KR102477287B1 - 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법 및 이에 의해 제조된 엘보관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘보관 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하고, 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 확관하여 수직 플랜지를 형선한 상태에서 수직 플랜지가 형성된 파이프를 밴딩기의 맨드릴에 삽입한 상태에서 금형에 형성된 수직 플랜지홈에 수직 플랜지를 결합한 상태에서 금형을 회전시키면서 엘보관이 형성되도록 한 다음, 금형에 배출후 수직 플랜지를 제거한 다음 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하여 엘보관을 제조함으로써 제조 공정이 간단하고, 재료 손실을 최소화시켜 제조 단가를 상대적으로 낮추도록 하는 플랜지를 이용한 엘보관 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법 및 이에 의해 제조된 엘보관{ELBOW MANUFACTURING METHOD FOR USING FLANGE AND ELBOW MANUFACTURED BY THEREOF}

본 발명은 엘보관 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하고, 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 확관하여 수직 플랜지를 형선한 상태에서 수직 플랜지가 형성된 파이프를 밴딩기의 맨드릴에 삽입한 상태에서 금형에 형성된 수직 플랜지홈에 수직 플랜지를 결합한 상태에서 금형을 회전시키면서 엘보관이 형성되도록 한 다음, 금형에 배출후 수직 플랜지를 제거한 다음 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하여 엘보관을 제조함으로써 제조 공정이 간단하고, 재료 손실을 최소화시켜 제조 단가를 상대적으로 낮추도록 하는 플랜지를 이용한 엘보관 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 곡관(pipe bends)은 관(pipe)의 내부를 흐르는 액체 또는 기체와 같은 유체의 흐름방향을 변경시키는 위치에 접속되어 사용되는 관이음 연결구로서, 다양한 각도의 형상으로 성형하기 위하여 관 소재를 절곡시켜 제조된다.

곡관은 사전적 의미로 '팔꿈치 모양으로 굽은 관'이라는 뜻으로, 소위 엘보(elbow)관라고 불리는데, 이러한 엘보관은 사용처에 따라서 양단부가 다양한 형태로 제조될 수 있다.

이러한 엘보관의 제조 방법의 일례로 국내 등록특허 제10-1826985호인 배관 연장 연결용 밴딩 엘보우가 개시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 배관 연장 연결용 밴딩 엘보우는 용접을 수행하지 않고 하나의 배관으로 양 단부에 플랜지부를 형성할 수 있는, 배관 연장 연결용 밴딩 엘보우에 있어서, 엘보우는 (a) 배관을 측면의 형태가 사다리꼴 형태인 것으로 준비하고, 준비된 사다리꼴 형태의 배관을 곡관 변경하여 엘보우로 성형하며, 성형된 엘보우에 열처리를 진행한 후, 식힌 엘보우의 양 단부를 면취하고, 면취된 엘보우의 양 단부에 프레스를 가하여 플랜지부를 형성하며, 플랜지부가 형성된 뒤 쇼트작업, 산 세정작업 및 건조작업을 수행하는 과정으로 성형되고, (b) 이의 단부의 내부면에 상기 단부를 초과하여 노출되도록 구성된 결합판을 포함하되, 상기 결합판의 엘보우 외측 방향의 일면에는 '^'의 형태로 배열된 돌기가 형성되고, 배열된 돌기 중 결합판이 포함된 엘보우의 단부에서 가장 멀게 위치한 돌기는 다른 돌기들보다 크게 형성되며, 상기 결합판이 포함된 단부의 반대 단부 내면 일측 중 큰 돌기의 위치에 대응되는 위치에는 홈부가 형성되고, (a-1) 사다리꼴 형태의 배관은, 상측과 하측을 기준으로 어느 한측이 다른 한측보다 길게 형성되며, 어느 한측이 다른 한측보다 길게 형성되는 배관의 양단 중 어느 일단의 경사(a)와 다른 일단 경사(b)의 길이비율은 2 : 1이되, (a-2) 상기 플랜지부의 형성은, 배관의 상, 하측 단부 길이비율이 서로 다르기 때문에 길이비율이 긴 일단을 본래 프레스를 수행할 힘보다 약한 압력으로 프레스를 수행하고, 상기 일단과 다른 일단에 본래 인가하려던 압력으로 프레스를 수행하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 이러한 종래의 배관 연장 연결용 밴딩 엘보우는 제조 과정이 복잡하여 제조 단가가 상승되고, 파이프를 엘보관의 길이보다 실제 더 길게 제작하기 때문에 재료 손실로 인해 제조 단가가 상승되는 문제점이 있다.

