KR20020019098A

KR20020019098A - 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및 휜 전조 롤

Info

Publication number: KR20020019098A
Application number: KR1020017016319A
Authority: KR
Inventors: 후루우치데츠야; 후카타미다카오; 기쿠치신
Original assignee: 구미하시 요시유키; 미츠비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2002-03-09
Also published as: WO2001002124A1; JP2001018059A; EP1219377A1; AU5704400A

Abstract

이 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치는 금속제 판조재(T)를 사이에 두고 압연함으로써 W자 형상의 휜(2)을 전조하는 휜 전조 롤(24) 및 받침 롤(26); 휜(2)이 형성된 판조재를, 휜(2)이 내주면에 위치되도록, 관 형상으로 성형하기 위한 복수의 포밍 롤(30); 관 형상으로 성형된 판조재의 양단 가장자리를 가열하고 나서 맞닿게 해서 용접하기 위한 기구(32, 34, 36)를 구비한다. 휜 전조 롤(24)은 외주면에 휜 전조 홈(25)이 형성되며 서로 동축으로 배치되는 복수의 분할 롤(24B∼24E)을 구비하고 이들 분할 롤은 서로 확산 접합되어 있다.

Description

내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및 휜 전조 롤{Manufacturing device for heating tube with internal grooves and fin rolling roll}

내면 홈붙이 전열관은 공조 장치나 냉장고 등의 열 교환기에서 증발관 또는 응축관으로 주로 사용되는 것으로서, 최근에는 내면의 거의 전면에 걸쳐서 지그재그 형상의 휜을 형성한 전열관이 제품화되고 있다.

도 10은 지그재그 형상의 휜(2)을 형성한 내면 홈붙이 전열관(1)의 일례를 도시한 일부 전개된 평면도이다. 이 내면 홈붙이 전열관(1)은 도 11에 도시된 바와 같이 금속 판조재(板條材)(T)의 양쪽 가장자리(6)를 제외한 부분의 표면에, 외주면에 전조(轉造) 홈(12)을 갖는 휜 전조 롤(10)을 이용해서, 지그재그 형상(W자 모양)의 휜(2) 및 홈(4)을 형성하고, 이 휜 형성 면을 안쪽으로 해서 판조재(T)를 관 형상으로 둥글게 하여 맞닿게 한 양쪽 가장자리(6)를 용접함으로써 제조되어 있다.

그런데, 상기와 같이 지그재그 형상의 전조 홈(12)을 단일 롤의 외주면에 고정밀도로 형성하는 것은 일반적으로 어렵기 때문에 통상적으로는 휜 전조 롤(10)의 휜 전조 홈을 형성하는 영역을 휜(2)의 굴절점에 따라서 분할함으로써 복수(이 경우에는 4개)의 분할 롤(10B∼10E)로 나누고, 이들 분할 롤(10B∼10E)의 외주면에 각각 단순한 나선 홈을 형성하고 있다. 그리고 이들 분할 롤(10B∼10E)을 한 쌍의 사이드 롤(10A) 사이에 두고 또한 이들 사이드 롤을 체결 기구에 의해서 압박하여 모든 롤(10A∼10E)을 회전축에 고정하고 있었다.

그런데, 최근에는 내면 홈붙이 전열관의 생산 효율을 높이기 위해서 라인 속도를 올리는 것이 요구되고 있다. 또한, 내면 홈붙이 전열관에 의한 열교환 효율을 높이기 위해서 종래보다 높은 휜을 형성하는 것이 요구되기 시작됐다. 이와 같이 라인 속도를 올리거나 높은 휜을 전조하려면 분할 롤(10B∼10E)의 경계에 있어서 휜 전조 홈의 말단이 파손되기 쉬우며 휜 전조 롤(10)의 수명이 짧다는 문제가 있었다. 휜 전조 롤(10)은 비싼 부품이므로 그 수명이 짧으면 내면 홈붙이 전열관의 생산 단가를 높인다.

이 문제는, 특히 휜 전조 롤(10)의 회전에 따라서 판조재 상에서 각각의 휜(2)이 마지막으로 형성되는 영역(A)(즉, 판조재의 주행 방향 상류 쪽을 향해서 뾰족해지는 휜(12)의 굴절부)과 대향하는 영역(B)에 있어서 현저했다. 그 이유는 다음과 같이 설명된다. 즉, 상기와 같은 휜 전조 롤(10)에 의해서 판조재(T)에 휜(2)을 전조하는 과정에서는 각각의 전조 홈(12)이 롤의 둘레 방향에 대해서 비스듬하게 형성되어 있기 때문에 휜 전조 롤(10)의 회전에 따라서 휜(2)이 판조재(T) 상에서 그 일부부터 다른 부분을 향해서 점차적으로 형성된다.

이 때, 각각 휜의 전조 개시점에서 전조 종료점을 향해서 도 11 중 화살표(Y)로 도시된 바와 같이 휜 전조 홈(12)을 따라서 금속 재료가 모아지고 휜전조 종료 영역(A)에서 홈으로의 충전 압력이 최고가 된다. 이 결과, 영역(B)에서는 각 휜 전조 홈(12)의 말단에 과대한 힘이 거듭 가해져서 휜 전조 홈(12) 사이의 격벽이 파손되기 쉽다. 또한 분할 롤(10B)과 분할 롤(10C) 사이의 경계 및 분할 롤(10D)과 분할 롤(10E) 사이의 경계에 있는 미세한 틈에 금속 재료가 거듭 들어감으로써 이들 경계에서 홈 형상의 열화가 생겨 롤 수명이 단축된다.

