KR20010092620A - 테이블 회전식 열처리 가마 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바닥면 내,외측에 원형상의 받침레일을 형성하여 외측의 받침레일에는 일정한 높이의 네 방향에 버너와 배출로가 설치된 원형상의 가마벽면을 형성하고 그 내측의 받침레일에는 일정한 간격으로 여러개의 구름로울러를 설치하며 상기 구름로울러 상면에는 평면을 내화재로 구성한 원판형회전테이블을 형성하고 중심 내측에는 중공상태로 원형상의 중공기둥을 형성하고 상부에는 가마벽에 형성한 배출로와 연통되는 배출로를 가진 천정과 그 천정 상부에 상기 배출로와 이어지고 덕트와 연통되어 연소가스를 외부로 배출하는 배기관을 구성하는 정밀 주조용 탕구대의 회전식 테이블 열처리 가마에 관한 것이다. 한편, 상기 본 발명의 핵심적 구성 요소를 요약한다면 그것은 열처리 가마의 바닥면에 해당되는 테이블을 형성하되, 그 형상 모양은 원판형으로 형성하는 것을 특징으로 하며, 그 테이블은 원주연에 체인으로 회전시킬 수 있도록 휠기어를 구성하고 기어드 모터의 동력으로 회전되도록 함을 특징으로 한다. 이에 따른 효과로는 열처리 가마 내부에서 버너로 발생되는 연소 열이 자동적으로 순환되어 가마의 실내 상,하부 영역의 열을 항시 동일하고 일정하게 순환 유지되게 하는 것과; 정해진 위치에서 작업자가 탕구대(이외에 열처리가 요구되는 산업용 기계 부품 또는 의료기 부품 등이 포함됨)를 가마 내부영역 멀리까지 손쉽게 넣을 수 있도록 하고 열처리 완료된 탕구대는 가마에서 쉽고 간편하며 신속하게 꺼낼 수 있도록 하는 열악한 작업환경 개선으로 작업자를 보호하고 생산능력을 증대시켜주는 것과; 벙커씨유와 경유만을 사용해야 하는 것으로 알려진 가마 사용 연료를 천연개스로 대체할 수 있도록하여 연료비의 절감과 더블어 환경오염을 효과적으로 예방할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

테이블 회전식 열처리 가마 {The heat process furnace of the table rotation style}

본 발명은, 산업용 기계기구의 부품 및 의료기 부품 등을 정밀 주조함에 있어서, 상기 부품을 정밀 주조형성 하는 탕구대를 열처리 하는 테이블 회전식 열처리 가마에 관한 것이다.

본 발명에서 "탕구대" 라 함은, 산업기술분야에서 어떤 특정의 제품을 주조 형성함에 있어서, 주조형성하려는 특정의 제품 외형과 동일한 형상 모양을 가진 중공체의 주조형틀을 말하는 것이다.

아울러서 상기 "탕구대"를 형성하는 방법은, 제1공정에서 주조 형성하고자 하는 특정의 제품과 동일한 형상 모양의 모형제품을 형성하고, 제2공정에서 상기 모형제품의 외표면에 모래와 세라믹재를 도포하는 반복된 작업을 실시하며, 제3공정에서는 상기 모래와 세라믹재가 반복적으로 피복되어 일정한 두께를 갖게된 제품을 건조시키고, 제4공정에서는 모래와 세라믹재가 피복건조된 상태에서 특정한 형상 모양을 갖게된 건조상태의 모래 및 세라믹피복재에 상온을 가하여 피복제품 내부의 모형제품을 용해시켜서 빼내며, 제5공정에서는 상기 모형제품이 용해되어 내부가 비어있는 중공상태(즉, 수박의 한 부분을 따내고 내용물을 긁어내면 수박 껍질만 남듯이 형성되는 상태)로 형성된 "탕구대"가 형성되는 것이다.

