KR100448572B1 - Gas Leak Barrier Device of Rotation Forming Liner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합제로 가스 압력용기 제작시 라이너를 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하고자 할 때 금속보스와 라이너 접촉면에서 발생하는 가스 기밀을 유지할 수 있도록 하는 회전성형 라이너의 가스기밀 방법 및 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a gas-tight method and structure of a rotomolding liner to maintain the gas tightness generated from the metal boss and the liner contact surface when the liner is to be produced by the rotational molding method using plastic when manufacturing a gas pressure vessel with a composite. .
이러한 본 발명은 내부 하측으로 키홀이 형성된 금속보스의 나사 체결부에 경사면이 설치된 금속키를 고정시킨 후 미리 플라스틱 라이너가 제조되기 전에 회전라이너 성형틀에 고정하는 준비단계와,The present invention is a preparatory step of fixing to the rotary liner forming mold before the plastic liner is prepared in advance after fixing the metal key is installed in the inclined surface screw fastening portion of the metal boss keyhole formed in the lower side,
금속보스를 라이너의 성형온도 보다 높은 고온으로 가열하여 라이너 성형틀의 내부를 공압으로 가압하며 라이너 성형틀의 내부에 플라스틱 라이너 분말을 넣고 가열하여 회전 성형하는 플라스틱 라이너 성형단계와,A plastic liner forming step of heating the metal boss to a higher temperature than the forming temperature of the liner to pressurize the inside of the liner forming mold with pneumatic pressure, inserting the plastic liner powder into the inside of the liner forming mold, and heating and rotating the metal boss.
플라스틱 라이너가 회전성형 방법을 통하여 성형되면 금속키에 토오크를 가하여 키홀의 오링을 압착하여 오링의 변형을 유발하는 실링 단계와,When the plastic liner is molded through the rotational molding method, a sealing step of applying a torque to the metal key to compress the O-ring of the keyhole to induce deformation of the O-ring;
완성된 플라스틱 라이너는 금속보스에 체결된 연결보스의 입구를 이용하여 헬륨가스를 가압한 후 기밀검사를 실시하는 기밀검사 단계와,The completed plastic liner is an airtight inspection step of pressurizing helium gas using the inlet of the connecting boss fastened to the metal boss and then conducting an airtight inspection;
기밀시험이 통과되면 플라스틱 라이너(2)의 외부에 복합재료 섬유(5)를 사용하여 압력용기를 제작하는 압력용기 성형단계를 통하여 제조됨을 특징으로 하는 것이다.If the airtight test passes, it is characterized in that it is manufactured through the pressure vessel forming step of producing a pressure vessel using the composite fiber 5 on the outside of the plastic liner (2).
Description
본 발명은 복합제로 가스 압력용기 제작시 라이너를 플라스틱을 사용하여 회전성형법으로 제작하고자 할 때 금속보스와 라이너 접촉면에서 발생하는 가스 기밀을 유지할 수 있도록 하는 회전성형 라이너의 가스기밀 방법 및 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a gas-tight method and structure of a rotomolding liner to maintain the gas tightness generated from the metal boss and the liner contact surface when the liner is to be produced by the rotational molding method using plastic when manufacturing a gas pressure vessel with a composite. .
일반적으로 높은 압력을 저장하기 위한 용기로는 고강도 금속으로 제작된 용기가 많이 사용되어진다.Generally, a container made of high strength metal is used as a container for storing high pressure.
그러나 최근에는 항공우주 부품이나 이동용 압력용기에 사용할 목적으로 무게와 가격의 장점이 우수한 복합재 압력용기가 개발되고 있다.Recently, however, composite pressure vessels with excellent weight and price advantages have been developed for use in aerospace components or mobile pressure vessels.
그런데 복합재료는 가스의 침투를 막을 만큼 조직이 조밀하지 못하여 내부에 라이너를 사용한다.However, the composite material is not dense enough to prevent the penetration of gas, so the liner is used inside.
내부의 라이너는 알루미늄, 티타늄, 스테인레스 스틸로 만들어진 금속 라이너가 주로 사용되어 왔다.The inner liner is mainly a metal liner made of aluminum, titanium, or stainless steel.
그러나 금속 라이너는 위에서 지적한 결점이 있으므로 최근에는 플라스틱 라이너를 만들어 사용하게 되며, 플라스틱 라이너를 만드는 방법으로는 사출 성형법과 회전 성형법이 알려져 있다.However, since metal liners have the above-mentioned drawbacks, plastic liners have recently been made and used, and injection molding and rotational molding methods are known.
상기 사출 성형법은 좌우 돔부를 플라스틱으로 각각 제작한 후 실린더부를 플라스틱 파이프를 이용하여 열 융착으로 접합하여 제작하는 방법이다.The injection molding method is a method of manufacturing the left and right dome parts by plastic, and then joining the cylinder parts by thermal fusion using a plastic pipe.
