KR0124493Y1 - 수지관 융착 접합시트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 하수관, 배수관 등의 수지관을 서로 접합하기 위하여 소요되는 부재인 발열 시트에 있어서 여기에 증착되는 열선코일의 이상적인 배열을 통해 관의 융착 안정도를 높여 주기 위한 것으로 평면의 수지판과, 상기 수지판에 최소한 여러개의 코일을 가로세로 방향으로 연속적으로 교차되도록 고르게 배치한 매쉬코일을 수지판 중앙과 가장자리에 소정의 공백부를 두고 증착시킨 수지관 융착 접합 시트를 제공한 것이다.

Description

수지관 접합 시트 구조

제1도는 일반적인 관의 전기융착법 개요도.

제2도는 종래의 수지관 융착 접합용 관연결구의 요부 단면도.

제3도는 제2도의 관 접합 단면도.

제4도는 종래의 시트 접합 상태를 보인 것으로 일부절취 단면도.

제5도는 본 고안에 따른 수지관 접합 시트의 요부사시도.

제6도는 제5도의 평면도.

제7도는 제6도의 C-C'선 단면도.

제8도는 본 고안에 따른 관 접합 시공상태를 설명하기 위한 도면.

제9도는 본 고안에 따른 관 접합 시공예를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20,21 : 가이드 22 : 수지관

23 : 랜딩스페이스 24 : 매쉬코일(MASH COIL)

25 : 서멀밸런서 26,27 : 제1,2결합부

28 : 연결부 29,29a : 연결단자

30,31 : 전극 32,33 : 연결단자

34,35 : 단자편 36,36a : 수지관

37 : 시트

본 고안은 하수관, 배수관 등의 수지관을 서로 접합하기 위하여 소요되는 발열 부재의 이상적인 배열을 통해 관의 융착 작업성을 향상 시키는 한편 관의 접합 단면 특성에 적응되고, 과전류에 의한 전열선의 쇼트를 방지하여 관 접합 기능 상실을 예방하는 관 융착 단품을 제공하는 거시다.

일반적인 폴리에틸렌관(수지관)의 접합은 열융착 접합 방법으로 맞대기 융착법(Butt), 소켓융착법, 시트융착법이 소개되었다.

이들중 소켓융착법에 해당하는 1992년 일본공개특허공보에 소개된 공개번호 평 4-171392호는 제1도 및 제2도와 같은 전원단자(4)(4a)가 있는 열가소성 합성 수지재 관연결구본체(1)와, 상기 본체(1) 내부 두께상에 설치된 가열선(2)과, 상기 관연결구본체(1)의 양단 내경에 관을 지지하는 지지부재(3)로 이루어지는 전기융착 관연결구(5)를 제공하여 지중 매설시에 나타나는 관(6)(6a) 접합 결함을 줄이고 관의 융착 작업성과 치구의 사용절제 및 열융착에 따른 신뢰성을 향상 시키도록 하였다.

그러나 상기 구조는 시공단계에서 관경에 대응하는 크기를 갖는 통체로 이루어진 관연결구(5)를 선택한 뒤, 이를 맞추어 시공 하여야 하는 부담이 있고, 특히 관의 각 단면이 어긋나거나 굴절된 상태에서의 적용이 불가능한 문제점이 있다.

또한 상기 구조는 제작단계에서 한가닥의 가열선(2)을 포밍작업공정을 통해 스파이럴 형상의 가열선(2)으로 제작하고 난 뒤, 이를 금형에 넣고 직접 사출성형하여 완제품으로 제작 되므로써 가열선(2)이 관연결구본체(1)내에 격납되어 외부와 격리된 구조적 특징을 갖게된다. 따라서 외부충격에 의하거나 융착기(7)에 의한 통전 과정에서 과전류에 의한 가열선(2)의 쇼트가 발생되면 발열 불능 현상이 나타나 기능상실로 발전될 우려가 있었으나 가열선(2)이 관연결구본체(1)에 인서트된 상태에 있어 이러한 현상을 바로잡아 보수하는 사후 관리가 불가능한 단점이 있는 것이다.

