KR20190008167A - 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배럴의 외경에 따라 배럴의 외면에 밀착하여 설치되어 단열과 냉각기능을 가지도록 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치에 관한 것으로, 배럴의 외면에 다수의 조립편이 상호 결합되어 길이방향으로 소정 간격을 두고 연속해서 감싸지고, 상기 조립편의 내부에 배럴을 가열하는 열선이 구비되며, 배럴에 결합되는 상기 조립편의 내측에 배럴의 외면 일부를 외부와 연통시키는 통로를 마련하는 냉각홈이 형성되는 가열애자, 상기 가열애자의 외면에 접착되는 단열보드와, 상기 단열보드의 외면에 부착되는 단열커버와, 상기 단열커버 끼리 맞물리는 양단에 배럴에 탈·부착을 유도하는 경첩과 매미고리가 구성된 단열체, 상기 배럴의 외면에 가열애자의 일단이 외부와 밀폐되게 감싸지고, 내면에 냉각홈들과 연통하는 냉각부스가 마련되고, 외면에 냉각부스와 연통되어 관이음을 유도하는 연결구가 돌출된 냉각커버, 및 상기 냉각커버와 배관으로 연결되어 배럴이 냉각되게 유체를 흡입하는 냉각펌프를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 배럴을 가열하는 애자를 조립형으로 구성함으로써 배럴의 외경에 따라 배럴의 외면에 밀착하여 설치되어 단열과 냉각기능을 가지도록 하는 것은 물론, 배럴의 열을 흡수는 유체를 배럴과 히터 사이에 흐르는 구조로 개선하여 전반적인 단열과 냉각성능을 대폭 향상할 수 있다.

Description

조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치{Injection heating device with assemblable heating insulator}

본 발명은 사출기의 배럴(Barrel)을 가열하는 히팅장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배럴의 외경에 따라 배럴의 외면에 밀착하여 설치되어 단열과 냉각기능을 가지도록 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치에 관한 것이다.

통상적으로, 사출가공 또는 압출가공은 사출기를 통해 펠릿형 플라스틱 원료를 호퍼에 공급하여 배럴 내부를 이동시키며, 배럴에 부착되어 있는 히터장치로 가열처리하여 액상으로 용해시킨다. 그리고 금형 속으로 가압 주입하여 정형화된 형상으로 만들고, 금형으로부터 제품을 탈착 및 배출하여 상온에서 냉각시킴으로써 제품을 제조한다.

이러한 사출기는 크게 플라스틱 원료를 녹이는 용해로인 배럴과, 배럴의 내부에 용해된 액상의 플라스틱을 이송시키는 실린더 하우징 또는 스크류 타입의 하우징과, 배럴의 외면에 소정 간격마다 원료가 용해되게 가열하는 히팅장치가 감싸고 있는 구조를 가진다.

여기서 기존의 히팅장치(히터)는 외부에 노출되어 있으므로 발열에 의한 에너지 손실이 지속적으로 발생하고 있고, 외부온도에 영향을 받기 때문에 온도편차가 발생하여 안정적인 품질 확보에 상당한 어려움이 존재하였다. 더구나 노출된 히팅장치로 인해 화재 및 화상 등의 안전상의 위험요인으로 지적되어 왔다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 대한민국 등록특허공보 제10-0824334호 (발명의 명칭: 성형기용 단열커버)와, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0459988호 (발명의 명칭: 사출기 배럴용 단열 커버)를 제안하고 있다. 제안된 문헌들은 그 구조가 조금씩 다르지만, 단열성능을 가지며 유연성을 가진 띠 형의 몸체가 배럴의 표면을 감싸도록 구성하였다. 이러한 단열커버는 에너지를 절감시키며 작업의 안정성을 확보할 수 있도록 하였다.

