KR101560927B1 - 진공흡입 펌핑장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공흡입 펌핑장치는, 액체에 침적되어 상기 액체가 흡입상승되는 흡입관과, 상기 흡입관의 일측에 연결되어 상기 액체가 토출되는 토출관을 가진 본체; 및 상기 액체를 상기 흡입관 내로 흡입하여 상기 토출관을 통해 이동시키도록, 상기 흡입관 내에 진공을 형성시키도록 구성되는 진공형성수단;을 포함한다.
이와 같이 본 발명은, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브가 구성됨으로써 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑함에 따라, 종래기술의 내부 회전체에 의한 펌핑방식에서 내부 회전체의 마찰마모(기계적인 구동마찰), 용탕의 직접적인 접촉에 의한 고온부식과 같은 문제점을 극복하여 장치의 내구성을 향상시킴으로써, 기밀성 감소 및 펌핑성능 저하를 방지할 수 있으며 더불어 장치의 단순화와 함께 장치의 수명도 연장시킬 수 있다.

Description

진공흡입 펌핑장치{Apparatus for pumping with vacuum inhalation}

본 발명은 진공흡입 펌핑장치로서, 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑할 수 있도록 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브가 구성되는 진공흡입 펌핑장치에 관한 것이다.

도금 강판 특히, 아연 도금 강판은 우수한 내식성을 바탕으로 일반 건축자재용을 비롯하여 미려한 표면관리가 요구되는 가전용 외 판재 및, 특히 자동차용 외판재로 그 사용범위가 급속하게 확대되고 있고, 고부가 제품이다.

특히, 근래 그 사용량이 증대되는 칼라 강판, 가전재 및 자동차 내, 외판 등의 용도에서는 내식성 못지 않게 표면특성이 매우 중요한 인자이고, 따라서 강판의 표면 도금 특히, 용융아연 도금강판의 표면품질이 중요하다.

한편, 도 1에서는 이와 같은 도금 강판의 도금공정 즉, 아연 도금공정을 개략적으로 도시하고 있는데, 코일의 강판이 잔류 응력을 제거하도록 연속하여 가열로에서 열처리되어 아연도금에 적당한 온도로 유지되는 상태에서, 도금조(110)의 용융아연(112)를 통과하면서 도금된다.

즉, 융용아연(112)이 충진된 도금조(110)의 싱크롤(114)과 안정화 롤(스테빌라이징 롤)(116)들을 통과한 도금강판(100)은 도금조 상부에 배치되는 가스 와이핑 설비(예컨대, 에어 나이프)(130)에서 수요가가 원하는 도금량으로 조정된다. 이때, 도 1에서 미설명 도면부호 118,120은 각각 도금량 측정기기 및 이송롤이다.

그런데, 도 2와 같이, 강판의 아연 도금시 도금조(110)에는 일정한 탕면 레벨을 유지하기 위해 주기적으로 아연 괴(Z)를 투입한다.

그러나, 도 2와 같이 상온에서 아연 괴(Z)를 도금조(110)에 바로 투입하는 경우, 도금조 용탕의 온도 변화가 발생하고, 아연의 융점인 450℃ 이상의 용탕 온도를 유지하기 위해서 도금조 벽면 주위로 히터를 가동시키기 때문에, 이와 같은 아연 괴의 직접 투입시 온도 헌팅이 발생하게 된다.

이와 같은 도금조에서의 온도 헌팅은 용탕의 조성 변화, 아연 점성에 변화를 주어 도금 피막 형성이나 강판 표면의 품질저하 등을 발생시키는 원인이 된다.

특히, 도 2에서와 같이, 아연 괴(Z)를 직접 도금조의 용탕에 투입하면, 용탕 탕면에서 다량의 미용융 아연(Z")이 발생되고, 이는 탕면 상의 상부 드로스(Top dross)와 같이, 도금 강판의 표면에 재응착되거나 침전이나 흡착 등으로 도금조의 싱크롤(114)이나 안정화 롤(116)의 표면 손상의 원인이 된다.

따라서, 강판의 아연 도금 품질에 영향을 미치는 미용융 아연괴나 상부 드로스 문제를 억제하기 위하여는 용탕 면을 청결하게 유지해야 하고, 이와 같은 관점에서 아연괴(Z)를 직접 도금조(110)의 용탕상에 투입하는 것은 여러 문제가 있는 것이다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 아연 괴의 직접 투입에 따른 온도차에 의한 도금조에서의 온도 헌팅, 미용융 부유물 발생 등을 방지하기 위하여, 공급 포트(Pre-melt POT)(200)에서 1차적으로 아연 괴(Z)를 용해시키어, 용해된 아연 용탕(Z')을 도금조(110)와 연계되는 공급관(210)을 연계하여, 월류 형태로 공급한다.

