KR102146305B1 - 절삭기용 보어 텍스 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기는 압축 공기가 주입되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 내부 공간에 설치되어 와류를 발생시키는 와류 발생기; 상기 메인 바디에 연결되며 열기를 방출하는 방열 바디; 상기 와류 발생기에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디 및 방열 바디를 따라 연장되는 회전축; 그리고 상기 회전축의 일단부에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디의 일측으로 냉기를 방출하는 제1 보조 블레이드를 포함한다.

Description

절삭기용 보어 텍스 냉각기{VORTEX COOLER FOR CUTTER}

본 발명은 절삭기용 보어 텍스 냉각기에 관한 것이다.

대형 절삭기 또는 절단 툴은 대형이며 피 가공물의 크기도 대형이어서 절삭유를 사용하여 유체 냉각을 하기 어렵다. 절삭유의 유지 성분으로 인해 피 가공물의 표면이 산화되거나 부식될 수 있다. 그리고, 절삭유를 사용하여 절단 공정을 진행할 경우 분진이 발생하여 주변을 오염시킬 수 있다. 또한, 절삭유의 오염 방지를 위해 여러 부착품들이 설치되어야 하며, 절삭유를 회수 및 공급하기 위한 별도의 장치가 설치되어야 한다. 또한, 피 가공물의 가공 후 절삭유 제거를 위한 별도의 화학 공정이 추가되어야 한다.

따라서, 일반적으로 대형 절삭기는 건식 가공을 하고 있다. 그러나, 이로 인해 절삭기의 수명이 급격히 저하될 수 있다. 건식 가공은 일반적으로 보어 텍스 냉각기(Vortex Cooler)를 사용하고 있다. 그러나, 보어 텍스 냉각기는 냉각 효율이 낮아 절삭기가 과도하게 마모되거나 파손될 수 있다.

본 발명에서는 냉각 효율이 향상된 절삭기용 보어 텍스 냉각기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기는 압축 공기가 주입되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 내부 공간에 설치되어 와류를 발생시키는 와류 발생기; 상기 메인 바디에 연결되며 열기를 방출하는 방열 바디; 상기 와류 발생기에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디 및 방열 바디를 따라 연장되는 회전축; 그리고 상기 회전축의 일단부에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디의 일측으로 냉기를 방출하는 제1 보조 블레이드를 포함한다.

상기 와류 발생기는 회전하는 와류 몸체, 그리고 상기 와류 몸체에 연결되어 회전하며 와류를 형성하는 와류 블레이드를 포함할 수 있다.

상기 회전축은 상기 메인 바디의 내부 공간 및 상기 방열 바디의 내부 공간에 위치할 수 있다.

상기 회전축의 타단부에 연결되어 회전하며 상기 방열 바디의 일측으로 상기 열기를 방출하는 제2 보조 블레이드를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 바디의 일단부에 위치하며 상기 회전축의 회전 중심을 고정하는 제1 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 지지부는 상기 회전축을 둘러싸는 제1 베어링, 그리고 상기 제1 베어링과 상기 메인 바디의 일단부를 서로 연결하는 복수개의 제1 연결 프레임을 포함할 수 있다.

인접하는 상기 제1 연결 프레임 사이에는 상기 냉기가 통과하는 냉기 개구부가 형성될 수 있다.

상기 제1 지지부는 상기 제1 보조 블레이드와 상기 와류 발생기 사이에 위치할 수 있다.

상기 방열 바디의 일단부에 위치하며 상기 회전축의 회전 중심을 고정하는 제2 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 지지부는 상기 회전축을 둘러싸는 제2 베어링, 그리고 상기 제2 베어링과 상기 방열 바디의 일단부를 서로 연결하는 복수개의 제2 연결 프레임을 포함할 수 있다.

인접하는 상기 제2 연결 프레임 사이에는 상기 열기가 통과하는 열기 개구부가 형성될 수 있다.

상기 제2 지지부는 상기 제2 보조 블레이드와 상기 와류 발생기 사이에 위치할 수 있다.

