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KR102518043B1 - 송전케이블 코어 이중함침 제조장치 - Google Patents

송전케이블 코어 이중함침 제조장치 Download PDF

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KR102518043B1
KR102518043B1 KR1020200157357A KR20200157357A KR102518043B1 KR 102518043 B1 KR102518043 B1 KR 102518043B1 KR 1020200157357 A KR1020200157357 A KR 1020200157357A KR 20200157357 A KR20200157357 A KR 20200157357A KR 102518043 B1 KR102518043 B1 KR 102518043B1
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carbon fiber
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impregnation
fiber bundles
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민경재
강창수
김원석
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재단법인 한국탄소산업진흥원
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Abstract

본 발명에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치는 직선형탄소섬유다발의 외주면에 꼬임형탄소섬유다발을 배치한 예비코어를 만드는 과정에서 탄소섬유에 수지를 1차 함침시키고, 완성된 예비코어에 다시 수지를 2차 함침시킴으로써, 송전케이블 코어의 내부 및 외부에 수지가 부족해지는 현상을 없앨 수 있다. 이로 인해, 고품질의 송전케이블 코어를 만들 수 있다.

Description

송전케이블 코어 이중함침 제조장치{Device For Manufacturing Electrical Power Transmission Cable Core Through Double Impregnation}
본 발명은 송전케이블 코어 이중함침 제조장치에 관한 것이다.
송전케이블은 주로 강심 알루미늄 연선(aluminum conductor steel reinforced, ACSR)으로 만들어진다. 강심 알루미늄 연선은, 도 1에 도시된 바와 같이, 강철 코어(10)와 그 주위를 둘러싼 알루미늄 도체(11)들로 구성된다.
이러한 강철 코어(10)는 송전케이블의 인장강도를 증가시키나, 송전케이블의 무게를 증가시키고, 송전량 증가에 따른 온도 상승에 의해 늘어나, 송전케이블 전체를 아래로 쳐지게 만든다.
이러한 문제를 없애기 위해, 송전탑의 설치 간격을 줄이면, 더 많은 송전탑이 필요하게 되고, 송전케이블의 설치비용도 증가하게 된다.
또한, 강철 코어(10)는 시간이 흐르면 부식되므로, 강도가 점차 떨어지는 문제를 가지고 있다.
최근에 이러한 문제를 해결하고 송전량을 증가시키기 위해, 강철 코어(10)를 복합소재 코어로 대체한, 복합코어 알루미늄 연선(Aluminum Conductor Composite Core, ACCC)이 사용되고 있다.
복합코어는 인발성형(Pultruding) 방식으로 제조되는데, 탄소섬유와 수지로 구성된 복합코어의 경우, 제조과정에서 수지가 탄소섬유 내부 및 외부에 수지가 충분히 함침되지 못해 수지가 부족해지는 문제가 발생한다.
