KR100697038B1 - 이중관의 밴딩장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 배기관이나 각종 산업용 배관 등에 사용되는 이중관을 밴딩하기 위한 이중관의 밴딩장치에 관한 것으로, 특히 내측관과 외측관으로 이루어진 이중관을 굴곡지게 밴딩시 관체의 표면에 찌그러짐이나 주름 및 함몰 등이 생기지 않게 일률적으로 밴딩함으로써 내구성을 강화할 수 있도록 하기 위한 것이다.
그 구성은 굴곡지게 밴딩되는 내측관(1)과 외측관(2)으로 형성된 이중관(3)과, 상기 내측관(1)의 내부에 삽입되는 내측관 맨드릴(4)과, 상기 내측관(1)과 외측관(2)의 공간에 삽입되어 내측관을 압착할 수 있도록 다수의 장홈(50)이 형성된 외측관 맨드릴(5)을 포함하여 밴딩기로 밴딩할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 구성에 의해 작용하는 본 발명은 내측관과 외측관으로 이루어진 이중관을 내측관에는 내측관 맨드릴을 삽입하고, 내측관과 외측관 사이의 공간에는 링형으로 이루어진 외측관 맨드릴을 삽입하여 밴딩기로 밴딩하기 때문에 내측관과 외측관에 형성된 공간의 간격을 동일하게 유지함은 물론 밴딩시 발생되는 내측의 수축율과 외측의 인장율을 균일하게 유지함으로써, 주름이나 찌그러짐 또는 함몰이 발생하지 않게 되기 때문에 단열성은 물론 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 유체 흐름에 따른 외부 방사소음을 줄일 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

Description

이중관의 밴딩장치{A BANDING APPARATUS OF DOUBLE PIPE}
도 1은 본 발명의 내측관 맨드릴을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 내측관 맨드릴을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 외측관 맨드릴을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 내측관에 내측관 맨드릴이 삽입된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 내측관과 외측관 사이의 공간에 외측관 맨드릴을 삽입한 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 이중관 내부에 내측관 맨드릴과 외측관 맨드릴을 삽입하여 밴딩된 상태를 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. 내측관 2. 외측관
3. 이중관 4. 내측관 맨드릴
5. 외측관 맨드릴 41. 몸체
42. 요홈 43. 돌기
44. 회전체 45. 요홈
46. 축핀 50. 장홈
51. 몸체 52. 삽입구
53. 삽입홈 54. 삽입돌기
55. 회전링 56. 삽입홈
60. 회전체 61. 볼핀
본 발명은 차량용 배기관이나 각종 산업용 배관 등에 사용되는 이중관을 밴딩하기 위한 이중관의 밴딩장치에 관한 것으로, 특히 내측관과 외측관으로 이루어진 이중관을 굴곡지게 밴딩시 관체의 표면에 찌그러짐이나 주름 및 함몰 등이 생기지 않게 일률적으로 밴딩함으로써 내구성을 강화할 수 있도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 엔진의 배기 매니폴드와 연결되는 배기 파이프는 삼원 촉매장치를 포함하는 컨버터가 연결되고, 그 후방으로의 배기관으로는 소음기를 구비하여 배기시스템을 이룬다.
상기와 같이 구성된 종래의 전방 측 배기관은 엔진의 배기 매니폴드와 연결되기 때문에 배기 매니폴드로부터 연소실의 폭발 배기가스가 고온인 상태로 흐른다.
그런데 배기가스가 상기 배기관을 지나며 열을 손실하고 엔진의 배기 매니폴드와 연결되는 배기파이프의 전방에 엔진의 진동 전달을 차단시키는 플렉시블 파이프가 연결되고, 이 플렉시블 파이프 후방으로 컨버터가 그리고 그 후방으로 머플러 가 설치되어 배기 시스템을 구성하게 된다.
그런데 여기서 유의할 점은 배기관으로부터의 배기가스를 지니게 하는 컨버터는 배기가스 중 유독한 성분인 CO, HC, NHx를 감소시키는 장치로써 고온 환경에서 그 성능의 발휘가 적정하게 이루어진다.
