KR101723892B1

KR101723892B1 - 지열파이프와 성형장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101723892B1
Application number: KR1020160062125A
Authority: KR
Inventors: 박용철; 박장주
Original assignee: 박용철; 박장주
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-04-10

Abstract

본 발명은 지열파이프와 성형장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 지열파이프가 압출에 의해 연속해서 생산하는 과정에서 냉각시킨 후 외경을 가열하며 원하는 간격으로 설치위치를 조절하여 두 개의 지열파이프를 한 쌍으로 노치부와 연결부로 연결하여 냉각시키고, 생산된 지열파이프의 한쪽 선단에 연결관을 결합하여 제공하는 지열파이프와 성형장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 용융시킨 폴리에틸렌 수지를 공급하여 원형의 유입관과 배출관이 같은 크기로 일정한 간격을 두고 연속해서 압출 성형되어 지열파이프를 성형하는 압출기와, 상기 압출기에서 압출되어 배출되는 배출관과 유입관을 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 1차 냉각장치와, 외경이 가열된 배출관과 유입관을 감싸 고정하여 이송 속도를 따라 이송하면서 배출관과 유입관이 서로 일체형으로 연결되도록 하는 연결대를 형성하며 후방에서 성형상태가 안정되게 유지되도록 배출하는 지열파이프 연결장치와, 상기 1차 냉각장치에서 냉각된 배출관과 유입관의 사이에 일정한 간격으로 연결대가 형성된 지열파이프를 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 3차 냉각장치와, 상기 지열파이프가 일정한 속도로 생산되도록 잡아당겨 생산속도를 조절하는 캐타필라와, 상기 지열파이프를 원하는 길이로 절단하는 절단장치, 및 상기 지열파이프의 배출관과 유입관의 선단을 이음 연결구에 융착 연결하여 원형으로 감아 공급하는 와인딩장치로 이루어지는 지열파이프 성형장치에 있어서,
상기 1차 냉각장치를 통과하면서 냉각된 배출관과 유입관의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 외경 가열장치와;
상기 지열파이프 연결장치는 원료공급 실린더의 하측으로 설치한 실린더축과 원료 공급축의 위치를 감지하는 원료제어 스위치와, 상기 공급축이 위치하여 원료 공급을 제어하는 원료공급 호퍼의 하측으로 가열부를 포함하고, 상기 원료공급 호퍼에 호퍼가 연결되어 원료를 보충하도록 설치하며,
상기 지열파이프 연결장치에서 배출관과 유입관의 사이에 일정한 간격으로 연결대가 성형되어 지열파이프로 배출되는 과정에서 한 쌍으로 이루어진 하부 냉각로라와 상부 냉각로라의 사이에 통과 되면서 냉각되도록 하는 2차 냉각장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

지열파이프와 성형장치 및 그 방법{Geothermal pipe and the forming apparatus and method}

본 발명은 지열파이프와 성형장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 지열파이프가 압출에 의해 연속해서 생산하는 과정에서 냉각시킨 후 외경을 가열하며 원하는 간격으로 설치위치를 조절하여 두 개의 지열파이프를 한 쌍으로 노치부와 연결부로 연결하여 냉각시키고, 생산된 지열파이프의 한쪽 선단에 연결관을 결합하여 제공하는 지열파이프와 성형장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 지열 에너지란 지구가 가지고 있는 열에너지를 총칭하나 최근에 지열 에너지는 인간에 의해 발견되고 개발된 또는 개발될 수 있는 지구의 열을 지칭하는 의미로 자주 쓰인다. 지열의 근원은 지각 및 맨틀을 구성하고 있는 물질 내부의 방사성 동위원소의 붕괴에 의한 것이 약 83 %, 맨틀 및 그 하부 열의 방출, 즉 지구가 서서히 식어가는 과정에 의한 것이 약 17%로 알려져 있으며, 지표에서 느껴지는 지열의 약 40%가 지각에 의한 것으로 추정되고 있다. 따라서 지하로 내려갈수록 지온은 높아지게 되며, 이를 지온증가율 또는 지온경사(geothermal gradient)라 부른다. 현대의 시추기술로 파 내려갈 수 있는 깊이 즉, 10㎞까지의 평균 지온증가율은 약 25~30℃/㎞이다.

