WO2022225129A1 - 합성수지관 제조장치 - Google Patents

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    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a synthetic resin tube, and in particular, by rotating an air bracket that sprays cooling air toward the inner surface of the synthetic resin tube while supporting the inner surface of the synthetic resin tube, uniform cooling treatment by cooling air is possible. It relates to a synthetic resin tube manufacturing apparatus capable of manufacturing high-quality synthetic resin tubes.
  • synthetic resin pipes are mainly used for piping materials buried in the ground in consideration of factors such as economic feasibility and workability.
  • the synthetic resin pipe is cooled by extruding a rectangular profile having a hollow inside, and then molten resin is supplied between the profiles while being spirally supplied to the winder, so that the profile is continuously connected integrally to form a smooth synthetic resin pipe. made it possible
  • Patent Document 1 Korean Patent Registration No. 10-0496550 (Registered on Jun. 13, 2005)
  • Patent Document 2 Korean Patent Registration No. 10-1011877 (Registered on Jan. 24, 2011)
  • Patent Document 3 Korean Patent Registration No. 10-1435861 (Registered on August 25, 2014)
  • the present invention is a synthetic resin that is extruded and rotated by discharging air through the air outlet formed in the front of the air fitting while preventing the sagging phenomenon while supporting the inner surface of the synthetic resin pipe, and maintaining the thickness of the synthetic resin pipe at a constant level.
  • the purpose is to provide a synthetic resin pipe manufacturing apparatus capable of manufacturing a high-quality synthetic resin pipe with excellent durability by cooling and molding the pipe and rotating the air bracket to enable uniform cooling through cooling air. have.
  • the present invention forms a plurality of recesses along the air outlet plate of the air bracket to prevent air from stagnating in the clogged space between the air outlet plate and the inner surface of the synthetic resin pipe, and to manufacture a synthetic resin pipe so that it can be exhausted directly to the outside.
  • the purpose is to provide a device.
  • the present invention provides a cooling water storage tank between two tanks for exchanging liquid nitrogen refrigerant, and cooling the cooling water to a predetermined temperature through heat exchange between the refrigerant and the cooling water exchanged in the storage tank, and then supplying it to the cooler of the die
  • a synthetic resin pipe manufacturing apparatus that can be recovered, and can supply cooling air generated during heat exchange to the air bracket side.
  • the present invention can improve the quality through internal air cooling, low temperature and customized cooling temperature control, etc., which not only improves the production speed, but also increases the length of the facility itself due to the long cooling zone for cooling when manufacturing synthetic resin pipes
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a synthetic resin pipe that can significantly reduce the length of the facility itself by solving the existing problem that cannot but be done, and can implement a movable structure that can be mounted on various means of transportation and can be moved.
  • the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a synthetic resin tube that allows the surface of the manufactured synthetic resin tube to be directly ultrasonically inspected and, in particular, to utilize cooling water for cooling treatment of the synthetic resin tube during ultrasonic inspection.
  • Synthetic resin pipe manufacturing apparatus in order to solve the above problems,
  • an extruder for extruding the synthetic resin tube through the hollow molding part so that the hollow part is formed in a spiral shape in the longitudinal direction while slowly rotating the resin supplied from the raw material supply device;
  • an air bracket formed in a cylindrical shape equal to the inner diameter of the synthetic resin pipe in front of the air supply pipe formed inside the extruder to support the inner surface of the synthetic resin pipe that is extruded from the extruder and flows into the cooler of the die;
  • An air discharge plate in which a plurality of air discharge holes are perforated in the disk so that the air discharged through the air hole cools the inner surface of the synthetic resin tube to the outside of the air discharge pipe in front of the air discharge pipe to discharge the hot air;
  • an air supply pipe in which a plurality of air holes are perforated so that air is also discharged to the rear of the air bracket to cool the hollow part of the synthetic resin pipe in which the hollow part is formed while being extruded from the extruder;
  • a rotation driving means for transmitting rotational power to the air supply pipe
  • a plurality of recesses are formed in the air outlet plate to be recessed at equal intervals along the circumference of the outer peripheral surface to discharge hot air to the outside together with the air outlet hole,
  • FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for manufacturing a synthetic resin pipe according to the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a state in which the manufacturing apparatus of the present invention is mounted on a transport means that is moved along the rail;
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a state in which the manufacturing apparatus of the present invention is mounted on a trailer;
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a state in which the manufacturing apparatus of the present invention is mounted on a ship;
  • 5a and 5b are side configuration diagrams for showing synthetic resin tubes of various embodiments
  • FIG. 6 is a side view showing the formation of the concave-convex surface of the synthetic resin tube
  • FIG. 7 is a three-dimensional configuration diagram for showing a recess in the manufacturing apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional configuration view for showing the recess and rotation driving means in the manufacturing apparatus of the present invention
  • FIG. 10 is a block diagram showing a rotation driving means and a cooling water circulation unit
  • FIG. 11 is a configuration diagram of an operating state for showing the movement process of the refrigerant
  • FIG. 12 is a configuration diagram of an operating state for showing a heat exchange process of another embodiment
  • FIG. 13 is a configuration diagram of an operating state for showing a heat exchange process of another embodiment
  • 15 is a cross-sectional and side configuration view for showing the outer and inner guides of the fluid guide member
  • 16 and 17 are block diagrams showing an ultrasound inspection unit according to a second embodiment.
  • the raw material supply device 10 for molding the synthetic resin pipe 50 is formed, and heat is applied to the raw material supplied to the extruder 20 through the raw material supply device 10 through the extruder 20 extended forward. It is configured to be extruded by molding the synthetic resin pipe (50).
  • the front of the extruder 20 is configured with a hollow part 51 inside the hollow forming part 21 configured to form a spiral shape in the longitudinal direction.
  • an air hole 44 is drilled in the rear of the air bracket 41 at the point where the extruder 20 ends. do.
  • the hollow part 51 is molded in the extruder 20 and extended to the inner center of the extruder 20 to cool the inner surface 52 of the extruded synthetic resin pipe 50 with air to the inner center of the die 30.
  • a plurality of air holes 42' are also perforated in front of the air bracket 41 to be inserted.
  • the synthetic resin pipe 50 extruded from the extruder 20 is configured to be guided to the cooler 30a of the die 30, and an air supply pipe 40 in the inner center of the synthetic resin pipe 50 guided to the cooler 30a ) is configured to extend to be inserted into the inside of the extruder (20).
  • the extruder 20 and the die 30 are configured to rotate slowly by receiving the power of the motor M while being heated by the heater, so that the synthetic resin pipe 50 extruded from the extruder 20 has a spiral type in the longitudinal direction. of the hollow part 51 is formed.
  • a cylindrical air fitting 41 is formed in front of the air supply pipe 40 to be the same as the inner diameter of the synthetic resin pipe 50 so that the synthetic resin pipe does not sag while in close contact with the inner surface 52 of the synthetic resin pipe 50 . configured to support
  • an air discharge pipe 42 is formed in front of the cylindrical air bracket 41 so that the air supplied through the air supply pipe 40 can be discharged, and a plurality of air holes 42' are perforated on the outer circumferential surface. .
  • the air discharge plate 43 in which the discharge hole 43' is perforated is configured as a disk.
  • the synthetic resin pipe 50' extruded through the extruder 20 is guided to the cooler 30a of the die 30, and the synthetic resin pipe 50'
  • a plurality of circular projections 45 are formed on the outer circumferential surface of the cylindrical air bracket 41' for supporting the inner surface 52' in a cylindrical shape.
  • the concave portion 53 and the convex portion 54 are formed by the circular protrusions 45 formed on the outer circumferential surface of the air fitting 41' while the air fitting 41' rotates. ) is formed to reinforce the strength of the synthetic resin pipe 50 and to quickly induce the flow rate.
  • the extruder 20 is heated and at the same time it receives the power of the motor M and rotates slowly to extrude the synthetic resin pipes 50 and 50a through the expansion pipe 22 of the extruder 20 .
  • the synthetic resin pipe 50a is a spiral hollow part 51 in the longitudinal direction while slowly rotating through the hollow molding part 21 formed in front of the expansion pipe 22 of the extruder 20. is extruded as it is formed.
  • the air supplied to the air supply pipe 40 formed in the inner central portion of the extruder 20 is discharged through the air hole 44 of the air supply pipe 40 formed in the inside of the extruder 20, and the synthetic resin pipe 50. Cool the hollow part 51 of the.
  • the synthetic resin pipe 50a manufactured in this way can be installed and used as a non-pressure pipe, such as a sewage pipe.
  • the synthetic resin tube 50a is extruded to further form an inner body 52a of a shape surrounding the inner surface 52, so that it can be implemented as a structure as a pressure tube.
