KR960003172B1 - 용탕에 각종물질을 주입시켜 주기 위한 밀봉주입장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용탕에 각종물질을 주입시켜 주기 위한 밀봉주입장치

제1도는 주입장치를 개략적으로 나타낸 부분종단면도.

제2도는 가스와 분말의 혼합물을 용탕이 들어있는 레이들이나 야금용 용기내로 주입할 수 있도록 한 장치.

제3도는 제2도에 따른 주입장치를 나타낸 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 주입장치 11 : 주입노즐블럭

12 : 주입통로 14 : 가이드튜브

15 : 공급파이프

본 발명은 용탕속에 여러가지 물질을 주입시켜주기 위해 사용되는 밀봉주입장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 가스나 분말 및 고체등과 같은 물질 또는 이들의 혼합물들을 용탕이 들어있는 레이들(ladle)과 같은 용기의 바닥이나 벽을 통하여 이 용탕속 깊숙히 주입시켜주는 방법이나 장치들은 이미 많이 개발되어 있는 바, 대체로 이러한 장치들에서는 상기 여러 물질중에서 선택된 물질들이 내화재질로 된 주입 노즐블럭의 통로에 약간 헐겁게 끼워져 있는 공급파이프를 따라서 용탕으로 주입되도록 되어 있다.

그런데 상기와 같이 통로에 공급파이프를 헐겁게 끼워 맞추는 이유는 이 공급파이프가 노즐블럭통로는 따라 전진 이동해서 이 노즐블럭통로의 안쪽끝에 설치된 폐쇄부재를 파괴시키거나 또는 제거해 줌으로써 상기 각종 물질들을 용탕속으로 주입시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 이러한 기술은 예컨대 국제특허출원공고 WO 84-02147호 등에 게재되어 있고 본 발명에서는 이를 참조하여 설명한다.

또한 상기한 바와 같이 공급파이프를 헐겁게 맞추므로서 주입작업이 개시되기전 공급파이프와 통로내에 미리 선정된 세척용 가스를 채워줄 수가 있는 바, 여기서 상기 통로 세척용 가스는 공급파이프의 내부를 따라 흘러들어가서 공급파이프와 통로내에 채워있다가 주입작동이 시작되면 공급파이프의 끝에 설치되어 있는 폐쇄부재가 상기 세척용 가스가 용탕속으로 들어가는 것을 막아주게 되기 때문에 상기 통로세척용 가스는 주입통로와 공급파이프사이의 틈새를 통해 역류되어 대기로 배출되게 된다.

이와 같이 상기 통로세척작업은 통로와 파이프에 채워져서 주입작업에는 불필요한 공기를 배출시켜 주는 외에도, 용탕에 개스를 본격적으로 주입시키기 전에 작업자가 주입용 개스를 용탕에 효과적으로 주입시켜 주기에 적절한 상태로 만들어줄 수 있게 되는 바, 이러한 기술은 본 출원인이 기히 출원해서 1987년 8월 27일 공개된 국제특허출원공고 WO 87-05051호에 게재되어 있고, 여기서는 이들의 내용을 참조하여 설명한다. 또한 상기 통로세척단계에서는 공급파이프를 냉각시켜 주게 되는데, 즉 상기한 바와 같이 공급파이프가 노즐블럭통로에 헐겁게 끼워져 있기 때문에 용탕이 이들 사이의 틈새공간으로 스며들어 냉각되고 이와 같이 냉각되어 응고된 금속이 공급파이프를 주입통로에 고착시켜 주게 되어 용기내에 들어있는 용탕의 정압에 의해 공급파이프가 바깥으로 밀려져 외부로 빠져나가는 것을 막아주는데 있어서 효과적인 역할을 하게 된다.

그리고 일단 주입작업이 개시되면 주입용 가스가 용탕속으로는 들어가지만 대기로 빠져나가 배출되는 것을 막아주는 것이 바람직한데 이를 위해서는 공급파이프와 주입통로의 바깥쪽 끝부위사이에 밀봉부재가 갖춰져서, 상기 공급파이프가 주입위치로 전진할 때 상기 밀봉부재가 작동하도록 되어야 한다.

이러한 밀봉수단의 일예가 본 출원인이 기히 출원해서 1988년 1월 14일에 공개된 국제특허출원공고 WO 88-00246호의 제8도에 도시되어 있으나 상세하게 설명되어 있지 않고, 또 다른 일예로서 역시 본 출원인이 기히 출원해서 1988년 1월 14일에 공개된 국제특허출원공고 WO 88-00247호에 기재되어 있는 바, 이에 따르면 밀봉수단(35)은 주입통로의 바깥쪽 끝부위에 끼워지면서 깔때기형상을 한 금속제슬리이브(36)와 공급파이프에 고정된 금속제 칼라(38)로 구성되어 상기 칼라(38)와 슬리이브(36)가 접촉되어 서로 맞물려지게 될 때 상기 공급파이프가 전진하면서 그 사이에서 밀봉이 이루어지도록 되어 있다.

