KR102428952B1 - 워터젯 연마재 생산장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워터젯 연마재 생산장치를 개시한다. 구체적으로 워터젯 절단에 사용되는 연마재를 생산하는 장치에 있어서, 연마재 소재를 파쇄 및 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄부에서 분쇄된 연마재 소재가 투하되고 물을 혼합하여, 부유하는 미세분말은 제거하고 침강된 연마재 소재는 배출하는 수중선별부; 상기 수중선별부의 하부와 연결되어 배출된 연마재 소재를 탈수하는 탈수부; 상기 탈수부에서 탈수된 연마재 소재를 전달받아 수평으로 설치된 건조판에서 회전하는 스크레이퍼로 휘저으면서 건조하고 일측으로 이송시키는 자연건조부; 상기 자연건조부에서 1차 건조된 연마재 소재를 전달받아 수평으로 설치된 건조컨베이어로 이송하면서 적외선을 방사하여 2차 건조하는 강제건조부; 상기 강제건조부의 하측에 연결되고 복수개의 분류망이 다층으로 이격 설치되며 진동에 의해 상기 강제건조부에서 2차 건조된 연마재 소재를 크기별로 분류하는 분류부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

워터젯 연마재 생산장치{Apparatus for manufacturing water-jet abrasive}
본 발명은 워터젯 연마재 생산장치에 관한 것으로, 상세하게는 워터젯에 혼합되어 절단작업에 사용되는 연마재를 생산하기 위해 연마재 소재를 단계적으로 가공하여 크기별로 연마재를 생산할 수 있는 워터젯 연마재 생산장치에 관한 것이다.
워터젯 분사 절단장치는 고압의 물을 분사하여 공작물을 절단하는 새로운 개념의 가공기술이다.
워터젯 분사 절단기술의 원리는 물에 의해 침식작용이다. 즉 초고속의 워터젯이 공작물에 충돌하는 충격에 의해 공작물이 침식되어 절단되는 현상을 이용하는 것인데, 최근에는 절단 성능을 향상시키기 위해 연마재(abrasive)를 첨가한 워터젯을 사용하여 거의 모든 재료의 절단이 가능하고 후가공없이 응용이 가능하다.
이러한 연마재는 주로 페로니켈 슬래그를 분쇄하여 사용하는데, 불순물이 많이 포함되고, 입자의 크기가 고르지 않아 워터젯 연마재로 사용하기 힘들었다.
실제 연마재 소재를 분쇄하여 적합한 워터젯 연마재로 사용할 수 있기 위해서는 많은 공정이 필요하다.
그러나 종래 이러한 연마재를 생산하는 자동화된 장치들이 전무했다.
그래서 연마재를 생산하는데 많은 시간과 비용이 소모되는 문제들이 있었다.
그리고 연마재를 재생하는 장치는 많이 제시되었으나 소재를 가공하여 연마재를 생산하는 장치는 거의 전무한 상태이다.
대한민국 등록특허 10-2041078(2019.10.30.) "워터젯용 연마재 재생시스템 치 이를 이용한 연마재 재생방법" 대한민국 등록특허 10-0425746(2004.3.22.) "워터젯에 사용된 연마재의 회수와 재생하는 시스템"
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 연마재 소재를 분쇄, 세척 및 선별, 탈수, 자연건조, 강제건조 및 분류의 단계를 거쳐 워터젯 작업에 사용되는 연마재를 생산할 수 있는 워터젯 연마재 생산장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 워터젯 연마재 생산장치는, 워터젯 절단에 사용되는 연마재를 생산하는 장치에 있어서, 연마재 소재를 파쇄 및 분쇄하는 분쇄부; 상기 분쇄부에서 분쇄된 연마재 소재가 투하되고 물을 혼합하여, 부유하는 미세분말은 제거하고 침강된 연마재 소재는 배출하는 수중선별부; 상기 수중선별부의 하부와 연결되어 배출된 연마재 소재를 탈수하는 탈수부; 상기 탈수부에서 탈수된 연마재 소재를 전달받아 수평으로 설치된 건조판에서 회전하는 스크레이퍼로 휘저으면서 건조하고 일측으로 이송시키는 자연건조부; 상기 자연건조부에서 1차 건조된 연마재 소재를 전달받아 수평으로 설치된 건조컨베이어로 이송하면서 적외선을 방사하여 2차 건조하는 강제건조부; 상기 강제건조부의 하측에 연결되고 복수개의 분류망이 다층으로 이격 설치되며 진동에 의해 상기 강제건조부에서 2차 건조된 연마재 소재를 크기별로 분류하는 