KR101235681B1 - 원심 분리식 절삭유 정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심 분리식 절삭유 정화 장치에 관한 것으로서, 특히 하단부가 개구된 내부 공간이 구비되는 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 내부 공간과 연통되며 상기 상부 하우징 상단부에 구비되는 배출 노즐과, 상기 상부 하우징의 상단부 일 측면에 구비되는 주입 노즐과, 하방으로 갈수록 내경이 감소되는 유로가 구비되며 상기 유로의 상측이 상기 상부 하우징과 연통 결합되는 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 하측과 연통 결합되어 절삭유로부터 분리된 칩이 일시 저장되는 침전부로 이루어지는 원심 분리식 절삭유 정화 장치에 있어서, 상기 침전부에는, 하방으로 일정 각도 경사져 형성되는 가이드 판이 복수 개가 구비되되, 각 가이드 판은 상기 침전부의 내벽에 수직 높이를 서로 달리하여 구비되는 것을 원심 분리식 절삭유 정화 장치를 제공한다..

Description

원심 분리식 절삭유 정화장치{CENTRIFUGAL TYPE CUTTING OIL PURIFICATION APPARATUS}

본 발명은 원심 분리식 절삭유 정화장치에 관한 것으로서, 특히 하단부가 개구된 내부 공간이 구비되는 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 내부 공간과 연통되며 상기 상부 하우징 상단부에 구비되는 배출 노즐과, 상기 상부 하우징의 상단부 일 측면에 구비되는 주입 노즐과, 하방으로 갈수록 내경이 감소되는 유로가 구비되며 상기 유로의 상측이 상기 상부 하우징과 연통 결합되는 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 하측과 연통 결합되어 절삭유로부터 분리된 칩이 일시 저장되는 침전부로 이루어지는 원심 분리식 절삭유 정화 장치에 있어서, 상기 침전부에는, 하방으로 일정 각도 경사져 형성되는 가이드 판이 복수 개가 구비되되, 각 가이드 판은 상기 침전부의 내벽에 수직 높이를 서로 달리하여 구비되는 원심 분리식 절삭유 정화장치에 관한 것이다.

금속재를 절삭가공함에 있어서 절삭 팁과 금속재간에는 고열이 발생하게 되는데, 절삭가공시 효과적인 냉각이 이루어지지 않게 되면 절삭면이 거칠어지고 고온으로 인해 금속재의 조직이 변화되는 문제점이 있으며, 절삭 팁의 수명도 급격히 떨어져 잦은 교체를 해야 하는 문제점도 있다. 이에 따라 절삭가공시에는 필수적으로 열을 식혀주기 위해 절삭유가 지속적으로 공급되어야 한다.

통상적인 선반이나 NC 머신 등의 선삭 장비들의 하부에는 절삭유가 수집되는 수집조가 마련되며, 수집조에 모이는 절삭유에는 미세한 철분 가루나 잘게 절단된 절삭 칩들이 많이 포함된다. 이러한 수집조에 모인 절삭유는 재사용을 위해 소정의 정화장치를 이용하여 각종 불순물을 제거한 후 다시 사용하게 된다.

이러한 목적을 위해 제안된 종래 기술로 대한민국 등록실용신안 제0431609호(고안의 명칭 : 싸이크론 절삭유 정화장치)가 있다. 이 기술은 기본적으로 헤드부(10)와 원추부(20)로 이루어지며, 이 중에서 헤드부(10)에는 절삭유가 유입되는 입구(11) 및 정화된 절삭유가 배출되는 상부노즐(16)이 구비되며, 원추부(20)에는 아래로 내려갈수록 단면적이 좁아지는 테이퍼진 구조의 내벽과 칩이 배출되는 하부노즐(24)이 각각 구비된다.

이러한 통상적인 싸이클론 절삭유 정화장치는, 입구를 통해서 절삭유가 헤드부(10) 내부로 분사되면, 절삭유는 원추부(20)의 내면을 타고 선회하면서 하강하게 되고, 하중의 차이 및 내벽과의 충돌에 따른 회전력의 감소에 의해 칩은 자연스럽게 하부노즐을 통해 배출되며, 정화된 절삭유는 역류되어 상부노즐을 통해 배출되어 재사용되는 작동 구성으로 이루어진다.