한편 상기와 같이 용량이 공급파이프의 틈새공간을 따라 역류하여 새어 들어오는 현상은 주입작업이 개시됨과 동시에 순간적으로 일어나게 되는 바, 이때 용탕은 상기 틈새 공간내에서 제한된 일정거리 만큼 흘러 들어와 응고되게 되고, 강철과 같은 대부분의 금속의 용탕은 공급파이프의 전체길이를 따라 역류되어 흘러 들어오지 않지만 대체로 투명한 어떤 응용물질들은 그 역류속도가 매우 빠르고 광범위하게 진행되는 바, 예컨대 과열도가 200℃ 이상인 과열된 용융철은 상기 밀봉수단까지 역류될 수도 있다.

이러한 현상은 공급파이프를 통해 주입작업이 개시됨과 동시에 세척용 개스가 공급되게 될 때 주입통로의 공급파이프의 틈새 공간에서 발생하게 되는 압력충격파와 용기내에 채워진 용탕의 정압수두가 조합을 이루어 발생하게 된다.

만일 용탕의 입자들이 상기 밀봉수단에 까지 도달된다면 이들 용융물질의 입자들이 밀봉수단에 손상을 가하게 되어 적절한 밀봉작용이 이루어지지 않게 되고, 또한 금속제 칼라가 그 밀봉위치에 다다르기 전에 상기 용탕의 입자들이 통로의 끝에 이르게 된다면 그 입자들은 주입통로의 밖으로 분사되게 될 것이다. 더욱이 주입장치는 다양한 금속 및 내화물로 만들어진 구성품들로 이루어져 있기 때문에 상기 공급파이프가 그 주입위치 끝까지 전진되었을 때 적절한 밀봉상태가 이루어질 수 있도록 상기 구성부품에 가공공차를 주어 가공하기란 거의 불가능하다. 따라서 상기와 같이 밀봉상태가 적절하게 이루어지지 못하는 경우, 주입통로의 외부로 스프레이 되어질 염려가 있어 작업자에게 위험할 뿐만 아니라 주입장치의 외부 구성부품들에 손상을 주게 된다는 문제가 발생하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 많은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 용탕이 파이프와 주입통로 사이를 통해 외부로 역류되는 현상을 효과적으로 막아줄 수 있도록 공급파이프의 한쪽끝 또는 다른 끝에 설치되어 주입통로와 공급파이프 사이에서 작동하도록 한 밀봉수단을 갖춘 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1실시예에 있어서, 용탕이 들어있는 용기내로 주입물질을 주입시키는데 사용되기 위한 주입장치를 갖추고 있되, 이 주입장치는 초기에는 폐쇄되어진 하나 이상의 주입통로를 갖춘 노즐블럭과, 주입작업을 개시하기 위해 통로를 개방시켜주도록 상기 주입통로내에서 전진 이동할 수 있도록 된 공급파이프 및, 이 공급파이프가 그 주입위치까지 전진하였을 때 이 공급파이프와 주입통로사이의 공간내에서 밀봉작용을 하도록 된 밀봉수단이 갖춰진 구조로 되어 있고, 여기서 밀봉수단은 그 입구끝주위의 공급파이프에 체결되도록 압축성 섬유성 내화물로 만들어진 슬리이브가 설치되어 있다.

또한 상기와 같은 주입장치 대신에 용탕이 들어있는 용기내로 주입물질을 주입시키는데 사용되기 위한 주입장치를 갖추고 있되, 이 주입장치는 초기에는 폐쇄되어진 하나 이상의 주입통로를 갖춘 노즐블럭과, 주입작업을 개시하기 위해 통로를 개방시켜주도록 상기 주입통로내에서 전진이동할 수 있도록 된 공급파이프 및 이 공급파이프가 그 주입위치까지 전진하였을 때 이 공급파이프와 주입통로사이의 공간내에서 밀봉작용을 하도록 된 밀봉수단이 갖춰진 구조로 된 주입장치를 사용할 수도 있는 바, 이 경우 상기 밀봉수단으로서, 유연한 흑연재질로 만들어진 일련의 압축성 밀봉링이 주입통로의 입구쪽에 인접한 공급파이프상에 설치되어 있다.

또 본 발명의 제2실시예에서는 용탕이 들어있는 용기내로 주입물질을 주입시키는데 사용되기 위한 주입장치를 갖추고 있되, 이 주입장치는 초기에는 폐쇄되어진 하나 이상의 주입통로를 갖춘 노즐블럭과, 주입작업을 개시하기 위해 통로를 개방시켜주도록 상기 주입통로내에서 전진이동할 수 있도록 된 공급파이프 및, 이 수단을 상기 공급파이프가 그 주입위치까지 전진하게 될 때 그 주입통로와 공급파이프 사이의 틈새공간으로 용탕이 역류하는 것을 효과적으로 저지해 주는 용탕모집수단을 갖춘 구조로 되어 있고, 여기서 상기 용탕포집수단은 상기 주입통로와 공급파이프의 배출구의 선단부근에 설치되도록 되어 있다.

그런데 상기 제2실시예에 따른 주입장치는 상기 제1실시예중 어느 것과 함께 실시될 수 있음은 물론이다.

