KR20190025109A - Ultrasonic Transmitter for Micronization of Lightweight Metal Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 등의 경량 금속이 용융된 용탕에 초음파를 전달하여 용탕 내에 잔류하는 가스를 제거하고, 용융된 금속의 조직을 미세화시켜 품질을 향상시키는 초음파 전달장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an ultrasonic wave transmission device for micronizing a lightweight metal structure, and more particularly, to an ultrasonic wave transmission device for microwaving a lightweight metal structure by transferring ultrasonic waves to a molten metal such as aluminum to remove gas remaining in the molten metal, Thereby improving the quality of the ultrasonic wave.
일반적으로 몰드 내의 용융금속(이하 '용탕'이라 한다.)은 몰드와 접촉하면서 냉각되는데, 이때 용탕은 몰드와 접촉되는 표면부터 응고가 진행되며 열전달이 빠른 방향의 역방향으로 결정이 성장하며 응고 조직이 형성된다.Generally, the molten metal in a mold (hereinafter referred to as "molten metal") is cooled while being in contact with the mold, where the molten metal grows from the surface contacting with the mold to the reverse direction of the heat transfer, .
이때 몰드 내에 용탕이 전체적으로 균일하게 냉각되지 않으면, 응고조직이 위치에 따라서 불균일한 조직을 형성하게 된다.At this time, if the molten metal in the mold is not uniformly cooled as a whole, the solidified structure forms a nonuniform structure depending on the position.
따라서 종래에는 금속의 조직을 미세화시켜 균일한 조직을 형성하기 위해 용탕에 초음파를 전달하는 방법을 사용하고 있다.Therefore, conventionally, a method of transferring ultrasonic waves to a molten metal is used in order to make the structure of the metal finer and form a uniform structure.
상기와 같이 용탕에 초음파를 전달하기 위한 장치로는 등록특허공보 제1235633호의 용탕 내 초음파 전달장치를 예로 들 수 있는데, 이 특허문헌에 개시된 초음파 전달장치는 용탕 내에 삽입되어 초음파를 전파하기 위한 도파봉과, 도파봉에 초음파를 발생시키기 위한 초음파발생기, 도파봉을 이동시켜 용탕 내에 연속적으로 공급하기 위한 공급부를 포함하고, 공급부는 도파봉 외주면에 밀착되고 회전되어 도파봉을 이동시키는 이동롤러와, 이동롤러를 도파봉에 밀착시키기 위한 구동실린더, 이동롤러를 설정된 회전속도로 회전시키기 위한 구동모터를 포함하고, 초음파발생기는 이동롤러가 내부가 빈 원통형태로 이루어지고, 이동롤러의 내주면을 따라 간격을 두고 방사방향으로 배치되며 초음파를 발생하여 이동롤러의 외표면으로 전달하는 발생기와, 발생기에 전기적으로 연결되어 전력을 공급하는 초음파전원공급기를 포함하여, 이동롤러를 통해 도파봉에 초음파를 인가하는 구조를 포함한다.As an apparatus for delivering ultrasonic waves to the molten metal as described above, an ultrasonic wave transmitting apparatus in a molten bath of JP-A-1235633 is exemplified. In the ultrasonic wave transmitting apparatus disclosed in this patent document, the ultrasonic wave is inserted into the molten bath, An ultrasonic wave generator for generating ultrasonic waves in the wave guide rod; and a supply part for continuously supplying the molten metal into the molten metal by moving the wave guide rod. The supply part includes a moving roller which is closely attached to the outer circumferential surface of the wave guide rod, And a driving motor for rotating the moving roller at a predetermined rotation speed. The ultrasonic generator includes a moving roller having an empty cylindrical shape inside and spaced apart along the inner circumferential surface of the moving roller A generator disposed in the radial direction for generating ultrasonic waves and transmitting the generated ultrasonic waves to the outer surface of the moving roller, And a structure for applying ultrasonic waves to the waveguide rod through the moving roller, including an ultrasonic wave power supply that is electrically connected to the generator to supply electric power.
상기와 같은 초음파 전달장치를 사용하면, 용탕 내의 가스가 제거되면서 응고조직내의 기포도 제거되고 조직이 미세화되어 품질이 향상된다.When the ultrasonic wave transmission device as described above is used, the gas in the molten metal is removed, bubbles in the solidified structure are removed, and the structure is refined to improve the quality.
