KR840002455Y1 - 프로브 침지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

프로브 침지장치

제1도는 수동착탈방식인 종래 기술에 의한 프로브 침지장치의 종단면도.

제2도는 본 고안의 한 실시예에 따라 중공(中空)의 통형체(筒形體)가 상승위치를 취할 때의 프로브 침지장치를 도시한 종단면도.

제3도는 제2도의 선 A-A에 관한 단면도.

제4도는 제2도의 장치로서 사용되는 프로브 수납 절출장치의 확대측면도.

제5도는 제4도에 도시한 프로브 수납 절출장치의 평면도.

제6도는 중공의 통형체가 하강위치를 취했을 때 제2도 장치의 중요부를 도시한 종단면도.

본 고안은 시료채취 및 온도측정 등에 사용되는 프로브를 진공상태에 있는 용강내에 침지시키는 장치에 관한 것이다.

최근의 제강설비에 있어서는 에너지를 절약하면서 부가가치가 높은 제품을 제조함이 중요시되고 있는데 그중에서도 전로 또는 전기로로써 정련된 용강을 조괴공정(造塊工程)으로 옮기기 전에 가스제거 처리 및 용강성분 조절 등을 목적으로 하는 여러가지 로외(爐外)정련법이 각광을 받고 있다. 로외정련법의 대표적인 예로서, 진공용기내에 용강을 수용하고 있는 용강용기를 설치하고, 이 용기내에 수용된 용강에 불활성가스를 주입시키면서 합금을 첨가하여 용강성분을 미세하게 조정하고, 산소를 상부에서 주입시켜 탈산 조정하는 VOD(Vacuum Oxygen Decarbur igation)법 및 아아크 방건으로 가열하는 VAD(Vacuum Arc Degassing)법 등이 있다. 그런데 목표로 하는 성분으로 조정하기 위해서는, 용강시료를 채취 분석하고, 용강온도를 측정하고, 합금첨가량의 결정등이 실시되지만, 이와 같은 용강시료 채취 및 온도측정을 실시하기 위한 프로브로서는, 두꺼운 종이관 안에 주형을 조립하여 넣든가, 또는 선단에 열전대를 부착시킨 소모형 침지 프로브가 많이 사용되고 있다.

시료채취 및 온도측정을 목적으로 이와 같은 프로브를 용강용기내에 있는 용강에 침지시킬 때마다 진공용기를 대기압으로 복귀시키고, 윗뚜껑을 이동시키는 방법은 진공배기에 필요한 동력(일반적으로는 과열증기를 사용한다)의 손실, 정련시간의 손실 및 용강용기내에 있는 용강의 온도저하에 의한 열에너지의 손실로 인해서 제1도에 도시한 바와 같이 진공하에서 측정을 실시할 수 있는 장치가 제안되어 있다.

제1도의 장치는, 용강(4)을 수용하고 있는 용강용기(3)를 수용하는 진공용기(1)의 윗뚜껑(2)의 위쪽에 중공의 통형체(8)를 고정하고, 이 중공통형체(8) 내부에는 그 선단에 프로브용 연결부(C)를 구비한 홀더(18)를 설비하고, 이 홀더(18)를 권취드럼(14)에 감아둔 와이어(15)로서 매달아 드럼(14)을 모우터(20)로부터 감속기구(19)를 통해서 회전시킴으로 해서 홀더(18)의 승강이 가능하도록 구성하였다. 측정초기에 있어서는, 대기도입밸브(13)는 열리며 진공밸브(43)는 닫혀있으므로 통형체(8) 내부는 대기압상태가 되는데 이 상태에서 작업원 P는 문 D를 열어서 프로브(34)를 홀더(18) 선단에 있는 연결부(C)에 삽입하고, 그런 다음에 대기도입밸브(13)는 닫고 진공밸브(43)를 열어서 중공통형체(8) 내부가 진공용기(1) 내부와는 동일압력으로 되게 하여, 이와 같은 상태에서 홀더(18)는 하강되어서 프로브(34)를 용강에 침지시켜 온도측정을 시작하며(도시되지 아니하였지만, 프로브(34)내에 있는 열전대등으로 구성된 온도측정소자로부터 도선이 연결부(C) 및 홀더(18) 내부에 있는 도선을 통해서 온도기록계등에 온도신호를 보내도록 되어있다), 그후 홀더(18)는 상승되어 프로브(34)가 문(D)의 위치까지 오면 진공밸브(34)는 닫혀지고 대기도입밸브(13)는 열려져서 중공통형체(8) 내부의 압력은 대기압으로 되어, 이 상태에서 작업원 P는 문(D)을 열어서 사용이 끝난 프로브를 이탈시켜 다음 측정준비에 들어간다. 분석시료는 그 이탈한 프로브의 시료채취실에서 얻어진다.

