KR20220064089A - Hopper for material powder - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원료분말용 호퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 종류의 원료분말을 저장하여 배출시킬 때 편석 발생을 억제할 수 있는 원료분말용 호퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a hopper for raw material powder, and more particularly, to a hopper for raw material powder capable of suppressing segregation when discharging and storing different types of raw material powder.
철계 구조용 부품을 분말야금공법으로 생산하는 경우에 철분말의 기계적 특성을 향상시키기 위하여 구리나 니켈 등과 같은 하나 이상의 합금원소를 첨가하여 함께 사용하게 된다.When iron-based structural parts are produced by powder metallurgy, one or more alloying elements such as copper or nickel are added and used together to improve the mechanical properties of iron powder.
철분말에 합금원소를 첨가하는 방식은 일반적으로 철계 분말에 합금원소 분말을 혼합하여 사용하는 혼합방식과 철분말과 합금원소를 합금화하여 사용하는 합금방식이 사용되고 있다.As for the method of adding an alloying element to the iron powder, a mixing method in which an alloying element powder is mixed with an iron-based powder and an alloying method in which the iron powder and an alloying element are alloyed are generally used.
이때, 혼합방식은 철분말을 원하는 종류 및 함량의 합금원소 분말과 물리적으로 혼합하는 방식이고, 합금방식은 원하는 조성으로 합금화된 용탕을 분무 방식으로 분말화 하는 방식이다.At this time, the mixing method is a method of physically mixing the iron powder with the alloy element powder of a desired type and content, and the alloying method is a method of powdering the molten metal alloyed with a desired composition by a spray method.
그래서, 합금방식은 모든 분말 입자가 동일한 조성을 가지기 때문에 편석의 우려가 없지만, 분말에 포함된 합금원소의 고용강화 효과로 인해 압축성이 떨어지게 되며, 분말 제조에 고가의 비용이 소모되는 단점이 있다.Therefore, in the alloying method, there is no concern of segregation because all powder particles have the same composition, but the compressibility is deteriorated due to the solid solution strengthening effect of the alloying elements contained in the powder, and there is a disadvantage in that expensive costs are consumed in powder manufacturing.
반면에, 혼합방식은 서로 다른 크기, 형상, 밀도를 가진 구성 입자들을 호퍼에서 투입하여 단순히 물리적으로 혼합한 것에 불과하기 때문에 제조 비용이 저렴하고 압축성이 양호하지만 취급 과정에서 발생하는 편석 문제에서 자유롭지 못한 단점이 있다.On the other hand, the mixing method has low manufacturing cost and good compressibility, but it is not free from segregation problems that occur in the handling process because it is merely physically mixing constituent particles of different sizes, shapes, and densities in a hopper. There are disadvantages.
혼합방식시 발생되는 편석은 성형체를 소결하는 과정에서 부품의 치수 편차 및 기계적 특성 편차를 발생시키게 된다.Segregation generated during the mixing method causes dimensional deviations and mechanical properties deviations of parts during the sintering of the molded body.
한편, 도 1은 일반적인 혼합방식에 적용되는 원료분말용 호퍼를 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 원료분말이 저장되는 내부공간이 마련되고, 원통형으로 형성되는 상부 본체(10a)와, 상기 상부 본체(10a)에서 하부로 연장되되 내경이 좁아지도록 경사면을 형성하는 하부 본체(10b)로 구분되는 호퍼 본체(10)와; 상기 상부 본체(10a)의 상단에 형성되어 호퍼 본체(10)의 외부에서 호퍼 본체(10)의 내부공간으로 원료분말이 투입되는 투입구(20)와; 상기 상부 본체(10a)의 하단에 형성되어 호퍼 본체(10)의 내부공간에서 호퍼 본체(10)의 외부로 원료분말이 배출되는 배출구(30)를 포함한다.Meanwhile, FIG. 1 is a view showing a hopper for raw material powder applied to a general mixing method. As shown in FIG. 1 , an inner space for storing raw material powder is provided, the
그래서 투입구(20)를 통하여 서로 다른 크기, 형상, 밀도를 가진 철분말 및 합금원소 분말을 투입하면, 호퍼 본체(10)의 내부공간에서 자중에 의해 낙하되면서 분산되어 저장되고, 이렇게 저장된 철분말과 합금원소 분말은 배출구(30)를 통하여 호퍼 본체(10)에서 배출된다.So, when iron powder and alloy element powder having different sizes, shapes, and densities are input through the
하지만, 철분말과 합금원소 분말의 크기, 형상 및 밀도와 호퍼 본체(10)의 형상 및 배출구(30)의 크기 등과 같은 여러 원인에 의해 철분말과 합금원소 분말은 고르게 분산된 상태로 배출구(30)를 통하여 배출되지 못하고 편석이 발생된 상태로 배출되는 문제가 있었다.However, due to various causes, such as the size, shape and density of the iron powder and the alloy element powder, the shape of the
이때 편석이란, 합금원소 분말이 고르게 분산되지 않고, 특정 합금원소 분말이 뭉쳐지거나 특정 영역에 집중하여 분포되는 것을 의미한다.In this case, segregation means that the alloy element powder is not evenly dispersed, but a specific alloy element powder is agglomerated or concentrated in a specific area.
