KR101834165B1 - 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체와 그 제조방법 - Google Patents

콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체와 그 제조방법을 개시한 다. 본 발명의 라이너 링은, 요동관이 마모 플레이트 본체와 슬라이딩 접촉을 시작하는 초기영역 및 요동관이 마모 플레이트 본체와 슬라이딩 접촉을 종료하는 말기영역에 대응하는 부위에 내마모성이 큰 재질의 제1 링 부재와; 상기 제1 링부재를 제외한 영역에서 내마모성이 낮은 재질의 제2 링 부재; 및 이들 제1,2 링부재 사이에 형성된 수직방향 접합부와 원주방향 접합부를 갖는 접합부를 포함한다. 본 발명의 라이너 링은 내마모성이 크게 요구되는 부위인 제1 링부재가 초경합금 재질로 되고, 나머지 부위인 제2 링 부재를 낮은 내마모성 재질로 형성하여, 마모 플레이트 조립체의 내 마모성을 개선하여 수명을 연장하고, 재료비를 절감할 수 있다.

Description

콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체와 그 제조방법{WEAR PLATE ASSEMBLY FOR CONCRETE PUMP TRUCK AND MEHHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체에 관한 것으로, 특히 내 마모성이 개선된 마모 플레이트 조립체와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 레미콘 차량으로부터 공급받은 콘크리트를 높은 곳으로 압송하기 위한 콘크리트 펌프 트럭의 호퍼에는, 압송 실린더와 연통하도록 한 쌍의 유통구멍이 형성된 마모 플레이트 조립체가 부착된다. 마모 플레이트 조립체에는 호퍼 내에서 요동되면서 압송 실린더와 교대로 연통하여 콘크리트를 공급받아 압송관으로 토출하는 S자 형상의 요동관이 슬라이딩 가능하게 접촉된다.
여기서 마모 플레이트 조립체와 요동관의 상호 슬라이딩 접촉부 및 콘크리트가 통과하는 유통구멍의 내부는 마모에 저항성이 큰 내마모성 재료로 제작된다.
그런데 통상적인 마모 플레이트 조립체에서는 콘크리트 펌핑 작업이 반복됨에 따라, 마모 플레이트 조립체의 유통구멍 내주면에 비대칭 마모가 발생하여 마모 플레이트 조립체의 수명이 단축되고, 또한 요동관의 압송작동에도 문제점을 야기한다.
예컨대, 본 출원인의 특허출원 제10-2015-0068558호에 의하면, 도 6에서, P1은 요동관(1)의 회동 중심이고, P2와 P3는 좌.우 유통구멍(2)의 중심이다. T1과 T2는 마모 플레이트 본체(3)와 슬라이딩하며 P1을 기준으로 회동하는 요동관(1)의 궤적이다. 지점A, B는 각각 요동관(1)의 궤적(T1, T2)이 플레이트 링(4)의 상부면과 만나는 지점이고, 지점 C는 요동관(1)이 최초로 플레이트 링(4)의 상부면과 만나서 연통하기 시작하는 지점이다. L1은 유통구멍(2)의 중심선이고, L2는 요동관(1)의 회동 중심(P1)과 마모 플레이트 본체(3)의 유통구멍(2)의 중심((P2 또는 P3)을 잇는 연장선이다. L3는 지점A, B를 연결하는 연장선으로서 대체로 L2와 평행하다.
여기서, 요동관(1)이 플레이트 링(4)과 슬라이딩 접촉하며 콘크리트 펌핑 작동을 할 때, 지점 A-C-B를 연결하는 좌.우 유통구멍(2)의 영역이 이송되는 콘크리트에 의해 마찰 마모 및 침식 마모작용을 심하게 받게 된다. 즉, 도 6에서 A-C-B를 연결하는 영역의 마모성능이 마모 플레이트의 수명을 결정짓는 주요한 인자가 된다.
