KR20020032134A - 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 슬러지 제거를 위한 분사노즐에 관한 것으로서, 노즐 내부 유로의 테이퍼관로에 덧붙여서 직진 유출관로를 추가 부여하여 물의 직진성을 향상시킴으로써, 결국 슬러지에 가하는 모멘텀을 증가시켜 효율적인 슬러지 제거가 이루어짐과 아울러 내마모성을 향상시키고 조립이 용이하도록 하는 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법에 관한 것이다.

본 발명은, 고압수가 직진하게 들어오기 위한 직진유입관로와 상기 직진 유입관로에 연결되며 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로와 상기 테이퍼관로에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로로 이루어지는 유로를 구비하고, 조립이 용이하도록 공구 물림용 웨지와 노즐홀더와 결합되는 나사를 형성하여 되는 구성으로서, 그 재질은 Martensitic type precipitation-hardenning stainless steel; PH13-8Mo, Custom 450, Custom 455, 17-4PH, 15-5PH, JIS SUS 630 로 이루어지며,

HRC 경도 40 이상을 얻기 위하여, PH13-8Mo는 H950, H1000, H1025, H1050이고, Custom455는 H900, H950, H1000이며, 나머지 Custom450, 17-4PH, 15-5PH 등은 H900 조건에서 열처리되고,

그 제작 공정은, 내부가공 전에 미리 외부 나사와 노즐 전단의 웨지 가공 마무리 - 설계보다 약간 작은 치수의 테이퍼 드릴 공구를 이용한 테이퍼 가공(노즐 축소각도에 맞추어진 드릴이며 테이퍼와 직선부가 만나는 굴곡부에 약간의 라운드를 준 드릴) - 설계 치수에 맞는 테이퍼 드릴에 콤파운드를 묻혀서 고속 rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구 직경보다 작은 pilot hole을 테이퍼 가공된 가운데 부분에 노즐 축을 따라서 구멍 가공 - 노즐 출구 직경에 맞는 드릴을 콤파운드에 묻혀서 고속rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구면의 콤파운드를 이용한 밀링 가공 - 노즐 입구에 fillet가공 - 노즐 출구부를 가공한 공구를 이용하여 노즐 구멍에 공구를 넣고 손으로 살짝 돌려주는 수 작업을 통해 노즐 유로 부분에 형성된 미세한 bur를 제거하는 작업 - 열처리 공정을 순차적으로 거쳐 제작됨을 특징으로 하는 것임.

Description

고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법{A Nozzle for High Pressur Water Jet Structure and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 분사용 노즐에 관한 것으로서, 특히 열교환기의 슬러지를 제거하기 위한 것으로서, 노즐 내부 유로의 테이퍼관로에 덧붙여서 직진 유출관로 부분을 추가 부여하여 물의 직진성을 향상시켜 결국 슬러지에 가하는 모멘텀을 증가시킴으로써, 효율적인 슬러지 제거가 이루어짐과 아울러 내마모성을 향상시키고 조립이 용이한 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법에 관한 것이다.

열교환기란 온도가 다른 두가지 유체가 서로 격리된 유로를 지나면서 두 유체간의 열전달이 원활하게 이루어지도록 하는 기계장치를 말한다.

통상적으로 많이 쓰이는 열교환기로 이중관식 열교환기가 있는 데, 이는 고온 유체와 저온 유체중 어느 하나가 환상공간을 다른 유체가 내부 관 내를 각각 유동하게 되는 관통형식(shell and tube type)이다.

이러한 열교환기는 화학 플렌트, 화력발전소의 보일러(boiler)나 냉각탑(cooling tower), 그리고 원자력 발전소의 증기발생기(steam generator)와 복수기(condenser) 등이 포함된다.

열교환기를 작동시킨 후의 열 이동면은 유동계에 있는 여러 가지 퇴적물(슬러지, sludge)로 덮히거나 유체와 열교환기의 제작에 사용된 재료의 상호 작용으로 부식(corrosion)이 발생된다.

