KR101998767B1 - 커플링 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 설비 - Google Patents

커플링 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전단부에 개구가 구비되는 커플링 본체, 커플링 본체의 전단부의 내외주면에서 자유롭게 돌출될 수 있도록 커플링 본체에 삽입되는 볼 부재, 커플링 본체의 전단부에 구비된 개구의 연장 방향으로 전후진할 수 있도록 전단부의 외주면에 지지되고, 전후진에 의해 볼 부재의 돌출을 단속하는 링 부재, 전단부에 구비된 개구의 연장 방향으로 링 부재를 탄성 지지하도록 커플링 본체의 외주면에 배치되는 탄성 부재, 커플링 본체의 후단부측에 가해지는 사용자의 악력을 이용하여 링 부재를 당기도록 형성되는 파지 유닛을 포함하는 커플링 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 장치로서, 용기에 구비된 주입구에 커플링 본체를 체결 및 분리하기 용이한 커플링 장치를 제시한다.

Description

커플링 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 설비{APPARATUS FOR COUPLING AND APPARATUS FOR PROCESSING MOLTEN MATERIAL USING THE SAME}
본 발명은 커플링 장치 및 이를 이용한 용융물 처리 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 체결 및 분리가 용이한 커플링 장치, 및 이를 이용한 용융물 처리 설비에 관한 것이다.
일반적으로 제강 설비에서 성분과 온도가 조절된 용강은 래들에 담겨 연속주조 설비로 이송되어 주편으로 주조된다. 예컨대 제강 설비에서 전로 정련과 2차 정련 등이 종료되면, 정련된 용강을 래들에 출강한다. 이후, 래들을 연속주조 설비로 이송하여 래들 터렛에 안착시키고, 래들의 출강구에 노즐을 장착하고, 출강구를 개방하여 래들에 담긴 용강을 턴디시로 공급한다. 턴디시의 용강 레벨이 적절하게 조절되면, 턴디시의 출강구를 개방하고, 출강구에 연결된 침지 노즐을 통하여 주형으로 용강을 주입하며 주편의 연속주조를 개시한다.
연속주조가 수행되는 동안, 턴디시의 용강 레벨을 원하는 범위로 유지시키기 위해, 래들의 하부에 구비된 카세트를 이용하여 래들에서 턴디시로 출강되는 용강량을 제어한다. 이를테면, 카세트의 유압 실린더가 래들의 출강구에 부착된 슬라이드 게이트를 작동시켜 래들에서 턴디시로 공급되는 용강량을 제어한다.
유압 실린더에는 유압유를 공급받기 위한 유압 호스가 연결되고, 유압 호스의 주입구는 래들의 외주면에 고정된다. 온도가 약 1600℃에 달하는 고온의 용강이 담긴 래들이 연속주조 설비로 이송된 후 유압 호스의 주입구에 유압유 공급 호스가 연결되고, 수백 bar의 유압유가 유압 실린더로 공급된다. 래들에서의 용강 출강이 종료되면, 래들을 교체하기 전에 유압 호스의 주입구에서 유압유 공급 호스를 분리한다.
유압 호스의 주입구에 유압유 공급 호스를 연결 및 분리할 때 작업자가 래들 위치로 이동해서 작업하기 때문에, 안전 확보를 위해 작업을 신속하게 수행해야 한다. 하지만 유압 호스의 주입구나 유압유 공급 호스의 커플링은 유압유에 노출되기 쉽고, 따라서, 유압유가 묻어있는 경우가 많다. 또한, 하기의 특허문헌 1과 도 1의 (a) 및 (b)를 참고하면, 종래의 커플링은 커플링의 외주를 움켜쥔 후 잡아 당겨 유압 호스의 주입구에 물린 커플링의 조임을 해제하는 구조이다.
따라서, 커플링에 유압유가 묻어 있으면, 윤활 작용에 의하여 핸들링이 어렵다. 이에, 작업자가 작업을 신속히 끝내지 못하여 래들의 고온에 오래 노출되거나, 커플링에 무리한 힘을 가하다가 고온의 래들에 충돌하거나, 커플링의 체결이 불량하여 연속주조 중 유압유가 누출되는 등의 사고가 야기된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
KR 20-2000-0007702 U
본 발명은 간단한 동작으로 조임을 해제할 수 있는 커플링 장치를 제공한다.
본 발명은 힘을 증폭시킬 수 있는 커플링 장치를 제공한다.
본 발명은 체결 및 분리가 쉽고 빠른 커플링 장치와 이를 이용한 용융물 처리 설비를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 커플링 장치는, 전단부에 개구가 구비되는 커플링 본체; 상기 전단부의 내외주면에서 상기 개구의 반경 방향으로 돌출될 수 있도록 상기 커플링 본체에 삽입되는 볼 부재; 상기 개구의 연장 방향으로 전후진할 수 있도록 상기 전단부의 외주면에 지지되고, 상기 전후진에 의해 상기 볼 부재의 돌출을 단속하는 링 부재; 상기 개구의 연장 방향으로 상기 링 부재를 탄성 지지하도록 상기 커플링 본체의 외주면에 배치되는 탄성 부재; 및 상기 커플링 본체의 후단부측에 가해지는 힘을 이용하여 상기 링 부재를 당길 수 있도록 상기 링 부재와 상기 후단부에 연계되는 파지 유닛;을 포함한다.