한국등록특허(10-1046215)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 송전케이블 코어 이중함침 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 송전케이블 코어 이중함침 제조장치는,
송전케이블 코어의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발을 구성하는 탄소섬유들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈과, 상기 직선형탄소섬유다발의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 평행하게 배치될 꼬임형탄소섬유다발들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 설치된 보빈유닛;
상기 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유들과, 상기 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 꼬임형탄소섬유다발들에 연속적으로 수지를 함침시켜, 예비코어를 형성하는 함침유닛; 및
상기 예비코어를 가열 및 인발하고, 설정된 크기로 절단하는 성형유닛을 포함하며,
상기 함침유닛은,
상기 보빈유닛으로부터 공급되는 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 서로 이격시켜 안내하는 안내공들이 형성된 가이드부;
상기 가이드부로부터 안내된 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들에 상기 수지를 함침시키는 제1함침부;
상기 제1함침부를 통과한 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들에 다시 수지를 함침시키는 제2함침부; 및
상기 제1함침부 및 상기 제2함침부에 상기 수지를 공급하는 수지공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적은,
송전케이블 코어의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발을 구성하는 탄소섬유들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈이 설치된 보빈유닛;
상기 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들에 연속적으로 수지를 함침시키는 제1함침유닛;
상기 직선형탄소섬유다발의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 나선형으로 감길 꼬임형탄소섬유다발들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 설치되며, 상기 제1함침유닛에 의해 수지가 함침된 탄소섬유들에, 상기 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 꼬임형탄소섬유다발들을 나선형으로 감아서 예비코어를 형성하는 와인딩유닛;
상기 예비코어를 통과시키며, 상기 예비코어에 다시 연속적으로 수지를 함침시키는 제2함침유닛; 및
상기 예비코어를 가열 및 인발하고, 설정된 크기로 절단하는 성형유닛을 포함하는 송전케이블 코어 이중함침 제조장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치는 직선형탄소섬유다발의 외주면에 꼬임형탄소섬유다발을 배치한 예비코어를 만드는 과정에서 탄소섬유에 수지를 1차 함침시키고, 완성된 예비코어에 다시 수지를 2차 함침시킴으로써, 송전케이블 코어의 내부 및 외부에 수지가 부족해지는 현상을 없앨 수 있다. 이로 인해, 고품질의 송전케이블 코어를 만들 수 있다.
또한, 간단한 구성과 연속적인 공정을 통해 경제적이고 효율적으로 송전케이블 코어를 신속하게 제작할 수 있다.
또한, 탄소섬유에 함침되는 수지를 수집하여 재활용함으로써, 수지의 사용량을 줄여 제조비용을 줄이고 생산성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 ASCR 송전케이블의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어의 단면(a)과 측면(b)을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어의 단면(a)과 측면(b)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 탄소섬유 꼬임기를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어를 먼저 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어(30)는, 직선형탄소섬유다발(31), 꼬임형탄소섬유다발(32)들, 절연부(33)로 구성된다.
직선형탄소섬유다발(31)은 중심부에 한 개가 배치된다. 직선형탄소섬유다발(31)은 길이방향으로 평행하게 배치된 탄소섬유들로 구성된다.
꼬임형탄소섬유다발(32)들은 직선형탄소섬유다발(31)의 외주면을 따라 일정간격으로 배치된다.
꼬임형탄소섬유다발(32)은 서로 꼬인 탄소섬유들로 구성된다. 이렇게 꼬임형탄소섬유다발(32)이 꼬여진 탄소섬유들로 구성되어 있어, 송전케이블 코어(30)의 강도를 높일 수 있다. 또한, 송전케이블을 운반하기 위해 권취롤러에 송전케이블을 권취하는 과정에서, 탄소섬유에 가해지는 힘을 분산시켜, 송전케이블 코어(30)가 터지거나 끊어지는 것을 막을 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 순번 1 내지 6으로 표시된 6개의 꼬임형탄소섬유다발(32)들이, 직선형탄소섬유다발(31)의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 평행하게 배치된다. 꼬임형탄소섬유다발(32)의 개수는, 송전케이블 코어(30)의 강도 조절을 위해서, 늘리거나 줄일 수 있다. 탄소섬유들을 서로 꼬아서 꼬임형탄소섬유다발(32)로 만드는 “탄소섬유 꼬임기”에 대한 설명은 후술한다.
절연부(33)는 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들 사이를 채우고, 꼬임형탄소섬유다발(32)들의 외주면을 감싼다. 절연부(33)는 액체상태인 열경화성 수지가 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들 사이로 침투된 후, 열을 받아 경화되어 형성된다. 열경화성 수지로 에폭시수지가 사용된다. 이러한 절연부(33)는 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이 서로 분리되지 않게 잡아준다. 또한, 꼬임형탄소섬유다발(32)들의 외주면을 감쌈으로써, 송전 케이블의 알루미늄 도체와 탄소섬유 사이를 절연시킨다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치를 자세히 설명한다. 도 2를 기본적으로 참조한다.
