KR101899287B1 - 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치 - Google Patents

주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 주물모래를 생산하기 위해서는 원료모래에 대한 세척과 헹굼 등의 과정과 세척된 모래에 대하여 가열시켜 건조하는 과정이 필요하며, 이렇게 가열건조된 모래에 대하여는 냉각 및 선별은 물론 미분가루를 제거하는 공정이 필요한데, 본 발명은 주물모래 생산과정에서 가열건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 장치로서, 하나의 장치로 냉각공정, 선별공정 및 미분제거공정을 동시에 수행하도록 함으로써 주물모래 생산에 따른 설비투자비용은 물론 생산시간, 인건비 및 에너지비용 등을 크게 절감할 수 있게 된다. 이를 위하여 본 발명은 건조기로부터 이송되는 상기 가열건조된 모래를 하방으로 낙하시키는 모래투입구, 상기 모래투입구에서 낙하되는 상기 가열건조된 모래를 냉각시키면서 입자크기에 따라 선별하는 냉각선별기 및 상기 냉각선별기에서 발생되는 미분을 흡입하여 배출하는 미분흡입기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치{Cooling, Sorting and Dust Collecting Apparatus for Molding Sand}
본 발명은 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에 관한 것이다. 주물모래를 생산하기 위해서는 원료모래에 대한 세척과 헹굼 등의 과정과 세척된 모래에 대하여 가열시켜 건조하는 과정이 필요하며, 이렇게 가열, 건조된 모래에 대하여는 냉각 및 선별은 물론 미분가루를 제거하는 공정이 필요한데, 본 발명은 주물모래 생산과정에서 가열, 건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주조법은 금속을 용융점 온도까지 가열시켜 용융금속을 형성시킨 다음, 제조하고자 하는 제품의 모양과 동일하게 형성된 주형 속에 용융금속을 부어 넣고, 주형의 내부에서 용융금속을 냉각 및 응고시킴으로서 주물제품을 제조하는 방법으로서 금속가공의 중요분야를 차지하고 있다.
이와 같은 주조법에서 성형용 틀의 역할을 하는 주형재료로 가장 널리 사용되는 것은 내화성이 우수한 규사 즉 모래를 그 주성분으로 하는 주물사(주물모래)이다. 주물모래로 주형을 만드는 과정을 간략하게 살펴보면, 약 20∼70 메쉬(Mesh) 안팎의 입자크기를 가지는 모래에 점결제인 점토를 4∼8%, 수분을 2∼6% 가량 첨가하여 생형용 주물모래를 제작한 다음, 원형(原型)이 놓인 주조용 틀의 내부로 넣어 단단하게 다져 굳힘으로서 주형을 완성시키게 된다.
이와 같은 주물모래로는 전술한 바와 같이 규사 즉 모래가 널리 사용되고 있다. 그러나 강이나 바다에서 채취한 원료모래는 형태가 거칠고, 부정형이고, 유동성이 부족하며, 충진성이 나쁘다. 이 때문에 모래표면에 묻은 이물질 제거와 부정형의 표면을 부드럽게 하는 마광과정을 충분히 거쳐야 하는데, 마광과정을 거치지 않은 규사를 이용하여 주형을 만들게 되면 주형의 표면이 거칠기 때문에 이를 이용하여 만든 주조품 또한 표면이 거칠게 나온다. 이런 주물모래를 이용하여 생산된 주조품에 대하여는 후공정으로 연마공정을 보강해야 하므로 인력투입 부담이 커지게 되므로 바다 또는 강에서 채취한 원료모래 그대로는 주물모래로 사용할 수 없다.
따라서 원료모래를 주물모래로 만들기 위해서는 모래의 표면에 붙어있는 이물질의 제거는 물론 부정형의 날카로운 모서리들을 제거해주어 부드러운 표면을 갖는 공정 즉 마광과정을 거쳐서 세척사로 만들어 줘야만 한다. 마광과정을 거친 세척사는 이를 건조시켜 모래 표면을 수지로 코팅을 해주는 RCS사(Resin Coated Sand)로 만들어 주게 되고, 이 RCS사를 비로소 주물모래로 쓰는 것이다.
