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A Study on Cooling Condition for Quality Improvement of Rotary Molding Machine

회전성형기의 품질 향상을 위한 냉각 조건에 관한 연구

  • Kang, Jeong-Seok (Division of Mechanical Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Kim, In (Siemens Industry Software) ;
  • Lee, Myungjae (Division of Mechanical Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Yoon, Jai-young (Division of Mechanical Engineering, Chonbuk National University)
  • 강정석 (전북대학교 기계시스템공학과) ;
  • 김인 ;
  • 이명재 (전북대학교 기계시스템공학과) ;
  • 윤재영 (전북대학교 기계시스템공학과)
  • Received : 2019.07.09
  • Accepted : 2019.12.06
  • Published : 2019.12.31

Abstract

The molding for hollow products used widely in industry is rotational molding by heating and cooling. Uniform cooling is required to improve the quality of the product, and rapid cooling is required to improve the productivity. In this paper, the cooling condition is largely classified into the case of no forced cooling by the fan and forced cooling by the fan. In addition, when forced cooling by the fan is not performed, the condition for stopping the molding machine horizontally and the condition for stopping the molding machine vertically were classified. To confirm the forced cooling by the fan, the conditions were set such that only the molding machine rotates while the fan is not running and the upper and lower fans operate when only the lower fan is operated. The surface temperature of the rotary molding machine was analyzed by the STAR-CCM+ program for the case of air-cooling. The temperature distribution of the rotary molding machine was analyzed for five conditions and the temperature distribution for cooling was compared under each condition. Among the five cases, Case 4 was lowest at approximately 35 ℃ after 900sec.

산업 현장에서 많이 사용하는 중공형 제품에 대한 성형은 가열과 냉각에 의해 회전 성형하게 된다. 제품에 대한 품질 향상을 위해 균일한 냉각이 필요하고, 생산성 향상을 위해 빠른 시간의 냉각이 요구된다. 본 논문에서는 팬에 의한 강제 냉각이 없는 경우와 팬에 의한 강제 냉각이 있는 경우로 크게 냉각 조건을 구분하였다. 또한, 팬에 의한 강제 냉각이 없는 경우에 대하여 성형기가 수평으로 정지해 있는 조건과 수직으로 정지한 조건으로 구분하였다. 그리고 팬에 의한 강제 냉각을 확인하기 위해 팬이 가동되지 않은 상태에서 성형기만 회전하는 조건과 하부의 팬만 작동하는 경우, 상단과 하단의 팬이 작동하는 조건으로 설정하였다. 이와 같이 성형기의 냉각의 결과를 여러 조건의 공기 냉각 조건에 대해 회전성형기의 표면 온도를 STAR-CCM+ 프로그램으로 해석한다. 총 5개의 조건에 대해 회전성형기의 온도 분포를 해석하였으며, 각 조건에서 냉각에 대한 성형기의 표면 온도 분포를 비교하였다. 5개의 Case 중 Case4가 900sec 후 약 35℃로 가장 낮았다.

Keywords

References

  1. M. S. Lee, J. S. Choi and C. K. Chun, "Analysis of Temperature Distribution of Solid and Gas in the Rotary Cooler", J. of Korean Inst. Resources Recycling, Vol.11, No.3, pp.25-30, 2002.
  2. S. T. Jeon, Y. Y. Kim, J. S. Lee, J. S. Park and D. B. Lee, "Cooling of a Rotating Heated Flat Plate by Water Jet Impingement", Solar Energy, Vol.15, No.2, pp.47-64, 1995.
  3. P. J. Lee, H. Choi and S. H. Lee, "Cooling Heat Transfer from a Rotating Roll by Impingung Water Spray Jets", KSME, Vol.26, No.6, pp.779-787, 2002. DOI: https://doi.org/10.3795/ksme-b.2002.26.6.779
  4. STAR-CCM+ Documentation, Version 13., Siemens PLM Software, 2018.