KR20080037532A - 파이프, 파이프의 제조 방법 및 파이프의 제조를 위한 툴 - Google Patents

파이프, 파이프의 제조 방법 및 파이프의 제조를 위한 툴 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 파이프는, 외면(10)과 내면(12)이 형성되며 금속으로 이루어진 베이스 몸체(8); 및 상기 베이스 몸체의 상기 내면(12)에 적용되는 내부 코팅(14);을 포함한다. 상기 내부 코팅(14)은, 열가소성 물질 또는 폴리아미드를 포함한다. 상기 파이프는 음용수의 수송에 사용될 수 있다.
Figure P1020070106803
파이프, 베이스 몸체, 드릴링, 햄머링, 내면, 코팅, 열가소성 물질

Description

파이프, 파이프의 제조 방법 및 파이프의 제조를 위한 툴{PIPE, METHOD FOR PRODUCTION THEREOF AND CORRESPONDING TOOL}
본 발명은, 외면과 내면이 형성되며 금속으로 이루어진 베이스 몸체; 및 상기 베이스 몸체의 상기 내면에 적용되는 내부 코팅;을 포함하는 파이프와 관한 것이다.
종래 기술로부터 음용수를 수송하기 위한 파이프들 특히 물 공급장에서 사용되는 파이프들이 알려진다.
이러한 파이프들은 금속의 베이스 몸체를 포함하며, 베이스 몸체의 내면에는 식품(foodstuffs)과의 접촉에 적합한 내부 코팅이 적용된다. 일반적으로 사용되는 상기 코팅들은 베이스 몸체의 내면이 상기 코팅과 접착 결합할 것을 요구한다. 상기 내면을 준비하는 전통적인 방법은 숏 블라스트(shot-blasting) 단독 또는 그라인딩(grinding) 중 하나이거나, 또는 드릴링(drilling)과 숏 블라스트의 조합이다.
상기 베이스 몸체의 내면을 준비하는 상기의 방법들은 고가이다. 특히 숏 블라스트의 경우에 비용이 고가인 것은 숏을 재생하는 것과 관련된 시간과 비용에 기인한다.
더욱이, 표면을 준비하는 상기의 방법들은 대개 코팅을 위하여 요구되는 수준의 접착을 얻기 위해 프라이머(primer)의 사용을 요구한다.
본 발명의 목적은 파이프의 제조 비용을 감소시키는 것이다.
이에, 본 발명은 전술한 유형의 파이프에 관련되며, 상기 내부 코팅은 폴리올레핀(polyolefines) 또는 폴리아미드(polyamide)에 기초한 열가소성 물질을 포함한다.
특정 실시예들에 따라, 본 발명에 따른 파이프는 아래의 특징들 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
- 내부 코팅은 열가소성 물질 및 아크릴 물질로 구성된다.
- 베이스 몸체는 주철(cast iron), 특히 회전타원체형의 흑연철(graphite iron)이다.
- 베이스 몸체는 4 mm 이하의 평균 벽두께를 갖는다.
- 내면은 햄머링(hammering)에 의해 얻어진다.
본 발명은 또한, (a) 베이스 몸체에 구비된 공정이 수행되지 않은 내면으로부터 거친 부분들을 제거하여 부분적으로 드릴링된 내면을 얻으며, 상기 거친 부분들의 제거는 상기 공정이 수행되지 않은 내면을 부분 드릴링함으로써 수행되는 단계; (b) 상기 드릴링된 내면을 햄머링하여 산화물 층을 적어도 부분적으로 제거함으로써 햄머링된 내면을 얻는 단계; 및 (c) 내부 코팅을 상기 햄머링된 내면에 적용하며, 상기 코팅은 폴리올레핀(polyolefines) 또는 폴리아미드(polyamide)에 기 초한 열가소성 물질을 포함하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생산 방법과 관련된다.
특정 실시예들에 따라, 본 발명에 따른 방법은 아래의 특징들 중 하나 또는 그 이상을 포함한다.
- 내부 코팅은 열가소성 물질 및 아크릴 물질로 구성된다.
- 내부 코팅을 적용하는 단계는 베이스 몸체의 표면을 코팅하기 위한 고체 입자들의 발사를 포함한다.
- 코팅을 적용하는 단계 이전에, 베이스 몸체는 코팅 입자들의 용융점까지 가열된다.
- 코팅을 적용한는 단계 이전에, 드릴링 및 햄머링 잔해들이 제거되며, 특히 흡입(suction) 또는 블로잉(blowing)에 의해 제거된다.