한편, 상기 모형제품과 탕구대의 형성방법을 좀더 구체적으로 설명하자면,먼저, 모형제품은 처음에는 딱딱한 상태로 즉, 주지의 비누같은 상태로 있는 고체왁스(Wax)에 상온을 가하여 반 용융 상태로하여 특정모양의 모형제품을 형성하며, 상기 형성된 모형제품은 냉각시켜다음 그 외표면에 엄선된 모래와 세라믹재를 피복하고 건조하는 작업을 여러번 반복 실행하여 요구되는 두께까지 모래와 세라믹재를 모형제품 외표면에 도포한다.

상기 도포 형성된 상태의 모형제품 및 그 표면 도포된 모래 및 세라믹재는 자연 또는 강제 냉각 건조하고 건조 후 에는 58。C ~ 60。C의 상온 열을 가하여 모형제품인 고체왁스를 용해시켜서 피복 또는 도포된 모래 및 세라믹재로부터 흘러나오게 한다.

아울러서, 고체상태의 모형제품 즉, 왁스가 용해되서 모두 빠져버린 모래 및 세라믹재는 그 내부가 모형제품과 동일한 형상 모양의 중공상태로 남아있게되는 탕구대가 형성되는 것이며, 이같이 형성된 탕구대는 열처리 가마에서 섭씨 1,200。C 이상의 고열로 열처리 하여 소정의 탕구대를 얻을 수 있게되는 것이다.

한편, 상기와 같이 열처리 형성된 탕구대는 그 공간내부에 용융상태의 쇳물을 부어서 목적하는 제품을 주조 형성하게 되며, 이를 바꾸어 말하면 주물형성하는 몰드(Mold)라 할 수 있는 것이며, 상기 쇳물이 부어진 탕구대는 냉각후 즉, 쇳물이 냉각되어 특정 제품이 형성된 후, 파손시키는 일회용 제품으로 사용되는 것이다.

이에 본 발명은 상기 몰드 : Mold 라 불려지는 탕구대를 열처리 하는 가마에 관하여 효과적인 방법을 제시하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 회전식 열처리 가마는, 바닥면을 콘크리트 구조물로 형성하거나 또는 원형상의 받침판(빔 또는 앵글이 용이하며 철판도 무방하다)을 형성한 후, 그 받침판 상면에 일정한 높이를 가진 여러개의 지지기둥과, 상방향이 구름작용 하는 여러개의 구름로울러를 원방향을따라 일정한 간격으로 설치하여, 중심부에는 중공상태의 원형기둥을 형성하고 그 원형기둥의 바깥 바닥 즉, 상기의 구름로울러 상면에는 외경부에 휠기어가 구성되어 체인이 치합되고 모터에 의해 회전하는 원반형 회전테이블을 형성하며, 상기 회전테이블 바깥에는 벽면체에 사방향에 버너가 설치되고 배출로가 삼방향에 설치되는 원형상의 가마벽면을 형성하며, 상기 배출로가 연통되는 배기관을 가지는 천정을 형성하여, 탕구대를 열처리하기 위해 가마에 넣을때와 열처리 완료된 탕구대를 가마에서 꺼낼 때에 상기의 회전테이블이 회전하므로써 내부에서 발생되는 버너의 연소 열은 자동적으로 순환되어 가마 내부의 상부와 하부의 온도격차를 해소하는 한편 작업자가 보다 쉽고 빠르게 작업을 실시할 수 있도록 돕게된다.

한편, 당해 기술분야에서 현재 사용되고 있는 열처리 가마는, 주지의 도자기 가마와 같은 구조로 출입구와 배기구가 형성되는 한편 버너가 설비되는 고정형태의 구조물로 구축되는 것이 주지된 사실이며, 그 열처리 가마의 연료(에너지)는 값이 비교적 저렴한 벙커씨유를 사용하거나 혹은 환경오염을 염려하여 경유를 사용하는 것이 알려진 사실이나, 규모가 아주 작은 가마의 경우에는 전기를 이용한 히팅장치가 구비되나 이들 모두는 많은 문제점을 내포하고 있는 것이 사실이나, 본 발명에서는 편의상 종래 실시별 열처리 가마의 에 대하여 설명을 생략하고 대표적으로 산업 기술분야에서 가장 많이 사용되고 있는 열처리 가마에 관하여 집중 설명하기로 한다.

