KR101830088B1 - 유냉식 전자석 자동분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유냉식 전자석 자동분리 장치와 관련된다. 본 발명은 실시예로 전자석을 이용하여 철편을 선별하는 장치로서, 상기 전자석은, 내부가 기밀 가능한 하우징, 상기 하우징 내에 복수로 구비되며, 서로 병렬로 연결되는 디스크형 코일유닛, 상기 코일유닛의 상하 간격을 유지시키는 복수의 절연체 및 복수의 상기 코일유닛의 중심을 관통하는 철심부를 포함하는 유냉식 전자석 자동분리기를 제시한다.

Description

유냉식 전자석 자동분리기{Oil cooler type electromagnet separators}

본 발명은 냉각유를 사용하여 마그네트의 고열을 냉각시키는 유냉식 전자석 자동분리 장치와 관련된다.

전자석 자동분리기는 컨베이어밸트 이송 장치 등에 설치되어, 이송물 중 자력에 들어 붙은 철 스크랩 등을 선별하는 데에 사용된다.

전자석 자동분리기의 작업면에는 이송밸트가 대어져 있어 회전하게 되며, 이송밸트의 이면에는 전자석이 배치되어 있다. 전자석의 작동으로 자력이 형성되면, 철 스크랩 등이 이송밸트에 들러붙고, 이송밸트의 작동으로 전자석의 일측으로 이동되며, 자력이 약해지는 지점까지 이동된 철 스크랩 등이 전자석 자동분리기에서 이탈되면서 별도의 장소에 수거되는 방식으로 작동된다.

전자석의 작동 중에는 코일에 흘린 전류로 인해 발열이 생기는데, 이 발열은 수회 감긴 코일의 중심에 집약되어, 코일의 수명을 단축시킨다. 따라서 전자석을 내포하는 밀폐 하우징을 형성하고, 이 내부를 냉각유로 채워 넣어 코일의 열을 발산시키도록 구성하게 된다. 이러한 구성에 대해서 대한민국 등록실용실안 제20-0387245호 (2005.06.08)에 세부 내용이 소개되어 있다.

상술한 종래기술은 코일이 연속적으로 감기기 때문에 열을 발산시키기 어려운 한편 코일에 일부 손상이 있을 경우에 전자석의 기능을 할 수 없고 보수가 완료될 때까지 작업을 중단해야 한다. 이에 따라 작업 효율도 낮아지게 되는 문제가 있다.

대한민국 등록실용실안 제20-0387245호 (2005.06.08)

본 발명은 냉각유에 의한 전자석의 냉각 효율을 증대시키며, 유지 보수의 편의성을 확보하고, 일부 구성에 대한 전기적 고장에도 불구하고 자력 발생을 유지할 수 있게 하며, 이때의 자력 손실을 줄일 수 있게 한 전자석 분리장치를 제시하고자 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 전자석을 이용하여 철편을 선별하는 장치로서, 상기 전자석은, 내부가 기밀 가능한 하우징, 상기 하우징 내에 복수로 구비되며, 서로 병렬로 연결되는 디스크형 코일유닛, 상기 코일유닛의 상하 간격을 유지시키는 복수의 절연체 및 복수의 상기 코일유닛의 중심을 관통하는 철심부를 포함하는 유냉식 전자석 자동분리기를 제시한다.

여기에서 상기 철심부의 하단부는 상기 하우징의 하부를 관통하여 노출되어 있고, 상기 철심부에는 상하 방향으로 중공홀이 형성되어 있으며, 상기 중공홀에는 분리 가능한 분리용 철심이 결합되어 있을 수 있다.

또한 상기 분리용 철심의 하단에는 체결홀이 형성된 플랜지부가 형성되어 있고, 상기 철심부의 하단에는 상기 플랜지부를 수용하는 장착홈이 형성되어 있을 수 있다.

한편 상기 하우징의 개방된 하단부를 막는 마감판재가 구비되고, 상기 마감판재는, 상기 마감판재와 상기 하우징을 상하로 관통하는 복수의 나사봉과, 각 나사봉에 체결되는 너트들을 통해 상기 하우징에 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 절연체에 의해 복수의 코일유닛의 상하 간격을 유지하게 하므로 코일유닛 사이로 냉각유가 원활하게 흐를 수 있고 효율적인 냉각이 가능하다.

