KR101513572B1 - 주름 보호관의 제조장치 - Google Patents

Abstract

주름 보호관을 제조하는 장치는, 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부, 가열부에서 공급되는 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조, 냉각조의 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부, 수위 체크부에서 체크되는 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부, 및 냉각조에서 냉각된 주름 보호관이 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조를 포함할 수 있다.

Description

주름 보호관의 제조장치{MANUFACTORY APPARATUS FOR BELLOWS PROTECTION TUBE}

본 발명은 주름 보호관을 제조하는 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 내부에 연성 가스관을 수용하여 보호하기 위한 주름 보호관의 제조장치에 관한 것이다.

기존에 가스배관으로 사용되던 일반적인 파이프 형태의 가스배관은 제작과 설치가 불편하여 점차 얇고 유연한 주름관 형태의 가스배관으로 대체되고 있다. 다만, 주름관 형태의 가스배관은 얇은데다가 그 재질로 보통 스테인레스를 사용하기 때문에 외부에 충격에 의해서 쉽게 손상될 수 있어, 가스배관의 외주를 감싸는 가스배관용 주름 보호관을 씌워서 가스배관을 보호하고 있다.

도 1은 일반적인 가스배관 및 주름 보호관을 나타낸 사시도로서, 가스배관(1)에 탄소강이나 합금강으로 제작되는 주름관 형태의 주름 보호관(10)이 씌워져 있다. 주름 보호관(10)은 가스배관(1)처럼 주름관으로 형성된다. 이러한 주름 보호관(10)은 유연하여 작업과 설치가 편리하다는 장점이 있으나, 강도, 경도 및 탄성이 약하여 충격에 손상이 되기 쉬우며, 표면에 균열이 생기며, 뽀족한 물체에 의해 파손되어 가스배관을 안전하게 보호하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 금속으로 제작되기 때문에 장시간 사용할 경우에 녹이 스는 일이 발생할 수도 있다.

상술한 문제점을 해결하고자 주름 보호관(10)은 탄소강 및 합금강을 사용하되, 이를 오스테나이트(austenite) 조직을 갖도록 담금질하여 사용할 수 있다. 급랭(急冷)함으로써 금속이나 합금의 내부에서 일어나는 변화를 저지(沮止)하는 담금질(quenching)은 탄소강의 강도 및 경도를 향상시켜, 사용 중에 발생할 수 있는 외부의 충격으로 인한 파손에 대비할 수 있다.

한편, 열을 받은 주름 보호관(10)은 냉각수가 저장된 냉각조에 침지되고, 일정 시간 후에 다시 꺼내는 과정을 거쳐 강화되는데, 이때, 고온의 주름 보호관이 냉각조에 침수되면서 발생하는 냉각수의 증발이나 주름 보호관(10)이 다른 냉각조 혹은 세척을 위한 세척수가 담긴 세척조로 이동하면서 손실되는 냉각수로 인하여 냉각조의 냉각수가 일정한 수위를 유지하기가 어렵다.

저장조 내의 냉각수 양이 일정하지 못하면 주름 보호관(10)의 강도가 설계된 강도의 오차 범위를 벗어날 수 있고, 이는 제품 신뢰성을 떨어뜨리는 요소로 작용하고 있다.

열처리된 주름 보호관의 냉각 과정에서는 냉각수의 증발이나 손실로 인하여 냉각수의 수위 변동이 일어날 수 있고, 이로 인하여 주름 보호관의 강도가 설계된 강도 범위에서 벗어날 수 있으나, 본 발명은 냉각수의 수위를 일정하게 유지하여 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 주름 보호관의 제조장치를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 주름 보호관을 제조하는 장치는, 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부(heating part); 가열부에서 공급되는 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조(cooling vat); 냉각조의 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부; 수위 체크부에서 체크되는 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부(water level control part); 및 냉각조에서 냉각된 주름 보호관이 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조(scouring kier)를 포함할 수 있다.

주름 보호관은 그 재질에 따라서 냉각조에 입수되어 냉각되는 시간이나 냉각 속도에는 다소 차이를 둘 수는 있다. 다만, 입수되기전 필요없는 공랭은 주름 보호관의 설계된 강도에 영향을 줄 수 있기 때문에 주름 보호관은 가능한 빠르게 냉각유체에 입수되어 냉각처리 되는 것이 바람직하다. 이때, 냉각유체의 수위가 일정치 않으면 입수 시간에 오차가 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명에서는 냉각유체의 수위를 일정하게 함으로써 입수 시간의 오차를 줄이고, 이를 통한 불필요한 공랭을 방지한다. 또한, 주름 보호관의 빠른 입수를 위해서 주름 보호관과 냉각유체 사이의 간격 조절하거나, 입수 시간을 조절함으로써, 불필요한 공랭을 방지할 수 있다.

본 발명에서는 수위 체크부를 통해서 냉각조에 저장되어 있는 냉각유체의 수위를 실시간으로 체크하고, 수위 조절부를 이용하여 냉각조에 저장된 냉각유체의 수위를 일정하게 유지시키기 때문에, 가열된 주름 보호관이 냉각조에 입수되어 발생하는 냉각수의 증발이나 세척조로 이송되는 과정에서 발생하는 냉각수의 손실로 인한 냉각수의 수위 변동이 미미하고, 이에 주름 보호관의 강도가 설계된 강도 범위를 유지할 수 있고, 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 주름 보호관을 가열하기 위한 가열부재는 유도코일을 이용한 가열 방식 즉, 도체주변에 코일을 감고 코일에 고주파를 넣어주면 도체에서 와전류손실이 발생하여 가열되는 방식을 이용하는 것이 적합하다.

