KR20070011642A

KR20070011642A - 외관 내부에 수지관의 삽입방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20070011642A
Application number: KR1020070001207A
Authority: KR
Inventors: 정태화
Original assignee: 정태화
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2007-01-24
Also published as: WO2008082174A1; KR100887450B1

Abstract

본 발명은 외관 내부에 수지관을 삽입하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 수지관을 삽입하는 방법 및 그 장치는 외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 수지관의 양단을 밀봉시키는 공정; 수지관의 내부를 진공 시키는 공정; 축경된 수지관을 외관에 삽입하는 공정; 수지관의 진공을 해제하는 공정; 밀봉수단을 탈거하는 공정; 수지관을 가압하여 복원하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 수지관의 축경방법은 축경된 수지관이 금속관으로 밀착하려는 복원력을 가지도록 하며, 수지관의 삽입방법은 금속관 내부에 수지관이 용이하게 또한 기계적인 방법으로 삽입이 가능하도록 한다. 결국, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 복합관은 수지관이 융착되어 접착성능이 오래 유지될 수 있다.

복합관, 축경, 수지관

Description

외관 내부에 수지관의 삽입방법 및 그 장치{method and apparatus for inserting synthetic resin-pipe in the outside-pipe}

도 1은 본 발명에 따른 수지관을 금속관에 삽입하기까지의 공정도의 예.

도 2는 본 발명에 따른 축경을 위한 수지관 내부에 삽입하는 형틀과 이를 중공관에 부착한 진공용 후레임의 개념도.

도 3는 본 발명에 따른 수지관을 축경대에 거치하고 압입체를 방사상으로 배열한 개념도.

도 4은 본 발명에 따른 수지관이 압입체(프레스 바)에 의해서 찌그러져서 직경이 줄어든 상태의 개념도.

도 5는 본 발명에 따른 밀봉수단의 일 예인 밀봉캡의 정면도와 종단면도.

도 6는 본 발명에 따른 수지관이 찌그러져서 굴곡된 상태에서 밀봉캡과 진공용 후레임을 부착한 개념도.

도 7는 축경된 수지관을 금속관에 삽입하는 개념도.

도 8은 본 발명에 따른 밀봉캡을 제거해서 원형으로 복원중인 수지관의 개념도.

도 9 은 본 발명에 따른 압착롤러로 수지관을 금속관의 길이방향으로 압착하는 개념도.

도 10은 본 발명에 따른 압착으로 수지관과 금속관이 밀착된 단면도.

도 11는 본 발명에 따른 압착롤러로 수지관을 금속관의 원주방향으로 압착하여 잔류응력을 균등히 조절하는 개념도.

도 12은 본 발명에 따른 삽입공정의 또 다른 실시의 예의 공정도.

도 13는 본 발명에 따른 수지관이 휠프레스에 의해서 찌그러져 축경되는 개념도.

도 14는 본 발명에 따른 수지관이 휠프레스에 의해서 찌그러져 축경되어서 금속관 내부로 이송 삽입되는 개념도.

도 15는 본 발명에 따른 삽입공정의 또 다른 실시의 예의 공정도.

도 16은 본 발명에 따른 수지관이 휠프레스에 의해서 찌그러져 축경되고 이동대차에 의하여 당겨지면서 금속관 내부로 이송 삽입되는 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 수지관 1a : 축경된 수지관

1b : 복원중인 수지관. 1c : 압착된 수지관.

1d : 축경전의 수지관외경

2 : 외관(금속관).

