KR101576359B1 - 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이캐스팅 금형의 탕구에 용탕이 주입되기 전에 용탕을 신속히 냉각 및 교반시킬 수 있도록 하고, 용탕이 공기와 접촉하는 것을 방해하여 용탕의 자유 표면이 산화되는 것을 최소화하며, 용탕을 냉각 및 교반시키기 위해 용탕에 삽입되는 분사관의 과열시 분사관을 냉각시킬 수 있도록 한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치에 관한 것으로서, 그 구성은 용탕에 삽입되어 용탕 냉각용 기체분사 노즐 기능을 갖는 분사관과, 상기 분사관의 과열 방지를 위한 분사관 냉각용 기체 분사노즐과, 공기 중에 노출되는 용탕의 자유 표면에서 일어나는 공기와의 접촉에 의한 산화현상을 최소화 하기 위해 용탕의 표면 주변에 불활성기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하는 용탕 산화방지용 기체 분사노즐과, 상기 분사관 및 분사관 냉각용 기체 분사노즐, 용탕 산화방지용 기체 분사노즐을 지지하고 상단부는 상기 회전 요동운동 구동부에 연결되는 분사관 조립체 브래킷로 구성된 분사관 조립체; 상기 분사관 조립체의 상부에 연결된 회전 요동운동 구동부; 상기 회전 요동운동 구동부의 상부에 연결된 상하운동 구동부; 상기 상하운동 구동부를 지지하는 연결브래킷 및, 상기 연결브래킷에 구비되고 하단부가 상기 회전 요동운동 구동부에 수직으로 연결된 가이드봉;으로 구성된 것이다.

Description

기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치{The jet gas type insert metal flow cooling and agitation device}

본 발명은 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이캐스팅 금형의 탕구에 용탕이 주입되기 전에 용탕을 신속히 냉각 및 교반시킬 수 있도록 하고, 용탕이 공기와 접촉하는 것을 방해하여 용탕의 자유 표면이 산화되는 것을 최소화하며, 용탕을 냉각 및 교반시키기 위해 용탕에 삽입되는 분사관의 과열시 분사관을 냉각시킬 수 있도록 한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 다이캐스팅은 고압의 조건에서 다이(die)라고 하는 몰드에 용해된 금속을 주입하여 금속 부품을 생산해내는 공정 이름이다. 다이캐스팅은 4단계로 이루어진 공정이다. 첫 번째로는 다이의 내부가 윤활제로 코팅된다. 여기서 윤활제는 몰드의 온도를 제어하는 데 도움을 주며 주조가 끝났을 때 부품을 쉽게 제거할 수 있도록 해준다. 그 후 용해된 금속은 고압의 조건하에서 다이로 주입된다. 다이캐스팅에는 일반적으로 비철금속이 사용된다. 아연은 주조가 쉽고 녹는점이 낮기 때문에 다이캐스팅에 많이 사용되고 있다. 알루미늄 또한 무게가 가볍기 때문에 다이캐스팅에 사용된다. 용해된 금속은 주물이 응고될 때까지 일정한 압력하에서 유지된다. 그 후 다이가 개방되고 몰딩 스크랩(다시 용해되어 재활용 됨)이 제거되면 부품이 완성되는 것이다.