따라서 최근에는 배기 매니폴드로부터의 배기가스가 온도 저감되는 것을 방지하기 위한 수단으로 배기 매니폴드와 컨버터 사이에 배기관을 이중관으로 구성하고 있다.
이는 상기 삼원 촉매 장치인 컨버터의 제 기능 발휘는 물론, 부가적으로 엔진의 폭발 행정에 따른 진동저감의 기능을 갖기 때문이다.
이러한 종래의 배기관용 이중관을 제조하는 방법을 설명하면, 먼저 직경이 큰 외경파이프와 상대적으로 직경이 작은 내부파이프를 구비하여 내부파이프를 외부파이프에 관통삽입하되, 내부파이프와 외부파이프 사이에 일정간격 유지를 위한 모래, 또는 구슬을 넣은 후, 또는 상기 파이프 사이는 물론 내부 파이프에도 모래 또는 쇠구슬을 넣은 후 설계에 맞는 배기관의 형상으로 밴딩장치로 밴딩하는 공정으로 제조되었다.
그렇지만, 상기 방법은 모래 및 쇠구슬의 입자 공극율에 의해 밴딩시 균일하게 힘을 받지 못하는 관계로 상기 관들 사이에 닿는 부분이 발생 되기도 하며, 실제로 중요한 것은 입자의 크기에 의해 상기 내외부 파이프 간의 간극의 축소 설계가 어려워 불필요하게 이중관의 부피가 커지는 단점이 있는 것이다.
그리하여 개발된 것이 내외부 파이프가 삽입되어 외부에서 대강의 형태로 밴 딩된 배기파이프를 제 1금형 및 제 2금형에 안착하여 여기에 수압을 가하는 두단계의 공정으로 제조한다.
즉, 내외부 파이프를 삽입관통시킨 상태에서 대강의 형상으로 밴딩된 파이프를 금형에 넣어 내부 파이프에 수압을 가함으로써, 외부파이프는 금형에 내부파이프는 외부파이프의 내경에 밀착되면서 정확한 구조로 상기 내외부 파이프가 밀착 형성되는 1단계 공정과, 상기 1단계 공정으로 제조된 이중관을, 상기 제 1금형보다 크게 확장된(내외부 파이프의 간극만큼) 제 2금형에 안착하여 상기 내부파이프의 내부와, 내부파이프의 외경과 외부파이프의 내경 사이로 동일 수압을 가하여 외부파이프가 확장되어 금형에 부착됨으로써 일정간격을 갖는 이중관을 제조하는 2단계 공정으로 이루어지도록 하였다.
그러나 상기 밴딩 공정은 일차적으로 대강 밴딩하고 그 다음 구체적으로 밴딩하는 이 단계의 작업공정이 이루어지므로 밴딩작업에 있어서 복잡하고 불편함은 물론, 또 금형을 갖추어야 하므로 초기 시설에 투자비용이 많이 소요되는 단점이 있었던 것이다.
그리고 최근에는 내부파이프를 밴딩한 후 외부에는 별도로 성형된 상부캡과 하부캡을 용접하여 이중관을 제작하고 있지만, 상부와 하부캡을 성형하여야 하므로 별도의 금형비가 소요되고, 또 용접을 하여야 하므로 작업공정이 복잡하여 원가상승은 물론 용접부로 인하여 외관이 미려하지 않다는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 폐단을 해결하고자 창출한 것으로, 차량용 배기관을 이중관으로 제조하기 위하여 내측관 내부에 내측관 맨드릴을 삽입함과 동시에 외측관과 내측관의 내부공간에도 외측관 맨드릴을 삽입하여 일반적으로 알려진 롤 밴딩기에 의해 밴딩할 때, 내측관과 외측관이 서로 접촉하지 않고 동일한 간격을 유지하면서 균일하게 밴딩되기 때문에 밴딩시에 발생되는 주름이나 찌그러짐 등이 발생하지 않으면서 견고하게 밴딩할 수 있도록 하고자 함을 목적으로 하는 것이다.
