KR102002713B1 - 드럼 절단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 드럼 절단 장치는, 베이스(110); 상기 베이스의 일 부분에 회전 가능하게 설치되되 절단 대상인 드럼을 지지하기 위한 디스크(120); 상기 베이스의 일 부분에 설치되되, 수직 방향으로 상승 또는 하강하는 절단장치 승강부(140); 및 상기 절단장치 승강부(140)에 설치되는 절단장치(130)를 포함하여 구성된다.

Description

드럼 절단 장치{DRUM CUTTING APPARATUS}
본 발명은 드럼 절단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원자력 관련 시설에서 사용된 드럼 형태의 방사선 폐기물의 처리에 필요한 공간을 감소시키기 위하여, 방사선 폐기물인 드럼을 원하는 형태로 자동으로 절단하기 위한 장치에 관한 것이다.
원자력 발전소 또는 원자력 관련 연구소들에서는 다양한 형태의 방사선 폐기물이 지속적으로 발생하는데, 그 중 드럼 형태의 폐기물들이 방사선 폐기물의 큰 부분을 차지하고 있다.
방사선 폐기물을 처리장은 기피 시설로서, 시설 확장에 항상 어려움을 겪고 있으므로, 기존의 공간을 최대로 활용하는 것은 매우 중요한 문제이다. 자연히 방사선 폐기물의 부피를 감소시키는 것은 방사선 폐기물 처리에 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.
드럼의 경우 내부가 비어 있는 용기의 형태를 가지고 있으므로, 드럼을 그대로 처리할 경우 공간의 낭비가 크게 된다. 그러므로, 근래에는 도 1에 도시된 것과 같이 작업자가 드럼(500)을 조그만 절단편(503)으로 절단하게 된다. 다수 개의 드럼(500)으로부터 만들어진 절단편들(503)은 온전한 드럼의 몸체(502)에 수용된 상태로 처리하게 되면, 드럼이 차지하는 공간을 크게 감소시킬 수 있게 된다. 그렇지만, 드럼의 절단 작업은 작업 성격상 밀폐된 협소한 공간에서 수작업으로 이루어지고 있으므로, 작업의 효율성이 떨어질 뿐만 아니라, 작업자의 건강을 위협하게 된다.
종래에도 드럼을 절단하는 장치가 개시된 바 있다. 그렇지만, 도 2 및 도 3에 도시된 종래의 드럼 절단 장치는 절단용 커팅날을 이용하여 드럼을 수평방향으로 절단하는 기능만 수행할 뿐이므로, 도 1에 도시된 절단편(503)과 같은 형태로 절단하는 것은 불가능하여, 방사선 폐기물 처리에 적용되기에는 한계가 있다(특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). 더 나아가 도 2에 도시된 형태의 드럼 절단 장치는 드럼을 장치에 로딩(드럼을 절단 장치에 놓는 작업)하고 언로딩(절단이 마무리된 드럼을 절단 장치로부터 떼어놓는 작업)하는데 있어서 번거로운 작업이 필요하고, 도 3에 도시된 형태의 드럼 절단 장치는 드럼을 가로 방향으로 눕힌 상태에서 소정 높이까지 올린 상태에서 장치에 로딩해야 하므로, 협소한 공간에서 드럼 절단 작업이 이루어져야 하는 방사선 폐기물 처리 작업에 적용되기에는 한계가 있다.
한국 등록특허 제10-1444595호(등록공고일: 2014.10.06.) 한국 공개특허공보 제10-2016-0131817호(공개일: 2016.11.16.)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 협소한 공간에서 쉽게 드럼을 절단하여 절단편으로 만들 수 있을 뿐만 아니라, 작업자가 큰 힘과 시간을 들이지 않고 드럼을 절단 장치에 로딩할 수 있도록 하는 드럼 절단 장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 드럼 절단 장치는, 베이스(110); 상기 베이스의 일 부분에 회전 가능하게 설치되되 절단 대상인 드럼을 지지하기 위한 디스크(120); 상기 베이스의 일 부분에 설치되되, 수직 방향으로 상승 또는 하강하는 절단장치 승강부(140); 및 상기 절단장치 승강부(140)에 설치되는 절단장치(130)를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 절단장치 승강부(140)는, 수직 방향으로 형성되되 외주면이 매끄러운 가이드봉(141), 상기 가이드봉과 평행하게 형성되되 외주면에 나사산이 형성된 나사봉(142), 그리고 상기 가이드봉(141) 및 상기 나사봉(142)을 따라 상승 또는 하강하는 승강요소(143)를 포함하되, 상기 절단장치(130)는 상기 승강요소(143)에 고정된다.