- 드릴링 단계 이전에, 베이스 몸체를 주철 특히 회전타원체형의 흑연철로부터 제작하기 위한 보충적 단계가 수행된다.
마지막으로, 본 발명은 파이프의 베이스 몸체의 내면에 대한 공정을 수행하기 위한 툴과 관련되며, 상기 툴은 중심축을 구비하며, 다음 구성을 포함하는 것을 특징으로 한다.
- 상기 툴의 중심축에 대해 반경방향으로 이동될 수 있는 적어도 하나의 드릴링 날을 구비하는 축 방향의 드릴링부; 및
- 상기 툴의 중심축에 대해 반경방향으로 이동될 수 있으며 상기 툴의 상기 중심축에 평행하게 연장된 자기 고유의 축을 중심으로 자유롭게 회전하는 적어도 제1의 햄머링 요소를 구비하는 축 방향의 햄머링부.
더욱이, 상기 표면 공정 툴은, 상기 축 방향의 햄머링부는, 상기 중심축에 대해 반경방향으로 이동될 수 있으며 상기 툴의 상기 중심축에 평행하게 연장된 자기 고유의 축을 중심으로 자유롭게 회전하는 제2 햄머링 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예로써 나타내진 아래의 설명들을 읽음으로써 더 쉽게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 파이프를 도시하며, 파이프는 일반적으로 "2"로 표시된다.
상기 파이프(2)는 중심축 X-X를 따라 뻗어 있으며 평탄한 단편(4)을 갖는 제1 단부와 둥지형의 단편(6)을 갖는 제2 단부를 포함한다.
상기 파이프(2)는 베이스 몸체(8)를 구비하며, 베이스 몸체(8)는 예를 들어주철로부터 제조되며 특히 회전타원체형의 흑연철로부터 제조된다. 베이스 몸체(8)에는 베이스 몸체 외면(10) 및 베이스 몸체 내면(12)이 형성된다.
상기 파이프(2)에 있어서 상기 외면(10)은 외부에 노출된 면이며 외부 코팅으로 덮여질 수도 있다.
상기 파이프(2)는 상기 내면(12)에 적용되는 내부 코팅(14)을 더 포함한다. 이러한 내부 코팅(14)은 모든 유럽 위생 규정들에 부합하는 물질이며, 따라서 상기 파이프(2)는 음용수를 수송하기에 적합하며, 특히 물 공급장에서 사용되기에 적합하다.
본 발명에 따르면, 내부 코팅(14)은 폴리올레핀(polyolefines) 또는 폴리아미드(polyamide)에 기초한 열가소성 물질을 포함한다. 바람직하게는, 내부 코팅(14)은 열가소성 물질 및 아크릴(acrylic) 물질로 구성된다. 이러한 물질들에 기인하여, 내부 코팅(14)은 효과적으로 내면(12)에 접착 결합한다.
상기 폴리아미드 물질은 예를 들어 폴리아미드 11 또는 12(NYLON®)일 수 있다.
상기 열가소성 물질은 예를 들어 아크릴과의 혼성중합(co-polymerisation)에 의해 기능화된 폴리에틸렌(polyethylene)을 포함한다.
이러한 내부 코팅(14)을 사용함으로써 베이스 몸체(8)는 매우 작은 벽두께(e)로 제작될 수 있다. 이러한 벽두께(e)는 예를 들어 평균적으로 4 mm 이하이다. 상기 코팅(14)의 두께는 예를 들어 1 mm 이하이다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 파이프(2)를 제조하기 위한 방법의 단계들을 도시한다.
첫 번째 단계에서, 상기 베이스 몸체(8)는 예를 들어 녹은 금속 또는 녹은 금속 합금을 주조하여 제작될 수 있고, 특히 원심 주조에 의해 제작될 수 있다. 그리하여 얻어진 공정이 진행되지 않은 베이스 몸체(8)는, X-X 축에 대하여 안쪽 반경방향으로 돌출된 거친 부분들(20)이 있으며 공정이 진행되지 않은 내면(22)을 포함한다. 더욱이, 공정이 진행되지 않은 내면(22)은 산화철(iron oxide) 층으로 덮여 있으며, 이러한 산화철 층은 도시되어 있지 않으며 내부 코팅(14)의 접착에 유 해하다.
도 2에 도시된 두 번째 단계에서, 공정이 진행되지 않은 내면(22)을 부분 드릴링함으로써 상기 내면(22)에서 거친 부분들(20)이 제거되며, 그리하여 드릴링된 표면(26, drilled surface)이 얻어진다.
