KR101253465B1 - 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법 - Google Patents

바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 이중관 연결기구와 이중관 냉각코일로 이루어진 열교환기 이중관의 제조 방법에 있어서, 상기 이중관 연결기구의 연결기구-외부관, 열교환기 냉각코일-외부관(c), 그리고 열교환기-내부관을 제조하는 제 1 단계; 상기 연결기구-외부관의 내주면에 적어도 하나 이상의 바이톤 링을 삽입하는 제 2 단계; 상기 연결기구-외부관을 상기 열교환기 냉각코일-외부관과 지정된 위치에 접합하는 제 3 단계; 상기 연결기구-외부관과 상기 열교환기 냉각코일-외부관 접합된 내부로 상기 열교환기-내부관을 삽입하는 제 4 단계; 및 상기 연결기구-외부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 위치한 영역을 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 확관 가공을 수행하여 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링 각각의 상기 연결기구-외부관의 내주면으로 튀어나온 영역이 뒤로 밀림과 동시에 상기 열교환기-내부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 형성된 상기 연결기구-외부관의 영역과 밀착되어 결합되는 확관 가공이 완료되는 제 5 단계; 를 포함한다.

Description

바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법{Viton-ring application type pipe expension apparatus, and manufacturing method for double pipe of heat exchange using the same}
본 발명은 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 이중관 냉각코일과 이중관 연결기구를 포함하는 열교환기에 대한 확관을 위한 확관장치를 제공하며, 확관장치에 의한 유압 밀착에 의해 고압 및 고온 상태에서도 잘 견딜 수 있는 열교환기에서의 이중관을 구조를 제공하기 위한 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 서로 다른 두 개의 유체 간 및 기체 간, 또는 유치 및 기체 간에 열교환이 수행되도록 하는 기기로서, 외관과 이의 내부에 수용되는 내관이 포함되는 이중관으로 구비되는 것이 일반적이다. 따라서, 외관의 내부를 유동하는 제 1 매질과, 내관의 내부를 유동하는 제 2 매질 간에 열 교환이 이루어진다.
이러한 이중관 열교환기는 수냉식 공조 시스템에서 물과 냉매 간에 열교환이 수행되도록 하거나, 다중 냉동 시스템에서 제 1 냉매와 제 2 냉매 간에 열교환이 수행되도록 하는 데 사용되고 있다.
종래 기술에 따른 이중관 열교환기는 구조상 외부관 내에 비교적 직경이 작은 내부관이 삽입되는데, 종래의 내부관 삽입시 티타늄 소켓을 사용하는 경우 고비용, 저강도의 단점이 있으며, 일반 확관 방법을 사용시 고압에 약한 단점이 있으며, 단순히 고무링 및 본드 사용시 고온에 약하다는 단점이 있어 왔다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 이중관을 이루는 내부관과 외부관에 대한 바이톤 링 및 확관을 이용해 고온 고압에도 잘 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 비용을 절감하고 견고한 이중관 구조를 제공하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
[관련기술문헌]
1. 열교환기 튜브의 확관 및 추출 장치(Device for expanding and puling tube of heat exchanger) (특허출원번호 제10-2005-0062621호)
2. 열교환기 튜브시트와 튜브 확관부위의 접촉강도 측정방법 및 장치(Method for measuring bonding strength of expansion zone on the tube sheet and tube of heat exchangers and the apparatus thereof) (특허출원번호 제10-2000-0061822호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이중관 냉각코일과 이중관 연결기구를 포함하는 열교환기의 이중관에 대한 확관을 위한 확관장치를 제공하며, 확관장치에 의한 유압 밀착에 의해 고압 및 고온 상태에서도 잘 견딜 수 있는 열교환기에서의 이중관을 구조를 제공하기 위한 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 이중관 열교환기를 형성하는 이중관 제조시 비용을 절감하도록 하기 위한 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법은, 이중관 연결기구와 이중관 냉각코일로 이루어진 열교환기 이중관의 제조 방법에 있어서, 상기 이중관 연결기구의 연결기구-외부관, 열교환기 냉각코일-외부관(c), 그리고 열교환기-내부관을 제조하는 제 1 단계; 상기 연결기구-외부관의 내주면에 적어도 하나 이상의 바이톤 링을 삽입하는 제 2 단계; 상기 연결기구-외부관을 상기 열교환기 냉각코일-외부관과 지정된 위치에 접합하는 제 3 단계; 상기 연결기구-외부관과 상기 열교환기 냉각코일-외부관 접합된 내부로 상기 열교환기-내부관을 삽입하는 제 4 단계; 및 상기 연결기구-외부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 위치한 영역을 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 확관 가공을 수행하여 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링 각각의 상기 연결기구-외부관의 내주면으로 튀어나온 영역이 뒤로 밀림과 동시에 상기 열교환기-내부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 형성된 상기 연결기구-외부관의 영역과 밀착되어 결합되는 확관 가공이 완료되는 제 5 단계; 를 포함한다.
