KR101981541B1 - 각형 벨로우즈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스공정 없이 신축성을 확보하기 위한 주름, 즉 리플을 형성할수 있는 각형 벨로우즈 제조방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 평판형으로 형성된 복수의 모재를 소정 간격으로 배열시키는 모재배열단계, 상기 복수의 모재가 지그재그 형태를 이루도록 회전시키는 모재회전단계, 접촉되지 않은 상기 복수의 모재의 단부 사이에 형성된 간극으로 스페이서를 삽입하는 스페이서 삽입단계, 상기 복수의 모재의 접촉된 부위를 접합하는 모재접합단계, 상기 간극 사이에 개재된 스페이서를 제거하는 스페이서 제거단계, 상기 스페이서가 제거된 복수의 모재에 리플이 형성되도록 인장시키는 인장단계를 포함하는 것을 기술적 사상으로 한다.
따라서, 본 발명은 리플을 형성하는 별도의 프레스공정 없이 모재에 리플을 형성하므로 제조 원가를 절감하는 동시에 작업공수를 간소화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

Description

각형 벨로우즈 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING BELLOWS}

본 발명은 각형 벨로우즈 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신축성을 확보하기 위한 주름을 프레스공정 없이 형성할 수 있는 각형 벨로우즈 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 벨로우즈(bellows)는 유연성을 갖는 배관요소로서, 이러한 벨로우즈는 고속 회전체서 메카니컬 실(mechanical seal) 같은 밀봉 수단으로 사용되고 건축에서는 도량의 익스펜션 조인트(expansion joint)로 사용되는 등 다양한 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.

여기서, 익스펜션 조인트의 산 부분은 배관시스템에서 열에 의한 신축이 발생할 때 이를 흡수할 수 있도록 유연하게 작용하며, 산의 수는 벨로우즈가 흡수해야 하는 변위량이나 변위가 작용할 경우 발생하는 신축 반력의 제한에 의해 결정된다.

그리고 벨로우즈는 배관의 사용 및 설계 압력에 견딜 수 있도록 충분한 강성을 유지하는 동시에 배관의 변위를 흡수할 수 있도록 유연해야 한다. 배관 압력에 의해 발생되는 추력은 벨로우즈 이외의 다른 요소에 의해 지지되어야 하는데, 이러한 요소는 배관 시스템의 공정이나 타이로드, 힌지 또는 짐발 등 제품에 부착되어 추력을 흡수하는 구성품도 있다.

또한, 벨로우즈에 의한 추력은 벨로우즈의 유효 단면적과 배관 압력의 곱에 의하여 계산된다. 벨로우즈의 흡수변위는 크게 측방향 변위(Axial Movement)와 축직각 변위(Lateral Movement) 및 각 변위(Angular Movement)로 대별된다.

일반적으로 벨로우즈는 금속 소재로 이루어진 판재를 제관(製管)한 후 다양한 성형 방식에 따라 성형되는데, 수압이나 유압을 이용한 액압 성형방식, 금속 소재의 내외측에 롤을 교차시켜서 점진적으로 산을 형성하는 롤 성형방식, 금속 소재 내측에 도우넛 모양의 고무나 우레탄을 삽입한 후 축방향으로 압축하는 고무 성형방식, 금속 소재를 프레스 가공하여 각형 벨로우즈를 성형하는 프레스 성형방식 등으로 구별된다.

한편, 벨로우즈의 성형에 관련된 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제0333783호(등록일자 1999.09.17) ‘금속재 벨로우즈관의 제조방법 및 이를 이용한 금속재 벨로우즈관’, 대한민국 공개특허 제2001-0028044호(공개일자 2001.04.06) ‘금속재 벨로우즈관의 제조장치’, 대한민국 공개특허 제2000-0063286호(공개일자 2000.11.06) ‘부식방지를 위한 용접형 벨로우즈의 제조방법과 그 지그’ 및 대한민국 공개특허 제2005-0003949호 ‘벨로우즈 제조용 칠링 및 이를 이용한 벨로우즈 제조방법’ 등이 개시되어 있다.

