KR970001020B1 - 융착감지부를 가지는 전자융착식 피팅 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

융착감지부를 가지는 전자융착식 피팅

제1도는 본 발명의 전자융착식 피팅을 도시하는 단면도.

제2도는 본 발명의 피팅에 융착기가 연결된 상태를 도시하는 도면.

제3도는 본 발명의 위치감지기를 도시하는 단면도.

제4도는 종래의 기술을 나타내고 있는 피팅의 단면도.

제5도는 종래 기술이 위치감지기를 통한 피팅 인식을 설명한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피팅 2 : 몸체

3,4 : 피팅콘넥터 5 : 전열선

6,7 : 전열선단자 8 : 온도센서

9 : 센서단자 11,12 : 팽창압력 감지구

13,14 : 위치감지기 15,16 : 파이프

20 : 융착기 21,22,23,24 : 콘넥터

본 발명은 폴리에틸렌재 파이프의 상호 연결 및 분기 접속에 사용되는 전자융착식 피팅에 관한 것으로, 특히 피팅과 파이프의 융착온도 감지 및 융착시 발생하는 수지의 팽창을 감지하는 융착감지부를 가지는 전자융착식 피팅에 관한 것이다.

전자융착식 피팅은 폴리에틸렌 또는 에틸렌을 주체로 한 공중합체를 주원료로 한 가스관 및 상하수도관의 상호 접속 및 분기용으로 개발되었다. 일반적으로 전자융착식 피팅은 접합면 내부에 전열선 또는 발열체를 설치한 폴리에틸렌 성형물로써 연결하고자 하는 폴리에틸렌 파이프를 피팅의 양쪽 끝에 끼우고 피팅의 전열선에 전기를 통과시키면 발생되는 열에 의해 피팅의 접합부 내면과 파이프의 단부외면이 용융 팽창과 압착작용에 의하여 파이프의 융착이 이루어진다.

이러한 전자융착식 피팅을 사용한 파이프의 접합 및 분기에 있어서 과거에는 전력량 조절을 수동으로 실시하여 융착 전력량의 과다공급 및 부족 공급 등이 발생되어 접합부의 융착성능이 균일하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 전자융착식 피팅을 사용하여 파이프의 접합을 실시한 경우 접합부의 검사 방법이 육안에 의한 검사와 접합구간이 기밀유지 시험 외에는 특별한 검사 방법이 없었다.

따라서, 지금까지는 전자융착식 피팅을 사용한 파이프의 접합에 있어 접합부의 성능은 공급되는 전력량에 크게 좌우된다고 생각되어 왔다.

특허공고 제92-2320호에는 전기용융 접속구가 도시되는데, 이것은 제4도와 제5도에 도시되어 있듯이, 피팅(1)은 파이프(10)와의 연결부가 거의 원통형태 본체(2)와 상기 본체(2)의 내면에 나선형으로 매설된 전열선(5)의 양단 부분이 피팅콘넥터(3)(4)의 전열선단자(6)(7)에 연결된 형태를 가지며, 피팅콘넥터(3)(4)의 바닥(37)은 피팅(1)의 크기와 유형 또는 피팅(1)에 공급되는 전력 공급시간에 대한 데이터를 제공하는 특수한 깊이(H)를 갖도록 구성되어 있다. 제5도에 있어, 케이블(55)은 전력제어기를 통해 전원에 연결되어 있다. 제5도에 나타낸 바와 같이 케이블(55)의 하단에는 융착플러그(50)가 연결되어 있고, 융착플러그(50)의 둘중의 하나에는 피팅콘넥터(3)또는(4)의 바닥깊이(H)를 감지할 수 있는 위치감지기(60)를 가지고 있다.

다음으로 피팅(1)에 파이프(10)를 삽입하여 융착되는 과정에 대해서 설명하면 다음과 같다.

첫번째로 피팅(1)에 파이프(10)를 양쪽에서 삽입한다.