그리고 상기 밀봉링이나 섬유재질의 슬리이브들의 압축성은 제작상의 허용공차를 다소 완화시켜 그 생산성을 향상시켜줄 뿐만 아니라 주입물질을 주입시켜 주기 위해 공급파이프가 주입통로를 개방시켜 주기 전에 용탕이 역류하는 것을 저지하는 밀봉작용을 효과적으로 할 수 있게 되고, 또한 상기 슬리이브 또는 밀봉링들의 재질들은 각기 용턍에 대해 적당한 저항을 갖추도록 선정되어야 한다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 제1실시예에 따른 주입장치를 개략적으로 나타낸 부분종단면도이고, 제2도는 본 발명에 따른 밀봉수단의 횡단면도, 제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 주입장치를 나타낸 종단면도이다.

본 발명에 따른 주입장치(10)는 제1도 및 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 주로 가스 또는 가스와 분말의 혼합물을 용탕이 들어있는 레이들이나 야금용(冶金用) 용기내에 주입할 수 있도록 한 장치로서, 상기 주입장치(10)는 1개 또는 그 이상의 주입통로(12)가 관통형성된 주입노즐블럭(11)이 갖추어져 있는 바, 설명을 간단히 하기 위해 이들 다수개의 주입통로중 1개의 주입통로(12)가 도면에 도시되어 있다.

그런데 상기 노즐블럭(11)은 용탕이 들어있는 용기의 측벽이나 바닥에 용탕이 스며들지 않도록 밀봉되게 설치되고, 상기 주입통로(12)는 가이드튜브(14)에 의해 안내규제되는 공급파이프(15)가 갖춰지며 상기 가이드튜브(14)는 금속이나 알루미나와 같은 내화물 또는 금속의 복합재료로 만들어져 있다.

또한 상기 주입통로(12)는 용탕에 대해 주입물질의 주입이 개시되기전 이 통로로 용탕이 역류되는 것을 일시적으로 막아주는 폐쇄부재(도시안됨)에 의해 그 통로의 안쪽끝에서 용탕과 접촉하도록 되어 있다.

상기 공급파이프(15)는 금속체 튜브라던지 금속과 내화물의 복합재료로 된 튜브로서 그 외경이 주입통로(12)의 내경보다 작고, 또 가이드튜브(14)가 설치되는 경우에는 이 튜브(14)의 내경보다도 작도록 설정되어 공급파이프(15)가 상기 주입통로(12)내에서 길이방향으로 이동할 수 있게 될 뿐만 아니라 통로세척용 가스가 이 파이프(15)와 주입통로(12) 또는 튜브(14) 사이의 틈새(16)를 따라 바깥방향으로 주입장치(10)로 부터 빠져나갈 수 있게 된다.

그리고 상기 공급파이프(15)는 주입작업을 실시하기 위해 주입통로(12)를 개방시켜 주어야 하기 때문에 이동가능하도록 되어 있는 바, 즉 상기 공급파이프(15)가 전진하면 상기 주입통로(12)의 끝에서 용탕과 접촉하고 있는 폐쇄부재를 파손시키거나 또는 이를 해제시켜 줌으로써 통로(12)가 개방되게 된다.

상기 공급파이프(15)의 바깥쪽 끝부위는 주입물질공급부로 연통되는 덕트(도시안됨)와 이 공급파이프(15)를 연결시켜 주는 공급헤드부(18)에 장착되어 있는 바, 이 헤드부(18)에 대한 자세한 기술내용은 국제특허출원공고 재 WO 88-00246호에 기재되어 있다. 여기서 상기 공급파이프(15)와 상기 헤드부(18)는 주입준비 위치로부터 주입위치까지 일정거리로 함께 이동할 수 있도록 되며, 상기 공급파이프(15)가 주입위치에 이르렀을 때 상기 폐쇄부재가 제거되면서 주입작업이 개시되게 된다.

그런데 상기 공급헤드부(18)는 로케이션블럭(20)에 안내되면서 일정거리로 이동하도록 되고, 상기 로케이션블럭(20)은 상기 공급파이프(15)가 슬라이딩되면서 이동할 수 있도록 된 포켓(21)를 갖추고서 주입장치의 다른 부품 즉, 상기 헤드부(18)와 공급파이프(15)를 작동거리만큼 전진시켜 주기 위한 수단이 장착되면서 구멍이 뚫려진 플레이트(22)에 고정설치되며 이 플레이트(22)는 용턍이 들어 있는 용기의 바닥이나 측벽에 직·간접으로 견고하게 장착되어 있다.

여기서 상기 플레이트(22)에 구비된 관통구멍(24)은 상기 공급파이프(15)가 상기 헤드부(18) 상기 주입통로(12)로부터 뻗을 수 있도록 주입통로(12)와 일치되게 뚫려져 있다.

그리고 상기 공급파이프(15)가 그 밀봉위치로 전진할 때 주입통로(12)의 바깥쪽 끝부위와 공급파이프(15) 사이를 밀봉시켜 줄 수 있도록 밀봉수단(26)이 갖추어져 있는 바, 이 밀봉수단(26)은 주입통로(12)의 바깥쪽 끝부위의 내면을 감싸주도록 된 슬리이브(28)와, 공급파이프(15)의 한쪽 외주부에 장착된 밀봉칼라(30)로 구성되어 있으며, 이 밀봉칼라(30)는 상기 슬리이브(28)내로 슬라이딩되면서 끼워 장착되어 밀봉상태를 이루게 된다.

