KR200227646Y1 - 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내식성이 강한 열교환용 복합관에 있어서, 그 내관의 외부표면에 정밀한 돌기를 신속하게 성형할 수 있는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 구동축(30)을 회전시키는 회전수단; 상기 구동축(30)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 1 롤러(20); 상기 제 1 롤러(20)와 인접하게 위치하고, 피동축(37)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 2 롤러(22); 상기 제 1 롤러(20)의 금형부(25)와 상기 제 2 롤러(22)의 금형부(25) 사이로 내관(14)이 통과할 때 상기 제 2 롤러(22)를 상기 제 1 롤러(20) 측으로 밀어부치는 가압수단이 제공된다.

Description

복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치{A Protrusion Forming Machine Of The Internal Tube Used For A Bimetal Tube}

본 고안은 내부로 고온의 유체가 흐르는 핀형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기에 사용되는 냉각핀이 성형된 복합관에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기의 열전달율은 파이프 또는 튜브의 표면적에 비례한다. 따라서, 보일러, 에어컨, 냉장고 등에서 유체가 흐르는 파이프의 열교환을 증대시키기 위하여 파이프 표면에 다수의 방열핀을 부착하여 사용하였다.

그러나 튜브의 내부로 바닷물(또는 해수)과 같이 부식성이 강한 액체가 흐를 경우 쉽게 부식되는 단점이 있었다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 복합관을 이용한 열교환기 파이프가 도입되었다. 이러한 복합관은 특성상 내관은 내식성이 강한 재질을 사용하고, 외관은 전조가 용이하도록 경도가 낮고 연성이 큰 재질을 사용하곤 했다.

도 1은 냉각핀이 성형된 복합관(또는 이중관, Bimetal Tube)(10)의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 복합관의 단면 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내관(14)은 부식에 강한 동관 또는 동합금관을 사용하고, 외관(12)은 연성이 높은 알루미늄관을 사용하였다. 그리고, 외관(12)의 표면은 전조되어 다수의 방열핀(16)이 일체로 형성되어 있다.

종래의 복합관(10)의 외관(12)은 경도가 낮으면서 연성이 큰 알루미늄만을 사용하며 내관(14)은 동관, 철관 그리고 스테인레스관 등을 필요에 따라 사용했다. 제조공정은 알루미늄관에 필요한 내관(14)을 삽입시킨 후 전조공정으로 외관(12)에 핀을 성형시켰다. 핀을 성형시키는 과정에서 외관(12)인 알루미늄 관이 수축하게 되어 내관(14)에 밀착하게 된다. 그러나 열교환기에 응용할 때에는 종래의 복합관은 열을 받아 온도가 상승하므로 두 금속은 상대적인 팽창을 하게 되어 두 금속사이에 접촉이 나빠지게 된다. 이러한 간격은 고온의 유체와 방열핀(16) 사이의 열전달을 방해하는 열전달 저항으로 작용하여 전체적인 열효율을 저하시키는 원인이 된다.

따라서, 이러한 단점을 해결하기 위해 내관(14)의 표면에 다수의 돌기(18)를 규칙적으로 형성시킨다. 이러한 돌기(18)는 전조공정시 일부 변형되면서 연성이 좋은 외관(12)의 내경을 파고 들어가 밀착되기 때문에 내관(14)과 외관(12)이 이상적인 금속접촉을 하게 하는 역할을 한다. 내관(14)과 외관(12) 사이에 접촉면적이 커지고 금속접촉이 빈틈없이 이루어질 경우, 접촉저항(Bond Resistance)이 없거나 낮아지고, 열전달계수가 높아져서 고효율의 열교환기를 실현할 수 있다.

따라서, 고효율의 열교환기를 실현하기 위하여 내관(14)의 표면에 정밀한 돌기(18)를 신속하게 성형할 수 있는 장치의 개발에 대한 요구가 끊임없이 있어 왔다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 고안의 제 1 목적은 내식성이 강한 열교환용 복합관에 있어서, 그 내관의 표면에 정밀한 돌기를 신속하게 성형할 수 있는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 제 2 목적은 내관의 표면에 일방향의 돌기 및 이를 가로지르는 방향으로의 돌기를 성형하여 접촉면적을 증대시키며 접촉저항을 줄일 수 있고 또 상대적인 열팽창을 최소화할 수 있는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 고안의 목적은, 구동축(30)을 회전시키는 회전수단; 상기 구동축(30)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 1 롤러(20); 상기 제 1 롤러(20)와 인접하게 위치하고, 피동축(37)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 2 롤러(22); 상기 제 1 롤러(20)의 금형부(25)와 상기 제 2 롤러(22)의 금형부(25) 사이로 내관(14)이 통과할 때 상기 제 2 롤러(22)를 상기 제 1 롤러(20) 측으로 밀어부치는 가압수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치에 의하여 달성된다.