싸이클론 절삭유 정화장치의 정화 효율을 높이기 위하여 여러 다양한 방법이 제안되고 있는데, 그 중에 미국 등록특허 제2102525호, 미국 등록특허 제5762666호, 일본 공개특허 제2003-225515호가 있다.

이 중에서 미국 등록특허 제2102525호, 일본 공개특허 제2003-225515호는 원추부의 구성을 다단으로 분리 구성함으로써 원심력에 의한 정화 효율을 증진시킬 수 있음에 주된 특징이 있으며, 미국 등록특허 제5762666호는 분리된 칩이 일시 저장되는 침전통을 이중으로 구성하고 각 침전통을 슬라이드 방식으로 개폐시켜 정화 장치 내외부 사이의 압력을 적절하게 조절함으로써 정화 효율 감소를 방지함에 주된 특징이 있다.

전자는 절삭유로부터 칩을 용이하게 분리할 수 있는 장점은 기대되나 칩이 최종적으로 배출되는 부위의 압력이 저하되는 경우 정화 효율이 급격하게 감소되는 단점이 있으며, 후자는 정화 장치 내외부의 압력 저하를 적절하게 조절하여 절삭유를 지속적으로 정화할 수 있지만 이중 침전통 구조 및 슬라이드 개폐장치의 부가 등으로 장치가 다소 복잡해져 제조 단가 및 설치 면적이 증대되는 단점이 있다.

대한민국 등록실용신안 제0431609호, 미국 등록특허 제2102525호, 미국 등록특허 제5762666호, 일본 공개특허 제2003-225515호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 절삭유로부터 분리된 칩이 일시 저장되는 침전통의 구조를 개선함으로써 정화 장치의 내외부 간의 압력 차이를 적절하게 조절할 수 있는 원심 분리식 절삭유 정화장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이에 부가하여, 본 발명의 다른 목적은 입구를 통해 분사된 절삭유가 다시 입구 방향으로 되돌아야 연속적인 분사 과정을 방해하는 현상을 방지할 수 있는 원심 분리식 절삭유 정화장치를 제공함에 있다.

이에 부가하여, 본 발명의 다른 목적은 원심력에 의한 정화 효율을 증진시킬 수 있는 원심 분리식 절삭유 정화장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 하단부가 개구된 내부 공간이 구비되는 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 내부 공간과 연통되며 상기 상부 하우징 상단부에 구비되는 배출 노즐과, 상기 상부 하우징의 상단부 일 측면에 구비되는 주입 노즐과, 하방으로 갈수록 내경이 감소되는 유로가 구비되며 상기 유로의 상측이 상기 상부 하우징과 연통 결합되는 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 하측과 연통 결합되어 절삭유로부터 분리된 칩이 일시 저장되는 침전부로 이루어지는 원심 분리식 절삭유 정화 장치에 있어서, 상기 침전부에는, 하방으로 일정 각도 경사져 형성되는 가이드 판이 복수 개가 구비되되, 각 가이드 판은 상기 침전부의 내벽에 수직 높이를 서로 달리하여 구비되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 가이드 판의 각 돌출 단부는 상기 침전부의 상부 홀과 하부 홀의 수직 축 부위를 가릴 수 있도록 지그 재그 방식으로 교차되어 돌출되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 판의 일측 단부에는 걸림단이 구비되고, 상기 침전부의 내벽에는 걸림홈이 구비되어, 상기 가이드 판은 상기 침전부에 대하여 착탈식으로 결합되는 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징은 복수 개가 상호 간에 연통되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징 각각은 길이 및 내경을 달리하여 형성되는 것을 바람직하다.

상기 주입 노즐은 상기 상부 하우징의 내벽에 대하여 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부 하우징의 내벽에는 상기 주입 노즐과 연계되는 나선 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 침전부 관통 홀의 수직 축에 대하여 가이드 판을 지그 재그 방식으로 교차하여 돌출시키는 구성을 택함으로써, 칩을 배출하는 과정에서 침전부 내부 공간이 외부와 연통되더라도 침전부 내부 공간의 급속한 압력 저하를 방지하여 정화부의 정화 효율이 감소되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 주입 노즐이 상부 하우징의 내벽에 대하여 하방으로 일정 각도 경사져 결합되는 구성을 택함으로써, 종래와 달리 주입 노즐을 통해 상부 하우징 내부로 유입되는 절삭유들이 회전 운동 뒤에 주입 노즐의 순차적인 후속 주입 작업을 방해하지 않는다는 특징이 있다.