한편 마광과정을 거치면서 표면의 이물질 등이 제거된 원료모래에는 마광과정에서 떨어져 나온 이물질과 흙 등이 섞여있기 때문에 건조하기 전에 헹굼 작업을 통하여 이물질과 흙 성분을 분리해서 깨끗하게 해주어야 한다. 마광공정을 거쳤다 하더라도 헹굼 작업이 안 된 모래를 그대로 건조시키게 되면 모래 속에 흙과 이물질이 섞여있는 상태이기 때문에 주물공정에서 불량이 발생하게 된다. 따라서 품질 좋은 주물용 모래를 생산하기 위해서는 마광공정 후에 깨끗하게 헹궈주는 헹굼 공정을 거쳐야 한다.
그러나 이러한 마광, 세척 및 헹굼 공정을 거친 원료모래들은 물에 의하여 젖어있는 상태이기 때문에 건조가 필요한데, 자연건조를 하게 되면 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 넓은 면적의 건조장이 필요하기 때문에 부지확보 등을 위하여 비용이 많이 소요되게 된다. 또한 빠른 건조를 위해 수시로 뒤섞어줘야 하므로 인건비나 장비운영비 등이 많이 들어가서 생산단가가 올라갈 수밖에 없다. 따라서 대부분 인공적으로 가열시켜 건조시키는 방법을 사용하게 된다.
이렇게 인공적인 가열과정을 거쳐서 건조된 원료모래는 다음 공정 즉 모래표면을 수지로 코팅을 해주는 코팅공정을 수행해야 하는데, 코팅을 위해서는 다시 상온으로 냉각시켜야 하는 냉각공정과, 적정한 입자크기의 모래들로만 선별하는 선별공정 및 모래에 섞인 미분가루들을 제거해 주는 미분제거공정을 거쳐야 하는데, 이를 위한 냉각장치, 선별장치 및 미분제거장치가 각각 필요하게 된다. 그러나 이러한 과정을 일일이 거치는 데는 시간이 많이 소요되고 각각의 장치를 설치 및 가동하는데 따른 설비투자비용, 에너지비용 및 인건비가 많이 소요되는 문제점이 있어왔다.
상술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는 주물모래 생산과정 중 건조공정에서 인위적으로 가열시킴으로서 가열, 건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 것을 목적으로 하는 장치로서, 하나의 장치로 냉각공정, 선별공정 및 미분제거공정을 동시에 수행하도록 함으로써 주물모래 생산에 따른 설비투자비용, 시간, 인건비 및 에너지비용 등을 절감할 수 있게 된다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는, 주물모래 생산과정에서 가열, 건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 장치로서, 건조기로부터 이송되는 상기 가열건조된 모래를 하방으로 낙하시키는 모래투입구, 상기 모래투입구에서 낙하되는 상기 가열건조된 모래를 냉각시키면서 입자크기에 따라 선별하는 냉각선별기 및 상기 냉각선별기에서 발생되는 미분을 흡입하여 배출하는 미분흡입기를 포함하며, 상기 냉각선별기는, 길이방향 일면 전체가 개방된 사각기둥 모양으로서 개방된 면의 반대쪽에는 밀폐된 에어덕트가 길이방향을 따라 형성되어 있어 너비방향 단면이 “ㅂ” 자 형상인 하우징과, 제1스크린, 제2스크린, 에어베드 및 진동모터를 포함하며, 상기 하우징은, 상기 개방된 면이 상면이 되고, 길이방향을 따라 경사지도록 다수의 지지대에 의하여 지지되되 상기 모래투입구 아래쪽이 높은 쪽이 되도록 하고, 낮은 쪽의 너비방향 일면에는 규사배출구를 포함하고 있으며, 상기 제1스크린은, 상기 가열건조된 모래에서 불순물을 걸러내고 하방으로 낙하시킬 수 있도록 제1크기를 갖는 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 개방된 면의 절반 길이를 덮을 수 있는 크기로 상기 개방된 면에 착탈 가능하게 설치되고, 일 측면에 불순물 배출구를 포함하고 있으며, 상기 제2스크린은, 상기 가열건조된 모래 중 일정크기 미만은 하방으로 낙하시키고 상기 일정크기 이상은 걸러낼 수 있도록 제2크기를 갖는 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 개방된 면과 같은 크기로 상기 제1스크린과 상기 에어덕트 사이에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제2크기는 상기 제1크기 보다 작으며, 상기 에어덕트는, 일 측면에 냉각에어 인입구가 형성되어 있고, 상면은 상기 에어베드이며, 상기 에어베드는, 상기 규사배출구의 아래 면과 일치되는 높이이고, 상기 냉각에어를 분출시키는 다수의 에어노즐이 형성되어 있으며, 상기 다수의 에어노즐 각각은, 상단이 막혀있는 원통형으로서 하단은 상기 에어베드에 형성된 다수의 구멍 각각과 통하도록 개방되고 외부에는 나사산이 형성되어 있어 상기 다수의 구멍 각각과 나사결합으로 고정되며, 원통형의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 하방경사지게 에어배출구가 형성되어 있으며, 상기 진동모터는 상기 하우징의 길이방향 양 측면 중앙에 각각 설치되며, 상기 미분흡입기는, 상기 냉각선별기 위쪽에 설치되고, 상기 개방된 면과 평행하게 일정간격을 유지하도록 설치되는 집진후드를 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 특징들 외에 상기 다수의 에어노즐 각각은, 상단이 넓고 하단이 좁은, 역 사다리꼴 모양의 종단면을 가진 원통형인 