KR20030007558A

KR20030007558A - 압축기

Info

Publication number: KR20030007558A
Application number: KR1020027014514A
Authority: KR
Inventors: 사토우다이키; 이시하라마사타카; 세이오요시히로; 마츠다미츠마; 야마모토미츠루; 하세가와츠네츠구
Original assignee: 고요 세이코 가부시키가이샤; 산아이 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-01-23
Also published as: JP4417626B2; EP1380406A4; WO2002074526A1; KR100564309B1; US7011017B2; CN1257794C; US20040020378A1; JPWO2002074526A1; EP1380406A1; CN1457291A

Abstract

스크류 컨베이어(22; screw conveyor)에 의해 압축실(33)로 운반된 부스러기가 유압 실린더(28)에 의해 고형물(W)로 압축되고, 그후 압축실(33)의 일단에 배치된 게이트 부재(51; gate member)를 열고, 고형물(W)을 압축실(33)의 일단으로부터 외부로 배출하는 압축기이다. 압축실(33)은 제 1 원통체(31) 및 제 2 원통체(40)로 구성된다. 제 2 원통체(40)가 마모된 경우 쉽게 교환이 가능하도록 제 2 원통체(40)는 제 1 원통체(31)의 일단에 제거 가능하게 장착된다.

Description

압축기 { Compressor }

선반 및 천공기 등의 절삭 장치, 혹은 평면 연삭기 및 외부 원통 연삭기 등과 같은 연삭 장치를 사용하여 금속을 가공하는 경우에는, 코일 형태 또는 분말 형태의 부스러기를 생성한다. 이 부스러기는 산업 폐기물이 되므로, 이것을 되도록 압축하여 수송 등이 용이한 형상으로 처리하는 것이 요청되고 있다. 따라서, 부스러기를 압축하여 고밀도의 고형물을 생성하는 압축기가 개발, 판매되고 있다.

이 압축기는 호퍼(hopper)로부터 투입된 부스러기가 스크류 컨베이어(screw conveyor)에 의해 원형 또는 직각의 단면을 갖는 원통체로 된 압축실로 운반되고; 압축실 내의 부스러기는 유압 실린더에 의해 고형물로 압축되고 그후 압축된 고형물을 압축실의 외부로 배출하도록 압축실의 일단에 배치된 구동 게이트 부재(movable gate member)를 개방한다. 일부 경우에, 유압 실린더에 의해 부스러기에 가해진 가압력은 40톤을 초과하는 경우가 있고 그 결과 압축실을 구성하는 원통체에 작용하는 압력은 1000kgf/cm²을 초과할 수도 있다. 그러므로, 형성된 고형물의 가압력 및 고형물과 압축실의 내벽과의 사이의 마찰력 때문에 게이트 부재를 여는 것이 곤란하게 되는 문제가 있다. 따라서, 위의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명자는 원통체가 외부 원통 및 외부 원통 내에서 축방향으로 이동가능하게 수용된 내부 원통을 포함하는 압축기를 개발하여, 이에 대한 특허를 취득하였다(특허 No. 2949664).

위의 압축기는 금속 연마 가공으로 발생하는 지석(砥石) 및 금속 잔류물(슬러지)을 압축하는 것으로 자주 사용된다. 이 슬러지(sludge)에는 지석의 잔류물인 지석 입자가 함유되어 있다. 금속 연마 가공에서는 연마되는 금속의 종류에 따른 여러 가지 연마재가 사용되는데, 연마재에는 주로 산화 알루미나계 지석 입자(alumina oxide abrasive grain), 탄화규소계 지석 입자, CBN(cubic boron nitride) 지석 입자, 다이아몬드 지석 입자 등이 함유되어 있다. 양적으로는 산화 알루미나계 지석 입자들이 많이 사용되는 것으로 알려져 있다.

전술된 지석 입자에서, 최소 눕 경도(HK; Knoop Hardness)의 산화 알루미나계 지석 입자에서 조차도 경도는 1950 내지 2050 정도이며, 초경합금의 눕 경도(1700 내지 1940)보다도 크다. 따라서, 지석 입자를 포함하는 슬러지를 압축하는 동안에 고형물이 형성되는 때의 가압력 뿐만 아니라 고형물과 압력실 사이의 마찰력에 의해 고형물이 형성되는 일단 근처의 내벽의 마모가 심하다는 것이 판명되었다.

이 압축실 내벽의 마모에 의해 고형물의 축방향 중앙 부분에서 증가된 외부 직경을 가지며, 이는 게이트 부재를 개방한 후 유압 실린더에 의해 고형물을 가압해도 고형물을 배출할 수 없는 경우가 발생하는 문제점이 있다. 종래의 압축기에서 이러한 문제점이 발생하는 경우에는 마모된 원통체를 교환하는 것에 의해 대응할 수 있다.