그래서, 혼합방식시 발생되는 편석 문제를 해결하기 위하여 바인딩 혼합 방식, 확산 접합 방식 등 다양한 혼합 방법이 제시되고 있으나, 제조 비용이 상승하며 생산 공정이 복잡해진다는 단점이 있다.Therefore, in order to solve the segregation problem occurring during the mixing method, various mixing methods such as binding mixing method and diffusion bonding method have been proposed, but there is a disadvantage in that the manufacturing cost increases and the production process becomes complicated.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The content described as the background art above is only for understanding the background of the present invention, and should not be taken as an acknowledgment that it corresponds to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
본 발명은 서로 다른 종류의 원료분말인 철분말과 합금원소 분말이 혼합되어 저장되고 이송되는 호퍼의 구조를 개선하여 원료분말을 배출시킬 때 편석 발생을 억제할 수 있는 원료분말용 호퍼를 제공한다.The present invention provides a hopper for raw material powder capable of suppressing segregation when discharging raw material powder by improving the structure of a hopper in which iron powder and alloy element powder, which are different kinds of raw material powder, are mixed, stored and transported.
본 발명의 일 실시형태에 따른 원료분말용 호퍼는 서로 다른 종류의 원료분말이 혼합되면서 저장되는 원료분말용 호퍼로서, 원료분말이 저장되는 내부공간이 마련되는 호퍼 본체와; 상기 호퍼 본체의 상단에 형성되어 호퍼 본체의 외부에서 호퍼 본체의 내부공간으로 원료분말이 투입되는 투입구와; 상기 호퍼 본체의 하단에 형성되어 호퍼 본체의 내부공간에서 호퍼 본체의 외부로 원료분말이 배출되는 배출구와; 상기 투입구의 하방에 연결되면서 상기 호퍼 본체의 내부공간으로 연장되고, 하단이 개구되면서 측벽에는 호퍼 본체의 내부공간과 연통되는 다수의 투입창이 형성되어 상기 투입구로 투입되는 원료분말을 하단 개구부 및 투입창을 통하여 호퍼 본체의 내부공간으로 투입시키는 투입 파이프와; 상기 배출구의 상방에 배치되어 호퍼 본체의 내부공간에서 배출구 방향으로 이동되는 원료분말을 확산시키면서 배출구로 안내하는 배출 가이드를 포함한다.A hopper for raw material powder according to an embodiment of the present invention is a hopper for raw material powder that is stored while mixing different kinds of raw material powder, comprising: a hopper body having an internal space for storing raw material powder; an inlet formed at the upper end of the hopper body and into which the raw material powder is introduced from the outside of the hopper body into the inner space of the hopper body; an outlet formed at the lower end of the hopper body through which raw material powder is discharged from the inner space of the hopper body to the outside of the hopper body; It is connected to the lower portion of the inlet and extends into the inner space of the hopper body, and as the lower end is opened, a plurality of input windows communicating with the inner space of the hopper body are formed on the side wall to receive the raw material powder introduced into the inlet through the lower opening and the input window. an input pipe for inputting into the inner space of the hopper body through the; It is disposed above the outlet and includes a discharge guide for guiding to the outlet while diffusing the raw material powder moving in the direction of the outlet in the inner space of the hopper body.
상기 호퍼 본체는, 원통형으로 형성되는 상부 본체와; 상기 상부 본체에서 하부로 연장되되 내경이 좁아지도록 경사면을 형성하는 하부 본체로 구분되고, 상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 상기 상부 본체의 내부공간에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 배출 가이드는 원뿔형으로 형성되어 상기 하부 본체의 내부공간에 배치되는 것을 특징으로 한다.The hopper body includes an upper body formed in a cylindrical shape; The upper body is divided into a lower body extending downward from the upper body and forming an inclined surface to narrow the inner diameter, the input window formed in the input pipe is formed at a position corresponding to the inner space of the upper body, and the discharge guide is conical is formed and characterized in that it is disposed in the inner space of the lower body.