상기 파지 유닛은, 상기 개구의 연장 방향으로 연장되고, 일측이 상기 링 부재의 외주면에 고정되고, 타측이 상기 커플링 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되는 작동 암; 및 상기 개구의 연장 방향에 교차하는 방향을 중심으로 축 회전되도록 상기 작동 암의 타측에 연결되고, 상기 축 회전에 의해 상기 작동 암을 당기는 작동 핸들;을 포함할 수 있다.
상기 파지 유닛은, 상기 링 부재의 외주면에 돌출 형성되는 작동 판; 상기 작동 판의 후방으로 이격되고, 상기 커플링 본체의 외주면에 돌출 형성되는 고정 판;을 더 포함하고, 상기 작동 암은 일측이 상기 작동 판에 고정되고, 타측이 상기 고정 판을 관통하여 슬라이드 가능하게 지지될 수 있다.
상기 탄성 부재는 상기 작동 판과 상기 고정 판 사이에서 상기 작동 암의 외주면에 설치되고, 상기 작동 판과 상기 고정 판을 탄성 지지할 수 있다.
상기 작동 암은 상기 후단부의 양측으로 이격되어 복수개 배치되고, 상기 파지 유닛은, 상기 후단부에서 이격되고, 복수개의 상기 작동 암의 타측 단부들을 연결하고, 상기 작동 핸들이 지지되는 힌지 축;을 더 포함할 수 있다.
상기 작동 핸들은, 상기 개구의 연장 방향으로 연장되고, 전단이 상기 작동 암의 타측에 연결되는 레버 몸체; 상기 레버 몸체의 전단과 후단 사이에서 돌출되는 돌기; 상기 돌기에서 상기 작동 암의 타측을 향하도록 하향 경사지게 연장되고, 상기 전단부의 후방에서 상기 커플링 본체의 외주면에 돌출 형성된 고정판에 접촉되는 레버 헤드;를 포함할 수 있다.
상기 레버 헤드의 단부는 상기 레버 몸체의 전단의 전방에 위치할 수 있다.
상기 커플링 본체의 후단부에 유압유 공급 호스가 장착되고, 상기 개구는 유압 호스의 주입구가 삽입될 수 있도록 형성되며, 상기 주입구의 외주면을 상기 볼 부재로 직접 또는 간접 가압하여 상기 개구의 내주면에 상기 주입구를 고정시킬 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용융물 처리 설비는, 용융물을 수용할 수 있도록 형성되는 용기; 상기 용기의 일측에 배치되고, 유체가 통과하는 통로가 구비되는 주입구; 전단부가 상기 주입구에 체결될 수 있도록 형성되는 커플링 장치; 상기 커플링 장치의 후단부에 연결되는 유체 공급부;를 포함하고, 상기 커플링 장치는, 후단부 측에 가해지는 힘을 이용하여 상기 전단부의 체결 상태를 조절할 수 있도록 형성된 파지 유닛을 구비한다.
상기 용기의 용융물 배출구에 장착되어 개폐를 조절하는 카세트; 및 상기 카세트와 상기 주입구를 연결하는 유체 주입부;를 포함하고, 상기 커플링 장치를 통해 상기 유체 공급부에서 상기 유체 주입부로 유체를 공급하여 상기 카세트를 작동시킬 수 있다.
상기 커플링 장치는, 상기 주입구를 향하여 연장되는 커플링 본체; 상기 주입구가 삽입될 수 있도록 상기 커플링 본체의 전단부를 관통하여 후단부까지 연장되는 개구; 상기 커플링 본체의 전단부에 삽입되고, 상기 개구의 반경 방향으로 상기 전단부의 내외주면에서 자유롭게 돌출되는 볼 부재; 상기 전단부의 외주면에 상기 개구의 연장 방향으로 전후진 가능하게 지지되고, 상기 파지 유닛에 연동되는 링 부재; 상기 링 부재의 전후진을 탄성 지지하도록 상기 전단부의 외주면에 배치되는 탄성 부재;를 포함하고, 상기 파지 유닛의 작동에 상기 링 부재가 연동되면서 전후진하여 상기 볼 부재의 돌출을 단속할 수 있다.
상기 파지 유닛은 상기 커플링 본체의 후단부측에 가해지는 사용자의 악력을 이용하여 상기 링 부재를 후방으로 당길 수 있도록 상기 링 부재와 상기 커플링 본체에 연계될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 지레 구조가 적용된 파지 유닛을 이용하여, 작업자(또는, "사용자")가 파지 유닛을 누르면서 커플링 본체를 쥐는 간단한 동작만으로 링 부재를 후방으로 당겨 볼 부재의 구속을 해제할 수 있다. 이에, 유압 호스의 주입구에 대한 커플링 본체의 조임을 신속히 해제할 수 있다.
