KR101629552B1

KR101629552B1 - 튜브 인 튜브형 내부 열 교환기를 위한 제조 방법

Info

Publication number: KR101629552B1
Application number: KR1020140060320A
Authority: KR
Inventors: 샤스카 캐스트리엇; 세크 라딤; 세게타 파벨; 턴칵 츠비넥; 세베 파벨
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2016-06-10
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN104438824A; CN104438824B; US20150075247A1; KR20150031163A; US9539631B2

Abstract

외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함하는 관 구조를 구부리는 방법은, 벤딩 다이의 둘레면 주위에 연장되는 만곡부를 포함하는 오목한 홈을 구비하는 벤딩 다이를 이용하여 행해지며, 상기 오목한 홈의 만곡부는 이로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지(ridge)를 구비한다. 상기 관 구조는 오목한 홈 내에 배치되며 벤딩 다이의 만곡부를 향하는 방향으로 관 구조에 힘이 인가되어 관 구조가 오목한 홈의 형상에 순응하도록 한다. 상기 오목한 홈으로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지는, 상기 외측 관의 내측면의 내측 관의 외측면과 접촉하도록 외측 관이 변형되게 함으로써, 외측 관 내에서 내측 관의 위치를 고정시킨다.

Description

튜브 인 튜브형 내부 열 교환기를 위한 제조 방법{MANUFACTURING PROCESS FOR TUBE-IN-TUBE INTERNAL HEAT EXCHANGER}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2013년 9월 13일자로 제출된 미국 가특허 출원 제61/877,343호의 우선권을 주장하며, 상기 가특허 출원의 모든 개시내용은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.

기술분야

본 발명은 내부 열 교환기(Internal Heat Exchanger)에서 사용하기 위한 관 구조를 제조하는 방법에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 벤딩 다이(bending die)를 이용하여 관 구조를 구부리는 방법에 관한 것이다.

내부 열 교환기(IHX; Internal Heat eXchanger)는 점점 자동차 공기 조화 시스템에서 일반적인 구성요소가 되고 있다. 내부 열 교환기는 공기 조화 시스템에서 사용하기 위한 표준 냉각 사이클의 작동 효율을 높이기 위해 사용된다. 표준 냉각 사이클은 압축기, 응축기, 열 팽창 장치 및 기화기를 포함한다. 내부 열 교환기는, 외측 채널 내에 배치되는 내측 채널을 구비하는 액체-증기 열 교환기이다. 이러한 냉각 사이클에서 사용되는 냉각제는 고온 액체로서 응축기를 빠져나가며, 동일한 냉각제가 다른 채널을 통해 유동하는 저온 증기 냉각제로서 기화기를 빠져나갈 때 채널들 중 하나의 채널을 통해 유동한다. 내부 열 교환기는 고온 액체 냉각제로부터 저온 증기 냉각제로 추가적인 열을 전달하여, 그 응축 온도 미만으로 상기 액체 냉각제를 냉각시키는데, 이는 또한 "서브쿨링(sub-cooling)"이라고로 불린다. 액체 냉각제가 열 팽창 장치에 도달하기 이전에 액체 냉각제를 이렇게 냉각하는 것은, 그렇지 않은 경우에 폐기되었을 냉각 용량을 내부 열 교환기가 이용하도록 해준다.

내부 열 교환기의 한 가지 형태는 튜브 인 튜브(tube-in-tube)형 열 교환기이다. 튜브 인 튜브형 열 교환기는, 외측 관 내에 동축으로 배치되는 내측 관을 구비하는 관 구조를 이용하는데, 상기 내측 관의 내측면은 제1 유동 채널을 형성하는 반면, 내측 관의 외측면은 외측 관의 내측면과 협동하여 제2 유동 채널을 형성한다. 상기 저온 증기 냉각제는 제1 유동 채널을 통해 유동하는 반면, 고온 액체 냉각제는 제2 유동 채널을 통해 유동한다. 열은 제1 유동 채널과 제2 유동 채널 사이에서 열 전도성인 내측 관의 벽을 통해 교환된다. 튜브 인 튜브형 열 교환기는, 튜브 인 튜브형 열 교환기가 가동 부품을 필요로 하지 않아서 보수 또는 교체를 거의 필요로 하지 않기 때문에 유리하다.

튜브 인 튜브형 열 교환기는 동축의 튜브 인 튜브 구조를 포함하기 때문에, 고온 액체 냉각제와 저온 증기 냉각제 사이에서 열을 교환하는 튜브 인 튜브형 열 교환기의 용량은, 튜브 인 튜브형 열 교환기를 형성하는 동축의 관의 길이에 의해 직접적으로 영향을 받는다. 길이가 더욱 긴 동축 관은 내부 열 교환기의 냉각 용량 및 효율에 도움이 되는데, 이는 길이가 길수록 내측 관 및 외측 관에 의해 형성되는 2개의 유동 채널 사이에서의 열 교환을 위해 이용 가능한 노출 표면적이 더 커지기 때문이다. 그러나, 튜브 인 튜브형 열 교환기를 수용하는 차량 본체 하우징에서 나타나는 공간 제약으로 인해, 종종 튜브 인 튜브형 열 교환기는 배관의 단일 선형 레그(leg)로서 형성되지 못하게 된다. 대신, 다수의 구부러진 부분을 튜브 인 튜브형 열 교환기에 도입하는 것은 치수상 제약조건을 해소하는 데 도움이 될 수 있음을 확인하였으며, 이는 튜브 인 튜브형 열 교환기의 형상이 차량 내에 존재하는 이웃한 구성요소의 다양한 구조에 적합하게 되도록 할 수 있다.

튜브 인 튜브형 열 교환기의 일부에 구부러진 부분을 형성할 때, 외측 관에 대해 비교적 일정한 단면 프로파일의 내측 관을 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 관 구조를 구부리는 과정은 종종 관의 뒤틀림(warping)을 초래한다. 특히, 이러한 관은 구부러질 때 난형 형상을 갖게 되는 경향이 있으며, 이때 관의 단면은 관이 구부러질 때 관 구조의 회전 축선에 대해 평행한 방향으로 길어지게 된다. 일부 경우에 있어서, 상기 관의 뒤틀림은 튜브 인 튜브형 열 교환기를 형성하는 관들 중 하나의 관의 붕괴를 초래할 수 있다. 이러한 붕괴는 관의 단면이 D자 형상을 취하는 결과를 초래하며, 이때 D자 형상의 평평한 부분은 관 구조에 형성된 구부러진 부분의 내측면 상에 형성된다.