상기 투입 파이프는 상단이 연결 파이프를 매개로 상기 투입구에 연통되면서 고정되고, 하단은 다수의 수직와이어에 의해 고정되되, 상기 수직와이어는 상단이 상기 투입 파이프의 하단에 결합되고, 하단이 상기 배출 가이드에 결합되는 것을 특징으로 한다.The input pipe is fixed while communicating with the inlet through the upper end of the connecting pipe, the lower end is fixed by a plurality of vertical wires, the vertical wire is the upper end is coupled to the lower end of the input pipe, the lower end is the discharge guide characterized in that it is coupled to
상기 배출 가이드는 상기 투입구와 이격되어 상기 하부 본체의 내부공간에 배치되되, 상기 배출 가이드는 일단이 상기 하부 본체의 내주면에서 결합되고, 타단이 상기 배출 가이드에 결합되는 다수의 수평지지대에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.The discharge guide is spaced apart from the inlet and disposed in the inner space of the lower body, and the discharge guide is fixed by a plurality of horizontal supports having one end coupled to the inner circumferential surface of the lower body and the other end coupled to the discharge guide. characterized in that
상기 수평지지대는 상기 배출 가이드를 중심으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 한다.The horizontal support is characterized in that it is radially arranged around the discharge guide.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창의 총 면적은 상기 투입 파이프의 측벽 전체 면적의 50% 이하인 것을 특징으로 한다.The total area of the input window formed in the input pipe is characterized in that 50% or less of the total area of the side wall of the input pipe.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 종횡비(aspect ratio)가 3 이상인 세로로 긴 슬릿 형태인 것을 특징으로 한다.The input window formed in the input pipe is characterized in that the aspect ratio (aspect ratio) is a longitudinally long slit shape of 3 or more.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 상호간에 지그재그로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The input windows formed in the input pipe are characterized in that they are disposed in a zigzag manner to each other.
상기 배출 가이드의 밑면과 옆면이 이루는 각도가 45 ~ 100°인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the angle between the bottom and the side of the discharge guide is 45 ~ 100 °.
상기 배출 가이드의 밑면과 옆면이 이루는 각도는 호퍼 본체의 하부 본체가 지면과 수직인 면과 이루는 각도와 동일한 각도인 것을 특징으로 한다.The angle formed between the bottom surface and the side surface of the discharge guide is characterized in that the same angle as the angle formed by the lower body of the hopper body and the surface perpendicular to the ground.
본 발명의 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 원료분말을 저장 및 이송하는 과정에서 편석이 발생되는 것을 억제할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of segregation in the process of storing and transporting different kinds of raw material powders.
이에 따라, 혼합분말의 분할 포장 과정에서 발생하는 톤백 간 성분 편차를 저감하여 혼합분말의 톤백 내 성분 균일성을 확보할 수 있다.Accordingly, it is possible to secure the uniformity of components in the tone bag of the mixed powder by reducing the component deviation between the tone bags generated during the divided packaging process of the mixed powder.
도 1은 일반적인 원료분말용 호퍼를 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료분말용 호퍼를 보여주는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투입 파이프 및 배출 가이드의 설치상태를 보여주는 단면도이고,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투입 파이프의 설치상태를 보여주는 확대도이며,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가이드이 설치상태를 보여주는 평면도이고,
도 5는 투입창의 면적에 따른 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이며,
도 6은 배출 가이드의 각도(θ1)에 따른 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이고,
도 7은 배출 가이드의 각도(θ1)에 따라 원료분말이 호퍼 본체의 내부에서 이송되는 경향을 보여주는 도면이며,
도 8은 투입창의 면적에 따른 톤백 내 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이다.1 is a view showing a general hopper for raw material powder,
2 is a view showing a hopper for raw material powder according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view showing the installation state of the input pipe and the discharge guide according to an embodiment of the present invention,
Figure 4a is an enlarged view showing the installation state of the input pipe according to an embodiment of the present invention,
