KR20230071372A - 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치 - Google Patents

연속작업이 가능한 용사 코팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직으로 직립하고 있는 회전축에 의해 회전가능한 회전테이블과, 상기 회전테이블의 상면에 가스터빈용 고온부품을 고정할 수 있도록 구성된 2축 포지셔너(Positioner)와, 상기 2축 포지셔너에 고정장착된 가스터빈용 고온부품을 용사코팅하는 용사코팅 로봇으로 이루어져 있는 것이 특징인 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 열차폐 코팅 연속작업을 통해 가스터빈 고온부품 용사코팅 작업시간을 단축시키고, 분말 및 가스사용량을 줄여 작업효율을 향상 시킬 수 있다. 또한 1개의 회전테이블에 2개, 3개, 4개의 2축 포지셔너(Positioner)를 설치하여 용사코팅 분말을 절약하고, 생산 효율을 증가시켜 경제적으로도 매우 이점이 있다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

연속작업이 가능한 용사 코팅 장치{Thermal spray coating device capable of continuous operation}
본 발명은 가스터빈의 고온부품의 용사 코팅 작업시 연속작업이 가능한 코팅 장치에 관한 것이다.
가스터빈 터빈의 고온부품은 블레이드, 베인, 연소기 등으로 이루어져 있으며, 이러한 고온부품은 고온 및 고압의 환경에서 운용되며, 모재를 보호하기 위한 열차폐 코팅이 적용된다.
이때, 열차폐 코팅은 고속화염용사 (High Velocity Oxygen Fuel, HVOF), 대기플라즈마용사(Air Plasma Spray, APS), 진공플라즈마용사(Vacuum Plasma Spray, APS), 서스펜션플라즈마용사(Suspension Plasma Spray, SPS) 등의 방식을 사용하여 코팅층을 형성하게 된다.
열차폐 코팅은 금속으로 이루어진 접합 코팅층과 세라믹 소재로 이루어진 열차폐 코팅층으로 이루어져 있으며, 이때 접합 코팅층은 모재와 열차폐 코팅층간의 열팽창 계수 차이를 줄여 접합력을 증가시키는 코팅층으로 MCrAlY (M = Ni, Ni-Co, Co-Ni)성분으로 구성되어져 있고, 열차폐 코팅층은 MCrAlY 코팅층 위에 탑 코팅으로서 내열성이 우수하며, 열전도율이 낮은 Yttria Stabilized Zirconia를 사용하여 코팅하게 된다.
이때, 열차폐 코팅 형성을 위한 용사코팅은 로봇과 2축 포지셔너(Positioner)를 이용하여 코팅을 하게 되며, 가스터빈 블레이드 또는 베인 부품 1개만 장착하여 열차폐 코팅을 수행하고 있다.
이러한 용사코팅 방식을 사용할 경우 생산량이 낮아지며, 재료 및 소모품 사용량이 늘어나 생산 효율이 떨어지게 된다.
본 발명은 이러한 가스터빈 블레이드 및 베인 용사 코팅에 사용되는 2축 포지셔너(Positioner)에 관한 것으로 회전 테이블과 2축 포지셔너(Positioner)2개를 결합하여 열차폐 코팅 작업의 연속성을 확보하고자 하는 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0888358호 대한민국 등록특허공보 제10-2205436호 대한민국 등록특허공보 제10-2186079호 대한민국 등록특허공보 제10-1491498호
본 발명은 기존의 용사 코팅 방식에서 사용되는 2축 포지셔너(Positioner) 1개를 회전테이블과 2개의 2축 포지셔너(Positioner)로 변경하여 연속작업이 가능하도록 하는 방식으로 생산효율을 높일 수 있으며, 용사재의 사용량을 절약하고, 경제적으로도 매우 이점이 있는 가스터빈 블레이드 및 베인에 적용되는 열차폐 코팅 연속작업을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치는 수직으로 직립하고 있는 회전축에 의해 회전가능한 회전테이블과, 상기 회전테이블의 상면에 가스터빈용 고온부품을 고정할 수 있도록 구성된 2축 포지셔너(Positioner)와, 상기 2축 포지셔너에 고정장착된 가스터빈용 고온부품을 용사코팅하는 용사코팅 로봇으로 이루어져 있는 것이 특징이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 열차폐 코팅 연속작업을 통해 가스터빈 고온부품 용사코팅 작업시간을 단축시키고, 분말 및 가스사용량을 줄여 작업효율을 향상 시킬 수 있다. 또한 1개의 회전테이블에 2개, 3개, 4개의 2축 포지셔너(Positioner)를 설치하여 용사코팅 분말을 절약하고, 생산 효율을 증가시켜 경제적으로도 매우 이점이 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치 개요도.
도 2는 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 따른 3개의 2축 포지션이 장착된 개요도.
도 3은 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 따른 4개의 2축 포지션이 장착된 개요도.
본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치(100)는 수직으로 직립하고 있는 회전축에 의해 회전가능한 회전테이블(110)과, 상기 회전테이블(110)의 상면에 가스터빈용 고온부품을 고정할 수 있도록 구성된 2축 포지셔너(Positioner)(120)와, 상기 2축 포지셔너(120)에 고정장착된 가스터빈용 고온부품을 용사코팅하는 용사코팅 로봇(130)으로 이루어져 있는 것이 특징이다.
상기 2축 포지셔너(Positioner)(120)는 회전테이블(110) 상에서 회전 및 전후좌우 방향으로 이동이 가능한 것이 특징이다.
그리고 상기 2축 포지셔너(120)는 회전테이블(110)의 상면 중앙을 중심으로하여 원주방향으로 복수 개가 설치될 수 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 복수 개의 2축 포지셔너(120) 사이에는 서로 간의 작업이 간섭되는 것을 방지하도록 차단막(140)이 설치되는 것이 특징이다.
또한, 상기 차단막(140)은 용사 코팅시 발생할 수 있는 소음을 줄이고, 플라즈마 화염 및 분말 공급을 통해 발생할 수 있는 고온의 열 혹은 분진을 막아주는 역할을 하여 작업자의 안전을 확보할 수 있도록 방음과 방열 및 방화기능이 있는 복합소재로 제작되는 것이 특징이다.
이하, 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치 개요도, 도 2는 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 따른 3개의 2축 포지션이 장착된 개요도, 도 3은 본 발명 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치에 따른 4개의 2축 포지션이 장착된 개요도이다.
설명에 앞서, 본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다.
또한, 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다.
본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
본 명세서이 기재된 용어 "약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치(100)는 회전테이블(110)과, 상기 회전테이블(110)의 상면에 가스터빈용 고온부품을 고정할 수 있도록 구성된 2축 포지셔너(Positioner)(120)와, 상기 2축 포지셔너(120)에 고정장착된 가스터빈용 고온부품을 용사코팅하는 용사코팅 로봇(130)으로 이루어져 있다.
상기 2축 포지셔너(Positioner)(120)는 회전테이블(110) 상에서 회전 및 전후좌우 방향으로 이동이 가능한 것으로, 회전 및 전후좌우방향으로 이동하는 구성은 널리공지된 수단으로 설치가능하기에 상세한 설명은 생략하였다.
용사코팅의 연속적인 작업을 위해서 상기 회전테이블(110)의 상면에 복수 개의 2축 포지셔너(120)를 설치할 수 있으며, 이때 2축 포지셔너(120) 사이에는 서로 간의 작업이 간섭되는 것을 차단하기 위한 차단막(140)이 설치되어야 한다.
상기 2축 포지셔너(Positioner)(120) 사이에 차단막(140)이 설치되는 차단막(140)은 다양한 형태의 복합소재로 이루어질 수 있으나, 기본적으로 용사코팅으로 인한 고열을 견디기 위해 방열소재를 기본으로는 한 복합소재로 제작되어야 할 것이다.
상기 2축 포지셔너(Positioner)(120)는 기본적으로 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 회전테이블(110) 상에 2개, 3개, 4개를 설치할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 여러 대의 2축 포지셔너(Positioner)(120)를 설치하여 사용할 수도 있다.
상기 회전테이블(110)은 360o, 180o, 120o, 45o 등 다양한 각도록 회전하여 사용이 가능하며, 분당회전속도(RPM)을 조절하여 회전하는 방식으로 용사코팅 작업이 가능하다.
이때 2개의 2축 포지셔너(Positioner)(120), 3개의 2축 포지셔너(Positioner)(120)과 4개의 2축 포지셔너(Positioner)(120가 회전테이블에 포함되어 있어서 연속작업의 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 2축 포지셔너(Positioner)(120)는 분당회전속도(RPM)을 조절하여 연속회전이 가능하며, 가스터빈 고온부품의 형상이 원형 혹은 지그가 원형으로 제작된 경우 제품을 회전을 회전하며 열차폐 코팅에 사용할 수 있다.
[실시예 1]
회전테이블(110) 상에 2개의 2축 포지셔너(Positioner)(120)를 설치하고 상기 2축 포지셔너(120)에는 가스터빈 고온부품인 블레이드를 고정할 수 있는 지그를 장착하였다.
장착된 지그에는 블레이드를 장착하여 제품이 움직이지 않게 고정하고, 한쪽의 2축 포지셔너(Positioner)(120)에서는 용사코팅을 진행하고, 다른 2축 포지셔너(Positioner)(120)에서는 냉각 및 제품 교체를 진행하였다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 열차폐 코팅 연속작업을 통해 가스터빈 고온부품 용사코팅 작업시간을 단축시키고, 분말 및 가스사용량을 줄여 작업효율을 향상 시킬 수 있다. 또한 1개의 회전테이블에 2개, 3개, 4개의 2축 포지셔너(Positioner)를 설치하여 용사코팅 분말을 절약하고, 생산 효율을 증가시켜 경제적으로도 매우 이점이 있다는 등의 현저한 효과가 있다.
100. 용사 코팅 장치
110. 회전테이블
120. 2축 포지시녀
130. 용사 코팅로봇
140. 차단막