두번째로 융착플러그(50)를 피팅콘넥터(3)(4)에 끼우면 위치감지기(60)는 피팅콘넥터(3)또는(4)의 바닥(37)에 닿게 되고 융착플러그(50)를 더 깊이 꽂을수록 위치감지기(60)는 후퇴하며 후퇴해 들어가는 양을 검출하여 피팅콘넥터(3) 또는 (4)의 깊이(H)를 검출한다. 검출된 데이터는 전력제어기에 입력된다. 전력제어기가 피팅(1)의 크기 또는 유형을 식별하거나 전력공급시간을 식별하여 피팅에 공급될 전력량이 결정되면, 결정된 기간 동안 지정된 수준으로 전원으로부터 전열선단자(6)와 (7) 양단에 전력이 공급된다.

세번째로 전열선이 매설된 부분부터 가열된 피팅과 파이프의 융착 경계면은 피팅 내면에 잠재하고 있는 폴리에틸렌의 초기 잔류응력이 이완되어 피팅의 내면 방향으로 폴리에틸렌의 열적 부피 팽창이 이루어진다. 피팅 내면으로부터 발생한 열은 초기에는 피팅과 파이프 사이의 갭에 의해 공기를 통해 파이프로 열전달이 된다. 이후 피팅의 내면과 파이프의 외면이 열적 부피 팽창에 의해 맞닿게 되면 전열선 부분의 온도 상승률은 초기보다 완만한 상태로 된다. 파이프에 충분히 열전도가 이루어지고 그 열이 폴리에틸렌의 용융온도에 이르게 되고 팽창된 폴리에틸렌 수지에 의해 피팅과 파이프 사이에 밀착 압력에 의해 융착이 이루어지게 된다.

네번째로 전력제어기에 의해 지정된 전력공급기간이 완료되면 전력제어기는 전열선에 통전을 정지한다.

다섯번째로, 피팅과 파이프 융착 접합부가 냉각되도록 일정시간 동안 피팅과 파이프를 움직이지 않는 상태로 방치하고, 이 시간이 종료되면 피팅의 피팅콘넥터(3)(4)로부터 전력제어기의 융착플러그(50)를 제거하고 융착과정을 종료시킨다.

상기와 같은 특허공고 제92-2320호의 발명은 피팅에 일체로 성형되어 있는 피팅콘넥터(3)(4)의 깊이(H)를 융착데이타로 전력제어기가 읽어들여 일정시간 동안 전력을 공급하는 시간제어 방식의 융착전력제어 방식을 사용하고 있다.

그러나 피팅과 파이프의 융착부의 접합강도는 지정된 융착전력량의 공급외에 주위온도, 피팅과 파이프의 용융온도, 그리고 피팅과 파이프간의 갭, 피팅과 파이프가 용융하여 팽창된 수지의 밀착 압력, 피팅 양쪽에서의 정확한 파이프의 삽입 등이 많은 영향을 미치게된다.

따라서 주위온도와 관계없이 일정시간 동안 융착전력을 공급하는 시간제어 방식에 있어서, 주위온도가 낮게되면 전열선으로부터 발생된 열량의 부족으로 피팅과 파이프 사이의 접합강도가 양호하지 않게 된다. 또한 주위온도가 높은 경우에는 피팅 및 파이프의 융착온도의 상승으로 수지가 과열에 의한 열경화로 피팅과 파이프 사이의 접합강도가 양호하지 않게 된다.

또 다른 문제점으로 파이프와 피팅간의 갭은 피팅이 생산되는 최대 내경 치수와 파이프의 최소 외경치수가 최대의 갭이라고 할 수 있고, 피팅의 생산되는 최소 내경 치수와 파이프의 최대 내경치수가 최소의 갭이라고 말하고 있다. 이러한 최대와 최소의 갭은 파이프와 피팅을 현장에서 보존하는 상태 등에 의해 더 큰갭이 존재하게 된다.