당해 기술분야에서 가장 많이 사용되고 있는 산업용 열처리 가마는 그 규모(크기)로 볼 때, 높이는 약 2 ~ 2.5m에 지름은 약 3 ~ 5m정도이며, 연료는 벙커씨유를 사용한다.

벙커씨유를 사용하는 이유는 화력과 비용절감 측면으로 선택되며, 이때의 가마 내부온도는 열처리 제품의 대상에따라 차이는 있지만 대개의 경우 1,000。C 이상 1,260。C의 온도가 유지되며, 피열처리물(본원에서는 "탕구대"로 기제됨)를 가마에 넣거나 꺼낼 때 에는 통상 열반사용 방화복과 장갑을 착용한 업자가 긴 금속파이프로 형성한 걸고리 끝에 탕구대를 걸어서 조심스럽게 가마속에 넣거나 꺼내는 작업을 실시하게 되는데, 이때 작업자가 착용한 방화복과 장갑이 아무리 좋은 양질의 것이라 하더라도 가마 내부의 온도가 화씨 1,000。C 이상을 상회하고 있는 상태에서 작업자에게 조사되는 열로 막대하기 때문에 매우 열악한 조건에서 고통을 감수해가면서 작업을 실시하게되며, 이러한 작업자의 고충은 열처리 가마의 크기가 크면 클수록 그 고충은 더 크게 확대된다.

그 이유는 가마의 규격이 큰 경우 탕구대를 재치하는 위치가 출입구로부터 멀고 따라서 출입구로부터 먼곳에 탕구대를 재치하려면 고열상태의 가마로부터 작업자가 자기의 몸을 가마로부터 가장 멀리하기 위해서 장축상의 걸고리(긴 쇠막대) 한쪽 끝부분을 잡고 무거운 탕구대를 걸어서 가마 깊숙히 넣어야 하기 때문이며, 이때에는 작업자가 가마로부터 아무리 멀리 떨어져서 작업을 하려해도 가마의 구조상 그렇게 할 수 없기 때문에 가마에서 조사되는 고열의 열기를 그대로 몸에 조사되는 문제가 발생된다.

본 발명은 가마의 바닥면에 해당하는 회전테이블을 지면으로부터 일정한높이에 구성하되, 그 회전테이블은 벽면체와 분리되게 구성하여 모터의 동력으로 회전할 수 있게되므로, 탕구대를 가마에 들여놓거나 꺼내는 작업을실시할 때 작업자가 가마의 열기와 가장 먼 거리에서 작업을 실시할 수 있는 테이블 회전식 열처리 가마를 제공코자 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 테이블이 회전하면서 가마 내부의 연소 열이 자동적으로 회전 순환시켜서 가마 내부 온도를 상승시키는 효과를 제공하며 이러한 효과는 종래 벙커씨유나 경유 사용에서 천연 LPG 또는 LNG 개스로 대체사용할 수 있게되어 비용의 절감효과와 환경오염 문제를 효과적으로 해결할 수 있게된다.

도 1은 본 발명에 따른 회전식 열처리 가마의 외형을 나타낸 사시도

도 2는 본 발명의 전체 구조를 설명하는 단면도

도 3은 본 발명의 내부를 구조를 설명하는 평면상태의 단면도

도 4는 본 발명의 회전장치 구조를 설명하는 평면도

< 도면의 주요 분에 대한 부호의 설명 >

10 : 받침레일 20 : 버너

30 : 배출로 40 : 바깥벽

50 : 구름로울러 60 : 회전테이블

70 : 원형기둥 80 : 원형기둥구축판

90 : 테이블구축판 100 : 열처리 가마

110 : 기어드모터 120 : 스프라켓

130 : 휠체인 140 : 휠기어

본 발명은, 가마를 지면으로부터 일정한 높이에 구축하여 바닥의 테이블이 회전되게하여 목적을 달성하게 된다.