국내 등록특허 제10-1826985호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하고, 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 확관하여 수직 플랜지를 형선한 상태에서 수직 플랜지가 형성된 파이프를 밴딩기의 맨드릴에 삽입한 상태에서 금형에 형성된 수직 플랜지홈에 수직 플랜지를 결합한 상태에서 금형을 회전시키면서 엘보관이 형성되도록 한 다음, 금형에 배출후 수직 플랜지를 제거한 다음 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하여 엘보관을 제조함으로써 제조 공정이 간단하고, 재료 손실을 최소화시켜 제조 단가를 상대적으로 낮추도록 하는 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법 및 이에 의해 제조된 엘보관을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하는 파이프 절단 공정과; 상기 파이프를 프레스로 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 확관하여 플랜지를 형성하는 플랜지 형성 공정과; 밴딩기의 회전금형에 형성된 수직 플랜지홈에 상기 파이프의 플랜지를 결합한 후 상기 회전금형을 회전시켜 엘보관을 형성하는 엘보관 형성 공정; 및 상기 엘보관의 플랜지를 절단하는 플랜지 절단 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법은 상기 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하는 볼트 플랜지 결합 공정을 더 포함한다.

여기에서 또한, 상기 플랜지 형성 공정은 상기 파이프를 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 1차 확관하여 경사 플랜지를 형성하는 경사 플랜지 형성 공정과; 상기 파이프를 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 경사 플랜지를 2차 확관하여 수직 플랜지를 형성하는 수직 플랜지 형성 공정으로 이루어진다.

여기에서 또, 상기 엘보관 형성 공정은 상기 회전금형의 측면에 위치한 고정금형과 상기 회전금형을 개방한 상태에서 상기 밴딩기의 맨드릴을 상기 고정금형 내부로 전진시켜 상기 맨드릴에 상기 플랜지가 형성된 파이프를 삽입한 다음, 상기 수직 플랜지홈에 상기 수직 플랜지를 결합한 후 상기 회전금형과 고정금형을 닫은 상태에서 회전축으로 회전시키면서 회전축에 형성된 곡선홈을 따라 엘보관을 형성한다.

여기에서 또, 상기 회전금형은 상기 회전축에 고정되는 제 1회전금형과; 상기 회전축의 전방에서 전후로 슬라이딩되면서 상기 제 1회전금형과 치합되는 제 2회전금형으로 이루어진다.

여기에서 또, 상기 고정금형은 상기 회전축의 제 1회전금형의 측면에 동일 선상으로 설치되는 제 1고정금형과; 상기 제 1고정금형의 전방에서 전후좌우로 슬라이딩되면서 상기 제 1고정금형과 치합되는 제 2고정금형으로 이루어진다.

여기에서 또, 상기 제 2고정금형은 상기 회전축의 회전시 상기 파이프가 걸리는 것을 방지하도록 측면으로 슬라이딩된다.

여기에서 또, 상기 맨드릴은 상기 파이프의 밴딩에 따라 단부에 설치된 복수의 롤러가 절곡된다.

본 발명의 다른 특징은,

상기의 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 의해 제조된 엘보관을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법 및 이에 의해 제조된 엘보관에 따르면, 일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하고, 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 수직면을 확관하여 수직 플랜지를 형선한 상태에서 수직 플랜지가 형성된 파이프를 밴딩기의 맨드릴에 삽입한 상태에서 금형에 형성된 수직 플랜지홈에 수직 플랜지를 결합한 상태에서 금형을 회전시키면서 엘보관이 형성되도록 한 다음, 금형에 배출후 수직 플랜지를 제거한 다음 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하여 엘보관을 제조함으로써 제조 공정이 간단하고, 재료 손실을 최소화시켜 제조 단가를 상대적으로 낮출 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 배관 연장 연결용 밴딩 엘보우의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 적용된 파이프의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 적용된 밴딩기의 구성을 개략적으로 나타낸 개요도이다.
도 6은 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법의 공정을 구체적으로 설명하기 위한 설명도이다.