상기 드릴링된 표면(26)은, 산화되지 않은 노출 영역들, 높은 수준으로 부착된 산화물층을 가진 영역들, 및 낮은 수준으로 부착된 산화물층을 가진 영역들을 포함한다. 드릴링된 표면(26) 상에 낮은 수준으로 부착된 산화물층을 가진 영역들은 이후 드릴링된 내면(26)을 햄머링(hammering)함으로써 세 번째 단계 동안 제거되며, 그리하여 공정완료된 햄머링된 내면(12, hammered surface)이 얻어진다.
상기 두 번째 및 세 번째 단계는 표면 공정 툴(30)을 사용하여 수행된다.
상기 드릴링 및 햄머링이 수행되는 동안 또는 이후, 드릴링 및 햄머링 잔해들(residues)이 상기 베이스 몸체(10)의 내측으로부터 제거되며, 예를 들어, 흡입(suction) 또는 블로잉(blowing)에 의해 제거된다.
도 3은 베이스 몸체(8)에 내부 코팅(14)을 적용하는 단계를 도시한다.
이 단계에서, 베이스 몸체(8)는 코팅의 용융점 이상의 수준으로 가열되며, 예를 들어, 220 내지 300 ℃의 온도까지 가열되며, 더욱 특히 250 ℃까지 가열된다.
베이스 몸체(8)가 용융점에 도달한 후, 돌출 헤드(32)가 X-X 축에 평행한 움직임을 가지고 베이스 몸체(8) 내로 도입되어 베이스 몸체(8)의 내면(12)을 향하여 바깥 반경방향으로 코팅 입자들(34)을 발사한다. 이러한 코팅 입자들(34)이 내 면(12)에 접촉하면 그것들은 녹아서 내면(12)을 적시고, 이에 따라 액체 코팅층(35)이 형성된다. 이후, 베이스 몸체(8)와 액체 코팅층(35)은 주변 온도까지 냉각됨으로써 고체화에 의한 내부 코팅층(14)이 얻어진다.
햄머링 단계와 코팅 입자들(34)의 적용 단계 사이에 표면(12)은 공정 수행이 없었으며 특히 고정 프라이머(fixing primer)의 적용이 요구되지 않았음에 유의해야 한다.
도 5는 베이스 몸체(8)의 내면에 대한 공정을 수행하기 위해 사용되는 표면 공정 툴(30)을 도시한다.
상기 표면 공정 툴(30)은 실질적으로 원통형인 베이스 몸체(52)를 포함한다.
상기 툴(30)은 공정 진행 중에 X-X 축과 동축인 Y-Y 중심축을 갖는다.
상기 표면 공정 툴(30)은 첫 번째 축방향의 드릴링부(54), 두 번째 축방향의 햄머링부(56) 및 축방향의 고정부(58)를 구비한다. 상기 드릴링부(54)는 툴(30)의 첫 번째 축단을 형성하며 상기 고정부(58)는 툴(30)의 두 번째 축단을 형성한다.
상기 드릴링부(54)는 복수의 홈들(60)을 포함한다. 각각의 홈(60)은 반경방향으로 개방되며 안쪽 반경방향으로 향해진 두 받침면들(62)의 범위를 한정한다. 드릴링 날(64, drilling blade)이 각각의 홈(60)에 삽입된다. 상기 날(64)은 반경방향으로 외측의 드릴링 모서리(66)의 범위를 한정하며 상기 받침면들(62)을 보완하는 두 개의 받침면들(68)을 포함한다.
상기 홈들(60) 및 상기 드릴링 날들(64)은 상기 드릴링 날(64)이 후퇴된 위치와 확장된 위치 사이에서 Y-Y 축에 대해 반경방향으로 이동할 수 있도록 구성된 다. 드릴링 날(64)의 후퇴된 위치는 도 5에서 상부에 도시되며, 드릴링 날(64)의 확장된 위치는 도 5의 하부에서 점선으로 도시된다. 드릴링 날(64)의 확장된 위치는 받침면(68)을 받침면(62)에 대해 적용함으로써 범위가 한정된다.
더욱이, 드릴링 블레이드들(64)은 그것들의 확장된 위치와 후퇴된 위치 사이에서 자유롭게 이동할 수 있는데, 즉, 그러한 블레이드들(64)은 기계적인 힘의 적용을 위해 스프링이나 그 밖의 다른 수단들에 의해 작용받지 않는다.