제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(100)는, 도 2에 도시된 송전케이블 코어(30)를 제조하는 장치다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(100)는, 보빈유닛(110), 함침유닛(120), 성형유닛(150)으로 구성된다.
[보빈유닛]
보빈유닛(110)에는, 송전케이블 코어(30)의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발(31)을 구성하는 탄소섬유들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈(미도시)과, 직선형탄소섬유다발(31)의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 평행하게 배치될 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(미도시)이 설치된다.
[함침유닛]
함침유닛(120)은 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유(CF)들과, 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 연속적으로 수지를 함침시킨 후 압착시켜, 예비코어(PC)를 형성한다.
함침유닛(120)은, 가이드부(121), 제1함침부(122), 제2함침부(123), 수지공급부(124)로 구성된다.
가이드부
가이드부(121)는 보빈유닛으로부터 공급되는 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 서로 이격시켜 안내하는 안내공(121a)들이 형성된다.
제1함침부
제1함침부(122)는 가이드부(121)부터 안내된 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 통과시키며, 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 수지를 함침시킨다.
제1함침부(122)는 내부가 비어있는 상자다. 제1함침부(122)는 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장된다. 제1함침부(122)의 전면과 후면에는 탄소섬유(CF)들을 하나로 모아서 직선형탄소섬유다발(31)을 형성하고 직선형탄소섬유다발(31) 주변으로 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 안내하는 제1집속공(122a)이 형성된다.
제1함침부(122)의 전면에 형성된 제1집속공(122a)을 통해 하나로 모아진 직선형탄소섬유다발(31)과 직선형탄소섬유다발(31) 주변으로 안내된 꼬임형탄소섬유다발(32)들은, 내부공간을 통과하면서 각각 수지가 함침되고, 제1함침부(122)의 후면에 형성된 제1집속공(122a)을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 묻은 과잉 수지가 정리된다.
제2함침부
제2함침부(123)는 제1함침부(122)를 통과한 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 통과시키며, 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 다시 수지를 함침시킨다.
제2함침부(123)는 내부가 비어있는 상자다. 제2함침부(123)는 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장된다. 제2함침부(123)의 전면과 후면에는 직선형탄소섬유다발(31)의 외주면으로 꼬임형탄소섬유다발(32)들을 모으는 제2집속공(123a)이 형성된다.
제2함침부(123)의 전면에 형성된 제2집속공(123a)을 통해 하나로 모아진 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들은, 내부공간을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32) 사이사이와 외면에 다시 한 번 수지가 함침되고, 제2함침부(123)의 후면에 형성된 제2집속공(123a)을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 묻은 과잉 수지가 정리된다.
직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들에 남은 수지는 절연부(33)를 형성하게 된다.
이와 같이 제1함침부(122)와 제2함침부(123)를 통해 이중함침과정을 거침으로써, 직선형탄소섬유다발(31)과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이 결합되는 과정에서 수지가 부족해지는 현상을 없앨 수 있다.
수지공급부
수지공급부(124)는 제1함침부(122) 및 제2함침부(123)의 각 내부공간으로 수지를 공급한다.
수지공급부(124)는, 제1함침부(122) 및 제2함침부(123)로 공급되는 수지를 저장하는 공급용 탱크(124a)와, 공급용 탱크(124a)와 제1함침부(122) 및 제2함침부(123)를 연결하는 공급용 배관(124b)과, 공급용 탱크(124a)에 구비되며 수지를 공급용 배관(124b)을 통해 제1함침부(122) 및 제2함침부(123)로 이동시키는 펌프(미도시)로 구성된다.
수지가 함침된 직선형탄소섬유다발(31)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이 제1집속공(122a)과 제2집속공(123a)을 통과할 때 짜여 나오는 수지는 수지재활용부(125)에 의해 수집된다. 수지재활용부(125)로 수지를 수집함으로써, 수지의 사용량을 줄일 수 있다.
