KR100259671B1 - 전기용접성 파이프 조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

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다나카 히사노리
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Abstract

이너레스 전기용접성 파이프 조인트는 파이프 조인트 바디로 둘러싸인 저항 가열성 와이어 코일 및 열가소성 재료의 중공 원통형 파이프 조인트 바디를 갖는다. 와이어는 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 노출되고 파이프 조인트 바디의 내측면에 부분적으로 매설된다. 용접작업 동안에, 파이프와 파이프 조인트의 용접영역의 재료는 노출된 와이어로부터 열에 의해 선택적으로 및 용이하게 가열되어 용접강도를 증가시키고 용접시간을 단축시킨다. 또한, 이러한 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법이 개시되었다.

Description

전기용접성 파이프 조인트 및 그 제조방법
본 발명의 목적은 폴리에틸렌 파이프와 같은 열가소성 파이프를 결합하기 위한 용접성 파이프 조인트에 관한 것이고, 보다 상세하게는 파이프 조인트의 내측면을 규정하는 외측면에 직접 감긴 저항가열성 와이어를 갖는 코어를 사용한 사출성형된 이너레스 전기용접성 파이프 조인트(inner-less electrically weldable pipe joint)에 관한 것이다.
연결하고자 하는 플라스틱 파이프는 전기용접성 파이프 조인트의 중공 내부에 삽입되고, 그 후 파이프 조인트의 내측면에 매설된 저항가열성 와이어를 통해 전력이 공급된다. 연결하고자 하는 파이프의 외측면과 파이프 조인트의 내측면의 플라스틱 재료는 파이프 조인트를 파이프에 견고하게 연결하기 위하여 발생된 열저항에 의해 부분용융된다.
일본특허공보 제 62-12437호에는 내부 원주면상에 이너 바디(inner body)를 갖는 파이프 조인트의 제조방법이 개시되었다. 이 방법에서는, 파이프 조인트 바디의 내측면을 구성하는, 구루브된 면을 갖는 얇은 원통형 플라스틱 이너 바디가 코어의 외측면을 둘러싼다. 그루브의 저면을 따라 이너 바디에 저항가열성 와이어를 감은 후에, 이너 바디를 감싸는 코어가 몰드 내에 놓인다. 그 후, 용융 수지는 전기용접성 파이프 조인트를 사출성형하기 위해 내부 바디의 내측면과 외측면 사이에 규정된 공동으로 주입된다.
저항가열성 와이어는 이너 바디 외측면 상의 그루브에 수용되기 때문에, 저항가열성 와이어는 저항가열성 와이어의 각 턴 사이에 간격을 일정하게 유지하기 위해 사출성형하는 동안 그 위치를 바꾸지 않아야 한다.
그러나, 이 방법은 파이프 조인트를 사출성형하기 전에 이너 바디를 제조하기 위한 부가 공정을 필요로 한다. 더우기, 이너 바디는 얇은 벽을 갖기 때문에, 그루브를 규정하기 위한 벽 및 웨브(web)는 사출 압력 및 주입된 용융수지로부터 나온 열로 인해 용융되고, 그결과 와이어는 사출 성형동안 그 위치를 빈번하게 바꾼다. 어떤 경우에는, 와이어의 한 턴이 다른 턴에 접촉하거나 또는 중복되어 파이프의 견고한 용접을 방해하고 저항가열성 와이어의 턴 사이에 회로 단락을 야기한다.
일본특허공개공보 제 2-30517 호에는 도 16에 도시된 바와 같이 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법이 개시되었다. 이 방법에서는, 수지코팅된 저항 가열 와이어(3)를 가지는 두-파트의 솔리드 코어(5, 5)가 몰드(7) 내에 위치되며, 상기 와이어의 양측 각 단은 각각의 터미널 핀(4, 4)에 연결되며, 상기 와이어는 상기 코어(5, 5)의 외측면에 직접적으로 감겨 있으며, 상기 외측면은 파이프 조인트 바디의 내측면을 규정한다. 파이프 조인트 바디는 몰드(7)와 코어(5) 사이 공동 속으로 용융수지를 주입하는 것에 의해 사출성형된다. 성형이 완료된 후에, 성형된 파이프 조인트는 몰드(7)로부터 탈형되고, 코어(5, 5)는 내측면에 묻힌 수지 코팅된 와이어(3)를 갖는 전기용접성 파이프 조인트를 얻기 위해 반대방향으로 성형된 파이프 조인트로부터 축방향으로 회수된다.