3 : 축경된 수지관의 안목직경

4 : 압입체(휠 프레스) 4a : 롤러축

4b : 피스톤 4c : 슬라이더

4e : 고리 4f : 핀

5 : 압입체(프레스 바) 6 : 가압수단

7 : 밀봉캡 7a : 수지관 끼임홈

7b : 축경후레임 결합홈 7c : 고정너트

7d : 밸브 7e : 신속분리 소켓

7f : 캡 몸통 7g : 도관

8 : 레일 9 : 이동대차

10 : 클램프 11 : 가이드 휠

12 : 로드 12a : 로드 이송수단

12b : 가이드 로드 12c : 가이드 휠 받이

13 : 중공축 14 : 압착 롤러

14a : 브라켓트 14b : 피스톤

14c :실린더 14d : 공구대

15 : 축경대

16 : 진공용 후레임 16a : 중공축

16b : 나사부 16c : 형틀

16d : 연결부

17 : 커버 클램프 17a : 핀구멍

18 : 고정대 18' : 지지롤러

19 : 클램프

본 발명은 외관, 특히 금속관 내부에 합성수지관을 내삽하여 라이닝된 파이프를 만드는 일련의 제조공정 중에서 합성수지 라이너를 금속관 또는 다른 수지관이나 콘크리트관 등 다른 관체 속으로 삽입하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속관이나 콘크리트관 등에서 내면의 부식을 막기 위하여 관의 내부에 수지관을 내삽하여 밀착시켜 사용하거나, 내삽한 후에 이를 금속관에서는 융착시켜 사용하는데, 종래의 수지관의 내삽방법은 대한민국 등록특허 10-446197[폴리올레핀을 이용한 2중관 제조방법](등록일2004,8,19)에서 금속관보다 작은 직경의 수지관을 접착제를 도포한 금속관 내에 삽입하고 금속관과 수지관사이를 진공시켜서 공기를 배출하여 밀착시키는 진공을 이용한 확경방법이 제시되었으나, 이는 진공흡착의 경우에 수지관의 외부면에 접착제를 도포하여 금속관에 삽입시 가열하고 수지관과 금속관 사이를 진공시켜 기포를 배출시키는 방법으로서, 직경에 비하여 긴 길이의 경우에 관의 단말부의 기포가 배출되면서 배출통로가 막혀서 진공력이 긴 관의 중간에 도달하지 못하므로 관의 중간에 있는 기포는 내부에 남는 경우가 많아 문제로 되며 폴리에틸렌이 융착 후 원래의 크기로 회복하려는 즉 금속관보다 작았던 원래의 직경으로 돌아가려는 복원력으로 인하여 장기 사용시 특히 온도의 변화를 겪은 후에는 박리현상이 생기는 문제가 있다.

다른 기술로는 대한민국 등록특허 10-500285[이중관 제조장치](등록일2005,6,30)과 대한민국 등록특허 10-95887[파이프의 내면 라이닝 공법](등록일1996,2,16)에서 작은 수지관을 큰금속관에 삽입하여 가열가압으로 열팽창시켜서 금속관과 밀착시키는 방법이 제안되었으나, 역시 공극이 생기고 접착후의 복원력의 발생으로 장기 사용시 박리현상이 발생하는 문제점이 있다.

또 다른 삽입 기술로는 대한민국 등록특허 10-347003[금속관 내부에 합성수지관을 삽입하는 2중관의 제조방법](등록일2002,7,19)과 비슷한 내용의 대한민국 공개특허 10-2002-13704[내면 수지 라이닝관의 제조방법](공개일2002,2,21)이 있는데, 수지관을 냉각시켜 축소한 후에 외부에 접착제를 도포한 수지관을 금속관 내부에 삽입 후 상온에 방치하여 수지관이 팽창하여 금속관과 밀착되어 접착제를 매개로 접착되는 방법으로서, 이러한 관의 팽창력을 이용한 방법은 제품이 안정적으로 되기까지 용태가 불안정하여 접착제의 접착조건을 맞추기 어려우며 또한 냉각된 수지관을 금속관에 삽입시 수지관에 부착하는 수분의 통제곤란으로 접착면사이의 기포가 있게 되는 등의 문제가 있다.

상기의 모든 방법들은 삽입된 내면의 수지관이 사용되면서 시간이 경과하면 원래의 작은 직경으로 수축복원되려는 내부힘을 가지고 있어서 온도에 의한 반복된 팽창과 수축으로 인하여 접착제의 접착력이 감소하게 되고 천천히 금속관에서 박리하게 된다.

또한 상기의 방법들은 접착제를 사용하게 되고 접착제의 접착성능은 유한한 것으로 결국 복합관의 수명에 직접적으로 영향을 미치는데, 특히 우리나라의 경우 사계절에 따라 덮고 차가움을 반복하면 금속관과 수지관의 열팽창계수의 차이(예로 강과 폴리에틸렌의 경우는 약 10배)로 인한 접착제의 노후가 극심한 편이어서 원래의 금속관이나 수지관이 가졌던 반영구적인 수명에는 비할 바가 안 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 사용조건 특히 온도변화에 의한 팽창과 수축력의 하중조건을 개선하여서 금속관과 수지관의 열팽창계수의 차이로 인한 응력을 감소시키도록 새로운 삽입방법, 즉 금속관의 내경 보다 큰 외경을 가지는 수지관을 축경하는 방법 및 축경된 수지관을 제공하고, 상기 축경된 수지관을 삽입하는 방법 및 그 장치, 상기 축경된 수지관을 구비한 복합관을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 압입체를 사용하여 수지관 중심방향으로 겉보기 직경을 줄여서 외관 내부에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법을 제공한다.

상기 압입체를 사용하여 수지관을 축경하기 위해 압입하는 힘은 수지관의 탄성범위 이내인 것이 바람직하다. 또한, 수지관을 축경함에 있어서, 축경되는 형상 을 일정하게 하기 위하여 수지관에 접촉되는 압입체의 단면 형상은 호 또는 원호를 이루는 것이 바람직하다. 상기 압입체는 휠 프레스 또는 유공압의 가압수단으로 구동되는 프레스바인 것이 바람직하며, 수지관의 중심에서 방사상으로 배열하여 동시에 압입하는 것을 특징으로 한다.

상기 외관은 내부에 수지관을 포함하는 것으로서, 그 예로서 강관, 주철관, 콘크리트관 등의 일반적인 관을 모두 포함하며, 금속관이 바람직하다.

상기 수지관은 공지의 방법으로 제조된 합성수지관을 말하며, 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리부틸렌(PB), 폴리프로필렌(PP) 수지관이다.

상기 수지관 직경은 외관의 내경보다 크게 하되, 크게 하여야 하는 수지관 직경의 량은 관체 사용온도범위에 수지의 열팽창지수를 곱한 량보다 크고 수지관 두께의 1/3 보다 작은 범위 이내인 것이 바람직하다.

상기 사용온도범위는 복합관이 수송하는 유체의 온도 또는 복합관이 설치된 주변의 온도를 말하는데 유체의 온도는 수지관의 종류에 따라서 차이가 잇고 주변의 온도는 우리나라의 경우 대개 영하 30도에서 영상 60도 정도로 즉 90도의 온도폭을 가정하나 실제의 사용시에 다른 온도치를 대입할 수 있다.