튜브 인 튜브형 열 교환기를 형성하는 관들 중 하나 또는 양자 모두에서의 D자형 붕괴의 존재는, 여러 가지 이유로 문제가 된다. 첫째로, 내측 관 및 외측 관 양자 모두의 붕괴는 두 개의 관이 대체로 D자형 단면을 갖는 결과를 초래할 수 있다. D자형 단면의 대체로 평평한 부분들은 서로 접촉하는 경향이 있거나 또는 두 개의 관의 변형으로 인해 가까이 근접하게 되는 경향이 있다. 자동차의 작동에 의해 유발되는 진동은 이러한 평평한 부분들이 서로에 대해 덜걱거리게 할 수 있어서, 바람직하지 않은 진동이 튜브 인 튜브형 열 교환기 내에서 발생하도록 한다. 둘째로, 내측 관 및 외측 관의 바람직하지 않은 변형은, 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널이 특정 영역에서 바람직하지 않게 막히게 되도록 할 수 있거나, 좁아지게 할 수 있거나, 또는 넓어지게 할 수 있어서, 잠재적으로 유동 제한, 압력 손실 또는 비효율적인 열 전달 영역을 초래한다.

관 구조의 붕괴를 방지하는 한 가지 방법은, 이미 조립된 관 구조를 구부리기 위해 힘을 인가하는 것보다는 이미 구부러진 부분을 갖도록 관 구조를 형성하는 관을 사전 성형하는 것이었다. 그러나, 이러한 사전 성형 방법은 종종 과도한 비용 및 제조 과정에 대한 복잡성을 추가로 발생시킨다.

따라서, 관 구조를 형성하는 관들의 붕괴를 방지하는 한편 내측 관 및 외측 관에 의해 형성되는 유동 채널들의 제한을 또한 최소화하도록, 외측 관 내에 배치된 내측 관을 구비하는 관 구조를 구부리는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 내부 열 교환기에서 사용하기 위한 관 구조를 제조하는 방법, 더욱 구체적으로 벤딩 다이를 이용하여 관 구조를 구부리는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명과 조화를 이루고 순응하면서, 외측 관 내에 배치된 내측 관을 구비하는 관 구조를 구부리는 방법으로서, 하나의 관 또는 두 개의 관의 붕괴를 방지하는 한편 외측 관 내에서의 내측 관의 위치를 고정시키는 것인 방법이 놀랍게도 발견되었다.

본 발명의 일 실시예에서는, 관 구조에서 구부러진 부분을 형성하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 관 구조 및 벤딩 다이를 제공하는 제공 단계를 포함한다. 관 구조는 외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함한다. 벤딩 다이는 벤딩 다이에 형성되는 오목한 홈을 갖는다. 상기 오목한 홈은 벤딩 다이의 둘레면 주위에 연장되는 만곡부를 포함하며, 상기 오목한 홈의 만곡부는 이로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지(ridge)를 구비한다. 상기 방법은, 벤딩 다이의 오목한 홈 내에 관 구조의 적어도 일부를 배치하는 배치 단계 및 오목한 홈의 만곡부 주위로 관 구조가 구부러지도록 하기 위해 벤딩 다이의 오목한 홈을 향하는 방향으로 관 구조에 힘을 인가하는 인가 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 벤딩 다이 주위로 관 구조를 구부리는 방법이 개시된다. 상기 방법은 관 구조 및 벤딩 다이를 제공하는 제공 단계를 포함한다. 상기 벤딩 다이는 벤딩 다이에 형성된 오목한 홈을 구비하며, 상기 오목한 홈은 이로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지를 구비한다. 관 구조는 외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함한다. 관 구조의 외측 관은, 관 구조가 벤딩 다이 주위로 구부러짐에 따라 오목한 홈으로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지를 구비하는 오목한 홈의 형상에 순응하도록 변형된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 관 구조를 구부리는 데 사용하기 위한 벤딩 다이가 개시되는데, 이 벤딩 다이는 실질적으로 U자형의 다이를 포함하며, 이 U자형의 다이는 그 둘레면 주위에 형성된 오목한 홈을 구비하고, 상기 오목한 홈은 실질적으로 반원형인 프로파일 및 그 표면으로부터 외측으로 돌출되는 적어도 하나의 릿지를 구비한다.

본 발명에 따르면, 내부 열 교환기에서 사용하기 위한 관 구조를 제조하는 방법, 더욱 구체적으로 벤딩 다이를 이용하여 관 구조를 구부리는 방법을 얻을 수 있다.

본 발명의 이상의 목적 및 장점뿐만 아니라 다른 목적 및 장점은 첨부 도면에 비추어 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 이하의 상세한 설명을 읽으면 당업자가 용이하고 명확하게 파악할 수 있을 것이다.
도 1a는 외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함하는 관 구조의 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 관 구조의 단면도이다.
도 2a는 도 1a 및 도 1b의 관 구조를 구부리기 위해 사용되는 벤딩 다이의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 벤딩 다이의 우측면 입면도이다.
도 2c는 도 2b의 벤딩 다이의 확대 부분 입면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 관 구조를 구부리는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4a는 벤딩 다이의 홈 내에 위치하는 관 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4b는 관 구조가 벤딩 다이 주위에서 구부러질 때의 관 구조의 단면도이다.
도 5는 구부림 과정 이후 도 4b의 관 구조의 확대 부분 단면의 입면도이다.

이하의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 다양한 실시예를 설명 및 도시한다. 상기 설명 및 도면은 당업자가 본 발명을 실시 및 이용 가능하도록 하는 역할을 하며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하려는 의도가 아니다. 개시된 방법과 관련하여, 제시되는 단계들은 본래 예시적인 것이며, 이에 따라 이들 단계의 순서는 필수적이거나 중요한 것이 아니다.

