KR101293406B1 - 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치에 관한 것으로, 각각 호 형상으로 굽어 전열히터의 외면을 감싸며, 각각의 외측에는 단열커버가 접하도록 설치되는 제1중공판 및 제2중공판과, 상기 제1중공판과 제2중공판의 마주하는 일단을 힌지결합하는 힌지결합부와, 상기 힌지결합부와 인접한 제1중공판과 제2중공판 각각의 외측에 마련된 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부와, 각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 상기 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부를 통해 유입된 공기를 상기 전열히터에 분사하는 각각 다수의 제1분사공 및 제2분사공과, 각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 전열히터의 외면으로부터 상기 제1분사공과 제2분사공을 이격시켜, 기류가 지나는 기류공간부를 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함한다. 본 발명은 성형기의 배럴과 단열커버의 사이에 설치되며, 필요시 성형기 배럴과 전열히터를 빠르게 냉각시킬 수 있어, 상대적으로 낮은 성형온도의 다음 성형공정 대기시간을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치{Cooling device for electronic heater of molding machine barrel}

본 발명은 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형품의 소재 종류에 따라 전열히터의 온도를 빠르게 조절할 수 있는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출가공 또는 압출가공은, 성형기를 통해 플라스틱 펠릿(pellet)을 호퍼에 공급하여 용해로인 배럴 속으로 이동시키며, 배럴에서부터 출구인 노즐부까지 배럴에 부착되어 있는 전열히터로 가열처리하여 액상으로 용융시키게 되며, 이를 금형 속으로 가압 주입하여 정형화된 형상으로 만들고, 금형으로부터 제품을 탈착 및 배출하여 상온에서 냉각시킴으로써 제품을 제조하게 된다.

이와 같은 사출 및 압출 가공에 사용하는 성형기는, 플라스틱 펠릿을 녹이는 용해로인 배럴 내부에 용해된 액상을 이송시키는 실린더 하우징 또는 스크류 타입의 하우징이 내장되어 있으며, 표면에는 배럴을 감싸고 있는 전열히터가 마련되어, 배럴 내에서 플라스틱 펠릿을 스크류로 이송하면서, 다수의 전열히터로 가열하여 용융시키며, 일방향으로 이송하여 배출하게 된다.

상기와 같이 성형기의 배럴 내부는 전열히터에 의해 일정한 온도로 가열되기 때문에 전열히터의 열효율과 전력소비를 고려하여 전열히터의 외측을 덮는 단열커버가 제안되었다.

등록특허 10-0824338호(성형기용 단열커버, 2008년 4월 16일 등록)에는 단열 섬유사를 직조한 직물하우징의 중공부에, 섬유 웹형태의 단열부재를 충진한 구조의 유연성을 가지는 띠형몸체로 구성되고, 띠형몸체가 성형기 배럴의 표면을 감싸 성형기 배럴의 안정된 단열을 시킬 수 있는 구성이 기재되어 있다.

이와 같은 단열커버의 적용에 의하여 성형기의 배럴에 설치되는 히터에서 발생하는 열의 손실을 줄일 수 있어, 용융물의 온도 유지가 용이하며, 전력의 소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나 종래와 같이 단열커버를 성형기의 배럴에 덮어 사용하는 경우에는 배럴의 온도를 낮추는데 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 보통 사용되는 플라스틱 펠릿의 원료에 따라 용융점에 차이가 있기 때문에 플라스틱 펠릿의 원료에 따라 서로 다른 온도가 되도록 히터를 동작시키고, 적당한 온도를 유지하는 것이 필요하다.

보통 플라스틱 펠릿의 원료에 따라 성형온도는 150℃에서 310℃까지 광범위하다.

이전의 사출공정이 성형온도가 310℃인 공정이었고, 다음 진행할 공정의 성형온도가 150℃로 극단적인 차이가 나는 경우, 전열히터에 공급되는 전원을 차단한 상태에서도 상기 단열커버의 영향으로 전열히터 및 실린더의 온도가 150℃ 이하로 식기 위해서는 많은 시간이 소요되어, 생산성을 저하시키는 원인이 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 필요에 따라 단열커버를 분리하는 방법을 사용할 수 있으나, 단열커버를 분리하고 다시 결합하는데 작업시간이 소요되며, 가열된 전열히터와 실린더 주변에서 작업자가 작업을 해야 하기 때문에 작업자가 화상을 입는 등 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 성형기(사출성형기 또는 압출성형기)의 배럴 온도 유지효과를 가지면서도, 필요한 경우 전열히터와 배럴의 온도를 빠른 시간내에 다음의 성형온도로 조절할 수 있는 성형기용 전열히터의 냉각장치를 제공함에 있다.