상기한 제1도의 장치는, 사람의 손에 의해서 프로브를 장착 및 이탈시킬 필요가 있고, 그때마다 진공용기의 윗뚜껑(2) 위에서 작업이 실시되는데, (ㄱ) 높은곳 및 고온작업을 필요로 하고, (ㄴ) 산소를 주입시킬 때 발생되는 일산화탄소를 흡입하게 될 위험성이 있는 것 등의 결점이 있다.

상기한 결점을 제거하는 것으로써, 본원의 출원인을 공동출원인으로 하는 일본특공소 제53-6556호의 공보에서는, 진공용기 윗뚜껑 부위에 고정된 중공통형체내에 프로브의 수납 및 절출을 자동적으로 실시하는 장치 즉, 프로브 홀더의 착탈 및 회수를 자동적으로 실시하는 장치로서 이러한 장치의 작동 및 대기도입밸브 및 진공밸브의 동작타이밍을 정하는 장치의 중요부를 설치한 것에 관해서 설명되어 있다.

그러나, 상기 특공소 53-6556호 공보에 발표된 장치는 역시 대형인 프로브 자동 수납절출장치 및 프로브 자동착탈회수장치를 진공용기 뚜껑위에 있는 중공통형체내에 수용되도록 구성한 것으로,

(가) 중공통형체를 대형으로 하지 않으면 안되기 때문에, 따라서 진공용기와 중공통형체 전체를 진공배기함으로써 소요되는 동력소비량을 감소시키는데 한계가 있으며, 에너지절약화에 역행하고,

(나) 중공통형체의 총중량이 크기 때문에, 상기 장치가 진공용기의 뚜껑에 관계되므로 중심이 높아지고 이동시에는 불안정하다.

(다) 경우에 따라서는 중공통형체 내부에 수용된 여러가지 장치를 점검하기 위하여 작업원이 중공통형체내에 들어갈 필요가 있으며, 그러할 경우 일산화탄소의 흡입 및 고열분위기에서 작업을 해야 하는 등의 결점이 있다.

따라서 본 고안의 목적은 상술한 바와 같은 결점을 제거한 자동화형 프로브 침지장치를 제공함에 있다.

본 고안에 의하면, 개구가 형성된 윗뚜껑부를 구비하고 그 내부에는 용강용기를 수용한 진공용기와, 상술한 개구의 윗쪽에 승강이 가능하도록 설비되어 그 내부에는 필요할 때마다 하강 및 상승이동되는 홀더를 수용하고 그 하단부가 개방된 중공통형체와, 시료채취, 온도측정용 등의 프로브를 여러개 수납하고 그것을 한때에 한개씩 끄집어내는 프로브 수납절출장치와, 상기 중공통형체가 상승위치에 있을 때 상기 절출된 프로브를 클램프(Clamp)하여 상술한 홀더에 장착시키고, 상기 홀더의 하강 및 상승이동후 상기 중공통형체가 다시 상승위치로 이동되었을 때에 상기 프로브를 클램프하여 상기 홀더에서 이탈시켜야 할 클램프유니트와, 상기 진공용기의 개구근방에 설비되어 상기 중공통형체가 상기 개구를 닫는 하강위치를 취할 때에 개방되어서 상기 중공통형체 내부를 상기 진공용기 내부와 같은 압력으로 조정하는 진공밸브를 구비한 프로브 침지장치가 제공된다. 상기 구조에 의하면, 중공통형체 내부의 크기는 홀더를 포위하기에 필요한 크기와 거의 같은 소형으로 할 수 있다.

다음에 본 고안의 실시예에 기초하여 설명한다.