이때, 파지 유닛이 지레 구조이므로 작업자의 악력보다 큰 힘으로 링 부재를 당길 수 있다. 즉, 파지 유닛이 작업자가 가하는 힘을 증폭시켜 커플링 본체의 전단부를 감싸는 링 부재에 전달하기 때문에, 커플링 본체의 조임을 용이하게 해제할 수 있다.
따라서, 호스의 주입구에 커플링 장치를 체결 및 분리하는 작업이 쉽고 빠르게 수행되고, 특히, 작업자가 종래보다 적은 힘을 사용함에도 쉽고 빠른 작업이 가능하여 각종 사고가 예방될 수 있다.
예컨대, 연속주조 설비의 래들에 적용되면, 고온의 용강이 담긴 래들의 유압 호스 주입구에 유압유 공급 호스를 연결 및 분리할 때, 커플링 장치가 유압유에 오염되더라도 작업자의 핸들링이 방해되지 않아서 작업이 매우 신속하고 용이하게 수행될 수 있다. 따라서, 작업자의 부담이 줄어들고, 사고 발생이 방지될 수 있다.
도 1은 종래의 커플링 장치를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 본체의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 본체의 분리 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 본체의 결합 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 파지 유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 제1 상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 제2 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치를 도시한 개략도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 커플링 본체를 분리하여 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 커플링 본체를 분리하여 도시한 분리 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 커플링 본체를 결합하여 도시한 결합 측단면도이다. 이때, 도 3 내지 도 5는 구조가 잘 보이도록 파지 유닛의 도시를 생략하였다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 파지 유닛을 분해하여 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 파지 유닛이 작동하는 모습을 보여주기 위한 제1 상태도이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 파지 유닛이 복원되는 모습을 보여주기 위한 제2 상태도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치(200)는 제철소의 제강 설비와 연속주조 설비를 오가며 용강을 운반하는 래들(10)의 카세트(미도시)에 유압 공급 구조에 적용되어, 유압유에 커플링 장치(200)가 오염되더라도, 파지 유닛(250)을 사용하여 카세트에 연결된 유압 호스의 주입구(11)에 용이하게 체결 및 분리될 수 있는 기술적 특징을 제시한다. 물론, 본 발명의 실시 예는 여러 산업 분야의 유체 전달용 커플링 구조에도 다양하게 적용될 수 있다.
도 2를 참조하여, 래들(10)에 구비되는 유압 호스와 이의 주입구(11)를 설명한다. 우선, 래들(10)은 하부에 출강구(미도시)가 형성되고, 출강구의 용강 출강량을 조절하기 위하여, 래들(10)의 하부에 출강구를 감싸 카세트가 구비된다. 카세트는 유압 실린더를 작동시켜 출강구의 슬라이드 게이트를 작동시키고, 이에 출강구의 개도가 조절된다. 유압 실린더는 유압유를 공급받아 작동하며, 카세트에는 유압 호스가 연결되고, 유압 호스의 주입구(11)는 래들(11)의 외주면 하부에 고정된다.
래들(10)이 연속주조 설비로 운반되어 래들 터렛(미도시)에 안착되면, 주입구(11)에 유압유 공급 호스(미도시)를 연결한 후, 유압유(L)를 공급하고, 카세트를 작동시켜 용강의 출강을 개시한다. 용강의 출강이 종료되면, 유압유(L)의 공급을 단속한 후 주입구(11)에서 유압유 공급 호스를 분리한다. 이처럼 유압 호스의 주입구(11)와 유압유 공급 호스는 상시 연결되는 것이 아니고, 서로 탈착이 용이해야 한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치(200)가 유압유 공급 호스에 구비될 수 있고, 주입구에 탈착 가능하게 체결되면서 유압유 공급 호스와 주입구를 연결시킬 수 있다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치(200)는 주입구(11)의 외주에 탈착 가능하게 체결되는 커플링 장치(200)로서, 주입구(11)가 탈착 가능하게 삽입되도록 전단부(215)에 개구(H)가 구비되는 커플링 본체(210), 전단부(215)의 내외주면에서 개구(H)의 반경 방향(r)으로 자유롭게 돌출될 수 있도록 커플링 본체(210)에 삽입되는 볼 부재(220), 개구(H)의 연장 방향(h)으로 전후진할 수 있도록 전단부(215)의 외주면에 지지되고, 전후진에 의해 볼 부재(220)의 돌출을 단속하는 링 부재(230), 개구(H)의 연장 방향(h)으로 링 부재(230)를 탄성 지지하도록 커플링 본체(210)의 외주면에 배치되는 탄성 부재(240), 및 커플링 본체(210)의 후단부(211)측에 가해지는 힘 예컨대 사용자의 악력을 이용하여 링 부재(230)를 당길 수 있도록 링 부재(230)와 후단부(211)나 커플링 본체(210)에 연계되는 파지 유닛(250)을 포함한다. 예컨대 파지 유닛(250)은 링 부재(230)와 후단부(211)에 연계되거나, 링 부재(230)와 커플링 본체(210)에 연계된다.