본 발명 성형기(사출성형기 또는 압출성형기) 배럴용 전열히터의 냉각장치는, 각각 호 형상으로 굽어 전열히터의 외면을 감싸며, 각각의 외측에는 단열커버가 접하도록 설치되는 제1중공판 및 제2중공판과, 상기 제1중공판과 제2중공판의 마주하는 일단을 힌지결합하는 힌지결합부와, 상기 힌지결합부와 인접한 제1중공판과 제2중공판 각각의 외측에 마련된 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부와, 각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 상기 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부를 통해 유입된 공기를 상기 전열히터에 분사하는 각각 다수의 제1분사공 및 제2분사공과, 각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 전열히터의 외면으로부터 상기 제1분사공과 제2분사공을 이격시켜, 기류가 지나는 기류공간부를 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함한다.

본 발명은 성형기(사출성형기 또는 압출성형기)의 배럴과 단열커버의 사이에 설치되며, 필요시 성형기의 배럴과 전열히터를 빠르게 냉각시킬 수 있어, 상대적으로 낮은 성형온도의 다음 성형공정 대기시간을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 발명은 단열커버가 장착된 상태에서 성형기 배럴 표면의 온도를 낮출 수 있어, 작업이 용이하며 안전사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 설치 상태 일부 단면도이다.
도 4는 도 1에서 제1중공판과 제2중공판의 저면을 펼친 상태로 도시한 저면도이다.
도 5는 본 발명의 설치상태를 보인 단면 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치의 구성도이다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 A-A 단면도이며, 도 3은 본 발명의 설치 상태 일부 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치는, 각각 호 형상으로 굽은 제1중공판(100) 및 제2중공판(200)과, 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 사이에 결합되어, 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)이 상호 회동하여, 전열히터(2)의 외면에 부착 설치될 수 있도록 하는 힌지결합부(300)와, 상기 힌지결합부(300)와 인접한 제1중공판(100)과 제2중공판(200) 각각의 외면에 마련된 제1주입노즐부(110) 및 제2주입노즐부(210)와, 상기 제1주입노즐부(110) 및 제2주입노즐부(210)를 통해 유입된 공기를 상기 전열히터(2)의 외면으로 분사하는 각각 다수의 제1분사공(120) 및 제2분사공(220)과, 상기 전열히터(2)의 외면으로부터 상기 제1분사공(120)과 제2분사공(220)을 이격시켜, 기류가 지나는 기류공간부(400)를 형성하는 다수의 제1스페이서(130) 및 제2스페이서(230)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치는, 용융로인 배럴(1)의 외면을 감싸는 전열히터(2)의 외면에 설치되며, 본 발명 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치의 외측에는 단열커버(3)가 설치된다.

따라서 전열히터(2)에 의하여 배럴(1)이 특정한 성형온도로 가열된 상태에서 공정이 진행되는 상태에서 상기 단열커버(3)에 의하여 그 성형온도의 유지가 용이하며, 전열히터(2)의 열손실을 최소화하여 전력 소비를 줄일 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 플라스틱 펠릿의 성분의 차이에 의하여 성형온도가 낮아지는 경우에는 전열히터(2)와 배럴(1)의 온도를 빠르게 낮출 필요가 있으나, 전열히터(2)에 전원공급을 중단한 경우에도 단열커버(3)에 의해 온도가 유지되어 다음 공정의 시작까지 대기하는 시간이 길어지게 된다.

이때 본 발명에 의한 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치를 사용하여 전열히터(2)와 배럴(1)의 온도를 빠르게 낮출 수 있다.

본 발명은 상호 힌지결합부(300)에 의해 결합되는 제1중공판(100)과 제2중공판(200)을 포함한다. 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)은 각각 호형으로 굽어 있으며, 내부에 버퍼부(140)가 마련되어 있음을 도 2에서 확인할 수 있다.

상기 제2중공판(200)에도 제1중공판(100)과 같은 버퍼부가 마련되어 외부에서 주입된 공기를 균일하게 확산시켜 분사할 수 있다.

상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)은 각기 다른 길이를 가질 수 있다. 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 폭은 동일하고, 길이는 제1중공판(100)이 제2중공판(200)에 비하여 더 짧게 구성될 수 있다.

이는 설치시 전열히터(2)에 전원을 공급하는 단자 등에 접촉되지 않으며, 간섭이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다. 즉 현장의 다양한 기구적 상황에도 설치가 용이하도록 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 길이에 차등을 둘 수 있다.

그러나 반드시 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 길이가 차등되어야 하는 것은 아니며, 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 길이가 동일할 수 있다.

