KR20050073137A - 얼음알갱이를 이용한 아이스 블라스트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물체의 표면처리를 위해 물체 표면에 고속의 얼음알갱이를 연속적으로 공급하게 해 주는 장치와 그에 관한 제조 방법에 관한 것이다.

연속적으로 공급되는 일정량의 물에 전동 모타에 의해 일정 속도로 회전하는 제빙드럼의 표면 일부가 잠기어 회전하며 드럼내부에 설치된 제빙장치에 의해 드럼 표면에 균일한 두께의 얼음 막을 생성하는 제빙 장치;와 이렇게 만들어진 얇은층의 얼음을 드럼으로부터 분리하여 작은 얼음알갱이로 만드는 얼음알갱이 제조부;및 분리된 얼음알갱이를 분사노즐까지 이동시켜주기 위한 이송관;과 이송관으로 이송된 얼음알갱이를 고속, 고압의 공기와 섞어 물체표면으로 분사해주는 분사노즐장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

얼음알갱이를 자체 제작하여 제품이나 부품의 이물질을 제거할 수 있어 운용 및 유지비가 적게 들고, 이차적인 오염원이 없어 환경 친화적이며, 모재에 손상을 주지 않아 안전한 오염제거를 할 수 있는 특징을 가지는 아이스 블라스트 장치에 관한 것이다.

Description

얼음알갱이를 이용한 아이스 블라스트 장치 {An Apparatus for Ice-Blasting Using an Ice Particles}

본 발명은 아이스 블라스트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드럼형태의 제빙장치를 이용하여 연속적으로 공급되는 물을 얼음막으로 만들고 얼음막 분리판을 이용해 작은 얼음알갱이로 분쇄하여 이 알갱이를 고압의 압축공기를 통해 분사노즐을 통해 분사시켜 청소 및 표면처리 대상물의 표면에 뭍은 이물질을 제거 하도록 하는 장치로서, 분사 후 얼음알갱이의 일부는 충격에너지에 의해 승화되고 일부는 녹아 물이 됨으로 기존의 샌드 블라스트나 쇼트, 글라스 블라스트와 같이 주위 환경과 대상물에 이차 오염원이 남지 않아 환경 친화적이며 얼음을 연속적으로 자체 생산하므로 모래나 글라스볼 또는 금속볼 또는 펠렛 등의 블라스트 미디어를 별도로 구매하지 않아도 되는 잇점이 있다.

일반적으로 블라스팅은 청소 대상물의 표면에 뭍은 기름때, 페인트 도막, 먼지 등의 이물질 제거 및 기계 가공 후 발생하는 가공찌꺼기(BURR)등을 제거하기 위해 사용하는 것으로, 대부분 모래를 이용한 샌드 블라스트가 사용된다.

모래를 고압의 공기와 함께 분사하여 청소 대상물의 표면에 뭍은 이물질이 제거되도록 하는 것으로 대상물의 재질과 상태에 따라 모래 사이즈를 결정한다.

그러나 블라스팅 작업 후 잔여모래 및 먼지와 같은 이차 오염원을 청소대상물의 표면으로부터 제거해야 함으로 작업성이 저하되며, 공정원가가 상승하는 문제가 있다.

특히 모래가 청소대상물의 표면과 충돌되는 과정에서 모재 표면의 긁힘이나 마모 등이 발생됨으로 정밀 기계부품의 청소에는 부적합한 면이 있었다.

이러한 단점을 보완하여 드라이아이스 블라스트가 개발되었으나, 높은 장비가격과 펠렛이라는 고가의 블라스트 미디어를 구매해야 하는 원가부담은 한층 더 폭 넓은 사용을 어렵게 하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 고려하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 평범한 물로부터 얼음을 만들어 이를 분쇄하여 미립화 한 후 이 알갱이를 고압으로 분사시켜 청소대상물의 표면과 충돌되도록 하여 얼음알갱이의 운동에너지를 통해 이물질을 표면으로부터 분리하고 고압공기와 충돌에 의한 에너지로 얼음알갱이가 녹아 발생하는 물로 이물질을 표면으로부터 완전히 제거함으로서 작업 후 이물질이 남지 않고 대상물의 표면에 손상을 주지 않으므로 정밀 부품이나 분해 조립이 어려운 장비의 세척에 효과적인 아이스 블라스팅 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 발명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하의 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 연속적으로 얼음알갱이(190)를 생산하여 대상물체 표면(450)에 고속으로 얼음알갱이를 분사하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.