상기 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 공지된 제조방법에서, 코어(5)의 외측면에 감긴 수지코팅된 와이어(3)는 와이어(3)의 각 턴 및/또는 원하는 위치로부터의 와이어 사이에 균일하지 않은 간격을 가지는 그 내측면에 매설된 와이어를 갖는 전기용접성 파이프 조인트를 제조하기 위해 주입된 용융수지로부터 나온 열 및 사출압력으로 인해 그 위치가 변한다. 그러므로, 용접작업 동안 턴간 회로 단락은 밀접하게 배치된 와이어(3)의 턴 사이에 발생하거나 또는 와이어(3)의 접촉 턴사이에 발생하여 파이프의 견고한 용접을 방해한다.
그러므로, 상기 방법에서 사용되는 저항가열성 와이어(3)는 회로 단락을 피하기 위해 열가소성 절연수지로 코팅되어야만 한다. 그러나, 회로 단락은 수지코팅이 주입된 용융수지로부터 나온 열 및 사출압력으로 인해 녹기 때문에 이러한 수지 코팅된 와이어가 사용될 때조차 완벽히 피할 수는 없다. 더우기, 수지코팅이 와이어의 총길이에 걸쳐 일정한 두께를 갖기가 어렵기 때문에, 저항가열성 와이어와 파이프 조인트의 내측면 사이의 거리는 변하여 불균일한 가열의 원인이 된다.
이너 바디를 갖거나 또는 갖지 않는 공지된 전기용접성 파이프 조인트에서, 저항가열성 와이어는 그 내측면에 완전히 매설된다. 그러므로, 용접작업 동안에, 와이어 바로 근처에 파이프 조인트 바디의 수지는 먼저 가열되고, 그 후 저항가열성 와이어로부터 나온 열은 연결된 파이프로 전도되어 파이프 외측면의 수지를 녹인다. 이것은 용접을 완료하기 위한 시간을 지연하고 과량의 전력을 필요로 한다. 그러므로, 저항가열성 와이어의 근처에서 수지를 약화시키거나 또는 파이프 조인트 바디를 변형시키기 위해 연결된 파이프의 외측면 앞에서 과잉 가열되어 용해된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기 회로 단락을 피하기 위해 일정한 턴 사이 공간을 구비한 저항가열성 와이어 코일을 갖고, 저항가열성 와이어에 의해 발생된 열의 우수한 전도 효율성을 가지며, 파이프 연결을 위해 짧은 용접시간이 요구되는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법을 제공하기 위한 것이며, 이 방법은 와이어가 직접 코어에 감길 때에도 전기용접성 파이프 조인트의 사출성형시에 저항가열성 와이어의 위치가 변경되는 것을 방지한다.
상기 각 목적의 집중 조사의 결과로서, 본 발명자는 와이어의 일부가 파이프조인트 바디 내측면에 거의 또는 완전히 매설되고 와이어 나머지 부분이 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 또는 완전히 노출되도록, 파이프 조인트 바디의 내측면 상에 저항가열성 와이어를 원주상으로 배치함으로써 파이프의 견고한 용접을 위한 용접시간이 감소될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자는 그루브된 외측면을 갖는 복수의 이동부재를 원주상으로 부착한 코어를 사용함으로써, 전기용접성 파이프 조인트의 사출성형 동안에 저항가열성 와이어의 위치변화를 방지할 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이들 발견에 의해 실현되었다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 특징은 파이프 조인트 바디에 의해 둘러싸인 저항가열성 와이어 코일 및 열가소성 재료의 중공 원통형 파이프 조인트 바디로 이루어지는 전기용접성 파이프 조인트를 제공하는 것에 있으며, 이 때 와이어는 그 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 노출되고 파이프 조인트 바디의 내측면에 부분적으로 매설된다.
본 발명의 두 번째 특징은 상기한 바와 같은 전기용접성 파이프 조인트를 제조하는 방법을 제공하는 데 있으며, 이 방법은 사출성형 동안에 저항가열성 와이어를 수용하고 그 위치를 유지하기 위한 그루브된 면을 갖는 이동부재를 사용하는 것에 특징이 있다.
제1도는 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법을 도시한 단면도.
제2도는 이동부재를 부착한 코어의 사시도.
제3도는 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트의 다른 제조방법을 도시한 단면도.