Figure 4b is a plan view showing an installation state of the discharge guide according to an embodiment of the present invention,
5 is a graph showing the degree of segregation according to the area of the input window,
6 is a graph showing the degree of segregation according to the angle (θ1) of the discharge guide,
7 is a view showing the tendency of the raw material powder to be transferred inside the hopper body according to the angle (θ1) of the discharge guide,
8 is a graph showing the degree of segregation in the tone bag according to the area of the input window.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료분말용 호퍼를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a hopper for raw material powder according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 원료분말용 호퍼는 서로 다른 종류의 원료분말이 혼합되면서 저장되는 원료분말용 호퍼로서, 일반적인 원료분말용 호퍼와 마찬가지로 원료분말이 저장되는 내부공간이 마련되는 호퍼 본체(100)와; 상기 호퍼 본체(100)의 상단에 형성되어 호퍼 본체(100)의 외부에서 호퍼 본체(100)의 내부공간으로 원료분말이 투입되는 투입구(200)와; 상기 호퍼 본체(100)의 하단에 형성되어 호퍼 본체(100)의 내부공간에서 호퍼 본체(100)의 외부로 원료분말이 배출되는 배출구(300)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the hopper for raw material powder according to an embodiment of the present invention is a hopper for raw material powder in which different kinds of raw material powder are mixed and stored. Like a general raw material powder hopper, the raw material powder is stored inside a
이때 호퍼 본체(100)는 원료분말의 저장 및 자중에 의한 이동과 배출을 위하여 원통형으로 형성되는 상부 본체(100a)와; 상기 상부 본체(100a)에서 하부로 연장되되 내경이 좁아지도록 경사면을 형성하는 하부 본체(100b)로 구분된다.In this case, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 원료분말용 호퍼는 호퍼 본체(100)에 투입되는 원료분말을 분산시키면서 투입하고, 배출시 편석이 발생하기 않도록 하기 위한 수단을 호퍼 본체(100)에 적용하였다.On the other hand, the hopper for raw material powder according to an embodiment of the present invention is introduced while dispersing the raw material powder input to the
부연하자면, 원료분말용 호퍼는 호퍼 본체(100)에 투입되는 원료분말을 분산시키면서 투입하는 수단으로 투입 파이프(400)가 설치된다.In other words, in the hopper for raw material powder, the
투입 파이프(400)는 투입구(200)의 하방에 연결되면서 상기 호퍼 본체(100)의 내부공간으로 연장되고, 하단이 개구되면서 측벽에는 호퍼 본체(100)의 내부공간과 연통되는 다수의 투입창(410)이 형성되어 상기 투입구(200)로 투입되는 원료분말을 하단 개구부(401) 및 투입창(410)을 통하여 호퍼 본체(100)의 내부공간으로 투입시키는 수단이다.The
투입 파이프(400)는 전체척으로 상단과 하단이 연통되는 직선형의 파이프 형태로 구성되어 상단이 투입구(200)의 하방에 연결되고, 하단에 배출구(300)를 향하여 배치된다. 예를 들어 투입 파이프(400)은 약 300 ~ 350mm 정도의 직경을 갖는 직선형의 파이프로 구현될 수 있다. The
이때 투입 파이프(400)는 상단이 투입구(200)와 연통되면서 연결되기 위하여 연결 파이프(210)를 매개로 고정된다.At this time, the
그리고, 투입 파이프(400)의 측벽에 형성되는 다수개의 투입창(410)은 호퍼 본체(100) 중 상부 본체(100a)의 내부공간에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 그래서 투입창(410)을 통하여 호퍼 본체(100)의 내부공간으로 투입되는 원료분말이 상대적으로 호퍼 본체(100)의 상부 영역에서 투입되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of
또한, 투입 파이프(400)에 형성되는 투입창(410)의 총 면적은 원료분말의 편석을 방지하기 위하여 투입 파이프(400)의 측벽 전체 면적의 50% 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 투입창(410)의 총 면적이 투입 파이프(400)의 측벽 전체 면적 대비 10 ~ 20%, 더더욱 바람직하게는 15%를 차지하는 것이 좋다.In addition, the total area of the
그리고, 투입창(410)은 형상은 세로로 긴 슬릿 형태인 것이 바람직하고, 이때 투입창(410)의 종횡비(aspect ratio)가 3 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어 투입창(410)은 가로의 길이가 약 100mm이고, 세로의 길이가 약 300 ~ 350mm 정도로 구현될 수 있다.In addition, the
또한, 투입 파이프(400)에 형성되는 투입창(410)은 상하 방향 및 투입 파이프(400)의 원주방향을 따라 이격되어 배치되고, 바람직하게는 상호간에 지그재그로 배치되는 것이 바람직하다. 그래서, 투입창(410)을 통하여 투입 파이프(400)의 측방향으로 투입되는 원료분말이 균일하게 분산되어 호퍼 본체(100)의 내부공간으로 투입될 수 있도록 한다.In addition, the
한편, 원료분말의 배출시 편석이 발생하기 않도록 하기 위한 수단으로 배출 가이드(500)가 설치된다.On the other hand, the
배출 가이드(500)는 배출구(300)의 상방에 배치되어 호퍼 본체(100)의 내부공간에서 배출구(300) 방향으로 이동되는 원료분말을 확산시키면서 배출구(300)로 안내하는 수단이다.The
배출 가이드(500)는 원뿔형으로 형성되어 하부 본체(100b)의 내부공간에 배치된다. 이때 배출 가이드(500)는 배출구(300)의 직상부에 배출구(300)와 소정 간격 이격되어 배치된다.The
이때 원료분말이 원활하게 확산되면서 배출되도록 하여 호퍼 본체(100)에 저장된 원료분말이 고르게 하부방향으로 이송될 수 있도록 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)를 제한한다.At this time, the angle θ1 between the bottom surface and the side surface of the
바람직하게는 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)를 45 ~ 100°로 제한하는 것이 바람직하다.Preferably, it is preferable to limit the angle θ1 between the bottom surface and the side surface of the