지열 에너지자원의 활용 기술은 크게 150℃이상의 지열 유체(증기 및 지열수)를 이용한 발전(간접이용) 기술과 이보다 낮은 온도의 지열수를 지역난방 등에 이용하는 직접이용 기술로 나눌 수 있다. 최근에는 깊이 300m 이내의 지반 속에서 비교적 일정한 온도를 유지하는 지열로부터 열을 회수하고 이것을 유효에너지로 변환시켜 건물의 냉난방 및 온수 급탕용 시스템으로 활용하는 지열 냉난방시스템을 따로 분류하기도 한다.

지열 냉난방시스템은 고온의 지열수를 이용하는 지열발전과는 달리 연중 일정한 온도를 유지하는 지하열원(15±5℃)을 이용하여 냉난방, 급탕을 동시에 해결하는 고효율의 환경친화적 시스템으로, 고온성 화산활동이 없는 국내와 같은 지역에서 가장 지열 에너지자원을 효율적으로 사용할 수 있는 방법으로써, 이와 같은 지열 냉난방시스템에는 지상에 설치된 열교환수단과 유체가 순환가능 하도록 지중에 설치되는 지열파이프가 무엇보다도 중요한 구성요소로 작용한다.

일 예로 대한민국특허등록 제10-1198998호(2012.11.01)인 '지열파이프 제조장치'의 구성을 살펴보면, 성형틀과 가열장치를 포함하는 구성으로 이루어져 있으며, 성형틀은 제 1 방향으로 개방된 복수의 제 1 호형부와 제 1 방향과 마주하는 제 2 방향으로 개방된 복수의 제 2 호형부가 지그재그로 배치되고, 전체적으로 일정한 곡률을 갖도록 굽은 형상으로 이루어지며, 합성수지 파이프를 수용하기 위한 수용홈이 복수의 제1 호형부, 복수의 연결부 및 복수의 제 2 호형부를 따라 사행형으로 형성된다. 가열장치는 성형틀에 수용된 합성수지 파이프에 열을 가하여 합성수지 파이프를 수용홈 형상에 대응하는 형상으로 소성 변경시키는 구성으로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 종래의 제조장치는 일정한 형상을 갖는 성형틀 내에서만 가열장치로 가열하여 지열파이프를 제조할 수 있는 구성으로 이루어져 있어 비교적 간단하게 파이프를 제조할 수 있다는 장점은 있으나 대량공급이 가능하지 못하다는 문제점은 물론, 제조된 지열파이프의 냉각에 시간적인 소요가 많이 든다는 문제점이 있었다.

그리고 한 쌍의 지열파이프를 생산하는 과정에서 스페이서를 통하여 양쪽이 일체형으로 연결되도록 하고, 상기 스페이서의 내부에서 일정한 간격으로 연결되도록 프레스작업으로 절단해 내거나 내부에 다양한 형상과 모양을 갖도록 프레스작업으로 제거하는 것이므로 원료의 소모가 많으며, 지열파이프와 스페이서가 동시에 압출되는 과정에서 원료의 공급이 원활하게 이루어지지 않아 불량이 많이 발생하게 되고, 생산성이 저하되는 원인이 되었다.