제4도는 코어의 더브테일 그루브(dovetail groove)내에 부착된 이동부재를 갖는 코어의 단면도.
제5도는 코어 및 이동부재와 함께 몰드로부터 탈형된 본 발명의 성형된 전기 용접성 파이프 조인트를 도시한 단면도.
제6도는 코어중의 하나를 제거한 후에 제5도에 도시한 성형된 전기용접성 파이프 조인트를 도시한 단면도.
제7도는 코어를 2 개 모두 제거한 후 제5도에 도시한 성형된 전기용접성 파이프 조인트를 도시한 단면도.
제8도는 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트의 내측면을 도시한 부분단면도.
제9도 및 제10도는 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트의 중공 내부에 부분적으로 노출된 저항가열성 와이어를 도시한 단면도.
제11도 및 제12도는 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트 바디의 내측면에 실질적으로 및 완전히 매설된 저항가열성 와이어를 도시한 단면도.
제13도는 이동부재의 그루브된 외측면의 구조를 도시한 개략 단면도.
제14도는 용접강도 테스트에 적용된 파이프 조인트 내로 삽입된 연결하고자하는 파이프를 도시한 개략 사시도.
제15도는 용접강도 테스트에 사용되는 시편을 나타내는 개략 사시도.
제16도는 전기용접성 파이프 조인트의 공지된 제조방법을 도시한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
15 : 코어 파트 17 : 이동부재
18 : 저항가열성 와이어 19 : 그루브
22 : 이동부재 어셈블리 24 : 노출부
25 : 매설부 30 : 전기용접성 파이프 조인트
도 8은 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트(30)의 내측면을 나타내는 부분단면도이다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 전기용접성 파이프 조인트(30)의 내측면 상에 원주상으로 놓인 저항가열성 와이어(18)는 그 일부가 내측면에 매설되고(매설부, 25), 나머지 일부가 내부에 부분적으로 노출된다(노출부, 24). 매설부(25) 및 노출부(24)는 전기용접성 파이프 조인트(30)의 원주상 내측면을 따라 교대로 나타나는 것이 바람직하다. 노출부(24) 및 매설부(25)는 바람직하게는 60mm 이하이며, 보다 바람직하게는 원주상 내측면을 따라 20 내지 40mm 이다.
본 발명에서 언급된 "노출부"는 저항가열성 와이어가 부분적으로 노출되어 있는 부분이며, 와이어 단면의 원주길이의 바람직하게는 15 내지 50%, 더욱 바람직하게는 25 내지 30%가 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 전기용접성 파이프 조인트 중공 내부에 부분적으로 노출된다. 본 발명에 언급된 "매설부"는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 저항가열성 와이어의 노출된 비율이 상기 범위 보다 작은 부분이다.
도 1은 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트를 제조하는 방법을 나타내는 단면도이고, 도 2는 이동부재를 부착한 코어를 나타내는 사시도이다.
도 1에서, 두-파트(2-part) 코어(14)는 원통형 코어 파트(15, 15)로 구성되며, 상기 코어 파트 각각은 그 단부에서 코어 파트(15)의 외측면을 따라 원주방향으로 배열되는 복수의 슬라이드 그루브(16)를 갖는다. 상기 슬라이드 그루브(16)는 그루브된 외측면을 갖는 이동부재(17)를 코어(14)의 축방향으로 미끄러져 이동가능하게 수용한다. 코어 파트(15, 15)는 텅-앤드-그루브 조인트(tongue-and-groove joint)에 의해 상호 결합되어 코어 어셈블리(14)를 구성하며, 코어 파트(15, 15)중의 하나 상의 이동부재(17) 및 나머지 코어 파트(15)상의 다른 이동부재(17)는 이동부재 어셈블리(22)를 구성한다. 복수의 이동부재 어셈블리(22)를 갖는 코어 어셈블리(14)는 몰드(11) 내에 놓이고 몰드(11)의 축방향 단부에서 지지부(13, 13)에 의해 지지된다. 용융수지가 주입되는 공동은 몰드(11)와 이동부재(17)를 갖는 코어(14)의 외측면 사이에서 규정된다. 저항가열성 와이어(18)는 부분적으로 코어 파트(15)의 외측면 상에 나선형으로 감기며, 부분적으로 용접영역에 걸쳐 연장하는 그루브(19)의 저면을 따라 이동부재(17)상에 감긴다. 코어(14) 상의 이동부재 어셈블리 중의 하나는 그 양측 단부에서 저항가열성 와이어(18)의 각 자유단이 연결되는 터미널 지지부(20)를 갖는다. 터미널 지지부(20)는 (도 5 및 도 8에 도시된) 터미널 핀을 수용하며, 용접이 수행될 때 상기 터미널 핀을 통하여 저항가열성 와이어(18)에 가열 전류가 공급된다.