상기와 같이 개시된 선행기술들은 도 8에 도시된 바와 같이 벨로우즈의 신축성을 확보하기 위하여 모재인 금속 판재에 주름, 즉 리플(ripple, R1)을 형성하는 프레스공정(press process)이 필요한 기술적 공통성을 가지고 있다.

그러나, 상술한 프레스공정은 반드시 금형(金型)을 필요로 하기 때문에 제조 원가의 상승으로 이어질 뿐만 아니라 작업공수의 증가로 이어지는 등의 문제점이 있었다.

(선행기술 0001) 대한민국 등록특허 제0333783호(등록일자 1999.09.17) (선행기술 0002) 대한민국 공개특허 제2001-0028044호(공개일자 2001.04.06) (선행기술 0003) 대한민국 공개특허 제2000-0063286호(공개일자 2000.11.06) (선행기술 0004) 대한민국 공개특허 제2005-0003949호

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 리플을 형성하는 프레스공정 없이 신축성을 확보할 수 있는 각형 벨로우즈 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 각형 벨로우즈 제조방법에 있어서, 평판형으로 형성된 복수의 모재를 소정 간격으로 배열시키는 모재배열단계, 상기 복수의 모재가 지그재그 형태를 이루도록 회전시키는 모재회전단계, 접촉되지 않은 상기 복수의 모재의 단부 사이에 형성된 간극으로 스페이서를 삽입하는 스페이서 삽입단계, 상기 복수의 모재의 접촉된 부위를 접합하는 모재접합단계, 상기 간극 사이에 개재된 스페이서를 제거하는 스페이서 제거단계, 상기 스페이서가 제거된 복수의 모재에 리플이 형성되도록 인장시키는 인장단계를 포함한다.

본 발명에서 상기 스페이서는 상기 간극으로 삽입되어 접촉되는 양측면이 테이퍼로 형성될 수 있다.

본 발명에서 상기 모재접합단계는 상기 복수의 모재가 접촉되는 부분과 인접된 부분에 형성된 용접공간에 용접으로 접합할 수 있다.

본 발명에서 상기 인장단계는 복수의 모재에 소정 곡률로 만곡되는 리플을 형성하도록 인장할 수 있다.

이러한 본 발명은, 리플을 형성하는 별도의 프레스공정 없이 모재에 리플을 형성하므로 제조 원가를 절감하는 동시에 작업공수를 간소화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전체적인 공정의 흐름을 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 모재배열단계를 나타낸 입면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 모재회전단계를 나타낸 입면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 스페이서 삽입단계를 나타낸 입면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 모재접합단계를 나타낸 입면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 스페이서 제거단계를 나타낸 입면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 인장단계를 나타낸 입면도.
도 8은 종래의 벨로우즈를 나타낸 예시도.

이하에서는 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략된다.

본 발명의 각형 벨로우즈 제조방법은, 복수의 모재(M)를 소정 간격으로 배열시키는 모재배열단계(S1), 복수의 모재(M)가 지그재그(zigzag) 형태를 이루도록 회전시키는 모재회전단계(S2), 접촉되지 않은 복수의 모재(M)의 단부 사이에 형성된 간극(G)으로 스페이서(10)를 삽입하는 스페이서 삽입단계(S3), 복수의 모재(M)의 접촉된 부위를 접합하는 모재접합단계(S4), 간극 사이에 개재된 스페이서(10)를 제거하는 스페이서 제거단계(S5), 스페이서(10)가 제거된 복수의 모재(M)에 리플(R)이 형성되도록 인장시키는 인장단계(S6)를 포함한다.

먼저, 모재(母材, M)는 대략 직사각형으로 형성된 얇은 금속의 판재(板材)로서, 각형 벨로우즈(100)의 용도에 따라 다양한 형상과 크기로 이루어질 수 있다. 모재(M)의 좌우 양측 단부 가장자리에는 접합부가 도 2의 Z축 방향으로 길게 구비되어 용접에 의해 지그재그 형태로 연결된다.

모재배열단계(S1)는 복수의 모재(M)를 소정 간격으로 배열시키는 단계로서, 이러한 모재배열단계는 도 2에 도시된 바와 같이 작업자가 복수의 모재(M)를 Y축 방향으로 소정 간격에 따라 벌려서 배치한다.

