KR101086552B1 - 액상 물질의 정량 주입장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구동모터에 의해 회전되는 스크류가 실린더 내부에 설치되고, 상기 실린더의 일측에 형성된 호퍼를 통해 주입된 고상의 원료를 가열, 혼련, 용융하여 일정한 형상의 제품으로 제조하기 위한 압출기에 액상의 물질을 정량으로 주입하기 위한 정량 주입장치로서, 상기 액상 물질을 저장하는 액상탱크; 상기 액상탱크의 공급관과 연결되어 상기 압출기로 정량의 액상 물질을 공급하는 기어펌프; 및 상기 구동모터의 회전수(RPM)와 연동하여 기어펌프의 회전수를 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.
주입장치, 액상, 정량, 압출기, 기어펌프
Description
본 발명은 액상 물질의 정량 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압출기로 정량의 액상 물질을 주입시킬 수 있는 액상 물질의 정량 주입장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대용량의 전기 에너지를 공급하기 위한 초고압용 케이블을 제조하는 공정에 있어서, 압출기의 호퍼를 통해 주입된 고상의 원료를 가열, 혼련, 용융하여 전류가 흐르도록 이루어진 선재에 절연을 위한 절연체인 폴리머를 피복하여 케이블을 제조하고 있다. 이때, 상기 선재에 피복되는 폴리머를 제조하기 위하여 고상의 원료는 폴리에틸렌(PE : polyethylene)이 사용되며, 고상의 원료와 함께 혼합되도록 압출기에 액상 물질을 공급한다. 상기 액상 물질은 가교제로서 고상의 원료와 혼합되어 선재에 피복된 폴리머가 가교 상태가 되도록 한다.
한편, 상기 압출기에 액상 물질을 공급시 고상의 원료 대비 정확한 양의 액상 물질을 공급하는 것이 중요하다. 즉, 정확한 양의 액상물질이 공급되지 못하면 폴리머의 가교 반응이 원활하게 이루어지지 못하기 때문이다.
이와 같이, 일정량의 액상 물질을 압출기에 투입시키기 위하여 맥동펌프를 이용한 다이아프램 맥동방식을 사용하여 액상 물질을 공급하고 있다. 이때, 상기 액상 물질은 압출기의 구동모터의 RPM(이하 '회전수'라고 한다)과 연동하여 일정량 주입되도록 이루어진다. 상기와 같은 압출기에 액상 물질을 투입하기 위한 정량 주입장치가 도 1에 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 정량 주입장치(1)는 액상 물질을 저장하는 액상탱크(20) 및, 압출기(10)에 액상의 물질을 공급하기 위한 맥동펌프(30)를 구비하고, 상기 맥동펌프(30)는 컨트롤러(40)에 의해 압출기(10)의 구동모터(12)의 회전수와 연동하여 일정량 주입되도록 이루어진다.
상기 압출기(10)는 실린더(미도시)의 내부에 설치된 스크류(미도시)가 회전됨에 따라 상기 실린더의 일측에 형성된 호퍼(11)를 통해 주입된 고상의 원료를 가열, 혼련, 용융하여 압출하는 장치이다. 이러한 압출기(10)는 스크류를 회전시키는 구동모터(12)의 회전수에 따라 압출량이 결정된다.
상기 맥동펌프(20)는 모터(미도시)의 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환시켜 소정 물질을 일정량 배출하도록 이루어진 것으로서, 통상적으로 널리 알려진 공지의 펌프이다. 이러한 맥동펌프(20)는 흡입과 배출을 번갈아가며 동작됨에 따라 액상 물질을 압출기(10)에 공급하도록 이루어진다. 즉, 맥동펌프(20)는 컨트롤러(40)에 의해 압출기(10)의 구동모터(12)의 회전수와 연동하여 일정량의 액상 물질을 공급하도록 동작된다.
한편, 전술한 바와 같이, 초고압용 케이블의 절연체인 폴리머를 제조하기 위 해서는 압출기(10)에 일정량의 액상 물질을 주입하는 것이 중요하다.
