KR200415947Y1 - 로의 내부 순환 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 로의 챔버내부로 가스를 주입하는 가스주입구와 함께 가스배출구가 구비되어 가스를 배출시키되, 가스배출구에는 배출되는 가스중에 포함된 성형 바인드(binder)를 포집하는 왁스포트와, 배출되는 수소를 연소시키는 연소기가 보조배출구를 통하여 설치되는 로의 냉각장치에 관련된다. 구성에 특징을 살펴보면, 상기 가스주입구(2a)와 보조배출구(2c)상에 제1, 2단속밸브(C1)(C2)가 구비되어 가스의 순환을 단속하되, 상기 제2단속밸브(C2)와 인접하게 설치되면서 제3단속밸브(C3)가 구비된 제1보조배관(12)을 통하여 연결되고, 내부에 제1냉각라인(14)이 구비되어 냉각수가 순환되는 열교환기(10); 상기 열교환기(10)의 후방에 설치되어 제1보조배관(12)을 통하여 주입되는 가스를 강제 순환시키고, 외경부에 제2냉각라인(24)이 구비되어 냉각수가 순환되는 밀폐형 순환팬(20); 및 상기 밀폐형 순환팬(20)상에 일단이 연통되도록 설치되고, 타단에 제4단속밸브(C4)가 구비된 상태로 가스주입구(2a)의 제1단속밸브(C1)에 인접하게 연결되는 제2보조배관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 분위기 소결로, 진공 소결로 등과 같은 로의 냉각장치 구조를 개선하여 챔버 내ㆍ외부냉각을 복합적으로 수행함에 따라 냉각효율을 극대화되어 제품의 소결 또는 예비소결공정시간이 크게 단축됨과 더불어 생산성이 크게 향상됨은 물론 제조원가 절감으로 시장경쟁력을 재고하는 효과가 있다.

로, 챔버, 히터, 냉각팬, 단속밸브, 열교환기, 밀폐형 순환팬

Description

로의 내부 순환 냉각장치{Inside recurrence cooling device for furnace}

도 1은 종래에 노의 냉각장치를 전체적으로 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 고안에 따른 냉각장치가 로에 설치된 상태를 전제적으로 나타내는 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 냉각장치의 작동상태를 나타내는 계략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 열교환기 12: 제1보조배관

14: 제1냉각라인 20: 밀폐형 순환팬

24: 제2냉각라인 30: 제2보조배관

40: 가스보충순단 42: 압력센서

44:보조가스주입구

본 고안은 로의 내부 순환 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분위기 소결로, 진공 소결로 등과 같은 로의 냉각장치 구조를 개선하여 챔버 내ㆍ외부냉각을 복합적으로 수행함에 따라 냉각효율을 극대화되어 제품의 소결 또는 예비소 결공정시간이 크게 단축됨과 더불어 생산성이 크게 향상됨은 물론 제조원가 절감으로 시장경쟁력을 재고하는 로의 내부 순환 냉각장치에 관한 것이다.

통상적으로 분위기 소결로, 진공 소결로 등과 같은 로는 초경합금, 금속분말사출성형, 비산화물 세라믹 등을 소결 또는 예비소결하는 공정을 수행하는 중에 제품에 포함된 바인더를 제거하기 위해 진공 또는 가스분위기에서 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등의 가스를 연속적으로 주입하는 디바인딩을 실시하고, 소결 또는 예비소결이 완료되면 로를 냉각하되, 제품이 열적 충격에 의해 손상되지 않도록 서서히 냉각시킨다.

도 1은 종래에 노의 냉각장치를 전체적으로 나타내는 구성도이다.

도 1에서, 종래에 노의 냉각장치는 내화단열재로 이루어진 본체(1)의 내벽과 제품(A)이 장입되는 챔버(2)사이에 공간부(3)를 형성하고, 상기 공간부(3)로 연통되도록 본체(1)의 하부에 에어주입구(1a)가 형성되어 냉각팬(P)이 설치되며, 상부에 에어배출구(1b)가 형성된다. 그리고 챔버(2)는 상단에 가스투입구(2a)와 하단에 가스배출구(2b)가 연통되도록 형성되고, 챔버(2)내에서 제품(A)이 소결 또는 예비소결되는 중에 산화를 방지하기 위해 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등의 가스가 투입되는 바, 이때 챔버(2)를 거쳐 배출되는 성형바인드와 가스중에 폭발성이 있는 수소를 별도로 포집하여 연소시키기 위해 가스배출구(2b)상에 왁스포트(W)와 연소기(B)가 설치된다.

