KR20180001169A - 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기에 관한 것으로서, 원심주조 금형이 결속되는 금형 결속부; 상기 원심주조 금형의 내부와 통하도록 상기 금형 결속부의 중심에 연결되는 중공축부; 상기 중공축부에 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부의 구동력을 상기 중공축부에 전달하는 동력전달부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 원심주조 금형이 부착되는 금형 결속부에 원심주조 금형의 내부와 통하도록 중공축부를 구비하여 쇳물 주입시 압력이 투입구로 편중되면서 발생되는 압력 불균형을 해소함과 동시에 작동 과정에서 중공축부의 내부 공간을 통해 금형의 냉각, 이형제의 도포, 또 다른 원소 첨가 등 다방면으로 활용이 가능하며, 금형 결속부에 원심주조 금형과 간격을 형성하면서 연결하므로 압력 불균형을 해소 가능한 효과가 있다.

Description

중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기 {FLANGE TYPE CENTRIFUGAL CASTING MACHINE WITH HOLLOW SHAFT}

본 발명은 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플랜지형 원심주조기에서 금형 결속부에 회전력을 전달하는 축을 중공형으로 구비하는 플랜지형 원심주조기에 관한 것이다.

일반적으로 주물을 만들 때 중력에 의해 자연스럽게 주조용 금형인 주형(鑄型)속으로 쇳물 등과 같은 용융 금속을 흘려보내는 방식을 사용하는데, 이 방법으로는 치밀한 조직의 주물을 제조하는데 한계가 있다.

이에 비해 원심 주조법은 회전중인 주형에 용융 금속을 부어 원심력을 이용하기 때문에 치밀한 조직의 주물을 얻을 수 있어서, 관이나 실린더 라이너, 금속 씰 등과 같이 높은 내압성을 필요로 하는 주물(원심 주조품)을 제조하는 데에 적합하다.

이러한 원심 주조 장치와 관련된 기술이 등록특허공보 제0302674호 및 등록특허공보 제1528264호에 제안된 바 있다.

이하에서 종래기술로서 등록특허공보 제0302674호 및 등록특허공보 제1528264호에 개시된 플랜지용 스테인레스재 후판의 원심주조방법 및 그 장치와, 플랜지 제조용 원심 주조 시스템을 간략히 설명한다.

도 1은 등록특허공보 제0302674호(이하 '종래기술 1'이라 함)에서 플랜지로 사용하기 위한 스테인레스재 후판의 주조장치를 나타낸 단면구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 종래기술 1의 플랜지용 스테인레스재 후판의 원심주조장치는 본체(1)의 중앙에 형성된 지지관(2)에 베어링(4)(4a)으로 지지되고 하단에 모터(50)의 회전력이 벨트(52)를 통해 전달되도록 회전풀리(5)가 접합된 회전축(3)이 설치된 것에 있어서, 상기 회전축(3)의 상단에 형성된 금형취부판(6)에 고정설치된 하금형(7)과, 상기 하금형(7)의 바닥면 중앙에 성형하기 위한 스테인레스 후판의 중앙에 구비되는 통공과 같은 크기의 원형홈(7b)이 파여져 있되 이 원형홈(7b)에 타설되어 원심 주조 과정에서 스테인레스 용융액의 부착을 방지하면서 열화를 방지하도록 내화제로 된 분리부재(9)와, 상기 하금형(7)에 상응하는 상부에 결합되어 다수의 볼트(8)로 고정되고 적당한 두께의 공간으로 된 성형실을 구성하는 상금형(7a)과, 상기 상금형(7a)의 상부면 중앙부위에 하금형(7)의 원형홈(7b)에 타설된 분리부재(9)와 동일크기로 형성되어 스테인레스 용융액이 주입되는 주입구(10)를 포함한 구성을 특징으로 한다.

그러나 종래기술 1에 의한 플랜지용 스테인레스재 후판의 원심주조장치는 금형 내부의 냉각 등의 작업이 요구되는 경우 쇳물이 담가진 용탕을 후진시켜 분리한 후 수작업에 의해 냉각재를 투입시키고 쇳물의 추가 주입시 다시 용탕을 전진시키는 등의 추가 공정이 요구되는 문제점이 있었다.