도 1의 실시예에서, 슬라이드 그루브(16)의 깊이는 일정하게 된다. 대안적으로는, 그 깊이는 도 3에 도시한 바와 같이 전기용접성 파이프 조인트의 축중심을 향해 점차 증가할 수도 있다. 또한, 슬라이드 그루브(16)는 도 4에 도시된 바와 같이 이동부재(17)가 코어 파트(15)에 대하여 상대적으로 축방향 이동하는 것은 허용하지만, 이동부재(17)가 방사상으로 이동하는 것은 방지하는 더브테일 그루브일 수도 있다. 이러한 파이프 조인트의 축중심을 향하는 깊이의 테이퍼링 구조 및 더브테일 그루브에서, 이동부재(17)가 반경방향 안쪽으로 이동하고 코어 파트(15, 15)가 상호 반대로 축방향 바깥으로 이동함으로써, 코어 파트(15, 15) 및 이동부재(17)는 사출성형된 파이프 조인트 바디로부터 동시에 분리될 수 있다.
이동부재(17)는 그루브된 외측면을 갖고, 복수의 원주상 그루브(19)는 축방향을 따라 용접영역에 걸쳐서 형성된다. 이동부재(17)의 재료는, 사출성형 동안 용융되지 않고 사출성형 완료 후에 파이프 조인트 내측면 및 코어 파트(15)로부터 용이하게 분리되는 한, 특별히 제한되지 않으며 코어 파트(15)와 동일한 재료일 수도 있다.
그루브된 외측면을 갖는 2 개의 이동부재(17)는 도 1의 실시예에서 이동부재 어셈블리(22)를 구성한다. 그러나, 이동부재(17)는 슬라이드 그루브(16)를 따라 각 코어 파트(15)에 대해 상대적으로 이동할 수 있는 한 단일체로 이루어질 수도 있다.
사출성형 전에, 저항가열성 와이어(18)는, 두 이동부재(17)의 그루브(19) 사이 매개부를 통하여, 하나의 이동부재(17) 상의 하나의 그루브(19)의 축방향 외측단부로부터 다른 나머지 이동부재(17) 상의 그루브(19)의 축방향 외측 단부에까지, 코어(14)의 슬라이드 그루브(16)에 결합된 이동부재(17)의 그루브(19) 저면을 따라 나선형으로 감긴다. 와이어(18)의 단부는 터미널 지지부(20, 20)에 연결된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 그루브(19)의 저면은 코어 파트(15)의 자유로운 외측면과 거의 동일한 면을 이룬다. 이러한 구조는 코어 파트(15)의 자유로운 외측면과 그루브의 저면 사이의 천이부에서 높이차를 최소화한다. 그루브(19)의 깊이는 통상 저항가열성 와이어(18) 외측 직경의 약 1/2이다. 그 깊이는 와이어(18)가 두껍거나 또는 단단하게 감길 때 저항가열성 와이어(18)의 외측 직경의 약 1/4까지 감소될 수도 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이동부재 어셈블리(22)의 용접영역 사이 매개부를 커버하기 위해 수지 슬리브(23)가 배치될 수도 있다. 용접영역 중 하나로부터의 저항가열성 와이어(18)는 수지 슬리브(23)를 걸쳐 통과함으로써 다른 용접영역으로 인도된다. 사출성형 동안에 수지 슬리브(23)는 파이프 조인트 바디와 일체가 되기 때문에, 수지 슬리브(23)에 놓이는 와이어는 연결되는 파이프의 단부에 인접한 파이프 조인트의 축방향 중심부의 과잉 가열을 방지하기 위해 파이프 조인트의 내측면으로부터 깊이 매설된다. 더우기, 노출된 와이어가 파이프 연결부위에 존재하지 않기 때문에, 연결된 파이프를 흐르는 유체가 와이어의 노출부로부터 파이프 조인트 바디를 통하여 흐르는 것은 효과적으로 방지될 수 있다.
