KR101108225B1

KR101108225B1 - 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR101108225B1
Application number: KR1020110052446A
Authority: KR
Inventors: 허장욱; 홍덕희; 임완주
Original assignee: 주식회사 다산
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-02-08

Abstract

본 발명은 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 냉/난방 매체용 튜브 및 전선 케이블을 단열시키는 폴리에틸렌 발포시 필요한 크기로 사이징하여 팽창에 의한 PVC보호관의 파손을 방지토록 하고, 폴리에틸렌 발포시 사용된 잔여가스를 대기중으로 발포시킴으로써 PVC 보호관 압출시 기포발생을 억제토록 한 일체형 다중배관 제조장치와 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 구성은 전선 케이블과 교정기를 통해 직선화된 냉/난방 매체 공급용 동관을 각각 공급하는 단계와; 이후 예열기로 전선케이블 및 냉/난방 매체 공급용 동관을 예열하는 단계와; 이후 예열 단계를 통해 표면이 승온된 동관과 전선케이블을 가이드 홀이 형성된 제1니플에 통과시켜 위치를 정렬하는 제 1 위치정렬단계와; 상기 제 1 위치정렬단계를 지나면서 위치 정렬된 동관과 전선 케이블의 안쪽으로 폴리에틸렌을 발포하는 단계와; 폴리에틸렌 발포후 사이징 다이를 통해 발포되는 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 단계와; 상기 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절 단계를 거친 폴리에틸렌을 공기중에 노출시켜 이송하여 잔여가스를 제거하는 가스배출단계와; 가스배출단계에서 이송중인 폴리에틸렌의 둘레에 링블로워를 설치하여 공랭시키는 단계와; 공랭단계와 가스배출단계를 지난 폴리에틸렌을 원통관 형태의 제 2 니플을 통해 재차 위치정렬하는 제 2 위치정렬단계와; 상기 제 2 위치정렬단계후 폴리에틸렌 둘레에 제 2 압출기로 PVC를 발포하는 PVC 발포단계와; PVC 발포단계후 주름 성형 장치를 통해서 주름을 형성단계와; 주름형성 단계후 이동식 냉각장치로 통과시켜 실온까지 냉각하는 단계와; 이후 인출기에 의한 다중배관 인출단계를 거친후 권취기로 권취하는 단계 또는 계척기로 절단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 방법 및 이를 수행하는 장치로 구성된 것을 발명의 특징으로 한다.

Description

냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조장치 및 방법{Manufacturing apparatus and method of integral multi pipe for airconditioning system}

본 발명은 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 실내기와 실외기간의 냉매를 공급하고 회수하는 복수개의 공급관(동관) 및 회수관(동관) 그리고 제어용 전선케이블 둘레를 폴리에틸렌으로 발포시켜 서로간의 위치를 일정하게 고정한 상태로 일체화시키고 그 외부를 다시 PVC로 발포하여 코로게이션 형태 배관으로 보호하여 일치시키되, 발포된 폴리에틸렌의 직경을 일정한 크기 이하로 조절하여 팽창에 의한 PVC보호관의 파손을 방지함과 동시에 폴리에틸렌 발포시 발생한 잔여가스를 공기중에 배출하여 PVC발포시 내부 구조에 기포가 없도록 하고, 또한 폴리에틸렌 발포시 위치 정렬된 동관과 전선케이블의 안쪽방향에서 바깥쪽으로 이루어지도록 하여 폴리에틸렌 발포층 내부에 빈공간이 없도록 한 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

건축물의 냉/난방시스템 및 단열배관시스템에서는 냉/난방 매체를 공급하기 위하여 튜브(동관)와 이를 제어하기 위한 원격제어용 전선케이블을 설치한다. 이들 매체공급용 튜브와 원격제어용 전선케이블은 건축물 시공시 슬래브 또는 건축물의 벽에 매설하는데, 단열 및 방수성, 기밀성을 위해서 튜브와 전선 케이블을 단열재로 단열을 하고 튜브와 전선케이블을 보호하기 위해서 외면에 절연 테이프로 감싸거나 보호관으로 된 멀티튜브형태로 주로 사용하고 있다. 여기서 냉/난방용 매체 공급을 위한 튜브의 재질은 일반적으로 동관을 사용하며, 튜브와 전선케이블을 보호하는 보호관은 합성수지 재질로 이루어져 있다.

이하 종래의 튜브와 전선 케이블을 일체화하는 방식을 살펴보면 다음과 같다.

첫 번째로는 튜브와 전선케이블을 절연테이프나 밴드로 묶는 방법이 있다.

두 번째 방식으로 튜브와 전선케이블을 단열용 테이프로 감싼 후 이를 보호하기 위해서 보호관에 밀어 넣는 삽입방식이 있다.

세 번째 방식으로는 튜브와 전선 케이블을 단열용 테이프로 감싼 후 보호관을 길이방향으로 절개하여 안에 절개삽입하는 방식이 있다.

