KR20110007787A - 오토 클레이브 에어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오토 클레이브 에어 시스템에 관한 것으로, 고온, 고압의 진공 상태에서 가공물을 경화시켜 성형하는 오토 클레이브와, 상기 오토 클레이브로 공기를 공급하는 공기 저장 탱크와, 상기 공기 저장 탱크에 압축 공기를 저장하여 상기 오토 클레이브 내부에 압축 공기를 충진하는 압축기와, 상기 오토 클레이브 내부의 공기를 가열하는 열전대 및 상기 오토 클레이브에 공기가 충진된 후 가열, 가압, 진공, 냉각, 배기 공정을 자동으로 수행하여 상기 가공물이 성형되도록 상기 오토 클레이브, 공기 저장 탱크, 압축기 및 열전대를 각각 제어하는 컨트롤 패널을 포함하여, 비용을 절감하고, 가동률 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
오토 클레이브, 공기, 공기 저장 탱크, 압축기, 열전대, 밸브

Description

오토 클레이브 에어 시스템{AUTO CLAVE AIR SYSTEM}
본 발명은 오토 클레이브 에어 시스템에 관한 것으로, 특히, 유지 비용을 절감하고 가동률을 향상시킬 수 있는 오토 클레이브 에어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 본딩(bonding)은 소재의 특정 성능을 향상시키기 위한 공정을 의미하는 것으로, 금속을 표면 처리하여 원하는 물리적, 화학적 성능을 향상시키는 메탈 본딩과 복합재료를 이용하여 목적에 따라 선택적 성능을 향상시키는 성형 본딩으로 구분된다.
항공기의 제작에 있어서도 상술한 바와 같은 본딩 작업이 행하여지는데, 이러한 본딩 작업에는 오토 클레이브(Auto Clave) 장비가 사용된다. 여기서, 오토 클레이브는 글래스/카본 프리프레그(glass/carbon prepreg) 및 습식 적층된 직물을 금형에서 고온, 고압을 가하여 경화시 발생하는 가스를 진공상태로 제거함으로써 제품을 성형하는 장비이다.
도 1은 종래의 오토 클레이브 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오토 클레이브 시스템(10)은 오토 클레이브(1)와, 질소 탱크(3)와, 기화기(4) 및 냉각기(2)를 포함하여 구성되어, 가압 기 체로서 100%의 질소를 사용한다.
그러나 질소는 고가의 기체이기 때문에 오토 클레이브(1)의 가동에 많은 비용이 소요될 뿐 아니라, 수시로 질소 탱크(3)에 질소를 충진해야 하는 불편함이 있었다. 이에 따라 질소 공급 업체에서 질소를 충진할 때까지 오토 클레이브(1)의 가동이 중단되어 가동율이 현저하게 낮아지는 문제점도 발생하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기 또는 공기와 질소의 혼합 기체를 가압용 기체로 사용할 수 있는 오토 클레이브 에어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 질소 보충에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 오토 클레이브 에어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제품 안정성을 향상시킬 수 있는 오토 클레이브 에어 시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명에 의한 오토 클레이브 에어 시스템은, 고온, 고압의 진공 상태에서 가공물을 경화시켜 성형하는 오토 클레이브와, 상기 오토 클레이브로 공기를 공급하는 공기 저장 탱크와, 상기 공기 저장 탱크에 압축 공기를 저장하여 상기 오토 클레이브 내부에 압축 공기를 충진하는 압축기와, 상기 오토 클레이브 내부의 공기를 가열하는 열전대 및 상기 오토 클레이브에 공기가 충진된 후 가열, 가압, 진공, 냉각, 배기 공정을 자동으로 수행하여 상기 가공물이 성형되도록 상기 오토 클레이브, 공기 저장 탱크, 압축기 및 열전대를 각각 제어하는 컨트롤 패널을 포함한다.
상기 오토 클레이브 에어 시스템은, 상기 오토 클레이브로 공급되는 공기를 온(ON), 오프(OFF)하고, 공기 비율을 조절하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨트롤 패널은 상기 가공물의 경화시 가압, 가열, 진공 공정을 동시에 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기에 의해 형성되는 가압 상태의 압력은 45psi 미만인 것을 특징으로 한다.
