KR102100129B1 - 냉각 드럼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내통 및 외피를 포함하는 냉각 드럼을 제공한다. 위 내통은 좌측 회전축을 갖는 좌측 덮개와 결합한 좌단을 구비하고, 우측 회전축을 갖는 우측 덮개와 결합한 우단을 구비하며, 상기 좌단 및 우단 각각과 이웃한 곳에서 원주 방향을 따라 연장하는 링 형태의 좌측 홈 및 우측 홈을 외표면에 구비하고, 상기 좌측 홈 및 우측 홈을 연통시키면서 상기 원주 방향을 따라 나열된 복수의 슬릿을 상기 외표면에 구비하며, 상기 좌측 홈 및 우측 홈의 바닥에 냉매가 통과하기 위한 복수의 냉매 통과홀을 구비한다. 그리고 위 외피는 상기 좌측 홈, 우측 홈 및 슬릿들을 덮도록 상기 내통을 감싼 상태에서 용접으로 상기 내통에 고정되고, 상기 슬릿들 사이에 위치하는 내통의 외표면과 접촉하는 부위에 상기 용접이 이루어지기 위한 복수의 용접 구멍을 구비한다.

Description

냉각 드럼{COOLING DRUM}
본 발명은 냉각 드럼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 유입된 냉매를 통과시키면서 지속적으로 낮은 온도를 유지하도록 마련된 냉각 드럼에 관한 것이다.
냉각 드럼은 주로 스트립 형태의 소재를 냉각시키기 위해 여러 산업 분야에서 사용되고 있는 것으로서, 냉각 롤이라고 칭해지기도 한다. 냉각 드럼이 사용될 경우, 스트립 형태의 소재는 냉각 드럼의 표면과 접촉하면서 주행하는 것이 일반적인데, 이 과정에서 소재는 냉각 드럼에 열을 빼앗기며 냉각된다.
이러한 냉각 드럼의 일 예가 한국등록특허 제10-1766537호(냉각롤러 및 이를 이용한 원료장입장치)에 개시되어 있다. 이 문헌에 개시된 냉각 드럼에서는 소재와 접촉하는 외면을 구비한 외통이 마련되고, 이 외통의 내부에 내통이 마련된다. 내통의 외면과 외통의 내면 간에는 틈이 형성되어 있는데, 외부로부터 공급된 냉매는 이 틈을 통과하면서 외통의 외면과 접촉하고 있는 소재로부터 열을 빼앗은 후 냉각 드럼의 외부로 배출된다. 내통의 외면에는 외통의 내면과 연결된 다수의 돌기가 마련되는데, 이는 위 틈을 유지시키면서도 외통 및 내통을 함께 회전시키기 위함이다.
한편, 위 문헌의 냉각 드럼과 유사한 냉각 드럼은 한국등록특허 제10-1009702호(연속식 소둔설비용 냉각롤러)에도 소개되어 있다.
한국등록특허 제10-1766537호(냉각롤러 및 이를 이용한 원료장입장치) 한국등록특허 제10-1009702호(연속식 소둔설비용 냉각롤러)
냉각 드럼은 냉각하려는 소재의 종류에 따라 매우 정밀한 표면 가공을 요구하기도 한다. 예컨대, 배터리(차량, 오토바이, 제초기 등에 사용되는 것)를 제조할 때 사용되는 전극이 위 소재일 경우, 냉각 드럼의 표면은 냉각 드럼이 전체 길이에 걸쳐 균일한 곡률 및 균일한 직경을 가질 수 있도록 정밀하게 가공되어야 한다.
냉각 드럼의 표면 가공은 냉각 드럼의 표면을 연마기로 연마하는 형태로 수행되는 것이 일반적이다. 그리고 이 경우 연마기는 냉각 드럼의 표면에 접선 방향으로 힘을 가하게 되는바, 이 접선 방향 힘을 받더라도 변형이 이루어지지 않을 정도의 강도를 갖기 위해 앞서 소개한 종래의 냉각 드럼의 외통은 두꺼운 두께(7mm 이상)로 형성될 수밖에 없다.