이에대하여 1992년 국내 특허출원, 공개번호 93-17696호의 폴리에틸렌관의 융착방법은 수지관의 전기적 융착 접합을 구현하기 위하여 제4도와 같이 시트(10)에 전열코일(11)을 내장 배치하고 이 전열코일(11)의 열에 의해 시트층이 용융되면서 수지관(6)(6a)의 양단을 서로 접합 시키도록 한 것으로 융착기(7)와, 상기 융착기의 정전압에 의해 발생하는 발열시트(10)에 의해 서로 조우하는 관(6)(6a)의 두 단면을 맞대오 그 외부에 시트(10)를 감아 시트(10)에 전류를 인가함으로서 관을 융착 시키도록 하는 시트 융착법을 소개 하였다.

이러한 시트융착법에서 소요되는 시트(10)는 전열코일(11)을 규칙적으로 수지판에 함몰시킨 판상체의 형상이며 열이 전열코일(11)에서 발열될 때 시트(10)의 변형을 유도하는 열가소성 특성을 갖게된다.

따라서 시트(10)에 의한 관의 융착접합은 준비된 시트(10)를 관의 접합 대상 둘레에 단순히 감아 돌려 주는 것에 의해 관의 두 단면 접촉을 완료할 수 있어, 관의 접합을 위한 작업조건, 관경의 대소 등에 제약 받지 않고 또한 별도 기자재의 보조장비를 필요치 않는점 등이 있어 상기와 같은 전기융착법중 소켓융착법을 대체하여 다양한 관의 시공환경에 대응하는 바람직한 관의 접합 방법을 제공할 수 있었다.

그러나 상기 관 접합 시트(10)에 배열되는 전열코일(11) 및 가열선(2)을 연결구본체(1)에 인서트 시키는 종래의 전열선 배치 방법들은 다같이 일정한 형태로 전열선을 형상 가공하는 포밍 작업공정을 필요로 하여 다공정이 요구되어 각각 제작비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.

또한 한가닥의 전열코일(11) 및 가열선(2)이 수지판 시트(10) 또는 연결구본체(1)에 연속적으로 배열되거나 인서트된 구조적 특징을 나타내므로 융착기로 부터 정전압 불안에 의한 일시적인 과전류가 공급되면 단선의 우려가 있는 것이다. 즉 이러한 공급전압의 불안정성은 융착기가 갖는 자체적 요인도 있지만 융착기(7)의 운용에 있어서 그 빈도가 크게 나타 나는데, 예를들면, 융착대상 관의 직경에 따라 접합부재(시트/연결구)측의 저항량이 달라지고 여기에 맞추어 공급되는 전압의 조절이 필요하여 운용자가 지나치게 과전류를 공급하면 쇼트현상이 쉽게 나타나는 것이다.

이럴경우 관 접합 시공 자체가 정상적으로 이루어질 수 없는 현상이 초래되고 재시공의 번거로움이 생기는데, 특히 시공 진행과정에서 이러한 현상이 발생되면 관의 전부 또는 부분 교체를 병행하여 작업 손실이 커질 가능성이 있는 것이다.

또한, 단순히 가열선(2)을 관연결구(5) 두께에 매입 시키거나, 박판의 시트(10)에 전열코일(11)을 증착시킨 종래의 구조는 그 구조가 갖는 상대적 가치에도 불구하고, 어느 것이나 열의 균일 분포를 통한 열가소성수지의 균일 융착에는 못미치는 것으로 나타났다.

이는 서로 이웃하는 전열선의 배열 간격이 지나치게 넓어서 관 둘레에 접촉시킬 경우 전열선의 비 접촉 단면적이 비교적 넓게 형성되므로써 고른 분포의 열전달을 이룰 수 없는데 따른 것이다.