축방향의 햄머링부(56)는 바깥 반경방향으로 개방된 복수의 홈들(70)을 구비한다. 도 5에 도시된 툴은 축 방향으로 서로 일정거리 떨어진 세 그룹의 홈들(70)을 포함한다. 각 그룹의 홈들(70)은 Y-Y 축에 대해 원주 방향으로 배열된 세 개의 홈들(70)로 구성된다. 햄머링 요소들이 각각의 홈(70)에 수용된다. 이러한 경우, 각각의 햄머링 요소는 일반적으로 원통형인 휠(72)로 구성된다. 각각의 홈(70)에는 축 방향으로 상호 일정거리 떨어진 두 개의 휠들(72)이 배치된다. 각각의 휠(72)은 햄머링면(74, hammering surface)의 범위를 한정한다. 햄머링면(74)은 햄머링 마킹들(hammering markings)을 구비한다. 햄머링 마킹들은 Y-Y 축과 평행하게 연장되거나 Y-Y 축에 대해 기울어질 수 있다. 이러한 햄머링 마킹들이 Y-Y 축에 대해 기울어진다면, 동일 홈(70)에 배치된 두 개의 휠들(72)은 다른 방향의 기울기를 갖는 햄머링 마킹들을 갖는다.
각각의 휠(72)은 중심홀(76)을 구비하며 중심홀(76)은 자기 고유의 Z-Z 축을 갖는다.
상기 햄머링부(56)는, 홈들(70)을 관통하여 축 방향으로 연장되며 관련된 휠 들(72)의 중심홀(76)을 통하여 연장되는 감금 로드들(78, retention rods)을 또한 구비한다. 상기 감금 로드들(78)의 반경방향 크기(또는 직경) d는 중심홀(76)의 반경방향 크기(또는 직경) D보다 작다. 이러한 방식으로, 휠들(72)은 후퇴된 위치와 확장된 위치 사이에서 반경방향으로 이동할 수 있는데, 후퇴된 위치에서는 햄머링면(74)은 실질적으로 베이스 몸체(52)의 외면과 실질적으로 동일한 높이가 되며, 확장된 위치에서는 햄머링면(74)은 드릴링 날(64)이 자신의 확장된 위치에 있을 때의 모서리(66)보다 반경방향으로 더 확장된다.
여유 간격(clearance)을 갖는 반경방향의 감금(retention)을 위한 수단으로서 상기 감금 로드들(78)과는 다른 수단들이 휠들(72)에 대하여 고안될 수 있다. 마찬가지로, 구(spher)와 같은 다른 햄머링 요소들이 고안될 수 있다.
상기 툴(30)은 드릴링 및 햄머링 잔해들을 베이스 몸체(8) 밖으로 불어내기에 적합한 블로잉 수단(80)을 더 포함한다. 이러한 블로잉 수단(80)은 베이스 몸체(52)에 구비되는 중심홀(82)을 포함한다. 제1 태핑홀들(84)은 중심홀(82)을 홈들(70)에 연결한다.
제2 태핑홀들(86)은 드릴링부(54)에서 중심홀(82)을 베이스 몸체(52)의 외면에 연결한다.
표면 공정의 동작 중에, 중심홀(82)에는 태핑홀들(84, 86)을 통하여 방출되는 압축 공기가 공급된다.
표면 공정을 수행하기 위해, 상기 툴(30)은 Y-Y 축을 중심으로 예를 들어 1500 rpm으로 회전 구동되며, 도입 방향 I를 따라서 베이스 몸체(8) 안으로 축 방 향으로 도입된다. 원심력으로 인하여, 상기 모서리(66)는 상기 받침면들(62)을 향하도록 강요된다. 이어서 상기 블레이드들(64)은 베이스 몸체(8)의 거친 부분들(20)과 접촉하여 거친 부분들(20)을 베이스 몸체(8)로부터 분리한다.
같은 방식으로, 상기 휠들(72)도 원심력에 의해 그것들의 확장된 위치로 향하도록 강요되며 이에 따라 드릴링 날들이 지나간 이후 남아 있는 드릴링된 산화 표면(26)과 접촉한다.
드릴링된 표면(26) 상에서의 휠들(72)의 타격(striking) 및 구름(rolling) 접촉은 베이스 몸체(8)에 접착 결합에 의하지 않고 존재할 수 있는 산화물의 껍질을 제거한다. 더욱이, 상기 표면(74)은 코팅(14)의 접착을 증진시키는 거칠기(roughness)를 만들어낸다.
본 발명에 따른 툴(30)에 의한 공정은 내부 코팅(14)이 바로 베이스 몸체의 내면(12)에 적용될 수 있도록 하여 프라이머(primer)를 생략할 수 있도록 한다.