그러나, 압축실을 단일 원통체로 구성한 경우에는 원통체를 교환하는 것 자체가 곤란하다. 또한, 원통체를 외부 원통과 그 내부에 배치된 내부 원통으로 구성한 경우에 있어서도, 내부 원통은 유압 실린더의 실린더 로드(cylinder rod)의 후진 위치에서 게이트 부재에 이르는 거리를 포함하는 길이를 가지므로, 그 교환에 걸리는 충분한 비용이나 시간을 필요로 한다. 예를 들면, 압축기의 게이트 부재 및 유압 실린더를 떼어내어 내부 원통을 교환하기 위해 다수의 작업자들로 하여금 많은 시간을 요구하게 되는 경우가 있다. 또한, 내부 원통은 실린더 로드의 후진 위치까지 연장되기 때문에, 실린더 로드와 관련된 내부 원통의 위치를 조정하기 위해 경험을 필요로 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 압축실을 구성하는 원통체가 마모되는 경우에, 낮은 비용과 함께 비교적 간단한 작업이 가능한 압축기를 제공하는 것이다.

본 발명은 각종 절삭 가공 또는 연삭 가공 등에 의해 발생하는 금속 부스러기를 압축하여 고형화시킨 압축기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 압축기의 모식적인 정면도이다.

도 2는 압축기의 하부의 상세도이다.

도 3은 성형 장치의 하류쪽의 확대 단면도이다.

도 4는 제 1 원통체의 하류 단 근처의 확대 단면도이다.

도 5는 게이트 기구의 측면도이다.

도 6은 압축실에 부스러기를 투입한 상태를 보여주는 주요 부분의 단면도이다.

도 7은 압축실에 투입된 부스러기를 압축한 상태를 보여주는 주요 부분의 단면도이다.

도 8은 본 실시형태에 따라 형성된 고형물을 보여주는 사시도이다.

도 9는 압축기의 동작을 설명하는 주요 부분의 단면도이다.

도 10은 종래 원통체의 마모를 설명하는 설명도이다.

도 11은 다른 실시형태를 보여 주는 주요 부분의 확대 단면도이다.

도 12는 제 2 원통체를 구성하는 한쌍의 원통 부재의 정면도이다.

도 13은 하류쪽의 원통 부재의 오른쪽 측면도이다.

도 14는 상류쪽의 원통 부재의 오른쪽 측면도이다.

본 발명에 따른 압축기는 일단부의 내주에 그 타단부의 내주 면적보다 넓게 형성된 확장부를 가지며, 내부에 피압축물을 수용하는 제 1 원통체; 제 1 원통체의 확장부에 교환 가능하게 장착되고, 제 1 원통체의 내주와 일치하는 내주를 갖고, 제 1 원통체와 함께 압축실을 구성하는 제 2 원통체; 제 1 원통체에 수용된 피압축물을 압축실의 일단을 향해 가압하는 가압 기구; 그리고 압축실의 일단을 개폐하는게이트 기구; 를 포함한다(제 1 항).

본 발명에 따르면, 제 2 원통체는 제 1 원통체의 일단에 교환 가능한 방식으로 장착되었으므로, 고형물에 의한 가압력 및 고형물의 외주와 제 2 원통체의 내주와의 마찰력에 의해 제 2 원통체의 내주가 소정의 양 이상 마모되는 시점에서, 제 2 원통체는 교환할 수도 있다. 따라서, 무리없이 압축실을 계속하여 사용하는 것이 가능하다. 또한, 제 2 원통체는 그 역할을 하기 위해 압축실의 일단 근처에만 형성되므로, 교환에 필요한 노력이나 시간은 대체로 감소가 가능하다.

한 바람직한 양상에서, 제 2 원통체의 축방향 길이는 피압축물을 압축시켜 얻은 압축물의 축방향 길이의 약 3/5배 이상이다(제 2 항). 이는 압축물에 의한 제 2 원통체의 내주의 마모가 제 2 원통체의 선단으로부터 형성된 고형물의 축방향 길이의 3/10 정도로 떨어진 지점에서 정점을 이루고 제 2 원통체의 내주는 제 2 원통체의 선단으로부터 압축물의 축방향 길이의 약 3/5배 떨어진 지점에서는 마모가 발생하기 어렵다는 본 발명자의 연구에 근거한 것이다.

다른 바람직한 양상에서, 적어도 제 2 원통체의 내주가 제 1 원통체의 내주의 경도보다 더 큰 경도를 갖는다(제 3 항). 이는 제 2 원통체의 내주가 마모되는 속도를 지연시킬 수 있으므로, 제 2 원통체의 수명은 연장 가능하다. 또한, 제 2 원통체가 소량의 재료를 사용하여 형성되도록 제 2 원통체는 제 1 원통체의 일단 근처에만 제공된다. 따라서, 경도가 큰 고가의 재료를 사용해도 과도한 비용의 증가를 걱정할 필요가 없다.