도 1a 및 도 1b는 내부 열 교환기에서 사용하기 위한 관 구조(10)를 도시한 것이다. 내부 열 교환기는 자동차의 공기 조화 시스템에서 사용하기에 적합할 수 있다. 관 구조(10)는 외측 관(24) 내에 배치되는 내측 관(20)을 포함한다. 내측 관(20) 및 외측 관(24) 양자 모두는 구부러지거나 다른 방식으로 변형되기에 앞서 중공형 및 원통형이다. 도 1a에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 내측 관(20) 및 외측 관(24)은 실질적으로 동심이다. 내측 관(20)은 내측면(21) 및 외측면(22)을 포함하고 외측 관(24)은 내측면(25) 및 외측면(26)을 포함하는데, 이때 각각의 표면(21, 22, 25, 26)은 각각의 관(20, 24)들 중 하나의 관 각각의 길이를 따라 연장된다. 외측 관(24)의 외측면(26)은 도 1a에 도시된 바와 같이 실질적으로 원형 단면을 갖는데, 외측면(26)의 곡률 반경은 동심인 내측 관(20) 및 외측 관(24)의 중심점으로부터 측정된다. 그러나, 외측 관(24)의 외측면(26)은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 타원형 단면 또는 긴 단면을 가질 수 있다.

내측 관(20)의 내측면(21)은 내측 관(20) 내의 제1 유동 채널(31)을 형성한다. 내측 관(20)의 외측면(22)은 외측 관(24)의 내측면(25)과 협동하여 내측 관(20)과 외측 관(24) 사이에 제2 유동 채널(32)을 형성한다. 내측 관(20) 및 외측 관(24)은 동심이기 때문에, 내측 관(20)의 외측면(22)은 내측 관(20) 및 외측 관(24) 각각의 둘레 주위에서 외측 관(24)의 내측면(25)으로부터 실질적으로 동일한 간격을 두고 있다.

내측 관(20) 및 외측 관(24)의 동심 구조 그리고 내측 관과 외측 관 사이의 실질적으로 동일한 간격은, 관 구조(10)의 제1 길이방향 단부(11) 및 제2 길이방향 단부(12) 중 적어도 하나에 이웃하여 내측 관(20)을 외측 관(24)에 크림핑(crimping)하는 것을 비롯하여 임의의 공지된 방법을 이용하여 유지된다. 대안으로, 관(20, 24)들 사이의 실질적으로 동일한 간격을 유지하기 위해 내측 관(20)의 외측면(22)과 외측 관의 내측면(25) 사이에 인서트(insert) 또는 다른 형태의 스페이서(spacer)가 배치될 수 있다. 관 구조(10)의 길이방향 단부(11, 12)들과 같이, 구부림 또는 임의의 다른 형태의 변형을 겪지 않는 관 구조(10)의 부분들에 대해 관(20, 24)들의 간격을 형성하거나 관들을 연결하는 임의의 방법이 통상적으로 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

내측 관(20) 및 외측 관(24)은 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 관(20, 24)들을 형성하는 재료는, 구부림 과정 동안 재료의 파괴 없이 관 구조(10)을 변형하기에 적합한 연성과 같은 물성을 갖도록 선택되어야 한다. 재료는 또한 냉각제와 같은 유체와 함께 장기간 사용함으로 인한 열화를 방지하기 위해 내식성이어야 하는데, 상기 열화는 제1 유동 채널(31) 및 제2 유동 채널(32)을 통해 유동하는 것에 의해 유발될 수 있다. 내측 관(20)의 재료는 또한 제1 유동 채널(31) 내에서 유동하는 유체가 제2 유동 채널(32) 내에서 유동하는 유체와 열을 교환하기에 용이하게 하기 위해 적절한 열 전도도를 갖도록 선택될 수 있다. 상기 재료는 또한 유동 채널(31, 32)들 중 어느 하나 내에서 나타날 수 있는 임의의 내부 압력에 견디기에 적합한 강도를 갖도록 선택될 수 있다. 적절한 재료는 예컨대 알루미늄일 수 있다. 그러나, 적절한 물성을 갖는 임의의 재료가 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 2a는 관 구조(10)를 구부리기 위해 사용되는 벤딩 다이(40)를 도시한 것이다. 벤딩 다이(40)는, 벤딩 다이의 제2 표면(42)과 실질적으로 평행하게 배치되고 이 제2 표면에 대향하는 제1 표면(41)을 갖는다. 제1 표면(41) 및 제2 표면(42)은 또한 실질적으로 U자형 단면을 가지며, 실질적으로 서로에 대해 수직 방향으로 정렬된다. 실질적으로 평면형인 후면(46)은 벤딩 다이(40)의 제1 표면(41) 및 제2 표면(42)에 대해 실질적으로 수직하게 구성되며, 벤딩 다이의 제1 표면과 제2 표면을 연결한다. 벤딩 다이(40)는 후면(46)에 대향하는 실질적으로 U자형의 둘레면을 포함하는데, 이 둘레면은, 제1 표면(41)의 둘레 에지에 대해 실질적으로 수직으로 연장되고 제1 표면의 둘레 에지로부터 하방을 향하는 제1 둘레면(43)뿐만 아니라, 제2 표면(42)의 둘레 에지에 대해 실질적으로 수직으로 연장되고 제2 표면의 둘레 에지로부터 상방을 향하는 제2 둘레면(44)으로 분할될 수 있다. 제1 둘레면(43) 및 제2 둘레면(44)은 벤딩 다이의 후면(46)에서 벤딩 다이(40)의 각 표면 상에서 종료된다. 제1 둘레면(43)은 벤딩 다이(40)의 U자형 부분 주위에서 대응하는 제2 둘레면(44)에 대해 실질적으로 평행하고 이 제2 둘레면과 정렬된다. 벤딩 다이(40)는 벤딩 다이에 형성되는 개구(47)를 더 포함할 수 있다. 개구(47)는 벤딩 다이의 제1 표면(41)으로부터 제2 표면(42)까지 벤딩 다이(40)를 통해 연장될 수 있다. 개구(47)는 로터(도시되어 있지 않음) 또는 다른 샤프트를 수용할 수 있어서 구부림 작업 동안 벤딩 다이(40)의 회전 운동을 유발하거나 또는 이 회전 운동을 가능하게 한다. 개구(47)는 또한 벤딩 다이(40)의 후면(46)을 향해 연장되는 슬롯을 포함할 수 있다.