또한, 휜 전조 종료 영역(A)에서는 홈으로의 금속 재료의 충전 압력이 최고가 되므로 전조 개시 부분에 비해서 휜(2)이 필요 이상으로 높아져서 휜 전조 홈(12)으로부터 휜(2)이 빠져나갈 때에 휜(2)과 휜 전조 홈(12)의 에지가 간섭하기 쉽다. 이 결과, 상기 영역(A)에 대응되는 롤 외주의 영역(B)에 있어서 휜 전조 홈(12)의 에지가 일찍 손상을 입는다는 문제도 있고 해서 더욱 수명을 단축시키고 있었다.

본 발명은 금속관 내면에 열교환 효율을 높이기 위한 휜을 형성한 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및 휜 전조 롤에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 내면 홈붙이 전열관 제조 장치의 제1 실시예를 도시한 축면도이다.

도 2는 상기 제조 장치의 휜 전조 롤 근방을 도시한 정면도이다.

도 3은 상기 제조 장치 휜 전조 롤의 단면도이다.

도 4a는 제2 실시예의 휜 전조 롤 근방을 도시한 정면도이다.

도 4b는 제2 실시예의 변형 예를 도시한 정면도이다.

도 5는 제2 실시예의 제조 장치에 의해서 전조 가공된 판조재의 단면 확대도이다.

도 6은 제3 실시예의 휜 전조 롤 근방을 도시한 정면도이다.

도 7은 상기 제조 장치에 의해서 전조 가공된 판조재의 단면 확대도이다.

도 8은 제4 실시예의 판조재 두께 조정 기구를 도시한 정면도이다.

도 9는 판조재 두께 조정 기구의 변형 예를 도시한 정면도이다.

도 10은 내면 홈붙이 전열관의 일례를 도시한 일부 전개한 평면도이다.

도 11은 종래 문제점을 나타내는 판조재 전조 가공 공정의 평면도이다.

본 발명은 상기 사정을 감안해서 이루어진 것으로서 금속 판조재에 휜을 전조하는 과정에서 휜 전조 롤의 결손이 생기기 어렵고 휜 전조 롤의 수명을 연장시킬 수 있는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및 수명이 긴 휜 전조 롤을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치는, 금속제 판조재를 사이에 두고 압연함으로써 상기 판조재의 일면에 휜을 전조하는 휜 전조 롤 및 받침 롤; 상기 휜이 형성된 판조재를 상기 휜이 내주 쪽에 위치하도록 관 형상으로 성형하기 위한 복수의 포밍 롤; 관 형상으로 성형된 상기 판조재의양단 가장자리를 가열한 후 맞닿게 해서 용접하기 위한 용접 기구를 구비하고, 상기 휜 전조 롤은 외주면에 휜 전조 홈이 형성되어 서로 동축으로 배치되는 복수의 분할 롤을 구비하며 이들 분할 롤은 상호 확산 접합되어 있다.

상기 휜 전조 롤의 전단에 상기 판조재를 압연해서 그 두께를 부분적으로 조정하기 위한 두께 조정 기구를 설치해도 좋다. 이 두께 조정 기구는 상기 휜 전조 롤이 상기 판조재 위에 각각의 휜을 마지막으로 형성하는 확산 접합면 근방 영역에 있어서 상기 판조재의 두께를 상대적으로 작게하는 기능을 갖는다.

한편, 본 발명의 휜 전조 롤은 외주면에 휜 전조 홈이 형성되어 서로 동축으로 배치된 복수의 분할 롤을 구비하며 이들 분할 롤은 서로 확산 접합되어 있다.

인접하는 분할 롤은, 그들에 형성되어 있는 상기 휜 전조 홈의 각도가 서로 달라도 상관없다. 또한 상기 휜 전조 롤의 양쪽에는 표면이 평활한 사이드 롤이 각각 동축으로 배치되며, 이들 사이드 롤은 외경이 상이한 다른 사이드 롤과 교환 가능하게 되어 있어도 좋다.

또 상기 휜 전조 롤 및/또는 상기 받침 롤의 외경은, 상기 휜 전조 롤의 회전에 따라서 판조재 상에서 각각의 휜이 마지막으로 형성되는 영역과 대향하는 확산 접합면 근방 영역에서 상대적으로 축소되어 있어도 좋다.

한편, 본 발명의 휜 전조 장치는, 금속제 판조재를 사이에 두고 압연함으로써 상기 판조재의 일면에 휜을 전조하는 휜 전조 롤 및 받침 롤을 구비하며, 상기 휜 전조 롤은, 외주면에 휜 전조 홈이 형성되어 서로 동축으로 배치되는 복수의 분할 롤을 구비하고 이들 분할 롤은 서로 확산 접합되어 있다.

상기 각 분할 롤의 축 방향 양단부에는 축 방향 양단을 향해서 직경이 축소되는 테이퍼부가 형성되어 있어도 좋다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 다음 각 실시예에 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 이들 실시예의 구성 요소들을 적절히 조합한 것이라도 좋다는 것은 물론이다.

