KR20220011279A - 균일한 품질의 펌프용 임펠라를 제작할 수 있는 사출 금형 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 품질의 펌프용 임펠라를 제작할 수 있는 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체를 제공하는 것을 그 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원형 형상의 베이스, 상기 베이스 중앙에 형성되는 원통형상의 플랜지, 상기 플랜지 내부에 회전축 연결을 위한 금속재질의 환형링, 상기 베이스 반경 방향으로 나선 형태로 형성되고 상기 플랜지와 분리되어 형성되는 복수의 블레이드를 포함하는 펌프 임펠라를 제조하기 위한 펌프 임펠라용 사출 금형 구조에 있어서, 상기 금형은: 용융 수지가 주입되는 런너; 상기 런너와 연통되어 형성되는 게이트; 상기 임펠라가 형성되는 내부 공간; 및 상기 환형링 내부에 형성된 고정홀에서 게이트 방향으로 돌출형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 게이트는 상기 내부 공간 중 플랜지가 형성되는 부분과 연통하는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 품질의 펌프용 임펠라를 제작할 수 있는 사출 금형 구조체 {Injection molded structure capable of producing impella for pumps of uniform quality}

본 발명은 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체에 관한 것으로 더욱 상세하게는 동심도가 높은 펌프 임펠라를 제조하기 위한 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체에 관한 것이다

워터 펌프 특히 용량이 적은 펌프 등에 사용되는 임펠라는 일반적으로 원심형의 임펠라를 많이 적용하고 있다.

특히 재질을 합성수지로 이용하는 경우에는 합성수지 자체의 특성을 이용한 사출성형 방식의 제작방법이 많이 적용되고 있으며, 상기 사출 방식의 경우에는 대량 생산에 적합하며, 적절한 금형 설계에 따라 정교한 형상을 재작할 수 있는 장점이 있다.

예를 들면 공개특허 제2002-0059860호에 개시된 바와 같은 프로펠러 팬의 사출 성형 방법을 들 수 있다.

상기 특허는 고정측 금형과 가동형 금형을 이용하여 플라스틱제 프로펠러 팬을 사출 성형하는 방법에 있어서,프로펠러 팬의 익부의 두꺼운 부분에 대응하는 부분에 가동 코어를 설치하고, 상기 고정측 금형과 가동측 금형과 가동 코어로 형성되는 프로펠러 팬의 형 공간 익부 공간내에 일정량의 플라스틱 원료를 사출한 후, 상기 가동 코어를 형 공간내 내측에 압출하고, 그 후에 상기 가동 코어를 익부 공간을 형성하는 형 형상의 정규 위치에 복귀시켜 프로펠러 팬을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 팬의 사출 성형 방법에 관한 것으로, 프로펠러팬의 두꺼운 부분과 얇은 부분의 질량 차이를 적게 하여 양산시에도 균일한 성형품을 얻을 수 있고, 팬 회전 진동에 대한 불균형량을 적게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

그러나 상기 방법은 축류 형태의 프로펠러에 적용되는 것으로 브레이드 자체가 폭이 좁은 원심형에 적용하기에는 다소 무리가 있다.

또한, 일반적인 원심형 임펠라는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형판 상에 다수의 블레이드가 스파이럴 형태로 배치되는 구조로 사출 시 동심도를 유지하는 것이 매우 중요한 요소이다.

이때 상기 원형판의 중심에는 회전축 결합을 위한 플랜지가 형성되며, 상기 플랜지 내부에는 금속재질의 환이 위치한다.

종래 상기 임펠라의 동심도를 유지하기 위하여 사출 시 주입되는 수지가 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 각 블레이드 중간 위치나 또는 블레이트의 끝단에 게이트를 형성하여 용융수지가 블레이드 내부에 주입되도록 하여 전체적인 무게 발란스를 유지하도록 금형을 설계한다.

상기 방식은 런너를 통하여 각 게이트로 주입되는 수지가 균일한 압력으로 주입되는 경우에는 비교적 높은 무게발란스를 유지할 수 있으나, 가압력이 불균일한 경우에는 제작되는 임펠라 역시 불균일한 무게 발란스를 나타내므로, 공정 조건에 따라 제품의 품질이 변화되는 단점을 제공한다

