KR100580672B1 - 배플 냉각 방식 금형의 냉각관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배플 냉각 방식 금형의 냉각관에 관한 것으로, 코어 내측을 순환하는 금형 냉각수의 유동시 관저항이 발생하지 않으며 와류가 최소화되어 냉각수를 효율적으로 순환시키므로써 냉각 효율을 향상시키며 성형품의 품질 향상과 생산성을 향상시킬 수 있도록, 코어에 형성되어 냉각수가 유동되는 코어 냉각관; 코어 냉각관과 연통하는 동일 직경을 가지며 원판에 형성되는 원판 냉각관; 코어 냉각관과 원판 냉각관에 공통 설치되어 냉각수 유로를 분리하는 배플 판; 그리고 배플 판을 경계로 원판 냉각관의 일측과 타측에 연통 배관되어 냉각수가 유입 및 유출되며 원판 냉각관의 반 단면적과 동일한 단면적을 가지는 기초 냉각관을 포함하는 배플 냉각 방식 금형의 냉각관을 제공하여, 냉각수의 순환 유로에서 발생되는 관저항과 냉각수의 와류 현상이 최소화되므로 냉각 효율이 향상되며 사출 성형되는 제품의 품질이 향상되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

금형, 냉각관, 배플

Description

배플 냉각 방식 금형의 냉각관{Cooling channel of the mould for the baffle cooling type}

도 1은 종래 사출 성형의 금형을 도시한 단면도.

도 2는 종래 배플 냉각 방식의 냉각관을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 금형의 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 냉각관의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5: 상부 원판 10: 하부 원판

12: 기초 냉각관 16: 원판 냉각관

20: 코어 22: 코어 냉각관

24: 배플 판 30: 캐비티

본 발명은 배플 냉각 방식 금형의 냉각관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형을 냉각시키는 냉각수가 유동하는 냉각관을 개선하여 냉각 효율을 향상시키므로 사출 성형물의 품질을 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 배플 냉각 방식 금형의 냉각관에 관한 것이다.

일반적으로, 금형은 프라스틱 제품을 생산하는 사출 금형, 철판을 이용하여 제품을 만들어내는 프레스 금형, 금속을 녹여 플라스틱과 같이 만들어 내는 다이캐스팅 금형등 여러 가지로 나눌 수 있으며 이러한 금형은 제품의 원활한 생산을 위하여 통상 가동형과 고정형으로 나뉘어 제작하고 있다.

또한, 사출 금형에서 플라스틱 제품은 고온으로 용융된 재료가 높은 압력에 의해 각각의 금형사이로 충진되므로써 금형의 내부 형상을 따라 제품이 생산되는것이다.

상기한 플라스틱 사출 공정은, 크게 원재료 투입공정과, 건조공정, 사출기 원료 투입공정, 사출 성형, 제품 취출공정, 그리고 후가공 및 포장 공정으로 이루어지는데, 상기한 사출 성형의 공정은 금형내의 용융된 수지(Resin)를 충전시키는 사출공정(Injection) 이후에 수지를 고화시키기 위한 냉각(Cooling)공정을 포함하게 된다.

상기한 냉각 공정에서 사용되는 냉각 방식중에서, 금형의 열 전도를 균일하게 하고 제품의 모양을 양호하게 하기 위하여 금형의 내부에 냉각수의 순환을 원활하게 하는 부품인 배플 판(24)이 형성된 배플 방식의 냉각관을 갖는 금형이 도 1에 개시된다.

도 1은 텔레비젼 백 패널을 사출 성형하기 위한 금형의 개략도로서, 금형의 틀을 형성하도록 상부 원판(5)과 하부 원판(10)이 형성되고, 주형물의 형상 가공을 위해 상부 원판(5)과 하부 원판(10) 사이에는 코어(20)가 설치된다.

그리하여, 상기 상부 원판(5)과 코어(20) 사이에는 캐비티(30)가 형성되어 주형물이 주입됨으로써 사출 성형을 하게 된다.

한편, 상기 코어(20)의 내측에는 캐비티(30) 내의 주형물을 냉각하기 위하여 냉각관이 규칙적으로 배치되는데, 본 설명에서는 배플 방식의 냉각관이 도시된다.

상기 냉각관은 하부 원판(10)에 형성되어 냉각수 유입구(14a) 및 냉각수 배출구(14b)로 이루어지는 기초 냉각관(12)과, 상기 기초 냉각관(12)의 유입구(14a) 및 배출구(14a)와 연통되어 코어(20) 내측을 순환하며 중앙에 배플 판(24)이 형성되는 코어 냉각관(22)으로 이루어진다.

그리하여, 사출 성형시 기초 냉각관(12)의 유입구(14a)로 들어간 냉각수는, 코어 냉각관(22)을 통해 배플 판(24)에 안내되어 코어(20)를 상하로 순환하면서 배출구(14b)로 배출된다.