벤딩 다이(40)는 또한 벤딩 다이(40)의 U자형 부분 주위에서 제1 둘레면(43)과 제2 둘레면(44) 사이에 형성되는 오목한 홈(45)을 포함한다. 오목한 홈(45)은 벤딩 다이(40)의 후면(46)에 이웃하는 그 각각의 말단부에 선형 부분(48)을 포함할 수 있다. 오목한 홈(45)의 선형 부분(48)은 선형 부분(48)들 중 하나로부터 선형 부분(48)들 중 다른 하나로 연장되는 오목한 홈(45)의 만곡부(49)를 둘러싸며, 이 만곡부(49)는 벤딩 다이(40)의 후면(46)에 대향하게 형성된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 오목한 홈(45)의 만곡부(49)는 벤딩 다이(40)의 둘레 주위에서 약 180° 정도 연장되어, 오목한 홈(45)이 벤딩 다이(40)의 후면(46)에 대향하는 반원형 경로를 따르도록 한다. 그러나, 벤딩 다이(40)는 용례에 따라 그리고 관 구조(10)에 적용되는 구부림의 형태에 따라 벤딩 다이(40)의 둘레의 임의의 각도 주위에서 연장되는 만곡부(49)를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 오목한 홈(45)의 곡률 반경은 벤딩 다이(40) 내에 형성되는 개구(47)의 중심으로부터 오목한 홈(45)의 표면까지로 측정된다.

오목한 홈(45)은 그 선형 부분(48)을 따라 실질적으로 반원형 프로파일을 갖는다. 오목한 홈(45)의 선형 부분(48)은, 내부에 외측 관(24)의 외측면(26)의 적어도 일부를 수용하도록 그리고 이 외측면의 적어도 일부에 실질적으로 순응하도록 치수 설정된다. 이에 따라, 오목한 홈(45)의 직경을 한정하는 제1 둘레면(43)과 제2 둘레면(44) 사이의 거리는, 외측 관(24)의 외측면(26)의 직경과 실질적으로 동일하거나 외측면의 직경보다 약간 크다. 마찬가지로, 오목한 홈(45)의 프로파일의 곡률 반경은 외측 관(24)의 외측면(26)의 곡률 반경에 실질적으로 대응한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 오목한 홈(45)은 또한 오목한 홈(45)의 만곡부(49)를 따라 실질적으로 반원형 프로파일을 갖는다. 그러나, 오목한 홈(45)의 만곡부(49)는 또한 오목한 홈(45)의 제1 표면(17)으로부터 돌출되는 제1 릿지(ridge; 61) 및 오목한 홈(45)의 제2 표면(18)으로부터 돌출되는 제2 릿지(62)를 포함한다. 제1 표면(17)은 벤딩 다이(40)의 제1 둘레면(43)에 이웃하는 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 90° 원호를 커버하며, 제2 표면(18)은 벤딩 다이(40)의 제2 둘레면(44)에 이웃하는 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 90° 원호를 커버한다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)는 오목한 홈(45)의 선형 부분(48)으로부터 오목한 홈의 만곡부(49)로의 천이부에 이웃하여 시작되어, 각각의 릿지(61, 62)가 벤딩 다이(40)의 만곡부(49) 주위로 약 180° 정도 연장되도록 한다. 도 2b에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 릿지(61, 62)의 말단 부분은 원점(54)을 갖는 각각의 릿지(61, 62)로 인해 삼각형 외관을 갖는데, 각각의 릿지(61, 62)는 상기 원점으로부터 넓어지기 시작하며 오목한 홈(45)의 표면으로부터 멀리 돌출된다. 각각의 릿지(61, 62)는 오목한 홈의 선형 부분(48)으로부터 오목한 홈의 만곡부(49)로의 천이부에 이웃하여 오목한 홈(45)의 표면(17, 18)들로부터 돌출되어 최대 폭 및 거리에 도달한다. 그러나, 릿지(61, 62)는 원하는 구부림에 따라 오목한 홈(45)의 임의의 길이 또는 부분을 따라 오목한 홈(45)으로부터 돌출될 수 있다. 또한, 내부에 형성되는 릿지(61, 62)가 없으면, 오목한 홈의 만곡부(49)를 따라 오목한 홈(45)의 프로파일은 외측 관(24)의 외측면(26)의 곡률 반경 및 직경에 실질적으로 대응하는 곡률 반경 및 직경을 갖는다는 것을 이해할 것이다.

각각의 릿지(61, 62)의 위치는 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 원호를 따라 각각의 릿지(61, 62)의 각도상 변위를 결정함으로써 한정될 수 있다. 이제 도 2c를 참고하면, 점(P)은, 제1 둘레면(43)과 오목한 홈(45) 사이에 형성되는 제1 에지(51)와, 제2 둘레면(44)과 오목한 홈(45) 사이에 형성되는 제2 에지(52) 사이에 직접 배치된다. 오목한 홈(45)의 프로파일의 곡률 반경은 오목한 홈으로부터 돌출되는 릿지(61, 62)를 포함하지 않으면서 점(P)으로부터 오목한 홈(45)의 표면까지로 측정된다. 오목한 홈(45)의 프로파일은 제1 에지(51)로부터 제2 에지(52)까지 연장되는 180° 원호를 따른다. 점(B)은 점(P)과 수평 정렬되면서 제1 에지(51)와 제2 에지(52) 사이에서 오목한 홈(45)의 프로파일 상에 위치하여, 오목한 홈(45)의 제2 표면(18)과 제1 표면(17)을 분리시킨다. 이에 따라, 점(B)은 각각의 제1 에지(51) 및 제2 에지(52)로부터 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 원호를 따라 약 90°에 배치된다. 제1 릿지(61)의 위치는 제1 에지(51)로부터 각도(α)를 통해 그리고 점(B)을 향해 오목한 홈(45)의 단면 프로파일을 형성하는 원호를 따름으로써 결정된다. 제2 릿지(62)의 위치는 제2 에지(52)로부터 각도(β)를 통해 그리고 점(B)을 향해 오목한 홈(45)의 단면 프로파일을 형성하는 원호를 따름으로써 결정된다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 각도(α)는 약 45°이며, 이는 제1 릿지(61)가 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 원호를 따라 제1 에지(51)로부터 약 45°에 배치된다는 것을 나타낸다. 마찬가지로, 상기 각도(β)는 약 45°이며, 이는 제2 릿지(62)가 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 원호를 따라 제2 에지(52)로부터 약 45°에 배치된다는 것을 나타낸다.

