KR102601113B1 - 열교환기용 튜브 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 내부에 장착되는 다수의 열교환기용 튜브들의 입구를 열교환기의 시트에 용접하는 열교환기용 튜브 용접장치에 관한 것이다.
본 발명의 열교환기용 튜브 용접장치(100)는 열교환기용 튜브(A)의 입구에 밀착 지지되는 안내볼(110)과, 상기 안내볼을 관통하여 열교환기용튜브의 내측으로 부식방지용 아르곤가스를 공급하는 가스공급관(120)과, 상기 안내볼에 결합된 지지대(130)와, 상기 지지대의 단부에 설치되어 용접토치(B)를 감싸 고정시키는 타이밴드(140)와, 상기 안내볼에 구비되어 아르곤 가스가 열교환기용 튜의 내측으로 확산되는 것을 막아주는 가스확산방지부재(150)를 포함한다.

Description

열교환기용 튜브 용접장치{Tube welding apparatus for heat exchanger}

본 발명은 열교환기의 내부에 장착되는 다수의 열교환기용 튜브들의 입구를 열교환기의 시트에 용접하는 열교환기용 튜브 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 열교환기 내부에 다수의 열교환기용 튜브들을 병렬로 배관하여 열교환기용 튜브 내측으로는 정수를 통과시키고 각 열교환기용 튜브들 사이에는 폐온수를 순환시켜 정수와 폐온수 간에 열교환이 이루어지도록 구성된다.

이러한 열교환기용 튜브와 열교환기 시트는 이물질의 혼합을 방지하기 위해 일체로 용접한다.

도 1은 종래 열교환기용 튜브 용접작업 상태를 나타내는 도면으로서, 도시된바와 같이, 열교환기의 시트(S)에 열교환기용 튜브(A)를 끼워 넣은 상태에서 용접작업을 수행하게 된다.

이러한 용접작업은 작업자가 용접토치(B)를 들고 열교환기용 튜브(A)의 입구를 따라 가면서 원형으로 균일하게 용접을 하기가 매우 까다롭기 때문에 불균일한 용접면으로 인한 누수가 종종 발생하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국등록특허 제352164호를 통하여 제안된 "열교환기용 튜브의 용접장치"가 알려져 있다.

도 2는 종래 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태단면도로서, 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기용 튜브의 용접장치는 아르곤가스의 공급관(30)이 설치된 본체(10)와, 상기 본체(10)의 전방으로 돌출되게 부착되어 용접 대상의 열교환기용 튜브(A) 내로 끼워지는 맨드릴(20)과, 상기 본체 외주면에 설치된 용접토치(B)로 구성된다.

따라서, 상기 맨드릴(20)을 중심으로 본체를 회전시키게 되면 용접토치(B)가 일정반경으로 회전하면서 열교환기용 튜브(A)의 입구를 정밀하게 용접하게 된다.

그러나 종래의 열교환기용 튜브의 용접장치는 열교환기용 튜브(A)의 입구를 정밀하게 용접할 수 있는 효과는 인정되나, 열교환기용 튜브(A)의 관경 및 용접 조건에 따라 용접토치(B)의 위치를 달리 제작하여야 하는 문제를 가진다.

또한, 종래의 열교환기용 튜브의 용접장치는 용접시 열교환기용 튜브(A)를 고온으로 상승시켜 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 산화막을 형성시키고, 상기 산화막으로 인해 열교환기용 튜브(A)의 부식이 빠르게 진행되는 문제가 발생되고 있는바, 이에 대한 개선이 요구된다.

국내등록특허공보 제10-0352164호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 용접토치의 위치조절이 가능함과 아울러 용접시 열교환기용 튜브가 고온으로 상승하면서 열교환기용 튜브 내주면에 산화막이 형성되어 추후 열교환기용 튜브가 빠르게 부식되는 현상을 방지할 수 있는 열교환기용 튜브 용접장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 열교환기용 튜브 용접장치는 열교환기용 튜브의 입구에 밀착 지지되는 안내볼과, 상기 안내볼을 관통하여 열교환기용 튜브의 내측으로 부식방지용 아르곤가스를 공급하는 가스공급관과, 상기 안내볼에 결합된 지지대와, 상기 지지대의 단부에 설치되어 용접토치를 감싸 고정시키는 타이밴드와, 상기 안내볼에 구비되어 아르곤 가스가 열교환기용 튜브 내측으로 확산되는 것을 막아주는 가스확산방지부재를 포함한다.

