KR101170169B1

KR101170169B1 - 열교환기용 핀 소재 이음장치

Info

Publication number: KR101170169B1
Application number: KR1020050032543A
Authority: KR
Inventors: 박진규; 김형렬
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2012-07-31
Also published as: KR20060110438A

Abstract

본 발명은 열교환기용 핀 소재 이음장치에 관한 것으로서, 열교환핀 등의 열교환기 구성부품을 제조하는 과정에서, 선행 핀 소재에 새로운 후행 핀 소재 코일을 맞대기 이음하여 열교환핀을 계속 제조할 때, 스크랩의 발생을 현저하게 줄일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 서로 대응하는 끝단부를 동일한 폭을 가지도록 일직선상으로 겹쳐지게 배치한 후, 상기 겹쳐진 부위를 절단하는 절단기(140)와; 상기 선/후행 핀 소재의 서로 대응하는 절단부(134)를 맞대어 용접하는 용접기(150);를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 용접부를 상하로 가압하는 가압기(160)와, 용접부(136)가 가공 경화된 부분을 가열하여 풀림처리하는 가열 풀림기(170)가 더 포함될 수 있다.

열교환기, 열교환핀, 맞대기, 이음, 접합, 용접, 가압, 풀림처리, 절단, 핀소재

Description

열교환기용 핀 소재 이음장치 {BUTT WELDING DEVICE FOR JOINING TWO FIN MATERIAL TOGETHER FOR HEAT EXCHANGER}

도 1은, 열교환기를 구성하는 열교환핀을 제조하는 과정을 나타내는 흐름도이다.

도 2는, 종래 열교환기용 핀 소재를 맞대기 이음하는 구조를 나타내는 평면도이다.

도 3은, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치를 나타내는 개략적인 정면도이다.

도 4a는, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치의 일부 확대 정면도이다.

도 4b는, 도 4a의 평면도이다.

도 5는, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치를 구성하는 절단기에 의하여 선/후행 핀 소재를 맞대어 절단하는 상태를 설명하기 위한 일부 사시도이다.

도 6은, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치를 구성하는 용접기에 의하여 선/후행 핀 소재가 맞대기 이음된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 7은, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치의 일부 확대도이다.

도 8은, 본 발명에 따른 장치에 의하여 핀 소재가 맞대기 이음된 후 열교환핀으로 제조된 경우의 예를 나타내는 일부 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 프레임(Frame), 103, 132 : 핀 소재,

140 : 절단기, 142, 182 : 절단날,

134 : 절단부, 136 : 용접부,

150 : 용접기, 160 : 가압기,

162 : 상부가압롤, 166 : 하부가압롤,

170 : 가열 풀림기, 180 : 폭맞춤 절단기.

본 발명은 열교환기용 핀 소재 이음장치에 관한 것으로서, 특히 열교환기를 구성하는 열교환핀(Fin) 등의 열교환기 구성부품을 제조하는 과정에서, 선행 핀 소재에 새로운 후행 핀 소재 코일(Thin Strip Coil)을 맞대기 이음하여 열교환핀을 계속 제조할 때, 스크랩(Scrap)의 발생을 현저하게 줄일 수 있는 열교환기용 핀 소재 이음장치에 관한 것이다.

열교환기를 구성하는 열교환핀은, 코일 형태로 권취된 핀 소재를 풀어 이송시키고, 이 이송되는 핀 소재를 가공하여 형성된다. 상기 핀 소재는 열교환 성능, 중량 등을 고려하여 주로 알루미늄이 사용된다.

