KR100313197B1

KR100313197B1 - 오토클래브

Info

Publication number: KR100313197B1
Application number: KR1019990016989A
Authority: KR
Inventors: 이정빈
Original assignee: 이정빈
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2001-11-05
Also published as: KR19990073105A

Abstract

본 발명은 항공기, 산업기기등의 부품으로 사용되는 강화 탄소복합체와 섬유강화플라스틱(FRP)의 적층구조체 및 전자기기 부품용으로서의 성형재를 가열, 가압하여 복합재료의 고밀도화와 정도를 향상시키는데 사용하는 오토클래브에 관한 것으로, 일측에 성형물을 수용키 위한 개폐문과 내부에 단열층이 형성된 내고압의 압력용기와, 별도의 진공펌프와 연결되어 압력용기의 내부로 관통형성된 감압수단과, 가스의 고압탱크로부터 연결되어 압력용기의 내부로 관통형성된 가압수단과, 히터에 의해 내부온도를 상승시키는 가열수단과, 쿨링자켓에 의해 내부온도를 냉각시키는 냉각수단과, 모터 및 팬에 의해 고압가스와 내부온도를 순환시키는 순환수단으로 구성된 오토클래브에 있어서, 개폐문을 그 정면과 하부에 회동가능하게 축설된 유압실린더에 의해 개폐되게 하되, 압력용기와 개폐문의 맞닿는 부위에 형성된 플랜지부를 이를 수용하는 테이퍼홈을 갖는 별도의 클램프에 의해 클램핑되게 하고, 압력용기의 내외측에 연결형성된 모터와 팬의 연결부위를 모터의 외측에 냉각코일과 압력센서 및 고압공급관이 구성된 보조탱크를 장착하여 밀폐구성하므로서 그 밀폐성과 안전성을 증대시킨 오토클래브에 관한 것이다.

Description

오토클래브{AUTOCLAVE}

본 발명은 항공기, 산업기기등의 부품으로 사용되는 강화 탄소복합체와 섬유강화플라스틱(FRP)의 적층구조체 및 전자기기 부품용으로서의 성형재를 가열, 가압하여 복합재료의 고밀도화와 정도를 향상시키는데 사용하는 오토클래브에 관한 것으로, 특히 그 밀폐성과 안전성을 증대시키는 기술수단에 관한 것이다.

강화 탄소복합체와 섬유강화 플라스틱등을 가열, 가압하는 기존의 오토클래브(autoclave)는 개폐문으로 성형재를 수용하여 고압에 견디게 구성된 통체의 압력용기와, 그 성형재 내부의 공기를 흡입하는 진공수단, 가스를 내입하여 압력을 높히는 가열수단과, 히터에 의해 내부온도를 상승시키는 가열수단과, 쿨링자켓에 의해 내부온도를 냉각시키는 냉각수단과, 전기한 내부의 가스 및 온도를 모터 및 팬에 의해 순환시키기 위한 순환수단으로 구성하여, 성형재를 그 용기 내부에 내입한 후 진공수단에 의해 용기 내부를 진공시킨 다음, 다시 불활성 가스재의 고압가스를공급하여 가압함과 동시에 그 가스를 가열하면서 팬에 의해 가열된 고압가스를 순환시켜 내부의 성형재를 가열, 가압하여 그 성형물의 고밀도화와 정도를 향상시켜 재료의 내마모성과 인장강도의 향상, 경량화를 꾀하였다.

그러나, 전기한 바와 같은 기존의 오토클래브는 그 개폐수단이 한방향으로 원호운동하는 실린더에 의해 지지되므로서 그 클램핑력이 약화되며 용기 내부의 팬을 작동시키기 위한 모터가 용기 외부에 장착되므로서 그 밀폐성을 향상시키기 위하여 메카니컬 실(Mecanical Seal)을 이용하고 있으나, 고압의 유체를 차단키 위한 구성으로는 한계성이 있어 그 내부압력을 약 10㎏/㎠ 이하로 밖에 할 수 없었다.