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치로 하거나, 상기 다수의 에어노즐 각각의 상단은, 나사결합되는 차단캡에 의하여 막혀있는 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치로 하는 것도 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는 상술한 특징들에 더하여, 상기 차단캡은, 삿갓모양으로서 상기 삿갓모양의 테두리 높이가 상기 에어배출구의 출구높이 보다 낮은 것을 특징으로 하거나, 상기 차단캡은, 상기 에어노즐보다 큰 지름을 갖는 원통형으로서, 상단은 막히고 하단이 개방되고, 상단 안쪽 중심부에 상기 에어노즐과 나사결합되는 수나사부가 형성되어 있고, 원통형의 하단 높이가 상기 에어배출구의 출구높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 것도 바람직하다.
그리고 이러한 특징들에 더하여 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는 상기 에어배출구는 상기 에어베드의 하방경사 방향으로만 형성되는 것을 특징으로 하는 것도 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는 주물모래 생산과정에서 가열, 건조된 모래를 하나의 장치에서 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거할 수 있기 때문에 주물모래 생산에 따른 설비투자비용은 물론 생산시간, 인건비 및 에너지비용 등을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제1스크린에서 불순물을 걸러내서 제거해 주고, 제2스크린에서 입자크기를 선별해 주도록 하였기 때문에 불순물 제거와 선별을 동시에 수행해 낼 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라 에어덕트에 냉각에어를 인입시키고 에어덕트 상면의 에어베드 상에 다수의 에어노즐을 형성하여 냉각에어를 에어베드 위에서 분출하도록 함으로써 에어베드 위에 낙하되는 가열건조된 모래가 효과적으로 냉각될 수 있도록 하는 효과가 있다.
그리고 에어노즐을 에어베드와 나사결합되도록 함으로써 설치 및 유지보수를 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 에어노즐에 형성된 에어배출구를 안쪽에서 바깥쪽으로 하방경사지게 형성함으로써 에어베드에 낙하되는 모래가 에어덕트 속으로 침투하는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한 하우징의 양단에 진동모터를 설치하여 하우징을 진동시킴으로써 냉각, 선별 및 미분제거 효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있으며, 하우징과 평행하게 집진후드를 설치하도록 함으로써 낙하 및 진동과정에서 발생하는 미분을 효과적으로 흡수하여 배출시킬 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 에어노즐의 상단을 나사결합되는 차단캡으로 하고 차단캡의 모양을 삿갓모양으로 하거나 원통모양으로 하여 에어분출구의 출구를 가릴 수도 있고, 에어분출구의 방향을 에어베드의 하방경사 방향으로만 형성할 수도 있기 때문에 에어베드에 낙하되는 모래가 에어덕트 속으로 침투하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수도 있게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 전체적으로 보여주는 측면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 앞에서 바라다 본, D-D’부분 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 앞에서 바라다 본, E-E’부분 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, A-A’부분 단면도이다.(제2스크린이 제거된 도면)
도 5는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, A1-A1’부분 단면도이다.(제2스크린이 제거된 도면)
도 6은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, B-B’부분 단면도이다.(제1스크린이 제거된 도면)
도 7은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, B1-B1’부분 단면도이다.(제1스크린이 제거된 도면)
도 8은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, C-C’부분 단면도이다.(제1스크린 및 제2스크린이 제거된 도면)
도 9는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, C1-C1’부분 단면도이다.(제1스크린 및 제2스크린이 제거된 도면)
도 10a 내지 도 10e는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치의 에어노즐에 대한 다양한 실시예에서 에어노즐의 단면을 도시한 것이다.