네 번째 방식으로는 튜브와 전선케이블을 두장의 단열용 수지 판 사이에 놓고 압착을 하여 튜브와 전선케이블을 판 형태로 일체화 시킨후 다시 말아서 원형 형태로 성형을 한다. 이후 이를 압출을 하여 외면에 합성수지로 감싸 보호관을 입힌다. 이렇게 만든어진 멀티튜브에 대해서 보호관 표면에 주름을 형성시키는 방식으로 대한민국 특허 출원 제 10-2009-30755호가 있다.

다섯 번째 방식으로는 튜브와 전선케이블에 폴리에틸렌을 발포하여 고정시킨후 폴리에틸렌 주위를 코로게이션 타입 PVC로 입히는 방식으로 대한민국 특허 출원 제 10-2006-16785호가 있다.

상기 종래 기술에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

우선 첫 번째 방식은 튜브와 전선케이블을 절연테이프나 밴드로 묶는 방식은 작업이 더디게 이루어지고 그 마감처리가 정렬되지 못하여 건물주변이 어수선하거나 미려하지 못할 뿐만 아니라 설치작업이 난해하여 부대비용이 많이 드는 문제점이 있다. 특히 실내/실외기의 매개체는 대부분 실외에 그대로 노출된 상태로 설치되므로 예컨대, 겨울철이나 여름철 등과 같이 날씨가 춥거나 더운 경우 실외의 온도차이로 인해 부피가 팽창되거나 수축되면서 자체기능을 상실할 우려가 있을 뿐만 아니라 비나 눈에 의해 부식되는 경우 내장부품의 수명을 단축시킬 우려가 있는 문제점이 있었다.

두 번째 방식인 삽입방식에 대해서 살펴보면, 삽입 방식은 냉/난방용 매체 공급 튜브와 이를 원격제어 할 수 있는 전선케이블를 감싸고 있는 단열재를 보호관의 내부로 밀어 넣는 제조방법이다.

하지만 이와 같은 삽입 방식의 문제점은 보호관의 내부에 굴곡이 있기 때문에 마찰이 심하여 삽입하기가 힘들며, 삽입길이 또한 제한적이라는 것이다.

즉, 마찰을 감소시키고 좀 더 쉽게 삽입시키기 위해서는 단열재와 보호관의 유격을 크게 해야 하지만 이렇게 될 경우 단열재와 보호관이 일체형이 되지 않기 때문에 밴딩 할 경우 단열재와 보호관사이에 슬립이 발생되어 냉/난방 매체 공급용 튜브인 동관에 꺾임이 발생되어 손상될 수 있으며, 또한 보호관의 단열이 제대로 이루어 지지 않는다는 점이다. 이때문에 설치작업이 비효율적이라는 문제점이 있다.

세 번째 방식인 절개 방식은 냉/난방 매체 튜브와 전선 케이블을 길이방향으로 절개한 보호관에 삽입한 후 절개한 부분을 다시 접착시키기 때문에 멀티 튜브를 절곡할 때 보호관의 이음새 부분에서 터지게 돼서 단열성 및 방수성이 저하될 수 있으며, 누전이 발생할 위험이 있는 단점이 있다. 또한 두 번째 삽입방식에서와 마찬가지로 절곡시 보호관 내부의 단열재와 보호관간 슬립이 발생되어 냉/난방매체용 튜브의 꺾임 현상이 발생될 수 있으며, 멀티튜브 제조길이에도 제한적이라는 문제점이 있다.

네 번째 방식인 튜브와 전선케이블을 두장의 단열용 수지 판 사이에 놓고 압착하여 튜브와 전선케이블을 판 형태로 일체화 시킨 후 다시 말아서 원형 형태로 성형한후 압출을 통하여 보호관을 입히는 방식은 상기 두 번째 삽입방식과 세 번째 절개방식의 단점을 보완한 방식이나 이역시 공정 특성상 여러 단점이 있을 수 있다.

구체적으로, 우선 튜브 및 전선케이블을 단열용 수지판 사이에 놓고 압착한 후 원형으로 말아서 성형하기 때문에 두 개의 냉/난방 매체용 튜브와 전선케이블간 간격이 일정하지 않을 수 있어 균일성이 떨어진다는 점이다. 또한 미리 단열용 수지를 절단하거나, 압착, 성형, 압출 등 공정을 개별 라인으로 거치게 되기 때문에 공정이 복잡하고, 생산성이 떨어지는 단점을 지니고 있다.

마지막으로 다섯 번째 방식은 상기한 다른 방식과 대비시 생산성도 좋고 방수성능도 좋지만 내부 단열재인 폴리테일렌의 발포와 외피인 코로게이션 타입 PVC의 발포가 거의 동시에 이루어지고 있어서, 발포 폴리에틸렌의 직경을 일정하게 하는 사이징 문제 때문에 PVC보호관을 입힐때 문제가 있을 수 있다. 물론, 발포 다이에 의해 발포 셀 크기가 조절하게 되도록 개시되어 있으나 발포 다이만으로는 발포를 위한 압력, 온도, 시간제어가 힘들기 때문에 발포 셀 크기가 불균일할 수 있어 정밀한 사이징(Sizing)이 어려울 수 있다. 이 때문에 너무 많은 폴리에틸렌이 PVC내부에 발포되어 충전후 팽창하면서 PVC가 파손될 수도 있다는 문제가 있다.