더 나아가, 상기 승강요소(143)는 내주면이 매끄러운 슬라이딩 관통부(145) 및 내주면에 나사산이 형성된 나사산 관통부(146)를 포함하되, 상기 나사봉(142)은 상기 나사산 관통부(146)와 나사결합되고, 상기 가이드봉(141)은 상기 슬라이딩 관통부(145)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 나사봉(142)의 회전에 의하여 상기 승강요소(143)가 수직방향으로 상승 또는 하강하게 되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 나사봉(142)의 일단에 결합되어 상기 나사봉(142)을 회전시키는 구동수단이 더 구비될 수 있다.
상기 디스크(120)는 전자석을 더 구비하되, 상기 전자석의 작동에 의하여 상기 디스크(120) 상에 로딩된 드럼(500)의 움직임을 구속할 수 있다. 더 나아가, 상기 디스크(120)에 결합되어 상기 디스크(120)를 회전시키는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더 나아가, 본 발명에 따른 드럼 절단 장치는 크레인 전자석(372)을 더 포함하되, 상기 크레인 전자석(372)은 상기 드럼의 상단과 자기력에 의하여 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 드럼 절단 장치는 드럼을 수평 방향 뿐만 아니라 수직 방향으로 절단하여 절단편을 얻을 수 있어, 종래의 드럼 절단 장치와는 다르게 방사선 폐기물 처리에 적용될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 드럼 절단 장치는 드럼을 로딩하거나 또는 언로딩하는데 있어서 복잡한 조작 절차 또는 큰 힘을 필요로하지 아니하므로, 방사선 폐기물 처리 시설같이 협소한 공간에서도 작업자가 편리하게 드럼 절단 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 방사선 폐기물인 드럼이 절단되어 또 다른 드럼에 수용되는 형태를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 드럼 절단 장치를 도시한 것이다.
도 4은 제1 실시예에 따른 드럼 절단 장치의 사시도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 드럼 절단 장치의 승강부를 도시한 것이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 드럼 절단 장치의 나사봉 구동 수단을 도시한 것이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 드럼 절단 장치에 드럼이 로딩된 상태를 도시한 것이다.
도 8은 드럼의 절단 방향을 도시한 것이다.
도 9는 드럼 절단 작업을 도시한 플로우차트이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 드럼 절단 장치의 사시도이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 드럼 절단 장치의 사시도이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드럼 절단 장치를 도시한 것이다. 베이스(110)의 일 부분에는 디스크(120)가 회전 가능하게 설치되는데, 위 디스크(120) 위에는 드럼(500)이 로딩된다. 바람직하게는 디스크(120)에는 전자석이 구비되어 있어서, 드럼(500)을 디스크(120) 상에 올려놓은 다음 전자석을 구동시켜서 드럼(500)이 절단 작업 중에 디스크(120) 상에 자기력에 의하여 안정적으로 붙어 있도록 한다.
베이스(110)의 또 다른 부분에는 절단장치 승강부(140)가 설치되는데, 절단장치 승강부(140)는 절단장치(130)가 수직 방향으로 움직일 수 있도록 하기 위한 요소이다. 도 5를 참조하여 절단장치 승강부(140)를 자세히 살펴보면, 절단장치 승강부(140)는 수직인 방향으로 서로 평행하게 배치된 슬라이딩 가이드봉(141) 및 나사봉(142)을 포함하는데, 승강요소(143)가 위 가이드봉(141) 및 나사봉(142)을 따라서 수직 방향으로 상승 또는 하강하게 된다.
승강요소(143)는 슬라이딩 관통부(145)와 나사산 관통부(146)를 포함하는데, 가이드봉(141)은 위 슬라이딩 관통부(145)를, 나사봉(142)은 위 나사산 관통부(146)를 관통하게 된다. 슬라이딩 관통부(145)의 내주면과 가이드봉(141)의 외주면은 돌기가 없이 매끄럽게 형성되어 있으므로, 가이드봉(141)은 승강요소(143)의 수평방향 이동을 구속할 뿐 수직 방향 이동은 전혀 구속하지 아니한다.
나사봉(142)의 외주면에 형성된 나사산과, 나사산 관통부(146)의 내주면에 형성된 나사산은 서로 나사결합된다. 이 때 나사봉(142)이 회전하게 되면 승강요소(143)의 수평방향 이동 또는 수평방향 회전은 가이드봉(141)에 의하여 구속되므로, 승강요소(143)는 수직 방향으로 상승 또는 하강하게 된다.