따라서 갭의 크기에 관계없이 일정시간동안 전력을 공급하는 시간제어 방식에 있어, 파이프와 피팅간에 갭이 큰 경우 피팅측의 전열선으로부터 발생되는 열이 파이프 측으로의 열전달이 늦기 때문에 대부분의 온도상승은 피팅 외면측으로 급격하게 되고 파이프 측으로는 온도가 낮게 되며, 팽창된 수지에 의해 피팅과 파이프 사이에 밀착 압력도 낮게되어 피팅과 파이프 사이의 접합강도가 양호하지 않게 된다. 또는 용융팽창된 폴리에틸렌의 압착만을 중요시하여 계속 전력을 공급하는 경우에는 폴리에틸렌의 특성변화 및 열경화에 의해 접합부의 접합강도가 떨어진다.

접합하고자 하는 파이프를 피팅내에 완전하게 밀어 넣지 않을 경우에는 피팅과 파이프에 용융된 폴리에틸렌이 피팅 중심부의 파이프 틈새로 밀려나와 관경을 막아버릴 우려가 있다.

즉 다시 말해서, 종래에는 전자융착식 피팅에 피팅의 유형 또는 피팅의 전력공급량의 정보를 갖는 코팅부를 피팅 성형시 일체로 성형하여 융착기가 코딩부를 읽어들여 미리 설정된 수준의 전력량을 공급하는 방식을 보여주고 있고, 또한 이와 유사한 방법으로 피팅의 성형시 전력공급시간 또는 규격을 시별할 수 있는 식별저항을 매립하는 방법과 또 다른 방법으로 피팅 표면에 바코드의 정보를 통하여 전력공급시간 또는 규격을 식별하는 방법 등을 사용하여 피팅의 융착전력을 조정하고 있다.

그러나 이러한 방법들은 과거 작업자들이 피팅의 규격 또는 유형을 육안으로 식별하여 융착기에 전력공급량을 설정하던 방식을 융착기가 피팅의 규격 또는 유형을 식별한다는 것 외에는 크게 달라진 것이 없으며, 따라서 시간제어방식의 융착전력제어방법 만으로는 피팅과 파이프의 접합부 성능을 보장할 수 없게 된다.

본 발명의 목적은 피팅과 파이프의 용융 접합에 필요한 전력공급량을 제어하기 위한 수단으로, 수지의 용융온도와 용융된 수지의 밀착압력을 감지하기 위한 온도센서 및 팽창압력 감지구가 설치된 융착감지부를 가지는 전자융착식 피팅을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 하기에 설명한다.

제1도에는 본 발명의 전자융착식 피팅이 단면도로서 도시되는데, 피팅(1)은 원통형의 몸체(2)를 가지며 몸체(2)의 양측 상부에는 피팅콘넥터(3) 및 (4)가 형성되어 있다.

피팅콘넥터(3)에는 몸체(2)의 내부에 감겨진 전열선(5)에 연결된 전열선단자(6)가 돌출되어 있으며 전열선(5)의 다른 단부는 피팅콘넥터(4)의 전열선단자(7)에 연결되어 있다. 또한 피팅콘넥터(3)에는 온도센서(8)의 센서단자(9)가 돌출된다.

온도센서(8)는 피팅의 성형시 일체로 성형되어 몸체(2)에 매설되는데 매설깊이(H)는 피팅이 유형마다 특별히 설계된 깊이를 가지며 온도센서(8)는 센서자신이 가지는 고유저항과 감지되는 열에 비례하여 저항 변화하는 써미스터에 의해 융착작업 전에 있어 주위온도의 감지와 전열선에 의해 용융되는 수지의 용융온도, 그리고 규격마다 다른 고유저항을 사용함으로써 피팅의 유형 또는 규격의 식별을 할 수 있다.

온도센서(8)의 매설깊이의 결정은 정상 상태에서 피팅의 내면과 파이프의 외면 사이의 공차를 폴리에틸렌수지가 용융팽창되어 팽창압력 감지구(11) 및 (12)로 팽창되고, 위치감지기(13)를 통하여 설정된 수준으로 팽창이 감지되었을 때 전도된 온도가 깊이(H) 지점에서 폴리에틸렌의 연화점에 이르는 깊이로 설계된다.

피팅(1)의 몸체(2)의 전열선(5)의 단부상측에는 팽창입력 감지구(11) 및 (12)이 형성되어 팽창압력 감지구(11) 및 (12)은 파이프의 삽입단부에 위치된다.