또한 밀폐 구조하에서 발포가 이루어지는 구조여서 폴리에틸렌 발포시 발생하는 기포의 해결방안이 구체적으로 개시되어 있지 않아 발포시 사용된 가스가 폴리에틸렌 충전층 내부에 잔류할 수 있어 단열이나 내구성 문제 그리고 후속되는 PVC 발포 단계에서 PVC 발포층 내에 유입될 경우 이 역시 내구성을 저해 할 수도 있다는 구조적인 문제점이 있다.

또한 폴리에틸렌 발포시 일체형 배관 성형물의 바깥쪽부터 발포가 이루어짐으로써 바깥이 먼저 냉각되어 내부쪽은 미처 발포되지도 않은 상태인 불완전 발포가 진행될 수도 있다는 문제점이 있다.

또한 코일형태로 감겨져 있던 튜브와 전선케이블을 동시에 공급함으로써 공급매체의 직선화가 해결되지 않아 구불구불한 상태로 공급될 수 있는데, 이 경우 2개의 튜브와 전선케이블이 불규칙한 위치로 공급될 수도 있다는 문제점이 있다.

또한 1차 폴리에틸렌 발포 전단계에 예열단계가 구비되지 않아 동절기 등에 적정 온도보다 낮은 온도에서 발포시 폴리에틸렌 내부에 기포가 발생할 수도 있다는 문제점과,

또한 2차 PVC 발포전단계에 폴리에틸렌 외부의 냉각이 이루어지지 않을 경우 PVC 발포에 의한 외부 직경의 사이징이 발포후 냉각에 따라 적정크기를 유지할 수 없을 수도 있다는 문제점을 가지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 냉/난방 매체용 튜브 및 전선 케이블을 단열시키는 폴리에틸렌 발포시 필요한 크기로 사이징하여 팽창에 의한 PVC보호관의 파손을 방지토록 하고, 폴리에틸렌 발포시 사용되고 남은 잔여가스를 대기중으로 발포시킴으로써 PVC 보호관 압출시 기포발생을 억제토록 한 일체형 다중배관 제조장치와 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폴리에틸렌 발포시 발포지점이 냉/난방 매체용 튜브 및 전선 케이블이 배치된후 안쪽에서 바깥쪽으로 발포되도록 하여 불균일한 발포를 방지함으로써 충전률을 높임과 동시에 잔여가스에 의한 기포발생을 억제토록 한 일체형 다중배관 제조장치와 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉/난방 매체용 튜브 및 전선 케이블을 개별적으로 공급하면서 동관들을 교정기를 통해 직선화후 공급하고, 이후 발포단계에 니플을 통해 냉/난방 매체용 튜브 및 전선 케이블간의 위치가 균일한 간격을 가지게 한 일체형 다중배관 제조장치와 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 폴리에틸렌 발포전에 예열단계를 가지도록 하여 발포온도 조절이 용이하게 하고, PVC 발포전에는 폴리에틸렌 둘레를 일정온도로 공랭시켜 균일한 직경을 가지도록 사이징 함으로써 PVC 발포시 폴리에틸렌 팽창에 의한 불균일한 피복작업이 이루어지는 것을 방지토록 한 일체형 다중배관 제조장치와 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 전선 케이블과 교정기를 통해 직선화된 냉/난방 매체 공급용 동관을 각각 공급하는 단계와;
이후 예열기로 전선케이블 및 냉/난방 매체 공급용 동관을 예열하는 단계와;
이후 예열 단계를 통해 표면이 승온된 동관과 전선케이블을 가이드 홀이 형성된 제 1 니플에 통과시켜 위치를 정렬하는 제 1 위치정렬단계와;
상기 제 1 위치정렬단계를 지나면서 위치 정렬된 동관과 전선 케이블의 안쪽으로 폴리에틸렌을 발포하는 단계와;
폴리에틸렌 발포후 사이징 다이를 통해 발포되는 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 단계와;
상기 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절 단계를 거친 폴리에틸렌을 공기중에 노출시켜 이송하여 잔여가스를 제거하는 가스배출단계와;
가스배출단계에서 이송중인 폴리에틸렌의 둘레에 링블로워를 설치하여 공랭시키는 단계와;
공랭단계와 가스배출단계를 지난 폴리에틸렌을 원통관 형태의 제 2 니플을 통해 재차 위치정렬하는 제 2 위치정렬단계와;
상기 제 2 위치정렬단계후 폴리에틸렌 둘레에 제 2 압출기로 PVC를 발포하는 PVC 발포단계와;
PVC 발포단계후 주름 성형 장치를 통해서 주름을 형성단계와;
주름형성 단계후 이동식 냉각장치로 통과시켜 실온까지 냉각하는 단계와;
이후 인출기에 의한 다중배관 인출단계를 거친후 권취기로 권취하는 단계 또는 계척기로 절단하는 단계로 이루어지되,

상기 폴리에틸렌을 발포하는 단계는, 발포지점을 제 1 니플이 설치된 제 1 압출기의 끝단부에서 연장되게 설치된 복수개의 노즐을 이용하여 동관과 전선 케이블이 이루는 공간의 안쪽 중심부쪽으로 가스 방식으로 발포하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.