적어도 제 2 원통체의 내주는 초경합금으로 구성되는 것이 바람직하다(제 4항). 이것에 의해, 제 2 원통체의 내주가 마모되는 속도를 보다 효과적으로 지연시키는 것이 가능하므로, 제 2 원통체의 수명을 연장하는 것이 또한 가능하다.

또 다른 바람직한 양상에서, 제 2 원통체는 담금질에 의해 경화된 외부 원통과 외부 원통의 내주에 장착된 초경합금으로 되어 있는 내부 원통으로 구성된다(제 5 항). 이 경우에도, 제 2 원통체의 수명을 또한 연장할 수 있다. 또한, 제 2 원통체를 전부 초경합금으로 형성하는 경우와 비교하여 초경합금의 사용량을 감소시킬 수 있으므로, 제 2 원통체에 대한 과도한 비용의 증가를 걱정할 필요가 없다. 이 양상에서는 내부 원통과 외부 원통 사이의 고정면이 제 2 원통체의 일단을 향하여 점점 작아지는 직경 방향의 크기를 갖는 점감면인 것이 바람직하다(제 6 항). 이는, 예를 들어, 내부 원통을 가열하고 고정하여 외부 원통 내에 용이하고 확실하게 파손됨이 없이 일체화하는 것이 가능하다.

또 다른 바람직한 양상에서, 제 2 원통체의 단면 및 외주면에 피압축물로부터 배출된 액체를 압축실의 외부로 유도하는 배액로를 형성한다(제 7 항). 이것에 의해, 잔류액이 적은 고형물을 얻는 것이 가능하다.

또 다른 바람직한 양상에서, 제 2 원통체는 단면끼리 맞닿은 상태로 배치된 복수개의 원통 부재를 포함한다(제 8 항). 이 경우에는, 마모량이 많은 원통 부재만을 교환하는 것이 가능하므로, 운영 경비를 안정시키는 것이 가능하다.

또 다른 바람직한 양상에서, 게이트 기구는 압축실의 일단을 개방한 상태에서, 제 1 원통체로부터 제 2 원통체를 장착 또는 제거가 가능한 크기의 게이트 공간을 형성한다(제 9 항). 이 경우에는, 게이트 기구에 의해 압축실의 일단을 개방한 상태에서, 제 2 원통체가 게이트 기구의 게이트 공간을 통해 제 1 원통체에서 떼어지거나 새로운 제 2 원통체를 게이트 공간을 통해 제 2 원통체에 장착하는 것이 가능하다. 따라서, 게이트 기구를 제거하지 않고 제 2 원통체를 교환하는 것이 가능하고, 그것의 교환 작업을 더 쉽고 신속하게 행할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 압축기의 모식적인 정면도이다. 본 발명의 실시형태에 따른 압축기(10)는 공장 등의 설치 영역에 고정된 베이스(12; base); 베이스(12) 상에 배치되고 여러개의 작동부가 수용된 하부(14); 및 여러개의 제어 부재가 수용된 상부(16); 를 포함한다.

상부(16)의 원통체 내부에는 이후에 설명될 유압 실린더(28)를 작동시키기 위한 유압 제어 유닛(도시되지 않음); 이후에 설명될 호퍼(18; hopper)에 투입된 부스러기 등을 운송하기 위한 모터(24; motor) 등이 수용되어 있다.

이하의 설명에서, 도 1의 우측에 있는 상부(16)가 배치된 쪽을 「상류쪽」으로 부르고, 좌측을 「하류쪽」으로 부른다. 압축기(10)는 베이스(12)의 하류쪽에 그리고 하부(14)보다 더 높은 장소에 호퍼(18)를 갖추고 있다. 호퍼(18)의 상부는 피압축물로서 부스러기를 투입 가능하도록 열리고, 그 수평 방향의 크기는 밑을 향해 줄어든다. 호퍼(18)의 하부에는, 연장부(19)가 소정의 각도에서 사선으로 연장되고, 그 연장부(19)의 내부에 부스러기의 공급구(20)가 형성되어 있다. 호퍼(18) 내 및 그 공급구(20)의 내에는 연장부(19)와 거의 동일한 각으로 기울어진 상태로 스크류 컨베이어(22; screw conveyor)가 배치된다. 스크류 컨베이어(22)의 상단은 모터(24)에 고정되어 있다. 호퍼(18)에 투입된 부스러기는 하부로 떨어지고, 이 떨어진 부스러기는 스크류 컨베이어(22)에 나선형으로 제공된 날개(23)에 의해 공급구(20)로 운반된다. 위의 설명과 같이 공급구(20)는 소정의 각도로 기울어져 있기 때문에, 공급구(20)를 통해 스크류 컨베이어(22)의 날개(23)에 의해 운송된 부스러기의 양은 거의 일정하게 유지된다.