그러나, 이 경우 미리 아연 용탕을 조성하여 도금조에 공급하기 때문에, 도 2에서 설명한, 아연 괴의 직접 투입에 따른 부유물 조성이나 도금조에서의 온도 헌팅 등의 문제는 제거되나, 월류 방식으로 용탕을 공급하기 때문에 공급포트나 도금조에서의 아연 용탕(Z')(112)의 탕면 레벨의 조정이 쉽지 않은 것이다.

즉, 도 3과 같은 공급포트(200)에서 월류방식으로 용탕을 도금조에 공급하는 경우 아연 괴(Z)의 투입 주기, 용탕의 탕면 레벨에 종속되면서 대용량의 용탕을 단시간에 도금조에 공급하는 데에는 한계가 있는 것이다.

특히, 박물 광폭재 강판의 후도금 고속조업과 같이 도금조의 용탕의 탕면 레벨이 급속하게 낮아지는 경우, 이에 대응하여 원활하게 용탕을 공급하기 어려운 것이다. 이때, 상기 공급관(210)은 내화물 구조체이고, 별도의 히터(212)를 가동하는 것이 필요하다.

따라서, 다음의 도 4 내지 도 6에서 설명하는 임펠러나 스크류를 이용하여 공급포트에서 도금조(110)로 아연 용탕(Z')을 공급하기도 한다.

예를 들어, 도 4 및 도 5에서는 임펠러의 회전체를 이용하여 공급 포트(200)에서 도금조(110)로 아연 용탕(Z')을 공급하는 것을 도시하고 있다.

즉, 도 4 및 도 5와 같이, 공급포트(200)의 아연 용탕(Z')에 모터(310)로 가동되는 임펠러 펌핑유닛(320)이 침지되고, 임펠러 펌핑유닛(320)에는 메인포트인 도금조(110)의 아연 용탕에 침지되는 공급관(330)이 연계된다.

따라서, 모터 구동에 따라 임펠러 펌핑유닛(320)의 내부 임펠러(322)가 회전하면서 유닛으로 연속적으로 아연 용탕이 유입되고, 공급관(330)을 통하여 메인포트의 도금조로 아연 용탕이 공급되게 된다.

즉, 도 4 및 도 5의 임펠러 펌핑 방식의 경우 도 3의 공급포트에서 아연 용탕을 월류 방식으로 도금조에 아연 용탕을 공급함에 따른, 도금조에서의 용탕의 레벨 제어의 어려움을 제거하는 것이다.

따라서, 도 4 및 도 5의 임펠러 펌핑방식은 공급포트의 아연 용탕을 도금조의 메인포트로 원하는 시점에 공급포트의 아연 용탕을 도금조의 아연 용탕의 탕면 레벨과는 무관하게 단시간에 다량의 아연 용탕을 공급하는 이점을 제공한다.

그러나, 임펠러 펌핑유닛(320)의 내부 임펠러(322)가 고온의 아연 용탕과 고속으로 마찰되기 때문에, 표면 마모가 심하게 발생되고, 특히 고온의 아연 용탕내에 유닛의 케이싱(324)이 장시간 침지되어야 하기 때문에, 고온 부식에 의한 내구성이 급속히 감소하게 되기 때문에, 설비의 가동에 한계가 있고, 부품 등을 자주 교체해야 하는 문제가 있는 것이다.

더욱이, 임펠러 펌핑유닛의 경우, 케이싱(324)의 내부에서 발생되는 용융아연의 급격한 유동(도 5의 'X','Y' 영역)이 발생되기 때문에, 유닛 케이싱이나 공급관(330)의 급속한 손상이 증가하여 결국 청공이 발생하기도 하며, 임펠러 회전체의 회전부위의 고온부식에 의한 기밀성 저하로 펌프 능력이 급격하게 감소하게 된다.

또는, 도 6에서 개략적으로 도시하였지만, 임펠러 펌핑장치(300) 대신에, 스크류 펌핑장치를 이용하여, 공급포트(200)내의 아연 용탕(Z')을 공급관(210)을 통하여 아연 용탕을 도금조(메인포트)(110)로 공급하는 것도 사용된다.

즉, 도 6과 같이, 모터(410)가 연계된 스크류 유닛(400)의 유입관(422)과 배출관(424)사이의 케이싱(426) 내부의 스크류 회전체(428)가 모터 가동으로 회전하면 공급 포트(200)의 아연 용탕(Z')은 배출관(424)과 도 4의 공급관(210)를 통하여 도금조(110)로 공급된다.