이러한 사출 성형법은 열융착 전 금속보스와 라이너를 압착하여 가스의 기밀을 유지할 수 있으나 제작비용이 많이 드는 단점이 있다.This injection molding method can maintain the airtightness of the gas by pressing the metal boss and liner before heat welding, but has a disadvantage in that the manufacturing cost is high.
또한 회전 성형법은 제작하고자 하는 라이너와 같은 형상으로 내부가 비어있는 금형에 플라스틱 라이너 분말을 넣고 고온에서 회전하는 원심력으로 라이너를 제조하는 것이다.In addition, the rotation molding method is to put the plastic liner powder in a mold having the same shape as the liner to be manufactured to manufacture the liner by centrifugal force rotating at high temperature.
그러나 이 방법에서는 라이너와 금속보스 경계면에서 가스가 새어 나가는 문제가 있으며, 단순한 회전성형 방법과 보수설계로는 고압가스의 기밀을 유지할 수 없다.However, this method has a problem of gas leaking from the liner and the metal boss interface, and the simple rotational molding method and the maintenance design cannot maintain the tightness of the high pressure gas.
왜냐하면 단순한 회전성형과 보스의 형상으로는 라이너와 보스의 밀착성을 향상시키는데는 한계가 있기 때문이다.Because simple rotational molding and boss shape has a limit to improve the adhesion of the liner and the boss.
본 발명은 내부 하측에 키홀이 형성된 나사체결부에 하측의 외측으로 경사면이 형성되는 금속키를 조립하여 플라스틱 라이너 분말이 금속보스와 경사면의 사이에 채워져서 오링의 역할을 할 수 있도록 하여 기밀성을 향상시키도록 하는 것이다.The present invention assembles a metal key in which the inclined surface is formed to the outer side of the lower side to the screw fastening portion formed with a key hole in the inner lower side so that the plastic liner powder can be filled between the metal boss and the inclined surface to act as an O-ring to improve airtightness. To make it work.
본 발명은 금속키 또는 다른키의 경사면의 경사각을 조절함에 따라서 실링효과를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to improve the sealing effect by adjusting the inclination angle of the inclined surface of the metal key or another key.
본 발명은 내부 하측으로 키홀이 형성된 금속보스의 나사 체결부에 경사면이 설치된 금속키를 고정시킨 후 미리 플라스틱 라이너가 제조되기 전에 회전라이너 성형틀에 고정하는 준비단계와,The present invention is a preliminary step of fixing the metal key provided with the inclined surface to the screw fastening portion of the metal boss with the keyhole formed in the inner side and then fixed to the rotary liner mold before the plastic liner is manufactured in advance
금속보스를 라이너의 성형온도 보다 높은 고온으로 가열하여 라이너 성형틀의 내부를 공압으로 가압하며 라이너 성형틀의 내부에 플라스틱 라이너 분말을 넣고 가열하여 회전 성형하는 플라스틱 라이너 성형단계와,A plastic liner forming step of heating the metal boss to a higher temperature than the forming temperature of the liner to pressurize the inside of the liner forming mold with pneumatic pressure, inserting the plastic liner powder into the inside of the liner forming mold, and heating and rotating the metal boss.
플라스틱 라이너가 회전성형 방법을 통하여 성형되면 금속키에 토오크를 가하여 키홀의 오링을 압착하여 오링의 변형을 유발하는 실링단계와,When the plastic liner is molded through the rotational molding method, a sealing step of compressing the O-ring of the keyhole by applying torque to the metal key to induce deformation of the O-ring;
완성된 플라스틱 라이너는 금속보스에 체결된 연결보스의 입구를 이용하여 헬륨가스를 가압한 후 기밀검사를 실시하는 기밀검사 단계와,The completed plastic liner is an airtight inspection step of pressurizing helium gas using the inlet of the connecting boss fastened to the metal boss and then conducting an airtight inspection;
기밀시험이 통과되면 플라스틱 라이너(2)의 외부에 복합재료 섬유(5)를 사용하여 압력용기를 제작하는 압력용기 성형단계를 통하여 제조됨을 특징으로 하는 것이다.If the airtight test passes, it is characterized in that it is manufactured through the pressure vessel forming step of producing a pressure vessel using the composite fiber 5 on the outside of the plastic liner (2).
도 1 은 본 발명의 실시예를 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention
도 2 는 본 발명의 라이너 성형틀을 나타낸 외형도Figure 2 is an external view showing a liner forming mold of the present invention
도 3 은 본 발명중 금속보스에 대한 단면도3 is a cross-sectional view of the metal boss of the present invention.
