KR101046784B1 - 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 본체하우징에 유로캡을 용접하는 과정에서 발생하는 열에 대한 제품의 변형을 막을 수 있으며, 견고한 접합이 가능하여 열교환기의 품질 및 성능을 향상시킬 수 있는 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 본 발명의 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법은, 보일러 내부에 구비되며, 스테인리스 재질의 본체하우징과, 상기 본체하우징의 일측면에 유로캡이 접합되어 유로를 형성하는 열교환기의 유로캡 접합방법에 있어서, 상기 유로캡의 가로, 세로, 높이의 3차원 좌표를 3차원 측정기에 디지털로 표시하는 단계와, 상기 3차원 측정기로부터 좌표데이터를 제어부로 전달하는 단계와, 상기 제어부에 의해 제어되는 3차원 이송로봇에 의해 자동으로 이루어지는 레이저 용접을 통하여 용접비드가 좁고 깊게 형성되도록 접합단계를 포함한다.

열교환기, 레이저 용접, 3차원 이송로봇, 3차원 측정기, 용접비드

Description

보일러 열교환기의 유로캡 접합방법{Base metal welding method for heat-exchanger of gas boiler}

본 발명은 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기의 본체하우징에 유로캡을 용접하는 과정에서 발생하는 열에 대한 제품의 변형을 막을 수 있으며, 견고한 접합이 가능하여 열교환기의 품질 및 성능을 향상시킬 수 있는 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스보일러는 버너에서 생성된 고온의 열을 이용하여 실내난방 및 온수사용을 위한 것으로, 열교환기를 사용하여 난방수 또는 온수를 승온시키게 된다.

도 1은 일반적인 열교환기의 내부구성을 보여주는 단면도이고, 도 2는 종래 열교환기의 유로캡 접합부위를 나타내는 부분상세도이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 가스보일러에 사용되는 스테인리스 재질의 열교환기(1)는 버너(3) 연소시 발생하는 연소열을 흡수하여 파이프 내부에 흐르는 유체에 전달하는 장치로서, 본체하우징(10)의 내부 상측에 구비되는 현열교환기(11) 와, 내부 하측에 구비되는 잠열교환기(13)로 구성된다.

상기 현열교환기(11)는 버너(3)에서 발생한 연소 현열을 흡수하게 되는 바, 이는 상하 배열된 열교환파이프(12)가 흡수한 열을 그 내부를 흐르는 유체에 전달하게 되고, 하부의 잠열교환기(13)는 상기 현열교환기(11)에서 열교환을 마친 현열의 잔열 및 연소에 의해 발생한 수증기가 응축시 발생하는 응축 잠열을 흡수하게 되는 바, 이는 상하 배열된 열교환파이프(14)로부터 잠열을 흡수하여 유체에 전달하게 된다.

이 경우 상기 본체하우징(10)의 일측에는 순환펌프(30)로부터 압송된 유체가 온수파이프(31)를 통해 열교환기(1) 내부로 들어가게 되는데, 상기 온수파이프(31)의 끝단은 유로캡(20)에 의해 열결되어 유체가 상기 잠열교환기(13) 내로 들어가는 유로를 형성해주게 된다.

이 경우 상기 유로캡(20)은 본체하우징(10)에 용접을 통해 접합되는데, 이러한 열교환기(10)의 접합방법에는 브레이징(Brazing) 용접을 주로 사용하게 된다.

상기 브레이징 용접은 모세관현상을 이용한 것으로 본체하우징(10)과 유로캡(20)의 접합면에 적당한 이음부 간격(t)(0.025 ~ 0.127㎜)을 두어 용융된 용제가 모세관현상에 의해 흡수되는 방법이다. 이때, 상기 브레이징 용접은 접합면 간격(t)을 적당하게 유지한 상태에서 실시하여야만 원하는 강도(70㎏/㎠)를 얻을 수 있다.

그러나 프레스에서 타발 성형한 유로캡의 평탄도를 0.1㎜이하로 유지시키는 것이 쉽지 않다. 더군다나 본체하우징(10)과 유로캡(20)이 서로 맞닿을 경우 접합 면의 간격(t)이 더욱 커지게 됨에 따라 원활한 용접이 이루어지기 힘든 문제점이 있다.

또한, 본체하우징(10)의 일측면에 유로캡(20)을 수직으로 맞대어 브레이징 용접을 하는 경우 용융된 용제가 중력에 의해 하측 방향으로 흘러내리게 되고, 이에 따라 견고한 접합이 이루어지기 어려운 문제점이 있다.