이때, 상기 제 1 단계는, 냉매가스관을 제조하는 단계; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 단계 이후, 상기 연결기구-외부관에 상기 냉매가스관을 지정된 위치에 접합하는 단계; 가 더 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계의 상기 연결기구-외부관를 제조시 원통형 관의 외주면에 숫나사 돌기가 포함된 접합단; 상기 접합단 보다 지름이 큰 원통형 관으로 상기 접합단에 연장되어 형성되며, 내부가 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 내주면으로 삽입되는 바이톤링 삽입로와, 냉매가스가 모이도록 하기 위한 냉매가스관 연결통로로 구분되는 관연결단; 및 상기 관연결단 보다 지름이 작은 원통형 관으로 상기 관연결단에 연장되어 상기 열교환기 냉각코일-외부관(c)와 연결되는 코일연결단; 으로 구분되게 철 소재로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계의 상기 연교환기-내부관을 제조시 상기 연결기구-외부관 중 상기 접합단 및 상기 관연결단에 해당하는 영역 내부로 삽입되기 위한 직선형관; 및 상기 코일연결단 및 열교환기 냉각코일-외부관(c) 내부로 삽입되기 위한 나선형관; 으로 구분되게 티타늄 소재로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계의 바이톤링 삽입로 제조시, 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링을 제 1 바이톤 링 및 제 2 바이톤 링의 2 개로 형성하고자 하는 경우, 상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링이 삽입되기 위한 2개의 홈을 형성하며, 상기 바이톤링 삽입로의 내주면 직경은 상기 접합단의 직경과 같아서 상호 연장된 구조로 형성되며, 상기 냉매가스관 연결통로의 내주면은 상기 접합단 및 상기 코일연결단의 내주면 직경보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 단계의 관연결단 중 냉매가스관 연결통로 제조시, 측면에는 연결홀을 형성하여 제조하여 상기 연결홀을 통해 상기 냉매가스관이 접합되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 단계의 상기 연결기구-외부관 중 바이톤링 삽입로로 삽입되는 상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링은, 바이톤 재질의 원형링으로 형성되며, 상기 제 2 바이톤 링은, 상기 바이톤링 삽입의 내주면에서 상기 제 1 바이톤 링과 이격된 하부에 삽입되며, 상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링은, 상기 열교환기-내부관이 상기 연결기구-외부관 내부로 유압 밀착 전 상태에서 상기 바이톤링 삽입로 내주면으로부터 각각 1 내지 2mm 만큼의 높이로 튀어나와 형성되는 것이 바람직하다,
또한, 상기 제 2 단계에 있어서, 상기 제 1 바이톤 링의 높이인 H11는 4mm를 갖고 절단면의 두께인 D1은 3mm 내로 이며, 상기 제 2 바이톤 링의 높이인 H12는 5mm를 갖고 절단면의 두께인 D2는 2mm 내로 이고, 상기 제 1 바이톤 링과 상기 제 2 바이톤 링 사이의 간격은 6mm를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 단계는, 상기 연결기구-외부관의 상기 코일연결단과 상기 열교환기 냉각코일-외부관(c)이 일직선 상으로 접합된 상태에서 상기 접합단의 개구된 상부로 상기 열교환기-내부관을 삽입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 단계는, 상기 열교환기-내부관 삽입시, 상기 열교환기-내부관의 직선로관이 상기 연결기구-외부관 중 내부의 상기 접합단 및 상기 관연결단이 형성된 지점까지 위치하도록 삽입하며, 상기 직선로관 전단에 형성된 상기 나선형관이 상기 연결기구-외부관 중 상기 코일연결단과, 상기 코일연결된 전단에 접합된 상기 열교환기 냉각코일-외부관이 형성된 지점까지 위치한 상태로 삽입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 5 단계는, 상기 연결기구-외부관 중 상기 접합단과 상기 바이톤링 삽입로가 위치한 영역까지 상기 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 확관 