KR830000520B1 - 중공절연(中空絶緣) 이음매의 제조법 - Google Patents

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Description

중공절연(中空絶緣) 이음매의 제조법

제1도는 유리, 운모소조체(塑造體)를 절연물로 한 종래의 중공절연이음매ㅡ의 제제를 나타내는 단면도.

제2도는 본원 발명의 일실시예에 의한 중공절연 이음매를 나타내는 단면도.

제3도는 상기 제2도에 나타낸 중공절연이음매의 제조방법의 일례를 설명하는 단면도로서 (A)는 가압성형직전의 상태를, (B)는 가압성형완료후의 상태.

제4도는 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제5도는 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.

제6도는 상기 제5도에 나타낸 중공절연이음매의 제조예를 설명하는 단면도.

제7도는 상기 제5도에 나타낸 중공절연이음매의 제조에 사용하는 쇠장식의 예를 나타내는 단면도.

본원 발명은 예컨데 금속제기밀용기(氣密容器)의 벽면을 관통해서 장착되는 중앙부에 관통구멍을 갖는 기밀절연성에 뛰어난 중공절연의 제조법에 관한 것이며, 특히 비등냉각방식의 정류장치(整流裝置)등에 대전류를 통전시키기 위한 도체 각종 측정용전선을 통해서, 또는 냉각매체 등을 유통시키는데 알맞게 사용되는 중공절연이음매의

상기 목적에 사용되는 절연이음매에 요구되는 특성중 주된것을 들면 다음과 같이 된다. 기밀특성이 양호하다는 것, 내열특성이 크고, 열충격특성이 풍부하며, 온도상승하강의 반복에 의해 기밀특성의 열화가 없다는 것, 기계충격강도가 큰 것, 충분한 절연성 특히 연면(沿面) 절연 특성을 유지하는 것, 밑 내벽 등에 대한 장착이 용이하다는 것 등이다.

종래 여러 가지형의 중공절연이음매가 사용되고 있지만 종합적으로 가장 특성이 뛰어난 것으로서 많이 사용되고 있는 것중에, 제1도에 나타낸 바와 같은 것이있다. 즉 제1도에 있어서 (1)은 예컨대 비등냉각식 정류장치의 기밀용기 등, 도시하지 않은 기벽에 장착하기 위한 외주쇠장식, (2)는 도관(導管)이며, 그 중공부(200)를 통해서 기내(器內)에 도입하는 것을 삽입한 후, 기외부분에서 용접 또는 나사와 패킹 등에 의해 밀봉봉지(密封封止)할 수 있도록 되어 있다. (3)은 절연물이며, 외주석장식(1)과 도관을 절연하는 동시에 완전히 양자사이를 밀봉 봉지하는 작용을 하도록 되어 있다. 이 종류의 구조의 절연이음매에서 특히 설명을 요하는 것은 절연물(3)이다. 절연물(3)에 유기재료를 사용한 경우에는 온도가 높아지거나, 또는 온도의 상승하강의 반복이 있으면 재료자체의 특성의 경년변화(經年變化)에 의해, 기밀특성이 열화한다고 하는 치명적결함이 있기 때문에 현실적으로는 사용이 불가능하다. 다음에 유리재료를 사용한 경우에는, 온도의 급변에 의해 금이 간다는 일, 또는 기계적충격치가 낮다고 하는 결함이 있기 때문에 이것 또한 현실적으로는 사용이 불가능하다. 각종 특성을 종합하여, 가장 뛰어난 절연물재료로서는 다음에 상세히 설명하는 유리 운모소조체(塑造體)로 이루어지는 절연

유리 운모소조체란, 유리질의 분말과, 운모분말의 혼합물을 원료로하고, 그 원료분말을 유리질이 가압을 받았을 때에 유동할 수 있는 온도로 가열하고, 가열상태에서 가압성형한 절연물을 말한다.

상기 유리 운모소조체를 절연물에 사용한 제1도에 나타낸 구조의 기밀절연이음 매는 기밀특성이 양호하며, 내열특성, 열 및 기계충격특성도 풍부하다는 등 많은 뛰어난 특성을 유지하지만, 구조자체가 중심부에 도관(2)을 배치하고, 그 외측의 길이방향중앙부에 외주쇠장식(1)을 배설하고, 그 양자의 간극부(間隙部)에 존재시킨 절연물(3) 로서, 상기 각 특성을 유지시키고 있다. 그리고, 절연물(3)을 외주쇠장식(1)의 양단부에서 돌출하도록 도관(2)의 외주면에 연속해서 존재시켜, 이 돌출한 절연물(301) 및 (302)에 의해 연면절연특성을 유지시키는 구조로 되어 있다.