한편, 후단부(211)측에 가해지는 힘은 사용자의 악력 외에도 다양할 수 있고, 예컨대 로봇 팔에 의한 조임이나, 렌치 등의 수공구로 조이는 힘 등을 다양하게 포함할 수 있다.
이하에서 구조를 설명할 때, 전방은 개구(H)의 연장 방향 중, 주입구(11)를 향하는 방향이고, 후방은 그 반대 방향을 의미한다. 즉, 전방은 주입구(11)에 가까워지는 방향이고, 후방은 주입구(11)로부터 멀어지는 방향이다.
주입구(11)는 래들(10)의 외주면 소정 위치에 설치되어 위치가 고정될 수 있다. 주입구(11)는 래들(10)의 외주면에 돌출되는 니플(11a), 니플(11a)의 외주면을 둘러 형성되는 고정 링(11b), 고정 링(11b)에서 래들(10)의 외주면측으로 이격되어 니플(11a)의 외주면을 둘러 형성되는 지지 링(11c)을 포함할 수 있다.
니플(11a)의 외경은 개구(H)의 전방 영역의 내경보다 작을 수 있고, 개구(H)의 후방 영역의 내경과 같을 수 있다. 고정 링(11b)의 돌출 높이는 개구(H)의 전방 영역의 내경과 니플(11a)의 외경과의 차이만큼 형성될 수 있다. 여기서, 개구(H)의 전방 영역은 볼 부재(220)가 삽입된 소정 영역을 의미하고, 개구(H)의 후방 영역은 전방 영역을 제외한 개구(H)의 나머지 영역을 의미한다.
니플(11a)을 개구(H)의 전방 영역에 삽입하고, 링 부재(230)를 전방으로 이동시켜 전단부(215)를 잠그면, 볼 부재(220)가 링 부재(230)에 접촉되어 개구(H)의 중심측으로 가압되면서 돌출이 단속된다. 이에, 고정 링(11b)에 볼 부재(220)가 체결되어 주입구(11)와 커플링 본체(210)가 결합될 수 있다.
커플링 본체(210)의 후단부(211)에는 유압유 공급 호스(미도시)가 장착될 수 있고, 유압유 공급 호스는 개구(H)에 연통할 수 있다. 유압유 공급 호스가 개구(H)에 유압유(L)를 공급하면, 주입구(11)로 유압유(L)가 공급되고, 주입구(11)가 연결된 유압 호스(미도시)로 유압유가 유입되어 카세트에 유압유가 공급될 수 있다.
파지 유닛(250)을 이용하여 링 부재(230)를 후방으로 당겨 전단부(215)를 열면, 링 부재(230)에 의한 볼 부재(220)의 가압이 해제되어 볼 부재(220)가 개구(H)의 내외측으로 자유롭게 돌출 가능한 상태가 되면서 볼 부재(220)와 고정 링(11b)의 체결이 해제된다. 이때, 커플링 본체(210)를 후방으로 당겨서, 니플(11a)을 개구(H)에서 분리시킬 수 있다.
커플링 본체(210)는 사용자의 핸들링이 용이하도록 형성될 수 있다. 커플링 본체(210)는 일체형이나 분리형으로 형성되며, 실시 예에서는 분리형으로 형성되는 커플링 본체(210)를 예시한다.
커플링 본체(210)는, 파이프 형상으로 형성되고, 유압유 공급 호스에 연결되며, 사용자가 파지할 수 있는 길이로 연장되는 후단부(211), 너트 형상으로 형성되고, 후단부(211)의 전방에서 후단부(211)의 외주면을 감싸는 제1몸체(212), 파이프 형상으로 형성되고, 외주면에 나사산이 형성되며, 제1몸체(212)에서 전방으로 돌출되는 연결부(213), 너트 형상으로 형성되고, 연결부(213)의 전방에 배치되며, 연결부(213)에 나사 결합될 수 있도록 형성되는 제2몸체(214), 및 제2몸체(214)의 전방에서 제2몸체(214)에 결합되고, 파이프 형상으로 형성되며, 개구(H)가 구비되는 전단부(215)를 포함할 수 있다. 후단부(211)와 제1몸체(212)와 연결부(213)와 제2몸체(214)와 전단부(215)는 개구(H)의 연장 방향(h)으로 정렬되어 서로 결합되고, 개구(H)는 연장 방향으로 연장되어 이들의 중심축을 따라 후단부(211)까지 구비될 수 있다. 이때, 전단부(215)의 외경은 주입구(11)의 외경보다 크고 제2몸체(214)의 외경보다 작을 수 있다. 커플링 본체(210)의 형상은 이에 특별히 한정하는 것이 아니다. 볼 부재(220)와 링 부재(230)를 이용하여, 주입구(11)의 외주를 조일 수 있는 다양한 구조로 변형될 수도 있다.