문헌 1. 특허등록번호 제1090163호(2011. 11. 30. 등록) 문헌 2. 특허등록번호 제1167987호(2012. 07. 17. 등록) 문헌 3. 특허등록번호 제1604841호(2016. 03. 14. 등록) 문헌 4. 특허등록번호 제1610817호(2016. 04. 04. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 두 개의 지열파이프가 압출에 의해 생산되어 냉각된 후 공급되는 과정에서 지열파이프의 사이에 일정한 간격에서 노치부로 결합하는 연결부를 성형함으로써 지열파이프에 일정한 간격에서 연결부를 통하여 한 쌍으로 일체형이 되도록 성형하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 지열파이프의 사이에 노치부로 결합하는 연결부의 성형 위치를 자유롭게 조절하며, 지열파이프의 진원 성형이 균일하여 강성을 크게 향상시키도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 또 다른 해결과제는, 지열파이프가 생산되는 속도를 따라 이동하면서 연결대를 성형하고, 연결대의 다양한 간격을 지열파이프 연결장치로 성형할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 용융시킨 폴리에틸렌 수지를 공급하여 원형의 유입관과 배출관이 같은 크기로 일정한 간격을 두고 연속해서 압출 성형되어 지열파이프를 성형하는 압출기와, 상기 압출기에서 압출되어 배출되는 배출관과 유입관을 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 1차 냉각장치와, 외경이 가열된 배출관과 유입관을 감싸 고정하여 이송 속도를 따라 이송하면서 배출관과 유입관이 서로 일체형으로 연결되도록 하는 연결대를 형성하며 후방에서 성형상태가 안정되게 유지되도록 배출하는 지열파이프 연결장치와, 상기 1차 냉각장치에서 냉각된 배출관과 유입관의 사이에 일정한 간격으로 연결대가 형성된 지열파이프를 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 3차 냉각장치와, 상기 지열파이프가 일정한 속도로 생산되도록 잡아당겨 생산속도를 조절하는 캐타필라와, 상기 지열파이프를 원하는 길이로 절단하는 절단장치, 및 상기 지열파이프의 배출관과 유입관의 선단을 이음 연결구에 융착 연결하여 원형으로 감아 공급하는 와인딩장치로 이루어지는 지열파이프 성형장치에 있어서,
상기 1차 냉각장치를 통과하면서 냉각된 배출관과 유입관의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 외경 가열장치와;
상기 지열파이프 연결장치는 원료공급 실린더의 하측으로 설치한 실린더축과 원료 공급축의 위치를 감지하는 원료제어 스위치와, 상기 공급축이 위치하여 원료 공급을 제어하는 원료공급 호퍼의 하측으로 가열부를 포함하고, 상기 원료공급 호퍼에 호퍼가 연결되어 원료를 보충하도록 설치하며,
상기 지열파이프 연결장치에서 배출관과 유입관의 사이에 일정한 간격으로 연결대가 성형되어 지열파이프로 배출되는 과정에서 한 쌍으로 이루어진 하부 냉각로라와 상부 냉각로라의 사이에 통과 되면서 냉각되도록 하는 2차 냉각장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명은 두 개의 지열파이프가 압출에 의해 생산되어 냉각된 후 공급되는 과정에서 지열파이프의 사이에 일정한 간격에서 노치부로 결합하는 연결부를 성형함으로써 지열파이프에 일정한 간격에서 연결부를 통하여 한 쌍으로 일체형이 되도록 성형하는 지열파이프를 제공하는 것이다.

본 발명은 지열파이프의 사이에서 외경을 용융시킨 후 노치부로 결합하는 연결부의 성형 위치를 자유롭게 조절하며, 지열파이프의 진원 성형이 균일하여 강성을 크게 향상시키도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 지열파이프가 생산되는 속도를 따라 이동하면서 연결대를 성형하고, 지열파이프의 설계 규격과 위치에 따라 연결대의 다양한 간격을 지열파이프 연결장치의 속도를 조절함으로써 정확한 위치에 성형할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도
도 3 은 본 발명의 외경 가열장치와 지열파이프 연결장치 및 2차 냉각장치에 대한 정면도
도 4 는 본 발명의 외경 가열장치에 대한 정면도
도 5 는 본 발명의 외경 가열장치에 대한 평면도
도 6 은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 정면도
도 7 은 본 발명의 지열 파이프 연결장치에 대한 작업 초기상태 정면도
도 8 은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 작업 초기상태의 요부확대 정면도
도 9 는 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 작업 진행상태의 요부확대 정면도
도 10 은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 금형의 벌림상태 단면도
도 11 은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 금형의 성형상태 단면도
도 12 는 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 성형 완료상태의 정면도
도 13 은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 파이프 배출가이드에 대한 측면도
도 14 는 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 배면도
도 15 는 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 평면도
도 16 은 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 측면 단면도
도 17 은 본 발명의 지열파이프에 대한 요부를 보이는 사시도
도 18 은 본 발명의 지열파이프에 대한 요부를 보이는 평면도
도 19 는 본 발명의 지열 파이프에 대한 측면도
도 20 은 본 발명의 지열 파이프 선단에 연결구를 결합한 상태의 평면도
도 21 은 본 발명의 제조과정을 나타낸 블럭도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도를 나타낸 것이다.