그러나 상기와 같은 종래의 초음파 전달장치는 발진기와 트랜스듀서(압전소자)를 이용한 전자기적인 방법으로 초음파를 발생하고 있고, 이러한 구조에 의해 용탕의 고온 열이 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 전달되면 트랜스듀서가 고온 열에 의해 퀴리점(curie point) 이상의 온도로 가열되면서 자성이 상실되어 초음파 전달장치의 기능이 상실되던 문제가 있다.However, in the conventional ultrasonic wave transmission device as described above, ultrasonic waves are generated by an electromagnetic method using an oscillator and a transducer (piezoelectric element). When the high-temperature heat of the molten metal is transferred to the transducer through the horn and the booster, There is a problem in that the function of the ultrasonic wave transmission device is lost due to the loss of magnetism as the ducer is heated to a temperature higher than the curie point by the high temperature heat.
따라서 용탕에 초음파를 전달하기 위한 초음파 전달장치에 있어서 용탕의 열에 의해 트랜스듀서(압전소자)의 자성이 상실되지 않도록 함으로써 초음파 전달장치의 사용 수명을 연장시킬 수 있는 구조 개선된 초음파 전달장치의 개발이 요구된다.Accordingly, development of a structure-improved ultrasonic wave transmission device capable of extending the service life of the ultrasonic wave transmission device by preventing the magnetism of the transducer (piezoelectric element) from being lost by the heat of the molten metal in the ultrasonic wave transmission device for transmitting the ultrasonic wave to the molten metal Is required.
따라서 본 발명은 상기와 같이 종래의 초음파 전달장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 용탕의 고온 열이 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 전달되지 않도록 부스터 및/또는 트랜스듀서를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the problems of the conventional ultrasonic transducer as described above, and it is an object of the present invention to effectively cool the booster and / or the transducer so that the hot heat of the molten metal is not transferred to the transducer through the horn and the booster And to provide an ultrasonic transmission device for micronizing a lightweight metal structure.
상기와 같은 본 발명의 목적은 초음파 전달장치를, 발진기와 트랜스듀서를 포함하여 초음파진동을 발생하는 초음파발생기와; 트랜스듀서의 하단에 상단이 결합되어 진동을 전달하는 일정 길이의 부스터와; 부스터의 하단에 장, 탈착 가능하게 결합되면서 용탕에 삽입되는 일정 길이의 혼과; 내부에 트랜스듀서와 부스터가 수용되고, 부스터가 저면을 관통하여 하향 돌출되면서 내부에 고정되도록 설치되는 챔버 및; 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 용탕의 열이 전달되지 않도록 냉각하는 냉각부재; 를 포함하고, 부스터는 일정 길이를 가지는 원통 모양으로 이루어지면서 트랜스듀서와 조립볼트에 의해 결합되는 접촉부와; 접촉부의 하부에 위치되면서 접촉부에 비해 상대적으로 직경이 큰 원반 모양으로 형성되는 고정부 및; 고정부의 하부에 위치되면서 접촉부에 비해 상대적으로 직경이 작은 봉 형상으로 형성되는 진동전달부; 를 포함하도록 구성하여 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic transmission apparatus including: an ultrasonic generator including an oscillator and a transducer for generating ultrasonic vibration; A booster having a predetermined length coupled to a lower end of the transducer to transmit vibration; A horn having a predetermined length inserted into the molten metal while being detachably connected to the lower end of the booster; A chamber in which a transducer and a booster are housed and a booster is installed to be fixed to the inside while protruding downward through the bottom; A cooling member for cooling the molten metal to prevent heat from being transferred to the transducer through the horn and the booster; Wherein the booster has a cylindrical shape having a predetermined length and is engaged by the transducer and the assembly bolt; A fixing part positioned at a lower part of the contact part and formed in a disk shape having a relatively larger diameter than the contact part; A vibration transmitting portion positioned at a lower portion of the fixing portion and formed in a bar shape having a diameter smaller than that of the contact portion; As shown in Fig.
그리고 본 발명은 냉각부재가 챔버의 저면에 위치되어 부스터의 외주면을 일정 간격 이격하여 감싸도록 설치되는 일정 길이의 공기냉각가이드와, 공기냉각가이드의 내부로 압축공기를 공급하는 압축공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the cooling member includes a constant length air cooling guide which is positioned on the bottom surface of the chamber so as to surround the outer peripheral surface of the booster at a predetermined interval and a compressed air supply unit for supplying compressed air into the air cooling guide .
또한 본 발명은 챔버에 유입구와 유출구가 더 구비되고, 냉각부재는 유입구와 유출구를 통해 냉매가 순환되도록 공급하는 냉매공급부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention is further characterized in that the chamber further includes an inlet and an outlet, and the cooling member includes a refrigerant supply unit for supplying the refrigerant to circulate through the inlet and the outlet.