따라서, 스크류 펌핑유닛(420)을 이용하는 경우도 임펠러 펌핑유닛(320)을 이용하는 것과 마찬가지로, 도금조의 아연 용탕의 탕면 레벨에 상관없이 원하는 시점에서 다량의 아연 용탕을 도금조로 공급할 수 있다.

그러나, 이와 같은 스크류 펌핑장치(400)의 경우에도 스크류 표면의 마찰마모로 인해 케이싱(426)과의 이격으로 스크류 회전체(428) 사이에 기밀성이 쉽게 저하되고, 결국에는 일정 시간 경과후 에는 아연 용탕의 펌핑 성능이 급속하게 감소하게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑할 수 있도록 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브가 구성되는 진공흡입 펌핑장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공흡입 펌핑장치는, 액체에 침적되어 상기 액체가 흡입상승되는 흡입관과, 상기 흡입관의 일측에 연결되어 상기 액체가 토출되는 토출관을 가진 본체; 및 상기 액체를 상기 흡입관 내로 흡입하여 상기 토출관을 통해 이동시키도록, 상기 흡입관 내에 진공을 형성시키도록 구성되는 진공형성수단;을 포함한다.

여기에서, 상기 진공형성수단은, 상기 흡입관에서 상기 토출관보다 높은 위치에 연결된 연결관; 및 상기 연결관과 연결되어 상기 연결관을 통해 상기 흡입관 내에 채워진 가스를 흡입하도록, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브;을 구비할 수 있다.

이때, 상기 펌핑튜브는, 중공으로서 상기 연결관의 내부와 연계된 배출유로; 측부에 고압에어가 공급되는 에어공급유로; 상기 에어공급유로와 배출유로를 연결하되 상기 에어공급유로보다 단면적이 적어서 상기 고압에어가 가속되는 가속유로; 및 상기 가속유로와 상기 배출유로의 연결부위에서 상기 배출유로의 출측 벽면에 제공된 곡면부;가 형성되며, 상기 가속유로를 통한 상기 고압에어의 유동에 의해 형성된 음압 및 상기 곡면부에 의한 코안다효과로 인하여, 상기 흡입관 내의 가스를 흡입하여 상기 연결관, 배출유로를 통해 외부로 배출시킬 수 있다.

즉, 상기 펌핑튜브는, 상기 연결관과 연계되며, 내부에 상기 배출유로와 가속유로를 가진 노즐; 상기 노즐의 측부에 연결되며, 상기 에어공급유로를 가진 에어공급관; 및 상기 노즐과 연결관을 연결하는 가스포집관;을 구비하며, 상기 노즐의 내부 또는 상기 노즐과 가스포집관 사이에 상기 가속유로가 연장된 연장부가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 가스포집관은, 상기 연결관 내로 흡입된 상기 가스가 상기 연결관보다 단면적이 작은 상기 노즐의 배출유로 측으로 포집되도록, 상기 연결관 측에서 상기 배출유로 측으로 갈수록 직경이 줄어들 수 있다.

아울러, 상기 배출유로의 지름에 대한 길이의 비는 10 ~ 20이고, 상기 가속유로의 지름에 대한 상기 배출유로의 지름의 비는 2 ~ 5일 수 있다.

한편, 상기 본체는, 상기 흡입관 내부의 액체에 부상되며, 상부에 승강바를 가진 부상체; 상기 흡입관의 상부에 설치되어 상기 승강바의 높이를 감지하는 감지센서; 및 상기 흡입관 내에 채워진 상기 가스의 압력을 측정하는 압력계;를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 본체는, 상기 연결관에 장착된 가스흡입밸브; 상기 흡입관에 연결되어 상기 가스를 공급하는 가스공급라인에 장착된 가스공급밸브; 상기 토출관에 장착된 토출밸브; 및 상기 감지센서, 압력계, 가스흡입밸브, 가스공급밸브, 및 토출밸브와 전기적으로 연계된 제어부;를 더 구비할 수 있다.

나아가, 상기 토출밸브는, 상기 토출관에 설치된 개폐케이스; 상기 개폐케이스 내에서 회전하면서 상기 토출관을 개폐하는 회전체; 및 상기 회전체를 회전구동시키는 구동부재;를 구비할 수 있다.

본 발명에서의 상기 액체는 도금조에 수용된 용탕일 수 있다.