<제1 실시예>

도 1은 본 발명에 따른 내면 홈붙이 전열관 제조 장치의 제1 실시예를 도시한 측면도이다. 이 실시예는 도 11과 마찬가지로 W자 모양의 휜을 갖는 내면 홈붙이 전열관을 형성하기 위한 것이지만, 본 발명은 V자 모양의 휜이나 5회 굴절하는 "VVV" 모양의 휜을 갖는 내면 홈붙이 전열관의 제조에도 마찬가지로 적용시킬 수 있다.

도면 중 부호 20은 일정 폭과 일정 두께를 지니는 금속제 판조재(T)를 연속적으로 방출하는 언코일러로서, 풀려 나간 판조재(T)는 한 쌍의 누름 롤(22)을 거쳐서, 대향되게 배치된 휜 전조 롤(24) 및 받침 롤(26) 사이를 통과하게 된다. 그리고, 휜 전조 롤(24)에 의해서 W자 모양의 휜(2) 및 홈(4) 및 평탄한 양쪽 가장자리부(6, 도 11 참조)가 판조재(T)의 표면에 형성되는 한편, 판조재(T)의 뒷면은 평활한 상태로 유지된다.

휜 전조 롤(24)은 도 2에 도시된 바와 같이 동축으로 배치된 서로 같은 직경의 원환 형상을 이루는 분할 롤(24B∼24E)과 이들 분할 롤(24B∼24E)의 양쪽에 동축으로 고정된 한 쌍의 원환 형상의 사이드 롤(24A)로 이루어지고, 도 3에 도시된 바와 같이 롤 축(27)에 대해서 동축으로 고정되어 있다.

롤 축(27)의 일단 쪽 외주면에는 원환 형상의 플랜지부(29)가 일체적으로 형성되며 다른 쪽 단부의 외주면에는 수나사부(33)가 형성되어 있다. 플랜지부(29)와 수나사부(33) 사이의 외주면(27A)에 사이드 롤(24A), 일체적으로 접합된 분할롤(24B∼24E), 사이드 롤(24A)이 차례대로 통과되게 되고 너트(31)를 수나사부(33)에 나사 결합함으로써 롤(24A∼24E)이 롤 축(27)에 고정되어 있다. 롤(24A∼ 24E)의 상온에서의 내경을 외주면(27A)의 외경보다 약간 작게 해 두고서 롤(24A∼24E)을 고온으로 가열하고 나서 외주면(27A)에 열박음시켜서 상대유동되는 것을 더 방지해도 좋다.

분할 롤(24B∼24E) 외주면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 전면에 걸쳐서 나선상의 휜 전조 홈(25)이 일정 피치로 나란히 다수 형성되고 있다. 인접하는 분할 롤들의 휜 전조 홈(25)은 이들 분할 롤의 접합 면을 경계로 해서 면 대칭으로 되어 있고, 이로 인해서 판조재(T)를 전조 가공하면 W자 형상을 지니는 휜(2) 및 홈(4)이 일정 피치로 다수 형성되게 되어 있다.

이 실시예의 특징은 분할 롤(24B∼24E)이 서로 확산 접합되어 있는 점에 있다. 즉, 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C), 분할 롤(24C)과 분할 롤(24D), 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면이 확산 접합되어 있다. 종래의 분할형 롤에서 각 분할 롤들을 확산 접합하는 것은 통상적으로 있을 수 없다. 왜냐 하면 확산 접합을 실시하지 않아도 분할 롤 군을 기계적으로 양쪽에서 압박해서 고정시키면 통상적인 용도에서는 전조시에 지장이 생기지 않는 데다가 분할 롤을 서로 접합하면 손상이 생긴 분할 롤을 개별적으로 교환할 수 없게 되기 때문이다.

본 발명자들도 당초 체결 기구에 의해서 각 분할 롤을 강하게 압박 고정시키는 수단을 사용하고 있었으나, 기계적인 체결력을 아무리 높여도 각 분할 롤의 경계부에 결손이 생기는 것을 충분히 방지할 수 없음을 발견하여, 연구 끝에 본 발명에 이르렀다. 분할 롤(24B∼24E)을 서로 확산 접합하면 각각의 분할 롤을 교환할 수 없게 되지만, 휜 전조 롤(24)의 수명 자체가 연장되므로 분할 롤을 교환할 수 없다는 것은 문제가 되지 않는다.

확산 접합을 실시하기 위해서는 각 분할 롤(24B∼24E)의 휜 전조 홈(25)의 위치를 정리하고 나서 이들을 지그를 이용해서 서로 가압해서 밀착시키고 전체를 진공 가열로에 넣어 롤 재료의 재결정 온도 부근까지 가열시킨다. 이에 의해서 분할 롤(24B∼24E)의 접촉면에서 원자의 확산이 생겨 각 분할 롤(24B∼24E)이 서로 접합된다. 확산 접합을 채용함으로써 초경 합금과 같은 고융점 재료로 형성되어 있는 분할 롤(24B∼24E)의 접합도 용이해진다. 또한, 확산 접합에 의하면 접합면의 변형이 지극히 적은 데다가 납재료와 같은 개재물도 존재하지 않기 때문에 확산 접합을 실시하지 않는 경우에 비해서 형상의 정밀도도 저하되지 않는다.