또한 복수의 코일유닛이 병렬 연결되어 있으므로 일부 코일유닛이 고장나더라도 전자석의 기능을 유지할 수 있고 고장난 코일유닛만 교체가 가능하므로 유지 보수의 편의성을 확보할 수 있다.

한편 철심부에 중공홀을 형성하고 분리 가능한 철심을 결합시킴으로써 일부 코일유닛의 고장에 대응하여 분리용 철심을 제거함으로써 철심부를 비례적으로 변화시켜 자력 손실을 줄일 수 있다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유냉식 전자석 자동분리기의 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 채용된 전자석의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 채용된 코일유닛과 절연체를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 채용된 코일유닛의 배선을 나타내는 개념도.
도 5는 도 2에 도시된 실시예에서 고정부재가 추가된 예를 도시한 사시도.
도 6는 도 2에 도시된 실시예의 사용 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 도 2에 도시된 실시예에서 철심부의 다른 예를 나타낸 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 유냉식 전자석 자동분리기의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유냉식 전자석 자동분리기와 관련된다.

도시된 실시예의 자동분리기는 자력이 전달되는 강판(10), 강판(10) 상에 장착되며 강판(10)을 자화시키는 전자석(20), 강판(10)의 저면에 접하도록 설치되는 무한궤도형 벨트(30), 벨트(30)를 회전시키는 구동부(40)를 포함한다.

전자석(20)에 의해 강판(10)에 자력이 발생하면, 자동 분리기 아래에 위치한 컨베이어 벨트(30)에 의해 이송되던 이송물 중 철편(60) 등이 벨트(30) 하면에 들러붙게 된다. 또한 구동부(40)에 의해 자동 분리기의 벨트(30)가 회전됨에 따라 철편 등은 자력이 형성되지 아니한 일측(도면의 오른쪽 부분)으로 이송된 후 낙하됨으로써, 이송물로부터 철편 등이 분리된다.

도 2 내지 도 3은 도 1에 도시된 전자석과 관련된다.

전자석(20)은 하우징(1), 복수의 코일유닛(2), 복수의 절연체(3) 및 철심부(4)를 포함한다.

하우징(1)은 속이 빈 원통 또는 육면체의 형상이고, 하단부는 개방되어 있다. 개방된 하우징(1)의 하단부에는 마감판재(11)가 결합되어 하우징(1) 내부를 기밀하게 된다.

마감판재(11)는 하우징(1)의 하단부 형상에 대응하는 것이고, 마감판재(11)는 복수의 나사봉(12)과 너트(13)들을 통해 하우징(1)에 체결된다. 구체적으로 나사봉(12)의 상부는 하우징(1)의 상부면에 용접되고, 하부는 마감판재(11)를 관통하여 외부로 노출된다. 나사봉(12)의 하부에는 너트(13)가 체결되어 마감판재(11)를 고정시키게 된다.

나아가 마감판재(11)와 하우징(1)과의 기밀을 보다 확실히 하기 위하여, 양자의 접촉면을 용접할 수 있다. 이러한 용접은 후술하는 철심부(4)와 마감판재(11) 중앙부에서도 이루어질 수 있다.

나사봉(12)을 통한 마감판재(11)의 고정 방식은 하우징(1)에 대한 마감판재(11)의 결합력을 증대시키는 것이다. 전자석(20)의 사용 중에 하우징(1) 내부의 온도가 상승함으로써 하우징(1)에 담긴 냉각유가 팽창하게 된다. 나사봉(12)에 의해 견고하게 고정된 마감판재(11)는 냉각유의 팽창에 따른 압력을 충분히 견디어 오랜 사용 기간 동안 하우징(1) 내의 기밀 성능을 유지할 수 있게 된다.