상기 오토 클레이브 에어 시스템은, 상기 오토 클레이브에 상기 공기 저장 탱크로부터 압축 공기가 충진된 후 질소를 충진하는 질소 탱크 및 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축 공기와 질소에 의해 형성되는 가압 상태의 압력은 45psi 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 공기와 질소의 비율은 85:15인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가압 기체로서 공기 또는 공기와 질소의 혼합 기체를 사용함으로써 유지비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 질소 보충에 소요되던 시간을 단축함으로써 가동률과 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템의 오토 클레이브의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 오토 클레이브 에어 시스템(100)은 오토 클레이브(50)와, 공기 저장 탱크(30)와, 압축기(40)와, 열전대(도면 미도시) 및 컨트롤 패널(도면 미도시)을 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 오토 클레이브(50)는 고온, 고압의 진공 상태에서 가공물(20)을 경화시켜 성형하기 위한 것으로, 일측이 개방된 몸체(51)와, 상기 몸체(51)를 밀폐하기 위한 도어(52)로 이루어진다.
여기서, 상기 가공물(20)은 이동 대차(21)의 상부에 형성된 적재대(22)에 적재되어 운반됨으로써 상기 오토 클레이브(50) 내부로 신속하고 안전하게 장입될 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 오토 클레이브(50)는 상술한 바와 같은 구성을 가지는 것으로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형 가능한 것으로 이해되어야 한다.
도 4는 본 발명의 오토 클레이브의 공정도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오토 클레이브는 다음과 같은 공정으로 이루어진다.
최초, 프리프레그를 이형 처리된 몰드(mold) 위에 적층(S10)한다. 다음, 적층물(가공물)에 진공백을 적용한 후 상기 오토 클레이브의 내부로 장입(S20)하여 진동 포트와 열전대(Thermo couple)를 연결하여 가공물을 로딩(S30)한다. 계속하여, 가공물의 로딩이 완료되면 도어를 닫아 밀폐시키고 진공 누설(leak) 여부를 점검(S40)한 후, 가공물을 가열 및 가압하여 경화(S50)시킨다. 마지막으로, 몰드와 가공물을 충분히 냉각(S60)하고, 오토 클레이브 내부에 잔류하는 가스 등을 배출(S70)함으로써 공정이 마무리된다.
다음으로, 상기 공기 저장 탱크(30)는 상기 오토 클레이브(50)와 가압용 배관 및 밸브(60)로 연결되어 상기 오토 클레이브(50)로 공기를 공급한다.
여기서, 상기 밸브(60)는 상기 오토 클레이브(50)로 공급되는 공기를 온(ON), 오프(OFF)하고, 공기 비율을 조절한다.
본 발명에서는 상기와 같은 공기 저장 탱크(30)의 형성으로 상기 오토 클레이브(50)에 공기를 빠른 속도로 충진할 수 있으며, 이에 따라 가압률도 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 가공물의 본딩 처리시 필요한 가압용 기체로서 공기를 사용하는 것에 기술적인 특징이 있다. 따라서 종래 가압용 기체로서 사용된 질소의 구입에 소요되던 비용을 크게 절감할 수 있다.
계속하여, 상기 압축기(40)는 상기 오토 클레이브(50)에 공기를 안정적으로 공급하기 위한 구성으로서, 상기 공기 저장 탱크(30)에 압축 공기를 저장하여 상기 오토 클레이브(50) 내부에 압축 공기를 충진한다.
또한, 상기 열전대는 상기 오토 클레이브(50) 내부에 설치되어 공기를 가열함으로써 고온의 공정을 수행할 수 있다.
마지막으로, 상기 컨트롤 패널은 본 발명의 제어 수단으로, 상기 오토 클레이브(50), 공기 저장 탱크(30), 압축기(40) 및 열전대에 연결되어 공기의 충진 후 가열, 가압, 진공, 냉각, 배기 공정을 수행함으로써 상기 가공물(20)을 성형한다.