더욱이 본 발명은 챔버가, 챔버의 하부 내측에 위치되면서 부스터의 고정부가 안착되는 하부플랜지와; 하부플랜지와 고정부 사이에 개재되는 실링부재 및; 고정부의 상면을 커버하면서 하부플랜지에 고정되는 고정부재; 를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.Further, the present invention provides a method of manufacturing a vacuum cleaner, comprising: a lower flange in which a chamber is located inside a lower portion of a chamber, A sealing member interposed between the lower flange and the fixed portion; A fixing member fixed to the lower flange while covering an upper surface of the fixing unit; As a further feature.
이에 더해 본 발명은 하부플랜지의 측면에 실링부재와 근접하여 냉매가 유입되어 냉매로 인해 실링부재를 냉각하는 냉각홈이 더 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that a cooling groove for cooling the sealing member due to the refrigerant is further formed in the side surface of the lower flange.
그리고 본 발명은 부스터의 전체 길이() 대비, 진동전달부의 길이가 이상이 되는 것을 또 다른 특징으로 한다.The present invention also relates to a booster having an overall length ( ), The length of the vibration transmitting portion Or more.
또한 본 발명은 부스터의 고정부가 진동에 의한 변위가 제로(zero)가 되는 변곡점에 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that the fixing portion of the booster is formed at an inflection point where the displacement due to vibration becomes zero.
본 발명에 따르면, 용탕의 고온 열이 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 전달되지 않도록 부스터 및/또는 트랜스듀서가 압축공기 또는 냉매에 의해 효과적으로 냉각되면서 트랜스듀서가 135℃ 내외의 퀴리점에 도달하는 것이 방지되고, 그 결과 초음파 전달장치의 수명이 연장된다.According to the present invention, the booster and / or the transducer is effectively cooled by compressed air or refrigerant so that the high-temperature heat of the molten metal is not transferred to the transducer through the horn and the booster, so that the transducer reaches a Curie point of about 135 캜 And as a result, the life of the ultrasonic transmission device is prolonged.
또한 본 발명은 부스터와 혼을 통해 용탕에 초음파를 효과적으로 전달하게 됨으로써 용탕에 잔류하는 가스가 제거되고, 조직이 미세화됨으로써 응고된 금속의 품질이 향상되는 장점이 있다.Further, the present invention has an advantage that the quality of the solidified metal is improved by effectively transferring the ultrasonic wave to the molten metal through the booster and the horn, thereby removing the gas remaining in the molten metal and making the structure finer.
도 1은 본 발명에 따른 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치의 예를 보인 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치의 예를 보인 사시도이며,
도 3은 도 2의 단면을 보인 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 트랜스듀서와 부스터의 예를 보인 분리 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 트랜스듀서와 부스터를 보인 정면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 부스터의 변위의 변곡점을 나타낸 그래프이며,
도 7은 본 발명에 따른 부스터와 트랜스듀서가 냉각되는 예를 보인 사용 상태도이고,
도 8은 본 발명에 따른 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치를 용탕이 주입된 몰드에 넣어 사용하는 예를 보인 사용 상태도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of an ultrasonic wave transmission device for micronizing a light metal structure according to the present invention,
2 is a perspective view showing an example of an ultrasonic wave transmission device for micronization of a light metal structure according to the present invention,
FIG. 3 is a perspective view showing a cross section of FIG. 2,
4 is an exploded perspective view showing an example of a transducer and a booster according to the present invention,
5 is a front view showing a transducer and a booster according to the present invention,
6 is a graph showing the inflection points of the displacement of the booster according to the present invention,
7 is a use state diagram showing an example of cooling the booster and the transducer according to the present invention,
FIG. 8 is a state diagram showing an example in which an ultrasonic transmission device for micronizing a lightweight metal structure according to the present invention is used in a mold injected with a melt.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 본 발명의 구성과 작용에 대하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
본 발명은 용탕의 고온 열이 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 전달되지 않도록 부스터 및/또는 트랜스듀서를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명의 초음파 전달장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 초음파발생기(10), 부스터(20), 혼(30), 챔버(40) 및 냉각부재를 포함한다.An object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer for micronizing a lightweight metal structure capable of effectively cooling a booster and / or a transducer so that the high-temperature heat of the molten metal is not transmitted to the transducer through the horn and the booster. The ultrasonic transmission apparatus includes an
초음파발생기(10)는 자왜효과(magnetostrictive effect)와 로렌츠법칙(Lorentz force law)에 의해 전자기적으로 초음파를 발생시키고, 발생된 초음파를 후술하는 부스터(20)와 용탕에 삽입된 혼(30)으로 전달하기 위한 것으로, 이러한 초음파발생기(10)에 의해 경량 금속의 조직이 미세화되어 균일한 조직을 형성하게 되고, 아울러 용탕 내의 가스가 제거되면서 금속의 품질이 향상된다.The
상기와 같은 초음파발생기(10)는 도 1에 도시되 바와 같이 발진기(11)와 트랜스듀서(12)를 포함한다.The
여기서 발진기(oscillator, 11)는 20 ~ 28㎑ 내의 고주파 교류 전기를 지속적으로 만드는 구성이고, 트랜스듀서(transducer, 12)는 발진기(11)에서 만들어진 교류 전기를 기계적 진동으로 변환하여 진동을 만드는 구성이다.Here, the
이때 고주파의 주파수가 낮아지면 진동의 강도가 세지는 반면, 금속 입자가 커지게 되고, 반대로 주파수가 높아지면 진동의 강도가 약해지는 반면, 금속 입자가 더욱 미세화되는 특징이 있다.At this time, when the frequency of the high frequency is low, the strength of the vibration is large, while the metal particles are large. On the contrary, when the frequency is high, the strength of the vibration is weakened.
