KR102577058B1

KR102577058B1 - Water-jet processing apparatus for grainding surface

Info

Publication number: KR102577058B1
Application number: KR1020210056174A
Authority: KR
Inventors: 남근식
Original assignee: 남근식
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2023-09-11
Also published as: KR20220149044A

Abstract

본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 상하방향으로 연장되는 혼합유로가 내부에 형성되는 몸체; 상기 몸체의 상측에 결합되어 상기 혼합유로의 상단으로 고압수를 제공하는 고압수배출관; 상기 몸체의 측방에 결합되어 상기 혼합유로의 내측으로 연마재를 공급하는 연마재배출관; 내부에 분사유로가 형성된 중공관 형상으로 형성되되, 상기 몸체의 하측에 결합되어 상기 혼합유로에서 혼합된 연마재와 고압수를 하향으로 분사하는 노즐관;을 포함하며, 상기 노즐관 내부의 분사유로는 출구단으로 갈수록 단면이 좁아지는 방향으로 내벽의 전체 또는 일부가 경사지게 형성된다.The waterjet processing device according to the present invention includes a body in which a mixing passage extending in the vertical direction is formed; a high-pressure water discharge pipe coupled to the upper side of the body and providing high-pressure water to the top of the mixing passage; an abrasive discharge pipe coupled to a side of the body to supply abrasive to the inside of the mixing passage; It is formed in the shape of a hollow tube with a spraying passage formed inside, and is coupled to the lower side of the body and includes a nozzle pipe that sprays the abrasive and high-pressure water mixed in the mixing passage downward. The spraying passage inside the nozzle pipe is All or part of the inner wall is inclined in a direction where the cross-section becomes narrower toward the outlet end.

Description

Water-jet processing apparatus for grainding surface}

본 발명은 연마재가 함유된 고압수를 이용하여 모재의 표면을 가공하기 위한 워터젯 가공장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 고압수가 보다 넓은 범위에 걸쳐 분사되되 연마재에 의한 노즐관 손상이 최소화되도록 구성되는 표면연마용 워터젯 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a waterjet processing device for processing the surface of a base material using high-pressure water containing abrasives. More specifically, the present invention relates to a waterjet processing device that sprays high-pressure water over a wider range and minimizes damage to the nozzle pipe by the abrasives. This relates to a waterjet processing device for surface polishing.

일반적으로 워터젯 가공장치는 높은 압력의 유체를 노즐관을 통하여 직선으로 분사함으로써 밀집도가 높은 제트 유동을 가공물에 분사하여 높은 정밀도의 가공 작업을 수행하는 장치이다. 구체적으로, 증압기(intensifier)는 유압 펌프에서 유입된 압력을 최대 20배 증압시키는 장치로 약 4,000 내지 6,000kg/㎠까지 압력을 발생시키는 장치이며, 워터젯 가공장치는 상기 증압기를 통한 압력을 이용하여 가공 모재를 고정시킨 상태에서 음속의 3배 속도로 물과 연마재(abrasives)를 혼합 분사하는 노즐관이 X-Y축으로 이동하며 가공 모재를 절단하도록 활용된다.In general, a waterjet processing device is a device that performs high-precision processing by spraying high-pressure fluid in a straight line through a nozzle pipe to spray a high-density jet flow onto the workpiece. Specifically, the intensifier is a device that increases the pressure introduced from the hydraulic pump by up to 20 times and generates a pressure of about 4,000 to 6,000 kg/cm2, and the waterjet processing device uses the pressure through the intensifier. With the machining base material fixed, the nozzle tube that sprays a mixture of water and abrasives at three times the speed of sound moves along the X-Y axis and is used to cut the machining base material.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 워터젯 가공장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a conventional waterjet processing device will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 종래의 워터젯 가공장치의 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a conventional waterjet processing device.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 워터젯 가공장치는, 연마재공급관(10)을 통해 저장탱크(20) 내부로 투입된 연마재가 실린더(30)의 작동에 의해 연마재배출관(40)을 거쳐 노즐관(60)로 유입되고, 고압수배출관(50)을 통해 공급되는 고압수는 오리피스블록(70)을 통과하면서 직선으로 고압 분쇄되되 상기 연마재배출관(40)을 통해 유입되는 연마재와 혼합되어 노즐관(60)을 통해 분출된다. 이와 같이 노즐관(60)을 통해 분사되는 고압수는 밀도와 속도가 매우 높아 모재를 정밀하게 절단하는 용도로 주로 활용되어 왔다. As shown in FIG. 1, in the conventional waterjet processing device, the abrasive input into the storage tank 20 through the abrasive material supply pipe 10 passes through the abrasive discharge pipe 40 by the operation of the cylinder 30 and the nozzle pipe 60. ), the high-pressure water supplied through the high-pressure water discharge pipe (50) is pulverized at high pressure in a straight line while passing through the orifice block (70), and is mixed with the abrasive flowing in through the abrasive discharge pipe (40) to form the nozzle pipe (60). is ejected through In this way, the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 60 has a very high density and speed, so it has been mainly used to precisely cut the base material.