그런데 냉각 드럼에서는 소재의 열이 외통을 통해 냉매로 전달되므로, 외통의 두께가 두꺼울수록 냉각 드럼의 냉각 효율은 저하될 수밖에 없다. 따라서 종래의 냉각 드럼에서는 표면 가공이 정밀하게 이루어질 경우 냉각 효율의 저하가 수반되는 문제가 발행한다.
이에 본 발명은 우수한 냉각 효율 및 정밀한 표면 가공도를 동시에 실현할 수 있는 냉각 드럼을 제공하고자 한다.
본 발명은 내통 및 외피를 포함하는 냉각 드럼을 제공한다. 위 내통은 좌측 회전축을 갖는 좌측 덮개와 결합한 좌단을 구비하고, 우측 회전축을 갖는 우측 덮개와 결합한 우단을 구비하며, 상기 좌단 및 우단 각각과 이웃한 곳에서 원주 방향을 따라 연장하는 링 형태의 좌측 홈 및 우측 홈을 외표면에 구비하고, 상기 좌측 홈 및 우측 홈을 연통시키면서 상기 원주 방향을 따라 나열된 복수의 슬릿을 상기 외표면에 구비하며, 상기 좌측 홈 및 우측 홈의 바닥에 냉매가 통과하기 위한 복수의 냉매 통과홀을 구비한다. 그리고 위 외피는 상기 좌측 홈, 우측 홈 및 슬릿들을 덮도록 상기 내통을 감싼 상태에서 용접으로 상기 내통에 고정되고, 상기 슬릿들 사이에 위치하는 내통의 외표면과 접촉하는 부위에 상기 용접이 이루어지기 위한 복수의 용접 구멍을 구비한다.
상기 슬릿들은 좌우로 연장하는 직선 형태로 마련되고, 상기 용접 구멍들은 좌우 방향 및 원주 방향을 따라 나열된다.
상기 용접은 상기 외피의 좌우단, 그리고 좌우 방향으로 연장하는 외피의 양단 간 맞닿음 부위에서도 이루어진다. 이 경우, 상기 외피의 좌우단 및 맞닿음 부위에서의 용접은 상기 용접 구멍들에서의 용접보다 먼저 이루어진다. 그리고 용접이 이루어지는 상기 외피의 좌우단은 상기 좌우측 덮개로부터 이격되어 있다.
상기 내통의 내부에는 상기 내통의 내부를 상기 냉매 통과홀들과 연통하는 공간과 연통하지 않는 공간으로 나누는 한 쌍의 격벽이 마련된다.
본 발명에 따른 냉각 드럼은 정밀한 표면 가공을 요구하는 소재의 냉각에 사용되더라도 종래에 비해 매우 우수한 냉각 효율을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 용접 구멍들의 패턴이 단순하므로 외피로 형성될 모재에 위 용접 구멍들을 형성하기가 쉽다.
또한, 본 발명에 의하면, 외피가 내통에 이미 선 용접된 상태에서 용접 구멍들에서의 용접이 추가로 이루어지기 때문에 위 용접 구멍들에서의 용접 작업이 쉽다.
또한, 본 발명에 의하면, 외피가 내통에 용접된 상태에서도 좌우측 덮개와 내통 간 결합 및 분리가 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 드럼을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 냉각 드럼에서 외피가 분리된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉각 드럼의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 냉각 드럼의 변형예를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 냉각 드럼의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 냉각 드럼(100)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 내통(120) 및 외피(110)를 포함한다.
상기 내통(120)은 내부 공간을 구비한 관 형태로서, 좌단 및 우단을 갖는다. 내통(120)의 좌단은 볼트(146) 등의 수단을 통해 좌측 덮개(140a)와 분리 가능하게 결합한다. 그리고 내통(120)의 우단은 볼트(146) 등의 수단을 통해 우측 덮개(140b)와 분리 가능하게 결합한다.