또한, 티그(Tig) 용접의 경우에도 용접시 발생하는 높은 열에 의해 제품을 변형시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 열교환기의 본체하우징에 유로캡을 접합하는 과정에서 브레이징 용접 또는 티그 용접을 이용한 접합 방식에 비해 제품의 열변형을 막을 수 있고, 견고한 접합이 이루어질 수 있도록 한 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법은, 보일러 내부에 구비되며, 스테인리스 재질의 본체하우징과, 상기 본체하우징의 일측면에 유로캡이 접합되어 유로를 형성하는 열교환기의 유로캡 접합방법에 있어서, 상기 유로캡의 가로, 세로, 높이의 3차원 좌표를 3차원 측정기에 디지털로 표시하는 단계와, 상기 3차원 측정기로부터 좌표데이터를 제어부로 전달하는 단계와, 상기 제어부에 의해 제어되는 3차원 이송로봇에 의해 자동으로 이루어지는 레이저 용접을 통하여 용접비드가 좁고 깊게 형성되도록 접합단계를 포함한다.

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이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법은, 열교환기를 이루는 본체하우징의 일측면에 유로캡을 레이저 용접을 통해 접합시켜 용접비드가 좁고 깊은 용접이 가능해짐으로써 다른 용접방식에 비해 열에 대한 제품의 변형을 막을 수 있고, 용접시 본체하우징과 유로캡이 맞닿게 되는 접합면의 평탄도에 대한 제약이 덜하며, 견고하고 확실한 접합이 이루어짐에 따라 열교환기의 품질 및 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법을 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 3의 'A'부분 상세도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명은 본체하우징(10)의 내부 상측에 구비되는 현열교환기(11)와, 내부 하측에 구비되는 잠열교환기(13)(도 1 참조)로 구성되며, 상기 본체하우징(10)의 일측에는 순환펌프(30)로부터 압송된 유체가 온수파이프(31)를 통해 열교환기(1) 내부로 들어가는 구조에서 상기 온수파이프(31)의 끝단이 유로캡(20)에 의해 열결되어 유체가 상기 잠열교환기(13)로 들어가는 유로를 형성해주는 구성이다.

이 경우 상기 본체하우징(10)과 유로캡(20) 등 열교환기(1)를 이루는 모재는 가공성·용접성·기계적 성질 등이 우수함과 아울러 보온성이 뛰어난 스테인리스 재질로 이루어진다.

여기서, 상기 본체하우징(10)과 유로캡(20)를 접합하는 과정에서 이를 견고하게 용접할 수 있는 방법이 마련되어야 한다.

이를 구현하기 위한 본 발명은, 상기 보일러의 열교환기(1)를 이루는 본체하우징(10)과, 상기 본체하우징(10)의 일측면에 유로캡(20)을 맞대어 용접하되 상기 본체하우징(10)과 유로캡(20)은 레이저 용접을 통해 용접비드가 좁고 깊게 형성되어 접합된다.

도 4를 참조하면, 상기 레이저 용접은 3차원 이송로봇(50)에 의해 자동으로 이루어지되 상기 유로캡(20)의 가로, 세로, 높이의 3차원 좌표가 디지털로 표시되는 3차원 측정기(53)로부터 데이터를 전달받은 제어부(60)에 의해 작동된다. 즉, 상기 3차원 이송로봇(50)은 제어부(60)에 의해 본체하우징(10)의 일측면에 맞대진 유로캡(20)의 형상을 따라 자동으로 용접이 이루어지게 된다.

이상과 같이 3차원 이송로봇(50)을 이용한 레이저용접을 통해 유로캡(20)을 본체하우징(10)에 용접하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 용접비드(51)가 좁고 깊게 형성되는 용접이 가능해짐에 따라 상기 유로캡(20)의 견고하고 확실한 접합이 이루어지게 된다.

또한, 상기 레이저 용접은 제품의 열변형이 적기 때문에 열교환기(1)의 품 질, 성능 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

도 1은 일반적인 열교환기의 내부구성을 보여주는 단면도,

도 2는 도 1의 'A'부분 상세도,

도 3은 본 발명에 따른 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법을 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 3차원 이송로봇의 구성도,

도 5는 도 3의 'B'부분 상세도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 열교환기 10 : 본체하우징

20 : 유로캡 50 : 3차원 이송로봇

51 : 용접비드 53 : 3차원 계측기

60 : 제어부

Claims (2)

1. 보일러 내부에 구비되며, 스테인리스 재질의 본체하우징과, 상기 본체하우징의 일측면에 유로캡이 접합되어 유로를 형성하는 열교환기의 유로캡 접합방법에 있어서,

   상기 유로캡의 가로, 세로, 높이의 3차원 좌표를 3차원 측정기에 디지털로 표시하는 단계;

   상기 3차원 측정기로부터 좌표데이터를 제어부로 전달하는 단계;

   상기 제어부에 의해 제어되는 3차원 이송로봇에 의해 자동으로 이루어지는 레이저 용접을 통하여 용접비드가 좁고 깊게 형성되도록 접합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 열교환기의 유로캡 접합방법.
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