더욱이, 본 발명은 상부 하우징의 내벽에 나선 홈을 형성시켜 절삭유의 회전 운동을 보조함으로써, 원심 분리 과정에서 내벽과의 마찰에 따른 절삭유의 원심력의 저하를 최소화하여 하부 하우징에서의 정화 효율 감소를 적극적으로 방지할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 원심 분리식 절삭유 정화장치의 개략적인 일 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 원심 분리식 절삭유 정화장치의 개략적인 다른 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 원심 분리식 절삭유 정화장치의 개략적인 또 다른 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원심 분리식 절삭유 정화장치의 개략적인 일 구성도로서, 개시된 것과 본 발명은 기본적으로 절삭 작업을 거친 절삭유로부터 칩을 걸러내는 정화부와, 상기 정화부에 의해 걸러진 칩을 일시 저장하기 위하여 상기 정화부와 연통되는 침전부(50)로 이루어진다.

상기 정화부는 일측이 개구되며 내부에 공간(12)이 형성되는 상부 하우징(10)과, 내부에는 유로(22)가 형성되며 양측이 개구된 상태로 상측이 상기 상부 하우징(10)과 연통되는 하부 하우징(20)으로 이루어진다.

상기 상부 하우징(10) 상단부에는 상부 하우징의 내부 공간(12)과 연통되는 배출 노즐(40)이 구비되며, 상기 상부 하우징(10)의 상단부 일 측면에는 상부 하우징의 내부 공간(12)과 연통되는 주입 노즐(30)이 각각 구비된다. 상기 주입 노즐(30)을 통해서 절삭 작업을 거친 절삭유가 유입되며, 상기 배출 노즐(40)을 통해서 칩이 걸러져 정화된 절삭유가 배출된다. 상기 하부 하우징의 유로(22)는 하방으로 갈수록 내경이 감소하는 형상으로 이루어진다.

즉, 일정 압력 상태로 주입 노즐(30)을 통해 절삭 작업을 거친 절삭유가 유입되면, 절삭유는 회전운동하면서 상부 하우징의 내부 공간(12) 및 하부 하우징의 유로(22)를 따라 순차적으로 하방으로 이동하게 되며, 그 과정에서 절삭유에 비해 하중이 큰 칩들은 내부 공간(12) 및 유로(22)의 내벽면과 부딪히면서 운동에너지를 잃고 절삭유로부터 분리되어 낙하하게 되고, 칩이 분리된 절삭유는 하부 하우징(20)의 하단부에 역류하여 배출 노즐(40)을 통해 외부로 빠져나가게 된다.

상기 침전부(50)는 상기와 같은 정화 과정을 거쳐 걸러진 칩들이 외부로 배출되기 전에 일시 저장되는 공간으로서, 본 발명은 침전부(50) 내부에 복수 개의 가이드 판(56)을 구비시키되, 상기 가이드 판(56)은 도면에 개시된 것과 같이 하방으로 일정 각도 경사진 상태에서 상호 간에 수직 높이를 서로 달리하여 내벽에 구비되는 것을 제안한다.

바람직하기로는 상기 가이드 판(56)들의 각 돌출 단부(58)는 도면에 개시된 것과 같이, 침전부(50)의 상부 홀(53) 및 하부 홀(59)의 수직 축에 대하여 상호 간에 지그 재그 방식으로 교차되어 침전부(50) 내부 공간으로 돌출되는 것이다. 더욱 상세하게는, 침전부의 상측에 형성되는 상부 홀(53)과 침전부의 하측에 형성되는 하부 홀(59)의 수직 축(도면에 점선으로 표시) 부분을 각 가이드 판(56)의 돌출 단부(58)들이 가릴 수 있도록 구성하는 것이다.

이러한 구성으로 인해, 하부 하우징의 하부측 개구부(24) 및 침전부(50)의 상부 홀(53)을 통해 전달되는 칩들은 제일 상부에 위치한 가이드 판을 따라 슬라이드 된 다음 돌출 단부에서 그 하부에 위치하는 가이드 판에 전달하고, 이러한 순차적인 작동 구성으로 인해 칩들은 최종적으로 바닥부(54)에 도달하여 쌓이게 되는 것이다.