수지재활용부(125)는, 제1함침부(122) 및 제2함침부(123)의 하부에 배치된 수지수집대(125a)와, 수지수집대(125a)의 배출구를 통해 배출된 수지를 보관하는 보관용 탱크(125b)와, 공급용 탱크(124a)와 보관용 탱크(125b)를 연결하며, 수지를 공급용 탱크(124a)로 전달하는 전달용 배관(124c)과, 수지를 전달용 배관(125c)을 통해 공급용 탱크(124a)로 이동시키는 펌프(미도시)로 구성된다.
수지수집대(125a)는 수집된 수지가 하중에 의해 유동될 수 있도록 경사지게 배치된다. 수지수집대(125a)에는 수집된 수지가 보관용 탱크(124b)로 배출되는 배출구(미도시)가 형성된다.
[성형유닛]
성형유닛(150)은 예비코어(PC)를 가열 및 인발하고, 설정된 크기로 절단한다. 성형유닛(150)은 예비코어(PC)를 압출하는 인발용 다이(151)와, 인발용 다이(151)를 감싸서 인발용 다이(151)를 통과하는 예비코어(PC)를 가열하여 수지를 경화시키는 히터(152)와, 예비코어(PC)를 안내하는 인발용 가이드(153)와, 예비코어(PC)를 설정된 크기로 절단하는 절단부(154)로 구성된다.
정리하면, 보빈유닛(110)에서 공급된 송전케이블 코어(30)의 직선형탄소섬유다발(31)을 구성하는 탄소섬유(CF)들과 꼬임형탄소섬유다발(32)들이, 함침유닛(120), 성형유닛(150)을 거쳐, 도 2에 도시된 송전케이블 코어(30)로 만들어진다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어를 먼저 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치로 제조되는 송전케이블 코어(40)는, 직선형탄소섬유다발(41), 꼬임형탄소섬유다발(42)들, 절연부(43)로 구성된다.
직선형탄소섬유다발(41)은 중심부에 한 개가 배치된다. 직선형탄소섬유다발(31)은 길이방향으로 평행하게 배치된 탄소섬유들로 구성된다.
꼬임형탄소섬유다발(42)들은 직선형탄소섬유다발(41)의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 나선형으로 감긴다. 이로 인해, 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들의 일체성이 강화되어 송전케이블 코어(40)가 더 견고해진다.
꼬임형탄소섬유다발(42)은 서로 꼬인 탄소섬유들로 구성된다. 이렇게 꼬임형탄소섬유다발(42)이 꼬여진 탄소섬유들로 구성되어 있어, 송전케이블 코어(40)의 강도를 높일 수 있다. 또한, 송전케이블을 운반하기 위해 권취롤러에 송전케이블을 권취하는 과정에서, 탄소섬유에 가해지는 힘을 분산시켜, 송전케이블 코어(40)가 터지거나 끊어지는 것을 막을 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 순번 1 내지 6으로 표시된 6개의 꼬임형탄소섬유다발(42)들이, 직선형탄소섬유다발(41)의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 나선형으로 감긴다. 꼬임형탄소섬유다발(42)의 개수는, 송전케이블 코어(40)의 강도 조절을 위해서, 늘리거나 줄일 수 있다. 탄소섬유들을 서로 꼬아서 꼬임형탄소섬유다발(42)로 만드는 “탄소섬유 꼬임기”에 대한 설명은 후술한다.
절연부(43)는 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들 사이를 채우고, 꼬임형탄소섬유다발(42)들의 외주면을 감싼다. 절연부(43)는 액체상태인 열경화성 수지가 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들 사이로 침투된 후, 열을 받아 경화되어 형성된다. 열경화성 수지로 에폭시수지가 사용된다. 이러한 절연부(43)는 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들이 서로 분리되지 않게 잡아준다. 또한, 꼬임형탄소섬유다발(42)들의 외주면을 감쌈으로써, 송전 케이블의 알루미늄 도체와 탄소섬유 사이를 절연시킨다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치를 자세히 설명한다. 도 4를 기본적으로 참조한다.