예컨대, 코루게이트(Corrugate)형 열교환핀을 제조하는 과정이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 코루게이트형 열교환핀을 제조하는 과정을 크게 나누면, 코일 형태로 감긴 알루미늄 핀 소재를 스탠드(Stand)에 해권가능하게 지지시키는 단계와; 상기 스탠드로부터 풀리는 핀 소재를, 댐핑롤에 의하여 장력을 조절하면서 이송롤에 의하여 후공정으로 이송시키는 단계와; 이송되는 핀 소재를 성형롤에 의하여 소성가공하여 주름지게 형성함과 아울러 소정 배열의 루버(Louver)를 형성하여 연속 열교환핀을 만드는 단계와; 그리고, 상기 연속 열교환핀을 소정의 길이로 절단하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

한편, 여기서는 도시되지 않았으나, 예컨대 열교환기를 구성하는 열교환 튜브를 제조하는 과정을 크게 나누면, 코일 형태로 감긴 알루미늄 소재를 스탠드(Stand)에 해권가능하게 지지시키는 단계와; 상기 스탠드로부터 풀리는 알루미늄 소재를, 댐핑롤에 의하여 장력을 조절하면서 이송롤에 의하여 후공정으로 이송시키는 단계와; 이송되는 알루미늄 소재의 길이방향 양단부를 서로 마주보는 방향으로 접어 튜브 형태로 성형하는 단계와; 상기 튜브 형태로 성형된 것의 서로 맞닿은 양단부를 맞대기 용접하여 연속 튜브를 만드는 단계와; 그리고, 상기 연속 튜브를 소정의 길이로 절단하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

그리고, 도 1에 도시된 바와 같은 열교환핀 제조과정 또는 상기 열교환 튜브 제조과정중에, 선행 소재 코일이 모두 풀린 경우, 선행 소재에 새로운 후행 소재 코일을 맞대기 이음한 상태에서, 열교환기 부품을 계속 제조하게 된다.

그런데, 선/후행 핀 소재를 맞대기 이음하기 위한 종래 방법을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 코일 형태에서 모두 풀린 선행 핀 소재(10)의 후단에, 새로운 코일 형태로 스탠드에서 풀리는 후행 핀 소재(20)의 선단을 맞대고, 이와 같이 맞댄 부분을 테이프(Tape, 30)로 감아 선행 핀 소재(10)에 후행 핀 소재(20)의 선단을 맞대기 이음하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 테이프(30)에 의하여 선/후행 핀 소재(10, 20)를 맞대기 이음할 경우, 선행 핀 소재(10)와 후행 핀 소재(20)를 동일한 폭을 가지도록 일직선상으로 맞대기 이음하기 힘들고, 맞대기 이음 부위의 두께 및 폭이 테이프(30)에 의하여 다른 부위보다 커진다. 이 때문에, 성형과정에서 맞대기 이음 부위의 전후로 상당 길이만큼 성형 불량이나 폭이 맞지 않는 현상 등의 변형이 발생하고, 또 맞대기 이음 부분의 접합력이 약화된다. 따라서, 연속 성형 부품을 소정 길이로 절단할 때 맞대기 이음 부위의 전후로 상당 길이만큼 잘라내어 스크랩 처리하여야 하므로, 재료비 손실이 크게 발생할 뿐만 아니라, 생산성도 저하되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 종래 문제점을 고려하여 이루어진 관한 것으로서, 특히 열교환핀 등의 열교환기 구성부품을 제조하는 과정에서, 선행 핀 소재에 새로운 후행 핀 소재 코일을 맞대기 이음하여 열교환핀을 계속 제조할 때, 스크랩의 발생을 현저하게 줄일 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 선/후행 핀 소재의 서로 대응하는 끝단부를 동일한 폭을 가지도록 일직선상으로 겹쳐지게 배치한 후, 상기 겹쳐진 부위를 절단하는 절단기와; 상기 선/후행 핀 소재의 서로 대응하는 절단부를 맞대어 용접하는 용접기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 절단기는, 선/후행 핀 소재의 겹쳐진 부위를 폭방향에 대하여 소정의 각도로 경사지게 절단하는 절단날을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 선/후행 핀 소재의 용접부의 두께가 다른 부위의 두께와 차이가 나지 않도록, 상기 용접부를 상하로 가압하는 가압기를 더 구비할 수 있다.