더욱 바람직하게는 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)는 호퍼 본체(100)의 하부 본체(100b)가 지면과 수직인 면과 이루는 각도(θ2)와 동일한 각도로 제한하는 것이 편석 발생 방지 측면에서 가장 효과적이다.More preferably, the angle θ1 between the bottom and the side surface of the
한편, 본 실시예에서는 투입 파이프(400)와 배출 가이드(500)를 각각 호퍼 본체(100)에 고정하기 위한 수단이 더 구비된다.Meanwhile, in this embodiment, means for fixing the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투입 파이프 및 배출 가이드의 설치상태를 보여주는 단면도이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투입 파이프의 설치상태를 보여주는 확대도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing the installation state of the input pipe and the discharge guide according to an embodiment of the present invention, Figure 4a is an enlarged view showing the installation state of the input pipe according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4a에 도시된 바와 같이 투입 파이프(400)는 다수개의 수직와이어(420)에 의해 고정된다.As shown in FIGS. 3 and 4A , the
예를 들어 투입 파이프(400)는 상단이 연결 파이프(210)를 매개로 투입구에 연통되면서 고정되고, 하단은 다수의 수직와이어(420)에 의해 고정된다.For example, the
이때 수직와이어(420)는 상단이 투입 파이프(400)의 하단에 결합되고, 하단이 상기 배출 가이드(500)에 결합된다. In this case, the
특히, 수직와이어(420)는 투입 파이프(400)의 하단에서 원주 방향을 따라 이격되어 하방으로 연장된다.In particular, the
수직와이어(420)의 직경 및 개수는 특정 직경 및 개수에 한정되지 않는다. 다만, 수직와이어(420)가 원료분말의 이송을 방해하지 않도록 수직와이어(420)는 가급적 얇으면서 적은 개수로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 다수개의 수직와이어(420)는 투입 파이프(400)의 하단에서 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.The diameter and number of the
그리고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출 가이드이 설치상태를 보여주는 평면도이다.And, Figure 4b is a plan view showing an installation state of the discharge guide according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이 배출 가이드(500)는 다수개의 수직와이어(420)에 의해 고정된다. 이때 배출 가이드(500)는 투입구(200)와 이격되어 하부 본체(100b)의 내부공간에 배치된다.As shown in Figures 3 and 4b, the
그리고, 배출 가이드(500)는 일단이 하부 본체(100b)의 내주면에서 결합되고, 타단이 상기 배출 가이드(500)에 결합되는 다수의 수평지지대(510)에 의해 고정된다.In addition, one end of the
특히, 수평지지대(510)는 배출 가이드(500)를 중심으로 등간격을 유지하면서 방사형으로 배치되는 것이 바람직하다.In particular, the
수평지지대(510)도 수직와이어(420)와 마찬가지로 형상 및 개수는 특정 형상 및 개수에 한정되지 않는다. 다만, 수평지지대(510)가 원료분말의 이송을 방해하지 않도록 수평지지대(510)는 가급적 작고 얇으면서 적은 개수로 형성되는 것이 바람직하다.The
다음으로, 비교예와 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.Next, the present invention will be described through comparative examples and examples.
먼저, 투입 파이프(400)에 형성되는 투입창(410)의 면적에 따른 편석 발생 정도를 알아보는 실험을 실시하였다.(실험 1)First, an experiment was conducted to find out the degree of segregation according to the area of the
이때 사용된 원료분말(P)은 평균 입도가 약 100㎛ 수준인 철분말, 구리분말, 탄소분말 및 윤활분말을 사용하였으며, 구리분말 2.8wt%, 탄소분말 0.8wt%, 윤활분말 0.7wt%, 및 나머지 철분말을 혼합하였다.The raw material powder (P) used at this time was iron powder, copper powder, carbon powder and lubricating powder having an average particle size of about 100㎛ level, copper powder 2.8wt%, carbon powder 0.8wt%, lubricating powder 0.7wt%, and the remaining iron powder were mixed.
그리고, 철분말, 구리분말, 탄소분말 및 윤활분말을 5톤 용량의 나우타 혼합기에 투입하고, 나우타 혼합기의 Arm과 Screw의 회전속도는 각각 25Hz, 35Hz로 설정하여 40분간 혼합하였다. 혼합 이후 원료분말(P)을 호퍼 본체(100)의 투입구(200)를 통하여 호퍼 본체(100)의 내부로 투입하였다.Then, iron powder, copper powder, carbon powder and lubricating powder were put into a Nauta mixer with a capacity of 5 tons, and the arm and screw rotation speeds of the Nauta mixer were set to 25 Hz and 35 Hz, respectively, and mixed for 40 minutes. After mixing, the raw material powder P was put into the inside of the
이때 투입 파이프(400)에 형성되는 투입창(410)의 면적을 변경하였고, 밑면과 옆면 사이의 각도(θ1)는 84°인 배출 가이드를 설치하였다.At this time, the area of the
그리고, 호퍼 본체(100)에서 배출구(300)를 통하여 원료분말(P)을 배출하였고, 배출된 원료분말(P)을 1톤씩 나누어 포장하여 성분 분석을 실시하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 이때 각 개별 포장된 톤백에 대하여 동일한 위치에서 1회씩 총 5회 원료분말(P)을 샘플링 후 성분 분석 및 편차를 확인하였다.Then, the raw material powder (P) was discharged from the
도 5는 투입창의 면적에 따른 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이다. 5 is a graph showing the degree of segregation according to the area of the input window.
