KR102522556B1 - 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피열처리재를 자전시키면서 이송시키면서 피열처리재의 균일한 냉각을 수행하는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 피열처리재를 연속적으로 이송시켜 냉각시키는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템으로서, 상기 냉각시스템은 열처리된 고온의 피열처리재를 수납하여 냉각장치로 이송시키고, 1차 냉각을 수행하는 이젝터부와, 상기 이젝터부를 통해 이송된 피열처리재를 수납한 후 연속적으로 이송시키면서 2차 냉각을 수행하는 냉각장치와, 상기 냉각장치에서 냉각된 피열처리재를 최종 배출하는 배출컨베이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템{.}

본 발명은 열처리 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피열처리재를 자전시키면서 이송시키면서 피열처리재의 균일한 냉각을 수행하는 멀티 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템에 관한 것이다.

각종 산업 분야에 사용되는 부품의 제조용 피열처리재는 기계적 성질을 증대시키기 위하여 표면을 열처리하게 된다.

피열처리재는 다양한 방식에 의해 열처리가 이루어지는데, 피열처리재를 일정한 속도로 이송시키면서 표면에 화염 또는 고주파의 전자기파를 조사하여 가열하고, 이를 급랭하여 강도와 경도를 증가시키는 담금질(Quenching)을 하는 연속 열처리 방법이 이용되고 있다.

특히, 가열장치는 하루 일과가 종료되거나, 오랫동안 가동이 중단된 후 다시 가동시키기 위하여 많은 동력을 필요로 하는데, 이때 피열처리재의 열처리에 위해 열처리 온도까지 상승시키기 위하여 많은 시간이 소요되므로, 효율적인 작업이 이루어질 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

공지의 예로서, 등록특허 제10-1240349호의 "유도 가열을 통한 단봉의 열처리방법 및 장치"는 하나 이상이 연결되는 유도 가열로의 입구에서 출구를 향하여 단봉을 연속하여 순차로 투입하여 열처리를 수행하고, 유도 가열로의 입구에서 단봉을 순차 투입하는 힘에 의해 유도가열로의 내측에 일렬로 적재되는 단봉을 순차로 배출시키고, 열처리 작업의 중단 또는 정지시 유도 가열로의 전체길이에 해당하면서 내측에 냉각수단이 구비되어 일정온도를 유지하는 투입금속봉으로 유도 가열로에 투입되는 단봉 전체를 동시에 배출하는 유도 가열을 통한 단봉의 열처리방법이 개시되어 있다.

상기 공지의 예는 긴 금속봉을 이송시키기 위한 재료투입부가 금속봉의 길이만큼 형성되어 있어야 하므로, 공간 활용면에서 비효율적이고, 금속봉의 상하 좌우측에 고르게 열을 가하는 구조가 아니므로 균일한 열처리가 불가능한 단점을 가지므로 금속봉의 담금질 품질을 높이는데 한계를 가질 뿐만 아니라, 제품의 불량률을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1240349호

이를 위한 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 고온으로 가열된 피열처리재를 균일하게 냉각시켜 피열처리재의 변형이나 뒤틀림을 줄이고, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 원형의 제품(BUSH,PIN,SHAFT 등)에 대한 적용 가능한 자켓을 제공하여 냉각수의 분사를 통해 균일한 냉각을 수행할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 자켓 내부에 회전하는 롤러를 설치하여 고온으로 가열된 피열처리재가 회전 롤러를 타고 자켓 내부로 들어오면서 회전 롤러의 회전력의 의해 피열처리자가 자전을 하면서 전반적으로 균일한 냉각이 이루어지면서 변형 및 크랙 방지를 완벽하게 할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피열처리재를 연속적으로 이송시켜 냉각시키는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템으로서,

상기 냉각시스템은 열처리된 고온의 피열처리재를 수납하여 냉각장치로 이송시키고, 1차 냉각을 수행하는 이젝터부와,

상기 이젝터부를 통해 이송된 피열처리재를 수납한 후 연속적으로 이송시키면서 2차 냉각을 수행하는 냉각장치와,

상기 냉각장치에서 냉각된 피열처리재를 최종 배출하는 배출컨베이어를 포함하고 있다.

