KR20170134074A - 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치에 관한 것으로, 설정된 형상의 지그를 갖고 지그가 플라스틱파이프를 지지하는 작업대, 과포화 상태인 스팀을 발생시키는 보일러부, 및 보일러부에서 발생된 스팀을 건포화 상태인 열기로 변화시키고 열기의 온도를 상승시키도록 가열부재를 구비하는 수퍼히팅챔버를 포함하여 열기가 플라스틱파이프에 통과 또는 일정 시간 잔류함으로써, 플라스틱파이프는 지그의 표면 형상을 따라 벤딩 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 보일러에 의해 형성된 과포화 상태인 스팀을 한번 더 가열하여 건포화 상태의 열기로 변환한 후 플라스틱파이프를 통과시킴으로써 습기에 의한 플라스틱파이프의 변형을 방지하고, 열기의 고온에 의해 플라스틱파이프의 벤딩 성형률을 향상시키거나, 벤딩 성형 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치{PIPE BENDING DEVICE USING DRY STEAM}
본 발명은 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보일러에 의해 형성된 과포화 상태인 스팀을 한 번 더 가열하여 건포화 상태의 열기로 변환한 후 플라스틱파이프를 통과시킴으로써 습기에 의한 플라스틱파이프의 변형을 방지하고, 열기의 고온에 의해 플라스틱파이프의 벤딩 성형률을 향상시키거나, 벤딩 성형 시간을 단축시킬 수 있는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치에 관한 것이다.
자동차의 연료배관의 경우 종래에는 스틸파이프 및 고무호스가 많이 사용되 었다. 그런데 최근 국내와 유럽 및 북미에서는 플라스틱 재질의 튜브가 종래의 스틸파이프 및 고무호스의 대체품으로 많이 사용되고 있다.
이와 같이 플라스틱 튜브가 많이 사용되는 이유는, 플라스틱 튜브는 유연성과 강성을 함께 가지고 있어서, 스틸의 강성과, 호스의 유연성을 대체할 수 있으며, 내면에 콘덕티브(전도성) 플라스틱을 사용하면 도전성 문제를 해결할 수 있고, 중간층에 PVDF(Polyvinylidene Fluoride), ETFE(Ethylene TetrafluoroEthylene), PBN(Polybutylene Naphthalate) 등의 Barrier층을 사용하면 연료투과량을 적게 할 수 있어서 저가의 LEV(Low Emission Vehicle), PZEV(Partial Zero Emission Vehicle), ZEV(Zero Emission Vehicle)에 대응하는 저가의 배관재로 각광받고 있기 때문이다.
종래 열가소성 합성수지재 튜브를 원하는 형태로 벤딩 성형하기 위해서는 튜브를 벤딩하고자 하는 형태로 형성된 지그에 튜브를 이탈되지 않도록 견고하게 장착한 상태에서 튜브 내부에 고온의 스팀을 공급하여 열간 변형시킨 다음, 이어서 열간 변형된 튜브 내부에 냉각수를 공급 경화시켜 튜브를 원하는 형태로 벤딩 성형한다.
이와 같은 플라스틱튜브의 벤딩 성형에 관해서는 국내특허등록공보 제10-0346506호(등록일: 2002.07.16. 발명의 명칭: 플라스틱 튜브 스팀 벤딩 방법 및 그 시스템)에 개시되어 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
최근에 플라스틱 튜브의 내구성 향상을 위해 고내열성 재질로 전환되고 있기 때문에, 기존의 플라스틱 튜브 스팀 벤딩 성형 시스템으로는 고내열성 플라스틱 튜브의 벤딩 성형이 어려운 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보일러에 의해 형성된 과포화 상태인 스팀을 한 번 더 가열하여 건포화 상태의 열기로 변환한 후 플라스틱파이프를 통과시킴으로써 습기에 의한 플라스틱파이프의 변형을 방지하고, 열기의 고온에 의해 플라스틱파이프의 벤딩 성형률을 향상시키거나, 벤딩 성형 시간을 단축시키기 위한 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치는: 설정된 형상의 지그를 갖고, 상기 지그가 플라스틱파이프를 지지하는 작업대; 과포화 상태인 스팀을 발생시키는 보일러부; 및 상기 보일러부에서 발생된 스팀을 건포화 상태인 열기로 변화시키고, 상기 열기의 온도를 상승시키도록 가열부재를 구비하는 수퍼히팅챔버를 포함하여, 상기 열기가 상기 플라스틱파이프에 통과 또는 일정시간 잔류함으로써, 상기 플라스틱파이프는 상기 지그의 표면 형상을 따라 벤딩 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 보일러부와 상기 수퍼히팅챔버는 서로 분리되게 배치되고, 스팀공급라인으로 연결될 수 있다.