제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)는 오목한 홈(45)의 프로파일을 형성하는 원호를 따라 임의의 위치에 배치될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 각도(α 및 β)는 통상적으로 각각 30° 내지 60°로 측정된다. 이후에서 설명되는 바와 같이, 각도(α)와 각도(β)는 동일하여, 점(B)을 중심으로 미러링될 때 오목한 홈(45)의 만곡부(49)의 대칭적 프로파일을 가능하게 하는 것이 바람직할 수 있다.

다시 도 2b를 참고하면, 제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62) 각각은, 각각의 릿지(61, 62)가 각각 오목한 홈(45)의 제1 표면(17) 및 제2 표면(18)으로부터 멀리 돌출됨에 따라 전반적으로 삼각형 프로파일을 갖는다. 제1 릿지(61)는 오목한 홈(65)의 제1 표면(17)으로부터 연장되는 내측 경사(67) 및 외측 경사(65)를 포함한다. 제1 릿지(61)의 외측 경사(65) 및 내측 경사(67)는 제1 정점(crest; 66)에서 만난다. 제2 릿지(62)는 또한 오목한 홈(45)의 제2 표면(18)으로부터 연장되는 내측 경사(77) 및 외측 경사(75)를 포함한다. 제2 릿지(62)의 외측 경사(75) 및 내측 경사(77)는 제2 정점(76)에서 만난다. 제1 릿지(61)의 외측 경사(65)는 제1 에지(51)에 이웃하여 제1 정점(66)의 일측에 대해 형성되며 제2 릿지(62)의 외측 경사(75)는 제2 에지(52)에 이웃하여 제2 정점(76)의 일측에 대해 형성되고, 내측 경사(67, 77)들은 오목한 홈(45)의 프로파일의 중앙 영역에서 서로 이웃하게 형성된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 정점(66)은 오목한 홈(45)으로부터 제1 릿지(61)의 내측 경사(67) 및 외측 경사(65)를 넘어 측방향으로 돌출된다. 마찬가지로, 제2 정점(76)은 오목한 홈(45)으로부터 제2 릿지(62)의 내측 경사(77) 및 외측 경사(75)를 넘어 측방향으로 돌출된다. 내측 경사(67, 77)들은 수평선에 대해 소정 각도에 배치되며 이 각도는 수평선에 대한 외측 경사(65, 75)의 각도보다 얕다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 제1 릿지(61)의 내측 경사(67) 및 외측 경사(65)의 배치는, 제1 정점(66)이 하향 성분을 갖는 방향으로 지향되도록 하는 반면, 제2 릿지(62)의 내측 경사(77) 및 외측 경사(75)의 배치는, 제2 정점(76)이 상향 성분을 갖는 방향으로 지향되도록 한다.

벤딩 다이(40)는 관 구조(10)를 구부리는 동안 변형에 저항할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 이에 따라, 벤딩 다이(40)는 경화 강 또는 도구 강(tooling steel)으로 형성될 수 있다. 그러나, 벤딩 다이(40)를 형성하기 위해 임의의 적절한 재료가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 3은 본 발명에 따라 관 구조(10)를 구부리는 방법을 구성하는 단계들을 제시하는 순서도이다. 상기 방법에 따른 제1 단계(100)는, 외측 관(24)과 동심이며 외측 관 내에 배치되는 내측 관(20)을 구비하는 관 구조(10)뿐만 아니라 내부에 외측 관(24)의 외측면(26)을 수용하도록 치수 설정되는 오목한 홈(45)을 구비하는 벤딩 다이(40)를 제공하는 제공 단계를 포함한다. 제공 단계(100) 이후에, 관 구조(10) 및 벤딩 다이(40)는 구부림 과정을 위해 준비된다.

벤딩 다이(40)는, 예컨대 인력에 의해 동력이 제공되거나, 공압에 의해 동력이 제공되거나, 수력에 의해 보조되거나, 수력에 의해 구동되거나, 또는 전기 서보모터에 의해 구동되는 장치를 비롯하여, 벤딩 다이를 이용하는 임의의 공지된 관 또는 파이프 구부림 장치와 함께 사용하기에 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 벤딩 다이(40)는 압축 구부림 과정(press bending process) 또는 회전 인발 구부림 과정(rotary draw bening process)에서 사용하기에 적합할 수 있다. 벤딩 다이(40)는 원하는 구부림을 달성하기 위해 사전에 프로그래밍된 명령을 수행하도록 구성되는 CNC 벤딩 장치와 함께 사용하기에 가장 적절할 수 있다. CNC 벤딩 장치는 구부림 과정 동안 단일 관 구조(10)에서 다양한 각도로 다수의 구부러진 부분을 형성하기 위해 다축 제어(multiple axis control)를 행할 수 있다.