도 2는 압축기(10)의 하부(14)를 보다 상세하게 보여주는 설명도이다. 도면에 보이는 바와 같이, 베이스(12) 상에는 성형 장치(26)가 고정되어 있다. 성형 장치(26)는 상류쪽에 배치된 가압 기구의 역할을 하는 유압 실린더(28); 그 유압 실린더(28)의 하류 단으로부터 하류 방향을 따라 연장된 원통형의 케이싱(30; casing); 및 그 케이싱(30)의 하류 단에 배치된 압축실(33)을 포함한다. 유압 실린더(28)의 실린더 로드(29)는 압축실(33) 내부로 유도되고, 그 선단에는 압축실(33)의 내부 직경과 일치하는 원판형의 팁(39; tip)이 형성되어 있다. 더욱이, 케이싱(30)은 종래의 외부 원통체와 같음을 주의한다.

압축실(33)은 원통형의 제 1 원통체(31)와 제 1 원통체의 하류 단(일단부)의 내주에 배치된 원통형의 제 2 원통체(40)를 포함한다. 제 1 원통체(31)는 케이싱(30)의 중간 부분에서 하류 방향으로 연장되며, 그 외주는 케이싱(30)의 내주에 활주 가능하게 고정되어 있다. 제 1 원통체(31)는 예를 들면 열처리에 의해 HRC 58 내지 60 정도의 경도로 경화된 SUJ-2 등의 베어링 스틸(bearing steel)이나 SKD-11 등의 다이스 스틸(dies steel)로 형성된다. 유압 실린더(28)에 의해 축방향으로 이동될 경우 팁(39)이 제 1 원통체(31)의 내주와 접촉하는 외주를 갖도록 제 1 원통체(31)는 팁(39)의 외부 직경과 같은 내부 직경을 갖는다. 케이싱(30) 및 제 1 원통체(31)의 하류쪽의 단면(34)은 거의 서로 일치한다. 이 단면(34)에는상하방향으로 이동가능한 게이트 부재(51)가 밀착되어 있고, 이에 따라 압축실(33)의 하류쪽의 개구단이 폐쇄된다. 제 1 원통체(31)는 종래의 내부 원통체와 같다.

케이싱(30) 및 제 1 원통체(31)의 상부에 구멍(36)이 형성되어 있다. 이 구멍(36)은 호퍼(18)의 연장부(19)에 대응되어 형성된다. 따라서, 최종적으로 구멍(36)을 거쳐 제 1 원통체(31) 내로 떨어지도록 호퍼(18)에 투입된 부스러기는 스크류 컨베이어(22)의 날개(23)에 의해 공급구(20)로 운반된다.

유압 실린더(28)의 실린더 로드(29)가 유압 제어 유닛의 작동으로 축방향을 따라 상류쪽에서 하류쪽으로 이동되고, 실린더 로드(29)의 선단의 팁(39)의 단면, 게이트 부재(51)의 배면(51a) 및 제 1 원통체(31)의 내주에 의해 정해지는 압축실(33)의 용적, 그것의 축방향 길이는 실린더 로드(29)의 이동에 따라 감소된다. 이에 따라, 다음의 설명과 같이, 구멍(36)을 통해 압축실(33)로 투입된 부스러기는 압축실(33)에서 압축된다.

도 3은 성형 장치(26)의 하류쪽의 확대 단면도이다. 도면에 보이는 바와 같이, 제 1 원통체(31)의 하류 단부에 제 1 원통체의 상류 부분보다 내부 직경의 크기가 큰 확장부(32)가 형성되어 있으며, 확장부(32)에 제 2 원통체(40)가 교환 가능하게 고정된다. 이 제 2 원통체(40)는 열처리에 의해 HRC 62 내지 63 정도의 경도로 경화된 SKD-11 등의 다이스 스틸이나 초경합금 등을 포함하고 제 1 원통체(31)보다 더 단단한 재료로 형성되어 있다. 또한, 제 2 원통체(40)에는 제 1 원통체(31)의 암나사에 끼워지는 볼트들(45)을 위해, 구멍이 형성되어 있다. 이 볼트(45)에 의해, 제 2 원통체(40)는 제 1 원통체(31)에 확실하게 고정된다. 압축실(33)이 평평한 내주를 갖도록 제 2 원통체(40)는 제 1 원통체(31)의 내부 직경과 같은 내부 직경을 갖는다.

공급구(20)에 연속되는 방식으로 경사면들(62 및 63)이 케이싱(30)의 상부에 형성되어 있다. 또한, 케이싱(30)의 하류 단부에는 플랜지(64; flange)가 형성되어 있으며, 플랜지(64) 근처의 장소에서 증가되는 내부 직경을 갖는다.