  • the synthetic resin pipe 50a which is a pressure pipe, can be installed and used as a water pipe, a gas supply pipe, an oil pipe, and the like.
  • the synthetic resin tube is extruded so that a cross-shaped first supporter 52b is formed in a spiral shape along the longitudinal direction of the tube, or a general fan blade shape as in FIG. 6B.
  • the second support 52c can be extruded to form a spiral shape along the longitudinal direction of the tube and implemented as a pressure tube. have.
  • the configuration of extruding the synthetic resin pipe 50 so that the spiral hollow part 51 is formed in the longitudinal direction in the extruder 20 as described above is a known configuration, and the specific configuration is omitted.
  • the synthetic resin pipe 50 extruded from the extruder 20 is coupled to the front of the extruder 20 and receives power like the extruder 20 and is guided into the cooler 30a of the die 30 which rotates slowly.
  • the inner surface 52 of the synthetic resin tube is cooled so that the outer and inner surfaces are beautifully molded and the synthetic resin tube 50 heated while being extruded does not sag and is molded to a uniform thickness.
  • the air bracket 41 formed in a cylindrical shape is formed in front of the air supply pipe 40 inserted into the inside of the extruder 20, the synthetic resin pipe. While supporting the inner surface 52 of the 50 so as not to sag, the synthetic resin pipe 50 ) to cool the inner surface 52 .
  • an air discharge plate 43 is formed in a circular shape to collect and cool the discharged air.
  • the die (41') using the air bracket 41' using the air bracket 41' according to another embodiment of the present invention, that is, the air bracket 41' in which a plurality of circular protrusions 45 are formed on the outer circumferential surface.
  • the inner surface of the synthetic resin pipe 50 is supported by the circular protrusion 45 formed on the outer surface of the air bracket 41'. Since the concave portion 53 and the convex portion 54 are also formed at 52 , the strength of the synthetic resin pipe 50 ′ can be reinforced, and the flow rate can be quickly induced.
  • the synthetic resin pipe 50 ′ extruded through the extruder 20 may be extruded by separating the hollow molded part 21 formed at the end of the extruder 20 so that the hollow part 51 is not formed.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is mounted and mounted on a transport means 70 or a ship (refer to FIG. 4 ) or a trailer (refer to FIG. 3 ) in which the rail 60 is installed to transport the rail 60 on the site. While directly molding the synthetic resin pipe 50 having the hollow part 51 in the field, it can be installed on the spot.
  • the synthetic resin pipe 50 molding apparatus having the spiral hollow part 51 in the longitudinal direction installed on the trailer can be moved to the site, and the synthetic resin pipe 50 can be directly molded and constructed at the site.
  • the synthetic resin pipe manufacturing apparatus further includes a rotation driving means (90).
  • the rotation driving means 90 is for transmitting rotational power to the air supply pipe 40 , and the air supply pipe 40 disposed in the cooler 30a of the die 30 .
  • driven sprocket 91 coupled to the end; a rotation driving motor 93 having a shaft to which the driving sprocket 92 is coupled; and a rotating belt 94 connecting the driven sprocket 91 and the driving sprocket 92 to each other.
  • the rotation belt 94 is rotated by the rotation drive motor 93, so that the driven sprocket 91 and the air supply pipe 40 to which the driven sprocket 91 and the air supply pipe 40 are coupled are rotated, and also the air supply pipe 40 and The air bracket 41, the air discharge pipe 42, and the air discharge plate 43 formed integrally are rotated together.
  • the air injected is evenly sprayed on the inner surface 52 of the synthetic resin pipe 50.
  • the sprayed air can be combined and moved along the inner surface 52 of the synthetic resin pipe 50 to prevent quality deterioration that may occur due to the temperature difference between the sprayed air, and through this, the synthetic resin of uniform quality
  • the tube 50 may be manufactured.
  • the configuration of the rotation driving means 90 is an example, and it will be possible to variously deform and change within a range that satisfies the conditions for rotating the air supply pipe 40 .
  • the air discharge plate 43 is formed to be concave at equal intervals along the circumference of the outer circumferential surface thereof to discharge the hot air to the outside together with the air discharge hole 43'.
  • a recess 431 is formed.
  • each of the recesses 431 has a semicircular groove structure, and the hot air is discharged to the outside together with the air discharge hole 43'.
  • the hot air may not properly escape due to the clogged space between the inner surface 52 of the synthetic resin pipe 50 and the air discharge plate 43 and may stagnate, and thus the cooling treatment is not performed properly. Since it may not be possible, each of the recesses 431 helps the hot air to be directly exhausted to the outside.
  • the cooling water circulation unit 100 as shown in FIGS. 11 to 13, a hollow first tank 101; a second tank 102 in which the refrigerant is accommodated; a coolant storage tank 103 disposed between the first and second tanks 101 and 102; a circulation pipe body (104) for supplying the coolant stored in the storage tank (103) to the cooler (30a) side of the die (30) and then recovering it to the storage tank (103) side; a flexible (flexible) type first pipe body 105 interconnecting the first tank 101 and the storage tank 103; a flexible second pipe body 106 interconnecting the second tank 102 and the storage tank 103; a relay pipe 107 disposed in the storage tank 103 and interconnecting the first and second pipes 105 and 106; and a tank elevating means 108 for selectively elevating the first and second tanks 101 and 102 up and down.
  • the refrigerant stored in the second tank 102 is preferably liquid nitrogen, but may be substituted with another material capable of cooling the cooling water to an appropriate temperature through heat exchange with the cooling water in addition to liquid nitrogen.
  • first and second tubular bodies 105 and 106 are formed of a flexible tubular structure that can be freely bent and lengthened.
  • a plurality of heat dissipation fins 107a are disposed on the relay pipe 107 in the longitudinal direction thereof, and the heat dissipation fins 170a can increase the contact area with the cooling water, thereby increasing heat exchange efficiency.
  • the tank elevating means 108 is made of a pneumatic cylinder body, the piston end is connected to the lower surface of the tank, the piston is built-in to move the piston up and down by selective air supply, and the piston moves up and down
  • a pillar or auxiliary block that can guide this operation may be further provided.
  • the tank lifting means 108 made in this way is disposed on the lower surfaces of the first and second tanks 101 and 102, respectively, and the operation is controlled by a separate controller.
  • the tank elevating means 108 is driven and controlled by the controller, the first tank 101 rises, and the second tank 102 descends and returns to its original position, so that the refrigerant flows and is stored in the first tank ( 101), it is possible to transfer the refrigerant to the opposite side, that is, to the side of the second tank 102 in which the first refrigerant was stored. As the refrigerant transfer is repeated, the cooling water is cooled.
  • the first and second tanks 101 and 102 are selectively lifted by the tank elevating means 108 to move refrigerant between each other, and the refrigerant passing through the relay pipe 107 and the storage tank ( 103), heat exchange between the recovered cooling water is performed.
  • the cooling water temperature control unit 200 includes, as shown in FIGS. 10 to 12 , a support 201 for supporting an outlet disposed inside the storage tank 103 in the circulation pipe body 104; and a support elevating means 202 for elevating the support 201 up and down.
  • the support 201 is formed of a plate-shaped plate spaced apart from the upper side of the storage tank 103 or a bar-shaped structure that crosses the upper side of the storage tank 103, and the circulation tube body 104 of the outlet is fixedly coupled to the support 201 .
  • the support lifting means 202 includes a pedestal 202a mounted on the outer wall of the storage tank 103, and a screw fastened to the end side of the support 201 through the pedestal 202a. It consists of a 202b and a screw driving part 202c which provides rotational power to the screw 202b.
  • the screw driving unit 202c provides rotational power to the screw 202b by means of cross-shaft gears that are respectively coupled to the lower end of the screw 202b and the shaft of the driving motor to mesh with each other.
  • a fixed support 202d mounted on the outer wall of the storage tank 103 so that the support 201 can vertically reciprocate by rotation of the screw 202b, and the fixed support 202d is inserted into the A guide column 202e that is slid and coupled to the end of the support 201 may be further provided.
  • the vertical position of the support 201 can be adjusted by the support elevating means 202 , and the outlet height of the circulation tube body 104 in the storage tank 103 can be adjusted by this adjustment.
  • the cooling water is cooled by varying the falling time, distance, and spraying range of the coolant sprayed through the outlet of the circulation tube 104 . You will be able to control the temperature.
  • the cooling air supply pipe 300 interconnects the storage tank 103 and the air discharge pipe 42 and supplies the air cooled in the storage tank 103 to the It consists of a tubular structure for supplying to the air discharge pipe 42 side.
