KR101251275B1 - 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 교반 장치의 슬러리 컵 내부에 전자교반봉을 설치하여, 대용량 슬러리의 제조 시간 단축 및 슬러리 품질을 향상시킬 수 있도록 한 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 반응고 슬러리의 교반을 위한 슬러리 컵과; 상기 슬러리 컵의 취출수단을 갖는 받침대와; 상기 슬러리 컵의 외경부에 배치되어 이동자장을 인가하는 코일과; 상기 받침대상에 수직으로 세워지고, 그 내벽에 상기 코일이 고정 장착되는 수직 지지대와; 상기 수직지지대의 상단에 장착되는 승하강수단과; 상기 승하강수단에 고정 장착되는 슬러리 컵 덮개와; 상기 슬러리 컵 덮개의 저면에 고정 장착되어 상기 슬러리 컵의 내부 중앙에 배열되는 전자교반봉과; 상기 수직지지대의 외벽에 장착되는 제어반; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치를 제공한다.

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Description

반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치{electromagnetic stirrer for manufacturing slurry}

본 발명은 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 교반 장치의 슬러리 컵 내부에 전자교반봉을 설치하여, 대용량 슬러리의 제조 시간 단축 및 슬러리 품질을 향상시킬 수 있도록 한 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차용 부품(예를들어, 실린더 블록)은 주조 공법으로 제조되고 있으며, 균일하고 미세한 조직을 얻기 위해 교반을 통해 슬러리를 제조하여 해당 부품 소재를 반응고 주조법으로 제조하기도 한다.

기존의 교반 방법중 하나는 기계적 방법이 있는데, 첨부한 도 5에 도시된 바와 같이, 슬러리 컵(16)내의 슬러리를 기계적인 구동장치에 의한 기계식 교반봉(30)의 회전으로 교반하였으나, 교반에 필요한 소요 시간이 오래 걸리고, 슬러리 컵의 내벽과 슬러리간의 온도 편차로 인하여 슬러리 품질 저하를 초래하고, 이는 주조 또는 사출불량의 원인이 되는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여, 전자 교반(=전자기 교반) 장치를 이용하여 슬러리를 교반하는 방법이 사용되고 있다.

기존의 전자 교반 장치는 슬러리 컵의 외경부에 이동자장을 인가하는 코일을 포함하여 구성되는 바, 그 동작 원리를 첨부한 도 4를 참조로 간략히 설명하면 다음과 같다.

코일(18)에 교류전류가 흐르면 내측에 자장이 형성되고, 자장과 전류의 상호작용에 의하여 발생하는 전자기력(electromagnetic force)에 의하여 용탕과 코일 사이에 반발력이 생겨, 결국 슬러리는 유동하며 교반되어진다.

이러한 전자 교반은 첨부한 도 6의 사진에 나타낸 바와 같이, 기계교반에 비하여 그 반응고 슬러리 조직을 보다 미세한 조직으로 얻을 수 있는 장점이 있다.

그러나, 기존의 전자 교반 장치는 그 슬러리 컵이 소용량의 반응고 슬러리를 제조하기 위하여 만들어진 것으로서, 현재 양산 가능한 자동차 부품은 10kg내외의 소물류에 국한되어 있는 단점이 있다.

이에, 실린더 블록 등의 부품을 제조하기 위해서는 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리가 필요함에 따라, 대용량의 반응고 슬러리를 제조하기 위해 슬러리 컵의 지름을 증가시킬 경우, 교반을 통해 균질한 슬러리 조직을 얻기 위한 시간이 과다하게 소요되고, 교반에 소요되는 과다한 시간으로 인해 슬러리 컵 내벽과 슬러리 내부의 심각한 온도편차가 발생하여, 결국 기계적인 교반과 같이 슬러리 품질 저하 및 사출불량 발생 등의 문제점을 초래한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 실린더 블록 등의 부품을 제조하기 위해서는 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리가 필요함에 따라, 슬러리 컵의 직경을 증가시키는 동시에 그 내부에 별도의 전자교반봉을 더 설치하여, 교반 시간을 크게 줄이는 동시에 균질한 슬러리 조직을 얻을 수 있는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 반응고 슬러리의 교반을 위한 슬러리 컵과; 상기 슬러리 컵의 취출수단을 갖는 받침대와; 상기 슬러리 컵의 외경부에 배치되어 이동자장을 인가하는 코일과; 상기 받침대상에 수직으로 세워지고, 그 내벽에 상기 코일이 고정 장착되는 수직 지지대와; 상기 수직지지대의 상단에 장착되는 승하강수단과; 상기 승하강수단에 고정 장착되는 슬러리 컵 덮개와; 상기 슬러리 컵 덮개의 저면에 고정 장착되어 상기 슬러리 컵의 내부 중앙에 배열되는 전자교반봉과; 상기 수직지지대의 외벽에 장착되는 제어반; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 승하강수단은 수직지지대에 수평 배열을 이루며 고정 장착되는 행거와; 상기 행거의 중앙부에 장착되어 상기 슬러리 컵 덮개를 고 정 지지하여 승하강시키는 구동수단; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 구동수단은 상기 슬러리 컵 덮개에 연결되어, 슬러리 컵 덮개 및 전자교반봉을 승하강시키는 모터 구동형 와이어 로프 또는 유압 구동형 실린더인 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