이하에서 상술한 목적과 특징이 분명해지도록 본 발명을 상세하게 설명할 것이며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술 중 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
실시 예들은 여러 가지 형태로 변경을 가할 수 있고 다양한 부가적 실시 예들을 가질 수 있는데, 여기에서는 특정한 실시 예들이 도면에 표시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 실시 예들을 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 실시 예들의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경이나 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 구분하여 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 즉 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있으며, 실시 예들에 대한 설명 가운데 사용될 수 있는 “포함 한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 발명된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 전체적으로 보여주는 측면도이다. 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치는 주물모래 생산을 위한 세척 및 건조공정을 거치는 과정에서 고온으로 가열, 건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 장치로서, 도 1에서 보는 바와 같이, 건조기(미도시)로부터 이송되는 가열건조된 모래를 하방으로 낙하시키는 모래투입구(100), 상기 모래투입구(100)에서 낙하되는 상기 가열건조된 모래를 냉각시키면서 입자크기에 따라 선별하는 냉각선별기(200) 및 상기 냉각선별기(200)가 상기 가열건조된 모래를 냉각 및 선별하는 과정에서 진동 등에 의하여 발생되는 미분을 흡입하여 배출하는 미분흡입기(300)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 모래투입구(100)는 상기 건조기(미도시)에 직접 연결되는 구조로도 가능하며, 상기 건조기에서 별도의 이송수단(미도시)을 통하여 모래가 이송되도록 하고 상기 이송수단의 말단부에 상기 모래투입구(100)가 연결되는 구조로 하는 것도 가능하다. 도 1에서 보는 바와 같이 상기 모래투입구(100)는 상기 냉각선별기(200)의 한 쪽 끝 부분 위에서, 고온으로 가열건조된 모래를 지속적으로 자연 낙하시키는 방법으로 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 미분흡입기(300)는 상기 냉각선별기(200) 위쪽에 설치되도록 하되, 상기 냉각선별기(200)의 상면과 평행하게 일정간격을 유지하도록 설치되는 집진후드(310)를 하나 이상 포함하도록 하고, 상기 집진후드(310)는 집진덕트(320)에 연결되며, 상기 집진덕트(320)의 종단에는 집진펌프(미도시)를 포함하는 집진기(미도시)가 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
한편 상기 냉각선별기(200)는 길이방향 일면 전체가 개방된 금속재질의 사각기둥 모양으로서, 개방된 면의 반대쪽 면에는 밀폐된 에어덕트(250)가 길이방향을 따라 형성되어 있어, 그 너비방향 단면이 “ㅂ” 자 형상인 하우징(210)과, 제1스크린(220), 제2스크린(230), 에어베드(240) 및 진동모터(270)를 포함하되, 상기 하우징(210)은, 상기 개방된 면이 상면이 되고, 길이방향을 따라 경사지도록 다수의 지지대(260)에 의하여 지지되되 상기 모래투입구(100) 아래쪽이 높은 쪽이 되도록 하고, 그 반대쪽에 있는 낮은 쪽의 너비방향 일면에는 규사배출구(280)를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 앞에서 바라다 본, D-D’부분(도 1 참조) 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 앞에서 바라다 본, E-E’부분(도 1 참조) 단면도인데, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이 제1스크린(220) 및 제2스크린(230)을 제외한 상기 하우징(210)의 단면은, 상기 에어덕트(250) 및 상기 에어베드(240)로 인하여 대략 “ㅂ” 자 모양으로 되는 것을 알 수 있다.
그리고 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 상기 다수의 지지대(260)에는, 상기 진동모터(270)에 의하여 상기 하우징(210)을 진동시킬 때 진동이 원활하게 될 수 있도록, 스프링(262)가 더 포함되도록 하고, 상기 다수의 지지대(260) 하부에는, 상기 다수의 지지대(260)에 대한 견고성을 제고할 수 있도록 상기 다수의 지지대(260) 상호간을 연결해주는 연결부재(261)를 더 포함하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 진동모터(270)는 상기 하우징(210)의 양 측면 중간에 각각 설치되도록 하고, 양쪽의 진동모터 각각은 같은 주기 및 같은 방향으로 동시에 진동되도록 하는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 하방경사진 상기 하우징(210)을 위쪽을 향하여 진동의 힘이 가해지도록 하는 것이 좋은데, 이는 상기 제1스크린(220), 상기 제2스크린(230) 및 상기 에어베드(240) 위에 쌓여서 흘러내리는 상기 가열건조된 모래가 가급적 천천히 흘러내리면서 충분한 시간동안 냉각되도록 하기 위함이다.