그러나, 상기와 같은 구조의 냉각관에서, 도 2에 도시된 바와 같이 기초 냉각관(12)은 코어 냉각관(22)의 저면에 연결되기 때문에 배플판(24)에 의해 구획된 코어 냉각관(22)의 일 측 부분에만 연통되게 하려면 기초 냉각관(12) 또는 유입구(14a)의 직경(d)이 필연적으로 코어 냉각관(22) 직경(D)의 1/2 또는 그보다 작아야 한다.

즉, 기초 냉각관(12)의 냉각수는 배플 판(24)을 경계로 코어 냉각관(22)의 반쪽으로만 유동되므로 기초 냉각관(12) 또는 유입구(14a)의 직경(d)은 코어 냉각관(22) 직경보다 작게 형성되므로써 직경 차이에 의한 돌연 확대 현상이 발생되어 냉각수의 유동 지체 및 저항이 발생하고, 냉각수에서 와류가 형성되어 코어 냉각관(22)을 순환하는 냉각수 유동이 원할하지 못하므로 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 코어 내측을 순환하는 금형 냉각수의 유동시 관저항이 발생하지 않으며 와류가 최소화되어 냉각수를 효율적으로 순환시키므로써 냉각 효율을 향상시키며 성형품의 품질 향상과 생산성을 향상시킬 수 있는 배플 냉각 방식 금형의 냉각관을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 금형의 원판과 코어에 배관되는 냉각관에 있어서, 상기 코어에 배관되어 냉각수가 유동되는 코어 냉각관, 상기 코어 냉각관과 연통하는 동일 직경을 가지며 상기 원판에 형성되는 원판 냉각관, 상기 코어 냉각관과 상기 원판 냉각관에 공통 설치되어 냉각수 유로를 분리하는 배플 판, 그리고 상기 배플 판을 경계로 상기 원판 냉각관 둘레면의 일측과 타측에 연통 배관되어 냉각수가 유입 및 유출되며, 상기 원판 냉각관의 반 단면적과 동일한 단면적을 가지는 기초 냉각관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배플 냉각 방식 금형의 냉각관을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며 종래와 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조부호을 부여한다.

도 3은 본 발명에 따른 금형 및 코어에 배관되는 냉각관을 도시한다.

사출 성형시 제품의 원형이 되는 코어(20)는 금형의 원판, 즉 통상적으로 하부 원판(10)에 설치되어 하부 원판(10)과 코어(20) 상부에서 상부 원판(5)이 형합 되도록 설치된다.

그리고, 상기 사출 성형시 공정중의 제품과 코어(20) 등을 냉각하도록 냉각수의 순환관이 상기 하부 원판(10)과 코어(20)에 배치된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기 코어(20)에는 유입되는 고온의 사출물에 의한 코어(20) 발열을 냉각하는 코어 냉각관(22)이 배관된다.

또한, 상기 원판에는 상기 코어 냉각관(22)과 연통하도록, 동일한 위치에서 동일한 직경을 가지는 원판 냉각관(16)이 형성되어 코어 냉각관(22)과 연동하여 냉각수를 유동시킨다.

그리고, 상기 코어 냉각관(22)과 상기 원판 냉각관(16)에는 배플 판(24)이 공통으로 설치되어 냉각수의 유로를 구획, 분리하면서 냉각수 흐름을 안내한다.

한편, 상기 하부 원판(10)에는 냉각수를 유입시키고, 원판 냉각관(16)과 코어 냉각관(22)을 순환한 냉각수를 배출시키는 기초 냉각관(12)이 배관 형성되는데, 이는 상기 배플 판(24)을 경계로 일측과 타측에 연통되도록 설치된다.

특히, 상기 기초 냉각관(12)은 원판 냉각관(16)의 반 단면적과 동일한 단면적을 가지도록 형성되는 바, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 배플 판(24)을 경계로 하는 원판 냉각관(16)의 반 단면적과 동일한 단면적으로 형성되는 것이다.

상기와 같은 기초 냉각관(12)과 원판 냉각관(16)의 반 단면적을 동일하게 하기 위하여, 그 직경에 대한 상호 관계를 계산하면 다음과 같다.

원판 냉각관(16)의 직경을 ΦD라 하고, 기초 냉각관(12)의 직경을 Φd'라 하면,

기초 냉각관(12)의 단면적 = ¼π(Φd')².

원판 냉각관(16)의 단면적 = ¼π(ΦD)².

그러므로, 기초 냉각관(12)의 단면적이 원판 냉각관(16)의 반 단면적과 동일하려면 각각의 직경 관계식은 다음과 같다.