이와 같이 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합함으로써 각 분할 롤(24B∼24E)의 단면은 전면에 걸쳐서 견고하게 접합되어 휜 전조 홈(25)의 굴절부에서 맞닿은 격벽(휜 전조 홈(25)들 사이의 돌출 부분)의 단면들까지도 일체적으로 연결된다. 따라서 전조 라인 속도를 높일 경우 및/또는 재료 흐름에 의해서 휜 전조(25)의 굴절부에 과대한 압력이 가해졌을 경우에도 굴절부에서 맞닿은 홈 격벽의 말단이 결손되기 어려워서 휜 전조 롤(24)의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한 이 실시예에서는 각 사이드 롤(24A)은 분할 롤(24B∼24E)에 대해서 확산 접합되어 있지 않기 때문에 사이드 롤(24A)의 교환이 용이하다. 사이드 롤(24A)은 판조재(T)의 양쪽 가장자리에 일정 폭의 휜이 없는 부분(6)을 각각 형성하는 작용을 가지며 이들 휜이 없는 부분(6)의 폭이나 두께는 전기용접에 큰 영향을 끼친다. 따라서, 판조재(T)의 재질이나 두께 등이 변경된 경우에는 휜이 없는 부분(6)의 폭이나 두께를 조정하기 위해서 사이드 롤(24A)의 치수나 형상을 변경할 필요가 있으나, 본 실시예라면 그 변경이 쉽게 행해질 수 있다. 미리 사이드 롤(24A)은 치수가 다른 것을 몇 가지 준비해 두는 것이 바람직하다.

그리고 분할 롤(24B, 24E)의 외주면에는 사이드 롤(24A)의 근방에서, 사이드 롤(24A) 쪽을 향해서 외경이 점차적으로 축소되는 원추 면이 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 전조 후 홈(4) 내에 있어서의 판조재(T)의 두께(바닥 두께)는 판조재(T)의 양쪽 가장자리부를 향해서 점차적으로 증대되도록 형성된다. 이 경우 또한, 같은 부분에 있어서, 분할 롤(24B, 24E)의 전조 홈(25)의 깊이가 사이드 롤(24A) 쪽을 향해서 점차적으로 감소되도록 형성되며, 판조재(T)에 형성되는 휜(2)의 높이가 용접부에 근접함에 따라서 감소되도록 조정되어 있어도 좋다. 또한, 사이드 롤(24A)의 외주면은 축 방향 바깥쪽을 향해서 외경이 축소되는 테이퍼 면으로 되어 있어도 좋고 이에 따라서 휜이 없는 부분(6)에서의 판조재의 두께가 홈(4) 내에서의 판조재 두께보다 커지도록 설정되어 있어도 좋다. 이러한 어느 경우에도 용접부 근방의 강도를 높일 수 있게 된다.

휜 전조 홈(25)이 롤 주면 방향에 대해서 이루는 각도는 전열관(P)에 요구되는 특성에 따라서 결정되는 값으로서, 본 발명에서는 한정되지 않지만, 일반적인 내면 홈붙이 전열관에서는 5∼25°정도인 것이 바람직하다. 휜 전조 홈(25)의 깊이도 한정되지 않으나, 일반적으로는 0.1∼0.3mm정도가 된다. 휜(2)이 높으면 높을수록 전조 압하량이 크기 때문에 판조재의 재료 흐름이 현저해지는 경향이 있고, 그만큼 본 발명의 효과가 발휘되기 쉬워진다. 휜 전조 홈(25)의 단면 형상은 한정되지 않으며, 단면 삼각 형상(선단은 둥그스름해도 뾰족해도 상관이 없음)이어도 좋고 사다리꼴 또는 반원 형상을 지녀도 좋다.

휜 전조 롤(24) 및 받침 롤(26)에 의해서 전조 가공된 판조재(T)는 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍의 롤(28)이 거쳐서 복수 쌍 배열된 포밍 롤(30)을 통해서 서서히 관 형상으로 둥글려지고 롤링 세퍼레이터(32)에 의해서 서로 맞닿게 될 양단 가장자리 사이의 간격이 일정하게 유지된 상태로 유도 가열 코일(34)을 통과하여 양쪽 가장자리부가 가열된다. 관 형상으로 성형되어 가열된 판조재(T)는 한 쌍의 스퀴즈 롤(36)을 통과하게 되고 양측방으로부터 눌림으로써 가열된 양쪽 가장자리부가 맞닿게 되어 용접된다. 이와 같이 용접된 전열관(P)의 외주면에는 밀려난 용융 재료에 의해서 비드가 형성되므로 이 비드를 절삭하기 위한 비드 커터(38)가 마련되어 있다.

비드가 절삭된 전열관(P)은 냉각조(40)를 통과하며 강제 냉각되고 나서 복수 쌍 배열된 사이징 롤(42)을 통과하게 되어 소정 외경까지 외경이 축소된다. 또한, 축경된 전열관(P)은 러프 코일러(44)로 감긴다.

내면 홈붙이 전열관(P)의 치수는 본 발명에서는 한정되지 않지만, 일반적인 전열관에서의 수치를 예시하면, 그 외경은 3∼15mm 정도이고 홈(4) 내에 있어서의 관벽 두께는 0.15∼0.5mm 정도이다.

내면 홈붙이 전열관(P)의 재질은 한정되는 것이 아니며 구리, 구리 합금, 알루미늄 합금, 강철 등 여러가지 재질이 사용 가능하지만, 바람직하게는 구리 또는 구리 합금이 채용되며 그 중에서도, 특히 인 탈산동(예를 들어, JIS1220 합금)이나 무산소동 등이 바람직하다.

