KR200225912Y1 - 베인펌프 원리를 이용한 와류 및 수막 방지용 회전롤 - Google Patents

Abstract

본 고안은 용액탱크 내에 침적되어 회전하면서 스트립을 이송하는 회전롤에 관한 것으로서, 내측면에 베인이 설치되고 상기 스트립이 감겨지는 중앙부위의 외주면을 따라서 복수개의 관통구멍이 천공되어 있는 베인롤과, 상기 베인롤 내부에 설치되고 관통구멍이 천공되어 있는 천공부와 비천공부가 구분되어 있고 한쪽 드럼축에는 유체소통이 가능한 유로가 형성되어 있는 편심드럼과, 상기 유로가 형성되어 있는 편심드럼의 드럼축 끝단에 설치되는 릴리프 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 기존의 롤 표면 전체에의 구멍과 롤 측면에 구멍을 뚫지 않고도 베인펌프 작용이 일어나도록 하여 수막현상을 제거하여 스트립의 미끄럼을 방지 할 수 있고 용액의 와류방지로 거품으로 인한 용액의 손실을 방지 할 수 있고 스트립의 떨림으로 전극과의 접촉을 방지하여 폭발의 위험을 제거 할 수 있다.

Description

베인펌프 원리를 이용한 와류 및 수막 방지용 회전롤{Rotation roll for preventing the turbulence and the water film by the principle of the vane pump}

본 고안은 액체 속에 잠겨진 상태로 회전하는 회전롤에 관한 것이고, 더 상세하게는 롤이 액체 속에 잠긴 상태에서 고속회전할 때 롤과 스트립 사이에 발생하는 수막을 제거하고 또한 롤의 회전시 발생하는 액체의 와류현상을 방지하는 회전롤에 관한 것이다.

일반적으로, 냉연공장에서 사용하고 있는 싱크롤(액체속에 잠겨서 돌아가는 롤)은 롤과 스트립 사이에 생기는 수막현상으로 스트립이 미끄러지는 것을 방지하기 위하여 롤표면에 구멍을 뚫고 롤의 측면에도 대형 구멍을 뚫어서 수막을 제거하여 스트립의 미끄러짐을 방지하고 있다.

그러나, 이러한 롤을 사용할 때 수막제거의 효과는 있으나, 측면의 대형 구멍부분에서는 회전시 용액과의 저항이 극심하게 발생하여, 용액의 거품이 증가하고 또한 거품이 오브플로 되어 다량의 용액이 피트로 버려지고 있다.

그리고, 롤표면의 구멍에서도 심한 용액의 유입 유출이 일어나 거품발생을 증폭시킨다. 이러한 현상은 특히 알카리용액과 염산용액에서 거품발생이 극심하다.

또한, 와류현상에 의해 탱크 전체의 흔들림이 발생되어, 고가의 기계가동실이 쉽게 마모되고, 용액이 피트로 손실되어 손상이 심할 경우 라인을 정지해야 하는 문제점이 있고, 와류현상으로 인해 스트립이 흔들려 탱크 내부에 설치되어 있는 각종 장치와 접촉하여 제품에 치명적인 손상을 입히고, 특히 스트립표면의 이물질을 제거하는 공정에서는 알칼리 탱크속에 설치된 전극판에 고전류를 통전하여 전기 분극작용을 일어켜 스트립에 이물질을 제거하고 있는데 이때 용액속에서 다량의 수소가 발생하고 있다.

이과정에서 라인 속도상승시 용액의 와류현상이 극심하여 스트립이 흔들려 전극판과 접촉하게 되어 스파크가 발생하여 탱크내 수소에의한 대형폭발로 스트립이 찢어지거나 탱크가 파손되는 사고가 발생한다.

본 고안은 상기된 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구멍난 스틸롤 내부에 구멍난 편심드럼을 편심되게 설치하고, 용액이 흘러나오는 쪽에 릴리프 밸브를 설치하여 베인펌프작용이 일어나도록 하여 스트립의 밀착성을 높이고 수막제거와 용액의 와류현상 방지에 기여할 수 있는 회전롤을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 베인롤의 일부 절취도.

도 2는 본 고안에 따른 베인롤의 베어링과 축의 분해 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 베인롤 내부의 편심드럼을 도시한 사시도.

도 4는 본 고안에 따른 베인롤의 조립상태를 도시한 단면도.

도 5는 도 4의 선 I-I을 취한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 베인롤

113 : 용액탱크

119 : 기계적 밀봉체

200 : 편심드럼

202 : 칸막이

208 : 스토퍼

212 : 릴리프 밸브

215 : 베이스 프레임

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따르면, 용액탱크 내에 침적되어 회전하면서 스트립을 이송하는 회전롤은 내측면에 베인이 설치되고 상기 스트립이 감겨지는 중앙부위의 외주면을 따라서 복수개의 관통구멍이 천공되어 있는 베인롤과, 상기 베인롤 내부에 설치되고 관통구멍이 천공되어 있는 천공부와 비천공부가 구분되어 있고 한쪽 드럼축에는 유체소통이 가능한 유로가 형성되어 있는 편심드럼과, 상기 유로가 형성되어 있는 편심드럼의 드럼축 끝단에 설치되는 릴리프 밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 고안에 따른 회전롤은 좌우 베어링 블록(104)에 고정되어 스트립(130)을 직접 감아서 모터(109) 회전에 의해 스트립(130)을 진행시키는 베인롤(100)과, 베인롤(100) 내부에 베인펌프의 작용이 일어나도록 하기 위하여 편심되게 제작되어 베이스 프레임(215)에 고정타입으로 설치되는 편심드럼(200)으로 이루어진다.