그리고 도 4는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, A-A’부분(도 1 참조) 단면도로서 상기 제2스크린(230)이 제거된 도면이며, 도 5는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, A1-A1’(도 4 참조)부분 단면도로서 이 또한 상기 제2스크린(230)이 제거된 도면이다. 이하에서는 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 제1스크린(220)에 대하여 설명한다. 도면에서 보는 바와 같이 상기 제1스크린(220)은, 상기 가열건조된 모래에서 불순물을 걸러내고 모래만 하방으로 낙하시킬 수 있도록, 제1크기(223)를 갖는 금속재질의 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 하우징(210)의 상부에, 개방된 면의 절반 길이를 덮을 수 있는 정도의 크기로, 상기 하우징(21)에 착탈 가능하게 설치되고, 일 측면에는 불순물 배출구(221)를 포함하도록 하는 것이 바람직한데, 낙하되는 모래 및 불순물이 바깥으로 넘쳐나지 않도록 상기 제1스크린(220)의 네 변의 테두리에는 일정높이의 울타리(222)를 형성하도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 모래투입구(100)에서 낙하되는 가열건조된 모래는 가장 먼저 상기 제1스크린(220)위에 쏟아지게 되며, 상기 제1스크린(220)은 상기 진동모터(270)의 진동에 의하여 상기 하우징(210)의 진동과 함께 진동하게 되며, 상기 제1스크린(220) 위에 낙하되는 가열건조된 모래는 진동에 의하여 더욱 원활하게 상기 제1스크린(220)의 하방으로 자연낙하하게 되는데, 이 과정에서 상기 제1크기(223)를 넘어가는 불순물들은 낙하하지 않고 상기 제1스크린(220) 위에 남게 되며 경사진 상기 제1스크린(220)의 표면을 따라 내려오다가 상기 불순물 배출구(221)를 통하여 바깥쪽으로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 제1스크린(200) 위에 쌓여있거나 하방으로 낙하하는 가열건조된 모래는, 하방에 위치하는 상기 에어덕트(250), 상기 에어베드(240) 및 제2스크린(230)을 거쳐서 올라오는 냉각에어에 의하여 냉각이 된다.
한편 도 6은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, B-B’부분(도 1 참조) 단면도로서 상기 제1스크린(220)이 제거된 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, B1-B1’(도 6 참조)부분 단면도로서 이 또한 상기 제1스크린(220)이 제거된 도면이다. 이하에서는 도 1, 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 제2스크린(230)에 대하여 설명한다. 도면에서 보는 바와 같이 상기 제2스크린(230)은, 상기 가열건조된 모래 중 일정크기 즉 제2크기(233) 미만은 하방으로 낙하시키고 상기 제2크기(233) 이상은 걸러낼 수 있도록 상기 제2크기(233)를 갖는 금속재질의 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 하우징(210)의 개방된 면과 같은 크기로, 상기 제1스크린(220)과 상기 에어덕트(250) 사이에 착탈 가능하게 설치되도록 하되, 상기 제2크기(233)는 상기 제1크기(223) 보다 작은 크기로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 상기 제1스크린(220)에서 불순물이 걸러져서 내려오는 가열건조된 모래는 상기 제2스크린(230) 위에 쏟아지게 되며, 상기 제2스크린(230) 또한, 상기 진동모터(270)의 진동에 의하여 상기 하우징(210)의 진동과 함께 진동하게 되며, 상기 제2스크린(220) 위에 낙하되는, 불순물이 제거된 가열건조된 모래는 진동에 의하여 더욱 원활하게 상기 제2스크린(220)의 하방으로 낙하하게 되는데, 이 과정에서 상기 제2크기(233)를 넘어가는 모래는 낙하하지 않고 상기 제2스크린(230) 위에 남게 되어 하방경사방향으로 흐르게 되며, 상기 제2크기(233) 이하의 모래만 상기 제2스크린(230)을 통과하여 하방에 있는 상기 에어베드(240) 위로 떨어지게 된다. 이 과정에서 상기 제2스크린(230) 위에서 쌓여있거나, 하방으로 낙하하는 가열건조된 모래는, 하방에 위치하는 상기 에어덕트(250) 및 상기 에어베드(240)를 거쳐서 올라오는 냉각에어에 의하여 냉각이 된다. 