또한, 본 발명에 적용된 이젝터부는 피열처리재가 안착된 후 이송되는 이송컨베이어와, 이송되는 피열처리재를 정위치로 가이드하고, 냉각장치의 내부로 미는 푸시부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 이젝터부는 피열처리재의 내부로 냉각수를 분사하는 1차 냉각분사체를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 냉각장치는 전체적으로 원통형의 구조이고, 내부로는 냉각수를 공급받도록 분사챔버가 형성된 드럼과, 상기 분사챔버를 형성하도록 드럼의 내측면과 간격을 두고 설치되며, 분사챔버의 냉각수를 내측방향으로 분사하는 원통형의 자켓과, 자켓의 내부에서 간격을 두고 설치되고, 피열처리재가 안착되며, 서로 동일한 방향으로 회전하여 피열처리재를 회전시키는 한 쌍의 롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템은, 고온으로 가열된 상태인 피열처리재를 균일하게 냉각시켜 피열처리재의 변형이나 뒤틀림을 줄이고, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 원형의 제품(BUSH,PIN,SHAFT 등) 등에도 적용 가능한 자켓을 제공하여 냉각수의 분사를 통해 균일한 냉각을 수행할 수 있는 효과와 자켓 내부로 회전하는 한쌍의 회전 롤러를 설치하여 고온으로 가열된 피열처리재가 회전 롤러를 타고 자켓 내부로 인입되면 회전 롤러의 회전력의 의해 피열처리자가 자전을 하면서 종래 작업보다 적어도 3배 이상의 작업능률이 향상되며, 전반적으로 피열처리재의 균일한 냉각이 이루어지면서 변형 및 크랙 방지를 완벽하게 할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 적용된 냉각장치에서 피열처리재가 이송되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용된 냉각장치에서 냉각수가 분사되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용된 자켓에 형성된 분사공을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템의 개략적인 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 적용된 냉각장치에서 피열처리재가 이송되는 상태를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명에 적용된 냉각장치에서 냉각수가 분사되는 상태를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명에 적용된 자켓에 형성된 분사공을 보여주는 도면이다.

구체적으로 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 피열처리재를 연속적으로 이송시켜 냉각시키는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템이다.

통상적으로 고주파 유도가열을 이용하는 열처리는 에너지 열 효율이 좋아서 저렴한 전기세로 인해 피열처리재를 순간적으로 고온으로 가열시켜 급냉하므로써 높은 경도와 강한 조직을 얻는다.

본 발명은 가열된 피열처리재를 급냉하는 열처리 시스템으로, 기존 열처리 공정이 소재를 850도~870도로 가열 시킨 후 냉각수에 의한 급랭시 피열처리재의 크기에 따라서 최소 10초에서 최대 40초까지도 냉각 시간이 필요하고, 이 시간 동안 열처리 공정이 중단되어 생산성이 저하된다.

또한, 급냉으로 조직을 얻는 과정에서 냉각의 불균일이 생겨서 변형과 크랙이 빈번하게 발생되고 있지만 현시점에서는 공정 개선이 어렵고 추가 공정이 든다면 제조 원가가 올라가서 힘든게 현실이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하도록, 가열된 고온의 피열처리재를 자동으로 연속 이송시켜 냉각에 의한 작업 중단의 문제점을 해결하고, 동시에 냉각시 피열처리재에 균일한 냉각을 수행할 수 있도록 하는 발명이다.

이를 위한 본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이 고온으로 가열된 피열처리재(A)를 수납하여 냉각장치(40)로 이송시키고, 1차 냉각을 수행하는 이젝터부(10)를 포함한다.

본 발명에 적용되는 피열처리재(A)는 미도시된 고주파 유도 가열장치에 의해서 피열처리재(A)가 열처리 가능한 온도까지 상승된 후 이젝터부(10)로 이송된다.

이젝터부(10)는 피열처리재(A)가 안착된 후 이송되는 이송컨베이어(12)와, 이송되는 피열처리재(A)를 정위치로 가이드하고, 냉각장치의 내부로 미는 푸시부(14)를 포함하여 이루어져 있다.

푸시부(14)는 에어실린더와 같은 구동장치가 적용될 수 있으며, 이송컨베이어(12)와 이격된 상태에서 이송컨베이어(12) 상의 피열처리재(A)를 냉각장치로 미는 구조이다.

이송컨베이어(12)는 안착된 피열처리재(A)를 간격을 두고 연속적으로 이송시키며 냉각장치 방향으로 일정한 제어신호에 따라 무한 회전하게 된다.

본 발명에 적용되는 피열처리재(A)는 다양한 형상이 적용되며, 일정한 길이를 갖으면서 단면형상이 원통형, 중공형, 동일한 빗면을 갖는 다각형 등이 적용될 수 있고, 회전할 수 있는 형상이면 모두 적용가능하다.