이 때문에 열의 흐름에 부가적인 저항이 발생되어 열교환기의 효율이 떨어지게 될 뿐만 아니라 이차적인 기계구조물의 건전성 문제를 야기하게 된다.

예컨대, 원자력 발전소의 대표적인 열교환기인 증기발생기는 원자로에서 데워진 고온의 1차측 냉각수(방사능을 지님)가 튜브 측을 통과하면서 쉘 측에 있는 2차측 물(방사능을 지니지 않음)을 끊여서 증기를 생성시키고 이를 차압에 의해서 터빈으로 내보내는 장치이다.

증기발생기 내부는 운전중 금속 재료의 부식을 방지하기 위하여 약 알카리 상태로 유지할 필요가 있으며 이를 위하여 인산을 투입한다. 그런데 이 인산은 철산화물들을 결합시켜 입자가 큰 고형 슬러지를 형성시킨다.

현재는 AVT, All Voltile Treatment-Ammonia or Hydrazine, 수화학 처리를 통해 약알카리를 유지하도록 하며 이 환경 하에서 슬러지 특성은 조밀하며 쉽게 제거가 가능한 상태로 증기발생기 튜브쉬트 상단부에 침적된다.

증기발생기내에 슬러지 침적이 심화되면 고형화된 슬러지 조각의 유동에 의하여 증기발생기 U자관을 마모시키거나 발전소 2차 계통의 증기터빈에 유입되어 문제를 일으킬 가능성을 배제할 수 없게 된다. 증기발생기 전열관의 손상에 의한 1차 냉각수의 유출은 방사능 피폭의 위험성 증대와 plugging에 의한 열효율 저하 등의 문제를 야기하게 된다.

증기발생기 제작사에서는 이를 방지하기 위해 취출수 계통을 설치하여 운전 중에도 증기발생기의 2차계통 튜브쉬트 상단부에서 일정량의 유량을 취출하여 정화시킬 수 있도록 하고 있다.

그러나 금속산화물인 슬러지는 비교적 비중이 커서 이러한 방법으로도 완전히 제거되지 않고 계속 침적되며 방치할 경우 고화되어 전열관의 건전성을 해치게된다.

일반적으로 증기발생기로 유입되는 전형적인 흐름 조건하에서의 이물질의 크기는 대략 1∼3 미크론쯤 되어 직접적인 문제를 일으키지 않으나 이 물질들이 재순환 영역에 이르면 뭉치는 경향이 발생하고 8∼24미크론까지 성장한다.

이렇게 성장한 슬러지는 증기발생기 내 유속이 느린 부분에서는 침적 현상이 발생하여 튜브나 튜브쉬트에 슬러지를 형성하게 된다.

슬러지의 주 성분은 Fe3O4, Cu, SiO2, NiO, ZnO, 등이며, 배관, 콘덴서 튜브 재질(Al-brass, Titanium)등의 재질이 산소와 결합하고 침식되어 증기발생기 내부로 들어온다.

증기발생기에 쌓이는 슬러지는 열효율을 감소시킬 뿐만 아니라 산화물질의 침적에 의한 부식 및 응력 집중 균열을 일으켜 전열관 두께를 줄이거나 입자간 응력 부식 균열 (Inter-Granular Stress Corrosin Cracking : IGSCC)을 초래하고 전열관의 국부적인 패임(denting) 현상을 일으키기도 한다. 이러한 현상이 심한 경우엔 전열관의 파손을 초래하는 중대한 위험성을 가지고 있다.

이러한 슬러지를 예방정비 기간중에 미리 제거하는 증기발생기 슬러지 세정방법은 크게 화학 세정방법과 고압수 분사 세정방법이 있다.

그러나 화학 세정방법을 사용할 경우에는 화학 세정액으로 인한 전열관의 부식 우려가 있고, 전열관이 밀집된 부분까지 깊숙이 세정액이 침투되기 어려우며, 2차적인 방사성 폐기물을 다량 생성시킨다는 문제점들이 지적된다.