이렇게 상기 제2스크린(220)을 통하여 일정한 입자크기 이내의 모래를 선별하는 이유는 주물용 모래는 너무 작거나 크면 안되고 일정한 입자크기 이내여야 하기 때문인데 통상적으로 20 내지 70 매쉬 내외가 적정하나 주물의 종류에 따라 그 크기범위가 달라질 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 제2스크린(230)은 입자크기가 일정크기를 초과하는 모래들을 걸러내는 역할을 한다. 그러나 주물모래로 사용하기 위해서는 일정크기 이하의 미분들 또한 제거되어야 한다. 따라서 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에서는 미분의 제거 또한 효과적으로 수행할 수 있는 구조를 제공하고 있는데, 진동하는 상기 제1스크린(220) 및 상기 제2스크린(230)을 거쳐서 낙하하는 상기 가열건조된 모래들은 진동 및 낙하과정에서 모래에 섞여있는 미분들이 비산하게 되며, 비산하는 미분들은 자체 온도에 의하여, 그리고 상기 에어덕트(250) 및 상기 에어베드(240)를 거쳐서 올라오는 냉각에어에 의하여 상기 하우징(210)의 위쪽으로 상승하게 된다. 이렇게 상승되는 비산먼지들은 상기 하우징(210)과 평행하게 설치되는 상기 미분흡입기(300)의 집진후드(310) 속으로 빨려 들어가게 된다. 즉, 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에서는 상기 제1스크린(220) 및 상기 제2스크린(230)의 매쉬망을 통하여 냉각에어가 위쪽으로 상승하게 되며, 가열건조된 모래를 하방으로 원활히 낙하시키기 위하여 상기 진동모터(270)가 상기 하우징(210)에 진동을 가하게되는데, 이러한 작용들이 미분들을 비산시키고 이를 원활하게 상승시키며, 상승되는 미분들은 상기 미분흡입기(300)가 빨아들이는 구조이기 때문에, 상술한 바와 같이 하나의 장치로 냉각, 선별 및 미분흡입을 동시에 효과적으로 수행할 수가 있는 것이다.
한편, 상기 제2스크린(230)에서 선별되어 하방으로 낙하하는 가열건조된 모래는 상기 에어베드(240) 위로 낙하하여 쌓이게 되고, 상기 에어베드(240)의 진동에 의하여 하방경사 방향으로 흐르게 된다. 이와 관련해서는 도 1, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 위에서 바라다 본, C-C’부분(도 1 참조) 단면도로서 상기 제1스크린(220) 및 상기 제2스크린(230)이 제거된 도면이며, 도 9는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치를 옆에서 바라다 본, C1-C1’부분(도 8 참조) 단면도로서 이 또한 상기 제1스크린(220) 및 상기 제2스크린(230)이 제거된 도면이다. 위의 도면들에서 보는 바와 같이 상기 에어베드(240)는 상기 에어덕트(250)의 상면이 된다. 또한 상기 에어베드(240)는 상기 규사배출구(280)의 아래 면과 일치되는 높이이고, 상기 에어베드(240)의 표면에는 상기 냉각에어를 분출시키는 다수의 에어노즐(241)이 형성된 금속재질로 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 에어덕트(250)의 일 측면에는 냉각에어 인입구(251)가 형성되도록 하고, 상기 냉각에어 인입구(251)는 냉각에어 발생장치(미도시)와 연결되도록 하여 상기 냉각에어 발생장치가 지속적으로 냉각에어를 공급하도록 하고, 공급되는 냉각에어가 상기 에어덕트(250)를 거쳐 상기 다수의 에어노즐(241) 각각을 통하여 상기 에어베드(240) 표면으로 분출되도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 제2스크린(230)에서 낙하하여 상기 에어베드(240)에 쌓이는 가열건조된 모래는 상기 에어덕트(250)에 공급된 냉각에어에 의하여 냉각된 상기 에어베드(240)의 표면과 닿으면서 냉각됨은 물론 상기 다수의 에어노즐(241) 각각에서 분출되는 냉각에어에 의하여 빠르게 냉각될 수 있게 되며, 진동에 의하여 상기 에어베드(240)의 하방경사 방향으로 흐르면서 계속하여 냉각되게 되는데, 냉각된 모래가 제일 아래쪽으로 흘러내려오면 상기 규사배출구(280)를 통하여 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 규사배출구(280)를 통하여 외부로 배출되는 모래는 냉각 및 미분제거가 완료됨은 물론 일정크기 이하로 선별된 모래가 될 것이다.