또한 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 길이의 합은 상기 전열히터(2)의 원주 길이에 비해 짧으며, 따라서 전열히터(2)의 전체를 감싸지 못하고 일부만 감싸는 형태로 설치된다. 이는 전열히터(2)의 일부에만 공기를 분사하는 구조이나, 이러한 구조로도 충분한 방열 효과를 얻을 수 있으며, 설치가 용이한 장점이 있다.

상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)은 힌지결합부(300)에 의해 힌지결합되어, 원통형의 전열히터(2)의 외면에 설치가 용이하며, 전열히터(2)의 직경의 차이를 극복하여 설치될 수 있다. 즉, 전열히터(2)의 직경에 어느 정도는 무관하게 적용될 수 있다.

상기 힌지결합부(300)에 인접한 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 외면 일부에는 각각 외부에서 공기가 주입될 수 있는 제1주입노즐부(110)와 제2주입노즐부(210)가 각각 마련되어 있다. 또한 제1주입노즐부(110)와 제2주입노즐부(210)는 각각의 제1중공판(100)과 제2중공판(200)에 하나씩 마련되어 있다.

상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 전열히터에 접하는 면에는 각각 다수의 제1분사공(120)과 제2분사공(220)이 형성되어 있다. 따라서 상기 제1주입노즐부(110)를 통해 제1중공판(100)의 버퍼부(140)에 유입된 공기는 제1분사공(120)들을 통해 전열히터(2)의 외면으로 분사되고, 제2주입노즐부(210)를 통해 제2중공판(200)의 내측 버퍼부로 유입된 공기는 제2분사공(220)들을 통해 전열히터(2)의 외면으로 분사되어 전열히터(2)와 전열히터(2)에 의해 감싸진 배럴(1)의 열을 식히게 된다.

이때 전열히터(2)와 상기 제1분사공(120)의 사이 및 전열히터(2)와 상기 제2분사공(220)의 사이가 밀착되어 있으면, 제1분사공(120)와 제2분사공(220)를 통해 공기가 분사되기 어려우며, 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 저면 폭방향으로 기류의 흐름을 원활하게 하도록 돌출된 제1스페이서(130)와 제2스페이서(230)가 다수로 마련될 수 있다.

상기 제1스페이서(130)와 제2스페이서(230)에 의해 상기 전열히터(2)의 외면과 상기 제1분사공(120) 및 제2분사공(220)의 사이는 이격되며, 각 분사공(120,220)에서 분사된 공기가 상기 제1스페이서(130) 및 제2스페이서(230)에 의해 마련되는 공간인 기류공간부(400)를 따라 물결 모양의 흐름으로 이동하여 외부로 배출됨으로써 방열효과를 높일 수 있게 된다.

또한 다수의 상기 제1스페이서(130)는 인접한 제1스페이서(130)와는 교차되도록 일부에만 위치하도록 구성되어, 상기 제1스페이서(130)들에 의해 정의되는 기류공간부(400)들이 상호 연통되도록 구성될 수 있다.

이는 제2스페이서(230)도 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이는 각 기류공간부(400)들이 연통되어 냉각효율을 보다 높일 수 있게 한다.

도 4는 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 저면을 펼친 상태로 도시한 저면도이다.

도 4를 참조하면 제1중공판(100)의 저면에 마련된 제1분사공(120)은 외부의 공기가 주입되는 제1주입노즐부(110)에서 멀어질수록 제1중공판(100)의 폭방향으로 배치되는 수가 증가하게 되며, 제2분사공(220) 역시 제2주입노즐부(210)에서 멀어질수록 제2중공판(200)의 폭방향으로 배치되는 수가 증가하게 된다.

이와 같은 제1분사공(120)과 제2분사공(220)의 배치는, 제1주입노즐부(110)와 제2주입노즐부(210)와 가까운 위치에 제1분사공(120)와 제2분사공(220)이 많은 수량으로 위치하면 주입된 공기가 가까운 위치의 제1분사공(120) 및 제2분사공(220)을 통해 모두 분사되어, 먼 위치의 제1분사공(120)와 제2분사공(220)을 통해서는 공기가 분사되지 않을 수 있기 때문이다.

즉, 제1분사공(120)과 제2분사공(220) 전체를 통해 비교적 균일한 유량의 공기가 분사될 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 단열커버(3)가 설치된 상태에서도 전열히터(2)의 외면에 공기를 분사하여 전열히터(2)와, 그 전열히터(2)의 안쪽에 위치하는 배럴(1)의 온도를 빠르게 낮출 수 있으며, 따라서 다음 성형공정을 위한 대기시간을 단축할 수 있다.

이는 서로 다른 성형온도를 가지는 공정 사이에서의 대기시간을 줄여 생산성을 보다 향상시킬 수 있으며, 공정이 진행되는 동안에는 단열커버(3)를 사용하여 성형온도를 용이하게 유지할 수 있는 특징이 있다.

