KR20170002023A - 사출금형의 온도조절시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금형의 급속가열 및 급속냉각을 위한 전체적인 구조를 간소화하여 제조원가를 절감함과 아울러 금형의 온도를 조절하기 위한 기기장치 등에 내압의 상승을 최소화하여 고장원인 줄일 수 있는 사출금형의 온도조절시스템에 관한 것이다.

Description

사출금형의 온도조절시스템{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM FOR MOLDS}

본 발명은 사출금형의 온도조절시스템에 관한 것으로, 더 상세히는 온도조절시스템의 구조를 개선하여 금형의 온도를 급속가열 및 급속냉각이 가능함과 아울러 기기장치 등에 전달되는 내압 상승을 효율적으로 막아 기기장치 등의 고장 등을 최소화할 수 있는 사출금형의 온도조절시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 " 고광택 사출성형용 몰드의 급속온도제어장치 및 그 방법" 을 간략히 설명하면, 고온 및 고압의 물을 보관할 수 있도록 제작된 고온워터탱크(10); 물을 가열하여 발생한 증기로 상기 고온워터탱크(10) 내의 물을 가압하여 물의 액체-기체 간 상변화가 발생하는 온도를 높여 고온의 물이 생성되도록 물을 가열하는 히터(20); 공급밸브 개폐스위치(17)가 개방되어 고온의 물을 공급받아 폐순환 급속가열을 통해 예열된 후, 사출성형 작업이 진행되는 몰드(30); 냉각수로 사용되는 저온의 물을 보관하는 저온워터탱크(40); 냉각수의 온도를 낮추기 위해 냉각수와 열교환을 하는 찬물을 공급하는 냉각타워(60); 상기 저온워터탱크(40)로부터 흘러들어온 냉각수와 상기 냉각타워(60)로부터 흘러들어온 찬물 간에 열교환을 통해 냉각수의 온도를 낮추고, 상기 몰드(30)에 냉각수를 공급하여 상기 몰드(30)를 급속냉각시키는 열교환기(50);로 구성되고, 상기 고온워터탱크(10)와 상기 히터(20)는 가열순환부를 구성하고, 상기 고온의 물은 몰드(30) 내부를 순환하여 몰드(30)의 온도를 높인 후 다시 히터(20)를 거쳐 고온워터탱크(10)로 되돌아오는 폐순환을 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 종래의 몰드의 급속온도 제어장치 및 그 방법은 고온의 증기 대신 고온의 물을 몰드에 순환시켜 몰드의 온도를 종래의 장치보다 더 짧은 시간내에 급가열 및 급냉각 시킬 수 있다. 그리고 물을 폐순환 시킴으로써 저온의 물을 다시 끌어올려 다시 가열해야 하는 자원 낭비를 없앨 수 있으며, 전술한대로 보일러를 이용하여 물을 가열시 가장 큰 열량을 필요로 하는 물-증기 간의 상태변화가 불필요함으로써 몰드를 원하는 온도로 가열하는데 필요한 에너지를 크게 줄일 수 있고, 가열시간도 크게 단축시켜 비용 절감 및 성형시간 단축이 가능해진다.

그러나 종래의 종래의 몰드의 급속온도 제어장치는 물을 급속가열 및 급속냉각시키기 위한 전체적인 구조가 복잡하여 효율성이 떨어지고 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

그리고 상기 히터를 구성함에 있어, 물이 히터와 접촉되면서 열교환되어 물의 가열시키는 구조로서, 순환되는 물에 의해 히터에 이물질 및 스케일이 생성되어 상기 히터를 자주 교체하여야 하기 때문에 교체시간의 낭비 및 히터 구입에 따른 비용적인 부담이 있었다.

공개특허공보 제10-2010-0020836호

상기의 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 금형의 급속가열 및 급속냉각을 위한 전체적인 구조를 간소화하여 제조원가를 절감함과 아울러 금형의 온도를 조절하기 위한 기기장치 등에 내압의 상승을 최소화하여 고장원인 줄일 수 있는 사출금형의 온도조절시스템를 제공한다.

