KR200196825Y1 - 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 내산성 펌프의 대량 생산이 가능하게 하면서 저렴하면서도 고품질의 펌프 부품을 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치를 제공한다.

그 내산용 펌프의 부품을 제조하기 위한 장치는, 파우더상태의 플라스틱 원료(1)가 투입되고, 그 플라스틱 원료(1)를 반액체상태 내지 액체상태로 가열하기 위해 외주에 가열히터(17)가 설치되는 탱크(12); 혼합모터(21) 및 혼합스크류(23)에 의해 반액체상태 내지 액체상태의 플라스틱 원료(1)를 계속 가열하면서 혼합시키기 위한 혼합기(20); 상기 탱크(12)내에서 가열/혼합된 반액체상태 내지 액체상태로 된 플라스틱 원료(1)를 탱크(12)외부로 공급하도록 탱크(12)의 외부에 설치되는 이송모터(31)와, 그 이송모터(31)에 연결되어 회전되며 그 회전수에 따라 정량을 공급하도록 케이스(32)내에 설치되는 이송스크류(33); 그리고 프레스 등으로 수축이 거의 일어나지 아니하는 정도까지 상부금형(41)으로 계속 가압하면서 냉각,경화시켜 수축이 거의 일어나지 아니하는 제품(2)으로 성형하도록 냉각수단(43)이 마련된 상부 및 하부금형(41,42)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치{APPARATUS FOR MANFACTURING PUMP WITH PLASTIC}

본 고안은, 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더상세하게는 내산성 펌프의 대량 생산이 가능하게 하면서 저렴하면서도 고품질의 펌프 부품을 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 또한, 내산펌프외에 급수용으로 사용할 경우 기존의 주물 펌프에서 발생하는 것과 같은 녹이 생기지 아니하여 무공해의 물을 공급할 수 있는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치에 관한 것이다.

종래의 펌프는 주로 주물을 부어 공작기계로 가공하여 만들기 때문에 제조과정이 복잡하고 많은 인력을 필요로 하며, 이에 따라 대량생산이 힘들고 단가 또한 높을 수밖에 없었다.

액체 화공약품을 이송하는 펌프의 경우에는 스텐레스스틸, FRP, PP수지와 같은 내산성이 강한 재질로 제조하여야 하는데, 스텐레스강으로 제조할 경우 먼저 목형을 만들고 주물공장에서 주물을 부어 공작기계로 가공하는 등 제조과정이 복잡할 뿐만 아니라, 스텐레스강은 일반 철보다 강도가 높기 때문에 가공하기가 더욱 어렵다. 그럼에도 불구하고 특정화공약품에는 내산성이 약하기 때문에 채산성이 떨어진다. 또, 염분에도 약하기 때문에 선박 같은데서 사용할 경우 수명이 짧아 자주 교체하여 설치하여야 하는 불편함이 있다.

화공약품에 좀더 내산성이 강한 FRP수지 원료로 제조하는 펌프의 제조방법은, 먼저 목형을 만들고 FRP수지원료를 석면이나 유리섬유와 혼합하여 목형에 주입하고 오랜 시간 경화시켜 원하는 형태의 제품이 나오면 가공하여 제조한다. 이때 원료가 목형 속에 고루 채워지지 않아 불량률이 많다. 물론 건조시간도 많이 소요되므로 대량생산이 불가능할 뿐만 아니라, FRP 역시 특정 화공약품에는 내산성이 떨어지기 때문에 완전하지가 못하다.

가장 내산성이 강한 수지원료로는 PP(폴리 프로필렌)수지이다. 이것은 열가소성수지이기 때문에 열경화성 수지인 FRP와 같은 방법으로는 제조할 수가 없고 사출성형으로만 제조가 가능한데 사출성형은 호퍼에 원료를 채운 후 히터로 가열된 스크류 실린더로 통과하는 동안 녹아 고체인 원료가 반액체의 상태로 되는데 이 원료를 스크류를 회전시켜 사출주형(금형)에 밀어 넣고 굳히면 사출성형 제품이 된다.

