KR101720964B1 - 열교환기의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 - Google Patents

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Abstract

열전달 요소들(400)을 형성하기 위한 롤러(100)는 중심 샤프트(110) 및 복수의 롤러 요소들(120)을 포함한다. 상기 복수의 롤러 요소들(120)은 상기 중심 샤프트(110) 상에 적층될 수 있다. 각각의 롤러 요소(120)는 기하학적 특징부(130)를 포함하도록 구성된 외부 주변부(122)를 한정한다. 상기 중심 샤프트(110) 상에 적층되거나 또는 상기 중심 샤프트(110)를 사용하지 않고 적층되는, 롤러 요소들(120)은 상기 원주방향 표면(150)에 대응하는 열전달 요소들(400)을 형성하기 위하여 적층된 롤러 요소들(120)의 기하학적 특징부(130)에 대응하는 원주방향 표면(150)을 갖는 롤러(100)를 구성한다.

Description

열교환기의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러{ROLLER FOR FORMING HEAT TRANSFER ELEMENTS OF HEAT EXCHANGERS}
본 발명은 열교환기에 관한 것이며, 특히 열전달을 위한 열교환기에서 사용된 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러에 관한 것이다.
회전식 재생 공기 예열기와 같은 열교환기들은 고온 가스 스트림으로부터 저온 가스 스트림으로 열을 전달하기 위하여 내부에 적층된 여러 열전달 요소들을 포함한다. 효과적인 열전달을 위하여, 열전달 요소들은 파형, 주름 및 노치 및 평탄부와 같은 하나 이상의 기하학적 특징부를 포함한다. 일반적으로, 이러한 특징들은 그 원주를 가로질러 하나 이상의 유사 특징부들을 포함하는 한 쌍의 금속 롤러들 사이의 금속 시트 또는 플레이트들을 롤 가압함으로써 형성된다. 상기 금속 시트를 가압한 롤 상에 형성되는 특징부들은 가압 롤러들의 원주를 가로지르는 특징부들과 대응한다.
상기 특징부들을 갖는 금속 롤러들은 일반적으로 상기 롤러들을 그 원주를 가로질러 가공함으로써 제조된다. 금속 롤러들 상의 상기 특징부들 또는 그 여러 조합들을 가공하는 것은 비경제적인 것 이외에도, 매우 번거롭고, 귀찮으며 시간 소모적인 작업이다. 또한, 그러한 롤러들의 가공은 일반적으로 또한 상기 특징부들을 현재의 가공 기술 및 실행과 방해되지 않는 특징부들의 기하학적 형태로 제한한다. 또한, 가변 특징부들을 갖는 열전달 요소를 형성하기 위해 롤러 프레스기 상의 상기 금속 롤러들의 로딩 및 언로딩이 또한 전체적으로 번거롭고 시간소모적인 것에 추가될 수 있다.
본원은 상술한 단점들을 극복하지만, 그 모든 장점들을 포함하면서 추가의 장점을 제공하기 위하여, 하기 단순한 요약내용에서 제시될 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러에 대해서 기술한다. 이 요약내용은 본원의 확장된 개요는 아니다. 이는 본원의 핵심 또는 중요 요소들을 식별하도록 의도된 것도 아니고 본원의 범주를 한정하도록 의도된 것도 아니다. 오히려, 이러한 요약내용의 유일한 목적은 본원의 일부 개념들, 그 형태들 및 장점들을 하기에 제시되는 더욱 상세한 설명에 대한 서두로서 단순화된 형태로서 제시하는 것이다.
본원의 목적은 종래 가공된 롤러들을 형성할 때 비교적 경제적이고 용이하며 시간이 덜 소모되는 기하학적 형태를 갖는 롤러를 제공하는 것이다. 본원의 다른 목적은 편리하고 경제적인 방식으로 그리고 실질적으로 시간이 덜 소요되게 롤러들을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 본원의 또다른 목적은 열전달 플레이트들의 형성 및 그 형성을 위한 롤러 장치를 제공하는 것이다. 본원의 또다른 목적은 롤러 장치로부터 롤러들의 로딩 및 언로딩을 배제하는 것으로서, 각 시간에 열전달 요소 프로파일은 형성될 필요가 있다. 본원의 여러 다른 목적들 및 형태들은 하기 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
일 형태에서 상술한 목적 및 기타 목적들은 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 본원의 롤러에 의해서 달성될 수 있다. 다른 형태는 롤러 형성 방법, 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러들을 갖는 롤러 장치 및 열교환기들의 열전달 요소들을 획득하기 위한 방법에 의해서 달성될 것이다.