상기 메인 바디는 상기 압축 공기가 주입되는 압축 공기 주입부를 더 포함하며, 상기 와류 발생기는 상기 압축 공기 주입부에 대응하는 위치에 설치될 수 있다.

상기 방열 바디의 길이는 상기 메인 바디의 길이보다 길 수 있다.

상기 방열 바디의 내측에는 조절 밸브가 설치되며, 상기 조절 밸브는 상기 열기의 방출량을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기는 냉기와 열기를 보다 많이 발생시킬 수 있으므로 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기를 절삭기의 건식 가공에 적용하여 절삭기의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기의 동작을 설명한 도면이다.
도 3은 도 1의 제1 지지부의 확대 평면도이다.
도 4는 도 1의 제2 지지부의 확대 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기의 동작을 설명한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기는 메인 바디(10), 와류 발생기(20), 방열 바디(25), 회전축(30), 제1 보조 블레이드(41), 제2 보조 블레이드(42), 제1 지지부(51), 그리고 제2 지지부(52)를 포함한다.

메인 바디(10)는 와류 발생기(20)가 설치되는 내부 공간(10a)을 가진다. 메인 바디(10)의 상단에는 압축 공기(1)가 주입되는 압축 공기 주입부(12)가 설치될 수 있다.

와류 발생기(20)는 회전하는 와류 몸체(21), 그리고 와류 몸체(21)에 연결되어 회전하며 와류를 형성하는 와류 블레이드(22)를 포함할 수 있다. 와류 발생기(20)는 압축 공기 주입부(12)에 대응하는 위치에 설치될 수 있다. 와류 발생기(20)는 압축 공기(1)를 이용하여 와류 블레이드(22)를 회전시키면서 메인 바디(10)의 내부 공간(10a)에 와류를 발생시킨다.

방열 바디(25)는 메인 바디(10)에 연결되며, 내부 공간(25a)을 가진다. 방열 바디(25)의 길이(D2)는 메인 바디(10)의 길이(D1)보다 길 수 있다. 이러한 방열 바디(25)는 와류에 의해 발생한 열기(3)를 외부로 방출할 수 있다. 방열 바디(25)는 열전도성이 높은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

방열 바디(25)의 내측에는 조절 밸브(60)가 설치될 수 있다. 조절 밸브(60)는 열기(3)의 외부 방출량을 조절할 수 있다. 즉, 조절 밸브(60)를 이용하여 조절 밸브(60)와 방열 바디(25)간의 갭(d)을 조절할 수 있다. 따라서, 조절 밸브(60)와 방열 바디(25)간의 갭(d)을 통해 외부로 방출되는 열기(3)의 방출량을 조절할 수 있다.

압축 공기(1)에 의해 와류 발생기(20)가 고속으로 회전하게 되므로, 와류 발생기(20)에 연결된 회전축(30)도 고속으로 회전하여 된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 압축 공기(1)가 메인 바디(10)의 내부 공간(10a)으로 투입되면 와류 발생기(20)에 의해 회오리 바람과 같은 와류를 발생시키게 된다. 그리고, 와류는 방열 바디(25)의 내부 공간(25a)을 따라 진행하며 회전 운동 에너지를 열 에너지로 변환시키게 되어 열기(3)를 생성하게 된다. 생성된 열기(3)는 방열 바디(25)의 외부로 방출되며, 방열 바디(25)의 외부로 방출되지 않은 열기는 다시 방향을 바꾸어 메인 바디(10)를 향해 와류를 형성하며 역류한다. 따라서, 열을 잃어버린 와류는 냉기(2)가 되어 메인 바디(10)의 일단으로 방출된다.