내통(120)의 내부 공간에는 좌측 격판(124a) 및 우측 격판(124b)이 고정되어 있다. 좌측 격판(124a)은 좌측 덮개(140a)로부터 우측으로 떨어져 위치하고, 우측 격판(124b)은 우측 덮개(140b)로부터 좌측으로 떨어져 위치한다. 이러한 한 쌍의 격판(124a, 124b)으로 인해 내통(120)의 내부 공간은 좌측 덮개(140a)와 좌측 격판(124a) 사이의 좌측 내부 공간, 좌우측 격판(124a, 124b) 사이의 중앙 내부 공간 및 우측 격판(124b)과 우측 덮개(140b) 사이의 우측 내부 공간으로 구획된다.
좌측 덮개(140a)에는 좌측으로 돌출한 좌측 회전축(142a)이 마련되어 있고 우측 덮개(140b)에는 우측으로 돌출한 우측 회전축(142b)이 마련되어 있다. 위 좌우측 회전축(142a, 142b)은 베어링을 통해 주변의 지지 부재(미도시)에 회전 가능하게 지지되는바, 내통(120)은 좌우 방향으로 연장하는 축을 중심으로 회전할 수 있다.
좌측 회전축(142a) 및 좌측 덮개(140a)의 내부에는 좌우로 관통하는 냉매 유입로(144a)가 형성되어 있다. 외부의 냉매는 이 냉매 유입로(144a)를 통해 내통(120)의 좌측 내부 공간으로 유입된다. 우측 회전축(142b) 및 우측 덮개(140b)의 내부에는 좌우로 관통하는 냉매 유출로(144b)가 형성되어 있다. 냉각하려는 소재(미도시)로부터 열을 빼앗은 냉매는 이 냉매 유출로(144b)를 통해 내통(120)의 우측 내부 공간으로부터 외부로 배출된다.
위 내통(120)은 좌측 홈(121a) 및 우측 홈(121b)을 외표면에 갖는다.
좌측 홈(121a)은 내통(120)의 좌단으로부터 우측으로 떨어진 곳에서 원주 방향을 따라 연장하는 링 형태의 홈이다. 이러한 좌측 홈(121a)의 바닥에는 원주 방향을 따라 나열된 냉매 통과홀들(123a)이 마련되는데, 이 냉매 통과홀들(123a)로 인해 좌측 홈(121a)은 내통(120)의 좌측 내부 공간과 연통하게 된다.
우측 홈(121b)은 내통(120)의 우단으로부터 좌측으로 떨어진 곳에서 원주 방향을 따라 연장하는 링 형태의 홈이다. 우측 홈(121b)의 바닥에도 역시 원주 방향을 따라 나열된 냉매 통과홀들(123b)이 마련되고, 이 냉매 통과홀들(123b)로 인해 우측 홈(121b)은 내통(120)의 우측 내부 공간과 연통하게 된다.
위 내통(120)은 복수의 슬릿(122)도 외표면에 갖는다. 이 슬릿들(122)은 원주 방향을 따라 나열되어 있고, 각 슬릿(122)은 좌우 방향을 따라 일직선으로 연장하면서 좌측 홈(121a) 및 우측 홈(121b)을 연통시킨다.
상기 외피(110)는 스트립 형태의 모재로 내통(120)을 감싼 후 내통(120)에 용접하여 형성된 부재이다.
위 외피(110)의 좌우단(116, 118)은 내통(120)의 좌우측 단턱에 놓여 내통(120)에 용접된다. 여기서, 내통(120)의 좌측 단턱은 내통(120)의 좌단과 좌측 홈(121a) 사이에 위치하도록 내통(120)의 외표면에 형성된 것으로서, 좌측 덮개(140a)로부터 우측으로 떨어져 있다. 따라서 외피(110)의 좌단(116)은 좌측 덮개(140a)로부터 이격하여 위치한다. 또한, 내통(120)의 우측 단턱은 내통(120)의 우단과 우측 홈(121b) 사이에 위치하도록 내통(120)의 외표면에 형성된 것으로서, 우측 덮개(140a)로부터 좌측으로 떨어져 있다. 따라서 외피(110)의 우단(118)은 우측 덮개(140a)로부터 이격하여 위치한다.