또한, 상기 지지대는 자체 탄성을 갖도록 나선관으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 가스확산방지부재는 상기 안내볼의 단부에 부착된 이격부재와, 상기 이격부재의 단부에 설치된 세라믹몸체와, 열교환기용 튜브의 내주면에 밀착되도록 상기 세라믹몸체를 감싸는 내열테이프를 구비할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 열교환기용 튜브 용접장치는 열교환기용 튜브의 입구에 밀착 지지되는 안내볼과, 상기 안내볼에 결합된 지지대와, 상기 지지대의 단부에 설치되어 용접토치를 감싸 고정시키는 타이밴드를 구비하고 있기 때문에 종래와는 달리, 열교환기용 튜브의 관경이나 용접 조건에 따라 다르게 적용되는 용접토치의 종류에 상관없이 항상 용접지점으로부터 일정거리 및 일정각도 떨어진 정규위치에 위치하도록 용접토치의 자세조정 및 위치조절을 쉽고 자유롭게 수행할 수 있게 되는 동시에 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 안내볼에 가스확산방지부재가 구비되어 있기 때문에 용접시 열교환기용 튜브 내부로 투입되는 아르곤 가스가 열교환기용 튜브 내측으로 확산되지 않게 되므로 열교환기용 튜브 내주면에 산화막이 형성되는 것이 방지되면서 부식이 진행되는 것을 막을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 열교환기용 튜브 용접작업 상태를 나타내는 도면.
도 2는 종래 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태단면도.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태단면도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치의 사용상태단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 용접장치(100)는 열교환기용 튜브(A)의 입구에 지지되는 안내볼(110)과, 상기 안내볼(110)에 결합된 가스공급관(120)과, 상기 안내볼(110)에 결합된 지지대(130)와, 상기 지지대(130)에 결합된 타이밴드(140)와, 상기 안내볼(110)에 구비된 가스확산방지부재(150)를 포함한다.

상기 안내볼(110)은 열교환기용 튜브(A)의 입구에 밀착 지지되도록 열교환기용 튜브(A)의 직경보다 큰 직경을 가진다.

상기 안내볼(110)은 용접과정에서 발생되는 열기에 변형 및 손상을 입지 않도록 세라믹과 같은 내열성 소재로 제작된다.

상기 가스공급관(120)은 안내볼(110)을 관통하여 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 부식방지용 아르곤가스를 공급한다.

아르곤가스는 용접시 열교환기용 튜브(A)의 내측면으로 공급되어 용접시 발생되는 고열에 의하여 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 산화막이 형성되는 것을 막아 열교환기용 튜브(A)의 내주면이 부식되는 현상을 방지해 준다.

이를 위하여, 상기 안내볼(110)에는 가스공급관(120)이 통과하는 관통공(111)이 형성된다.

상기 가스공급관(120)은 아르곤가스가 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 원활하게 발산되도록 단부가 안내볼(110)의 외측으로 돌출되게 설치된다.

한편, 상기 가스공급관(120)은 단일로 형성될 수도 있고 분할 구성될 수도 있다.

도시되지는 않았으나, 상기 가스공급관(120)이 분할 구성되는 경우, 분할된 일측몸체는 열교환기용 튜브(A)의 외측에 위치하는 안내볼(110)의 관통공(111) 일측단에 결합되고 분할된 타측몸체는 열교환기용 튜브(A)의 내측에 위치하는 안내볼(110)의 관통공(111) 타측단에 착탈가능하게 결합되도록 구성된다.