  • the storage tank 103 is provided with two or more arranged in a line,
  • the outlet of the circulation pipe body 104 is divided into two or more first circulation branch pipes 104a,
  • Each of the first circulation branch pipe (104a) is disposed inside the two or more storage tanks (103), respectively, the arrangement height of each of the first circulation branch pipe (104a) is different from each other,
  • the inlet of the cooling air supply pipe 300 is branched into two or more supply branch pipes 301 and is connected to each of the two or more storage tanks 103, and the supply of one of the respective supply branch pipes 301 is connected by a distribution port 302. Air of the engine 301 is selected and supplied to the air discharge pipe 42 side,
  • the inlet of the circulation tube body 104 is divided into two or more second circulation branch pipes 104b,
  • Each of the second circulation branches 104b is connected to the bottom side of two or more of the storage tanks 103, respectively, and the second circulation of one of the respective second circulation branches 104b by the circulation distribution port 104c
  • the cooling water of the branch pipe 104b is selected and supplied to the cooler 30a side of the die 30 .
  • the temperature of the coolant and the heat exchanged coolant in each storage tank 103 are different from each other, and cooling water having a different temperature can be selected and used in this way, and the cooling air generated in each storage tank 103 also has a temperature. are different, and it is also possible to select and use cooling air having a different temperature.
  • the cooler 30a can be divided into several vacuum zones, which are divided by the diaphragm 30b of the valve, and a synthetic resin pipe is located at the center of the diaphragm 30b.
  • a hole is formed to allow the passage of 50 to pass, and in particular, the hole is narrower and in close contact with the outer circumferential surface of the synthetic resin pipe 50 so as to block the flow of cooling air between adjacent vacuum zones, Cooling air having a different temperature is supplied to each vacuum zone from each of the supply branch pipes 301 .
  • a high-quality synthetic resin pipe can be produced by appropriately supplying cooling air of different temperatures to each vacuum zone while controlling the temperature of the cooling air.
  • the synthetic resin tube manufacturing apparatus further comprises an ultrasonic inspection unit,
  • the ultrasonic inspection unit may be largely composed of first and second embodiments.
  • the ultrasonic inspection unit 400 of the first embodiment is for the surface inspection of the synthetic resin pipe 50 manufactured past the air discharge plate 43, and the synthetic resin pipe 50 inside ) is located and the cylindrical housing 401 is rotatably disposed about the axis of the synthetic resin tube (50); an ultrasonic sensor 402 fixed to the housing 401, rotating together, and spaced apart from the synthetic resin tube 50; A signal transmission member (with a circular shape surrounding the rotation region of the ultrasonic sensor 402) that is fixedly arranged outside to non-rotate and electrically and mechanically connected to the ultrasonic sensor 402 when the housing 401 rotates.
  • a slip ring 404 for transmitting a signal to and from the ultrasonic sensor 402 and supplying electricity to the ultrasonic sensor 402 through 403); a fluid guide member 405 disposed between the housing 401 and the synthetic resin pipe 40 and guiding the flow of fluid supplied from the outside of the housing 401 to the inside; and a housing driving means 406 for transmitting rotational power to the housing 401 .
  • the fluid inlets 401a for introducing the fluid to the inside are symmetrical on both sides of the ultrasonic sensor 402 as a center.
  • the fluid guide member 405 is disposed on the fluid inlet (401a) side, respectively, the outer surface of the fluid introduced from the fluid inlet (401a) toward the ultrasonic sensor 402 toward the distance from the housing 401 This gradually increases and the inner surface has a structure in which the distance from the ultrasonic sensor 402 to the synthetic resin tube 50 is gradually decreased toward the spaced gap side from the synthetic resin tube 50 .
  • the fluid guide member 405 is provided with a plurality of linear outer guides 405a protruding while radially disposed along the outer circumferential surface of the fluid guide member 405 based on the center of the fluid guide member 405, and the The fluid guide member 405 is provided with a plurality of linear inner guides 405b protruding while radially disposed along the inner circumferential surface of the fluid guide member 405 with respect to the center of the fluid guide member 405 .
  • the ultrasonic inspection unit 400 has a supply pipe body 407 for supplying cooling water to the fluid inlet 401a branched from the circulation pipe body 104 located at the outlet side of the storage tank 103 . ) and a recovery pipe body 408 for recovering the cooling water branched from the circulation pipe body 104 located on the inlet side of the storage tank 103 and supplied into the housing 401 is further provided.
  • the ultrasonic inspection unit 400 is an inspection unit using ultrasonic waves to inspect the surface of the synthetic resin tube 50 while rotating around the synthetic resin tube 50, the ultrasonic sensor 402 and the synthetic resin tube 50.
  • a fluid such as water, may be used as a contact material between the surfaces of the surfaces.
  • cooling water recovered after being supplied to the die 30 is used as described above.
  • the housing driving means 406 includes a driving motor 406a, a first sprocket 406b coupled to one side of the housing 401, and a second sprocket 406c coupled to a shaft of the driving motor 406a. ), and a drive belt 406d interconnecting the first and second sprockets 406b and 406c, which is an example and may be varied within a range that satisfies the conditions for rotating the housing 401. It will be subject to change and change.
  • the ultrasonic sensors 402 may be arranged in an even number such as two at an interval of 180 degrees, four at intervals of 90 degrees, and six at intervals of 60 degrees in order to balance the rotation by rotation.
  • the ultrasonic sensor 402 is rotated about the axial direction of the synthetic resin tube 50 in order to inspect the appearance of the moving synthetic resin tube 50. Accordingly, the ultrasonic sensor 402 is located on the synthetic resin tube 50. The surface is inspected in an oblique direction.
  • the number of ultrasonic sensors 402 or the rotational speed of the ultrasonic sensors 402 should be increased in order to inspect all surfaces of the synthetic resin tube 50 without missing parts by the ultrasonic sensors 402 .
  • the housing 401 and the surface of the synthetic resin tube 50 are spaced apart from each other, and preferably filled with a fluid, in particular, between the ultrasonic sensor 402 and the surface of the synthetic resin tube 50, interference with other members It must be filled with only fluid.
  • the fluid guide member 405 serves to guide the fluid flowing in from the fluid inlet 401a) to be filled between the ultrasonic sensor 402 and the surface of the synthetic resin tube 50, and at the same time, the fluid guide It also serves to guide the discharge into the spaced gap between the member 405 and the surface of the synthetic resin pipe 50 .
  • the fluid guide member 405 rotates together with the housing 401 .
  • the fluid guide member 405 is to prevent the generation of bubbles due to the vortex or turbulence of the fluid between the ultrasonic sensor 402 and the surface of the synthetic resin pipe 50, in particular, the above-described outer and inner guides 405a. , 405b) can further prevent the occurrence of air bubbles.
  • the slip ring 404 has a circular shape using a conductive material such as Cu or Al, and a signal transmission member 403 having a predetermined tension is disposed outside the ultrasonic sensor 402 .
  • the signal cutting member 403 is connected to the ultrasonic sensor 402 to transmit an output signal from the ultrasonic sensor 402, while maintaining contact with the slip ring 404 according to the rotation of the ultrasonic sensor 402. will make a rotation
  • a path through which the signal transmission member 403 moves is made of a conductive material, so that a signal can be transmitted, and it is sent to a control device or a processor.
  • the same method may be used to supply electricity to the ultrasonic sensor 402 from the outside.
  • a cooling zone 30c having a larger diameter than that of the synthetic resin pipe 50 is formed on the rear side of the air discharge plate 43 in the cooler 30a of the die 30 .
  • the cooling water introduced into the cooler 30a passes through the cooling zone 30c to finally cool the synthetic resin pipe 50 .
  • the ultrasonic inspection unit 400A of the second embodiment as shown in FIGS. 17 and 18 , an annular support member 400A1 disposed in the cooling zone 30c in a form surrounding the synthetic resin pipe 50; A plurality of ultrasonic sensor units (400A2) provided radially on the inner peripheral surface of the support member (400A1); and two or more relay portions 400A3 disposed radially on the outer circumferential surface of the support member 400A1 to connect the support member 400A1 to the inner circumferential surface of the cooling zone 30c to be spaced apart.
  • the ultrasonic sensor unit 400A2 inspects the external wall of the synthetic resin tube 50 to be inspected for abnormalities such as cracks and damage.
  • the ultrasonic sensor constituting the ultrasonic sensor unit 400A2 is formed at a position radiated in the axial direction of the support member 400A1 or is formed at a position radiated in a direction perpendicular to the axis of the support member 400A1, or these may be a combination of Even when it is formed at a position radiating in the axial direction, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor are radiated in a range forming a predetermined angle, so that the inspection can be performed in all directions.