그리고, 상기 회전수단은, 전기에너지로부터 회전운동을 일으키는 모터(40) 및 입력측이 상기 모터(40)와 연결되고, 출력측이 상기 구동축(30)과 연결된 감속기(42)로 구성되는 것이 가능하다.

또한, 상기 가압수단은, 상기 피동축(37)의 양단에 각각 연결된 한쌍의 유압실린더 장치(44)인 것이 바람직하다.

상기 회전수단, 상기 제 1 롤러(20)에 대응하는 제 3 롤러(24), 상기 제 2 롤러(22)에 대응하는 제 4롤러(26) 및 상기 가압수단으로 구성된 성형장치가 상기 내관(14)이 이송되는 방향에 대해 한 셋트 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제 3롤러(24)의 금형부(25) 및 상기 제 4 롤러(26)의 금형부(25) 상에 형성된 무늬는 상기 제 1 롤러(20) 및 상기 제 2 롤러(22)에 의해 상기 내관(14) 상에 형성된 일방향 돌기(17)를 가로지르는 방향으로 돌기(18)가 형성되도록 한 것이 바람직하다.

상기 무늬는 0.1mm ∼ 0.5mm 범위의 깊이를 갖는 것이 가능하다.

그리고, 상기 내관(14)은 동관 또는 동을 포함하는 동합금관인 것이 좋다.

본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

도 1은 냉각핀이 성형된 복합관의 정면도,

도 2는 도 1에 도시된 복합관의 단면 사시도,

도 3는 본 고안에 따른 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 개략적인 평면도,

도 4는 도 3에 도시된 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 개략적인 정면도이다.

＜주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>

10 : 복합관, 12 : 외관,

14 : 내관, 16 : 방열핀,

17 : 일방향돌기, 18 : 돌기,

20 : 제 1 롤러, 22 : 제 2 롤러.

24 : 제 3 롤러, 25 : 금형부,

26 : 제 4 롤러, 30 : 구동축,

32 : 피동축, 34 : 구동축 베어링

36 : 피동축 베어링, 40 : 모터,

42 : 감속기, 44 : 유압실린더

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

이하에서는 본 고안에 따른 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 3는 본 고안에 따른 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 개략적인 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 롤러(20)와 제 2 롤러(22)가 한쌍을 이루고, 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)가 또 한쌍을 이루면서 설치되어 있다. 즉, 내관(14)은 우선 제 1 롤러(20)와 제 2 롤러(22)를 화살표 방향으로 통과하고, 하류에서 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)를 통과하게 된다.

제 1 롤러(20)와 제 3 롤러(24)는 화살표 방향으로 회전하는 구동롤러이고, 제 2 롤러(22)와 제 4 롤러(26)는 화살표방향으로 회전되는 가압롤러이다.

즉, 제 1 롤러(20)와 제 2 롤러(22)를 통과한 내관(14)의 표면에는 일방향 돌기(17)가 성형되고, 그 다음 연이어 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)를 통과함으로써 돌기(18)가 완성된다.

도 4는 도 3에 도시된 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 개략적인 정면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 성형장치는 크게 롤러, 가압장치, 회전장치 등으로 구성되어 있다.

제 1, 2, 3, 4 롤러(20, 22, 24, 26)는 원통형상으로 이루어져 있고, 회전가능하며, 중간영역이 원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루고, 이 금형부(25)는 내관(13)의 외면에 형상맞춤된다. 금형부(25)에는 다수의 빗금형상의 무늬가 형성되어 있고, 이 무늬는 약 0.1mm ∼ 0.5mm 범위의 깊이를 갖는다. 아울러 이러한 무늬는 내관(14)을 중심으로 좌우대칭을 이룬다.

제 1, 3 롤러(20, 24)는 회전중심에 구동축(30)이 관통되고, 구동축(30)의 양단은 베어링(34)에 의해 지지되고 있다. 구동축(30)의 일단은 감속기(42)의 출력측에 연결되고, 감속기(42)의 입력측은 모터(40)에 연결되어 있다.

제 2, 4 롤러(22, 26)는 회전중심에 피동축(37)이 관통되고, 피동축(37)의 양단은 베어링(36)에 의해 지지되고 있다. 제 2, 4롤러(22, 26), 피동축(37) 및 베어링(36)은 수평방향으로 소정거리 만큼 움직일 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 양 베어링(36)에는 왕복운동이 가능한 유압실린더(44)가 설치되어 있다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치의 작동에 대하여 설명하기로 한다.

