KR20100092539A

KR20100092539A - 마하젯

Info

Publication number: KR20100092539A
Application number: KR1020090011687A
Authority: KR
Inventors: 박선기; 신보성; 박강수
Original assignee: 주식회사 마이크로홀
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-23

Abstract

본 발명은 고압수와 함께 분출되어 소재를 절단 및 가공하는 연마재의 집중도를 높여 가공된 소재의 가공정밀도를 높이고 소재의 표면 거칠기를 낮출 수 있는 연마재 공급장치를 구비한 워터젯 가공기에 관한 것이다. 본 발명의 워터젯 가공기는 연마재가 혼합된 혼탁액을 공급하기 위한 공급장치의 설계를 포함한다. 이로 인해 고압수의 중심에 가공에 직접적인 영향을 미치는 연마재의 밀도를 높임으로써 가공정밀도를 향상시키고 가공속도를 높일 수 있다.

워터젯, 연마재, 연마재 혼합공급장치, 비중

Description

마하젯{Micro-Abrasive Concentrated High-pressured Jet, MACH-Jet}

본 발명은 워터젯 커팅기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압수와 함께 분출되어 소재를 절단 및 가공하는 연마재의 집중도를 연마재와 액체의 혼탁액을 이용하여 연마재의 집중도를 높여 가공된 소재의 가공정밀도를 높이고, 가공 선폭을 감소시킬 수 있는 연마재 집중 혼합공급장치를 구비한 워터젯 커팅기에 관한 것이다.

일반적으로, 워터젯 커팅기는 철 등의 소재를 절단하거나 가공할 대, 소정 직경을 갖는 입자형태의 연마재를 고압수에 혼합하여 소재를 절단하였으며, 이러한 종래기술의 워터젯 커팅기의 일례가 다음의 도 4, 도 5에 보다 구체적으로 도시되어 있다.

도 4의 노즐혼합형 워터젯 커팅기(104)는 연마재공급관(110)을 통해 보조탱크(120) 내부로 투입된 연마재가 실린더(130)의 작동에 의해 믹싱챔버(160)를 통해 노즐(170)로 유입되고, 고압수배출관(150)을 통해 공급되는 고압수와 함께 노즐(170)을 통해 분출되어 소재를 가공한다. 이때 노즐(170)은 공기와 연마재(111), 고압수를 포함한 혼합수(182)를 배출한다. 그러나 상술한 구성을 갖는 노즐혼합형 워터젯 커팅기는 노즐을 통과하는 연마재의 밀도가 낮기 때문에, 노즐의 끝단에서 연마재가 고압수와 함께 방사상으로 분사되어 소재의 가공정밀도가 낮아질 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 방사상으로 분사되는 일부 연마재로 인하여 소재의 표면 거칠기가 불량해지는 문제점이 있었다.

도 5의 선혼합형 워터젯 커팅기는 연마재와 물을 미리 혼합한 혼합실(200)에서 미리 혼합된 혼탁액(112)이 고압수와 함께 노즐(170)을 통해 분출되어 소재를 가공한다. 노즐(170)을 통해 배출되는 혼합수(183)는 연마재(111)와 고압수만을 포함한다. 그러나 선혼합형 워터젯 커팅기는 혼탁액의 경로가 길고, 혼탁액이 지나가는 관로(151)와 혼탁액을 제어하는 오리피스, 노즐의 부식이 빠르며, 두꺼운 소재나 강도가 높은 소재의 가공품질이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 고압수의 압력에 의해 자동으로 믹싱챔버(160)로 유입된 혼탁액이 고압수의 주흐름에 연마재의 집중도를 높일 수 있는 연마재 혼합장치를 구비함으로써, 소재의 가공정밀도를 높이는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 높은 압력을 갖는 고압수와 액체와 연마재가 혼합된 혼탁액을 공급하기 위한 연마재 혼합장치를 갖는 워터젯 커팅기를 제공할 수 있다.