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Abstract

본 발명은 원료공급장치에서 공급되는 수지를 서서히 회전하면서 길이방향으로 중공부가 스파이럴형으로 형성되게 중공성형부를 통해 합성수지관을 압출하는 압출기; 상기 압출기에서 압출되어 다이스의 냉각기로 유입되는 합성수지관의 내부면을 지지하기 위하여 압출기의 내부에 형성된 에어공급관의 전방에는 합성수지관의 내경과 동일하게 원통형으로 형성되는 에어금구; 상기 에어금구의 전방으로 합성수지관의 내부면을 냉각하기 위하여 에어공이 다수 형성된 에어토출관; 상기 에어토출관의 전방에는 에어공을 통해 토출된 에어가 합성수지관의 내부면을 냉각하면서 발생하는 열풍을 외부로 배출할 수 있게 에어배출공이 원판에 다수 천공된 에어배출판; 상기 압출기에서 압출되면서 중공부가 형성되는 합성수지관의 중공부를 냉각할 수 있게 에어금구의 후방에도 에어가 배출되도록 에어공이 다수 천공된 에어공급관; 및 상기 에어공급관에 회전동력을 전달하는 회전구동수단;으로 이루어져, 상기 회전구동수단에 의해 상기 에어공급관 및 이와 일체로 형성된 상기 에어금구, 에어토출관, 에어배출판이 함께 회전하게 되도록 구현함으로써, 내구성이 뛰어나면서 고품질의 합성수지관을 제조할 수 있도록 한 합성수지관 제조장치에 관한 것이다.

Description

합성수지관 제조장치
본 발명은 합성수지관 제조장치에 관한 것으로, 특히 합성수지관의 내부면을 지지하면서 합성수지관의 내부면을 향해 냉각 에어를 분사시키는 에어금구를 회전시킴으로써, 냉각 에어에 의한 균일한 냉각 처리가 가능하도록 하여 고품질의 합성수지관을 제조할 수 있도록 한 합성수지관 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 지반에 매설되는 배관재는 경제성과 작업성 등의 요소를 고려하여 합성수지관을 주로 사용하고 있다.
상기 합성수지관은 내부에 중공을 갖는 사각형의 프로파일을 압출하여 냉각시킨 후 와인더장치에 나선형으로 공급하면서 프로파일의 사이에 용융된 수지를 공급하여 프로파일이 연속해서 일체형으로 연결되어 평활한 합성수지관을 성형할 수 있도록 하였다.
그러나 이러한 종래의 이중벽 합성수지관은 토압이나 외압에 약하고, 외부의 온도 변화에 따라서 프로파일 사이를 연결하는 수지와의 결합력이 약화되어 분리되는 현상이 자주 발생하게 되므로 제품에 대한 신뢰성을 저하하는 원인이 되었다.
또한 이러한 결점을 방지하기 위하여 사각형의 프로파일 내부에 다양한 형상의 보강대를 일체형으로 압출 성형하는 것이 제안되어 강도가 약간 향상되기는 하였으나, 강도가 향상되는 만큼 원료의 소모량이 20～30% 더 소모되므로 큰 효과를 보지 못하였다.
이에 최근에는 내부에 중공을 일정한 간격으로 갖도록 보강벽을 세운 합성수지관이 제안되었으며, 이러한 종래의 합성수지관은 압출하면서 성형하게 되므로 PVC와 같이 냉각이 잘되는 원료를 사용하는 경우에는 가능하였으나, PE와 같이 냉각이 잘되지 않는 경우에는 성형속도가 매우 느려 생산성이 떨어지고 생산과정에서 중공이 제대로 성형되지 않고 내경으로 처지는 현상이 발생한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 문헌 1. 대한민국 특허등록 제10-0496550호 (2005.06.13.등록)
(특허문헌 2) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-1011877호 (2011.01.24.등록)
(특허문헌 3) 문헌 3. 대한민국 특허등록 제10-1435861호 (2014.08.25.등록)
본 발명은 합성수지관의 내부면을 에어금구가 지지하면서 처짐 현상을 방지하고, 합성수지관의 두께를 일정하게 유지되도록 함과 동시에 에어금구의 전방에서 형성된 에어토출구로 에어를 토출시켜서 압출되어 회전하는 합성수지관을 냉각하여 성형하도록 하고, 또한 에어금구를 회전시켜 냉각 에어를 통한 균일한 냉각 처리가 가능하도록 함으로써, 내구성이 뛰어난 고품질의 합성수지관을 제조할 수 있도록 한 합성수지관 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은 에어금구의 에어배출판을 따라 다수의 리세스를 형성시켜 에어배출판과 합성수지관의 내부면 간의 막힘 공간에서 에어가 정체되는 것을 방지하고 바로 외부로 배기될 수 있도록 한 합성수지관 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러 본 발명은 액체질소의 냉매를 서로 교환하는 두 탱크 사이에 냉각수 저장탱크를 마련하고, 이 저장탱크 내로 서로 교환되는 냉매와 냉각수 간의 열교환을 통해 냉각수를 일정 온도로 냉각시킨 후 다이스의 냉각기로 공급 및 회수할 수 있도록 하며, 열교환 시 발생하는 냉각 에어를 에어금구 측으로 공급할 수 있도록 한 합성수지관 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또 아울러 본 발명은 내부 에어 냉각, 저온 및 맞춤 냉각 온도 제어 등을 통해 품질을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 생산속도 향상은 물론, 합성수지관 제조 시 냉각을 위한 냉각존이 길어 설비 자체의 길이가 상당할 수밖에 없는 기존 문제를 해결함에 따라 설비 자체의 길이를 대폭 줄일 수 있고, 이로 인해 여러 이동수단에 탑재하여 이동할 수 있는 이동형 구조의 구현이 가능한 합성수지관 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또 아울러 본 발명은 제조되어 나온 합성수지관의 표면을 바로 초음파 검사할 수 있도록 하고, 특히 초음파 검사 시 합성수지관에 대한 냉각처리용 냉각수를 활용할 수 있도록 한 합성수지관 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치는,
원료공급장치에서 공급되는 수지를 서서히 회전하면서 길이방향으로 중공부가 스파이럴형으로 형성되게 중공성형부를 통해 합성수지관을 압출하는 압출기;
상기 압출기에서 압출되어 다이스의 냉각기로 유입되는 합성수지관의 내부면을 지지하기 위하여 압출기의 내부에 형성된 에어공급관의 전방에는 합성수지관의 내경과 동일하게 원통형으로 형성되는 에어금구;
상기 에어금구의 전방으로 합성수지관의 내부면을 냉각하기 위하여 에어공이 다수 형성된 에어토출관;
상기 에어토출관의 전방에는 에어공을 통해 토출된 에어가 합성수지관의 내부면을 냉각하면서 발생하는 열풍을 외부로 배출할 수 있게 에어배출공이 원판에 다수 천공된 에어배출판;
상기 압출기에서 압출되면서 중공부가 형성되는 합성수지관의 중공부를 냉각할 수 있게 에어금구의 후방에도 에어가 배출되도록 에어공이 다수 천공된 에어공급관; 및
상기 에어공급관에 회전동력을 전달하는 회전구동수단;
으로 이루어져,
상기 회전구동수단에 의해 상기 에어공급관 및 이와 일체로 형성된 상기 에어금구, 에어토출관, 에어배출판이 함께 회전하게 되고,
상기 에어배출판에는 이의 외주면 둘레를 따라 등간격으로 요입되게 형성되어 상기 에어배출공과 함께 열풍을 외부로 배출하게 되는 다수의 리세스가 형성되며,
상기 에어배출판을 지나 제조된 합성수지관의 표면 검사를 위한 초음파검사유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 합성수지관 제조장치는,
내구성이 뛰어나면서 고품질의 합성수지관을 제조할 수 있고, 냉각수 순환 및 온도 조절이 가능하며, 열교환 시 발생하는 냉각 에어를 합성수지관에 대한 냉각 처리에 사용할 수 있도록 한 가장 큰 효과가 있다.
또 초음파 검사 시 합성수지관에 대한 냉각처리용 냉각수를 활용할 수 있도록 한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 제조장치가 레일을 따라 이동되는 이송수단에 탑재된 상태를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 제조장치가 트레일러에 탑재된 상태를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 제조장치가 선박에 탑재된 상태를 나타낸 구성도,
도 5a 및 도 5b는 다양한 구현예의 합성수지관을 보여주기 위한 측면 구성도,
도 6은 합성수지관의 요철면 형성을 보여주기 위한 측면 구성도,
도 7은 본 발명의 제조장치에서 리세스를 보여주기 위한 입체 구성도,
도 8은 본 발명의 제조장치에서 리세스 및 회전구동수단을 보여주기 위한 일부 단면 구성도,
도 9는 돌기를 보여주기 위한 일부 단면 구성도,
도 10은 회전구동수단 및 냉각수순환유닛을 보여주기 위한 구성도,
도 11은 냉매의 이동 과정을 보여주기 위한 작동 상태 구성도,
도 12는 다른 실시예의 열교환 과정을 보여주기 위한 작동 상태 구성도,
도 13은 또 다른 실시예의 열교환 과정을 보여주기 위한 작동 상태 구성도,
도 14는 초음파검사유닛을 보여주기 위한 단면 구성도,
도 15는 유체안내부재의 아우터 및 이너 가이드를 보여주기 위한 단면 및 측면 구성도,
도 16 및 도 17은 제2 구현예의 초음파검사유닛을 보여주기 위한 구성도.