개구(H)는 래들(10)에 구비된 유압 호스(미도시)의 주입구(11)가 삽입될 수 있도록 형성되는데, 전방 영역의 내경은 주입구(11)의 외경보다 크고, 후방 영역의 내경은 주입구(11)의 외경과 같을 수 있다. 전단부(215)의 내주면에 전방 영역과 후방 영역의 경계가 형성되고, 경계의 단턱에 주입구(11)가 접촉될 수 있다.
볼 부재(220)는 개구(H)의 연장 방향(h)을 중심으로 방사상으로 배치되고, 전단부(215)의 전방 영역에서 전단부(215)를 개구(H)의 반경 방향(r)으로 관통하여 삽입될 수 있다. 볼 부재(220)는 개구(H)의 전방 영역에 삽입되는 주입구(11)의 고정 링(11b)에 접촉될 수 있도록, 그 직경이 전단부(215)의 전방 영역의 두께보다 클 수 있다. 전단부(215)에는 볼 부재(220)를 수용하는 환형의 홈이 복수개 형성될 수 있다. 환형의 홈은 개구(H)의 반경 방향(r)으로 내부가 개방되고, 볼 부재(220)는 환형의 홈에 수용되어 전단부(215)의 내외주면에서 개구(H)의 반경 방향(r)으로 자유롭게 돌출될 수 있다.
주입구(11)의 외주면을 볼 부재(220)로 직접 또는 간접 가압하여 개구(H)의 내주면에 주입구(11)의 외주면을 고정시킬 수 있고, 이에, 주입구(11)가 개구(H)내에서 그 움직임이 구속될 수 있다.
링 부재(230)는 전단부(215)의 외주면에 지지되며, 이때, 볼 부재(220)가 삽입된 환형의 홈의 외측 개구로부터 후방으로 완전히 이탈될 수 있도록 전단부(215)보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 링 부재(230)는 전단부(215)의 외주면을 감싸도록 형성되어, 개구(H)의 연장 방향(h)으로 전후진할 수 있다. 링 부재(230)는 전후진에 의해 볼 부재(220)의 돌출을 단속할 수 있다.
링 부재(230)가 후진하여 볼 부재(220)측에서 후퇴하면 볼 부재(220)가 수용된 환형의 홈의 개구들 중 전단부(215)의 외주면측에 형성되는 외측 개구가 개방될 수 있다. 이를 링 부재(230)에 의한 전단부(215)의 열림이라 한다. 링 부재(230)가 전진하여 볼 부재(220)측으로 전진하면 환형의 홈의 외측 개구가 폐쇄되면서 볼 부재(220)가 링 부재(230)의 내주면에 접촉되고, 개구(H)의 중심을 향하여 가압된다. 이를 링 부재(230)에 의한 전단부(215)의 잠김이라 한다. 주입구(11)가 개구(H)에 삽입된 상태에서 전단부(215)가 잠기면, 볼 부재(220)에 의해 고정 링(11b)이 구속되어 주입구(11)의 분리가 방지되고, 이를, 주입구(11)와 커플링 본체(210)의 체결이라 한다. 주입구(11)가 개구(H)에 삽입된 상태에서 전단부(215)가 열리면, 볼 부재(220)에 의한 고정 링(11b)의 구속이 해제되고, 주입구(11)와 커플링 본체(210)의 체결이 해제된다. 이때, 볼 부재(220)가 환형의 홈 내에서 자유롭게 이동함에 따라, 주입구(11)를 개구(H)로부터 이탈시킬 때, 고정 링(11b)이 구속됨 없이 원활하게 빠져나올 수 있다. 주입구(11)가 개구(H)에서 완전히 이탈되면, 주입구(11)와 커플링 본체(210)가 분리되었다고 한다.
탄성 부재(240)는 개구(H)의 연장 방향(h)으로 링 부재(230)를 탄성 지지하도록 커플링 본체(210)의 외주면에 배치되는데, 배치 위치는 자유로울 수 있다. 실시 예에서는 후술하는 작동 암(253)의 외주에 배치되는 스프링을 탄성 부재(240)로서 예시한다.
파지 유닛(250)은 커플링 본체(210)의 후단부(211) 측에 가해지는 사용자의 악력을 이용하여 링 부재(230)를 당길 수 있도록 링 부재(230)와 후단부(211)에 연계될 수 있다. 즉, 사용자가 후단부(211)를 쥐면서 이 쥠 동작을 이용하여 파지 유닛(250)을 동시에 작동시켜 링 부재(230)를 당겨 전단부(215)의 잠금을 해제할 수 있고, 즉, 사용자의 손에 유압유가 묻어 미끄러운 상황에서도 얼마든지 주입구(11)와 커플링 본체(210)의 체결을 해제시킬 수 있다. 또한, 파지 유닛(250)의 작동 구조를 보면, 지렛대의 구조로서 쥐는 힘을 증폭시킬 수 있기 때문에, 사용자가 파지 유닛(250)을 가볍게 쥐는 것만으로 보다 큰 힘으로 잠금의 해제가 가능하다. 이에, 사용자의 피로도를 현저히 줄일 수 있다.