도 2는 등록특허공보 제1528264호(이하 '종래기술 2'라 함)에서 플랜지 제조용 원심 주조 시스템에서 주조 상태의 금형 단면도이다.

도 2에서 보는 바와 같이 종래기술 2의 플랜지 제조용 원심 주조 시스템은 모터와 동력전달수단에 의해 고속 회전하는 상하부 금형(1)(2); 상부금형(1)의 중앙에 수직으로 형성되는 소정 지름의 용탕 주입구(11); 하부금형(2)의 바닥 요홈(2a)에 교체할 수 있도록 설치되는 내화재(13); 주입구(11)의 내경(L4)보다 크게 형성되는 내화재(13)의 외경(L5);을 포함하되, 상하부 금형(1)(2)에 의해 원심 주조되는 주조제품(10); 상기 주조제품(10)의 내경(L6)과 내화재(13)의 외경(L5) 사이에 형성되는 5~40mm의 여유공간을 더 포함한다.

그러나 종래기술 2에 의한 플랜지 제조용 원심 주조 시스템 역시 종래기술 1과 마찬가지로 금형 내부의 냉각 등의 작업 수행시 용탕 후진 및 전진 등의 추가 공정이 불가피하게 필요하므로 공정 증가에 따른 해결책이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제0302674호 대한민국 등록특허공보 제1528264호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원심주조 금형이 부착되는 금형 결속부에 원심주조 금형의 내부와 통하도록 중공축부를 구비하여 쇳물 주입시 압력이 투입구로 편중되면서 발생되는 압력 불균형을 해소함과 동시에 작동 과정에서 중공축부의 내부 공간을 통해 금형의 냉각, 이형제의 도포, 또 다른 원소 첨가 등 다방면으로 활용이 가능한 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 금형 결속부에 원심주조 금형과 간격을 형성하면서 연결하므로 압력 불균형을 해소 가능한 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원심주조 금형이 결속되는 금형 결속부; 상기 원심주조 금형의 내부와 통하도록 상기 금형 결속부의 중심에 연결되는 중공축부; 상기 중공축부에 회전력을 제공하는 구동부; 및 상기 구동부의 구동력을 상기 중공축부에 전달하는 동력전달부를 포함하는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.

또한, 상기 중공축부에는 내부로 이동하면서 상기 원심주조 금형 내부를 냉각할 수 있도록 냉각장치를 포함할 수 있다.

그리고 상기 중공축부에는 내부로 이동하면서 상기 원심주조 금형 내부로 약품을 투입할 수 있도록 약품투입장치를 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 냉각장치 또는 상기 약품투입장치는 상기 원심주조 금형 내부로 냉각매체 또는 약품을 투입하며, 노즐을 이용한 냉각매체 또는 약품 투입시 상기 노즐이 내부 선단에 구비된 노즐파이프 선단이 개폐뚜껑에 의해 개폐될 수 있다.

한편, 상기 금형 결속부의 표면에 상기 원심주조 금형과 틈이 형성되도록 틈형성부가 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 원심주조 금형이 부착되는 금형 결속부에 원심주조 금형의 내부와 통하도록 중공축부를 구비하여 쇳물 주입시 압력이 투입구로 편중되면서 발생되는 압력 불균형을 해소함과 동시에 작동 과정에서 중공축부의 내부 공간을 통해 금형의 냉각, 이형제의 도포, 또 다른 원소 첨가 등 다방면으로 활용이 가능하며, 금형 결속부에 원심주조 금형과 간격을 형성하면서 연결하므로 압력 불균형을 해소 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래기술 1에 의한 플랜지로 사용하기 위한 스테인레스재 후판의 주조장치를 나타낸 단면구성도이다.
도 2는 종래기술 2에 의한 플랜지 제조용 원심 주조 시스템에서 주조 상태의 금형 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기의 중공축부 내부에 냉각장치가 구비된 상태를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기의 중공축부를 통해 냉각매체 또는 약품 등을 공급하는 노즐을 도시한 측단면도 및 정단면도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조로 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기를 도시한 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기의 중공축부 내부에 냉각장치가 구비된 상태를 도시한 개략도이며, 도 6은 본 발명에 따른 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기의 중공축부를 통해 냉각매체 또는 약품 등을 공급하는 노즐을 도시한 측단면도 및 정단면도이다.