그러나 모든 물체는 열을 가할 경우 부피가 팽창하므로 수지도 예외는 아니다. 팽창된 반액체 원료를 주형에 사출하면 굳는 과정에서 수축작용이 일어나므로 주방기구와 같은 두께가 얇은 3mm이하 제품은 원래의 형태를 그대로 유지하고 있으나, 펌프와 같이 두께가 10mm이상인 제품은 사출성형품이 식는 과정에서 표면이 먼저 식고 두꺼운 내부는 천천히 식기 때문에 내부가 식을 때 수축작용이 일어나 이미 굳은 표면을 끌어당기게 된다. 이에 따라, 외면 또는 내부에 캐비티가 발생하거나, 변형이 되어 본래의 형상을 잃게 되므로 제품으로서의 성능을 저하시키거나 그 기능을 상실하게 된다는 문제들이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 또다른 종래의 방법으로는 두꺼운 PP원판을 구입하여 톱으로 절단하고 원하는 모형을 만들기 위하여 플라스틱 용접기로 용접한 후, 선반가공과 밀링가공 등을 거쳐 제조하는 것인데, 이 방법 역시 많은 인력과 시간이 소요되며, 대량생산이 어렵고, 상대적으로 단가도 높아지게 된다는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 내산성 펌프의 대량 생산이 가능하게 하면서 저렴하면서도 고품질의 펌프 부품을 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 주된 목적으로 하며, 2차적 목적으로는 내산펌프외에 급수용으로 사용할 경우 기존의 주물 펌프에서 발생하는 것과 같은 녹이 생기지 아니하여 무공해의 물을 공급할 수 있는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 방법의 가열/혼합단계를 실시하기 위한 장치의 구성을 도시한 개략단면도,

도 2 및 도 3은 프레스 금형에 의해 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 방법의 성형/경화단계를 실시하기 위한 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＞

1: 플라스틱 원료 2: 제품(펌프부품)

10: 가열혼합장치 12: 탱크

16: 지지대 17: 가열히터

20: 혼합기 21: 혼합모터

22: 케이스 23: 혼합스크류

24: 카플링 25: 스크류축

30: 이송기 31: 이송모터

32: 케이스 33: 이송스크류

34: 유입구 35: 유출구

41: 상부금형 42: 하부금형

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치는, 내산용 펌프의 부품을 제조하기 위한 장치에 있어서: 파우더상태의 플라스틱 원료가 투입되고, 그 플라스틱 원료를 반액체상태 내지 액체상태로 가열하기 위해 외주에 가열히터가 설치되는 탱크; 혼합모터 및 혼합스크류에 의해 반액체상태 내지 액체상태의 플라스틱 원료를 계속 가열하면서 혼합시키기 위한 혼합기; 상기 탱크내에서 가열/혼합된 반액체상태 내지 액체상태로 된 플라스틱 원료를 탱크외부로 공급하도록 탱크의 외부에 설치되는 이송모터와, 그 이송모터에 연결되어 회전되며 그 회전수에 따라 정량을 공급하도록 케이스내에 설치되는 이송스크류; 그리고 프레스 등으로 수축이 거의 일어나지 아니하는 정도까지 상부금형으로 계속 가압하면서 냉각,경화시켜 수축이 거의 일어나지 아니하는 제품으로 성형하도록 냉각수단이 마련된 상부 및 하부금형을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하기 위한 가열/혼합단계를 실시하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 장치의 구성의 일예가 개략단면도로서 도시되고, 도 2 및 도 3에는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하기 위해 성형/경화단계를 실시하기 위한 본 고안의 일실시예에 따른 프레스 금형과 같은 장치의 일예의 구성이 개략단면도로서 도시된다.

본 고안의 일실시예에 따른 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치는, 특히, 내산용 펌프의 부품을 제조하기 위한 장치으로서, 그 장치에 의해 부품을 제조하는 방법은, 플라스틱 원료의 가열단계, 그 가열되어 반액체상태의 플라스틱 원료의 혼합단계, 그 반액체상태의 플라스틱 원료의 금형에 의한 냉각압축성형단계 및 경화/취출단계를 포함하여 구성된다.

사출형형식에서 발생하는 수축문제를 해결하기 위하여 본 고안의 장치에 적용되는 주된 방법은, 프레스 등에 의한 압축식 성형법인 것으로, 먼저, 도 1에서 플라스틱 원료인 고체 파우더를, 가열 및 혼합을 위한 탱크(12)속에 투입한다. 탱크(12)의 용적에 따라 적절량을 투입한 후,가열단계에서 가열히터(17)에 전력을 공급하면 탱크(12)가 가열되면서 그 탱크(12)내의 고체 플라스틱 원료가 녹아 반액체 상태가 된다. 그 뒤, 계속 가열하면서 혼합기(20)의 혼합모터(21)를 작동시켜 카플링(24)으로 그 혼합모터(21)의 축에 스크류축(25)이 연결된 혼합스크류(23)에 의해 반액체상태의 플라스틱 원료(1)를 혼합시킨다. 이때, 용해된 플라스틱 원료(1)가 점도가 높기 때문에 교반기의 날개와 같이 넓은 날개로는 혼합이 불가능하므로, 스크류회전에 의한 혼합방식을 채용한다.