본 발명은 상기 압입체를 제거하더라도 수지관이 축경된 상태를 유지하여 이동가능하도록 하기 위하여, 밀봉수단으로 축경된 수지관의 양 측단을 밀봉하고 진공시켜 압입체를 제거하는 것을 특징으로하는 수지관의 축경방법을 제공한다. 상기 밀봉수단은 수지관이 축경된 모양대로 수용가능한 형상을 가지는 수지관 끼임홈과 진공도관과 진공게이지 및 밸브와 신속분리 소켓을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명은 외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 수지관에 반지름 방향으로 굴곡진 진공용 후레임을 내삽하고 수지관의 양측단을 밀봉하는 수단을 부착한 다음 진공시켜 내삽된 모양대로 겉보기 직경을 축경시키는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법을 제공한다. 상기 진공용 후레임은 축경된 수지관 형상을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 수지관의 축경방법으로 제조된 복합관용 수지관을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같은 수지관의 축경방법으로 제조된 복합관용 수지관의 양 측단을 고정수단으로 고정하고 그 상태에서 압입체와 일체로 외관 속으로 밀어 넣어 이송 삽입하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법을 제공한다. 바람직하게는 상기 고정수단은 클램프이다.

본 발명은 외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 수지관의 양단을 밀봉시키는 공정; 수지관의 내부를 진공 시키는 공정; 축경된 수지관을 외관에 삽입하는 공정; 수지관의 진공을 해제하는 공정; 밀봉수단을 탈거하는 공정; 수지관을 가압하여 복원하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 축경된 수지관을 압입체와 일체로 외관 속으로 이송 삽입하는 공 정; 삽입후 압입체를 제거하는 공정; 수지관을 가압 복원하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 축경된 수지관의 양단을 클램핑하는 공정; 수지관의 일측을 당겨 내어서 압입체로부터 외관 속으로 삽입하는 공정; 수지관의 클램프를 탈거하는 공정; 수지관을 가압하여 복원시키는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 축경된 수지관을 외관 내부로 삽입하는 장치에 있어서, 레일과 높이조절수단과 구동수단을 구비한 이동대차를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치를 제공한다. 바람직하게는, 축경된 수지관을 외관 속으로 삽입시 수지관과 외관의 충돌을 방지하기 위하여 상기 수지관의 양 측단을 고정하는 고정수단의 일측에 가이드 휠을 더 부착한다. 더욱 바람직하게는, 축경된 수지관이 압입체와 일체로 결속하기 위한 결속수단과 축경된 수지관의 일측을 당기는 수단을 더 구비한다.

또한, 본 발명은 상기한 방법으로 제조된 수지관이 외관 내부에 삽입되어 외관으로 밀착하려는 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 수지관을 포함한 복합관을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 본 발명은 내면 수지관을 구비한 복합관이나 이중관의 제조에 있어서 수지관을 다른 외관에 삽입하는 방법에 관한 것으로 외관의 내경 보다 큰 외경의 수지관을 제조하여 수지관을 상온 또는 해당 수지의 연화점 이내로 가온하여 수지관의 연성과 탄성변형을 이용하여 항복강도 이내의 힘으로 압입체를 가압하여 수지관을 눌러 찌그려서 굴곡시키면 원주상의 길이는 일정하되 겉보기 직경이 감소하게 되어 수지관의 외경보다 작은 외관 속으로 삽입이 가능하게 되며 삽입 후에 가압수단으로 수지관을 외관에 가압 밀착시켜 수지관을 강제로 원래의 모양으로 회복시키면 수지관은 외관의 내경에 맞추어 밀착되고 끼여있도록 축경 된다.

상기 방법은 예를 들면 송수관, 개스관, 화학물질 수송관, 해수송수관, 송유관 및 하수관을 공장에서 라이닝하는 데 적용할 수 있다.

상기 방법으로 라이닝 된 수지관은 라이닝 된 상태에서 라이너에 별다른 가공없이 그대로 사용할 수도 있지만 관내에 부압이 많이 걸리는 사용환경에서는 삽입공정 외에 추가로 수지관과 외관을 특히 금속관을 융착 또는 접착하여 사용하면 내구력을 증가시키게 된다.

상술한 용어 중 접착이란 라이너(수지관을 외관 속에 삽입한 때에는 라이너로도 표시하나 라이너와 수지관의 용어는 동의어로서 혼용함)와 외관 사이에 접착성 수지를 도포하여 건조시켜서 접착력을 발휘하게 되는 것이고, 융착은 폴리에틸렌 등의 수지에서 수지를 개질하여 극성을 유도하여 접착성을 갖게 하더라도 용융상태에서만 접착성을 띠기 때문에 접착제의 도포 외에 가열과 가압의 공정을 거쳐야 하므로 특히 융착이라고 이하에서 명명한다.

수지관의 연성과 탄성한계를 이용하여 수지관을 찌그려서 외관에 삽입하는 방법은 동일한 사상으로 여러 응용 방법을 강구할 수 있으나, 몇 가지의 금속관에 수지관을 삽입하는 실시의 예를 들어 보이겠지만 통상적인 기술자라면 또 다른 응용도 충분히 가능하나, 이 역시 본 발명의 사상의 범위 이내임은 당연하다.