그 때문에 고도의 연면절연특성의 요구에 대해서는, 절연물(301), (302)의 길이를 길게 할 필요가 있다. 이 경우, 도관(2)의 길이도 필연적으로 길어져서 절연이음매자체의 형상이 장대(長大)해지고, 사용한 불합리한 문제를 파생시킨다고 하는 결합이 있지만, 본질적으로 제조시, 절연부분이 길게 됨에 따라서, 균일한 압축효과를 얻을 수 없고, 연면 절연특성이외의 특성면에 나쁜 영향을 끼치게 되기 때문에 실제로는 바람직한 연면길이는 얻어지지 않으며, 자연이 그 길이는 제한 받게된다고 하는 치명적인 결합을 지니고 있다.

또 외주쇠장식(1)이 도관(2) 및 절연물(3)의 외측에 독립해서 존재하기 때문에, 외주쇠장식(1)을 관체(罐體)등에 장착해서 사용할 경우에는 거의 문등는 없지만,

본원 발명자들은 상기 결함을 완전히 제거한 냉각용매체등의 유통 등에 사용할 수 있는 중앙부에 관통 구멍을 갖는 기밀중공절연이음매를 얻고자 여러가지 연구를 거듭한 결과, 만족할 만한 특성품을 얻는데 성공했다. 다음에 그 구조와 제조법에 대해서 상세히 설명한다.

본원 발명의 중공절연이음매의 일실시예를 제2도에 나타낸다. 도면에 있어서, (3)은 절연물, (4)는 원통상의 제1의 관상부재(管狀部材), (5)는 원통상의 제2의 관상부재 (4a),(5a)는 기벽 또는 도관 등에 대한 접속부분이며, 용접, 나사멈치 등에 적당한 방법으로 접속시키면 된다. (6)은 상기 제1 및 제2의 관상부재(4),(5)에 의해서 형성된 공극부이다. 또한 절연물(3)은 유리운모소조체로 이루어진다.

다음에 제3도에 의거하여 대표적인 제조방법을 설명한다.

도면에 있어서, (7)은 성형틀, (8)은 쇠장식받이이며, 제1의 관상부재(4) 및 제2의 관상부재(5)를 정위치에 유지하는 구조로 되어 있다. (9)는 가압금(加壓金), (10)은 쇠장식압금(押金)이며, 이상의 4부품으로 성형형(成形型)이 구성되어 있다. 또한 상기 성형형구성부품에는 각각 가열장치(도시하지 않음)가 부설되어 있으며, 소망의 온도로 가열할 수 있도록 되어 있다.

본원 발명의 중공절연이음매를 제조하는데는 중앙부에 고정반(11)을 가지며, 하부에 상하로 구동하는 구동부(12)와, 상부에 각각 독립해서 상하로 구동하는 구동부(13),(14)르 갖는 가압성형기를 사용한다. 성형틀(7)은 고정반(11)에

제1의 관상부재(4)와 제2의 관상부재(5)를 준비한다. 이들 쇠장식의 재료는 특별히 한정되지는 않지만, 예컨대 철 및 그 합금 예를들어 스테인레스 등 고온강도가 철 정도의 것이라면 아무것이라도 좋다. (15)는 예비성형체이며, 유리질의 분말과 운모분말의 다른 압형(押型) (도시하지 않음)을 사용하여 상온에서 가압해서 소정형상으로 성형한 것이다.

다음에 실제의 기밀절연이음매의 제조예를 공정에 따라 상세히 설명한다. 먼저 예비형체(15)의 작성법에 대해 설명한다. 유리질에는 pbo : 10, B₂O₃: 0.4, Sio₂: 0.4, AiF₃: 0.2의 몰비(mole 조성품을 200메쉬(mesh)로 분쇄한 유리질분말 55중량%, 합성금불소(合成金弗素)운모의 분말 60∼200메쉬품 45중량%를 혼합하고, 물 5중량%를 가해서 습윤(濕潤)상태로 해서 이루어진 원료 200g을 정취(정취)하고, 다른 성형형(도시하지 않음)을 사용하여 냉간(冷間)가 압성형에 의해 내경 22ø, 외경 35ø, 높이 35mm의 원통을 작성하고, 120℃의 건조기중에 2시간 유지하여 수분을 제거하여, 예비성형체(15)를 얻었다.