제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(200)는, 도 4에 도시된 송전케이블 코어(40)를 제조하는 장치다.
도 5에 도시된 바와 같이, 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(200)는, 보빈유닛(210), 제1함침유닛(220), 와인딩유닛(230), 제2함침유닛(240), 성형유닛(250)으로 구성된다.
[보빈유닛]
보빈유닛(210)에는, 송전케이블 코어(40)의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발(41)을 구성하는 탄소섬유(CF)들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈(미도시)이 설치된다.
[제1함침유닛]
제1함침유닛(220)은 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유(CF)들을 통과시키며, 탄소섬유(CF)들에 수지를 함침시킨다.
제1함침유닛(220)은, 가이드부(221), 제1함침부(222), 제1수지공급부(224)로 구성된다.
가이드부
가이드부(221)는 보빈유닛으로부터 공급되는 탄소섬유(CF)들을 서로 이격시켜 안내하는 안내공(221a)들이 형성된다.
제1함침부
제1함침부(222)는 내부가 비어있는 상자다. 제1함침부(222)는 탄소섬유(CF)들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장된다. 제1함침부(222)의 전면과 후면에는 탄소섬유(CF)들을 하나로 모아서 직선형탄소섬유다발(41)을 형성하는 제1집속공(222a)이 형성된다.
제1함침부(222)의 전면에 형성된 제1집속공(222a)을 통해 하나로 모아진 직선형탄소섬유다발(41)은, 내부공간을 통과하면서 수지가 함침되고, 제1함침부(222)의 후면에 형성된 제1집속공(222a)을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(31)에 묻은 과잉 수지가 정리된다.
제1수지공급부
제1수지공급부(224)는 제1함침부(222)의 내부공간으로 수지를 공급한다.
제1수지공급부(224)는 공급용 탱크(224a), 공급용 배관(224b), 펌프(미도시)로 구성된다. 제1수지공급부(224)의 각 구성은 공급용 배관(224b)이 제1함침부(222)에만 연결된다는 점을 제외하고는 제1실시예의 수지공급부(124)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
수지가 함침된 직선형탄소섬유다발(41)이 제1집속공(222a)을 통과할 때 짜여 나오는 수지는, 수지재활용부(225)에 의해 수집된다. 수지재활용부(225)로 수지를 수집함으로써, 수지의 사용량을 줄일 수 있다. 수지재활용부(225)는 수지수집대(225a), 보관용 탱크(225b), 전달용 배관(225c), 펌프(미도시)로 구성된다. 수지재활용부(225)의 각 구성은 제1실시예의 수지재활용부(125)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
[와인딩유닛]
와인딩유닛(230)에는, 직선형탄소섬유다발(41)의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 나선형으로 감길 꼬임형탄소섬유다발(42)들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)이 설치된다. 와인딩유닛(230)은, 제1함침유닛(220)에 의해 수지가 함침된 직선형탄소섬유다발(41)에, 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)이 제공한 꼬임형탄소섬유다발(42)들을 나선형으로 감아서 예비코어(PC)를 형성한다. 이를 위해, 와인딩유닛(230)은 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)이 일정간격을 두고 방사형으로 회전가능하게 배치되는 회전판(231)과, 회전판(231)을 회전시키는 구동부(미도시)로 구성된다. 회전판(231)의 중심부에는 직선형탄소섬유다발(41)이 통과하는 관통공(231a)이 형성된다.
회전판(231)이 회전하면서, 꼬임형탄소섬유다발(42)들이 직선형탄소섬유다발(41)에 나선형으로 감기게 된다. 그러면, 예비코어(PC)가 만들어진다. 이때, 직선형탄소섬유다발(41)에 함침된 수지가 꼬임형탄소섬유다발(42)들에도 함침된다.