일 실시예로서 단면이 중공형의 피열처리재(A)가 적용되면 본 발명은 중공형 내부에도 냉각을 수행할 수 있다.

이를 위해 본 발명은 이젝터부(10)에 피열처리재(A)의 내부로 냉각수를 분사하는 1차 냉각분사체(16)를 더 포함하고 있다.

1차 냉각분사체(16)는 냉각수를 공급하는 미도시된 펌프로 부터 냉각수를 분사하는 길이 방향으로 연장된 냉각수 분사바(16a)를 포함하고 있다.

냉각수 분사바(16a)는 중공형 피열처리재(A) 내부에 냉각수를 분사는 구성으로 피열처리재(A) 외경의 외측에서 내부를 향하여 경사진 각도로 1개 이상으로 설치되어 있다.

이러한 냉각수 분사바(16a)에 의해서 냉각장치의 내부로 진입하는 피열처리재(A)의 내부를 냉각시키게 되고, 내부가 채워진 원통형의 피열처리재(A)의 경우 사용하지 않을 수 있다.

계속하여, 본 발명은 이젝터부(10)를 통해 이송된 피열처리재(A)를 수납한 후 연속적으로 이송시키면서 2차 냉각을 수행하는 냉각장치(20)를 포함한다.

본 발명에 적용되는 냉각장치(20)는 전체적으로 중공형의 구조이고, 내부로는 냉각수를 공급받도록 분사챔버(24)가 형성된 드럼(22)과, 상기 분사챔버(24)를 형성하도록 드럼(22)의 내측면과 간격을 두고 설치되며, 분사챔버(24)의 냉각수를 내측방향으로 분사하는 중공형의 자켓(26)과, 자켓(26)의 내부에서 간격을 두고 설치되고, 피열처리재(A)가 안착되며, 서로 동일한 방향으로 회전하여 피열처리재(A)를 회전시키는 한 쌍의 롤러(28)를 포함하고 있다.

냉각장치(20)는 피열처리재(A)를 이송과 동시에 냉각시키는 구성으로 피열처리재(A)의 균일한 냉각과 신속하면서 정교한 냉각 작업을 수행하게 된다.

냉각장치(20)를 이루는 구성 중 드럼(22)은 일 실시예로서 내부가 중공이고 길이방향으로 연장된 원통형의 형상으로 이루어져 있으나, 드럼(22)의 외측면과 내측면은 그 형상에 구애 받지 않는다.

드럼(22)의 내측면은 후술하는 자켓(26)과 간격을 두고 분사챔버(24))를 형성시킨다.

분사챔버(24)는 물, 오일 등이 적용될 수 있는 냉각수가 수용되는 공간으로 드럼(22)의 외부에서 간격을 두고 다수개의 냉각수 공급소켓(22a)을 통해 냉각수가 공급되어 분사챔버(24)에 수용된다.

분사챔버(24)에 수용된 냉각수는 일정 압력상태에서 자켓(26)을 통해 냉각수가 분사되나, 압력상태는 피열처리재(A)의 종류에 따라 다양하게 변형시켜 설정할 수 있다.

자켓(26)은 드럼(22)의 내부에 설치되는 구조로서 냉각수는 자켓(26)을 통해 분사되어 피열처리재(A)를 냉각시키게 된다.

이러한 자켓(26)은 도 4에 구체적으로 도시된 바와 같이 분사공(26a)들이 규칙적으로 형성되어 있으며, 분사공(26a)은 노즐과 같은 역할을 수행하여 일정 압력으로 분사되는 냉각수를 고르고 균일하게 피열처리재(A)에 분사하게 된다.

자켓(26)은 설치의 편리성, 분해 및 청소의 편의성을 위해 드럼(22)과 분리되는 구조로 이루어져 있다.

또한, 피열처리재(A)는 자켓(26)의 내부에서 이송되면서 일정 온도 이하로 냉각이 완료된 후 배출되도록 자켓(26)의 내부에서 간격을 두고 설치되고, 피열처리재(A)가 안착되며, 서로 동일한 방향으로 회전하여 피열처리재(A)를 회전시키는 한쌍의 롤러(28)를 포함하고 있다.

한쌍의 롤러(28)는 서로 간격을 두고 설치되어 있으며, 피열처리재(A)는 한쌍의 롤러(28) 사이에서 안착되어 한쌍의 롤러(28)가 회전하는 방향으로 연동되어 회전하게 된다.