내부의 와류가 열을 잃어버리는 이유는 아래와 같다. 메인 바디(10) 및 방열 바디(25)의 내벽을 소용돌이치며 흐르는 공기는 고온 상태로 메인 바디(10) 및 방열 바디(25)의 어느 한 쪽으로 흘러 일부가 배출되고 나머지는 고온의 소용돌이 내부에서 동일한 방향으로 소용돌이치며 저온 상태가 되어 메인 바디(10) 및 방열 바디(25)의 반대편으로 흘러 배출될 때, 두 개의 소용돌이는 동일한 방향 및 동일한 속도로 회전한다. 그러나, 역학의 법칙 중 각운동량 보존의 법칙에 의하여 회전 반경이 큰 외곽을 회전하던 기체가 회전 반경이 좁은 내부로 유입되어 순환하게 되면 회전속도가 빨라져야 하지만, 보어 텍스 냉각기에서는 내부를 순환하는 공기의 회전각속도가 빨라지지 않고 외곽을 돌 때와 동일한데 이것은 내부의 공기가 각운동량을 잃어버렸기 때문이다. 각운동량을 잃어버린 내부의 공기는 곧 에너지를 잃어버린 것이며 그 결과 온도가 떨어지는 것이다. 내부의 공기가 잃어버린 에너지는 외부를 회전하는 공기에 전달되어 외부를 회전하는 공기가 뜨거워지는 것이다.

회전축(30)은 메인 바디(10)의 내부 공간(10a) 및 방열 바디(25)의 내부 공간(25a)에 위치할 수 있다. 회전축(30)은 와류 발생기(20)에 연결되어 회전하며 메인 바디(10) 및 방열 바디(25)를 따라 연장될 수 있다.

제1 보조 블레이드(41)는 회전축(30)의 일단부(31)에 연결되어 회전하며 메인 바디(10)의 일측으로 냉기(2)를 보다 원활하게 방출할 수 있다. 따라서, 냉기(2)를 빨리 방출할 수 있으므로, 절삭기용 보어 텍스 냉각기의 냉각 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭기용 보어 텍스 냉각기를 절삭기의 건식 가공에 적용하여 절삭기의 수명을 향상시킬 수 있다.

제2 보조 블레이드(42)는 회전축(30)의 타단부(32)에 연결되어 회전하며 방열 바디(25)의 일측으로 열기(3)를 보다 원활하게 방출할 수 있다.

제1 지지부(51)는 메인 바디(10)의 일단부(11)에 위치하며 회전축(30)을 지지할 수 있다. 즉, 회전축(30)의 일단부(31)의 위치를 회전 중심에 고정시킬 수 있다. 제1 지지부(51)는 제1 보조 블레이드(41)와 와류 발생기(20) 사이에 위치할 수 있다.

도 3은 도 1의 제1 지지부의 확대 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 지지부(51)는 회전축(30)의 일단부(31)를 둘러싸는 제1 베어링(51a), 그리고 제1 베어링(51a)과 메인 바디(10)의 일단부(11)를 서로 연결하는 복수개의 제1 연결 프레임(51b)을 포함할 수 있다. 제1 베어링(51a)은 회전축(30)과 제1 연결 프레임(51b)간의 마찰력을 최소화할 수 있다. 이 때, 복수개의 제1 연결 프레임(51b)은 서로 이격되어 위치하므로, 인접하는 제1 연결 프레임(51b) 사이에는 냉기(2)가 통과하는 냉기 개구부(53)가 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 3개의 제1 연결 프레임(51b)이 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 수의 제1 연결 프레임(51b)이 설치될 수 있다.

제2 지지부(52)는 방열 바디(25)의 일단부(26)에 위치하며 회전축(30)을 지지할 수 있다. 즉, 회전축(30)의 타단부(32)의 위치를 회전 중심에 고정시킬 수 있다. 제2 지지부(52)는 제2 보조 블레이드(42)와 와류 발생기(20) 사이에 위치할 수 있다.

도 4는 도 1의 제2 지지부의 확대 평면도이다.