여기서 상기 밀봉칼라(30)는 예컨대 상품명 리프레신(Refrasil)과 같은 내화 섬유로 만들어진 내부실린더(31)와 스테인레스강철과 같은 재질로 만들어지면서 길이방향으로 슬리트가 갖춰져 탄력성이 구비된 외부실린더(32)로 구성되되, 상기 내부실린더(31)는 외부실린더(32)보다 길게 형성되고 또 상기 공급파이프(15)와 헤드부(18)의 이동거리보다 길게 형성되는 한편, 상기 외부실린더(32)는 물론 상기 공급파이프(15)와 헤드부의 이동거리보다 짧게 형성되어 있다. 여기서 상기 이동거리라함은 일정한 주입준비위치에 헤드부(18)의 앞쪽면(33)과 상기 플레이트(22)의 측면(34)사이의 거리(X)를 의미한다.

상기 공급파이프(15)가 그 주입위치까지 이동함에 따라 상기 밀봉칼라(30)가 슬리이브(28) 내부로 끼워지면서 틈새(16)를 밀봉시켜주게 되고, 상기 내화섬유재질인 슬리이브(30)는 공급파이프(15)가 주입통로(12)에서 전진됨에 따라 상기 가이드 튜브(14)의 바깥쪽 끝부위에 형성된 접촉부(35)와 상기 헤드부(18)의 앞면(33) 사이에서 길이방향으로 압축되게 되는 바, 이때 상기 접촉부(35)와 상기 플레이트(22)의 측면(34) 사이의 거리는 사익 내화섬유실린더(31)가 압축되지 않은 상태에서의 최초길이보다 짧아지게 되고, 또 이 거리는 상기 이동거리(X)와 거의 비슷하지만 제작시의 가공공차들로 인해 정확하게 일치하지는 않았다. 그러나 이러한 가공공차들은 상기 섬유재질의 슬라이브(31)가 이동거리(X)보다 길게 제작되고 그 길이방향으로 압축가능하기 때문에 보완될 수 있게 되는 것이다.

그런데 상기 섬유질의 슬리이브(31)가 길이방향으로 압축될 때 그 길이 방향의 압축에 의해 상기 슬리이브(31)는 가로방향으로 팽창하게 되지만 이 가로방향의 팽창량은 탄성이 구비된 금속제 외부실린더(32)가 늘어나면서 흡수해서 상기 슬리이브(28)의 끝부위와 상기 공급파이프(15) 사이의 공간을 꽉조여 밀봉시켜 줄수가 있게 된다.

그리고 상기 공급파이프(15)와 헤드부(18)의 전진작동초기에 상기 내부실린더(31)와 금속제 외부실린더(32)가 상기 슬리이브(28)의 끝부위를 밀봉시켜 주게 되므로 공급파이프(15)와 헤드부(18)의 전진작동후기에 폐쇄부재가 파손되게 될 때 용탕이 밀봉수단(26)을 배출되는 것을 방지해 주게 된다.

본 실시예에서의 밀봉수단(26)에 있어서 그 내화재질의 내부실린더(31)는 길이가 55mm이고 상기 공급파이프(15)와 헤드부(18)의 이동거리가 50mm이며, 또 상기 슬릿트가 형성된 외부실린더(32)의 길이는 45mm, 외경은 34.9mm, 두께는 1.6mm인 반면 상기 외부실린더(32)내에 끼워지는 내부실린더(31)는 내경이 33mm이고 두께는 3mm로 되어 있다.

또 상기 외부실린더(32)의 슬릿트(36)는 폭이 2mm정도이고 상기 슬리이브(28)는 상기 칼라(30)가 압축된 상태로 끼워져 들어갈 수 있도록 공칭내경이 32mm인 관통구멍을 갖추고 있다.

상기 섬유재질의 내부실린더(31)는 형틀주위에다 진공을 형성시켜 성형하는 진공성형법에 의해 시이트재질로 만들어져 이른바 시임부(38)가 구비되기는 하나 이 시임부(38)로 인해 밀봉역할에 어떤 영향이 초래되는 것은 아니다.

왜냐하면 상기 내부실린더(31)가 상기 슬리이브(28)내로 들어갈 때 긴밀하게 압축되기 때문이며 물론 여기서 이 내부실린더(31)에는 상기와 같은 시임부(38)를 형성시키지 않을 수도 있다.

또 상기 내부실린더(31)의 재료에는 접착제가 부가될 수도 있는 바, 왜냐하면 주입물질의 주입이 개시되기전 세척용 충전가스가 상기 슬리이브(28)를 지나 대기로 배출될 때 이 내부실린더(31)가 파손되지 않도록 지지해 주기 위함이다. 그리고 상기 내부실린더(31)는 그 최초길이가 밀봉시켜줄 길이보다 길게 형성되어져 조립시의 칫수변화를 충분히 흡수할 수 있도록 되어 있다.