따라서 본 고안의 목적은 과전류 공급에 의한 전열선의 단선에 따른 발열불능 현상을 없애 주면서도 관경에 대한 전열선의 유효 접촉 단면적을 균일하게 유지시켜 융착 접합 성능을 행상 시키는 한편, 전열선의 포밍 작업공정을 없애 관 융착 접합 단품의 제작공수를 절감 시키는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 소정의 두께를 갖는 판체로 이루어진 열가소성 수지판과, 상기 수지판의 한쪽 면부에 길이방향을 따라 양편으로 구분되어 대칭적 요홈으로 형성된 매쉬코일 랜딩스페이스와, 상기 랜딩스페이스를 양편으로 분활하여 매쉬코일을 안착 시키며 매쉬코일을 지지하는 서멀밸런서와, 상기 랜딩스페이스를 따라 안착되는 좌/우 양편의 제1.2결합부가 있고, 한쪽 단부는 상기 제1.2결합부를 통전 시키는 연결부를 일체로 두며, 상기 연결부의 상대측은 연결단자를 구분하여 접촉시키는 전극으로 구성된 매쉬코일로 이루어진 수지관 융착시트 구조에 있다.

본 고안의 구성은 제5도와 같이 소정의 두께를 갖고 한쪽 면부에는 길이방향으로 대칭적인 가이드(20)(21)를 구비하는판체로 이루어진 열가소성 수지판(22)과, 상기 수지판(22)의 각 가이드(20)(21)를 따라 양편으로 구분되어 대칭적 요홈으로 형성되고 한쪽 지점이 합류되어 연결된 랜딩스페이스(23)와, 상기 랜딩스페이스(23)를 양편으로 분활 구획하여 매쉬코일(24)을 안착 시키며 매쉬코일(24)을 지지하는 서멀밸런서(25)와, 상기 랜딩스페이스(23)를 따라 안착되는 좌/우 양편의 제1.2결합부(26)(27)가 있고, 한쪽 단부는 상기 제1.2결합부(26)(27)를 통전 시키는 연결부(28)를 칠체로 두며, 상기 연결부(28)의 상대측은 연결단자(29)(29a)를 구분하여 접촉시키는 전극(30)(31)으로 구성된 매쉬코일(24)로 구성하여 접합 시트(37)로 구성한다.

상기 시트의 기초 재료인 수지판(22)은 랜딩스페이스(23), 서멀밸런서(25)를 각각 일체형으로 사출 성형한 뒤, 상기 랜딩스페이스(23), 서멀밸런서(25)의 사이즈에 맞추어 별도로 제작된 매쉬코일(24)을 결합시킨 상태에서 열접합 시키는 것을 보통으로 하고, 제6도와 같이 매쉬코일(24)의 단부측 전극(30)(31)에 연결단자(29)(29a), 리드와이어(32)(33), 단자판(34)(35)의 배열을 통해 융착기의 정전류트랜스측과 전기적으로 통전되도록 구성된다.

상기 수지판(22)에 대한 매쉬코일(24)의 결합 형태는 중앙부 서멀밸런서(25)를 중심으로 양편 랜딩스페이스(@3)에 의해 분리 되지만 단부에서는 통전을 위해 연결부(28)에 의해 연결되고, 수지판(22)에 형성된 가이드(20)(21) 및 랜딩스페이스(23)에 의해 안내된다.

상기 수지판(22)과 더불어 접합시트(37)를 구성하는 소재인 매쉬코일(24)은 고유저항 값이 비교적 높은 스테인레스 재질이나 니켈(Ni)-크롬(Cr)합금의 소재를 사용하며, 매쉬코일(24)은 각 코일간의 교차간격을 좁히거나 넓혀 줌으로써 융착접합 대상 수지관(36)(36a)에 대한 열전도 특성을 새롭게 맞출 수 있다.

수지판(22)은 유연성 수지물을 선택하고 여기에 적층되는 매쉬코일(24)은 코일의 조밀 조직 결합을 통해 수지판(22)의 유연성에 맞추어 변성이 가능하다.

한편, 본 고안에 의한 관 접합 시공순서는 제8도와 같이 먼저 접합 하고자 하는 수지관(36)(36a)의 관경을 고려하여 시트 사이즈를 결정하여 선택하고, 관의 융착 대상면부를 아세톤,알콜등을 이용하여 닦아낸 후 선택된 시트를 관의 접촉단면부를 중심으로 감싼다.