한편 도 10a 내지 도 10e에는 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에서 사용되는 상기 에어노즐(241)의 다양한 실시예에 대한 단면도가 도시되어 있다. 먼저 도 10a에서 보는 바와 같이 상기 다수의 에어노즐(241) 각각은, 상단이 막혀있는 원통형으로서 하단은 상기 에어베드(240)에 형성된 다수의 구멍 각각과 통하도록 개방되고 외부에는 나사산이 형성되어 있어 상기 다수의 구멍 각각과 나사결합(S)으로 고정되며, 원통형의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 하방경사지게 에어배출구(242)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에서는 상기 에어노즐(241)에 형성되는 상기 에어배출구(242)를 원통형의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 하방경사지게 형성되도록 함으로써 위에서 부터 쏟아져 내려오는 가열건조된 모래가 상기 에어배출구(242)를 통하여 상기 에어덕트(250) 내부로 침투하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 도 10b에서 보는 바와 같이 하는 것도 가능한데, 도 10b에서 보는 바와 같이 상기 다수의 에어노즐(241) 각각은, 상단이 넓고 하단이 좁은, 역 사다리꼴 모양의 종단면을 가진 원통형으로 하게 되면, 상기 에어배출구(242)의 경사도가 더욱 가파러 질뿐만 아니라 에어노즐(241)의 상단부가 일종의 지붕역할을 하기 때문에 위에서 부터 쏟아져 내려오는 가열건조된 모래가 상기 에어덕트(250) 내부로 침투하는 것을 더욱 효과적으로 예방할 수 있게 된다.
또한 상기 에어노즐(241)의 구조를 도 10c와 같이 하는 것도 바람직한데, 도 10c에서 보는 바와 같이 상기 에어노즐(241)은 아래위가 개방된 원통형 구조로 하고, 원통형의 상부 안쪽에 암나사부를 형성하고, 수나사부가 형성된 차단캡(243a)을 나사결합(S)시키는 구조로 되어 있다. 이렇게 하는 경우 상기 에어노즐(240)이 막히거나 하는 경우에 용이하게 유지보수를 할 수 있을 뿐만 아니라 상기 차단캡(243a)의 외경을 크게 하는 경우 일종의 지붕역할을 하여 상기 에어배출구(242)를 통하여 모래가 침입하는 것을 더욱 효과적으로 예방할 수 있다.
도 10d 및 도 10e에는 상기 차단캡(243)의 또 다른 실시예가 도시되어 있는데, 도 10d에서 보는 바와 같이 상기 차단캡(243)은, 삿갓모양(243b)으로 할 수도 있는데, 이 경우 상기 에어베드(240)표면에서부터 상기 삿갓모양(243b)의 테두리 높이(h2)는 상기 에어배출구(242)의 출구높이(h1) 보다 낮게 하는 것이 바람직한데, 이렇게 하는 경우 삿갓모양 지붕에 의하여 상기 에어배출구(242)로 모래가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 에어배출구(242)를 통하여 분출되는 냉각에어가 상기 삿갓모양(243b)의 안쪽에서 모아지므로 냉각에어가 상기 에어베드(240) 표면 쪽으로 더 집중되게 분출되어 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
또한 도 10e에서 보는 바와 같이 상기 차단캡(243)을, 상기 에어노즐(241)보다 큰 지름을 갖는 원통형차단캡(243c)으로서, 상기 원통형차단캡(243c)의 상단은 막히고 하단이 개방되며, 상단 안쪽 중심부에 상기 에어노즐(241)과 나사결합(S)되는 수나사부가 형성되는 모양으로 하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 원통형차단캡(243c)의 하단 높이(h2)가 상기 에어배출구(242)의 출구높이(h1)보다 낮게 하는 것이 바람직한데, 이렇게 하면, 상기 원통형차단캡(243c)에 의하여 상기 에어배출구(242)로 모래가 침투하는 것을 더욱 효과적으로 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 에어배출구(242)를 통하여 분출되는 냉각에어가 상기 상기 원통형차단캡(243c)의 안쪽에서 모아져서 하방으로 내려오므로 냉각에어가 상기 에어베드(240) 표면 쪽으로 더 집중되게 분출되어 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
한편 본 발명에 의한 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치에서는 상기 에어노즐(241)에 형성되는 상기 에어배출구(243)를 상기 에어베드(240)의 하방경사 방향으로만 형성되도록 하는 것도 가능한데, 이렇게 하게 되면 가열건조된 모래가 상기 에어베드(240)의 하방경사 방향으로 흐르다가 상기 에어배출구(243)로 침입하는 것을 매우 효과적으로 예방할 수 있다.