이하에서 첨부 도면을 참조하여 첫번째 실시 예에 대하여 이를 각 단계별로 기술한다.

2. 본 발명에 따르는 삽입방법은 실시의 예로 도 1에 제시된 공정에 따르는데 차례로 설명하면 수지관 및 금속관의 제조; 수지관의 축경 공정; 압축되어 찌그러진 수지관의 양측 단말에 밀봉캡을 부착하는 공정; 밀봉캡의 각각의 일측에 부착된 도관을 이용해서 수지관 내부를 진공시키는 공정; 찌그러져서 안목의 직경이 축경된 수지관을 금속관 내부에 삽입하는 공정; 삽입된 후에 진공을 해제하는 공정; 밀봉캡을 탈거하는 공정; 정상압에서 원래의 형태로 복원하려는 수지관에 추가적인 압력을 가하여 금속관에 밀착시키는 수지관의 복원공정으로 구성된다.

2a. 수지관 및 금속관의 제조 : 본 발명에 따르면 먼저 공지의 방법으로 합성수지관 특히 폴리에틸렌(PE), 폴리부틸렌(PB), 폴리프로필렌(PP) 수지관 중 어느 하나를 사용한 수지관을 금속관의 내경에 비하여 일정량 이상의 큰 직경으로 제조한다.

상기의 바람직한 일정량은, 수지관에 온도저하로 인하여 수축하려는 힘이 생기는데, 이 수축력이 수지관의 삽입시 발생한 확경 되려는 복원력에 비하여 작게 되도록 하는 범위, 즉, 금속관의 내경에 라이닝한 복합관이 사용될 온도범위에 수지관의 열팽창계수를 곱한 량과 금속관의 내경에 압축 여유를 더한 량 사이의 범위로서 수식으로 표현하면,

내면 수지관의 외경 = (금속관 내경 + 열팽창계수 × 사용 온도범위)~ (금속관 내경 + 압축여유)

예로 300A의 배관용 강관의 경우, 금속관의 내경은 약297.9㎜이고 고밀도 폴리에틸렌의 열팽창계수가 0.0000012이며 수지관의 두깨가 10mm이며 대기에 노출된 한국에서의 사용이라면, 사용온도 범위가 영하 30도에서 영상 60도의 약 90도이므로,

297.9 + (0,0000012×90)~ 297.9 + 10/3 = 297.900108 ~ 301.24 이다.

이 경우 소량의 강제 삽입만으로도 수지관이 온도로 인한 열수축에 효과적으로 일방향으로 만 구속력이 작용함을 알 수 있다.

따라서 일정량의 하한선은 상온 이하의 온도변화 범위에서의 수축량과 같게 되고 상한선은 압축량이 많을수록 밀착하려는 힘이 커지기는 하나, 비경제적이므로 바람직하게는 수지관 두께 이내로 하되, 바람직하게는 수지관 두께의 1/3이내로 하면 축경된 수지관의 단면 중심이 축경전의 단면 중심의 핵점근처에 있게 되어, 수지관이 중심을 향해 굴곡되려는(튕겨져 나오려는) 힘이 발생되는 것을 예방할 수 있어서 구조역학적으로 안정된다.

수지관이 금속관에 밀착하려는 힘은 탄성 변형량에 비례하게 되나, 변형량이 많을수록 수지관의 일부에서 중심을 향해 튕겨져 나오려는 힘 또한 동시에 증가하 므로, 특히 고밀도 폴리에틸렌은 탄성강도(56-105kg/㎟)에 비하여 굴곡강도(0,95kg/㎟)가 낮아서 굴곡이 쉬운데, 변형 축경량을 수지관의 두께의 1/3으로 제한하게 되면 항상 금속관으로 팽창하려는 복원력만이 존재하게 되는 것이다.

금속관은 공지된 방법으로 수지관과 접착할 부분에 대하여 용접비드 등을 조정가공하고 세척하며 블라스트 등을 실시하여 미세한 거칠기를 만들고 수지관을 내삽할 준비를 한다.

에폭시를 기초접착제로 사용할 경우에는 공지된 방법으로 금속관을 회전시키면서 분사노즐을 이동시키거나 분사노즐을 회전시키면서 금속관을 일정속도로 이동시키면서 균일한 두께로 코팅하여 수지관을 내삽할 준비를 한다.

상기와 같이 에폭시나 기타 접착성수지를 외관, 특히 금속관과 수지관 사이에 도포할 경우에는 미리 그 두께를 감안하여 수지관의 외경을 결정할 것이다.

2b. 수지관의 축경 ; 제조된 수지관을 축경대(15)에 올리고, 도 2에 제시된 진공용 후레임(16)을 수지관에 삽입한 후, 유공압의 가압수단으로 피스톤(4b)을 밀면 피스톤 말단에 고정된 압입체(프레스 바)(5)가 수지관을 압착하여 찌그리는데, 이때 수지의 종류에 따라 경질수지의 경우와 같이 연화점 이하로 수지관을 가열하는 것이 바람직할 때도 있으나, 반경질의 폴리에틸렌의 경우는 상온에서 무가열 상태에서 실시하여도 무방하다.