벤딩 다이(40)를 이용하여 관 구조(10)에 대한 구부림 과정을 수행하기 위해, 본 발명에 따른 상기 방법은 벤딩 다이(40)의 오목한 홈(45) 내에 관 구조(10)를 배치시키는 배치 단계(110)를 포함한다. 상기 배치 단계(100)는, 오목한 홈(45)의 선형 부분(48) 내에 관 구조(10)의 길이 중 제1 부분(91)을 배치하는 것을 포함할 수 있는데, 이때 관 구조(10)의 길이 중 제2 부분(92)은 벤딩 다이(40)의 후면(46)으로부터 멀어지는 방향으로 선형 부분(48) 너머로 그리고 오목한 홈(45)의 만곡부(49)를 향해 연장된다. 관 구조(10)의 제1 부분(91)은, 구부림 과정 동안 변형되지 않을 관 구조(10)의 일부를 나타낸다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 관 구조(10)의 제1 길이방향 단부(11)는 배치 단계(110) 동안 벤딩 다이(40)의 후면(46) 너머로 연장될 수 있다. 관 구조(10)의 제2 부분(92)이 오목한 홈(45)으로부터 오목한 홈의 선형 부분(48)에 대해 접선방향으로 연장되어, 관 구조(10)가 오목한 홈(45)의 선형 부분(48)으로부터 멀리 연장됨에 따라 오목한 홈(45)의 만곡부(49)와 관 구조(10)의 제2 부분(92) 사이에서 넓어지는 간격이 형성되도록 한다는 것을 이해할 것이다.

일부 경우에 있어서, 관 구조(10)의 제1 부분(91)을 벤딩 다이(40)에 클램핑하는 추가적인 클램핑 단계(120)가 요구된다. 클램핑 단계(120)는, 실질적으로 반원형 단면을 갖고 오목한 홈(45)과 실질적으로 동일한 직경 및 곡률 반경을 가지며 내부에 형성되는 선형 부분을 포함하는 클램프 다이(도시되어 있지 않음)를 이용하여 수행될 수 있다. 오목한 홈(45) 및 클램프 다이의 홈은 협동하여 벤딩 다이(40)와 클램프 다이 사이에서 관 구조(10)의 제1 부분(91)을 둘러싸며 이 관 구조의 제1 부분을 고정시킨다.

관 구조(10)의 제1 부분(91)이 오목한 홈(45) 내에 배치되고 선택적으로 클램핑된 이후에, 본 발명에 따른 방법은 오목한 홈(45)의 만곡부(49)를 향하는 방향으로 관 구조(10)의 제2 부분(92)에 힘을 인가하는 인가 단계(130)를 더 포함한다. 상기 힘은 초기에 관 구조의 제1 부분(91)에 바로 이웃하는 관 구조(10)의 제2 부분(92)에서 관 구조(10)의 길이방향 축선에 수직한 방향으로 인가되어, 관 구조(10)가 오목한 홈(45)의 곡률에 순응하여 구부러지도록 한다. 관 구조(10) 중 구부러지지 않은 부분은, 관 구조(10)가 오목한 홈(45)의 만곡부(49) 주위에서 구부러짐에 따라 오목한 홈(45)에 접선방향으로 연장된다. 후속하여 상기 힘은, 관 구조(10)의 원하는 길이가 오목한 홈(45)의 만곡부(49) 주위에서 구부러질 때까지 오목한 홈(45)을 향하는 방향으로 그리고 관 구조(10)의 구부러지지 않은 부분에 대해 수직으로 관 구조(10) 중 구부러지지 않은 부분에 인가된다.

회전 인발 구부림 과정을 이용하는 벤딩 장치의 경우에 있어서, 힘을 인가하는 인가 단계(130)는 압력 다이(도시되어 있지 않음)를 이용하여 행해질 수 있다. 상기 압력 다이는, 내부에 관 구조(10)의 일부를 수용하기 위한 오목한 홈(45) 및 클램프 다이의 곡률 반경에 대응하는 곡률 반경 및 반원형 단면을 갖고 내부에 형성되는 선형의 긴 홈을 포함할 수 있다. 구부림 과정 이전에, 압력 다이는 내부에 관 구조(10)의 제2 부분(92)을 수용하며 압력 다이는 오목한 홈(45)에 대향하는 관 구조(10)의 면 상에서 클램프 다이에 바로 이웃하게 배치된다. 압력 다이는 오목한 홈(45)을 향하는 방향으로 관 구조(10)의 제2 부분(92)에 힘을 인가한다. 압력 다이가 관 구조(10)의 제2 부분(92)에 힘을 인가하는 동안, 벤딩 다이(40)는 개구(47)를 중심으로 회전하게 될 수 있는 반면, 관 구조(10)의 제1 부분(91)은 오목한 홈(45)의 선형 부분(48)과 클램프 다이 사이에서 클램핑된 상태로 남게 된다. 벤딩 다이(40)의 회전은 관 구조(10)의 제1 부분(91)이 벤딩 다이(40)와 함께 회전하도록 하여, 오목한 홈(45)의 일부 주위에서 관 구조(10)의 제2 부분(92)을 인발하도록 한다. 압력 다이에 의해 인가되는 힘은 관 구조(10)의 제2 부분(92)이 구부러져 오목한 홈(45)의 구부러진 경로에 순응하도록 한다. 압력 다이는, 클램핑된 부분이 벤딩 다이(40) 주위에서 인발됨에 따라 관 구조(10)의 구부러지지 않은 부분과 함께 선형으로 이동하게 될 수 있다. 벤딩 다이(40)는, 원하는 구부러짐이 관 구조(10)에 형성될 때까지 회전된다.

본 발명에 따른 방법은, 관 구조(10)가 오목한 홈(45)에 대해 힘을 받게 됨에 따라 오목한 홈에 형성된 제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)를 갖는 오목한 홈(45)의 프로파일에 순응하도록 외측 관(24)을 변형하는 추가적인 변형 단계(140)를 포함한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 릿지(61)에 대응하는 제1 홈(35) 및 제2 릿지(62)에 대응하는 제2 홈(36)이 외측관의 변형으로 인해 외측 관(24)의 외측면(26)에 형성된다. 제1 홈(35)은 외측 관(24)의 외측면(26)의 제1 부분에 형성되며, 제2 홈(36)은 외측 관(24)의 외측면(26)의 제2 부분에 형성된다. 외측 관(24)의 외측면(26)의 제1 부분은 오목한 홈(45)의 제1 표면(17)과 접촉하는 외측 관(24)의 일부에 대응하는 반면, 외측 관(24)의 외측면(26)의 제2 부분은 오목한 홈(45)의 제2 표면(18)과 접촉하는 외측 관(24)의 일부에 대응된다.

