KR100928846B1 - 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 긴 튜브(T)의 외측 표면에 띠 형상을 갖는 핀이 감겨지면서 용접 고정되어 핀튜브를 형성하게 되는 핀튜브 제조과정에서 튜브를 연마하는 장치에 관한 것으로, 프레임(100)의 상면에 설치되며, 회전되면서 이송되는 튜브(T)를 슬라이드 지지하도록 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 가이드 로울러(200); 상기 프레임(100)의 상측에 제공되는 수직부재(300)의 상측에 결합되며, 하향으로 전후진되는 피스톤로드(420)를 갖는 메인 실린더(400); 상기 수직부재(300)에 제공된 가이드레일(320)을 따라 슬라이드 되도록 이송블럭(520)을 가지며 상기 피스톤로드(420)의 단부에 결합되어 승하강 되는 이송체(500)와; 상기 이송체(500)에 제공되며, 축(620)상에 회전시 상기 튜브(T)의 외측 표면을 선택적으로 연마하는 연삭숫돌(640)을 가져서 된 구동모터(600)를 포함하여 구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 튜브(T)의 슬러지 제거 작업이 필요없이 연삭숫돌을 통한 튜브의 표면 거칠기 작업을 통해 이물질 제거는 물론 튜브(T)에 대한 핀의 용접이 짧은 시간에 빠르고 효과적으로 가능하게 되어 고주파 용접성을 향상시키는 효과가 있다.

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Description

핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치{A tube surface grinding treatment of a fin tube auto manufacturing method}

본 발명은 핀튜브 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 핀튜브 제조과정에 있어 튜브의 외측에 핀이 안정되게 용접 고정될 수 있도록 튜브 표면의 이물질을 제거하는 과정 중 튜브 외측에 용접 용이성 확보를 위한 연마작업을 동시에 수행하도록 하여 핀이 튜브에 안정되고 빠르게 용접 고정될 수 있도록 용접성을 향상시키는 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치에 관한 것이다.

일반적으로, 열병합발전소 등지에서는 열효율을 향상시키기 위해 폐열회수보일러(Heat Recovery Steam Generator)가 적용되고 있으며 이는 "HRSG" 라 칭한다.

통상, 발전소 등지에서 가스터빈을 통해 전력을 생산하게 되는 경우 배기가스의 온도는 대략 200-550도의 고열을 발생하게 되어 상당량의 에너지를 가지고 있다고 할 수 있다. 이러한 배기가스가 그대로 외부에 배출되는 경우 상당한 에너지를 그대로 잃게 되는 문제점이 있어 최근 배출되는 배기가스로부터 에너지를 2차적 으로 회수하여 다른 용도로 사용하기 위해 발전소 등지에서는 폐열회수보일러 시스템을 적용하고 있다.

상기 폐열회수보일러 시스템은 대기중으로 배출되어 버려질 배기가스를 이용하여 증기를 발생시키고 폐열회수 보일러에서 발생된 증기로는 증기터빈을 구동하여 전력을 생산하는데 이용하고 있다.

이러한 폐열회수보일러는, 가스터빈의 배기가스로부터 열교환을 통하여 증기를 얻도록 하기 위해 다수의 열교환기를 구비하고 있으며, 이때, 열교환기는 지그재그 형상을 갖는 핀튜브가 적용되고 있다.

상기 핀튜브의 구조를 살펴보면 중공의 튜브와, 상기 튜브의 외측에 일정면적을 갖는 다수의 핀이 결합되어 이루어진 것이 적용되고 있다. 여기서, 상기 튜브에 핀을 결합시키는 것은 열접촉면을 확대시켜 열교환 효율을 증가시키고자 하는데 있는 것이다.

그 대표적인 핀튜브가 생산성 향상을 위한 나선형 핀튜브(spiral finned tube) 방식이 있으며, 상기 나선형 핀튜브의 튜브 외주면에 띠형상의 핀을 세워 나선형으로 감아 핀을 형성하는 방식의 열교환기로 핀을 형성함에 있어 공정이 단절되지 않고 지속적으로 유지될 수 있다는 장점이 있다.

그러나 종래의 나선형 핀튜브의 핀 상에는 제조상 주름이 발생되는 문제점이 있고 상기한 주름은 열교환기를 지나는 공기측의 유동저항을 급격하게 증가시키는 단점이 있다. 또한, 핀과 튜브 간에 접촉저항을 줄이기 위해 핀 용접을 하여야 하거나, 핀이 부착되는 위치에 나선형의 표면처리를 해야 되는 경우도 있어 생산성이 예상보다 저하되는 문제점이 있었다.

