KR100571145B1 - 전열관 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열관 및 그 제작방법에 관한 것으로, 전열관(30)의 내벽면에 돌출 형성되는 나선형 리브에 요홈부(35)를 형성하여, 전열면적을 넓힘과 동시에 작동유체의 유동을 보다 원활하게 함으로써 열전달율을 높이고 작동유체의 유동에 따른 마찰손실의 증가는 억제하여 동력을 절감효과를 가져올 수 있는 전열관 및 그 제작방법을 제공한다.

전열관, 작동유체, 절편리브, 요홈부, 맨드릴

Description

전열관 및 그 제작방법{heat transfer tube and method of making thereof}

도 1은 종래 전열관의 내부구조를 설명하기 위한 도면,

도 2는 종래 전열관의 제작방법을 설명하기 위한 단면도,

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전열관의 내부구조를 도시한 부분절개 전개도,

도 4는 본 발명에 따른 전열관의 제작방법을 설명하기 위한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 전열관의 제작방법에 있어 튜브와 제2맨드릴의 회전방향을 나타내는 단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2맨드릴의 형상을 각각 도시한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

13 : 외측가공디스크 30 : 전열관

32 : 튜브 35 : 요홈부

38 : 절편리브 40 : 제1맨드릴

50 : 제2맨드릴

본 발명은 전열관 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전열관의 내벽면에 돌출 형성되는 나선형 리브에 요홈부를 형성하여, 전열면적을 넓힘과 동시에 작동유체의 유동을 보다 원활하게 함으로써 열전달율을 높이고 작동유체의 유동에 따른 마찰손실의 증가는 억제하여 동력을 절감효과를 가져올 수 있는 전열관 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 전열관은 에어컨이나 냉장고 또는 대형냉동기의 응축기나 증발기 또는 오일쿨러 등의 열교환기에 사용되는 파이프로써 전열관의 성능은 내벽의 형상에 따라 많은 차이를 보이고 있다.

특히, 전열관의 내측 조도(roughness)에 따른 난류의 증가는 열전달 성능을 획기적으로 향상시키므로 이에 대한 다양한 형상의 전열관이 연구 개발되고 있으며 이에 대한 제작방법 또한 다양하게 개발되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 전열관(1)의 열전달 성능을 향상시키기 위해 전열관(1)의 내벽면에 나선형의 리브(3)를 돌출 형성함으로써 열전달 면적의 증가와 더불어 난류를 촉진시키는 유동 변화를 일으켜 전열관(1)의 열전달율을 향상시키는 방법을 사용하였다.

상기와 같이 전열관(1)의 내벽면에 나선형의 리브(3)를 형성하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이, 맨드릴(10)이 부착된 축(12)이 전열관(1)의 소재가 되는 튜브(6) 내측으로 삽입되어 연결된 상태에서 상기 튜브(6)가 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 회전 이동함으로써 전조공정에 의해 제작되도록 하는 방법을 사용하였다.

이때, 도면부호 13은 전열관의 외부면을 눌러 전열관(1)의 내벽면이 맨드릴(10)에 접촉되어 전조가공될 수 있도록 하는 외측가공디스크를 나타낸다.

그러나, 상기와 같은 종래 전열관(1)의 구조에 의하면, 난류를 발생시키고 전열면적을 늘리기 위하여 전열관(1)의 내벽면에 나선형의 리브(3)와 같은 인위적인 방해요소를 구비하였으므로 이에 따른 작동유체의 마찰손실이 매우 커지게 되며, 결국 작동유체를 순환시키기 위한 동력의 증가를 야기하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전열관의 내벽면에 돌출 형성되는 나선형 리브에 요홈부를 형성하여, 전열면적을 넓힘과 동시에 작동유체의 유동을 보다 원활하게 함으로써 열전달율을 높이고 작동유체의 유동에 따른 마찰손실의 증가는 억제하여 동력의 절감효과를 가져올 수 있는 전열관을 제공하는데 있다.

또한, 상기 전열관의 내벽면에 절편리브 및 요홈부가 동시에 가공될 수 있도록 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 전열관 제작방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유체가 흐르면서 외부와 열교 환할 수 있도록 소정의 내경을 가지면서 유로를 형성하는 전열관에 있어서, 상기 전열관의 내벽면에 일정간격으로 단락진 요홈부에 의해 분리되는 절편리브가 나선형으로 연속해서 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전열관을 제공한다.