상술한 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 모래투입구
200 냉각선별기
210 하우징 220 제1스크린
230 제2스크린 240 에어베드
250 에어덕트 260 지지대
270 진동모터 280 규사배출구
300 미분흡입기
310 집진후드 320 집진덕트

Claims (6)

  1. 주물모래 생산과정에서 가열건조된 모래를 냉각시키면서, 입자크기에 따라 선별함과 동시에 미분가루를 제거하기 위한 장치로서, 건조기로부터 이송되는 상기 가열건조된 모래를 하방으로 낙하시키는 모래투입구, 상기 모래투입구에서 낙하되는 상기 가열건조된 모래를 냉각시키면서 입자크기에 따라 선별하는 냉각선별기 및 상기 냉각선별기에서 발생되는 미분을 흡입하여 배출하는 미분흡입기를 포함하며;
    상기 냉각선별기는, 길이방향 일면 전체가 개방된 사각기둥 모양으로서 개방된 면의 반대쪽에는 밀폐된 에어덕트가 길이방향을 따라 형성되어 있어 너비방향 단면이 “ㅂ” 자 형상인 하우징과, 제1스크린, 제2스크린, 에어베드 및 진동모터를 포함하되,
    - 상기 하우징은, 상기 개방된 면이 상면이 되고, 길이방향을 따라 경사지도록 다수의 지지대에 의하여 지지되되 상기 모래투입구 아래쪽이 높은 쪽이 되도록 하고, 낮은 쪽의 너비방향 일면에는 규사배출구를 포함하고 있으며,
    - 상기 제1스크린은, 상기 가열건조된 모래에서 불순물을 걸러내고 하방으로 낙하시킬 수 있도록 제1크기를 갖는 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 개방된 면의 절반 길이를 덮을 수 있는 크기로 상기 개방된 면에 착탈 가능하게 설치되고, 일 측면에 불순물 배출구를 포함하고 있으며,
    - 상기 제2스크린은, 상기 가열건조된 모래 중 일정크기 미만은 하방으로 낙하시키고 상기 일정크기 이상은 걸러낼 수 있도록 제2크기를 갖는 매쉬망이 형성되어 있고, 상기 개방된 면과 같은 크기로 상기 제1스크린과 상기 에어덕트 사이에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 제2크기는 상기 제1크기 보다 작으며,
    - 상기 에어덕트는, 일 측면에 냉각에어 인입구가 형성되어 있고, 상면은 상기 에어베드이며,
    - 상기 에어베드는, 상기 규사배출구의 아래 면과 일치되는 높이이고, 상기 냉각에어를 분출시키는 다수의 에어노즐이 형성되어 있으며,
    - 상기 다수의 에어노즐 각각은, 상단이 막혀있는 원통형으로서 하단은 상기 에어베드에 형성된 다수의 구멍 각각과 통하도록 개방되고 외부에는 나사산이 형성되어 있어 상기 다수의 구멍 각각과 나사결합으로 고정되며, 원통형의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 하방경사지게 에어배출구가 형성되어 있으며,
    - 상기 진동모터는 상기 하우징의 길이방향 양 측면 중앙에 각각 설치되며;
    상기 미분흡입기는, 상기 냉각선별기 위쪽에 설치되고, 상기 개방된 면과 평행하게 일정간격을 유지하도록 설치되는 집진후드를 하나 이상 포함하고; 있는 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 에어노즐 각각은, 상단이 넓고 하단이 좁은, 역사다리꼴 모양의 종단면을 가진 원통형인 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 에어노즐 각각의 상단은, 나사결합되는 차단캡에 의하여 막혀있는 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차단캡은, 삿갓모양으로서 상기 삿갓모양의 테두리 높이가 상기 에어배출구의 출구높이 보다 낮은 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
  5. 제3항에 있어서,
    상기 차단캡은, 상기 에어노즐보다 큰 지름을 갖는 원통형으로서, 상단은 막히고 하단이 개방되고, 상단 안쪽 중심부에 상기 에어노즐과 나사결합되는 수나사부가 형성되어 있고, 원통형의 하단 높이가 상기 에어배출구의 출구높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어배출구는 상기 에어베드의 하방경사 방향으로만 형성되는 것을 특징으로 하는 주물모래의 냉각, 선별 및 미분제거를 위한 장치
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