이에 따라 생산성이 크게 향상되고 전열면적도 충분히 확보할 수 있으며 유동저항 측면에서도 유리한 새로운 방식의 열교환기가 필요하며 그의 생산 방법 및 장치가 시급히 요구되고 있다.

또한, 핀튜브(Finned Tube)는 제조시 튜브의 외측에 나선상으로 권취되는 핀이 용접된 것으로서, 상기 튜브를 서서히 회전시키고, 언코일러로부터 인출된 띠형상의 핀을 상기 튜브에 수직하게 세워 접선방향으로 접속시킨 상태에서, 상기 튜브와 핀에 전극팁을 근접시킨 다음, 상기 튜브와 핀의 접촉부에 고주파 아크를 발생시켜 상기와 같이 발생된 아크 열을 통해 용접 작업을 수행하게 된다.

상기와 같이 튜브에 핀을 용접함에 있어, 연속적으로 이송되는 띠형상의 핀을 수직으로 세움과 아울러 튜브로부터 소정의 간극을 유지하여야만 안정된 용접이 이루어지는데 종래에는 핀을 수직으로 세우는 전용장치가 없어 현장에서 임시방편적으로 만든 장치를 사용하였기 때문에 작업이 지연되고 용접 불량이 많이 발생하는 문제점이 있어왔다.

또한, 튜브의 외측에 핀 결합시 튜브의 외주면이 방청제 또는 매끈하게 처리되어 있어 용접시 용접이 쉽게 되지 않는 문제점이 있어왔다.

이를 해결하고자 튜브에 핀을 용접하기 전 튜브의 표면을 벨트 페이퍼(Belt paper)등으로 연마하는 작업을 하고 있으나, 성능이 저하되고 또한 벨트 페이퍼의 과다한 소모량으로 원가 상승 및 사용후 폐기시 재사용이 불가하므로 환경오염의 문제점을 발생시켜 왔었다.

또한, 벨트 페이퍼를 통한 작업시 분진이 과다하여 실내의 작업환경이 취약하게 되는 문제점이 있어왔다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 본 발명의 목적은, 핀튜브 제조과정에 있어서 핀을 용접 고정하기 위한 튜브의 표면에 용접이 안정되게 이루어질 수 있도록 튜브 표면에 미리 용접이 적당한 조건인 최적 상태의 표면거칠기 작업이 선행되어 핀튜브 제조공정에서 자동으로 신속히 수행될 수 있도록 하는데 있다.

즉, 튜브의 이물질 제거 작업이 필요없이 연삭숫돌을 통한 튜브의 표면 거칠기 작업을 통해 각종 이물질 제거는 물론 용접이 빠르고 안정되게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

또한, 연삭숫돌을 이용할 수 있도록 함에 따라 장기간 사용이 가능하도록 하고 이에따라 원가의 절감 효과는 물론 환경오염의 문제를 해결할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

긴 튜브의 외측 표면에 띠 형상을 갖는 핀이 감겨지면서 용접 고정되어 핀튜브를 형성하게 되는 핀튜브 제조장치에 있어서,

프레임의 상면에 설치되며, 회전되면서 이송되는 튜브를 슬라이드 지지하도록 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 가이드 로울러; 상기 프레임의 상측 에 제공되는 수직부재의 상측에 결합되며, 하향으로 전후진되는 피스톤로드를 갖는 메인 실린더; 상기 수직부재에 제공된 가이드레일을 따라 슬라이드 되도록 이송블럭을 가지며 상기 피스톤로드의 단부에 결합되어 승하강 되는 이송체와; 상기 이송체에 제공되며, 축상에 회전시 상기 튜브의 외측 표면을 선택적으로 연마하는 연삭숫돌을 가져서 된 구동모터를 포함하여 구현된다.

여기서, 회전 이송되는 상기 튜브의 상면에 수평 회전되는 연삭숫돌의 저면 일측이 위치되어 연마하도록 하고, 상기 튜브와 상기 연삭숫돌이 정역방향으로 선택 회전될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 프레임에는 상기 가이드 로울러, 상기 메인 실린더, 상기 이송체, 상기 모터 구동부를 커버하는 커버가 더 결합될 수 있다.

또한, 상기 연삭숫돌을 중심으로 하여 상기 튜브를 지지하는 상기 가이드 로울러는 완충수단을 통해 상기 튜브를 지지하도록 함이 바람직할 것이다.

