KR101426235B1 - 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관통홀이 형성된 중공된 구조의 외측관와 상기 외측관의 관통홀에 끼움되어 고정되고, 유체가 이동되게 안내홀을 갖는 중공된 구조의 내측관으로 이루어지고, 상기 외측관의 관통홀에는 곡선의 안착홈이 길이방향을 따라 형성되며, 상기 내측관의 안내홀에는 상기 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부가 길이방향을 따라 형성되되, 상호 체결된 상기 안착홈과 상기 끼움돌부 사이에는 유격공간이 형성되어, 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관 및 외측관의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간이 간격이 좁혀지거나 늘어나 양벽면이 압박되는 것을 완화시킬 수 있게 되고, 절곡시 방향성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법 { Heat Exchanger For Complex Double Pipe And A Fabrication Method Thereof }

본 발명은 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 확관인발방식에 의해 외측관과 내측관을 인발시키고, 외측관의 내주연에 안착홈을 형성시키며 내측관에는 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부를 형성시키되, 인발에 의해 상호 압착된 안착홈과 끼움돌부 사이에 유격공간을 형성되게 함으로서, 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관 및 외측관의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간이 간격이 좁혀지거나 늘어나 양벽면이 압박되는 것을 완화시킬 수 있게 되고, 절곡시 방향성을 향상시킬 수 있는 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 인발(引拔)은 드로잉(drawing)이라고도 한다. 정해진 굵기의 소선재(素線材)를 다이(die)라는 틀을 통해서 다른 쪽으로 끌어내어 다이에 뚫려 있는 구멍의 모양에 따른 단면형상의 선재로 뽑는 작업이다. 이 작업을 신선(伸線)이라고 한다.

드로잉 재료로서 가장 일반적인 것은 강선(綱線)과 구리선이며, 이 밖에도 각종 재료가 사용된다.

다이는 일반적으로 공구강(工具鋼)으로 만드는데, 근래에는 초경합금(超硬合金)을 사용한 다이가 출현하여 드로잉기술에 비약적인 발전을 가져왔다. 다이아몬드 다이는 선의 지름이 극히 작은 것에 사용하면 유리하다. 드로잉 속도는 점차 상승되어 연선(軟線)에서는 매분 3,000m나 되는 예도 있다.

상기한 인발 방법중 중공된 구조로 성형된 관을 인발시켜 성형하고 있으며, 관의 인발을 위해 지지봉의 선단에 플러그를 형성하고, 그 플러그를 다이의 구멍에 배치시켜, 관을 지지봉에 관통시킨 후 다이의 구멍을 통해 인발시켜 구멍의 크기에 맞게 외경을 형성하고 상기 플러그의 외부 형상과 같게 내경이 형성시키고 있다.

최근에는 유체가 이동되는 관이 파손되거나 부식에 의한 크랙에 의해 누수가 발생는 문제점을 해결하고자 관 내부에 내측관을 삽입하여 단일관보다 수명을 길고, 내구성, 내열성, 내식성이 뛰어난 이중관이 개발되고 있으며, 이러한 이중관은 생산성을 향상시키기 위해 인발방식에 의해 가공,성형시키는 방법이 개발되고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 확관인발방식에 의해 외측관과 내측관을 인발시키고, 외측관의 내주연에 안착홈을 형성시키며 내측관에는 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부를 형성시키되, 인발에 의해 상호 압착된 안착홈과 끼움돌부 사이에 유격공간을 형성되게 함으로서, 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관 및 외측관의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간이 간격이 좁혀지거나 늘어나 양벽면이 압박되는 것을 완화시킬 수 있게 되고, 절곡시 방향성을 향상시킬 수 있는 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 관통홀이 형성된 중공된 구조의 외측관와 상기 외측관의 관통홀에 끼움되어 고정되고, 유체가 이동되게 안내홀을 갖는 중공된 구조의 내측관으로 이루어지고, 상기 외측관의 관통홀에는 곡선의 안착홈이 길이방향을 따라 형성되며, 상기 내측관의 안내홀에는 상기 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부가 길이방향을 따라 형성되되, 상호 체결된 상기 안착홈과 상기 끼움돌부 사이에는 유격공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측관에는 코팅관이 더 체결되어, 외측관의 외면에 부식이 발생되는 걸을 방지함과 아울러 외부충격으로부터 보호하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측관의 외면에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 성형면이 더 형성되고, 상기 외측관의 관통홀에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 절곡홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 외주연에 성형돌부를 갖는 외측관 플러그가 마련된 지그에 외측관을 인발시켜, 내주연에 길이방향을 따라 안착홈을 형성된 외측관을 형성시키는 사전준비단계와 확관된 단부가 형성된 내측관을 성형돌기를 갖는 내측관 플러그에 끼운 후 인발장치에 내측관의 단부를 연결하는 인발준비단계와 외측관을 내측관에 끼운 후 인발장치에 연결하는 인발준비완료단계와 상기 인발장치를 구동시여 내측관을 성형돌기를 갖는 내측관 플러그를 통해 확관되게 인발시켜, 확관되는 내측관에 의해 외측관의 내주연이 가압되어 상호 압착됨과 아울러 상기 내측관 플러그의 성형돌기에 의해 형성되는 끼움돌부가 외측관의 안착홈에 끼움되도록 하는 확관인발단계와 인발된 이중관을 소정의 길이로 절단하여 가공,포장하는 가공단계로 이루어지고, 상기 안착홈과 상기 끼움돌부 사이에는 유격공간이 형성되게 끼움되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확관인발단계에서는 상기 내측관 플러그에 의해 내측관이 확관됨과 아울러 상기 지그의 성형홀에 인발되는 외측관이 축관되어 상기 내측관과 상기 외측관이 상호 압착고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법은 확관인발방식에 의해 외측관과 내측관을 인발시키고, 외측관의 내주연에 안착홈을 형성시키며 내측관에는 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부를 형성시키되, 인발에 의해 상호 압착된 안착홈과 끼움돌부 사이에 유격공간을 형성되게 함으로서, 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관 및 외측관의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간이 간격이 좁혀지거나 늘어나 양벽면이 압박되는 것을 완화시킬 수 있게 되고, 절곡시 방향성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 제조방법에 있어, 이중관의 인발과정을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관 및 그 복합 이중관의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 다른 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 열교환기용 복합 이중관의 제조방법에 있어, 이중관의 인발과정을 나타낸 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 열교환기용 복합 이중관(10)(이하 설명의 편의상 복합 이중관이라 명명함)은 열교환에 설치되어 가열되는 유체를 이동시키는 것으로서, 이에 이와같은 복합 이중관(10)은 관통홀(21)이 형성된 중공된 구조의 외측관(20)과 상기 외측관(20)의 관통홀(21)에 끼움되어 고정되고, 유체가 이동되게 안내홀(31)을 갖는 중공된 구조의 내측관(30)으로 이루어진다.