상기 수퍼히팅챔버에서 토출되는 열기는 분배부를 통해 하나 이상의 상기 플라스틱파이프의 일측으로 공급될 수 있다.
상기 분배부는 상기 열기로써 상기 플라스틱파이프를 벤딩 성형 후 급랭시키기도록 냉각수를 공급받을 수 있다.
상기 냉각수는 상기 분배부로 공급되기 전에 냉각수탱크에 저장되고; 상기 냉각수탱크는 냉각기를 연결할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치는 종래 기술과 달리 보일러에 의해 형성된 과포화 상태인 스팀을 한 번 더 가열하여 건포화 상태의 열기로 변환한 후 플라스틱파이프를 통과시킴으로써 습기에 의한 플라스틱파이프의 변형을 방지하고, 열기의 고온에 의해 플라스틱파이프의 벤딩 성형률을 향상시키거나, 벤딩 성형 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱파이프의 벤딩 성형을 위한 지그의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱파이프의 벤딩 성형을 위한 지그의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라스틱파이프(10)의 스팀 벤딩장치(100)는 작업대(110), 보일러부(120) 및 수퍼히팅챔버(130)를 포함한다.
작업대(110)는 하나 이상의 플라스틱파이프(10)를 지지하는 역할을 한다. 여기서, 플라스틱파이프(10)는 설정 온도 이상에서 열변형(벤딩 가공)이 발생되는 다양한 재질로 변형 가능하다.
그리고, 작업대(110)는 플라스틱파이프(10)를 설정된 궤적을 따라 벤딩이 가능하도록 상측에 지그(112)를 형성한다. 즉, 지그(112)는 상측 표면이 설정된 형상으로 형성된다. 물론, 작업대(110) 자체가 상측 표면에 설정된 형상을 형성할 수도 있다.
하지만, 차량의 종류에 따라, 플라스틱파이프(10)의 벤딩 형상이 상이하기 때문에, 지그(112)는 각각 작업대(110)에 분리 가능하게 결합되는 것으로 한다. 물론, 작업대(110)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
또한, 보일러부(120)는 물을 공급받아 가열함으로써 과포화 상태의 스팀을 발생시키는 역할을 한다.
스팀을 발생시키는 보일러부(120)는 보편적으로 사용되는 기름 또는 가스 스팀보일러 설비를 사용하며, 보일러 설비로는 물을 저장하는 물탱크, 물탱크에서 공급되는 물속에 함유된 금속성분 및 중금속 성분 등 불순물을 제거시키는 연수기, 연수기에서 정화된 물과 보일러에서 발생된 스팀이 순환된 후 저장되는 온수저장탱크 등으로 이루어진다. 이와 같은 보일러 설비는 보일러 설치 시 기본적으로 제공되는 설비이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
특히, 보일러부(120)에서 발생되는 스팀이 플라스틱파이프(10)의 일측으로 공급시, 플라스틱파이프(10)는 스팀에 함유되어 있는 습기에 의해 변형되거나 내구성이 저하될 수 있다. 그리고, 보일러부(120)에서 발생되는 스팀의 온도가 플라스틱파이프(10)를 설정 형상으로 벤딩 성형 충족 온도보다 낮을 수 있다. 아울러, 과포화 상태의 스팀이 직접적으로 플라스틱파이프(10) 내부로 충진시, 플라스틱파이프(10)가 내부 압력 증가로 인해 벤딩 성형 중 터질 수 있게 된다.
그래서, 수퍼히팅챔버(130)가 부가로 구비된다.
수퍼히팅챔버(130)는 보일러부(120)에서 발생된 스팀을 건포화 상태인 열기로 변화시키는 역할을 한다. 아울러, 건포화 상태의 열기가 플라스틱파이프(10)로 공급되어 벤딩 성형 유도하기 때문에, 플라스틱파이프(10)는 습기에 의한 변형이나 내구성 저하를 방지할 수 있고, 내부 압력이 저하되어 터지는 등의 손상이 방지될 수 있다.
아울러, 보일러부(120)에서 발생된 스팀이 수퍼히팅챔버(130) 내부에서 가열되면서 건포화 상태의 열기로 변환됨에 따라, 열기의 온도가 스팀의 온도보다 높기 때문에, 플라스틱파이프(10)의 변형률이 향상되거나, 변형 시간이 단축된다.