베인롤(100)은 베인롤(100)의 표면에 센타에서 축(107)방향으로 좌우 400mm까지 구멍(101)이 내부로 관통하도록 가공되어져 있다. 구멍(101)의 직경은 12mm이며 구멍(101)과 구멍(101)과의 간격은 50mm이다.

베인롤(100) 내측으로 구멍(101)과 구멍(101)사이에 축(107) 방향으로 내경 전체에 베인(110)이 용접 설치된다. 그리고, 좌우의 축(107) 내부로 편심드럼(200)의 축(203)과 베어링(204)이 설치될 정도의 통로가 있다. 이 통로 좌우측에 용액의 누출을 방지하기 위하여 기계적 밀봉체(119)가 설치된다. 기계적 밀봉체(119)는 베인롤(100)의 측면부에 고정하고 고정은 볼팅(120)으로 한다. 편심드럼축(203)과의 고정은 벤드로 고정하여 실링한다.

베인롤(100) 좌우 축(107)은 편심드럼(200)의 취외 취부와 편심드럼(200) 지지 베어링(204)을 용이하게 취외 취부하기 위하여, 베인롤(100)의 측면에 볼트(102)로 체결된다. 베인롤(100)은 좌우 각각 1개씩의 베어링(103)에 의하여 베어링블록(104)에 지지된다.

베어링블록(104)은 베이스에 볼팅으로 고정된다. 동력전달은 베인롤축(107)과 모터(109)가 커플링(108)으로 연결된다. 편심드럼(200)은 베인롤(100) 내부에 편심되게 설치된다. 편심드럼(200)은 스트립(130)이 인입되는 측으로 베인롤(100) 중심축에서 45°되는 방향으로 편심되게 설치된다.

편심드럼(200) 표면에서 내부로의 구멍(201)은 편심드럼(200) 표면 전체에 뚫지않고 원주 방향으로는 편심드럼(200)의 하부 중심선의 스트립(130) 진행방향으로 45°지점에서부터 편심드럼(200)의 상부편심 정점(216)까지 구멍(201)이 가공되어 있고 편심드럼(200)의 폭 방향으로는 전체적으로 구멍(201)이 형성되어 있다.

구멍(201)의 직경은 20mm이고 구멍(201)과 구멍(201) 사이의 간격은 40mm이다.

편심드럼(200) 내부에는 구멍(201)이 가공된 부분과 구멍(201)이 없는 부분으로 구분할 수 있도록 용액 차단 칸막이(202)가 제공된다. 편심드럼축(203)은 모타(109) 측으로는 축(203) 내부가 막혀 있고, 반대쪽의 편심드럼축(203) 내부에는 유로(206)가 뚫려져 있다.

편심드럼(200)의 하중을 지지하기 위하여 편심드럼의 좌우축(203) 각각은 베어링(204)으로 지지된다. 베어링(204)은 베인롤축(107) 내부에 설치되며, 베어링(204)의 고정은 편심드럼축(203)에 키홈(214)을 가공하고, 키(213)와 체결왓샤와 체결너트(205)로 고정된다.

편심드럼(200)을 회전시키지 않고 고정시키기 위하여, 축(203)의 중간부분에 축(203)을 용이하게 고정시킬 수 있도록 하기 위하여 표면에 평면가공한 반원(207)을 형성한다. 반원(207) 부분에 스토퍼(208)를 이용하여 볼트(209)로 베이스 프레임(215)에 고정시킨다.

편심드럼축(203) 끝부분에는 엘보우(210)로 편심드럼축(203)과 배관(211)을 연결한다. 배관(211)과 릴리프 밸브(212)를 연결하고 릴리프 밸브(212)에서 배관으로 순환탱크(113)에 연결된다. 편심드럼(200)의 직경은 베인펌프 작용이 일어날 수있는 크기로 한다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 탱크(113)속에 용액을 채우고, 그 속에 본 고안에 따른 회전롤을 설치한다. 모타(109)에 의해 회전하면서 스트립(130)을 진행시킨다. 편심드럼(200)이 고정된 상태에서 외부의 베인롤(100)이 회전하게 되면 베인롤(100) 내부에 설치되어 있는 베인(110)에 의하여 베인펌프 제1작용부(115)에 있는 용액을 베인펌프 제2작용부(130) 쪽으로 이동시키게 된다. 그리고, 이동된 용액의 압력은 일정 압력까지 증가하게 된다.