즉, 상기 복합이중관(10)은 인발(Drawing , 引拔)방식에 의해 상호 체결되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 외주연에 다수의 성형돌기(110)가 환형으로 형성된 내측관 플러그(100)에 외측관(20)이 끼움된 내측관(30)을 인발시킴으로서, 내측관(30)이 상기 내측관 플러그(100)에 의해 확관되면서 지그(200)에 인발되어, 외측관(20)의 내측면과 내측관(30)의 외면이 상호 압착되면서 고정된다. 인발방식은 통상적으로 인발기로 내측관(30) 및 외측관(20)을 당겨 인발시키거나, 지그방향으로 가압하여 인발시키게 되며, 인발방식에 의한 이중관 성형공정이면 어느방식이 사용되어도 무방하다.

이때, 상기 외측관(20)의 관통홀(21)에는 곡선의 안착홈(22)이 길이방향을 따라 형성되며, 상기 내측관(30)의 안내홀(31)에는 상기 안착홈(22)에 끼움되도록 끼움돌부(32)가 길이방향을 따라 형성되고, 상호 체결된 상기 안착홈(22)과 상기 끼움돌부(32) 사이에는 유격공간(40)이 형성된다.

즉, 상기 외측관(20)은 최초 다수의 성형돌부(도시생략)가 환형으로 형성된 외측관 플러그(도시생략)에 끼움된 후 지그에 인발됨으로서, 관통홀(21)에 길이방향으로 안착홈(22)을 형성시키게 되고, 안착홈(22)이 형성된 외측관(20)에 내측관(30)을 끼움시킨 상태에서, 내측관 플러그(100)가 설치된 지그(200)에 인발시켜 안착홈(22)에 끼움되게 끼움돌부(32)를 형성시킴과 아울러 상호 압착고정된다.

또한, 상기 외측관 플러그의 성형돌부보다 상기 내측관 플러그(100)의 성형돌기(110)를 작게 형성시켜 외측관(20)과 내측관(30)을 상호 체결시 상기 안착홈(22)과 상기 끼움돌부(32) 사이에 유격공간(40)이 형성되게 함으로서, 상기 복합 이중관(10)을 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관(30) 및 외측관(20)의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간(40)이 간격이 좁혀지거나 늘어나므로 절곡시 절곡부위의 양벽면이 압박(가압)되는 것을 완화시킬 수 있게 되고, 절곡시 방향성을 향상시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 외측관(20)은 탄소강(steel castings)으로 형성되고, 상기 내측관(30)은 내식성이 우수한 동 또는 동합금중 어느하나로 형성시키는 것이 바람직하다.

이때, 상기 외측관(20)의 외경은 상기 지그(200)에 형성되는 성형홀(210)의 직경과 동일하게 형성시키고, 상기 내측관 플러그(100)는 원뿔 형태로 형성되어 인발되는 과정에서 상기 내측관(30)의 내,외경을 점차 커지게 형성시킴으로서, 내측관(30)이 확관되게 지그(100)를 통해 인발시키게 된다.

다르게는, 상기 성형홀(210)의 직경을 외측관(20)의 외경보다 작게 형성시켜, 성형홀(210)을 통해 인발되는 외측관(20)의 외경이 작아지면서 축관되고 상기 내측관(30)은 확관되어 상호 압착되도록 하는 것도 가능하다.