즉, 내측관 맨드릴은 내측관이 밴딩시 발생되는 인장부분(외측면)의 찌그러짐과 함몰을 방지하고, 외측관 맨드릴은 내측관이 밴딩시 발생되는 수축부분(내측부)의 주름과 외측관 밴딩시 발생되는 인장부분(외측면)의 찌그러짐과 함몰을 방지하고, 또 외측관 밴딩시 발생 되는 수축부분(내측면)의 주름은 롤밴딩기에 설치되어 있는 와이퍼에 의해 방지하도록 함을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 이중관의 밴딩 각도가 작을 경우에는 내, 외측관 맨드릴에 회전체나 회전링을 연결하지 않고 사용할 수 있고, 밴딩 각도가 클 경우에는 내, 외측관 맨드릴에 회전체나 회전링을 하나 이상 연결하여 사용할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같은 것이다.
본 발명은 굴곡지게 밴딩되는 내측관(1)과 외측관(2)으로 형성된 이중관(3)과, 상기 내측관(1)의 내부에 삽입되는 내측관 맨드릴(4)과, 상기 내측관(1)과 외측관(2)의 공간에 삽입되어 내측관을 압착할 수 있도록 다수의 장홈(50)이 형성된 외측관 맨드릴(5)을 포함하여 밴딩기로 밴딩할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 내측관 맨드릴(4)의 몸체(41) 전방에 형성된 요홈(42)에는, 상기 요홈(42)에 삽입되어 축핀(46)에 의해 고정되면서 회전하도록 돌기(43)를 형성한 회전체(44)를 하나이상 연결할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 내측관 맨드릴(4)의 몸체(41) 전방에 형성된 삽입홈(40)에 볼핀(61)을 삽입하여 연결된 회전체(60)가 360도 회전할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치를 제공하는 것이다.
또한, 상기 외측관 맨드릴(5)의 몸체(51) 전방에 서로 대향하여 형성된 삽입홈(53)에는, 상기 삽입홈(53)에 삽입되는 삽입돌기(54)를 형성한 회전링(55)을 하나이상 연결할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치를 제공하는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 이중관(3)을 균일하게 밴딩하기 위한 작용효과를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 내측관 맨드릴을 나타낸 단면도로써, 내측관 맨드릴(4)은 몸체(41)의 전방 단부면 중심에 원형 또는 사각형상의 요홈(42)을 형성한다. 이때 요홈(42)의 외주면은 돌기(43)가 삽입되어 축핀(46)을 중심으로 회전할 수 있는 회전반경을 갖도록 둔각으로 형성된다. 그리고 상기 요홈(42)에 삽입되어 축핀(46)에 의해 고정되면서 회전할 수 있는 돌기(43)를 형성한 회전체(44)를 연결하 여 구성하면 된다. 이때 본 발명에서는 몸체(41)에 회전체(44)가 두개 연결된 상태를 나타내도록 단면에 도시하였지만, 필요에 따라서는 회전체(44)를 연결하지 않고 사용할 수도 있고, 하나 또는 하나이상 두개를 몸체(41)와 연결하여 사용할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명의 외측관 맨드릴을 나타낸 단면도로써, 외측관 맨드릴(5)은 몸체(51)에 내측관(1)이 삽입할 수 있는 삽입구(52)를 관통하여 형성함은 물론 외주면에는 다수의 장홈(50)을 형성한다. 그리고 전방의 단부면에는 서로 대향하여 삽입홈(53)이 형성된다. 이때 삽입홈(53)에 삽입되는 삽입돌기(54)가 빠지지 않도록 전방에 폭을 좁게 형성하지만, 삽입돌기(54)가 삽입홈(53)에 원형으로 삽입되어 회전할 수 있게 되어 있다. 그리고 상기 삽입홈(53)에 삽입되어 회전할 수 있는 삽입돌기(54)를 형성한 회전링(55)을 연결하여 구성하면 된다. 본 발명에서는 몸체(51)에 두 개의 회전링(55)이 연결된 상태를 나타내도록 단면에 도시하였지만, 필요에 따라서는 회전링(55)을 연결하지 않고 사용할 수도 있고, 하나 또는 하나이상 두개를 몸체(51)에 연결하여 사용할 수 있는 것이다.