상기와 같은 종래의 워터젯 가공장치는 절단 오차가 매우 적으며 제품의 크기에 따라 다양하게 절단할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기와 같은 워터젯 가공장치는 가공 기술의 정밀도로 인해 그 수요가 점증하는 추세로, 임가공 및 기계 가공 산업분야, 자동차 산업 분야, 석재 및 타일 산업 분야, 항공기 분야, 재료 가공 분야, 식품 가공 분야, 제지 산업분야 등에 널리 사용되어 왔다.The conventional waterjet processing device as described above has the advantage of having a very small cutting error and being able to cut in various ways depending on the size of the product. In addition, the demand for waterjet processing equipment as described above is increasing due to the precision of processing technology, and is used in the toll processing and machining industry, automobile industry, stone and tile industry, aircraft, material processing, and food processing fields. , has been widely used in the paper industry, etc.

그러나 종래의 워터젯 가공장치는 연마재가 혼합된 물을 고압으로 직선 분사하도록 구성되는바, 모재의 절단에는 적합하지만 모재의 표면을 면가공하는 데에는 부적합하다는 단점이 있다.However, the conventional waterjet processing device is configured to spray water mixed with abrasives in a straight line at high pressure, and is suitable for cutting the base material, but has the disadvantage of being unsuitable for machining the surface of the base material.

KR 10-0843390 B1KR 10-0843390 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 연마재가 혼합된 고압수를 넓은 범위에 걸쳐 분사함으로써 모재의 표면을 면가공할 수 있고, 연마재에 의한 노즐관 손상이 발생되지 아니하도록 구성되는 워터젯 가공장치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the above problems, and the surface of the base material can be machined by spraying high-pressure water mixed with abrasives over a wide range, and is designed to prevent damage to the nozzle pipe by abrasives. The purpose is to provide a waterjet processing device that can be used.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 상하방향으로 연장되는 혼합유로가 내부에 형성되는 몸체; 상기 몸체의 상측에 결합되어 상기 혼합유로의 상단으로 고압수를 제공하는 고압수배출관; 상기 몸체의 측방에 결합되어 상기 혼합유로의 내측으로 연마재를 공급하는 연마재배출관; 내부에 분사유로가 형성된 중공관 형상으로 형성되되, 상기 몸체의 하측에 결합되어 상기 혼합유로에서 혼합된 연마재와 고압수를 하향으로 분사하는 노즐관;을 포함하며, 상기 노즐관 내부의 분사유로는 출구단으로 갈수록 단면이 좁아지는 방향으로 내벽의 전체 또는 일부가 경사지게 형성된다.A waterjet processing device according to the present invention for achieving the above object includes a body in which a mixing passage extending in the vertical direction is formed; a high-pressure water discharge pipe coupled to the upper side of the body and providing high-pressure water to the top of the mixing passage; an abrasive discharge pipe coupled to a side of the body to supply abrasive to the inside of the mixing passage; It is formed in the shape of a hollow tube with a spraying passage formed inside, and is coupled to the lower side of the body and includes a nozzle pipe that sprays the abrasive and high-pressure water mixed in the mixing passage downward. The spraying passage inside the nozzle pipe is All or part of the inner wall is inclined in a direction where the cross-section becomes narrower toward the outlet end.

상기 노즐관은, 상기 분사유로의 내벽 전체가 일정한 기울기로 경사지게 형성된다.The nozzle pipe is formed so that the entire inner wall of the spray passage is inclined at a constant inclination.

중심축 상에 오리피스유로가 형성된 원통 또는 원판 형상으로 형성되어, 상기 고압수배출관과 상기 혼합유로 상단 사이에 장착되는 오리피스블록을 더 포함한다.It is formed in the shape of a cylinder or disk with an orifice flow path formed on the central axis, and further includes an orifice block mounted between the high-pressure water discharge pipe and the upper end of the mixing flow path.

상기 오리피스유로는 길이방향 중단 단면이 입구측 단면이나 출구측 단면보다 작아지도록 내벽이 경사지게 형성되어, 상기 오리피스유로를 통과한 고압수는 넓게 퍼지도록 형성된다.The inner wall of the orifice passage is inclined so that the longitudinal middle section is smaller than the inlet or outlet section, so that the high-pressure water passing through the orifice passage is spread widely.

상기 오리피스유로의 내벽은, 단면이 점차적으로 작아지는 방향으로 경사지게 형성되는 입구측 내벽과, 단면이 점차적으로 커지는 방향으로 경사지게 형성되는 출구측 내벽과, 상기 입구측 내벽과 상기 출구측 내벽을 연결하는 중단 내벽으로 구성된다.The inner wall of the orifice passage includes an inlet inner wall formed to be inclined in a direction in which the cross-section gradually decreases, an outlet inner wall formed to be inclined in a direction in which the cross-section gradually increases, and a connection between the inlet-side inner wall and the outlet-side inner wall. It consists of a middle inner wall.

상기 입구측 내벽과 상기 중단 내벽의 연결부위와, 상기 중단 내벽과 상기 출구측 내벽의 연결부위는 만곡지게 형성된다.A connection portion between the inlet inner wall and the middle inner wall and a connection portion between the middle inner wall and the outlet inner wall are curved.

상기 노즐관의 분사유로 내벽에는 나선형의 나선홈이 형성되어, 상기 노즐관을 통해 분사되는 고압수 및 연마재는 나선형으로 유동하면서 분사되도록 구성된다.A spiral groove is formed on the inner wall of the spraying passage of the nozzle pipe, so that the high-pressure water and abrasives sprayed through the nozzle pipe are sprayed while flowing in a spiral shape.