상기 가압기는, 용접부의 상면쪽을 가압하고, 회전가능하게 지지된 상태로 승강이 가능한 상부가압롤과; 상기 용접부의 저면쪽을 가압하고, 회전가능하게 지지된 하부가압롤을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 상기 가압기에 의한 가공에 의하여 선/후행 핀 소재의 용접부가 가공 경화된 것을 해소할 수 있도록, 상기 용접부의 저면을 가열하는 가열 풀림기를 더 구비할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 맞대기 이음된 선/후행 핀 소재의 폭이 맞지 않는 부분을 일정한 폭으로 절단하여 맞추는 폭맞춤 절단 기를 더 구비할 수 있다.

상기 폭맞춤 절단기는, 소정의 간격으로 나란하게 회전가능하게 지지된 상태로 승강이 가능한 한 쌍의 절단날을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 절단기(140)와, 용접기(150)를 포함하여 이루어진다.

상기 절단기(140)는, 선/후행 핀 소재(130, 132)(도 5 참조)의 서로 대응하는 끝단부를 동일한 폭을 가지도록 일직선상으로 겹쳐지게 배치한 후, 상기 겹쳐진 부위를 절단하는 것으로서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 실린더와 같은 승강수단(144)에 의하여 승강가능하게 지지되는 절단날(142)을 구비한다.

상기 절단날(142)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 겹쳐진 부위를 폭방향에 대하여 소정의 각도로 경사지게 절단하도록 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용접기(150)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 서로 대응하는 절단부(134)를 맞대어 용접하기 위한 것으로서, 용접부(136)의 두께 및 폭이 선/후행 핀 소재(130, 132)의 다른 부분에 비하여 차이가 나지 않도록 용접할 수 있는 전열식 용접기 또는 초음파식 용접기가 채용되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 용접기(150)에 의하여 절단가공을 거친 선/후행 핀 소재(130, 132)를 용접하면, 용접부(136)가 핀 소재의 폭방향에 대하여 소정의 각도로 경사진 상태로 용접될 수 있다. 이러한 용접구조의 이점은 후술한다.

한편, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 용접부(136)의 두께가 다른 부위의 두께와 차이가 난 경우를 대비하여, 동일한 두께로 맞출 수 있도록 상기 용접부(136)를 상하로 가압하는 가압기(160)를 더 구비할 수 있다.

상기 가압기(160)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 용접부(136)의 상면쪽을 가압하는 상부가압롤(162)과, 상기 용접부(136)의 저면쪽을 가압하는 하부가압롤(166)을 구비한다. 상기 상부가압롤(162)은 예컨대, 실린더와 같은 승강수단(164)에 의하여 승강가능하게 지지될 수 있다.

상기 상/하부가압롤(162, 166)은 각각 회전가능하게 지지될 수 있다. 또한, 상기 하부가압롤(166)의 경우, 가압효율을 높이기 위하여 캠(Cam)형으로 형성되어 편심회전될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 상기 가압기(160)에 의한 가공에 의하여 선/후행 핀 소재(130, 132)의 용접부(136)가 가공 경화된 것을 해소할 수 있도록 하기 위하여, 상기 용접부(136)의 저면을 가열하는 가열 풀림기 (170)를 더 구비할 수 있다. 상기 가열 풀림기(170)는 선/후행 핀 소재(130, 132)의 저면쪽에서 가열하도록 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 가열 풀림기(170)에 의하여 가공 경화된 용접부(136)를 가열하여 풀림처리함으로써, 가공 경화된 부위의 유연성을 회복할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 맞대기 이음된 선/후행 핀 소재(130, 132)의 폭이 서로 맞지 않을 경우를 대비하여, 폭이 맞지 않는 부분을 일정한 폭으로 절단하여 맞추는 폭맞춤 절단기(180)를 더 구비할 수 있다.