또한 마감판재(11)가 적층된 복수의 코일유닛(2)과 절연체(3)를 밀착되도록 가압하게 함으로써 코일유닛(2)과 절연체(3)의 위치를 견고하게 유지할 수 있게 하고, 절연유(50)에 흐름에 의해 절연체(3)가 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

철심부(4)는 하우징(1)의 내부 중심에 구비된다. 철심부(4)는 대략 원통 형상으로, 재질은 연철일 수 있다. 마감판재(11)의 중앙에 형성된 홀을 관통하여, 하우징(1)의 저부로 철심부(4)의 끝단이 노출된다.

코일유닛(2)과 절연체(3)는 복수로 구비된다.

코일유닛(2)은 판코일을 말아서 형성한 것으로, 도 3를 참고하면, 중앙에 철심부(4)가 통과하는 홀을 형성하고 있는 디스크 형상이다. 코일유닛(2)은 하우징(1) 내에 복수가 장착되는데, 도시한 실시예서는 6장의 코일유닛(2)이 장착되어 있다. 코일유닛(2)의 수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 코일유닛(2)에 판코일을 사용하면 하나의 판코일을 사용하여 하나의 코일유닛(2)을 구성하는 것이 가능하므로 제작이 편리하다.

각 코일유닛(2)은 전기적으로 병렬 연결된다. 따라서 어느 한 코일유닛(2)의 파손이 있더라도 나머지 코일유닛(2)에 의한 자기력 형성이 가능하다.

각 코일 유닛을 병렬 연결하는 방법은 단자대(5)를 사용하여 할 수 있다. 도 4를 참조하여 설명하면 코일유닛(2)의 코일 양 끝단에는 전선(53)의 일측 끝단이 연결되고 전선(53)의 다른측 끝단은 단자대(5)에 접속된다. 이때 코일유닛(2)과 전선(53)은 슬리브를 개재하여 연결될 수 있다.

코일유닛(2)에 연결된 2가닥의 전선(53)은 단자대(5)의 제1단자(51)에 각각 연결되고 이와 같은 방식으로 전체 코일유닛(2)에 대해 단자대(5)와의 전선 연결이 이루어진다. 단자대(5)의 제1단자(51)에는 코일 내측 끝단과 연결된 전선과 코일 외측 끝단과 연결된 전선이 순차적으로 접속된다.

단자대(5)의 제2단자(52)에는 코일 내측 끝단과 연결되는 단자들을 서로 전선(53)으로 연결하는 한편 코일 외측 끝단과 연결되는 단자들을 서로 전선(53)으로 연결한다. 이 상태에서 이 중 한 쌍의 제2단자(52)에 입력단 전선(54)을 연결함으로써 코일유닛(2)들을 병렬 연결시킬 수 있다.

단자대(5)의 제1단자(51)와 제2단자(52)는 전기적으로 연결되어 있으므로 입력단 전선(54)에 전원이 연결되면 각 코일유닛(2)들에 전류가 흘러 자화되고 자력이 발생한다.

절연체(3)는 디스크형 코일유닛(2)들 사이에 개재되어, 상하로 놓이는 코일유닛(2)의 간격을 확보한다. 절연체(3)는 철심부(4)를 중심으로 방사상으로 복수가 사용되며, 도시한 실시예에서는 4개의 절연체가 구비되는 것으로 도시하고 있다.

또한 절연체(3)는 하우징(1)의 천장과 최상부의 코일유닛 사이 및 최하부의 코일유닛과 마감판재(11) 사이에도 개재될 수 있다. 최상부의 코일유닛 위와 최하부의 코일유닛 아래에 위치한 절연체(3)는 하우징(1)의 내벽과 코일유닛(2)들을 절연시키면서 냉각유가 이동할 공간을 확보한다.

이와 같이 절연체(3)들에 의해 코일유닛(2) 사이의 공간이 일정 수준으로 확보됨으로써 냉각유의 유동 공간이 더욱 증대되고, 그로 인해 냉각효율을 증대시킬 수 있게 된다.

절연체(3)의 일단은 철심부(4)와 이격되도록 배치되는데 이와 같이 절연체(3)의 일단과 철심부(4) 사이의 틈은 절연유(50)가 이동할 수 있는 통로가 된다.