폴리에틸렌 펠렛을 공급하여 가열에 의해 용융시킨 폴리에틸렌 수지를 공급하여 원형의 유입관(122)과 배출관(121)이 같은 크기로 일정한 간격을 두고 연속해서 압출 성형되어 지열파이프(120)를 성형하는 압출기(10)와;

상기 압출기(10)에서 압출되어 배출되는 배출관(121)과 유입관(122)을 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 1차 냉각장치(20)와;

상기 1차 냉각장치(20)를 통과하면서 냉각된 배출관(121)과 유입관(122)의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 외경 가열장치(30)와;

상기 외경 가열장치(30)에서 외경이 가열된 배출관(121)과 유입관(122)을 감싸 고정하여 생산(이송) 속도를 따라 이송하면서 배출관(121)과 유입관(122)이 서로 일체형으로 연결되도록 하는 연결대(123)를 형성하며 후방에서 성형상태가 안정되게 유지되도록 배출하는 지열파이프 연결장치(40)와;

상기 지열파이프 연결장치(40)에서 배출관(121)과 유입관(122)의 사이에 일정한 간격으로 연결대(123)가 성형되어 지열파이프(120)로 배출되는 과정에서 한 쌍으로 이루어진 하부 냉각로라(63)와 상부 냉각로라(65)의 사이에 통과 되면서 냉각되도록 하는 2차 냉각장치(60)와;

상기 2차 냉각장치(60)에서 냉각된 지열파이프(120)를 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 3차 냉각장치(70)와;

상기 지열파이프(120)가 일정한 속도로 생산되도록 잡아당겨 생산속도를 조절하는 캐타필라(80)와;

상기 지열파이프(120)에 필요한 글자나 문양을 인쇄하는 인쇄장치(90)와;

상기 지열파이프(120)를 원하는 길이로 절단하는 절단장치(100); 및

상기 지열파이프(120)의 배출관(121)과 유입관(122)의 선단을 이음 연결구(130)에 융착 연결하여 원형으로 감아 공급하는 와인딩장치(110)로 이루어지는 것이다.

도 3은 본 발명의 외경 가열장치와 지열파이프 연결장치 및 2차 냉각장치에 대한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 외경 가열장치에 대한 정면도, 도 5는 본 발명의 외경 가열장치에 대한 평면도, 도 6은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 정면도, 도 7은 본 발명의 지열 파이프 연결장치에 대한 작업 초기상태 정면도, 도 8은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 작업 초기상태의 요부확대 정면도, 도 9는 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 작업 진행상태의 요부확대 정면도를 나타낸 것이다.

외경 가열장치(30)는 압출기(10)에서 압출되어 1차 냉각장치(20)에서 냉각된 배출관(121)과 유입관(122)이 이송하는 과정에서 원하는 위치로 이동하도록 안내하는 전방 가이드로라(32)와 배출위치를 안내하는 후방 가이드로라(33) 사이에 설치한 가열몸체(31)에는 배출관(121)과 유입관(122)이 이송하는 파이프 안내구멍(34)이 형성되고, 이송하는 배출관(121)과 유입관(122)의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 것이다.

지열파이프 연결장치(40)는 가이드레일(43)에 연결된 LM 가이드(42)가 하측에 설치된 대차(41)가 가로방향으로 설치된 대차 이송실린더(57)의 전방에 설치한 실린더축(57a)으로 위치가 제어되도록 설치하며,

상기 대차(41)는 상측에서 원료가 칩 상태로 보관되는 호퍼(44)에서 원료를 정량공급하는 원료공급 호퍼(49)의 중앙 상측으로 원료 공급축(47)과 실린더축(46)이 설치되고, 상기 실린더축(46)의 상측은 원료공급 실린더(45)에 연결되며, 상기 실린더축(46)과 원료 공급축(47)은 일측의 원료제어 스위치(48)를 통하여 제어되도록 설치하는 것이다.

상기 원료공급 호퍼(49)의 하측은 가열부(50)와 연결되고, 상기 가열부(50)의 하측은 상부금형(51)에 원료를 용융시켜 공급하도록 설치하는 것을 포함하며, 상기 상부금형(51)의 하측에는 하부금형(53)이 설치되는 것이다.

도 10은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 금형의 벌림상태 단면도이고, 도 11은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 금형의 성형상태 단면도를 나타낸 것이다.