본 발명에 따른 진공흡입 펌핑장치는, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브가 구성됨으로써 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑함에 따라, 종래기술의 내부 회전체에 의한 펌핑방식에서 내부 회전체의 마찰마모(기계적인 구동마찰), 용탕의 직접적인 접촉에 의한 고온부식과 같은 문제점을 극복하여 장치의 내구성을 향상시킴으로써, 기밀성 감소 및 펌핑성능 저하를 방지할 수 있으며 더불어 장치의 단순화와 함께 장치의 수명도 연장시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 아연도금공정을 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 아연괴의 도금조 투입에 따른 미용융 아연의 문제를 도시한 개략도이다.
도 3은 기존 아연괴 투입 대신에 공급포트(전처리 포트)에서 아연을 용융하여 용탕을 월류방식으로 도금조(메인포트)에 공급하는 상태를 도시한 개략도이다.
도 4 내지 도 6은 종래의 다른 임펠러와 스크류 회전체를 이용한 용탕의 도금조 공급상태를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡입 펌핑장치에 의해 용탕을 펌핑하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 진공흡입 펌핑장치에서 펌핑튜브의 내부를 나타낸 종단면도이고, 도 9는 도 8의 펌핑튜브 내부에서의 고압에어 및 가스의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 7의 펌핑튜브를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 7의 펌핑튜브를 분해한 것을 나타낸 분해사시도이다.
도 12는 도 7의 진공흡입 펌핑장치에 의해 용탕을 펌핑하는 것을 나타낸 내부도이다.

본 발명의 진공흡입 펌핑장치는, 종래기술의 내부 회전체에 의한 펌핑방식에서 내부 회전체의 마찰마모(기계적인 구동마찰), 용탕의 직접적인 접촉에 의한 고온부식과 같은 문제점을 극복하여 장치의 내구성을 향상시킴으로써, 기밀성 감소 및 펌핑성능 저하를 방지할 수 있으며 더불어 장치의 단순화와 함께 장치의 수명도 연장시키기 위해, 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑할 수 있도록 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브가 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 진공흡입 펌핑장치는 진공의 힘으로 액체를 다른 위치로 이동시키는 장치로서, 일례로서 상기 액체는 도금조에 수용된 용탕일 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서는 본 발명이 용탕을 공급포트(전처리 포트)에서 도금조(메인포트)로 공급 시 활용되는 경우를 일례로 들어 설명하기로 한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡입 펌핑장치에 의해 용탕을 펌핑하는 것을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7의 진공흡입 펌핑장치에서 펌핑튜브의 내부를 나타낸 종단면도이고, 도 9는 도 8의 펌핑튜브 내부에서의 고압에어 및 가스의 흐름을 나타낸 도면이다.

또한, 도 10은 도 7의 펌핑튜브를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 7의 펌핑튜브를 분해한 것을 나타낸 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 흡입관(11)과 토출관(12)을 가진 본체(10), 상기 흡입관(11)에 진공을 형성시키도록 구성되는 진공형성수단을 포함한다.

여기에서, 상기 본체(10)는 용탕에 침적되어 용탕이 흡입상승되는 흡입관(11)과, 상기 흡입관(11)의 일측에 연결되어 상기 용탕이 토출되는 토출관(12)을 구비할 수 있고, 보다 더 상세한 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 상기 진공형성수단은 용탕을 흡입관(11) 내로 흡입하여 상기 토출관(12)을 통해 이동시키도록, 상기 흡입관(11) 내에 진공을 형성시키도록 구성된다.

여기에서, 상기 진공형성수단은 흡입관(11)에서 토출관(12)보다 높은 위치에 연결된 연결관(20)과, 상기 연결관(20)과 연결된 펌핑튜브(30)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 펌핑튜브(30)는 연결관(20)을 통해 흡입관(11) 내에 채워진 가스를 흡입하도록, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키도록 구성된다.

구체적으로, 상기 펌핑튜브(30)는 내부에 배출유로(30a), 에어공급유로(30b), 가속유로(30c), 곡면부(30e)가 형성될 수 있다.