상기의 과제를 해소하기 위한 본 발명은 사출금형의 온도조절시스템은 금형과; 상기 금형측으로 순환되도록 하는 공급라인과 회수라인에 연통되며, 내부에 수용공간을 갖는 몸체와, 상기 몸체의 상측에서 내부로 삽입되며, 상기 몸체내의 일정이상의 내압이 상승되면 고온의 냉각수를 외부로 배출되도록 유도하는 배출유도공을 갖는 내압유도관과, 상기 내압유도관에 설치되는 릴리프밸브로 이루어진 물저장탱크와; 상기 공급라인과 회수라인 사이에 설치되며, 원통 형상의 통체와, 상기 통체의 상,하부에 플랜지가 결합되며, 상기 상,하부플랜지에는 냉각수 유입공과 배출공이 형성되며, 내부에는 상기 유입공과 배출공에 연통되게 공급유도관으로 이루어져 냉각수를 지그재그로 순환되게 유도하는 복수개의 히팅탱크와; 상기 히팅탱크의 통체 외측면에 복수개 설치되는 세라믹밴드히터와; 상기 히팅탱크와 회수라인 사이에 연결관이 설치되며, 상기 연결관에 냉각수를 순환시키는 제1펌프와; 상기 회수라인과 물저장탱크 사이에 설치된 제1공급관 및 상기 제1공급관과 공급라인 사이에 설치되는 제2공급관과; 상기 제2공급관에 설치되며, 직수 또는 보관수를 상기 제1,2공급관측으로 압송하는 제2펌프로 구성된다.

따라서, 본 발명의 내압을 억제하는 사출금형의 온도조절시스템는 물저장탱크내에 내압유도관을 설치하여, 상기 물저장탱크내에 공기압과 수위를 조절할 수 있어 배관이나 주변 기기장치 등의 파손 등을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 금형의 급속가열 및 급속냉각이 가능하여 제품의 싸이클타임을 줄임과 아울러 전체적인 구조를 간소화하여 설치작업에 제약을 받지 않는 효과가 있다,

또한 본 발명은 히팅탱크의 외측면에 세라믹밴드히터를 설치하여, 종래의 스케일이나 이물질 등에 의해 발생되는 히터의 고정원인을 미연에 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고광택 사출성형용 몰드의 급속온도제어장치 및 그 방법을 보인 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 본 발명의 사출금형의 온도조절장치를 보인 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 온도조절장치의 물저장탱크를 보인 일단면도,
도 4는 본 발명에 따른 온도조절장치의 히팅탱크를 보인 일단면도.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 사출금형의 온도조절시스템은 금형(10)과, 물저장탱크(30), 히팅탱크(20), 세라믹밴드히터(100), 제1펌프(60), 제1,2공급관(70,80), 제2펌프(82)로 구성된다.

상기 금형(10)은 통상적인 구조로 구체적인 설명은 하지 않으며, 금형(10)의 온도를 감지하는 제4온도센서(11)가 설치된다.

상기 히팅탱크(20)는 통체(21)와, 상기 통체(21)의 상,하부 플랜지(22)가 결합되며, 상기 상,하부 플랜지(22)에는 냉각수 유입공(23)과 배출공(24)이 각각 또는 개별적으로 형성되며, 내부에는 상기 유입공(23)과 배출공(24)에 연통되게 공급유도관(25)이 설치된다.

그리고 상기 히팅탱크(20)는 직렬로 2개 또는 그 이상으로 구비될 수 있으며, 상기 유입공(23)과 배출공(24)은 연결배관(28)에 의해 서로 연통된다.

또한 상기 히팅탱크(20)는 마지막에 설치된 배출공(24)에 금형(10)측으로 냉각수를 공급하는 공급라인(40)이 연결된다.

또, 상기 히팅탱크(20)에는 냉각수 온도를 감지하는 제1온도센서(26)가 설치된다.

상기 제1온도센서(26)는 히팅탱크(20)를 통과하는 냉각수의 온도를 감지하게 된다.