그러나, 상기 맥동펌프(20)에 의한 펌핑시 흡입하는(빨아들이는) 펌핑과 배출하는(밀어내는) 펌핑 과정에서 공기가 유입되어 정량의 액상 물질이 공급되지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 구동모터(12)의 회전수와 연동하여 액상 물질을 공급하도록 이루어진 구조에서 압출기(10)는 구동모터(12)의 회전수에 따라 압출량이 결정되는데, 회전수가 증가하더라도 증가된 회전수만큼 압출량이 증가하지 않으므로 액상 물질의 투입량에 차이가 발생한다. 예컨대, 구동모터(12)의 회전수가 100RPM일 때 압출량이 10이라고 하면, 회전수가 100RPM이 증가하더라도 압출량은 5정도 증가한다. 그러므로, 구동모터(12)의 저 회전수와 고 회전수 별로 액상 물질의 투입량의 차이가 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 밀어내는 방식만으로 항상 일정한 비율이 투입되도록 이루어진 기어펌프를 사용함으로써 공기의 유입을 방지하여 일정량의 액상 물질을 공급할 수 있는 액상 물질의 정량 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 압출기의 구동모터의 회전수와 상기 회전수에 따라 배출되는 압출량을 미리 입력하여 구동모터의 회전수에 따라 기어펌프에 의하여 투입되는 액상 물질의 투입량을 조절함으로써 회전수의 변화에 따른 액상 물질 투입량의 차이가 발생되는 것을 방지할 수 있는 액상 물질의 정량 주입장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액상 물질의 정량 주입장치는, 구동모터에 의해 회전되는 스크류가 실린더 내부에 설치되고, 상기 실린더의 일측에 형성된 호퍼를 통해 주입된 고상의 원료를 가열, 혼련, 용융하여 일정한 형상의 제품으로 제조하기 위한 압출기에 액상의 물질을 정량으로 주입하기 위한 정량 주입장치로서, 상기 액상 물질을 저장하는 액상탱크; 상기 액상탱크의 공급관과 연결되어 상기 압출기로 정량의 액상 물질을 공급하는 기어펌프; 및 상기 구동모터의 회전수(RPM)와 연동하여 기어펌프의 회전수를 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.
바람직하게, 상기 액상탱크와 기어펌프 사이에 기어펌프의 역류를 방지하는 밸브가 마련되어 컨트롤러에 의해 개폐되도록 설치된다.
바람직하게, 상기 컨트롤러에는 압출량 제어부가 마련되고, 상기 압출량 제어부는 상기 구동모터의 회전수(RPM)와 상기 회전수에 따라 배출되는 압출량을 미리 입력하여 구동모터의 회전수에 따라 기어펌프에 의하여 투입되는 액상 물질의 투입량을 조절하도록 이루어진다.
본 발명에 따른 액상 물질의 정량 주입장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 항상 일정한 비율이 투입되도록 밀어내는 방식으로만 이루어진 기어펌프를 사용함으로써 공기의 유입을 방지하여 항상 일정량의 액상 물질을 공급할 수 있다.
둘째, 액상 물질이 폭발 및 휘발성의 성질을 갖도록 이루어져 솔레노이드밸브를 기어펌프에 직결하지 않고 에어밸브를 제어하도록 2중 밸브 구조로 이루어짐에 따라 폭발 및 화재에 대한 안전사고를 방지할 수 있다.
셋째, 압출기의 구동모터의 회전수와 상기 회전수에 따라 배출되는 압출량을 미리 입력하여 구동모터의 회전수에 따라 기어펌프에 의하여 투입되는 액상 물질의 투입량을 조절함으로써 회전수의 변화에 따른 액상 물질 투입량의 차이가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 압출기에 액상의 물질을 정량으로 투입해야하는 분야뿐만 아니라 소량의 액상을 투입해야 하는 분야에 적용할 수 있어 다양한 용도로 이용될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 물질의 정량 주입장치를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 3은 상기 정량 주입장치에 구비된 기어펌프를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 액상 물질의 정량 주입장치(100)는 액상 물질을 저장하는 액상탱크(110), 상기 액상탱크(110)에 저장된 액상 물질을 압출기(10)에 공급하기 위한 기어펌프(120), 상기 압출기(10)의 구동모터(12)의 회전수와 연동하여 기어펌프(120)의 회전수를 제어하는 컨트롤러(130) 및, 구동모터(130)의 회전수에 따라 기어펌프(120)에 의해 투입되는 액상 물질의 투입량을 조절하는 압출량 제어부(140)를 구비한다.
상기 압출기(10)는 종래기술에서 설명된 압출기(10)와 동일한 구조 및 동일한 참조부호로 이루어진 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 미설명된 참조부호 '14'는 실린더(미도시)의 타측에 형성되어 압출기(10)로부터 압출되는 폴리머를 선재(미도시)에 절연을 위해 피복시키기 위한 크로스 헤드이다.
상기 액상탱크(110)는 압출기(10)의 외측에 마련되어 액상 물질 즉, 가교제를 저장한다. 상기 액상탱크(110)는 액상 물질을 압출기(10)에 공급하기 위하여 공급관(112)에 의해 압출기(10)와 연통된다. 이때, 공급관(112)에는 기어펌프(120)가 설치된다.
상기 기어펌프(120)는 챔버(125)와, 상기 챔버(125) 내에서 각각의 축(121')(122')에 의해 회전 가능하게 장착된 한 쌍의 맞물림 기어(121)(122)를 구비한다.
상기 챔버(125)는 액상탱크(110)의 공급관(112)과 연통하도록 설치된다.