한편 절연유(50)는 대류 현상에 의해 자연스럽게 이동하거나 별도의 순환펌프의 작동에 의해 이동할 수 있는데 절연유(50)의 유동에 의해 절연체(3)의 위치가 틀어질 가능성이 있다.

도 5에는 절연체의 위치를 고정시키는 구성들이 도시되어 있다.

도면을 참조하면 절연체(3)는 일측에 홀(31)이 형성되어 나사봉에 결합되고 다른 일측이 고정부재(6)의 홈에 끼워져 고정된다.

고정부재(6)는 도우넛 형상의 부재로서 중앙에 철심부(4)가 통과하는 홀이 형성되고 외측 원주상에 절연체의 다른 일측이 끼워질 수 있는 홈(61)이 형성된다. 고정부재의 홀은 코일유닛(2)의 홀과 대략 같은 크기를 가지며 양 홀은 동심을 이룬다.

고정부재(6)는 절연체(3)가 놓이는 층과 같은 층에 위치하게 된다. 다만 고정부재(6)는 절연체의 두께보다 작은 두께를 가지는데 이는 고정부재(6)의 윗면 또는 아랫면과 코일유닛(2)의 윗면 또는 아랫면 사이를 이격시켜 절연유(50)가 용이하게 이동할 수 있게 하기 위함이다. 고정부재는 절연체와 같은 재질로 이루어질 수 있다.

철심부(4)의 중심에는 상하 방향으로 중공홀(41)이 형성되어 있다. 이 중공홀(41)은 하우징(1)의 하부를 관통하여 노출된 철심부(4)의 하단부까지 이어짐으로써, 중공홀(41)의 단부가 하우징(1) 외부로 노출된다.

중공홀(41)에는 분리용 철심(42)이 분리 가능하게 결합된다. 분리용 철심(42)은 철심부(4)와 동일한 재질일 수 있다.

분리용 철심(42)이 장착된 상태에서 철심부(4)는 온전한 원형 단면을 가지나(도 2 참고), 분리용 철심(42)이 제거된 상태에 철심부(4)는 도넛 형상의 단면을 가지게 된다(도 6 참고). 이러한 단면적 변화는 구비된 코일유닛(2) 중 일부의 고장에 따른 자기력 변화에 대응하기 위한 것으로, 일부 코일유닛(2)의 고장에 따라 자기력이 변경될 때에 철심부(4)를 비례적으로 변화시켜, 전자석(20)에 의해 발생되는 자력의 손실을 줄일 수 있게 한다.

분리용 철심(42)은 하단에 체결홀(422)이 형성된 플랜지부(421)가 형성되어 있다. 이에 대응하여 철심부(4)의 하단에는 플랜지부(421)를 수용하는 장착홈(43)이 형성되어 있다. 장착홈(43)에는 체결홀(422)에 대응하여 나사체결을 위한 나사홈(431)이 형성되어 있다.

장착홈(43)에 플랜지부(421)가 들어가도록 구성함으로써, 분리용 철심(42)이 철심부(4)의 하단보다 더 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 특히 장착홈(43)의 함몰 깊이를 플랜지부(421)의 두께와 체결홀(422)에 결합될 나사의 머리 크기를 고려하여 결정함으로써, 분리용 철심(42)이 결합에 의하더라도 철심부(4)의 돌출 높이를 일정하게 유지할 수 있게 된다. 이로써 분리용 철심(42)이 결합되거나 분리된 경우 모두에서, 자동분리기의 강판(10)에 철심부(4)의 하단면이 온전히 접촉할 수 있게 한다.

한편 철심부(4)에서 분리용 철심(42)은 중공홀(41)에 밀착되어 결합될 필요가 있는데 이를 위하여 도 7에 도시된 바와 같이 경사가 지도록 철심부(4)의 중공홀을 형성하고, 분리용 철심(42)도 이에 대응하도록 경사가 진 형태로 할 수도 있다. 이 경우 철심부(4)의 장착홈 및 나사홈의 구성이나 분리용 철심(42)의 플렌지부 및 체결홀의 구성은 상술한 바와 동일한 구성을 가진다.

