사례 연구 개요냉각 윤활 시스템의 정밀한 제어
Dosimetrix® 하이브리드 냉각 윤활 시스템은 KNF Smooth Flow 다이어프램 펌프를 사용하여 금속 가공 기계에서 윤활유을 안정적으로 정밀하게 혼합 및 공급합니다.
현대식 금속가공 기계는 스마트 제조를 주도하며 4차 산업혁명에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 이러한 기계들은 최고의 효율성과 정밀도 그리고 고성능의 가공 공정을 위해 지능형 냉각 윤활 시스템을 사용합니다. 냉각 윤활유의 최적 혼합과 공급을 위해 BRISCO Systems의 Dosimetrix® 하이브리드는 KNF 다이어프램 액체 펌프를 사용하며, 요구 성능에서 맥동을 최소화하면서 정확하고 부드러운 매체 흐름을 제공합니다.
냉각 윤활유는 고성능 금속가공에서 핵심적인 역할을 합니다.
금속가공 기계는 항공우주, 의료, 자동차를 비롯한 다양한 산업 분야에서 매우 중요합니다. 현대식 공작 기계는 밀링, 선삭, 드릴링, 스카이빙과 같은 복잡한 금속가공 작업을 수행하는 자동화된 컴퓨터 제어 공구를 사용합니다. 이러한 공작 기계 중 대부분은 서로 다른 공정 단계를 신속하게 전환할 수 있으며, 복잡한 형상과 높은 치수 정밀도를 갖춘 부품을 생산할 수 있습니다.
이러한 기계들은 가공 과정에서 마찰을 줄이고, 열을 방출하며, 마모를 감소시키는 냉각 윤활유을 사용합니다. 이를 통해 가공 품질, 공정 신뢰성 및 효율성을 보장하고 공구의 수명을 연장합니다. 금속가공 기계용 냉각 윤활유는 일반적으로 3가지 성분으로 구성되어 있으며, 그 구성 성분으로는 물, 광유 또는 합성유와 같은 기유, 그리고 유화제, 방청제, 고압 첨가제 또는 미스트 방지 첨가제와 같은 원하는 냉각 윤활유의 특성을 향상시키는 첨가제입니다. 냉각 윤활유의 조성은 각 용도에 맞게 조정됩니다. 냉각 윤활유 시스템을 통해 최적의 윤활유 조성 및 농도를 모니터링, 혼합 및 공급할 수 있습니다.
높은 정밀도와 정확도를 위한 냉각 윤활 시스템
중간 규모에서 대규모로 냉각 윤활유가 필요한 작업 환경을 위해 BRISCO Systems는 정밀한 유체 및 냉각 관리가 가능한 IoT-연동, 자동 냉각 윤활 시스템인 Dosimetrix® 하이브리드를 개발했습니다. 이 시스템은 끊임없이 정확한 혼합물을 공급하여 가공 품질, 효율성 및 비용 관리를 보장합니다. 이 시스템은 필요한 보충 농도를 자동으로 계산하고, 일정한 충전 수준을 유지하며, 최대 100개의 개별 탱크에 정확한 양의 보충액을 자동으로 공급할 수 있습니다.
Dosimetrix® 하이브리드 냉각 윤활 시스템은 다음의 6가지 구성 요소로 이루어져 있습니다.
- 입구 연결부 -물과 냉각 윤활유 농축액을 각각 별도 제어
- 고정밀 밸브와 유량계 - 0.1~15% 농도 범위에서 정확한 공급 보장(정확도 ±0.1%)
- 혼합 챔버- 물과 농축액이 제어된 조건에서 혼합
- 센서 - 유속, 압력, 온도, 농도, 혼합양, 누출 감지
- 제어 및 작동 모듈- 디스플레이, 제어 인터페이스, 또는 웹 기반의 선택적 제어 기능
- 안전 기능 - 자동 과충전 방지, 누출 감지, 및 비상 정지
냉각 윤활 시스템에서 중요한 과제는 오일-물 유화액을 안정적으로 혼합하는 것입니다. 유화액의 안정성은 액적 크기에 큰 영향을 받는데, 액적이 작고 균일할수록 혼합물이 안정적이며, 장기간에 걸쳐 냉각 및 윤활 특성을 유지할 수 있습니다. 제대로 형성되지 않은 유화액은 상분리가 발생하기 쉬우며, 이는 악취 발생, 가공 성능 저하, 냉각 매체의 조기 교체 필요성으로 이어져 결과적으로 가동 중단 시간과 운영 비용을 증가시킵니다.
따라서 일관된 유화액 품질을 유지하려면 정의된 유량 조건에서 윤활유 농축액을 제어 및 반복 가능한 방식으로 공급해야 합니다. 완전 자동화된 고정밀 혼합 및 공급을 보장하려면 Dosimetrix® 하이브리드는 공급 라인의 변동하는 수압과 상관없이 냉각 윤활유를 공급해야 합니다. 윤활유는 노즐을 통해 가압된 수관에 주입되기 때문에, 수압의 변화는 필요한 펌프 성능과 혼합 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 일관된 혼합을 달성하려면 변동하는 압력 조건에서도 안정적인 유량을 유지할 수 있는 고정밀 펌프가 필요합니다. 또한, 펌프는 크기 대비 높은 성능, 우수한 흡입 능력, 낮은 맥동, 그리고 뛰어난 내화학성을 갖추어야 합니다.