삭제

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 예열 단계 온도는 80℃~100℃이고, 폴리에틸렌 발포단계 온도는 140℃ ~180℃이고, 크기조절단계에서 사이징 다이의 온도는 160℃ ~ 200℃이고, 공랭단계 온도는 80℃~100℃로 조절할 수 있다.

본 발명은 다른 실시형태로,

원격제어용 전선 케이블을 송출하는 전선케이블 송출기와;

복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관 각각을 송출하는 동관 송출기와;

상기 각 동관 송출기 후단에서 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관을 직선화하는 각각의 교정기와;

공급된 원격제어용 전선 케이블 및 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관을 예열하는 예열기와;

상기 예열된 동관과 전선케이블을 위치정렬시키는 제 1 니플이 내부에 장치되고, 제 1 니플이 설치된 끝단부에서 연장되게 설치된 복수개의 노즐을 구비하여 폴리에틸렌을 동관과 전선 케이블이 이루는 공간의 안쪽 중심부쪽으로 발포시키는 제 1 압출기와;

제 1 압출기의 끝단과 연접되어 설치되어 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 사이징 다이와;

제 1압출기 및 사이징 다이를 통과한 폴리에틸렌에 포함된 잔여가스가 공기중으로 배출되도록 일정 간격으로 이격되어 설치되고, 내부에 설치된 원통형 제2니플을 통해 폴리에틸렌의 위치를 정렬시킨후 PVC보호관용 PVC를 발포하는 제 2 압출기와;

상기 제 1 압출기와 제 2 압출기 사이에서 이송중인 폴리에틸렌 둘레에 설치되어 공랭시키는 링블로워와;

제 2 압출기 후단에 설치된 주름 성형 장치와;

주름 성형 장치의 후단에 이동식으로 설치되어 PVC 내부에 폴리에틸렌이 충전되고, 폴리에틸렌 내부에 원격제어용 전선 케이블과 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관이 설치된 다중배관을 냉각하는 이동식 냉각장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 장치를 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 예열기는 80℃~100℃로 예열되고, 상기 제 1 압출기의 폴리에틸렌 발포 온도는 140℃ ~180℃이고, 상기 사이징 다이의 온도는 160℃ ~ 200℃이고, 상기 링블로워의 공랭 온도는 80℃~100℃로 조절할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 이동식 냉각장치 후단에는 다중배관을 인출하는 인출기와; 인출된 다중배관을 권취하는 권취기 또는 절단기가 포함하여 구성할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 단열재인 폴리에틸렌 발포제가 균일하게 튜브 및 전선 케이블 주위에 충전될 뿐만 아니라 PVC 보호관과의 밀착성이 좋고 특히 연속적으로 생산이 가능하여 품질이 균일하다는 장점과,

구체적으로 본 발명은 압출기에서 폴리에틸렌 발포시 일체형 배관의 중심부(안쪽)에서 바깥쪽으로 발포가 이루어지도록 함으로써 불균일한 발포를 방지함으로써 충전율을 높임과 동시에 잔여가스에 의한 기포발생을 억제토록 하여 폴리에틸렌의 팽창에 의한 PVC보호관의 터짐과 같은 결함 발생이 현저하게 줄어들어 내구성이 획기적으로 증대된다는 장점과,

또한 폴리에틸렌 발포에 사용된 잔여가스는 이송중 외부로 방출되고 다음 공정에 들어가기 때문에 PVC 보호관 형성 공정에서 기포가 발생하지 않아 고품질의 일체형 다중배관이 생산된다는 장점과,

또한 압출기에 의한 폴리에틸렌 발포시 압출기의 후단에 설치된 사이징 다이에 의해 폴리에틸렌의 직경이 제어되어 폴리에틸렌이 불필요하게 발포되지 않아 원재료의 손실을 절감할 수 있어 사용후 폐기물의 배출이 적어 친환경적이라는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한실시예에 따른 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 장치에 의한 제조단계를 보인 공정도이고,
도 2는 도 1의 A부 상세 단면도이고,
도 3은 니플의 형상을 보인 예시도이고,
도 4는 도 2의 A-A선 단면 예시도이고,
도 5는 도 2의 B-B선 단면 예시도이고,
도 6은 도 2의 C-C선 단면 예시도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 다중배관 제조장치를 보인 평면 예시도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 다중배관 제조장치를 보인 정면 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 다중배관 제조 방법 및 이 제조방법에 사용되는 제조장치를 함께 설명한다.

