KR200382720Y1

KR200382720Y1 - 진공소결로의 냉각장치

Info

Publication number: KR200382720Y1
Application number: KR20-2005-0003121U
Authority: KR
Inventors: 김교성
Original assignee: 김교성
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2005-04-22

Abstract

본 고안의 구성은, 소결 기능을 구비하는 진공로(10)에 있어서: 상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관(14)을 지니는 왁스캐처(12); 상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관(24)을 지니는 냉각팬(20); 상기 왁스캐처(12)와 냉각팬(20)에 배관으로 연결되고, 온도가 다른 냉각수를 분리하여 저장하는 구조의 급수탱크(30); 및 상기 급수탱크(30)의 냉각수를 설정된 조건으로 순환시키고, 급수탱크(30)의 수압 이상시 경보하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 초경합금,금속분말야금,금속압출,세라믹 제품등의 성형이나 열처리를 위한 진공소결로에서 주요부의 과열을 방지하여 내구성을 향상하는 동시에 공정 수행에 적절한 온도를 유지하는 효과가 있다.

Description

진공소결로의 냉각장치 {Cooling device for vacuum sintering furnace}

본 고안은 진공소결로에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 초경제품의 성형이나 열처리를 위한 진공소결로에서 주요부의 과열을 방지하여 내구성을 향상하는 동시에 공정 수행에 적절한 온도를 유지하기 위한 진공소결로의 냉각장치에 관한 것이다.

진공열처리에 사용하는 진공로는 친환경적이면서 비교적 저에너지로 고급 제품을 성형하거나 열처리하기 위한 용도로 사용이 증가하는 추세이다. 진공로의 일종인 진공소결로는 고진공 상태에서 고온을 작용하고 고속으로 냉각하여 초경금속, 서멧(Cermet), 세라믹, 텅스텐 등을 비롯한 각종 소재로 성형되는 인발/압출용 금형, 공작기계용 절삭공구, 광산용 공구들을 소결하는데 사용된다. 특히 한번의 장입으로 예비소결에서 본소결을 진행하는 것은 물론 반소결/본소결을 선택할 수 있고, 다품종 소량생산 방식에 무난히 대처하도록 다양한 공정을 소화할 수 있는 방식이 선호된다.

이와 같은 진공소결로에 있어 고속 냉각을 구현함에 따라 작업공정에 요구되는 시간이 단축되어 생산효율이 높아질 수 있으나, 이와 함께 시스템의 작동 신뢰성과 안정성을 보장할 수 있는 수단도 강구되어야 한다.

대한민국 공개실용신안공보 공개번호 제1998-0009168호의 "진공 이중용기의 진공용 진공로의 냉각장치"에 의하면 『진공 이중용기의 진공용 진공로에 있어서, 상기 진공용 진공로(100)의 일면에 인입구(2)와 인출구(4)가 돌출되고, 카본히터(74)의 내측으로 바스켓(70)을 감싸지게 냉각파이프(10)가 설치되며, 상기 카본히터(74)가 내장되어 형성된 단열재부(80)의 양측에 배기공(12)(12a)을 형성하고, 이 배기공(12)(12a)은 실린더(14)(14a)의 작동에 의해 단열재(20)(20a)가 개폐되는 것을 특징으로 하는 진공 이중용기의 진공용 진공로의 냉각장치.』가 개시된다.

그러나 진공로에 설치되는 냉각파이프만으로는 냉각의 효과가 고르게 미치지 못하며 특히 기타의 발열원에서의 대처가 미흡하여 부분적 과열로 전체 시스템이 정지되는 현상이 초래될 우려가 크다.

이에 본 고안은 상기한 점에 착안하는 것으로서, 초경제품의 성형이나 열처리를 위한 진공소결로에서 주요부의 과열을 방지하여 내구성을 향상하는 동시에 공정 수행에 적절한 온도를 유지하기 위한 진공소결로의 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 소결 기능을 구비하는 진공로에 있어서: 상기 진공로의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관을 지니는 왁스캐처; 상기 진공로의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관을 지니는 냉각팬; 상기 왁스캐처와 냉각팬에 배관으로 연결되고, 온도가 다른 냉각수를 분리하여 저장하는 구조의 급수탱크; 및 상기 급수탱크의 냉각수를 설정된 조건으로 순환시키고, 급수탱크의 수압 이상시 경보하는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 특징으로서, 상기 냉각팬의 수관은 방열틀을 이용하여 일정 피치의 나선 형태로 감긴다.

상기 급수탱크는 진공로 측으로 병렬적 순환회로를 구성하는 매니폴드와, 매니폴드로 냉각수를 이송하는 순환펌프와, 매니폴드에 각각 설치되는 압력센서와, 냉각수의 일부를 가열하는 히터 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 진공로 시스템을 나타내는 평면도, 도 2는 본 고안에 따른 진공로의 요부를 나타내는 종단면도이다.