[제2함침유닛]
제2함침유닛(240)은 와인딩유닛(230)을 통해 형성된 예비코어(PC)를 통과시키며, 예비코어(PC)에 다시 연속적으로 수지를 함침시킨다.
제2함침유닛(240)은, 제2함침부(243), 제2수지공급부(244)로 구성된다.
제2함침부
제2함침부(243)는 내부가 비어있는 상자다. 제2함침부(243)는 예비코어(PC)가 통과하는 내부공간에 수지가 저장된다. 제2함침부(243)의 전면과 후면에는 예비코어를 안내하는 제2집속공(243a)이 형성된다.
제2함침부(243)의 전면에 형성된 제2집속공(243a)을 통과한 예비코어(PC)는, 내부공간을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42) 사이사이와 외면에 다시 한 번 수지가 함침되고, 제2함침부(243)의 후면에 형성된 제2집속공(243a)을 통과하면서 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들에 묻은 과잉 수지가 정리된다.
직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들에 남은 수지는 절연부(43)를 형성하게 된다.
이와 같이 제1함침부(222)와 제2함침부(243)를 통해 이중함침과정을 거침으로써, 직선형탄소섬유다발(41)과 꼬임형탄소섬유다발(42)들이 결합되는 과정에서 수지가 부족해지는 현상을 없앨 수 있다.
제2수지공급부
제2수지공급부(244)는 제2함침부(243)의 내부공간으로 수지를 공급한다.
제2수지공급부(244)는 공급용 탱크(244a), 공급용 배관(244b), 펌프(미도시)로 구성된다. 제2수지공급부(244)의 각 구성은 제1수지공급부(224)와 마찬가지로 공급용 배관(244b)이 제2함침부(243)에만 연결된다는 점을 제외하고는 제1실시예의 수지공급부(124)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
수지가 함침된 예비코어(PC)가 제2집속공(243a)을 통과할 때 짜여 나오는 수지는, 수지재활용부(245)에 의해 수집된다. 수지재활용부(245)로 수지를 수집함으로써, 수지의 사용량을 줄일 수 있다. 수지재활용부(245)는 수지수집대(245a), 보관용 탱크(245b), 전달용 배관(245c), 펌프(미도시)로 구성된다. 수지재활용부(245)의 각 구성은 제1실시예의 수지재활용부(125)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
[성형유닛]
성형유닛(250)은 예비코어(PC)를 가열 및 인발하고, 설정된 크기로 절단한다. 성형유닛(250)은 인발용 다이(251), 히터(252), 인발용 가이드(253), 절단부(254)로 구성된다. 성형유닛(250)의 각 구성은 제1실시예의 성형유닛(150)의 구성과 동일하므로 그 설명을 생략한다.
정리하면, 보빈유닛(210)에서 공급된 송전케이블 코어(30)의 직선형탄소섬유다발(41)을 구성하는 탄소섬유(CF)들이, 제1함침유닛(220)을 거쳐 와인딩유닛(230)을 통과할 때, 와인딩유닛(230)은 꼬임형탄소섬유다발(42)들을 직선형탄소섬유다발(41)에 나선형으로 감아 예비코어(PC)를 만든다. 예비코어(PC)는 제2함침유닛(240)을 거쳐 다시 한번 수지를 함침시키고, 성형유닛(250)을 거쳐 도 4에 도시된 송전케이블 코어(40)로 만들어진다.
이하, 탄소섬유들을 서로 꼬아서 꼬임형탄소섬유다발(32,42)을 만드는 탄소섬유 꼬임기를 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 탄소섬유 꼬임기(280)는, 탄소섬유(CF)가 감긴 보빈(281)들이 방사상으로 이격되어 배치된 제1회전판(282), 제1회전판(282)의 중심에 일끝단이 결합된 중심관(283), 중심관(283)의 타끝단에 중심이 결합되며 탄소섬유(CF)가 관통하는 안내공(284a)들이 방사상으로 이격되게 뚫린 제2회전판(284), 제1회전판(282)을 회전시켜 탄소섬유(CF)를 꼬아주는 제1구동부(미도시)와, 제1구동부(미도시)에 의해 꼬여진 탄소섬유(CF)를 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)에 감아주는 제2구동부(미도시)로 구성된다.