상기 구성으로 이루어지는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치에 의하면, 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합함으로써 각 분할 롤(24B∼24E)의 단면은 전면에 걸쳐 견고하게 접합되어 휜 전조 홈(25)의 굴절부에서 맞닿은 각 홈 격벽의 단면들까지도 일체적으로 연결된다. 따라서 전조 라인 속도를 올렸을 경우, 높은 휜을 전조할 경우 및/또는 재료 흐름에 의해서 휜 전조 홈(25)의 굴절부에 과대한 압력이 가해졌을 경우에도 굴절부에서 맞닿은 홈 격벽의 말단이 결손되기 어려워서 휜 전조 롤의 수명을 연장시킬 수 있다.

그리고 상기 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치의 휜 전조 행정만을 휜 전조로서 독립시켜도 좋다.

<제2 실시예>

도 4a는 본 발명의 제2 실시예의 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치에 사용되는 휜 전조 롤(24)을 도시하고 있다. 이 실시예는 분할 롤(24B∼24E)이 서로 확산 접합되어 있는 점에서 제1 실시예와 공통되지만, 분할 롤(24B∼24E)의 외주면의 직경이 일정하지 않고 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C) 간의 접촉면의 근방 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E) 간의 접촉면의 근방 영역에서 각 분할 롤(24B∼24E)의 외경이 상대적으로 축소되며 상기 접촉면을 향해서 직경이 줄어드는 테이퍼부(46)가 형성되어 있는 점이 다르다. 이들 4개 테이퍼부(46)에 의해서 휜 전조 롤(24)의 외주면에는 2개 오목부(46A)가 전둘레에 걸쳐서 형성되어 있다.

분할 롤(24B)과 분할 롤(24C)간의 접촉면 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 합친 명은 휜 전조 롤(24)에 의해서 판조재(T)에 휜(2)을 전조할 때에 각각의 휜(2)이 최종적으로 형성되는 부위에 해당되며 이들 접촉면을 향해서 재료 흐름이 발생된다. 즉, 이들 접촉면의 근방은 도 11에서 말한다면 휜 전조 종료 쪽 영역(A)에 해당된다.

그리고 휜 전조 롤(24)의 축선의 방향을 거꾸로 했을 경우에는 각 W자 모양의 휜(2)의 양단부 및 중앙부를 향해서 재료 흐름이 생기게 되는데, 그 경우에는 사이드 롤(24A)과 분할 롤(24B)간의 접촉면의 근방, 분할 롤(24C)과 분할 롤(24D)의 접촉면의 근방 및 분할 롤(24E)과 사이드 롤(24A)의 접촉면 근방에 있어서, 각 분할 롤(24B∼24E)의 외경이 상대적으로 축소되고 이에 의해서 휜 전조 롤(24)의 외주면에 4개 테이퍼부(46)가 형성된다.

2개의 테이퍼부(46)가 구성하는 오목부(46A)의 단면 형상은 도시된 바와 같이 넓은 V자 모양으로서도 좋고 둥그스름한 형상이어도 좋다. 오목부(46A)의 폭(W1) 및 깊이(D1)는 휜 전조 롤(24)에 의해서 휜(2)의 전조를 실시할 때에 분할 롤(24B)와 분할 롤(24C)의 접촉면 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면을 향해서 발생한 재료 흐름을 이들 오목부(46A) 내에서 흡수할 수 있도록 또한 상기 접촉면에 대응하는 영역에서 휜(2)이 국부적으로 높아지지 않도록 설정되어야 한다.

이 조건을 충족시키는 오목부(46A)의 폭(W1) 및 깊이(D1)는 한정되지 않지만, 일반적인 내면 홈붙이 전열관의 경우 깊이(D1)는 판조재(T) 두께의 3∼20%인것이 바람직하고, 더 바람직하게는 5∼10% 정도로 된다. 오목부(46A)의 깊이(D1)가 너무 작으면 휜 전조 종료 쪽 영역에서 휜(2)이 높아지는 현상을 방지할 수 없어서 휜 전조 롤(24)의 수명이 짧아진다. 반대로, 오목부(46A)의 깊이(D1)가 너무 크면 대응되는 부분에서 휜(2)이 너무 낮아져서 열교환 성능에 영향을 끼친다. 또, 오목부(46A)의 폭(W1)은 판조재(T) 폭의 3% 이상인 것이 바람직하다. 너무 작으면 휜 전조 종료 쪽의 영역에서 휜(2)이 높아지는 현상을 방지하는 효과가 저하된다. 오목부(46A)의 폭(W1)이 분할 롤 2개분의 폭과 같이 되어 있어도 좋다. 이 경우에는 각 분할 롤의 외주면이 전면에 걸쳐서 경사지게 된다.

이 실시예에 있어서는 휜 전조 롤(24)에 의해서 도 5에 도시된 바와 같은 휜(2), 홈(4) 및 휜이 없는 부분(6)이 형성된다. 이 전조 과정에 있어서 홈(4)을 형성하기 위해서 압하된 재료가 휜 전조 개시 쪽에서 휜 전조 종료 쪽을 향해서 휜 전조 홈(25)을 따라서 흐르지만, 휜 전조 롤(24) 외주면의 휜 전조 종료 쪽 부분에는 오목부(46A)가 형성되고, 그만큼 가공 양이 작기 때문에 이들 부분에서 재료 흐름이 흡수되어 휜 전조 홈(25)의 깊숙한 곳까지 과잉의 금속 재료가 침입하는 것이 방지된다. 따라서, 오목부(46A)와 대응되는 영역에서 휜(2)의 높이가 지나치게 커지지는 않는다.