초음파발생기(10)의 트랜스듀서(12)에는 부스터(20)가 결합되고, 이러한 부스터(20)에 의해 초음파발생기(10)에서 발생한 진동이 그 하단에 결합된 혼(30)으로 전달된다.A
상기와 같은 부스터(20)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일정 길이를 가지는 원통 모양으로 이루어지면서 트랜스듀서(12)의 저면에 조립볼트(21A)에 의해 결합되는 접촉부(21)와, 접촉부(21)의 하부에 위치되면서 접촉부(21)에 비해 상대적으로 직경이 큰 원반 모양으로 형성되는 고정부(22) 및 고정부(22)의 하부에 위치되면서 접촉부(21)에 비해 상대적으로 직경이 작은 봉 형상으로 형성되는 진동전달부(23)를 포함한다.4 and 5, the
이때 고정부(22)는 하단의 직경에 비해 상단의 직경이 점진적으로 커지면서 상부가 만곡지게 직경이 확장된 나팔 모양으로 형성된다.At this time, the
그리고 진동전달부(23)의 저면에는 후술하는 혼(30)을 장, 탈착하기 위한 조립볼트(23A)가 설치된다.An
부스터(20)의 전체 길이(L)은 초음파 진동 파장의 절반인 1/2λ의 정배수( 1/2λ, 2/2λ, 3/2λ...)이고, 부스터(20)의 상기 고정부(22)는 진동에 의한 변위가 제로(zero)가 되는 변곡점(Nodal Point, 부스터(20)의 시작점에서 1/4λ 지점)에 형성된다. 진동전달부(23)의 선단(끝)은 진동의 변위가 최대가 되도록 부스터(20)의 시작점에서 1/4λ 지점)에서 1/2λ, 2/2λ, 3/2λ...지점에 위치된다.The total length L of the
상기와 같은 구성에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 트랜스듀서(12)와 접촉되어 변위가 시작되는 A변곡점에서 발생한 진동의 변위가 부스터(20)의 진동전달부(23) 선단 부분에서 최대가 되는 C변곡점이 된다. 이때 고정부(22)는 진동에 의한 변위가 제로(0, zero)가 되는 B변곡점에 위치된다.6, the displacement of the vibration generated at the A-inflection point at which the displacement starts to come into contact with the
상기와 같은 구성에 의해 트랜스듀서(12)로부터 전달되는 진동이 부스터(20)를 고정 및 지지하는 구성들에 의해 감소되지 않고 부스터(20)의 선단까지 온전히 전달된다.With the above arrangement, the vibration transmitted from the
그리고 부스터(20)는 650 ~ 700℃에 이르는 용탕의 고온 열에 의해 쉽게 변형 및 손상(이하 '용손'이라 한다.)되지 않도록 무게가 가벼우면서도 내열성과 내부식성이 우수한 티타늄(Ti)합금으로 제조되는 것이 바람직하다.The
부스터(20)의 하단에는 조립볼트(23A)에 의해 혼(30)이 장, 탈착 가능하게 결합되고, 이러한 혼(30)에 의해 부스터(20)로부터 전달되는 진동이 용탕 쪽으로 증폭 및/또는 그대로 전달되게 된다.The
상기와 같은 혼(30)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일정 직경을 가지면서 상하로 길이를 가지는 원통 또는 직사각형 모양으로 형성되고, 상면에는 부스터(20)와 조립되기 위해 내주면에 나사산이 형성된 체결공(도면부호 없음)이 형성된다. 4 and 5, the
그리고 부스터(20)와 같이 650 ~ 700℃에 이르는 용탕의 고온 열에 의해 쉽게 용손되지 않도록 티타늄합금으로 제조된다.And is made of a titanium alloy so as not to be easily frayed by high-temperature heat of a molten metal reaching 650 to 700 ° C like the
상기와 같은 구성의 혼(30)은 부스터(20)와 조립볼트(23A)에 의해 장, 탈착 가능하게 조립됨으로써 용탕의 열에 의해 용손되더라도 쉽게 교체할 수 있다.The
트랜스듀서(12)와 부스터(20)가 내부에 수용되도록 챔버(40)가 구비되고, 이러한 챔버(40)에 의해 트랜스듀서(12)와 부스터(20)가 외력에 의해 파손되는 것이 방지됨과 동시에 냉매공급부(70)에 의해 냉매가 챔버(40)의 내측으로 공급됨으로써 트랜스듀서(12)와 부스터(20)가 냉각되고, 이에 의해 혼(30)과 부스터(20)를 통해 전달되는 열에 의해 트랜스듀서(12)가 손상되는 것이 방지된다.The