도 5에서 알 수 있듯이, 투입 파이프(400) 및 배출 가이드(500)가 구비되지 않은 종래의 호퍼 본체(10)의 경우 구리분말의 편석이 0.70% 발생한 반면에, 본 발명의 실시예에 따라 투입창(410)이 형성된 투입 파이프(400)를 구비한 호퍼 본체(100)의 경우 구리분말의 편석이 0.54% 이하로 감소하여 발생한 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 5 , in the case of the
특히, 투입 파이프(400)에 형성된 투입창(410)의 면적을 10% 및 15% 수준으로 유지한 경우에 구리분말의 편석 발생을 0.4% 이하로 유지할 수 있었다. 특히 투입창(410)의 면적을 15% 수준으로 유지한 경우에 구리분말의 편석 발생이 0.34%로 가장 낮게 발생한 것을 확인할 수 있었다.In particular, when the area of the
이러한 결과에서 알 수 있듯이, 투입 파이프(400)에 형성되는 투입창(410)의 총 면적은 투입 파이프(400)의 측벽 전체 면적의 50% 이하, 바람직하게는 19 ~ 20%, 더욱 바람직하게는 15%로 유지하는 것이 좋다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from these results, the total area of the
먼저, 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)에 따른 편석 발생 정도를 알아보는 실험을 실시하였다.(실험 2)First, an experiment was conducted to find out the degree of segregation according to the angle θ1 between the bottom and side surfaces of the
(실험 2)는 앞선 (실험 1)과 같은 조건으로 실험을 실시하였다.(Experiment 2) was conducted under the same conditions as in (Experiment 1).
다만, 투입 파이프(400)에 형성된 투입창(410)의 면적은 15%를 유지하였고, 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)를 변경하면서 실험을 실시하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.However, the area of the
도 6은 배출 가이드의 각도(θ1)에 따른 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이고, 도 7은 배출 가이드의 각도(θ1)에 따라 원료분말이 호퍼 본체의 내부에서 이송되는 경향을 보여주는 도면이다.6 is a graph showing the degree of segregation according to the angle θ1 of the discharge guide, and FIG. 7 is a view showing the tendency of the raw material powder to be transferred inside the hopper body according to the angle θ1 of the discharge guide.
도 6에서 알 수 있듯이, 배출 가이드(500) 및 투입 파이프(400)가 구비되지 않은 종래 호퍼 본체(10)의 경우 구리분말의 편석이 0.70% 발생한 반면에, 본 발명의 실시예에 따라 배출 가이드(500)를 구비한 호퍼 본체(100)의 경우 구리분말의 편석이 0.54% 이하로 감소하여 발생한 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from FIG. 6 , in the case of the
특히, 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)를 45 ~ 100°로 유지한 경우에 구리분말의 편석 발생을 0.4% 이하로 유지할 수 있었다. 특히 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)와 호퍼 본체(100)의 하부 본체(100b)가 지면과 수직인 면과 이루는 각도(θ2)와 동일한 각도인 84°인 경우에 구리분말의 편석 발생이 0.09%로 가장 낮게 발생한 것을 확인할 수 있었다.In particular, when the angle θ1 between the bottom surface and the side surface of the
이러한 결과에서 알 수 있듯이, 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)를 45 ~ 100°로 유지하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도 와 호퍼 본체(100)의 하부 본체(100b)가 지면과 수직인 면과 이루는 각도(θ2)와 동일한 각도로 유지하는 것이 가장 좋다는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from these results, it is preferable to maintain the angle θ1 between the bottom and the side of the
상기와 같은 결과가 도출된 이유는 도 7에서 알 수 있듯이, 종래 호퍼 본체(10)의 경우 (a)와 같이 원료분말(P)이 배출구(30)를 향하여 이송시 가장자리 영역보다 중앙부에서의 원료분말(P)이 먼저 유동하여 부분 유동(Funnel Flow)되는 양상을 보였다. 이에 따라 중앙부에 저장된 원료분말(P)의 배출이 빠르게 이루어지면서 밀도가 상대적으로 큰 원료분말이 더 빨리 배출되기때문에 상대적으로 편석이 더 발생하는 것으로 유추할 수 있었다.As can be seen from FIG. 7, the reason for the above result is the raw material in the center rather than the edge region when the raw material powder P is transferred toward the