휜 전조 롤(24)의 오목부(46A)와 대응되는 부위에는 판조재(T)의 표면에, 도 5에 도시된 바와 같이 조그마한 오목부(50)가 형성되어 있어도 좋지만, 그 돌출 양은 전조 전의 판조재 두께의 75% 이하인 것이 바람직하다. 너무 크면 이 부분이 굳어져서 롤 포밍이 어려워지기 때문이다.

기타 구성은 제1 실시예와 마찬가지어도 좋다. 이 제2 실시예에 따르면 휜 전조 롤(24)에 의해서 휜(2) 및 홈(4)을 전조할 때에 홈(4)을 형성하기 위해서 압하된 재료가 휜 전조 개시 쪽에서 휜 전조 종료 쪽을 향해서 휜 전조 홈(25)을 따라서 흐른다 하더라도 휜 전조 롤(24) 외주면의 휜 전조 종료 쪽 부분에 형성된 오목부(46A)에 의해서 재료 흐름을 흡수할 수 있으며, 휜 전조 홈(25)의 깊숙한 곳까지 과잉 금속 재료가 침입하는 것을 막을 수 있다. 따라서, 오목부(46A)와 대응되는 영역에서 휜(2)이 너무 높아지는 일이 없어 휜(2)과 휜 전조 홈(25) 에지의 간섭을 방지할 수 있으며 단부의 손상을 억제하여 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합한 것과 상승작용으로 휜 전조 롤(24)의 사용 수명을 한층 연장시킬 수 있다.

본 발명자들의 실험에 의하면 분할 롤이 확산 접합되어 있지 않고 또한 오목부(46A)가 형성되어 있지 않은 휜 전조 롤을 사용한 경우에는 1∼2톤의 금속 판조재를 전조 가공한 시점에서 휜 전조 홈(25)의 에지가 손상되어 롤 수명이 소진되었다.

또, 분할 롤이 확산 접합되어 있지만 오목부(46A)가 형성되어 있지 않은 휜 전조 롤을 사용한 경우에는, 롤 수명이 다할 때까지 3∼5톤의 금속 판조재를 전조 가공할 수 있었다. 또한, 오목부(46A)를 형성했으나 분할 롤이 확산 접합되어 있지 않은 휜 전조 롤을 사용한 경우에는, 롤 수명이 다할 때까지 역시 3∼5톤의 금속 판조재를 전조 가공할 수 있었다.

이에 대해서 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합하고 또한 오목부(46A)를 형성한 휜 전조 롤(24)을 사용한 경우에는 롤 수명이 다할 때까지 대략 15톤의 금속 판조재를 전조 가공할 수 있었다. 확산 접합과 오목부(46A)의 형성을 조합함으로써 이 정도로 수명이 연장되는 것은 종래 예측할 수 없었다.

<제2 실시예의 변형 예>

도 4b는 제2 실시예의 변형 예를 도시하고 있다. 제2 실시예에서는 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C)의 접촉면의 근방 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면의 근방에서만 각 분할 롤(24B∼24E)의 외경이 상대적으로 축소되어 있었으나 이 변형 예에서는, 또한 사이드 롤(24A)과 분할 롤(24B)의 접촉면 근방, 분할 롤(24C)과 분할 롤(24D)의 접촉면 근방 및 분할 롤(24E)과 사이드 롤(24A)의 접촉면 근방에 있어서도 각 분할 롤(24B∼24E)의 외경이 상대적으로 축소되어 테이퍼부(46)가 형성되어 있다. 이에 따라서 휜 전조 롤(24)의 외주면에는 8개 테이퍼부(46, 3개의 오목부(46A))가 형성되어 있다. 또한, 사이드 롤(24A)의 외경은 테이퍼부(46)의 최소경과 거의 대등하게 되어 있다. 기타 구성은 제2 실시예와 마찬가지어도 좋다.

이 실시예에 따르면 휜 전조 롤(24)의 회전 방향이 반대가 되었을 경우에도, 휜 전조 종료 쪽의 영역에서 휜(2)이 높아지는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C)의 접촉면 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면을 향해서 재료 흐름이 발생하는 방향으로 전조를 실시한 경우나, 사이드 롤(24A)과 분할 롤(24B)의 접촉면, 분할 롤(24C)과 분할 롤(24D)의 접촉면 및 분할 롤(24E)과 사이드 롤(24A)의 접촉면을 향해서 재료 흐름이 발생하는 방향으로 전조를 실시한 경우에도, 휜 전조 종료 쪽 영역에서 휜(2)이 높아지는 현상을 방지할 수 있다.

각 휜 전조 홈(25) 양쪽에 있는 에지의 마모는 균등하게 진행하는 것이 아니라, 롤 회전 방향의 앞쪽에 위치하는 에지는 뒤쪽에 위치하는 에지보다 금속 재료와의 충돌이 심하기 때문에 마모 속도가 크다. 특히, 롤이 접촉면 근방에서 그 경향이 현저하다. 이 변형 예의 경우, 각 휜 전조 홈(25)의 양쪽 에지의 편마모가 발생한 시점에서 휜 전조 롤(24)을 벗겨서 회전축의 양단을 반전시켜서 다시 부착시키고 롤 회전 방향을 반대로 하여 휜 전조를 계속 진행할 수 있으므로 휜 전조 롤(24)의 사용 수명을 더 연장시킬 수 있다.