신뢰 구축: 안정적인 시스템 성능을 위한 KNF의 새로운 펌프 솔루션 출시
2019년, BRISCO Systems는 6 bar(rel.) 압력에서 3 l/min의 유량을 공급할 수 있는 시험용 펌프를 KNF에 문의했습니다. KNF는 평가를 위해 FP 400 및 NF 1.300 다이어프램 액체 펌프를 제공했습니다. 처음에 BRISCO Systems는 EPDM 다이어프램이 적용된 경쟁사의 표준 이중 다이어프램 펌프를 선택했지만 이 솔루션은 냉각 윤활 시스템에서 문제를 일으켰습니다. 비록 처음부터 채택되지 않았지만, KNF는 다른 프로젝트를 통해 BRISCO Systems와의 협력 관계를 유지했습니다.
2022년 11월, KNF 엔지니어들은 현장을 다시 방문하여 Dosimetrix® 하이브리드 시스템의 문제점을 다시 검토했습니다. 경쟁사 펌프는 성능이 저하되어 있었을 뿐만 아니라 캐비테이션으로 인한 다이어프램 손상을 겪고 있었습니다. KNF는 개선된 공정 매개변수를 바탕으로 상황을 분석한 후, 2019년 초기 평가 당시 출시되지 않았던 ‘Smooth Flow’ 다이어프램 펌프를 대체품으로 제안했습니다. 2022년 12월 시험용으로 납품된 이 액체 펌프는 모든 시험을 통과했으며, Dosimetrix® 하이브리드 시스템에 통합되어 현재 안정적이고 효율적으로 작동되고 있습니다.
KNF Smooth Flow 펌프의 캐비테이션 방지 및 성능 향상
Dosimetrix® 하이브리드 냉각 윤활 시스템의 핵심인 다이어프램 액체 펌프는 펌프보다 1~1.5 m 아래에 위치한 용기에서 윤활유를 흡입하여 노즐을 통해 가압된 수관으로 공급합니다. 공급 라인에서 수압의 변동이나 새로운 냉각수에 대한 수요가 달라질 경우를 위해 시스템은 펌프가 공급해야 하는 냉각 윤활유의 유량을 계산합니다.
KNF의 독자적인 부드러운 유량 기술을 바탕으로 병렬로 연결된 위상 차이를 두고 작동하는 5개의 다이어프램이 뛰어난 직진성과 낮은 맥동을 구현하며 높고 부드러운 유량을 생성함으로써 캐비테이션을 방지하고 펌프 및 시스템 전체를 보호합니다.최대 유량 4.4 l/min 및 압력 6 bar(rel.)에 자체 프라이밍 및 건식 작동 기능을 갖춘 이 액체 펌프는 부드럽고 안정적인 냉각유 이송과 시스템 안전성을 보장하며, 민감한 부품을 보호합니다. KNF의 다이어프램 기술은 누출없는 작동을 보장하고 첨가제로 인한 교차 오염을 방지하여, 공작 기계 응용 분야에서 요구하는 정확성과 신뢰성을 충족시킵니다.
우수한 내화학성을 제공하는 냉각 윤활 시스템용 맞춤형 다이어프램 펌프
모든 KNF 다이어프램 펌프와 마찬가지로, Smooth Flow 펌프는 모듈식 시스템을 기반으로 하여 펌프 헤드, 소재, 기계, 전기, 유체 연결부를 맞춤화할 수 있습니다. Dosimetrix® 하이브리드의 경우, 부식성 또는 중성 액체에 대한 내화학성이 매우 중요합니다. 이 시스템에 사용되는 맞춤형 액체 펌프는 PTFE로 코팅된 EPDM 다이어프램으로 설계되어 있으며, 밸브는 FFKM, 씰은 FKM, 펌프 헤드는 PP로 제작되어 다양한 이송 액체, 특히 오일 함유 매체와의 내화학성을 보장합니다. 시스템에 완벽하게 장착되고 공간을 절약하기 위해 KNF는 펌프 헤드를 180° 회전시켰습니다. 또한 브러시리스 DC 모터를 사용하여 펌프 성능을 조절할 수 있으며, 냉각 윤활 시스템의 정밀한 혼합 및 공급 요구 사항을 지원합니다.
“KNF의 펌프는 크기 대비 성능이 뛰어나며, 당사의 Dosimetrix® 하이브리드 전용 제어 시스템에 통합될 수 있습니다. 유르겐 고쉬는 “이 펌프가 유지보수가 적게 들고 수명이 길다는 점이 우리에게 매우 중요했습니다. 이는 고객의 가동 중단 시간과 비용을 줄여주기 때문입니다”라고 결론지었습니다. 다이어프램 액체 펌프는 광범위한 작동 범위에서 정밀하고 안정적인 유량으로 윤활유를 공급하여, 냉각 윤활 시스템에서 정확한 투입을 지원합니다. KNF는 맞춤형 펌프 솔루션 설계에 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 엔지니어들은 각 고객과 긴밀히 협력하여 펌프가 완벽하게 장착되도록 보장하며, 통합 과정 전반에 걸쳐 기술 지원을 제공합니다. BRISCO Systems와 같은 고객들은 다양한 산업 및 시장에서 KNF의 현지 지원과 전문성의 혜택을 누리고 있습니다.