상기 상부금형(51)과 하부금형(53)은 내부에 배출관(121)과 유입관(122)을 절반씩 고정하는 파이프 고정홈(54)이 형성되어 있고, 상기 파이프 고정홈(54)의 사이에 연결대(123)가 형성되도록 연결대 성형공간(55)이 형성되며, 상기 연결대 성형공간(55)의 상측 중앙에 용융 공급구(52)가 형성되어 가열부(50)에서 용융된 원료가 공급되도록 설치하는 것이다.

상기 하부금형(53)은 금형 이송축(56a)이 하측의 금형이송 실린더(56)에 연결되어 높이가 조절되도록 설치하는 것이다.

도 12는 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 성형 완료상태의 정면도이고, 도 13은 본 발명의 지열파이프 연결장치에 대한 파이프 배출가이드에 대한 측면도, 도 14는 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 배면도, 도 15는 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 평면도, 도 16은 본 발명의 2차 냉각장치에 대한 측면 단면도를 나타낸 것이다.

상기 상부금형(51)과 하부금형(53)의 후방에는 배출관(121)과 유입관(122)이 이송하는 과정에서 성형된 연결대(123)가 정확하게 성형되어 배출되도록 하는 가이드홈(58a)이 형성된 파이프 배출가이드(58)가 형성되는 것이다.

상기 파이프 배출가이드(58)의 후방에 설치하는 2차 냉각장치(60)는 한 쌍으로 이루어지는 상부 냉각로라(65)와 하부 냉각로라(63)가 지열파이프(120)의 형태로 생산되는 것을 냉각하며 정확하게 냉각되도록 일정한 간격에 다수 개가 설치되어 있으며, 상기 상부 냉각로라(65)와 하부 냉각로라(63)는 각각 상부축(64)과 하부축(62)에 몸체(61)에서 회전 가능하도록 설치되어 있고, 상기 상부축(64)은 상측의 핸들(67)을 통하여 위치가 조절되도록 설치하는 것이다.

도 17은 본 발명의 지열파이프에 대한 요부를 보이는 사시도이고, 도 18은 본 발명의 지열파이프에 대한 요부를 보이는 평면도, 도 19는 본 발명의 지열 파이프에 대한 측면도, 도 20은 본 발명의 지열 파이프 선단에 연결구를 결합한 상태의 평면도를 나타낸 것이다.

지열파이프(120)는 배출관(121)과 유입관(122)이 일정한 간격을 두고 압출되는 과정에서 20∼60cm의 간격을 두고 연결대(123)를 형성하여 배출관(121)과 유입관(122)이 일체형으로 고정되도록 하는 것이다.

상기 연결대(123)는 배출관(121)과 유입관(122)의 외경 중앙에서 만나도록 형성하고, 외경과 만나는 부분에는 노치부(124)와 같이 가로방향과 세로방향에서 더 두껍게 형성되어 배출관(121)과 유입관(122)을 일체형으로 융착 연결하는 것이다.

상기 배출관(121)과 유입관(122)의 한쪽 선단에는 이음 연결구(130)를 통하여 지하수의 흐름이 이어지도록 연결하되;

상기 배출관(121)과 유입관(122)의 선단을 용융시켜 삽입하여 융착하는 연결홈(131)이 향쪽에 형성되어 있고, 전체적으로는 ""와 같이 형성되어 있으며, 외경에는 다수의 보강대(132)와 보강부(134)가 형성되는 것을 포함하고, 상기 보강부(134) 중 외측에는 구멍(133)이 형성되도록 하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은, 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)과 같은 합성수지를 압출기(10)에 공급하여 용융시킨 후 일정한 간격을 두고 배출관(121)과 유입관(122)을 원형의 같은 크기로 압출하여 성형하는 지열파이프 압출단계(S10)를 수행하는 것이다.

상기 배출관(121)과 유입관(122)은 압출에 의해 1차 냉각장치(20)로 공급되어 냉각수를 통하여 냉각되어 배출되는 1차 냉각단계(S20)를 수행하는 것이다.

상기 1차 냉각장치(20)를 통과한 배출관(121)과 유입관(122)은 외경 가열장치(30)의 전방 가이드로라(32)를 통하여 이송하는 간격이 설정되어 가열몸체(31)의 파이프 안내구멍(34)으로 공급되어 이송하면서 가열몸체(31)가 배출관(121)과 유입관(122)의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 것이다.