상술한 구성을 가진 탄소섬유 꼬임기(280)로, 탄소섬유(CF)를 꼬아 꼬임형탄소섬유다발(32, 42)로 만든 다음, 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)에 감아줄 수 있다.
꼬임형탄소섬유다발(32, 42)이 감긴 꼬임형탄소섬유다발용 보빈(TB)은 제1실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(100)의 보빈유닛(110)이나, 제2실시예에 따른 송전케이블 코어 이중함침 제조장치(200)의 와인딩유닛(230)에 설치하여 바로 사용할 수 있다.
30, 40: 송전케이블 코어 31, 41: 직선형탄소섬유다발
32, 42: 꼬임형탄소섬유다발 33, 43: 절연부
100, 200: 송전케이블 코어 이중함침 제조장치
110, 210: 보빈유닛 120: 함침유닛
150, 250: 성형유닛 220: 제1함침유닛
230: 와인딩유닛 240: 제2함침유닛
PC: 예비코어

Claims (5)

  1. 송전케이블 코어의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발을 구성하는 탄소섬유들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈과, 상기 직선형탄소섬유다발의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 평행하게 배치될 꼬임형탄소섬유다발들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 설치된 보빈유닛; 상기 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유들과, 상기 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 꼬임형탄소섬유다발들에 연속적으로 수지를 함침시켜, 예비코어를 형성하는 함침유닛; 상기 예비코어를 가열 및 인발하고 설정된 크기로 절단하는 성형유닛; 및 수지재활용부를 포함하며,

    상기 함침유닛은, 상기 보빈유닛으로부터 공급되는 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 서로 이격시켜 안내하는 안내공들이 형성된 가이드부; 상기 가이드부로부터 안내된 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들에 상기 수지를 함침시키는 제1함침부; 상기 제1함침부를 통과한 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들에 다시 수지를 함침시키는 제2함침부; 및 상기 제1함침부 및 상기 제2함침부에 상기 수지를 공급하는 수지공급부를 포함하며,

    상기 제1함침부는 상기 탄소섬유들과 상기 꼬임형탄소섬유다발들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장되며, 전면과 후면에는 상기 탄소섬유들을 하나로 모아서 직선형탄소섬유다발을 형성하고 상기 직선형탄소섬유다발 주변으로 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 안내하는 제1집속공이 형성되며,
    상기 제2함침부는 상기 직선형탄소섬유다발과 상기 꼬임형탄소섬유다발들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장되며, 전면과 후면에는 상기 직선형탄소섬유다발의 외주면으로 상기 꼬임형탄소섬유다발들을 모으는 제2집속공이 형성되며,

    상기 수지공급부는,
    수지를 저장하는 공급용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 제1함침부 및 상기 제2함침부를 연결하는 공급용 배관과, 상기 공급용 탱크에 구비되며 수지를 상기 공급용 배관을 통해 상기 제1함침부 및 상기 제2함침부로 이동시키는 펌프로 구성되며,

    상기 수지재활용부는,
    수지가 함침된 상기 직선형탄소섬유다발과 상기 꼬임형탄소섬유다발들이, 상기 제1집속공과 상기 제2집속공을 통과할 때 짜여 나오는 수지를 수집하기 위하여,
    상기 제1함침부 및 제2함침부의 하부에 배치된 수지수집대와, 상기 수지수집대의 배출구를 통해 배출된 수지를 보관하는 보관용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 보관용 탱크를 연결하며, 상기 보관용 탱크에 보관된 수지를 상기 공급용 탱크로 전달하는 전달용 배관과, 수지를 상기 전달용 배관을 통해 상기 공급용 탱크로 이동시키는 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 송전케이블 코어 이중함침 제조장치.