아울러서, 본 발명의 목적을 달성하는 장치는 먼저, 도 4 의 평면도로 예시한 바와같이, 원의 중심과 외곽에 원형상의 받침레일(10), (10')을 형성하여 그 사이를 방사상 후레임(10a)으로 견고하게 연결구성하고, 상기 받침레일(10),(10')과 후레임(10a)의 상면에는 여러개의 지지대(10b)를 일정한 높이로 견고하게 용착 입설하고 브라켓이 구성된 여러개의 구름로울러(50)를 원방향을따라 간격있게 회동설치한다.

그리고, 상기 지지대(10b)의 상단면에는 사실상의 열처리가마(100)를 구성할수 있도록 중심부와 외부가 구분되어 그 사이에 원형 공간을 형성하는 바깥벽구축판(40a)과 원형기둥구축판(80)을 지지대(10b) 상단면에 원형으로 용착설치한다.

이어서, 상기의 바깥벽구축판(40a)과 원형기둥구축판(80) 사이에 형성한 원형공간 즉, 원방향을따라 설치된 구름로울러(50)의 상면에는 원형 반지름이 원방향을따라 설치된 구름로울러(50)와 일치하는 원형모양으로 테이블구름대(60a)를 구성한다.

이때 상기의 테이블구름대(60a)는 뒤틀림이 발생하지 않도록 견고한 앵글이나 강철 I빔을 사용하여 원형상으로 형성하여 그 원주연면에 휠기어(140)를 구성하고 그 상면에는 평판상 도우넛 모양의 테이블구축판(90)을 형성하여 견고하게 고정 설치하는 한편 내화재 벽돌을 상판면에 조적하여 탕구대(2)를 재치할 수 있도록 하며 또 상기의 휠기어(140)는 엔듀르스 휠체인(130)을 치합 구성하는 한편 일측에 감속기가 어셈블리 구성된 기어드모터(110)를 설치하여 기어드박스(110a)의 스프라켓(120)과 휠체인(130)을 치합하는 회전테이블(60)을 구성한다.

이어서 상기의 바깥벽구축판(40a)과 원형기둥구축판(80)의 상면에는 사실상의 열처리가마(100)를 구성하는 구축물로서, 이때의 원형기둥구축판(80) 상면에는 중앙에 중공부가 형성된 원형기둥(70)을 내화재로 형성한 벽돌을 조적하여 구축하고, 또 바깥벽구축판(40a) 상면에는 도 3에 예시된 바와같이 내화재로 형성한 벽돌을 조적하여 바깥벽(40)을 구축한다.

한편, 상기의 바깥벽(40)에는 탕구대(2)를 들여넣거나 꺼내는 출입도어(40c)를 장치하는 한편 사방향에 버너(20)를 설치하되, 버너(20)는 점화 연소구가 회전방향으로 향하도록 설치하며 또 연소가스가 배출되는 배출로(30)를 삼방향에 형성하고 그 상부 지붕에는 배기덕트가 구성되는 원형상의 테이블 회전식 열처리 가마(100)를 제공한다.

상술한 바와같이 제공되는 본 발명의 테이블 회전식 열처리 가마(100)는 4개의 버너(20)가 점화되어 회전방향으로 연소작용하는 고열에 의해 탕구대(2)를 열처리 하게 되는 것으로서, 이하 본 발명의 작용상태를 상세히 설명하기로 한다.