이동부재(17)와 결합된 코어(14)는 몰드(11) 내에 위치되고, 용융수지는 사출성형기로부터 공동(12)에 주입된다. 수지는 열가소성인 한 특별히 제한되지 않는다. 사출성형이 완료된 후에, 성형품은 도 5에 도시한 바와 같이, 일반적으로 코어(14) 및 이동부재(17)와 일체로 몰드(11)로부터 분리된다. 그 후, 코어 파트(15, 15)는 예를 들면, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 성형품으로부터 분리된다. 코어 파트(15)는 매끄러운 외측면을 갖고 이동부재(17)에 대해 축방향으로 이동할 수 있기 때문에, 코어 파트(15, 15) 중의 하나는 축방향 외측으로 코어 파트(15)를 회수함으로써 성형품으로부터 분리되고, 이때, 그루브(19)에 부분적으로 수용되는 부분적으로 박혀있는 와이어(18)는 이동부재(17)가 축방향으로 이동하는 것을 방해하기 때문에, 도 6에 도시한 바와 같이 성형품의 내측면에 이동부재(17)를 남긴다. 나머지 다른 코어 파트(15)는 상기와 동일한 방법으로 분리되어 도 7에 도시한 바와 같이 이동부재(17)를 갖는 성형품을 제공한다. 성형품의 내측면에 남겨진 상기 이동부재(17)는 적당한 방법으로 그들을 안쪽으로 이동시킴으로써 제거되어 도 8에 도시한 바와 같은 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트(30)를 얻는다. 코어 파트(15, 15)의 회수는 코어 파트(15, 15)를 반대방향으로 바깥쪽으로 회수함으로써 동시에 수행된다. 슬라이드 그루브(16)가 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 테이퍼링 구조를 갖는 더브테일 그루브라면, 코어 파트(15, 15)를 반대방향으로 바깥쪽으로 동시에 회수함으로써 이동부재(17) 및 코어 파트(15, 15)는 성형품으로부터 동시에 분리된다. 코어 파트(15, 15)의 제거는 성형품을 몰드(11)로부터 탈형하기 전에 수행될 수도 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 저항가열성 와이어(18)는 전기용접성 파이프 조인트(30)의 와이어가 중공 내부에 부분적으로 노출되는 노출부(24) 및 와이어가 전기 용접서 파이프 조인트(30)의 내측면에 완전히 또는 거의 박혀있는 매설부(25)를 갖는다. 상기 두 부분은 원주방향을 따라 교대로 나타난다.
도 9 및 도 10은 노출부(24)의 단면을 나타낸다. 이동부재(17)의 그루브(19)내에 수용된 저항가열성 와이어(18)의 부분은, 표면의 나머지가 성형된 파이프 조인트의 내측면에 박힐 때 그루브(19)가 와이어(18)가 용융수지로 도포되는 것을 방지하기 때문에, 그 표면이 중공 내부에 노출된다. 도 9 및 도 10의 실시예에서는, 와이어(18)의 절반은 중공 내부에 노출되어 있고 와이어(18)의 나머지 절반은 내측면에 매설되어 있다. 즉, 그루브(19)의 깊이에 해당하는 노출 깊이는 와이어(18)의 외측 직경의 절반이다.
이동부재(17)의 그루브된 외측면의 구조가 도 13에 도시한 바와 같이 인접하는 그루브 사이의 부분이 그루브와 거의 동일한 깊이의 리세스(26)를 가지는 경우에, 노출 높이가 웨브(27)의 높이와 거의 동일한 높이인 도 10에 도시된 노출부(24)가 얻어진다. 노출된 와이어(18)의 턴 사이에 형성되며, 와이어(18)의 노출 높이와 동일한 높이를 가지는, 리세스(26)에 대응하는 웨브(27)는 노출된 와이어(18)의 근처 중공 공간 및 연결되는 파이프의 외측면과 와이어(18) 사이의 중공 공간을 감소시킨다. 따라서, 와이어(18)에 의해 발생된 열은 파이프 조인트 바디의 내측면의 재료에 용이하게 효과적으로 전도된다. 또한, 감소된 중공 공간은 먼지, 오염물 등이 공간에 노출된 내면에 부착되는 것을 방지하고, 용접 작업전에 내측면으로부터 오염물을 용이하게 제거할 수 있도록 해준다.