본원의 제 1 형태에 따른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러가 제공된다. 상기 롤러는 외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함한다. 각각의 롤러 요소는 상기 외부 주변부를 가로질러 구성된 기하학적 특징부를 포함한다. 상기 복수의 롤러 요소들은 상기 적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하기 위해 적층되도록 적용되어서, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성한다.
본원의 다른 형태에서, 중심 샤프트 및 상기 중심 샤프트 상에 적층되도록 적용된 복수의 롤러 요소들을 갖는 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러가 제공된다. 각각의 롤러 요소는 외부 주변부를 한정하고, 상기 외부 주변부를 가로지르는 기하학적 특징부를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 롤러 요소는 금속 시트로부터 컷팅된 평탄한 형상 또는 비평탄한 형상 중 하나를 갖는 실질적으로 얇은 금속 시트일 수 있다. 또한, 각각의 롤러 요소는 원형 또는 비원형 중 하나로 성형된다. 상기 중심 샤프트 상에 적층된 상기 롤러 요소들은 상기 적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하여서, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성한다. 일 형태에서, 임의의 제한 없는 상기 기하학적 특징부는 파형, 주름, 평탄부 및 노치, 리브, 잔주름 및 물결 형상들 중 적어도 하나일 수 있고, 이들은 필요한 공구들에 의해서 컷팅되거나 또는 레이저 또는 임의의 다른 디지털 방법에 의해서 컷팅될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 롤러 요소는 상기 외부 절취부에 대향하는 내부 주변부를 한정하는 절취부를 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 절취부를 통해서 상기 중심 샤프트 상에 적층된다.
일 실시예에서, 상기 복수의 롤러 요소들이 상기 중심 샤프트 상에 적절하게 적층될 수 있게 하는 결합 장치가 기술된다. 상기 결합 장치는 상기 중심 샤프트의 표면 상에서 길이방향으로 연장되는 결합 부재; 및 상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 적층하기 위해, 상기 결합 부재와 정합하도록, 각각의 롤러 요소의 내부 주변부로부터 하향으로 연장하는 상보적 결합 부재를 포함한다. 상기 결합 부재는 홈이고, 상기 상보적 결합 부재는 돌출부이다.
본원의 다른 형태에서, 상기 롤러를 형성하기 위한 방법이 기술된다. 상기 방법은:
중심 샤프트를 형성하는 단계;
외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 금속 시트로부터 컷팅하는 단계;
상기 롤러 요소들의 각각의 외부 주변부를 가로질러 기하학적 특징부를 형성하는 단계; 및
상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 적층해서, 상기 적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하여, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하는 단계를 포함한다.
본원의 하나의 다른 형태에서, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 장치가 기술된다. 상기 롤러 장치는 한 쌍의 롤러들을 포함하고, 각각의 롤러는:
중심 샤프트, 및
외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 외부 주변부를 가로질러 구성된 기하학적 특징부를 포함하고, 상기 복수의 롤러 요소들은 상기 중심 샤프트 상에 적층되도록 적용되고,
상기 중심 샤프트 상에 적층된 롤러 요소들은 상기 적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하고,
상기 한 쌍의 롤러들은 닙(nip)을 구성하기 위해 이격 방식으로 평행하게 배치되고, 상기 한 쌍의 롤러들은 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하도록 상기 닙이 금속 시트들을 수용할 수 있게 하기 위해 각자의 축들을 따라 회전할 수 있다.