제2도는 본 고안의 한 실시예에 따른 프로브 침지장치를 중공통형체가 상승위치를 취할 때에 대하여 도시한 종단면도로써, 이 도면중, 도면부호 (1)는 진공용기, 부호 (2)는 진공용기의 윗뚜껑, 부호 (3)는 용강용기, 부호 (4)는 용강, 부호 (5)는 가설대(架臺), 부호 (6)는 승강가능한 중공통형체(8)의 승강에 사용되는 윈치, 부호 (7)는 윈치의 케이블(9)(제2도에서는 도시치 않음, 중공통형체가 하강위치를 취할 때를 도시한 제6도에 도시되어 있다)과 접촉하는 가이드로울러, 부호 (10)는 통형체(8)의 하단에 설비된 플랜지, 부호 (11)는 O형링, 부호 (12)는 통형체(8)의 뚜껑판, 부호 (13)는 대기도입밸브, 부호 (14)는 권취드럼, 부호 (15)는 홀더(18)를 매어다는 와이어, 부호 (16)는 활차, 부호 (17)는 팍스, 부호 (19)는 감속기구, 부호 (20)는 모우터, 부호 (21)은 시일, 부호 (22)는 캡스프링, 부호 (23)는 지지대, 부호 (24)는 베어링, 부호 (25)는 샤프트, 부호 (35)는 클램프유니트, 부호 (37)는 클램프, 부호 (38)는 클램프, 부호 (41)는 벨로우즈, 부호 (42)는 스토퍼, 부호 (43)는 진공밸브, 부호 (44)는 진공용기(1)의 윗뚜껑부(2)에 형성된 개구, 부호 (45)는 프로브 수납절출장치를 도시하고 있다(이것의 상세도는 제4도 및 제5도에 도시되어 있다).

제1도는 측정시작직전의 상태를 도시한 것으로서, 클램프 유니트(35)의 클램프(37,38)가 1개의 프로브(34)를 클램프하여 그것을 홀더(18)의 주행로와 일치하는 수평방향 위치로 옮겨온 상태를 도시한다.

클램프유니트(35)는 가이드레일(36)을 따라서 제2도에서 보면 좌우방향으로 이동이 가능하고, 그리하여 프로브 수납절출장치(45)에 의하여 절출된 위치(제2도에서는 절출된 위치에 있는 프로브가 34A로서 도시되어 있다)를 클램프하는 제1위치와, 프로브를 홀더(18)의 주행로와 일치되도록 유지시키는 제2위치 즉 제2도에 도시되어 있는 위치와, 중공통형체(18)의 하강을 방해하지 못하도록 제2도에서 보면 우측으로 후퇴하는 제3위치 등의 3개의 위치를 취한다.

프로브 수납절출장치(45)는 제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 가설대(5)에서 연장된 상하 한쌍의 아암(26)에 부설된 한쌍의 베어링 사이에 샤프트(27)를 회전이 자유롭도록 지지하고, 샤프트(27)에는 상하 한쌍의 원판(28)을 부착시켜 이 원판 외주에 프로브(34)를 측면에서 눌러넣어서 지지하는 형태의 판용수철(29)을 피치에 설비하고, 샤프트(27)를 베이스에 설치된 모우터(32)에 의하여 커플링(31)을 통해서 회전시키도록 구성한 것이다. 모우터(32)는, 클램프유니트(35)가 프로브 수납절출장치로부터 프로브를 수취하여 홀더의 주행로(18)와 일치하는 위치까지 되돌아오는 사이에 1핏치분 만큼 회전되어서 다음의 프로브를 한개씩 절출하는 위치로 이동된다. 즉, 상기 클램프유니트가 프로브를 수취하는 것을 센서로 검출하면(도시되지 않았음) 전동기(8)가 구동되고 다음의 프로브에 대응하는 스트라이커가 리미트 스위치를 작동시킬 때까지(1핏치분 만큼) 회전축이 회전한다. 다시 말하면, 프로브 1개가 클램프유니트에 수취되어 없어진후 1핏치분(프로브 1개분의 회전각)만큼 회전축이 회전한다.

프로브(34)는 공지되어 있는 바와 같이 주위에 보호종이관을 구비함과 동시에 그 후단부가 홀더(18)의 연결부(C)와 감합되도록 구성되어 있다.