상기 외경 가열장치(30)의 가열몸체(31)를 통과한 배출관(121)과 유입관(122)은 후방 가이드로라(33)를 통하여 일정한 간격을 두고 외경이 용융되어 배출되는 지열파이프 외경 가열단계(S30)를 수행하는 것이다.

상기 외경 가열장치(30)를 통과한 배출관(121)과 유입관(122)에는 대차이송 실린더(57)의 실린더축(57a)이 전진하여 대차(41)를 도 3과 같이 외경 가열장치(30)의 후방으로 전진시키면 LM 가이드(42)와 가이드레일(43)의 안내를 받아 지열파이프 연결장치(40)가 전진하게 된다.

지열파이프 연결장치(40)가 전진할 때에는 하부금형(53)이 하측으로 이동되어 벌어진 상태로 이동하게 되며, 이동한 후에는 금형이송 실린더(56)의 금형 이송축(56a)이 하부금형(53)을 상승시켜 상부금형(51)과의 사이에 형성되는 파이프 고정홈(54)에서 배출관(121)과 유입관(122)을 고정시키게 되는 것이다.

상기 배출관(121)과 유입관(122)이 공급되면서 상부금형(51)과 하부금형(53)이 고정시키게 되므로 대차(41)는 배출관(121)과 유입관(122)의 공급속도와 같이 우측으로 이송하게 된다.

상기 상부금형(51)과 하부금형(53)이 결합하는 동시에 원료공급 실린더(45)가 전진하여 실린더축(46)을 전진시키면 원료 공급축(47)이 원료공급 호퍼(49)에서 하강하며 하측에 이미 공급되어 있는 원료를 가열부(50)로 공급하게 되며, 가열부(50)로 공급되는 원료는 가열부(50)에 이미 공급된 상태에서 용융상태로 되어 있다가 상측의 압력으로 하강하여 상부금형(51)의 용융 공급구(52)에서 연결대 성형공간(55)에 용융 원료를 공급하는 것이다.

상기 원료 공급축(47)에 위치하고 있는 원료제어 스위치(48)는 실린더축(46)의 하강에 따라서 실린더축(46)의 외경에 위치하게 되면서 원료 공급축(47)의 하강을 통하여 원료의 공급이 이루어지도록 하고, 실린더축(46)이 하강되어 원료를 공급한 후에는 원료공급 실린더(45)의 후진으로 실린더축(46)과 원료 공급축(47)이 상승하며 원료제어 스위치(48)가 원료 공급축(47)에 이르게 되면서 원료공급 실린더(45)의 구동을 정지시키게 되므로 호퍼(44)에 보관된 원료는 원료공급 호퍼(49)에 있는 원료가 공급되고 더 공급될 공간이 있는 경우에 더 공급되어 원료공급 호퍼(49)에는 항상 원료가 공급될 수 있는 일정량의 원료가 공급된 상태를 유지할 수 있도록 하는 지열파이프 외경 성형단계(S40)를 수행하는 것이다.

즉, 상부금형(51)과 하부금형(53)의 파이프 고정홈(54)에 배출관(121)과 유입관(122)을 고정시키면 대차(41)가 생산속도에 맞추어 우측으로 이동하게 되고, 원료 공급축(47)이 원료공급 호퍼(49)에 있는 원료를 가열부(50)로 배출하면서 용융된 원료는 용융 공급구(52)를 통하여 연결대 성형공간(55)에 공급되어 배출관(121)과 유입관(122)의 사이에서 연결대(123)가 성형되며 일체형으로 연결되도록 하는 것이다.

상기 연결대(123)가 성형된 후에는 금형이송 실린더(56)가 구동하여 금형 이송축(56a)으로 하부금형(53)을 하측으로 이송시켜 연결대(123)에서 분리되도록 하고, 대차(41)를 다시 전방으로 공급하여 연결대(123) 성형작업을 수행하도록 하는 것이다.