유도코일을 이용하는 유도 가열(induction heating)은 전자기유도에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법으로, 원리적으로는 변압기의 2차 코일 대신 피가열 재료를 사용하여 전자기유도에 의해 유도된 2차전류가 피가열 재료를 흐르는 경우에 발생하는 줄열(Joule’s heat)을 이용한다.

즉, 전도체인 주름 보호관이 피가열 재료에 대응할 수 있으며, 유도 코일을 이용한 주름 보호관의 가열 방법을 통해서 주름 보호관을 전체적으로 고르게 가열할 수 있는 효과가 있다.

이는 주름 보호관의 제품 신뢰성에 지대한 영향을 미칠 수 있는 매우 중요한 기술적 부분으로 부연하여 설명한다.

주름 보호관은 서로 마주하는 중공체의 단부에 형성된 걸림 고리부 간의 결속을 통해서 연장되는바, 걸림 고리부의 결속 상태나 걸림 고리부의 크랙 및 걸림 고리부의 경도 및 연성과 같은 걸림 고리부의 성질이 제품의 신뢰성에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 유도 가열 방법을 통해서 주름 보호관을 전체적으로 고르게 가열하고, 특히 걸림 고리부가 가열 시 전체적으로 고르게 가열되도록 함으로써, 팽창 불균형으로 인한 크랙 발생을 원천적으로 방지하여, 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

만약, 유도 가열을 대신하여 화염 가열 방법으로 주름 보호관의 외측에서 직접 가열하게 되면, 주름 보호관의 외측보다 내측의 팽창정도가 더 늦어질 수 있고, 이러한 팽창 불균형은 특히 걸림 고리부의 내외측 팽창 불균형을 가져와 식은 후 크랙이 발생하기 쉽고 주름 보호관의 내구성을 떨어뜨리는 문제를 야기할 수 있다.

또한, 탄소강을 포함하는 주름 보호관의 오스테나이트화를 위하여 가열부재에서 가열처리된 주름 보호관은 가능한 한 빠르게 냉각유체에 급랭될 필요가 있다.

따라서, 가열부의 출구와 냉각유체의 수면 간의 간격은 0 초과 8㎝ 이하가 적절하며, 수위 조절부는 냉각유체의 수위를 조절하여 상기 간격을 유지할 수 있다. 상기 간격보다 간격이 좁으면 가열부가 냉각유체에 담겨저 열 손실이 크고, 상기 간격보다 간격이 커지면 가열된 주름 보호관이 공랭되면서 원하는 강도 범위에서 벗어날 수 있다.

또한, 가열부의 출구에서부터 냉각유체의 수면까지의 이동 시간을 0 초과 2초 이하로 유지하도록 하는 것이 적절하며, 수위 조절부는 상기 이동 시간 내에 주름 보호관이 냉각유체에 입수되게 냉각유체의 수위를 조절할 수 있다. 상기 이동 시간 범위는 가열된 주름 보호관이 냉각유체에 입수되는 공랭시간을 가능한 줄여 공랭으로 인한 주름 보호관이 강도에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

수위 조절부는 냉각조에 저장된 냉각유체의 수위를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양하게 제공될 수 있다.

일 예로, 수위 조절부는 냉각조로 냉각유체를 공급하는 냉각유체 저장조를 포함할 수 있으며, 냉각유체 저장조는 냉각조 상부에 제공되어 냉각조로 냉각유체를 드롭할 수 있다.

또한, 수위 조절부는 냉각조의 냉각유체 일 측에 배치되어 냉각조의 냉각유체의 수위를 조절하는 가변 체적부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 체적부는 팽창 및 수축이 가능한 벌룬(balloon)이나 실린더 혹은 저장조의 내벽 간격을 줄여 냉각유체의 수용 공간의 부피를 줄일 수 있는 구조를 포함할 수도 있다.

또한, 수위 조절부는 세척조에서 냉각조로 세척유체를 공급하는 유로를 포함할 수 있고, 상기 세척유체를 통해서 상기 냉각조 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능하다. 구체적으로, 가열된 주름 보호관이 유입되면 냉각유체의 온도가 상승할 수 있지만, 세척유체를 냉각조로 공급하여 냉각유체의 온도를 조절할 수 있고, 냉각유체의 수위를 조절할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서, 지속적인 냉각유체의 증발로 인해 냉각유체 내의 염이나, 여타 주름 보호관 처리를 위한 화학물질 등의 농도가 높아질 수 있는데, 세척조의 세척유체를 냉각조로 공급하여 상기 농도를 조절할 수 있다.

또한, 가열부는 가열부재의 출구 및 냉각조의 냉각유체의 수면 사이에 개재되는 밀폐부재를 포함할 수 있으며, 밀폐부재를 이용하여 가열부재의 출구 및 냉각조의 냉각유체의 수면 사이의 냉각 공간을 외부 공기로부터 차단할 수 있다.

이때, 밀폐된 냉각 공간에 냉각유체가 증발하여 압력이 높아 질 수 있고, 가열부재의 출구 주변의 고온에 의해서 잔류 가스가 어느 순간 폭발할 수도 있다. 이때, 냉각 공간이 그대로 외부에 노출되는 경우에는 폭발로 인한 안전사고의 위험이 있으나, 밀폐부재를 통해서 이를 방지할 수 있다.