이를 위하여 상기 특허출원 제10-2015-0068558호에서는 요동관(1)의 회동 중심(P1)과 좌측 유통구멍(2)의 중심(P2)을 잇는 연장선(L2)을 경계로 하여, 플레이트 링(4)을 내마모성이 다른 재질로 구성하는 것을 제안한 바 있다. 그런데 상기 특허출원은 플레이트 링(4)을 중심으로 한 내마모성 개선에 주안점을 둔 것으로서,유통구멍(2)의 내주면에 각각 압입된 슬리이브(sleeve) 또는 라이너 링(liner ring: 5)(이하 '라이너 링'이라 함)의 마모에 대하여는 별도의 고려를 하지 않았다.
그런데 마모 플레이트 조립체의 전체 내마모성 및 수명을 향상하기 위해서는 플레이트 링(4)뿐만 아니라 라이너 링(5)의 내마모성도 함께 고려가 되어야 한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 요동관(1)이 플레이트 링(4)과 슬라이딩 접촉하며 이루어지는 콘크리트 펌핑 작동에 의해 좌.우 유통구멍(2) 상단의 플레이트 링(4)과, 좌.우 유통구멍(2)의 내부에 압입된, 일반적으로 고 크롬강 재질의 라이너 링(5)이 콘크리트와의 접촉으로 마모가 진행된다. 펌핑작동 시간이 지남에 따라, 도 6의 A-C-B를 연결하는 영역에 해당하는 라이너 링(5)의 부위가 완전히 마모되면, 마모 플레이트 본체(3)의 내부로의 마모작용이 급속히 진행되어, 마모 플레이트 본체(3)의 교체가 필요하게 된다.
따라서 라이너 링을 포함한 마모 플레이트 조립체의 내마모 성능을 개선할 수 있는 구조 및 방법에 대한 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 내마모성이 개선된 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 내마모성이 개선된 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 관점에 따른 마모 플레이트 조립체는, 한 쌍의 유통구멍이 이격되게 형성된 마모 플레이트 본체와, 각 유통구멍에 결합되어 요동관과 슬라이딩 접촉하는 링 형상의 플레이트 링 및, 플레이트 링의 하부에 결합된 라이너 링을 포함하는 마모 플레이트 조립체에 있어서,
상기 라이너 링은, 상기 요동관이 마모 플레이트 본체와 슬라이딩 접촉을 시작하는 초기영역 및 요동관이 마모 플레이트 본체와 접촉을 종료하는 말기영역에 대응하는 부위에 내마모성이 큰 재질의 제1 링 부재와; 상기 제1 링부재를 제외한 영역에서 내마모성이 낮은 재질로 된 제2 링 부재; 및 이들 제1,2 링부재 사이에 형성된 수직방향 접합부와 원주방향 접합부를 갖는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제1 링부재는 초경합금 재질이고, 제2 링부재는 고크롬강 또는 탄소강 중 하나의 재질일 수 있다.
상기 제1 링 부재의 높이는 라이너 링의 전체 높이의 1/2 ~ 2/3 높이가 될 수 있다.
또, 상기 수직방향 접합부의 형상은 라이너 링의 높이 방향에서 수직선, 경사선 또는 톱니 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 마모 플레이트 조립체의 제조방법은, 내마모성 재질의 라이너 링의 일부가 소정 높이로 제거된 제2 링부재를 제작하는 단계;와 제2 링부재를 지지부재와 결합하는 단계; 상기 제2 링부재의 절단부위에 대응하도록 제2 링부재보다 더 큰 내마모성 재질의 제1 링부재를 제작하는 단계; 제1 링부재를 제2 링부재와 결합하는 단계; 지지부재와 이에 결합된 제2 링부재의 상부면에 플레이트 링을 결합하는 단계; 및 앞선 단계에서 준비된 부품을 마모 플레이트 본체의 유통구멍 내에 결합하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 링부재는 압입, 열박음, 용접 중 하나의 방법을 사용하여 지지부재에 결합할 수 있다.
또한 제1 링부재는 Cu분말 페이스트틀 사용하여 제2 링부재와 접합될 수 있다.
한편, 제1 링부재는 보수개로 분할하여 접합할 수 있다.