도 11 및 도 12는 매설부(25)의 단면을 도시한 것이다. 코어 파트(15)의 매끄러운 자유면에 감긴 와이어(18)는 내측면에 완전히 또는 거의 매설된다. 와이어(18)가 코어 파트(15)의 외측면에 대해 단단하게 감기는 경우, 와이어(18)와 코어 파트(15)의 외측면 사이에는 주입되는 용융수지가 들어갈 공간이 없기 때문에, 도 11에 도시한 바와 같이, 와이어(18)는 내측면에 완전히 매설되지 못하고 거의 매설된다. 그루브(19)의 바닥이 코어 파트(15)의 외측면보다 높게 배치되는 경우, 와이어(18)는 이동부재(17) 사이의 부위에서 코어 파트(15)의 외측면으로부터 다소 이격되어 감긴다. 따라서, 주입된 용융수지는 외측면 와이어(18) 사이의 틈으로 들어감으로써, 도 12에 도시한 바와 같은 완전한 매설부(25)를 생성한다.
이동부재(17)의 외측면 상의 그루브(19)는 저항가열성 와이어(18)가 사출성형 동안 그 위치가 변경되는 것을 효과적으로 방지하기 때문에, 본 발명의 방법에 의한 전기용접성 파이프 조인트 제조에는 종래 사용된 수지-코팅 와이어 외에 베어 와이어(bear wire)가 사용될 수도 있다. 또한, 와이어(18)는 매설부(25) 뿐만 아니라, 노출부(24)에서 파이프 조인트 바디를 구성하는 수지에 의해 위치가 고정되기 때문에, 와이어(18)는 연결될 파이프를 전기용접성 파이프 조인트의 중공 내부로 삽입하는 동안에 그 위치가 변경되지 않고, 이에 의해 턴간 회로 단락을 피할 수 있다. 더우기, 노출부(24) 와이어 뿐만 아니라 매설부(24)의 와이어도 당업계에 공지된 파이프 조인트와 비교할 때 파이프가 연결되는 외측면 바로 근처에 위치한다. 그러므로, 저항가열성 와이어(18)에 의해 발생된 열은 용접영역에서 파이프의 외측면에 직접 효과적으로 전도되고, 따라서 짧은 용접시간 내에 높은 용접강도를 갖는 파이프의 만족스러운 연결을 보장하며, 용접영역을 제외한 부분의 바람직하지 않은 가열을 방지함으로써 파이프 조인트의 약화 및 변형을 방지한다.
본 발명의 여러 가지 바람직한 실시예를 나타내기 위해 고려해야만 하는 다음 실시예를 참조하여 본 발명의 효과를 기술한다.
[실시예]
도 8에 도시한 치수를 갖는 전기용접성 파이프 조인트(30)는 각각 40℃의 코어 및 몰드 온도 하에서 220℃의 중간 밀도의 폴리에틸렌을 사용하여 사출성형함으로써 제조된다. 도 4에 도시한 것과 동일한 방법으로, 약 35mm의 폭을 갖는 10 조각의 이동부재(17)는 원주방향으로 동일한 간격으로 코어 파트(15)의 슬라이드 그루브(16)에 결합된다. 이와 같은 2 개의 코어 파트(15)는 상호 결합되어 코어 어셈블리(14)를 형성하며, 이동부재(17)는 각 이동부재 어셈블리(22)를 형성하도록 배열된다. 그 후, 그루브(19)를 따라 코어 어셈블리(14) 위에 베어 저항가열성 와이어(18)를 감은 후에, 코어 어셈블리(14)는 몰드(11) 내에 놓이고 220℃의 용융 중간 밀도 폴리에틸렌은 공동으로 주입되어, 본 발명의 파이프 조인트를 얻게 된다.원주 길이는 각 노출부 및 매설부에 대해 약 35mm이다.
[비교예]
이동부재(17)를 사용하지 않으며 두께 약 1mm의 코팅층을 갖는 수지-코팅 와이어(3)에 의해 감긴 코어를 사용하는 것을 제외하고는 상기와 기본적으로 동일한 방법으로, 상기와 동일한 와이어 턴 수를 가지는 파이프 조인트가 도 16에 도시한 바와 같이 제조되었다. 이렇게 제조된 파이프 조인트의 내측면에는, 와이어의 노출부가 없다. 또한, 와이어의 인접하는 턴 사이에 간격은 불균일하다.