상기 폭맞춤 절단기(180)는, 소정의 간격으로 나란하게 회전가능하게 지지된 상태로, 실린더와 같은 승강수단(184)에 의해 승강가능한 한 쌍의 절단날(182, 182)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 상기 폭맞춤 절단기(180)는, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 상면쪽에서 그 폭을 맞추도록 배치되는 것이 바람직한데, 예컨대 상기 가열 풀림기(170)의 상부쪽에 배치될 수 있다.

또한, 상기 절단기(140), 용접기(150), 가압기(160) 및 폭맞춤 절단기(180)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 예컨대 바퀴와 같은 이동수단(102)에 의하여 이동가능한 프레임(100, Frame)에 함께 지지되는 것이 바람직하다.

그리고, 참조부호 '110'은 핀 소재(130, 132)가 올려져 이송될 수 있도록 안내하는 가이드 레일(Guide Rail)을 나타내고, 참조부호 '120'은 제어반을 나타낸다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치는, 예컨대 열교환핀 제조라인이나 열교환 튜브 제조라인에서, 핀 소재의 이송 장력을 조절하는 댐핑 공정과, 상기 핀 소재를 성형 공정으로 연속적으로 이송하는 이송 공정 사이에 설치될 수 있다. 본 발명의 장치를 제조라인에 설치할 경우, 이동가능한 프레임(100)에 의하여 손쉽게 설치할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 장치가 설치된 상태에서, 예컨대 열교환핀을 제조하는 과정중에, 선행 핀 소재 코일이 모두 풀린 경우, 선행 핀 소재(130)에 새로운 후행 핀 소재 코일(132)를 맞대기 이음하여야 한다.

이 경우, 새로이 스탠드에 지지된 후행 핀 소재(132)를 풀어 그 선단부를 선행 핀 소재(130)의 후단부에 겹쳐지게 한 후, 상기 겹쳐진 부위를 절단기(140)로 절단한다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 폭방향에 대하여 소정의 경사진 상태로 절단기(140)의 절단날(142)이 배치되도록 하여, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 겹쳐진 부위를 경사지게 절단하는 것이 바람직하다.

이와 같이 선/후행 핀 소재(130, 132)을 절단하면, 도 6에 도시된 바와 같이 선/후행 핀 소재(130, 132)의 절단부(134)를 서로 일치하도록 맞댈 수 있고, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 절단부(134)를 서로 맞댄 상태에서 용접기(150)에 의하여 맞댄 부위를 용접한다. 이와 같이, 맞대기 용접을 하면, 용접부(136)가 선/후행 핀 소재(130, 132)의 폭에 대하여 소정의 각도로 경사진 상태로 형성될 수 있다.

용접기(150)로서 전열식 용접기(150)나 초음파 용접기(150)를 채용할 경우, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 용접부(136)의 두께가 다른 부분의 두께가 그다지 차 이가 나지 않기 때문에, 후공정인 가압공정을 거칠 필요가 없지만, 용접부(136)의 두께가 두꺼울 경우에는 가압기(160)에 의하여 용접부(136)를 가압함으로써, 용접부(136)의 두께가 다른 부위의 두께와 일치하도록 맞춘다. 이 가압과정에서, 하부가압롤(166)이 캠형으로 이루어져 있기 때문에, 가압효율을 높일 수 있다.

상기한 바와 같이, 맞대기 이음된 선/후행 핀 소재(130, 132)의 용접부(136)를 가압기(160)에 의하여 가공하면, 용접부(136)가 가공 경화될 수 있다. 이 경우, 가열 풀림기(170)에 의하여 상기 용접부(136)를 가열하여 풀림처리함으로써, 가공 경화된 부분의 유연성을 회복시킨다.

한편, 맞대기 이음된 선/후행 핀 소재(130, 132)의 폭이 길이방향을 따라 일치할 경우에는, 폭맞춤 절단기(180)에 의하여 길이방향 양단부를 절단하여 폭을 맞출 필요가 없지만, 폭이 일정하지 않을 경우에는, 상기 폭맞춤 절단기(180)에 의하여 선/후행 핀 소재(130, 132)의 길이방향 양단부를 절단하여 폭을 맞춘다.