분류부;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수중선별부는, 연마재 소재와 물이 투입되는 수조와, 상기 수조의 일측과 분쇄부를 연결하여 분쇄된 연마재 소재를 공급하는 공급라인과, 상기 수조의 타측과 연결되어 부유하는 미세분말을 배출시키는 배출라인과, 상기 배출라인을 통해 배출된 미세분말과 물을 처리하는 처리조와, 상기 수조의 하단과 연결되어 침강된 연마재 소재와 물을 배출시키는 흡입펌프를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 자연건조부는, 상기 수평으로 배열되고 내부에 열선이 매설된 건조판과, 상기 건조판의 양측에 길이방향을 따라 설치되는 레일과, 상기 레일에 각각 안착되어 구름이동하는 롤러와, 양단이 상기 롤러에 각각 결합되어 회전하는 롤러축과, 상기 롤러축의 외주면에 길이방향을 따라 지그재그로 결합되는 스크레이퍼를 포함하여, 상기 스크레이퍼가 회전 및 이동하면서 상기 건조판에 펼쳐진 연마재 소재를 휘저으면서 상기 강제건조부 측으로 이송시킬 수 있다.
또 상기 건조컨베이어의 상측에는 연마재 소재 내부에 포함된 철성분을 제거하는 전자석부가 더 구비될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 페로니켈 슬래그과 같은 각종 연마재 소재를 분쇄, 세척 및 선별, 탈수, 자연건조, 강제건조, 분류의 단계를 거치면서 자동으로 연마재를 생산할 수 있다.
둘째, 수중선별부에서 분쇄된 연마재 소재로부터 미세분말이나 이물질을 제거할 수 있다.
셋째, 자연건조 및 강제건조 방식을 수행함으로써 빠른 시간 내에 건조가 이루어져 생산성이 매우 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 워터젯 연마재의 재생장치를 나타내는 정면도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 수중선별부의 구조를 나타내는 개략도
도 3은 도 1에 도시된 자연건조부의 정단면도
도 4는 도 3에 도시된 롤러축과 스크레이퍼의 구조를 나타내는 사시도
도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 강제건조부와 분류부의 구조를 나타내는 측면도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 워터젯 연마재 생산장치의 전체적인 구조를 나타내는 평면도이다.
본 발명은 페로니켈(ferronickel)과 같은 소재를 분쇄하고 연마재에 적합한 입도별로 분류함으로써 워터젯 절단에 사용되는 연마재로 만드는 장치에 관한 것으로서, 크게 분쇄부(100), 수중선별부(200), 탈수부(300), 자연건조부(400), 강제건조부(500), 분류부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 분쇄부(100)는 입도가 큰 연마재 소재(페로니켈 슬래그 등)를 잘게 분쇄하기 위한 구성이다.
상기 분쇄부(100)는 파쇄기(110)와 분쇄기(120)로 구성되는데, 상기 파쇄기(110)는 연마재 소재를 깨뜨려 작은 알갱이로 만들고, 상기 분쇄기(120)는 상기 파쇄기(110)에서 파쇄된 연마재 소재를 상대적으로 더 작고 입도가 균일한 입자로 분쇄한다.
이러한 상기 파쇄기(110)와 분쇄기(120)의 구조는 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 도 2를 함께 참조하여 상기 수중선별부에 대해 설명한다. 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 수중선별부의 구조를 나타내는 개략도이다.
상기 수중선별부(200)는 분쇄된 연마재 소재를 물과 함께 믹싱(mixing)하여 세척하고, 상대적으로 가벼운 미세분말을 제거함으로써 연마재 소재로 사용될 수 있는 입자만 선별하는 구성이다.
상기 수중선별부(200)는 도시된 바를 참조하면, 수조(210), 공급라인(220), 배출라인(230), 처리조(240), 흡입펌프(250)를 포함해서 구성될 수 있다.
상기 수조(210)는 물과 연마재 소재가 투입되는 물탱크이고, 하측으로 갈수록 내경이 줄어드는 호퍼 형상일 수 있다.