한편 제3도에서는 본 발명에 따른 제2실시예가 도시되어 있는 바, 주입장치(110)에는 주입노즐블럭(111)과 2개의 주입통로가 구비되어 있고 이 노즐블럭(11)은 용탕이 들어 있는 용기의 측벽(112)이나 바닥부위에 시멘트 등으로 용탕이 새어나가지 못하도록 긴밀하게 설치되며, 상기 블럭(111)은 내화콘크리이드재질로 되어 있다.

또 상기 각 주입통로에는 공급파이프(114)를 안내해 주기 위한 가이드튜브(115)가 구비되고, 이 공급파이프(114)와 가이드튜브(115)는 금속이나 내화물 또는 이들의 혼합된 복합재료로 만들어져 있다. 상기 각 주입통로에는 주입물질이 주입이 개시되기 전에 이 주입통로로 용탕이 들어오는 것을 일시적으로 막아주도록 된 폐쇄부재(116)가 용탕과 접촉하게 되는 상기 주입통로의 안쪽끝에 설치되어 있다.

여기서 상기 노즐블럭(111)은 용기 벽(112)에 쉽게 장착시켜줄 수 있도록 서로 끼워 맞춰지도록 된 다수개의 내화부재(111a,111b,111c)의 조립체로 구성되나, 중량이 무겁기는 하지만 상기 노즐블럭(111)을 단일체로 만들어 줄 수도 있다.

한편 상기 폐쇄부재(116)는 2개의 제1, 2 엘리멘트(118,119)로 구성되고, 이 제1엘리멘트(118)는 조밀한 내화재질로써 컵형상으로 만들어져 용탕이 들어있는 용기쪽으로 밀착설치되어 상기 주입통로의 하류부위를 형성해 주면서 상기 노즐블럭(111)의 안쪽끝에 접합되어 있는 한편, 제1엘리멘트(118)는 그 뒷쪽에서 내화점토와 같은 내화물로 테이퍼지게 만들어진 제2엘리멘트(119)에 의해 지지되어 있다.

따라서 상기와 같은 엘리멘트(118,119)로 구성된 폐쇄부재(116)가 상기 노즐블럭(111)의 안쪽끝에 해제될 수 있도록 수납되어 있다.

또 상기 엘리멘트(118)의 폐쇄된 한쪽끝 즉 상기 엘리멘트(119)에 접촉되는 부분은 국부적으로 두께가 얇게 형성되어 어떤 물질적인 힘을 가하게 되면 파손되어져 분리가능하도록 되어 있는 바, 이에 따라 상기 공급파이프(114)가 용기안쪽으로 강하게 밀려질 때 발생되는 힘에 의해 상기 엘리멘트(118)에서 두께가 얇은 부분이 파손되게 되고 이어 상기 엘리멘트(119)도 제거되므로 공급파이프(114)가 용기내에 들어 있는 용탕속에 진입되어 주입작업을 시작할 수 있게 된다.

이와 같은 상기 폐쇄부재(116)에 대한 보다 상세한 기술적인 내용은 본 출원인이기에 출원한 국제특허출원공보 WO 88-00247호에 게재되어 있다.

제3도에 있어서, 상부에 도시된 공급파이프(114)는 주입작동이 이루어지기 전의 위치를 나타내고 아랫쪽 공급파이프(!14)는 주입작동이 이루어진 후의 위치를 나타내고 있다.

여기서 상기 제1실시예에서 설명한 바와 같이 상기 각 공급파이프(114)는 그 외경이 상기 튜브(115)의 주요부의 내경보다 작게 형성되어 이 튜브(115)내에서 길이방향으로 이동이 가능하도록 되어 있고 또 세척용 충전가스가 이들 공급파이프(114)와 튜브(115) 사이의 틈새(120)를 따라 빠져나갈 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기 각 공급파이프(114)의 바깥쪽 끝부위는 주입물질공급부로 통하는 덕트에 연결된 공급헤드부(122)에 고정되고, 이 헤드부(122)는 로케이션블럭(124)에 구비된 포켓(125)내에서 이동가능할 수 있도록 되어 있는 바, 즉 상기 헤드부(122)가 포켓(125)내에 꼭 맞게 장착되어 미끄럼이동하게 된다. 또 상기 로케이션 블럭(124)은 상기 설명에서와 같이 각 주입통로와 부합되는 구멍(129)이 구비된 플레이트(126)에 고정되어 있다.

한편, 공급파이트(114)가 밀봉위치로 전진할 때 상기 튜브(115)의 바깥쪽 끝부위와 상기 공급파이프(114) 사이를 밀봉시켜 주기 위한 밀봉수단(127)이 구비되어 있는 바, 이 밀봉수단(127)은 공급파이프(114)에 설치된 다수개의 밀봉링(128)이 구비되고, 이들 각 밀봉링은 가요성이 있는 흑연재질로 만들어져 탄력성을 갖추고 있다. 따라서 상기 일련의 밀봉링(128)들이 튜브(115)의 바깥쪽 끝부위에 큰 지름으로 형성된 목부위(130)에 슬라이딩되면서 끼워지도록 되어 상기 공급파이프(114)가 전진운동을 하게 될때 상기 헤드부(122)의 앞쪽면과 상기 목부위(130)의 안쪽접촉부 사이에 배치된 상기 링(128)들이 압착됨으로써 밀봉작용이 이루어지게 된다.