경우에 따라서, 밀폐부재의 측면에 미세한 구멍을 제공하여 상술한 폭발성 잔류가스의 폭발 충격을 상쇄시킬 수도 있으며, 밀폐부재 내측의 냉각 공간과 밀폐부재 외측을 연결하는 미세 관을 설치하고, 그 끝으로 배출되는 산화성 물질을 산화시켜 순간적인 폭발을 방지할 수도 있다.

한편, 수위 체크부는 냉각 공간 내측의 냉각유체의 수위를 체크할 수 있도록 제공될 수 있으며, 이때, 수위 조절부는 세척조에서 냉각조로 세척유체를 공급하는 유로를 포함할 수 있고, 냉각 공간 내측으로 냉각유체를 공급하여 세척유체를 통한 냉가조 내의 온도조절이나, 수위조절 또는 농도조절이 가능할 수 있다.

또한, 냉각조에서 냉각된 주름 보호관을 세척조로 안내하는 이동수단은 롤러나 벨트 등을 포함할 수도 있겠지만, 이동수단은 상부가 개방된 직육면체 형상의 냉각조에서 상대적으로 긴 방향으로 배치되어 짧은 방향보다 상대적으로 완만한 경사를 가지고 주름 보호관이 세척조로 이송되게 돕는 경사면으로 제공될 수 있으며, 이에 주름 보호관이 냉각조에서 체류하는 시간을 상대적으로 연장시킬 수 있다.

주름 보호관의 재질에 따라서 냉각조에 입수되어 냉각되는 시간이나 냉각 속도는 다소 차이를 둘 수 있기는 하지만, 입수되기전 필요없는 공랭은 주름 보호관의 설계된 강도에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치에서는 냉각유체의 수위를 일정하게 하여 입수 시간에 오차를 줄이고, 이를 통해서 설계된 강도를 유지할 수 있다.

특히, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치에서는 수위 조절부를 통해서 냉각유체의 수위를 일정하게 함으로써 주름 보호관의 정해진 입수 시간을 지킬 수 있도록 하며, 이를 통해서 불필요한 공랭을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치에서는 불필요한 공랭을 줄이기 위해서 가열부의 출구와 냉각유체의 수면 간의 간격을 0초과 8㎝이하로 유지하여, 주름 보호관의 입수를 가능한 빠르게 하되, 주름 보호관이 냉각유체에 직접 입수되어 열 손실이 발생하는 것을 막고, 주름 보호관이 냉각유체에 입수하기 전에 발생할 수 있는 의도치 않은 공랭 과정을 가능한 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치에서는 주름 보호관의 불필요한 공래 과정을 줄이는 방편으로 가열부의 출구에서부터 냉각유체의 수면까지의 이동 시간을 0 초과 2초 이하로 유지할 수 있는데, 상기 이동 시간 범위는 냉각유체에 입수되기 전에 발생하는 공랭시간을 가능한 줄여 공랭으로 인한 주름 보호관이 강도에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치에서는 냉각조에 저장되어 있는 냉각유체의 수위를 실시간으로 체크하고, 수위 조절부를 이용하여 냉각조에 저장된 냉각유체의 수위를 일정하게 유지시키기 때문에, 열처리된 주름 보호관이 냉각조에 입수되어 발생하는 냉각수의 증발이나 세척조로 이송되는 과정에서 발생하는 냉각수의 손실로 인한 냉각수의 수위 변동이 미미하고, 이에 주름 보호관의 강도가 설계된 강도 범위를 유지할 수 있고, 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 주름 보호관의 제조장치는 세척조에서 냉각조로 세척유체를 공급하는 유로를 포함할 수 있는데, 유로를 통해서 세척조에서 냉각조로 공급되는 세척유체를 통해서 상기 냉각조 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능하다.

특히, 수위 체크부가 냉각 공간 내측의 냉각유체 수위를 체크할 수 있도록 제공되는 경우, 냉각 공간 내측으로 냉각유체가 공급되게 하여 냉각조 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 주름 보호관의 제조장치에서 주름 보호관을 가열을 유도 코일을 이용함으로써, 걸림 고리부를 포함하는 주름 보호관을 전체적으로 고르게 가열할 수 있다. 이에, 팽창 불균형으로 인한 걸림 고리부의 크랙 발생을 원천적으로 방지하여, 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 가스배관 및 가스배관용 주름 보호관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 복수개의 금속밴드를 서로 연결하여 제조된 주름 보호관의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주름 보호관의 제조장치의 구성도이다.
도 4는 도 3의 가열부 주변을 구체화하여 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주름 보호관의 제조장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 주름 보호관의 제조장치(100)는 가열부(110), 냉각조(120), 수위 체크부(130), 수위 조절부, 및 세척조(180)를 포함한다.

먼저, 주름 보호관(10)에 대해서 설명하면, 주름 보호관(10)은 열처리를 통해서 강도 및 경도가 향상되며, 이에 주름 보호관(10) 내부에 배치되는 연성 가스관을 보다 안정적으로 보호할 수 있다. 여기서 연성의 가스관은 일반적인 금속 주름관은 물론 금속에 비해서 유연한 합성수지를 이용한 주름관 혹은 민무늬 파이프 등을 두루 포함하는 개념으로 사용될 수 있으며, 주름 보호관(10)과 비교할 때 연성을 갖는다는 의미로 사용될 수 있다.