같은 방식에 의해, 드릴링 날(64)과 햄머링 요소들(72)을 사용하는 표면 공정에 소요되는 시간은 숏 블라스트(shot-blasting)에 의한 공정에 소요되는 시간보다 짧다. 더욱이, 숏 물질(shot material) 및 그 물질의 재생에 관련된 비용들을 줄일 수 있다.
같은 방식에 의해, 전술한 바와 같은 상기 코팅(14)의 성분들은 특히 접착의 수준 및 마모에 대한 저항의 수준을 향상시킨다.
도 1은 공정이 진행되지 않은 상태에 있는 파이프의 베이스 몸체의 가로방향의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표면 공정 툴을 사용하는 표면 준비 단계 동안의 도 1의 파이프의 베이스 몸체를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 코팅 단계 동안의 베이스 몸체를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 완성된 파이프의 가로방향의 단면도이다.
도 5는 베이스 몸체의 표면을 준비하는데 사용되는 표면 공정 툴의 가로방향의 단면도이다.

Claims (12)

  1. 외면(10)과 내면(12)이 형성되며 금속으로 이루어진 베이스 몸체(8); 및
    상기 베이스 몸체의 상기 내면(12)에 적용되는 내부 코팅(14);을 포함하며,
    상기 내부 코팅(14)은, 폴리올레핀(polyolefines) 또는 폴리아미드(polyamide)에 기초한 열가소성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 코팅(14)은, 열가소성 물질 및 아크릴 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 파이프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(8)는, 주철(cast iron), 특히 회전타원체형의 흑연철(graphite iron)로 이루어진 것을 특징으로 하는 파이프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이스 몸체(8)는, 4 mm 이하의 평균 벽두께를 갖는 것을 특징으로 하는 파이프.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내면(14)은, 햄머링(hammering)에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 파이프.
  6. (a) 베이스 몸체(8)에 구비된 공정이 수행되지 않은 내면(22)으로부터 거친 부분들(20)을 제거하여 부분적으로 드릴링된 내면(26)을 얻으며, 상기 거친 부분들의 제거는 상기 공정이 수행되지 않은 내면(22)을 부분 드릴링함으로써 수행되는 단계;
    (b) 상기 드릴링된 내면(26)을 햄머링(hammering)하여 산화물 층을 적어도 부분적으로 제거함으로써 햄머링된 내면(12)을 얻는 단계; 및
    (c) 내부 코팅(14)을 상기 햄머링된 내면(12)에 적용하며, 상기 코팅은 폴리올레핀(polyolefines) 또는 폴리아미드(polyamide)에 기초한 열가소성 물질을 포함하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내부 코팅(14)은, 열가소성 물질 및 아크릴 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 내부 코팅(14)을 적용하는 단계는, 상기 베이스 몸체(8)의 표면에 코팅을 위한 고체 입자들(34)의 발사를 포함하며,
    상기 내부 코팅(14)을 적용하는 단계 이전에, 상기 베이스 몸체(8)는 상기 코팅 입자들(34)의 용융점까지 가열되는 것을 특징으로 하는 파이프의 제조 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 적용 단계 이전에, 상기 드릴링 및 햄머링 잔해들이 제거되며 특히 흡입(suction) 또는 블로잉(blowing)에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 파이프의 제조 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드릴링 단계 이전에, 상기 베이스 몸체를 주철(cast iron) 특히 회전타원체형의 흑연철(graphite iron)로부터 제조하기 위한 보충적인 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 파이프의 제조 방법.
  11. 파이프의 베이스 몸체의 내면에 대한 공정을 수행하기 위한 툴에 있어서,
    상기 툴(30)은, 중심축(Y-Y)를 구비하며,
    상기 툴은,
    상기 툴의 중심축(Y-Y)에 대해 반경방향으로 이동될 수 있는 적어도 하나의 드릴링 날(64)을 구비하는 축 방향의 드릴링부(54); 및
    상기 툴의 중심축(Y-Y)에 대해 반경방향으로 이동될 수 있으며 상기 툴의 상기 중심축에 평행하게 연장된 자기 고유의 축(Z-Z)을 중심으로 자유롭게 회전하는 적어도 제1의 햄머링 요소(72)를 구비하는 축 방향의 햄머링부(56);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 툴.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 축 방향의 햄머링부(56)는, 상기 중심축에 대해 반경방향으로 이동될 수 있으며 상기 툴의 상기 중심축(Y-Y)에 평행하게 연장된 자기 고유의 축을 중심으로 자유롭게 회전하는 제2 햄머링 요소(72);를 포함하는 것을 특징으로 하는 툴.
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