상기 배출유로(30a)는 중공으로서 길게 형성되는데 연결관(20)의 내부와 연계되는 경로이고, 상기 에어공급유로(30b)는 측부에 형성되며 외부로부터 고압에어가 공급되는 경로이다. 여기에서 상기 에어공급유로(30b)는 고압의 에어가 공급되는 에어공급라인과 연결될 수 있는데, 이때 상기 에어공급라인은 일례로서 고압탱크와 연결되는 파이프일 수 있으며, 고압의 에어를 공급할 수 있는 구성이라면 종래의 어떠한 구성도 활용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 가속유로(30c)는 배출유로(30a)와 에어공급유로(30b)를 연결하되 에어공급유로(30b)보다 단면적이 적어서 고압에어가 가속되는 경로이다. 즉, 상기 가속유로(30c)는 에어공급유로(30b)를 통해 주입된 고압에어를 배출유로(30a) 측으로 고속으로 진행시키도록 하는 역할을 한다. 이는 베르누이 법칙을 이용한 것으로서 배출유로(30a)를 통해 외부로 고속으로 배출되는 고압에어로 인하여 배출유로(30a)에는 음압이 형성되게 된다.

이에 따라, 상기 배출유로(30a)에 형성된 음압으로 인하여 흡입관(11) 내에 채워진 가스는 연결관(20)을 통해 배출유로(30a) 측으로 이동하게 되며, 이어서 배출유로(30a)에서 외부로 배출되는 고압에어와 함께 외부로 배출하게 된다. 이에 따라, 흡입관(11) 내에 진공이 형성되게 됨으로써 용탕이 흡입관(11)을 타고 상측으로 수위가 올라가게 된다.

여기에서, 상기 가속유로(30c)는 일례로서 배출유로(30a)의 출측으로 경사지게 형성될 수 있으며, 다른 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 상기 에어공급유로(30b)가 펌핑튜브(30)의 측부에서 내측으로 수직방향 배치되고 이러한 에어공급유로(30b)와 연결되어 수평으로 이어지다가 배출유로(30a)에 다시 수직으로 연결될 수 있다.

이때, 상기 가속유로(30c)와 배출유로(30a)의 연결부위에서 배출유로(30a)의 출측 벽면에 곡면부(30e)가 형성됨으로써, 고속으로 진행하는 고압에어가 곡면부(30e)에 흡착되면서 방향이 전환됨으로써 배출유로(30a)의 출측으로 향하게 된다. 즉, 유체가 만곡면과 근접되어 흐를 때는 만곡면의 표면에 흡착하려는 경향인 코안다 효과(Coanda effect)에 의해서, 고압에어의 진행방향을 바꿀 수 있다. 아울러 가속유로(30c)와 배출유로(30a)의 연결부위에 해당되는 공간에서 배출유로(30a)의 출측으로 방향을 바꾸어 진행하는 고압에어의 진행방향에 의해, 상기 공간에서 연결관(20) 측보다 배출유로(30a) 출측에 음압이 형성됨으로써 흡입관(11) 내에 채워진 가스는 연결관(20)을 통해 배출유로(30a) 측으로 이동하게 된다.

결과적으로, 상기 펌핑튜브(30)는 가속유로(30c)를 통한 고압에어의 유동에 의해 형성된 음압 및 상기 곡면부(30e)에 의한 코안다효과로 인하여, 흡입관(11) 내의 가스를 흡입하여 연결관(20), 배출유로(30a)를 통해 외부로 배출시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 펌핑튜브(30)는 상술된 유로들을 형성하기 위해 여러 가지 부품들로 이루어질 수 있는데, 일례로서 연결관(20)으로부터 순차적으로 가스포집관(33), 노즐(31)이 배치되고, 상기 노즐(31)에는 에어공급관(32)이 장착될 수 있다.

여기에서, 상기 노즐(31)은 연결관(20)과 연계되며 내부에 상기 배출유로(30a)와 가속유로(30c)가 내부에 형성되며, 상기 에어공급관(32)은 노즐(31)의 측부에 연결되며 상기 에어공급유로(30b)가 내부에 형성된다.

또한, 상기 가스포집관(33)은 노즐(31)과 연결관(20)을 연결하는 관으로서, 연결관(20) 내로 흡입된 가스가 연결관(20)보다 단면적이 작은 배출유로(30a) 측으로 포집되도록, 연결관(20) 측에서 배출유로(30a) 측으로 갈수록 직경이 줄어드는 형상을 취할 수 있다.

아울러, 상기 가속유로(30c)가 연장된 연장부(30c')가 형성될 수 있는데, 이러한 연장부(30c')는 노즐(31)의 내부에 형성될 수 있고, 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 노즐(31)과 가스포집관(33) 사이에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 배출유로(30a)의 지름(D)에 대한 길이(L)의 비(L/D)는 10 ~ 20인 것이 바람직한데, 10 이하인 경우 배출유로(30a)의 길이(L)가 너무 짧음으로써 음압의 형성공간이 너무 작게 되어 용탕에 대한 흡입력이 부족하게 되고, 20 이상인 경우 배출유로(30a)의 지름(D)이 너무 작음으로써 에어공급유로(30b)를 통해 공급되는 고압에어가 서로 충돌하여 와류가 발생하게 된다.