또한 오랜 기간에 걸쳐 고착되어 형성된 고형 슬러지는 blowdown이나 화학세정 방법으로 쉽게 제거되지 않아 결국 고압수를 이용한 기계적 제거 방식의 슬러지 세정 장비를 생각하지 않을 수 없게 된다.

고압수 세정방법에 있어서 중요한 것은 노즐의 재질과 열처리 및 노즐 유로의 구성이다.

노즐 재질은 200bar 이상의 고압수에 포함된 미립 이물질들에 의해서 노즐이 마모되는 것을 견딜 수 있는 재질과 열처리 조건을 갖추어야 한다.

또한, 고압수 분사는 물이 슬러지에 충돌하면서 물이 갖는 단위 면적당 모멘텀이 슬러지를 금속 표면에서 분리되도록 하는 기능이 매우 중요하다.

이를 위해서 고압수 분사에서 발생되는 물의 분무화(spray) 특성보다는 물의 직진성을 높이는 설계가 요구된다.

본 발명은 상기한 고압수 분사용 노즐에 요구되는 특성을 갖추기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은, 고압수 분사에 요구되는 강한 내마모성을 갖는 재질과 열처리, 분사되는 고압수의 직진성이 우수하기 위한 유로를 갖는 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구성도로서,

a도는 일부 절개 정면도,

b도는 좌측면도.

도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 조립상태도.

도 3은 분류의 반경방향 속도분포도.

도 4는 본 발명에 따른 Precipitation stainless steel의 SEM 사진.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 고압수 분사용 노즐2: 고압호스

3: 노즐홀더10: 유로

11: 직진 유입관로12: 테이퍼관로

13: 직진 유출관로15: 굴곡부

20: 웨지30: 나사

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 고압수 분사용 노즐의 구조는,

고압수가 직진하게 들어오기 위한 직진 유입관로와 상기 직진 유입관로에 연결되는 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로와 상기 테이퍼관로에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로로 이루어지는 유로를 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 직진 유출관로가 형성되는 노즐 팁의 외측에는 공구의 물림을 좋게 하기 위한 면치기 웨지가 가공 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 직진 유출관로가 형성되는 노즐의 외측 주연부에는 노즐홀더와 결합되기 위한 나사가 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 유로의 유입관로와 테이퍼관로 및 유출관로에서 유로의 굴곡이 형성되는 부분은 소정반경으로 라운드 가공됨을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 고압수 분사용 노즐의 제작방법은,

고압수가 직진하게 들어오기 위한 직진 유입관로와 상기 직진 유입관로에 연결되며 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로와 상기 테이퍼관로에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로로 이루어지는 유로를 구비한 고압수 분사용 노즐로서,

그 재질은 Martensitic type precipitation-hardenning stainless steel; PH13-8Mo, Custom 450, Custom 455, 17-4PH, 15-5PH, JIS SUS 630 로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 Martensitic type precipitation-hardenning stainless steel로 제작되는 고압수 분사용 노즐의 열처리는, HRC 경도 40 이상을 얻기 위하여, PH13-8Mo는H950, H1000, H1025, H1050이고, Custom455는 H900, H950, H1000이며, 나머지 Custom450, 17-4PH, 15-5PH 등은 H900 조건에서 수행됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예로서, 상기 고압수 분사용 노즐의 제작방법은,