상기 안내볼(110)과 가스공급관(120)의 분할된 타측몸체는 나선 결합을 통해 착탈 가능하게 결합될 수 있으나, 이에 국한될 필요는 없고 다양한 방법을 통해 결합이 가능하다.

이와 같이, 상기 가스공급관(120)이 분할 구성되면, 용접과정에서 발생되는 열기로 인하여 열교환기용 튜브(A)의 내측에 위치하는 가스공급관(120)의 타측몸체가 손상되는 경우에 분할된 타측몸체만 안내볼(110)로부터 탈거하여 교체해 주면 되므로 정비성이 용이해짐과 동시에 유지관리 비용을 절감할 수 있게 된다.

상기 지지대(130)는 상기 안내볼(110)에 결합된 부재로서, 단부에는 타이밴드(140)가 결합된다.

상기 지지대(130)는 타이밴드(140)에 고정되는 용접토치(B)와 열교환기용 튜브(A)의 입구 및 안내볼(110)과의 거리를 일정하게 유지시켜 주게 된다.

한편, 상기 지지대(130)는 자체 탄성을 갖도록 나선관 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 지지대(130)가 자체 탄성을 갖게 되면, 용접시 열교환용 튜브(A) 마다 미세하게 달라지는 용접위치의 변화에 따라 작업자가 용접작업 도중에 용접토치(B)의 위치를 미세 조정할 수 있게 되므로 용접품질을 크게 향상시킬 수 있다.

상기 타이밴드(140)는 지지대(130)의 단부에 설치되어 용접토치(B)를 감싸 고정시킨다.

상기 타이밴드(140)는 용접토치(B)를 감싸는 금속소재의 스트랩부(141)와, 스트랩부(141)를 고정시켜 주는 결속부(142)로 구성된다.

이와 같이 구성된 타이밴드(140)는 용접토치(B)의 둘레를 스트랩부(141)로 감싼 후에 결속부(142)를 이용하여 단단히 조여서 고정하므로 열교환기용 튜브(A)의 관경이나 용접 조건에 따라 다르게 적용되는 용접토치(B)의 종류에 상관없이 항상 용접토치(B)를 용접지점으로부터 일정거리 및 일정각도 떨어진 정규위치에 위치하도록 자세조정 및 위치조절이 자유롭고 쉽게 이루어지는 동시에 견고하게 고정시킬 수 있다.

상기 가스확산방지부재(150)는 열교환기용 튜브(A)의 내측에 삽입되어 가스공급관(120)을 통하여 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 공급되는 아르곤 가스가 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 확산되는 것을 막아준다.

이 경우, 상기 가스확산방지부재(150)는 안내볼(110)의 단부에 부착된 이격부재(151)와, 상기 이격부재(151)의 단부에 설치된 세라믹몸체(152)와, 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 밀착되도록 상기 세라믹몸체(152)를 감싸는 내열테이프(153)를 구비할 수 있다. 이때, 세라믹몸체(152)는 가스공급관(120) 내부에 삽입될 수 있는 직경의 원기둥 형상으로 구성되어 내열테이프(153)가 감길 수 있는 면적을 제공해주는 것은 자명하다.

상기 이격부재(151)로 인하여 가스공급관(120)의 단부와 세라믹 몸체(152) 사이에 이격공간부가 형성되면서 가스공급관(120)으로부터 아르곤가스가 원활하게 배출되며, 배출된 아르곤가스는 열교환기용 튜브(A)의 내부로 골고루 확산된다.

상기 내열테이프(153)는 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 밀착되도록 열교환기용 튜브(A)의 직경에 대응되는 직경에 이를 때까지 세라믹몸체(152)의 외측으로 여러번 감겨진다.

이와 같이 구성된 내열테이프(153)는 용접 작업시 아르곤가스가 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 빠르게 확산되는 것을 최대한 늦추어 준다.