결과적으로, 열기가 플라스틱파이프(10)를 통과하거나 일정시간 잔류함으로써, 플라스틱파이프(10)는 습기에 의한 변형이나 내구성 저하가 방지된 채 지그(112)의 표면 형상을 따라 벤딩 성형률이 향상되거나, 벤딩 성형 시간이 단축된다.
특히, 수퍼히팅챔버(130)는 내부에 가열부재(132)를 구비한다.
또한, 보일러부(120)가 수퍼히팅챔버(130) 내부에 배치되거나, 또는 수퍼히팅챔버(130)가 보일러부(120) 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 수퍼히팅챔버(130) 또는 보일러부(120)의 유지 보수가 어려울 수 있다.
그래서, 보일러부(120)와 수퍼히팅챔버(130)는 서로 분리되게 배치되고, 스팀공급라인(122)으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 외부에서 물이 보일러부(120) 내부로 공급되어 가열됨으로써 스팀으로 변화된 후, 스팀공급라인(122)을 따라 수퍼히팅챔버(130) 내부로 공급되어 더 가열됨에 따라 열기로 변환된다.
특히, 보일러부(120)에서 생성된 스팀이 일정량이 모아진 상태로 수퍼히팅챔버(130)로 공급되거나, 또는 수퍼히팅챔버(130)로 공급되는 것이 단속되도록, 스팀공급라인(122)은 단속밸브(124)를 구비한다.
아울러, 수퍼히팅챔버(130)에서 토출되는 열기는 분배부(140)를 통해 하나 이상의 플라스틱파이프(10)의 일측으로 공급된다.
더욱 상세히, 수퍼히팅챔버(130)의 열기 토출측에는 열기공급라인(134)이 연결되고, 열기공급라인(134)은 분배부(140)에 연결되며, 분배부(140)는 하나 이상의 플라스틱파이프(10)를 하나 이상 연결하여 플라스틱파이프(10) 측으로 열기를 공급 안내한다.
이때, 플라스틱파이프(10)는 벤딩 성형 작업성의 향상을 위해 복수 개가 동시에 구비되고, 분배부(140)는 각각의 플라스틱파이프(10)의 일측에 접속된다.
그리고, 열기공급라인(134)은 플라스틱파이프(10)로 열기의 공급을 단속하기 위해 열기단속밸브(136)를 구비한다.
한편, 플라스틱파이프(10) 각각은 유입된 열기를 연속되게 통과시키면서 벤딩 성형될 수도 있으나, 열기를 내부에 일정시간 잔류시키며 벤딩 성형될 수도 있다. 그래서, 플라스틱파이프(10) 각각은 양측에 개폐밸브(20)를 구비할 수 있다.
따라서, 열기가 플라스틱파이프(10) 각각의 일측으로 유입시, 플라스틱파이프(10)의 일측에 배치되는 개폐밸브(20)는 개방되고, 타측에 배치되는 개폐밸브(20)는 닫히게 된다. 그리고, 열기가 플라스틱파이프(10) 내측에 설정량만큼 유입시, 플라스틱파이프(10)의 양측에 배치되는 개폐밸브(20) 각각은 일정시간동안 닫히게 된다.
아울러, 일정시간 경과 후, 플라스틱파이프(10)의 타측에 배치되는 개폐밸브(20)는 개방되어 열기를 배출하고, 일측에 배치되는 개폐밸브(20)는 다른 열기의 유입을 방지하기 위해 닫힌 상태를 유지하게 된다.
또한, 플라스틱파이프(10) 각각이 열기에 의해 벤딩 성형 후, 급속히 냉각되어 경화되도록 한다.
그래서, 벤딩 성형된 플라스틱파이프(10)는 냉각수를 공급받게 된다.
즉, 분배부(140)는 열기로써 플라스틱파이프(10)를 벤딩 성형 후 급랭시키기도록 냉각수를 공급받는다.
더욱 상세히, 냉각수는 분배부(140)로 공급되기 전에 냉각수탱크(150)에 저장되고, 냉각수탱크(150)는 냉각기(152)를 연결되어 급속 냉각된다.
아울러, 냉각수탱크(150)는 냉각수공급라인(154)을 연결하며, 냉각수공급라인(154)은 분배부(140) 또는 열기공급에 연결된다.
그리고, 냉각수공급라인(154)은 냉각수단속밸브(156)를 구비한다. 그래서, 열기가 분배부(140)측으로 공급될 때, 냉각수단속밸브(156)는 닫힌 상태를 유지하게 된다. 물론, 냉각수가 플라스틱파이프(10) 내부로 일정량 공급 후, 냉각수단속밸브(156)는 닫히게 된다.