한편, 앞선 단계에서 준비된 부품은 압입, 열박음, 용접 중 하나의 방법을 사용하여 마모 플레이트 본체의 유통구멍 내에 결합할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 된 본 발명에 따른 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체는, 내마모성이 크게 요구되는 부위에 내마모성이 큰 재질의 제1 링부재를 채택하고 나머지 영역은 내마모성이 낮은 재질의 제2 링부재를 조합함으로써, 라이너 링을 포함한 마모 플레이트 조립체의 내마모성을 개선하여 수명을 연장할 수 있고 재료비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하면 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마모 플레이트 조립체의 평면도로서, 요동관과의 작동관계를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 II선을 따른 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마모 플레이트 조립체의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이너 링의 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이너 링의 구성을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3a 또는 도 3b의 F방향에서 본, 라이너 링의 접합부의 여러 실시예의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마모 플레이트 조립체의 제조방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 6은 종래 마모 플레이트 조립체의 구성을 기하학적으로 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 도6에서 마모 플레이트 조립체의 마모작용을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 콘크리트 펌프 및 마모 플레이트 조립체의 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마모 플레이트 조립체(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 요동관(10)이 슬라이딩 접촉한 상태로 회동 중심을 기준으로 좌우로 회동하면서 콘크리트를 펌핑하는데 필요한 핵심부재이다.
마모 플레이트 조립체(20)는, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 좌측 및 우측 콘크리트 유통구멍(22)이 형성된 마모 플레이트 본체(24)와, 각각의 유통구멍 (22)에 분리가능하게 마모 플레이트 본체(24)에 결합된 한 쌍의 플레이트 링(26)을 포함한다. 그리고 유통구멍(22)의 내주면에는 강철 재질로 별도 제작된 링 형상 지지부재(27)에 원통 형상 라이너 링(28)이 결합된다. 한편, 마모 플레이트 본체(24)의 가장자리에는 호퍼에 결합하기 위한 복수의 볼트 구멍(30)이 형성된다.
여기서, 마모 플레이트 조립체(20)에서 좌측 및 우측의 유통구멍(22)에 결합된 플레이트 링(26) 및 라이너 링(28)은 동일한 대칭인 구성이므로, 설명의 편의를 위하여 좌측 유통구멍(22)에 결합된 플레이트 링(26) 및 라이너 링(28)을 기준으로 설명한다.
도 1에서 지점 A, C, B를 연결하는 영역은, 도 6에서 살펴본 바와 마찬가지로, 마모 플레이트 본체(24)의 좌측 유통구멍(22)에 결합된 플레이트 링(26)에 요동관(10)이 슬라이딩 접촉을 하면서 콘크리트 펌핑 작동을 할 때, 요동관(10)이 슬라이딩 접촉을 시작하여 콘크리트가 좌측 유통구멍(22)으로 유입되기 시작하는 초기영역이다. 따라서 A-C-B를 연결하는 영역은, 비교적 좁은 단면의 영역으로서 고압으로 유동하는 콘크리트의 속도에 의해 마찰 마모 및 침식 마모작용을 심하게 받는 영역이 된다. 마찬가지로, 도 1에 도시되지는 않았지만, 우측 유통구멍 (22)에 대해서는 요동관(10)이 플레이트 링(26)과의 슬라이딩 접촉을 종료하는 영역, 즉 좌측 유통구멍(22)의 A-C-B를 연결하는 영역의 대칭되는 영역이 될 것이다. 따라서 이들 A-C-B를 연결하는 영역 및 대칭되는 영역의 플레이트 링(26) 및 마모 링(28)의 내마모성이 마모 플레이트 조립체(20)의 수명을 좌우하게 된다.
본 발명은 라이너 링(28)의 관점에서 내마모 성능을 개선하고자 하는 것이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이너 링(28)은 상기 A-C-B를 연결하는 영역의 기술개량에 대한 것에 초점을 두고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이너 링(28)은, 요동관(10)이 플레이트 링(26)과 슬라이딩 접촉을 시작하는 작동 초기 및 요동관(10)이 플레이트 링(26)과 슬라이딩 접촉을 종료하는 작동 말기에 대응하는 영역에, 내마모성이 큰 재질의 제1 링 부재(28a)가 구비되고, 상기 제1 링부재(28a)를 제외한 영역에서 내마모성이 낮은 재질의 제2 링 부재(28b)가 구비된다.
즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링 부재(28a)는 도 1에서 A-C-B를 연결하는 영역에 대응하고, 이 A-C-B를 연결하는 영역을 제외한 영역은 제2 링 부재 (28b)에 해당한다. 제1 링 부재(28a)과 제2 링 부재(28b)의 연결결합은, 수직 방향의 접합부(28c)와 원주 방향의 접합부(28d)에 의해 이루어진다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 링부재(28a)는 내마모성이 큰 초경합금 재질이고, 제2 링부재 (28b)는 제1 링부재(28a)보다 내마모성이 낮은 재질, 예컨대 고크롬강 또는 탄소강일 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제2 링부재(28b)보다 내마모성이 큰 재질의 제1 링부재(28a)을 사용하는 것이므로, 이들의 조합은 무수히 많을 수 있다.
이때, 제1 링 부재(28a)의 높이는 라이너 링(28)의 전체 높이의 1/2 ~ 2/3 높이가 바람직하지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 링부재(28a)의 높이가 라이너 링(28)의 전체 높이의 1/2 이하가 되면 초경합금 재질인 제1 링 부재(28a)의 부분이 적으므로 강성이 낮고 내마모 기한이 단축된다.
반면에, 제1 링 부재(28a)의 높이가 2/3 이상이 되면 초경합금 재질의 제1 링부재(28a)부분이 많아지므로 강성 및 내마모 기한은 증가하나 재료비 부담이 증가한다.
도 4는 제1 링부재(28a)와 제2 링부재(28b)의 연결영역 중에서 수직 방향 접합부(28c)의 형상에 대한 예시적인 다양한 예를 도시한다.
도 4(a)는 제1 링부재(28a)와 제2 링부재(28b)의 높이방향으로 연장하는 수직방향 접합부(28c)가 직선으로 뻗은 직선 접합부(28c1)의 예이고, 도 4(b)와 4(c)는 경사방향을 달리하는 경사 접합부(28c2, 28c3)를 도시하며, 도 4(d)는 톱니 형상 접합부(28c4)를 나타낸다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 접합부의 형상 및 구성을 다양하게 할 수 있음은 물론이다.
다음은 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 일 실시예에 따른 마모플레이트 조립체를 제조하는 방법을, 도 5를 참조하여 간단히 설명한다.
먼저, 라이너 링(28)의 제조 방법을 설명한다. 고 크롬강 재질의 라이너 링(28)에서 도 1, 3의 A-C-B 영역에 해당하는 부위를 소정 높이, 예컨대 전체 라이너 링(28) 높이의 1/3 만큼 절단하고 제거하여 제2 링부재(28b)를 마련한다(S1).
다음, 단계 S1에서 준비된 제2 링부재(28b)를 강철 재질의 링 형상 지지부재 (27)와 결합한다(S2). 이때, 결합방법은 압입, 열박음, 용접 등 다양한 방법이 채용될 수 있다.
한편, 제2 링부재(28b)에서 1/3 높이만큼 절단된 부위에 해당하는 치수 및 형상을 갖는 초경합금 재질의 제1 링부재(28a)를 제작한다(S3).
단계 S3에서 준비된 제1 링부재(28a)를 Cu분말 페이스트틀 사용하여, 제2 링부재(28b)에서 1/3 높이만큼 절단된 부위에 접합한다(S4).
다음으로, 링 형상의 지지부재(27)와 이에 결합된 제1,2 링부재(28a, 28b)를 포함하는 라이너 링(28)의 상부면에 초경합금 재질의 플레이트 링(26)을 브레이징으로 접합한다(S5).
단계 S5에서 준비된 부품을 마모 플레이트 본체(24)의 유통구멍(22)내에 결합한다 (S6). 여기서, 결합방법은 압입, 열박음, 용접 등 다양한 방법이 채용될 수 있다.
한편, 본 발명의 변형예로서 라이너 링(28)의 수직방향 접합부(28c)와 원주방향 접합부(28d)에, 제1,2 링부재(28a, 28b)의 결합력을 증가하고, 또한 이들의 접합에 사용된 Cu분말 페이스트가 용융되어 외부로 누출되지 않게 수용하도록, 돌출부와 오목부로 구성된 요철구조를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 요철구조는 수직방향 접합부(28c)와 원주방향 접합부(28d)의 전체 길이에 걸쳐 또는 일부 길이에 국부적으로 연속적 또는 불연속적으로 형성될 수 있다.