그리고 상기 수조(210)의 일측에는 상기 분쇄부(100)의 분쇄기(120)와 연결하는 공급라인(220)이 구비되어 상기 분쇄기(120)에서 분쇄 완료된 연마재 소재가 상기 수조(210) 내부로 공급될 수 있다.
또 상기 수조(210)의 타측에는 상기 수조(210) 내에 부유하는 미세분말과 이물질을 배출하는 배출라인(230)이 구비된다. 상기 수조(210) 내부에서 연마재 소재와 물이 믹싱되면서 소재 표면에 부착된 각종 미세분말과 이물질 등이 수면에 부유하게 되는데, 부유하는 수면 근처에 구비된 상기 배출라인(230)을 통해 미세분말과 이물질 등은 물과 함께 배출될 수 있다.
상기 배출라인(230)은 처리조(240)와 연결된다. 상기 처리조(240)는 배출된 물과 미세분말을 수용하고, 미세분말을 침전시킨다. 바람직한 것은 상기 처리조(240)에서 미세분말이 침전되고 남은 물은 상기 수조(210)로 다시 보내져 재활용될 수 있다.
상기 수조(210)의 하부에 침강된 연마재 소재는 흡입펌프(250)로 흡입하여 후술하는 상기 탈수부(300)에 전달할 수 있다.
이때, 상기 수조(210)의 하부까지 펌핑라인(260)이 도달하여 하부에 침강된 연마재 소재를 용이하게 펌핑할 수 있을 것이다. 이때, 물도 함께 펌핑된다.
다음으로 탈수부(300)는 상기 수중선별부(200)에서 세척, 선별된 연마재 소재를 탈수한다.
상기 수중선별부(200)에서 펌핑된 연마재 소재는 물과 함께 펌핑되므로 건조 전에 물기를 제거하는 탈수작업이 선행되어야 한다.
상기 탈수부(300)는 탈수기를 사용할 수 있는데, 이러한 것은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
다음으로 도 3, 4를 함께 참조하여 탈수된 연마재 소재를 1차 건조하는 자연건조부에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 자연건조부의 정단면도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 롤러축과 스크레이퍼의 구조를 나타내는 사시도이다.
상기 자연건조부(400)는 건조판(410), 레일(420), 롤러(430), 롤러축(440), 스크레이퍼(450)를 포함하여 구성된다.
상기 건조판(410)은 상기 탈수부(300)의 일측에 수평 배치되어 상기 탈수기에서 탈수된 연마재 소재를 펼쳐놓을 수 있는 수평판이다.
상기 건조판(410)의 내부에는 열선이 매설되어 건조판(410) 자체가 가열될 수 있다.
그리고 상기 건조판(410)의 양측에는 레일(420)이 배설된다.
또 상기 레일(420)에는 각각 안착되어 구름 이동할 수 있는 롤러(430)가 구비된다.
상기 롤러(430)는 각각 롤러축(440)의 양단에 결합되어 상기 롤러(430)의 구름 이동에 의해 상기 롤러축(440)이 회전하면서 수평 이동한다.
또한, 상기 롤러축(440)의 외주면에는 복수개의 스크레이퍼(450)가 결합된다.
상기 스크레이퍼(450)는 도시된 바와 같이 상기 롤러축(440)의 외주면으로부터 수직으로 돌출되는 한 쌍의 이격된 지지부재(451)와 지지부재(451) 사이에 수평으로 결합되는 밀대(452)로 구성된다.
상기 밀대(452)는 상기 건조판(410)과 충돌되지 않고 건조판(410) 위에 쌓인 연마재 소재를 긁으면서 일측으로 밀어낼 수 있는 동시에 얇게 펴지도록 일정 간격만큼 이격되어야 한다.
이때, 상기 스크레이퍼(450)는 각각 상기 롤러축(440)의 길이방향을 따라 일렬로 배열될 수 있으나 도 4와 같이 길이방향을 따라 각각 지그재그로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 이루어지므로 연마재 소재를 휘젓는 효과를 발휘할 수 있게 되어 건조가 더 빨리 일어날 수 있다.
따라서, 상기 스크레이퍼(450)는 회전 및 이동하면서 상기 건조판(410) 위에 펼처져 있는 연마재 소재를 휘저으면서 일측으로 밀어 이송하게 된다. 이때, 상기 건조판(410)에서 증발에 인한 자연건조도 함께 일어난다.