도 3을 참조하면, 상기 외측관(20)에는 코팅관(50)이 더 체결되어, 외측관(20)의 외면에 부식이 발생되는 걸을 방지함과 아울러 외부충격으로부터 보호하게 된다.

즉, 외측관(20)에 안착홈(22)을 형성시키기 위해 인발시키는 과정에서 코팅관(50)과 함께 인발되게 함으로서, 상술한 바와 같이 외측관(20)이 확관되어 코팅관(50)과 압착고정되도록 한 후 내측관(30)을 외측관에 끼움 후 확관 인발시켜 상호 압착고정되도록 한다.

이때, 상기 코팅관(50)의 재질은 동 또는 동합금으로 형성시키는 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 상기 외측관(20)의 외면에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 성형면(23)이 더 형성되고, 상기 외측관(20)의 관통홀(21)에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 절곡홈(24)이 더 형성된다.

즉, 상기 성형면(23)과 상기 절곡홈(24)에 의해 상술한 바와 같이 상기 복합 이중관(10)을 곡선으로 절곡시 마찰면적을 줄여 용이하게 절곡되게 함과 아울러 절곡되는 과정에서 내측관(30) 및 외측관(20)의 절곡부위가 인장 또는 압축되면서 상기 유격공간(40)이 간격이 좁혀지거나 늘어나 양벽면이 압박되는 것을 더 완화시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 열교환기용 복합 이중관을 제조하는 제조방법을 설명하면 먼저, 외주연에 성형돌부를 갖는 외측관 플러그(도시생략)가 마련된 지그(200)에 외측관(20)을 인발시켜, 내주연에 길이방향을 따라 안착홈(22)을 형성된 외측관(20)을 형성시키는 사전준비단계(S1)와 확관된 단부가 형성된 내측관(30)을 성형돌기(110)를 갖는 내측관 플러그(100)에 끼운 후 인발장치에 내측관(30)의 단부를 연결하는 인발준비단계(S2)와 외측관(20)을 내측관(30)에 끼운 후 인발장치에 연결하는 인발준비완료단계(S3)와 상기 인발장치를 구동시여 내측관(30)을 성형돌기(110)를 갖는 내측관 플러그(100)를 통해 확관되게 인발시켜, 확관되는 내측관(30)에 의해 외측관(20)의 내주연이 가압되어 상호 압착됨과 아울러 상기 내측관(30)의 성형돌기(110)에 의해 형성되는 끼움돌부(32)가 외측관(20)의 안착홈(22)에 끼움되도록 하는 확관인발단계(S4)와 인발된 이중관을 소정의 길이로 절단하여 가공,포장하는 가공단계(S5)로 이루어진다.

상기 인발장치는 통상의 실린더로 이루어지며, 실린더의 축에 물림수단 또는 나사체결을 위한 연결수단을 마련하여 상기 내측관(30) 또는 외측관(20)에 연결한 후 당기거나 밀어 인발시키는 통상의 인발장치이다.

이때, 상술한 바와 같이 상기 안착홈(22)과 상기 끼움돌부(32) 사이에는 유격공간(40)이 형성되게 상호 끼움된다.

여기서, 상기 확관인발단계(S4)에서는 상술한 바와 같이 상기 플러그(100)에 의해 내측관(30)이 확관됨과 아울러 상기 지그(200)의 성형홀(210)에 인발되는 외측관(20)이 축관되어 상기 내측관(30)과 상기 외측관(20)이 상호 압착고정되게 하는 것도 가능하다.

10 : 복합 이중관 20 : 외측관
30 : 내측관 40 : 유격공간
50 : 코팅관 21 : 관통홀
22 : 안착홈 23 : 성형면
24 : 절곡홈 31 : 안내홀
32 : 끼움돌부 100 : 내측관 플러그
110 : 성형돌기 200 : 지그
210 : 성형홀 S1 : 사전준비단계
S2 : 인발준비단계 S3 : 인발준비완료단계
S4 : 확관인발단계 S5 : 가공단계

Claims (5)

1. 관통홀이 형성된 중공된 구조의 외측관; 및
   상기 외측관의 관통홀에 끼움되어 고정되고, 유체가 이동되게 안내홀을 갖는 중공된 구조의 내측관으로 이루어지고,
   상기 외측관의 관통홀에는 곡선의 안착홈이 길이방향을 따라 형성되며,
   상기 내측관의 안내홀에는 상기 안착홈에 끼움되도록 끼움돌부가 길이방향을 따라 형성되되,
   상호 체결된 상기 안착홈과 상기 끼움돌부 사이에는 유격공간이 형성되는 열교환기용 복합 이중관에 있어서,
   상기 외측관의 외면에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 성형면이 더 형성되고, 상기 외측관의 관통홀에는 길이방향을 따라 적어도 하나이상의 절곡홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 복합 이중관.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 외측관에는 코팅관이 더 체결되어, 외측관의 외면에 부식이 발생되는 걸을 방지함과 아울러 외부충격으로부터 보호하도록 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 복합 이중관.
   
   
   
   
   
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