가공을 수행하는 것이 바람직하다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치는, 내부의 유압 조절에 따라 전단에 형성된 피스톤로드가 전진 및 후진을 하도록 하는 유압실린더 본체; 상기 피스톤로드의 외주면을 덮고 있는 탄성재질인 탄성확관부; 및 상기 피스톤로드의 영점(Zero point) 상태에서 후진에 따라 상기 피스톤로드의 외주면에 형성된 상기 탄성확관부가 상기 유압실린터 본체 사이에서 응축에 따라 외부로 부피를 팽창시키도록 하는 확관장치 헤더; 를 포함하며, 연결기구-외부관과 연결기구-내부관으로 이루어진 이중관 연결기구 중 상기 연결기구-외부관 중 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 삽입된 영역으로의 유압 밀착을 통해 상기 연결기구-외부관과 상기 연결기구-내부관이 결합되도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법은, 이중관 냉각코일과 이중관 연결기구를 포함하는 열교환기의 이중관에 대한 확관을 위한 확관장치를 제공하며, 확관장치에 의한 유압 밀착에 의해 고압 및 고온 상태에서도 잘 견딜 수 있는 열교환기에서의 이중관을 구조를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치 및 이를 이용한 열교환기 이중관 제조방법은, 이중관 열교환기를 형성하는 이중관 제조시 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 도 1에서 사용되는 바이톤 링 활용형 확관장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 이중관 제조방법에 사용되는 열교환기 냉각코일 연결을 위한 이중관 연결기구를 나타내는 정면도(도 1a) 및 배면도(도 1b).
도 4는 도 3의 이중관 연결기구를 나타내는 측면도.
도 5는 도 4의 이중관 연결기구 중 연결기구-외부관에 대해 점선(a-a') 상으로 절단된 상태에서의 내부.
도 6은 도 4의 이중관 연결기구 중 연결기구-외부관 내부에 열교환기-내부관이 삽입된 상태에서의 내부를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 2의 바이톤 링 활용형 확관장치에 의해 이중관 연결기구에 대한 확관이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이톤 링 활용형 확관장치(2)를 이용한 열교환기 이중관 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2는 도 1에서 사용되는 바이톤 링 활용형 확관장치(2)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 이중관 제조방법에 사용되는 열교환기 냉각코일 연결을 위한 이중관 연결기구(1: 이하, 이중관 연결기구)를 나타내는 정면도(도 1a) 및 배면도(도 1b)이다. 도 4는 도 3의 이중관 연결기구(1)를 나타내는 측면도이다. 도 5는 도 4의 이중관 연결기구(1) 중 연결기구-외부관(100)에 대해 점선(a-a') 상으로 절단된 상태에서의 내부이다. 도 6은 도 4의 이중관 연결기구(1) 중 연결기구-외부관(100) 내부에 열교환기-내부관(300)이 삽입된 상태에서의 내부를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 도 2의 바이톤 링 활용형 확관장치(2)에 의해 이중관 연결기구(1)에 대한 확관이 수행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 이중관 연결기구(1)의 연결기구-외부관(100), 냉매가스관(200), 열교환기 냉각코일-외부관(c), 그리고 열교환기-내부관(300)을 제조한다(S11). 즉, 이중관 연결기구(1)를 구성하는 연결기구-외부관(100), 냉매가스관(200) 및 열교환기-내부관(300)을 제조하며, 열교환기-내부관(300)이 연장되어 삽입되는 열교환기 냉각코일-외부관(c)을 각각 제조한다.
연결기구-외부관(100)은 도 5와 같이 접합단(110), 관연결단(120) 및 코일연결단(130)이 형성되도록 제조한다. 연결기구-외부관(100)은 코일연결단(130)을 통해 이중관식 열교환기 냉각코일-외부관(c)과 연결될 수 있는 구조로 제조된다. 연결기구-외부관(100)은 철 소재이며, 관연결단(120) 내부에 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이콘 링(123b)이 삽입되기 위한 홈이 형성된다.