그러므로 성형물의 기계적 성질을 향상시키는데도 한계가 있는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결키 위해 발명한 것으로서, 개폐문을 개폐용 실린더와 함께 운동방향이 다른 별도의 클램핑 실린더에 의해 클램프를 작동시켜 클램핑력을 증대시키고, 모터의 외부에 보조탱크를 설치하여 일정압력을 유지되게 하므로서 내부용기와 외부간의 밀폐성을 증대시켜 용기 내부의 압력과 온도를 최대한 77㎏/㎠과 370℃로 상승되게 하므로서 탄소 복합재료나 섬유강화 플라스틱등의 재료에 대한 고밀도화로서 재료의 내마모성과 인장강도 및 소재의 경량화를 극대화시킴은 물론 용기내부에 폭약등의 폭발실험도 가능하게 한 오토클래브를 제공되게 함에 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전체 단면도

도 2는 본 발명 개폐부의 밀폐유지 구성설명도로서,

a는 정면설명도

b는 그 측면설명도이다.

도 3은 본 발명 모터부의 밀폐유지 구성설명도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 압력용기 11 : 개폐문

12 : 단열층 20 : 진공수단

30 : 가압수단 40 : 가열수단

41 : 히터 50 : 냉각수단

51 : 쿨링자켓 60 : 순환수단

61 : 모터 62 : 팬

111 : 유압실린더 112,112' : 플랜지부

113 : 테이퍼홈 114,114' : 클램프

115,115' : 유압실린더 120 : 핀

611 : 회전축 612 : 보조탱크

613 : 냉각코일 614 : 압력센서

615 : 고압공급관

이하, 전기한 목적을 이루기 위한 구체적 수단을 첨부도면의 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이,

일측에 성형물을 수용키 위한 개폐문(11)과, 내부에 단열층(12)이 구성된 내고압의 압력용기(10)와, 별도의 진공펌프(도시 생략)와 연결되어 압력용기(10)의 내부로 관통형성된 진공수단(20)과, 가스의 고압탱크(도시 생략)로 부터 연결되어 압력용기(10)의 내부로 관통형성된 가압수단(30)과, 히터(41)에 의해 내부온도를 상승시키는 가열수단(40)과, 쿨링자켓(51)에 의해 내부온도를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 모터(61) 및 팬(62)에 의해 고압가스와 내부온도를 순환시키기 위한 순환수단(60)으로 구성된 오토클래브에 있어서,

압력용기(10)의 일측에 형성된 개폐문(11)은 도 2의 도시와 같이 그 개폐문(11)의 정면과 하측에 회동가능하게 축설된 유압실린더(115)에 의해 원주상으로 개폐되게 하되, 그 압력용기(10)와 개폐문(11)이 맞닿는 부위에 각기 플랜지부(112)(112')를 형성하고, 그 상하에 이를 수용하는 테이퍼홈(113)을 갖는 클램프(114)(114')를 장착하여 유압실린더(115)(115')에 의해 상하 작동되게 한다.

또, 순환수단(60)인 모터(61)와 팬(62)은, 압력용기(10) 개폐문(11)의 반대측에 그 회전축(611)에 의해 압력용기(10)의 내외를 연결 설치하되, 모터(61)가 설치된 압력용기(10)의 외측은 보조탱크(612)를 장착하고 이에 냉각코일(613)과 압력센서(614) 및 고압공급관(615)을 관착한 것이다.

도면중 미설명 부호 13은 성형물 재치용 대차레일, 63은 베어링이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부된 도면에 의해 각 수단별로 보다 상세히 설명한다.

압력용기(10)의 내부에, 개폐문(11)이 열린 상태에서 대차위에 성형물을 제치시키고 그 레일을 따라 대차를 내입시키므로서 성형물을 압력용기(10)내에 장착 완료하는 것이다.