내부가공 전에 미리 외부 나사와 노즐 전단의 웨지 가공 마무리 - 설계보다 약간 작은 치수의 테이퍼 드릴 공구를 이용한 테이퍼 가공(노즐 축소각도에 맞추어진 드릴이며 테이퍼와 직선부가 만나는 굴곡부(15)에 약간의 라운드를 준 드릴) - 설계 치수에 맞는 테이퍼 드릴에 콤파운드를 묻혀서 고속 rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구 직경보다 작은 pilot hole을 테이퍼 가공된 가운데 부분에 노즐 축을 따라서 구멍 가공 - 노즐 출구(a) 직경에 맞는 드릴을 콤파운드에 묻혀서 고속rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구면의 콤파운드를 이용한 밀링 가공 - 노즐 입구에 fillet가공 - 노즐 출구부를 가공한 공구를 이용하여 노즐 구멍에 공구를 넣고 손으로 살짝 돌려주는 수 작업을 통해 노즐 유로 부분에 형성된 미세한 bur를 제거하는 작업 - 처리 가공의 공정을 거쳐 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 대한 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

물이 고속으로 분사될 때에는 노즐 출구에서 분류 표면에 형성되는 불안정 파면이 공기의 저항에 의해서 표면파를 형성시켜 표면파의 진폭이 점차 커지고 주 분류의 중심에세 멀어진 물 입자가 표면장력보다 큰 하중이 작용하면 작은 물입자로 부서지는 현상이 발생된다.

즉, 고속 물 분류에서는 solid한 단일 물기둥을 형성할 수 없고 분무화 되는 특징을 갖게 된다.

이는 슬러지 세정작업에 두 가지 문제점을 야기시킨다.

첫째는 분무에 의해서 슬러지에 가하는 모멘텀의 저하이고, 둘째는 분무각의 형성에 의한 근접 전열관의 침식 가능성이다.

특히 두 번째 문제는 심한 경우에는 튜브 관통형상까지 실제로 발생된 사례가 있어서 설계 시에 분무각을 최소화하는 것이 매우 중요한 인자임을 알 수 있다.

이를 위해서는 노즐 자체의 유로의 구성이 직진성이 우수한 형상으로 설계될 것이 요구된다.

도 1은 이러한 요구에 부응하기 위하여 설계된 본 발명에 따른 고압수 분사용 노즐(1)의 일 실시예를 도시한 것으로서, a도는 일부 절개 정면도, b도는 a도의 좌측면도이며, 도 2는 고압호스(2)에 조립된 상태를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고압수 분사용 노즐(1)은 고압수가 직진하게 들어오기 위한 직진 유입관로(11)와, 상기 직진 유입관로(11)에 연결되는 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로(12)와 상기 테이퍼관로(12)에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로(13)로 이루어지는 유로(10)를 구비하였다.

즉 상기 고압수 분사용 노즐(1)은 노즐 내부 유로(10)는 고압수가 직진하게 들어 올 수 있는 입구 부분인 직진 유입관로(11), 각도 20도 이하로 좁혀지는 테이퍼관로(12), 고압수가 직진하게 나갈 수 있도록 하는 유출관로(13)로 나누어진다.

물 흐름에 비정상적인 와류 형성을 방지하기 위해서, 노즐 입구 모서리와 노즐 내부 유로(10)의 세 굴곡부(15)에는 0.5㎜ 정도의 반경으로 부드러운 곡선 가공(fillet)을 하여 고압수가 안정적으로 분출되도록 하였다.

고압수 분사용 노즐 출구의 지름(a)은 약0.5~2.0㎜정도의 원형 단공 노즐이며, 분사 시 고압에 의한 물의 퍼짐 현상을 막을 수 있도록 노즐 형상을 특별히 설계하여야 한다.

이를 위해서 도 1에서처럼 노즐 입구(e)로 들어온 물은 테이퍼관로 형태로 유로가 좁아진 다음 다시 직진 유로인 직진유출관로(13)를 통과하여 노즐 출구로 나가게 형상을 결정하였다.

또한 노즐은 소모성 부품이기 때문에 노즐교환이 용이하도록 외주연에 나사(30)를 형성하여 노즐홀더(3)에 조립되도록 하고, 조립 및 해체시 공구의 물림을 좋게 하기 위하여 면치기 웨지(20) 가공 처리를 하였다. 이 노즐은 노즐 단면적을 작게 하여 고압수가 노즐에 작용되는 힘을 최소화 할 수 있고, 조립도 간편한 특성이 있어 고압수 분사 노즐로 적절한 형태임을 알 수 있다.