<제3 실시예>

다음에 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 있어서의 휜 전조 롤(24) 및 받침 롤(26)을 도시하고 있다. 다른 부분은 제1 실시예와 같으므로 설명을 생략한다.

이 실시예에서는 휜 전조 롤(24)에 오목부(46A)가 형성되어 있지 않은 대신에, 받침 롤(26) 외주면에 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C)의 접촉면 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면에 각각 대향하는 위치에서 2개 오목부(52)가 전둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 오목부(52)의 폭(W2) 및 깊이(D2)는 제2 실시예의 오목부(46A)와 같게 설정되어 있다.

이러한 실시예에 의하면 휜 전조 롤(24)에 의해서 휜(2) 및 홈(4)을 전조할 때에 판조재(T)의 일부가 오목부(52) 내에 탄성 변형되어서 들어가기 때문에 오목부(52)와 대향하는 부분에서의 가공 양이 상대적으로 저하된다. 따라서 홈(4)을 형성할 때에 압하된 재료가 휜 전조 개시 쪽에서 휜 전조 종료 쪽을 향해서 흐른다 하더라도 오목부(52)에 의해서 재료 흐름을 흡수할 수 있으므로 이들 영역에서 휜(2)이 지나치게 높아지는 것이 방지되어 도 7에 도시된 바와 같이 높이가 거의균일한 휜(2)을 전조할 수 있게 된다. 따라서, 휜(2)과 휜 전조 홈(25) 에지의 간섭이 감소되어 간섭에 의한 에지의 손상이 방지될 수 있으므로 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합한 것과 상승 작용하여 휜 전조 롤(24)의 사용 수명을 한층 더 연장시킬 수 있게 된다.

<제4 실시예>

다음에 도 8은 본 발명의 제4 실시예의 요부를 도시하고 있다. 이 실시예에서는 휜 전조 롤(24) 또는 받침 롤(26)의 형상을 변경하는 대신에 도 2 및 도 3에 도시된 휜 전조 공정의 전단(前段), 즉 도 1에 있어서의 누름 롤(22)과 휜 전조 롤(24) 사이에 도 8에 도시된 판조재(T)의 압연 기구를 설치하여 판조재(T)의 두께를 조정하도록 하였다.

이 실시예의 압연 기구는 대향 배치된 홈붙이 롤(54)과 받침 롤(60)을 구비한 것으로서 받침 롤(60)의 외주면은 평탄한 반면에, 홈붙이 롤(54)의 외주면에는 분할 롤(24B)과 분할 롤(24C)의 접촉면 및 분할 롤(24D)과 분할 롤(24E)의 접촉면에 대응한 위치에 각각 완만한 돌출부(56)가 형성되어 있다. 이들 돌출부(56)의 폭(W3) 및 높이(D3)는 한정되지 않지만, 제2 실시예에 있어서의 오목부(46A)의 폭(W1) 및 깊이(D1)와 각각 같게 설정되어 있으면 좋다.

이 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 판조재(T)를 언코일러(20)에서 연속적으로 풀어내고 풀려 나간 판조재(T)를 한 쌍의 누름 롤(22)을 거쳐서 홈붙이 롤(54)과 받침 롤(60, 도 1에는 미도시) 사이를 통과시킨다. 그렇게 되면 돌출부(56)에 압하되어 판조재(T)의 표면에는 한 쌍의 얕은 오목 홈(58)이 형성된다.

다음에, 표면에 오목 홈(58)이 형성된 판조재(T)를 도 2 및 도 3에 도시된 휜 전조 롤(24)과 받침 롤(26) 사이로 통과시켜 휜 전조 롤(24)에 의해서 W형 휜(2), 홈(4) 및 휜이 없는 부분(6, 도 11 참조)을 형성한다. 이때, 휜 전조 종료점 근방에서는, 판조재(T)에 미리 오목 홈(58)이 형성되어 있으므로, 오목 홈(58)과 대향하는 부분에서의 가공량이 상대적으로 저하되므로 휜 전조 롤(24)에 의하여 압하된 재료가 휜 전조 개시 쪽에서 휜 전조 종료 쪽을 향해서 흐른다 하더라도 오목 홈(58)에 의해서 재료 흐름을 흡수할 수 있어서 이들 영역에서 휜(2)이 지나치게 높아지는 것이 방지되어 높이가 거의 균일한 휜(2)을 전조할 수 있게 된다. 따라서 휜(2)과 휜 전조 홈(25) 단부의 간섭이 감소되어 간섭에 의한 에지의 손상이 방지되고 분할 롤(24B∼24E)을 확산 접합한 것과 상승작용하여 휜 전조 롤(24)의 사용 수명을 한층 더 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 도 9에 도시된 바와 같이 돌출부(56)의 폭을 판조재(T) 폭의 절반 정도까지 확대해도 무방하다.