기존의 전자 교반 장치에 사용되던 슬러리 컵의 용량 즉, 직경을 증가시키는 동시에 그 내부에 별도의 전자교반봉을 더 설치함으로써, 실린더 블록 등의 부품과 같은 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리의 제조가 가능하고, 그 교반 시간을 크게 줄이는 동시에 균질한 슬러리 조직을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치의 슬러리 컵과, 전자교반봉의 동작을 설명하는 개략도이다.

본 발명의 전자 교반 장치는 받침대(10)와, 이 받침대상에 세워지는 수직지 지대(12)를 골격으로 한다.

상기 받침대(10)상에는 슬러리 컵 취출수단(14), 예를들어 유압실린더를 이용하여 슬러리 컵(16)을 상하 좌우방향으로 이동시킬 수 있는 수단이 장착되고, 이 슬러리 컵 취출수단(14)상에는 슬러리 컵(16)이 놓여진다.

상기 슬러리 컵(16)은 반응고 슬러리용 소재가 충진되는 도체 재질의 용기 구조이다.

또한, 상기 슬러리 컵(16)의 외경부에는 이동자장을 인가하는 코일(18)이 배치되는데, 이 코일(18)은 상기 수직지지대(12)의 내벽에 고정 장착된다.

특히, 상기 슬러리 컵(16)의 상부는 개방된 상태로서, 슬러리 컵 덮개(20)가 놓여져 밀폐되며, 이 슬러리 컵 덮개(20)의 저면에는 이동자장을 인가하는 소형 코일로 이루어진 전자교반봉(22)이 일체로 장착된다.

이때, 상기 수직지지대(12)의 상단에는 슬러리 컵 덮개(20) 및 그 저면의 전자교반봉(22)을 승하강시키는 승하강수단이 설치된다.

상기 승하강수단은 수직지지대(12)의 상단에 수평 배열을 이루며 고정 장착되는 행거(24)와, 이 행거(24)의 중앙부에 장착되어 상기 슬러리 컵 덮개(20)를 고정 지지하면서 승하강시키는 구동수단(26)으로 구성되며, 이 구동수단(26)은 상기 슬러리 컵 덮개(20)에 연결되어 슬러리 컵 덮개(20) 및 전자교반봉(22)을 승하강시키는 모터 구동형 와이어 로프 또는 유압 구동형 실린더중 어느 하나이고, 슬러리 컵 덮개 및 전자교반봉의 승하강을 위한 어떠한 구동수단의 사용도 가능하다.

한편, 상기 수직지지대(12)의 외벽에는 상기 수직지지대(12)에 장착된 코 일(18)과, 전자교반봉(22)과, 승하강수단에 대한 동작 및 그 제어를 위한 제어반(28)이 설치된다.

여기서, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전자 교반 장치에 대한 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 슬러리 컵(16) 내부에 반응고 슬러리 제조를 위한 용탕이 충진된다.

이어서, 상기 제어반(28)의 조작으로, 코일(18)에 이동자장 인가를 위한 교류전류를 흘려주면, 그 내측방향으로 자장이 형성되고, 자장에 의한 자계 내에 금속과 같은 전도체 즉, 슬러리 컵(16)에 전자 유도 작용에 의하여 코일의 전류와 반대방향의 와전류가 흘러 상기 코일(18)에 의한 자장과 전류의 상호작용에 의하여 발생하는 전자기력(electromagnetic force)에 의하여 슬러리와 코일 사이에 반발력이 생겨, 결국 슬러리는 유동하며 교반되어진다.

이때, 상기 슬러리 컵(16)은 용량 즉, 직경이 증대된 것으로 채택하여, 실린더 블록 등의 부품과 같은 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리의 제조가 가능하다.