다음으로 도 5를 함께 참조하여 상기 강제건조부에 대해 설명한다. 도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 강제건조부와 분류부의 구조를 나타내는 측면도이다.
상기 강제건조부(500)는 상기 자연건조부(400)에서 1차 건조된 연마재 소재를 히터로 가열하여 2차 건조시키는 구성이다.
구체적으로 버킷승강기(510), 제1호퍼, 건조컨베이어(530), 적외선히터(540), 제2호퍼(550)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 버킷승강기(510)는 상기 자연건조부(400)에서 이송된 연마재 소재를 전달받아 상대적으로 높은 위치로 상승, 이송시키는 구성이다.
상기 버킷승강기(510)는 상기 건조판(410)의 일측에 위치하고, 수직으로 설치될 수 있다.
구체적으로 상기 버킷승강기(510)는 무한궤도로 회전하는 버킷벨트(511)와, 상기 버킷벨트(511)에 일정 간격으로 부착되고 바가지 형상으로 이루어지는 복수개의 버킷(512)과, 상기 버킷벨트(511)를 회전 구동하는 버킷모터(513)로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 건조판(410)으로부터 전달된 연마재 소재는 상기 버킷(512) 중 어느 하나에 투입되고 상기 버킷벨트(511)에 의해 상승, 이송된다.
상기 버킷(512)이 상승하는 동안에는 연마재가 수용된 상태를 유지하다가 상기 버킷승강기(510)의 꼭대기에 도달하면서 기울어지고 하강하게 되면 수용된 연마재 소재가 배출되면서 낙하하여 후술하는 상기 제1호퍼(520)에 투입된다.
그리고 상기 제1호퍼(520)는 상기 버킷승강기(510)의 상단 일측에 구비되어 상기 버킷승강기(510)의 버킷(512)에 의해 승강 이송된 연마재 소재를 투하받아 상기 건조컨베이어(530)로 배출한다.
상기 제1호퍼(520)의 상부는 개방되고 하부에 배출구가 형성되는데 이때, 하부에는 연마재 소재가 일정하게 배출되도록 배출량을 조절하는 배출량조절수단이 더 구비될 수 있다.
또 상기 건조컨베이어(530)는 상기 제1호퍼(520)에서 배출된 연마재 소재를 건조시키면서 일측으로 이송하는 구성이다.
상기 건조컨베이어(530)는 일단이 상기 제1호퍼(520) 측에 위치하고, 타단은 상기 분류부(600) 측으로 위치하도록 수평으로 배치되고, 무한궤도로 회전하는 건조벨트가 구비된다.
부가적으로, 상기 건조컨베이어(530)의 타단 상측에는 전자석(미도시)이 더 설치될 수 있다. 상기 전자석은 건조되는 연마재 소재 내부에 포함된 쇳가루, 철성분 등을 자력으로 제거하기 위한 것이다.
한편, 상기 건조컨베이어(530)의 상측에는 적외선히터(540)가 구비되는데, 상기 적외선히터(540)는 상기 건조컨베이어(530)로 이송되는 연마재 소재에 적외선을 방사하여 가열시킴으로써 2차 건조시킨다. 상기 적외선히터(540)는 복수개가 설치될 수 있고, 증발하는 수증기를 배출하는 배기구도 더 설치될 수 있다.
그리고 상기 건조컨베이어(530)의 단부에는 건조, 이송된 연마재 소재가 투하되고 상기 분류부(600)로 배출하는 제2호퍼(550)가 구비된다.
이때, 상기 제2호퍼(550) 내에는 가열, 건조된 연마재 소재를 냉각시키는 칠러(미도시)가 더 포함될 수 있다.
다음으로 상기 분류부(600)에 대해 설명한다.
상기 분류부(600)는 상기 강제건조부(500)에서 건조가 완료된 연마재 소재를 입도별도 분류하는 구성으로서, 복수개의 분류망(610)이 다층으로 적층된 구조일 수 있다.
이때, 각 분류망(610)은 상하로 일정 간격으로 이격되고, 각각 서로 다른 메쉬를 가진다.