제 1 원통체(31)의 하류 단부에도 케이싱(30)의 내부 직경의 확장부에 거의 일치하는 플랜지(66)가 형성되어 있다. 도 4에 보이는 바와 같이, 제 1 원통체(31)의 플랜지(66)에는 관통 구멍(67)이 형성되어 있으며, 케이싱(30)에는 관통 구멍(67)에 일치하는 폐쇄 구멍(70)이 형성되어 있다. 이 폐쇄 구멍(70)은 제 1 원통체(31)의 플랜지(66)와 마주보는 쪽에 형성된 큰 직경 부분(71)과 이 큰 직경 부분(71)과 연속하여 형성되고 암나사를 포함하는 작은 직경 부분(72)을 갖는다. 관통 구멍(67) 및 폐쇄 구멍(70)은 선단에 수나사가 형성된 핀(76; pin)이 삽입되어 있으며, 이 핀(76)의 수나사는 작은 직경 부분(72)에 끼워진다. 큰 직경 부분(71)과 핀(76)과의 사이에 둥근 고리 모양의 공간(73)이 형성되어 있으며, 이 공간(73)에는 나선형 용수철(74)이 탄성 수축된 상태로 배치되어 있다. 따라서, 제 1 원통체(31)는 나선형 용수철(74)의 탄성력에 의해, 하류 방향으로 밀려진다. 또한 이 상태에서, 제 1 원통체(31)의 플랜지(66)의 상류 단과 이 단면과 마주보는 케이싱(30)의 내부 직경 확장부의 단면과의 사이에는 약간의 공극(75)이 형성되어 있다.

도 5는 게이트 기구(50)의 측면도이다. 도면에서 보이는 바와 같이, 게이트기구(50)는 전술된 게이트 부재(51); 게이트 부재(51)의 상하 움직임을 유도하기 위해 게이트 부재(51)의 마주보는 면들에 배치된 가이드 부재(52; guide member); 가이드 부재(52)의 마주보는 면들에 배치된 한쌍의 유압 실린더(53); 그리고 이 유압 실린더(53)의 실린더 로드(54)의 상단들을 서로 연결시키는 연결 부재(55)를 포함한다. 게이트 부재(51)의 상단은 연결 부재(55)의 하단에 고정되어 있으며, 게이트 부재(51)의 하부는 아치형의 홈(51b)이 형성되어 있다. 이 홈(51b)의 상부는 제 2 원통체(40)의 외주보다 조금 위쪽에 위치한다. 또, 가이드 부재(52)는 볼트(56)에 의해 케이싱(30)의 플랜지(64)에 고정되어 있다. 게이트 기구(50)는 유압 실린더(53)가 작동되어 연결 부재(55)를 따라 실린더 로드(54)들이 상승되도록 정렬되어 있고, 이에 따라 연결 부재(55)에 고정된 게이트 부재(51)가가이드 부재(52)에 의해 유도됨으로써 위로 당겨진다. 따라서, 제 1 원통체(31) 내에 형성된 압축실(33)의 개구단이 개방된다.

한쌍의 가이드 부재(52) 사이의 규정된 게이트 폭(X)은 제 2 원통체(40)의 외부 직경보다 더 크게 설계된다. 또한, 게이트 부재(51)는 그 하단이 제 2 원통체(40)의 한 단면과 겹치지 않는 위치까지 위로 잡아 당겨진다. 따라서, 게이트 부재(51)가 위로 잡아당겨진 상태에서의 게이트 기구(50)는 제 2 원통체(40)를 제 1 원통체(31)에서 장착 또는 제거 가능하게 하는 충분한 크기의, 한쌍의 가이드 부재(52) 및 게이트 부재(51)에 의해 규정된 게이트 공간을 제공할 수 있다.

이렇게 구성된 압축기(10)의 작동에 대해서는 아래에 설명된다. 먼저, 성형 장치(26)의 유압 실린더(28)를 구동하여 그것의 실린더 로드(29)를 소정의 후진 위치까지 이동시킨다. 이때, 게이트 부재(51)는 압축실(33)을 폐쇄하도록 더 낮은 위치로 위치된다.