이와 같이 제조된 접합단(110)은 원통형 관의 외주면에 숫나사 돌기가 형성된다. 관연결단(120)은 접합단(110) 보다 지름이 큰 원통형 관으로 접합단(110)에 연장되어 형성되며, 관연결단(120)의 내부는 바이톤링 삽입로(121) 및 냉매가스관 연결통로(122)로 구분되며, 바이톤링 삽입로(121)에는 열교환기-내부관(300)에 대한 연결기구-외부관(100) 내로의 삽입을 위한 유압 밀착시 고온 및 고압에 견디기 위한 제 1 바이톤 링(123a), 제 2 바이톤 링(123b)이 삽입되기 위한 2개의 홈이 형성된다.
여기서, 바이톤링 삽입로(121)의 내주면 직경은 접합단(110)의 직경과 같아 연장된 구조로 형성되며, 냉매가스관 연결통로(122)는 접합단(110) 및 코일연결단(130)의 내주면 직경보다 크게 형성된다.
한편, 관연결단(120)의 측면에는 연결홀(124, 도 3 a 참조)을 형성하여 제조함으로써, 냉매가스관(200)이 접합되도록 제조하며, 냉매가스관(200)은 내부 압력 30kg/cm2 이상 최대 50kg/cm2에 대해 외형이 유지될 수 있는 내구성을 갖도록 제조해야 한다.
코일연결단(130)은 관연결단(120) 보다 지름이 작은 원통형 관으로 관연결단(120)에 연장되어 열교환기 냉각코일-외부관(c)과 연결된다.
단계(S11) 이후, 연결기구-외부관(100) 중 바이톤링 삽입로(121)로 2개의 바이톤 링을 삽입한다(S12).
여기서 바이톤링 삽입로(121)로 삽입되는 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤 링(123b)은 바이톤 재질의 원형링으로 형성되어, 바이톤링 삽입로(121)의 내주면에 삽입된다.
이때, 제 2 바이톤 링(123b)은 바이톤링 삽입로(121)의 내주면에서 제 1 바이톤 링(123a)과 이격된 하부 홈에 삽입된다. 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤 링(123b)은 열교환기-내부관(300)이 연결기구-외부관(100) 내부로 유압 밀착 전 상태에서 바이톤링 삽입로(121) 내주면으로부터 각각 1 내지 2mm 만큼의 높이로 튀어나와 형성된다(도 5 참조).
이러한 구조의 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤 링(123b)을 형성한 뒤, 후술할 단계(S15)에서의 바이톤 링 활용형 확관장치(2)를 이용해 열교환기-내부관(300)을 연결기구-외부관(100)에 유압 밀착으로 삽입시 외부 압력 150kg/cm2 이상, 외부 온도는 200℃ 이상에서도 열교환기-내부관(300)이 유지되는 것으로 테스트 결과가 나타난다.
여기서, 제 1 바이톤 링(123a)과 제 2 바이톤 링(123b)의 두께가 너무 두꺼우면 열교환기-내부관(300)이 삽입된 상태로 유지시 열교환기-내부관(300)과 바이톤링 삽입로(121) 사이가 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤 링(123b)에 의해 이격이 발생하는 문제가 발생하므로, 제 1 바이톤 링(123a)의 절단면의 두께인 D1은 3mm 내로, 제 2 바이톤 링(123b)의 절단면의 두께인 D2는 2mm 내로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 연결기구-외부관(100) 전체의 높이가 90mm인 경우 제 1 바이톤 링(123a)은 높이(H11)로 4mm를 갖으며, 제 2 바이톤 링(123b)는 높이(H12)로 5mm을 갖으며, 제 1 바이톤 링(123a)과 제 2 바이톤 링(124b) 사이의 간격(H23)은 6mm를 갖는다.
단계(S12) 이후, 연결기구-외부관(100)을 냉매가스관(200) 및 열교환기 냉각코일-외부관(c)과 접합한다(S13).
단계(S11)에서의 제조시 냉매가스관(200)은 길이 방향으로 일자형의 원통형 관이 중앙 영역이 벤딩(bending) 되어 연결기구-외부관(100) 중 관연결단(120)에 형성된 연결홀(124)과 접합되어 형성된다. 열교환기 냉각코일-외부관(c)은 연결기구-외부관(100) 중 코일연결단(130)과 접합되어 형성된다.