모재회전단계(S2)는 복수의 모재(M)가 지그재그 형태를 이루도록 회전시키는 단계로서, 이러한 모재회전단계(S2)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 모재(M)를 하나씩 번갈아 교호로 회전시켜서 이웃하는 모재(M)의 단부와 단부가 접촉되게 배치한다.

도 3을 참조하여 부연하면, 어느 한 모재(M1)의 저면 좌측 단부는 이웃하는 다른 모재(M2)의 상면 좌측 단부와 접촉되고, 어느 한 모재(M1)의 저면 우측 단부와 이웃하는 다른 모재(M2)의 상면 우측 단부 사이에 간극(G)을 형성하므로, 모재(M)의 일측 단부는 이웃하는 다른 모재(M)와 접촉되고 타측 단부는 개방되는 지그재그 형태를 이루게 된다.

도 3의 상부 중앙에 일점쇄선으로 도시된 원의 내부에는 어느 한 모재(M1)와 이웃하는 다른 모재(M2)의 접촉되는 부분을 확대하여 나타내었다. 이 확대도를 참조하면, 어느 한 모재(M1)와 이웃하는 다른 모재(M2)의 접촉되는 부분과 인접된 부분에는 용접공간(1)이 형성되어 후술하는 모재접합단계(S4)에서 용접이 이루어지는 접합면(2)을 확보하게 된다.

스페이서 삽입단계(S3)는 복수의 모재(M) 사이에 형성된 간극(G)으로 스페이서(10)를 삽입하는 단계로서, 이러한 스페이서 삽입단계(S3)는 도 4에 도시된 바와 같이 형성된 스페이서(10)를 좌우 양측에 형성된 간극(G)으로 삽입하여 공간을 확보하게 된다.

도 4의 상부 중앙에 일점쇄선으로 도시된 원의 내부에는 스페이서(10)를 확대하여 나타내었다. 스페이서(10)는 모재(M)의 Z축(도 2 참조) 길이에 부합되도록 길게 형성되고, 상면과 하면은 내측으로 경사지는 테이퍼(11)로 형성된다. 스페이서(10)의 삽입으로 확보된 공간은 후술하는 인장단계(S6)에서 리플(R)의 형성을 도모하는 동시에 후술하는 모재접합단계(S4)에서 용접 부위가 주변으로 확산되지 않도록 방지하는 역할을 겸한다.

모재접합단계(S4)는 지그재그 형태로 접촉된 복수의 모재(M)를 용접(鎔接)으로 접합시키는 단계로서, 이러한 모재접합단계(S4)는 도 5에 도시된 바와 같이 접합면(2) 사이에 형성된 용접공간(1)으로 용접봉(W)을 넣어서 지그재그 형태로 접촉된 복수의 모재(M)를 용접으로 접합시켜서 견고히 연결한다.

스페이서 제거단계(S5)는 용접으로 접합된 복수의 모재(M)에서 스페이서(10)를 제거하는 단계로서, 이러한 스페이서 제거단계(S5)는 도 6에 도시된 바와 같이 복수의 모재(M) 사이에 형성된 간극(G)에서 스페이서(10)를 화살표 방향으로 당겨서 제거한다.

스페이서(10)의 제거로 인하여 모재(M)의 접합면(2)의 반대쪽 면의 단부 가장자리에는 평평한 페이스 플랫이 형성된다.

인장단계(S6)는 용접으로 접합된 복수의 모재(M)를 인장시켜서 리플(R)이 형성된 각형 벨로우즈(100)를 완성하는 단계로서, 이러한 인장단계(S6)는 도 7에 도시된 바와 같이 스페이서(10)가 제거된 복수의 모재(M)를 정렬시킨 상태에서 화살표 방향으로 당기면서 벌려주어 Y축 방향으로 늘리는 것이다.