이제 도 5를 참고하면, 제1 홈(35)은 외측 관(24)의 내측면(25) 상에 제1 돌출부(15)를 형성하는 한편, 제2 홈(36)은 외측 관(24)의 내측면(25) 상에 제2 돌출부(16)를 형성한다. 제1 돌출부(15)는 제1 접촉 영역(37)을 따라 내측 관(20)의 외측면(22)과 접촉하는 반면, 제2 돌출부(16)는 제2 접촉 영역(38)을 따라 내측 관(20)의 외측면(22)과 접촉한다. 제1 접촉 영역(37) 및 제2 접촉 영역(38)은 관 구조(10)의 길이를 따라 연장되어, 구부림 과정 동안 오목한 홈(45)의 제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)와 맞물린다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 내측 관(20)은 또한 제1 돌출부(15) 및 제2 돌출부(16)의 협동 접촉으로 인해 제1 둘레면(43) 및 제2 둘레면(44)에 대해 평행한 방향으로 약간 길게 되도록 변형될 수 있어서, 내측 관(20)이 타원형 단면 형상을 갖도록 한다.

각각의 릿지(61, 62)가 오목한 홈(45)으로부터 돌출되는 각도는 또한 외측 관(24)이 변형되어 내측 관(20)과 접촉하는 방식에 영향을 준다. 예를 들어, 도 4b를 참고하면, 제1 정점(66) 및 제2 정점(76)은 각각 대체로 내측 관(20)의 단면의 중심을 향하는 방향으로 지향된다. 제1 릿지(61)는 외측 관(24)을 변형하여 벤딩 다이(40)의 제1 표면(41)을 향해 그리고 적어도 부분적으로 상향으로 향하는 내측 관(20)의 외측면(22)의 일부와 접촉하도록 함으로써, 제1 접촉 영역(37)에서 제1 돌출부(15)에 의해 인가되는 힘이 벤딩 다이(40)의 제2 표면(42)을 향하는 방향으로 하향 성분을 갖도록 한다. 제2 릿지(62)는 외측 관(24)을 변형하여 벤딩 다이(40)의 제2 표면(42)을 향해 그리고 적어도 부분적으로 하향으로 향하는 내측 관(20)의 외측면(22)의 일부와 접촉하도록 함으로써, 제2 접촉 영역(38)에서 제2 돌출부(16)에 의해 인가되는 힘이 벤딩 다이(40)의 제1 표면(41)을 향하는 방향으로 상향 성분을 갖도록 한다. 오목한 홈(45)의 제1 표면(17) 및 제2 표면(18)이 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이 대칭인 경우에 있어서, 제1 돌출부(15)에 의해 인가되는 힘의 하향 성분은 제2 돌출부(16)에 의해 인가되는 힘의 상향 성분과 실질적으로 동일할 수 있어서, 내측 관(20)이 외측 관(24) 내에서 상향 방향 또는 하향 방향으로 오정렬되는 것을 방지한다. 더욱이, 오목한 홈(45)의 제1 표면(17)과 제2 표면(18) 사이의 대칭 관계는 내측 관(20)이 제1 돌출부(15) 및 제2 돌출부(16)에 의해 접촉될 때 그 길이방향 축선을 중심으로 뒤틀리게 되는 것을 방지한다.

제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)는 협동하여, 외측 관(24)의 내측면(25)과 내측 관(20)의 외측면(22) 사이의 넓은 면적의 접촉을 방지하는 방식으로 외측 관(24)을 변형한다. 예를 들어, 단지 제1 릿지(61)만이 오목한 홈(45) 내에 형성되어 있었다면, 내측 관(20)과 접촉하는 외측 관(24)은 내측 관(20)이 도 5에 도시된 관 구조(10)의 단면 중 우측 아래 코너에서 외측 관(24)의 내측면(25)을 향해 압박되도록 할 수 있어서, 잠재적으로 내측 관(20)이 변형되어 내측 관(20)의 내측면(21)의 더 넓은 부분과 접촉하도록 한다. 이러한 넓은 면적의 접촉은, 제2 유동 채널(32)의 일부를 현저하게 억제하는 반면 또한 접촉 면적을 따라 내측 관(20)과 외측 관(24) 사이의 진동으로 인한 가능한 소음원을 제공할 수 있으므로, 이러한 넓은 면적의 접촉은 방지되는 것이 바람직하다.

도 5에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 제1 접촉 영역(37) 및 제2 접촉 영역(38)을 형성하기 위한 외측 관(24)의 변형은, 제2 유동 채널(32)이 적어도 제3 유동 채널(33) 및 제4 유동 채널(34)로 분할되도록 한다. 제3 유동 채널(33)은 제1 접촉 영역(37)과 제2 접촉 영역(38) 중간에 내측 관(20)과 외측 관(24) 사이에 형성되는 반면, 제4 유동 채널(34)은 내측 관(20)의 외측면(22)의 둘레의 나머지 주위에 형성된다. 내측 관(20)은 외측 관(24)에 의해 변형된 이후에 수직 방향으로 길 수 있지만, 내측 관(20) 및 외측 관(24)의 최고점 및 최저점 양자 모두에서 내측 관(20)의 외측면(22)과 외측 관(24)의 내측면(25) 사이에 약간의 틈새가 존재한다.

본 발명에 따른 방법은 제1 릿지(61) 및 제2 릿지(62)에 추가하여 릿지를 갖는 오목한 홈(45)과 호환 가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 오목한 홈(45)은 오목한 홈(45)의 프로파일 상에서 점(B)에 형성되는 제3 릿지를 포함할 수 있다. 오목한 홈(45)은 또한, 오목한 홈(45)의 제1 표면(17)이 오목한 홈(45)의 제2 표면(18)에 대해 대칭인 지점에서 짝수 개의 릿지를 포함할 수 있다. 오목한 홈(45)은 또한 필요에 따라 점(B)에 형성되는 단일 릿지를 포함할 수 있다.

이상의 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 핵심적인 특징을 용이하게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명이 다양한 용례 및 조건에 적합하게 되도록 본 발명에 다양한 변화 및 변경을 행할 수 있다.