본원의 또다른 형태에서, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은:
각자의 축들을 따라 회전가능한 한 쌍의 롤러들을 닙을 구성하도록 이격된 방식으로 배열하는 단계로서, 각각의 롤러가 중심 샤프트, 및 외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 외부 주변부를 가로질러 구성된 기하학적 특징부를 포함하고, 상기 복수의 롤러 요소들은 상기 중심 샤프트 상에 적층되도록 적용되고,
상기 중심 샤프트 상에 적층된 롤러 요소들이 적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하는, 상기 배열 단계; 및
상기 한 쌍의 롤러들의 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하기 위하여 상기 한 쌍의 롤러들의 닙으로부터 금속 시트들을 통과시키는 단계를 포함한다.
상기 형태의 방법 및 롤러 장치의 일 실시예에서, 상기 롤러의 형성은 중심 샤프트 상에 적층되지 않고 얻어질 수 있다.
본원을 특징으로 하는 신규 여러 형태들에 따른, 본원의 다른 형태들은 본원에서 특수성을 갖고 지적된 것이다. 본원의 더욱 양호한 이해를 위하여, 첨부된 도면 및 기술적인 문제를 참조하여, 그 작동 장점, 및 그 사용, 및 설명이 기술되었으며, 상기 도면에는 본원의 예시적인 실시예가 도시되어 있다.
본원의 장점 및 형태들은 첨부된 도면과 연계하여 기술된 하기 상세한 설명 및 청구범위를 참조할 때 더욱 잘 이해할 수 있으며, 유사 요소들은 유사 부호로 지정된다.
도 1a 및 도 1b는 본원의 예시적인 실시예에 따른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 부분 적층된 롤러를 각각 도시하는 사시도 및 측면도.
도 1c는 본원의 예시적인 실시예에 따른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 완전 적층된 롤러를 도시하는 측면도.
도 2a 및 도 2b는 본원의 예시적인 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1c의 롤러의 롤러 요소를 각각 도시하는 전면도 및 측면도.
도 3은 본원의 예시적인 실시예에 따른, 도 1a 내지 도 1c의 롤러를 형성하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도 4는 본원의 예시적인 실시예에 따른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 장치를 도시하는 사시도.
도 5는 본원의 예시적인 실시예에 따른, 도 4의 롤러 장치를 사용함으로써 열전달 요소들을 형성하기 위한 방법을 도시하는 흐름도.
도면의 여러 도면들의 설명을 통해서 유사 부분들에 대해서는 유사 도면부호로 지정된다.
본원에 대한 철저한 이해를 위하여, 도면과 연관되는 첨부된 청구범위를 포함하여, 하기 상세한 설명을 참조해야 한다. 하기설명에서, 설명의 목적을 위해 본원의 철저한 이해를 제공하도록, 다수의 특정 상세사항이 기술된다. 그러나 당업자에게는 본원이 상기 특정 상세사항 없이도 실행될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 구조들 및 디바이스들은 본원의 불명료성을 피하기 위하여 단지 블록도로만 도시되었다. 본 명세서에서 "일 실시예", "실시예", "다른 실시예", "여러 실시예"는 실시예와 연계하여 기술된 특정 형태, 구조 또는 특징이 본원의 적어도 하나의 실시예에 포함되어 있다는 것을 의미한다. 본원의 여러 곳에 기재된 "일 실시예"의 어구는 반드시 동일 실시예를 모두 지칭하는 것도 아니고 다른 실시예를 배제한 상태에서 서로 분리된 또는 다른 실시예들을 지칭하는 것도 아니다. 또한, 일부 실시예에서만 제시되고 다른 실시예들에서는 제시되지 않는 여러 형태들이 기술된다. 유사하게, 일부 실시예들에서만 요구되고 다른 실시예들에서는 요구되지 않는 여러 요구사항들이 기술된다.