파지 유닛(250)은, 링 부재(230)의 외주면에서 돌출 형성되는 작동 판(251), 제1몸체(212)의 외주면에 돌출 형성되는 고정 판(252), 개구(H)의 연장 방향(h)으로 연장되고, 일측이 작동 판(251)을 통해 링 부재(230)의 외주면에 고정되고, 타측이 고정 판(252)을 통해 커플링 본체(210)에 슬라이딩 가능하게 지지되는 작동 암(253), 및 개구(H)의 연장 방향(h)과 반경 방향(r)에 모두 교차하는 방향(폭 방향)을 중심으로 축 회전되도록 작동 암(253)의 타측에 연결되고, 축 회전에 의하여 작동 암(253)을 후방으로 당기는 작동 핸들(256)을 포함할 수 있다.
한편, 파지 유닛(250)는 작동 판(251)과 고정 판(252)이 없고, 작동 암(253)이 링 부재(230)와 커플링 본체(210)에 직접 결합 또는 연결되는 구조도 가능한데, 예컨대 링 부재(230)와 커플링 본체(210)의 각 부분별 내경을 적절히 조정하여, 링 부재(230)의 외경을 상대적으로 크게 하고, 커플링 본체(210) 중 제1몸체(212)의 외경을 링 부재(230)의 외경에 대응하도록 예컨대 동일한 외경으로 형성하고, 제1몸체(212)를 제외한 커플링 본체(210)의 나머지 부분의 외경을 링 부재(230)의 외경보다 상대적으로 작게 함으로써, 작동 암(253)이 직접 장착 또는 관통할 수 있는 여유를 확보할 수 있다. 즉, 파지 유닛(250)의 작동 암(253)의 장착 구조는 다양할 수 있다. 이하, 실시 예의 구조를 이어서 설명한다.
작동 암(253)은 후단부(211)를 중심으로 폭 방향의 양측으로 이격되어 복수개 배치되고, 각각의 일측 예컨대 전단이 결합 부재(254)에 의해 볼트 결합되어 작동 판(251)에 고정되고, 각각의 타측 예컨대 후단이 고정 판(252)을 관통하여 슬라이드 가능하게 지지될 수 있다.
탄성 부재(240)는 작동 판(251)과 고정 판(252) 사이에서 작동 암(253)의 외주면에 설치되고, 양단이 작동 판(251)과 고정 판(252)에 접촉되어 작동 판(251)과 고정 판(252)을 탄성 지지할 수 있다. 물론, 이 외에도, 탄성 부재(240)는 작동 판(251)과 고정 판(252) 사이에서 커플링 본체(210)의 외주면을 감싸도록 설치될 수도 있다.
파지 유닛(250)은 후단부(211)에서 이격되고, 복수개의 작동 암(253)의 타측 단부들을 연결하는 힌지 축(255)을 더 포함하는데, 힌지 축(255)은 중심이 후단부(211)의 상측에 위치하고, 양단이 하향 연장되어 복수개의 작동 암(253)의 타측 단부들에 연결될 수 있다. 힌지 축(255)에 작동 핸들(256)이 지지될 수 있다. 작동 핸들(256)은 개구(H)의 연장 방향(h)으로 연장되고, 전단이 힌지 축(255)을 통하여 작동 암(253)의 타측에 연결되는 레버 몸체(256a), 레버 몸체(256a)의 전단과 후단 사이에서 폭 방향의 양측으로 돌출되는 돌기(256b), 돌기(256b)에서 작동 암(253)의 타측을 향하도록 전방을 향하여 하향 경사지게 연장되고, 전단부(215)의 후방에서 제1몸체(212)의 외주면에 돌출 형성된 고정판(252)에 접촉되는 레버 헤드(256d)를 포함할 수 있다. 이때, 레버 헤드(256d)는 단부가 레버 몸체(256a)의 전단보다 전방에 위치할 수 있다.
이 구조를 보면, 레버 헤드(256d)와 레버 몸체(256a)가 지렛대 구조로서, 작동 핸들(256)이 힌지 축(255)를 중심으로 회전하면, 레버 헤드(256d)가 전진하거나 후퇴하며 고정 판(252)에 힘을 가하고 이 반작용으로 작동 암(253)이 전후진하면서 작동 판(251)을 밀거나 당겨서, 전단부(251)를 잠그거나 열 수 있다.
상술한 바와 같이 형성되는 커플링 장치(200)의 파지 유닛(250)에 의한 작동을 아래에서 설명한다.
