도 2는 도 1에 대한 측면도.
도 3은 도 1에 대한 배면도.
도 4는 도 2에 있어서, 이송 유닛과 개폐기의 작동 예를 도시한 측면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주물사 주형 제조용 건조장치에 대한 정면도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
110,210..건조로 120..마이크로웨이브 방출기
130..유해물질 분해기 140,240..이송 유닛
150,251,256..개폐기

Claims (5)

  1. 생형용 주물사로 조형된 생형을 공급받는 건조로;
    상기 건조로 내로 공급된 생형 쪽으로 마이크로웨이브를 방출하여, 생형 내에 함유된 수분의 물분자를 운동시킴에 따라 발생된 열로써 생형을 건조시키는 마이크로웨이브 방출기;
    상기 건조로의 상측에 설치되며, 상기 마이크로웨이브 방출기에 의해 생형을 건조시키는 과정에서 발생하는 유해물질을 집진하는 집진기와, 상기 집진기에 의해 집진된 유해물질에 플라즈마를 발생시켜 유해물질을 분해하는 플라즈마 발생기를 구비한 유해물질 분해기; 및
    상기 마이크로웨이브 방출기로부터 방출되는 마이크로웨이브 방출량과, 상기 플라즈마 발생기로부터 발생되는 플라즈마 발생량을 제어하는 제어기;를 포함하며,
    상기 마이크로웨이브 방출기는 다수 개로 구비되어 상기 건조로 내에 배치되며, 상기 마이크로웨이브 방출기들의 도파구들로부터 각각 방출되는 마이크로웨이브들 간에 간섭이 방지되도록 상기 도파구들이 엇갈려 배치되는 주물사 주형 제조용 건조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 건조로 내로 생형을 공급하고 상기 건조로 내로부터 생형을 배출하기 위한 이송 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 주물사 주형 제조용 건조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 건조로는 일측에 생형을 출입시키기 위해 형성된 출입구를 개폐하기 위한 개폐기가 설치되며;
    상기 개폐기는:
    상기 출입구의 상단에 힌지 결합하는 제1 도어와 상기 제1 도어의 하단에 힌지 결합하고 상기 출입구의 양측에 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 제2 도어를 구비하는 도어 조립체와,
    상기 제1 도어를 당기거나 밀어서 상기 도어 조립체로 하여금 상기 출입구를 개폐하게 하는 실린더;를 구비하는 것을 특징으로 하는 주물사 주형 제조용 건조장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 건조로는 일측에 생형을 공급하기 위해 형성된 공급구를 개폐하기 위한 공급측 개폐기가 설치되고, 타측에 생형을 배출하기 위해 형성된 배출구를 개폐하기 위한 배출측 개폐기가 설치되며;
    상기 이송 유닛은 상기 건조로 내로 생형을 공급하기 위한 공급기구와, 상기 건조로 내로부터 생형을 배출하기 위한 배출기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 주물사 주형 제조용 건조장치.
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