본 고안은 초경제품 등을 소결하는 기능을 구비하는 진공로(10)에 관련되며, 이외에 진공펌프(15), 왁스캐처(12), 냉각팬(20), 급수탱크(30), 제어기(40) 등이 구비된다. 진공로(10)는 원통형 몸체의 내벽과 외벽 사이에 전체적으로 워터자켓(Water jacket)을 형성한 구조를 택한다. 도시처럼 수평으로 배치되는 진공로(10)에 있어서 전후방에 형성되는 도어(11)에도 워터자켓을 두는 것이 좋다.

본 고안에 따르면 몸체 상에 수관(14)을 지니는 왁스캐처(12)가 상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치된다. 왁스캐처(12)는 진공로(10)의 저면에 배관 연결되어 소결과정에서 용융 배출되는 왁스 성분을 포집한다. 이와 같은 왁스캐처(12)의 몸체 상에 수관(14)과 냉각판(왁스캐처)을 나선형으로 설치한다.

또, 본 고안에 따르면 몸체 상에 수관(24)을 지니는 냉각팬(20)이 상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치된다. 진공로(10)를 향하는 내측으로 임펠러를 장착한 냉각팬(20)은 진공로(10)의 후면에 일측 도어(11)를 개재하여 설치된다. 냉각팬(20)에서 동력원인 모터(21)의 과열을 방지하기 위하여 도 2처럼 냉각수가 순환되는 수관(24)을 표면에 설치한다. 모터(21)의 표면 온도를 검출하기 위해 온도센서(25)를 두는 것이 좋다.

또, 본 고안에 따르면 온도가 다른 냉각수를 분리하여 저장하는 구조의 급수탱크(30)가 상기 왁스캐처(12)와 냉각팬(20)에 배관으로 연결된다. 본 고안은 상온의 냉각수 외에 70~80℃로 가온된 온수가 사용되며, 급수탱크(30)의 내부에 각각의 독립적으로 단열되는 공간이 형성된다. 급수탱크(30)는 왁스캐처(12) 및 냉각팬(20)의 수관(14)(24)과 배관으로 연결되어 냉각수(또는 온수)의 순환경로를 구성한다. 물론 이와 같은 급수탱크(30)는 전술한 진공로(10), 진공펌프(15) 등에도 별도의 배관으로 연결된다.

또, 본 고안에 따르면 상기 급수탱크(30)의 냉각수를 설정된 조건으로 순환시키고, 급수탱크(30)의 수압 이상시 경보하는 제어기(40)를 포함한다. 제어기(40)는 프로그램의 변경이 용이하도록 마이컴(45)을 포함하는 회로로 구성하며, 진공로(10), 왁스캐처(12), 냉각팬(20) 등으로 냉각수(또는 온수)를 공급하는 기능을 수행한다. 제어기(40)의 상세한 구성과 작동은 후술한다.

도 3은 본 고안에 따른 냉각팬을 확대하여 나타내는 구성도, 도 4는 본 고안에 따른 급수탱크를 나타내는 정면도이다.

도 3에서, 본 고안에 따르면 냉각팬(20)의 수관(24)은 방열틀(22)을 이용하여 일정 피치의 나선 형태로 감긴다. 냉각팬(20)에서 가장 발열이 심한 모터(21)에 동합금 소재의 수관(24)을 감으며, 이때 수관(24)의 피치가 일정하게 유지되도록 방열틀(22)을 사용한다. 방열틀(22)도 열전도가 양호한 금속제를 사용하며 외주면에 요홈(22a)이 나선형으로 형성된 구조로 한다. 요홈(22a)은 그 자체로도 방열면적을 증대하므로 수관(24)이 함몰될 정도로 깊게 하여도 무방하다. 모터(21)를 감은 수관(24)은 진공 밀폐장치(26)를 설치하여 외부로 인출한다. 진공 밀폐장치(26)는 패킹을 이용하여 수관(24)의 진동을 흡수한다.

또한, 전술한 왁스캐처(12)에 수관(14)을 설치하는 방식도 상기 냉각팬(20)의 수관(24) 또는 진공로(10)와 동일한 방식을 택할 수 있다. 즉, 방열틀(22)을 이용하여 수관(14)을 감은 방식을 택하거나 워터자켓 구조로 한다.

도 4에서, 본 고안의 급수탱크(30)는 진공로(10) 측으로 병렬적 순환회로를 구성하는 매니폴드(31)(32)와, 매니폴드(31)(32)로 냉각수를 이송하는 순환펌프(34)와, 매니폴드(31)(32)에 각각 설치되는 압력센서(35)와, 냉각수의 일부를 가열하는 히터(36)를 구비한다. 매니폴드(31)(32)는 각각 다수의 밸브(33)를 구비하는 다기관으로서 급수탱크(30)에서 진공로(10), 왁스캐처(12), 진공펌프(15), 냉각팬(20) 등으로 각각 독립된 순환경로를 구성하도록 연결된다. 양측의 매니폴드(31)(32)를 통하여 냉각수(또는 온수)를 공급한 후 다시 급수탱크(30)로 회수하는 순환 기능은 순환펌프(34)에 의해 수행된다. 매니폴드(31)(32)에는 각각의 압력센서(35)가 설치되어 물부족이나 관로막힘을 검출한다. 히터(36)는 급수탱크(30)의 일측에 수용된 냉각수를 가열하여 온수를 생성하도록 설치된다.