상기한 진공용 후레임은 중공축(16a)을 중심으로 형틀(16c)을 일정 간격으로 나열한 것으로 형틀은 수지관이 진공상태에서 부정형으로 찌그러지는 것과 과도히 찌그러지는 것을 막기 위한 것으로 가벼우면서 강성이 있는 구조용 알루미늄 등으로 제작하는 것이 바람직하며 중공축과 함께 수지관의 전 길이에 걸치게 하며 중공축의 양단에는 내부에 나사(16b)를 형성한 연결부(16d)를 구비하여 차후에 밀봉 캡의 도관(7g)과 나사 결합할 수 있게 한다.

형틀의 형상은 도 2에 실시의 예를 제시하나 기타의 형상도 가능하지만 압입체의 형상과 관계있는 형상으로 제작한다.

찌그러지는 모양은 통제되어야 하며, 도 4에 제시된 형상이 바람직하고, 기타의 경우에도 예를 들면 찌그러져 들어간 부분의 수가 실시의 예에서 제시한 네개에서 세개 혹은 다섯개 등으로 대체하거나 찌그러져 들어간 부분의 모양이 호의 형상에서 다각형으로 대체되는 등의 경우에도 본 발명의 범주임은 당연하다.

상기의 압입체로서의 프레스 바는 바람직하게는 수지관을 중심으로 방사상으로 위치하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 4개 이상으로 설치한다. 관의 직경이 커질수록 설치가능한 많은 수가 좋으나, 삽입시 수지관의 복원력이 고루 작용하는 정도의 수량이면 좋고 수지관과의 접촉시에 수지관을 흠집내지 않고 수지관의 굴곡되는 형상을 부드럽게 유도하기 위하여 수지관과 접촉하는 부분의 형상은 호 또는 원호를 이루게 한다.

모든 프레스 바는 동시에 움직여서 여러 방향에서 동시에 수지관을 압착해서 찌그려 뜨려야 찌그러진 모양이 일정하게 된다.

한편 수지관이 어느 정도 이상의 연성을 가지는 경우에는 압입체로 가압하는 것을 생략하고 상기의 진공용 후레임을 삽입하고 수지관의 양단을 진공도관이 구비 된 밀봉수단으로 밀폐한 후에 진공 시키면 수지관은 찌그러져서 진공용 후레임에 부착 축경 된다.

2c. 밀봉캡 부착 ; 수지관이 찌그려져서 도 4의 부호 3의 상태로 직경이 줄어 들면, 수지관의 양측단의 개구부에 진공 밀봉수단의 일 예로서 밀봉캡(7)을 각각 부착하는데, 밀봉캡의 실시된 예의 형상은 도 5에 그 단면도와 종단면도를 나타내었다. 보다 상세히 설명하면, 수지관의 단말부를 밀봉캡의 수지관 끼임홈(7a)에 맞추어 캡몸통(7f)을 끼우고 밸브(7d)와 신속 분리 소켓(7e)과 고정너트(7c)가 구비된 도관(7g)을 캡 몸통에 삽입하여 진공용 후레임의 나사부(16b)와 나사체결한 후에 상기 고정너트를 돌려 채워서 밀폐시킨다.

2d. 진공 ; 도시되지 않은 진공용 콤프레셔와 연결된 도관의 끝을 밀봉수단인 밀봉캡의 신속 분리 소켓에 각각 연결하고 밸브를 열면 수지관의 내부는 점차 진공상태로 되면서 수지관은 상기한 진공용 후레임에 달라 붙게 되는데, 적당한 형상이 되었을 때 또는 도시되지 않은 밀봉캡에 부착된 진공게이지 상의 수치를 경험적으로 숙지하여 그 지시치가 되면 밸브를 잠그고 신속 분리 소켓에서 진공도관을 분리 제거한다.

이제 수지관은 찌그러져서 축경되고 그 내부가 진공되어서 압입체를 제거했어도 원상태로 돌아가지 못하므로 다른 장소로 이동이 가능해졌다.

도 6에 진공용 후레임이 삽입된 수지관의 양측에 밀봉캡을 부착한 상태도를 제시한다.

2e. 금속관에 삽입 ; 진공이 끝나는 단계에서는 처음 금속관보다 큰 직경이었던 수지관이 이제는 금속관 속으로 충분히 들어갈 수 있게 되었는 바, 도 7에 제시된 상태도를 참조하여 삽입을 개시한다.

먼저 수지관 양측에 있는 각각의 밀봉캡중 일측의 몸체에 레일(8)위를 전후로 움직이며, 고정대(18)에 의해 지지되는 관의 중심을 조정하기 위하여 높이가 조절되는 이동대차(9)에 유공압으로 작동되는 클램프(10)를 설치 고정하고, 금속관에 먼저 삽입되는 다른 일측(전진방향)의 밀봉캡에 설치되는 클램프에는 로드(12)를 연결하는데 이 로드는 또 다른 이동대차에 설치되고 유공압으로 작동되는 로드 이동장치에 의해 전후로 이동할 수 있다.

한편 상기한 전진 방향의 클램프에는 가이드 휠(11)이 여러개 부착되어 수지관이 금속관내를 이동할 때에 금속관에 닿지 않도록 한다.

수지관이 금속관에 거의 삽입된 때에는 가이드 휠이 금속관 밖으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 이동대차 위에 금속관의 내경과 같은 높이가 되는 가이드 휠받이(12c)를 높이 조절장치 위에 부착한다.