한편, 냉매가스관(200)은 관연결단(120) 중 냉매가스관 연결통로(122)가 형성된 영역의 측면에 위치한 연결홀(124)로부터 연장되어 형성되며, 열교환기 냉각코일-외부관(c) 내부와 열교환기-내부관(300) 외부 사이에 해당하는 나선형통로(HP, 도 7참조)를 통해 관연결단(120) 내부로 유입된 냉매가스를 외부로 유출시키기 위해 형성된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예로, 냉매가스관(200)은 외부로부터 냉매가스를 유입 받음으로써, 연결기구-외부관(100)의 관연결단(120)을 거쳐 코일연결단(130)으로 전달하는 기능을 수행할 수도 있다. 즉, 냉매가스관(200)은 이중관식 열교환기 코일로부터 연결기구-외부관(100) 내부로 유입된 냉매가스를 유출시키거나, 외부로부터 유입된 냉매가스를 연결기구-외부관(100)의 관연결단(130) 및 코일연결단(130)을 거쳐 이중관식 열교환기 코일 상에서의 내부관과 외부관 사이로 유입시키는 기능을 수행한다.
단계(S13)에 따라 연결기구-외부관(100)과 열교환기 냉각코일-외부관(c) 접합된 내부로 열교환기-내부관(300)을 삽입한다(S14). 단계(S13)에서 연결기구-외부관(100)의 코일연결단(130)과 열교환기 냉각코일-외부관(c) 일직선 상으로 접합된 상태에서 접합단(110)의 개구된 상부로 단계(S11)에서 제조된 열교환기-내부관(300)을 삽입한다.
한편, 열교환기-내부관(300)은 단계(S11)에서 제조시 티타늄 소재를 이용하며, 직선로관(310) 및 나선형관(320)로 구분되어 제조되며 내부로는 해수가 지나가는 통로 역할을 한다. 나선형관(320)은 최대 외주면 직경은 나선형 피치가 형성된 영역에 형성되며, 최소 외주면 직경은 나선홈(321)이 형성된 영역에서 형성되며, 직선로관(310)에서 연장된 나선형 관으로 형성된다.
단계(S14)에 따른 열교환기-내부관(300) 삽입시, 열교환기-내부관(300)의 직선로관(310)는 연결기구-외부관(110) 중 내부의 접합단(110) 및 관연결단{120, 바이톤링 삽입로(121), 냉매가스관 연결통로(122)를 포함}가 형성된 지점까지 위치하도록 삽입된다. 이에 따라 직선로관(310) 전단에 형성된 나선형관(320)은 연결기구-외부관(110) 중 코일연결단(130) 내부와, 그 전단에 접합된 열교환기 냉각코일-외부관(c)이 형성된 지점까지 위치된 상태로 된다.
단계(S14) 이후, 연결기구-외부관(100) 중 접합단(110)과 바이톤링 삽입로(121)가 위치한 영역까지 바이톤 링 활용형 확관장치(2)를 이용한 확관 가공을 수행한다(S15).
한편, 도 2 및 도 7을 참조하면, 바이톤 링 활용형 확관장치(2)는 유압실린더 본체(410), 피스톤로드(420), 탄성확관부(430) 및 확관장치 헤더(440)를 포함한다. 유압실린더 본체(410)는 피스톤로드(420)를 전진 및 후진하도록 컨트롤 명령에 따라 내부의 유압을 조절함으로써, 전단에 형성된 피스톤로드(420)가 전진 및 후진을 하도록 한다. 피스톤로드(420)는 외주면이 탄성재질의 탄성확관부(430)에 의해 덮여져 있다. 확관장치 헤더(440)는 피스톤로드(420)의 도 2a의 영점(Zero point) 상태에서 후진에 따라 피스톤로드(420)의 외주면의 탄성확관부(430)가 유압실린터 본체(410) 사이에서 응축에 따라 외부로 부피를 팽창시키도록 하는 역할을 수행한다.
도 7을 참조하면, 피스톤로드(420)의 후진에 따라 탄성확관부(430) 응축되어 부피가 팽창되는 메카니즘에 따라 피스톤로드(420)의 길이 방향 중 확관장치 헤더(400)의 바로 후단 영역을 따라 외부로 압력을 가하게 된다. 이때, 외부로의 압력이 가해지는 영역은 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤링(123b)이 형성된 바이톤링 삽입로(121)에 해당하게 된다.