상기 세라믹밴드히터(100)는 히팅탱크(20)의 외측면에 감싸도록 설치되어 상기 히팅탱크(20)내로 순환되는 냉각수를 가열하게 된다.

그리고 상기 세라믹밴드히터(100)는 히팅탱크(20)의 용량에 따라 상기 히팅탱크(20)의 외측면에 복수개가 설치될 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 제1펌프(60)에 의해 상기 히팅탱크(20)의 냉각수가 지그재그로 이송되면서 상기 세라믹밴드히터(100)에 의해 가열이 이루어진다.

상기 물저장탱크(30)는 금형(10)을 통과한 냉각수가 회수하는 회수라인(50)과 공급라인(40)에 연통되는 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 상측에서 내부로 삽입되며, 상기 몸체(31)내의 일정이상의 내압이 상승되면 공기와 냉각수를 외부로 배출되도록 유도하는 내압유도관(32)과, 상기 내압유도관(32)에 설치되는 릴리프밸브(34)로 이루어진다.

상기 몸체(31)는 내부에 소정의 수용공간을 가지며, 외측면에 레벨게이지와 안전변이 설치될 수 있는 것이다.

상기 내압유도관(32)은 몸체(31)의 내부로 삽입,설치되며, 소정길이에 내부와 연통되는 배출유도공(33)이 형성된다.

상기 배출유도공(33)은 몸체(31)내 냉각수의 온도가 상승하게 되면 상기 몸체(31)내의 압력이 상승하게 되어 상기 내압유도관(32)을 통해 고온의 냉각수와 증기 등이 상기 릴리프밸브(34)를 통해 외부로 배출시켜 상기 몸체(31)내의 내압을 정정하게 유지함과 아울러 상기 물저장탱크(30)내에 기체를 충분히 확보할 수 있으며, 수위조절이 가능한 것이다.

상기 제1펌프(60)는 회수라인(50)에 연결되며 상기 물저장탱크(30)의 강제로 흡입하여 상기 히팅탱크(20)측으로 압송함과 아울러 냉각수를 금형(10)측으로 공급/순환되도록 유도한다.

상기 제1공급관(70)에는 회수라인(50)과 물저장탱크(30) 사이에 연통되게 설치되며, 상기 회수라인(50)측에 연결되는 라인상에 제4,5밸브(71,72)가 순차적으로 설치되고, 상기 물저장탱크(30)측에 제7밸브(73) 및 제3펌프(74)가 설치된다.

그리고 상기 제4,5밸브(52,71) 사이에는 드레인관(75)이 구비된다.

또한 상기 회수라인(50)과 제1공급관(70) 교차 지점에는 제2온도센서(51)가 설치된다.

상기 제2온도센서(51)는 금형(10)측에서 회수되는 냉각수의 온도를 감지하며, 이 감지된 온도에 따라 상기 제3밸브(52) 및 제4밸브(71)의 동작을 제어부(도면상에 도시하지 않음)에서 콘트롤하게 된다.

상기 제2공급관(80)은 제1공급관(70)과 공급라인(40) 사이에 설치되며, 상기 제2공급관(80)측에 연결되어 직수 또는 보관수를 압송하는 제2펌프(82)가 구비된다.

상기 제2펌프(82)의 흡입측에는 직수 또는 보관수의 온도를 감지하는 제3온도센서(83)가 설치되며, 상기 제2공급관(80)에 연결된 제2펌프(82)의 토출측에 제6밸브(81)가 설치된다.

상기 제3온도센서(83)는 제2펌프(82)측으로 공급되는 직수 또는 보관수의 온도를 감지하여 제어부를 신호를 전달하게 된다.

한편, 상기 공급라인(40)에 설치됨과 아울러 상기 히팅탱크(20)에 연결부위의 후방에 제1밸브(41)가 설치된다.

그리고 상기 공급라인(40)에 설치됨과 아울러 상기 히팅탱크(20)와 제2공급관(80) 사이에 제2밸브(42)가 설치된다.