얼음알갱이(190)는 얇은 원형의 얼음막(180)으로부터 분쇄과정을 통해 얻어지며 그 두께는 1~2 mm가량이 된다. 원통형 제빙드럼(140)의 크기에 따라 얼음막(180)의 두께는 조금씩 달라지게 되며 사용목적이나 방법에 따라 결정할 수 있다.

본 발명에 의하면 얼음알갱이들은 알갱이 상호간 붙거나 외벽 등에 붙어 호스가 막히거나 알갱이가 커져 호스를 통과하지 못하는 현상이 발생되지 않도록 일정 압력의 공기를 연속적으로 불어주도록 고안되어 있으며, 호스의 직경을 얼음알갱이의 분쇄조건에 따라 15 ~ 50 mm 정도로 하여 이러한 막힘 현상이 발생치 않도록 고안되어 있다.

또한 이러한 얼음알갱이들의 이동통로인 얼음알갱이 및 공기 이동호스(360)등에 얼어 붙지 않도록 플라스틱 재질의 호스를 사용하거나 호스 내벽에 "테프론" 코팅을 하여 얼음의 응착을 방지하도록 한다.

도 1.는 아이스 블라스트 장치의 운용 형태를 보여주는 작업 예시도이다. 본 발명에 따라 일정 크기의 얼음알갱이를 만들어내는 얼음알갱이 제조부(200)에 의해 얼음알갱이(190)와 공기가 섞여 얼음알갱이 및 공기 이동호스(360)를 통해 분사노즐장치(370)로 이동하며 분사노즐장치에 추가로 연결된 고압호스(380)를 통해 압축기(400) 또는 고압용기로부터 고압공기를 공급받는다.

이러한 고압공기는 고압호스(380)를 통해 분사노즐장치(370) 연결부 입구에 음압을 발생시켜 얼음알갱이들의 분사속도를 향상시켜 고속으로 작업자의 조정에 따라 대상물체 표면(450)에 아이스 블라스트 작업이 이루어지도록 한다.

본 발명에 있어 독특한 고안인 제빙장치(110) 및 얼음알갱이 제조부(200)는 별도의 가압장치가 필요치 않다

단지 도1.에서 볼 수 있듯이 공기 호스(350)를 통해 일정압력의 공기가 공급되어 얼음알갱이와 섞여 공기+얼음알갱이의 형태로 얼음알갱이 및 공기 이동호스(360)를 통해 분사노즐장치(370)로 이동하게 되는 것이다. 여기서 얼음알갱이+공기이송 유로(260)의 공기 흡입부(270)와 얼음알갱이+공기 배출구(280)의 충분한 압력 차이를 유지 하는 것이 중요하다. 충분한 압력차와 적절한 유량이 발생하여야만 얼음알갱이를 분사노즐장치(370)까지 빠르게 이송시킬 수 있기 때문이다.

도 1,도 2,도 3,도 4 에 예시되었듯이 하우징(120)을 포함한 제빙장치(110)에는 물 공급 호스(440)를 통해 공급되는 물(130)의 양을 일정수준으로 유지하기 위하여 플로팅장치나 수위조절 센서 등을 이용하여 연속적으로 일정의 물(130)이 공급되도록 고안되어 있다. 또한 드럼 회전축(160)을 가진 원통형 제빙드럼(140)은 원통형 드럼표면(150)의 일정부분이 물에 잠기어 회전할 수 있게 마련되어 있다.

이 제빙드럼(140) 내부에는 냉매를 순환시키며 제빙드럼(140)의 표면을 저온으로 냉각시킬 수 있도록 냉각시스템을 포함하고 있다.

따라서 제빙드럼(140)의 회전축(160) 한쪽 끝단에 전동 모타(170)를 연결하여 제빙드럼을 반시계방향으로 일정속도 회전시키게 되면 제빙드럼(140)의 표면에는 물과 접촉하여 일정두께의 얼음막(180)이 생성되게 된다. 이 얼음막은 회전하여 상단부에 설치된 얼음막 분리판(210)에 의해 얼음알갱이(190)로 분쇄된다. 얼음막이 제거된 드럼표면은 회전으로 다시 물속에 잠기어 연속적으로 얼음막을 만들게 된다.

도 5.는 또 다른 예시로서 한 개 또는 다수개의 물분사 노즐관(420)을 이용하여 제빙 드럼(140) 표면에 물분사 노즐(430)을 통해 물을 분사하여 얼음막을 만드는 예시도이다.

이러한 얼음알갱이의 형상은 얼음막의 두께와 온도, 회전 제빙드럼의 지름에 의해 결정되게 된다. 또한 얼음막의 두께는 드럼의 회전속도와 제빙드럼의 온도와 상관관계를 가지게 된다.