또한, 상기 가속유로(30c)의 지름(d)에 대한 배출유로(30a)의 지름(D)의 비(D/d)는 2 ~ 5인 것이 바람직한데, 2 이하인 경우 가속유로(30c)의 지름(d)이 너무 커서 고압에어가 가속되지 않게 되고, 5 이상인 경우 배출유로(30a)의 지름(D)이 너무 큼으로써 매우 작은 부분에만 음압이 형성됨으로써 용탕에 대한 흡입력이 부족하게 된다.

한편, 상기 본체(10)는 흡입관(11) 내부의 용탕에 부상되며 상부에 승강바(13a)를 가진 부상체(13)와, 상기 흡입관(11)의 상부에 설치되어 승강바(13a)의 높이를 감지하는 감지센서(14), 상기 흡입관(11) 내에 채워진 가스의 압력을 측정하는 압력계(15)를 더 구비할 수 있는데, 이러한 부상체(13)와 감지센서(14)로 용탕의 수위를 측정할 수 있으며, 상기 압력계(15)로 흡입관(11) 내의 가스압력을 측정할 수 있다. 이때, 상기 감지센서(14)는 승강바(13a)의 상단까지의 거리를 감지하는 비접촉식 센서가 활용될 수 있다.

또한, 상기 본체(10)는 연결관(20)에 장착된 가스흡입밸브(16), 상기 흡입관(11)에 연결되어 가스를 공급하는 가스공급라인(17)에 장착된 가스공급밸브(18), 상기 토출관(12)에 장착된 토출밸브(19), 및 상기 감지센서(14), 압력계(15), 가스흡입밸브(16), 가스공급밸브(18), 및 토출밸브(19)와 전기적으로 연계된 제어부(C)를 더 구비할 수 있다. 이때 상기 가스흡입밸브(16), 가스공급밸브(18), 토출밸브(19) 각각은 흡입관(11), 에어공급관(32), 토출관(12) 내의 유로를 개폐 및 크기 조절할 수 있다. 아울러, 상기 가스공급라인(17)을 통한 가스는 용탕이 산화되지 않도록 질소와 같은 비활성가스가 활용될 수 있다. 즉, 상기 비활성가스는 용탕이 용융아연인 경우 공기와 접촉 시 산화에 의한 드로스가 발생되고, 응고로 인하여 흡입관(11) 내부 벽면에 응착된 경우 부상체(13)의 작동 방해 및 응고막 형성에 의한 용탕면 상승저해 현상을 방지한다.

그리고, 상기 제어부(C)는 감지센서(14), 압력계(15)와 전기적으로 연계되어 감지센서(14), 압력계(15)로부터 측정된 값을 수신하여 상기 가스흡입밸브(16), 가스공급밸브(18), 토출밸브(19) 각각을 제어할 수 있으며, 나아가 용탕이 토출되는 도금조의 수위센서(S)와 전기적으로 연계되어 도금조의 수위에 따라 토출밸브(19)를 제어할 수 있다. 여기에서, 상기 토출밸브(19)는 토출관(12)에 설치된 개폐케이스(19a), 상기 개폐케이스(19a) 내에서 회전하면서 토출관(12)을 개폐하는 회전체(19b), 및 상기 회전체(19b)를 회전구동시키는 구동부재(19c)를 구비할 수 있다.

그러면, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 의해 용탕을 펌핑하는 것을 도 12 및 아래 표 1을 참조하여 설명하기로 한다. 즉, 공급포트(전처리 포트)(P)에서 용탕을 본 발명의 진공흡입형 펌핑장치에 의해 도금조(메인포트)로 공급 시 펌핑튜브(30)의 작동상태 및 이와 관련된 여러 가지의 상태에 대해 알아보기로 한다.

순번	펌핑튜브 작동상태	가스 흡입밸브	가스 공급밸브	흡입관 내 용탕면 수위	흡입관 내부상태	부상체 위치	회전체 위치
1	작동	개방	폐쇄	①->②	대기압->진공압	①->②	ⓐ
2	정지	폐쇄	폐쇄	②	진공압	②	ⓑ
3	정지	폐쇄	개방	②->①	진공압->대기압	②->①	ⓐ

먼저, 표 1에 기술되지는 않았지만 펌핑튜브(30) 작동 전 상태에 대해 설명하자면, 흡입관(11) 내부상태는 대기압 상태로서 흡입관(11) 내의 용탕면 수위는 ①이고 물론 이때의 용탕면에 부상된 부상체(13) 위치도 ①이다. 또한, 흡입관(11)에서 펌핑튜브(30)로 연결되는 연결관(20)의 가스흡입밸브(16)와, 흡입관(11) 내에 가스를 공급하는 가스공급라인(17)의 가스공급밸브(18)는 폐쇄된 상태이고, 흡입관(11)에서 도금조로 연결되는 토출관(12)에 장착된 토출밸브(19)의 회전체(19b) 위치도 ⓐ로서 폐쇄된 상태를 유지한다.