또한, 탱크(12)내부에 수직으로 설치하고 상향하여 유동시키는 혼합스크류(23)의 회전에 의한 혼합방식에 의해 플라스틱 원료(1)가 고체상태에서의 입자사이의 틈새에 찬 공기 내지 기포를 배출시켜 완전히 공기가 혼입되지 아니한 액체상태의 플라스틱 원료(1)로 혼합이 이루어지게 되며, 더욱 플라스틱 원료(1)가 마찰운동을 하게 되면서 서로 끌어당기는 힘(응집력)이 강해지기 때문에 치밀도 내지 조밀도가 높게 되어 보다 더 충격에 강한 제품을 생산할 수 있게 된다.

한편, 경탄(분말유리 등)을 배합하여 경도를 높일 수도 있다. 만일 경탄을 많이 첨가하면 경도는 높아지지만, 충격에는 약하여지므로 펌프 종류에 따라 첨가여부와 첨가량이 선택될 수가 있다.

이와 같이하여 완전 믹싱된 플라스틱 원료(1)는 도 1에서 하단의 이송모터(31) 및 이송스크류(33)를 작동시켜 외부로 방출되어 금형(41,42)에 주입된다. 이때 이송스크류(33)를 이용함으로써 원료의 양은 이송모터(31)의 회전수로 조절하여 정밀하게 조절하는 것이 가능하고, 또한, 편리하게 된다. 또한, 부피를 측정할 수 있는 용기 등이 사용될 수도 있다.

그 다음, 냉각압축성형단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열/혼합단계에서 반액체상태로 된 플라스틱 원료(1)를 일정량 하부금형(42)에 넣고, 수축이 거의 일어나지 아니하는 위치까지 상부금형(41)으로 가압하면서 냉각,경화시켜 제품(2)으로 성형한다. 도 2에서 혼합된 플라스틱 원료(1)는 적절량이 하부금형(42)에 주입하게 되는데, 제품(2)의 용적보다 보다 많은 양의 원료를 주입할 수 있도록 제품의 높이보다 높게 하부금형(42)이 제작된다. 이렇게 플라스틱 원료(1)를 주입시킨 다음, 프레스 등을 작동시켜 높은 압력으로 누르면서 식힘으로써 똑같은 규격의 주형에 의한 사출성형식보다 프레스 압축성형식이 플라스틱 원료(1)를 1,2∼3배 더 주입하여 냉각,압축하기 때문에 성형후, 수축이 거의 발생하지 않게 되고, 두께 10mm이상의 제품도 원형대로 생산할 수가 있게 된다. 따라서, 이러한 압축성형단계를 위해서는 유압프레스가 적합하다. 즉, 주입후 금형을 유압프레스로 높은 압력을 가하여 압축시키면 수축으로 인한 변형이 없는 제품을 생산할 수 있게 된다. 하부금형(42)에 온도센서를 부착하고 그 온도센서의 감지온도에 따라 거의 수축이 일어나지 아니하는 온도에서 유압프레스의 하강/가압작동을 정지시키고 상승작동으로 전환시키도록 구성될 수 있으며, 또한, 타이머에 의해 가압시간을 일정하게 하여 상숭시키도록 구성될 수도 있다.

또한, 성형제품이 빨리 식을수록 수축을 줄일 수 있으므로 금형의 몇 군데를 관통하도록 구멍을 뚫고 파이프 등의 냉각수단(43)을 설치하여 냉각수를 순환시키고, 그 냉각수는 냉동기로 외부에서 냉각시켜 섭씨 5℃이하로 유지시켜 주는 것이 바람직하다.

또한, 특히, 슬러지가 많이 섞인 화공약품이나 모래가 많이 섞여 나오는 지하수를 이송할 경우, 마모를 방지하기 위하여 내구성이 요구되는 경우, 펌프의 케이싱이나 임펠러를 제조하는 때에는, 스테인레스강판을 하부금형(42)의 바닥에 깔거나, 플라스틱 원료(1)의 상면에 깔고 실시되는 것이 별도의 공정없이 스테인레스강판을 부착시킨 상태로 제조될 수 있어 간단하게 제조될 수 있게 된다. 별도로 스텐레스강판을 케이싱에 부착하여 사용할 수도 있다.

그 뒤, 상기 냉각압축성형단계에서 소정의 치수로 압축,성형된 상태에서 제품(2)을 완전히 냉각,경화시킨 후, 제품(2)을 취출한다(경화/취출단계). 그 뒤, 조립하여 펌프로서 사용된다. 샤프트(축)의 경우에는 PP제품으로 사용할 수 없기 때문에 스텐레스나 스텐레스를 부식시키는 성분의 화공약품용 펌프에는 경화/취출단계후에 카본이나 세라믹 등으로 코팅하는 코팅단계를 추가로 포함함으로써 샤프트에 카본이나 세라믹 등을 코팅하여 반영구적으로 편리하게 사용할 수가 있게 된다.