상기 연결대(123)를 성형하는 과정에서 시간을 조절함으로써 배출관(121)과 유입관(122)의 간격을 자유롭게 조절할 수 있으며, 연결대 성형공간(55)에서 배출관(121)과 유입관(122)의 외경이 연결되는 부분에는 노치부(124)를 형성하여 연결대(123)의 두께보다 더 두껍게 형성되도록 원료를 공급하여 견고하고 안정되게 연결되도록 하고, 성형된 후 피로에 의한 분리 및 손상을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기 연결대(123)가 일정한 간격으로 형성되는 배출관(121)과 유입관(122)으로 이루어진 지열파이프(120)는 상부금형(51)과 하부금형(53)에서 성형되어 이송하는 과정에서 후방의 파이프 배출가이드(58)에 형성한 가이드홈(58a)으로 안내되며 성형상태가 변형되지 않고 그대로 유지되도록 생산이 이루어지는 것이다.

상기 지열파이프(120)는 2차 냉각장치(60)의 상부 냉각로라(65)와 하부 냉각로라(63)의 사이를 다단계로 통과하면서 냉각되는 것이며, 성형된 연결대(123)가 안정되게 냉각된 상태로 제공되도록 하는 2차 냉각단계(S50)를 수행하는 것이다.

상기 상부 냉각로라(65)는 핸들(67)을 통하여 높이가 조절되므로 연결대(123)를 눌러 성형상태를 냉각하는 동시에 정확하고 안정된 생산이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 2차 냉각장치(60)를 통과한 지열파이프(120)는 3차 냉각장치(70)를 통과하면서 냉각수와 접촉되어 냉각이 이루어지는 3차 냉각단계(S60)를 수행하고, 3차 냉각장치(70)의 후방에 설치한 캐타필라(80)를 통하여 지열파이프(120)가 일정한 규격으로 생산되도록 일정한 속도로 당기는 지열파이프 당김단계(S70)를 수행하는 것이다.

상기 캐타필라(80)를 통과한 지열파이프(120)는 인쇄장치(90)에서 필요한 글자와 무늬 등이 인쇄되도록 하고, 원하는 길이에서 절단단계(S80)를 통하여 절단하며, 지열파이프(120)의 선단을 가열하여 용융시킨 후 이음 연결구(130)의 연결홈(131)에 끼워 용융 연결되도록 함으로써 지열파이프(120)의 선단에 이음 연결구(130)가 연결되도록 하는 이음연결구 연결단계(S90)를 수행하며, 상기 지열파이프(120)를 와인딩장치(110)에 공급하여 20∼50미터의 길이로 감아 공급하는 와인딩단계(S100)를 수행하는 것이다.

상기 지열파이프(120)는 지열을 이용한 냉, 난방 시스템에 적용하는 것으로, 땅속의 매설공에 매설되거나 강 또는 호수 등에 매설하여 고정시키고, 내부로 이동하는 열전달부재와 땅속의 열과 열교환되어 건물의 내부로 유입 및 유출하면서 적절한 온도를 유지할 수 있는 역할을 하는 것이다.

상기 배출관(121)과 유입관(122)의 선단을 연결하는 이음 연결구(120)는 열교환된 액체가 유입 및 유출되도록 하며, 보강부(134)를 통하여 보강하면서 구멍(133)으로 지중에 매설할 때 고정되어 위치가 변경되지 않도록 하고, 보강대(132)를 지열파이프(120)의 길이 방향으로 일정한 간격에 형성하여 견고하고 안전한 상태로 지중에 매설되도록 하는 것이다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명은 배출관과 유입관이 압출되어 냉각된 후 이송하는 과정에서 외경을 가열한 후 한 쌍의 금형으로 고정하여 이송속도를 맞추어 이송하면서 배출관과 유입관 사이에 원하는 간격으로 연결대를 일체형으로 성형하여 지열파이프를 안정되고 견고하게 성형하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 압출기 20 : 1차 냉각장치
30 : 외경 가열장치 31 : 가열몸체
32 : 전방 가이드로라 33 : 후방 가이드로라
34 : 파이프 안내구멍 40 : 지열파이프 연결장치
41 : 대차 42 : LM 가이드
43 : 가이드 레일 44 : 호퍼
45 : 원료공급 실린더 46 : 실린더축
47 : 원료 공급축 48 : 원료제어 스위치
49 : 원료공급 호퍼 50 : 가열부
51 : 상부금형 52 : 용융 공급부
53 : 하부금형 54 : 파이프 고정홈
55 : 연결대 성형공간 56 : 금형이송 실린더
56a : 금형 이송축 57 : 대차이송 실린더
57a : 실린더축 58 : 파이프 배출 가이드
58a : 가이드홈 60 : 2차 냉각장치
61 : 몸체 62 : 하부축
63 : 하부 냉각로라 64 : 상부축
65 : 상부 냉각로라 66 : 냉각홈
67 : 핸들 70 : 3차 냉각장치
80 : 캐타필라 90 : 인쇄장치
100 : 절단장치 110 : 와인딩장치
120 : 지열파이프 121 : 배출관
122 : 유입관 123 : 연결대
124 : 노치부 130 : 이음 연결구
131 : 연결홈 132 : 보강대
133 : 구멍 134 : 보강부