이어서, 상기 챔버(2)내에서 제품(A)의 소결 또는 예비소결가 완료되면, 에어주입구(1a)와 에어배출구(1b)에 설치된 댐퍼(D)를 개방하고 열적으로 안전한 온 도까지 챔버(2)를 자연냉각시킨 후, 소정의 온도에 도달하면 냉각팬(P)을 작동시켜 공간부(3)로 외부공기를 강제 송풍하는 방식으로 챔버(2)의 내부온도를 적정온도 이하로 냉각한다.

이처럼, 상기 전술한 바와 같이 소결 또는 예비소결이 완료된 제품(A)의 기계적 강도 및 열적 안정성을 고려하여 적정온도까지 자연 냉각시킨 다음 송풍에 의한 강제냉각을 수행하되, 강제냉각이 단지 공간부(3)에 외부공기를 주입하여 챔버(2)의 내부를 간접 냉각시켜야함에 따라 냉각시간의 지연으로 생산성이 저하됨은 물론 이는 제조원가상승으로 직결되어 시장경쟁력이 상실되는 폐단이 따른다.

이에 따라 본 고안은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로서, 보다 상세하게는 분위기 소결로, 진공 소결로 등과 같은 로의 냉각장치 구조를 개선하여 챔버 내ㆍ외부냉각을 복합적으로 수행함에 따라 냉각효율을 극대화되어 제품의 소결 또는 예비소결공정시간이 크게 단축됨과 더불어 생산성이 크게 향상됨은 물론 제조원가 절감으로 시장경쟁력을 재고하는 로의 내부 순환 냉각장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 로의 챔버내부로 가스를 주입하는 가스주입구와 함께 가스배출구가 구비되어 가스를 배출시키되, 가스배출구에는 배출되는 가스중에 포함된 성형바인드를 포집하는 왁스포트와, 배출되는 수소를 연소시키는 연소기가 보조배출구를 통하여 설치되는 로의 냉각장치에 있어서: 상기 가 스주입구(2a)와 보조배출구(2c)상에 제1, 2단속밸브(C1)(C2)가 구비되어 가스의 순환을 단속하되, 상기 제2단속밸브(C2)와 인접하게 설치되면서 제3단속밸브(C3)가 구비된 제1보조배관(12)을 통하여 연결되고, 내부에 제1냉각라인(14)이 구비되어 냉각수가 순환되는 열교환기(10); 상기 열교환기(10)의 후방에 설치되어 제1보조배관(12)을 통하여 주입되는 냉각가스를 강제 순환시키고, 외경부에 제2냉각라인(24)이 구비되어 냉각수가 순환되는 밀폐형 순환팬(20); 및 상기 밀폐형 순환팬(20)상에 일단이 연통되도록 설치되고, 타단에 제4단속밸브(C4)가 구비된 상태로 가스주입구(2a)의 제1단속밸브(C1)에 인접하게 연결되는 제2보조배관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1보조배관(12)의 제3단속밸브(C3)에 인접하게 압력센서(42)와 보조가스주입구(44)가 구비되어 수시로 순환가스의 압력을 측정하여 보충하는 냉각가스보충수단(40)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

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

도 2는 본 고안에 따른 냉각장치가 로에 설치된 상태를 전제적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 고안에 따른 냉각장치의 작동상태를 나타내는 계략도이다.