주름 보호관(10)은 앞서 설명했듯이 양단이 서로 반대방향으로 굴곡된 금속밴드(20)를 이용하여 제공되며, 금속밴드(20)의 양 단을 연속적으로 결속시켜 형성되는 걸림 고리부(12)에 의해서 주름 보호관(10)이 길게 연장될 수 있다.

도 3을 참조하면, 주름 보호관(10)은 냉각조(120)로 수직하게 연속 공급된다.

냉각조(120)를 향해서 연속적으로 공급되는 주름 보호관(10)의 이동 경로에는 가열부(110)가 배치되어 있으며, 본 실시예에서 가열부(110)는 주름 보호관(10)의 외경 이상의 직경을 갖는 관통 홀(113)을 갖는 중공형의 가열부재(112)를 포함한다. 주름 보호관(10)은 관통 홀(113)을 통과하면서 가열 처리되며, 가열부재(112)는 유도 코일을 이용한 가열 방식 즉, 도체주변에 코일을 감고 코일에 고주파를 넣어주면 도체에서 와전류손실이 발생하여 가열되는 방식을 이용하여 주름 보호관(10)을 가열할 수 있다.

유도 코일을 이용하는 유도 가열은 전자기유도에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법으로, 원리적으로는 변압기의 2차 코일 대신 피가열 재료를 사용하여 전자기유도에 의해 유도된 2차전류가 피가열 재료를 흐르는 경우에 발생하는 줄열을 이용한다.

즉, 본 실시예에서 전도체인 주름 보호관(10)이 피가열 재료에 대응할 수 있으며, 유도 코일을 이용한 주름 보호관(10)의 가열 방법을 통해서 주름 보호관(10)을 전체적으로 고르게 가열할 수 있는 효과가 있다.

이는 주름 보호관의 제품 신뢰성에 지대한 영향을 미칠 수 있는 매우 중요한 기술적 부분으로 부연하여 설명한다.

본 발명의 주름 보호관(10)은 앞서 설명했듯이 걸림 고리부(12)의 결속을 통해서 연장되는바, 걸림 고리부(12)의 결속 상태나 걸림 고리부의 크랙 및 걸림 고리부의 경도 및 연성과 같은 걸림 고리부(12)의 성질이 제품의 신뢰성에 지대한 영향을 미친다.

따라서, 본 발명에서 주름 보호관(10)을 이송시키거나 방향을 전환시키는 롤러들은 주름 보호관(10)을 탄성적으로 지지하도록 설계될 수 있으며, 이는 주름 보호관(10) 중 특히 걸림 고리부(12)의 훼손을 막기 위한 한 방편이라고 할 수 있다.

다시 주름 보호관(10)을 가열하는 방법으로 유도 가열을 택한 이유로 돌아와 설명하면, 유도 가열 방법을 통해서 주름 보호관(10)을 전체적으로 고르게 가열하고, 특히 걸림 고리부(12)가 가열 시 전체적으로 고르게 가열되도록 함으로써, 팽창 불균형으로 인한 크랙 발생을 원천적으로 방지하여, 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다.

만약, 유도 가열을 대신하여 화염 가열 방법으로 주름 보호관의 외측에서 직접 가열하게 되면, 주름 보호관의 외측보다 내측의 팽창정도가 더 늦어질 수 있고, 이러한 팽창 불균형은 특히 걸림 고리부의 내외측 팽창 불균형을 가져와 식은 후 크랙이 발생하기 쉽고 주름 보호관의 내구성을 떨어뜨리는 문제를 야기할 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 더 구첵으로 확인할 수 있는데, 금속밴드의 양쪽으로 굴곡된 부분(22, 24) 중 내측에 배치되는 부분(22)은 화염 가열 시 외측에 배치되는 부분(24)보다 팽창이나 가열 속도가 늦어질 수 있기 때문에 가열 불균형으로 인한 걸림 고리부의 크랙 발생 가능성이 커지게 된다.

여기서, 가열 온도는 주름 보호관(10)에 기대되는 성질에 따라서 변경될 수 있다. 구체적으로, 탄소강이나 합금강으로 제작되는 주름 보호관(10)의 경우에는 열처리를 통해서 강도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능에 차이를 부여할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 주름 보호관(10)의 금속밴드(20)의 재료로 탄소강 및 합금강을 사용할 수 있으며, 탄소 함유량이 많게 되면, 냉각시 크랙이 발생할 수 있지만, 본 실시예에서는 탄소 함유량이 0.4 내지 0.9% 정도인 탄소강을 사용할 수 있다. 특히, 오스템퍼링(austempering)을 통해서 얻어지는 베이나이트 조직은 마르텐사이트보다 부드럽고 인성이 풍부하여 주름 보호관으로 사용이 적절하며, 오스템퍼링으로 얻어지는 베이나이트 조직은 충격치, 피로강도가 보통의 열처리 조직보다 현저히 증가한다. 또한, 가열 유지 시간이 짧은 만큼 탈탄이나 변형 발생이 현저히 저하되고, 표면 상태가 깔끔하여 후처리 공정이 추가되지 않는 장점도 있다.

상술한 바와 같이, 가열부재(112)를 이용하여 주름 보호관(10)을 가열 처리한 후에, 냉각조(120)에 주름 보호관(10)을 입수시키면, 주름 보호관(10)의 강도와 내마모성을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 내충격성을 향상시키위하여 오스템퍼링 열처리 방식을 적용할 수 있으며, 이는 소재를 높은 대략 섭씨 800도 내지 900도 범위의 온도로 가열한 다음, 섭씨 270도 내지 400도 범위의 온도로 급랭시키는 퀀칭 과정을 거친 후에, 일정한 시간 대략 20분 내지 40분 동안을 등온으로 유지시킴으로 그 조직을 기존의 펄라이트와 페라이트 혼합기지조직 또는 펄라이트 기지조직에서 베이나이트 기지조직으로 변태시키는 방법이다.