먼저 원격제어용 전선 케이블(1)과 냉/난방 매체 공급용 동관(2, 3) 각각을 전선케이블(내부에 다수의 전선이 설치됨) 송출기(4) 및 동관 송출기(5, 6)에 적치하여 연속적으로 공급하는 단계를 가진다. 즉, 송출기가 회전하면서 감겨져 있던 전선케이블 및 동관이 풀려 연속적으로 공급되게 된다.

도면에서는 한실시예에 따른 2개의 냉/난방 매체 공급용 동관이 도시되었지만 냉/난방 시스템 종류에 따라 이 숫자는 4개 또는 6개로 구비될 수 있다. 상기 냉/난방 매체 공급용 동관은 코일 형태로 감겨진 후 압출기에 공급될때 구불구불하게 공급되지 않고 직선화 되어 공급되도록 각 동관 송출기(5, 6) 후단에는 각각 교정기(7, 8)가 구비되어 직선화되게 교정된후 공급되도록 구성된다.

상기 교정기(7, 8)는 텐션장치로 교정기(Strander)를 통과하는 동관은 직선으로 교정되게 된다.

상기 동관은 한개는 실내기로 공급되는 냉매의 공급을 위한 관이고, 나머지 하나는 실내기에서 열교환된 후 실외기로 환수되는 냉매의 환수를 위한 관이다.

상기와 같이 개별적으로 공급되던 전선케이블 및 냉/난방 매체 공급용 동관은 교정기 후단에 배치된 예열기를 통과하면서 80℃~100℃사이로 예열하는 단계를 가진다. 이와 같은 예열 단계를 가짐에 따라 후단에서 폴리에틸렌을 발포시 폴리에틸렌의 급격한 냉각을 방지하게 된다. 폴리에틸렌의 발포시 온도와 동관 및 전선케이블의 온도가 너무 차이가 나게 되면 급냉에 따라 폴리에틸렌에 기포가 발생하여 폴리에틸렌 발포층 내에 기포가 발생할 수 있다. 이와 같은 기포 발생은 폴리에틸렌의 충전율을 나쁘게 하여 기포와 기포간에 국부적인 결함이 발생하여 크랙 등이 발생할 수 있다. 특히 여름철보다는 겨울철 등에 동관이나 전선케이블의 표면 온도가 낮을 경우 심각한 문제를 초래할 수 있는데, 본 발명은 예열 단계를 가짐으로써 이와 같은 문제를 해결할 수 있다. 예열 방식은 송풍기를 통해 히터박스에서 생산된 가열된 공기를 원통관이나 사각통관 등과 같은 관구조 내부로 공급하여 이 내부를 통해 이송중인 전선케이블 및 동관의 표면을 승온시키게 구성하면 된다.

상기 예열 단계를 통해 표면이 승온된 동관과 전선케이블은 제 1 니플(10)을 통과하면서 제 1 위치정렬단계를 가진다. 물론 최초에는 동관과 전선케이블을 제 1 니플에 관통시켜 이후 연속적으로 인취기나 권취기에 의해 당겨지면서 위치를 유지토록 한다. 이와 같은 제 1 니플이 구비됨으로 인해 본 발명에 따라 이전 단계에서 예열된 동관과 전선은 압출기의 입구에 장착된 제 1 니플(10)을 통과하여 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)간 간격을 일정하게 유지시킨다. 니플에는 동관 및 전선 케이블이 지나가는 복수개의 가이드 홀(100)이 있어 발포시 동관과 전선이 한쪽으로 쏠리지 않고 간격이 일정하게 유지 시켜주는 역할을 한다.

제 1 위치정렬단계를 지나면서 위치가 정렬된 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)의 안쪽으로 폴리에틸렌(12)을 발포하는 단계를 가진다. 폴리에틸렌은 탄성재질의 단열재로서 굳어지게 되면 단열재 역할 뿐만 아니라 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)을 지지하는 역할도 하게 된다. 물론 단열재로 폴리에틸렌이 아닌 다른 고분자물질을 사용하여 발포할수도 있음은 당연하다. 단지 본 발명은 바람직한 실시예로 폴리에틸렌을 사용하여 설명한다. 폴리에틸렌은 칩이나 분말 형태로 제 1 압출기(11)의 호퍼(112)로 공급된후 가열부를 지나면서 용융되어 유동화된 상태에서 발포가스인 N₂가스와 함께 발포된다. 압출기에 의한 발포방식은 화학발포와 가스발포가 있는데 본 발명에서는 바람직하게 가스발포를 사용한다. 구체적인 압출기의 구성은 통상적으로 많이 사용되는 것이므로 생략하고, 본 발명에서 특이한 구조만 설명한다.