도 5는 본 발명의 설치상태를 보인 단면 구성도이다.

도 5를 참조하면 배럴(1)은 길이가 긴 관이며, 그 배럴(1)의 외면에는 다수의 전열히터(2)가 배치되어, 도면에는 도시하지 않았지만 배럴(1) 내측에서 스크류 등의 이송수단에 의해 플라스틱 펠릿이 이동하는 동안 순차 가열하여 용융하는 구조를 가지고 있다.

상기 전열히터(2)의 외면에는 본 발명에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치(4)가 설치되고, 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치(4)의 외측에는 단열커버(3)가 마련되어 있다. 상기 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치(4)는 전열히터(2)와 앞서 설명한 바와 같이 제1스페이서(130)와 제2스페이서(230)의 끝단만 접해있는 구조이다.

도 5에서는 단열커버(3)를 다수의 전열히터(2)와 다수의 본 발명인 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치(4)을 덮는 단일 구성으로 도시하였으나, 반드시 단열커버(3)를 단일체로 할 필요는 없으며, 전열히터(2)의 외측에 개별적으로 마련되도록 다수로 설치할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치의 구성도이다.

도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치는, 앞선 실시예들과는 달리 전열히터(2)의 외면을 완전히 감쌀 수 있도록, 호형상으로 굽은 상기 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 양단이 서로 접하여 설치되는 구조일 수 있다.

이때 제1중공판(100)과 제2중공판(200)이 서로 접하는 일단은 앞서 설명한 바와 같이 힌지결합부(300)에 의해 상호 연결되어 회동이 가능한 상태이며, 각각의 타측에는 제1중공판(100)과 제2중공판(200)의 타단이 서로 인접하였을 때 제1중공판(100)과 제2중공판(200)을 고정하는 고정클램프(500)가 마련된다.

상기 고정클램프(500)는 그 형태에 무관하게 제1중공판(100)과 제2중공판(200) 각각의 타단이 상호 접했을 때 유동하지 않도록 고정하는 구성이면 적용이 가능하다.

이와 같은 구조의 본 발명은 전열히터(2)의 전면에 공기를 분사할 수 있으며, 전열히터(2)를 보다 더 빠르게 냉각시킬 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 단열커버(3)를 사용하면서도 필요에 따라 전열히터(2)와 배럴(1)의 온도를 빠르게 낮출 수 있어, 사출 성형의 원료인 플라스틱 펠릿의 재질에 부합하는 온도로 전환이 용이하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

1:배럴 2:전열히터
3:단열커버 100:제1중공판
110:제1주입노즐부 120:제1분사공
130:제1스페이서 140:버퍼부
200:제2중공판 210:제2주입노즐부
220:제2분사공 230:제2스페이서
300:힌지결합부 400:기류공간부
500:고정클램프

Claims (5)

1. 각각 호 형상으로 굽어 전열히터의 외면을 감싸며, 각각의 외측에는 단열커버가 접하도록 설치되는 제1중공판 및 제2중공판;
   상기 제1중공판과 제2중공판의 마주하는 일단을 힌지결합하는 힌지결합부;
   상기 힌지결합부와 인접한 제1중공판과 제2중공판 각각의 외측에 마련된 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부;
   각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 상기 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 제1주입노즐부 및 제2주입노즐부를 통해 유입된 공기를 상기 전열히터에 분사하는 각각 다수의 제1분사공 및 제2분사공;
   각각 상기 제1중공판과 제2중공판의 전열히터와 접하는 면에 마련되어, 상기 전열히터의 외면으로부터 상기 제1분사공과 제2분사공을 이격시켜, 기류가 지나는 기류공간부를 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함하는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1중공판의 원주방향 길이는 상기 제2중공판의 원주방향 길이에 비해 더 짧은 것을 특징으로 하는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 힌지결합부에 의해 연결되지 않은 제1중공판과 제2중공판 각각의 타단은 고정클램프로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1중공판과 상기 제2중공판의 내부는 버퍼부가 마련되어 상기 제1주입노즐부와 제2주입노즐부를 통해 공급된 공기가 상기 제1분사공과 제2분사공을 통해 각각 균일하게 분사될 수 있도록 구성하여 된 것을 특징으로 하는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1분사공과 제2분사공은,
   각각 상기 제1주입노즐부와 상기 제2주입노즐부로부터 멀어질수록 상기 제1중공판과 상기 제2중공판의 원주방향과 직교하는 방향으로 배치되는 수가 증가하도록 마련된 것을 특징으로 하는 성형기 배럴용 전열히터의 냉각장치.

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