상기와 같은 챔버(40)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하로 관통되어 내측에 수용공간이 형성되는 원통형 하우징(41)과, 하우징(41)의 개방된 상부를 커버하는 원판 모양의 뚜껑(42)을 포함한다.1 and 3, the
이때 하우징(41)의 상단과 하단에는 상부플랜지(41A)와 하부플랜지(41B)가 형성되고, 상부플랜지(41A)에는 뚜껑(42)이 안착되어 복수 개의 볼트에 의해 고정된다.At this time, an
그리고 하우징(41)의 일측에는 냉매가 유입되는 유입구(41C)와 하우징(41) 내부의 냉매가 배출되는 배출구(41D)가 각각 하우징(41)의 내부와 연통되도록 형성된다. An
또한 하부플랜지(41B)에는 부스터(20)의 고정부(22)가 안착된 다음, 가운데에 관통구멍(도면부호 없음)이 형성된 원판 모양의 고정부재(44)가 복수 개의 볼트로 조립된다. 이때 상부플랜지(41A)와 뚜껑(42) 사이에는 실링부재(도면부호 없음)가 개재되어 챔버(40) 내부의 냉매가 외부로 누출되지 않도록 구성된다. 상기 하부플랜지(41B)는 챔버(40)의 바닥부에서 상형 돌출되는 내측 세로벽(41B-1)과, 상기 내측 세로벽(41B-1)의 외주단에서 수평하게 반경방향으로 확장되는 측벽부(41B-2)와, 상기 측벽부(41B-2)의 외주단에서 상향 직립되는 외측 세로벽(41B-3)으로 구성된다. 내측 세로벽(41B-1)의 외측면 및 상기 측벽부(41B-2)의 하면에는 상기 실링부재(43)에 이격 근접되게 냉매가 유입되어 유입 냉매로 인해 상기 실링부재(43)가 냉각되는 냉각홈(41B')이 형성된다.The
이에 더해 하부플랜지(41B)와 고정부(22) 사이에도 실링부재(43)가 개재되어 챔버(40) 내부의 냉매가 하부플랜지(41B)와 고정부(22) 사이의 틈으로 누출되지 않도록 구성된다.The sealing
이때 실링부재(43)가 고온 열에 의해 녹으면 기밀이 유지되지 못하면서 챔버(40) 내부로 공급된 냉매가 용탕으로 떨어지게 되고, 이 과정에서 화재나 폭발 등의 큰 사고가 발생할 수 있다.At this time, if the sealing
따라서 본 발명은 하부플랜지(41B)에 실링부재(43)와 근접하여 냉매가 유입되도록 측면을 따라 냉각홈(41B')이 형성되고, 실링부재(43)는 고온 열에도 쉽게 변형되지 않도록 내열성이 우수한 재질(예를 들면, 테프론(PTFE), 바이털)의 실링부재를 사용된다.Accordingly, the present invention is characterized in that a
이러한 냉각홈(41B')과 실링부재(43)에 의해 냉매가 근접하여 흐르면서 실링부재(43)가 더욱 효과적으로 냉각되고, 실링부재가(43)가 고온 열에도 쉽게 녹아내리거나 변형되지 않는다.As the coolant flows in close proximity to the
또한 냉매공급부(70)는 액상의 냉매가 순환 공급될 수 있도록 내부에 순환펌프(도시하지 않음)가 구비되고, 냉매로는 변압기 등에 사용되는 절연유가 사용된다.The
상기와 같은 구조의 챔버(40)에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 유입구(41C)를 통해 냉매가 하우징(41)의 내부로 유입되어 하우징(41)의 내부가 냉매로 채워지고, 이 상태에서 냉매는 냉매공급부(70)의 순환펌프에 의해 유로를 따라 챔버(40)를 경유하여 순환되면서 부스터(20)의 접촉부(21)와 트랜스듀서(12)를 냉각하게 된다.7, the refrigerant is introduced into the
위에서는 챔버(40)의 내측으로 냉매가 순환되면서 부스터(20)와 트랜스듀서(12)를 냉각하는 것으로 설명하였으나, 또 다른 냉각부재로서 공기에 의해 부스터(20)를 냉각하는 공랭식 냉각부재가 포함될 수 있다.The
상기와 같은 공랭식 냉각부재는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(40) 즉, 하우징(41)의 저면에 위치되어 부스터(20)의 외주면을 일정 간격 이격하여 감싸는 일정 길이의 공기냉각가이드(50)와, 이러한 공기냉각가이드(50)의 내부로 압축공기를 공급하는 압축공기공급부(60)를 포함한다.1 and 3, the air cooling type cooling member is disposed at the bottom of the