도 6은 실린더 로드(29)가 후진 위치에 있을 때의 주요 부분의 단면도이다. 모터(24)를 구동하여 스크류 컨베이어(22)를 소정 방향으로 회전시키면 호퍼(18)의 구멍을 통해 호퍼 안으로 부스러기가 투입된다. 공급된 부스러기는 스크류 컨베이어(22)의 날개(23)에 의해 아래로 운송되고, 구멍(36; 도 6의 부호 S 참조)을 통해 압축실(33) 내에 투입된다. 압축실(33) 내에 소정의 양의 부스러기가 투하되면, 유압 실린더(28)가 구동되어, 실린더 로드(29)가 축방향을 따라 상류쪽으로부터 하류쪽으로 이동한다. 따라서 부스러기는 서서히 하류쪽으로 모이고, 도 7에 보이는 바와 같이, 선단 팁(39)의 단면, 제 1 원통체(31)의 내주 및 게이트 부재(51)의 배면(51a)으로 둘러싸인 압축실(33) 내에 원통형으로 압축된 부스러기로 된 고형물(W; 도 8을 참조)이 최종적으로 형성된다. 도 7에 보이는 상태에서, 고형물(W)의 외면들과 팁(39)의 단면의 사이, 제 1 원통체(31)의 내주와 게이트 부재(51)의 배면(51a)의 사이에는, 부스러기에 의한 압착력이 작용한다. 따라서, 만약 이런 상태로 유압 실린더(28)를 작동시켜 게이트 부재(51)를 위쪽으로 이동시키도록 하면, 게이트 부재(51)의 배면(51a)과 고형물(W)과의 사이의 마찰력은 게이트 부재(51)를 상승시키는 것을 어렵게 한다.

그러므로, 본 실시형태에 따르면, 실린더 로드(29)는 역방향(상류방향)으로 약간의 거리만큼 이동된다. 여기서, 제 1 원통체(31)의 플랜지(66)의 상류 단면과 케이싱(30)의 내부 직경의 확장부의 마주보는 단면 사이에 공극(75)이 형성되어 있으며, 반면 고형물(W)과, 제 1 원통체(31)의 내주 및 팁(39)의 단면 사이에 큰 압착력이 작용함에 주의한다. 따라서, 도 9에 보이는 바와 같이, 실린더 로드(29)의 후진은 고형물(W) 및 제 1 원통체(31)가 조금 후퇴하게 한다. 즉, 제 1 원통체(31)는 케이싱(30)에 대해 상대적으로 상류로 이동한다. 이러한 방식으로 제 1 원통체(31)와 함께 고형물(W)을 후진시킴에 따라, 게이트 부재(51)의 배면(51a)과 고형물(W) 사이의 마찰력이 대체로 감소하게 된다. 이에 따라, 유압 실린더(53)를 작동시킴에 의해 게이트 부재(51)를 쉽게 위로 잡아당길 수 있다.

게이트 부재(51)를 위로 잡아당긴 후, 다시 실린더 로드(29)를 하류로 이동시킴으로써, 고형물(W)이 제 1 원통체(31)의 하류쪽의 개구단에서 외부로 배출된다. 개구단 근처에 예를 들어, 받침 도구가 배치되어 있다면, 낙하하는 고형물(W)을 받을 수도 있다. 그 후, 실린더 로드(29)가 후진 위치로 되돌아 오는 것과 동시에 게이트 부재(51)가 낮추어지면 부스러기를 고형물(W)로 만들어 고형물을 배출하는 일련의 공정이 종료된다.

도 10은 약 1개월 정도 사용한 종래의 압축기의 압축실을 구성하는 원통체(100)의 하류 부분의 축방향 단면을 보여주는 설명도이다. 도면에 보이는 바와 같이, 고형물의 축방향 길이(두께) T(예를 들면, T≒50mm)에 근거하여, 원통체(100)의 하류 개구단(배출구) 및 개구단으로부터 약 T×3/5의 떨어진 지점 사이의 범위에 걸쳐 원통체(100)의 내주가 마모된다. 특히, 배출구로부터 T×3/10 떨어진 지점에서 원통체(100)의 마모가 최고점을 이루며, 그 깊이 D는 2 내지 3mm에 이른다. 그러므로, 본 실시형태에 따르면, 제 1 원통체의 하류쪽에 제 2원통체(40)가 제공된다. 이 제 2 원통체(40)는 볼트(45)에 의해 고정되므로, 장기간의 사용에 의해 제 2 원통체(40)의 내주가 마모되는 경우, 볼트(45)를 제거하여 제 2 원통체(40)를 제거하고 새로운 제 2 원통체(40)를 장착시킬 수도 있다.

제 2 원통체(40)의 축방향 길이는, 형성되는 고형물(W)의 두께(T)의 약 4/5배(즉 T×4/5) 이상이다. 이는 위에서 설명된 바와 같이, 요구되는 길이는 배출구보다 약 T×3/10 떨어진 지점에서 마모가 최고점에 이르고, 또한 배출구에서 T×3/5 떨어진 지점에서는 마모가 관찰되지 않는다는 본 출원인의 연구 결과에 근거한다. 본 실시형태에서, 50mm 정도 두께(축방향 길이)의 고형물(W)이 형성되므로, 예를 들면, 외부 직경이 125mm, 축방향 길이가 50mm인 열처리한 다이스 스틸로 형성된 제 2 원통체(40)가 내부 직경이 65mm의 제 1 원통체와 결합되어 사용될 수도 있다.