본 발명에 의한 워터젯 가공장치를 이용하면, 연마재가 혼합된 고압수가 넓은 범위에 걸쳐 분사되므로 모재의 표면을 면가공할 수 있고, 연마재에 의해 노즐관이 손상되는 현상이 감소되므로 수명이 연장된다는 장점이 있다.Using the waterjet processing device according to the present invention, the surface of the base material can be machined because high-pressure water mixed with abrasives is sprayed over a wide range, and the lifespan is extended because damage to the nozzle pipe by abrasives is reduced. There is.

도 1은 종래의 워터젯 가공장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 확대단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관의 다른실시예 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 사용상태도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 오리피스블록의 단면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 오리피스블록의 다른실시예 단면도이다.
도 11은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관의 다른실시예 단면도이다.
도 12 내지 도 15는 노즐관의 분사유로 각도 변경에 따라 고압수의 분사패턴이 변경되는 형상을 도시한다.Figure 1 is a schematic diagram of a conventional waterjet processing device.
Figure 2 is a schematic diagram of a waterjet processing device according to the present invention.
Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the water jet processing device according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of a nozzle pipe included in the water jet processing device according to the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of another embodiment of a nozzle pipe included in the water jet processing device according to the present invention.
Figures 6 and 7 are diagrams showing the use of the water jet processing device according to the present invention.
Figures 8 and 9 are cross-sectional views of an orifice block included in the water jet processing device according to the present invention.
Figure 10 is a cross-sectional view of another embodiment of an orifice block included in the water jet processing device according to the present invention.
Figure 11 is a cross-sectional view of another embodiment of a nozzle pipe included in the water jet processing device according to the present invention.
Figures 12 to 15 show the shape in which the spray pattern of high-pressure water changes according to the change in the spray path angle of the nozzle pipe.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the waterjet processing device according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 2는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 확대단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관의 다른실시예 단면도이다.Figure 2 is a schematic diagram of a water jet processing device according to the present invention, Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of the water jet processing device according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view of a nozzle pipe included in the water jet processing device according to the present invention, and Figure 5 is a cross-sectional view of another embodiment of the nozzle pipe included in the water jet processing device according to the present invention.

본 발명에 의한 워터젯 가공장치는 연마재가 혼합된 고압수를 모재에 분사하여 모재를 가공하기 위한 장치로서, 고압수를 직선으로 분사하는 것이 아니라 넓은 면적에 걸쳐 분사함으로써 모재의 표면을 면가공하도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.The waterjet processing device according to the present invention is a device for processing a base material by spraying high-pressure water mixed with abrasives onto the base material. It is configured to process the surface of the base material by spraying the high-pressure water over a large area rather than spraying it in a straight line. The biggest characteristic of the composition is that it becomes.

즉, 본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 상하방향으로 연장되는 혼합유로(110)가 내부에 형성되는 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 상측에 결합되어 상기 혼합유로(110)의 상단으로 고압수를 제공하는 고압수배출관(200)과, 상기 몸체(100)의 측방에 결합되어 상기 혼합유로(110)의 내측으로 연마재를 공급하는 연마재배출관(400)과, 내부에 분사유로(510)가 형성된 중공관 형상으로 형성되며 상기 몸체(100)의 하측에 결합되어 상기 혼합유로(110)에서 혼합된 연마재와 고압수를 하향으로 분사하는 노즐관(500)을 기본 구성요소로 구비하되, 상기 노즐관(500) 내부의 분사유로(510)는 출구단으로 갈수록 단면이 좁아지는 방향으로 내벽의 전체 또는 일부가 경사지게 형성되어 노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수가 일정한 크기의 면적에 걸쳐 고르게 분사된다는 점에 특징이 있다.That is, the waterjet processing device according to the present invention has a body 100 in which a mixing passage 110 extending in the vertical direction is formed, and is coupled to the upper side of the body 100 to form an upper end of the mixing passage 110. A high-pressure water discharge pipe 200 that provides high-pressure water, an abrasive discharge pipe 400 coupled to the side of the body 100 to supply abrasives to the inside of the mixing passage 110, and a spray passage 510 therein. ) is formed in the shape of a hollow tube and is coupled to the lower side of the body 100 and has as a basic component a nozzle pipe 500 that sprays the abrasive and high-pressure water mixed in the mixing passage 110 downward, The spray passage 510 inside the nozzle pipe 500 has all or part of its inner wall inclined in a direction in which the cross-section becomes narrower toward the outlet end, so that the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 spreads over an area of a certain size. Its characteristic is that it is sprayed evenly.