비록 다음 설명은 예시적인 목적을 위하여 많은 특정 사항들을 기술하고 있지만, 당업자는 이들 상세사항들에 대한 많은 변형 및/또는 변경도 본원의 범주 내에 있다는 것을 이해할 것이다. 유사하게, 본원의 많은 형태들이 서로의 관점에서 또는 서로 연계된 관점에서 기술되지만, 당업자는 이들 많은 형태들도 다른 형태들과는 독립적으로 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본원의 이러한 설명은 본원에 대한 일반성에 대한 임의의 손실 없이 그리고 제한을 두지 않고 기술된다. 또한, 본원에서 "내부", "외부", "원위", "근위", "중간" 등과 같은 상대적인 용어들은 임의의 순서, 높이 또는 중요도 등을 표시하는 것이 아니라, 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서 사용된다. 또한, 본원에서 "단수 표현"은 양의 제한을 의미하는 것이 아니라 기준 품목들 중 적어도 하나의 존재를 의미하는 것이다.
도 1a 내지 도 1c에는, 본원의 예시적인 실시예에 따른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러(100)의 사시도 및 측면도가 도시되어 있다. 롤러(100)는 열전달 요소들을 형성하기 위한 압인 형성 다이(stamp forming die)이다. 롤러(100)는 중심 샤프트(110)를 포함한다. 중심 샤프트(110)는 산업적 요구에 따라서 임의의 적당한 길이 및 직경을 갖는 금속 샤프트일 수 있다. 중심 샤프트(110)는 원위 및 근위 단부 부분들(112a.112b)과, 상기 원위 및 근위 단부 부분들(112a.112b) 사이로 연장되는 중간 부분(112c)을 포함한다. 일 형태에서, 상기 원위 및 근위 단부 부분들(112a.112b)은 그 축을 따라 중심 샤프트(110)를 회전시킬 수 있는 적당한 기계적 장치에 작동식으로 결합되도록 플랜지 연결될 수 있다.
또한, 롤러(100)는 복수의 롤러 요소들(120)을 포함한다. 상기 롤러 요소들(120)은 상기 중심 샤프트(110) 상에 적층되도록 구성된다.
본원의 일 실시예에서, 롤러 요소들(120)은 중심 샤프트(110)와 같은 임의의 중심 샤프트의 필요성 없이 롤러를 형성하도록 적층될 수 있다. 예로서, 상기 중심 샤프트를 갖는 롤러는 일련의 롤러 요소들(120)로부터 제조되고 적층된 조립체의 각 단부 상에서 스터브 샤프트 주위를 회전할 수 있다.
각각의 롤러 요소들(120)은 적층될 때, 필요한 열전달 요소 형성 롤의 특징부를 형성할 수 있도록, 일반적으로 필요한 원주방향 기하학적 형태의 금속 시트를 컷팅함으로써 얻어진 평탄하거나 또는 평탄하지 않을 수 있는 실질적으로 얇은 금속 시트일 수 있다. 일 실시예에서, 롤러 요소(120)는 원형일 수 있고 다른 실시예에서는 상기 롤러 요소(120)가 원형이 아닌 다른 형상일 수 있다. 또한, 하나의 다른 실시예에서, 롤러 요소(120)는 레이저 컷팅 공정, 물 분사 컷팅 공정 또는 당기술에 공지된 임의의 다른 적당한 디지털 컷팅 공정 중 하나에 의해서 잘려질 수 있다. 상기 롤러 요소(120)의 전면도 및 측면도는 각각 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있고, 도 1a 내지 도 1c와 연계하여 기술될 것이다. 각각의 롤러 요소(120)는 외부 주변부(122)를 포함한다. 또한, 각각의 롤러 요소(120)는 외부 주변부(122)에 대향하는 내부 주변부(126)를 한정하는, 가로질러 중심에 구성된 절취부(124)를 포함할 수 있다. 각각의 롤러 요소(120)는 외주 주변부(122)를 가로질러 구성된 기하학적 특징부(130)를 포함한다. 일 실시예에서, 기하학적 특징부(130)는 파형, 주름, 평탄부, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중 적어도 하나를 포함하지만 이들에 국한되지 않으며, 이들은 필요한 공구들에 의해서 잘려지거나 또는 레이저 또는 임의의 다른 디지털 방법에 의해서 잘려질 수 있다. 