장착이 완료된 후에 개폐문(11)을 닫아 압력용기(10)의 내외공간을 밀폐시키는 것인데, 개폐문(11)을 닫을 시에는 먼저, 도 2a의 도시와 같이 개폐문(11)의 정면과 하측에 축설된 유압실린더(111)를 압출작동시키면 그 개폐문(11)이 유압실린더(111)의 하측 축점을 축으로 하여 원호상으로 운동하면서 압력용기(10)의 단부의 플랜지부(112)와 개폐문(11)의 플랜지부(112')가 서로 압접되어 그 내외공간이 밀폐되게 한다.

이렇게 압접밀폐된 압력용기(10)와 개폐문(11)에 대하여 도 2b의 도시와 같이 유압실린더(115)(115')의 로드를 몰입작동시키므로서 서로 대향된 중앙을 향하여 서로간의 간격을 짧게 하므로서 이에 장착된 클램프(114)(114') 역시 중앙을 향해 전진하면서 그 테이퍼홈(113)이 압력용기(10)와 개폐문(11)이 압접된 부위에 원주상으로 돌출 형성된 플랜지부(112)(112')에 끼워지면서 클램핑시키므로서 압력용기(10)와 개폐문(11)간의 클램핑력을 증대시키는 것이다.

그러므로 고압(약 90㎏/㎠)과 고온(370℃)에서도 그 압력을 견딜 뿐만 아니라 간혹 유압이 고장날 것에 대비하여 안전장치 핀(120)을 별도로 설치하였으며, 클램프(114)(114')의 클램핑력이 전후의 원호상으로 작동되는 개폐문(11)의 운동방향과는 달리 상하 수직방향이므로 그 괘지력이 풀리지 않고 그대로 클램핑이 유지되므로서 안전한 사용이 가능하고 기밀유지가 되어 제품의 고밀도화와 내마모성과 인장강도등의 기계적 성질을 향상시킬 수 있다.

압력용기(10)의 밀폐가 완료된 후에는 진공수단(20)의 진공펌프의 작동으로 성형재내의 공기를 외부로 배출시킨 후, 다시 가압수단(30)에 의해 아르곤 가스등의 가압매체에 의해 22분내에 내부압력을 77㎏/㎠까지 가압하는 동시에 가열수단(40)의 전기히터(41)에 의해 약 46분동안 370℃까지 고온으로 상승시킨다.

제품의 성상에 따라 그 고온유지 시간을 2~8시간동안 지연시간을 가질수 있으며, 가압매체인 아르곤 가스는 제품의 화학적 성상에 아무런 영향을 미치지 않는다.

일정시간의 가압가온후에는 다시 그 내부압력을 다시 감압수단(30)에 의해 대기압(1㎏/㎠) 이내로 감압하는 동시에 약 46분에 걸쳐 냉각수단(50)에 의해 상온(약 20℃)까지 하강시킨다.

이때, 전기한 공정은 그 온도 및 압력을 그 센서에 의해 자동 개폐방식으로 진행되며, 압력용기(10)의 일측에 형성된 순환수단(60) 즉, 모터(61) 및 팬(62)에 의해 내부가스를 적절히 대류시키므로서 내부의 온도 편차를 최소화시킬 수 있다.

그러므로 압력용기(10)내의 성형재에 대하여 균일한 가열이 가능하여 품질이 고르고 양호한 제품을 생산할 수 있는 것이다.

또, 모터(61)와 팬(62)이 회전축(611)에 의해 압력용기(10)의 내외에 걸쳐 연결되어 있더라도 모터(61)의 외측에 보조탱크(612)가 설치되어 있으므로 압력용기(10) 내측의 압력이 고압으로 인하여 그 압력이 기계적 시일부재를 뚫고 그 연결통로를 통해 새려고 할때 보조탱크(612)에 착설된 압력센서(614)가 이를 감지하므로서 그 새는 압력만큼을 고압공급관(615)에 의해 보조탱크(612)내에 압력을 공급케 해주므로서 압력용기(10) 내측공간과 보조탱크(612) 내측공간의 압력을 평행하게 유지시키므로서 압력의 이동을 방지되게 하여 압력용기(10) 내측의 고온가스가 이를 통해 보조탱크(612)로 유출되지 않아 모터(61)를 보호할 수 있으며, 고압의 고온가스가 외부로 유출되지 아니하므로서 오토클래브의 가열, 가압성능을 높힐수 있다.