연마재는 연마재공급관(10)을 통해 저장탱크(20)로 저장된 후 연마재실린더(30)에 의해 연마재배출관(400)으로 공급되는데, 상기 연마재공급관(10)과 저장탱크(20)와 연마재실린더(30)는 종래의 워터젯 가공장치에서도 동일하게 적용되고 있는바, 상기 연마재공급관(10)과 저장탱크(20)와 연마재실린더(30)의 내부구조 및 작동원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.The abrasive is stored in the storage tank 20 through the abrasive material supply pipe 10 and then supplied to the abrasive discharge pipe 400 by the abrasive material cylinder 30. The abrasive material supply pipe 10, the storage tank 20, and the abrasive cylinder 30 ) is applied in the same way to conventional waterjet processing equipment, so detailed descriptions of the internal structure and operating principles of the abrasive supply pipe 10, storage tank 20, and abrasive cylinder 30 are omitted.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 고압수배출관(200)을 통해 제공되는 고압수와 연마재배출관(400)을 통해 제공되는 연마재가 혼합유로(110) 상에서 혼합된 후 노즐관(500)의 분사유로(510)를 통해 분사된다. 이때, 상기 노즐관(500)의 분사유로(510)가 끝단으로 갈수록(본 실시예에서는 하측으로 갈수록) 단면적이 좁아지는 방향으로 경사지게 형성되는바, 상기 고압수는 분사유로(510)의 경사방향을 따라 비스듬히 유동하다가 노즐관(500)의 출구에서 일정 거리 이격된 지점을 지난 시점부터는 넓게 확산되어 분사된다. 즉, 분사유로(510)의 내벽을 타고 흐르던 고압수는 분사유로(510)의 출구단(본 실시예에서는 하단)을 통과한 직후에는 한 점을 향해 집중되다가, 한 점으로 집중된 지점을 지난 이후부터는 넓게 확산되면서 분사된다.In the waterjet processing device according to the present invention configured as described above, the high-pressure water provided through the high-pressure water discharge pipe 200 and the abrasive provided through the abrasive discharge pipe 400 are mixed on the mixing passage 110 and then mixed in the nozzle pipe 500. ) is injected through the injection passage 510. At this time, the injection passage 510 of the nozzle pipe 500 is inclined in a direction in which the cross-sectional area becomes narrower toward the end (in this embodiment, toward the bottom), and the high-pressure water flows in the inclined direction of the injection passage 510. It flows obliquely along, and after passing a point a certain distance away from the exit of the nozzle pipe 500, it spreads out and sprays. That is, the high-pressure water flowing along the inner wall of the injection passage 510 is concentrated toward one point immediately after passing the outlet end (lower end in this embodiment) of the injection passage 510, and after passing the point concentrated at one point. From there, it spreads widely and is sprayed.

종래의 워터젯 가공장치와 같이 고압수를 하나의 직선 형태로 분사하도록 구성되는 경우에는 모재에 관통공을 형성하거나 모재를 절단하는 작업만이 가능했지만, 본 발명에 의한 워터젯 가공장치와 같이 고압수를 넓은 면적에 걸쳐 분사하도록 구성되는 경우에는 모재의 표면을 면가공할 수 있게 된다는 장점이 있다.In the case where high-pressure water is configured to spray in a single straight line like a conventional waterjet processing device, only forming a through hole in the base material or cutting the base material was possible, but like the waterjet processing device according to the present invention, high-pressure water is If it is configured to spray over a large area, it has the advantage of being able to process the surface of the base material.

한편, 상기 노즐관(500)의 내부에 형성된느 분사유로(510)는 도 4에 도시된 바와 같이 내벽 전체가 경사지게 형성될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 출구측 일부만이 경사지게 형성될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 분사유로(510)의 출구측 일부만이 경사지게 형성되더라도 고압수는 분사유로(510)의 경사면을 타고 유동하여 넓게 퍼지므로 모재의 표면을 면가공할 수 있다.Meanwhile, the entire inner wall of the spray passage 510 formed inside the nozzle pipe 500 may be inclined as shown in FIG. 4, or only a portion of the outlet side may be inclined as shown in FIG. 5. there is. As shown in FIG. 5, even if only a portion of the outlet side of the injection passage 510 is inclined, the high-pressure water flows along the inclined surface of the injection passage 510 and spreads widely, so that the surface of the base material can be processed.

이때, 노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수에는 다량의 연마재가 포함되어 있으므로, 도 5에 도시된 실시예와 같이 분사유로(510)의 출구측만이 경사지게 형성되면 다량의 연마재가 분사유로(510)의 경사면에 집중적으로 강하게 부딪혀 노즐관(500)의 출구측이 쉽게 손상될 우려가 있다.At this time, since the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 contains a large amount of abrasives, if only the outlet side of the injection passage 510 is inclined as in the embodiment shown in FIG. 5, a large amount of abrasives are discharged into the injection passage ( There is a risk that the outlet side of the nozzle pipe 500 may be easily damaged due to concentrated and strong impact on the inclined surface of the nozzle pipe 500.

이에 비해 도 4에 도시된 실시예와 같이 분사유로(510)의 내벽 전체가 일정한 기울기로 경사지게 형성되면, 분사유로(510)를 타로 유동하던 연마재가 분사유로(510)의 내벽 중 특정 지역에 집중적으로 부딪히는 현상이 발생되지 아니하므로, 노즐관(500)의 손상 우려가 적어진다. 따라서 상기 노즐관(500)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 분사유로(510)의 내벽 전체가 일정한 기울기로 경사지게 형성됨이 바람직하다.In contrast, when the entire inner wall of the injection passage 510 is inclined at a constant slope as in the embodiment shown in FIG. 4, the abrasive flowing through the injection passage 510 is concentrated in a specific area of the inner wall of the injection passage 510. Since the collision phenomenon does not occur, the risk of damage to the nozzle pipe 500 is reduced. Therefore, as shown in FIG. 4, the nozzle pipe 500 is preferably formed so that the entire inner wall of the spray passage 510 is inclined at a constant inclination.