Claims

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용융시킨 폴리에틸렌 수지를 공급하여 원형의 유입관(122)과 배출관(121)이 같은 크기로 일정한 간격을 두고 연속해서 압출 성형되어 지열파이프(120)를 성형하는 압출기(10)와, 상기 압출기(10)에서 압출되어 배출되는 배출관(121)과 유입관(122)을 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 1차 냉각장치(20)와, 외경이 가열된 배출관(121)과 유입관(122)을 감싸 고정하여 이송 속도를 따라 이송하면서 배출관(121)과 유입관(122)이 서로 일체형으로 연결되도록 하는 연결대(123)를 형성하며 후방에서 성형상태가 안정되게 유지되도록 배출하는 지열파이프 연결장치(40)와, 상기 1차 냉각장치(20)에서 냉각된 배출관(121)과 유입관(122)의 사이에 일정한 간격으로 연결대가 형성된 지열파이프(120)를 이송간에 냉각수와 접촉되어 냉각되도록 하는 3차 냉각장치(70)와, 상기 지열파이프(120)가 일정한 속도로 생산되도록 잡아당겨 생산속도를 조절하는 캐타필라(80)와, 상기 지열파이프(120)를 원하는 길이로 절단하는 절단장치(100), 및 상기 지열파이프(120)의 배출관(121)과 유입관(122)의 선단을 이음 연결구(130)에 융착 연결하여 원형으로 감아 공급하는 와인딩장치(110)로 이루어지는 지열파이프 성형장치에 있어서,
상기 1차 냉각장치(20)를 통과하면서 냉각된 배출관(121)과 유입관(122)의 외경을 160∼220℃의 온도로 가열하여 용융시키는 외경 가열장치(30)와;
상기 지열파이프 연결장치(40)는 원료공급 실린더(45)의 하측으로 설치한 실린더축(46)과 원료 공급축(47)의 위치를 감지하는 원료제어 스위치(48)와, 상기 공급축(47)이 위치하여 원료 공급을 제어하는 원료공급 호퍼(49)의 하측으로 가열부(50)를 포함하고, 상기 원료공급 호퍼(49)에 호퍼(44)가 연결되어 원료를 보충하도록 설치하며,
상기 지열파이프 연결장치(40)에서 배출관(121)과 유입관(122)의 사이에 일정한 간격으로 연결대(123)가 성형되어 지열파이프(120)로 배출되는 과정에서 한 쌍으로 이루어진 하부 냉각로라(63)와 상부 냉각로라(65)의 사이에 통과 되면서 냉각되도록 하는 2차 냉각장치(60)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지열파이프 성형장치.
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제 3항에 있어서,
상기 지열파이프 연결장치(40)는 배출관(121)과 유입관(122)을 고정하는 파이프 고정홈(54)이 형성된 하부금형(53)과 상부금형(51)이 한 쌍으로 설치되고, 상기 파이프 고정홈(54)의 사이에 연결대 성형공간(55)이 형성되며, 상기 연결대 성형공간(55)의 상측으로 용융 공급부(52)가 가열부(50)와 연결되도록 설치한 후 상기 하부금형(53)이 금형 이송축(56a)과 금형이송 실린더(56)와 연결되는 것과;
상부금형(51)이 설치된 대차(41)의 LM 가이드(42)가 가이드 레일(43)에 연결되고, 상기 대차(41)는 대차 이송실린더(57)와 실린더축(57a)으로 위치가 이동되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 지열파이프 성형장치.
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