이러한 외부로의 압력에 따라 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤링(123b)에서 바이톤링 삽입로(121)의 내주면으로 튀어나온 영역이 뒤로 밀림과 동시에 열교환기-내부관(300)의 직선로관(310) 중 바이톤링 삽입로(121)와 접한 영역이 연결기구-외부관(100)과 밀착되어 결합되는 확관 가공이 완료되는 것이다.
한편, 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤링(123b)에서 바이톤링 삽입로(121)의 내주면을 향하여 튀어나온 영역은 상부 및 하부에 곡률이 형성되어 열교환기-내부관(300)의 삽입시 열교환기-내부관(300)과 제 1 바이톤 링(123a) 및 제 2 바이톤링(123b) 간의 마찰을 방지한다(도 5 참조).
상술한 바와 같이 이와 같이 제조된 열교환기를 이루는 이중관 연결기구(1) 중 나선형관(320)과 코일연결단(130) 간에는 코일연결단(130)의 내주면과 나선형관(320)의 나선형 피치가 이루는 차이에 해당하는 간격, 그리고 코일연결단(130)의 내주면과 나선형관(320)의 나선홈(321)이 이루는 차이에 해당하는 간격에 의해 나선형통로(HP)가 형성된다. 즉, 나선형통로(HP)를 통해 열교환기 냉각코일 상의 외부관(c)과 내부관 사이를 통과한 냉매가스가 지나가서 연결홀(124)을 통해 외부로 유출되거나, 냉매가스관(200)을 통해 유입된 냉매가스가 나선형통로(HP)를 거쳐 상기 이중관식 열교환기 코일 상의 외부관과 내부관 사이로 전달되는 것이다.
나선형통로(HP)를 지나는 냉매가스와 열교환기-내부관(300) 내부로 흐르는 저온의 해수에 의해 코일연결단(130)의 외주면과 접촉하는 외부와 열교환이 이루어져 냉각시키는 냉각 효과를 제공한다. 이와 같은 냉각 효과는 코일연결단(130)의 전단에 연결된 이중관식 열교환기 코일을 지나는 동안 동일하게 제공된다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1: 이중관 연결기구
100: 연결기구-외부관
110: 접합단
120: 관연결단
121: 바이톤링 삽입로
122: 냉매가스관 연결통로
123a: 제 1 바이톤 링
123b: 제 2 바이톤 링
130: 코일연결단
200: 냉매가스관
300: 열교환기-내부관
310: 직선로관
320: 나선형관
2: 바이톤 링 활용형 확관장치
410: 유압실린더 본체
420: 피스톤로드
430: 탄성확관부
440: 확관장치 헤더

Claims (13)

  1. 이중관 연결기구와 이중관 냉각코일로 이루어진 열교환기 이중관의 제조 방법에 있어서,
    상기 이중관 연결기구의 연결기구-외부관, 열교환기 냉각코일-외부관(c), 그리고 열교환기-내부관을 제조하는 제 1 단계;
    상기 연결기구-외부관의 내주면에 적어도 하나 이상의 바이톤 링을 삽입하는 제 2 단계;
    상기 연결기구-외부관을 상기 열교환기 냉각코일-외부관과 지정된 위치에 접합하는 제 3 단계;
    상기 연결기구-외부관과 상기 열교환기 냉각코일-외부관 접합된 내부로 상기 열교환기-내부관을 삽입하는 제 4 단계; 및
    상기 연결기구-외부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 위치한 영역을 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 확관 가공을 수행하여 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링 각각의 상기 연결기구-외부관의 내주면으로 튀어나온 영역이 뒤로 밀림과 동시에 상기 열교환기-내부관 중 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 형성된 상기 연결기구-외부관의 영역과 밀착되어 결합되는 확관 가공이 완료되는 제 5 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 단계는,
    냉매가스관을 제조하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 단계 이후,
    상기 연결기구-외부관에 상기 냉매가스관을 지정된 위치에 접합하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 단계의 상기 연결기구-외부관를 제조시,
    원통형 관의 외주면에 숫나사 돌기가 포함된 접합단;
    상기 접합단 보다 지름이 큰 원통형 관으로 상기 접합단에 연장되어 형성되며, 내부가 상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 내주면으로 삽입되는 바이톤링 삽입로와, 냉매가스가 모이도록 하기 위한 냉매가스관 연결통로로 구분되는 관연결단; 및