본 고안은 로의 챔버내부로 가스를 주입하는 가스주입구와 함께 가스배출구가 구비되어 가스를 배출시키되, 가스배출구에는 배출되는 가스중에 포함된 성형바인드를 포집하는 왁스포트와, 배출되는 수소를 연소시키는 연소기가 보조배출구를 통하여 설치되는 로의 냉각장치에 관련되며, 이때 로는 도면에 도시되지 않았지만, 본체(1)와 인접한 위치에 가스주입구(2a) 및 보조가스주입구(44)를 통하여 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등의 가스를 공급 및 보충하는 가스공급부(도시생략)가 설치되고, 또 냉각수공급부(도시생략)가 구비되어 열교환기(10)와 순환팬(20)의 제1, 2냉각라인(14)(24)으로 냉각수를 공급한다. 이를 위해 본 고안의 내부 순환 냉각장치는 열교환기(10), 순환팬(20), 제1, 2보조배관(12)(30), 제2, 3, 4단속밸브(C2)(C3)(C4)등을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 열교환기(10)는 가스주입구(2a)와 보조배출구(2c)상에 제1, 2단속밸브(C1)(C2)가 구비되어 가스의 순환을 단속하되, 상기 제2단속밸브(C2)와 인접하게 설치되면서 제3단속밸브(C3)가 구비된 제1보조배관(12)을 통하여 연결되고, 내부에 제1냉각라인(14)이 구비되어 냉각수가 순환된다. 열교환기(10)는 제1보조배관(12)을 통하여 보조배출구(2c)상에 연통되게 설치되고, 제2, 3단속밸브(C2)(C3)의 작동에 의해 가스배출구(2b)를 통하여 배출되는 가스가 단속적으로 주입된다. 제2단속밸브(C2)는 왁스포트(W)에서 연소기(B)로 이송되는 가스의 이송을 단속하기 위해 보조배출구(2c)상에 구비되고, 제3단속밸브(C3)는 제1보조배관(12)상에 구비되어 열교환기(10)로 이송되는 가스를 단속한다.

이에, 상기 제3단속밸브(C3)를 잠근 상태로 제2단속밸브(C2)만을 개방하면, 가스주입구(2a)를 통하여 챔버(2)내부로 주입된 수소가스가 가스배출구(2b)와 왁스포트(W)를 거쳐 보조배출구(2c)로 이송되어 연소기(B)에서 연소되는 반면에, 냉각가스를 순환시켜 챔버내부를 냉각시킬 경우 제1, 2단속밸브(C1)C2)를 잠근 상태로 제3, 4단속밸브(C3)(C4)를 개방하면 가스배출구(2b)와 왁스포트(W)를 통하여 배출 되는 가스가 제1보조배관(12)을 통하여 열교환기(10)로 이송된다.

여기서, 상기 열교환기(10)는 제1보조배관(12)의 외경부에 인접하게 제1냉각라인(14)을 지그재그형태 또는 일정한 간격으로 연설되고, 양끝단부가 냉각수공급부(도시생략)에 연통되어 냉각수가 순환된다. 그리고 제1냉각라인(14)은 제1보조배관(12)의 외경부에 인접하게 설치되거나 외경부의 다수의 방열핀이 구비되어 챔버(2)를 거쳐 고온상태로 가열된 가스를 냉각시키는 역할을 수행한다.

이때, 상기 제1보조배관(12)의 제3단속밸브(C3)에 인접하게 압력센서(42)와 보조가스주입구(44)가 구비되어 수시로 냉각가스의 압력을 측정하여 보충하는 냉각가스보충수단(40)이 구비된다. 냉각가스보충수단(40)은 열교환기(10)와 보조배출구(2c)를 연결하는 제1보조배관(12)상에 압력센서(42)와 보조주입구(44)를 이격되도록 설치하여 냉각장치를 통하여 순환되는 냉각가스의 압력을 측정함과 동시에 보충하는 역할을 수행한다.

다시 말해, 상기 제1, 2단속밸브(C1)(C2)를 잠그고, 상기 열교환기(10)와 후술하는 밀폐형 순환팬(20) 및 제2보조배관(30)을 통하여 냉각가스를 순환시켜 챔버(2)의 내부온도를 냉각함에 있어, 압력센서(42)가 순환되는 냉각가스의 압력변화에 의한 소실되는 냉각가스양을 검출하여 기준치에 미달되면 보조주입구(44)가 개폐되어 냉각가스가 보충된다. 이때 냉각가스보충수단(40)은 컨트롤박스(도시생략)의 메인컴퓨터시스템에 의해 제어되고, 여기서 메인컴퓨터시스템은 압력센서(42)를 통하여 검출된 냉각가스의 압력을 토대로 보충량을 산출하여 보조주입구(44)를 통한 냉각가스의 주입량을 단속한다.