다음에 제1의 관상부재(4)로서 내경 26ø, 외경 35ø, 높이 60mm의, 또 제2의 관상부재(5)로서 내경 12ø, 외경 20ø, 높이 35mm의 스테인레스파이프를 준비했다. 성형형중, 쇠장식받이(8)를 제3도에 나타낸 위치에, 또 가압금(9) 및 쇠장식압금(10)

상기 제조예에 있어서 성형에 직접 관계되는 사항에 대해서 설명한다.

예비성형체(15)의 가압에 앞서서 제1의 관상부재(4)를 가압하는 것은 예비성형체(15)가 가압을 받아서 내압이 상승하면, 제3b도에 화살표로 나타낸 바와 같이 제2의 관상상부재(5)의 저부(低部)에 부상압(浮上壓)이 발생하며, 제2의 관상부재(5)가 부상한다. 이 현상이 생기면 성형은 불가능해진다. 이 현상을 피하기 위해서 제2의 관상부재(5)의 가압은 필수조건이며, 이 발생부상압력보다도 높은 압력으로 제2의 관상부재(5)를 가압해 둘 필요가 있다.

다음에 쇠장식받이(8)에는 제1 및 제2의 관상부재(4),(5)를 중심을 유지할 수 있는 기구를 구비시켜 둘 필요가 있다. 특히 제2의 관상부재(5)에 대해서는 가압금(9)과 쇠장식압금(10)이 접동(摺動)해서 이동하기 때문에, 정확하게 중심부에 유지해서 삽전하는 것이 필수조건이 된다. 또 절연물(3)에 접하는(8a)의 부분은 테이팬상(狀)으로 성형해 두는것이 바람직하다.

이것은 성형품의 이형(離型)에 직접 관계되는 것으로, 그 각도가 클수록 이형은 용이해진다. 또 쇠장식받이(8)에 제2의 관상부재(5)를 지지하는 부분(81)을 설치하고 있는 것은 쇠장식받이(8)를 상승시켜 톨(7)외에 이동시킬때 생성된 절연물(3)에 압력이 가해지는 것을 피하기 위해서이다.

또한 예비성형체(15)를 삽전하고 나서 가압공정에 이르는 동안에 온도 하강이 크면 균일한 성형이 곤란해진다. 이 현상을 피하기 위해서 미리가열된 예비성형체(15)는 삽전시, 성형틀(7)의 내벽에 접촉하지 않도록 하는 것이 바람직하며, 그 때문에 그 외경(外涇)규격을 성형틀(7)의 내경보다 작게 해둘 것이 필요하다. 또 이 제조예에 있어서는 예비성형체를 구성하는 유리질에 연계(鉛系)의 유리를 사용한 경우에 대해서 설명했지만, 성분적으로는 하동 이것에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 시판의 무연계철 기법 낭용유약(無鉛系鐵器法廊用釉藥)등 여러가지의 것을 사용할 수 있다. 또 사용운모분말에 대해서는 유리질과 혼합공전해서 600℃정도 이상으로 가열하므로, 이 온도에서 분해하는 것은 사용할 수 없다. 즉 천연운모는 사용불가능하며 합성운모에 한정되고, 합성금불소운모는 가장 적합한 것의 예이다. 다음에 가열가압에 의해 형성된 절연물(3)에 대해서는 이것을 구성하는 유리질의 전위온도 이하의 열팽창수축계수가 제1의 관상부

다음에 성형형, 관상부재 및 예비성형체의 가열온도의 관계이지만, 성형형의 온도는 원료유리의 전위온도에 밀접하게 관계한다. 즉 전위 온도보다도 지나치게 높을 경우에는 가압성형시에 절연물이 성형형에 밀착하여 이형이 곤란해질 염려가 있으며, 지나치게 낮으면 저밀도부분을 형성할 염려가 있어서 전위온도보다 약간 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 또한 탈압분해(脫壓分解)시의 온도는 전위온도보다 낮을 것이 필수조건이 되므로, 이 점도 고려해서 온도성질을 하는 것이 중요하다. 제1 및 제2의 관상부재의 가열해야 할 온도는 후술하는 예비성 형체의 가열온도와 밀접하게 관계된다. 유리질의 전위온도보다 높은 온도라면 저밀도부분을 형성할염려는 없지만, 예비성형체의 온도보다 너무나 낮을 때에는 예비성형체의 온도를 저하시켜 그 점도(粘度)를 상승시키게 되므로, 그 유동성이 나빠져서 균일한 충전(充塡)이 곤란해진다 또 지나치게 높으며 쇠장식자체의 기계적강도가 저하해서, 변형의 위험성이 나타나므로 바람직하지 못하며, 실제로는 예비성형체의 가열온도보다 약간 낮게 하는 것이 바람직하다. 다음에 예비성형체의 온도인데, 본질적으로는 사용하는 유리질의 연화온도에 직접관계되며, 철기법랑유약을 사용할 때에는 이 함유비율과도 관계가 있지만 일반적으로 법랑소성(燒成)온도가 대체적인 표준이 되며 800℃∼850℃가 되는 일도 있다.