또 다른 변형예로서 단계 S3에서, 제1 링부재(28a)를 복수개로 분할하여 Cu분말 페이스트와 같은 용제를 사용하여 접합할 수도 있다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 링부재(28a)를 3개의 부재(28a1, 28a2, 28a3)로 분할하여 접할 할 수도 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 제1 링부재(28a)를 분할하는 개수를 다양하게 할 수 있음은 물론이다. 이는 제작 및 접합작업을 쉽게 하는 이점이 있다.
상기 기재는 본 발명의 바람직한 실시예를 기술한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 범위 내에서 여러 변경, 수정이 가능함을 이해하여야 한다.
20: 마모 플레이트 조립체 22: 유통구멍
24: 마모 플레이트 본체 26: 플레이트 링
27: 지지부재 28: 라이너 링
28a: 제1 링부재 28b: 제2 링부재
28c: 접합링

Claims (9)

  1. 한 쌍의 유통구멍이 이격되게 형성된 마모 플레이트 본체와 상기 각 유통구멍에 결합되어 요동관과 슬라이딩 접촉하는 링 형상의 플레이트 링 및 플레이트 링의 하부에 결합된 라이너 링을 포함하는 마모 플레이트 조립체에 있어서,
    상기 유통구멍의 내주면에 강철 재질의 링 형상 지지부재가 결합되고,
    상기 라이너 링은 상기 지지부재의 내주면에 결합되면서, 상기 요동관이 마모 플레이트 본체와 슬라이딩 접촉을 시작하는 초기영역 및 요동관이 마모 플레이트 본체와 접촉을 종료하는 말기영역에 대응하는 부위에 초경합금 재질로 된 제1 링 부재와;
    상기 제1 링부재를 제외한 영역에서 고크롬강 또는 탄소강 중 하나의 재질로 된 제2 링 부재; 및
    이들 제1,2 링부재 사이에 형성된 수직방향 접합부와 원주방향 접합부를 Cu분말 페이스트로써 브레이징 접합하는 접합부를 포함하고서,
    상기 제1 링 부재는, 상기 요동관의 회동작동의 궤적이 상기 플레이트 링의 상부면과 연통을 시작 또는 종료하는 지점과 상기 유통구멍과 완전히 연통하는 지점을 각각 연결하는 호 형상 부위의 영역에 대응하여 구비되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 링 부재의 높이는 라이너 링의 전체 높이의 1/2 ~ 2/3 높이로 형성된, 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수직방향 접합부의 형상은 라이너 링의 높이 방향에서 수직선, 경사선 또는 톱니 형상 중 어느 하나로 형성된, 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체.
  5. 내마모성 재질의 라이너 링의 일부가 소정 높이로 제거된 제2 링부재를 제작하는 단계;와
    제2 링부재를 지지부재와 결합하는 단계;
    상기 제2 링부재의 절단부위에 대응하도록 제2 링부재보다 더 큰 내마모성 재질의 제1 링부재를 제작하는 단계;
    상기 제1 링부재를 제2 링부재와 결합하는 단계;
    상기 지지부재와 이에 결합된 제2 링부재의 상부면에 플레이트 링을 결합하는 단계; 및
    상기 플레이트 링이 결합된 지지부재 및 제1,2 링부재를 마모 플레이트 본체의 유통구멍 내에 결합하는 단계; 를 포함하는 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 링부재는 압입, 열박음, 용접 중 어느 하나의 방법을 사용하여 지지부재에 결합되는, 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 링부재는 Cu분말 페이스트틀 사용하여 제2 링부재와 접합된, 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 링부재는 복수개로 분할하여 접합하는,콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 플레이트 링이 결합된 지지부재 및 제1,2 링부재를 마모 플레이트 본체의 유통구멍 내에 결합하는 단계는, 압입, 열박음, 용접 중 하나의 방법을 사용하는, 콘크리트 펌프용 마모 플레이트 조립체의 제조방법.
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