고압수를 노즐을 통해 분사할 때 노즐에 작용하는 분사 반력을 계산할 수 있다.

슬러지를 제거를 위해서는 슬러지의 고착력보다 훨씬 큰 물이 모멘텀을 가해서 슬러지를 이탈시키도록 하여야 한다.

플런져 펌프에서 토출된 유체는 고압의 에너지를 가지고 있으며 대부분의 압력에너지는 노즐에서 속도에너지로 바뀌게 된다.

본 발명에서 중요한 설계요소로 작용하는 것은 전열관 사이로 고속의 물이 얼마나 퍼지지 않고 슬러지에 모멘텀을 가할 수 있느냐로 볼 수 있다.

이를 위해서 직진성이 우수한 노즐을 설계할 필요가 있음을 알 수 있다.

도 3은 출구 직경이 1.2㎜인 노즐에서 분사된 물을 1.2㎜ 떨어진 지점에서 측정된 속도분포 곡선을 나타낸 것이다.

고압수 분사는 단공 노즐홀더에 부착하고 플런져 펌프로 고압수를 송출하여 분사시키는 방법이다.

분출된 유량은 다시 모아져서 필터를 거친 후 저장탱크에 재순환되고 유량계를 통해 분출속도를 알 수 있도록 하였다. 고압 제트의 속도분포는 LDV(Laser Doppler Velocimeter)를 통하여 얻어 내었다.

본 시험을 통해서 밝혀진 것은 노즐의 끝을 라운딩 해서는 안되고 노즐 출구부에 직진성을 높이기 위해 테이퍼가 없는 직진 유출관로를 가공해주어야 직진성이 높아진다는 결론을 얻어낸 것이다.

이 직진 유출관로가 길면 길수록 직진성은 우수하나 너무 길면 유로 저항을 증가시키는 결과가 있어 적절한 길이로 제한할 수 밖에 없다.

고압 노즐은 물 속에 포함된 이물질에 의해서 침식이 발생되어 노즐 출구가 확공되는 현상을 야기한다.

노즐 출구의 확공은 단면적을 증가시켜서 얼핏 분출되는 유량이 증가되지 않을까 하는 착각을 불러일으키나, 실제로는 고압수 분사에 사용되는 플런져 펌프의 특성상 노즐 출구의 확공은 펌푸의 분출압력을 저하시키는 결과를 야기하며, 이는곧 by-pass되는 유량을 증가시키는 결과로 작용되어 노즐 출구로 분출되는 유량의 저하를 의미하게 된다.

여기서 확공에 의한 부차적인 유속의 저하가 있음은 물론이다.

따라서 내마모성이 강한 노즐의 재질을 선정하는 것이 무엇보다도 중요하며, 기본적으로 물을 취급하므로 부식에 강한 stainless steel 계열을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적으로 경도가 강한 재질은 내마모성이 강하다는 특성을 지니게 되는 데 금속재질의 경도를 증가시키는 방법으로 열처리 방법이 있다.

그러나 열처리가 갖는 단점은 재질 형상의 변형을 야기하게 된다는 단점이 있음을 고려해야 한다.

따라서 노즐 직경과 형상, 그리고 조립 방법 등을 고려할 때 고압수 분사 노즐은 정밀도를 매우 요구하는 특성이 있으므로 열처리 전에는 가공성이 매우 우수하고 열처리를 한 번 하고 나면 강한 경도를 유지하며 열처리에 따른 변형이 적은 재질을 사용하는 것이 무엇보다도 중요하다 하겠다.

지금까지 노즐의 재질을 살펴보면 Brass, SOS303, SUS304, 등의 재질을 사용하였으나 이러한 재질로 150bar 이상의 고압 노즐을 사용하는 것은 재질 특성상 한계가 있고 쉽게 마모되어 버리고 만다.