이제 수지관이 금속관의 적당한 위치에까지 삽입되면 이동대차에 부착된 브레이크를 당겨서 멈추게 한다.

2f. 진공해제 ; 밀봉캡의 끝단에 부착된 밸브를 서서히 열어서 수지관 내부 의 진공상태에 공기가 들어가 수지관의 내부가 대기압으로 되면서 진공으로 수축되었던 수지관이 어느 정도 원래의 상태로 팽창 복원하게 된다.

2g. 밀봉캡 탈거 ; 다음 고정너트(7c)를 풀어서 느슨하게 한 후에 밸브 등이 부착된 도관(7g)을 진공용 후레임(16)으로 부터 제거하고 밀봉캡을 분리 제거한 다음 수지관 속의 진공용 후레임을 제거 한다.

2h. 수지관 복원 ; 도 8의 복원중인 수지관의 개념도를 참고하여 설명하면 압착되어 축경된 수지관은 도 8의 부호 1a이고 밀봉캡을 제거한 뒤의 수지관은 부호 1b로서 수지관은 스스로 금속관에 닿을 때까지 팽창하게 된다.

그러나 금속관의 내경보다 수지관의 외경이 크므로 부호 1b의 상태 이후로는 더 이상 팽창하지 못하고 굴곡져 있으므로, 도 9에 제시된 바와 같이 가압수단의 하나인 압착롤러(14)로 수지관을 압착하여 강제로 금속관에 밀착 시킨다.

한편 다른 가압수단으로는 압착롤러 외에도 금속관의 양단을 막고 압축공기로 가압하여도 무방하나, 대형관의 경우 폭발의 위험이 따르므로, 아래에서는 압착롤러를 사용하는 예를 들어서 설명한다.

상기한 이동대차에 유공압의 전후 이송수단을 부착하고, 이 이송수단의 끝단에 도 9의 중공축(13)에 실린더(14c)와 피스톤(14b)을 부착하며, 상기 피스톤의 끝단에 브라켓트(14a)를 달고 이 브라켓트에 압착롤러를 달게 된다.

상기 압착롤러는 가급적 축경시의 프레스 바와 같은 수를 설치하는 것이 바람직하며, 수지관을 관의 길이방향으로 왕복하여 압착해서 수지관을 외관에 밀착시 킨다.

또한 압착롤러의 롤러의 형상은 관의 원주가 이루는 호와 근사한 것이 바람직하며, 관의 중심에서 원주방향으로 각도를 변환할 수 있고 어느 정도 탄성을 가지는 재질로 제작하며, 표면은 가급적 수지관과 전기적, 화학적으로 친화성이 없는 테프론 등으로 코팅되어야 한다.

이제 수지관이 관에 밀착되면 도 10과 같은 상태가 되나, 수지관의 찌그러짐으로 인한 응력은 불균일하게 분포하므로, 이를 시정하기 위하여 다시 도11과 같이 다시 한번 압착을 하게 되는데, 이번에는 압착롤러를 방향을 90도 변환시켜 원주방향으로 회전압착하고, 이렇게 함으로써 굴곡져서 불균일하던 응력이 분산된다.

이제 수지관이 완전히 밀착되면 관의 내부에서 압착롤러를 제거함으로써 수지관의 삽입공정이 완료된다.

3. 이제 삽입공정의 다른 실시의 예를 도 12에 제시된 공정도를 참고하여 제시한다.

상기의 예에서는 축경을 위하여 수지관을 찌그리고, 이 찌그러진 형상이 복원되지 않도록 수지관의 내부에 진공용 후레임을 삽입하고 진공시키는 방법을 사용하였으나, 삽입까지의 절차가 번거로움에 따라 좀더 간편한 방법을 제시한다.

이 공정에 의하면 수지관과 금속관을 제조하는 공정 ; 휠프레스로 수지관을 압축하여 축경하는 공정 ; 축경된 수지관을 금속관에 이송 및 삽입하는 공정 ; 휠프레스를 제거하는 공정 ; 수지관을 복원하는 공정으로 구성된다.

3a. 수지관 및 금속관의 제조 ; 수지관 및 금속관의 제조는 상기 2a항과 동일한 방법으로 실시되므로 설명은 생략한다.

3b. 휠 프레스로 압축 ; 도13에 제시된 바와 같이, 압입체로서 피스톤(4b) 끝에 상기 프레스 바를 대신하여 프레스 휠(4)을 관의 중심에서 방사상으로 다수 부착하되, 휠은 관의 길이 방향으로 일정간격으로 배치하여 수지관이 찌그러질때 일정한 모양으로 되도록 하는데 수지관이 연질에 가까울수록 간격을 좁혀야 한다.

물론 상기한 프레스 바로도 적용이 가능하다.

피스톤과 프레스 휠 사이에 슬라이더(4c)를 구비하여 휠은 축방향으로 습동이동이 가능케 한다

여타의 사항은 상기 2b항과 유사하여 상기 2b항과 도 13을 참고한다.

3c. 이송 및 삽입 ; 프레스 휠이 수지관을 압착하여 찌그러져서 축경되면 도 14에 제시한 바와 같이 수지관의 양측의 말단에 커버 클램프(17)를 부착하고, 후미(관에 나중에 삽입되는 측)측의 커버 클램프에 레일을 따라 움직이는 이동대차(9)에 설치되어 높이가 조절될 수 있는 로드(12a)를 결합한 후 커버 클램프의 핀구멍(17a)에 슬라이더의 고리(4e)에 붙은 핀(4f)을 꽃아서 결속한다.