복수의 실시예를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예들로만 한정되는 것이 아니라 각 실시예의 특징적인 점들을 적절히 조합해도 좋다. 예를 들어, 휜 전조 롤(24)에 오목부(46A)를 형성함과 동시에 받침 롤(26)에도 오목부(52)를 형성해도 좋으며, 또한 판조재 두께 조정 기구를 조합해도 좋다. 또, 사이드 롤(24A)은 필요에 따라서 분할 롤(24B∼24E)과 일체적으로 확산 접합해도 무방하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및휜 전조 롤은 분할 롤을 서로 확산 접합함으로써 각 분할 롤의 단면은 전면에 걸쳐서 견고하게 접합되고 휜 전조 홈의 굴절부에서 맞닿은 각 홈 격벽의 단면들까지 일체적으로 연결된다. 따라서, 전조 라인 속도를 높였을 경우, 높은 휜을 전조할 경우 및/또는 재료 흐름에 의하여 휜 전조 홈의 굴절부에 과대한 압력이 가해졌을 경우에도, 굴절부에서 맞닿은 홈 격벽의 말단이 결손되기 어렵고 휜 전조 롤의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한 휜 전조 롤의 양쪽에 표면이 평활한 사이드 롤이 각각 동축으로 배치되고 이들 사이드 롤은 외경이 상이한 다른 사이드 롤과 교환 가능하게 되어 있는 경우에는 용접 조건의 변경에 용이하게 대응된다.

또, 휜 전조 롤 및/또는 상기 받침 롤의 외경이 재료 흐름의 말단이 되는 위치에서 상대적으로 축소되어 있는 경우에는 재료의 편재에 기인해서 휜이 지나치게 높아질 현상이 방지된다. 따라서 휜과 휜 전조 홈의 에지간의 간섭이 감소되므로, 간섭에 의한 에지의 손상을 방지할 수 있으며 분할 롤을 서로 확산 접합한 효과와 더불어서 휜 전조 롤의 사용 수명을 한층 더 연장시킬 수 있다.

또한, 휜 전조 롤의 전단에 판조재를 압연해서 그 두께를 부분적으로 조정하기 위한 두께 조정 기구를 마련하여 재료 흐름의 말단이 되는 위치에서 판조재를 얇게 하게 한 경우에는, 재료의 편재로 인해서 휜이 지나치게 높아지는 현상을 막을 수 있다. 따라서, 휜과 휜 전조 홈의 에지간의 간섭이 줄어들어 간섭에 의한 에지의 손상을 방지할 수 있으므로, 분할 롤을 서로 확산 접합한 효과와 상승작용하여 휜 전조 롤의 사용 수명을 한층 더 연장시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치 및 휜 전조 롤은, 분할 롤을 서로 확산 접합함으로써 각 분할 롤의 단면은 전면에 걸쳐서 견고하게 접합되고, 휜 전조 홈의 굴절부에서 맞닿은 각 홈 격벽의 단면들까지 일체적으로 연결된다. 따라서 전조 라인 속도를 올렸을 경우, 높은 휜을 전조할 경우 및/또는 재료 흐름에 의해서 휜 전조 홈의 굴절부에 과대한 압력이 가해졌을 경우에도 굴절부에서 맞닿은 홈 격벽의 말단이 결손되기 어려우며 휜 전조 롤의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims

금속제의 판조재를 사이에 두고 압연함으로써 상기 판조재의 일면에 휜을 전조하는 휜 전조 롤 및 받침 롤;

상기 휜이 형성된 판조재를, 상기 휜이 내주 쪽에 위치하도록, 관 형상으로 성형하기 위한 복수의 포밍 롤;

관 형상으로 성형된 상기 판조재의 양단 가장자리를 가열한 후 맞닿게 하여 용접하기 위한 용접 기구를 구비하며,

상기 휜 전조 롤은 외주면에 휜 전조 홈이 형성되어 서로 동축으로 배치되는 복수의 분할 롤을 구비하며, 이들 분할 롤은 상호 확산 접합되어 있는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
제1 항에 있어서,

인접하는 분할 롤은, 이들에 형성되어 있는 상기 휜 전조 홈과 롤 둘레 방향이 이루는 각도가 서로 다른 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
제1 항에 있어서,

상기 휜 전조 롤의 양쪽에는 표면이 평활한 사이드 롤이 각각 동축으로 배치되고, 이들 사이드 롤은 외경이 상이한 다른 사이드 롤과 교환 가능하게 되어 있는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
제1 항에 있어서,

상기 휜 전조 롤 및/또는 상기 받침 롤의 외경은, 상기 휜 전조 롤의 회전에 따라서 판조재 상에서 휜이 마지막으로 형성되는 영역과 대향하는 확산 접합면 근방 영역에서 상대적으로 축소되어 있는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
제1 항에 있어서,

상기 휜 전조 롤의 전단(前段)에 상기 판조재를 압연해서 그 두께를 부분적으로 조정하기 위한 두께 조정 기구를 구비하고, 이 두께 조정 기구는 상기 휜 전조 롤이 상기 판조재 상에 각각의 휜을 마지막으로 형성하는 확산 접합면 근방 영역에서 상기 판조재의 두께를 상대적으로 줄이는 기능을 갖는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
제1 항에 있어서,

상기 각 분할 롤의 축 방향 양단부에는 축 방향 양단을 향해서 축소되는 테이퍼부가 형성되어 있는 내면 홈붙이 전열관의 제조 장치.
외주면에 휜 전조 홈이 형성되고 서로 동축으로 배치된 복수의 분할 롤을 구비하며, 이들 분할 롤은 서로 확산 접합되어 있는 휜 전조 롤.
금속제의 판조재를 사이에 두고 압연함으로써 상기 판조재의 일면에 휜을 전조하는 휜 전조 롤 및 받침 롤을 구비하고,

상기 휜 전조 롤은 외주면에 휜 전조 홈이 형성되며 서로 동축으로 배치되는 복수의 분할 롤을 구비하고, 이들 분할 롤은 서로 확산 접합되어 있는 휜 전조장치.