상기에서 보는 바와 같이, 본 발명은 사출금형의 온도조절시스템의 작용 및 효과를 설명하면, 먼저 상기 제2펌프(82)의 동작에 의해 직수 또는 보관수가 금형(10) 및 물저장탱크(30), 히팅탱크(20), 공급라인(40), 회수라인(50) 제1,2공급관(70,80)측 등 일정량이 채워진다. 이어서 상기 물저장탱크(30)의 수위가 소정높이로 채워지며, 외부에서 전원을 인가받아 세라믹밴드히터(100) 및 제1펌프(60)가 동작하게 된다. 상기 제1펌프(60)의 동작에 의해 냉각수가 상기 히팅탱크(20)의 연결배관(28)과 공급유도관(25)을 따라 지그재그로 이송되면서 상기 히팅탱크(20)에 설치된 세라믹밴드히터(100)에 의해 순차적으로 가열되면서 상기 공급라인(40)과 금형(10)을 거쳐 상기 회수라인(50)을 통해 순환되면서 상기 금형(10)의 설정온도까지 높이게 된다. 이 과정에서 상기 제1,4밸브(41,71)는 클로스(Close) 상태가 되고, 상기 제2,3밸브(42,52)는 오픈(Open)상태가 된다.

이어 상기 제4온도센서(11)에 의해 상기 금형(10)의 온도가 설정온도에 도달하게 되면, 상기 제2,3밸브(42,52)가 클로스 된다. 이와 동시에 상기 제1밸브(41)가 오픈되어 상기 제2밸브(42)측으로 고온의 냉각수가 공급되지 않고, 상기 제1밸브(41)측으로 방향을 전환되면서 상기 펌프, 히팅탱크(20), 제1밸브(41)측으로 순환되게 된다. 이때 상기 히팅탱크(20)의 통과하는 냉각수 온도가 설정온도에 도달하게 되면 상기 세라믹밴드히터(100)의 동작이 정지하여도 무관하다.

이어서, 상기 금형(10)에서 제품의 사출이 완료되면, 상기 제2펌프(82)를 구동시키면 냉각수가 상기 제2공급관(80)과 공급라인(40)을 거쳐 상기 금형(10)을 통과하여 상기 회수라인(50)측으로 압송되어진다. 이때 상기 제3,6밸브(52,81)는 오픈되고, 상기 제4밸브(71)는 클로스된 상태가 된다. 여기서 상기 제3온도센서(83)는 직수와 보관수의 온도를 감지하여 적정온도로 냉각수를 공급시킴으로서 금형(10)의 냉각 효율을 극대화할 수 있는 것이다.

이어, 상기 제2온도센서(51)에 의해 상기 금형(10)측에서 이송된 냉각수의 온도가 설정온도 이상이 되면 상기 제3밸브(52)는 지속적으로 오픈 상태가 되고, 상기 제2온도센서(51)의 온도가 설정온도 이하가 되면, 상기 제3밸브(52)는 클로스된다.

여기서, 상기 금형(10)을 통과한 설정온도 이상의 냉각수가 회수라인(50)을 거쳐 상시 구동되는 상기 제1펌프(60)에 의해 상기 히팅탱크(20)와, 공급라인(40)의 제1밸브(41)측으로 순환되게 된다. 이때 상기 제1펌프(60), 히팅탱크(20), 공급라인(40)의 제1밸브(41)측으로 순환되면서 설정온도 이상의 온도가 지속적으로 상승되면 배관이나 주변 기기장치 등의 영향을 주게 되는데, 설정온도 이상의 냉각수가 상기 물저장탱크(30)내로 전달되는 구조를 채택하여, 상기 물저장탱크(30)내로 설정온도 이상의 냉각수 전달되어 상기 물저장탱크(30)내의 보관되는 냉각수 온도가 상승됨에 따라 내부가 설정압력 이상이 되면, 상기 릴리프밸브(34)가 오픈되면서 상기 내압유도관(32)의 배출유도공(33)을 따라 수증기와 보관되는 냉각수가 외부로 배출되어 상기 물저장탱크(30)내의 공기압을 일정하게 유지함과 아울러 수위를 조절할 수 있는 것이다. 이로 인해 배관이나 주변 기기장치 등의 고장원인을 최소화할 수 있는 것이다.