이들 도면에 의하면, 본 발명의 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기(100)는 금형 결속부(110), 중공축부(120), 구동부(130) 및 동력전달부(140)를 포함하며, 수직형 원심주조기나 수평형 원심주조기에 모두 적용될 수 있다.

금형 결속부(110)는 원판 형태로 형성된 표면에 원심주조 금형(M)이 결합되도록 상기 원심주조 금형(M)의 플랜지와 대응되는 직경으로 형성된다.

이때, 상기 금형 결속부(110)는 원심주조 금형(M)이 결합되는 대응면에 상기 원심주조 금형(M)과의 틈이 형성되도록 틈형성부(112)가 구비된다.

한편, 상기 틈형성부(112)는 원심주조 금형(M)의 플랜지 일부분과 대응되도록 원호 형상으로 분할되어 상기 원심주조 금형(M)과의 형성된 틈을 통해 외부 공기가 유입되게 하므로 상기 원심주조 금형(M)의 회전시 단시간 내에 다량의 쇳물이 주입될 때 쇳물의 압력이 투입구로 몰리게 되면서 전체적인 압력 불평형에 따른 주물제품의 불량을 방지할 수 있다.

중공축부(120)는 금형 결속부(110)에 부착된 원심주조 금형(M)의 내부와 통하도록 금형 결속부(110)의 중심에 횡 방향으로 연결된다.

이때, 상기 중공축부(120)는 중공 형성된 내부를 통해 원심주조 금형(M)의 내부와 연결되어 통하므로 쇳물 주입시 압력이 쇳물 투입구로 몰리게 되면서 발생되는 압력 불균형을 방지하고, 작동 과정에서 내부 공간을 통해 금형의 냉각, 이형제의 도포, 또 다른 원소 첨가 등의 활용이 가능하다.

한편, 원심주조 금형(M)의 냉각이 요구되는 경우 상기 중공축부(120)를 통해 냉각매체를 투입시킬 수 있도록 냉각장치(150)를 포함한다.

여기서, 냉각장치(150)는 중공축부(120)의 내부를 통과할 수 있도록 상기 중공축부(120)의 직경보다 작은 직경과 더 긴 길이를 갖도록 형성되면서 냉각수 등과 같은 냉각매체의 공급을 위해 펌프 등과 같은 냉각매체 공급부와 연결되어 통하는 노즐파이프(152)와, 상기 노즐파이프(152)의 선단 내부에 구비되어 외부 충격에 견딜 수 있도록 하는 노즐(154) 및 상기 노즐파이프(152)를 수동 또는 자동 방식에 의해 전후 구동시키는 전후 구동부(156)를 포함한다.

이때, 노즐파이프(152)의 노즐(154)측 선단은 탄성부재를 통해 탄지된 상태로 개폐뚜껑이 구비되어 외부의 충격 및 열에 의한 노즐(154)의 보호를 수행할 수 있다.

한편, 노즐(154)은 전면에 배출구가 형성되어 배출구를 통해 냉각매체가 분사되거나, 도 6에서와같이 냉각매체의 분사력에 의해 회전되면서 원심주조 금형(M)의 내부에 냉각매체를 분사시킬 수도 있다. 이를 위해 상기 노즐(154)은 노즐파이프(152)의 선단에 장착된 베어링(B)의 외주면에 삽입되도록 노즐 본체(154a)의 후단에 삽입공이 형성되고 상기 삽입공에서 중심 방향으로 경사진 홈인 경사홈(154b)이 형성되며, 상기 경사홈(154b)의 중심과 방사상으로 연통되면서 곡선 형태로 연통되어 상기 노즐 본체(154a)의 외주면까지 관통하는 배출홀(154c)을 포함한다.