도 6을 참조하면 나사봉(142)의 하단은 구동수단과 연결되어 있어서 나사봉(142)의 회전이 가능하게 되는데, 본 실시예에서는 스프로켓(162,162)과 체인(163)에 의하여 승강용 구동모터(161)의 구동력이 나사봉(142)으로 전달된다. 본 실시예에서는 승강용 구동모터(161)의 구동력 전달에 체인을 이용하였지만, 기어 등을 포함한 다양한 구동력 전달 방식이 채용될 수 있음을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
절단장치(130)는 드럼(500)을 수직방향 또는 수평방향으로 절단하기 위한 요소로서, 본 실시예에서는 플라즈마 커터를 사용한 방식을 제시하고 있다. 그렇지만 드럼(500)을 절단할 수 있는 요소라고 한다면, 절단날을 비롯하여 다양한 절단 수단들을 사용할 수 있을 것임을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다. 도 4에서 절단장치(130)는 플라즈마 토치(131), 본체(133), 그리고 연결관(132)을 포함하여 구성되는데, 본체(133)에서 발생되는 플라즈마 가스는 연결관(132)을 통하여 토치(131)로 전달되고, 토치(131)에서 발생되는 불꽃에 의하여 드럼의 절단이 이루어진다. 이러한 절단장치(130)는 종래에 사용되는 플라즈마 절단 장치를 그대로 사용할 수 있으므로, 절단장치(130)의 구체적인 구조에 대한 설명은 생략한다.
도 7은 절단 대상인 드럼(500)이 제1 실시예의 디스크(120) 상에 로딩된 상태를 도시하는데, 일단 드럼(500)이 로딩되면 승강요소(143)가 수직 방향으로 상승 또는 하강하게 되고, 이 때 승강요소(143)에 장착된 토치(131)가 도 8에 도시된 것처럼 드럼(500)을 수직 방향(A1)으로 절단하게 된다.
수직 방향(A1) 절단이 마무리되면 작업자는 디스크(120)를 소정 각도 회전시키고 다시 토치(131)는 수직 방향으로(A2)으로 드럼(500)을 절단한다. 위와 같은 수직 방향 절단 작업은 드럼 절단편의 사이즈 또는 개수에 따라 반복 회수가 결정되는데, 예를 들면 통상 90°간격, 즉 드럼(400)을 4곳에서 수직 방향으로 절단하게 된다.
드럼(500)의 수직방향 절단 과정에서, 승강요소(143)는 상승 또는 하강하면서 절단 작업이 이루어지는데, 절단 작업의 효율성을 높이기 위해서는 승강요소(143)가 상승하면서 수직 방향 절단 작업을 하였다면(A1), 다음 번 수직 방향 절단 작업은 승강요소(143)가 하강하면서 수직 방향 절단 작업(A2)을 수행하는 것이 승강요소(143)의 움직임을 최소화할 수 있음을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
승강요소(143)의 높이는 최상단에 고정시킨 상태에서(즉, 승강용 구동모터(161)를 구동하지 아니하는 상태에서), 디스크(120)만 360°회전시키면서 토치(131)를 작동시켜서 드럼(500)을 수평 방향(B1)으로 절단한다. 다음으로 승강요소(143)의 높이를 최하단에 고정시킨 상태에서, 다시 디스크(120)만 360°회전시켜서 드럼(500)을 수평 방향(B2)으로 절단하게 된다.
제1 실시예에서는 디스크(120)에 별도의 구동장치가 구비되지 아니하였으므로, 디스크(120)의 회전은 작업자가 직접 힘을 가하여 이루어질 수 있다. 도 9는 앞에서 설명한 드럼 절단 작업을 플로우 차트로 정리한 것이다. 드럼을 로딩하는 단계(601) 후 드럼을 수직 방향으로 절단하는 단계(602)가 반복되는데, 그 반복 회수는 수직방향 절단선의 개수에 따라 결정된다. 수직 방향 절단이 완료되면(603), 다음으로 수평 방향 절단 단계(605)가 실행된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 드럼 절단 장치(200)를 도시한 것인데, 제1 실시예와 비교하여 디스크(120)를 구동하기 위한 구동수단이 구비된 것을 특징으로 한다. 디스크 구동 모터(261)의 구동력은 체인(264)에 의하여 디스크(120)로 전달된다. 제2 실시예에서 디스크 구동 모터(261)의 구동력 전달에 체인을 이용하였지만, 기어를 포함한 다양한 구동력 전달 수단이 이용될 수 있을 것임을 통상의 기술자라면 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드럼 절단 장치를 도시한 것인데, 제1 실시예 또는 제2 실시예와 비교하여 드럼(500)의 상단을 지지할 수 있는 수단을 더 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 드럼(500)을 디스크(120) 상에 로딩한 뒤 크레인 전자석(372)을 작동시켜서 드럼(500)의 상단이 위 크레인 전자석(372)에 부착되도록 한다. 크레인 전자석(372)은 서포팅 구조물(371) 상에 회전 가능하게 매달려 있기 때문에, 절단 작업 중에 디스크(120) 상의 드럼(500)이 회전하더라도 크레인 전자석(372)은 안정적으로 드럼(500)의 상단에 부착되어 있다.