그러나 단열커버는 배럴에 상시 감싸져 있으므로 경우에 따라 배럴의 온도를 조정하는데 상당한 시간이 소요되는 문제가 있다. 즉, 사출의 원료에 따라 용융점에 차이가 있는데, 원료를 변경할 경우 이에 적합한 온도로 신속하게 낮춰줄 필요가 있다. 그런데 단열성을 가진 커버에 의해 신속한 대응이 불가능한 문제가 있다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 대한민국 등록특허공보 제10-1293406호 (발명의 명칭: 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치)와, 대한민국 등록특허공보 제10-1544276호 (발명의 명칭: 성형기 배럴 내부 자열의 방출장치)를 제안하고 있다. 제안된 문헌들은 그 구조가 조금씩 다르지만, 히터의 외면에 감싸지며 히터를 냉각하는 유로와 구멍을 형성하였다. 따라서 원료 변경 시 유로와 구멍으로 기류를 순환시켜 신속하게 냉각할 수 있도록 하였다.

그러나 냉각 및 방출장치는 히터의 외면에 부착되기 때문에 아직까지도 배럴의 온도를 신속하게 낮추기에는 부족한 문제가 있다. 즉, 흡열하는 기류가 히터의 표면으로 흐르기 때문에 실질적으로 배럴의 온도를 낮추기까지 상당한 시간이 소요될 수밖에 없다.

또한, 이와 같은 사출기 히팅 및 냉각장치는 배럴의 외경 크기에 따라 히터와 냉각장치를 별도로 설계 및 제작해야 하는 부담이 있는 바, 따라서 배럴의 외경 크기에 관계없이 단열은 물론, 신속한 냉각을 겸비하는 장치의 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-0824334호 (발명의 명칭: 성형기용 단열커버) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0459988호 (발명의 명칭: 사출기 배럴용 단열 커버) 대한민국 등록특허공보 제10-1293406호 (발명의 명칭: 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1544276호 (발명의 명칭: 성형기 배럴 내부 자열의 방출장치)

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 배럴의 외경 크기에 관계없이 배럴을 가열하는 히터에 단열과 냉각기능을 동시에 가지도록 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 배럴의 외면에 다수의 조립편이 상호 결합되어 길이방향으로 소정 간격을 두고 연속해서 감싸지고, 상기 조립편의 내부에 배럴을 가열하는 열선이 구비되며, 배럴에 결합되는 상기 조립편의 내측에 배럴의 외면 일부를 외부와 연통시키는 통로를 마련하는 냉각홈이 형성되는 가열애자, 상기 가열애자의 외면에 접착되는 단열보드와, 상기 단열보드의 외면에 부착되는 단열커버와, 상기 단열커버 끼리 맞물리는 양단에 배럴에 탈·부착을 유도하는 경첩과 매미고리가 구성된 단열체, 상기 배럴의 외면에 가열애자의 일단이 외부와 밀폐되게 감싸지고, 내면에 냉각홈들과 연통하는 냉각부스가 마련되고, 외면에 냉각부스와 연통되어 관이음을 유도하는 연결구가 돌출된 냉각커버, 및 상기 냉각커버와 배관으로 연결되어 배럴이 냉각되게 유체를 흡입하는 냉각펌프를 포함하여 이루어지는 사출용 히팅장치를 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 상기 조립편은 이웃하는 조립편과 결합을 위해 양측면에 제1결합돌기와 제1결합돌기 수용홈이 형성되며, 상기 제1결합돌기와 제1결합돌기 수용홈은 단면이 원형으로 이루어져 회동이 가능한 연결편을 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 상기 연결편에 연결되어 가열애자의 양단을 마감처리하도록 한 쌍의 마감편을 더 구비하며, 한 쌍의 마감편 사이의 간격으로 상기 열선이 가열애자 외부로 인출된다.

또한, 본 발명은 상기 조립편의 폭방향으로 소정간격에 따라 평행하게 다수개로 형성된 열선 관통홀에 상기 열선이 관통 결합된다.

또한, 본 발명은 상기 배럴의 외면에 결합되는 상기 조립편의 내측에는 오목하게 만입되는 냉각홈이 형성된다.

또한, 본 발명은 상기 냉각홈이 형성된 조립편의 내측에 유체의 와류를 일으키는 돌기가 형성된다.