제2도에는 본 발명의 피팅에 융착기가 연결된 상태가 도시되는데, 피팅(1)의 피팅콘넥터(3) 및 (4)에는 융착기(20)의 콘넥터(21) 및 (22)가 접속되고 피팅(1)의 팽창압력 감지구(11) 및 (12)에는 위치감지기(13) 및 (14)가 설치된 콘넥터(23) 및 (24)가 끼워진다.

제3도에는 본 발명의 위치감지기가 확대되어 도시되는데, 콘넥터(23)에 설치된 위치감지기(13)는 스프링(25)에 의해서 지지되어 있으며 콘넥터(23)가 팽창압력 감지구(11)의 밑바닥에 닿게되고 콘넥터(23)를 깊이 꽂을수록 위치감지기(13)는 후퇴하며 후퇴되어 들어가는 양(H)을 검출하여 융착기(20)에 입력하여 수지의 팽창전의 상태로 인식하도록 한다.

본 발명의 전자융착식 피팅을 사용하여 파이프와 피팅의 적정공차 또는 파이프의 정확한 삽입상태에서 융착되었는지를 판단하는 것은 피팅(1)의 팽창압력 감지구(11) 및 (12)로 팽창되는 폴리에틸렌의 팽창도를 위치감지기(13)가 감지하고, 온도센서(8)로 감지되는 수지의 용융온도와 비교하여 감지하면 파이프와 피팅과의 적정공차 상태 및 파이프의 삽입상태를 확인할 수 있는데 그 확인 과정은 다음과 같다.

피팅(1)을 사용하여 파이프 접합시 피팅(1)에 융착전력을 공급하면 피팅(1)과 파이프는 가열 팽창되어 파이프와 피팅(1)의 갭을 채우게 되고 좀더 시간이 경과하게 되면 피팅표면으로의 열전달로 피팅의 표면에 설치된 팽창압력 감지구(11)와 (12)의 바닥수준까지 열전도가 된 시점에서 피팅의 내면과 파이프의 외면이 수지의 밀착과 팽창압력에 따라 피팅표면의 팽창압력 감지구(11)와 (12)로 폴리에틸렌이 팽창하여 올라오게 된다. 그러나 제2도에 도시된 바와 같이 서로 연결하고자 하는 파이프(15) 및 (16)은 주위온도 또는 보관 상태에서 수축 및 변형이 생길수 있는데 만약 피팅(1)과 파이프(15) 및 (16)이 용융 팽창되어 피팅(1) 내부의 전열선(5)으로부터 피팅의 팽창압력 감지구(11)의 바닥온도가 연화점에 도달하였어도 피팅과 파이프 사이의 갭이 커서 수지의 팽창에도 불구하고 팽창된 수지 사이에서 밀착압력이 이루어지지 않는 경우에는 팽창압력 감지구(11) 또는(12)에서 팽창되는 량이 적거나 없어 위치감지기(13)에서 감지한 변화량이 적게되면 융착기는 갭이 크거나 파이프의 삽입불량으로 판정하여 정상적인 융착이 아닌 것으로 출력하면 된다.

또한, 피팅(1)에 파이프(15) 및 (16)의 삽입이 완전히 이루어지지 않을 경우에는 용융 팽창된 폴리에틸렌수지가 피팅(1)의 팽창압력 감지구(11) 또는 (12)로 팽창되지 않고 피팅중심부의 파이프 단면 사이로 용융 폴리에틸렌이 흘러내려 관경을 막아버릴 수 있는데, 이러한 경우에 있어서도 융착기는 갭 또는 파이프의 삽입불량으로 판정하여 정상적인 융착이 아닌 것으로 출력하면 된다.

따라서, 피팅의 유형에 상응하는 전력공급 범위내에서 피팅표면에 설치된 팽창압력 감지구(11)의 바닥이 연화점에 도달되었는지와 팽창도를 위치감지기(13)에 의해 감지되는 수지의 팽창량을 아날로그량으로 융착기에서 표시하고 융착기의 프로세스에서 온도센서와 비교처리함으로써 피팅의 융착상태, 파이프와 피팅간의 갭 및 파이프의 삽입상태에 따른 융착불량을 가려낼 수 있다.