제1 실시예 또는 제2 실시예에서, 드럼(500)의 수평 방향 절단 작업(B1)이 마무리될 때 드럼(500)의 상단은 더 이상 드럼(500)의 측벽에 의하여 지지되지 못하므로 상태로 낙하하게 된다. 제3 실시예의 경우 크레인 전자석(372)이 드럼(500)의 상단을 붙잡고 있기 때문에 수평 방향 절단 작업(B1)이 마무리되는 순간에 드럼(500) 상단이 갑자기 낙하하여 발생할 수 있는 장치의 손상 또는 소음 발생 문제를 해결할 수 있다.
디스크(120)의 전자석과 크레인 전자석(372)은 모두 자기력을 이용하여 드럼(500)을 구속하는 수단으로서, 작업자 입장에서는 스위치를 올리거나 내리는 것만으로 드럼을 구속하거나 해제하는 것이 가능하므로 협소한 장소에서도 큰 어려움 없이 작업자는 드럼 절단 작업을 진행할 수 있게 된다.
이상 본 발명의 기술적 사상을 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그렇지만 위 설명은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정한 것은 아니며, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 결정될 것이다.
100, 200, 300: 드럼 절단 장치
110: 베이스 120: 디스크
130: 절단장치 131: 토치
132: 연결관 133: 본체
140: 절단장치 승강부 141: 가이드봉
142: 나사봉 143: 승강요소
145: 슬라이딩 관통부 146: 나사산 관통부
161: 승강용 구동모터 162,163: 스프로켓
164, 264: 체인 261: 디스크 구동모터
371: 서포팅 구조물 372: 크레인 전자석

Claims (7)

  1. 원통형 드럼을 수직 또는 수평 방향으로 절단하기 위한 드럼 절단 장치에 관한 것으로서,
    베이스(110);
    상기 베이스의 일 부분에 회전 가능하게 설치되되 절단 대상인 드럼의 하면을 지지하기 위한 디스크(120);
    상기 베이스의 일 부분에 설치되되, 수직 방향으로 상승 또는 하강하는 절단장치 승강부(140);
    상기 절단장치 승강부(140)에 설치되는 절단장치(130); 및
    상기 드럼의 상단과 자기력에 의하여 결합하여 상기 드럼의 상단을 지지하는 크레인 전자석(372)을 포함하되,
    상기 절단장치 승강부(140)는, 수직 방향으로 형성되되 외주면이 매끄러운 가이드봉(141), 상기 가이드봉과 평행하게 형성되되 외주면에 나사산이 형성된 나사봉(142), 그리고 상기 가이드봉(141) 및 상기 나사봉(142)을 따라 상승 또는 하강하는 승강요소(143)를 포함하고, 상기 절단장치(130)는 상기 승강요소(143)에 고정되며,
    상기 승강요소(143)는 내주면이 매끄러운 슬라이딩 관통부(145) 및 내주면에 나사산이 형성된 나사산 관통부(146)를 포함하되, 상기 나사봉(142)은 상기 나사산 관통부(146)와 나사결합되고, 상기 가이드봉(141)은 상기 슬라이딩 관통부(145)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 나사봉(142)의 회전에 의하여 상기 승강요소(143)가 수직방향으로 상승 또는 하강하게 되고,
    상기 디스크(120)는 전자석을 더 구비하되, 상기 전자석의 작동에 의하여 상기 디스크(120) 상에 로딩된 드럼(500)의 움직임을 구속하며
    상기 승강요소(143)의 승하강 운동을 통하여 수직 방향 절단이 마무리되면 디스크(120)를 소정 각도 회전시킨 다음 다시 수직 방향 절단을 반복하되,
    수직 방향 절단이 마무리된 다음에는 승강요소(143)를 소정 높이에 고정시킨 상태에서 디스크(120)만 회전시켜 드럼을 수평방향으로 절단하는 것을 특징으로 하는 드럼 절단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 나사봉(142)의 일단에 결합되어 상기 나사봉(142)을 회전시키는 구동수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 드럼 절단 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 디스크(120)에 결합되어 상기 디스크(120)를 회전시키는 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 절단 장치.
  7. 삭제
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