이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치는,
합성수지관(50)을 성형하기 위한 원료공급장치(10)가 형성되고, 상기 원료공급장치(10)를 통해 압출기(20)로 공급되는 원료에 열을 가하여 전방으로 확장된 압출기(20)를 통해 합성수지관(50)을 성형하여 압출하도록 구성한다.
이때 상기 압출기(20)의 전방에는 내부에 중공부(51)가 길이방향으로 스파이럴형이 형성되게 구성하는 중공성형부(21)가 구성된다. 그리고 압출기(20)의 전방으로 압출되는 합성수지관(50)의 중공부(51)를 냉각하기 위하여 압출기(20)가 끝나는 지점의 에어금구(41)의 후방에는 에어공(44)을 천공하여 구성한다.
또한 압출기(20)에서 중공부(51)가 성형되어 압출되는 합성수지관(50)의 내부면(52)을 에어로 냉각하기 위하여 압출기(20)의 내부 중앙으로 연장되어 다이스(30)의 내부중앙에 삽입되는 에어금구(41)의 전방에도 다수개의 에어공(42')을 천공하여 구성한다.
그리고 상기 압출기(20)에서 압출된 합성수지관(50)은 다이스(30)의 냉각기(30a)로 유도되게 구성하고, 냉각기(30a)로 유도된 합성수지관(50)의 내부 중앙부에는 에어공급관(40)이 압출기(20)의 내부로 삽입되게 연장하여 구성된다. 이때 압출기(20) 및 다이스(30)는 가열기에 의해 가열이 되면서 모터(M)의 동력을 전달받아 서서히 회전하도록 구성함으로써, 압출기(20)에서 압출되는 합성수지관(50)에는 길이방향으로 스파이럴형의 중공부(51)가 형성된다.
아울러 상기 에어공급관(40)의 전방에는 합성수지관(50)의 내경과 동일하게 원통형의 에어금구(41)를 형성하여 합성수지관(50)의 내부면(52)과 밀착하면서 합성수지관이 처지지 않게 지지하도록 구성한다.
또한 상기 원통형의 에어금구(41) 전방에는 에어공급관(40)을 통해 공급된 에어가 토출할 수 있도록 에어토출관(42)을 형성하여 외주면으로 다수개의 에어공(42')을 천공하여 구성한다.
그리고 상기 에어토출관(42)의 전방에는 에어공(42')을 통해 토출된 에어가 합성수지관(50)의 내부면(52)을 냉각하면서 발생하는 열풍을 외부로 배출할 수 있게 다수개의 에어배출공(43')이 천공된 에어배출판(43)을 원판으로 구성한다.
상기 본 발명에 대하여 설명되는 원료공급장치, 압출기, 다이스는 도면 전반에 걸쳐 분리되어 있거나 일부 같이 도시하였지만, 실제는 서로 연결된 상태에서 합성수지관을 성형하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예로 도 9에서와 같이, 압출기(20)를 통해 압출된 합성수지관(50')이 다이스(30)의 냉각기(30a)로 유도되어 합성수지관(50')의 내부면(52')을 원통형으로 지지하는 원통형의 에어금구(41') 외주면에는 원형의 돌기(45)를 다수 형성하여 구성한다.
따라서 합성수지관(50')의 내부면(52')에는 에어금구(41')가 회전하면서 에어금구(41')의 외주면으로 형성된 원형의 돌기(45)에 의해 요부(53)와 철부(54)가 형성되어 합성수지관(50)의 강도를 보강함과 동시에 유속을 빠르게 유도할 수 있게 하는 구성이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 합성수지관 제조장치에 대한 실시예를 도 1을 통해 상세하게 설명하면, 원료공급장치(10)에서 원료가 공급되면, 압출기(20)를 통해 원료가 공급된다.
이때 압출기(20)는 가열됨과 동시에 모터(M)의 동력을 전달받아 서서히 회전하면서 압출기(20)의 확장관(22)을 통해 합성수지관(50, 50a)을 압출하게 된다.
도 5의 A에서와 같이, 상기 합성수지관(50a)은 압출기(20)의 확장관(22) 전방에 형성된 중공성형부(21)를 통해 서서히 회전하면서 길이방향으로 스파이럴형의 중공부(51)가 형성되면서 압출된다. 또한, 상기 압출기(20)의 내부 중앙부에 형성된 에어공급관(40)으로 공급되는 에어는 압출기(20)의 내부에 형성된 에어공급관(40)의 에어공(44)을 통해 토출되면서 합성수지관(50)의 중공부(51)를 냉각시킨다. 이렇게 제조된 합성수지관(50a)은 비(非)압력관인 하수관 등으로 설치 사용할 수 있다.
이때 도 5의 B에서와 같이, 상기 합성수지관(50a)은 상기 내부면(52)을 감싸는 형태의 내측 몸체(52a)가 더 형성되게 압출하여 압력관으로써의 구조로도 구현할 수 있고, 이렇게 구현한 압력관인 합성수지관(50a)은 수도관, 가스공급관, 송유관 등으로 설치 사용할 수 있다.
또 도 6의 A에서와 같이 합성수지관은 내부에 십자 형태의 제1지지체(52b)가 관의 길이방향을 따라 스파이럴 형태로 형성되게 압출하거나, 또는 도 6의 B에서와 같이 일반적인 선풍기 날개 형태의 제2지지체(52c)가 관의 길이방향을 따라 스파이럴 형태로 형성되게 압출하여 압력관으로써의 구조로도 구현할 수 있고, 이렇게 구현한 고압력관인 합성수지관은 강이나 바다 등의 깊은 수면 아래에 설치 사용할 수 있다.
상기와 같이 압출기(20)에서 길이방향으로 스파이럴형의 중공부(51)가 형성되게 합성수지관(50)을 압출하는 구성은 공지의 구성으로 구체적인 구성은 생략한다.
그리고 상기 압출기(20)에서 압출되는 합성수지관(50)은 압출기(20)의 전방에 결합되어 압출기(20)와 같이 동력을 전달받아 서서히 회전하는 다이스(30)의 냉각기(30a) 내부로 유도되어 외부표면과 내부표면을 미려하게 성형함과 동시에 압출되면서 가열된 합성수지관(50)이 처지지 않고 균일한 두께로 성형되게 합성수지관의 내부면(52)을 냉각하게 된다.
즉, 다이스(30)의 냉각기(30a)로 유도된 합성수지관(50)의 내부에는 압출기(20)의 내부에 삽입된 에어공급관(40)의 전방에는 원통형으로 형성된 에어금구(41)가 합성수지관(50)의 내부면(52)을 처지지 않도록 지지함과 동시에, 에어금구(41)의 전방에 형성된 에어토출관(42)의 에어공(42')을 통해 에어가 토출되면서 합성수지관(50)의 내부면(52)을 냉각시킨다.
이때 에어토출관(42)의 에어공(42')을 통해 토출된 에어가 외부로 분산되지 않고 합성수지관(50)의 내부면(52)에 집중적으로 토출되어 냉각효과를 높일 수 있게, 에어토출관(42)의 전방에는 에어배출판(43)이 원형으로 형성되어 토출되는 에어를 모아 냉각할 수 있도록 구성한 것이다.
그리고 상기 에어토출관(42)의 에어공(42')으로 토출된 에어가 합성수지관(50)의 내부면(52)을 냉각하면서 발생하는 열풍은 에어토출관(42)의 전방에 형성된 에어배출판(43)에 다수 천공된 에어배출공(43')을 통해 외부로 배출되는 것이다.
그리고 도 7 및 도 10에서와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어금구(41') 즉, 원형의 돌기(45)를 외주면으로 다수 형성한 에어금구(41')를 이용하여 다이스(30)의 냉각기(30a)로 유도되는 합성수지관(50')의 내부를 지지하게 되면, 에어금구(41')의 외부면에 형성된 원형의 돌기(45)에 의해 합성수지관(50)의 내부면(52)에도 요부(53)와 철부(54)가 형성되게 되므로 합성수지관(50')의 강도를 보강하고, 유속을 빠르게 유도할 수 있게 되는 것이다. 이때 압출기(20)를 통해 압출되는 합성수지관(50')은 중공부(51)가 형성되지 않도록 압출기(20)의 단부에 형성된 중공성형부(21)를 분리하여 압출하면 되는 것이다.