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로 균일한 품질의 펌프용 임펠라를 제작할 수 있는 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 원형 형상의 베이스, 상기 베이스 중앙에 형성되는 원통형상의 플랜지, 상기 플랜지 내부에 회전축 연결을 위한 금속재질의 환형링, 상기 베이스 반경 방향으로 나선 형태로 형성되고 상기 플랜지와 분리되어 형성되는 복수의 블레이드를 포함하는 펌프 임펠라를 제조하기 위한 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체에 있어서, 상기 금형은: 용융 수지가 주입되는 런너; 상기 런너와 연통되어 형성되는 게이트; 상기 임펠라가 형성되는 내부 공간; 및 상기 환형링 내부에 형성된 고정홀에서 게이트 방향으로 돌출형성되는 돌출부를 포함하되, 상기 게이트는 상기 내부 공간 중 플랜지가 형성되는 부분과 연통하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 게이트는 원뿔형의 형태이며, 상기 원뿔형의 꼭지점에서 상기 런너와 연통하고, 상기 원뿔형의 밑변이 상기 플랜지가 형성되는 부분과 연통하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 게이트는 원뿔형 내부에 상기 돌출부가 위치하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 금형은 상금형과 하금형으로 구분되고, 상기 상금형에 런너 및 게이트가 형성되고, 상기 하금형에 내부 공간, 환형링 및 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른펌프 임펠라용 사출 금형 구조체는 금형 내부의 게이트의 위치를 펌프 임펠라 중앙부에 형성하여수지의 공급 통로가 단일로 구성되고, 사출 수지들은 환형으로 균일하게 주입되어 각 블레이드로의 무게 배분이 정교하게 이루어지며, 제품 사출 완료 후 게이트부재의 분리 역시 단일 작업으로 이루어지므로, 작업 공수가 줄어들어 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 방식에 따라 제조되는 게이트를 포함하는 임펠라 외형을 나타내는 사시도이며,
도 2는 본 발명의 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체를 적용하여 제조되는 임펠라의 외형을 나타내는 사시도이며,
도 3은 본 발명의 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체가 적용된 금형의 실시예이며,
도 4는 도 2의 게이트부재와 플랜지의 단면도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 펌프 임펠라(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(10), 상기 베이스(10) 중앙에 형성되는 플랜지(40), 상기 플랜지(40) 내부에 위치하는 환형링(50), 상기 베이스(10) 상단에 복수개 형성되는 블레이드(20)를 포함하여 구성된다.

상기 베이스(10)는 환형의 형상이며, 일정한 두께로 형성된다. 물론 상기 두께는 상단에 위치하는 블레이드(20)를 지지할 수 있는 정도의 크기로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 베이스(10)의 중심에는 플랜지(40)가 형성되며, 상기 플랜지(40)는 상기 베이스(10)와 동일한 수지로 구성된다.

한편, 상기 플랜지(40)의 중앙에는 금속 재질의 환형링(50)이 위치하며, 상기 환형링(50) 내부에는 고정홀(51)이 형성된다.

상기 플랜지(40)는 상기 환형링(50)의 원주면에만 형성되어 상기 환형링(50)을 고정하는 역할을 하며, 상기 플랜지(40)는 상기 환형링(50)과 동일한 높이로 구성되며, 상기 플랜지(40)의 내경은 상기 환형링(50)의 외경과 동일하다.

또한 상기 임펠라(100)의 회전을 위해서 동력 전달용 회전축이 상기 환형링(50)의 고정홀(51)에 삽입되어 고정된다.

한편, 상기 베이스(10)의 상단에는 블레이드(20)가 형성되며, 상기 블레이드(20)는 복수개가 동일한 나선으로 구성되되, 상기 플랜지(40)의 외면과는 분리되어 형성된다.

또한, 상기 단위 블레이드(20)는 상기 베이스(10)의 일정 반경 이상에서 출발(시작점(21))하여 베이스(10)의 반경 거리에서 완료(완료점(22))되는 형태로 구성되며, 상기 베이스(10)가 회전하면, 유체가 상기 시작점(21)에서 원심력에 의하여 완료점(22)으로 이동시킨다.

또한 상기 블레이드(20)는 나선형의 형태가 기본이나 필요한 경우 다른 형태로도 구현 가능하며, 블레이드(20)의 반경 방형의 단면이 곡선의 형태 또는 나선 형태로도 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 임펠라(100)는 사출 성형 후에는 상기 플랜지(40) 상면에서 연장되어 형성되는 게이트부재(60)가 형성되고, 상기 게이트부재(60) 내부에 형성되는 빈공간(61)을 포함한다.

상기 게이트부재(60)는 후술하는 금형(200)에 형성된 게이트(220)에 의하여 형성되는 구성이며, 상기 게이트부재(60)의 상단에는 후술하는 런너(230)에 의하여 형성되는 런너부재(70)를 포함하며, 상기 게이트부재(60)와 런너부재(70)는 사출이 완료되어 제품이 제조되면 제거하는 구성이다.

