KR20210031180A - 다단진공 다이캐스팅용 진공게이트밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단진공 다이캐스팅을 위하여 미세 진공제어가 가능하도록 개선된 진공게이트밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 진공게이트밸브는 실린더가 기밀판과 구동판을 밸브 상부로 이동시킬 때 기밀판의 롤러가 구동판의 고정 테이퍼 위를 구르게 되어 기밀판과 구동판의 간격이 줄어들다가 밀착되고, 하우징 내벽과는 유격이 발생하여 기밀판과 구동판의 이동이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있게 되는 반면, 실린더가 기밀판과 구동판을 하방으로 이동시킬 때는 기밀판의 하단이 하우징 바닥에 닿아서 고정된 후에도 구동판은 계속 아래로 이동하게 되어 구동판의 롤러가 기밀판의 테이퍼 경사면을 오르게 되며, 기밀판과 구동판의 사이가 벌어지면서 기밀판이 유입구에 압력을 가하며 밀착된다.
이와 같이, 실린더가 구동판을 하방으로 이송시키는 동력이 기밀판이 유입구를 압착하는 힘으로 작용하여 챔버 내부의 기밀성을 높이게 되므로, 진공탱크의 진공압력을 고정하는 대신 금형의 배기가스 배출구에서 진공호스의 흡입구 직경을 조절함으로써 진공압력을 정밀하게 제어하여 신속하고 미세한 진공도의 조절이 가능한 진공게이트밸브에 관한 것이다.

Description

다단진공 다이캐스팅용 진공게이트밸브{Vacumm gate valve for multi-stage vacuum die casting}

본 발명은 다단진공 다이캐스팅을 위하여 미세 진공제어가 가능하도록 개선된 진공게이트밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공호스의 흡입구 직경을 조절하여 진공압력의 미세조절과 신속한 제어가 이루어지도록 함으로써 복잡한 형상의 사출이 가능할 뿐 아니라 제품의 품질과 생산성을 향상할 수 있는 진공게이트밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 다이 주조라고도 불리는 다이캐스팅은 필요한 주조 형상에 완전히 일치하도록 정확하게 기계 가공된 강제의 금형에 용융금속을 주입하여 금형과 똑같은 주물을 얻는 정밀 주조법이다.

이러한 다이캐스팅 주조에 의해 제작되는 제품은 치수가 정확하여 재가공할 필요가 거의 없으며, 기계적 성질이 우수하고 대량생산이 가능하다는 장점 때문에 자동차용 부품을 비롯하여 전기기기, 광학기기, 차량, 방직기, 건축, 계측기의 부품 등 산업 전반에 걸쳐 많은 제품이 생산되고 있다.

상기와 같은 종래의 다이캐스팅 주조는 금형으로 용탕을 주입하는 과정에서 용탕이 주형 내부의 공기와 접속되면서 가스가 발생하게 되고, 이 가스로 인하여 소재에 기포가 발생되어 소재의 품질을 저하시키는 문제가 내포되어 있는 실정이다.

고압 다이캐스팅은 고속으로 전진하는 플런지에 의하여 극히 짧은 시간에 금형 내로 용탕이 충전되는 프로세스로서, 용탕은 난류 상태로 충전된다. 한편, 플런지의 속도 문제로 인하여 난류가 발생하고 이로 인한 충전 불량이 발생할 수 있고, 충전되는 금형의 용탕 주입부(슬리브, 러너 등을 포함한 부분)와 캐비티(Cavity)에 존재하는 공기 및 가스 등이 말려들어 기포로 발생됨으로써 제품 내부에 결함을 일으킬 수 있다.

제품 속의 기포는 기계적 물성을 낮추고, 대형 부품을 필요로 하는 자동차 산업을 비롯한 다양한 산업분야에 고강도 특성 및 용접성을 낮추게 하는 요인 중 하나이기 때문에 이를 해결하기 위하여 진공 다이캐스팅 주조법이 주로 사용된다.

고진공 다이캐스팅 금형 구조에 관한 종래의 문헌으로 공개특허 제10-2013-0108910호(2013.10.07.)가 있는데, 도시 가스나 LPG 등의 탄화수소계 연료를 수증기 개질하여 수소를 주성분으로 하는 개질가스를 제조하는 원통식 수증기 개질기에 관한 내용을 개시한다.

개시된 상기 문헌은 전기 자동차용 에어컴프레서의 실린더 블록이나 실린더 헤드와 같은 자동차 제품이나 냉장고 컴프레서와 같은 고기능성을 필요로 하는 성형품을 성형하기 위한 금형 구조로서, 증압 단계에서 플런지가 계속 전진하여 성형품의 밀도를 증가시키고, 게이트 부분의 기포를 감소하게 하는 열팽창을 고려한 일체형 슬리브 구조를 개시하지만, 열처리 가능한 고강도 경량화 부품을 성형하는 다이캐스팅 부품 성형을 위한 고진공 장치를 제공하는 방안에 대해서는 별도로 개시하고 있지 않다는 한계가 있다.