한편, 이러한 다이캐스팅은 용탕이 다이에 주입되기 전에 공기에 노출되기 때문에 공기와의 접촉으로 자유 표면에서 산화가 발생하게 되는데, 이때 산화를 최소화하지 않으면 금속 산화물이 용탕이 침투하게 됨으로써 조직의 불순성을 초래하고, 이러한 조직의 불순성은 부품의 강도와 내구성 저하를 초래하여 부품의 질적 저하 및 신뢰성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 다이캐스팅 금형의 탕구에 용탕이 주입되기 전에 용탕을 신속히 냉각 및 교반시킬 수 있도록 하고, 용탕이 공기와 접촉하는 것을 방해하여 용탕의 자유 표면이 산화되는 것을 최소화하며, 용탕을 냉각 및 교반시키기 위해 용탕에 삽입되는 분사관의 과열시 분사관을 냉각시킬 수 있도록 한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치의 한 형태는, 용탕에 삽입되어 용탕 냉각용 기체분사 노즐 기능을 갖는 분사관과, 상기 분사관의 과열 방지를 위한 분사관 냉각용 기체 분사노즐과, 공기 중에 노출되는 용탕의 자유 표면에서 일어나는 공기와의 접촉에 의한 산화현상을 최소화 하기 위해 용탕의 표면 주변에 불활성기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하는 용탕 산화방지용 기체 분사노즐과, 상기 분사관 및 분사관 냉각용 기체 분사노즐, 용탕 산화방지용 기체 분사노즐을 지지하고 상단부는 상기 회전 요동운동 구동부에 연결되는 분사관 조립체 브래킷로 구성된 분사관 조립체; 상기 분사관 조립체의 상부에 연결된 회전 요동운동 구동부; 상기 회전 요동운동 구동부의 상부에 연결된 상하운동 구동부; 상기 상하운동 구동부를 지지하는 연결브래킷 및, 상기 연결브래킷에 구비되고 하단부가 상기 회전 요동운동 구동부에 수직으로 연결된 가이드봉;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사관은, 미세 혈을 구비한 다공질 소결체로 된 봉 형태로 형성되고, 일측은 막히고 타측부는 개방된 원통형의 시험관 형상으로 형성되며, 그 단면의 외각부가 역사다리꼴의 형상을 갖는 분사관 몸체 및, 금속 재질의 홀더와; 상기 분사관 몸체와 금속 재질의 홀더의 사이를 연결하면 외측에 칼라가 구비된 연결나사관과; 상기 연결나사관에 체결된 홀더의 타측에 체결되는 니플; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상하운동 구동부는, 실린더의 내부에 상하로 로드를 갖는 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤 및 로드와 실린더의 사이는 오링에 의해 기밀이 유지될 수 있도록 구성하며, 피스톤의 상하부측에 각각 하행 공기주입구와 상행 공기주입구를 형성하여 공기의 주입에 의해 피스톤이 상하부로 이동하여 로드에 연결된 분사체 조립체를 포함한 회전 요동운동 구동부를 상하 직선방향으로 이동 가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전 요동운동 구동부는, 고정판에 의해 상부가 지지되는 원통형의 실린더 내부 일측에 내향 돌출된 격벽이 일체로 형성되고, 실린더의 중심에는 실린더 내부의 회전 반경을 갖는 베인이 회전축에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 실린더는 격벽을 중심으로 양측에 각각 정방향 회전구동 주입구 및 역방향 회전구동 주입구가 형성되고, 상기 베인과 실린더의 사이 및, 상기 베인과 격벽의 사이는 씰링에 의해 기밀이 유지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 다이캐스팅 금형의 탕구에 용탕이 주입되기 전에 봉 형태의 소결체로 된 분사관을 삽입시켜 회전 요동운동하면 용탕을 냉각 및 교반시킬 수 있도록 하고, 상기 분사관의 과열시 분사관냉각용 기체분사 노즐을 통하여 분사관의 주변에 냉각 가스를 분사하며, 용탕산화방지용 기체분사 노즐을 통해 용탕의 표면 주변에 불활성 기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하여 용탕의 공기와의 접촉으로 표면이 산화되는 방지할 수 있도록 함으로써 다이캐스팅에 의한 부품의 순도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 강도 및 내구성이 향상되어 부품의 질적 향상 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 분사관 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 분사관을 가스통과 연결한 상태를 나타낸 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 공기압 실린더 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 공기압 로타리 액츄에이터의 내부 구조를 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 수직의 분사관 조립체(500)가 구비되고, 상기 분사관 조립체(500)의 상부는 회전 요동운동 구동부(400)에 연결되며, 상기 분사관 조립체(500)를 포함한 회전 요동운동 구동부(400)는 수직의 상하운동 구동부(300)에 연결되어 상하 직선이동이 가능하고, 상기 상하운동 구동부(300)는 연결브래킷(100)에 의해 지지되며, 상기 연결브래킷(200)은 하단부가 회전 요동운동 구동부(400)에 연결된 수직의 가이드봉(200)을 포함한다.