또한, 본 발명의 상기 냉각커버는 탈·부착이 용이하도록 반원 링 형으로 형성되고, 배럴에 감싸져 서로 맞물리는 양단에 결합을 유도하는 체결판 또는 경첩과 매미고리 중 어느 하나가 선택적으로 구성되며, 배럴의 외면에 가열애자의 일단과 타단을 모두 밀폐되게 감싸 유체를 연속으로 순환되게 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 배럴을 가열하는 애자를 조립형으로 구성함으로써 배럴의 외경에 따라 배럴의 외면에 밀착하여 설치되어 단열과 냉각기능을 가지도록 하는 것은 물론, 배럴의 열을 흡수는 유체를 배럴과 히터 사이에 흐르는 구조로 개선하여 전반적인 단열과 냉각성능을 대폭 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 히팅장치를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 히팅장치를 나타내는 평면도.
도 3 및 도 4는 발명에 따른 히팅장치의 주요부를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 가열애자 조립편을 나타내는 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 가열애자 조립편의 결합상태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 조립형 가열애자에 형성된 냉각홈을 따라 공기가 유동되는 흐름을 도시한 도면.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “형성되어”, “구비되어”, “결합되어”, “고정되어” 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 형성, 구비, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 사출기의 배럴(B, Barrel)을 가열하는 히팅장치에 관련되며, 도 1 및 도 2처럼 가열애자(10)와 단열체(20) 그리고 냉각커버(30)와 냉각펌프(40)를 주요 구성으로 하는 단열과 냉각기능을 겸비하는 사출용 히팅장치이다.

본 발명의 히팅장치는 배럴의 외경에 따라 배럴의 외면에 밀착시킴으로써 전반적인 단열과 냉각성능을 대폭 향상시키는 것을 주요 요지로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 가열애자(10)는 사출원료를 용해하도록 배럴(B)을 가열하는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 배럴(B)의 외면에 길이방향으로 소정 간격을 두고 연속해서 감싸진다. 이러한 가열애자(10)는 도 5 내지 도 7처럼 다수개의 조립편이 체인과 같이 조립되어 배럴(B) 외경에 설치된다. 가열애자(10)의 조립편은 내부에 배럴(B)을 가열하는 열선(11)에 의해 서로 연결되어 조립되는데, 가열애자(10)는 배럴(B)의 가열은 물론, 가열된 배럴(B)의 냉각을 위해 조립되는 조립편의 내측에는 배럴(B)의 외면 일부를 외부와 연통시키는 통로인 냉각홈(15)이 형성된다. 가열애자(10)의 조립편은 배럴(B) 외면에 조립되는 다수의 연결편(12)과, 연결편(12)의 양 끝단에 조립되어 마감되는 마감편(13)으로 이루어진다. 연결편(12)은 소정 길이를 가지며 양측면에는 이웃하는 다른 연결편(12) 또는 마감편(13)과 결합을 위해 제1결합돌기(14)와 제1결합돌기 수용홈(14a)이 형성되며, 폭방향으로 소정간격에 따라 평행하게 다수개로 형성된 열선 관통홀(12a)에 열선(11)이 관통 결합되어 다수의 연결편(12)과 마감편(13)이 결합된다. 연결편(12)의 제1결합돌기(14)와 제1결합돌기 수용홈(14a)은 회동이 가능하도록 단면이 원형으로 형성되며, 이에 따라 연결편(12)의 회동에 의해 원통형상의 배럴(B) 외면에 밀착될 수 있다.

배럴(B)의 외면에 접촉하는 연결편(12)의 내측에는 오목하게 만입되어 냉각홈(15)이 형성되며, 후술하는 냉각펌프(40)에 의해 도 8처럼 공기나 물 또는 가스 따위의 유체가 흐르는 통로로 전환되어 가열된 배럴(B)을 냉각시킨다. 따라서, 냉각홈(15)으로 흐르는 유체는 가열애자(10)의 내면과 배럴(B)의 표면에 직접적으로 접촉됨에 따라 신속한 냉각을 기대할 수 있다. 냉각홈(15)이 형성된 연결편(12)의 내측에는 산란돌기(15a)를 형성할 수도 있는데, 냉각홈(15)으로 흐르는 유체는 산란돌기(15a)에 부딪히며 유속이 증가되고, 소용돌이가 발생됨에 따라 냉각속도를 가중시킬 수가 있다.