즉, 앞서 예를 들어 설명한바와 같이, 가열부(110) 및 냉각조(120)를 거쳐 주름 보호관(10)을 열처리하되, 이때, 가열 온도나 냉각온도는 원하는 주름 보호관(10)의 성질에 따라서 결정될 수 있다.

다만, 탄소강을 포함하는 주름 보호관(10)은 최초 가열부재(112)에서 가열 처리된 후 가능한 한 빠르게 냉각유체(122)에 의해서 급랭될 필요가 있다.

따라서, 가열부재(112)의 출구(117)와 냉각유체(122)의 수면 간의 간격(H)은 0초과 8㎝이하가 적절하며, 수위 조절부는 냉각유체(122)의 수위를 조절하여 상기 간격을 유지할 수 있다. 상기 간격보다 간격이 좁으면 가열된 주름 보호관(10)이 냉각유체(122)에 입수될 수 있고, 주름관이 연속적으로 유입됨으로 냉각유체(122)가 가열부재(112)에 직접 튈 우려가 있고, 상기 간격보다 간격이 커지면 가열된 주름 보호관(10)이 공랭되면서 원하는 강도 범위에서 벗어날 수 있다.

또한, 가열부재(112)의 출구(117)에서부터 냉각유체(122)의 수면까지의 이동 시간을 0초과 2초 이하로 유지하도록 하는 것이 적절하며, 수위 조절부는 상기 이동 시간 내에 주름 보호관(10)이 냉각유체(122)에 입수되게 냉각유체(122)의 수위를 조절할 수 있다. 상기 이동 시간 범위는 가열된 주름 보호관(10)이 냉각유체(122)에 입수되는 공랭시간을 가능한 줄여 공랭으로 인한 주름 보호관(10)이 강도에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 오스템퍼링은 강(鋼)에 점성(粘性)과 강도를 부여하고, 담금질 균열을 방지하기 위해 오스테나이트 범위에서부터 급랭하여 그 온도에서 충분히 변태를 시키는 것이 필요하다. 따라서, 주름 보호관(10)은 가능한 냉각조(120)에서 오랜 시간 체류하는 것이 유리하다.

본 실시예에서 냉각조(120)에서 주름 보호관(10)을 세척조(180)로 안내할 수 있는 이동수단(170)을 포함하는데, 상기 이동수단(170)은 상부가 개방된 직육면체 형상의 냉각조(120)에서 상대적으로 긴 방향으로 배치되고, 그 상면에 경사면은 짧은 방향보다 상대적으로 완만한 경사를 가지고 주름 보호관(10)을 세척조(180)로 이송할 수 있도록 한다. 이에 주름 보호관(10)의 냉각조(120)의 체류 시간을 상대적으로 연장시킬 수 있다. 부연하면, 도 2에 도시되는 냉각조(120)의 가로 방향 길이가 세로 방향 길이보다 긴 것으로 가정할 때, 이동수단(170)은 가로 방향으로 주름 보호관(10)을 이송한다.

수위 조절부는 냉각조에 저장된 냉각유체의 수위를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양하게 제공될 수 있다.

본 실시예에서 수위 조절부는 냉각조(120)로 냉각유체를 공급하는 냉각유체 저장조(150)를 포함할 수 있으며, 냉각유체 저장조(150)는 냉각조(120) 상부에 제공되어 냉각조(120)로 냉각유체를 떨어뜨리거나 별도의 냉각유체 저장조(150)에서 냉각조(120)까지 연결되는 파이프 및 밸브 등을 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서 수위 조절부는 냉각조의 냉각유체 일 측에 배치되어 냉각조의 냉각유체의 수위를 조절할 수 있는 가변 체적부를 더 포함하거나, 세척조에서 냉각조로 세척유체를 공급하는 유로 파이프 및 세척조에서 냉각조로 세척유체를 강제로 공급하는 펌프 등을 더 포함할 수 있다.

냉각유체 저장조(150)에서 공급되는 냉각유체를 통해서 냉각조(120) 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능하다. 구체적으로, 가열된 주름 보호관(10)이 유입되면 냉각유체(122)의 온도가 상승할 수 있지만, 냉각유체를 냉각조(120)로 추가 공급하여 냉각유체(122)의 온도를 조절할 수 있고, 냉각유체(122)의 수위를 조절할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서, 지속적인 냉각유체(122)의 증발로 인해 냉각유체(122) 내의 염이나, 여타 주름 보호관 처리를 위한 화학물질 등의 농도가 높아질 수 있는데, 냉각유체를 추가 공급하여 상기 농도를 조절할 수 있다.

또한, 가열부재(112)의 출구(117) 및 냉각조(120)의 냉각유체(122)의 수면 사이에 밀폐부재(114)를 개재시키고, 밀폐부재(114)를 이용하여 가열부재(112)의 출구(117) 및 냉각조(120)의 냉각유체(122)의 수면 사이의 냉각 공간을 외부 공기로부터 차단할 수 있다.