또한, 본 고안에 따른 밀폐형 순환팬(20)은 열교환기(10)의 후방에 설치되어 제1보조배관(12)을 통하여 주입되는 냉각가스를 강제 순환시키고, 외경부에 제2냉각라인(24)이 구비되어 냉각수가 순환된다. 밀폐형 순환팬(20)은 밀폐구조의 기밀성이 유지되는 팬으로서, 열교환기(10)의 후방에 연설되어 챔버(1)내부에 수용된 냉각가스를 순환시킨다.

이때, 상기 밀폐형 순환팬(20)은 열교환기(10)를 통하여 연장되는 제1보조배관(12)이 흡입부에 설치된 상태로 타단에 토출부에 후술하는 제2보조배관(30)이 설치되므로 가스배출구(2b)를 통하여 보조배출구(2c)로 이송된 가스를 흡입하여 제2보조배관(30)을 통하여 가스주입구(2a)로 공급되고, 이렇게 냉각가스가 순환되는 중에 열교환기(10)를 통하여 지속적으로 냉각되므로 챔버(2)의 내부온도가 저하된다.

그리고, 상기 밀폐형 순환팬(20)은 외경부에 제2냉각라인(24)이 구비되어 냉각수가 순환되는 바, 이때 제2냉각라인(24)은 상기 전술한 열교환기(10)의 제1냉각라인(14)과 동일하게 밀폐형 순환팬(20)의 외경부에 인접하게 감싸듯이 설치되고, 양끝단부가 냉각수공급부(도시생략)에 연결되어 냉각수가 순환된다. 이에 밀폐형 순환팬(20)이 고온상태의 냉각가스를 강제 순환시키는 중에 과열이 방지된다.

또한, 본 고안에 따른 제2보조배관(30)은 상기 밀폐형 순환팬(20)상에 일단이 연통되도록 설치되고, 타단에 제4단속밸브(C4)가 구비된 상태로 가스주입구(2a)의 제1단속밸브(C1)에 인접하게 연결된다. 제2보조배관(30)은 상기 밀폐형 순환팬(20)과 가스주입구(2a)를 이어주는 배관으로서, 일단이 밀폐형 순환팬(20)의 토출 구에 연통되도록 설치된 상태로 타단이 가스주입구(2a)에 구비된 제1단속밸브(C1)의 전방 즉, 제1단속밸브(C1)와 챔버(2)사이에 설치된다.

그리고, 상기 제2보조배관(30)은 가스주입구(2a)와 근접하는 위치에 제4단속밸브(C4)를 구비하여 가스의 이송이 단속되는 바, 이는 제품(A)의 소결 또는 예비소결공정이 수행되는중에는 잠긴 상태로 가스주입구(2a)를 통하여 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등의 가스가 챔버(2)내부로 주입되고, 이후 제품(A)의 소결 또는 예비소결공정이 완료되고 냉각공정중에 가스주입구(2a)의 제1단속밸브(C1)가 잠긴 상태로 제4단속밸브(C4)가 개방되고, 이어서 냉각장치에 의해 챔버(2)내부의 냉각가스가 순환된다.

작동상에 있어서, 우선 디바인딩공정에서 분위기 가스로 수소(H2)가스를 사용하기 위해서 먼저 챔버(2) 및 냉각장치내부에 잔류하는 공기를 배출시키기 위해 제1, 3단속밸브(C1)(C3)를 닫은 상태로 제2, 4단속밸브(C2)(C4)를 개방하고, 보조주입구(44)를 통하여 불활성가스(예컨대, 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He)등)를 충분히 주입한다. 이어서 챔버내부에 퍼지(purge)가 끝나면 보조주입구(44)와 제4단속밸브를 잠그고, 본체(1)내부에 히터(H)를 작동시켜 승온하면서 제1단속밸브(C1)를 열고 가스주입구(2a)를 통하여 수소(H2)가스를 투입함과 동시에 가스배출구(2b)를 통하여 왁스포트(W)를 거쳐 연소기(B)로 배출되는 수소(H2)가스를 안전하게 연소시킨다.