상기한 바와 같이 맞대기 이음된 선/후행 핀 소재(130, 132)을 성형공정에 투입하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 핀 소재의 길이방향을 따라 주름을 잡으면서 루버(138)가 형성되도록 코루게이트형 연속 열교환핀을 제조할 경우, 용접부(136)가 폭에 대하여 경사진 상태로 형성되어 있기 때문에, 열교환핀의 골부와 산부에 경사지게 걸쳐 용접부(136)가 배치되도록 열교환핀을 성형할 수 있다.

이러한 경우, 핀 소재의 폭방향으로 주름을 잡게 되는데, 상기 용접부(136)가 핀 소재(130, 132)의 폭에 대하여 경사지게 형성되어 있기 때문에, 주름을 형성하는 과정에서 용접부(136)가 끊어져 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐 만 아니라, 성형후에도 접합력이 높아 용접부(136)가 끊어지는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 성형과정에서 연속 열교환핀의 변형이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 용접부(136)의 접합력이 우수하므로, 성형된 연속 열교환핀에 대하여 용접부(136) 전후로 상당한 길이만큼 절단해야 하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 열교환기용 핀 소재 이음장치에 의하면, 열교환핀이나 열교환 튜브와 같은 열교환기 부품을 제조하는 과정에서, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 서로 대응하는 끝단부를 효과적으로 맞대기 이음할 수 있고, 높은 접합력으로 맞대기 이음할 수 있으므로, 열교환기 부품의 성형후에 맞대기 이음 부분 전후로 상당한 길이만큼 절단할 필요가 없다. 따라서, 스크랩의 발생량을 현저하게 줄일 수 있고, 이에 따라 재료비를 대폭적으로 절감할 수 있다.

또한, 핀 소재(130, 132)의 폭에 대하여 경사지게 용접부(136)가 형성되도록 함으로써, 열교환기 부품의 성형과정에서 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 성형후에도 접합력이 높아 용접부(136)가 끊어지는 현상 등의 불량요인을 미연에 방지할 수 있으므로, 고품질의 열교환기 부품을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 열교환기 부품의 생산성도 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

Claims

선/후행 핀 소재(130, 132)의 서로 대응하는 끝단부를, 동일한 폭을 가지도록 일직선상으로 겹쳐지게 배치한 후, 이 겹쳐진 부위를 절단하는 절단기(140)와;

상기 선/후행 핀 소재의 서로 대응하는 절단부(134)를 맞대어 용접하는 용접기(150)와;

상기 선/후행 핀 소재의 용접부(136) 상면쪽을 가압하고 회전가능하게 지지된 상태로 승강이 가능한 상부가압롤(162) 및 상기 용접부의 저면쪽을 가압하고 회전가능하게 지지되는 하부가압롤(166)로 이루어지며, 상기 용접부의 두께가 다른 부위의 두께와 차이가 나지 않도록, 상기 용접부를 상하로 가압하는 가압기(160);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀 소재 이음장치.
제 1 항에 있어서,

상기 절단기(140)는, 선/후행 핀 소재(130, 132)의 겹쳐진 부위를 폭방향에 대하여 소정의 각도로 경사지게 절단하는 절단날(142)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀 소재 이음장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 가압기(160)에 의한 가공에 의하여 선/후행 핀 소재(130, 132)의 용접부(136)가 가공 경화된 것을 해소할 수 있도록, 상기 용접부의 저면을 가열하는 가열 풀림기(170)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀 소재 이음장치.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,

맞대기 이음된 선/후행 핀 소재(130, 132)의 폭이 맞지 않는 부분을 일정한 폭으로 절단하여 맞추는 폭맞춤 절단기(180)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀 소재 이음장치.
제 6 항에 있어서,

상기 폭맞춤 절단기(180)는, 소정의 간격으로 나란하게 회전가능하게 지지된 상태로 승강이 가능한 한 쌍의 절단날(182, 182)을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 핀 소재 이음장치.