상기 분사관 조립체(500)는 용탕에 삽입되어 용탕 냉각용 기체분사 노즐 기능을 갖는 분사관(501)과, 상기 분사관(501)의 과열 방지를 위한 분사관 냉각용 기체 분사노즐(503)과, 공기 중에 노출되는 용탕의 자유 표면에서 일어나는 공기와의 접촉에 의한 산화현상을 최소화 하기 위해 용탕의 표면 주변에 불활성기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하는 용탕 산화방지용 기체 분사노즐(502)과, 상기 분사관(501) 및 분사관 냉각용 기체 분사노즐(503), 용탕 산화방지용 기체 분사노즐(502)을 지지하고 상단부는 상기 회전 요동운동 구동부(400)에 연결되는 분사관 조립체 브래킷(504)로 구성된다.

상기 분사관(501)은 분사관 미세 혈을 구비한 다공질, 내열성 고체소재 소결체로 만들어진 봉 형태의 분사관 몸체(501a)로 형성되고, 일측은 막히고 타측은 개방된 중공의 시험관 형상으로 형성되며, 개방부를 통해 고압의 냉각기체를 공급받아 외측면의 미세혈을 통하여 용탕에 냉각기체를 분사하는 기능을 수행하고, 분사관(501)의 표면온도를 측정하기 위하여 분사관(501)의 외벽에 열전대(미도시됨)가 접촉 및 고정된다.

상기 분사관 냉각용 기체 분사노즐(503)은 분사관(501)이 용탕에 삽입되어 냉각작업을 실시한 후에 분사관(501)의 표면이 소정의 온도 이상으로 과열되어 있는 경우, 이를 냉각하기 위하여 분사관(501)의 주위로 분사관 냉각용 기체를 분사하는 노즐이다. 용탕에 삽입될 시점에서의 분사관의 온도를 소정의 특정 온도로 매 작업 시마다 일정하게 유지하기 위하여 분사관의 표면 온도를 감지하는 온도 센서(미도시됨)를 구비할 수 있고, 동일한 상대부품에 분사관(501)과 함께 조립되면서 분사관 중심축으로부터 일정한 거리에 있으면서 서로 다른 방향에서 분사관의 중심축을 향하여 다수의 분출공이 배치된다.

상기 용탕 산화방지용 기체 분사노즐(502)은 레들(Ladle)에 담겨 있는 용탕의 공기 중에 노출되는 자유 표면에서 일어나는 공기와의 접촉에 의한 산화현상을 최소화 하기 위하여, 용탕의 표면 주변에 불활성기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하기 위한 노즐로서, 상기 분사관(501)의 중심축과 거의 일치하는 중심축을 중심으로 위치하는 링 형태의 중공 파이프 구조를 이루고, 이 파이프 아래쪽 표면에 일정 일정 간격으로 여러 개의 분출공을 가지며, 상기 분출공으로부터 상기의 불활성기체가 분출되도록 하여 용탕 주변을 불활성 기체로 포위하여 용탕과 공기의 접촉을 저지할 수 있도록 구성한 것이다. 즉, 레들에 담겨 있는 용탕의 온도가 너무 과열되어 분사관에 의한 용탕냉각작업이 부적합한 경우, 먼저, 대기와 접촉하고 있는 용탕의 자유 표면 위로 용탕 산화방지용기체를 분사하여, 강제 대류 열전달을 이용한 빠른 냉각이 되도록 하는 기능을 수행한다.

