KR100651582B1 - 3개의 콕을 적용하여 에프.알.피로 성형된 에어 저장 탱크및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3개의 콕을 적용하여 FRP로 성형된 에어 저장 탱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 에어 저장 탱크는 금속 브라스의 외주에 열가소성 수지를 피복하여 제조된 유입구 콕, 유출구 콕 및 중앙부 콕과; 상기 유입구 콕과 유출구 콕이 양측에 결합되고 상기 중앙부 콕이 중앙부에 결합되어 상기 콕들과 일체로 성형된 라이너와; 상기 라이너의 외주에 와인딩되는 열경화성 수지가 함침된 보강섬유로 구성되는 외피를 포함하며, 에어가 누압되는 것을 최대한 방지할 수 있고, 강성과 강도가 우수하며, 무게를 경량화시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
에어 저장 탱크(Air Reservoir Tank), 콕(Cock), 브라스(Brass), 열가소성 수지, 열경화성 수지, 라이너, 필라멘트 와인딩 공법

Description

3개의 콕을 적용하여 에프.알.피로 성형된 에어 저장 탱크 및 그 제조방법{Air Reservoir Tank with the three cocks in the railroad cars and method of manufacturing the same}
도 1은 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 단면도이고,
도 2a는 본 발명에 따른 에어 저장 탱크에 적용되는 유입구 콕, 유출구 콕 및중앙부 콕(Cock)의 제조공정을 보인 단면도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 에어 저장 탱크에 적용되는 유입구 콕, 유출구 콕 및중앙부 콕(Cock)의 단면도이며,
도 3a은 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 라이너 성형 공정을 보여주는 단면도이고, 도 3b는 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 라이너 성형 공정을 보여주는 정면도이며,
도 4a는 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 외피 성형 공정을 보여주는 단면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 외피 성형 공정을 보여주는 정면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 유입구 콕
2 : 유출구 콕
3 : 중앙부 콕
4 : 라이너
5 : 외피
11 : 금속 브라스
12 : 열가소성 수지
본 발명은 철도차량의 에어 서스펜션 라인에 적용되는 에어 저장 탱크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어가 누압되는 것을 최대한 방지할 수 있고, 강성과 강도가 우수하며, 무게를 경량화시킬 수 있는 에어 저장 탱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
철도차량의 에어 서스펜션 라인에 적용되는 에어 저장 탱크(Air Reservoir Tank)는 철도차량의 하부에 길이방향으로 설치된 파이프에 수직하게 설치된 클램프에 에어 저장 탱크의 양측 브라스(Brass)를 너트로 체결시켜 고정된다.
상기와 같이 설치되는 에어 저장 탱크는 일반적으로 스테인레스 스틸(SUS)이나 강재(Steel)를 절곡하여 이음새 부분을 용접하는 방법으로 제작되므로 절곡이 어렵고, 상부측과 하부측으로 분할된 2개의 부재를 용접하므로 단차 및 갭(Gap)이 발생되며 일정한 곡면을 유지하기 어렵다.
또한, 일체형으로 용접된 유입구 및 유출구 부위에 균열이 발생되고 그로 인해 에어가 누압되는 현상이 발생하며, 빈번한 금속피로 및 부식에 의해 수리 및 교 체비용이 막대하게 들어가고, 무게가 무거워 조립하는 과정에서 많은 어려움이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 에어 저장 탱크의 문제점을 감안하여 창작된 것으로, 강도를 향상시키고 누압되는 현상을 최적화함과 동시에 정비 및 제작의 효율성을 극대화시키고 무게를 경량화하는 것을 목적으로 하는 에어 저장 탱크 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 구조를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 단면도로써, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 에어 저장 탱크는 금속 브라스(11)의 외주에 열가소성 수지(12)를 피복하여 제조된 유입구 콕(1), 유출구 콕(2) 및 중앙부 콕(3)과, 상기 유입구 콕(1)과 유출구 콕(2)이 양측에 결합되고 중앙부 콕(3)이 중앙부에 결합되도록 상기 3개의 콕(1)(2)(3)들과 일체로 성형된 라이너(4)와; 상기 라이너(4)의 외주에 와인딩되는 열경화성 수지가 함침된 보강섬유로 구성되는 외피(5)로 구성된다.
여기서, 상기 콕(1)(2)(3)을 구성하는 금속 브라스(11)의 외주에 피복되는 열가소성 수지(12)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 등이 사용되며 금속 브라스(11)와 열가소성 수지(12)의 결합력을 높이기 위해 열가소성 수지(12)와 접촉되는 금속 브라스(11)의 외측면에는 요철을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 라이너(4)를 성형하기 위한 성형물은 상기 콕(1)(2)(3)과 라이너(4)가 일체로 성형되도록 상기 콕(1)(2)(3)을 구성하는 금속 브라스(11)의 외주에 피복되는 열가소성 수지(12)와 동일한 열가소성 수지를 사용한다.