이어서, 제품(A)의 소결 또는 예비소결공정이 완료되면, 먼저 에어주입구(1a)와 에어배출구(1b)의 댐퍼(D)를 개방하고 열적으로 안전한 온도까지 챔버(2)를 자연냉각시킨 다음 소정의 온도에 도달하면 냉각팬(P)을 작동시켜 공간부(3)로 외부공기를 송풍하여 강제 냉각한다. 이때 제품(A)의 산화를 방지하기 위해 불활성가스를 냉각 종료까지 계속 공급함은 물론 안전을 위해 제3단속밸브(C3)를 잠그고 제4단속밸브(C4)를 개방한 상태로 가스주입구(2a)를 통하여 공급되는 불활성가스를 보조주입구(44)로 공급되도록 전환하여 냉각장치내에 잔존할 가능성이 있는 수소(H2)가스를 안전하게 퍼지(purge)한다.

이어서, 제품(A)에 열충격이 가해지지 않는 소정의 온도까지 도달하면 도 3에 도시된 바와 같이 제2단속밸브(C2)를 잠금과 동시에 제3단속밸브(C3)를 개방하고, 밀폐형 순환팬(20)을 작동시켜 챔버(2)내에 충진된 가스를 열교환기(10)로 냉각하면서 순환시켜 제품(A)을 냉각시키고, 냉각공정을 수행하는 중에 냉각가스보충수단(40)의 압력센서(42)가 가스의 압력을 수시로 측정하여 일정한 압력이 유지되도록 보조주입구(44)를 통해 가스를 보충한다.

이처럼, 제품(A)의 소결 또는 예비소결이 완료된 챔버(2)를 냉각함에 있어, 냉각팬(P)을 작동시켜 공간부(3)로 외부공기를 송풍하여 챔버(2)의 외부를 냉각시킴과 동시에 밀폐형 순환팬(20)을 작동시켜 챔버(2)내부의 냉각가스를 열교환기(10)로 냉각시킴에 따라 챔버(2)의 내ㆍ외부냉각이 동시에 이루어져 냉각효율이 향상되고, 이로 인해 제품(A)의 제조공정시간이 크게 단축되어 생산성이 향상되는 효과가 따른다.

한편, 상기 도 2 내지 도3에서 내부 순환 냉각장치가 분위기 로에 적용된 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 분위기로, 진공 소결로 등과 같이 초경 합금, 금속분말야금, 금속 압출, 세라믹 등의 제품을 소결 또는 예비소결하기 위한 여러 형태의 로에 적용가능하다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 고안은 분위기 소결로, 진공 소결로 등과 같은 로의 냉각장치 구조를 개선하여 챔버 내ㆍ외부냉각을 복합적으로 수행함에 따라 냉각효율을 극대화되어 제품의 소결 또는 예비소결공정시간이 크게 단축됨과 더불어 생산성이 크게 향상됨은 물론 제조원가 절감으로 시장경쟁력을 재고하는, 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 로의 챔버내부로 가스를 주입하는 가스주입구와 함께 가스배출구가 구비되어 가스를 배출시키되, 가스배출구에는 배출되는 가스중에 포함된 성형바인드를 포집하는 왁스포트와, 배출되는 수소를 연소시키는 연소기가 보조배출구를 통하여 설치되는 로의 냉각장치에 있어서:

   상기 가스주입구(2a)와 보조배출구(2c)상에 제1, 2단속밸브(C1)(C2)가 구비되어 가스의 순환을 단속하되,

   상기 제2단속밸브(C2)와 인접하게 설치되면서 제3단속밸브(C3)가 구비된 제1보조배관(12)을 통하여 연결되고, 내부에 제1냉각라인(14)이 구비되어 냉각수가 순환되는 열교환기(10);

   상기 열교환기(10)의 후방에 설치되어 제1보조배관(12)을 통하여 주입되는 가스를 강제 순환시키고, 외경부에 제2냉각라인(24)이 구비되어 냉각수가 순환되는 밀폐형 순환팬(20); 및

   상기 밀폐형 순환팬(20)상에 일단이 연통되도록 설치되고, 타단에 제4단속밸브(C4)가 구비된 상태로 가스주입구(2a)의 제1단속밸브(C1)에 인접하게 연결되는 제2보조배관(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로의 내부 순환 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1보조배관(12)의 제3단속밸브(C3)에 인접하게 압력센서(42)와 보조가스주입구(44)가 구비되어 수시로 순환가스의 압력을 측정하여 보충하는 냉각가스보충수단(40)이 구비되는 것을 특징으로 하는 로의 내부 순환 냉각장치.

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