  2. 삭제
  3. 송전케이블 코어의 중심부에 배치된 직선형탄소섬유다발을 구성하는 탄소섬유들을 제공하는 직선형탄소섬유다발용 보빈이 설치된 보빈유닛; 상기 직선형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 탄소섬유들을 통과시키며, 상기 탄소섬유들에 연속적으로 수지를 함침시키는 제1함침유닛; 상기 직선형탄소섬유다발의 외주면을 따라 서로 일정간격을 두고 나선형으로 감길 꼬임형탄소섬유다발들을 제공하는 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 설치되며, 상기 제1함침유닛에 의해 수지가 함침된 탄소섬유들에, 상기 꼬임형탄소섬유다발용 보빈이 제공한 꼬임형탄소섬유다발들을 나선형으로 감아서 예비코어를 형성하는 와인딩유닛; 상기 예비코어를 통과시키며, 상기 예비코어에 다시 연속적으로 수지를 함침시키는 제2함침유닛; 상기 예비코어를 가열 및 인발하고, 설정된 크기로 절단하는 성형유닛을 포함하며,

    상기 제1함침유닛은,
    상기 보빈유닛으로부터 공급되는 상기 탄소섬유들을 서로 이격시켜 안내하는 안내공이 형성된 가이드부; 상기 탄소섬유들이 통과하는 내부공간에 수지가 저장되며, 전면과 후면에는 상기 탄소섬유들을 하나로 모아서 직선형탄소섬유다발을 형성하는 제1집속공이 형성된 제1함침부; 상기 제1함침부에 수지를 공급하는 제1수지공급부; 제1수지재활용부를 포함하고,
    상기 제1수지공급부는,
    수지를 저장하는 공급용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 제1함침부를 연결하는 공급용 배관과, 상기 공급용 탱크에 구비되며 수지를 상기 공급용 배관을 통해 상기 제1함침부로 이동시키는 펌프로 구성되며,
    상기 제1수지재활용부는,
    수지가 함침된 직선형탄소섬유다발이, 상기 제1집속공을 통과할 때 짜여 나오는 수지를 수집하기 위하여,
    상기 제1함침부의 하부에 배치된 수지수집대와, 상기 수지수집대의 배출구를 통해 배출된 수지를 보관하는 보관용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 보관용 탱크를 연결하며, 상기 보관용 탱크에 보관된 수지를 상기 공급용 탱크로 전달하는 전달용 배관과, 수지를 상기 전달용 배관을 통해 상기 공급용 탱크로 이동시키는 펌프로 구성되며,

    상기 제2함침유닛은,
    상기 예비코어가 통과하는 내부공간에 수지가 저장되며, 전면과 후면에는 상기 예비코어를 안내하는 제2집속공이 형성된 제2함침부; 상기 제2함침부에 수지를 공급하는 제2수지공급부; 제2수지재활용부를 포함하며,
    상기 제2수지공급부는,
    수지를 저장하는 공급용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 제2함침부를 연결하는 공급용 배관과, 상기 공급용 탱크에 구비되며 수지를 상기 공급용 배관을 통해 상기 제2함침부로 이동시키는 펌프로 구성되며,
    상기 제2수지재활용부는,
    수지가 함침된 상기 예비코어가, 상기 제2집속공을 통과할 때 짜여 나오는 수지를 수집하기 위하여,
    상기 제2함침부의 하부에 배치된 수지수집대와, 상기 수지수집대의 배출구를 통해 배출된 수지를 보관하는 보관용 탱크와, 상기 공급용 탱크와 상기 보관용 탱크를 연결하며, 상기 보관용 탱크에 보관된 수지를 상기 공급용 탱크로 전달하는 전달용 배관과, 수지를 상기 전달용 배관을 통해 상기 공급용 탱크로 이동시키는 펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 송전케이블 코어 이중함침 제조장치.
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