각각의 롤러 요소(120)는 파형 단면, 주름 단면, 평탄부 단면, 노치 단면, 리브 단면, 탭 단면, 잔주름 단면 및 물결형 단면과 같은 기하학적 특징부(130) 또는 본 발명의 범주 내에서 임의의 바람직한 조합 또는 단독의 임의의 다른 기하학적 특징부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 언급한 바와 같이, 각각의 롤러 요소(120)는 중심 샤프트(110) 상에 적층되도록 적용된다. 복수의 롤러 요소(120)는 중심 샤프트(110)의 중간 부분(112c)의 전체 길이를 가로질러 적층되도록 적용되어서, 원위 및 근위의 플랜지형 단부 부분들(112a.112b)을 남겨둔다. 롤러 요소(120)는 절취부(124)를 통해서 중심 샤프트(110) 상의 중간 부분(112c)을 가로질러 안착되게 적층될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에는, 중심 샤프트(110)의 단지 일부분만 도시되어 있다. 또한, 도 1c에서, 롤러 요소(120)는 롤러(100)를 형성하기 위해 중심 샤프트(110)의 중간 부분(112c)의 전체 길이를 가로질러 적층되는 것으로 도시되어 있다. 본원의 일 실시예에서, 중심 샤프트(110)를 가로지르는 롤러 요소(120)의 적당한 적층을 위하여, 결합 장치(140)가 제공될 수 있다. 결합 장치(140)는 중심 샤프트(110)의 표면(114) 상에서 길이방향으로 연장되는 결합 부재(142)를 포함할 수 있다. 결합 장치(140)는 각각의 롤러 요소(120)의 내부 주변부(126)로부터 하향으로 연장되어 결합 부재(142)와 정합해서 복수의 롤러 요소(120)를 중심 샤프트(110)에 적층하는 상보적 결합 부재(144)를 추가로 포함할 수 있다. 결합 장치(140)의 변형예 중 하나는 암수 결합 장치일 수 있고, 여기서 결합 부재(142)는 홈이고 상보적 결합 부재(144)는 상기 홈과 정합된 돌출부일 수 있다.
중심 샤프트(110) 상에 적층된 롤러 요소(120)는 적층된 롤러 요소(120)의 기하학적 특징부(130)에 대응하는 원주방향 표면(150)을 갖는 롤러(100)를 구성한다.
또한, 일 실시예에서, 도 4에 더욱 명확하게 도시된 바와 같이, 적층된 롤러 요소(120)는 2개의 지지 플레이트들(162,164) 사이에서 지지되고 여러 긴 나사형 로드 및 너트 조합체(170)[로드 및 너트 조합체(170')]를 사용하여 클러치될 수 있다. 지지 플레이트들(162,164)은 중심 샤프트(110)의 중간 부분(112c) 상의 적층된 롤러 요소(120)의 대향 단부들에 배치될 수 있다. 또한, 로드 및 너트 조합체(170)는 지지 플레이트들(162,164)을 따라 적층된 롤러 요소(120)를 클러치하는데 사용될 수 있다. 각각의 롤러 요소(120)는 로드 및 너트 조합체(170)가 지지 플레이트들(162,164)을 따라 중심 샤프트(110) 상에 함께 클러치될 수 있게 하기 위한 관통 구멍들(128)(도 2a에 도시됨)을 포함하고, 상기 지지 플레이트들도 역시 관통 구멍들(도시생략)을 포함할 수 있다. 긴 나사형 로드(172)는 적층된 롤러 요소(120)의 편심 관통 구멍들(128)을 통해서 삽입될 수 있고 너트(174)는 긴 로드(172) 상에 나사체결되고, 그에 의해서 지지 플레이트들(162,164)을 따라서 적층된 롤러 요소(120)를 함께 클러치할 수 있다.
적층된 롤러 요소(120)의 기하학적 특징부(130)에 대응하는 롤러(100)의 원주방향 표면(150)을 구성하는 적층된 롤러 요소(120)는 원주방향 표면(150)에 대응하는 열전달 요소들을 형성하는데 사용되고, 본원에서 도 4를 참조하여 하기에 설명할 것이다.