여기서 상기 링(128)들이 배열된 길이는 헤드부(122)와 공급파이프(114)와 이동거리(X)보다 길기 때문에 상기 링(128)이 헤드부(122)와 목부위(130) 사이에서 적절하게 압축되게 됨과 더불어 공급파이프(114)와 목부위(130)의 안쪽에서 상하로 팽창되면서 주입통로와 공급파이프(114) 사이의 틈새를 막아주게 됨으로써 가스가 새어나갈 수 없게 된다.

그러데 밀봉수단(127)이 구비된 밀봉링(128)들의 배열거리는 상기 공급파이프(114)가 주입통로를 개방하기 직전에 밀봉이 이루어지도록 밀봉링의 수를 적절하게 조절함으로 결정되도록 해야하고, 상기 링(128)들은 용탕이 스며들어 젖게되거나 공극이 형설되는 재질은 허용되지 않는다.

따라서 상기 공급파이프(114)가 전진하게 될 때 유연한 흑연재질로 된 링(128)을 갖춘 일련의 밀봉수단(127)이 헤드부(122)의 전면부와 상기 튜브(115)에 형성된 목부위(130)의 접촉사이에서 길이방향으로 압축되면서 직경방향으로 팽창되므로 주입통로와 공급파이프사이의 틈새를 밀봉시켜 주게 되는 것이다.

이와 같이 상기 폐쇄부재(116)가 제거되기전에 밀봉이 이루어짐으로써 공급파이프(114)의 전진작동 후기에 상기 폐쇄부재(116)가 제거되는 순간 용탕이 상기 일련의 밀봉링(128)을 지나 빠져나가지 못하게 된다.

여기서 상기 밀봉수단(127)에 있어서 상기 공급파이프(114)와 헤드부(122)의 이동거리가 50mm인 반면 상기 밀봉수단(127)에 구비된 일련의 밀봉링(128)이 길이 방향으로 압축되기 전의 길이는 52∼55mm 정도이다.

이와 같이 상기 밀봉수단(127)이 압축성이 있고 또 밀봉시켜주어야 할 공간보다 길이가 더 길게 형성되어 있음으로 해서 각 부품들의 칫수 변화가 충분히 흡수되게 되는 한편, 주입작업을 위해 상기 주입통로가 개방되기 전에 밀봉이 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같이 가스는 주입물질이 주입되기 전에 가압된 상태로 상기 공급파이프를 따라 흘러나와 대기로 빠져나가게 되는 바, 여기서 가스가 빠져나가는 통로는 상기 공급파이프(114)와 튜브(115)사이의 환형틈새(120)가 되고, 상기 공급파이프(114)가 전진되기 전에는 상기 밀봉수단(127)이 갖추어져 있기 때문에 상기 가스가 밀봉수단측으로는 빠져나가지 못하고 상기 틈새(120)로 빠져나가게 되는 것이다.

그런데 상기 공급파이트(114)를 따른 상기 틈새(120)의 단면적을 상기 파이프(114)내의 통로(!32)의 단면적에 비해 아주 작게 되지 않도록 적절하게 설정해서 외부로 빠져나가려는 가스가 과도하게 방해를 받아 주입장치(110)내의 압력이 설정된 압력이상으로 상승되는 것을 방지해 주어야 한다.

따라서 본 실시예에서 상기 통로(132)는 원형단면으로서 단면적은 78.54mm이고, 파이프(114)와 튜브(115)사이의 틈새 두께는 0.85mm이며, 본 발명에 따른 상기 틈새(120)의 전체단면적은 74.37mm으로 되어 있다. 따라서 상기 틈새(120)의 단면적이 상기 통로(132)의 유동단면적보다 작고 또 그 차이가 상당히 작기 때문에 가스가 배출되는 데에는 아무런 문제가 발생되지 않는다.

그러나 실제로는 상기 틈새(120)가 상기 설명된 칫수이상으로 크게 형성되는 바, 이에 따라 개스를 적절히 배출시켜 주기에 충분하도록 상기 폐쇄부재(116)가 제거되는 순간 공급파이프(114)의 전체길이를 따라 용탕이 역류하게 되는 문제가 발생하게 되는 바, 이를 위해 제3도에 도시된 실시예에서는 상기 역류현상을 방지할 수 있도록 되어 있다.

즉, 주입통로의 하류부근에 상기와 같이 용탕이 역류되는 것을 막아주기 위한 용탕포집수단(135)이 구비되어 있는 바, 이 용탕포집수단(135)은 상기 공급파이프(114)가 전진할 때 이 공급파이프(114)와 주입통로 사이의 틈새를 국부적으로 제한해 주는 저지부가 구비되고, 이 저지부는 상기 튜브(115)의 하류에 끼워진 슬리이브(136)로 이루어져 있다.