Claims (5)

  1. 수직으로 직립하고 있는 회전축에 의해 회전가능한 회전테이블(110)과, 상기 회전테이블(110)의 상면에 가스터빈용 고온부품을 고정할 수 있도록 구성된 2축 포지셔너(Positioner)(120)와, 상기 2축 포지셔너(120)에 고정장착된 가스터빈용 고온부품을 용사코팅하는 용사코팅 로봇(130)으로 이루어져 있는 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2축 포지셔너(Positioner)(120)는 회전테이블(110) 상에서 회전 및 전후좌우 방향으로 이동이 가능한 것이 특징인 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2축 포지셔너(120)는 회전테이블(110)의 상면 중앙을 중심으로하여 원주방향으로 복수 개가 설치될 수 있는 것이 특징인 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 2축 포지셔너(120) 사이에는 서로 간의 작업이 간섭되는 것을 방지하도록 차단막(140)이 설치되는 것이 특징인 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차단막(140)은 용사 코팅시 발생할 수 있는 소음을 줄이고, 플라즈마 화염 및 분말 공급을 통해 발생할 수 있는 고온의 열 혹은 분진을 막아주는 역할을 하여 작업자의 안전을 확보할 수 있도록 방음과 방열 및 방화기능이 있는 복합소재로 제작되는 것이 특징인 연속작업이 가능한 용사 코팅 장치.
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