도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 지지부(52)는 회전축(30)을 둘러싸는 제2 베어링(52a), 그리고 제2 베어링(52a)과 방열 바디(25)의 일단부(26)를 서로 연결하는 복수개의 제2 연결 프레임(52b)을 포함할 수 있다. 제2 베어링(52a)은 회전축(30)과 제2 연결 프레임(52b)간의 마찰력을 최소화할 수 있다. 이 때, 복수개의 제2 연결 프레임(52b)은 서로 이격되어 위치하므로, 인접하는 상기 제2 연결 프레임(52b) 사이에는 열기(3)가 통과하는 열기 개구부(54)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 제2 연결 프레임(52b)이 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 수의 제2 연결 프레임(52b)이 설치될 수 있다.

이와 같이, 제1 지지부(51) 및 제2 지지부(52)를 설치함으로써, 고속으로 회전하는 회전축(30)의 흔들림을 방지하여 제1 보조 블레이드(41) 및 제2 보조 블레이드(42)가 안정되게 회전할 수 있게 한다. 따라서, 냉기(2)의 방출을 보다 원활하게 할 수 있다.

본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 메인 바디 20: 와류 발생기
25: 방열 바디 30: 회전축
41: 제1 보조 블레이드 42: 제2 보조 블레이드
51: 제1 지지부 52: 제2 지지부

Claims (15)

1. 압축 공기가 주입되는 메인 바디;
   상기 메인 바디의 내부 공간에 설치되어 와류를 발생시키는 와류 발생기;
   상기 메인 바디에 연결되며 열기를 방출하는 방열 바디;
   상기 와류 발생기에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디 및 방열 바디를 따라 연장되며, 상기 메인 바디 및 상기 방열 바디 내부에 위치하는 회전축;
   상기 회전축의 일단부에 연결되어 회전하며 상기 메인 바디의 일측으로 냉기를 방출하는 제1 보조 블레이드,
   상기 회전축의 타단부에 연결되어 회전하며 상기 방열 바디의 일측으로 상기 열기를 방출하는 제2 보조 블레이드,
   상기 메인 바디의 일단부에 위치하며 상기 회전축의 회전 중심을 고정하는 제1 지지부, 그리고
   상기 방열 바디의 일단부에 위치하며 상기 회전축의 회전 중심을 고정하는 제2 지지부
   를 포함하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 와류 발생기는
   회전하는 와류 몸체, 그리고
   상기 와류 몸체에 연결되어 회전하며 와류를 형성하는 와류 블레이드
   를 포함하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전축은 상기 메인 바디의 내부 공간 및 상기 방열 바디의 내부 공간에 위치하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 지지부는
   상기 회전축을 둘러싸는 제1 베어링, 그리고
   상기 제1 베어링과 상기 메인 바디의 일단부를 서로 연결하는 복수개의 제1 연결 프레임
   을 포함하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
7. 제6항에 있어서,
   인접하는 상기 제1 연결 프레임 사이에는 상기 냉기가 통과하는 냉기 개구부가 형성되는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 지지부는 상기 제1 보조 블레이드와 상기 와류 발생기 사이에 위치하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지부는
    상기 회전축을 둘러싸는 제2 베어링, 그리고
    상기 제2 베어링과 상기 방열 바디의 일단부를 서로 연결하는 복수개의 제2 연결 프레임
    을 포함하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
11. 제10항에 있어서,
    인접하는 상기 제2 연결 프레임 사이에는 상기 열기가 통과하는 열기 개구부가 형성되는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지부는 상기 제2 보조 블레이드와 상기 와류 발생기 사이에 위치하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 메인 바디는 상기 압축 공기가 주입되는 압축 공기 주입부를 더 포함하며, 상기 와류 발생기는 상기 압축 공기 주입부에 대응하는 위치에 설치되는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 방열 바디의 길이는 상기 메인 바디의 길이보다 긴 절삭기용 보어 텍스 냉각기.
15. 제1항에 있어서,
    상기 방열 바디의 내측에는 조절 밸브가 설치되며,
    상기 조절 밸브는 상기 열기의 방출량을 조절하는 절삭기용 보어 텍스 냉각기.

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