물론, 도 5에 도시된 바와 같이 분사유로(510)의 출구측만이 급경사를 이루도록 형성되면, 노즐관(500)의 제작이 비교적 용이할 뿐만 아니라 고압수가 노즐관(500)에서 분출되는 즉시 넓게 확산된다는 장점이 있다. 따라서 연마재의 타격에 의해 노즐관(500)이 손상될 우려가 없다면, 상기 노즐관(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 분사유로(510)의 출구측만이 경사지게 형성될 수도 있다.Of course, as shown in FIG. 5, if only the outlet side of the injection passage 510 is formed to have a steep slope, not only is it relatively easy to manufacture the nozzle pipe 500, but also the high-pressure water spreads widely as soon as it is ejected from the nozzle pipe 500. There is an advantage to this. Therefore, if there is no risk of the nozzle pipe 500 being damaged by the abrasive, the nozzle pipe 500 may be formed to be inclined only at the outlet side of the injection passage 510, as shown in FIG. 5.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 워터젯 가공장치를 이용한 모재 가공과정을 설명한다.Hereinafter, the base material processing process using the waterjet processing device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치의 사용상태도이다.Figures 6 and 7 are diagrams showing the use of the water jet processing device according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 노즐관(500)을 통해 분출되는 고압수가 일정 범위에 걸쳐 분사되므로, 모재의 표면(본 실시예에서는 상면)을 가공할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의한 워터젯 가공장치를 이용하면 모재의 표면을 연삭하거나 특정 문양의 형성하는 작업이 가능해진다. 더 나아가 도 7에 도시된 바와 같이 노즐관(500)의 이동방향과 직각을 이루는 방향으로 모재를 이동시키면서 모재의 표면을 가공하는 경우, 모재의 표면 넓은 영역에 걸쳐 면가공을 할 수 있게 된다는 장점이 있다.As shown in FIG. 6, the waterjet processing device according to the present invention sprays high-pressure water ejected through the nozzle pipe 500 over a certain range, making it possible to process the surface (upper surface in this embodiment) of the base material. . In other words, using the waterjet processing device according to the present invention, it becomes possible to grind the surface of the base material or form a specific pattern. Furthermore, as shown in FIG. 7, when the surface of the base material is processed while moving the base material in a direction perpendicular to the moving direction of the nozzle pipe 500, the advantage is that surface processing can be performed over a wide area of the surface of the base material. There is.

한편, 본 발명에 의한 워터젯 가공장치는, 몸체(100)에 장착되는 노즐관(500)을 도 1에 도시된 종래의 노즐관(60)으로 교체 장착하는 경우 모재에 관통공을 형성하거나 모재를 절단하는 작업도 가능해지므로, 활용도가 매우 우수하다는 장점도 있다.Meanwhile, the waterjet processing device according to the present invention forms a through hole in the base material or forms a through hole in the base material when replacing the nozzle pipe 500 mounted on the body 100 with the conventional nozzle pipe 60 shown in FIG. Since cutting work is also possible, it has the advantage of being very usable.

도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 오리피스블록(300)의 단면도이고, 도 10은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 오리피스블록(300)의 다른실시예 단면도이다.Figures 8 and 9 are cross-sectional views of the orifice block 300 included in the water jet processing device according to the present invention, and Figure 10 is a cross-sectional view of another embodiment of the orifice block 300 included in the water jet processing device according to the present invention.

본 발명에 의한 워터젯 가공장치는 고압수배출관(200)을 통해 제공되는 고압수의 분사압력을 더욱 높이기 위하여, 상기 고압수배출관(200)과 상기 혼합유로(110) 상단 사이에 오리피스블록(300)이 구비될 수 있다. 상기 오리피스블록(300)은 중심축 상에 오리피스유로(310) 형성된 원통 또는 원판 형상으로 형성되므로, 고압수배출관(200)을 통해 제공되는 고압수는 상기 오리피스유로(310)를 통과하는 동안 고압 고속의 상태로 변환된다.In order to further increase the injection pressure of high-pressure water provided through the high-pressure water discharge pipe 200, the water jet processing device according to the present invention includes an orifice block 300 between the high-pressure water discharge pipe 200 and the top of the mixing passage 110. This can be provided. Since the orifice block 300 is formed in a cylindrical or disk shape with an orifice flow path 310 formed on the central axis, the high pressure water provided through the high pressure water discharge pipe 200 is high pressure and high speed while passing through the orifice flow path 310. converted to the state of

이와 같은 오리피스블록(300)은 종래의 워터젯 가공장치에도 실질적으로 동일하게 활용되고 있는바, 상기 오리피스블록(300)의 재질 및 장착구조에 대한 설명은 생략한다.Since this orifice block 300 is used in substantially the same way in conventional water jet processing equipment, description of the material and mounting structure of the orifice block 300 will be omitted.