한편, 외피(5)를 구성하는 보강섬유로는 유리섬유, 탄소섬유, 케블라 섬유 등이 사용되고, 보강섬유에 함침되는 열경화성 수지로는 에폭시, 페놀, 폴리비닐, 폴리에스터 등이 사용된다.
따라서 본 발명에 따른 에어 저장 탱크는 곡면 성형이 자유로우며, 콕과 라이너가 일체로 성형되므로 콕과 라이너의 연결부위에서 균열이 발생되어 누압될 우려가 없으며, 무게가 가벼워 취급이 용이하다.
다음으로 본 발명에 따른 에어 저장 탱크의 제조방법을 설명한다.
본 발명에 따른 에어 저장 탱크는 콕 성형 공정과 라이너 성형 공정 및 성형된 라이너의 외부를 필라멘트 와인딩 공법으로 와인딩하는 외피 성형 공정으로 나눌 수 있다.
먼저, 콕 성형 공정은, 도 2a, 도 2b에 도시된 바와 같이, 좌측, 우측으로 분리된 사출금형(13a)(13b)에 금속 브라스(11)를 삽입하고 원심축에 고정시킨 뒤 노즐입구에 열가소성 수지(12)의 원액을 부어넣고 사출시켜서 성형하고 이를 120도의 오븐에서 경화시킨다.
다음으로, 라이너 성형 공정은, 도 3a, 도 3b에 도시된 바와 같이, 콕 성형 공정에서 제작된 콕(1)(2)(3)을 라이너 성형을 위한 사출금형의 양측 및 중앙에 위치시키고 라이너 성형을 위한 용융된 성형물이 고온에서 자연스럽게 콕과 접합하도 록 blow molding(중공성형, 취입성형)으로 성형한다. 이때, 라이너 성형을 위한 성형물은 상기한 콕 성형을 위한 성형물과 동일한 열가소성 수지를 사용함으로써, 콕과 라이너가 일체로 성형되도록 한다. 이렇게 콕과 라이너가 일체로 성형됨으로써 에어가 누압되는 것을 최대한 방지할 수 있고 강성도 강도도 향상되게 된다.
마지막으로, 외피 성형 공정은, 도 4a, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 성형된 라이너를 필라멘트 와인딩 장비의 샤프트에 조립시켜 회전시키고, 라이너의 원주방향과 원주방향에 대한 경사방향으로 열경화성 수지가 함침된 보강섬유를 감싼 후 경화시킨다.
이때, 외피(5)를 구성하는 보강섬유로는 유리섬유, 탄소섬유, 케블라 섬유 등이 사용되고, 보강섬유에 함침되는 열경화성 수지로는 에폭시, 페놀, 폴리비닐, 폴리에스터 등이 사용된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 강판을 절곡하고 용접하여 제조되는 에어 저장 탱크와 달리 복합소재를 사용함으로써 무게를 경량화시킬 수 있고, 내외부적인 압력에 의한 파손 및 에어가 누압되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 일관성 있는 제품의 제작과 유지관리의 효율성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 금속 브라스(11)의 외주에 열가소성 수지(12)를 피복하여 제조된 유입구 콕(1), 유출구 콕(2) 및 중앙부 콕(3)과;
    상기 유입구 콕(1)과 유출구 콕(2)이 양측에 일체로 결합되고 중앙부 콕(3)이 중앙부에 일체로 결합되도록 열가소성 수지 성형물로 성형된 라이너(4)와;
    상기 라이너(4)의 외주에 와인딩되는 열경화성 수지가 함침된 보강섬유로 구성되는 외피(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 저장 탱크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 브라스(11)의 외주에 피복되는 열가소성 수지(12)와 라이너(4) 성형을 위한 열가소성 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 그리고 나일론 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에어 저장 탱크.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외피(5)를 구성하는 보강섬유는 유리섬유, 탄소섬유 그리고 케블라 섬유 중 어느 하나이고,
    보강섬유에 함침되는 열경화성 수지는 에폭시, 페놀, 폴리비닐 그리고 폴리에스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 에어 저장 탱크.
  4. 좌, 우측으로 분리된 사출금형(13a)(13b)을 원심축에 고정시키고, 금속 브라스(11)를 삽입시킨 후, 열가소성 수지(12)를 압입하여 유입구 콕(1), 유출구 콕(2) 및 중앙부 콕(3)을 성형하는 콕 성형 공정과;
    라이너 성형용 사출금형을 회전축에 고정한 후, 성형된 유입구, 유출구 및 중앙부 콕(1)(2)(3)을 위치시키고, 열가소성 수지 용융물을 압입하는 라이너 성형 공정과;
    성형된 라이너(4)의 외측에 열경화성 수지가 함침된 보강섬유를 와인딩하는 외피 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 저장 탱크의 제조방법.
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