본 발명은 일반적인 압출기와 달리 발포지점을 제 1 니플이 설치된 제 1 압출기(11)의 끝단부에서 연장되게 설치된 복수개의 노즐(111)을 이용하여 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)이 이루는 공간의 안쪽 중심부쪽으로 발포한다. 이때 미도시되었지만 가스 방식 발포를 위해 필요한 N₂가스도 같이 공급되어 발포가 이루어지게 된다. 이와 같은 발포지점을 가짐으로써 발포층 내부에 빈공간이 없어지게 되어 충전율이 좋아지게 된다. 만약 일반적인 압출기처럼 외부에서 발포하여 내부를 채우는 방식을 취하게 되면 외부가 먼저 경화되면서 내부에 폴리에틸렌이 완전히 충전되지 못하는 불완전 충전이 이루어질수 있는데 본 발명은 이와 같은 문제를 사전에 예방하였다. 또한 외부에서 안쪽으로 발포시의 문제점은 잔여가스가 남아 있게 되어 내부 충전율이 저하되고 나중에 이러한 잔여가스에 의해 큰 크기를 가지는 기포때문에 크랙 등이 발생하여 파단되는 문제점이 발생할 수 있어서 내구성이 현저히 떨어질 수 있는데 본 발명은 이와 같은 문제점이 복수개의 노즐(111)을 이용하여 발포지점을 안쪽에서 바깥쪽으로 함으로써 예방하였다.

이때 발포 온도는 140℃ ~180℃ 사이를 유지한다. 이와 같은 온도일때 발포품질이 가장 좋다. 즉, 80℃~100℃사이로 예열된 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)을 감싸 유지하는 효과와 형태를 유지하는 능력 그리고 이후단에서의 크기 조절단계에서 성형시 가장 좋은 결과를 나타내었다.

상기 폴리에틸렌 발포단계가 끝나게 되면 압출기의 끝단과 연접되어 설치된 사이징 다이(13)를 통해 사전에 크기가 형성된 사이징 다이의 직경에 의해 발포되는 폴리에틸렌의 외경 크기가 조절되는 단계를 가진다. 이 단계를 거침으로써 발포된 폴리에틸렌의 직경이 조절되게 된다. 직경 크기 조절시(Sizing)의 온도는 발포온도보다 약간 높은 160℃ ~ 200℃ 사이로 사이징 다이를 가열하여 실시한다. 이와 같이 온도를 높이는 이유는 폴리에틸렌의 좀더 플렉시블하게 하여 가공성을 높이기 위함이다. 도면에서 가열수단은 미도시되어 있지만 금속재질의 사이징 다이에 열을 가하는 히팅 수단이 구비된다.

본 발명에서 가장 중요한 단계가 이 크기 조절단계(사이징 단계)이다. 그 이유는 이러한 사이징 다이가 없으면 압출기만으로는 발포시 직경제어가 어렵기 때문이다. 즉, 발포시의 원하는 직경을 가지기 위한 압력, 온도, 시간제어가 힘들기 때문에 발포 셀 크기가 불균일할 수 있어 정밀한 사이징(Sizing)이 어려울 수 있다. 만약 폴리에틸렌의 직경 크기 제어가 이루어지지 않으면 너무 많은 폴리에틸렌이 발포되어 PVC 내부에 충전되게 되면 폴리에틸렌이 팽창하면서 PVC보호관을 파손될 수 있기 때문이다. 또한 너무 많은 발포시 PVC보호관을 입히는 작업자체도 어려워 공정이 지연되는 문제점이 있다.

상기와 같은 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 단계를 거치면서 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)을 감싸면서 발포된후 사이징 조절된 폴리에틸렌 구조체는 공기중에 노출되어 이송되는 가스배출단계 가진다. 이와 같은 단계를 가짐으로써 폴리에틸렌 발포시 사용하고 남은 발생한 잔여가스를 공기중에 배출하여 폴리에틸렌 내부 구조에 기포가 없도록 함과 동시에 이 잔여 가스가 PVC 발포시 PVC보호관 내부에 기포로 존재하여 발생하는 PVC보호관의 결함에 의한 내구성 문제를 사전에 해결하게 된다.

또한 가스배출단계에서 이송중에 일 지점에서 폴리에틸렌의 둘레에 링블로워(14)를 설치하여 공랭시키는 단계를 가진다. 이는 사이징 다이스를 거치면서 160℃ ~ 200℃로 승온된 폴리에틸렌의 온도를 공랭시켜 폴리에틸렌의 표면온도를 80℃~100℃로 조정하기 위함이다. 이를 통해 폴리에틸렌 표면이 냉각되어 PVC보호관 입히는 공정이 수월해지기 때문이다.

링블로워(Ring blower)는 링 타입 블러워로 내부 방향으로 공기가 배출되어 둘레 방향으로 냉각하게 된다. 미도시되었지만 상기 링 블러워로 공기를 공급하는 송풍기가 장치됨은 물론이다.

공랭단계와 가스배출단계를 지난 내부에 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)이 위치 정렬된 폴리에틸렌은 원통관 형태의 제 2 니플(15)을 통해 PVC가 피복되기 전에 위치정렬되는 제 2 위치정렬단계를 가진다. 이와 같은 단계를 가짐으로써 PVC 피복전에 폴리에틸렌의 외형을 재차 균일화하게 된다. 이때 제 2 니플(15)은 제 2 압출기의 입구(발포되는 노즐쪽)에 장착된다.