한편, 레일(60)이 설치되어 레일(60) 위를 이송하는 이송수단(70) 또는 선박(도 4를 참조)이나 트레일러(도 3을 참조) 등에 본 발명의 제조장치를 탑재, 장착하여 현장에서 직접 중공부(51)를 갖는 합성수지관(50)을 성형하면서 현장에 즉석에서 설치할 수 있다.
즉, 합성수지관(50)을 설치하기 위한 현장의 옆에 레일(60)을 설치한 후, 레일 위를 이송하는 이송수단(70)에 장착된 합성수지관 제조장치에서 전술한 실시예와 같이 길이방향으로 스파이럴형의 중공부(51)가 형성된 합성수지관(50)을 성형해가면서 현장에 직접 매설하여 간편하면서 보다 빠른 시공이 가능하다.
또한 트레일러에 설치된 길이방향으로 스파이럴형의 중공부(51)를 갖는 합성수지관(50) 성형장치를 현장으로 이동하여 현장에서 직접 합성수지관(50)을 성형하여 시공할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치에 대한 특징 중 하나로서, 회전구동수단(90)을 더 포함한다.
상기 회전구동수단(90)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 에어공급관(40)에 회전 동력을 전달하기 위한 것으로, 상기 다이스(30)의 냉각기(30a) 내에 배치된 상기 에어공급관(40)의 단부에 결합되는 종동스프로켓(91); 구동스프로켓(92)이 결합되어 있는 축을 갖는 회전구동모터(93); 및 상기 종동스프로켓(91)과 상기 구동스프로켓(92)을 상호 연결하는 회전벨트(94)를 포함하여 이루어진다.
결국 상기 회전구동모터(93)에 의해 상기 회전벨트(94)가 회전하게 됨으로써, 상기 종동스프로켓(91) 및 이가 결합된 상기 에어공급관(40)이 회전하게 되고, 또한 상기 에어공급관(40)과 일체로 형성된 상기 에어금구(41), 에어토출관(42), 에어배출판(43)이 함께 회전하게 된다.
따라서 상기 에어공급관(40), 에어금구(41), 에어토출관(42), 에어배출판(43)이 회전하게 되면서 분사되는 에어가 합성수지관(50)의 내부면(52)에 골고루 분사됨은 물론, 분사된 에어가 한데 합쳐져 합성수지관(50)의 내부면(52)을 따라 이동할 수 있어 분사된 에어 간의 온도 차이로 인해 발생할 수 있는 품질 저하를 방지할 수 있고, 이를 통해 균일한 품질의 합성수지관(50)을 제조할 수 있다.
그리고 상기 회전구동수단(90)에 대한 구성은 일예이고, 상기 에어공급관(40)을 회전시킬 수 있는 조건을 만족하는 범위 내에서 다양하게 변형 및 변경 가능할 것이다.
한편, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치에 대한 특징 중 또 하나로서,
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 에어배출판(43)에는 이의 외주면 둘레를 따라 등간격으로 요입되게 형성되어 상기 에어배출공(43')과 함께 열풍을 외부로 배출하게 되는 다수의 리세스(431)가 형성된다.
이때 상기 각 리세스(431)는 반원형의 홈 구조로서, 상기 에어배출공(43')과 함께 열풍을 외부로 배출하게 되는데, 특히 합성수지관(50)의 내부면(52)과의 사이로 열풍을 외부로 배출할 수 있도록 함으로써, 합성수지관(50)의 내부면(52)과 상기 에어배출판(43) 간의 막힘 공간으로 인해 열풍이 제대로 빠져나가지 못하고 정체할 수 있고 이로 인해 냉각 처리가 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로, 상기 각 리세스(431)는 뜨거워진 열풍이 바로 외부로 배기될 수 있도록 도와주게 된다.
한편, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치에 대한 특징 중 또 하나로서, 냉각수순환유닛(100)을 더 포함한다. 상기 냉각수순환유닛(100)은, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 속인 빈 제1탱크(101); 냉매가 수용된 제2탱크(102); 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102) 사이에 배치되는 냉각수 저장탱크(103); 상기 저장탱크(103)에 저장된 냉각수를 상기 다이스(30)의 냉각기(30a) 측으로 공급한 후 상기 저장탱크(103) 측으로 회수하기 위한 순환관체(104); 상기 제1탱크(101)와 상기 저장탱크(103)를 상호 연결하는 플렉시블(flexible)형 제1관체(105); 상기 제2탱크(102)와 상기 저장탱크(103)를 상호 연결하는 플렉시블형 제2관체(106); 상기 저장탱크(103) 내에 배치되고 상기 제1 및 제2 관체(105, 106)를 상호 연결하는 중계관체(107); 및 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102)를 선택적으로 상하 승강케 하는 탱크승강수단(108)을 포함하여 이루어진다.
여기서 상기 제2탱크(102)에 저장되는 냉매는 액체질소인 것이 바람직하나, 액체질소 외에도 냉각수와의 열교환을 통해 냉각수를 적정 온도로 냉각시킬 수 있는 다른 물질로 대체 가능할 것이다.
그리고 상기 제1 및 제2 관체(105, 106)는 자유롭게 구부러지고 길이가 늘어날 수 있는 플렉시블한 관체 구조로 이루어진다.
그리고 상기 중계관체(107)에는 이의 길이방향을 따라 다수의 방열핀(107a)이 배치되는데, 이 방열핀(170a)들은 냉각수와의 접촉 면적을 늘릴 수 있어 열교환 효율을 높일 수 있다.
그리고 상기 탱크승강수단(108)은 피스톤 단부가 탱크 하부면에 연결되고 이 피스톤이 내장되어 선택적 에어 공급에 의해 피스톤을 상하로 진퇴(進退) 동작케 하는 공압실린더본체로 이루어지며, 피스톤 상하 진퇴 동작 시 안정적인 동작을 위하여 이 동작을 안내할 수 있는 기둥이나 보조 블록 등이 더 구비될 수 있다. 이렇게 이루어진 상기 탱크승강수단(108)은 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102) 하부면에 각각 배치되며, 별도의 컨트롤러에 의해 동작 제어된다.
동작 제어에 대한 일예로, 외부 조작 또는 센서 등에 의한 센싱값에 따라 컨트롤러가 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102) 중 제2탱크(102)의 하부면에 배치된 상기 탱크승강수단(108)을 구동케 하여 상승한 제2탱크(102)에서 다른 쪽 제1탱크(101) 측으로 냉매가 흐르게 되고, 이렇게 흐르는 냉매는 상기 중계관체(107)를 지나게 되며, 상기 중계관체(107)를 지나는 냉매와 상기 저장탱크(103)로 회수된 냉각수 간의 열교환이 이루어지도록 냉각수에 대한 적정 온도로의 냉각이 가능하다.
이번엔 컨트롤러에 의해 상기 탱크승강수단(108)이 구동 제어됨에 따라 상기 제1탱크(101)가 상승하게 되고, 또 상기 제2탱크(102)는 하강하여 원위치 됨으로써, 냉매가 흘러 저장된 제1탱크(101)에서 다시 반대쪽, 즉 최초 냉매가 저장되었던 제2탱크(102) 측으로 냉매의 이송이 가능하다. 이러한 냉매 이송이 반복되면서 냉각수에 대한 냉각이 이루어지게 되는 것이다.
따라서 상기 탱크승강수단(108)에 의해 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102)가 선택적으로 승강 동작하면서 서로 간의 냉매 이동이 가능하고, 상기 중계관체(107)를 지나는 냉매와 상기 저장탱크(103)로 회수된 냉각수 간의 열교환이 이루어지는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치에 대한 특징 중 또 하나로서, 냉각수온도조절유닛(200) 및 냉각에어공급관(300)을 더 포함한다. 상기 냉각수온도조절유닛(200)은, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 순환관체(104)에서 상기 저장탱크(103) 내부에 배치되는 출구를 지지하는 서포트(201); 및 상기 서포트(201)를 상하 승강케 하는 서포트승강수단(202)을 포함하여 이루어진다.
이때 상기 서포트(201)는 상기 저장탱크(103) 상부 측에 이격 배치되는 판형의 플레이트 또는 상기 저장탱크(103) 상부 측을 가로지르는 바(bar) 형 구조로 이루어지며, 상기 순환관체(104)의 출구가 상기 서포트(201)에 고정 결합된다.