상기 상하운동 구동부(300)는 직선운동기구, 예컨대 공기압 실린더나 볼스크류 등이 적용될 수 있고, 운동부의 위치를 감지하는 센서, 즉 리미트 스위치 등을 포함할 수 있고, 분사관 조립체(500)를 상.하 수직방향으로 이동시켜 분사관이 상하 행정 변위 중에서 가장 낮은 위치에 있을 때, 분사관이 용탕에 삽입되어 기체 분사에 의한 용탕 냉각 및 교반 작업이 이루어지는 작업위치가 되도록 구성한 것이다.

상기 회전 요동운동 구동부(400)는 상기 분사관 조립체(500)의 분사관(501)이 바닥면에 대하여 상대적으로 분사관(501)의 중심축을 중심으로 소정의 각도 범위 이내에서 시계 방향과 반시계방향, 즉 정방향 또는 역방향의 회전운동을 번갈아 가면서 반복하도록 구동하는 장치로서, 구동 모터나 회전 공기압 실린더, 예컨대 공기압 구동 로타리 액츄에이터 등으로 구성할 수 있다.

상기 분사관 조립체 브래킷(504)은 상기의 상하운동, 회전요동운동을 분사관(501)에 전달하고, 또한 분사관(504)에 조립되는 도 3의 용탕 냉각용기체 공급 호스 및 단속 밸브(506), 그리고 압력센서(505)의 고정 및 지지, 분사관 냉각용기체 공급 호스의 고정 및 지지, 분사관 표면온도 측정용 온도센서 및 신호선의 고정 및 지지, 기타 용탕온도 측정용 온도센서의 지지 등의 기능을 갖는다.

도 2는 도 1의 분사관 구조를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 분사관(501)은 미세 혈을 구비한 다공질 고체로 분사관 몸체(501a)를 형성하고, 상기 분사관 몸체(501a)는 일측은 막히고 타측부는 개방된 원통형의 시험관 형상을 갖는다. 즉, 그 단면의 외각부가 역사다리꼴의 형상을 갖도록 하여 금속 용탕이 분사관 외벽에 묻은 상태로 응고되는 경우에도 쉽게 직경이 작은 끝 방향으로 빠져 나올 수 있도록 구비하고, 그 분사관의 내경부는 직경이 일정한 중공 형상을 갖도록 함으로써 막혀있는 끝 부분에서의 분사관 벽두께가 열려있는 다른 끝 부분의 그것보다 얇게 되도록 하여 용탕 냉각용기체가 열려있는 끝 부분에서보다 막혀있는 끝 부분에서 더 많이 분사되도록 구비한 것이다.

상기 분사관 몸체(501a)의 개방된 일측 내경부에 나사를 가공하고, 별도의 내열, 단열성 구조용 소재로 만든 연결나사관(501b)과, 동일한 소재로 만든 칼라(501c), 그리고 금속으로 만든 홀더(501d)를 일체로 조립하되, 연결나사관(501b)의 가운데에 칼라(501c)를 좌우측에 분사관 몸체(501a)와 홀더(501d)에 각각 조립하며, 니플(501e)을 포함한 모든 조립은 동일한 규격의 나사로 조립하여, 용탕으로부터 분사관(501)에 전달된 열이 다른 부품으로의 전달이 억제되도록 한 것이다.

도 3은 본 발명의 분사관을 가스통과 연결한 상태를 나타낸 부분 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 용탕 냉각용기체를 기체 공급원에서 분사관(501)까지 공급하는 공급 유로의 구성을, 공급원 고압실린더, 압력 조절기, 유량계를 거쳐서 공급 유로의 말단부에 용탕 냉각용 기체공급 단속밸브(506), 용탕 냉각용기체 공급 압력센서(505), 분사관(501)의 순서로 유로를 구성하여, 상기 공급 단속 밸브(506)와 분사관(501) 사이에서의 냉각용기체 공급 압력을 감지하고, 이 압력값을 바탕으로 용탕 냉각용기체 공급의 단속 상태를 파악할 수 있도록 구성한 것이다.