본 발명이 침전부에 가이드 판의 구성으로 도입하고, 각 가이드 판들이 상호 간에 지그 재그 방식으로 교차하도록 하고 상부 홀(53)과 하부 홀(59)의 수직 축 부위가 가이드 판의 돌출 단부들에 의해 가리도록 구성한 이유는 침전부 내부의 압력 저하를 방지하기 위함이다. 가령, 침전부에 칩들이 쌓이면 침전부 하부 홀을 개방시키고 토출 수단(60)을 통해 바닥부에 쌓인 칩들을 외부로 빼 주게 되는데, 이럴 경우 침전부 내부 공간이 외부와 연통되면서 침전부 내부 공간의 압력이 급격하게 떨어지게 된다. 침전부는 정화부와 직접 연통되어 있기 때문에 침전부 내부 공간의 압력 저하는 정화부 내부 공간의 압력 저하를 유발시키게 되고, 이에 따라 정화 효율이 동시에 떨어지는 문제가 있었다.

이를 위해 본 발명은 침전부 관통 홀의 수직 축에 대하여 가이드 판을 지그 재그 방식으로 교차하여 돌출시키는 구성을 택하여, 침전부의 바닥부가 개방되어 침전부 내부 공간이 외부와 연통되더라도 각 가이드 판들이 관통 홀을 교차하여 가로막도록 함으로써 침전부 내부 공간의 급속한 압력 저하를 방지하여 정화부의 정화 효율 감소를 최소화할 수 있게 되는 것이다.

상기 토출 수단(60)은 밸브로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 가이드 판(56)을 침전부에 구비함에 있어, 침전부 내벽(51)에 걸림 홈(52)을 형성시키고, 가이드 판(56)의 타 단부에는 걸리 단(57)을 형성시켜 가이드 판이 침전부 내벽에 대하여 착탈식으로 결합되는 구성을 제안한다. 이 실시예는 가이드 판의 유지 보수면에서 유리할 뿐 아니라, 절삭유의 유입 압력, 배출되는 칩의 크기, 배출되는 칩의 속도 등이 달라지는 경우 그에 상응하여 복수 개의 가이드 판의 위치를 적절하게 변화시킬 수 있도록 해준다.

또한, 본 발명은 원심 분리식 절삭유 정화장치의 다른 구성으로서 하부 하우징이 복수 개로 이루어지는 경우를 제안한다. 도 2에는 이 중에서 하부 하우징이 2개로 이루어지는 경우가 개시되어 있다. 구체적으로 살펴보면, 하부 하우징은 상측이 상부 하우징(10)과 연통되는 제1 하부 하우징(220)과 상측은 제1 하부 하우징(220)의 하측과 연통되며 하측은 침전부(50)의 관통 홀(53)과 연통되는 제2 하부 하우징(240)으로 구성된다.

제1 하부 하우징(220) 및 제2 하부 하우징(240) 각각에는 유로(222, 242)가 구비되며, 상기 유로(222, 242)는 하방으로 갈수록 내경이 감소되는 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 실시예는 절삭유의 주된 정화가 일어나는 하부 하우징을 복수 개로 구성함으로써 절삭유의 칩의 분리를 더욱 용이하게 할 수 있다는 특징이 있다. 즉, 절삭유의 원심 분리 과정을 반복 수행함으로써 절삭유의 정화 효율을 증진시킬 수 있도록 해준다.

한편, 도면에 개시되지는 않았지만, 본 발명은 이 실시예에 부가하여 하부 하우징이 복수 개로 구비되는 경우, 각 하부 하우징의 길이 및 내경이 서로 달리 구성되는 경우도 배제하지 않는다. 도 2와 같이 하부 하우징이 2개로 이루어지는 경우를 예로 들면, 제1 하부 하우징이 제2 하부 하우징보다 길이(수직 높이)가 길고, 그 내경의 변화(테이퍼 정도)도 급격하게 이루어지도록 구성하거나, 이와 반대로 구성하거나, 또는 이를 혼용하여 구성하는 것이 바로 그것이다. 이 구성 중에서 어떠한 구성을 선택할지 여부는 완전히 임의이며, 상황에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다 할 것이다.