도 4 는 본 발명중 금속키의 요부확대도Figure 4 is an enlarged view of the main portion of the metal key in the present invention
도 5 는 본 발명중 다른키의 요부확대도5 is an enlarged view of main parts of another key of the present invention;
도 6 은 본 발명중 금속보스에 대한 요부 평면도6 is a plan view of main parts of the metal boss of the present invention;
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
1 : 금속보스 2 : 플라스틱 라이너1: metal boss 2: plastic liner
3 : 금속키 3', 11' : 경사면3: Metal key 3 ', 11': Slope
4 : 연결보스 5 : 복합재료 섬유4: connecting boss 5: composite fiber
6 : 홈 7 : 공구 고정면6: groove 7: tool holding surface
8 : 나사 체결부 9 : 키홀8 screw connection 9 key hole
10 : 라이너 성형틀 11 : 다른키10: liner molding frame 11: another key
13 : 오링13: O-ring
본 발명은 외측으로 내부에 숫나사가 형성된 연결보스(4)를 금속보스(1)에 나사식으로 조립된다.The present invention is screw-assembled to the metal boss (1) of the connecting boss (4) formed with a male thread therein.
상기 금속보스(1)는 외측으로 공구 고정면(7)이 형성되고 안쪽에 나사 체결부(8)가 형성되어 금속키(3)가 조립되며 나사 체결부(8)의 하측에서 도 3 과 같이 안으로 라운드지게 들어간 후 다시 돌출되는 키홀(9)이 형성되고 외측으로 돌출되는 부분과 선단에 홈(6)을 형성하여 플라스틱 라이너(2) 와의 밀착성을 향상시켜 실링효과를 높이도록 하는 것이다.The metal boss 1 has a tool fixing surface 7 formed on the outside and a screw fastening portion 8 formed therein so that the metal key 3 is assembled, and as shown in FIG. 3 below the screw fastening portion 8. The keyhole 9 is formed to protrude round and then protrudes again, and the groove 6 is formed on the protruding portion and the tip to improve the adhesion to the plastic liner 2 to increase the sealing effect.
금속보스(1)의 나사 체결부(8)에는 금속키(3)가 고정되며, 금속키(3)의 하측에는 도 4 와 같이 경사면(3')이 형성되어 경사각(θ)을 갖는다.A metal key 3 is fixed to the screw fastening portion 8 of the metal boss 1, and an inclined surface 3 ′ is formed below the metal key 3 to have an inclined angle θ as shown in FIG. 4.
금속보스(1)의 키홀(9)과 금속키(3)의 경사면(3')에 의하여 플라스틱라이너(2)가 라이너 성형틀(10)에서 일체형으로 성형되는 오링(13)을 통하여 가스 기밀을 유지하는 것이다.Gas tightness is prevented through the O-ring 13 in which the plastic liner 2 is integrally formed in the liner forming mold 10 by the key hole 9 of the metal boss 1 and the inclined surface 3 'of the metal key 3. To keep.
또한 도 5 와 같이 금속키(3)를 대신하여 다른키(11)의 경사면(11')에 의해서 형성되는 경사각(β)을 통하여 키홀(9)의 형상을 조절하여 금속키(3)를 보수하거나 실링의 효과를 더 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, as shown in FIG. 5, the shape of the keyhole 9 is adjusted through the inclination angle β formed by the inclined surface 11 ′ of the other key 11 instead of the metal key 3 to repair the metal key 3. Or improve the sealing effect more.
플라스틱 라이너(2)의 외측에는 복합재료 섬유(5)를 이용하여 압력용기를 제조하는 것이다.The outer side of the plastic liner 2 is to produce a pressure vessel using the composite fiber (5).
여기서 오링(13)은 금속키(3)의 경사면(3')에 의한 경사각(θ)과, 다른키(11)의 경사면(11')에 의한 경사각(β)에 따라서 외측의 경사각도가 다르게 성형될 수 있으므로 실링효과가 달라질 수 있는 것이다.Here, the o-ring 13 has a different inclination angle of the outer side depending on the inclination angle θ by the inclined surface 3 'of the metal key 3 and the inclination angle β by the inclined surface 11' of the other key 11. Since it may be molded, the sealing effect may vary.
아래의 실시예를 통하여 압력용기를 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a pressure vessel will be described in detail with reference to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
① 준비단계① Preparation
내부 하측으로 키홀(9)이 형성된 금속보스(1)의 나사 체결부(8)에 경사면(3')이 설치된 금속키(3)를 고정시킨 후 미리 플라스틱 라이너(2)가 제조되기 전에 회전라이너 성형틀(10)에 고정한다.After fixing the metal key 3 having the inclined surface 3 'to the screw fastening portion 8 of the metal boss 1 having the key hole 9 formed therein, the rotary liner before the plastic liner 2 is manufactured in advance. It is fixed to the mold 10.