도 4는 본 발명의 상하운동 구동부를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 상하운동 구동부(300)는 실린더(303)의 내부에 상하로 로드(302)를 갖는 피스톤(301)을 구비하고, 상기 피스톤(301) 및 로드(302)와 실린더(303)의 사이는 오링(304)에 의해 기밀이 유지될 수 있도록 구성하며, 피스톤(301)의 상하부측에 각각 하행 공기주입구(303a)와 상행 공기주입구(303b)를 형성하여 공기의 주입에 의해 피스톤(301)이 상하부로 이동하여 로드(302)에 연결된 분사체 조립체(500)를 포함한 회전 요동운동 구동부(400)를 상하 직선방향으로 이동 가능하게 구성된 것이다.

도 5는 본 발명의 회전 요동운동 구동부의 내부 구조를 나타낸 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 고정판(406)에 의해 상부가 지지되는 원통형의 실린더(403) 내부 일측에 내향 돌출된 격벽(403a)이 일체로 형성되고, 실린더(403)의 중심에는 실린더(403) 내부의 회전 반경을 갖는 베인(402)이 회전축(401)에 의해 회전 가능하게 설치되며, 상기 실린더(403)는 격벽(403a)을 중심으로 양측에 각각 정방향 회전구동 주입구(404) 및 역방향 회전구동 주입구(405)가 형성되고, 상기 베인(402)과 실린더(403)의 사이 및, 상기 베인(402)과 격벽(403a)의 사이는 씰링(407)에 의해 기밀이 유지도록 구성한 것이다.

한편, 상기의 기계적인 장치들은 전자적인 제어를 통해 작동될 수 있고, 이를 위해 기계적 장치에 조립되는 각종 센서, 액츄에이터, 스위치 등과 전기, 전자적으로 연결되는 인터페이스부와 전체적인 동작을 제어하는 중앙연산부 및 제어프로그램으로 구성할 수 있다.

그리고, 분사관 조립체가 가장 낮은 높이의 위치에 있을 때가 작업 위치이고, 가장 높은 높이의 위치에 있을 때가 작업 대기상태 위치로서, 용탕 냉각 시간을 작업자가 원하는 대로 조절하여 용탕 냉각 작업을 할 수 있도록 조작 판넬에 냉각 시간 설정 입력장치를 구비하고, 이 입력장치의 설정값을 중앙연산장치가 읽어서 용탕 냉각이 그 설정값의 시간 동안만큼만 작업되도록 제어하는 전자 장치 및 소프트웨어 알고리즘이 구비될 수 있다.

용탕이송장치로부터 레들이 냉각 작업 위치에 도착했다는 신호를 받으면, 분사관(501)을 용탕에 삽입하여 용탕 냉각용기체를 분사하여 소정의 기계적 냉각작업을 실시한 후, 상기 용탕이송장치에 신호를 보내서 용탕이송장치로 하여금 용탕을 다이캐스팅 성형기 탕구에 주입하도록 명령한다.

그런 다음, 주입완료 신호가 용탕이송장치로부터 접수되면 이번에는 다이캐스팅 성형기 제어부에 다이캐스팅 성형 작업 시작 신호를 보내서 플런저를 가동하는 것으로부터 성형작업을 시작하여 일련의 다이캐스팅 성형기 자체의 작업이 차례로 진행되도록 하고, 그러한 작업의 진행 도중에, 금형 개방 신호가 다이캐스팅 성형기로부터 접수되면 용탕이송장치에 신호를 보내서 용탕이송장치로 하여금 용탕을 용해로로부터 레들에 퍼 담아서 전술한 용탕 냉각 작업위치로 가지고 오도록 명령한 후, 용탕이송장치로부터 레들이 냉각 작업 위치에 도착했다는 신호를 기다리는 것으로 해서 일련의 순차 동작들이 이루어진다.

상기 용탕 이송장치, 로보트과의 인터페이스 및 제어부는 용해로에서 용융된 금속 용탕을 레들에 퍼담아서 다이캐스팅 성형기 탕구 주입 위치, 즉, 레들 핸들부를 회전시켜 탕구에 용탕을 주입하기 직전 위치에 왔을 때, 용탕 이송장치로부터 신호를 기다렸다가 이를 받으면 용탕 이송장치에 다시 신호를 내보내고, 본 발명의 기계적 장치를 소정의 순서에 따라 구동을 시작하도록 하기 위한 전기적 신호 전달과 컨트롤 기능을 수행한다.