중공통형체(8)는 반드시 원통형일 필요는 없고, 그 내부에 있어서 홀더(18)의 승강이 원활하게 될 수 있으면 임의의 형태로도 가능하고 그 하단의 플랜지(10)에 설치된 0형 링(11)은 중공통형체(8)가 하강하여 플랜지(40)와 중합되었을 때 기밀을 유지하도록 구성되어 있고, 또 상대측 플랜지(40) 아래측에 설치된 벨로우즈(41)는 플랜지(10)가 플랜지(40)에 압접당할 때의 0형링(11)의 압접을 방지하기 위한 것으로써 가요성금속등에 의해 제조되고, 스토퍼(42)는 통형체(8)의 과도한 하강동작으로 인해서 벨로우즈가 납작해지는 것을 방지하기 위한 것으로써 통형체(8)의 하강을 제한하기 위한 것이다.

제2도에 상태에서는 진공밸브(43)는 닫혀있고 반대로 대기도입밸브(13)는 개방되있다.

여기서, 모우터(20)가 시동되어 홀더(18)의 하강이 시작되면, 하강을 시작한 홀더(18)의 선단은 현재 클램프유니트(35)에 의해서 제2도에 도시된 바와 같은 위치에 놓여져 있는 프로브의 종이관에 삽입되어 다시 하강하여 그곳의 연결부(C)가 프로브의 후단에 있는 연결부에 약간 삽입되었을 때 클램프(37,38)는 개방되어 프로브를 방지하고, 더욱 하강하면, 프로브(34)의 선단이 장착레버(39)를 약간 밀어올린 직후에 홀더(18)는 하강을 정지한다. 이때에 장착레버(39)에 의해서 주어지는 반대력에 따라 홀더(18)의 연결부(C)와 프로브후단에 있는 연결부와는 확실하게 감합되어 그것들 사이에서의 기계적 및 전기적 접속은 완료된다. 즉, 홀더의 연결부(C)가 프로브의 연결부에 약간 삽입되는 것은 상기 홀더의 위치검출장치(리미트스위치 ; 도시되지 않음)의 작용으로 감지되고 이 검출신호가 제어수단에 보내어진다. 제어수단은 상기 신호에 응답하고 클램프의 구동장치(공기실린더등의)에 구동신호를 보내고 상기 클램프를 열게 한다.

계속해서 모우터(32)는 역전되어서 홀더(18)가 상한선까지 상승됨과 동시에 클램프유니트(35)는 통형체(18)의 하강에 지장이 없는 위치까지 후퇴당한다. 여기에서 윈치(6)의 시동에 의해서 통형체(8)는 플랜지(10)가 플랜지(40)에 중합될때까지 하강되어서(제6도참조), 대기도입밸브(13)가 닫혀진다.

다음에 진공밸브(43)가 개방되고, 중공통형체(8)내의 공기는 진공용기(1)에 설비되어 있는 진공배기 계통에 의해서 배기된다. 자세히 설명하면, 상기 중공통형체가 하향하여 플랜지 10 및 40이 감합하였을때, 이것을 리미트 스위치(도시되지 않았음)로 감지하고, 마이크로 컴퓨터등의 제어수단을 통하여 대기도입밸브가 닫혀지게 된다. 그후 진공밸브가 개방된다. 여기서 상기 두 밸브 개폐의 타이밍은 상기 제어수단에 의하여 제어된다. 다음으로 모우터(20)의 회전에 의해서 홀더(18)에 장착된 프로브는 용강(4)의 적당한 깊이까지 하강 침지되고, 측정 및 시료채취를 실시하게 한다. 프로브를 3 내지 5초 정도의 적당한 시간동안 침지시킨후 모우터(20)의 역전에 의해서 프로브는 홀더(18)와 같이 상한선까지 상승된다.