이때, 종래의 오리피스블록(70)은 직선 형태로 고압수를 배출하도록, 중심부에 형성된 오리피스유로가 직선 패턴으로 형성된다. 이와 같이 오리피스블록(300)을 통과한 고압수가 직선 패턴으로 배출되면, 상기 고압수가 혼합유로(110)를 통과하는 동안 연마재와 충분하게 혼합되지 못하게 될 뿐만 아니라, 분사유로(510)의 내벽에 접촉되지 아니하고 그대로 통과하게 되므로 상기 노즐관(500)의 출구단을 통해 분사되는 고압수는 넓게 확산되지 아니하고 직선형태를 이루게 된다는 문제가 발생된다.At this time, the conventional orifice block 70 has an orifice flow path formed in the center in a straight pattern to discharge high-pressure water in a straight line. In this way, if the high-pressure water passing through the orifice block 300 is discharged in a straight pattern, not only will the high-pressure water not be sufficiently mixed with the abrasive while passing through the mixing passage 110, but it will also contact the inner wall of the spray passage 510. Since the high-pressure water sprayed through the outlet end of the nozzle pipe 500 does not spread widely but instead passes through, a problem arises in that it forms a straight line.

따라서 본 발명에 포함되는 오리피스블록(300)은 고압수배출관(200)을 통해 제공된 고압수가 혼합유로(110) 및 분사유로(510)의 내부를 완전히 채우면서 유동하도록, 상기 오리피스유로(310)는 도 8에 도시된 바와 같이 길이방향 중단 단면이 입구측 단면이나 출구측 단면보다 작아지도록 내벽이 경사지게 형성됨이 바람직하다. Therefore, the orifice block 300 included in the present invention has an orifice passage 310 such that the high-pressure water provided through the high-pressure water discharge pipe 200 flows while completely filling the interior of the mixing passage 110 and the injection passage 510. As shown in FIG. 8, it is preferable that the inner wall is formed to be inclined so that the longitudinal middle cross section is smaller than the inlet or outlet cross sections.

이때 상기 오리피스유로(310)의 내벽은, 단면이 점차적으로 작아지는 방향으로 경사지게 형성되는 입구측 내벽(312)과, 단면이 점차적으로 커지는 방향으로 경사지게 형성되는 출구측 내벽(316)과, 상기 입구측 내벽(312)과 상기 출구측 내벽(316)을 연결하는 중단 내벽(314)으로 구성될 수 있다.At this time, the inner wall of the orifice passage 310 includes an inlet inner wall 312 whose cross-section is inclined in a direction in which the cross-section gradually becomes smaller, an outlet-side inner wall 316 that is formed inclined in a direction in which the cross-section gradually becomes larger, and the inlet. It may be composed of an intermediate inner wall 314 connecting the side inner wall 312 and the outlet side inner wall 316.

이와 같이 오리피스유로(310)의 내벽이 입구측 내벽(312)과 출구측 내벽(316)과 중단 내벽(314)으로 구성되면, 상기 입구측 내벽(312)을 타고 유입된 고압수는 중단 내벽(314) 부근에서 한 점으로 모아지면서 고속 고압의 상태가 된 후, 상기 출구측 내벽(316)을 타고 유출되면서 상기 출구측 내벽(316)의 기울기를 따라 넓게 확산된다. 따라서 상기 오리피스유로(310)를 통과한 고압수는 혼합유로(110)를 채우도록 확산되어 유동하므로 다량의 연마재와 고르게 혼합될 뿐만아니라, 상기 분사유로(510)의 경사면을 타고 유동하므로 노즐관(500)의 출구단을 지난 이후에는 넓은 영역에 걸쳐 분산될 수 있게 된다.In this way, if the inner wall of the orifice flow path 310 is composed of the inlet side inner wall 312, the outlet side inner wall 316, and the middle inner wall 314, the high-pressure water flowing in through the inlet side inner wall 312 flows into the middle inner wall ( It gathers to a point in the vicinity of 314) and becomes a state of high speed and high pressure, and then flows out along the outlet inner wall 316 and spreads widely along the slope of the outlet inner wall 316. Therefore, the high-pressure water passing through the orifice passage 310 spreads and flows to fill the mixing passage 110, so that it not only mixes evenly with a large amount of abrasives, but also flows along the inclined surface of the spray passage 510, so that the nozzle pipe ( After passing the exit end of 500), it can be distributed over a wide area.

이때, 상기 입구측 내벽(312)과 상기 중단 내벽(314)의 연결부위와, 상기 중단 내벽(314)과 상기 출구측 내벽(316)의 연결부위가 절곡된 형상으로 형성되면, 고압수가 해당 절곡부위에 부딪혀 압력과 속도가 저감될 수 있다. 따라서 상기 입구측 내벽(312)과 상기 중단 내벽(314)의 연결부위와, 상기 중단 내벽(314)과 상기 출구측 내벽(316)의 연결부위는 도 10에 도시된 바와 같이 만곡지게 형성됨이 바람직하다.At this time, when the connection portion between the inlet inner wall 312 and the middle inner wall 314 and the connection portion between the middle inner wall 314 and the outlet inner wall 316 are formed in a bent shape, the high pressure water bends the bending portion. Pressure and speed may be reduced by hitting an area. Therefore, it is preferable that the connection portion between the inlet side inner wall 312 and the middle inner wall 314 and the connection portion between the middle inner wall 314 and the outlet side inner wall 316 are curved as shown in FIG. 10. do.