여기서, 연마재 혼합장치의 혼탁액은 고압수의 압력에 의해 자동으로 믹싱챔버로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연마재 혼합장치는 그 내부에 혼합액의 높이를 감지하는 하나 이상의 레벨센서와, 액체와 연마재를 교반하는 하나 이상의 교반자를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 연마재 혼합장치에 유입되는 액체는 혼합장치에 부착된 레벨센서에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 연마재는 고압수가 노즐을 통과할 때 연마재 혼합장치로 자동으로 유입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 혼탁액에 사용되는 액체는 이소프로필알코올(IsoPropyl Alcohol, IPA), 메탄올, 에탄올 등의 물보다 비중이 낮은 액체를 사용하고, 이것은 고압수로 사용하는 물의 비중보다 낮은 액체를 사용함으로써 고압수의 주흐름에 연마재가 집중되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 연마재와 혼합하는 혼합액은 물, 또는 물보다 비중이 낮은 모든 액체를 말한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워터젯 커팅기는 분말 연마재를 전달하기 위한 연마재공급관과, 연마재공급관에 연결되어 연마재를 보관하기 위한 보조탱크와 높은 압력의 고압수를 전달하기 위한 고압수공급관과, 연마재 공급장치와 고압수공급관에 연결되어 혼탁액과 고압수가 혼합된 혼합수를 공급하기 위한 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연마재 혼합장치를 구비한 워터젯 커팅기에 따르면, 노즐을 통해 공급되는 고압수와 연마재 혼합장치의 혼탁액이 노즐이 장착된 믹싱챔버를 통과함으로써 고압수의 중심에서의 연마재의 집중도를 높여 가공 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 직경 500㎛ 이하의 노즐을 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의하면 연마재와 혼합액을 교반하는 장치 및 원리를 제공함으로써, 고효율 절단공정을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 MACH-JET 연마재 혼합장치의 일 실시예의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예의 연마재 혼합장치의 개념도이며, 도 3은 도 1의 또 다른 연마재 혼합장치의 개념도이다. 도 1을 참조하여 MACH-JET 연마재 혼합장 치의 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 MACH-JET 연마재 혼합장치(101)는 연마재공급관(110), 혼합액공급관(127), 교반자(124), 보조탱크(120), 실린더(130), 연마재배출관(140), 고압수공급관(150), 믹싱챔버(160) 및 노즐(170)을 포함한다.

연마재공급관(110)은 소정 직경을 갖는 입자형태의 분말 연마재(111)를 전달하기 위한 것으로, 보조탱크(120)에 연결된다. 보조탱크(120)는 연마재공급관(110)으로부터 공급되는 연마재(111)와 혼합액(121)을 교반하여 혼탁액을 생성하기 위한 것으로, MACH-JET 연마재 혼합장치(101)의 구동시 연마재배출관(140)으로 혼탁액을 지속적으로 공급할 수 있도록 소정 분량의 연마재(111)와 혼합액(121)을 보관할 수 있다. 이때 연마재공급관(110)과 혼합액공급관(127)에서는 MACH-JET 연마재 혼합장치(101)의 구동시 일정한 양만이 보조탱크(120)에 공급되며, 공급량은 유량밸브, 에어밸브, ON/OFF 스위치 등의 제어장치 등을 통해 조절할 수 있다. 더 나아가, 교반자(124)의 회전수를 제어하여 연마재(111)와 혼합액(121)을 일정한 비율로 섞어 주며, 연마재(111)와 혼합액(121)만이 믹싱챔버(160)로 공급된다. 실린더(130)는 MACH-JET 구동시 연마재 혼합장치(101)의 외부로부터 인가되는 전원에 의해 선택적으로 구동되어 보조탱크(120)의 혼탁액을 연마재배출관(140)으로 지속적으로 공급한다. 고압수공급관(150)은 미도시한 펌프 등을 이용하여 MACH-JET 연마재 혼합장치(101)의 구동시 소정의 압력을 갖는 고압수를 노즐(170)로 제공하며, 이로 인해 연마재배출관(140)을 통해 제공되는 혼탁액과 고압수공급관(150)을 통해 제공되는 고압수가 서로 혼합하게 된다. 노즐(170)은 혼탁액과 고압수가 혼합된 혼합수(184) 를 배출하기 위한 것으로, 노즐(170)의 끝단으로 혼합수가 외부로 배출되어 소재를 가공하게 된다.