② 플라스틱 라이너 성형단계② Plastic liner forming step
라이너 성형틀(10)의 내부에 플라스틱 라이너 분말(14)을 넣고 가열하여 회전성형 한다.The plastic liner powder 14 is put into the liner mold 10 and heated to rotate.
이때 키홀(9)에 플라스틱 라이너 분말(14)이 오링(13)을 쉽게 만들 수 없으므로 플라스틱 라이너(2)와 오링(13)이 일체형으로 만들어질 수 있도록 금속보스(1)를 라이너 성형온도 보다 높은 고온으로 외부에서 가열하면서 공압으로 가압라인(15)을 통하여 금형내부를 가압한다.At this time, since the plastic liner powder 14 cannot easily make the O-ring 13 in the keyhole 9, the metal boss 1 is higher than the liner forming temperature so that the plastic liner 2 and the O-ring 13 can be made in one piece. The inside of the mold is pressurized through the pressure line 15 by pneumatic pressure while heating from the outside at a high temperature.
③ 실링 단계③ sealing step
플라스틱 라이너(2)가 회전성형 방법을 통하여 성형되면 금속키(3)에 토오크를 가하여 키홀(9)의 오링(13)을 압착하여 오링(13)의 변형을 유발하여 실링 되도록 한다.When the plastic liner 2 is molded through the rotational molding method, torque is applied to the metal key 3 to compress the O-ring 13 of the key hole 9 to cause deformation of the O-ring 13 to be sealed.
④ 기밀검사 단계④ Confidentiality inspection step
완성된 플라스틱 라이너(2)는 금속보스(1)에 체결된 연결보스(4)의 입구를 이용하여 헬륨가스를 가압한 후 기밀검사를 실시한다.The completed plastic liner 2 pressurizes the helium gas by using the inlet of the connecting boss 4 fastened to the metal boss 1 and performs a leak test.
⑤ 압력용기의 성형단계⑤ Forming step of pressure vessel
기밀시험이 통과되면 플라스틱 라이너(2)의 외부에 복합재료 섬유(5)를 사용하여 압력용기를 제작한다.If the airtight test passes, the pressure vessel is made using composite fiber 5 on the outside of the plastic liner 2.
⑥ 실링처리 단계⑥ Sealing step
압력용기의 반복사용 시 키홀(9)에 성형된 오링(13)의 상태를 주기적으로 검사하려면 금속키(3)를 복합재 압력용기에서 분리하여 검사하며, 필요시 경사면(11')의 조절을 통하여 경사각(β)을 바꾼 다른키(11)를 삽입하여 금속키(3)를 보수하거나 실링의 효과를 더 높일 수 있는 것이다.In order to periodically check the state of the O-ring 13 formed in the keyhole 9 when repeatedly using the pressure vessel, the metal key 3 is separated and inspected from the composite pressure vessel, and if necessary, by adjusting the slope 11 '. By inserting another key 11 having changed the inclination angle β, the metal key 3 can be repaired or the sealing effect can be further increased.
본 발명은 내부 하측에 키홀이 형성된 나사 체결부에 하측의 외측으로 경사면이 형성되는 금속키를 조립하여 플라스틱 라이너 분말이 금속보스와 경사면의 사이에 형성된 키홀에 채워져서 오링의 역할을 할 수 있도록 하여 고압가스를 사용하는 경우에도 기밀성이 제공되도록 하는 것이다.The present invention assembles a metal key in which the inclined surface is formed to the outer side of the lower side of the screw fastening portion formed with a key hole in the inner lower side so that the plastic liner powder is filled in the key hole formed between the metal boss and the inclined surface to serve as an O-ring. In case of using high pressure gas, the airtightness is provided.
본 발명은 금속키 또는 다른키의 경사면의 경사각을 조절함에 따라서 실링효과를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.The present invention is to improve the sealing effect by adjusting the inclination angle of the inclined surface of the metal key or another key.
본 발명은 복합재료 압력용기 제작시 내부 기밀에 필요한 라이너를 회전성형 방법으로 저렴하게 제작할 수 있어 압력용기의 경량화 및 비용절감을 할 수 있는 것이다.The present invention can be produced inexpensively by the rotational molding method of the liner required for the internal airtight when manufacturing the composite pressure vessel can reduce the pressure vessel weight and cost.
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| KR930021349A (en) * | 1992-04-14 | 1993-11-22 | 허석한 | Polyethylene resin tank with fluororesin layer and its manufacturing method |
| US6186356B1 (en) * | 1999-02-16 | 2001-02-13 | Cordant Technologies Inc. | Closure assembly for lined tanks, and vehicles equipped with the same |
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Patent Citations (2)
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