도 11은 본 발명에 의한 워터젯 가공장치에 포함되는 노즐관(500)의 다른실시예 단면도이다.Figure 11 is a cross-sectional view of another embodiment of the nozzle pipe 500 included in the water jet processing device according to the present invention.

노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수가 넓은 면적에 걸쳐 분사되더라도, 고압수 분사영역 중 가운데 부위의 압력이 가장 높아지게 된다. 따라서 노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수가 모재의 표면을 가공할 때, 가공되는 부위 중 가운데 부위가 가장 깊게 마모되는 현상이 발생된다.Even if the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 is sprayed over a large area, the pressure in the center of the high-pressure water spray area becomes the highest. Therefore, when high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 processes the surface of the base material, the deepest wear occurs in the middle part among the processed parts.

본 발명에 의한 워터젯 가공장치는 고압수가 분사되는 영역이 전체적으로 고르게 마모될 수 있도록, 도 11에 도시된 바와 같이 노즐관(500)의 분사유로(510) 내벽에 나선형의 나선홈(520)이 형성될 수 있다.In the waterjet processing device according to the present invention, a spiral groove 520 is formed on the inner wall of the spray passage 510 of the nozzle pipe 500, as shown in FIG. 11, so that the area where high-pressure water is sprayed can be worn evenly throughout. It can be.

이와 같이 분사유로(510) 내벽에 나선홈(520)이 형성되면 상기 분사유로(510)의 내벽을 타고 유동하는 고압수 중 일부가 상기 나선홈(520)을 따라 유동하게 되는데, 이와 같이 고압수가 나선형으로 유동하면 상기 고압수에 포함되어 있던 연마재 역시 나선형으로 유동하게 되고, 나선형으로 유동하는 연마재에는 원심력이 발생하므로 보다 많은 양의 연마재가 고압수 분사영역의 가장자리 부위로 모이게 된다.In this way, when the spiral groove 520 is formed on the inner wall of the injection passage 510, some of the high-pressure water flowing along the inner wall of the injection passage 510 flows along the spiral groove 520. In this way, the high-pressure water When it flows in a spiral shape, the abrasives contained in the high-pressure water also flow in a spiral shape, and centrifugal force is generated in the abrasives that flow in a spiral shape, so a greater amount of abrasives are collected at the edge of the high-pressure water spray area.

상기 언급한 바와 같이 고압수 분사영역 중 가장자리 부위에 많은 양의 연마재가 모이게 되면, 모재 중 고압수가 접촉되는 면이 전체적으로 고르게 마모될 수 있다는 장점이 있다.As mentioned above, if a large amount of abrasive is collected at the edge of the high-pressure water injection area, there is an advantage that the entire surface of the base material that is contacted with high-pressure water can be worn evenly.

이때, 상기 나선홈(520)의 두께 및 기울기는 고압수의 압력 및 속도, 연마재의 물리적인 특성, 분사유로(510)의 규격 등 여러가지 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있다.At this time, the thickness and slope of the spiral groove 520 may vary depending on various conditions, such as the pressure and speed of high-pressure water, the physical characteristics of the abrasive, and the specifications of the spray passage 510.

도 12 내지 도 15는 노즐관(500)의 분사유로(510) 각도 변경에 따라 고압수의 분사패턴이 변경되는 형상을 도시한다.12 to 15 show a shape in which the spray pattern of high-pressure water changes according to a change in the angle of the spray path 510 of the nozzle pipe 500.

본 발명에 의한 워터젯 가공장치는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 노즐관(500) 내부에 형성된 분사유로(510)의 경사각도에 따라 고압수 분사패턴이 변경된다. 이때, 분사유로(510)의 입구측 내경 크기 변경에 따라 오리피스블록(300)의 오리피스유로(310) 형상 역시 적절하게 변경되어야 할 것이다.As described with reference to FIGS. 4 and 5, the water jet processing device according to the present invention changes the high-pressure water spray pattern according to the inclination angle of the spray passage 510 formed inside the nozzle pipe 500. At this time, the shape of the orifice passage 310 of the orifice block 300 should also be appropriately changed according to the change in the size of the inner diameter of the inlet side of the injection passage 510.

예를 들어 도 1에 도시된 종래기술과 같이 분사유로(510)의 내벽이 수직방향으로 연장되도록 형성되는 경우, 상기 노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수는 도 12에 도시된 바와 같이 직선으로 분사되는바, 모재의 면가공에는 적합하지 아니한 상태 즉, 모재에 관통공을 형성하거나 절단에 적합한 상태가 된다.For example, when the inner wall of the spray passage 510 is formed to extend in the vertical direction as in the prior art shown in FIG. 1, the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 is in a straight line as shown in FIG. 12. When sprayed, it is in a state that is not suitable for processing the surface of the base material, that is, forming a through hole in the base material or being suitable for cutting.

이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 분사유로(510)의 내벽을 하측으로 갈수록 좁아지는 방향으로 경사지게 형성하면, 상기 노즐관(500)을 통해 분사되는 고압수는 도 13에 도시된 바와 같이 일정한 크기의 면적에 걸쳐 분사되도록 확산된다.At this time, as shown in FIGS. 2 and 3, if the inner wall of the spray passage 510 is inclined in a direction that narrows downward, the high-pressure water sprayed through the nozzle pipe 500 is as shown in FIG. 13. As shown, it spreads to be sprayed over an area of a certain size.