도 2에 도시된 연마재 혼합장치(102)는 혼탁액의 수위를 조절하는 레벨센서(122)를 포함한다. 교반자(124)는 구동부(129)에 의해 회전수를 조절할 수 있으며, 이를 통해 혼탁액 속의 연마재(111) 비율을 제어할 수 있다. 교반자(124)는 임펠러, 십자가 등의 다양한 형상을 가질 수 있으며, 보조탱크(120) 바닥부의 형상은 아래가 볼록하나, 지면과 수평인 것도 가능하다.

도 3은 영구자석(125)의 회전력을 이용하여 혼합액(121)과 연마재(111)를 섞는 연마재 혼합장치(102)의 다른 실시예이다.

도 6은 MACH-JET 연마재 혼합장치(101)에서 생성된 혼합수(181)와 노즐혼합형 워터젯 커팅기(104)에서 생성된 혼합수(182)의 폭을 비교한 사진이며, 도 6의 (a)는 도 1의 혼합수(181) 사진이며, 도 6의 (b)는 도 4의 혼합수(182) 사진이다.

도 1은 본 발명에 다른 MACH-JET의 일 실시예의 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 연마재 혼합공급장치의 사시도,

도 3은 도 1에 도시된 또 다른 실시예의 연마재 혼합공급장치의 사시도,

도 4는 종래의 노즐혼합형 워터젯 커팅기의 사시도,

도 5는 종래의 선홉합형 워터젯 커팅기의 사시도,

도 6은 MACH-JET의 노즐에서 분사되는 혼합수와 종래의 노즐혼합형 워터젯 커팅기의 노즐에서 분사되는 혼합수의 사진들이다.

101 : MACH-JET 102 : 연마재 혼합장치

111 : 연마재 120 : 보조탱크 121 : 혼합액 122 : 수위레벨센서 124 : 교반자 127 : 혼합액공급관 160 : 믹싱챔버 181 : 혼합수

Claims

연마재와 물, 에탄올, IPA, 메탄올 등등의 물보다 비중이 낮은 액체를 혼합해서 공급하는 연마재 집중혼합장치 및 원리 ;

및

상기 연마재 집중혼합장치에 의해 형성된 혼탁액은 높은 압력을 갖는 고압수의 주흐름에 연마재 집중도를 높임으로써 고압수와 연마재 혼합수를 집중시키는 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.
청구항 1에 있어서,

상기 연마재 집중혼합장치는 그 내부에 교반기가 상기 연마재와 상기 액체를 교반하여 믹싱챔버로 배출하는 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.
청구항 2에 있어서,

상기 노즐의 직경은 500 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.
청구항 3에 있어서,

분말 연마재와 액체를 교반하기 위한 교반장치 및 방법 ;

상기 교반장치와 상기 연마재, 액체를 섞기 위한 보조탱크 ;

상기 보조탱크에서 연마재와 액체의 수위를 조절하는 레벨센서 ;

상기 연마재와 액체가 혼합된 혼탁액을 전달하기 위한 연통관 ;

높은 압력의 고압수를 전달하기 위한 고압수전달관 ;

상기의 고압수와 연마재, 액체가 믹싱되는 믹싱챔버 ; 및

상기 고압수와 연마재, 액체가 혼합된 혼합수를 배출하기 위한 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.
청구항 4에 있어서,

상기의 보조탱크에서 상기의 연마재와 섞는 액체는 물, IPA, 에탄올 등등 물보다 비중이 낮은 액체를 사용하는 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.
청구항 5에 있어서,

상기 고압수는 상기 연마재 혼합공급장치에 의해 혼합수의 주흐름에 연마재 밀도를 증대되는 것을 특징으로 하는 워터젯 커팅기.