또, 보조탱크(612)에 의해 밀폐된 모터(61)의 냉각은 별도의 냉각코일(613) 설치에 의하여 과열등을 예방할 수 있다.

전기한 바와 같이 압력용기(10)에 대한 제품의 진공, 가압 및 가열, 다시 감압 및 냉각의 공정을 거쳐 압력용기(10)의 내부압력과 온도가 대기압 및 상온으로 되돌이면, 다시 개폐문(11)에 대한 클램프(114)(114')의 클램핑을 유압실린더(115)(115')에 의해 전기와는 반대로 해체시키고 유압실린더(11)에 의해 개폐문(11)을 회동시켜 오픈시키므로서 그 내부의 제품이 반출이 가능하므로서 그 작업공정이 완료되어 강화탄소 복합체등의 고밀도화와 내마모성, 내열성, 인장강도등이 증대된 제품을 얻는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 오토클래브에 있어서, 개폐문의 클램핑력을 증대시키고, 외부에 장착되어 내부의 팬을 구동시키는 모터 회전축에 밀폐성을, 보조탱크의 압력평형 유지방법에 의해 증대시키므로서 압력용기내의 고압(약 90㎏/㎠), 고온(370℃)의 상승을 가능하게 하여 내부 성형제품의 고밀도화는 물론 내마모성, 내열성, 인장강도, 경량화를 높혀 줄 수 있는 효과가 있다.

더불어 압력용기의 내 고압력 상승에 의해 군사적 목적의 폭발시험용등으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

일측에 성형물을 수용키 위한 개폐문(11)과 내부에 단열층(12)이 형성된 내고압의 압력용기(10)와, 별도의 진공펌프와 연결되어 압력용기(10)의 내부로 관통형성된 진공수단(20)과, 가스의 고압탱크로부터 연결되어 압력용기(10)의 내부로 관통형성된 가압수단(30)과, 히터(41)에 의해 내부온도를 상승시키는 가열수단(40)과, 쿨링자켓(51)에 의해 내부온도를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 모터(61) 및 팬(62)에 의해 고압가스와 내부온도를 순환시키는 순환수단(60)으로 구성된 오토클래브에 있어서,

개폐문(11)을 그 정면과 하부에 회동가능하게 축설된 유압실린더(111)에 의해 개폐되게 하되, 압력용기(10)와 개폐문(11)의 맞닿는 부위에 형성된 플랜지부(112)(112')를 이를 수용하는 테이퍼홈(113)을 갖는 별도의 클램프(114)(114')에 의해 클램핑되게 하고,

압력용기(10)의 내외측에 연결형성된 모터(61)와 팬(62)의 연결부위를 모터(61)의 외측에 냉각코일(613)과 압력센서(614) 및 고압공급관(615)이 구성된 보조탱크(612)를 장착하여 밀폐구성함을 특징으로 하는 오토클래브.
제 1항에 있어서, 개폐문(11)의 클램프(114)(114')를 유압실린더(115)(115')에 의해 개폐문(11)의 운동방향과 다른 좌우 방향으로 작동되게 함을 특징으로 하는 오토클래브.
제 1항에 있어서, 보조탱크(612)의 압력센서(614)에 의해 압력용기(10)에서 보조탱크(612)측으로 유출되는 가스의 압력을 측정하여 고압공급관(615)에 의해 보조탱크(612)내에 그 압력만큼 압축가스를 공급하여 압력용기(10)내의 압력과 보조탱크(612)내의 압력 평형을 유지되게 하여 고압가스가 유출되지 아니하게 함을 특징으로 하는 오토클래브.