상기 기계장치에 대한 일련의 구동 공정이 순조롭게 완료되어 용탕이 목적하는 소정의 상태로 냉각되게 되면, 용탕 이송장치에 전기신호를 통해 명령을 내려 용탕이송장치가 레들핸들부를 회전시켜 용탕을 탕구에 주입하도록 하는 기능을 수행하게 되는 것이고, 다이캐스팅 성형기와의 인터페이스 및 제어부는 상기 용탕 주입 완료되어 용탕 이송장치로부터 신호를 받아 다이캐스팅 성형기에 전기신호를 보내 다이캐스팅 성형기가 가압주입동작을 시작으로 일련의 동작들을 순차적으로 수행하여 다이캐스팅 공정을 완료하도록 하는 전기적 신호 전달과 컨트롤 기능을 수행하게 된다.

다이캐스팅 성형기에서 가압주입 이후 일련의 동작을 순차적으로 수행하는 과정에서, 금형이 열리, 이를 전기적으로 감지하고, 용탕이송장치에 다시 신호를 보내 용탕 이송장치로 하여금 용해로에서 용탕을 퍼담아서 상기 탕구 주입 위치까지 이동하도록 전기적으로 명령을 내리는 기능도 함께 수행하게 된다.

분사관 조립체 상하운동 구동관련 장치 인터페이스 및 제어부는 상기 용탕을 담은 레들이 냉각 공정을 진행하기 위한 위치에 왔을 때, 레들에 담긴 용탕 내부에 분사관을 삽입하기 위하여 상측에서 하측으로 직선 운동을 시작하도록 상하운동 구동부(300)를 구동시키기 위한 전기적 신호 및 에너지를 공급하고, 또한 분사관(501)의 상하위치는 센서에 의해 감지된다.

분사관 조립체(500)의 상하운동 구동부(300)의 위치 감지 센서가 하 위치를 감지했을 때, 이 때부터 분사관(501)이 레들에 담긴 용탕에 삽입이 완료되어 냉각작업을 진행하는 작업위치가 되고, 분사관(501)을 통한 기체 분사를 통하여 용탕 냉각이 완료되면, 상하운동 구동부(501)에 의해 분사관(501) 및 분사관 조립체(500)를 하 위치에서 상 위치로 이동하며, 분사관(501)이 소정의 상 위치에 도달하면 센서를 통하여 그 위치를 감지하고, 그 위치가 용탕 냉각 작업의 작업대기 위치가 된다.

이렇게 분사관 조립체(500)의 분사관(501)이 레들 안의 용탕에 삽입되어 냉각 공정을 진행 중일 때, 용탕 냉각이 균일하게 일어나도록 하여 레들 내부의 용탕 온도 분포가 가능한 한 일정하도록 하기 위해 분사관(501)이 회전 요동운동 구동부(400)에 의해 회전 요동운동을 하고, 감지센서를 통해 별도의 감지 센서를 통하여 요동운동의 양단에서 각각 전기적 신호를 발생시키고, 이를 감지하여 요동운동의 동작 또는 정지 상태를 감시하는 기능을 수행하게 된다.

또한, 레들 안의 용탕의 표면에서 공기와 접촉하여 발생하는 산화작용을 억제하기 위해 용탕 산화방지용 기체분사 노즐(502)에 기체의 공급을 각각 독립적으로 단속하는 밸브의 구동을 통하여 이 기체의 공급과 정지를 제어하는 기능을 수행한다.