철심부(4)의 중공홀과 분리용 철심(42)의 외주를 원통형 형상으로 하는 경우 미세하게 접촉이 안되는 부분이 발생할 수 있다. 철심부의 중공홀과 분리형 철심의 외주가 같은 경사도를 가지도록 하고 분리형 철심의 길이를 철심부의 중공홀의 길이보다 다소 길게 하면 분리형 철심은 중공홀에 밀착이 가능하다.

이 경우 플렌지부(421)와 장착홈(43) 사이에 유격이 발생할 수 있으므로 플렌지부와 장착홈 사이에는 탄성을 가지는 소재로 만들어진 기밀부재(44)가 개재될 수 있다. 기밀부재는 분리용 철심이 통과하는 홀과 나사(45)가 통과하는 홀이 형성되어 플렌지부(421)와 장착홈(43) 사이에 개재될 수 있다. 이와 같이 기밀부재(44)가 개재됨으로써 분리용 철심(42)은 철심부(4)의 중공홀(41)에 밀착되어 결합된다. 이에 따라 전자석의 기능이 온전히 발휘될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전자석 분리장치는 냉각유에 의한 전자석의 냉각 효율을 증대시키며, 유지 보수의 편의성을 확보하고, 일부 구성에 대한 전기적 고장에도 불구하고 자력 발생을 유지할 수 있게 하며, 이때의 자력 손실을 줄일 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 하우징
11 : 마감판재 12 : 나사봉 13 : 너트
2 : 코일유닛
3 : 절연체 31 : 홀
4 : 철심부
41 : 중공홀
42 : 분리용 철심 421 : 플랜지부 422 : 체결홀
43 : 장착홈 431 : 나사홈
44 : 기밀부재
45 : 나사
5 : 단자대
51 : 제1단자 52 : 제2단자 53 : 전선 54 : 입력단 전선
6 : 고정부재 61 : 홈
10 : 강판 20 : 전자석 30 : 벨트 40 : 구동부 50 : 절연유 60 : 철편
100 : 전자석 자동분리기

Claims (4)

1. 전자석을 이용하여 철편을 선별하는 장치로서,
   상기 전자석은,
   내부가 기밀 가능한 하우징,
   상기 하우징 내에 복수가 적층되어 구비되며, 서로 병렬로 연결되는 디스크형 코일유닛,
   상기 코일유닛의 상하 간격을 유지시키는 복수의 절연체 및
   복수의 상기 코일유닛의 중심을 관통하는 철심부
   를 포함하고,
   상기 절연체는 상기 코일유닛들 사이에 개재되고, 상기 철심부를 중심으로 방사상으로 복수가 배치되어 인접한 코일유닛들 사이에 빈 공간을 형성하고,
   상기 코일유닛 외측에 코일유닛의 적층 방향으로 연장되도록 배치되는 나사봉과 상기 철심부에 끼워지고 인접한 코일유닛들 사이에 배치되는 고정부재를 더 구비하고,
   상기 절연체는 일측이 상기 나사봉에 결합되고 다른 일측이 상기 고정부재에 결합되어 위치가 고정되고, 상기 고정부재는 상기 절연체의 두께보다 작은 두께를 가져 고정부재와 코일유닛 사이에 형성된 틈으로 절연유가 이동 가능하며,
   상기 철심부의 하단부는 상기 하우징의 하부를 관통하여 노출되어 있고, 상기 철심부에는 상하 방향으로 중공홀이 형성되어 있으며, 상기 중공홀에는 분리 가능한 분리용 철심이 결합되어 있는
   유냉식 전자석 자동분리기.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 분리용 철심의 하단에는 체결홀이 형성된 플랜지부가 형성되어 있고,
   상기 철심부의 하단에는 상기 플랜지부를 수용하는 장착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
   유냉식 전자석 자동분리기.
4. 제1항에서,
   상기 하우징의 개방된 하단부를 막는 마감판재가 구비되고,
   복수의 상기 나사봉이, 상기 마감판재와 상기 하우징을 상하로 관통하고 각 나사봉에 너트들이 체결됨으로써 상기 마감판재가 상기 하우징에 결합되는 것을 특징으로 하는
   유냉식 전자석 자동분리기.

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