10 : 관 구조
20 : 내측 관
24 : 외측 관
31 : 제1 유동 채널
32 : 제2 유동 채널
37 : 제1 접촉 영역
38 : 제2 접촉 영역
40 : 벤딩 다이
45 : 오목한 홈
48 : 선형 부분
49 : 만곡부
61 : 제1 릿지
62 : 제2 릿지
66 : 제1 정점
76 : 제2 정점
91 : 관 구조의 제1 부분
92 : 관 구조의 제2 부분

Claims

관 구조에 구부러진 부분을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함하는 관 구조를 제공하는 관 구조 제공 단계;
벤딩 다이에 형성된 오목한 홈을 구비하는 벤딩 다이를 제공하는 벤딩 다이 제공 단계로서, 상기 오목한 홈은 벤딩 다이의 둘레면 주위에 연장되는 만곡부를 포함하며, 상기 오목한 홈의 만곡부는 이로부터 돌출되는 적어도 하나의 릿지(ridge)를 구비하는 것인 벤딩 다이 제공 단계;
벤딩 다이의 오목한 홈 내에 관 구조의 적어도 일부를 배치하는 배치 단계;
관 구조가 오목한 홈의 만곡부 주위에서 구부러지도록 벤딩 다이의 오목한 홈을 향하는 방향으로 관 구조에 힘을 인가하는 인가 단계; 및
관 구조가 구부러질 때, 상기 만곡부와 상기 릿지를 구비하는 오목한 홈의 형상에 순응하도록 관 구조의 외측 관을 변형시켜 그 외측 관의 내측면을 내측 관의 외측면과 접촉시키는 변형 단계;를 포함하고,
상기 변형 단계에서, 상기 내측 관의 외측면과 접촉되는 상기 외측 관의 내측면인 돌출부는 상기 관 구조의 길이방향을 따라 연장 형성되고, 상기 돌출부는 상기 관 구조의 중심축을 포함하는 가상의 면을 기준으로 상기 오목한 홈 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 벤딩 다이의 오목한 홈은 그 만곡부로부터 돌출되는 제1 릿지(ridge) 및 제2 릿지를 포함하는 것인 방법.
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제2항에 있어서, 상기 제1 릿지는 제1 정점(crest)을 포함하며 제2 릿지는 제2 정점을 포함하고, 제1 정점 및 제2 정점 각각은, 관 구조가 벤딩 다이의 오목한 홈 주위에서 구부러질 때 관 구조의 단면의 중심을 향하는 방향을 지향하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 변형 단계는 외측 관의 외측면에 적어도 하나의 홈을 형성하는 것을 포함하고, 각각의 홈은 오목한 홈의 만곡부로부터 돌출되는 대응하는 릿지의 형상에 순응하는 형상을 갖는 것인 방법.
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제6항에 있어서, 상기 외측 관의 변형은, 제1 홈이 외측 관의 외측면에 형성되도록 하고 제2 홈이 외측 관의 외측면에 형성되도록 하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 홈의 형성은, 대응하는 제1 돌출부가 외측 관의 내측면 상에 형성되도록 하며, 상기 제2 홈의 형성은, 대응하는 제2 돌출부가 외측 관의 내측면 상에 형성되도록 하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 돌출부 및 제2 돌출부는 협동하여 내측 관의 일부를 외측 관에 대해 고정하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 관 구조에 힘을 인가하는 인가 단계는, 회전 인발 구부림 과정(rotary draw bending process)에서 압력 다이를 이용하여 행해지는 것인 방법.
제1항에 있어서,
상기 오목한 홈 내에 배치되는 관 구조의 적어도 일부를 벤딩 다이에 클램핑하는 클램핑 단계
를 더 포함하는 방법.
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제1항에 있어서, 상기 오목한 홈은, 오목한 홈이 벤딩 다이의 둘레면 주위에서 연장될 때 실질적으로 반원형 프로파일을 갖는 것인 방법.
제14항에 있어서, 상기 오목한 홈은, 오목한 홈의 제1 표면으로부터 돌출되는 제1 릿지 및 오목한 홈의 제2 표면으로부터 돌출되는 제2 릿지를 포함하며, 상기 제1 표면은 오목한 홈의 반원형 프로파일의 제1 절반부를 따라 연장되고, 상기 제2 표면은 오목한 홈의 반원형 프로파일의 제2 절반부를 따라 연장되는 것인 방법.
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제1항에 있어서, 상기 외측 관의 내측면의 내측 관의 외측면에 대한 접촉에 의해, 외측 관 내에서 내측 관의 위치가 고정되는 것인 방법.
외측 관 내에 배치되는 내측 관을 포함하는 관 구조를 구부리는 데 사용하기 위한 벤딩 다이로서,
그 둘레면 주위에 형성된 오목한 홈을 구비하는 실질적으로 U자형인 다이로서, 상기 관 구조를 구부릴 때 상기 외측 관을 변형시켜 그 외측 관의 내측면을 상기 내측 관의 외측면과 접촉시키도록, 상기 오목한 홈은 실질적으로 반원형인 프로파일 및 그 표면으로부터 외측으로 돌출되는 적어도 하나의 릿지를 구비하는 것인 U자형 다이를 포함하고,
상기 U자형 다이에 의해, 상기 내측 관의 외측면과 접촉되는 상기 외측 관의 내측면인 돌출부는 상기 관 구조의 길이방향을 따라 연장 형성되고, 상기 돌출부는 상기 관 구조의 중심축을 포함하는 가상의 면을 기준으로 상기 오목한 홈 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 벤딩 다이.
제18항에 있어서, 상기 오목한 홈은 그 제1 표면에 형성되는 제1 릿지 및 그 제2 표면에 형성되는 제2 릿지를 포함하며, 상기 제1 표면은 오목한 홈의 반원형 프로파일의 제1 절반부를 따라 연장되고, 상기 제2 표면은 오목한 홈의 반원형 프로파일의 제2 절반부를 따라 연장되는 것인 벤딩 다이.
제18항에 있어서, 상기 오목한 홈의 적어도 제1 부분은 벤딩 다이의 둘레면의 선형 부분을 따라 연장되며, 상기 오목한 홈의 적어도 제2 부분은 벤딩 다이의 둘레면의 반원형 부분을 따라 연장되는 것인 벤딩 다이.