여기서 진공밸브(43)가 닫혀짐과 동시에 대기도입밸브(13)가 개방되어서 통형체(8) 내부는 대기압으로 복귀하게 된다. 계속해서 윈치(6)의 역전에 의해서 통형체(8)가 상한선까지 상승됨과 동시에 홀더(18)는 모우터(20)가 정상방향으로 회전하여 클램프(37,38)로써 상기 프로브가 클램프되는 위치까지 하강된 후에 클램프유니트(35)가 전진되어서 상기 프로브가 클램프(37,38)에 의해서 클램프됨과 동시에 모우터(20)의 역전에 따른 홀더(18)의 상승에 의해서 상기 프로브는 홀더(18)에서 이탈된다.

다음에 클램프유니트(35)는 상기 프로브를 클램프(37,38)로서 클램프한 그대로 대기위치까지 후퇴되게 하여서, 거기서 수동스위치(도시치 않음)의 조작에 의해서 클램프(37,38)가 개방되어, 자유롭게 된 프로브는 적당한 회수수단중에 낙하에 의해서 사람의 손으로 회수하는 일도 있다.

이상 설명된 것이 측정의 한싸이클이며, 다음의 프로브에 대해서도 위와 같은 조작이 되풀이 된다. 또한 도시되어 있지는 않지만, 각 가동구성요소에 대한 위치검출수단 및 그것에 기초하여 전체적인 타이밍을 맞추는 적당한 제어수단이 설비되어 있다. 각 측정싸이클은 실질적으로 자동적으로 실시된다.

이상 도시된 실시예의 장치를 설명했으나, 본 고안은 그것에 한정되는 것은 아니다. 프로브는 시료채취 온도측정 이외의 것, 예를들면, 함유산소량 측정용소자를 포함하는 경우에 있어서도 본 고안의 장치는 적용가능하다. 또 복수의 측정목적이 있기 때문에 2종 이상의 프로브의 사용이 요망되는 경우는, 복수의 프로브 수납절출장치를 설치하여 그것들이 이동가능하도록 하고, 그 장압에 필요한 프로브 수납절출장치가 절출위치에서 프로브를 송출위치로 이동되도록 구성할 수도 있다.

이와 같은 구성의 일예로서 상술한 특공소 53-6556호 공보 제5a 및 5b도에 도시되어 있는 것과 같은 것을 사용할 수가 있다. 또, 장치전부를 진공용기(1)의 윗뚜껑 상부에 설비할 필요는 없으며, 윗뚜껑 상부에는 플랜지(40), 진공밸브(43)와 같은 가벼운 것만을 설비하고, 진공용기를 설치하는 마루에 기둥을 세워서, 이 기둥에 프로브 수납절출장치등 나머지 필요한 기계와 기구를 설비하여도 좋다.

이상 설명한 바에 의해 명백한 바와 같이, 본 고안은 중공통형체를 상하로 이동 가능하도록 설치하고, 프로브 수납절출장치 및 프로브 착탈에 쓰이는 기계와 기구를 중공통형체의 외부에 배치시킨 것으로서,

(1) 매측정마다 진공배기량을 적게 할 수 있기 때문에 에너지절약을 도모할 수 있게 되고,

(2) 프로브 수납송출 및 착탈장치의 보전 및 프로브의 보충작업을 안전하고, 또한 용이하게 실시할 수 있고 또한 진공용기의 윗뚜껑 상부에 대한 기계 및 기구의 중량을 감소시킬 수 있기 때문에 뚜껑의 이동을 안전하게 실시할 수 있는 등의 탁월한 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 개구가 형성된 윗뚜껑을 가지고 그 내부에는 용강용기를 수용하고 있는 진공용기(1)와 상기 개구의 윗쪽에 승강이 가능하도록 설치되고 그 내부에는 왕복운동가능한 홀더를 수용하고 있고 그 하단부가 개방된 중공통형체(8)와, 상기 진공용기의 개구근방에 설치된 진공밸브를 가진 프로브 침지장치에 있어서, 상기 프로브를 다수 수납하고 필요에 따라서 한개씩 절출하는 수납절출장치(45)와, 상기 중공통형체가 상승위치를 취할 때 상기 절출된 프로브를 클램프하여 상기 홀더에 착탈시키는 클램프 유니트(35)가 설치되어 상기 진공밸브는 중공통형체가 상기 개구를 닫는 하강위치를 취할 때 개방되어서, 중공통형체 내부가 진공용기 내부와 동일한 압력을 받는 것을 특징으로 하는 프로브 침지장치.