얼음알갱이 분쇄방법은 도 4와 도 5를 보면 상세히 알 수 있다.

분리판 지지대(220)에 장착되어 있는 얼음막 분리판(210)의 분리날은 얼음막(180)이 용이하게 분리되고 분쇄될 수 있도록 30°~45°의 경사각을 마련하였다.

이러한 분리날은 도 2.와 도 3.에서 보듯이 제빙드럼의 길이 전체의 표면에 걸쳐 설치되도록 하였으며 얼음막 분리판(210)의 날카로운 날부위가 얼음막과 접촉하여 얼음막이 드럼에서 분리될 수 있도록 하였다.

얼음막은 얼음막 분리판(210)의 날에 의해 분리, 분쇄되어 얼음알갱이 이송 블록(250)에 놓이게 되며 압축공기와 섞여 얼음알갱이 및 공기 이동호스(360)를 통해 분사노즐장치(370)로 이동하게 된다.

얼음알갱이 이송 블록(250)의 기밀은 분리판 지지대(220)의 후면 모서리(240)가 얼음막 분리판(21)에 고정되어 기밀을 유지하며, 전면모서리(230)는 상부 브라켓트 고정용 볼트(320)에 장착된 텐션 스프링(330)에 의해 상시 얼음막에 밀착되도록 하여 기밀을 유지할 수 있도록 고안하였다.

또한 얼음막의 분쇄와 이송 상태를 수시로 확인할 수 있도록 분리판 지지대(220)에 투영창(290)을 두어 투영창 고정판(300)으로 고정하였다.

또한 얼음막 분리판(210)에 의해 분쇄된 얼음알갱이들의 이송이 원활하지 않아 알갱이들이 이송통로에 달라 붙거나 서로 엉키게 될 경우 계속적으로 생산되는 얼음알갱이로 인해 분리판 지지대(220)가 위쪽으로 들어 올려지게 되면 분리판 지지대 상부 측에 마련된 변위 검출 장치(340)를 건드리게 되어 경고음 또는 경고등이 작동하게 고안되었다.

이러한 오작동은 거의 없게 설계 되었으나 얼음막 분리판(210)의 분리날의 설치가 잘못되었거나 제빙드럼(140)에 분리날이 균일하게 밀착되지 못해 얼음막의 분리, 분쇄 작동에 이상이 발생할 경우에 생길 수 있는 장비의 손상을 초기에 방지하기 위한 장비 보호 장치이다.

도 1.에서 보듯이 압축공기 호스(350)는 얼음알갱이 및 공기 이송유로(260)의 공기 흡입부(270)의 전단에 연결되어 있으며, 얼음알갱이 및 공기 이동호스(36)는 얼음알갱이+공기 배출부(280)의 후단에 연결되도록 고안하였다. 즉 압축공기 호스(350)에 공급된 압축공기가 드럼 회전으로 분쇄되어 얼음알갱이+공기 이송 유로(260)로 나온 얼음알갱이(190)와 섞여 이동호스(360)로 이동시키게 된다.

아이스 블라스팅 작업을 중지하기 위해 분사노즐장치(370)를 잠글 경우 도 1과 도 2에 도시된 밸브(40)가 작동하여 얼음알갱이+공기를 배출 호스(410)로 보내게 고안하여 얼음알갱이를 저장하거나 재작업을 위해 일정시간을 기다려야 하는 번거로움이 없이 연속적인 작업이 가능하도록 고안하였다.

밸브(400)는 분사노즐이 열리게 되면 다시 작동하여 얼음알갱이+공기 이동호스(360)가 열리게 된다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 아이스 블라스팅 공정을 위해 소요되는 얼음알갱이의 제조장치에서 배관 및 분사노즐장치까지를 포함하는 일체의 장치에 대한 고안으로서, 블라스트 공정 후 소요되는 후 공정을 최소화하고 작업효율을 높이며 환경 오염원이 발생하지 않아 친환경적인 장점이 있으며 작업의 신뢰성과 작업 효율을 높여 저비용으로 작업 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기본고안에 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술 분야에 대한 일반적인 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허 청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 아이스 블라스트 장치를 이용하여 얼음알갱이로 작업 물체의 표면에 분사하는 작업 예시도,

도 2는 본 발명에 따른 아이스블라스팅 장치 구성 예시도

도 3은 얼음알갱이 제조장치의 간략도

도 4는 제빙장치 및 얼음알갱이 제조부의 단면 투영도

도 5는 물 분사노즐을 가지는 제빙장치의 또 다른 발명 예시도.