냉각 공간에서는 가열된 주름 보호관(10)이 입수되면서 냉각유체(122)가 급격하게 증발하기 때문에, 냉각 공간이 그대로 외부에 노출되는 경우에는 냉각유체의 증발 및 주름 보호관(10)의 가열 시에 발생하는 폭발성 잔류가스의 폭발로 인한 안전사고의 위험이 있으나, 밀폐부재(114)를 통해서 이를 방지할 수 있다.

참고로, 밀폐부재의 일면에 미세한 구멍을 제공하여 상술한 폭발성 잔류가스의 폭발 충격을 상쇄시킬 수도 있으며, 밀폐부 내측의 냉각 공간과 밀폐부 외측을 연결하는 미세 관을 설치하고, 그 끝으로 배출되는 산화성 물질을 산화시켜 순간적인 폭발을 방지할 수도 있다.

또한, 수위 체크부(130)는 밀폐부재(114)의 외측에서 냉각유체(122)의 수위를 실시간으로 검지할 수 있으며, 여기서 검지된 자료를 제어부로 보내고 제어부는 수위 조절부, 본 실시예에서는 냉각유체 저장조(150)로부터 냉각조(120)로 공급되는 냉각유체의 양을 조절할 수 있다.

수위 체크부(130)는 본 실시예와 같이 플로팅 방식을 채택할 수도 있으며, 눈금식이나 압력식과 같은 다양한 방식을 채택할 수 있고, 그 방식에 의해서 본 발명이 제한되지는 않는다.

냉각조(120)에서 충분히 냉각된 주름 보호관은 세척조(180)의 세척용액(182)을 통해서 세척될 수 있으며, 세척조의 수는 제한되지 않는다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주름 보호관의 제조장치의 구성도이며, 도 5는 도 4의 가열부 주변을 구체화하여 도시한 단면도이며, 도 6은 가열부를 상부에서 바라본 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 주름 보호관의 제조장치(200)는 가열부(210), 냉각조(220), 수위 체크부(230), 수위 조절부, 및 세척조(280)를 포함한다.

냉각조(220)를 향해서 연속적으로 공급되는 주름 보호관(10)의 이동 경로에는 가열부(210)가 배치되어 있으며, 본 실시예에서 가열부(210)는 주름 보호관(10)의 외경 이상의 직경을 갖는 관통 홀(213)을 갖는 중공형의 가열부재(212)를 포함한다. 주름 보호관(10)은 관통 홀(213)을 통과하면서 가열 처리되며, 가열부재(212)는 유도 코일을 이용한 가열 방식 즉, 도체주변에 코일을 감고 코일에 고주파를 넣어주면 도체에서 와전류손실이 발생하여 가열되는 방식을 이용하여 주름 보호관(10)을 가열한다.

유도 코일을 이용한 주름 보호관(10)의 가열 방법을 통해서 주름 보호관(10)을 전체적으로 고르게 가열할 수 있는 효과가 있다.

만약, 유도 가열을 대신하여 화염 가열 방법으로 주름 보호관의 외측에서 직접 가열하게 되면, 주름 보호관의 외측보다 내측의 팽창정도가 더 늦어질 수 있고, 이러한 팽창 불균형은 특히 걸림 고리부의 내외측 팽창 불균형을 가져와 식은 후 크랙이 발생하기 쉽고 주름 보호관의 내구성을 떨어뜨리는 문제를 야기할 수 있다.

가열부(210) 및 냉각조(220)를 거쳐 주름 보호관(10)을 열처리하되, 이때, 가열 온도나 냉각온도는 원하는 주름 보호관(10)의 성질에 따라서 결정될 수 있다.

다만, 탄소강을 포함하는 주름 보호관(10)은 최초 가열부재(212)에서 가열 처리된 후 가능한 한 빠르게 냉각유체(222)에 의해서 급랭될 필요가 있다.

따라서, 가열부재(212)의 출구(217)와 냉각유체(222)의 수면 간의 간격(H)은 0초과 8㎝가 적절하며, 수위 조절부는 냉각유체(222)의 수위를 조절하여 상기 간격을 유지할 수 있다. 상기 간격보다 간격이 좁으면 가열부재가 입수될 수 있고, 가열된 주름 보호관(10)이 냉각유체(222)에 지속적으로 입수되면서 냉각유체(222)가 가열부재(212)에 직접 튈 우려가 있고, 상기 간격보다 간격이 커지면 가열된 주름 보호관(10)이 공랭되면서 원하는 강도 범위에서 벗어날 수 있다.

또한, 가열부재(212)의 출구(217)에서부터 냉각유체(222)의 수면까지의 이동 시간을 0 초과 2초 이하로 유지하도록 하는 것이 적절하며, 수위 조절부는 상기 이동 시간 내에 주름 보호관(10)이 냉각유체(222)에 입수되게 냉각유체(222)의 수위를 조절할 수 있다. 상기 이동 시간 범위는 가열된 주름 보호관(10)이 냉각유체(222)에 입수되는 공랭시간을 가능한 줄여 공랭으로 인한 주름 보호관(10)이 강도에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 담금질 균열을 방지하기 위해 주름 보호관(10)은 가능한 냉각조(220)에서 오랜 시간 체류하는 것이 유리하다. 따라서, 본 실시예에서는 주름 보호관을 직육면체 형상의 냉각조(220)에서 상대적으로 긴 방향으로 이송하여 주름 보호관(10)을 세척조(280)로 이송할 수 있도록 하며, 이에 주름 보호관(10)의 냉각조(220)의 체류 시간을 상대적으로 연장시킬 수 있다. 주름 보호관의 이송은 이동수단(270)에 의해서 구현된다.