도 3에는, 본원의 예시적인 실시예에 따라서, 롤러(100)를 형성하기 위한 방법(200)의 흐름도가 도시되어 있다. 방법(200)의 "210"에서, 금속 시트로부터 여러 롤러 요소(120)가 레이저 컷팅 공정 또는 물분사 컷팅 공정 또는 당기술에 공지된 임의의 다른 적당한 공정을 사용하여 잘려진다. "220"에서, 각각의 롤러 요소(120)의 외부 주변부(122)를 가로지르는 기하학적 특징부(130)가 형성된다. 또한, "230"에서, 롤러 요소(120)는 함께 적층된다. 일 실시예에서, 롤러 요소(120)의 적층은 상술한 바와 같이 중심 샤프트(110) 상에서 이루어질 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 롤러 요소(120)의 적층은 중심 샤프트(110) 없이 행해질 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 상술한 바와 같이, 여러 롤러 요소(120)의 적층이 중심 샤프트(110) 상에서 행해지면, 그러한 적층은 결합 장치(140)에 의해서 가능해질 수 있다. 여러 구성요소들, 그 형성 및 그 적층의 상세한 설명은 도 1a 내지 도 2b의 상술한 설명으로부터 얻어질 수 있으며, 이는 본원의 명료성을 위하여 본원에서 생략되었다.
도 4에서, 롤러 장치(300)는 본원의 예시적인 실시예에 따라서 롤러(100)의 원주방향 표면(150)에 대응하는 열전달 요소들의 형성을 위하여 제공될 수 있다. 롤러 장치(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 도 1a 내지 도 3과 연계하여 설명될 것이다. 롤러 장치(300)는 롤러(100)와 같은 한 쌍의 롤러를 포함한다. 명료성을 위하여, 롤러(100)에 대한 반복 설명은 생략되고, 상술한 롤러(100)의 모든 제한사항은 여기서도 적용된다. 상기 한 쌍의 롤러(100)는 닙(310)을 구성하기 위하여 평행한 방식으로 그리고 실질적으로 이격된 방식으로 배치된다. 각각의 롤러(100)는 닙(310)이 금속 시트 'M'을 수용할 수 있게 하기 위해 다른 것에 대한 반대 방향으로 그 축을 따라 회전할 수 있다. 롤러들(100) 사이에서 닙(310)을 통과하는 금속 시트 'M'은 롤러(100)의 원주방향 표면(150)에 대응하는 기하학적 특징부(130)를 갖는 열전달 요소(400)를 형성하도록 가압될 수 있다.
도 5에는, 본원의 예시적인 실시예에 따라서 열전달 요소(400)를 형성하기 위한 방법(500)의 흐름도가 도시되어 있다. 열전달 요소(400)는 도 4의 롤러 장치(300)에 의해서 형성될 수 있다. "510"에서, 상기 쌍의 롤러(100)는 도 4를 참조하여 상술한 방식으로 배열된다. 또한, "520"에서 금속 시트 'M'은 상술한 바와 같이, 롤러(100)의 원주방향 표면(150)에 대응하는 기하학적 특징부(130)를 갖는 열전달 요소(400)를 형성하기 위하여, 상기 쌍의 롤러(100)의 닙(310)을 통과하도록 허용된다. 명료성을 위하여, 동일한 설명의 반복은 생략한다.
본원의 롤러는 여러 범주에서 유리하다. 기하학적 특징부를 갖는 롤러는 종래의 가공된 롤러에 대해서 비교적 경제적이고, 용이하며 형성 시에 시간이 적게 소요된다. 롤러를 형성하기 위하여 적층되는 롤러 요소들(기하학적 특징부를 갖는)은 레이저 컷팅 공정에 의해서, 비용을 절약하고 수개월에서 수시간까지 시간 개념에서도 용이하게 제조될 수 있다. 롤러 요소들의 개별과 연관된 초기 비용은 종래의 열전달 요소를 형성하는 동안 필요한 가공 공정이 배제되기 때문에 상당히 감소된다. 또한, 기하학적 특징부를 형성하는 것은 이용가능한 가공 공정에만 국한되지 않음으로써, 장래의 수요에 따라서 여러 새로운 기하학적 형태를 형성하는 범주를 증가시킨다. 더욱이, 롤러 장치로부터 롤러들의 로딩 및 언로딩은 신규의 열전달 요소 프로파일이 여러 롤러 요소들의 적층으로 인하여 형성되도록 요구되는 각 시간마다 배제된다.