이때 공기냉각가이드(50)의 상단에는 플랜지(51)가 형성되어 복수 개의 볼트에 의해 하우징(41)의 저면에 고정되고, 상부 일측에는 내부와 연통되는 공기유입구(52)가 형성되어 압축공기공급부(60)와 연결된다. 여기서 압축공기공급부(60)는 컴프레서(압축기) 또는 압축공기저장탱크 등이 될 수 있다.At this time, a
상기와 같은 공기냉각가이드(50)에 의해 압축공기가 부스터(20)의 외측면을 따라 아래쪽으로 빠르게 흐르면서 부스터(2)의 표면을 냉각하고, 이에 의해 고온의 열이 부스터(20)의 상부 쪽으로 그대로 전달되는 것이 방지된다.The compressed air is rapidly flowed downward along the outer surface of the
이상과 같이 구성되는 본 발명의 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치는 도 8에 도시된 바와 같이 초음파 전달장치(1)의 혼(30)을 몰드(30)에 삽입하여 몰드(2) 내부의 용탕에 일정 깊이 삽입하고, 이 상태에서 발진기(11)에 전원을 공급함으로써 초음파발생기(10)를 통해 초음파 진동을 발생시킨다.8, the
초음파발생기(10)에서 발생된 진동은 트랜스듀서(12)의 하단에 결합된 부스터(20)를 통해 하단의 혼(30)으로 전달되어 용탕에 전달된다.The vibration generated in the
그리고 용탕의 고온 열이 혼(30)과 부스터(20)를 통해 트랜스듀서(12) 쪽으로 전달되지 않도록 압축공기공급부(60)를 통해 압축공기를 공기냉각가이드(50)의 내부로 공급함으로써 압축공기에 의해 부스터(20)의 표면을 빠르게 냉각하고, 이에 더해 냉매공급부(70)의 순환펌프를 가동하여 냉매가 챔버(40)를 경유하여 순환하도록 함으로써 부스터(20)의 접촉부(21)와 트랜스듀서(12)를 냉각한다.The compressed air is supplied to the inside of the
위에서는 본 발명에 따른 초음파 전달장치(1)의 혼(30)이 몰드(2)의 내측으로 삽입되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 용탕이 흐르는 관로상에 삽입되는 것으로 실시될 수 도 있다.In the above description, the
또한 위에서는 챔버(40)의 내측에 절연유가 냉매로써 공급되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 수랭식 냉각부재로서 물이 공급될 수도 있다.In the above description, the insulating oil is supplied as the refrigerant to the inside of the
그리고 챔버(40)의 내부에 냉매를 공급하지 않는 대신, 공기냉각가이드(50)를 이용한 공랭식 냉각수단만을 이용하여 부스터(20)를 냉각하도록 구성될 수도 있다.Instead of supplying the refrigerant to the inside of the
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 용탕의 고온 열이 혼과 부스터를 통해 트랜스듀서로 전달되지 않도록 압축공기와 냉매를 이용하여 냉각되면서 트랜스듀서가 135℃ 내외의 퀴리점에 도달하는 것이 방지되고, 그 결과 초음파 전달장치의 사용 수명이 연장된다.As described above, the present invention prevents the transducer from reaching a Curie point of about 135 DEG C while being cooled using compressed air and refrigerant so that the high-temperature heat of the molten metal is not transmitted to the transducer through the horn and the booster, The service life of the ultrasonic transmission device is prolonged.