본 고안의 일예로 제1매니폴드(31)는 냉각팬(20), 진공펌프(15), 왁스캐처(12)로 연결하여 냉각수만 공급하고, 제2매니폴드(32)는 진공로(10), 도어(11), 왁스캐처(12)로 연결하여 냉각수와 온수를 선택적으로 공급할 수 있다. 이 경우 왁스캐처(12)는 제1매니폴드(31) 및 제2매니폴드(32)에 모두 연결된다. 저온공정에 활용하기 위한 온수는 냉각수의 일부를 가열하고 서모스타트(38)를 통하여 온도를 조절한다. 제2매니폴드(32) 상에는 솔레노이드 구동방식의 전환밸브(37)가 설치되어 냉각수와 온수의 선택이 가능하다. 급수탱크(30)의 물보충을 위한 배관은 제1매니폴드(31)의 일측에 연결한다.

도 5는 본 고안에 따른 제어기의 연결회로를 나타내는 블록도이다.

본 고안의 제어기(40)는 마이컴(45)에 연결되는 입력부(41), 구동부(42), 표시부(43)를 구비한다. 입력부(41)에는 냉각팬(20)의 온도센서(25)와 급수탱크(30)의 압력센서(35)가 연결된다. 구동부(42)에는 냉각팬(20)의 모터(21)와, 급수탱크(30)의 순환펌프(34), 히터(36), 전환밸브(37)가 연결된다. 표시부(43)는 온도게이지, 압력게이지, 경보기(램프, 스피커) 등을 포함한다. 이와 같이 구성되는 마이컴(45)은 설정된 프로그램 및 입력에 따라 순환펌프(34)를 가동하고 급수탱크(30)의 밸브(33)를 개폐하여 진공로(10), 진공펌프(15), 냉각팬(20) 등으로 냉각수(또는 온수)를 순환시키는 기능을 수행한다.

이때, 본 고안은 냉각팬(20)의 온도센서(25)로부터 온도가 과열로 판단되는 경우 제1매니폴드(31)의 해당 밸브(33)를 개방하여 수관(24)으로 냉각수를 보낸다. 제1매니폴드(31) 또는 제2매니폴드(32)를 선택하여 왁스캐처(12) 측으로 유로를 개방한다. 압력센서(35)의 압력이 설정된 조건값(예를 들어 0.5~3 ㎏f/㎠)보다 너무 낮거나 높으면 순환펌프(34)와 히터(36)의 가동을 중단하고 표시부(43)를 통하여 경보를 발생한다.

상술한 본 고안의 구성 및 작용에 의하면 초경제품의 성형이나 열처리를 위한 진공소결로에서 주요부의 과열을 방지하여 내구성을 향상하는 동시에 공정 수행에 적절한 온도를 유지하는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 진공로 시스템을 나타내는 평면도,

도 2는 본 고안에 따른 진공로의 요부를 나타내는 종단면도,

도 3은 본 고안에 따른 냉각팬을 확대하여 나타내는 구성도,

도 4는 본 고안에 따른 급수탱크를 나타내는 정면도,

도 5는 본 고안에 따른 제어기의 연결회로를 나타내는 블록도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10: 진공로 12: 왁스캐쳐

14, 24: 수관 20: 냉각팬

21: 모터 22: 방열틀

25, 35: 온도센서 30: 냉각수탱크

31, 32: 매니폴드 34: 순환펌프

37: 전환밸브 40: 제어기

Claims

소결 기능을 구비하는 진공로(10)에 있어서:

상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관(14)을 지니는 왁스캐처(12);

상기 진공로(10)의 일면에 연통하도록 설치되고, 몸체 상에 수관(24)을 지니는 냉각팬(20);

상기 왁스캐처(12)와 냉각팬(20)에 배관으로 연결되고, 온도가 다른 냉각수를 분리하여 저장하는 구조의 급수탱크(30); 및

상기 급수탱크(30)의 냉각수를 설정된 조건으로 순환시키고, 급수탱크(30)의 수압 이상시 경보하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공소결로의 냉각수 공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각팬(20)의 수관(24)은 방열틀(22)을 이용하여 일정 피치의 나선 형태로 감기는 것을 특징으로 하는 진공소결로의 냉각수 공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 급수탱크(30)는 진공로(10) 측으로 병렬적 순환회로를 구성하는 매니폴드(31)(32)와, 매니폴드(31)(32)로 냉각수를 이송하는 순환펌프(34)와, 매니폴드(31)(32)에 각각 설치되는 압력센서(35)와, 냉각수의 일부를 가열하는 히터(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공소결로의 냉각수 공급장치.