본원의 특정 실시예들의 상술한 설명은 예시적이고 설명의 목적으로 제시되었다. 상술한 설명은 배타적이거나 또는 본원을 개시된 특정 형태로 제한하도록 의도된 것이 아니며, 상기 교시의 관점에서 확실히 많은 변형 및 변화가 가능하다. 실시예들은 본원의 원리 및 그 실행 적용을 가장 잘 설명하고, 따라서 당업자가 계획된 특정 용도에 적합한 여러 변형들에 의해서 본원 및 여러 실시예들을 가장 잘 활용할 수 있게 하도록 채택되고 기술되었다. 숙련자에게는 상황에 따라 계획된 다양한 누락 및 동등한 대체가 제안될 수 있고, 이는 본원의 청구범위의 정신 또는 범주 내에서 적용 또는 이행을 포괄하도록 의도된 것임을 이해해야 한다.
100. 롤러
110. 중심 샤프트
112a. 원위 단부 부분
112b. 근위 단부 부분
112c. 중간 부분
114. 중심 샤프트의 표면
120. 롤러 요소들
122. 외부 주변부
124. 절취부
126. 내부 주변부
128. 관통 구멍들
130. 기하학적 특징부
140. 결합 장치
142. 결합 부재
144. 상보적 결합 부재
150. 원주방향 표면
162, 164. 지지 플레이트들
170. 긴 나사형 로드 및 너트 조합체
172. 긴 나사형 로드
174. 너트들
200. 롤러 형성 방법
210 내지 230. 방법 단계들
300. 롤러 장치
310. 닙
400. 열전달 요소
500. 열전달 요소를 형성하기 위한 방법
510 내지 520. 방법 단계들
'M'. 금속 시트

Claims (20)

  1. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러로서,
    중심 샤프트; 및
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들로서, 상기 롤러 요소의 상기 외부 주변부에 걸쳐서 구성된 기하학적 특징부를 각각 포함하고, 상기 중심 샤프트 상에 적층되도록 형성된, 상기 복수의 롤러 요소들을 포함하고,
    상기 중심 샤프트 상에 상기 적층된 롤러 요소들은 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하여, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하고,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 롤러 요소는 상기 외부 주변부의 반대편의 내부 주변부를 한정하는 절취부(cutout)를 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 절취부를 통해서 상기 중심 샤프트 상에 적층되는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 요소들이 상기 중심 샤프트 상에 적층될 수 있게 하는 결합 장치(engaging member)를 추가로 포함하고, 상기 결합 장치는:
    상기 중심 샤프트의 표면 상에서 길이방향으로 연장되는 결합 부재; 및
    각각의 롤러 요소의 상기 내부 주변부로부터 하향으로 연장하여 상기 결합 부재와 정합해서 상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 적층하는 상보적 결합 부재를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 홈인, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 상보적 결합 부재는 돌출부인, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 롤러 요소는 금속 시트로부터 컷팅된, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부 각각은 파형, 주름, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중의 하나를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  8. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법으로서,
    중심 샤프트를 형성하는 단계;
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 금속 시트로부터 컷팅하는 단계;
    각각의 롤러 요소의 상기 외부 주변부에 걸쳐서 기하학적 특징부를 형성하는 단계; 및
    적층된 롤러 요소들의 상기 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하여, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하도록, 상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 적층하는 단계를 포함하며,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 롤러 요소들을 적층하는 단계는 각각의 롤러 요소를 절취부에서 컷팅하는 단계를 추가로 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 절취부를 통해 상기 중심 샤프트 상에 적층되고, 상기 절취부는 상기 외부 주변부의 반대편의 상기 롤러 요소의 내부 주변부를 한정하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    결합 장치에 의한 상기 복수의 롤러 요소들의 적층을 가능하게 하기 위하여 상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 결합하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 결합 장치는:
    상기 중심 샤프트의 표면 상에서 길이방향으로 연장되는 결합 부재; 및
    상기 복수의 롤러 요소들을 상기 중심 샤프트 상에 적층하기 위해, 상기 결합 부재와 결합하도록, 각각의 롤러 요소의 내부 주변부로부터 하향으로 연장하는, 상보적 결합 부재를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법.