이하, 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 적용된 파이프의 구성을 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 적용된 밴딩기의 구성을 개략적으로 나타낸 개요도이며, 도 6은 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법의 공정을 구체적으로 설명하기 위한 설명도이다.

도 3 내지 도 5d를 참조하면, 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법은 파이프 절단 공정(S10)과, 플랜지 형성 공정(S20)과, 엘보관 형성 공정(S30) 및 플랜지 절단 공정(S40)으로 이루어진다.

《파이프 절단 공정-S10》

먼저, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 원형 파이프를 일정 길이로 절단하는 데, 파이프(10) 일단에 경사면(11)이 형성되도록 절단하고, 타단에 수직면(13)이 형성되도록 절단한다. 이때, 파이프(10)의 길이는 플랜지(20)의 형성 부분과 수직면의 절단을 위해 엘보관(L)의 설계 길이보다 더 길게 형성되는 것이 바람직하다.

《플랜지 형성 공정-S20》

그리고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 파이프(10)를 프레스(미도시)로 고정한 상태에서 가압 실린더(미도시)를 파이프(10)의 수직면(13)에 삽입하여 1차 확관하여 경사 플랜지(21)를 형성한다. 이때, 경사 플랜지(21)의 각도는 30~45°의 각도로 형성되는 것이 바람직하다.

경사 플랜지(21)의 형성이 완료되면, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 다시 파이프(10)를 프레스로 고정한 상태에서 가압 실린더로 경사 플랜지(21)를 2차 확관하여 수직 플랜지(23)를 형성한다. 이때, 경사 플랜지(21)와 수직 플랜지(23)를 각각 형성하는 이유는 한 번에 큰 압력으로 수직으로 확관하면 확관 부위의 파손이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위함이다.

《엘보관 형성 공정-S30》

계속해서, 플랜지(20), 즉 수직 플랜지(23)가 형성된 파이프(10)를 프레스에서 제거한 다음 밴딩기(30)에 결합하여 엘보관(L)을 제작한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 밴딩기(30)는 회전축(31)과, 회전금형(33)과, 고정금형(35) 및 맨드릴(37)로 구성된다.

회전축(31)은 곡선홈(31a)이 형성되고, 회전금형(33)을 회전시킨다.

회전금형(33)은 회전축(31)에 고정되는 제 1회전금형(33a)과, 회전축(31)의 전방에서 전후로 슬라이딩되면서 제 1회전금형(33a)과 치합되는 제 2회전금형(33b)으로 이루어진다. 이때, 회전금형(33)에는 파이프(10)가 삽입되는 제 1파이프홈(33c)이 형성되고, 제 1파이프홈(33c)에는 수직 플랜지홈(33d)이 형성된다.

고정금형(35)은 회전축(31)에 고정된 제 1회전금형(33a)의 측면에 동일 선상으로 설치되는 제 1고정금형(35a)과, 제 1고정금형(35a)의 전방에서 전후좌우로 슬라이딩되면서 제 1고정금형(35a)과 치합되는 제 2고정금형(35b)으로 이루어진다. 이때, 제 2고정금형(35b)은 회전축(31)의 회전시 파이프(10)가 걸리는 것을 방지하도록 전방으로 슬라이딩되고, 고정금형(35) 내부에는 파이프(10)가 삽입되는 제 2파이프홈(35c)이 형성된다.

맨드릴(37)은 파이프(10)가 단부에 결합되어 회전금형(33)과, 고정금형(35) 내부에 위치하도록 회전금형(33)과, 고정금형(35) 내부로 전후진된다. 이때, 맨드릴(27)은 파이프(10)의 밴딩에 따라 단부에 설치된 복수의 롤러(37a)가 절곡된다.

그리고, 밴딩기(30)를 이용한 제작 과정은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 회전금형(33)의 제 1회전금형(33b)과 고정금형(35)의 제 2고정금형(35b)을 후진시켜 각각 개방한 상태에서, 도 5의 (b) 도시된 바와 같이 맨드릴(37)을 제 1고정금형(35b) 내부로 전진시켜 맨드릴(37)에 수직 플랜지(23)가 형성된 파이프(10)를 삽입한다.