그리고 도 11에서와 같이, 상기 서포트승강수단(202)은 상기 저장탱크(103)의 외벽에 장착되는 받침대(202a)와, 상기 받침대(202a)를 지나 상기 서포트(201) 단부 측에 체결되는 스크루(202b)와, 상기 스크루(202b)에 회전 동력을 제공하는 스크루구동부(202c)로 이루어진다.
특히 상기 스크루구동부(202c)는 상기 스크루(202b) 하단과 구동모터의 축에 각각 결합되어 서로 맞물리는 교차축 기어에 의해 상기 스크루(202b)에 회전 동력을 제공한다.
아울러 상기 스크루(202b) 회전에 의해 상기 서포트(201)가 상하로 수직왕복운동을 할 수 있도록 상기 저장탱크(103) 외벽에 장착되는 고정받침대(202d)와, 이 고정받침대(202d)에 삽입되어 슬라이딩 되며 상기 서포트(201) 단부에 결합되는 가이드기둥(202e)이 더 구비될 수 있다.
따라서 상기 서포트승강수단(202)에 의해 상기 서포트(201)의 상하 위치를 조절할 수 있고, 이러한 조절에 의해 상기 저장탱크(103) 내에서 상기 순환관체(104)의 출구 높이를 조절할 수 있다. 결국 상기 순환관체(104)의 출구와 상기 중계관체(107) 간의 거리를 조절함에 따라 상기 순환관체(104)의 출구를 통해 분사된 냉각수의 낙하 시간이나 거리 및 분사범위를 달리하여 냉각수에 대한 냉각 온도를 조절할 수 있게 되는 것이다.
상기 냉각에어공급관(300)은, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 저장탱크(103)와 상기 에어토출관(42)을 상호 연결하고 상기 저장탱크(103)에서 냉각된 에어를 상기 에어토출관(42) 측으로 공급하기 위한 관체 구조로 이루어진다.
결국 냉매와 냉각수 간에 열교환 시 발생하는 차가운 에어를 외부로 배기시키지 않고 이를 상기 에어토출관(42) 측으로 공급함으로써, 합성수지관(50)의 내부면(52)에 대한 냉각에 사용함으로써, 에너지 소비를 줄이고 냉각 효율을 높일 수 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치에 대한 다른 예로서,
상기 저장탱크(103)는 일렬로 나열되게 둘 이상이 구비되고,
상기 순환관체(104)의 출구는 둘 이상의 제1순환분기관(104a)으로 나누어지며,
상기 각 제1순환분기관(104a)이 둘 이상의 상기 저장탱크(103) 내부에 각각 배치되되, 상기 각 제1순환분기관(104a)의 배치 높이가 서로 다르고,
상기 냉각에어공급관(300)의 입구는 둘 이상의 공급분기관(301)으로 분기되어 둘 이상의 상기 저장탱크(103) 각각에 연결되고 분배구(302)에 의해 상기 각 공급분기관(301) 중 하나의 공급분기관(301)의 에어가 선택되어 상기 에어토출관(42) 측으로 공급되며,
상기 순환관체(104)의 입구는 둘 이상의 제2순환분기관(104b)으로 나누어지고,
상기 각 제2순환분기관(104b)이 둘 이상의 상기 저장탱크(103) 바닥 측에 각각 연결되며, 순환분배구(104c)에 의해 상기 각 제2순환분기관(104b) 중 하나의 제2순환분기관(104b)의 냉각수가 선택되어 상기 다이스(30)의 냉각기(30a) 측으로 공급된다.
결국 상기 각 저장탱크(103) 내에서 냉매와 열교환 된 냉각수의 온도가 서로 다르며, 이렇게 서로 다른 온도를 갖는 냉각수를 선택하여 사용할 수 있음은 물론, 상기 각 저장탱크(103)에서 발생한 냉각 에어 또한 온도가 서로 다르며, 이렇게 서로 다른 온도를 갖는 냉각 에어를 선택하여 사용할 수도 있는 것이다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 냉각기(30a)는 여러 진공 존(zone)으로 구분될 수 있는데, 이 구분은 판막의 격막(30b) 등에 의해 구분하고 이 격막(30b)의 중앙에는 합성수지관(50)이 통과될 수 있는 정도의 구멍이 형성되며, 특히 그 구멍이 좀 더 협소하여 합성수지관(50)의 외주면에 밀착됨에 따라 인접한 진공 존(zone) 간의 냉각에어 유동을 차단할 수 있도록 하고, 상기 각 공급분기관(301)으로부터 각기 온도가 다른 냉각 에어가 각 진공 존 별로 공급된다. 냉각에어의 온도를 제어하면서 서로 다른 온도의 냉각에어를 적절히 각 진공 존 별로 공급하여 고품질의 합성수지관을 생산할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 합성수지관 제조장치는 초음파검사유닛을 더 포함하는데,
상기 초음파검사유닛은 크게 제1 및 제2 구현예로 이루어질 수 있고, 이하에서는 제1 구현예의 초음파검사유닛에 대한 도면부호를 '400', 제2 구현예의 초음파검사유닛에 대한 도면부호를 '400A'로 구분하여 사용하기로 한다.
제1 구현예의 초음파검사유닛(400)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 에어배출판(43)을 지나 제조된 합성수지관(50)의 표면 검사를 위한 것으로, 내부에 상기 합성수지관(50)이 위치하고 상기 합성수지관(50)의 축을 중심으로 회전 가능하게 배치되는 원통형의 하우징(401); 상기 하우징(401)에 고정되어 함께 회전하고 상기 합성수지관(50)과 이격되게 배치되는 초음파센서(402); 상기 초음파센서(402)의 회전 영역을 감싸는 원형의 형상으로서 비(非)회전하도록 외부에 고정되게 배치되고 상기 하우징(401) 회전 시 상기 초음파센서(402)에 전기적 및 기계적으로 연결된 신호전달부재(403)를 통하여 사이 초음파센서(402)와의 신호 전달 및 상기 초음파센서(402)로의 전기 공급을 수행하는 슬립링(404); 상기 하우징(401)과 상기 합성수지관(40) 사이에 배치되고 상기 하우징(401)의 외부에서 내부로 공급되는 유체의 흐름을 안내하는 유체안내부재(405); 및 상기 하우징(401)에 회전 동력을 전달하는 하우징구동수단(406);을 포함하여 이루어진다.
이때 상기 하우징(401)에는 상기 초음파센서(402)를 중심으로 양쪽에 유체를 내부로 유입시키는 유체 투입구(401a)들이 대칭되도록 배치된다.
그리고 상기 유체안내부재(405)는 상기 유체 투입구(401a) 측에 각각 배치되고 외측면은 상기 유체 투입구(401a)로부터 유입된 유체가 상기 초음파센서(402) 측으로 갈수록 상기 하우징(401)과의 간격이 점차 증가하고 내측면은 상기 초음파센서(402) 측으로부터 상기 합성수지관(50)과의 이격된 틈 측으로 갈수록 상기 합성수지관(50)과의 간격이 점차 감소하는 구조로 이루어진다.
특히 도 16에서와 같이, 상기 유체안내부재(405)에는 이의 외주면을 따라 상기 유체안내부재(405)의 중심을 기준으로 방사상 배치되면서 돌출된 다수의 선형 아우터가이드(405a)가 형성되고, 또한 상기 유체안내부재(405)에는 이의 내주면을 따라 상기 유체안내부재(405)의 중심을 기준으로 방사상 배치되면서 돌출된 다수의 선형 이너가이드(405b)가 형성된다.
그리고 도 15에서와 같이, 상기 초음파검사유닛(400)에는 상기 저장탱크(103)의 출구 측에 위치한 상기 순환관체(104)로부터 분기되어 유체 투입구(401a)로 냉각수를 공급하기 위한 공급관체(407)와, 상기 저장탱크(103)의 입구 측에 위치한 상기 순환관체(104)로부터 분기되어 상기 하우징(401) 내로 공급된 냉각수를 회수하기 위한 회수관체(408)가 더 구비된다.
상기 초음파검사유닛(400)은 상기 합성수지관(50)의 주위를 회전하면서 상기 합성수지관(50)의 표면을 검사하는 초음파를 이용한 검사 유닛으로서, 상기 초음파센서(402)와 상기 합성수지관(50)의 표면 사이의 접촉물질로 물 등의 유체를 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 상기 다이스(30)로 공급된 후 회수되는 냉각수를 활용한다.
그리고 상기 하우징구동수단(406)은 구동모터(406a)와, 상기 하우징(401)의 일측에 결합된 제1스프로켓(406b)과, 상기 구동모터(406a)의 축에 결합된 제2스프로켓(406c)과, 상기 제1 및 제2 스프로켓(406b, 406c)을 상호 연결하는 구동벨트(406d)로 이루어질 수 있는데, 이는 일예이고 상기 하우징(401)을 회전시키기 위한 조건을 만족하는 범위 내에서 다양하게 변형 및 변경 가능할 것이다.