상기 이격부재(151)는 코일스프링이 적당하다. 이 경우, 안내볼(110)의 타측단으로 돌출되는 가스공급관(120)의 단부를 코일스프링의 내측에 배치함으로써 상호간에 간섭되는 현상을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 가스확산방지부재(150)의 위치가 탄력적으로 변화되므로 가스확산방지부재(150)를 열교환기용 튜브(A)의 내부에 용이하게 삽입시킬 수 있게 되고, 용접작업시에는 안내볼(110)의 위치변화에 상관없이 열교환기용 튜브(A) 내부에서 안정된 삽입상태를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 가스확산방지부재(150)로 인하여 가스공급관(120)을 통해 교환기용 튜브(A) 내부로 공급되는 아르곤가스가 열교환기용 튜브(A)의 내부로 확산되지 않고 용접부위에 구속되므로 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 산화막이 형성되는 것을 효과적으로 막아줄 수 있게 된다.

아울러, 가스공급관(120)을 통해 교환기용 튜브(A) 내부로 공급되는 아르곤가스는 안내볼(110)에 의하여 열교환기용 튜브(A)의 입구가 밀폐된 상태이므로 작업자가 아르곤가스를 흡입하는 상황이 발생하지 않게 됨으로 작업자의 안정성 충분히 확보할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 열교환기용 튜브 용접장치(100)는 열교환기용 튜브(A)의 입구에 가스확산방지부재(150)를 삽입한 상태로 안내볼(110)을 밀착시킨 다음 타이밴드(140)에 용접토치(B)를 결속시켜 사용한다.

이때, 용접토치(B)의 단부에 구비된 용접토치가 용접지점에 정확하게 위치하도록 타이밴드(140)를 결속시키기 전에 용접토치(B)의 위치와 각도를 정밀하게 조절한다.

이 상태에서 가스공급관(120)으로 아르곤가스를 열교환기용 튜브(A)의 내측으로 공급함과 동시에 용접토치(B)를 동작시켜 용접을 개시한다. 그리고, 안내볼(110)을 중심으로 용접토치(B)를 천천히 회전시킨다.

용접토치(B)를 회전시키면, 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 밀착된 내열테이프(153)를 중심으로 용접토치(B)가 일정반경으로 회전을 하면서 열교환기용 튜브(A)의 입구를 열교환기의 시트(S)에 정밀하고 균일하게 용접하게 된다.

한편, 가스공급관(120)을 통해 열교환기용 튜브(A) 내부로 공급되는 아르곤가스는 가스확산방지부재(150)에 의하여 열교환기용 튜브(A)의 내부로 확산되지 않고 용접부위에 지속적으로 머물게 되므로, 열교환기용 튜브(A)의 내주면에 산화막이 형성되는 것을 효과적으로 방지하여 열교환기용 튜브(A)가 부식되는 것을 확실하게 막을 수 있게 된다.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

100...열교환기용 튜브 용접장치
110...안내볼
120...가스공급관
130...지지대
140...타이밴드
150...가스확산방지부재
151...이격부재
152...세라믹몸체
153...내열테이프
A...열교환기용 튜브
B...용접토치

Claims (3)

1. 용접대상이 되는 열교환기용 튜브의 입구에 밀착 지지되는 안내볼;
   상기 안내볼을 관통하여 튜브의 내측으로 부식방지용 아르곤가스를 공급하는 가스공급관;
   상기 안내볼에 결합된 지지대;
   상기 지지대의 단부에 설치되어 용접토치를 감싸 고정시키는 타이밴드; 및
   상기 안내볼에 구비되어 아르곤 가스가 열교환기용 튜브 내측으로 확산되는 것을 막아주는 가스확산방지부재를 포함하며,
   상기 지지대는 자체 탄성을 갖도록 나선관으로 이루어지고,
   상기 가스확산방지부재는,
   상기 안내볼의 단부에 부착된 이격부재;
   상기 이격부재의 단부에 설치되며, 상기 열교환기용 튜브 내부로 삽입될 수 있는 직경의 원기둥 형상으로 구성되는 세라믹몸체; 및
   열교환기용 튜브의 내주면에 밀착되도록 상기 세라믹몸체를 감싸는 내열테이프를 구비한 열교환기용 튜브 용접장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 이격부재는 코일스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 튜브 용접장치.

Images