또한, 외피(110)는 좌단(116)부터 우단(118)까지 일직선으로 연장하는 형태의 맞닿음 부위(114)를 갖는데, 이 맞닿음 부위(114)는 스트립 형태의 모재의 양단이 맞닿아 형성된 것이다. 위 맞닿음 부위(114)는 이웃하는 두 슬릿(112) 사이에 위치하는 내통(120)의 외표면에 용접으로 고정된다.
내통(120)에 위와 같이 용접된 외피(110)는 좌우측 홈(121a, 121b) 및 슬릿들(112)을 모두 덮으면서 위 슬릿들(112) 사이에 위치하는 내통(120)의 외표면과 접촉하게 되는데, 이 상태에서 외피(110)에 구비된 용접 구멍들(112)에서 용접이 추가로 이루어진다.
위 용접 구멍들(112)은 원주 방향을 따라 나열된 복수의 열을 이루고, 각 열에서는 용접 구멍들(112)이 좌우 방향을 따라 나열된다. 그리고 모든 용접 구멍들(112)은 슬릿들(122) 사이에 위치하는 내통(120)의 외표면에 놓이고, 이 상태에서 모든 용접 구멍들(112)을 용접하여 외피(110)를 내통(120)의 외표면에 용접한다. 따라서 용접 구멍들(112)은 용접이 이루어진 이후에는 용접 비드로 막히게 된다.
위 용접 구멍들(112)은 스트립 형태의 모재에 미리 형성해 둔다. 그리고 각 열에 위치하는 용접 구멍들(112)의 개수는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있고, 열의 개수 역시 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.
위와 같은 용접들을 통해 외피(110)가 내통(120)에 고정되면, 외피(110)의 외표면을 연마기로 표면 가공한다. 이 표면 가공이 완료되면 전체 길이에 걸쳐 균일한 곡률 및 직경을 갖는 냉각 드럼(100)이 형성된다.
냉각 대상인 소재는 이상과 같은 냉각 드럼(100)의 외표면과 접촉한 상태로 주행하게 되는데, 이때 냉각 드럼(100)은 회전축(142a, 142b)을 중심으로 회전하게 된다. 그리고 냉각 드럼(100)이 회전하는 상태에서 냉매 유입로(144a)에 냉매가 유입되면, 그 냉매는 내통(120)의 좌측 내부 공간, 좌측 홈(121a), 슬릿들(122), 우측 홈(121b) 및 내통(120)의 우측 내부 공간을 순차적으로 거친 다음 냉매 유출로(144b)를 통해 외부로 빠져 나가고, 이 과정에서 외피(110)의 표면과 접촉하고 있는 소재로부터 열을 빼앗게 된다.
한편, 앞서서는 냉매 유출로(144b)가 우측 덮개(140ab) 및 우측 회전축(142b)에 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 4에 도시된 바와 같이, 냉매 유출로(144b)는 좌측 덮개(140a) 및 좌측 회전축(142a)에 형성될 수도 있다. 이 경우, 냉매 유입로(144a)는 좌측 회전축(142a)의 내부로부터 내통(120)의 우측 내부 공간까지 격판들(124a, 124b)을 통과하면서 연장하는 배관(150) 내에 형성된다. 그리고 냉매 유입로(144a)에 유입된 냉매는 내통(120)의 우측 내부 공간, 우측 홈(121b), 슬릿들(122), 좌측 홈(121a) 및 내통(120)의 좌측 내부 공간을 순차적으로 거친 다음 냉매 유출로(144b)를 통해 외부로 빠져 나간다.
본 발명에 따른 냉각 드럼(100)으로부터는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.