[용접 강도 테스트]
도 14에 도시한 바와 같이, 상기 제조된 각 소켓형 파이프 조인트에 216mm 의 외측 직경을 갖는 폴리에틸렌 파이프(40)가 삽입된다. 용접작업은 -5℃의 주위 온도에서, 파이프를 파이프 조인트(30)의 내측면에 대해 3°로 아랫쪽으로 강제로 구부리면서, 520초, 580초 및 700초(용접시간)동안 가열전류를 공급함으로써 수행되었다.
용접된 제품을 실온으로 냉각한 후에, 시편(32)은 도 15에 도시한 바와 같이, 원주 방향을 따라 용접된 제품으로부터 절단된다. 인장 장치를 사용하여, 파이프의 부분(41)은 23℃의 주위 온도에서 바이스 내의 파이프 조인트 바디의 부분(31)을 고정한 채로 인장률 20 mm/min로 플라이어에 의해 당김으로써, 부분(31)으로부터 부분(41)을 강제로 디본드(debond)시킨다.
용접강도가 충분히 높을 때, 부분(41) 상에 와이어(18)를 남기면서 와이어(18)의 일부에서 디본딩이 일어난다. 용접강도가 불충분하거나 또는 불량할 때, 부분(31)은 와이어(18)와 함께 부분(31)과 부분(41) 사이의 용접부위(45)에서 부분(41)으로부터 디본딩된다. 따라서, 용접강도는 용접부위(45)에서 디본딩된 부분의 길이(디본딩 길이)에 의해 계산되며, 와이어 코일의 (도 8에서 도시한 바와 같이 40 mm인) 축방향 길이로 디본딩 길이를 나눔으로써 디본딩률(%)를 계산한다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00001
이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트는 580초의 용접시간에서 0의 디본딩율을 나타내었으며, 즉, 용접부위(45)는 와이어(18)의 바로 근처의 강도보다 높은 강도를 가졌다.
또한, 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트는 보다 짧은 520초의 용접시간에서도, 6% 미만의 낮은 디본딩율에 의해 입증할 수 있듯이, 높은 용접강도를 나타냈다. 520초의 용접시간에서 얻은 이러한 용접강도는 비교예 파이프 조인트에서 700초의 용접시간에서 얻은 것보다 높다. 따라서, 본 발명의 전기용접성 파이프 조인트는 종래 파이프 조인트와 비교해 볼 때, 보다 짧은 용접시간에서도 높은 용접강도를 갖는 파이프를 연결하는 것을 확인했다.
상기와 같이, 본 발명에서, 코어에 감긴 와이어는 이너 바디를 사용하지 않으면서 사출성형 동안에 그 위치 변화가 방지된다. 따라서, 용접작업 동안에 턴간회로 단락의 문제가 효과적으로 방지된다. 또한, 와이어의 인접 턴 사이에 간격이 일정하고 와이어는 파이프 조인트의 중공 내부에 부분적으로 노출되기 때문에, 연결하고자 하는 파이프 조인트와 파이프의 용접영역은 균일하고 직접적으로 가열되어 견고한 용접을 얻는다. 더우기, 베어 와이어가 본 발명에 사용될 수 있기 때문에, 파이프 조인트의 제조방법이 단순화되고 제조비용이 절감된다.

Claims (17)

  1. 열가소성 재료의 중공 원통형 파이프 조인트 바디와 상기 파이프 조인트 바디로 둘러싸인 저항가열성 와이어 코일로 이루어지는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트에 있어서, 상기 와이어는 그 일부가 상기 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 노출되고 다른 일부가 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에 부분적으로 매설되며, 상기 와이어가 상기 중공 내부에 부분적으로 노출되는 부분과 상기 와이어가 내측면에 부분적으로 매설되는 부분은, 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에서 원주방향을 따라 교대로 나타나는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항가열성 와이어는 베어 와이어인 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 중공 내부에 노출되는 상기 와이어의 최내측면 및 상기 파이프 조인트 바디의 축방향으로 상기 와이어의 턴을 나누는 웨브의 자유 에지는 상기 파이프 조인트 바디의 축으로부터 반경방향으로 실질적으로 동일한 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 와이어 코일은 상기 파이프 조인트 바디의 축방향으로 배열된 두 부분으로 구성되며, 상기 와이어 코일의 상기 두 부분은 용접영역을 규정하는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 와이어 코일의 상기 두 분분을 연결하는 상기 저항 가열성 와이어의 부분은 상기 파이프 조인트 바디의 상기 내측면에 완전히 매설되는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트.