버너(20);

버너(20)는 점화 연소구가 회전방향으로 향하도록 4대가 바깥벽(40) 사방향에 설치되어 열처리 작업을 실행할 때 점화되는 것으로서, 그 사용 연료는 천연개스 사용이 가능하고 점화방법은 주지된 바와같이 전기 전자적 구성으로 이루어진 압전소자에 의해 동시에 4대가 점화되어 가마(100) 내부를 가열하며 최고 1,260。C까지 온도상승 시켜주는 작용을 하게된다.

즉, 버너(20)에 점화가 실시되었을 때 그 불꽃은 원방향을 향하여 조사되면서 열기의 순환을 스스로 실행하게 된다.

여기에 회전테이블(60)의 회전은 상기 열기의 순환을 가속화 시켜주게 되므로 열처리 가마(100) 내부의 상층과 하층의 온도를 동일하게 유지시켜주는 작용이 일어나게 되며, 따라서, 벙커씨유에 비하여 열량이 다소 낮은 천연개스를 사용하더라 시험결과 열처리 과정에 필요한 1,000。C이상 1,260。C 이상의 온도를 충분히 유지 시켜줄 수 있게 된다.

기어드모터(110);

기어드모터(110)는 본 발명의 회전테이블(60)을 회전시키는 동력장치로서 상기 버너(20)의 점화와 동시에 스위치 온(ON)되어 구동하여 회전테이블(60)의 회전시 동력을 발생시켜주는 작용을 하게 된다.

상기 동력전달의 매개체로는 스프라켓(120)이 축설된 기어드박스(110a)가 구비되어 휠체인(130)을 회동시키고 그 휠체인(130)은 테이블구름대(60a)에 한몸체로 고정 장치된 휠기어(130)를 구동시켜서 회전테이블(60)을 회전시켜 주는 작용을 하게된다.

기어드박스(110a);

기어드박스(110a)는 내부에 감속기어들이 유기적으로 치합 구성되어 기어드모터(110)의 동력을 스프라켓(120)으로 전달하는 작용을 하는 것으로서, 그 일측에는 스프라켓(120)이 축설되어 휠체인(130)을 회동시켜 주는 작용을 하게된다.

스프라켓(120);

스프라켓(120)은 기어드박스(110a)에 축설된 구동축 단부에 축설된 기어로서, 기어드모터(110)의 동력을 휠체인(130)에 전달하는 작용을 한다.

휠체인(130);

휠체인(130)은 상기의 기어드모터(110)로부터 전달받은 동력을 휠기어(140)에 전달해 줌으로서 휠기어(140)와 한몸체로 구성된 회전테이블(60)을 구동시켜주는 작용을 한다.

휠기어(130);

휠기어(130)는 사실상 기어드모터(110)의 동력을 최종적으로 전달받아서 회전테이블(60)이 회전되게하는 장치로서, 이 휠기어(130)는 원형상의 테이블구름대(60a) 원주연면에 한몸체로 구성되어 회전테이블(60)을 회전시켜주는 회전력 전달 작용을 하는 것이다.

테이블구름대(60a);

테이블구름대(60a)는 I빔을 원형으로 밴딩하여 링 모양으로 형성한 구조물로서, 이는 구름로울러(50) 상면에 재치되어 회전테이블(60)의 회전안내 장치의 작용을 하게된다.

그리고, 상면에는 평판상 도우넛 모양의 테이블구축판(60b)이 견고하게 설치되어 내화재로 형성한 벽돌이 조적되는 받침대 작용도 동시에 제공되며, 이와같은 테이블구름대(60a)는 기어드모터(110)에 의해 회전테이블(60)이 회전할 때 구름로울러(50) 위에서 구름안내레일 역할을 하면서 회전테이블(60)의 원할한 회전을 돕게되는 것이다.

구름로울러(50);

구름로울러(50)는 여러개가 원방향을따라 받침레일(10), (10')과 방사상 후레임(10a)의 상면에 설치되어 회전테이블(60)이 회전할 때 원할하게 회전할 수 있도록 테이블구름대(60a)의 구름작용을 돕는다.