그런 다음, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 회전금형(33)의 수직 플랜지홈(33d)에 파이프(10)의 수직 플랜지(23)를 결합하여 고정시킨 다음, 회전금형(33)과 고정금형(35)을 닫은 상태에서 회전축(31)으로 회전시키면서 회전축(31)에 형성된 곡선홈(31a)을 따라 엘보관(L)을 형성한다. 즉, 파이프(10)의 수직 플랜지(23)를 회전금형(33)의 수직 플랜지홈(33d)에 고정시킨 상태에서 회전금형(33)을 회전시키면 파이프(10)가 인장되면서 원하는 길이의 엘보관(L)을 제작할 수 있다.

이후, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 회전금형(33)의 제 1회전금형(33b)과 고정금형(35)의 제 2고정금형(35b)을 후진시켜 각각 개방한 상태에서, 엘보관(L)을 배출하고, 원위치로 복귀시킨다.

《플랜지 절단 공정-S40》

마지막으로 엘보관(L)의 수직 플랜지(23)를 컷팅기(미도시)를 이용하여 수직으로 절단한다. 이때, 밴딩에 의해 수직면(13)이 수직을 이루지 못하는 경우 수직면(13)도 수직으로 절단할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법은 엘보관(L)을 제작한 다음 엘보관(L)을 그대로 제작하거나 엘보관(L) 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하여 제작할 수도 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 파이프 11 : 경사면
13 : 수직면 20 : 플랜지
21 : 경사 플랜지 23 : 수직 플랜지
30 : 밴딩기 31 : 회전축
33 : 회전금형 35 : 고정금형
37 : 맨드릴

Claims (9)

1. 일단에는 경사면이 형성되고, 타단에는 수직면이 형성되도록 파이프를 일정 길이로 절단하되, 플랜지의 형성 부분과 수직면의 절단을 위해 엘보관의 설계 길이보다 더 길게 절단하는 파이프 절단 공정과;
   상기 파이프를 프레스로 고정한 상태에서 한 번에 큰 압력으로 수직으로 확관시 확관 부위의 파손되는 것을 방지하도록 가압 실린더로 수직면을 1차 확관하여 30~45°의 각도로 경사 플랜지를 형성하고, 상기 파이프를 프레스로 파이프를 고정한 상태에서 가압 실린더로 경사 플랜지를 2차 확관하여 수직 플랜지를 형성하는 플랜지 형성 공정과;
   밴딩기의 회전금형에 형성된 수직 플랜지홈에 상기 파이프의 수직 플랜지를 결합한 후 상기 회전금형을 회전시켜 엘보관을 형성하되, 상기 회전금형의 측면에 위치한 고정금형과 상기 회전금형을 개방한 상태에서 상기 밴딩기의 맨드릴을 상기 고정금형 내부로 전진시켜 상기 맨드릴에 상기 수직 플랜지가 형성된 파이프를 삽입한 다음, 상기 수직 플랜지홈에 상기 수직 플랜지를 결합한 후 상기 회전금형과 고정금형을 닫은 상태에서 회전축으로 회전시키면서 상기 회전축에 형성된 곡선홈을 따라 엘보관을 형성하는 엘보관 형성 공정과;
   상기 엘보관의 플랜지를 절단하는 플랜지 절단 공정; 및
   상기 엘보관 양단에 볼트 플랜지를 용접 결합하는 볼트 플랜지 결합 공정으로 이루어지며,
   상기 밴딩기는,
   상기 곡선홈이 형성되는 상기 회전축과;
   상기 회전축에 고정되어 회전되는 제 1회전금형과, 상기 회전축의 전방에서 전후로 슬라이딩되면서 상기 제 1회전금형과 치합되는 제 2회전금형으로 구성되고, 상기 파이프가 삽입되는 제 1파이프홈이 형성되고, 상기 제 1파이프홈에는 상기 수직 플랜지홈이 형성되는 상기 회전 금형과;
   상기 회전축에 고정된 상기 제 1회전금형의 측면에 동일 선상으로 설치되는 제 1고정금형과, 상기 제 1고정금형의 전방에서 전후좌우로 슬라이딩되면서 상기 제 1고정금형과 치합되는 제 2고정금형으로 구성되고, 상기 제 2고정금형이 상기 회전축의 회전시 상기 파이프가 걸리는 것을 방지하도록 전방으로 슬라이딩되고, 내부에는 상기 파이프가 삽입되는 제 2파이프홈이 형성되는 상기 고정 금형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법.
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9. 제 1 항의 플랜지를 이용한 엘보관 제조 방법에 의해 제조된 엘보관.

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