우선 모터(40)를 고속으로 회전시키고, 감속기(42)에 의해 저속 고토오크로 변환한다. 이렇게 변환된 회전력은 구동축(30)에 전달되어 제 1 롤러(20)와 제 3 롤러(24)를 화살표 방향으로 회전시킨다.

이 때, 한쌍의 금형부(25)가 이루는 공간내부로 내관(14)을 이송시킨다. 그리고, 유압실린더(44)를 팽창시켜 제 2 롤러(22)를 제 1 롤러(20) 방향으로 밀어 부친다. 그러면 내관(14)을 사이에 두고 제 1 롤러(20)와 제 2 롤러(22)가 강하게 압박되면서 회전하게 된다.

이 때, 금형부(25)에 음각된 무늬에 의하여 내관(12)의 표면에는 소성변형이 이루어지고, 도 3과 같이 일방향 돌기(17)가 성형되게 된다.

같은 방법으로 내관(14)이 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)를 지나는 순간 일방향돌기(17) 위에 다시 돌기가 성형된다. 이 때, 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)에 의한 돌기는 일방향 돌기(17)의 방향을 가로지르는 방향으로 성형된다. 따라서, 제 3 롤러(24)와 제 4 롤러(26)를 통과한 내관(14)의 표면에는 체크무늬 또는 사다리꼴 형상의 돌기(18)가 형성되게 된다. 이러한 돌기(18)는 약 0.1mm ∼ 0.5mm 범위의 높이를 갖게 된다.

그리고, 본 고안에서는 내관(12)으로써 동관 또는 백동관(동 90%, 니켈 10%) , 동합금관 또는 철관을 사용할 수 있다.

본 실시예에서는 2세트의 성형장치에 대해 도시하고 설명하였으나 필요에 따라 1셋트 혹은 3셋트 이상의 성형장치를 사용하여 돌기를 성형할 수 있다.

아울러, 각 롤러의 금형부에 형성된 무늬 역시 빗금외에 점무늬, 파형무늬 등 다양한 무늬를 응용하여 제작할 수 있다.

상기와 같이 본 고안에 따른 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치에 의하면 내식성이 강한 열교환용 복합관에 있어서, 그 내관의 표면에 정밀한 돌기를 신속하게 성형할 수 있기 때문에 대량생산이 가능하다.

또한, 내관의 표면에 일방향의 돌기 및 이를 가로지르는 방향으로의 돌기를 성형하여 접촉면적을 증가시켜 접촉저항을 줄일 수 있다. 따라서 고효율의 열교환기를 실현할 수 있는 특징이 있다.

이러한 장점 및 효과로 인해 본 고안에 따른 복합관은 동일 성능에 대해 외관을 더욱 작게 만들 수 있는 잇점이 있다.

비록 본 고안이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 고안의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 실용신안등록청구의 범위는 본 고안의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (7)

1. 구동축(30)을 회전시키는 회전수단;

   상기 구동축(30)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 1 롤러(20);

   상기 제 1 롤러(20)와 인접하게 위치하고, 피동축(37)이 일체로 관통되어 회전가능하고, 중간영역이 반원형으로 함몰되어 금형부(25)를 이루며, 상기 금형부(25)의 표면에는 다수의 무늬가 음각으로 형성된 제 2 롤러(22);

   상기 제 1 롤러(20)의 금형부(25)와 상기 제 2 롤러(22)의 금형부(25) 사이로 내관(14)이 통과할 때 상기 제 2 롤러(22)를 상기 제 1 롤러(20) 측으로 밀어부치는 가압수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수단은, 전기에너지로부터 회전운동을 일으키는 모터(40) 및

   입력측이 상기 모터(40)와 연결되고, 출력측이 상기 구동축(30)과 연결된 감속기(42)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가압수단은,

   상기 피동축(37)의 양단에 각각 연결된 한쌍의 유압실린더 장치(44)인 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수단, 상기 제 1 롤러(20)에 대응하는 제 3 롤러(24), 상기 제 2 롤러(22)에 대응하는 제 4롤러(26) 및 상기 가압수단으로 구성된 성형장치가 상기 내관(14)이 이송되는 방향에 대해 한 셋트 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3롤러(24)의 금형부(25) 및 상기 제 4 롤러(26)의 금형부(25) 상에 형성된 무늬는 상기 제 1 롤러(20) 및 상기 제 2 롤러(22)에 의해 상기 내관(14) 상에 형성된 일방향 돌기(17)를 가로지르는 방향으로 돌기(18)가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 무늬는 0.1mm ∼ 0.5mm 범위의 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.
7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 내관(14)은 동관인 것을 특징으로 하는 복합관에 사용되는 내관의 돌기 성형장치.