그리고, 작업시간설정 타이머가 구비될 수 있어 필요한 시간 동안만 분사관이 용탕 냉각용기체를 분사하도록 사용자가 필요한 시간을 설정할 수 있고, 작업온도설정 다이얼이 구비될 수 있어 원하는 온도 조건에서 분사관이 용탕 냉각용기체를 분사를 시작하거나 정지할 수 있도록 사용자가 그 온도값을 설정할 수 있으며, 장치의 동작 상태를 나타내기 위한 디스플레이 또는 상태 표시 램프를 구비하거나 전원 ON/OFF 스위치, 비상정지 스위치, START/STOP 스위치 등이 구비될 수 있다.

이같이 본 발명은 다이캐스팅 금형의 탕구에 용탕이 주입되기 전에 봉 형태의 소결체로 된 분사관을 삽입시켜 회전 요동운동하면 용탕을 냉각 및 교반시킬 수 있도록 하고, 상기 분사관의 과열시 분사관냉각용 기체분사 노즐을 통하여 분사관의 주변에 냉각 가스를 분사하며, 용탕산화방지용 기체분사 노즐을 통해 용탕의 표면 주변에 불활성 기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하여 용탕의 공기와의 접촉으로 표면이 산화되는 방지할 수 있도록 함으로써 다이캐스팅에 의한 부품의 순도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 부품의 강도 및 내구성이 향상되어 부품의 질적 향상 및 신뢰성을 한층 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치를 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의한 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

100: 연결브래킷 200: 가이드봉
300: 상하운동 구동부
301: 피스톤 302: 로드
303: 실린더 304: 오링
400: 회전 요동운동 구동부
401: 회전축 402: 베인
403: 실린더 404: 정방향 회전구동 주입구
405: 역방향 회전구동 주입구 406: 고정판
407: 씰링
500: 분사관 조립체
501: 분사관 501a: 분사관 몸체
501b: 연결나사관 501c: 칼라
501d: 홀더 501e: 니플
502: 용탕산화방지용 기체분사노즐 503: 분사관냉각용 기체분사노즐
504: 분사관 조립체 브래킷 505: 압력센서
506: 용탕냉각용 기체공급 단속밸브

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2. 용탕에 삽입되어 용탕 냉각용 기체분사 노즐 기능을 갖는 분사관(501)과, 상기 분사관(501)의 과열 방지를 위한 분사관 냉각용 기체 분사노즐(503)과, 공기 중에 노출되는 용탕의 자유 표면에서 일어나는 공기와의 접촉에 의한 산화현상을 최소화 하기 위해 용탕의 표면 주변에 불활성기체를 분사하여 공기와의 접촉을 방해하는 용탕 산화방지용 기체 분사노즐(502)과, 상기 분사관(501) 및 분사관 냉각용 기체 분사노즐(503), 용탕 산화방지용 기체 분사노즐(502)을 지지하고 상단부는 회전 요동운동 구동부(400)에 연결되는 분사관 조립체 브래킷(504)로 구성된 분사관 조립체(500); 상기 분사관 조립체(500)의 상부에 연결된 회전 요동운동 구동부(400); 상기 회전 요동운동 구동부(400)의 상부에 연결된 상하운동 구동부(300); 상기 상하운동 구동부(300)를 지지하는 연결브래킷(100) 및, 상기 연결브래킷(100)에 구비되고 하단부가 상기 회전 요동운동 구동부(400)에 수직으로 연결된 가이드봉(200);으로 구성된 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치에 있어서,
   상기 분사관(501)은, 미세 혈을 구비한 다공질 소결체로 된 봉 형태로 형성되고, 일측은 막히고 타측부는 개방된 원통형의 시험관 형상으로 형성되며, 그 단면의 외각부가 역사다리꼴의 형상을 갖는 분사관 몸체(501a) 및, 금속 재질의 홀더(501d)와;
   상기 분사관 몸체(501a)와 금속 재질의 홀더(501d)의 사이를 연결하면 외측에 칼라(501c)가 구비된 연결나사관(501b)과;
   상기 연결나사관(501b)에 체결된 홀더(501d)의 타측에 체결되는 니플(501e);
   로 구성된 것을 특징으로 한 기체 분사식 인서트 금속 용탕 냉각 및 교반장치.
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