이제 이동대차를 모터 등의 구동수단으로 전진시키면 수지관과 압입체인 프레스 휠이 일체로 되어 동시에 금속관 속으로 이동 삽입되는데 슬라이더가 무리되 지 않는 속도로 천천히 이동시킨다.

이동이 시작되어 수지관과 압입체인 휠이 일체로 결합된 채로 금속관 안으로 들어가기 시작하면 각각의 슬라이더의 끝부분에 부착된 가이드 휠(11)이 금속관의 내면에 접촉하여 구르게 되어 수지관과 슬라이더의 하중은 가이드 휠을 통하여 금속관으로 전달된다.

3d. 휠 프레스의 제거 ; 수지관이 금속관의 적당한 위치로 이동하게 되면 이동대차의 브레이크를 고정하고 핀을 커버 클램프의 핀구멍에서 제거하고 슬라이더와 휠을 후진시켜서 수지관과 분리한다.

다음에 커버 클램프를 수지관의 양측에서 분리하면 수지관은 가능한 범위까지 팽창하게 되고 이동대차는 후진시켜서 수지관으로 부터 제거한다.

로드와 결속된 커버 클램프를 분리한다.

3e. 수지관 복원 ; 상기한 2h항과 동일하다.

4. 이제 삽입공정의 또 다른 실시의 예를 도 15에 제시된 공정도를 참고하여 제시한다.

상기의 예에서는 축경을 위하여 수지관을 찌그리고 이 찌그러진 형상이 복원되지 않도록 커버 클램프를 부착한 후 프레스 휠과 피스톤 사이에 슬라이더를 부착하여 축경된 수지관과 일체로 금속관에 이송 삽입하였으나, 중소형의 관에서는 수 지관의 무게가 경량이고 축경 후 곧 삽입을 실행해야 하는 경우, 이러한 상황에 적합한 다른 방법을 제시한다.

새로운 삽입 공정은 수지관 및 금속관의 제조 ; 휠 프레스로 축경 ; 수지관의 클램핑 ; 이송 및 삽입 ; 수지관 클램핑의 탈거 ; 수지관 복원의 공정으로 구성된다.

4a. 수지관 및 금속관의 제조 : 수지관 및 금속관의 제조는 상기 2a항과 동일한 방법으로 실시되므로 설명은 생략한다.

4b. 휠 프레스로 축경 : 상기 3b항과 동일하나 휠과 피스톤 사이에 부착하였던 슬라이더는 사용하지 않는 상태로 수지관을 압착하여 찌그려서 축경한다.

다만 찌그리는 정도는 상기 3항보다 과도하게 하여 축경의 량이 더욱 커져야 한다.

4c. 수지관 클램핑 : 수지관이 축경되면 수지관의 후미측에는 커버 클램프(17)를 부착하고 선두측에는 방사상으로 다수의 클램프(19)를 부착한다.

이 때 선두측의 클램프를 부착하기 위해서는 이동대차를 후진하고 로드(12)와 가이드 로드(12b)를 최대한 후미측으로 뽑아내고 로드의 끝단에 부착된 클램프를 수지관의 말단부에 끼우고 수동 또는 유공압으로 클램핑 한다.

4d. 이송 및 삽입 : 축경된 수지관의 양측이 클램핑 등의 고정수단으로 고정되고 그 일측을 당겨서 수지관이 압입체를 빠져 나오면서 곧 바로 외관 속으로 삽입하게 되는데 상세하게는, 클램핑이 끝난 상태에서 전동 또는 유공압의 구동수단을 사용하여 이동대차를 전진하면, 수지관은 프레스 휠로부터 빠져 나와서 금속관으로 삽입되기 시작하는데, 수지관의 하중을 금속관으로 전달하기 위하여 클램프의 외주면에 가이드 휠을 부착하여야 한다.

축경이 완료되어 수지관이 프레스 휠로부터 벗어난 시점에서는 수지관의 단부에만 클램프로 고정되고 나머지 부분은 수지의 복원력에 대응하는 장치가 없으므로 수지관이 이송되기 시작하면 이동대차는 균일한 속도로 움직여야 하고, 가능한 신속히, 바람직하게는 수분안에 삽입을 마무리해야 한다.

4e. 수지관 클램핑 탈거 : 수지관이 금속관 내부로 적당한 위치까지 삽입되면 이동대차를 정지한다.

수동 또는 유공압의 힘으로 클램프를 풀고 로드와 가이드 로드를 전진시켜서 수지관과 분리한다.

4f. 수지관 복원 : 상기 2h항과 동일하므로 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 수지관의 축경방법은 축경된 수지관이 금속관으로 밀착하려는 복원력을 가지도록 하며, 수지관의 삽입방법은 금속관 내부에 수지관이 용이하게 또한 기계장치에 의한 삽입이 가능하도록 하여 대량생산이 가능케 한다. 결국, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 복합관은 수지관이 융착되어 접착성능이 오래 유지될 수 있다. 복합관의 사용온도 또는 계절의 변화로 인한 열팽창과 수축은 기 가해진 응력 중 일부를 상쇄하는 정도이므로 즉 열팽창은 금속관과 밀착하는 힘으로 나타나고 열수축은 제조시에 가해진 수축에 대한 복원력을 다소 상쇄하는 힘으로 되어 항상 일방향의 응력만이 가해지는 환경하에서 사용하게 되므로 접착성능이 오래 유지되어 제품의 성능이 개선되게 되는 것이다.