  11. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러로서,
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 롤러 요소의 상기 외부 주변부에 걸쳐서 구성된 기하학적 특징부를 포함하고, 상기 복수의 롤러 요소들은 적층된 롤러 요소들의 상기 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하기 위해 적층되도록 형성되어서, 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하고,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열 교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부 각각은 파형, 주름, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중의 하나를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  13. 제 11 항에 있어서,
    각각의 롤러 요소는 금속 시트로부터 컷팅된, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러.
  14. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법으로서,
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 금속 시트로부터 컷팅하는 단계;
    각각의 롤러 요소의 외부 주변부에 걸쳐서 기하학적 특징부를 형성하는 단계; 및
    적층된 롤러 요소들의 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하여 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하기 위해, 상기 복수의 롤러 요소들을 적층하는 단계를 포함하고,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성할 수 있는 롤러를 형성하기 위한 방법.
  15. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 장치로서,
    한 쌍의 롤러들을 포함하고, 각각의 롤러는
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 롤러 요소의 상기 외부 주변부에 걸쳐서 구성된 기하학적 특징부를 포함하고, 상기 복수의 롤러 요소들은 적층된 롤러 요소들의 상기 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하기 위해 적층되도록 형성되고,
    상기 한 쌍의 롤러들은 닙(nip)을 구성하기 위해 이격 방식으로 평행하게 배치되고, 상기 한 쌍의 롤러들은 상기 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하도록 상기 닙이 금속 시트들을 수용할 수 있게 하기 위해 각각의 축들을 따라 회전가능하며,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 장치.
  16. 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 방법으로서,
    닙을 구성하기 위해 이격 방식으로 한 쌍의 롤러들을 배열하는 단계로서, 상기 한 쌍의 롤러들은 상기 롤러들의 각각의 축들을 따라 회전가능하고, 각각의 롤러는
    외부 주변부를 각각 한정하는 복수의 롤러 요소들을 포함하고, 각각의 롤러 요소는 상기 롤러 요소의 상기 외부 주변부에 걸쳐서 구성된 기하학적 특징부를 포함하고, 상기 복수의 롤러 요소들은 적층된 롤러 요소들의 상기 기하학적 특징부에 대응하는 원주방향 표면을 갖는 상기 롤러를 구성하기 위해 적층되도록 형성되는, 상기 배열 단계; 및
    상기 한 쌍의 롤러들의 원주방향 표면에 대응하는 상기 열전달 요소들을 형성하기 위하여 상기 한 쌍의 롤러들의 닙으로부터 금속 시트들을 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 롤러 요소들의 각각의 상기 기하학적 특징부는 적어도 상기 롤러 요소들의 각각의 원주방향 주변부상에 위치된 제 1 기하학적 특징부의 제 1 부분 및 제 2 기하학적 특징부의 제 2 부분을 가져서, 상기 적층된 롤러 요소들의 상기 원주방향 표면은 적어도 상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부를 가지고, 상기 제 1 기하학적 특징부는 상기 제 2 기하학적 특징부와는 다른, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 롤러, 롤러 장치 또는 방법을 사용함으로써 얻어진 열전달 요소.
  18. 제 8 항 내지 제 10 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부 각각은 파형, 주름, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중의 하나를 포함하는, 롤러를 형성하기 위한 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부 각각은 파형, 주름, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중의 하나를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 롤러 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 기하학적 특징부 및 상기 제 2 기하학적 특징부 각각은 파형, 주름, 노치, 리브, 탭, 잔주름 및 물결 형상들 중의 하나를 포함하는, 열교환기들의 열전달 요소들을 형성하기 위한 방법.
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