다음에 마이카분말의 배합비인데, 특성 및 성형조건에 관련되며, 중요한 요인인 유리질의 배합비가 증가하면 가압성형시의 유동성이 양호해지고, 성형이 용이해지지만, 반면 특성중 기계적강도가 저하하거나 금이 가거나 또는 쇠장식받이(8)와 밀착해서 이형이 곤란해지는 일이 있으며, 감소하면 균일한 성형이 곤란해지는 따위의 경향이 나타나며, 실제로는 용량비로 해서 30∼50%의 범위가 가장 적합하다.

상기와 같이 해서 성형을 완료한 것은, 필요에 응해서 기계가공을 실시하는 것이 가능하며, 이 공정을 거쳐서 제조를 완료한다.

본원 발명으로 이루어진 중공절연이음매는 제1도에 나타낸 종래품과는 구조가 본질적으로 다르다. 즉 연면절연특성을 유지하는데 필요한 절연물이 장착쇠장식의 양단에 직선상으로 존재하지 않기 때문에 성형상의 문제는 완전히 해결되고, 필요로 하는 연면절연길이가 용이하게 얻어지겠금 되었다. 또 도관 등과의 접속부분을 양단부(4a),(5a)에 설치할 수 있기 때문에, 접속이 매우 용이하게 실시할 수 있다고 하는 커다란 측장(特長)을 구비하고 있으며, 종래품의 결합은 완전히 제거할 수 있었다.

또한 본원 발명의 중공절연 이음매를, 비동냉각장치에 사용할 경우, 절연물(3)이 프론(Freon

)등의 냉각매체와 직접 접촉하는 구조로 되어 있지만, 이것은 종래품과 같은 조건이다. 종래품구조의 경우, 연면절연길이의 구성에 관계하고 유리질을 자유로이 선택하는 것은 매우 곤란하며, 현실로는 연계의 저융점유리에 한정되어 있었다. 그런데 본원 발명의 경우, 성형시 가압에 의해 가열상태의 예비성형체 자체를, 장거리에 걸쳐서 유동시킬 필요가 없기 때문에 유리질의 선택범위는 철기용법랑유약 정도의 연화온도까지 확대되었다. 내식성(耐蝕性)에 대해서도 사용매체의 특성에 응해서 가장 적합

또, 본원 발명의 상기 제조방법의 실시예에서는 기본적인 구조품을 대상으로 설명했지만, 제4도에 나타낸 바와 같이 제1의 관상부재(4) 및 제2의 관상부재(5)에 클러부(collat部)(41),(42) 및 (51)을 설치함으로써 절연물에 가해지는 외부로부터의 기계적충격에 의한 결함의 현상들을 방지하는 것도 용이하며, 실용적으로 커다란 유용(有 用)요소를 발휘하게 된다. 이 경우, 제조조건적으로는 본질적으로는 거의 문제가 없으며, 이 용자축에 있어선 매우 바람직한 것이며 그 실용효과는 매우 크다. 이 외에 관상부재(4),(5)의 절연부(3)와 접하는 부분의 주면에 요철부(凹凸部)를 형성하고, 계합부를 설치하는 등 적절하게 변경할 수 있음은 물론이다.

제5도는 본원 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다. 이 실시예에서는 제1의 관상부재(4)는 중공부(16)의 방향에 대해서 내경 및 (51)의 경이 균일하지는 않다. 그리고 내경의 커다란 요부(凹部)(51)를 형성하고 있다. 한편, 제2의 관상부재(5)는 상기 제1의 관상부재(4)에 합입되는 측의 단부내면에 요부(51)를 형성하고 있다. 상기와 같이 구성된 중공절연이음매는 중공부(16)의 단면적을 실질적으로 균일하게 할 수 있다고 하는 이점을 지닌다.