이와 같은 상태에서 표 1에 기술된 바와 같이, 펌핑튜브(30)를 작동시키기 시작하는데 이에 앞서 가스흡입밸브(16)를 개방한다. 펌핑튜브(30)가 작동하면서 흡입관(11) 내부상태는 대기압에서 진공압으로 변화되기 시작하면서 흡입관(11) 내의 용탕면 수위와 부상체(13)의 위치가 ①에서 ②로 올라가게 된다. 물론 이때에도 가스공급밸브(18)는 폐쇄된 상태를 유지하고, 토출밸브(19)의 회전체(19b) 위치도 ⓐ로서 폐쇄된 상태를 유지한다.

여기에서, 상기 펌핑튜브(30)의 시작은 도금조의 수위센서(S)에 의해 도금조의 수위가 하한설정치 아래로 내려간 것을 감지하면 이러한 신호를 제어부(C)가 수신하여 펌핑튜브(30)를 작동시키게 된다. 이때 펌핑튜브(30)의 작동이란 에어공급관(32)을 통해 고압에어가 주입됨으로써 이루어진다. 아울러, 상기 제어부(C)는 압력계(15)가 흡입관(11) 내부압력을 측정하여 측정치가 진공압 설정값(0.1기압 이하)보다 큰 경우 펌핑튜브(30)를 계속해서 작동시킨다.

그리고, 일정 정도의 시간이 흐르면서 흡입관(11) 내부상태가 진공상태를 유지하면서 흡입관(11) 내의 용탕면 수위와 부상체(13)의 위치가 ②에 이르게 되면, 펌핑튜브(30)의 작동을 정지시키고 토출밸브(19)인 회전체(19b) 위치를 ⓐ에서 ⓑ로 회전하여 개방함으로써 공급포트(P)의 용탕을 흡입관(11)을 통해 도금조로 이동시키게 된다.

여기에서, 상기 부상체(13)의 상부에 형성된 승강바(13a)가 최대높이에 이른 것을 감지센서(14)가 감지한 후 이러한 신호를 제어부(C)로 보내면, 제어부(C)가 가스흡입밸브(16)를 폐쇄한 후 펌핑튜브(30)를 작동을 정지시킨 후, 토출밸브(19)를 개방시키게 된다.

다음으로, 도금조의 수위센서(S)에 의해 도금조의 수위가 최대설정치에 다다거것을 감지하면 이러한 신호를 제어부(C)가 수신하여 토출밸브(19)를 작동시켜 회전체(19b) 위치를 ⓑ에서 ⓐ로 회전하여 폐쇄하게 된다. 이어서, 제어부(C)는 가스공급밸브(18)를 개방하여 가스를 흡입관(11) 내에 공급함으로써 흡입관(11) 내의 용탕면 수위와 부상체(13)의 위치가 ②에서 ①로 내려가게 된다. 이때, 압력계(15)가 흡입관(11) 내부압력을 측정하여 측정치가 대기압에 다다르게 되면 제어부(C)는 가스공급밸브(18)를 폐쇄하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브(30)가 구성됨으로써 압력차에 의해 용탕을 흡입펌핑함에 따라, 종래기술의 내부 회전체(19b)에 의한 펌핑방식에서 내부 회전체(19b)의 마찰마모(기계적인 구동마찰), 용탕의 직접적인 접촉에 의한 고온부식과 같은 문제점을 극복하여 장치의 내구성을 향상시킴으로써, 기밀성 감소 및 펌핑성능 저하를 방지할 수 있으며 더불어 장치의 단순화와 함께 장치의 수명도 연장시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 본체 11 : 흡입관
12 : 토출관 13 : 부상체
13a : 승강바 14 : 감지센서
15 : 압력계 16 : 가스흡입밸브
17 : 가스공급라인 18 : 가스공급밸브
19 : 토출밸브 19a : 개폐케이스
19b : 회전체 19c : 구동부재
20 : 연결관 30 : 펌핑튜브
30a : 배출유로 30b : 에어공급유로
30c : 가속유로 30c' : 연장부
30e : 곡면부 31 : 노즐
32 : 에어공급관 33 : 가스포집관
C : 제어부 S : 도금조의 수위센서
D : 배출유로의 지름 L : 배출유로의 길이
d : 가속유로의 지름