마감편(13)은 다수개로 연결된 연결편(12)의 양측에 결합되어 마감처리하는 조립편으로, 일측단을 마감처리하는 제1마감편(13-1)과, 다른 측단을 마감처리하는 제2마감편(13-2)으로 이루어진다. 제1마감편(13-1)은 이웃하는 연결편(12)의 제1결합돌기 수용홈(14a)에 결합되는 제2결합돌기(16)가 측면에 형성되며, 제2마감편(13-2)은 이웃하는 연결편(12)의 제1결합돌기(14)에 결합되는 제2결합돌기 수용홈(16a)이 형성되어 연결편(12)과 연결된다. 마감편(13)의 폭방향에는 열선(11)이 결합되도록 열선 관통홀(13a)이 형성된다. 배럴(B)의 외면에 감겨진 양단의 마감편(13)은 서로 연결되지 않고 소정간격으로 이격되는데, 이격된 간격으로 연결편(12)과 마감편(13)에 연결된 열선(11)이 인출되어 단자(T)에 연결된다. 또한, 마감편(13) 사이의 간격으로 후술하는 가열애자 커버(17)의 끝단이 인입 절곡되어 마감처리된다. 또한, 마감편(13)이 내측에도 오목하게 만입되어 냉각홈(15)이 형성되며, 냉각홈(15)이 형성된 마감편(13)의 내측에도 산란돌기(15a)를 더 형성할 수도 있다. 이와 같이 본 발명의 가열애자(10)는 다수의 연결편(12)과 마감편(13)을 조립하여 구성함에 따라, 배럴(B)의 외경 크기에 상관없이 외경에 밀착하도록 가열애자(10)을 연결 구성할 수 있어 배럴(B)로 열전달 효율을 향상시킬 수 있으며, 내측에 다수의 냉각홈(15)이 마련됨에 따라 가열 및 냉각이 가능하다.

가열애자 커버(17)는 가열애자(10)를 보호하도록 가열애자(10)의 외면을 감싸는 금속판으로, 도면에 도시되지는 않았으나 상술한 바와 같이 커버의 양 끝단은 가열애자(10)의 양단을 마감처리하는 마감편(13)사이에 형성된 간격 내부로 인입 절곡되어 결합된다.

단열체(20)는 가열애자 커버(17) 둘레에 구비되어 가열애자(10)의 열 이동을 차단하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2처럼 단열보드(21)와 단열커버(22)로 구성된다. 단열보드(21)는 세라믹으로 형성되어 가열애자(10)의 외면에 접착 또는 부착된다.

이러한 단열보드(21)는 도 3처럼 가열애자(10)의 외면과 밀착 가능한 반경을 가지며, 부착이 용이하도록 반원의 링 형으로 형성된다. 물론, 단열보드(21)는 가열애자(10)와 일체로 형성할 수도 있다. 그리고 단열커버(22)는 도 3처럼 단열성 금속판이 반원의 링 형으로 절곡된 것으로, 단열보드(21)의 외면에 볼트로 부착된다. 이러한 단열커버(22)는 서로 맞물리는 양단에 배럴(B)에 탈·부착을 유도하는 경첩(25)과 매미고리(26)가 구성된다. 즉, 경첩(25)은 단열커버(22)끼리 회전 운동을 유발하고, 매미고리(26)는 배럴(B)에 밀착되는 원통형으로 고정시켜 준다.

여기서 단열보드(21)와 단열커버(22)는 열선(11)을 외부로 노출시키는 통로가 마련된다. 그리고 단열커버(22)의 외면에는 노출된 열선(11)과 연결되어 전원을 공급하는 단자(T)가 결합되고, 이러한 단자(T)를 감싸서 외부로부터 보호하는 단자커버(23)가 부착된다.

이어서 본 발명에 따른 냉각커버(30)는 가열애자(10)의 냉각홈(15)들을 냉각펌프(40)와 연통시키는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 배럴(B)의 외면에 가열애자(10)의 일단이 외부와 밀폐되게 감싸진다.