수위 조절부는 냉각조에 저장된 냉각유체의 수위를 조절할 수 있는 범위 내에서 다양하게 제공될 수 있다.

본 실시예에서 수위 조절부는 냉각조(220)로 냉각유체를 공급하는 냉각유체 저장조(250)를 포함할 수 있으며, 냉각유체 저장조(250)는 냉각조(220) 상부에 제공되어 냉각조(220)로 냉각유체를 떨어뜨리거나 별도의 냉각유체 저장조(250)에서 냉각조(220)까지 연결되는 파이프 및 밸브 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에서 수위 조절부는 냉각조(220)의 냉각유체(222) 일 측에 배치되어 냉각조(220)의 냉각유체(222)의 수위를 조절하는 가변 체적부(260)를 더 포함한다.

본 실시예에서 가변 체적부(260)는 팽창 및 수축이 가능한 벌룬 형상으로 제공되나, 경우에 따라서, 실린더 혹은 저장조의 내벽 간격을 줄이거나 늘려 저장된 냉각유체(222)의 수위를 조절할 수 있는 구조를 포함할 수도 있다.

또한, 수위 조절부는 세척조(280)에서 냉각조(220)로 세척유체(282)를 공급하는 유로 파이프(272) 및 세척조(280)에서 냉각조(220)로 세척유체(282)를 강제로 공급하는 펌프(274)를 포함할 수 있다.

세척조(280)에서 냉각조(220) 공급되는 세척유체(282)를 통해서 냉각조(220) 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능하다. 구체적으로, 가열된 주름 보호관(10)이 유입되면 냉각유체(222)의 온도가 상승할 수 있지만, 세척유체(282)를 냉각조(220)로 공급하여 냉각유체(222)의 온도를 조절할 수 있고, 냉각유체(222)의 수위를 조절할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서, 지속적인 냉각유체(222)의 증발로 인해 냉각유체(222) 내의 염이나, 여타 주름 보호관 처리를 위한 화학물질 등의 농도가 높아질 수 있는데, 세척조(280)의 세척유체(282)를 냉각조(220)로 공급하여 상기 농도를 조절할 수 있다. 참고로, 세척조의 개수는 정해져 있는 것은 아니며, 하나 이상 제공될 수 있다.

또한, 가열부재(212)의 출구(217) 및 냉각조(220)의 냉각유체(222)의 수면 사이에 밀폐부재(214)를 개재시키고, 밀폐부재(214)를 이용하여 가열부재(212)의 출구(217) 및 냉각조(220)의 냉각유체(222)의 수면 사이의 냉각 공간을 외부 공기로부터 차단할 수 있다.

냉각 공간에서는 가열된 주름 보호관(10)이 입수되면서 냉각유체(222)가 급격하게 증발하기 때문에, 냉각 공간이 그대로 외부에 노출되는 경우에는 냉각유체의 증발 및 주름 보호관(10)의 가열 시에 발생하는 폭발성 잔류가스의 폭발로 인한 안전사고의 위험이 있으나, 밀폐부재(214)를 통해서 이를 방지할 수 있다.

본 실시예에서는 밀폐부재(214)의 측면에 미세한 구멍을 제공하여 상술한 폭발성 잔류가스의 폭발 충격을 상쇄시키되, 밀폐부재(214) 내측의 냉각 공간과 밀폐부재(214) 외측을 연결하는 미세 관(211)을 설치하고, 그 끝으로 배출되는 산화성 물질을 산화시켜 순간적인 폭발을 방지할 수 있다.

한편, 수위 체크부(230)는 밀폐부재(214)의 외측에서 냉각유체(222)의 수위를 체크하는 것도 가능하겠지만, 밀폐부재(214) 내측은 고압 상태로 놓이는 경우가 많기 때문에 실지로 밀폐부재(214) 내측과 외측의 냉각유체(222)의 수위는 상이할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서 수위 체크부(230)는 사실상 주름 보호관(10)이 입수되는 부분인 밀폐부재(214) 내측에 제공되어 밀폐부재(214) 내측의 수위를 측정한다. 수위 체크부(230)는 본 실시예와 같이 플로팅 방식을 채택할 수도 있으며, 눈금식이나 압력식과 같은 다양한 방식을 채택할 수 있고, 그 방식에 의해서 본 발명이 제한되지는 않는다.

또한, 앞서 언급한 세척조(280)에서 냉각조(220)로 세척유체(282)를 공급하는 유로를 제공하는 유로 파이프(272)의 단부는 밀폐부재(214) 내측의 냉각 공간 내측으로 냉각유체(222)를 직접 공급할 수 있다.

또한, 도 6에 도시되는 바와 같이, 가열부재(212)의 입구(216)를 둘러싸도록 화염 방사부(290)가 배치된다. 화염 방사부(290)는 복수개의 화염 노즐(292)을 포함하며, 각각의 화염 노즐(292)에서 방사되는 불꽃은 가열부재(212)의 관통 홀(213)의 입구(216)와 주름 보호관(10) 사이 공간으로 공기가 유입되는 것을 막을 수 있다.

한편, 화염 노즐(292)은, 도 6에 도시되는 바와 같이, 주름 보호관(10)의 외면에 수직하게 배치될 수도 있으나, 도 7에 도시되는 본 발명의 다른 실시예에서는 주름 보호관(10)의 형상을 고려하여 화염 노즐(1192)을 배치함으로써, 보다 효과적으로 가열부재(1112)의 입구(1116)로 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 주름 보호관(10)은, 도 2에 도시되는 바와 같이, 양단이 서로 반대방향으로 굴곡된 금속밴드(20)를 연속적으로 결속시켜 제공되는 걸림 고리부(12)를 포함하는데, 상기 걸림 고리부(12) 사이에 나선상의 골(26)이 형성된다.