이렇게, 상기 노즐(154)은 냉각매체가 노즐파이프(152)을 통해 공급된 후 경사홈(154b)을 통해 방사상의 배출홀(154c)로 배출되는 과정에서, 상기 배출홀(154c)의 입구와 출구를 연결하는 형상이 곡선 형태로 형성되므로 냉각매체의 분사력이 추진력으로 전환되면서 회전되게 한다.

또한, 원심주조 금형(M) 내부에 이형제 등과 같은 약품 투입이 요구되는 경우 상기 중공축부(120)를 통해 약품을 투입할 수 있도록 약품투입장치를 포함할 수도 있다.

약품투입장치는 도면에는 도시하지 않았지만 냉각장치의 구조와 유사하며 냉각매체 대신 이형제 등과 같은 약품을 투입하는 점이 상이하므로 상세한 설명은 생략한다.

이렇게, 중공축부(120)를 통해 원심주조 금형(M) 내부에 이형제 등과 같은 약품을 투입하는 경우 노즐 또는 에어를 이용하여 투입하게 된다.

구동부(130)는 중공축부(120)에 동력을 제공하며, 일예로 구동모터 등이 이에 적용된다.

동력전달부(140)는 구동부(130)의 구동력을 중공축부(120)에 전달하는 기능을 하며, 풀리(pulley) 및 벨트(belt)를 포함한다.

즉, 상기 동력전달부(140)는 일 예로 풀리 및 벨트로 구현되며, 구동풀리(142), 종동풀리(144) 및 벨트(146)를 포함한다.

구동풀리(142)는 구동부(130)의 구동축에 설치되어 구동력을 종동풀리(144)에 전달한다.

종동풀리(144)는 중공축부(120) 상에 고정되어 구동풀리(142)에 의해 구동력을 전달받아 종동된다.

벨트(146)는 구동풀리(142)의 구동력을 종동풀리(144)에 전달하도록 상기 구동풀리(142)와 상기 종동풀리(144)를 연결한다.

그러므로 본 발명의 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기(100)는 금형 결속부(110)의 중심에 연결되어 구동부(130)의 구동력을 동력전달부(140)를 통해 전달하면서 상기 금형 결속부(110)을 회전시키는 중공축부(120)를 중공형으로 구비하여 원심주조 금형(M)의 내부와 통하도록 하여 압력 평형 문제도 해결하고, 중공축부(120)의 내부를 통해 금형의 냉각이나 약품투입 및 제품에 또 다른 원소를 첨가할 수 있는 이점이 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 플랜지형 원심주조기
110: 금형 결속부
120: 중공축부
130: 구동부
140: 동력전달부

Claims (5)

1. 원심주조 금형이 결속되는 금형 결속부;
   상기 원심주조 금형의 내부와 통하도록 상기 금형 결속부의 중심에 연결되는 중공축부;
   상기 중공축부에 회전력을 제공하는 구동부; 및
   상기 구동부의 구동력을 상기 중공축부에 전달하는 동력전달부를 포함하는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 중공축부에는 내부로 이동하면서 상기 원심주조 금형 내부를 냉각할 수 있도록 냉각장치를 포함하는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 중공축부에는 내부로 이동하면서 상기 원심주조 금형 내부로 약품을 투입할 수 있도록 약품투입장치를 포함하는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 냉각장치 또는 상기 약품투입장치는 상기 원심주조 금형 내부로 냉각매체 또는 약품을 투입하며, 노즐을 이용한 냉각매체 또는 약품 투입시 상기 노즐이 내부 선단에 구비된 노즐파이프 선단이 개폐뚜껑에 의해 개폐되는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 금형 결속부의 표면에 상기 원심주조 금형과 틈이 형성되도록 틈형성부가 구비되는 중공형의 축을 갖는 플랜지형 원심주조기.

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