  6. 와이어가 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 노출되는 부분과 와이어가 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에 부분적으로 매설되는 부분을 교대로 가지는 저항가열성 와이어를 가지며, 상기 와이어가 상기 중공 내부에 부분적으로 노출되는 부분과 상기 와이어가 내측면에 부분적으로 매설되는 부분은 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에 원주방향을 따라 교대로 나타나는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법에 있어서, 상기 저항가열성 와이어를 수용하기 위한 그루브된 면을 갖는 복수의 이동부재를 상기 코어에 대해 상대적으로 축방향 및 반경방향으로 이동하도록 원주방향으로 코어의 외측면에 결합하는 단계와; 상기 그루브의 저면을 따라서 및 상기 코어의 자유로운 외측면에 걸쳐 상기 저항가열성 와이어를 교대로 감은 후에 몰드 내에 상기 코어를 배치하는 단계와; 상기 몰드의 내측면과 상기 코어의 외측면에 의해 규정된 공동에 용융 열가소성 수지를 주입하는 단계와; 반경방향 안쪽으로 상기 이동부재를 이동하면서 축방향으로 상기 코어를 회수하여, 사출성형된 파이프 조인트로부터 상기 코어 및 상기 이동부재를 동시에 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 코어는 각각 다른 다른 나머지 코어 파트의 축방향 단부에 인접한 축방향 단부 상에 원주방향으로 복수의 슬라이드 그루브를 갖는 2개의 코어 파트로 이루어지고, 상기 슬라이드 그루브는 상기 이동부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이동부재의 외측면 상에 있는 상기 그루브의 저면은 상기 코어의 자유로운 외측면의 저면의 높이와 실질적으로 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 이동부재의 상기 그루브된 면은 인접한 그루브 사이에 리세스를 가지며, 상기 리세스는 상기 그루브된 면 상의 그루브 깊이와 동일한 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 와이어 코일은 상기 파이프 조인트 바디의 축방향으로 배열되는 두 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 와이어 코일의 상기 두 부분을 연결하는 상기 저항 가열성 와이어의 부분은 상기 이동부재의 축 중심부 상에 배치된 수지 슬리브 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  12. 와이어가 파이프 조인트 바디의 중공 내부에 부분적으로 노출되는 부분과 와이어가 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에 부분적으로 매설되는 부분을 교대로 가지는 저항가열성 와이어를 가지며, 상기 와이어가 상기 중공 내부에 부분적으로 노출되는 부분과 상기 와이어가 내측면에 부분적으로 매설되는 부분은 상기 파이프 조인트 바디의 내측면에서 원주방향을 따라 교대로 나타나는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법에 있어서, 상기 저항가열성 와이어를 수용하기 위한 그루브된 면을 갖는 복수의 이동부재를 상기 코어에 대해 상대적으로 축방향 및 반경방향으로 이동하도록 코어의 외측면에 원주방향으로 결합하는 단계와; 상기 그루브의 저면을 따라서 및 상기 코어의 자유로운 외측면에 걸쳐 상기 저항가열성 와이어를 교대로 감은 후에 몰드 내에 상기 코어를 배치하는 단계와; 상기 몰드의 내측면과 상기 코어의 외측면에 의해 규정되는 공동에 용융 열가소성 수지를 주입하는 단계와; 사출성형된 파이프 조인트의 내측면에 상기 이동부재를 남기고 상기 코어를 축방향으로 회수하는 단계와; 상기 사출성형된 파이프 조인트로부터 상기 남아 있는 이동부재를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 코어는 다른 코어 파트의 축방향 단부에 인접한 축방향 단부 상에 원주방향으로 각각 복수의 슬라이드 그루브를 갖는 2개의 코어 파트로 이루어지고, 상기 슬라이드 그루브는 상기 이동부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 이동부재의 외측면 상의 상기 그루브 저면은 상기 코어의 자유로운 외측면의 저면의 높이와 실질적으로 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 이동부재의 상기 그루브된 면은 인접한 그루브와의 사이에 리세스를 가지며, 상기 리세스는 상기 그루브된 면 상의 그루브 깊이와 동일한 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 와이어 코일은 상기 파이프 조인트 바디의 축방향으로 배열되는 두 분분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 와이어 코일의 상기 두 부분을 연결하는 상기 저항가열성 와이어의 부분은 상기 이동부재의 축 중심부 상에 배치된 수지 슬리브 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 이너레스 전기용접성 파이프 조인트의 제조방법.
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