Claims

압입체를 사용하여 수지관 중심방향으로 겉보기 직경을 줄여서 외관 내부에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

상기 압입체를 사용하여 수지관을 축경하기 위해 압입하는 힘은 수지관의 탄성범위 이내인 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

수지관을 축경함에 있어서, 축경되는 형상을 일정하게 하기 위하여 수지관에 접촉되는 압입체의 단면 형상은 호 또는 원호 또는 다각형중의 어느하나를 이루는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

상기 압입체는 휠 프레스 또는 유공압의 가압수단으로 구동되는 프레스바인 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

상기 압입체는 수지관의 중심에서 방사상으로 배열하여 동시에 압입하는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

외관의 내경보다 크게 하는 수지관 직경의 량은 복합관 사용온도범위에 수지의 열팽창지수를 곱한 량보다 크고 수지관 두께의 1/3 보다 작은 범위 이내인 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

수지관의 축경을 용이하게 하기 위해서 수지의 연화점 이내의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항에 있어서,

상기 압입체를 제거하더라도 수지관이 축경된 상태를 유지하여 이동가능하도록 하기 위하여, 축경된 수지관의 양 측단을 밀봉수단으로 밀봉하고 진공시켜 압입체를 제거하는 것을 특징으로하는 수지관의 축경방법.
제8항에 있어서,

상기 밀봉수단은 수지관이 축경된 모양대로 수용가능한 형상을 가지는 수지관 끼임홈과 진공도관과 진공게이지 및 밸브와 신속분리 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 수지관에 반지름 방향으로 굴곡진 진공용 후레임을 내삽하고 수지관의 양측단을 밀봉하는 수단을 부착한 다음 진공시켜 내삽된 모양대로 겉보기 직경을 축경시키는 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제10항에 있어서,

상기 진공용 후레임이 축경된 수지관 형상을 구비한 것을 특징으로 하는 수지관의 축경방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 복합관용 수지관.
제12항의 수지관의 양 측단을 고정수단으로 고정하고 그 상태에서 압입체와 일체로 외관 속으로 밀어 넣어 이송 삽입하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
제12항의 수지관의 양측을 고정 수단으로 고정하고 그 일측을 당겨서 수지관이 압입체를 빠져 나오면서 외관 속으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 수지관의 양단을 밀봉시키는 공정; 수지관의 내부를 진공 시키는 공정; 축경된 수지관을 외관에 삽입하는 공정; 수지관의 진공을 해제하는 공정; 밀봉수단을 탈거하는 공정; 수지관을 가압하여 복원하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 축경된 수지관을 압입체와 일체로 외관 속으로 이송 삽입하는 공정; 삽입후 압입체를 제거하는 공정; 수지관을 가압 복원하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
외관 속에 외관의 내경보다 큰 직경을 갖는 수지관을 삽입함에 있어서, 금속관 및 수지관을 제조하는 공정; 수지관을 압입체로 가압하여 축경시키는 공정; 축경된 수지관의 양단을 클램핑하는 공정; 수지관의 일측을 당겨 내어서 압입체로부터 외관 속으로 삽입하는 공정; 수지관의 클램프를 탈거하는 공정; 수지관을 가압하여 복원시키는 공정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
제12항의 축경된 수지관을 외관에 삽입후에 수지관이 외관의 내주면에 압축되어 밀착하도록 가압수단을 사용하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
제18항에 있어서,

가압수단을 사용할 때는 수지관의 굴곡을 따라서 관의 길이 방향으로 압착하고 방향을 90도 전환하여 관의 원주방향으로 가압하여 수지관의 변형응력을 균등하게 분산 조정하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입방법.
제12항의 축경된 수지관을 외관 내부로 삽입하는 장치에 있어서, 레일과 높이조절수단과 구동수단을 구비한 이동대차를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치.
제20항에 있어서,

축경된 수지관을 외관 속으로 삽입시 수지관과 외관의 충돌을 방지하기 위하여 상기 수지관의 양 측단을 고정하는 고정수단의 일측에 가이드 휠을 더 부착한 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치.
제20항에서,

축경된 수지관이 압입체와 일체로 결속하기 위한 결속수단과 축경된 수지관 의 일측을 당기는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치.
제22항에 있어서,

상기 축경된 수지관의 일측을 당기는 수단은 레일과 이동대차와 상기 이동대차에 고정된 클램프와 상기 클램프에 연결된 로드와 로드 이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치.
제22항에 있어서,

상기 축경된 수지관의 일측을 당기는 수단에 의해 축경된 수지관의 일측을 당길 때 수지관이 압입체로 부터 잘 빠져 나오도록 압입체를 회전 가능한 구조로 하여 압입체와 수지관의 마찰을 최소화한 것을 특징으로 하는 수지관의 삽입장치.
제12항의 수지관이 외관 내부에 삽입되어 외관으로 밀착하려는 복원력을 가지는 것을 특징으로 하는 수지관을 포함한 복합관.