상기 완충수단은, 상기 가이드 로울러를 지지하는 탄성벨트, 또는 상기 가이드 로울러가 결합되는 브래킷의 하단에 지지되는 판스프링으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 프레임에는, 상기 튜브의 유무확인, 회전속도, 이송속도를 센싱하는 다수개의 센서와, 상기 센서로부터 출력되는 각각의 신호값을 입력받아 상기 구동모터와 상기 메인 실린더를 제어하는 제어부가 더 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치는, 튜브의 이물질 제거 작업이 필요없이 연삭숫돌을 통한 튜브의 표면 거칠기 작업을 통해 각종 이물질 제거는 물론 용접이 빠르고 안정되게 이루어지도록 하는 효과가 있다.

또한, 연삭숫돌을 이용할 수 있도록 함에 따라 장기간 사용이 가능하도록 하고 이에 따라 원가의 절감 효과는 물론 환경오염의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하며 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은, 도 1 또는 도 2의 도시에 의하여 긴 튜브(T) 외측 표면에 띠 형상을 갖는 핀(Fin)이 감겨지면서 용접 고정되어 핀튜브를 형성하게 되는 핀튜브 제조 과정에 있어, 상기 튜브(T)의 표면에 용접되는 상기 핀의 용접 용이성 확보를 위해 상기 튜브(T)에 표면 거칠기 작업을 수행하는 튜브 자동 연마장치에 관한 것이다.

본 발명은, 프레임(100)과, 상기 프레임(100)에 제공되며 회전되면서 이송되는 튜브(T)를 슬라이드 지지하도록 길이방향을 따라 다수개 설치되는 가이드 로울러(200)와, 상기 프레임(100)의 상측에 제공되는 수직부재(300)의 상측에 결합되며 하향으로 전후진되는 피스톤로드(420)를 갖는 메인 실린더(400)와, 상기 수직부재(300)에 제공된 가이드레일(320)을 따라 슬라이드 되도록 이송블럭(520)을 가지며 상기 피스톤로드(420)의 단부에 결합되어 승하강 되는 이송체(500)와, 상기 이송체(500)에 제공되며 축상(620)에 회전시 상기 튜브(T)의 외측 표면을 선택적으로 연마하는 연삭숫돌(640)을 가져서 된 구동모터(600)를 포함하여 구성된다.

상기 프레임(100)은, 상기 핀튜브 제조과정에 있어 회전 이송되는 상기 튜브(T)를 지면으로부터 일정 높이에서 안내하기 위해 설치된 것이다.

상기 프레임(100)에는 커버(700)가 제공되며, 상기 커버(700)는, 상기 가이드 로울러(200), 상기 메인 실린더(400), 상기 수직부재(300), 상기 이송체(500), 상기 구동모터(600)를 커버하여 동작시 안전을 확보하고 연삭숫돌(640)의 회전에 따른 이물질의 외부 이탈을 방지하게 된다.

바람직하게는 상기 프레임(100)에서 상기 연삭숫돌(640)과 상기 튜브(T)가 접하는 공간을 커버하는 위치에 설치되어 칩 등이 외부로 이탈되지 않도록 함이 바람직하다.

상기 가이드 로울러(200)는, 상기 튜브(T)의 양쪽 폭을 지지하도록 한 쌍의 로울러로 구성된 것이며, 상기 연삭숫돌(640)을 중심으로 하여 다수개 설치된다.

그리고, 상기 튜브(T)를 지지하는 상기 가이드 로울러(200)는 완충수단(800)을 통해 상기 튜브(T)를 탄력적으로 지지하도록 함이 바람직하다.

상기 완충수단(T)은, 상기 가이드 로울러(200)를 지지하는 탄성벨트, 또는 상기 가이드 로울러(200)가 결합되는 브래킷의 하단에 지지되는 판스프링 등으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 프레임(100)에는, 상기 튜브(T)의 유무확인, 회전속도, 이송속도를 센싱하는 다수개의 센서(910)와, 상기 센서(910)로부터 출력되는 각각의 신호값을 입력받아 상기 구동모터(500) 및 상기 메인 실린더(400)를 제어하는 제어부(900)가 더 제공될 수 있다.

여기서, 회전 이송되는 상기 튜브(T)의 상면에 수평 회전되는 연삭숫돌(640)의 저면 일측이 위치되어 연마될 수 있도록 위치 하고, 이때, 상기 튜브(T)와 상기 연삭숫돌(640)이 정역방향으로 선택 회전되도록 함이 바람직하다.