인장단계(S6)로 인장된 복수의 모재(M)는 도 7에 도시된 바와 같이 완만히 만곡된 리플(R), 즉 주름을 형성하게 된다. 이 리플(R1)은 도 8에 도시된 바와 같이 굴곡이 심하도록 프레스가공되어 큰 진동을 흡수하는 종래의 리플과 다르게, 소정 곡률로 완만히 연속되게 만곡되는 점에 있어서 차별화된 특징이 있다. 즉, 본 발명의 인장단계(S6)로 형성된 리플(R, R1)은 약간의 진동을 흡수하고 정렬 상태를 맞출 정도의 탄성을 형성하는 점에 있어서 종래의 리플과 다른 차이가 있다.

이에 따라, 본 발명은 종래의 리플을 형성하는 프레스가공의 과정 없이 인장단계(S6)에 의하여 리플(R, R1)을 형성할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전체적인 제조과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 얇은 금속 판재의 모재(M)를 복수로 준비한 후 도 2에서와 같이 소정 간격에 따라 벌여서 배치한다.

이와 같이 배열된 복수의 모재(M)를 하나씩 번갈아 교호로 회전시켜서 도 3에서와 같이 지그재로 형태를 이루도록 배치한다. 이때, 이웃하는 모재(M)의 양측 단부는 접촉되게 배치하고, 접촉된 일측 단부와 인접된 안쪽 부분에는 미세한 용접공간(1)이 형성되며, 타측 단부는 간극(G)을 형성하게 된다.

상기와 같이 배치된 모재(M)의 간극(G)으로 스페이서(10)를 삽입하여 복수의 모재(M)가 지그재그 형태를 유지하도록 한다.

다음, 모재(M)의 접합면(2) 사이에 형성된 용접공간(1)으로 용접봉(W)을 넣고 용접하여 복수의 모재(M)를 지그재그 형태로 견고히 연결한다. 이때, 용접 시 발생하는 슬래그(slag) 또는 스패터(spatter)는 스페이서(10)에 의하여 다른 부위로 확산되지 않는다.

이어서, 스페이서(10)를 제거하면, 도 6에서와 같이 복수의 모재(M)는 지그재그 형태로 연결된 상태를 유지하게 된다.

마지막으로, 지그재그 형태로 접합된 복수의 모재(M)의 양측 단부를 일렬로 정할시킨 상태에서 외측 방향으로 당기면서 벌려주면, 도 7에서와 같이 소정 곡률로 완만히 만곡된 리플(R)이 형성되도록 인장되어 각형 벨로우즈(100)를 완성하게 된다.

따라서, 본 발명은 별도의 프레스공정 없이 모재(M)에 리플(R, R1)을 형성할 수 있으므로, 제조 원가를 절감하고 작업공수를 간소화할 수 있게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 벨로우즈 제조과정이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

1 : 용접공간 2 : 접합면
R : 리플 4 : 테이퍼
10 : 스페이서 M, M1, M2 : 모재
G : 간극 W : 용접봉

Claims (6)

1. 각형 벨로우즈 제조방법에 있어서,
   평판형으로 형성된 복수의 모재(M)를 소정 간격으로 배열시키는 모재배열단계(S1);
   상기 복수의 모재(M)가 지그재그 형태를 이루도록 회전시켜 접촉된 일측 단부와 인접된 안쪽 부분에는 미세한 용접공간(1)이 형성되며, 타측 단부는 간극(G)이 형성되는 모재회전단계(S2);
   접촉되지 않은 상기 복수의 모재(M)의 단부 사이에 형성된 간극(G)으로 모재(M)와 접촉되는 상면과 하면이 테이퍼(11)로 형성된 스페이서(10)를 삽입하는 스페이서 삽입단계(S3);
   상기 복수의 모재(M)가 접촉된 부위를 접합하는 모재접합단계(S4);
   상기 간극(G) 사이에 개재된 스페이서(10)를 제거하는 스페이서 제거단계(S5)
   상기 스페이서(10)가 제거된 복수의 모재(M)에 소정 곡률로 만곡되는 리플(R)이 형성되도록 인장시키는 인장단계(S6)를 포함하는 각형 벨로우즈 제조방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모재접합단계(S4)는 상기 복수의 모재(M)가 접촉되는 부분과 인접된 부분에 형성된 용접공간에 용접으로 접합하는 것을 특징으로 하는 각형 벨로우즈 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

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