즉, 내측관 맨드릴(4)과 외측관 맨드릴(5)의 몸체(41)(51)에 각각 회전체(44)와 회전링(55)을 연결하지 않고 사용할 때에는 이중관의 밴딩 각도가 작을 경우에 사용하는 것이고, 이중관의 밴딩각도를 크게하여 밴딩할 경에는 몸체(41(51)에 회전체(44) 및 회전링(55)을 하나이상 연결하여 사용하면 된다.
이와 같이 본 발명은 일직선상으로 형성된 내측관(1)의 외부로 외측관(2)을 삽입하여 이루어진 이중관(3)은 내측관(1)과 외측관(2) 사이에 공간이 형성하게 된 다. 이때 상기 공간을 일정한 간격을 유지하면서 밴딩하기 위해서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 먼저 몸체(41)의 전방에 형성된 요홈(42)에는 회전체(44)에 형성된 돌기(43)를 삽입하여 축핀(46)에 의해 고정시킴과 동시에 회전할 수 있도록 연결한 내측관 맨드릴(4)을 내측관(1)의 내부에 삽입한다.
그리고 필요에 따라서 회전체(44)를 하나이상 연결하여 사용하고자 할 때에는, 상기 회전체(44)의 전방에 형성된 요홈(45)에 회전체(44)의 돌기(43)를 삽입하여 축핀(46)에 의해 고정하는 방법으로 연결하여 구성하면 된다.
그 다음에 도 5에 나타내는 바와 같이, 내측관(1)이 삽입될 수 있도록 삽입구(52)와 외주면에 장홈(50)이 형성된 몸체(51)의 전방에 서로 대향하여 형성된 삽입홈(53)으로 회전링(55)에 서로 대향하여 형성된 삽입돌기(54)를 상부에서 하부로 하향하면서 삽입한 외측관 맨드릴(5)을 내측관(1)과 외측관(2)의 사이에 형성된 공간으로 삽입한다.
그리고 이중관의 밴딩각도를 크게 하기 위해 회전링(55)을 하나이상 연결하여 사용하고자 할 때에는, 상기 회전링(55)의 전방에 형성된 삽입홈(56)에 삽입돌기(54)를 형성한 회전링(55)을 연결하면 된다.
그러면 이중관(3)을 이루고 있는 내측관(1)의 내부에는 내측관 맨드릴(4)이 삽입되게 되고, 또 내측관(1)과 외측관(2)의 사이에 형성된 공간에는 외측관 맨드릴(5)이 삽입하게 된다.
상기의 실시예는 이중관의 밴딩각도가 큰 경우에 사용하는 실시예를 들어 설명하고 있지만, 이중관의 밴딩각도가 작을 경우에는 상기 내측관 맨드릴(4)이나 외 측관 맨드릴(5)에 회전체(44)나 회전링(55)을 연결하지 않고 사용하면 된다.
그리고 나서 일반적으로 알려진 롤 밴딩기(도면에 미도시)에 형성된 프레저(PRESSURE)로 압력을 가함과 동시에 클램프로 이중관(3)을 잡고 정해진 각도로 밴딩하게 되면, 내측관(1)과 외측관(2)은 밴딩부분에 주름이나 찌그러짐 또는 함몰이 발생하지 않고 균일하게 밴딩하게 됨으로써 높은 강도를 유지할 수 있게 되는 것이다.