그리고, 상기와 같이 전열관의 내벽면에 절편리브를 형성하기 위한 제작방법으로 전열관의 소재가 되는 튜브의 일측 개방부를 통해 제1맨드릴이 부착된 축이 삽입되고 튜브의 타측 개방부를 통해 제2맨드릴이 부착된 축이 삽입된 상태에서, 상기 튜브가 제1맨드릴이 위치된 쪽에서 제2맨드릴이 위치된 쪽으로 회전 이동하고, 상기 제1맨드릴이 부착된 축은 고정되고 상기 제2맨드릴이 부착된 축은 튜브의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전열관의 내부구조를 도시한 부분절개 전개도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전열관의 제작방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전열관의 제작방법에 있어 튜브와 제2맨드릴의 회전방향을 나타내는 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 제2맨드릴의 형상을 각각 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전열관(30)은 그 내벽면에 절편리브(38)가 나선형으로 연속해서 돌출 형성된다.

상기 절편리브(38)는 일정간격으로 단락진 요홈부(35)에 의해 각각 분리되며, 그 단면형상은 사각형 이외에 삼각, 원형 또는 사다리꼴도 가능하다.

그리고, 상기 절편리브(38)의 높이(e)에 대한 절편리브(38)의 간격피치(P)의 비는 0.5 내지 10으로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 전열관(30)의 내벽면에 절편리브(38)를 돌출 형성되도록 하는 전열관의 내측 제작방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 전열관(30)의 소재가 되는 튜브(32)의 양단에 제1맨드릴(40)이 부착된 축(42)과 제2맨드릴(50)이 부착된 축(52)을 각각 삽입하여 연결한다.

상기 튜브(32)의 내측에는 소정의 내경으로 작동유체가 유동될 수 있도록 유로가 형성되어 있으며, 상기 제1맨드릴(40)이 부착된 축(42)을 튜브(32)의 일측 개방부를 통해 그 내측으로 삽입시키고 튜브(32)의 타측 개방부를 통해 상기 제2맨드릴(50)이 부착된 축(52)을 삽입시킨다.

상기 제1맨드릴(40) 및 제2맨드릴(50)의 외부에는 소정각도의 나선이 형성되어 있다.

상기와 같이 튜브(32)의 양단 내측에 제1맨드릴(40)과 제2맨드릴(50)이 각각 삽입된 상태에서, 상기 튜브(32)는 회전하면서 제1맨드릴(40)이 위치된 쪽에서 제2맨드릴(50)이 위치된 쪽으로 이동하게됨과 아울러 외부의 외측가공디스크(13)가 튜브(32)의 외부면을 눌러 튜브(32)의 내벽면이 상기 제1맨드릴(40)에 접촉되어 압연가공될 수 있도록 한다.

이때, 상기 제1맨드릴(40)이 부착된 축(42)은 제자리에 고정되고, 상기 제2맨드릴(50)이 부착된 축(52)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 튜브(32)의 회전방향 과 같은 방향으로 회전하게 된다.

그러므로, 상기 튜브(32)가 회전 이동되면 제1맨드릴(40)에 의해 튜브(32)의 내벽면에 나선형 리브(3)가 연속해서 돌출 형성되게 되고, 계속해서 튜브(32)의 회전방향과 같은 방향으로 회전하는 제2맨드릴(50)에 의해 상기 1차 가공된 나선형 리브(3)상에 일정간격으로 단락된 요홈부(35)가 형성됨으로써 최종적으로 튜브(32)의 내벽면에는 절편리브(38)가 나선형으로 연속해서 돌출 형성되게 된다.

이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2맨드릴(50)은 다양한 각도의 나선을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.

도 6은 전열관(30)의 유로축선(전열관의 내부를 가로질러 관통하는 선, 작동유체가 유동되는 방향을 지시하는 선; L)과 평행한 방향, 즉 유로축선(L)에 대하여 이루는 각이 0도인 나선을 가지는 제2맨드릴(50a)을 예시하고 있으며, 이 경우 나선형 리브(3)상에 형성되는 요홈부(35)는 도 3a 또는 도 3b와 같이 전열관(30)의 유로축선(L)에 대하여 평행하게 형성되게 된다.

이때, 도 3a는 상기 제2맨드릴(50a)이 튜브(32)의 회전속도와 동일한 회전속도로 회전된 경우 피치방향으로 인접한 요홈부(35)간에 이루는 축선이 전열관(30)의 유로축선(L)과 평행하게 이루어지며, 도 3b는 상기 제2맨드릴(50a)의 회전속도가 튜브(32)의 회전속도보다 빠른 경우 요홈부(35)간에 이루는 축선이 지그재그로 불규칙하게 이루어진 경우를 각각 도시하고 있으며, 상기 제2맨드릴(50a)의 회전속도는 튜브(32)의 회전속도와 같거나 빨라야 한다.