그 후 수지판(22)측 매쉬코일(24)의 전극(30)(31)에 연결단자(29)(29a)를 연결하고 일정시간 동안 정전류트랜스를 통해 전류를 공급하여 시트(37)와 관(36)(36a)의 융착에 필요한 융착 시간이 경과 되어 충분히 융착이 이루어지면 정전류트랜스측 전원케이블을 연결단자(29)(29a)로 부터 제거하고 냉각 시킴으로써 관의 접합이 완료된다.

상기와 같은 관 접합 시공단계에서 시트(37)의 유연성은 수지판(22)을 저밀도 폴리에틸렌을 이용하고 발열선을 매쉬코일(24)화 함으로써 확보된다.

이러한 매쉬코일 접합시트는 서로 마주보는 두 관(36)(36a)의 융착 접합 이음에 사용될 경우 열융착 접합 과정에서 생기는 순간적인 과전류에 의한 매쉬코일(24)의 부분적인 단선에 대하여 이웃하는 무수히 많은 매쉬코일(24)에 의해 통전을 보상하는 구조여서 융착불능 현상을 방지하고 수지관(36)(36a)의 불균등 융착 현상을 없애준다.

즉, 매쉬코일(24)은 많은 전열코일 가닥을 서로 교차되게 형성하고 있어 과전류 공급에 따른 부분적인 쇼트가 발생 되어도 전류 통전 상태를 그대로 유지시켜 저항열을 발생 시키는데 영향이 없어 전열선 쇼트에서 생기는 문제점을 방지하고 가늘고 얇은 많은 코일이 조밀한 형태로 배치되어 있어 코일에서 발열되는 열이 고르게 융착 대상면에 전달되어 균일한 융착면을 형성하는 것이다.

관의 융착 정도에는 전류의 적절한 공급 제어가 우선되지만 발열재료인 시트(37)와 관(36)(36a)을 소성변형시켜 관을 접합하는 자체 열전달 체계가 무엇보다 영향을 미친다.

본 고안의 열 전달체계는 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 수지판(22)에 적절한 열원을 매쉬코일(24)을 통해 제공한다.

즉, 시트(37)의 유연성 확보를 위해서는 수지판(22)의 선택에 있어서, 고밀도 폴리에틸렌수지는 적합 하지 않아 수지판(22)의 유연성을 유지 하는 가운데 알맞은 열원을 제공하기 위해서는 보다 제어된 열원의 공급이 필요할 것이다.

예를들면 용융점이 높은 고밀도 폴리에틸렌 수지는 용융점에 상당하는 제어된 적절한 열원을 필요로 하지만 저밀도 폴리에틸렌의 경우는 보다 낮은 용융점을 갖고 있어 열의 제공에 보다 주위가 필요하다. 따라서 저밀도 폴리에틸렌 수지판(22)을 가열하여 용융 시키기 위해서는 보통의 단선 가열선을 활용하는 것보다는 보다 치밀한 조직의 전열선을 고르게 분포시켜 세분된 가열 접촉면을 조성하는 것이 무엇보다 중요하다.

본 고안의 경우 가열수단이 매쉬코일(24)로 되어 있어 저밀로 폴리에틸렌 수지판(22)에 알맞은 열원으로 제공될 수 있는 것이다.

한편, 매쉬코일(24)은 수지판(22)측 랜딩스페이스(23)에 대하여 제1결합부(@6) 및 제2결합부(27)로 결합 되어 있고, 그 외곽은 동시에 가이드(20)(21)에 의해 안내되며 또한 서멀밸런스(25)를 중심으로 길이방향으로 좌우 대칭적 구조로 매쉬코일(24)측 열원을 전달하도록 되어 있다.

따라서 매쉬코일(24)은 수지판(22)측 서멀밸런스(25)를 중심으로 한쪽 단부 연결부(28)를 통해 각 전극(30)(31)을 통해 공급되는 전류가 통전되는데, 이 과정에서 랜딩스페이스 (23) 부분이 차지하는 면적을 제외한 타 부분, 즉, 가이드(20)(21) 및 서멀밸런서(25) 부분은 상대적으로 랜딩스페이스(23) 부분에 비해 상대적으로 온도에 대한 소성반응이 빠르게 일어난다.