일반적으로 탕구대(2)를 열처리하기 위해 탕구대(2)를 열처리 가마(1) 내부에 들여놓거나 꺼내는 작업을 실시할 때 에는 작업자가 열려져 있는 출입도어(40c)를 통하여 실시한다.

다시말해서, 탕구대(2)를 열처리 가마(100)에 들여놓을 때 에는 앞에서 언급한 바와같이 장축간 형성된 걸고리(긴 파이프 끝에 고리가 형성된 기구) 끝에 탕구대(2)를 걸어서 열처리 가마(100) 바닥면에 해당하는 회전테이블(60) 상면에 얹여놓고 열처리 완료된 탕구대(2)를 꺼낼 때 에는 위의 역순으로 실시한다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 탕구대(2)의 열처리 작업이 실시될 때 버너(20)를 점화하는 한편 스위치를 온(on)하여 기어드모터(110)를 구동시켜서 회전테이블(60)이 완만하게 회전되도록 하며, 그 작용은 상기와같이 실시된다.

이때 점화된 불꽃은 원방향을따라 회전하는 한편 회전테이블(60)의 회전이 불꽃의 순환력을 가속화시켜서 열처리 가마(100) 내부의 상층부와 하층부의 온도를 일정하고 동일하게 유지시켜 주게된다.

따라서, 탕구대(2)를 열처리 가마(100)에 들여놓거나 꺼낼 때 출입도어(40c )를 오픈시키더라도 불꽃은 열처리 가마(100) 밖으로 내치기보다 그 가마(100) 내부에서만 회전하면서 오픈된 출입도어(40c) 앞에 외부공기 차단 커튼을 형성하여 열처리 가마(100) 내부의 온도가 하강하지 않고 계속 동일한 온도를 유지시켜 주는 작용을 하게된다.

또한, 완만한 속도로 회전하는 상기의 회전테이블(60)은 수평적 원방향으로 회전하여 작업자가 탕구대(2)를 놓아야 할 빈 자리가 작업자와 가장 가까운 위치로 근접하게 되므로, 작업자는 열처리 가마(100) 또는 회전테이블(60)의 규모가 넓고 크더라도 이에 상관없이 뜨거운 고열의 열기가 조사되는 열처리 가마(100)의 출입도어(40c) 가까이 접근하지 않고 멀리 떨어진 위치에서 탕구대(2)를 열처리 가마(100)에 들여놓거나 꺼내는 작업을 편리하게 실시할 수 있게되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 가마의 바닥면에 해당하는 회전테이블의 작용에따라 가마의 실내 열기가 자동으로 회전되면서 상층과 하층의 온도가 항시 동일하게 유지시키는 효과로 발열량이 다소 낮은 천연개스(LPG/LNG)로 연료를 대체할 수 있게되는 효과와 이로인한 환경오염문제를 해소하는 효과를 동시에 제공할 수 있게되며, 특히, 고열과 가까이에서 작업하는 근로자에게 발생되는 직업병의 일종인 탈수현상을 비롯한 피부 건성화 현상 과 간접 화상 등의 문제를 효과적으로 예방할 수 있게되는 작업환경 개선의 효과를 제공하여, 근로자는 마음놓고 작업을 행할 수 있는 동시에 이에따른 작업 능룰이 향상되어 생산능률을 향상시키는 대 만족적 효과를 제공할 수 있게되는 것이다.

Claims (1)

1. 전면의 출입구와 연소가스 배출구가 구성되어 금속물 또는 탕구대를 열처리 하는 통상의 열처리 가마에 있어서, 여러개의 구름로울러를 원방향을따라 설치하고 그 상면에 원반형 회전테이블이 구성되게 함을 특징으로 하는 테이블 회전식 열처리 가마.