상기 제 2 위치정렬단계가 끝나면 동관(2, 3)과 전선 케이블(1)이 위치 정렬된 폴리에틸렌 그 주위에 제 2 압출기(16)에 의해 PVC(17)가 발포되어 PVC보호관이 피복되는 PVC 발포단계를 가진다. 압출기의 형태는 전술한바 있고, 이러한 압출기 자체는 통상의 장치이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 PVC 발포단계가 끝나면 제 2 압출기 후단에 설치된 주름 성형 장치(Corrugator, 코루게이터, 18)를 통해서 주름을 형성단계를 가진다. 이는 제 2 압출기를 통과하여 나온 다중배관에 대해서 신축성 및 보호를 위해 피복 표면에 주름을 성형하는 것으로 주름은 일체형 관직경, 포면 코팅 재질에 따라 피치, 깊이를 조정한다.

이후 이동식 냉각장치(19)로 통과시켜 실온까지 냉각하는 단계를 가진다. 이동식 냉각장치는 제품의 온도를 코루게이션 상태에 따라 위치를 이동하면서 설치할 수 있다는 장점이 있다. 냉각방식은 수냉방식을 이용한다.

상기와 같은 단계가 끝나면 인출기(20)에 의한 다중배관 인출단계를 거친후 권취기(21)를 통해 다중배관을 감는 단계를 가진다.

또한 필요시 인출단계후 계척기(Counter, 22)를 설치하여 다중배관을 일정길이로 절단하는 단계를 가질 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 제조장치의 공정단계에 따른 작동을 살펴보면 다음과 같다.

냉/난방 매체 공급용 동관과 원격제어용 전선 케이블 각각을 송출기(Pay Off)에 적치하여 연속적으로 공급할 수 있도록 한다.

그 다음 냉/난방 매체 공금용 동관과 원격제어용 전선 케이블을 송출기(Pay Off)에서 풀어 동관과 전선 케이블의 직선 교정을 위해 텐션장치인 교정기(Strander)를 통과시킴으로써 직선 교정을 완료한다. 이렇게 해서 직선 교정된 동관과 전선 케이블은 교정기 뒤에 배치된 예열장치를 통과하여 80℃~100℃사이로 예열을 실시하여 동관과 전선에 대해서 발포 준비를 한다.

예열된 동관과 전선은 발포기의 입구에 장착된 니플을 통과하여 동관과 전선 케이블간 간격을 일정하게 유지시킨다. 니플에는 동관 및 전선 케이블 가이드용 홀이 있어 발포시 동관과 전선이 한쪽으로 쏠리지 않고 간격이 일정하게 유지 시켜주는 역할을 한다. 폴리에틸렌 압출에서 동관과 전선 케이블의 단열을 위한 발포를 진행하는데 발포제인 폴리에틸렌수지와 N₂가스 공급을 시작한다.

발포할 동관과 전선케이블은 압출기(Extruder)의 내부에 설치된 니플을 통과시켜 위치를 교정한 상태에서 동관과 전선케이블이 위치하지 않은 내부 공간부로 연장한 복수개의 노즐을 통해 폴리에틸렌수지를 안쪽부터 바깥쪽 방향으로 발포시켜 동관과 전선 케이블을 감싸게 한다. 이때 발포 온도는 140℃ ~180℃ 사이이다.

이후 사이징 다이(Sizing Dies)를 통과시켜 필요 규격으로 폴리에틸렌의 직경 사이징(Sizing)을 실시한다. 이때 온도는 발포온도보다 약간 높은 160℃~200℃사이로 사이징 다이를 가열하여 실시한다.

그 이후 발포된 일체형 배관에 대해서 표면에 PVC재질로 이루어진 보호관을 피복하기 위해서 발포된 폴리에틸렌 둘레에 설치된 링블로워(Ring blower)통해 공기를 배출하여 공랭시켜 폴리에틸렌의 표면온도를 80℃~100℃로 조정한다.

이후 발포된 일체형 배관 표면에 PVC 보호관을 피복하기 위해 PVC 압출기에의 크로스헤드에 설치된 니플을 통과시면서 PVC를 발포하여 폴리에틸렌 둘레에 피복을 실시하고, 압출기를 통과하여 나온 다중배관에 대해서 신축성 및 보호를 위해 피복 표면에 주름 성형 장치(Corrugator, 코루게이터)를 통해서 주름을 형성시킨다. 주름은 일체형 관직경, 포면 코팅 재질에 따라 피치, 깊이를 조정한다.