반면에, (b) 내지 (d)와 같이 배출 가이드(500)를 설치한 경우에는 원료분말(P)이 배출구(300)를 향하여 이송시 가장자리 영역보다 중앙부에서의 원료분말(P)이 먼저 유동되는 현상이 완화되는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)에 따라 원료분말(P)의 유동 양상에 차이가 있었다.On the other hand, when the
예를 들어 (b)와 같이 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)가 작은 경우에는 호퍼 본체(100)의 가장자리에서 유동이 발생하지만 중앙부의 유동이 우세하여 부분 유동과 전체 유동(Mass Flow)이 조합된 확산유동 양상을 보였다.For example, when the angle θ1 between the bottom and side surfaces of the
그리고, (c)와 같이 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)와 호퍼 본체(100)의 하부 본체(100b)가 지면과 수직인 면과 이루는 각도(θ2)가 84°로 동일한 경우, 원료분말(P)의 배출시 원료분말(P) 전체가 호퍼 본체(100)의 가장자리와 중앙부에서 동일한 속도로 하강하는 전체 유동이 발생하였다.And, as shown in (c), the angle θ1 between the bottom and the side surface of the
다만, (d)와 같이 배출 가이드(500)의 밑면과 옆면이 이루는 각도(θ1)가 90°이상으로 증가하는 경우, 중앙부의 원료분말(P) 배출속도가 가장자리보다 떨어지는 역전현상이 발생하였다.However, as shown in (d), when the angle θ1 between the bottom and side surfaces of the
다음으로, 투입 파이프에 형성되는 투입창의 면적에 따른 톤백 내 성분 편차 정도를 알아보는 실험을 실시하였다.(실험 3)Next, an experiment was conducted to find out the degree of variation in the components in the tone bag according to the area of the input window formed in the input pipe. (Experiment 3)
(실험 3)은 앞선 (실험 1)과 같은 조건으로 실험을 실시하였다.(Experiment 3) was conducted under the same conditions as in (Experiment 1).
다만, 호퍼 본체(100)에서 배출구(300)를 통하여 원료분말(P)을 배출하였고, 배출된 원료분말(P)을 1톤씩 나누어 포장하여 위치별 성분 편차 발생 정도를 비교하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다. 이때 각 개별포장된 톤백에 대하여 각기 동일 톤백 내의 다른 위치에서 3회 원료분말(P)을 샘플링 후 성분 분석 및 편차를 확인하였다.However, the raw material powder (P) was discharged from the
도 8은 투입창의 면적에 따른 톤백 내 편석 발생 정도를 보여주는 그래프이다.8 is a graph showing the degree of segregation in the tone bag according to the area of the input window.
도 8에서 알 수 있듯이, 투입 파이프(400) 및 배출 가이드(500)가 구비되지 않은 종래의 호퍼 본체(10)의 경우 구리 성분의 위치별 편차가 0.38% 발생한 반면에, 본 발명의 실시예에 따라 투입창(410)이 형성된 투입 파이프(400)를 구비한 호퍼 본체(100)의 경우 구리 성분의 위치별 편차가 0.21% 이하로 감소한 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIG. 8, in the case of the
다만, 투입 파이프(400)에 형성된 투입창(410)의 면적이 5 ~ 50%로 변경되더라도 구리 성분의 위치별 편차는 0.19 ~ 0.21%로 유사한 값을 나타내었다.However, even if the area of the
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the above-described preferred embodiments, the present invention is not limited thereto, and is defined by the claims described below. Accordingly, those of ordinary skill in the art can variously change and modify the present invention within the scope without departing from the spirit of the claims to be described later.
10, 100: 호퍼 본체
10a, 100a: 상부 본체
10b, 100b: 하부 본체
20, 200: 투입구
210: 연결 파이프
30, 300: 배출구
400: 투입 파이프
401: 개구부
410: 투입창
420: 수직와이어
500: 배출 가이드
510: 수평지지대10, 100:
10b, 100b:
210: connecting
400: input pipe 401: opening
410: input window 420: vertical wire
500: discharge guide 510: horizontal support
Claims (10)
원료분말이 저장되는 내부공간이 마련되는 호퍼 본체와;
상기 호퍼 본체의 상단에 형성되어 호퍼 본체의 외부에서 호퍼 본체의 내부공간으로 원료분말이 투입되는 투입구와;
상기 호퍼 본체의 하단에 형성되어 호퍼 본체의 내부공간에서 호퍼 본체의 외부로 원료분말이 배출되는 배출구와;
상기 투입구의 하방에 연결되면서 상기 호퍼 본체의 내부공간으로 연장되고, 하단이 개구되면서 측벽에는 호퍼 본체의 내부공간과 연통되는 다수의 투입창이 형성되어 상기 투입구로 투입되는 원료분말을 하단 개구부 및 투입창을 통하여 호퍼 본체의 내부공간으로 투입시키는 투입 파이프와;
상기 배출구의 상방에 배치되어 호퍼 본체의 내부공간에서 배출구 방향으로 이동되는 원료분말을 확산시키면서 배출구로 안내하는 배출 가이드를 포함하는 원료분말용 호퍼.