이러한 냉각커버(30)는 도 4처럼 단열성 금속판이 반원의 링 형으로 절곡되어 내면에는 냉각부스(31)를 마련하고, 외면에는 냉각부스(31)와 연통되어 냉각펌프(40)와 관이음을 유도하는 연결구(32)가 돌출된다. 여기서 냉각커버(30)는 배럴(B)에 감싸져 서로 맞물리는 양단에 결합을 유도하는 체결판(35)이 연장된다. 물론, 단열커버(22)처럼 경첩(25)과 매미고리(26)로 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 냉각펌프(40)는 공기나 물 또는 가스를 흡입 및 토출하는 것으로, 도 1 및 도 2처럼 냉각커버(30)의 연결구(32)와 배관으로 연결되어 배럴(B)이 냉각되게 유체를 흡입한다.즉, 냉각펌프(40)가 작동하면, 냉각부스(31)로 진공이 형성되면서 도 9처럼 타측에 노출된 냉각홈(15)으로 외부공기가 유입되며 배럴(B)과 가열애자(10) 사이로 흘러 열을 흡수해 냉각한다.

이상 설명한 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

B: 배럴 T: 단자 10: 가열애자
11: 열선 12: 연결편 13: 마감편
14: 제1결합돌기 14a: 제1결합돌기 수용홈 15: 냉각홈
15a: 산란돌기 16: 제2결합돌기
16a: 제1결합돌기 수용홈 17: 가열애자 커버
20: 단열체 21: 단열보드 22: 단열커버
23: 단자커버 25: 경첩 26: 매미고리
30: 냉각커버 31: 냉각부스 32: 연결구
35: 체결판 40: 냉각펌프

Claims (7)

1. 사출기의 배럴을 가열하는 히팅장치에 있어서:
   상기 배럴의 외면에 다수의 조립편이 상호 결합되어 길이방향으로 소정 간격을 두고 연속해서 감싸지고, 상기 조립편의 내부에 배럴을 가열하는 열선이 구비되며, 배럴에 결합되는 상기 조립편의 내측에 배럴의 외면 일부를 외부와 연통시키는 통로를 마련하는 냉각홈이 형성되는 가열애자;
   상기 가열애자의 외면에 접착되는 단열보드와, 상기 단열보드의 외면에 부착되는 단열커버와, 상기 단열커버 끼리 맞물리는 양단에 배럴에 탈·부착을 유도하는 경첩과 매미고리가 구성된 단열체;
   상기 배럴의 외면에 가열애자의 일단이 외부와 밀폐되게 감싸지고, 내면에 냉각홈들과 연통하는 냉각부스가 마련되고, 외면에 냉각부스와 연통되어 관이음을 유도하는 연결구가 돌출된 냉각커버; 및
   상기 냉각커버와 배관으로 연결되어 배럴이 냉각되게 유체를 흡입하는 냉각펌프;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조립편은,
   이웃하는 조립편과 결합을 위해 양측면에 제1결합돌기와 제1결합돌기 수용홈이 형성되며, 상기 제1결합돌기와 제1결합돌기 수용홈은 단면이 원형으로 이루어져 회동이 가능한 연결편을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결편에 연결되어 가열애자의 양단을 마감처리하도록 한 쌍의 마감편을 더 구비하며, 한 쌍의 마감편 사이의 간격으로 상기 열선이 가열애자 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 조립편의 폭방향으로 소정간격에 따라 평행하게 다수개로 형성된 열선 관통홀에 상기 열선이 관통 결합되는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배럴의 외면에 결합되는 상기 조립편의 내측에는 오목하게 만입되는 냉각홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 냉각홈이 형성된 조립편의 내측에 유체의 와류를 일으키는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 냉각커버는 탈·부착이 용이하도록 반원 링 형으로 형성되고, 배럴에 감싸져 서로 맞물리는 양단에 결합을 유도하는 체결판 또는 경첩과 매미고리 중 어느 하나가 선택적으로 구성되며, 배럴의 외면에 가열애자의 일단과 타단을 모두 밀폐되게 감싸 유체를 연속으로 순환되게 하는 것을 특징으로 하는 조립형 가열애자를 구비하는 사출용 히팅장치.

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