Claims (10)

1. 삭제
2. 액체에 침적되어 상기 액체가 흡입상승되는 흡입관(11)과, 상기 흡입관(11)의 일측에 연결되어 상기 액체가 토출되는 토출관(12)을 가진 본체(10); 및 상기 액체를 상기 흡입관(11) 내로 흡입하여 상기 토출관(12)을 통해 이동시키도록, 상기 흡입관(11) 내에 진공을 형성시키도록 구성되는 진공형성수단;을 포함하며,
   상기 진공형성수단은, 상기 흡입관(11)에서 상기 토출관(12)보다 높은 위치에 연결된 연결관(20); 및 상기 연결관(20)과 연결되어 상기 연결관(20)을 통해 상기 흡입관(11) 내에 채워진 가스를 흡입하도록, 고압에어를 주입하여 외부로 토출시킴으로써 내부에 음압을 형성시키는 펌핑튜브(30);를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 펌핑튜브(30)는,
   중공으로서 상기 연결관(20)의 내부와 연계된 배출유로(30a);
   측부에 고압에어가 공급되는 에어공급유로(30b);
   상기 에어공급유로(30b)와 배출유로(30a)를 연결하되 상기 에어공급유로(30b)보다 단면적이 적어서 상기 고압에어가 가속되는 가속유로(30c); 및
   상기 가속유로(30c)와 상기 배출유로(30a)의 연결부위에서 상기 배출유로(30a)의 출측 벽면에 제공된 곡면부(30e);가 형성되어,
   상기 가속유로(30c)를 통한 상기 고압에어의 유동에 의해 형성된 음압 및 상기 곡면부(30e)에 의한 코안다효과로 인하여, 상기 흡입관(11) 내의 가스를 흡입하여 상기 연결관(20), 배출유로(30a)를 통해 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 펌핑튜브(30)는,
   상기 연결관(20)과 연계되며, 내부에 상기 배출유로(30a)와 가속유로(30c)를 가진 노즐(31);
   상기 노즐(31)의 측부에 연결되며, 상기 에어공급유로(30b)를 가진 에어공급관(32); 및
   상기 노즐(31)과 연결관(20)을 연결하는 가스포집관(33);을 구비하며,
   상기 노즐(31)의 내부 또는 상기 노즐(31)과 가스포집관(33) 사이에 상기 가속유로(30c)가 연장된 연장부(30c')가 형성된 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가스포집관(33)은,
   상기 연결관(20) 내로 흡입된 상기 가스가 상기 연결관(20)보다 단면적이 작은 상기 노즐(31)의 배출유로(30a) 측으로 포집되도록, 상기 연결관(20) 측에서 상기 배출유로(30a) 측으로 갈수록 직경이 줄어드는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
6. 제3항에 있어서,
   상기 배출유로(30a)의 지름에 대한 길이의 비는 10 ~ 20이고, 상기 가속유로(30c)의 지름에 대한 상기 배출유로(30a)의 지름의 비는 2 ~ 5인 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 본체(10)는,
   상기 흡입관(11) 내부의 액체에 부상되며, 상부에 승강바(13a)를 가진 부상체(13);
   상기 흡입관(11)의 상부에 설치되어 상기 승강바(13a)의 높이를 감지하는 감지센서(14); 및
   상기 흡입관(11) 내에 채워진 상기 가스의 압력을 측정하는 압력계(15);
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 본체(10)는,
   상기 연결관(20)에 장착된 가스흡입밸브(16);
   상기 흡입관(11)에 연결되어 상기 가스를 공급하는 가스공급라인(17)에 장착된 가스공급밸브(18);
   상기 토출관(12)에 장착된 토출밸브(19); 및
   상기 감지센서(14), 압력계(15), 가스흡입밸브(16), 가스공급밸브(18), 및 토출밸브(19)와 전기적으로 연계된 제어부(C);
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 토출밸브(19)는,
   상기 토출관(12)에 설치된 개폐케이스(19a);
   상기 개폐케이스(19a) 내에서 회전하면서 상기 토출관(12)을 개폐하는 회전체(19b); 및
   상기 회전체(19b)를 회전구동시키는 구동부재(19c);
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
   
10. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체는 도금조에 수용된 용탕인 것을 특징으로 하는 진공흡입 펌핑장치.
    

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