따라서, 화염 노즐(1192)을 주름 보호관(10)의 나선 방향을 따라서 경사지게 배치하면, 화염 노즐(1192)에서 방사되는 불꽃이 상기 나선 방향을 따라 주름 보호관(10)을 휘감을 수 있고, 이에 보다 효과적으로 가열부재(1112)의 입구(1116)로 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 불꽃 자체가 주름 보호관(10)과 공기의 접촉을 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10：주름 보호관 12：걸림 고리부
20：금속밴드 100：주름 보호관의 제조장치
110：가열부 112：가열부재
113：관통 홀 114：밀폐부재
120：냉각조 122：냉각유체
130：수위 체크부 150：냉각유체 저장조
160：가변 체적부 172：유로 파이프
174：펌프 180：세척조
182：세척유체

Claims (11)

1. 주름 보호관을 제조하는 장치에 있어서,
   상기 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부;
   상기 가열부에서 공급되는 상기 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조;
   상기 냉각조의 상기 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부;
   상기 수위 체크부에서 체크되는 상기 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부; 및
   상기 냉각조에서 냉각된 상기 주름 보호관이 상기 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조;
   를 포함하며, 상기 수위 조절부는 상기 냉각조의 상기 냉각유체 일 측에 배치되어 팽창 및 수축을 통해 상기 냉각조의 상기 냉각유체의 수위를 조절하는 가변 체적부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
2. 주름 보호관을 제조하는 장치에 있어서,
   상기 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부;
   상기 가열부에서 공급되는 상기 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조;
   상기 냉각조의 상기 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부;
   상기 수위 체크부에서 체크되는 상기 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부; 및
   상기 냉각조에서 냉각된 상기 주름 보호관이 상기 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조;
   를 포함하며, 상기 수위 조절부는 상기 세척조에서 상기 냉각조로 상기 세척유체를 공급하는 유로를 포함하고, 상기 세척유체를 통해서 상기 냉각조 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능한 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
3. 주름 보호관을 제조하는 장치에 있어서,
   상기 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부;
   상기 가열부에서 공급되는 상기 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조;
   상기 냉각조의 상기 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부;
   상기 수위 체크부에서 체크되는 상기 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부; 및
   상기 냉각조에서 냉각된 상기 주름 보호관이 상기 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조;
   를 포함하며, 상기 가열부는 상기 가열부재의 출구 및 상기 냉각조의 냉각유체의 수면 사이에 개재되는 밀폐부재를 포함하며, 상기 밀폐부재를 이용하여 상기 가열부재의 출구 및 상기 냉각조의 냉각유체의 수면 사이의 냉각 공간을 외부 공기로부터 차단하며, 상기 수위 체크부는 상기 냉각 공간 내측의 상기 냉각유체의 수위를 체크하고, 상기 수위 조절부는 상기 세척조에서 상기 냉각조로 상기 세척유체를 공급하는 유로를 포함하고, 상기 냉각 공간 내측으로 상기 냉각유체를 공급하여 상기 세척유체를 통해서 상기 냉각조 내의 온도조절, 수위조절 또는 농도조절이 가능한 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
4. 주름 보호관을 제조하는 장치에 있어서,
   상기 주름 보호관을 가열하는 가열부재를 포함하는 가열부;
   상기 가열부에서 공급되는 상기 주름 보호관이 입수되는 냉각유체를 수용하는 냉각조;
   상기 냉각조의 상기 냉각유체의 수위를 체크하는 수위 체크부;
   상기 수위 체크부에서 체크되는 상기 냉각유체의 수위에 따라서 냉각유체의 수위를 조절하는 수위 조절부; 및
   상기 냉각조에서 냉각된 상기 주름 보호관이 상기 냉각조로부터 이송되어 입수되는 세척유체를 수용하는 세척조;
   를 포함하며, 상기 냉각조에서 냉각된 상기 주름 보호관을 상기 세척조로 안내하는 이동수단을 포함하며, 상기 이동수단은 상부가 개방된 직육면체 형상의 상기 냉각조에서 상대적으로 긴 방향으로 배치되어 짧은 방향보다 상대적으로 완만한 경사를 가지고 상기 주름 보호관이 상기 세척조로 이송되도록 하며, 상기 주름 보호관의 상기 냉각조의 체류 시간을 상대적으로 연장시키는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수위 조절부는 상기 가열부의 출구 및 상기 냉각유체의 수면 간의 간격을 0초과 8㎝이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수위 조절부는 상기 가열부의 출구에서부터 상기 냉각유체의 수면까지의 이동 시간을 0초과 2초 이하로 유지하도록 조절하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
7. 제1항, 제2항, 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열부는 상기 가열부재의 출구 및 상기 냉각조의 냉각유체의 수면 사이에 개재되는 밀폐부재를 포함하며,
   상기 밀폐부재를 이용하여 상기 가열부재의 출구 및 상기 냉각조의 냉각유체의 수면 사이의 냉각 공간을 외부 공기로부터 차단하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 수위 체크부는 상기 냉각 공간 내측의 상기 냉각유체의 수위를 체크하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부재는 유도 가열 방식을 통해서 가열하는 것을 특징으로 하는 주름 보호관의 제조장치.

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