노즐이 소모성 부품임임을 감안하더라도 지나치게 자주 교환되는 것은 경비 절감 측면에서 적절하지 않을 뿐만 아니라, 노즐 출구의 확공에 의해서 고압수 분사가 설계대로 수행되지 않는다는 사항이 있음을 주지해야 한다.

또한 절단용이 아닌 고압수 분사 노즐에 내마모성이 강한 사파이어 노즐을 사용한다는 것도 가격 면에서 비실용적임을 알 수 있다.

본 발명에서는 150bar에서 100bar 까지 사용할 수 있는 적절한 금속을 실제 고압수 분사에 적용해본 결과 이물질의 크기가 2미크론 미만을 유지하도록 하면 내마모성이 아주 우수한 재질로서 Martensitic type precipitation-hardening stainless steel을 열처리하여 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

열처리 조건은 900℉ Air cooling 1hr로 Rockwell 경도 치수로 약 48정도 얻어낼 수 있다. 이 정도의 경도면 내마모성이 매우 우수한 특성을 지니게 된다. Martensitic type precipitation-hardening stinless steel의 예로는 PH13-8MO, Custom450, Custom455, 17-4PH, 15-5PH 등이 있으며 JIS규격으로 SUS640이 있다. 이 조직은 도 4에 나타난 SEM 사진에서처럼 Martensite 조직이며, 자석에 달라붙는 특성을 지닌다.

이 재질은 가공성이 우수하며 열처리 후에 열변형이 적다는 특징을 가지고 있어, 이것이 바로 노즐 재질 선정의 주 이유가 된다.

열처리 조건은 PH13-8Mo는 H950, H1000, H1025, H1050이고, Custom455는 H900, H1000이며, 나머지 Custom450, 17-4PH, 15-5PH 등은 H900 조건에서 HRC 경도 40 이상을 얻을 수 있다.

상기한 노즐의 내부 유로 가공 방법을 살펴본다.

노즐 내부의 표면 거칠기는 물의 직진성에 영향을 주는 인자이다.

노즐 구멍이 작은 노즐 가공의 방법으로 방전가공의 방법이 있으나 이는 고압수 분사 시에 표면 거칠기가 물 분사 특성에 악영향을 주게 된다.

따라서 노즐 내면 가공 방법을 방전 가공이 아닌 특수공구로 가공할 필요가 있다.

고압수 분사용 노즐의 제작가공은

1. 내부가공 전에 미리 외부 나사와 노즐 전단의 웨지 가공 마무리.

2. 설계보다 약간 작은 치수의 테이퍼 드릴 공구를 이용한 테이퍼 가공(노즐 축소각도에 맞추어진 드릴이며 테이퍼와 직선부가 만나는 굴곡부(15)에 약간의 라운드를 준 드릴),

3. 설계 치수에 맞는 테이퍼 드릴에 콤파운드를 묻혀서 고속 rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공,

4. 노즐 출구 직경보다 작은 pilot hole을 테이퍼 가공된 가운데 부분에 노즐 축을 따라서 구멍 가공,

5. 노즐 출구(a) 직경에 맞는 드릴을 콤파운드에 묻혀서 고속rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공,

6. 노즐 출구면의 콤파운드를 이용한 밀링 가공,

7. 노즐 입구에 fillet가공,

8. 노즐 출구부를 가공한 공구를 이용하여 노즐 구멍에 공구를 넣고 손으로 살짝 돌려주는 수 작업을 통해 노즐 유로 부분에 형성된 미세한 bur를 제거하는 작업,

9. 열처리 가공

의 공정으로 순차적으로 이루어짐이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실제예 및 도면에 한정되는 것은 아니다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 고압수 분사용 노즐의 구조 및 그 제작방법은,

고압수 분사에 요구되는 강한 내마모성을 증가시키기 위하여 기존에 유통되고 있는 재질중 Martensitic type precipitation-hardening stainless steel 재질을 선정하고 이를 열처리하여 경도를 증가시킴으로써 내마모성을 향상시킬 수 있었다.