본 실시형태에 따르면, 기계구조용 탄소강(炭素鋼) 등의 일반적인 탄소강에 열처리를 한 것 보다 경도가 큰 다이스 스틸이 제 2 원통체(40)의 재료로 사용되었으나, 위에서 설명된 바와 같이, 이 제 2 원통체(40)는 제 1 원통체(31) 등의 다른 부재보다 크기가 매우 작으므로, 제 2 원통체의 비용이 다른 부재들의 비용보다 매우 싸다. 그 결과, 이 실시형태는 마모로 인해 종래의 원통체(100) 전체가 새 것으로 교환되는 경우와 비교하면, 매우 싼 생산 비용이 요구된다.

본 실시형태에 따르면, 고형물(W)과 제 1 원통체(31)의 내주 사이의 마찰력이나 고형물(W)에 의한 가압력이 현저하게 증가하고 마모가 심한 부분에 제 2 원통체(40)가 배치되므로, 소정의 기간마다 제 2 원통체(40)만을 교환함으로써,압축기(10)가 양호한 작동 조건들로 항상 유지되는 것이 가능하다. 또한, 한쌍의 가이드 부재(52) 및 게이트 부재(51)에 의해 규정된 게이트 공간을 통해 제 2 원통체(40)를 교환하는 것이 가능하기 때문에 게이트 기구(50)를 분해할 필요없이 교환 작업을 쉽게 또한 신속하게 행할 수 있다. 게이트 부재(51)를 개방하여 제 2 원통체(40)만을 교환하기 위해 필요한 시간은 한 작업자에 대해 5분 내지 10분 정도이며, 종래의 원통체(100)의 교환 시간에 비해 현저하게 짧은 시간에 완료된다.

비록 본 발명의 실시형태에는 제 2 원통체(40)를 형성하기 위해 열처리된 다이스 스틸이나 초경합금으로 된 것을 사용하였으나 재료는 이것에만 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 2 원통체가 비교적 단기간에 교환되는 것을 전제로 하면, SUJ-2 등의 베어링 스틸이나 HDC60 등과 같은 스틸 재료가 사용될 수도 있다. 이러한 재료의 사용은 재료 비용을 보다 한층 절감할 수 있게 한다. 전술된 본 발명의 실시형태는 제 2 원통체(40)의 축방향 길이와 고형물(W)의 두께가 거의 같지만, 이 축방향 길이는 이것에 한정되지 않는다. 더욱이, 적어도 제 2 원통체(40)의 내주는 제 1 원통체(31)의 내주보다 더 큰 경도를 가질 것이 요구된다.

도 11은 본 발명의 다른 실시형태의 주요 부분을 보여주는 단면도이다. 이 실시형태에서, 제 2 원통체(40)는 두 개의 원통 부재(41 및 42)를 포함한다. 원통 부재(41 및 42)들은 단면끼리 맞닿은 상태로 축방향으로 정렬된다. 이 원통 부재(41 및 42)들은 외부 직경 및 내부 직경은 같지만, 축방향 길이는 다르다. 위의 실시형태와 유사하게, 하류쪽의 원통 부재(41)의 축방향 길이는 고형물(W)의 축방향 길이(T)와 거의 동일한 축방향 길이를 가지며, 상류쪽의 원통 부재(42)는 예를 들면, 하류쪽의 원통 부재(41)의 축방향 길이의 약 3/5 정도의 축방향 길이를 가진다.

원통 부재(41 및 42)들은 외부 원통(41a 및 42a)과 외부 원통의 내부에 각각 고정된 내부 원통(41b 및 42b)을 포함한다. 외부 원통(41a 및 42a)은 예를 들면, 외부 원통(41a 및 42a)보다 더 큰 경도를 갖는 초경합금으로 형성된 내부 원통(41b 및 42b)에 비해, 열처리에 의해 HRC 58 내지 60으로 경화된 다이스 스틸로 형성된다. 이에 따라, 내부 원통(41b 및 42b)만을 초경합금으로 형성함에 의해, 원통 부재(41 및 42) 전체를 초경합금으로 형성한 것에 비해 비용을 싸게 할 수 있다.

내부 원통(41b 및 42b)은 외부 원통(41a 및 42a)의 내주와 가열하여 고정된다. 또한, 내부 원통(41b 및 42b)과 외부 원통(41a 및 42a) 사이의 고정면(E)은 하류쪽으로 갈수록 점차 작아지는 직경 크기를 갖는 점감면으로 구성된다. 외부 원통(41a 및 42a)에 내부 원통(41b 및 42b)을 가열하고 고정시켜 파손되지 않고 쉽고 확실하게 일체화되게 한다.