    상기 관연결단 보다 지름이 작은 원통형 관으로 상기 관연결단에 연장되어 상기 열교환기 냉각코일-외부관(c)과 연결되는 코일연결단; 으로 구분되게 철 소재로 형성하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제 1 단계의 상기 연교환기-내부관을 제조시,
    상기 연결기구-외부관 중 상기 접합단 및 상기 관연결단에 해당하는 영역 내부로 삽입되기 위한 직선형관; 및
    상기 코일연결단 및 열교환기 냉각코일-외부관(c) 내부로 삽입되기 위한 나선형관; 으로 구분되게 티타늄 소재로 형성하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 단계의 바이톤링 삽입로 제조시,
    상기 적어도 하나 이상의 바이톤 링을 제 1 바이톤 링 및 제 2 바이톤 링의 2 개로 형성하고자 하는 경우, 상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링이 삽입되기 위한 2개의 홈을 형성하며, 상기 바이톤링 삽입로의 내주면 직경은 상기 접합단의 직경과 같아서 연장된 구조로 형성되며,
    상기 냉매가스관 연결통로의 내주면은 상기 접합단 및 상기 코일연결단의 내주면 직경보다 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제 1 단계의 관연결단 중 냉매가스관 연결통로 제조시,
    측면에는 연결홀을 형성하여 제조하여 상기 연결홀을 통해 상기 냉매가스관이 접합되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 2 단계의 상기 연결기구-외부관 중 바이톤링 삽입로로 삽입되는 상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링은,
    바이톤 재질의 원형링으로 형성되며,
    상기 제 2 바이톤 링은, 상기 바이톤링 삽입의 내주면에서 상기 제 1 바이톤 링과 이격된 하부에 삽입되며,
    상기 제 1 바이톤 링 및 상기 제 2 바이톤 링은, 상기 열교환기-내부관이 상기 연결기구-외부관 내부로 유압 밀착 전 상태에서 상기 바이톤링 삽입로 내주면으로부터 각각 1 내지 2mm 만큼의 높이로 튀어나와 형성되는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 2 단계는,
    상기 제 1 바이톤 링의 높이인 H11는 4mm를 갖고 절단면의 두께인 D1은 3mm 내로 이며, 상기 제 2 바이톤 링의 높이인 H12는 5mm를 갖고 절단면의 두께인 D2는 2mm 내로 이고, 상기 제 1 바이톤 링과 상기 제 2 바이톤 링 사이의 간격은 6mm를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 제 4 단계는,
    상기 연결기구-외부관의 상기 코일연결단과 상기 열교환기 냉각코일-외부관(c)이 일직선 상으로 접합된 상태에서 상기 접합단의 개구된 상부로 상기 열교환기-내부관을 삽입하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제 4 단계는,
    상기 열교환기-내부관 삽입시, 상기 열교환기-내부관의 직선로관이 상기 연결기구-외부관 중 내부의 상기 접합단 및 상기 관연결단이 형성된 지점까지 위치하도록 삽입하며,
    상기 직선로관 전단에 형성된 상기 나선형관이 상기 연결기구-외부관 중 상기 코일연결단과, 상기 코일연결된 전단에 접합된 상기 열교환기 냉각코일-외부관이 형성된 지점까지 위치한 상태로 삽입하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 5 단계는,
    상기 연결기구-외부관 중 상기 접합단과 상기 바이톤링 삽입로가 위치한 영역까지 상기 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 확관 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치를 이용한 열교환기 이중관 제조방법.
  13. 내부의 유압 조절에 따라 전단에 형성된 피스톤로드가 전진 및 후진을 하도록 하는 유압실린더 본체;
    상기 피스톤로드의 외주면을 덮고 있는 탄성재질인 탄성확관부;
    상기 피스톤로드의 영점(Zero point) 상태에서 후진에 따라 상기 피스톤로드의 외주면에 형성된 상기 탄성확관부가 상기 유압실린터 본체 사이에서 응축에 따라 외부로 부피를 팽창시키도록 하는 확관장치 헤더; 를 포함하며,
    연결기구-외부관과 연결기구-내부관으로 이루어진 이중관 연결기구 중 상기 연결기구-외부관 중 적어도 하나 이상의 바이톤 링이 삽입된 영역으로의 유압 밀착을 통해 상기 연결기구-외부관과 상기 연결기구-내부관이 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이톤 링 활용형 확관장치.
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