도 6은 투영창이 포함되어 있는 얼음알갱이 제조부의 상세 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 얼음알갱이 제조장치 110 : 제빙장치

120 : 하우징 130 : 물(공업용수)

140 : 원통형 제빙드럼 150 : 드럼 표면

160 : 드럼 회전축 170 : 전동 모타

180 : 얼음막 190 : 얼음알갱이

200 : 얼음알갱이 제조부 210 : 얼음막 분리판

220 : 분리판 지지대 230 : 전면 모서리

240 : 후면 모서리 250 : 얼음알갱이 이송 블록

260 : 얼음알갱이 및 공기 이송 유로

270 : 공기 흡입부 280 : 얼음알갱이+공기 배출부

290 : 투영창 300 : 투영창 고정판

310 : 분리판 상부 브라켓트 320 : 상부 브라켓트 고정용 볼트

330 : 텐션 스프링 340 : 변위 검출 장치

350 : 압축공기 호스 360 : 얼음알갱이 및 공기 이동호스

370 : 분사노즐장치 380 : 고압 호스

390 : 압축기 400 : 밸브

410 : 배출 호스 420 : 물분사 노즐관

430 : 물분사 노즐 440 : 물 공급 호스

450 : 대상물체 표면 460 : 제빙장치 케이스

470 : 이동용 바퀴

Claims (7)

1. 물과 냉매를 이용하여 아이스 블라스팅을 위한 얼음알갱이를 제조하는 장치(100)에 있어서;

   일정량의 물을 저장하고 전동 모타(170)에 의해 일정 속도로 회전하는 원통형 제빙드럼(140)의 회전축 양단을 지지할 수 있는 형상을 가진 하우징(120);과

   상기 하우징(120) 양단에 설치된 베어링에 지지되어 일정속도로 회전하며, 내부에 설치된 냉매를 이용한 냉각장치에 의해 저온 냉각기능을 가지는 원통형 제빙드럼(140);과

   상기 제빙드럼(140)에 의해 하우징(120)내의 물(130)과 접촉되어 만들어진 얼음막을 일정 크기의 얼음알갱이(190)로 분리, 분쇄하는 얼음알갱이 제조부(200);가 제빙장치 케이스(460)에 내장되어 포함되며,

   상기 얼음알갱이 제조부(200)는 얼음막을 알갱이로 분리, 분쇄할 수 있도록 얼음막 분리판(210)과 분리판 지지대(220);

   그리고 분리, 분쇄된 얼음알갱이(190)가 압축기(400)에서 공급된 고압의 공기에 의해 고속으로 분사노즐장치로 이송될 수 있도록 얼음알갱이 이송 블록(250)과,

   상기 얼음알갱이 이송 블록(250)내의 얼음 알갱이 분리, 분쇄 상황을 관측할 수 있는 투영창(290) 및 투영창 고정판(300);과

   얼음알갱이의 원활한 배출과 얼음알갱이 이송 블록(250)의 기밀 유지를 위하여 상부에 분리판 상부 브라켓트(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼음알갱이를 이용한 아이스 블라스트 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전동모타(170)는 직구동식 또는 기어감속식을 사용하는 속도 제어가 가능한 전기 구동 모타로서 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징(120)은 연속적으로 일정량의 물을 저장할 수 있도록 부레식이나 수위조절 센서 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.
4. 제 1항과 3항에 있어서

   상기 하우징(120)은 제빙드럼 표면(150)에 얼음막을 제조하기 위하여 한개 또는 다수개의 물분사 노즐관(420)을 하우징(120)내에 장착하는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   원통형 제빙드럼(140)은 냉각시스템의 증발기를 내장하도록 하여 순환 냉매의 증발잠열에 의해 제빙드럼 표면(150)을 짧은 시간 내에 냉각할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   얼음알갱이 제조장치(100)에서 제조된 얼음알갱이와 압축공기 호스(350)로 공급된 압축공기가 분사노즐 장치(370)의 잠김으로 제빙장치(110)내 얼음알갱이 이송 블록(250)에 쌓여 유로가 막히는 문제점을 방지하기 위하여 얼음알갱이+공기이동 호스(360)에 배출 호스(420)를 두어 분사노즐 장치(370)의 잠금시 밸브(400)가 작동하여 얼음알갱이와 압축공기가 배출호스(410)로 배출될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   얼음알갱이 제조장치(100)에 의해 제조된 얼음알갱이+공기가 얼음알갱이 및 공기 이동호스(360)를 통해 고압, 고속으로 대상 물체 표면(450)에 분사될 수 있도록 분사노즐 장치(370)를 가지는 것을 특징으로 하는 아이스 블라스트 장치.