그리고, 진공 다이캐스팅은 제품 취출 후 금형 내 잔류하는 배기가스를 빠르게 배출시키고 용탕을 재주입하게 되는데, 진공탱크에서 진공압력을 조절하는 종래의 구조로는 빠르고 미세한 진공도 조절이 어렵다.

따라서, 배기가스의 완벽한 제거가 어려울 뿐만 아니라 금형 내 진공도가 높으면 주입되는 용탕이 스프레이처럼 분무되어 제품이 균질하지 못하게 되고 생산품의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

또한, 진공도 제어에 시간손실이 발생하므로 터빈, 냉열판 등 좁고 얇은 형상의 제품에는 적용할 수 없는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0108910호(발명의 명칭: 고진공 다이캐스팅 금형구조. 2013.10.07. 공개)

본 발명은 상술한 종래 진공 다이캐스팅의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 다단진공 다이캐스팅 주조시 진공압력의 미세조절과 신속한 제어가 가능하도록 개선하여 복잡한 형상의 사출이 가능할 뿐 아니라 제품의 품질과 생산성을 향상할 수 있는 진공게이트밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 다단진공 다이캐스팅을 위한 금형의 배기가스 배출구에 설치되는 진공게이트밸브로, 상기 배기가스 배출구와 연통하는 통로가 형성된 하우징과, 상기 하우징이 상기 배기가스 배출구와 연결되어 배기가스가 유입되는 유입구와, 밸브의 상부에 설치되어 동력을 공급하는 실린더와, 상기 하우징의 내부에 상기 유입구와 동일한 형상의 판형으로 형성되고 일측면에 다수개의 테이퍼 및 하나 이상의 고정 롤러가 구비되어 유입구를 개폐할 수 있도록 승강운동하는 기밀판과, 상기 기밀판의 테이퍼 경사면을 구름운동하는 롤러와 상기 고정 롤러에 대응하여 경사가 형성된 고정 테이퍼를 구비하고 상기 로드의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내벽을 슬라이딩하는 구동판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 기밀판의 롤러가 구동판의 고정 테이퍼 위를 구르게 되면 기밀판과 구동판의 간격이 줄어들어 밀착되고, 기밀판이 고정된 상태에서 구동판의 롤러가 기밀판의 테이퍼 경사면을 오르면 기밀판과 구동판의 사이가 벌어지도록 구비될 수 있다.

본 발명은 진공탱크의 진공압력은 항상 고정하고 대신 금형의 배기가스 출구(즉, 진공호스의 흡입구)에서 진공압력을 제어하여 압축성 유체의 특성을 최소화하기 때문에 신속하고 미세한 진공도의 조절이 가능한 효과가 있다.

또, 구동시에는 틈새가 발생하여 개폐가 용이하고, 정지시에는 기밀이 극대화될 수 있는 테이퍼 롤러 구조를 이용하여 진공도의 신속한 제어가 가능하면서 높은 기밀성을 유지할 수 있으므로 복잡한 형상의 사출이 가능할 뿐 아니라 제품의 품질과 생산성을 향상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다단진공 다이캐스팅을 위한 진공게이트밸브의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공게이트밸브의 사시도이다.
도 3은 진공게이트밸브가 열린 상태일 때와 닫힌 상태일 때 기밀판과 구동판의 결합상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다단진공 다이캐스팅과 일반진공 다이캐스팅의 시간의 경과에 따른 진공도 비교그래프이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "구비하는", “결합되어”, “고정되어”등이 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 결합 및 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다단진공 다이캐스팅을 위한 진공게이트밸브의 개념도로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공게이트밸브(100)는 금형(200)의 상부에 구비된 배기가스 배출구(202)에 설치되어 챔버(201)과 진공펌프(230)을 연결하는 진공호스(210)를 개폐함으로써 챔버(201) 내부의 진공도를 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 진공게이트밸브(100)의 사시도이고, 도 3은 진공게이트밸브(100)가 열린 상태일 때와 닫힌 상태일 때 기밀판(40)과 구동판(50)의 결합상태를 나타내는 측면도로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 진공게이트밸브(100)는 배기가스 배출구(202)와 연통하는 통로가 형성된 하우징(10), 하우징(10) 통로의 양단에 형성된 유입구(11) 및 제2개구부(12), 밸브의 상부에 설치되어 동력을 공급하는 실린더(20), 실린더(20)에 의해 구동되는 로드(30), 로드(30)의 일단에 연결되어 슬라이딩하는 기밀판(40)과 구동판(50)을 포함하여 구성된다.

배기가스 배출구(202)에 결합되는 유입구(11)를 개폐하며 챔버(201) 내부의 진공도를 조절하는 기밀판(40)은 유입구(11)와 동일한 형상의 판형으로 형성되어 유입구(11)과 밀착되는 반대면에 다수개의 테이퍼(41) 및 하나 이상의 고정 롤러(42)가 구비된다.