이러한 열전도에 의한 소성변형 차이는 고른 분포로 균질한 접합 상태를 얻는 쪽으로 제공되는열융착 접합 의도에서 어긋나는 저해 요인으로 작용한다. 이를 보상하기 위하여 본 고안의 경우 수지판(22)상에 매쉬코일(24)을 중심으로 그 주변부에 가이드(20)(21)를 두어 상대적으로 타 부분에 비해 융용시간 지연 작용을 통해 융용 수지의 외곽쪽 흐름을 차단하고, 중앙부 서멀밸런서(25)는 수지판(22)의 용융이 진행되는 조건에서 시트(37) 전체 형상의 조기 변형을 방지하여 지나치게 빠르게 시트(37) 형상이 변형되어 나타나는 접합부위의 균형 상실을 방지하는 역할을 한다.

따라서 상기 가이드(20)(21) 및 서멀밸런서(25)는 매쉬코일(24)에 의한 가열영역에는 있지만 열에 의한 급격한 변형을 방지하여 접합 진행 과정에서 생기는 조기 용융 내지 과 용융에 의한 접합 부위의 균형 상실 등을 예방하게 된다.

한편, 매쉬코일(24)을 수지판(22)에 결합 시키는데 있어서, 사전에 사출 성형된 랜딩스페이스(23) 면적에 의해 매쉬코일(24)을 그대로 해당면에 안착 시키는 것으로 매쉬코일(24)의 결합을 마칠 수 있어 한가닥의 가열선을 이용하는 융착부재에서 필요로 하는 가열선의 포밍공정을 생략할 수 있어 제작공정 및 작업성에서 비교우위에 있다.

또한 본 고안은 제9도와 같이 두 관(36)(36a)의 접선 단면이 어긋난 특수한 관의 접합도 가능하다.

이와같이 본 고안은 기본적으로는 유연성 시트를 관 접합 이음에 이용하는 기존의 면상 발열체 구조를 이용하면서도 여기에 배치되는 가열선의 특성화와 이를 시트에 알맞은 열 전달체계를 갖추도록 하므로써 종래의 구조에 비해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 과전류 공급에 의한 단선에 따른 발열 불능 현상을 없애주어 제품 신뢰성을 제고 시킨다.

둘째, 시트를 관에 감아 관 접합 시공을 달성 하므로써 대구경의 관 이음 및 어긋난 관의 이음에도 적절히 대응하여 관의 시공 영역을 더 확장 시키는 효과와 시공 편의성과 작업성을 향상시킨다.

셋째, 시트를 통한 열전달 과정에서 코일이 관의 둘레에 고르게 조밀한 분포로 접촉되어 균일한 열전달을 통해 융착 안정성을 높여 주는 효과가 있다.

넷째, 수지판과 가열선의 간단한 결합 과정을 유도하여 시트 제작 작업을 단순화 시켜 제작 비용을 절감 시키는데 기여하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 서로 대응하는 두 수지관을 접합 하기 위하여 열가소성 융착부재를 이용하고 이 융착부재를 변형시키기 위해 가열선을 상기 융착부재에 두어 가열선 발열에 의해 수지관 관을 융착 접합 시키는 수지관 융착부재에 있어서, 소정의 두께를 갖으며, 한쪽 면부에는 길이방향으로 대칭적인 수평선상의 가이드(20)(21)를 구비하고, 상기 가이드를 따라 양편으로 구분되어 대칭적 요홈으로 형성되고 한쪽 지점이 합류되어진 랜딩스페이스(23)를 두며, 상기 랜딩스페이스(23)를 양편으로 분활 구획하여 매쉬코일(24)을 안착 시키는 동시에 매쉬코일을 지지하는 서멀밸런서(25)가 형성된 수지판(22)과, 상기 수지판(22)의 랜딩스페이스(25)를 따라 안착되는 좌/우 양편의 제1.2결합부(26)(27)가 있고, 한쪽 단부는 상기 제1.2결합부(26)(27)를 통전 시키는 연결부(28)를 일체로 두며, 상기 연결부의 상대측은 연결단자를 구분하여 접촉시키는 전극(30)(31)으로 구성된 매쉬코일(24)을 상기 수지판(22)에 결합시켜 구성된 것울 특징으로 하는 수지관 접합 시트 구조