(ΦD)²= 2(Φd')², 그러므로 ΦD ≒ 1.414 Φd'.

그러므로, 원판 냉각관(16)의 직경(D)은 기초 냉각관(12) 직경(d')의 약 1.414배가 크게 형성되어 하부 원판(10)에 배관되며, 마찬가지로 코어 냉각관(22)도 그와 동일한 직경으로 배관됨이 바람직한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명한다.

사출 성형 공정중에 하부 원판(10)에 코어(20)가 안치된 상태에서 상부 원판(5)이 형합되므로 주형물의 형상이 되는 캐비티(30)가 형성된다.

상기 캐비티(30)로 주형물을 주입시키게 되면, 주형물의 고온에 의하여 코어(20)와 하부 원판(10)은 온도가 상승하게 되므로 냉각 공정을 실행한다.

이때, 상기 코어(20)와 하부 원판(10)에 형성된 코어 냉각관(22)과 원판 냉각관(16)은 동일한 위치와 직경(D)으로 상호 연통된 상태를 유지하게 된다.

냉각 공정시, 기초 냉각관(12)의 유입구를 통해 냉각수가 유입되고, 냉각수는 유입구로부터 원판 냉각관(16)으로 유동하게 되는데, 배플 판(24)을 경계로 하여 원판 냉각관(16)의 일측으로 연통된 기초 냉각관(12)은 냉각수를 원판 냉각관(16)의 일측으로 유동시킨다.

특히, 상기 원판 냉각관(16)의 일측 즉, 배플 판(24)을 경계로 원판 냉각관(16)의 반 단면적이 기초 냉각관(12)의 전체 단면적과 동일하므로 냉각수는 유동 지체나 심각한 와류의 형성에 따른 별다른 저항없이 원할하게 원판 냉각판으로 유입하게 된다.

그리하여, 원판 냉각관(16)으로 유입된 냉각수는 배플 판(24)을 경계로 코어(20)에 형성된 코어 냉각관(22)으로 유동하게 되고, 코어 냉각관(22)과 원판 냉각관(16)을 연속적으로 순환한 냉각수는 코어(20)를 방열시키면서 배플 판(24)에 의해 안내되어 코어(20)를 상하로 냉각 순환한 후에 마침내 타측의 기초 냉각관(12)에 형성된 유출관으로 배출하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 냉각수 순환은 코어 냉각관(22)과 원판 냉각관(16)이 동일한 직경 및 단면적으로 형성되어 코어(20)와 하부 원판(10)에 배관 설치되고, 냉각수를 유입시키는 기초 냉각관(12)의 유입구가 원판 냉각관(16)의 둘레면 일측에 연통, 배관되도록 설치하되, 그 단면적이 원판 냉각관(16)의 반 단면적과 동일한 단면적을 가지는 특징을 가지며, 이러한 기초 냉각관(12)의 단면적이 원판 냉각관(16)의 단면적의 1/2로 형성되는 기준은 배플 판(24)의 설치에 따른 냉각수의 유동 경로의 분리를 기준으로 한 것으로, 냉각수 순환 유로중에서 기초 냉각관(12)과 원판 냉각관(16) 또는 코어 냉각관(22)의 단면적 차이가 없으므로 냉각수의 유동이 저항없이 유동되는 특징을 가진다.

또한, 상기와 같은 단면적을 가지는 코어 냉각관(22) 또는 원판 냉각관(16)은 종래 설치된 코어 냉각관(22)의 단면적보다 작게 형성되어도 동일한 기능을 하게 되므로써 코어(20)에 배관되는 코어 냉각관(22)의 배치를 증가시킬 수 있게 되 므로 냉각 유로 구성이 용이하게 되는 특징이 있다.

본 발명에 따른 배플 냉각 방식 금형의 냉각관으로서, 냉각수의 순환 유로에서 발생되는 관저항과 냉각수의 와류 현상이 최소화되므로 냉각 효율이 향상되며 사출 성형되는 제품의 품질이 향상되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 금형의 원판(5, 10)과 코어(20)에 배관되는 냉각관에 있어서,

   상기 코어(20)에 배관되어 냉각수가 유동되는 코어 냉각관(22);

   상기 코어 냉각관(22)과 연통하는 동일 직경을 가지며 상기 원판(5, 10)에 형성되는 원판 냉각관(16);

   상기 코어 냉각관(22)과 상기 원판 냉각관(16)에 공통 설치되어 냉각수 유로를 분리하는 배플 판(24); 그리고

   상기 배플 판(24)을 경계로 상기 원판 냉각관(16) 둘레면의 일측과 타측에 연통 배관되어 냉각수가 유입 및 유출되며, 상기 원판 냉각관(16)의 반 단면적과 동일한 단면적을 가지는 기초 냉각관(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배플 냉각 방식 금형의 냉각관.

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