이때, 베인펌프 제2작용부(114)의 압력이 물탱크 내부의 수압(117)과 편심드럼(200) 내부의 압력보다 높게 되면, 용액은 스트립(130)이 걸려있지 않은 베인롤(100)의 구멍(101)과 편심드럼(200)의 구멍(201)을 통해 배출되지만, 편심드럼 축의 끝부분에 설치된 릴리프 밸브(212)의 설정압력을 상기 수압(117)보다 조금낮게 설정하면 베인롤(100)의 구멍(101)을 통해서는 용액이 배출되지 않고 편심드럼(200)의 구멍(201)을 통해서만 배출된다(베인펌프의 원리).

이상과 같이 베인펌프 제1작용부(115)에 있는 용액이 베인펌프 제2작용부(114)로 급속히 이동하는 과정에서 베인펌프 제1작용부(115)는 마이너스 압력이 형성되어 용액 유입부(116)의 수막 및 스트립(130)을 잡아당기는 역할을 하여 수막도 제거되고 스트립(130)을 베인롤(100)에 밀착시켜 미끄럼 방지효과가 증대된다.

스트립(130) 폭이 베인롤(100)의 구멍(101) 가공된 폭보다 넓은 경우에, 구멍(101)이 없는 쪽의 좌우 스트립(130)에 생긴 수막은 베인롤(100) 표면에 글로브 가공된 홈을 통해서 구멍(101)속으로 유입되어 수막이 제게된다.

도 4와 도 5를 다시 참조하면, 베인롤(100) 표면에 가공된 구멍(101)은 베인롤(100)과 스트립(130)사이에 생긴 수막을 베인롤(100) 내부로 유입되게 하는 역활을 한다. 그리고, 구멍(101)을 중앙부만 일정폭 만큼만 뚫은 이유는 스트립(130)이 구멍(101)에 밀착되어야 베인펌프 작용이 일어나기 때문에 설비의 최소한 폭에 해당하는 만큼만 구멍(101)을 뚫었다.

편심드럼(200)에도 원주 방향으로 압력이 높아지는 부분에만 구멍(201)을 뚫은 이유는 구멍(201)을 편심드럼(200)의 하부에도 뚫게되면 베인롤(100) 하부쪽에는 마이너스 압력이 걸리기 때문에 용액이 다시 하부구멍으로 유출되는 문제가 생기기때문이다.

그리고, 편심드럼(200)의 내부중간부에 편심드럼축(203) 방향으로 칸막이(202)를 설치한 것은 편심드럼(200) 내부의 하부측에 용액이 고이는 것을 방지하기 위해서이다.

베어링(103)은 베인롤(100)을 지지하면서 원활한 베인롤(100)의 회전운동이 일어나게한다. 베어링(204)은 편심드럼(200)을 지지하고 베인롤(100)의 회전에 의해서 베어링(204)만 회전한다.

베인롤축(107)의 내부 원통으로 용액이 흘러나오는 것을 막기 위하여, 기계적 밀봉체(119)가 설치된다. 모터(109) 반대방향의 축(203)은 용액을 외부로 유출시키기 위하여 축(203) 내부가 원통으로 되어있다.

축(203)의 끝 80% 지점에 축(203)을 반원 가공한 것은 편심되게 설치된 편심드럼(200)을 견고하게 고정하기 위해서다.

편심드럼축(203)과 순환탱크(113)사이에 설치된 릴리프밸브(212)는 편심드럼(200) 내부의 압력을 조절하기 위한 것이다. 탱크(113) 크기에 따라 수압(117)이 변하기 때문에 각각의 용액탱크의 크기에 맞게 압력을 조절하여 사용 할 수 있도록 하였다.

따라서, 본 고안에 의하면, 기존의 롤 표면 전체에의 구멍과 롤 측면에 구멍을 뚫지 않고도 베인펌프 작용이 일어나도록 하여 수막현상을 제거하여 스트립의 미끄럼을 방지 할 수 있고 용액의 와류방지로 거품으로 인한 용액의 손실을 방지 할 수 있고 스트립의 떨림으로 전극과의 접촉을 방지하여 폭발의 위험을 제거 할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (2)

1. 용액탱크 내에 침적되어 회전하면서 스트립을 이송하는 회전롤에 있어서,

   내측면에 베인이 설치되고 상기 스트립이 감겨지는 중앙부위의 외주면을 따라서 복수개의 관통구멍이 천공되어 있는 베인롤과,

   상기 베인롤 내부에 설치되고 관통구멍이 천공되어 있는 천공부와 비천공부가 구분되어 있고 한쪽 드럼축에는 유체소통이 가능한 유로가 형성되어 있는 편심드럼과,

   상기 유로가 형성되어 있는 편심드럼의 드럼축 끝단에 설치되는 릴리프 밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전롤.
2. 제1항에 있어서,

   상기 편심드럼 내부에는 상기 천공부와 비천공부를 구분하기 위한 칸막이가 제공된 것을 특징으로 하는 회전롤.