도 7을 참조하면, 우선, 사용자의 손(미도시)가 후단부(211)을 쥐며 작동 핸들(256)을 후단부(211)측으로 누르면, 작동 암(253)이 후퇴하며 링 부재(230)을 후방으로 당겨 전단부(215)를 연다. 이에, 볼 부재(220)가 주입구(11)의 외주면에 직간접적으로 가하는 구속력이 해제되고, 이후, 가볍게 커플링 본체(210)를 후방으로 당기는 동작만으로 주입구(11)에서 커플링 본체(210)를 분리시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 주입구(11)가 커플링 본체(210)내에 삽입된 상태에서 사용자의 손이 후단부(211)와 작동 핸들(256)을 쥐는 것을 멈추고, 손을 후단부(211)와 작동 핸들(256)에서 떼면, 탄성 부재(240)가 복원력을 가하여 작동 핸들(256)을 상승시키고, 작동 암(253)을 전방으로 전진시킨다. 이에, 링 부재(230)가 전진하면서 전단부(215)를 잠그고, 이에, 볼 부재(220)가 주입구(11)의 외주면을 직간접적으로 가압하며 구속하여, 주입구(11)와 커플링 본체(210)의 체결을 완료시킬 수 있다.
도 2 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치(200)를 이용한 용융물 처리 설비를 이하에서 설명한다. 이때, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 커플링 장치의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간단히 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 용융물 처리 설비는, 용융물을 수용할 수 있도록 형성되는 용기, 용기의 일측에 배치되고, 유체가 통과하는 통로가 구비되는 주입구(11), 전단부(215)가 주입구(11)에 체결될 수 있도록 형성되는 커플링 장치(200) 및 커플링 장치(200)의 후단부(211)에 연결되는 유체 공급부(미도시)를 포함한다.
이때, 커플링 장치(200)는 커플링 장치(200)의 후단부(211)측에 가해지는 힘을 이용하여 전단부(215)의 체결 상태 예컨대 잠김 및 열림 상태를 조절할 수 있도록 형성된 파지 유닛(250)을 구비할 수 있다.
용융물을 용강을 포함할 수 있고, 용기는 래들(10)을 포함할 수 있고, 유체는 유압유를 포함할 수 있다. 물론 이 외에도, 용융물은 다양한 용융 금속이나 비금속 등을 포함할 수 있고, 용기는 용융물을 수용 가능한 각종 용기일 수 있으며, 유체는 다양한 유체일 수 있다.
또한, 용융물 처리 설비는, 용기의 용융물 배출구 예컨대 출강구에 장착되어 개폐를 조절하는 카세트(미도시) 및 카세트와 주입구(11)를 연결하는 유체 주입부 예컨대 유압 호스를 포함할 수 있다.
용융물 처리 설비는, 커플링 장치(200)를 통해 유체 공급부(미도시) 예컨대 유압유 공급 호스에서 유체 주입부로 유체 예컨대 유압유를 공급하여 카세트의 유압 실린더를 작동시킬 수 있고, 유압 실린더는 출강구에 마련된 슬라이드 게이트를 작동시켜 출강구의 개도를 조절할 수 있다.
커플링 장치(200)는, 주입구(11)를 향하여 연장되는 커플링 본체(210), 주입구(11)가 삽입될 수 있도록 커플링 본체(210)의 전단부(215)를 관통하여 후단부까지 연장되는 개구(H), 커플링 본체(210)의 전단부(215)에 삽입되고, 개구(H)의 반경 방향(r)으로 전단부(215)의 내외주면에서 자유롭게 돌출되는 볼 부재(220), 전단부(215)의 외주면에 개구(H)의 연장 방향(h)으로 전후진 가능하게 지지되고, 파지 유닛(250)에 연동되는 링 부재(230), 링 부재(230)의 전후진을 탄성 지지하도록 후단부(212)의 외주면에 배치되는 탄성 부재(240), 커플링 본체(210)의 후단부측에 가해지는 사용자의 악력을 이용하여 링 부재(230)를 후방으로 당길 수 있도록, 링 부재(230)와 커플링 본체(210)에 연계되는 파지 유닛(250)를 포함할 수 있다. 파지 유닛(250)의 작동에 의해 링 부재(230)가 연동되며 전후진하여 볼 부재(220)의 돌출을 단속할 수 있다. 커플링 장치(200)는 앞서 상세히 설명하였으므로, 이하의 설명을 생략한다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 래들 11: 주입구
200: 커플링 장치 210: 커플링 본체
211: 유압유 공급 호스 220: 볼 부재
230: 링 부재 240: 탄성 부재
250: 파지 유닛 256: 작동 핸들

Claims (12)

  1. 전단부에 개구가 구비되는 커플링 본체;
    상기 전단부의 내외주면에서 상기 개구의 반경 방향으로 돌출될 수 있도록 상기 커플링 본체에 삽입되는 볼 부재;
    상기 개구의 연장 방향으로 전후진할 수 있도록 상기 전단부의 외주면에 지지되고, 상기 전후진에 의해 상기 볼 부재의 돌출을 단속하는 링 부재;
    상기 개구의 연장 방향으로 상기 링 부재를 탄성 지지하도록 상기 커플링 본체의 외주면에 배치되는 탄성 부재; 및
    상기 커플링 본체의 후단부측에 가해지는 힘을 이용하여 상기 링 부재를 당길 수 있도록 상기 링 부재와 상기 후단부에 연계되는 파지 유닛;을 포함하고,