또한 고압 노즐을 조립하는 방법으로 외주연에 나사를 형성하여 노즐홀더에 조립하도록 하고, 특히 노즐 팁 부분에 공구로 물릴 수 있도록 웨지를 형성 가공함으로써, 조립을 용이하게 하여 노즐 교환 시에 작업성을 향상토록 한다.

노즐 내부 유로를 테이퍼 형상에 덧붙여서 직진 유출관로 부분을 추가형성함으로써, 슬러지를 제거에 요구되는 중요한 요소인 물의 직진성을 우수하게 하고. 이러한 물의 직진성은 슬러지에 가하는 모멘텀을 증가시켜 슬러지 제거효율을 높이는 결과로 작용하게 된다.

Claims (7)

1. 고압수가 직진 직진하게 들어오기 위한 직진 유입관로와 상기 직진 유입관로에 연결되는 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로와 상기 테이퍼관로에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로로 이루어지는 유로를 구비함을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 직진 유출관로가 형성되는 노즐의 단부 외측에는 공구의 물림을 좋게 하기 위한 면치기 웨지가 형성됨을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 직진 유출관로가 형성되는 노즐의 외측 주연부에는 노즐홀더와 결합되기 위한 나사가 형성됨을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 유로의 유입관로와 테이퍼관로 및 유출관로에서 유로의 굴곡이 형성되는 부분은 소정반경으로 라운드 가공됨을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 구조
5. 고압수가 직진하게 들어오기 위한 직진유입관로와 상기 직진 유입관로에 연결되며 각도 20도 이하로 좁혀지는 소정 길이의 테이퍼관로와 상기 테이퍼관로에 연결되는 소정길이의 직진 유출관로로 이루어지는 유로를 구비한 고압수 분사용 노즐로서,

   그 재질은 Martensitic type precipitation-hardenning stainless steel; PH13-8Mo, Custom 450, Custom 455, 17-4PH, 15-5PH, JIS SUS 630 로 이루어짐을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 제작방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 Martensitic type precipitation-hardenning stainless steel로 제작되는 고압수 분사용 노즐의 열처리는, HRC 경도 40 이상을 얻기 위하여, PH13-8Mo는 H950, H1000, H1025, H1050이고, Custom455는 H900, H950, H1000이며, 나머지 Custom450, 17-4PH, 15-5PH 등은 H900 조건에서 수행됨을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 제작방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 고압수 분사용 노즐은,

   내부가공 전에 미리 외부 나사와 노즐 전단의 웨지 가공 마무리 - 설계보다 약간 작은 치수의 테이퍼 드릴 공구를 이용한 테이퍼 가공(노즐 축소각도에 맞추어진 드릴이며 테이퍼와 직선부가 만나는 굴곡부(15)에 약간의 라운드를 준 드릴) - 설계 치수에 맞는 테이퍼 드릴에 콤파운드를 묻혀서 고속 rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구 직경보다 작은 pilot hole을 테이퍼 가공된 가운데 부분에 노즐 축을 따라서 구멍 가공 - 노즐 출구(a) 직경에 맞는 드릴을 콤파운드에 묻혀서 고속rpm(10만 rpm이상)으로 드릴/연마 가공 - 노즐 출구면의 콤파운드를 이용한 밀링 가공 - 노즐 입구에 fillet가공 - 노즐 출구부를 가공한 공구를 이용하여 노즐 구멍에 공구를 넣고 손으로 살짝 돌려주는 수 작업을 통해 노즐 유로 부분에 형성된 미세한 bur를 제거하는 작업 - 열처리 공정을 순차적으로 거쳐 제작됨을 특징으로 하는 고압수 분사용 노즐의 제작방법.