제2도를 참조하여 본 발명의 전자융착식 피팅(1)의 사용방법을 설명한다.

피팅(1)에 파이프(15) 및 (16)을 삽입하고 피팅(1)의 피팅콘넥터(3) 및 (4)에 융착기(20)에 콘넥터(21) 및 (22)를 접속시키고 피팅(1)의 팽창압력 감지구(11) 및 (12)에 콘넥터(23) 및 (24)를 접속시키면 온도센서(8)는 피팅의 유형과 피팅의 온도를 감지하고 융착기(20)는 콘넥터(21)를 통하여 온도센서(8)의 고유저항에 주위온도에 의한 저항변화값을 읽어들인다.

한편, 융착기(20)는 콘넥터(23) 및 (24)를 통하여 위치감지기(13) 및 (14)의 후퇴량(H)을 검출하여 온도센서(8)의 저항값을 통하여 식별된 피팅의 유형 또는 규격과 팽창압력 감지구(11),(12)내에 삽입된 위치감지기(13)의 후퇴량(H)의 검출값으로 위치감지기가 정상적으로 설치되었는지를 확인하고 피팅의 유형을 식별한 후 융착기(20)의 내부에 미리 설정된 전력공급 레벨 또는 전력공급 기간을 온도센서(8)가 작업 초기에 감지한 주위 온도값으로 보정한후 콘넥터(21)를 통해 공급한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전자융착식 피팅은 온도센서(8)를 통하여 온도센서의 고유저항을 통하여 피팅의 유형 또는 규격을 식별하며 피팅의 융착직전의 주위온도를 감지하여 전력공급량을 조절하고, 융착에 필요한 수지의 용융온도감지를 실시하고, 팽창압력 감지구(11),(12)를 피팅의 파이프 삽입단부 위치에 설치하여 피팅과 파이프 사이의 갭에 의한 영향 또는 비정상적인 파이프 삽입을 감지하여 접합부의 융착성능을 향상시킬 수 있으며 융착접합부의 융착성능을 간접적으로 검사하여 접합성능을 판별할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 피팅(1)은 원통형의 폴리에틸렌 재질의 몸체(2)를 가지며, 몸체(2)의 양측 상부에는 피팅콘넥터(3) 및 (4)가 형성되고, 상기 피팅콘넥터(3)에는 몸체(2)의 내부에 감겨진 전열선(5)에 연결된 전열선단자(6)가 돌출되며, 상기 전열선(5)의 다른 단부는 피팅콘넥터(4)의 전열선단자(7)에 연결되는 전자융착식 피팅에 있어서, 상기 피팅콘넥터(3)에는 온도센서(8)의 센서단자(9)가 돌출되고, 상기 온도센서(8)는 몸체(2)에 매설되며, 피팅(1)의 몸체(2)의 전열선(5)의 단부상측에는 팽창압력 감지구(11) 및 (12)이 형성되게 구성된 것을 특징으로 하는 전자융착식 피팅.
2. 제1항에 있어서, 온도센서(8)의 매설깊이(H)는 피팅의 유형마다 특별히 설계된 깊이를 가지며 정상상태에서 피팅의 내경과 파이프의 외경사이의 공차를 용융된 폴리에틸렌이 충분한 압력으로 압착되었을 때 전도된 온도가 깊이(H)의 지점에서 폴리에틸렌의 연화점에 이르게 깊이가 결정되는 것을 특징으로 하는 전자 융착식 피팅.
3. 제1항에 있어서, 팽창압력 감지구(11) 및 (12)이 파이프의 삽입단부에 위치되어 피팅과 파이프와의 삽입상태를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자융착식 피팅.
4. 제1항에 있어서, 온도센서(8)는 피팅의 성형시 일체로 성형되어 피팅의 온도감지, 규격의 식별 및 과열상태를 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자융착식 피팅.