다음에 상기 제5도에 나타낸 실시예품의 제조예를 제6도에 의거하여 설명한다. 도면에 있어서(40)은 제의 관상부재를 형성해야 할 제1의 쇠장식,(50)은 제2의 관상부재를 형성해야 할 제2의 쇠장식이다. (71)은 할벽(割壁), (72)는 틀, (17)은 압금, (18)은 가압금이다. (19a),(19b)는 유지기구이며, 압금(17)에 의해 제2의 쇠장식(50)을 유지할 수 있도록 되어 있다. 그 외의 부호는 상기 실시예와 같으므로 설

다음에 실제의 기밀절연이음매의 제조예를 공정에 따라 상세히 설명한다. 먼저 예비성형체(15)는 pbo : 1.0, B₂O₃: 0.4, AIF₃: 0.2의 몰비로 구성한 유리를 200메쉬로 분쇄한 것으로 이루어진 유리질 55중량%와, 합성금불소운모의 60∼200메쉬의 분말 45중량%를 혼합하고, 이 원료 260g 칭취(稱取)하여 도시하지 않은 내경 40mmø의 금형(金型)을 사용하여 전압력 7톤으로 가합해서 외경 41mmø높이 25mm의 원통상으로 형성한 다음, 120℃의 건조기에 2시간 유지하고 수분을 제거해서 작성했다.

성형형은 제6a도에 나타낸 바와 같이 외경 50mmø의 쇠장식받이(8)를 할벽(71)내에 수납시키고, 틀(72)을 씌워서 조립한다. 압금(17)은 틀(72)위에 놓고 도시하지 않은 가열장치를 사용해서 각각 300℃로 가열한다. 제1의 쇠장식(40) 및 제2의 쇠장식(50)은 550℃로, 또 예비성형체(15)는 600℃로 각각 가열한다.

가열이 완료되면, 제6a도에 나타낸 바와 같이 먼저 제1의 쇠장식(40)을 성형형내에 삽전하고, 다음에 예비성형형(15)을 제1의 쇠장식(40)위에 삽전하며, 다음에 압금(17)에 지지기구(19a)(19b)에 의해 제2쇠장식(50)을 유지시켜서 삽전한다. 삽전이 완료되면 즉시 가압금(18)을 사용해서 압금(17)과 제2의 쇠장식(50)을 유지시켜서 삽전한다. 삽전이 완료되면 즉시 가압금(18)을 사용해서 압금(17)과 제2의 쇠장식(50)을 전압 40톤의 압력으로 가압하고, 제6도(B)에 나타낸 상태로 한다. 성형품진체를 320℃까지 냉각하고, 압형을 분해해서 성형품을 꺼내서 성형을 완료한다.

상기 실시예에서는 제2의 쇠장식(50)을 압금에 유지시켜, 상면을 동일 위치로

또한 예비성형체(15)의 온도하강을 피하기 위해서 그 외경규격은 틀(71)의 내경규격보다 가늘게 해두고 삽전시서 틀(71)과 접촉하지 않도록 해야 한다는 것은 앞에서 설명한 실시예와 마찬가지이다.

상기와 같이 해서 성형을 완료한 것은 제1의 쇠장식(40), 점연물(3) 및 제2의 쇠장식(50)의 중앙부에 중공부(16)를 기계가공 등 공지의 종래 기술에 의해 천공하고, 절연물의 외주면을 마무리해서 제조를 완료한다. 또한 이 실시예의 경우, 예컨대 제1의 쇠장식(40)과 제2의 쇠장식(50)의 위치를 반대로 하고, 또는 제7도에 나타낸 바와 같이 각 쇠장식에 미리 중공부(16)의 일부(161)를 천공해 두어, 성형후의 천공작업을 용이하게 할 수도 있다. 또 쇠장식의 형상도 도시한 것에 한정되지 않으며, 외주면에 요철이나 클럭등을 설치한 것이라도 본원 발명의 방법을 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면 연면 절연거리를 용이하게 길게 할 수 있으므로 절연특성이 양호하고, 더구나 내열충경성 등에 뛰어난 중공절연이음매를 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 도면에 표시하고 본문에 상술한 바와 같이 가열상태로 유지된 성형틀 내에 가열된 제1의 관상부재(4)를 수용하는 공정, 상기 제1의 관상부재의 안쪽규격보다도 작은 바깥규격을 갖는 가열된 제2의 관상부재(5)를 상기 제1의 관상부재의 일단부에 간극부(間隙部)를 형성해서 삽입하는 공정, 소정형성으로 성형되고 가압력을 받음으로써 상기 간극부를 포함한 상기 제1 및 제2의 관상부재의 내외부의 소정부주면에 따라서 유동하고 상기 제1 및 제2의 관상부재르 밀봉고착하는 동시에 상기 제1 및 제2의 관상부재의 내부 및 외부에 있어서의 이들 관상부재 상호의 연면절연 거리를 유지하는 절연재를 형성해야 할 가열된 예비성형체(15)를 상기 성형틀에 수용하는 공정, 상기 제2의 관상부재를 누르는 동시에 상기 예비성형체를 가압하는 공정을 갖춘 것을 특징으로 하는 중공절연이음매의 제조법.

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