이와 같이 하여 제조된 플라스틱 펌프 제품(2)은, 종래의 사출성형방식과 비교하여 수축이 없는 제품을 제조할 수 있어 제품(2)의 성능 저하나 기능 상실없이 대량 생산하는 것이 가능하며, 더욱 혼합스크류(23) 및 이송스크류(33)와 유압프레스의 고압에 의한 냉각 금형(41,42)에 의해 조직의 치밀도를 높일 수 있게 된다.

또한, 종래의 방법으로 제조한 주물펌프, FRP원료로 된 펌프, PP원판으로 제조된 펌프 등과 같이 제조방법이 불편하고 복잡하지 아니하므로 시간이나 인력이 많이 소요되지 아니하여 재료비 및 인건비를 크게 줄임과 동시에 짧은 시간에 많은 양의 펌프를 제조할 수 있게 되어 사용자에게 저가로 공급해 줄 수 있게 되었다. 가격 면에서는 종래의 것보다 1/2∼1/5, 품목에 따라서는 1/10가격으로 사용자가 구매할 수 있게 된다.

또, 플라스틱 원료(1)로서 여타의 수지보다 PP는 가장 가벼우므로(비중0.92) 이송이 편리할 뿐만 아니라, 스텐레스 강이나 FRP수지보다 더 강한 내산성의 펌프를 제조할 수 있으므로 펌프의 수명이 종래의 펌프보다 2∼3배 길어지게 된다.

또한, 섭씨 80℃이하의 온도에서는 20Kg/cm²의 높은 압력에도 충분한 강도를 지니기 때문에 다단 터빈 펌프 등과 같이 높은 압력을 요하는 급수용 펌프로도 제조하여 사용할 수 있다.

또, PP수지와 같이 열가소성 수지를 원료로 할 수 있기 때문에 재생이 가능하여 환경오염을 줄일 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치의 구성과 작용에 의하면, PP수지와 같은 플라스틱 원료(1)를 반액체상태 내지 액체상태로 하여 유압프레스 등을 이용하여 프레스 금형으로 펌프의 부품을 제조함으로써 내산성 펌프의 대량 생산이 가능하게 되면서 저렴하면서도 고품질의 펌프 부품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 내산펌프외에 급수용으로 사용할 경우 기존의 주물 펌프에서 발생하는 것과 같은 녹이 생기지 아니하여 무공해의 물을 공급할 수 있는 펌프를 제조할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내산용 펌프의 부품을 제조하기 위한 장치에 있어서:

   파우더상태의 플라스틱 원료(1)가 투입되고, 그 플라스틱 원료(1)를 반액체상태 내지 액체상태로 가열하기 위해 외주에 가열히터(17)가 설치되는 탱크(12);

   혼합모터(21) 및 혼합스크류(23)에 의해 반액체상태 내지 액체상태의 플라스틱 원료(1)를 계속 가열하면서 혼합시키기 위한 혼합기(20);

   상기 탱크(12)내에서 가열/혼합된 반액체상태 내지 액체상태로 된 플라스틱 원료(1)를 탱크(12)외부로 공급하도록 탱크(12)의 외부에 설치되는 이송모터(31)와, 그 이송모터(31)에 연결되어 회전되며 그 회전수에 따라 정량을 공급하도록 케이스(32)내에 설치되는 이송스크류(33); 그리고

   프레스 등으로 수축이 거의 일어나지 아니하는 정도까지 상부금형(41)으로 계속 가압하면서 냉각,경화시켜 수축이 거의 일어나지 아니하는 제품(2)으로 성형하도록 냉각수단(43)이 마련된 상부 및 하부금형(41,42)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 원료(1)가 폴리프로필렌(P.P)수지로서, 분말유리섬유를 포함하며, 상기 혼합기(20)는, 탱크(12)내에 지지대(16)를 개재하여 설치되는 케이스(22)내에 내장되는 혼합스크류(23)로 구성되고, 상부로 이송시키면서 혼합시키도록 회전됨으로써 혼입된 공기 내지 기포를 상부로 배출시키면서 액체 내지 반액체상태의 플라스틱 원료(1)를 혼합하여 치밀화 내지 조밀화시키며, 상기 상부 및 하부금형(41,42)이 유압프레스에 의해 가압됨으로써 일정한 압력으로 계속 가압함과 동시에 하사점이전에 수축이 거의 일어나지 아니하는 온도를 감지하여 가압상태를 해제하고 상부금형(41)이 상승되도록 제어되며, 제품(2)이 펌프의 케이싱이나 임펠러인 경우, 내마모성을 강화하기 위해 스테인레스강판을 하부금형(42)의 바닥에 깔거나, 플라스틱 원료(1)의 상면을 덮고 성형되는 것을 특징으로 하는 플라스틱원료로 펌프부품을 제조하는 장치.