예를 들어, 최상층의 제1분류망(611)은 약 60 메쉬, 상기 제1분류망(611)의 하측에 위치하는 제2분류망(612)은 80 ~ 120 메쉬, 상기 제2분류망(612)의 하측에 위치하는 제3분류망(613)은 240 메쉬 정도, 상기 제3분류망(613) 하측에 위치하는 제4분류망(614)은 560 메쉬 사양을 가지게 할 수 있다.
따라서, 상기 제1분류망(610)에는 연마재 입자가 상대적으로 큰 것이 분류되고, 하측으로 갈수록 입자가 작은 연마재가 차례로 분류된다.
이러한 상기 분류부(600)는 하부에 바이브레이터(620)가 장착되어 상기 분류부(600)를 진동시킴으로써 연마재가 균일하게 펼쳐지면서 크기별로 쉽게 걸러지도록 한다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 분쇄부
110 : 파쇄기 120 : 분쇄기
200 : 수중선별부
210 : 수조 220 : 공급라인
230 : 배출라인 240 : 처리조
250 : 흡입펌프 260 : 펌핑라인
300 : 탈수부
400 : 자연건조부 410 : 건조판
420 : 레일 430 : 롤러
440 : 롤러축 450 : 스크레이퍼
451 : 지지부재 452 : 밀대
500 : 강제건조부
510 : 버킷승강기 511 : 버킷벨트
512 : 버킷 513 : 버킷모터
520 : 제1호퍼 530 : 건조컨베이어
540 : 적외선히터 550 : 제2호퍼
600 : 분류부
610 : 분류망 611 : 제1분류망
612 : 제2분류망 613 : 제3분류망
614 : 제4분류망 620 : 바이브레이터

Claims (4)

  1. 워터젯 절단에 사용되는 연마재를 생산하는 장치에 있어서,
    연마재 소재를 파쇄 및 분쇄하는 분쇄부;
    연마재 소재와 물을 혼합하여 투입되는 수조와, 상기 수조의 일측과 분쇄부를 연결하여 분쇄된 연마재 소재를 공급하는 공급라인과, 상기 수조의 타측과 연결되어 부유하는 미세분말을 배출시키는 배출라인과, 상기 배출라인을 통해 배출된 미세분말과 물을 처리하는 처리조와, 상기 수조의 하단과 연결되어 침강된 연마재 소재와 물을 배출시키는 흡입펌프를 포함하여 구성되어, 부유하는 미세분말은 제거하고 침강된 연마재 소재를 선별하는 수중선별부;
    상기 수중선별부의 하부와 연결되어 배출된 연마재 소재를 탈수하는 탈수부;
    수평으로 배열되고 내부에 열선이 매설된 건조판과, 상기 건조판의 양측에 길이방향을 따라 설치되는 레일과, 상기 레일에 각각 안착되어 구름이동하는 롤러와, 양단이 상기 롤러에 각각 결합되어 회전하는 롤러축과, 상기 롤러축의 외주면에 길이방향을 따라 지그재그로 결합되는 스크레이퍼를 포함하여, 상기 스크레이퍼가 회전 및 이동하면서 상기 탈수부에서 탈수된 후 상기 건조판에 펼쳐진 연마재 소재를 휘저으면서 강제건조부 측으로 이송시키는 자연건조부;
    상기 자연건조부에서 1차 건조된 연마재 소재를 전달받아 수평으로 설치된 건조컨베이어로 이송하면서 적외선을 방사하여 2차 건조하는 강제건조부;
    상기 강제건조부의 하측에 연결되고 복수개의 분류망이 다층으로 이격 설치되며 진동에 의해 상기 강제건조부에서 2차 건조된 연마재 소재를 크기별로 분류하는 분류부;를 포함하여 이루어지되,
    상기 스크레이퍼는 상기 롤러축의 외주면으로부터 수직으로 돌출되는 한 쌍의 이격된 지지부재와 상기 지지부재 사이에 수평으로 결합되는 밀대로 구성되고,
    상기 분류망은 각각 60 메쉬의 제1분류망과, 80 ~ 12 메쉬의 제2분류망과, 240 메쉬의 제3분류망 및 560 메쉬의 제4분류망으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 워터젯 연마재 생산장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조컨베이어의 상측에는 연마재 소재 내부에 포함된 철성분을 제거하는 전자석부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 워터젯 연마재 생산장치.
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