그리고, 도 7은 전열관(30)의 유로축선(L)에 대하여 소정의 각을 갖는 나선 이 형성된 제2맨드릴(50b)을 예시하고 있으며, 이 경우 도 3c와 같이 피치방향으로 인접한 요홈부(35)간에 이루는 배열은 상기 전열관(30)의 유로축선(L)에 대하여 일정한 각도(β)로 형성되며, 이는 제2맨드릴(50b)의 나선각에 따라 달라지게 된다.

마찬가지로, 앞서 설명한 전열관(30)의 내벽면에 형성되는 절편리브(38)가 이루는 경사각(α)도 제1맨드릴(40)의 나선각에 의해 결정되게 된다.

상기와 같이 전열관(30)의 내벽면에 돌출 형성되는 절편리브(38) 및 이를 일정간격으로 분리하는 요홈부(35)의 형상 및 배열관계는 제1맨드릴(40) 및 제2맨드릴(50)의 나선 형상 및 회전속도에 따라 결정되게 되며, 이는 당업자에 의해 다양하게 선택 실시될 수 있을 것이다.

특히, 상기 제1맨드릴(40)의 나선각은 절편리브(38)가 이루는 각이 열전달 증가효과와 유체유동 방향 방해에 따른 압력강하를 고려하여 결정되며 20도 내지 70도로 하는 것이 바람직하고, 상기 제2맨드릴(50)은 상기 요홈부(35)의 간격(t)과 상기 절편리브(38)의 폭(W)의 비율이 0.2 내지 1.5가 되도록 하는 것이 가장 적절하다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전열관(30)은 그 내벽면에 일정간격으로 단락진 요홈부(35)에 의해 분리되는 절편리브(38)가 나선형으로 연속해서 돌출 형성된다.

그러므로, 상기 전열관(30)의 내측 유로를 따라 작동유체가 유동하는 과정에서 상기 절편리브(38)에 의해 난류를 촉진시키는 유동변화가 일어남과 아울러 전 열면적이 증가하게 되므로 열전달 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작동유체가 통과할 수 있는 요홈부(35)가 형성됨으로써 상기 과정에서 발생되는 작동유체의 마찰손실 증가를 억제하여 동력의 절감효과를 가져오게 된다.

또한, 상기 전열관의 내측 제작방법에 있어서, 전열관(30)의 양단에 제1맨드릴(40) 및 제2맨드릴(50)을 구비하여 한번의 공정만으로 절편리브(38) 및 요홈부 (35)를 동시에 가공함으로써 그 제작이 매우 효율적으로 이루어지게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 전열관 및 그 제작방법에 의하면, 전열관의 내벽면에 돌출 형성되는 나선형 리브에 요홈부를 형성하여, 전열면적을 넓힘과 동시에 작동유체의 유동을 보다 원활하게 함으로써 열전달율을 높이고 작동유체의 유동에 따른 마찰손실의 증가는 억제하여 동력의 절감효과를 가져오게 되는 효과가 있다.

그리고, 상기 전열관의 내측 제작방법에 있어, 제1맨드릴 및 제2맨드릴에 의해 절편리브 및 요홈부가 동시에 가공될 수 있도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유체가 흐르면서 외부와 열교환할 수 있도록 소정의 내경을 가지면서 유로를 형성하는 전열관의 내측 제작방법에 있어서,

   상기 전열관의 소재가 되는 튜브의 일측 개방부를 통해 그 내측으로 제1맨드릴이 부착된 축이 삽입되어 연결되고 상기 튜브의 타측 개방부를 통해 그 내측으로 제2맨드릴이 부착된 축이 삽입되어 연결된 상태에서, 상기 튜브가 제1맨드릴이 위치된 쪽에서 제2맨드릴이 위치된 쪽으로 회전 이동하고, 상기 제1맨드릴이 부착된 축은 고정되고 상기 제2맨드릴이 부착된 축은 상기 튜브의 회전방향과 동일한 방향으로 회전됨으로써 상기 제1맨드릴에 의해 전열관의 내벽면에 나선형의 리브가 연속적으로 돌출 형성되고 상기 제2맨드릴에 의해 상기 리브를 일정간격으로 단락하는 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전열관 제작방법.
4. 삭제

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