기밀판(40)과 맞물려 하우징(10)의 내벽(13)을 따라 상하로 승강하는 구동판(50)은 기밀판(40)의 테이퍼(41)와 일대일 대응하여 테이퍼(41) 경사면을 구름운동하는 롤러(51)와 고정 롤러(42)에 대응하여 경사가 형성된 고정 테이퍼(52)가 구비된다.

도 3의 a에 도시된 진공게이트밸브(100)가 열린 상태를 참고하여 기밀판(40)과 구동판(50)의 작동과정을 살펴보면, 실린더(20)가 기밀판(40)과 구동판(50)을 밸브 상부로 이동시켜서 기밀판(40)의 롤러가 구동판(50)의 고정 테이퍼(52) 위를 구르게 되면 기밀판(40)과 구동판(50)이 가까워지다가 완전히 밀착된다.

기밀판(40)과 구동판(50)의 간격이 줄어드는 만큼 하우징 내벽(12)는 유격(d)이 발생하고 이로 인해 기밀판(40)과 구동판(50)의 이동이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있게 된다.

반대로, 도 3의 b에 도시된 진공게이트밸브(100)가 닫힌 상태일 때 기밀판(40)과 구동판(50)의 작동과정을 살펴보면, 실린더(20)가 기밀판(40)과 구동판(50)을 하방으로 이동시켜서 기밀판(40)의 하단이 하우징 바닥(13)에 닿게 되면 기밀판(40)은 더 이상 움직이지 못하고 고정된다.

하지만 구동판(50)은 계속 아래로 이동하게 되어 구동판(50)의 롤러(51)가 기밀판(40)의 테이퍼(41) 경사면을 오르게 되며, 기밀판(40)과 구동판(50)의 사이가 벌어지면서 기밀판(40)이 유입구(11)에 압력을 가하며 밀착된다.

즉, 실린더(20)가 구동판(50)을 하방으로 이송시키는 동력이 기밀판(40)이 유입구(11)를 압착하는 힘으로 작용하므로 챔버(201) 내부의 기밀성을 높이게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 진공게이트밸브(100)는 진공탱크(220)의 진공압력을 고정하는 대신 금형(200)의 배기가스 배출구(202)에서 진공호스(210)의 흡입구 직경을 조절함으로써 진공압력을 정밀하게 제어하여 압축성 유체의 특성을 최소화하기 때문에 신속하고 미세한 진공도의 조절이 가능한 효과가 있다.

또, 도 4에 도시된 본 발명에 따른 다단진공 다이캐스팅과 일반진공 다이캐스팅의 시간의 경과에 따른 진공도 비교그래프에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 진공게이트밸브(100)는 시간에 따른 진공도의 미세조절이 신속하게 이루어지므로 진공압력의 조절이 진공탱크에만 의존하여 진공도가 일정하게 유지되던 종래의 방식으로는 터빈, 냉열판과 같은 좁고 얇은 형상의 제품을 생산할 수 없었던 문제를 해결할 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 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 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10 : 하우징 11 : 유입구
12 : 하우징 내벽 13 : 하우징 바닥
20 : 실린더 30 : 로드
40 : 기밀판 41 : 테이퍼
42 : 고정 롤러
50 : 구동판 51 : 롤러
52 : 고정 테이퍼
100 : 진공게이트밸브
200 : 금형 201 : 챔버
202 : 배기가스 배출구 210 : 진공호스
220 : 나사산 230 : 진공펌프

Claims (2)

1. 다단진공 다이캐스팅을 위한 금형의 배기가스 배출구에 설치되는 진공게이트밸브에 있어서,
   상기 배기가스 배출구와 연통하는 통로가 형성된 하우징;
   상기 하우징이 상기 배기가스 배출구와 연결되어 배기가스가 유입되는 유입구;
   밸브의 상부에 설치되어 동력을 공급하는 실린더;
   상기 실린더에 의해 구동되는 로드;
   상기 하우징의 내부에 상기 유입구와 동일한 형상의 판형으로 형성되고 일측면에 다수개의 테이퍼 및 하나 이상의 고정 롤러가 구비되어 유입구를 개폐할 수 있도록 승강운동하는 기밀판; 및
   상기 기밀판의 테이퍼 경사면을 구름운동하는 롤러와 상기 고정 롤러에 대응하여 경사가 형성된 고정 테이퍼를 구비하고 상기 로드의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내벽을 슬라이딩하는 구동판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다단진공 다이캐스팅을 위한 진공게이트밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기밀판의 롤러가 구동판의 고정 테이퍼 위를 구르게 되면 기밀판과 구동판의 간격이 줄어들어 밀착되고, 기밀판이 고정된 상태에서 구동판의 롤러가 기밀판의 테이퍼 경사면을 오르면 기밀판과 구동판의 사이가 벌어지는 것을 특징으로 하는 다단진공 다이캐스팅을 위한 진공게이트밸브.

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