한편 제3도에 도시된 상기 공급파이프(114)의 배출구 끝부위에는 일정길이에 걸쳐서 상기 파이프(114)의 직경보다 작은 직경으로 된 연장부(137)가 갖춰지고, 이 연장부(137)는 상기 파이프(114)가 주입작업을 위해 전진하기전에 상기 슬리이브(136)의 안쪽에 슬리이브(136)의 전체길이를 관통해서 끼워설치되게 된다.

그리고 본 실시예에서 상기 연장부(137)와 슬리이브(136)사이의 틈새(140)는 1mm이고 그 단면적은 81.68㎟로서, 여기서 이 틈새(140)의 단면적이 상기 통로(132)의 단면적보다 크기 때문에 가스가 배출되는데 문제가 야기되지 않는다.

상기 공급파이프(114)가 전진해서 상기 폐쇄부재(116)를 제거하기 직전, 상기 연장부(137)보다 직경이 약간 크게 형성된 상기 공급파이프(114) 주요부가 연장부(137)대신에 상기 슬리이브(136)내로 끼워지게 되는데 왜냐하면 상기 슬리이브(136)의 내경이 상기 공급파이프(114)의 주요부의 직경보다 약간 크기 때문이며, 여기서 이러한 직경차이 즉 틈새의 크기는 상기 공급파이프(114)가 슬리이브(136)내에서 길이방향으로 미끄럼 이동할 수 있을 정도면 족하나 용탕의 역류를 방지하기 위해 너무 작게 하면 좋지 않다. 예를 들면 상기 직경차이가 0.1mm라면 상기 파이프(114)의 직경은 26.9mm-0.05mm인 반면 상기 슬리이브(136)의 내경은 27mm＋0.05mm이므로 그 틈새(140)는 최대 0.1mm이고 최소 0.05mm가 된다.

따라서 상기와 같이 그 틈새가 매우 작기 때문에 주입개시시에 역류되는 용탕이 상기 슬리이브(136)와 공급파이프(114)사이의 틈새에서 효과적으로 포집되거나 그 유동속도가 감속되어져 응고되거나 반고체 상태로 되게 되므로 상기 틈새가 용탕이 바깥방향으로 즉 주입통로 내부로 유입되는 것을 순간적으로 막아주게 되는 것이다.

또한 상기 슬리이브(136)와 공급파이프(114)사이의 미소한 틈새로 인해 미시적으로 볼때에는 이들 사이의 동심성(同心性)에 미소한 편차가 발생되고, 이와 같이 상기 2부재사이의 중심이 일치되지 않음으로 해서 용탕역류현상이 일어나 위험하게 되는 것이다.

만일 드문 경우이지만 용탕이 상기 슬리이브(13)를 통과하게 될 경우에는 상기 밀봉수단(127)에 구비된 밀봉링(128)들이 주입통로로부터 용탕이 빠져나가는 것을 효과적으로 막아주게 될 것이다.

상기 인용된 치수들은 하나의 예로서 제시된 것으로 어떤 특정된 주입장치에 사용된 것이지만, 이러한 치수들은 주입장치의 크기나 사양에 따라, 특히 그 작동조건에 따라 변화될 수 있다.

따라서 본 발명에서의 주요한 문제점은 주입작업을 위해 주입통로가 개방되기 직전에 상기 공급파이프(114)와 주입통로사이에 제한된 틈새가 형성되어야 한다는 점인 바, 여기서 상기 틈새는 상기 공급파이프(114)가 계속 전진운동할 수 있도록 해줌과 더불어 역류되는 용탕을 포집하거나 감속시켜줄 수 있는 구조로 되어야 한다.

그리고 본 발명에서 제시된 실시예를 참고로 하거나 시행착오를 통해서 통상의 기술자들이라면 주입장치에 요구되는 기준에 부합되도록 상기 제한된 틈새의 구조를 선정할 수가 있다.

물론 상기 제한된 틈새의 구조설계는 꼭 제3도에서는 도시된 형상으로 해야 할 필요는 없고 여러가지로 변화시켜 줄 수가 있는 바, 예를 들어 상기 공급파이프의 배출구끝이, 확대되거나 또는 축소되도록 해줄 수도 있고, 이에 따라 상기 주입통로나 가이드튜브에도 상기 공급파이프가 전진하기 전에 상기 확대된 부위를 감싸주도록 그 내부에 오목부를 형성시켜줄 수도 있으며, 이때 상기 오목부에는 상기 확대부주의로 세척용 충전가스가 자유롭게 빠져나갈 수 있도록 틈새가 형성되어야 한다.

그리고 상기 확대부는 상기 오목부의 하류쪽 즉 오목부가 형성되지 않은 부위에 긴밀하게 접촉되도록 해서 상기 공급파이프가 주입을 개시하기 위해 전진하게 될 때 용탕이 역류하는 것을 저지하기 위한 수단으로 작용할 수 있도록 되어야 한다.

또한 상기 공급파이프에 부착되는 슬리이브에도 상기에서와 같이 확대부를 형성시켜줄 수도 있다.

이상의 설명에서와 같은 본 발명의 특징은 역류되는 용탕저지수단과 섬유재질의 슬리이브 및 유연한 흑연재질로된 일련의 밀봉링을 갖춘 구조인 바 이들 각 수단들은 각각 별개의 사용될 수도 있고 서로 조합되게 사용될 수도 있다.