이때, 플라스틱파이프(10)는 내부에 냉각수가 일정량 저장된 후, 양측의 개폐밸브(20)는 닫히게 된다.
다시 말해서, 냉각수가 플라스틱파이프(10) 각각의 일측으로 유입시, 플라스틱파이프(10)의 일측에 배치되는 개폐밸브(20)는 개방되고, 타측에 배치되는 개폐밸브(20)는 닫히게 된다. 그리고, 냉각수가 플라스틱파이프(10) 내측에 설정량만큼 유입시, 플라스틱파이프(10)의 양측에 배치되는 개폐밸브(20) 각각은 일정시간동안 닫히게 된다. 이때, 냉각수가 플라스틱파이프(10)의 일측으로 유입시, 타측의 개폐밸브(20)는 먼저 닫히게 된다.
아울러, 일정시간 경과 후, 플라스틱파이프(10)의 타측에 배치되는 개폐밸브(20)는 개방되어 냉각수를 배출하고, 일측에 배치되는 개폐밸브(20)는 다른 냉각수나 열기의 유입을 방지하기 위해 닫힌 상태를 유지하게 된다.
특히, 냉각수는 실온 상태에서 보일러부(120)에 공급된다.
한편, 냉각수가 보일러부(120)와 수퍼히팅챔버(130) 및 플라스틱파이프(10)로 순서대로 안정적으로 이동될 수 있도록, 에어공급부(160)가 구비된다.
에어공급부(160)는 보일러부(120)로 공급되는 냉각수에 에어를 혼합 유도할 수도 있고, 분배부(140)나 열기공급라인(134)에 에어를 공급할 수도 있다.
특히, 에어공급부(160)와 열기공급라인(134)은 에어공급라인(162)으로 연결된다. 아울러, 에어공급라인(162)은 에어단속밸브(164)를 구비한다.
에어단속밸브(164)는 분배부(140) 측으로 이송되는 열기의 이송 저항을 검출하여 열기의 이송량이 설정치 이하일 경우 개방되어 열기를 플라스틱파이프(10) 내부로 강제 송풍 유도한다.
한편, 개폐밸브(20), 단속밸브(124), 열기단속밸브(136), 냉각수단속밸브(156) 및 에어단속밸브(164)는 제어부(170)에 의해 상호 개폐가 연동되도록 제어된다.
특히, 이때, 플라스틱파이프(10)의 열기나 냉각수의 토출측이나 유입측에는 압력계(180)가 구비되어 플라스틱파이프(10) 내부의 압력을 검출하고, 개폐밸브(20)의 개폐 여부를 검출한다.
아울러, 지그(112)는 작업대(110) 자체일 수 있다. 그리고, 플라스틱파이프(10)는 지그(112) 또는 작업대(110)에 견고하게 고정 설치된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 플라스틱파이프 20: 개폐밸브
100: 스팀 벤딩장치 110: 작업대
112: 지그 120: 보일러부
122: 스팀공급라인 124: 단속밸브
130: 수퍼히팅챔버 132: 가열부재
134: 열기공급라인 136: 열기단속밸브
140: 분배부 150: 냉각수탱크
152: 냉각기 154: 냉각수공급라인
156: 냉각수단속밸브 160: 에어공급부
162: 에어공급라인 164: 에어단속밸브
170: 제어부 180: 압력계

Claims (5)

  1. 설정된 형상의 지그를 갖고, 상기 지그가 플라스틱파이프를 지지하는 작업대;
    과포화 상태인 스팀을 발생시키는 보일러부; 및
    상기 보일러부에서 발생된 스팀을 건포화 상태인 열기로 변화시키고, 상기 열기의 온도를 상승시키도록 가열부재를 구비하는 수퍼히팅챔버를 포함하여,
    상기 열기가 상기 플라스틱파이프에 통과 또는 일정시간 잔류함으로써, 상기 플라스틱파이프는 상기 지그의 표면 형상을 따라 벤딩 성형되는 것을 특징으로 하는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보일러부와 상기 수퍼히팅챔버는 서로 분리되게 배치되고, 스팀공급라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수퍼히팅챔버에서 토출되는 열기는 분배부를 통해 하나 이상의 상기 플라스틱파이프의 일측으로 공급되는 것을 특징으로 하는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분배부는 상기 열기로써 상기 플라스틱파이프를 벤딩 성형 후 급랭시키기도록 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 하는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 냉각수는 상기 분배부로 공급되기 전에 냉각수탱크에 저장되고;
    상기 냉각수탱크는 냉각기를 연결하는 것을 특징으로 하는 플라스틱파이프의 스팀 벤딩장치.
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