특히, 상기 슬러리 컵(16)의 직경이 증대됨에 따라, 교반 시간이 오래 걸릴 수 있으나, 상기 제어반(28)의 제어에 의하여 상기 슬러리 컵(16) 내부로 삽입된 전자교반봉(22)의 교반 동작이 이루어짐으로써, 그 교반 시간을 크게 줄이는 동시에 균질한 슬러리 조직을 얻을 수 있게 된다.

즉, 상기 슬러리 컵(16) 외경부에 배치된 코일(18)의 전자기력에 의하여 슬러리가 교반되는 동시에, 상기 전자교반봉(22)에 의한 슬러리 교반이 더 이루어져, 교반 시간을 단축시키면서 균질한 슬러리 조직을 얻을 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

상술한 바와 같이, 본 발명의 전자 교반 장치에서 슬러리 컵을 실린더 블록 등의 부품과 같은 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리의 제조가 가능할 정도로 제작한 다음, 그 중앙부분에 별도의 전자교반봉을 설치하였다.

이에, 슬러리 외벽에 배치된 코일에 의한 전자기력과, 전자교반봉에 의한 전자기력에 의하여 슬러리를 교반하였다.

비교예1-3

비교예1은 기존의 전자 교반 장치로서, 슬러리 컵이 자동차 부품중 10kg내외의 소물류에 국한되는 것으로 채택한 다음, 슬러리 외벽에 배치된 코일의 전자기력에 의하여 슬러리를 교반하였다.

비교예2는 기존의 기계식 교반봉을 이용하여 슬러리 컵 내의 슬러리를 교반하였다.

비교예3은 슬러리 컵을 실린더 블록 등의 부품과 같은 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리의 제조가 가능할 정도로 제작한 다음, 슬러리 외벽에 배치된 코일에 의한 전자기력으로 슬러리를 교반하였다.

실험예

실시예 및 비교예1-3에 따른 슬러리 컵 내부의 슬러리에 대한 교반시간 및 시간에 따른 온도 변화를 측정하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 3의 도표에 나타낸 바와 같다.

도 3의 도표에서 보듯이, 반응고 슬러리로 제조되는 시간이 실시예 및 비교예1이 유사하고, 나머지 비교예 2,3은 반응고 슬러리로 제조되는 교반시간이 오래 걸림을 알 수 있었다.

결과적으로, 술러리 컵의 직경을 증가시키는 동시에 그 중심부에 전자교반봉을 설치해줌으로써, 실린더 블록 등과 같은 20kg 이상의 고품질 대용량 슬러리를 빠른시간내에 제조할 수 있음을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명에 따른 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치의 슬러리 컵과, 전자교반봉의 동작을 설명하는 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치와, 기존의 기계식 교반장치 및 전자 교반 장치의 슬러리 교반 효율을 비교한 도표,

도 4는 기존의 단일형 전자 교반 장치를 설명하는 개략도,

도 5는 기존의 기계식 교반 장치를 설명하는 개략도,

도 6은 기계식 교반과 전자교반에 의한 반응고 슬러리 조직을 비교한 전자 현미경 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 받침대 12 : 수직지지대

14 : 슬러리 컵 취출수단 16 : 슬러리 컵

18 : 코일 20 : 슬러리 컵 덮개

22 : 전자교반봉 24 : 행거

26 : 구동수단 28 : 제어반

30 : 기계식 교반봉

Claims (3)

1. 반응고 슬러리의 교반을 위한 슬러리 컵과;

   상기 슬러리 컵의 취출수단을 갖는 받침대와;

   상기 슬러리 컵의 외경부에 배치되어 이동자장을 인가하는 코일과;

   상기 받침대상에 수직으로 세워지고, 그 내벽에 상기 코일이 고정 장착되는 수직 지지대와;

   상기 수직지지대의 상단에 장착되는 승하강수단과;

   상기 승하강수단에 고정 장착되는 슬러리 컵 덮개와;

   상기 슬러리 컵 덮개의 저면에 고정 장착되어 상기 슬러리 컵의 내부 중앙에 배열되는 전자교반봉과;

   상기 수직지지대의 외벽에 장착되는 제어반;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 승하강수단은:

   상기 수직지지대에 수평 배열을 이루며 고정 장착되는 행거와;

   상기 행거의 중앙부에 장착되어 상기 슬러리 컵 덮개를 고정 지지하여 승하강시키는 구동수단;

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동수단은 상기 슬러리 컵 덮개에 연결되어, 슬러리 컵 덮개 및 전자교반봉을 승하강시키는 모터 구동형 와이어 로프 또는 유압 구동형 실린더인 것을 특징으로 하는 반응고 슬러리 제조용 전자 교반 장치.

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