본 발명에 따른 주입장치는 각종 가스나, 분말이 혼입된 가스를 레이들과 같은 용기에 채워진 용탕에다 주입시켜주는데 사용할 수 있는 바, 상기 용탕은 철계 또는 비철계금속이고, 상기 주입물질들은 용탕을 레이들로부터 금형에 주입하기전에 용탕의 온도 및 조성을 균일하게 만들어주거나 또는 용탕의 화학적 조성을 변화시켜 주기 위해 사용되게 된다.

Claims (12)

1. 용탕이 들어 있는 용기안으로 가스등과 같은 물질을 주입할 수 있도록 처음에는 폐쇄된 하나이상의 주입통로(12)를 구비한 노즐블럭(11)과, 주입을 개시하기 위해 상기 주입통로내에서 전진하여 이 주입통로를 개방시키기 위해 노즐블럭(11)내에 있으면서 용탕내로 주입물질이 직접 통과될 수 있도록 선단에 개구부를 갖춘 공급파이프(114)와, 이 공급파이프(114)가 분사위치로 전진하기 이전에 유출된 가스의 배출을 위한 유동통로와 공급파이프(114)사이에 있는 틈새(120,140)로 구성된 주입장치에 있어서, 상기 공급파이프(114)에는 주입통로안에서 주입위치로 전진이동할 때 틈새(120,140)로 용탕이 역류하는 것을 막아주는 용탕포집수단(135)이 구비되되, 이 용탕포집수단(135)은 상기 주입통로와 공급파이프(114)의 각 배출구 끝부위 근처에 설치되면서 이 용탕포집수단(135)이 주입통로의 선단부근 또는 상기 공급파이프 외측에서 상호 수축작용을 하는 노즐블럭의 선단의 배출구에 인접한 연장부(136)를 구비한 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 틈새(120,140)가 상기 공급파이프(114)의 내부에 구비된 가스통로(132)의 유동단면적보다 지나치게 작지 않은 유동단면적을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주입통로(114)가 전진하기 전에 이 공급파이프(114)에서 직경이 감소되어 형성된 연장부(137)가 상기 슬리이브(136)내에 위치하게 되고, 이 연장부(137)에는 가스가 자유롭게 배출되도록 틈새(140)를 갖추며, 상기 파이프(114)가 전진이동할 때 상기 연장부(137)보다 직경이 큰 파이프의 요부는 상기 슬리이브(136)내로 이동되어 상기 틈새(140)를 제한하도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
4. 제1항과 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프(114)의 입구근처에는 상기 파이프(114)가 그 주입위치로 전진이동할 때 통로와 공급파이프(114)사이의 틈새를 밀봉시켜 줄 수 있도록 다수개로 압축가능하면서 유연한 흑연재질의 밀봉링(128)을 갖춘 밀봉수단(127)이 설치된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 밀봉링(128)이 상기 파이프(114)의 입구주위의 통로 끝부위에 위치된 환형상의 목부위(130)내부를 밀봉시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 밀봉링(128)이 상기 주입통로와 공급파이프(114)사이의 각기 대향되는 접촉부에서 길이방향으로 압축될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 공급파이프(114)가 주입을 위해 주입통로를 개방시키도록 전진될 때 일정한 거리만큼 이동할 수 있도록 되고, 상기 공급파이프(114)가 전진될 때 상기 밀봉링(128)들이 상기 헤드부(122)의 전면부와 목부위(130)의 접촉부사이에서 길이방향으로 압축되면서 가로방향으로 팽창되어져 확대공간인 목부위(130)를 보다 긴밀하게 밀봉시켜주도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
8. 제1항과 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급파이프(14)의 입구에 압축가능하면서도 섬유내화재 재질의 내부실린더(31)가 고정설치된 밀봉수단(26)이 구비되고, 이 밀봉수단(26)이 상기파이프(14)가 그 주입위치로 전진이동할 때 이 공급파이프(14)와 주입통로(12)사이의 공간을 밀봉시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 밀봉수단(26)이 상기 주입통로(12)끝부위의 상기 파이프(14)주위에 형성된 환형상공간을 밀봉시켜주도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 섬유질의 내부실린더(31)가 상기 주입통로(12)와 공급파이프(14)가 서로 대향되게 접촉되는 각 접촉부(33,35)사이에 설치되어 상기 공급파이프(14)가 전진될 때 이들 접촉부(33,35)사이에서 길이방향으로 압축될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 공급파이프(14)가 주입통로(12)를 개방시키기 위해 전진될 때 일정길이로 이동함으로써 상기 내부실린더(31)가 상기 양 접촉부(33,35) 사이에서 길이방향으로 압축되면서 가로방향으로 팽창되어 이들(33,35)사이에 형성된 공간을 밀봉시켜 주도록 된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 섬유재질의 내부실린더(31)가 탄성을 갖도록 슬릿트가 형성된 금속제 외부실린더(32)에 의해 상기 공급파이프(14)에 체결된 것을 특징으로 하는 밀봉주입장치.

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