이후 이동식 냉각장치로 통과시켜 실온까지 냉각하고 인출기(Capstan)를 거쳐 권취기에 권취하며, 필요시 인출장치와 권취기 사이에 설치된 계척기(Counter)를 이용하여 일정길이로 절단하면 본 발명에 따른 다중 배관이 최종 제품화되게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 전선 케이블 (2, 3) : 동관
(4) : 전선케이블 송출기 (5, 6) : 동관 송출기
(7, 8) : 교정기 (9) : 예열기
(10) : 제 1 니플 (11) : 제 1 압출기
(12) : 폴리에틸렌 (13) : 사이징 다이
(14) : 링 블로어 (15) : 제 2 니플
(16) : 제 2 압출기 (17) : PVC
(18) : 주름성형장치 (19) : 이동식 냉각장치
(20) : 인출기 (21) : 권취기
(22) : 계척기 (100) : 가이드 홀
(111) : 노즐 (112) : 호퍼

Claims

전선 케이블과 교정기를 통해 직선화된 냉/난방 매체 공급용 동관을 각각 공급하는 단계와;
이후 예열기로 전선케이블 및 냉/난방 매체 공급용 동관을 예열하는 단계와;
이후 예열 단계를 통해 표면이 승온된 동관과 전선케이블을 가이드 홀이 형성된 제 1 니플에 통과시켜 위치를 정렬하는 제 1 위치정렬단계와;
상기 제 1 위치정렬단계를 지나면서 위치 정렬된 동관과 전선 케이블의 안쪽으로 폴리에틸렌을 발포하는 단계와;
폴리에틸렌 발포후 사이징 다이를 통해 발포되는 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 단계와;
상기 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절 단계를 거친 폴리에틸렌을 공기중에 노출시켜 이송하여 잔여가스를 제거하는 가스배출단계와;
가스배출단계에서 이송중인 폴리에틸렌의 둘레에 링블로워를 설치하여 공랭시키는 단계와;
공랭단계와 가스배출단계를 지난 폴리에틸렌을 원통관 형태의 제 2 니플을 통해 재차 위치정렬하는 제 2 위치정렬단계와;
상기 제 2 위치정렬단계후 폴리에틸렌 둘레에 제 2 압출기로 PVC를 발포하는 PVC 발포단계와;
PVC 발포단계후 주름 성형 장치를 통해서 주름을 형성단계와;
주름형성 단계후 이동식 냉각장치로 통과시켜 실온까지 냉각하는 단계와;
이후 인출기에 의한 다중배관 인출단계를 거친후 권취기로 권취하는 단계 또는 계척기로 절단하는 단계로 이루어지되,

상기 폴리에틸렌을 발포하는 단계는, 발포지점을 제 1 니플이 설치된 제 1 압출기의 끝단부에서 연장되게 설치된 복수개의 노즐을 이용하여 동관과 전선 케이블이 이루는 공간의 안쪽 중심부쪽으로 가스 방식으로 발포하도록 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 예열 단계 온도는 80℃~100℃이고, 폴리에틸렌 발포단계 온도는 140℃ ~180℃이고, 크기조절단계에서 사이징 다이의 온도는 160℃ ~ 200℃이고, 공랭단계 온도는 80℃~100℃로 조절한 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 방법.
원격제어용 전선 케이블을 송출하는 전선케이블 송출기와;
복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관 각각을 송출하는 동관 송출기와;
상기 각 동관 송출기 후단에서 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관을 직선화 하는 각각의 교정기와;
공급된 원격제어용 전선 케이블 및 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관을 예열하는 예열기와;
상기 예열된 동관과 전선케이블을 위치정렬시키는 제 1 니플이 내부에 장치되고, 제 1 니플이 설치된 끝단부에서 연장되게 설치된 복수개의 노즐을 구비하여 폴리에틸렌을 동관과 전선 케이블이 이루는 공간의 안쪽 중심부쪽으로 발포시키는 제 1 압출기와;
제 1 압출기의 끝단과 연접되어 설치되어 폴리에틸렌의 외경 크기를 조절하는 사이징 다이와;
제 1압출기 및 사이징 다이를 통과한 폴리에틸렌에 포함된 잔여가스가 공기중으로 배출되도록 일정 간격으로 이격되어 설치되고, 내부에 설치된 원통형 제2니플을 통해 폴리에틸렌의 위치를 정렬시킨후 PVC보호관용 PVC를 발포하는 제 2 압출기와;
상기 제 1 압출기와 제 2 압출기 사이에서 이송중인 폴리에틸렌 둘레에 설치되어 공랭시키는 링블로워와;
제 2 압출기 후단에 설치된 주름 성형 장치와;
주름 성형 장치의 후단에 이동식으로 설치되어 PVC 내부에 폴리에틸렌이 충전되고, 폴리에틸렌 내부에 원격제어용 전선 케이블과 복수개의 냉/난방 매체 공급용 동관이 설치된 다중배관을 냉각하는 이동식 냉각장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 예열기는 80℃~100℃로 예열되고, 상기 제 1 압출기의 폴리에틸렌 발포 온도는 140℃ ~180℃이고, 상기 사이징 다이의 온도는 160℃ ~ 200℃이고, 상기 링블로워의 공랭 온도는 80℃~100℃로 조절된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 이동식 냉각장치 후단에는 다중배관을 인출하는 인출기와;
인출된 다중배관을 권취하는 권취기 또는 절단기가 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 냉난방시스템용 일체형 다중배관 제조 장치.