본 발명은 피열처리재(A)를 이송시키면서 냉각을 수행하는 것을 일 목적으로 하는데 한쌍의 롤러(28)는 일 목적을 달성하는 구성이다.

한쌍의 롤러(28)는 동일한 방향으로 회전하되, 한쌍의 롤러(28) 중 하나는 축방향으로 일단이 타단보다 높아 하향으로 경사진 상태로 자켓(26)의 내부에 설치된다.

보다 구체적으로, 한쌍의 롤러(28) 중 하나를 다른 축보다 0.1도-5도 한 쪽 부위를 낮게해주면 롤러(28) 회전시 피열처리재(A)가 자전하면서 냉각수 자켓(26) 내부에서 밀어주는 동력이 없이도 롤러(28)의 회전 동력에 의해 자동으로 이송된다.

이때 제품의 이동 속도는 회전 속도를 올려주면 제품의 전진 속도도 비례되어 증가된다.

따라서, 연속으로 고온인 피열처리재(A)의 공급과 자전을 통해 이송 및 냉각되면서 후속으로 고온의 다른 피열처리재(A)가 밀어내기식으로 공급되어 선행 냉각되는 피열처리재(A)의 냉각 불균일로 경도 불량 및 변형.크랙 등이 발생 할 수 있는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

경사진 한쌍의 롤러(28)는 안착된 피열처리재(A)가 미끄러져 하향으로 이송되나, 한쌍의 롤러(28)의 회전에 의해서 피열처리재(A)는 원활하게 하향으로 이송된다.

당연하지만 한쌍의 롤러(28)는 피열처리재(A)의 종류, 크기, 상태에 따라 회전속도를 조절할 수 있다.

본 발명은 위와 같은 냉각장치(20)에서 냉각된 피열처리재(A)를 최종 배출하는 배출컨베이어(30)를 더 포함하여 자동으로 피열처리재(A)의 냉각, 이송, 배출을 자동으로 수행하게 된다.

위와 같이 본 발명은 전면 경화를 목적으로 종래 열처리 방식에 따라 가열된 소재를 공급하면 냉각 바스켓이 받아서 냉각수 속으로 이동시켜 냉각수 속에서 제품회전없이 특정 방향에서 냉각수 분사 시켜 생산하고 있는 실정이므로 냉각 불균일과 크랙은 항상 수반되고 있으면 전수 크랙 검사로 선별하는 별도 공정까지 하고 있는 현실적인 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로써, 명세서 본문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않는다. 다시, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

10: 이젝터부 12: 이송컨베이어
A: 피열처리재 16: 1차 냉각분사체
20: 냉각장치 22: 드럼
24: 분사챔버 26: 자켓
26a: 분사공 28: 롤러

Claims (4)

1. 피열처리재를 연속적으로 이송시켜 냉각시키는 냉각수 자켓을 이용한 열처리 냉각시스템으로서, 상기 냉각시스템은 열처리된 고온의 피열처리재를 수납하여 냉각장치로 이송시키고, 1차 냉각을 수행하는 이젝터부와, 상기 이젝터부를 통해 이송된 피열처리재를 수납한 후 연속적으로 이송시키면서 2차 냉각을 수행하는 냉각장치와, 상기 냉각장치에서 냉각된 피열처리재를 최종 배출하는 배출컨베이어를 포함하고,
   상기 냉각장치는 전체적으로 원통형의 구조이고, 내부로는 냉각수를 공급받도록 분사챔버가 형성된 드럼과, 상기 분사챔버를 형성하도록 드럼의 내측면과 간격을 두고 설치되며, 분사챔버의 냉각수를 내측방향으로 분사하는 원통형의 자켓과, 자켓의 내부에서 간격을 두고 설치되고, 피열처리재가 안착되며, 서로 동일한 방향으로 회전하여 피열처리재를 회전시키는 한 쌍의 롤러를 포함하고, 상기 한 쌍의 롤러는 동일한 방향으로 회전하되, 한 쌍의 롤러 중 하나는 축방향으로 일단이 타단보다 높아 하향으로 경사진 상태로 자켓의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이젝터부는 피열처리재가 안착된 후 이송되는 이송컨베이어와, 이송되는 피열처리재를 정위치로 가이드하고, 냉각장치의 내부로 미는 푸시부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이젝터부는 피열처리재의 내부로 냉각수를 분사하는 1차 냉각분사체를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각수 자켓을 이용한 멀티 열처리 냉각시스템.
   
4. 삭제

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