그리고 본 발명은 부스터와 혼을 통해 용탕에 초음파를 효과적으로 전달하게 됨으로써 용탕에 잔류하는 가스가 제거되고, 조직이 미세화됨으로써 응고된 금속의 품질이 향상되는 장점이 있다.The present invention has the advantage that the ultrasonic wave is effectively transmitted to the molten metal through the booster and the horn, whereby the gas remaining in the molten metal is removed, and the quality of the solidified metal is improved by miniaturizing the structure.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 당업자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It is to be understood that the scope of the present invention should not be interpreted as being limited only by the scope of the present invention and that the scope of the present invention should not be construed to be interpreted to limit the scope of the present invention. .
1: 초음파 전달장치
2: 몰드
10: 초음파발생기
11: 발진기
12: 트랜스듀서
20: 부스터
21: 접촉부
21A: 조립볼트
22: 고정부
23: 진동전달부
23A: 조립볼트
30: 혼
40: 챔버
41: 하우징
41A: 상부프랜지
41B: 하부플랜지
41B': 냉각홈
41C: 유입구
41D: 배출구
42: 뚜껑
43: 실링부재
44: 고정부재
50: 공기냉각가이드
51: 플랜지부
52: 공기유입구
60: 압축공기공급부
70: 냉매공급부1: ultrasonic transmitter 2: mold
10: ultrasonic generator 11: oscillator
12: Transducer 20: Booster
21:
22: fixing part 23: vibration transmitting part
23A: Assembly bolt 30: Horn
40: chamber 41: housing
41A:
41B ': cooling
41D: Outlet 42: Lid
43: sealing member 44: fixing member
50: air cooling guide 51: flange portion
52: air inlet 60: compressed air supply
70: Refrigerant supply section
Claims (6)
상기 트랜스듀서(12)의 하단에 상단이 결합되어 진동을 전달하는 일정 길이의 부스터(20)와;
상기 부스터(20)의 하단에 장, 탈착 가능하게 결합되면서 용탕에 삽입되는 일정 길이의 혼(30)과;
내부에 상기 트랜스듀서(12)와 부스터(20)가 수용되고, 상기 부스터(20)가 저면을 관통하여 하향 돌출되면서 내부에 고정되도록 설치되는 챔버(40) 및;
상기 혼(30)과 부스터(20)를 통해 상기 트랜스듀서(12)로 용탕의 열이 전달되지 않도록 냉각하는 냉각부재; 를 포함하고,
상기 부스터(20)는, 일정 길이를 가지는 원통 모양으로 이루어지면서 상기 트랜스듀서(12)와 조립볼트(21A)에 의해 결합되는 접촉부(21)와;
상기 접촉부(21)의 하부에 위치되면서 상기 접촉부(21)에 비해 상대적으로 직경이 큰 원반 모양으로 형성되는 고정부(22) 및;
상기 고정부(22)의 하부에 위치되면서 상기 접촉부(21)에 비해 상대적으로 직경이 작은 봉 형상으로 형성되는 진동전달부(23); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.
An ultrasonic generator (10) including an oscillator (11) and a transducer (12) to generate ultrasonic vibration;
A booster 20 having a predetermined length connected to an upper end of the transducer 12 to transmit vibration;
A horn 30 having a predetermined length inserted into the molten metal while being detachably connected to the lower end of the booster 20;
A chamber 40 in which the transducer 12 and the booster 20 are accommodated and the booster 20 is installed to be fixed to the inside while protruding downward through the bottom surface;
A cooling member for cooling the molten metal to prevent the heat of the molten metal from being transferred to the transducer (12) through the horn (30) and the booster (20); Lt; / RTI >
The booster 20 has a cylindrical portion 21 having a predetermined length and is connected to the transducer 12 by the assembly bolt 21A.
A fixing part (22) located at a lower portion of the contact part (21) and formed in a disc shape having a diameter larger than that of the contact part (21);
A vibration transmitting portion 23 located at a lower portion of the fixing portion 22 and formed in a bar shape having a diameter smaller than that of the contact portion 21; Wherein the ultrasonic wave propagating device comprises:
상기 냉각부재는, 상기 챔버(40)의 저면에 위치되어 상기 부스터(20)의 외주면을 일정 간격 이격하여 감싸도록 설치되는 일정 길이의 공기냉각가이드(50)와, 상기 공기냉각가이드(50)의 내부로 압축공기를 공급하는 압축공기공급부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.