상기 한 쌍의 맞물림 기어(121)(122)는 각 기어(121)(122)의 외주면에 형성된 다수의 톱니(121")(122")가 맞물려 회전하도록 설치된다. 이때, 액상 물질은 각 기어(121)(122)의 톱니(121")(122") 사이의 공간에 채워져 맞물림 기어(121)(122)의 회전에 따라 일방향으로 이동된다. 즉, 한 쌍의 맞물림 기어(121)(122)의 회전에 따라 일정량의 액상 물질을 이동시킬 수 있다. 이때, 상기 기어펌프(120)는 맞물림 기어(121)(122)의 회전에 따라 액상 물질을 밀어내도록 이루어져, 외부로부터 공기가 유입되지 않음으로써 정량의 액상 물질을 압출기(10)에 공급할 수 있게 된다.
한편, 상기 액상탱크(110)와 기어펌프(120) 사이에는 밸브(114)가 설치된다.
상기 밸브(114)는 상기 공급관(112)에 설치되어 기어펌프(120)의 역류를 방지하는 에어밸브(114)인 것이 바람직하다. 상기 에어밸브(114)는 컨트롤러(130)에 의해 제어된다.
상기 컨트롤러(130)는 정량 주입장치(100)를 동작을 제어한다. 즉, 컨트롤러(130)는 압출기(10)의 구동모터(12), 기어펌프(120) 및 솔레노이드밸브(미도시)를 제어한다. 이때, 상기 컨트롤러(130)는 기어펌프(120)를 구동모터(12)의 회전수에 따라 연동하도록 제어한다. 예컨대, 상기 구동모터(12)의 회전에 따른 신호를 입력받아 컨버터(미도시)를 통해 신호를 변환시켜 기어펌프(120)의 회전을 제어하도록 이루어진다.
한편, 상기 압출기(10)의 압출량은 구동모터(12)의 회전수에 따라 결정되는데, 이에 따라 구동모터(12)의 회전수 및 상기 회전수에 따라 배출되는 압출량을 미리 입력하여 기어펌프(120)를 제어하는 압출량 제어부(140)를 더 구비한다.
상기 압출량 제어부(140)는 압출기(10)의 구동모터(12)의 회전수에 따라 기어펌프(120)에 의해 공급되는 액상 물질의 투입량을 조절한다. 상기 구동모터(12)의 회전수가 컨트롤러(130)에 입력되면, 컨트롤러(130)와 전기적으로 연결된 압출량 제어부(140)가 미리 설정된 구동모터(12)의 회전수와 압출량에 의해 액상 물질의 투입량을 연산하게 된다. 이에, 압출량 제어부(140)는 연산된 데이터를 컨트롤러(130)에 전달하게 되고, 컨트롤러(130)는 연산된 데이터 값에 따라 기어펌프(120)의 맞물림 기어(121)(122)의 회전을 조절하여 액상 물질의 공급량을 조절하게 된다. 즉, 구동모터(12)의 회전수가 증가함에 따라 기어펌프(120)에 의해 공급 되는 액상 물질의 공급량이 동일하게 증가하는 것이 아니라, 압출량 제어부(140)를 통하여 구동모터(12)의 회전수에 따른 압출기(10)의 압출량에 따라 액상 물질을 투입하도록 이루어진다.
이에 따라, 실질적인 압출량과의 연동으로 구동모터(12)의 회전수별 압출량 차이에 대한 액상 물질의 투입량을 조절할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 정량 주입장치(100)는 압출기(10)에 액상의 물질을 정량으로 투입해야하는 분야뿐만 아니라 소량의 액상을 투입해야 하는 분야에 적용되어 사용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 액상 물질의 정량 주입장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 물질의 정량 주입장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정량 주입장치에 구비된 기어펌프를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 압출기 100 : 정량 주입장치
110 : 액상탱크 120 : 기어펌프
130 : 컨트롤러 140 : 압출량 제어부
Claims (3)
- 구동모터에 의해 회전되는 스크류가 실린더 내부에 설치되고, 상기 실린더의 일측에 형성된 호퍼를 통해 주입된 고상의 원료를 가열, 혼련, 용융하여 일정한 형상의 제품으로 제조하기 위한 압출기에 액상의 물질을 정량으로 주입하기 위한 정량 주입장치에 있어서,상기 액상 물질을 저장하는 액상탱크;상기 액상탱크의 공급관과 연결되어 상기 압출기로 정량의 액상 물질을 공급하는 기어펌프; 및상기 구동모터의 회전수(RPM)와 연동하여 기어펌프의 회전수를 제어하는 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 물질의 정량 주입장치.
- 제1항에 있어서,상기 액상탱크와 기어펌프 사이에 기어펌프의 역류를 방지하는 밸브가 마련되어 컨트롤러에 의해 개폐되도록 설치된 것을 특징으로 하는 액상 물질의 정량 주입장치.
- 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,상기 컨트롤러에는 압출량 제어부가 마련되고,상기 압출량 제어부는 상기 구동모터의 회전수(RPM)와 상기 회전수에 따라 배출되는 압출량을 미리 입력하여 구동모터의 회전수에 따라 기어펌프에 의하여 투입되는 액상 물질의 투입량을 조절하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 액상 물질의 정량 주입장치.
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|---|---|---|---|---|
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