원통 부재(41 및 42)들은 부스러기에 함유된 수분이나 유분 등의 액체를 압축실(33)의 외부에 배출하기 위한 배액로(47)가 각각 제공되어 있다. 이 배액로(47)는 원통 부재(41 및 42)들 각각의 외주 밑면에 형성된 평탄면(47a); 원통 부재(41 및 42) 각각의 상류 단면에 방사상으로 형성된 복수개의 얕은 수로(47b); 및 원통부재(41 및 42) 각각의 상류 단면과 외주면이 교차하는 부분에 형성된 넓은 받침면(47c)으로 구성된다(도 12 및 도 13을 참조). 배액로(47)의 하류 부분은 게이트 부재(51)의 하부에 형성된 홈(51b)에 연결되어 있다(도 5 참조).압축된 부스러기의 액체들이 압축실(33)로부터 배출되도록 게이트 부재(51)의 홈(51b)에 모을 수 있으므로, 잔류액이 적은 고형물(W)을 얻을 수 있다.

도 1에 보이는 실시형태에 따르면, 제 2 원통체(40)의 수명이 연장되는 것은, 마모로 인하여 제 1 원통체(31)의 수명이 상대적으로 짧아짐을 의미한다. 이 제 1 원통체(31) 내주의 마모는 제 2 원통체(40)와 가까운 부분에서 특히 심하다. 도 11에 보이는 실시형태에 따르면, 이 마모량이 많은 곳에 내마모성이 우수한 원통 부재(42)가 배치되므로, 제 1 원통체(31)는 마모로 인해 그 수명이 상대적으로 짧아지는 것이 방지된다. 그 결과, 압축실(33)은 더욱 장기간 양호한 상태로 사용 가능하게 된다. 또한, 하류의 원통 부재(41)는 상류쪽의 원통 부재(41)보다 마모가 심하기 때문에, 그것의 수명은 상류의 원통 부재(42)보다 짧으나, 제 2 원통체(40)가 수명이 짧은 하류의 원통 부재(41)를 단독으로 교환할 수 있도록 두 개의 원통 부재들(41 및 42)로 구성된다. 따라서, 제 2 원통체(40)가 하나의 긴 원통체로 구성되는 경우보다도 운영 비용을 싸게 할 수 있다.

본 발명은 이상의 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재된 발명의 범위 내에서 여러 가지 변경 및 수정이 가능하며, 이들은 물론 본 발명의 범위 내에 포함된다. 상기 실시형태에서, 케이싱(30)과 그 케이싱(30)으로 상대적으로 이동가능한 제 1 원통체(31)를 포함하는 압축기는 소정의 축방향 길이를 갖는 제 2 원통체(40)가 제 1 원통체(31)의 하류 단 근처에 배치되도록 정렬된다. 그러나, 본 발명은 다른 형식의 압축기에 적용 가능하다. 구체적으로, 본 발명은 또한 케이싱과 제 1 원통체가 서로 고정되는 것; 혹은 케이싱(30)과 제 1 원통체가 하나로 형성되는 것에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 비록 도 11에 보이는 실시형태에 따른 두 개의 원통 부재(41 및 42)로 제 2 원통체(40)를 구성하였으나, 제 2 원통체(40)는 3개 이상의 원통 부재들을 포함할 수도 있다.

Claims

일단부의 내주(內周)에 그 타단부의 내주 면적보다 넓게 형성된 확장부를 가지며, 내부에 피압축물을 수용하는 제 1 원통체;

상기 제 1 원통체의 확장부에 교환 가능하도록 장착되고, 상기 제 1 원통체와 함께 압력실을 구성하는 것과 동시에, 상기 제 1 원통체의 내주면과 일치하는 내주면을 갖는 제 2 원통체;

상기 제 1 원통체로 수용된 피압축물을 상기 압축실의 일단을 향해 가압하는 가압 기구; 및

상기 압축실의 일단을 개폐하는 게이트 기구(gate mechanism);

를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 원통체의 축방향 길이는 피압축물을 압축시켜 얻은 압축물의 축방향 길이의 약 3/5배 이상인 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 적어도 상기 제 2 원통체의 내주는 제 1 원통체의 경도보다 더 큰 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 적어도 상기 제 2 원통체의 내주는 초경합금(超硬合金)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 원통체는 담금질에 의해 경화된 외부 원통 및 상기 외부 원통의 내주에 고정된 초경합금으로 된 내부 원통을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 5 항에 있어서, 상기 내부 원통 및 외부 원통 사이의 고정면은 상기 제 2 원통체의 일단을 향하여 점점 작아지는 직경 방향의 크기를 갖는 점감면(tapered surface)인 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 원통체는 피압축물로부터 배출된 액체를 압축실의 외부로 유도하는 배액로(排液路)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 원통체는 단면끼리 맞닿은 상태로 정렬된 복수개의 원통 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 게이트 기구는 압축실의 일단이 열린 상태에서 제 1 원통체로부터 상기 제 2 원통체를 장착 또는 제거 가능한 충분한 크기의 게이트 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.