즉, 회전 방향을 반대 방향으로 하는 경우 정방향으로 수평 회전되는 연삭숫돌(640)의 저면이 역방향으로 회전 이송되는 튜브(T)의 표면을 연마하게 되어 연마 효율성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서와 같이 구성되는 본 발명에 따른 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1에 도시된 바와같이 가이드 로울러(200)의 안내로 튜브(T)가 커버(700)내로 진입하게 되면 이를 센서(910)가 감지하게 되고 상기 센서(910)는 상기 튜브(T)의 회전속도 및 이송속도를 감지하여 그 신호값을 제어부(900)로 출력하게 되고, 이때 제어부(900)는 입력되는 신호값을 비교 분석한 후 저장된 신호값을 상기 메인 실린더(400)와 구동모터(600)로 출력하게 된다. 그러면 상기 메인 실린더(400)의 동작으로 피스톤로드(420)가 하강 이동되면서 이송체(500)를 밀게되고 이와동시에 이송체(500)는 이송블럭(520)에 의해 가이드레일(320)을 따라 수직 상태로 하강 이동하게 된다. 연속해서 구동모터(600)이 동작하여 축(620)을 통해 연 삭숫돌(640)을 회전시키게 된다.

이후, 수평 회전되는 연삭숫돌(640)이 회전되면서 회전 이송되는 튜브(T)의 상측 표면을 연마하게 된다. 이때, 튜브(T)의 표면에 묻은 이물질이 이탈됨과 동시에 표면이 연마되게 된다.

연마작업시 상기 연삭숫돌(640) 및 상기 튜브(T)의 회전 이송에 의해 들뜸 현상 등이 발생되면 상기 완충수단(800)이 이를 흡수하여 튜브(T)의 안정된 연마작업이 가능하게 된다.

열병합 발전소의 열교환기에 적용되는 핀튜브 제조공정에 있어 튜브의 외측 표면에 핀을 결합시키는데 적용될 수 있음.

도 1은 본 발명에 따른 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치를 도시한 구성도,

도 2는 도 1의 요부 확대 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

T: 튜브

100: 프레임

200: 가이드 로울러

300: 수직부재 320: 가이드 레일

400: 메인 실린더 420: 피스톤 로드

500: 이송체 520: 이송블럭

600: 구동모터 620: 축

640: 연삭숫돌

700: 커버

800: 완충수단

900: 제어부 910: 센서

Claims (6)

1. 프레임(100)의 상면에 설치되며, 회전되면서 이송되는 튜브(T)를 슬라이드 지지하도록 길이방향을 따라 적어도 2개 이상 설치되는 가이드 로울러(200)와; 상기 프레임(100)의 상측에 제공되는 수직부재(300)의 상측에 결합되며, 하향으로 전후진되는 피스톤로드(420)를 갖는 메인 실린더(400)와; 상기 수직부재(300)에 제공된 가이드레일(320)을 따라 슬라이드 되도록 이송블럭(520)을 가지며 상기 피스톤로드(420)의 단부에 결합되어 승하강 되는 이송체(500)와; 상기 이송체(500)에 제공되며, 축(620)상에 회전시 상기 튜브(T)의 외측 표면을 선택적으로 연마하는 연삭숫돌(640)을 가져서 된 구동모터(600)로 구성되어 상기 튜브(T)의 외측 표면에 띠 형상을 갖는 핀이 감겨지면서 용접 고정되어 핀튜브를 형성하도록 하는 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치에 있어서,

   회전 이송되는 상기 튜브(T)의 상면에 수평 회전되는 연삭숫돌(640)의 저면 일측이 위치되어 연마하도록 하고, 상기 튜브(T)와 상기 연삭숫돌(640)이 정역방향으로 선택 회전되도록 함을 특징으로 하는 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 연삭숫돌(640)을 중심으로 하여 상기 튜브(T)를 지지하는 상기 가이드 로울러(200)는 완충수단(800)을 통해 상기 튜브(T)를 지지하도록 하며;

   상기 완충수단(800)은,

   상기 가이드 로울러(200)를 지지하는 탄성벨트, 또는 상기 가이드 로울러(200)가 결합되는 브래킷의 하단에 지지되는 판스프링임을 특징으로 하는 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 프레임(100)에는,

   상기 튜브(T)의 유무확인, 회전속도, 이송속도를 센싱하는 다수개의 센서(910)와, 상기 센서(910)로부터 출력되는 각각의 신호값을 입력받아 상기 구동모터(600)와 상기 메인 실린더(400)를 제어하는 제어부(900)가 더 제공됨을 특징으로 하는 핀튜브 제조과정에서의 튜브 표면 자동 연마장치.
6. 삭제

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