The method according to claim 1,
The cooling member includes an air cooling guide 50 positioned at a bottom surface of the chamber 40 to surround the outer circumferential surface of the booster 20 at a predetermined interval, And a compressed air supply unit (60) for supplying compressed air to the inside of the ultrasonic transducer.
상기 챔버((40)에는 유입구(41C)와 유출구(41D)가 더 구비되고,
상기 냉각부재는, 상기 유입구(41C)와 유출구(41D)를 통해 냉매가 순환되도록 공급하는 냉매공급부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.
The method according to claim 1 or 2,
The chamber (40) is further provided with an inlet (41C) and an outlet (41D)
Wherein the cooling member includes a refrigerant supply unit (70) for circulating the refrigerant through the inlet (41C) and the outlet (41D).
상기 챔버(40)는, 상기 챔버(40)의 하부 내측에 위치되면서 상기 부스터(20)의 고정부(22)가 안착되는 하부플랜지(41B)와; 상기 하부플랜지(41B)와 상기 고정부(22) 사이에 개재되는 실링부재(43) 및; 상기 고정부(22)의 상면을 커버하면서 상기 하부플랜지(41B)에 고정되는 고정부재(44); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.
The method of claim 3,
The chamber 40 includes a lower flange 41B that is located inside the lower portion of the chamber 40 and on which the fixing portion 22 of the booster 20 is seated; A sealing member 43 interposed between the lower flange 41B and the fixing portion 22; A fixing member 44 which covers the upper surface of the fixing portion 22 and is fixed to the lower flange 41B; Wherein the ultrasonic wave propagating device comprises:
상기 하부플랜지(41B)는
챔버(40)의 바닥부에서 상형 돌출되는 내측 세로벽(41B-1)과,
상기 내측 세로벽(41B-1)의 외주단에서 수평하게 반경방향으로 확장되는 측벽부(41B-2)와,
상기 측벽부(41B-2)의 외주단에서 상향 직립되는 외측 세로벽(41B-3),
으로 구성되고,
상기 내측 세로벽(41B-1)의 외측면 및 상기 측벽부(41B-2)의 하면에는 상기 실링부재(43)에 이격 근접되게 냉매가 유입되어 유입 냉매로 인해 상기 실링부재(43)가 냉각되는 냉각홈(41B')이 형성되는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.
The method of claim 4,
The lower flange 41B
An inner vertical wall 41B-1 protruding upward from the bottom of the chamber 40,
A side wall portion 41B-2 extending horizontally in the radial direction at the outer peripheral edge of the inner vertical wall 41B-1,
An outer vertical wall 41B-3 that is erected upward from the outer peripheral edge of the side wall portion 41B-2,
Lt; / RTI >
The refrigerant flows into the outer side surface of the inner vertical wall 41B-1 and the lower surface of the side wall 41B-2 so as to be close to and away from the sealing member 43 so that the sealing member 43 is cooled And a cooling groove (41B ') is formed on the surface of the ultrasonic transducer.
상기 부스터(20)의 전체 길이(L)은 초음파 진동 파장의 절반인 1/2λ의 정배수( 1/2λ, 2/2λ, 3/2λ...)이고,
상기 부스터(20)의 상기 고정부(22)는 진동에 의한 변위가 제로(zero)가 되는 변곡점(Nodal Point, 부스터(20)의 시작점에서 1/4λ 지점)에 형성되고,
상기 진동전달부(23)의 선단(끝)은 진동의 변위가 최대가 되도록 부스터(20)의 시작점에서 1/4λ 지점)에서 1/2λ, 2/2λ, 3/2λ...지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 경량 금속 조직 미세화를 위한 초음파 전달장치.The method according to claim 1,
The total length L of the booster 20 is a predetermined number (1/2 lambda, 2/2 lambda, 3/2 lambda) of 1/2 wavelength, which is half the wavelength of ultrasonic vibration,
The fixing portion 22 of the booster 20 is formed at a nodal point at which the displacement due to vibration becomes zero at a point of 1/4 of the starting point of the booster 20,
2/2 ?, 3/2? ... at the point of 1/4? At the starting point of the booster 20 so that the displacement of the vibration is maximized) at the tip of the vibration transmitting portion 23 Wherein the ultrasonic wave propagating device is a microwave oven.
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