A hopper for raw material powder that is stored while mixing different kinds of raw material powder,
a hopper body provided with an internal space for storing raw material powder;
an inlet formed at the upper end of the hopper body and into which the raw material powder is introduced from the outside of the hopper body into the inner space of the hopper body;
an outlet formed at the lower end of the hopper body through which raw material powder is discharged from the inner space of the hopper body to the outside of the hopper body;
It is connected to the lower portion of the inlet and extends into the inner space of the hopper body, and as the lower end is opened, a plurality of input windows communicating with the inner space of the hopper body are formed on the side wall to receive the raw material powder introduced into the inlet through the lower opening and the input window. an input pipe for inputting into the inner space of the hopper body through;
A hopper for raw material powder disposed above the outlet and including a discharge guide for guiding to the outlet while diffusing the raw material powder moving in the direction of the outlet from the inner space of the hopper body.
상기 호퍼 본체는, 원통형으로 형성되는 상부 본체와; 상기 상부 본체에서 하부로 연장되되 내경이 좁아지도록 경사면을 형성하는 하부 본체로 구분되고,
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 상기 상부 본체의 내부공간에 대응되는 위치에 형성되며,
상기 배출 가이드는 원뿔형으로 형성되어 상기 하부 본체의 내부공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
The method according to claim 1,
The hopper body includes an upper body formed in a cylindrical shape; It is divided into a lower body extending downward from the upper body and forming an inclined surface such that the inner diameter is narrowed,
The input window formed in the input pipe is formed at a position corresponding to the inner space of the upper body,
The discharge guide is formed in a conical shape, the hopper for raw material powder, characterized in that disposed in the inner space of the lower body.
상기 투입 파이프는 상단이 연결 파이프를 매개로 상기 투입구에 연통되면서 고정되고, 하단은 다수의 수직와이어에 의해 고정되되,
상기 수직와이어는 상단이 상기 투입 파이프의 하단에 결합되고, 하단이 상기 배출 가이드에 결합되는 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
3. The method according to claim 2,
The input pipe is fixed while the upper end communicates with the inlet through the connecting pipe, and the lower end is fixed by a plurality of vertical wires,
The vertical wire is a hopper for raw material powder, characterized in that the upper end is coupled to the lower end of the input pipe, the lower end is coupled to the discharge guide.
상기 배출 가이드는 상기 투입구와 이격되어 상기 하부 본체의 내부공간에 배치되되,
상기 배출 가이드는 일단이 상기 하부 본체의 내주면에서 결합되고, 타단이 상기 배출 가이드에 결합되는 다수의 수평지지대에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
3. The method according to claim 2,
The discharge guide is spaced apart from the inlet and disposed in the inner space of the lower body,
The discharge guide is a hopper for raw material powder, characterized in that one end is coupled to the inner peripheral surface of the lower body and the other end is fixed by a plurality of horizontal supports coupled to the discharge guide.
상기 수평지지대는 상기 배출 가이드를 중심으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
5. The method according to claim 4,
The hopper for raw material powder, characterized in that the horizontal support is arranged radially around the discharge guide.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창의 총 면적은 상기 투입 파이프의 측벽 전체 면적의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
The method according to claim 1,
A hopper for raw material powder, characterized in that the total area of the input window formed in the input pipe is 50% or less of the total area of the side wall of the input pipe.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 종횡비(aspect ratio)가 3 이상인 세로로 긴 슬릿 형태인 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
The method according to claim 1,
The input window formed in the input pipe is a hopper for raw material powder, characterized in that it is in the form of a vertically long slit having an aspect ratio of 3 or more.
상기 투입 파이프에 형성되는 투입창은 상호간에 지그재그로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
The method according to claim 1,
The input window formed in the input pipe is a hopper for raw material powder, characterized in that it is arranged in a zigzag with each other.
상기 배출 가이드의 밑면과 옆면이 이루는 각도가 45 ~ 100°인 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
3. The method according to claim 2,
The hopper for raw material powder, characterized in that the angle between the bottom and the side of the discharge guide is 45 ~ 100 °.
상기 배출 가이드의 밑면과 옆면이 이루는 각도는 호퍼 본체의 하부 본체가 지면과 수직인 면과 이루는 각도와 동일한 각도인 것을 특징으로 하는 원료분말용 호퍼.
3. The method according to claim 2,
The angle formed between the bottom surface and the side surface of the discharge guide is the same as the angle formed by the lower body of the hopper body and the surface perpendicular to the ground.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200150235A KR20220064089A (en) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Hopper for material powder |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20220064089A true KR20220064089A (en) | 2022-05-18 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20220064089A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950027442U (en) | 1994-03-21 | 1995-10-18 | 진수곤 | Discharge Structure of Storage Tank |
-
2020
- 2020-11-11 KR KR1020200150235A patent/KR20220064089A/en unknown
Patent Citations (1)
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| KR950027442U (en) | 1994-03-21 | 1995-10-18 | 진수곤 | Discharge Structure of Storage Tank |
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