그리고 상기 초음파센서(402)는 회전에 의한 회전균형을 맞추기 위해서 180도 간격으로 두 개, 90도 간격으로 네 개, 60도 간격으로 여섯 개 등 짝수 개로 배치될 수 있다.
아울러 이동하는 합성수지관(50)의 외관을 검사하기 위해서 상기 초음파센서(402)가 합성수지관(50)의 축 방향을 중심으로 회전하게 되는데, 이에 따라 초음파센서(402)는 합성수지관(50)에 사선방향으로 표면을 검사하게 된다.
이러한 방식으로 상기 초음파센서(402)가 놓치는 부분 없이 합성수지관(50)의 모든 표면을 검사하기 위해서는 초음파센서(402) 개수가 증가하거나 초음파센서(402)의 회전속도가 증가해야 함은 당연하다.
상기 하우징(401)과 합성수지관(50)의 표면 사이는 서로 이격되어 있고, 유체로 채워져 있는 것이 바람직한데, 특히 초음파센서(402)와 합성수지관(50)의 표면의 사이에는 다른 부재와의 간섭 없이 유체만으로 채워져 있어야 한다.
상기 유체안내부재(405)는 유체 투입구(401a))로부터 유입되는 유체가 상기 초음파센서(402)와 합성수지관(50)의 표면 사이에 가득 채워질 수 있도록 안내하는 역할을 수행함과 동시에, 상기 유체안내부재(405)와 합성수지관(50) 표면 사이의 이격된 틈으로 배출되도록 안내하는 역할도 함께 수행한다.
이러한 상기 유체안내부재(405)는 상기 하우징(401)과 함께 회전하게 된다.
아울러 상기 유체안내부재(405)는 상기 초음파센서(402)와 합성수지관(50)의 표면 사이에 유체의 와류 또는 난류 발생에 의한 기포 발생을 방지하기 위함인데, 특히 전술한 아우터 및 이너 가이드(405a, 405b)를 통해 더욱 더 기포 발생을 방지할 수 있다.
그리고 상기 슬립링(404)는 Cu, Al 등의 전도성 물질을 이용하여 원형의 형상을 갖고, 상기 초음파센서(402) 외측에는 소정의 장력을 가지는 신호전달부재(403)가 배치된다.
상기 신호절단부재(403)는 상기 초음파센서(402)에 연결되어 초음파센서(402)로부터 출력 신호를 송출하게 되는데, 초음파센서(402)의 회전에 따라 슬립링(404)과 접촉을 유지하면서 함께 회전을 하게 된다.
상기 슬립링(404)은 신호전달부재(403)가 이동하는 경로가 전도성 물질로 되어 있어 신호 전달이 가능하고, 이를 제어 장치 또는 처리기로 보내게 된다. 외부에서 상기 초음파센서(402)로 전기를 공급하는 것도 마찬가지의 방식을 이용할 수 있다.
한편, 도 17에서와 같이 상기 다이스(30)의 냉각기(30a)에서 상기 에어배출판(43)의 후방 측에는 합성수지관(50) 보다 직경이 큰 냉각존(30c)이 형성된다. 상기 냉각기(30a)로 유입된 냉각수가 상기 냉각존(30c)을 거치면서 합성수지관(50)을 최종적으로 냉각 처리하게 된다.
제2 구현예의 초음파검사유닛(400A)은, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 합성수지관(50)을 감싸는 형태로 상기 냉각존(30c)에 배치되는 환형의 지지부재(400A1); 상기 지지부재(400A1)의 내주면에 방사상으로 구비되는 다수의 초음파 센서부(400A2); 및 상기 지지부재(400A1)의 외주면에 방사상으로 배치되어 상기 냉각존(30c)의 내주면에 상기 지지부재(400A1)를 이격되게 연결하는 둘 이상의 중계부(400A3)를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 초음파 센서부(400A2)가 검사 대상체인 합성수지관(50)의 외벽에 크랙(crack), 파손 등의 이상 유무를 검사한다.
아울러 상기 초음파 센서부(400A2)를 이루는 초음파 센서는 상기 지지부재(400A1)의 축 방향으로 방사되는 위치에 형성되거나 상기 지지부재(400A1)의 축과 수직 방향으로 방사되는 위치에 형성되거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 축방향으로 방사되는 위치에 형성되는 경우라도 초음파 센서로부터 방사되는 초음파는 소정 각도를 이루는 범위로 방사되므로 전방향에 대해 검사를 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "합성수지관 제조장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 원료공급장치(10)에서 공급되는 수지를 서서히 회전하면서 길이방향으로 중공부(51)가 스파이럴형으로 형성되게 중공성형부(21)를 통해 합성수지관(50)을 압출하는 압출기(20);
    상기 압출기(20)에서 압출되어 다이스(30)의 냉각기(30a)로 유입되는 합성수지관(50)의 내부면(52)을 지지하기 위하여 압출기(20)의 내부에 형성된 에어공급관(40)의 전방에는 합성수지관(50)의 내경과 동일하게 원통형으로 형성되는 에어금구(41);
    상기 에어금구(41)의 전방으로 합성수지관(50)의 내부면을 냉각하기 위하여 에어공(42')이 다수 형성된 에어토출관(42);
    상기 에어토출관(42)의 전방에는 에어공(42')을 통해 토출된 에어가 합성수지관(50)의 내부면을 냉각하면서 발생하는 열풍을 외부로 배출할 수 있게 에어배출공(43')이 원판에 다수 천공된 에어배출판(43);
    상기 압출기(20)에서 압출되면서 중공부(51)가 형성되는 합성수지관(50)의 중공부(51)를 냉각할 수 있게 에어금구(41)의 후방에도 에어가 배출되도록 에어공(44)이 다수 천공된 에어공급관(40); 및
    상기 에어공급관(40)에 회전동력을 전달하는 회전구동수단(90);
    을 포함하고,
    상기 회전구동수단(90)에 의해 상기 에어공급관(40) 및 이와 일체로 형성된 상기 에어공급관(40), 에어금구(41), 에어토출관(42), 에어배출판(43)이 함께 회전하게 되고,
    상기 에어배출판(43)에는 이의 외주면 둘레를 따라 등간격으로 요입되게 형성되어 상기 에어배출공(43')과 함께 열풍을 외부로 배출하게 되는 다수의 리세스(431)가 형성되며,
    상기 에어배출판(43)을 지나 제조된 합성수지관(50)의 표면 검사를 위한 초음파검사유닛(400A)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성수지관 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이스(30)의 냉각기(30a)에서 상기 에어배출판(43)의 후방 측에는 합성수지관(50) 보다 직경이 큰 냉각존(30c)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 합성수지관 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 초음파검사유닛(400A)은
    상기 합성수지관(50)을 감싸는 형태로 상기 냉각존(30c)에 배치되는 환형의 지지부재(400A1)와,
    상기 지지부재(400A1)의 내주면에 방사상으로 구비되는 다수의 초음파 센서부(400A2)와,
    상기 지지부재(400A1)의 외주면에 방사상으로 배치되어 상기 냉각존(30c)의 내주면에 상기 지지부재(400A1)를 이격되게 연결하는 둘 이상의 중계부(400A3)
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성수지관 제조장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    속인 빈 제1탱크(101)와, 냉매가 수용된 제2탱크(102)와, 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102) 사이에 배치되는 냉각수 저장탱크(103)와, 상기 저장탱크(103)에 저장된 냉각수를 상기 다이스(30)의 냉각기(30a) 측으로 공급한 후 상기 저장탱크(103) 측으로 회수하기 위한 순환관체(104)와, 상기 제1탱크(101)와 상기 저장탱크(103)를 상호 연결하는 플렉시블(flexible)형 제1관체(105)와, 상기 제2탱크(102)와 상기 저장탱크(103)를 상호 연결하는 플렉시블형 제2관체(106)와, 상기 저장탱크(103) 내에 배치되고 상기 제1 및 제2 관체(105, 106)를 상호 연결하는 중계관체(107)와, 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102)를 선택적으로 상하 승강케 하는 탱크승강수단(108)으로 이루어져, 상기 탱크승강수단(108)에 의해 상기 제1 및 제2 탱크(101, 102)가 선택적으로 승강 동작하면서 서로 간의 냉매 이동이 가능하고, 상기 중계관체(107)를 지나는 냉매와 상기 저장탱크(103)로 회수된 냉각수 간의 열교환이 이루어지도록 하는 냉각수순환유닛(100)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성수지관 제조장치.
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