위 냉각 드럼(100)에서는 외피(110)가 좌우단(116, 118) 및 맞닿음 부위(114) 뿐만 아니라 용접 구멍들(112)에서도 내통(120)에 용접된다. 따라서 외피(110)의 두께가 얇더라도(3mm 이하 정도의 두께), 외피(110)는 표면 가공 시 내통(120)의 외표면에 견고하게 고정된 상태를 유지하면서 접선 방향으로 전혀 밀리지 않게 된다. 그러므로 위 냉각 드럼(100)은 정밀한 표면 가공을 요구하는 소재의 냉각에 사용되더라도 종래에 비해 매우 우수한 냉각 효율을 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 용접 구멍들(112)이 위치할 내통(120)의 외표면 부위, 즉, 슬릿들(122) 사이에 위치하는 내통(120)의 외표면 부위가 좌우로 일직선을 이루고 원주 방향으로 나열되어 있기 때문에, 외피(110)로 형성될 모재에 용접 구멍들(112)을 형성하기가 쉽다.
또한, 본 발명에 의하면, 외피(110)의 좌우단(116, 118) 및 맞닿음 부위(114)에서 용접이 먼저 이루어진 다음 용접 구멍들(112)에서 용접이 이루어지기 때문에 용접 구멍들(112)에서의 용접 작업이 쉽다.
또한, 본 발명에 의하면, 외피(110)의 좌우단(116, 118)이 좌우측 덮개(140a, 140b)로부터 떨어져 있으므로, 외피(110)가 내통(120)에 용접된 상태에서도 좌우측 덮개(140a, 140b)와 내통(120) 간 결합 및 분리가 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있고, 상술한 실시예들이 다양하게 조합될 수 있음은 물론이다.
100 : 냉각 드럼 110 : 외피
112 : 용접 구멍 114 : 맞닿음 부위
116 : 외피 좌단 118 : 외피 우단
120 : 내통 121a : 좌측 홈
121b : 우측 홈 122 : 슬릿
123a, 123b : 냉매 통과홀 124a, 124b : 격판
140a : 좌측 덮개 140b : 우측 덮개
142a : 좌측 회전축 142b : 우측 회전축
144a : 냉매 유입로 144b : 냉매 유출로

Claims (6)

  1. 좌측 회전축을 갖는 좌측 덮개와 결합한 좌단을 구비하고, 우측 회전축을 갖는 우측 덮개와 결합한 우단을 구비하며, 상기 좌단 및 우단 각각과 이웃한 곳에서 원주 방향을 따라 연장하는 링 형태의 좌측 홈 및 우측 홈을 외표면에 구비하고, 상기 좌측 홈 및 우측 홈을 연통시키면서 상기 원주 방향을 따라 나열된 복수의 슬릿을 상기 외표면에 구비하며, 상기 좌측 홈 및 우측 홈의 바닥에 냉매가 통과하기 위한 복수의 냉매 통과홀을 구비한 내통; 및
    상기 좌측 홈, 우측 홈 및 슬릿들을 덮도록 상기 내통을 감싼 상태에서 용접으로 상기 내통에 고정되고, 상기 슬릿들 사이에 위치하는 내통의 외표면과 접촉하는 부위에 상기 용접이 이루어지기 위한 복수의 용접 구멍을 구비하는 외피;를 포함하고,
    상기 용접은 상기 외피의 좌우단, 그리고 좌우 방향으로 연장하는 외피의 양단 간 맞닿음 부위에서도 이루어지며, 용접이 이루어지는 상기 외피의 좌우단은 상기 좌우측 덮개로부터 이격되어 있는 냉각 드럼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿들은 좌우로 연장하는 직선 형태로 마련되고, 상기 용접 구멍들은 좌우 방향 및 원주 방향을 따라 나열된 냉각 드럼.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 외피의 좌우단 및 맞닿음 부위에서의 용접은 상기 용접 구멍들에서의 용접보다 먼저 이루어지는 냉각 드럼.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내통의 내부에는 상기 내통의 내부를 상기 냉매 통과홀들과 연통하는 공간과 연통하지 않는 공간으로 나누는 한 쌍의 격벽이 마련되어 있는 냉각 드럼.
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