또한, 본 발명은 원심 분리식 절삭유 정화장치의 다른 구성으로서, 도 3에 개시된 것과 같이 주입 노즐(32)이 상부 하우징의 내벽(12)에 대하여 하향 경사지게 형성되는 경우를 제안한다. 주입 노즐을 통해 일정 압력의 절삭유가 유입되면, 유입된 절삭유는 상부 하우징의 내벽(12)을 따라 회전하게 되는데, 그 중 일부는 하방으로 이동하지 않고 주입 노즐 방향으로 되돌아야 주입 노즐의 연속적인 절삭유 주입을 방해할 개연성이 있다.

이 실시예를 이러한 현상을 적극적으로 방지하기 위한 구성으로서, 전술한 실시예와 달리 주입 노즐을 상부 하우징의 내벽에 대하여 일정 각도 하방으로 경사져 결합하는 것에 그 특징이 있다. 이러한 구성에 의해, 주입 노즐을 통해 상부 하우징 내부로 유입되는 절삭유들은 종래와 달리 모두 하방으로 회전 운동하게 됨에 따라 주입 노즐의 후속 주입 작업을 방해하지 않게 된다. 결합 각도를 어느 정도로 할 것인지 여부는 완전히 임의 사항으로서 장치의 용량, 주입 압력 등을 종합적으로 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 이 실시예에 부가하여, 상부 하우징의 내벽(12)에 하방으로 일정 각도 경사져 결합되는 주입 노즐(32)과 연계되도록 나선 홈(14)을 형성시키는 경우를 제안한다. 주입 노즐을 통해 유입된 절삭유는 하방으로 갈수록 내경이 좁아지는 하부 하우징과 달리, 일정 내경을 이루는 상부 하우징의 내벽을 따라 회전하기 때문에 상부 하우징 내벽과의 마찰에 따라 원심력이 감소될 개연성이 높다. 이를 위하여 내벽에 나선 홈을 형성시켜 절삭유의 회전 운동을 보조함으로써 내벽과의 마찰에 따른 절삭유의 원심력의 저하를 최소화하여 하부 하우징에서의 정화 효율 감소를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 상부 하우징 20, 220, 240 : 하부 하우징
30 : 주입 노즐 40 : 배출 노즐
50 : 침전부 56 : 가이드 판
60 : 토출 수단

Claims (7)

1. 하단부가 개구된 내부 공간이 구비되는 상부 하우징(10)과, 상기 상부 하우징(10)의 내부 공간과 연통되며 상기 상부 하우징(10) 상단부에 구비되는 배출 노즐(40)과, 상기 상부 하우징(10)의 상단부 일 측면에 구비되는 주입 노즐(30)과, 하방으로 갈수록 내경이 감소되는 유로가 구비되며 상기 유로의 상측이 상기 상부 하우징(10)과 연통 결합되는 하부 하우징(20)과, 상기 하부 하우징(10)의 하측과 연통 결합되어 절삭유로부터 분리된 칩이 일시 저장되는 침전부(50)로 이루어지는 원심 분리식 절삭유 정화 장치에 있어서,
   상기 침전부에는, 하방으로 일정 각도 경사져 형성되는 가이드 판이 복수 개가 구비되되, 각 가이드 판은 상기 침전부의 내벽에 수직 높이를 서로 달리하여 구비되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
2. 제1항에 대하여,
   상기 가이드 판의 각 돌출 단부는 상기 침전부의 상부 홀과 하부 홀의 수직 축 부위를 가릴 수 있도록 지그 재그 방식으로 교차되어 돌출되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가이드 판의 일측 단부에는 걸림단이 구비되고, 상기 침전부의 내벽에는 걸림 홈이 구비되어, 상기 가이드 판은 상기 침전부에 대하여 착탈식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 하우징은 복수 개가 상호 간에 연통되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 하부 하우징 각각은 길이 및 내경을 달리하여 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 주입 노즐은 상기 상부 하우징의 내벽에 대하여 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 상부 하우징의 내벽에는 상기 주입 노즐과 연계되는 나선 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리식 절삭유 정화장치.
   
   

Images