상기와 같은 임펠라(100)는 금형 내부에 환형링(50)을 삽입하고 수지를 주입하여 나머지 부분을 완성하는 구성으로 도 3과 같은 금형(200) 구조로 구성된다.

상기 금형(200)은 임펠라(100)의 공간이 형성되는 내부 공간(210), 상기 내부 공간(210)에 수지를 안내하는 게이트(220), 상기 게이트(220)에 수지를 제공하는 런너(230), 상기 내부 공간(210)에 초기에 안착되는 환형링(50), 상기 환형링(50) 내부에서 상단으로 돌출되는 돌출부(240)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 금형(200)은 상금형(201)과 하금형(202)으로 구분되어 구성되며, 상기 임펠라(100)가 형성되는 내부공간(210)은 하금형(202)에 위치하고, 상기 게이트(220)는 상금형(201)에 위치하도록 구성한다.

상기 상금형(201)에 형성된 게이트(220)의 내부 형상은 도 3에 되시된 바와 같이, 원뿔 형태로 구성되며, 상기상단 꼭지점에는 런너(230)를 통하여 용융 수지가 주입되고, 내부에는 빈공간(61)을 형성을 위한 돌출부(240)가 위치한다.

상기 돌출부(240)는 어떠한 형태로도 무방하나, 게이트(220) 외부 형상과 유사한 형태가 바람직하다.

상기 게이트(220)의 밑변, 즉 하단은 플랜지(40)가 형성되는 공간의 상단과 일부 연통하여 구성된다.

따라서, 상기 런너(230)를 통하여 용융 수지가 주입되면, 상기 게이트(220)를 통하여 게이트(220) 밑변으로 수지가 동일한 압력으로 주입되고, 먼저 플랜지(40)를 형성하고 난 후 베이스(10) 및 블레이드(20)를 형성한다.

따라서 상기 게이트(220)는 수지의 압력을 균일하게 유지하는 역할을 하며, 또한 동일한 압력으로 각 블레이드(20)에 공급하므로 압력 불균일에 의한 수지 배분의 불량을 해소할 수 있는 장점이 있다.

상기 금형(200)은 편의상 상하 두개로 구분하였으나, 필요한 경우에는 다수개로 구분되고, 또한 수직으로도 다수개 구성할 수 있다.

다만, 상기와 같이 상금형(201) 및 하금형(202)으로 구분하는 경우 상기 게이트(220)는 수지 주입부분과 동일한 상금형(201)에 위치하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트부재(60)의 밑변이 플랜지(40) 상면의 일부와 연통되고,나머지 부분은 금속 재질의 환형링(50)에 접촉되므로, 실제 분리 시에는 상기 플랜지(40)와 연결되는 부분(사선A)만 가압하면 되므로, 게이트부재(60)의 분리가 매우 용이한 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

10: 베이스 20: 블레이드
21: 시작점 22: 완료점
40: 플랜지 50: 환형링
51: 고정홀 60: 게이트부재
61: 빈공간 70: 런너부재
100: 임펠라 200: 금형
201: 상금형 202: 하금형
210: 내부공간 220: 게이트
230: 런너 240: 돌출부

Claims (3)

1. 원형 형상의 베이스, 상기 베이스 중앙에 형성되는 원통형상의 플랜지, 상기 플랜지 내부에 회전축 연결을 위한 금속재질의 환형링, 상기 베이스 반경 방향으로 나선 형태로 형성되고 상기 플랜지와 분리되어 형성되는 복수의 블레이드를 포함하는 펌프 임펠라를 제조하기 위한 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체에 있어서,상기 금형은:
   용융 수지가 주입되는 런너;
   상기 런너와 연통되어 형성되는 게이트;
   상기 임펠라가 형성되는 내부 공간; 및
   상기 환형링 내부에 형성된 고정홀에서 게이트 방향으로 돌출형성되는 돌출부;를 포함하되, 상기 게이트는 상기 내부 공간 중 플랜지가 형성되는 부분과 연통하며,
   상기 게이트는 원뿔형의 형태이며, 상기 원뿔형의 꼭지점에서 상기 런너와 연통하고, 상기 원뿔형의 밑변이 상기 플랜지가 형성되는 부분과 연통하는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 게이트는 원뿔형 내부에 상기 돌출부가 위치하는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 금형은 상금형과 하금형으로 구분되고, 상기 상금형에 런너 및 게이트가 형성되고, 상기 하금형에 내부 공간, 환형링 및 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프 임펠라용 사출 금형 구조체.

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