도 13에 도시된 경우보다 상기 분사유로(510)의 내벽 경사도가 더 커지게 되면 즉, 분사유로(510)의 내경이 하측으로 갈수록 더욱 급격하게 좁아지는 형상으로 형성되면, 도 14에 도시된 바와 같이 고압수는 더 넓게 퍼져 분사된다. 더 나아가 도 14에 도시된 경우보다 분사유로(510)의 내벽 경사도가 더 커지면, 도 15에 도시된 바와 같이 고압수는 더욱 넓게 퍼지도록 분사된다. 이때, 상기와 같이 고압수가 퍼져 분사되는 경우, 분사유로(510) 내벽과 접촉되면서 분사되는 고압수보다 분사유로(510)의 중심부를 통해 분사되는 고압수의 분사속도가 더 빠르므로, 노즐관(500)을 통과한 고압수 중 바깥쪽으로 분사되는 고압수는 도 15에 도시된 바와 같이 분사영역 가운데를 향해 모아지는 방향으로 분사경로가 약간 휘어지게 된다.When the inner wall slope of the injection passage 510 becomes larger than the case shown in FIG. 13, that is, when the inner diameter of the injection passage 510 is formed in a shape that narrows more sharply toward the bottom, as shown in FIG. 14 Likewise, high-pressure water is sprayed more widely. Furthermore, if the slope of the inner wall of the injection passage 510 becomes larger than the case shown in FIG. 14, the high-pressure water is sprayed to spread more widely, as shown in FIG. 15. At this time, when the high-pressure water is spread and sprayed as described above, the injection speed of the high-pressure water sprayed through the center of the spray passage 510 is faster than the high-pressure water sprayed while contacting the inner wall of the spray passage 510, so the nozzle pipe ( Among the high-pressure water that has passed through 500), the spray path of the high-pressure water that is sprayed outward is slightly bent in a direction toward the center of the spray area, as shown in FIG. 15.

상기 언급한 바와 같이 고압수가 넓은 범위에 걸쳐 분사되면, 상기 고압수는 모재의 표면을 면가공할 수 있게 된다는 장점이 있다. 상기 고압수가 분사될 때 퍼지는 각도는 본 실시예에 도시된 경우로 한정되지 아니하고, 상기 분사유로(510)의 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다.As mentioned above, when high-pressure water is sprayed over a wide area, the high-pressure water has the advantage of being able to process the surface of the base material. The spreading angle when the high-pressure water is sprayed is not limited to the case shown in this embodiment, and may vary depending on the shape of the spray passage 510.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100 : 몸체 110 : 혼합유로
200 : 고압수배출관 300 : 오리피스블록
310 : 오리피스유로 312 : 입구측 내벽
314 : 중단 내벽 316 : 출구측 내벽
400 : 연마재배출관 500 : 노즐관
510 : 분사유로 520 : 나선홈100: Body 110: Mixed flow path
200: High pressure water discharge pipe 300: Orifice block
310: Orifice passage 312: Inlet inner wall
314: middle inner wall 316: outlet side inner wall
400: Abrasive discharge pipe 500: Nozzle pipe
510: injection passage 520: spiral groove

Claims

A body in which a mixing passage extending in the vertical direction is formed;
a high-pressure water discharge pipe coupled to the upper side of the body and providing high-pressure water to the top of the mixing passage;
an abrasive discharge pipe coupled to a side of the body to supply abrasive to the inside of the mixing passage;
A nozzle tube formed in the shape of a hollow tube with a spray flow path formed therein, coupled to the lower side of the body and spraying the abrasive and high-pressure water mixed in the mixing flow path downward;
An orifice block formed in the shape of a cylinder or disk with an orifice flow path formed on the central axis and mounted between the high-pressure water discharge pipe and the upper end of the mixing flow path;
Includes,
The spray flow path inside the nozzle pipe has all or part of its inner wall inclined in a direction where the cross-section becomes narrower toward the outlet end,
The inner wall of the orifice passage includes an inlet inner wall formed to be inclined in a direction in which the cross-section gradually decreases, an outlet inner wall formed to be inclined in a direction in which the cross-section gradually increases, and a connection between the inlet-side inner wall and the outlet-side inner wall. It is composed of a middle inner wall, and the high-pressure water flowing in through the inlet inner wall gathers to a point near the middle inner wall, becomes a state of high speed and high pressure, and then flows out along the outlet inner wall and spreads widely along the slope of the outlet inner wall. It spreads,
A connection portion between the inlet inner wall and the middle inner wall and a connection portion between the middle inner wall and the outlet inner wall are formed to be curved,
A spiral groove is formed on the inner wall of the spray passage of the nozzle pipe, and the spiral groove is formed over the entire inner wall of the spray passage, so that the high-pressure water and abrasives injected through the nozzle pipe are sprayed while flowing in a spiral shape. Waterjet processing equipment.

In claim 1,
The nozzle pipe is a waterjet processing device, characterized in that the entire inner wall of the spray passage is formed to be inclined at a constant inclination.

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