그리고 상기 제2온도센서(51)에 의해 회수라인(50)을 통과하는 냉각수의 온도가 설정온도 이하가 되면, 상기 제2펌프(82)는 구동이 정지되고, 상기 제2,3밸브는 클로스되며, 상기 제4밸브(71) 오픈되어 상기 드레인관(75)을 통해 외부로 보내지거나 상기 제3펌프(74)에 의해 상기 제7밸브(73)를 거쳐 상기 물저장탱크(30)내로 충진될 수 있는 것이다.

이와 같이, 금형(10)의 급속가열 및 급속냉각이 가능하여 제품의 싸이클타임을 줄임과 아울러 전체적인 구조가 간단하여 설치작업에 제약을 받지 않으며, 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 과제와 동일한 범위 내에서 다양한 설계 변경을 시도할 수도 있을 것이나, 이러한 설계변경으로 인해 본 발명에서 전혀 예상치 못한 새로운 효과가 나타나지 않는 한, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 못할 것이다.

10: 금형 20: 히팅탱크
30: 물저장탱크 40: 공급라인
50: 회수라인 60: 제1펌프
70: 제1공급관 80: 제2공급관

Claims (4)

1. 금형(10)과;
   상기 금형(10)측으로 순환되도록 하는 공급라인(40)과 회수라인(50)에 연통되며, 내부에 수용공간을 갖는 몸체(31)와, 상기 몸체(31)의 상측에서 내부로 삽입되며, 상기 몸체(31)내의 일정이상의 내압이 상승되면 고온의 냉각수를 외부로 배출되도록 유도하는 배출유도공(33)을 갖는 내압유도관(32)과, 상기 내압유도관(32)에 설치되는 릴리프밸브(34)로 이루어진 물저장탱크(30)와;
   상기 공급라인(40)과 회수라인(50) 사이에 설치되며, 원통 형상의 통체(21)와, 상기 통체(21)의 상,하부에 플랜지(22)가 결합되며, 상기 상,하부 플랜지(22)에는 냉각수 유입공(23)과 배출공(24)이 형성되며, 내부에는 상기 유입공(23)과 배출공(24)에 연통되게 공급유도관(25)으로 이루어져 냉각수를 지그재그로 순환되게 유도하는 복수개의 히팅탱크(20)와;
   상기 히팅탱크(20)의 통체(21) 외측면에 복수개 설치되는 세라믹밴드히터(100)와;
   상기 히팅탱크(20)와 회수라인(50) 사이에 설치되며, 냉각수를 순환시키는 제1펌프(60)와;
   상기 회수라인(50)과 물저장탱크(30) 사이에 설치된 제1공급관(70) 및 상기 제1공급관(70)과 공급라인(40) 사이에 설치되는 제2공급관(80)과;
   상기 제2공급관(80)에 설치되며, 직수 또는 보관수를 상기 제1,2공급관(70,80)측으로 압송하는 제2펌프(82)로 구성된 것을 특징으로 하는 사출금형의 온도조절시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회수라인(50)과 제1공급관(70)의 교차지점에는 제2온도센서(51)가 설치되어 사출성형 후, 상기 금형(10)을 통과한 냉각수의 온도에 따라 상기 제3,4밸브(52,71)의 동작을 유도하는 것을 특징으로 하는 사출금형의 온도조절시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공급라인(40)에 제2밸브(42)가 설치되며, 상기 제2밸브(42)의 클로스 동작에 의해 물저장탱크(30), 제1펌프(60), 히팅탱크(20)의 순환을 유도하는 제1밸브(41)가 구비된 것을 특징으로 하는 사출금형의 온도조절시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1공급관(70)에는 제4,5밸브(71,72)가 구비되며, 상기 제4,5밸브(71,72) 사이에 드레인관(75)이 더 포함된 것을 특징으로 하는 사출금형의 온도조절시스템.

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