즉, 클램프가 이중관(3)을 잡고 밴딩할 때, 이중관(3)을 이루고 있는 내측관(1)의 인장부분에서 발생되는 찌그러짐이나 함몰은 내측관(1) 내부에 삽입된 내측관 맨드릴(4)에 의해 발생이 되지 않게 되고, 또 내측관(1)의 수축부분에서 발생되는 주름은 내측관(1)과 외측관(2)의 공간에 삽입된 외측관 맨드릴(5)에 의해서 발생 되지 않게 되는 것이다. 즉, 롤밴딩기에 설치되어 있는 프레져가 이중관(3)에 압력을 가하게 되면 외측관 맨드릴(5)의 외주면에 형성된 장홈(50)에 의해 편으로 형성된 몸체(51)가 내측관(1)에 밀착되고, 또 외측관(2)이 외측관 맨드릴(5)에 밀착하게 되므로 공간이 생기지 않으면서 밴딩이 되기 때문이다. 따라서, 외측관(2)의 인장부분에서 발생되는 찌그러짐이나 함몰도 상기 외측관 맨드릴(5)에 의해서 발생이 되지 않게 된다.
그리고 외측관(2)의 수축부분에서 발생되는 주름은 일반적으로 롤 밴딩기에 설치되어 있는 와이퍼가 수축반경을 넓혀주도록 하면서 밴딩하도록 하고 있기 때문에 방지가 된다.
또한, 상기 내측관(1)과 외측관(2) 사이의 공간에 삽입된 외측관 맨드릴(5) 의 몸체(51) 단부에 연결된 회전링(55)과, 내측관(1) 내부에 삽입된 내측관 맨드릴(4)의 단부에 연결된 회전체(44)는 롤밴딩기에 의해서 밴딩각도가 큰 경우 밴딩부분이 원활하게 밴딩이 이루어지도록 연결되어 있는 것이다. 따라서 회전체(44)나 회전링(55)은 밴딩각도 내에서 회전이 가능하고, 회전시를 고려하여 외주면의 폭이 내주면의 폭보다 약간 넓게 제작된다.
그리고 상기 실시 예에서 설명하지 않는 또 다른 내부 맨드릴의 구성은 도 2에 나타내는 바와 같이, 도 1의 내부 맨드릴과 동일한 효과를 나타내고 있지만, 그 구성에 있어서 몸체(41)의 삽입홈(40)에 볼핀(61)을 삽입하여 회전체(60)와 연결함으로써 회전체(60)는 360도 회전할 수 있게 되어 있어 이중관(3)을 자유롭게 밴딩할 수 있도록 하였다.
상기와 같은 구성에 의해 작용하는 본 발명은 내측관과 외측관으로 이루어진 이중관을 내측관에는 내측관 맨드릴을 삽입하고, 내측관과 외측관 사이의 공간에는 링형으로 이루어진 외측관 맨드릴을 삽입하여 밴딩기로 밴딩하기 때문에 내측관과 외측관에 형성된 공간의 간격을 동일하게 유지함은 물론 밴딩시 발생되는 내측의 수축율과 외측의 인장율을 균일하게 유지함으로써, 주름이나 찌그러짐 또는 함몰이 발생하지 않게 되기 때문에 단열성은 물론 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 유체 흐름에 따른 외부 방사소음을 줄일 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

Claims (4)

  1. 이중관(3)의 내측관(1) 내부에 내측관 맨드릴(4)이 삽입되고, 내측관(1)과 외측관(2)사이의 공간에 삽입되어 내측관(1)을 압착할 수 있도록 다수의 장홈(50)이 형성되는 외측관 맨드릴(5)이 구비되어 이중관(3)을 굴곡지게 밴딩되는 이중관의 밴딩장치에 있어서:
    상기 외측관 맨드릴(5)의 몸체(51) 전방에 서로 대향하여 형성된 삽입홈(53)과, 삽입홈(53)에 삽입되는 삽입돌기(54)를 형성한 회전링(55)을 하나이상 연결할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내측관 맨드릴(4)의 몸체(41) 전방에 형성된 요홈(42)에는, 상기 요홈(42)에 삽입되어 축핀(46)에 의해 고정되면서 회전하도록 돌기(43)를 형성한 회전체(44)를 하나이상 연결할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내측관 맨드릴(4)의 몸체(41) 전방에 형성된 삽입홈(40)에 볼핀(61)을 삽입하여 연결된 회전체(60)가 360도 회전할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 이중관의 밴딩장치.
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