이 경우, 상기 컨트롤 패널은 미리 입력된 설정 값에 의해 각 공정이 자동으로 수행될 수 있으며, 특히, 상기 가공물(20)의 경화시에는 가압, 가열 및 진공 공정을 동시에 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템(100)은 상기 오토 클레이브(50)의 내부에 필요한 압력이 45psi 미만일 경우에 매우 유용하다.
즉, 상기 가공물(20)의 본딩 처리에 저압이나 통상의 품질이 요구되는 경우에는 공기를 가압 기체로 사용함으로써 비용적인 면에서 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 도시한 개략도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템(200)은 전술한 바와 같은 오토 클레이브(50), 공기 저장 탱크(30), 압축기(40), 열전대 및 컨트롤 패널 이외에도 질소 탱크(70) 및 기화기(71)를 더 포함하여 구성된다.
상기 질소 탱크(70) 및 기화기(71)는 상기 오토 클레이브(50)에 질소를 공급하기 위한 구성으로서, 상기 오토 클레이브(50)와 상기 가압용 배관 및 밸브(60)로 연결된다.
상기 질소 탱크(70) 및 기화기(71)는 상기 컨트롤 패널의 조작으로 상기 공기 저장 탱크(30)로부터 상기 오토 클레이브(50)에 압축 공기의 충진이 완료된 후 질소를 충진한다.
여기서, 상기 오토 클레이브(50)에 주입되는 질소의 온(ON), 오프(OFF)와, 비율은 상기 밸브(60)에 의해 조절된다.
이처럼 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템(200)은 상기 오토 클레이브(30)의 가압 기체로서 공기와 질소의 혼합 기체를 사용하는 것을 특징적인 구성으로 한다.
공기와 질소의 혼합 기체는 상기 오토 클레이브(50)에 필요한 압력이 45psi 이상이거나 고품질이 요구되는 경우에 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 가압 기체로서 85%의 공기와 15%의 질소를 혼합하여 사용하면 비용을 절감하는 것은 물론 본딩 처리되는 가공물의 품질 향상도 도모할 수 있다.
참고적으로, 도 6에는 본 발명에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 실제로 제작하여 실시한 사진을 첨부하였다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위 에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 오토 클레이브 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템의 오토 클레이브의 사시도,
도 4는 본 발명의 오토 클레이브의 공정도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 도시한 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 오토 클레이브 에어 시스템을 실제로 제작하여 실시한 사진.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
20 : 가공물 21 : 이동 대차
22 : 적재대 30 : 공기 저장 탱크
40 : 압축기 50 : 오토 클레이브
51 : 몸체 52 : 도어
60 : 밸브 70 : 질소 탱크
71 : 기화기 100 : 오토 클레이브 에어 시스템

Claims (7)

  1. 고온, 고압의 진공 상태에서 가공물을 경화시켜 성형하는 오토 클레이브와;
    상기 오토 클레이브로 공기를 공급하는 공기 저장 탱크와;
    상기 공기 저장 탱크에 압축 공기를 저장하여 상기 오토 클레이브 내부에 압축 공기를 충진하는 압축기와;
    상기 오토 클레이브 내부의 공기를 가열하는 열전대; 및
    상기 오토 클레이브에 공기가 충진된 후 가열, 가압, 진공, 냉각, 배기 공정을 자동으로 수행하여 상기 가공물이 성형되도록 상기 오토 클레이브, 공기 저장 탱크, 압축기 및 열전대를 각각 제어하는 컨트롤 패널;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오토 클레이브 에어 시스템은,
    상기 오토 클레이브로 공급되는 공기를 온(ON), 오프(OFF)하고, 공기 비율을 조절하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤 패널은 상기 가공물의 경화시 가압, 가열, 진공 공정을 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기에 의해 형성되는 가압 상태의 압력은 45psi 미만인 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오토 클레이브 에어 시스템은,
    상기 오토 클레이브에 상기 공기 저장 탱크로부터 압축 공기가 충진된 후 질소를 충진하는 질소 탱크 및 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축 공기와 질소에 의해 형성되는 가압 상태의 압력은 45psi 이상인 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기와 질소의 비율은 85:15인 것을 특징으로 하는 오토 클레이브 에어 시스템.
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