    상기 파지 유닛은,
    상기 개구의 연장 방향으로 연장되고, 일측이 상기 링 부재의 외주면에 고정되고, 타측이 상기 커플링 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되는 작동 암;
    상기 링 부재의 외주면에 돌출 형성되는 작동 판; 및
    상기 작동 판의 후방으로 이격되고, 상기 커플링 본체의 외주면에 돌출 형성되는 고정 판;을 포함하고,
    상기 작동 암은 일측이 상기 작동 판에 고정되고, 타측이 상기 고정 판을 관통하여 슬라이드 가능하게 지지되는 커플링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파지 유닛은,
    상기 개구의 연장 방향에 교차하는 방향을 중심으로 축 회전되도록 상기 작동 암의 타측에 연결되고, 상기 축 회전에 의해 상기 작동 암을 당기는 작동 핸들;을 포함하는 커플링 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄성 부재는 상기 작동 판과 상기 고정 판 사이에서 상기 작동 암의 외주면에 설치되고, 상기 작동 판과 상기 고정 판을 탄성 지지하는 커플링 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 작동 암은 상기 후단부의 양측으로 이격되어 복수개 배치되고,
    상기 파지 유닛은,
    상기 후단부에서 이격되고, 복수개의 상기 작동 암의 타측 단부들을 연결하고, 상기 작동 핸들이 지지되는 힌지 축;을 더 포함하는 커플링 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 작동 핸들은,
    상기 개구의 연장 방향으로 연장되고, 전단이 상기 작동 암의 타측에 연결되는 레버 몸체;
    상기 레버 몸체의 전단과 후단 사이에서 돌출되는 돌기;
    상기 돌기에서 상기 작동 암의 타측을 향하도록 하향 경사지게 연장되고, 상기 전단부의 후방에서 상기 고정판에 접촉되는 레버 헤드;를 포함하는 커플링 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 레버 헤드의 단부는 상기 레버 몸체의 전단보다 전방에 위치하는 커플링 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 커플링 본체의 후단부에 유압유 공급 호스가 장착되고,
    상기 개구는 유압 호스의 주입구가 삽입될 수 있도록 형성되며,
    상기 주입구의 외주면을 상기 볼 부재로 직접 또는 간접 가압하여 상기 개구의 내주면에 상기 주입구를 고정시키는 커플링 장치.
  9. 용융물을 수용할 수 있도록 형성되는 용기;
    상기 용기의 일측에 배치되고, 유체가 통과하는 통로가 구비되는 주입구;
    전단부가 상기 주입구에 체결될 수 있도록 형성되는 커플링 장치;
    상기 커플링 장치의 후단부에 연결되는 유체 공급부;를 포함하고,
    상기 커플링 장치는,
    상기 주입구를 향하여 연장되는 커플링 본체;
    상기 주입구가 삽입될 수 있도록 상기 커플링 본체의 전단부를 관통하여 후단부까지 연장되는 개구;
    상기 커플링 본체의 전단부에 삽입되고, 상기 개구의 반경 방향으로 상기 전단부의 내외주면에서 자유롭게 돌출되는 볼 부재;
    상기 커플링 본체의 후단부에 연계되고, 상기 후단부 측에 가해지는 힘을 이용하여 상기 전단부의 체결 상태를 조절할 수 있도록 형성된 파지 유닛;
    상기 전단부의 외주면에 상기 개구의 연장 방향으로 전후진 가능하게 지지되고, 상기 파지 유닛의 작동에 연동하여 전후진하며 상기 볼 부재의 돌출을 단속하는 링 부재; 및
    상기 링 부재의 전후진을 탄성 지지하도록 상기 후단부의 외주면에 배치되는 탄성 부재;를 포함하고,
    상기 파지 유닛은,
    상기 개구의 연장 방향으로 연장되고, 일측이 상기 링 부재의 외주면에 고정되고, 타측이 상기 커플링 본체에 슬라이딩 가능하게 지지되는 작동 암;
    상기 링 부재의 외주면에 돌출 형성되는 작동 판; 및
    상기 작동 판의 후방으로 이격되고, 상기 커플링 본체의 외주면에 돌출 형성되는 고정 판;을 포함하고,
    상기 작동 암은 일측이 상기 작동 판에 고정되고, 타측이 상기 고정 판을 관통하여 슬라이드 가능하게 지지되는 용융물 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 용기의 용융물 배출구에 장착되어 개폐를 조절하는 카세트; 및
    상기 카세트와 상기 주입구를 연결하는 유체 주입부;를 포함하고,
    상기 커플링 장치를 통해 상기 유체 공급부에서 상기 유체 주입부로 유체를 공급하여 상기 카세트를 작동시키는 용융물 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 파지 유닛은 상기 커플링 본체의 후단부측에 가해지는 사용자의 악력을 이용하여 상기 링 부재를 후방으로 당길 수 있는 용융물 처리 장치.
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