KR20040104496A - 초음파를 이용한 파이프 섹션 밀봉 및 분리 장치 - Google Patents

초음파를 이용한 파이프 섹션 밀봉 및 분리 장치 Download PDF

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KR20040104496A
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슈타플라 울트라샬-테크닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 초음파 용접 장치를 이용하여 파이프 섹션(10, 16, 18)을 유체 밀봉식으로 밀봉하고 분리하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 제 1 용접면(22, 24)을 갖는 소노트로드(20), 상기 제 1 용접면에 대응하는 제 2 용접면(42, 44)을 갖는 앤빌(21) 및, 소노트로드에서 시작하여 제 1 용접면을 지나 연장된 분리 소자(26)를 구비한다. 파이프(10)의 섹션(16, 18)을, 섹션(16, 18)의 어느 면이 연장되는지와 상관 없이 파이프(10)가 유체 밀봉식으로 폐쇄되도록, 공구를 바꾸지 않고 또한 초음파 용접 장치의 위치를 바꾸지 않으면서 분리할 수 있기 위해 , 소노트로드(20)는 서로 떨어진 2 개의 제 1 용접면(22, 24)을 가지며 상기 면에는 2 개의 제 2 용접면(42, 44)이 대응되고, 2 개의 제 1 용접면(22, 24) 사이에 분리 소자(26)가 연장되며 상기 분리 소자에는 앤빌(21)의 2 개의 제 2 용접면(42, 44) 사이의 리세스(46)가 대응된다.

Description

초음파를 이용한 파이프 섹션 밀봉 및 분리 장치{Device for the ultrasonic sealing and separation of a pipe section}
측정 또는 냉각 기술의 장치 및 시스템에서는, 우선 진공화된 다음 냉각 가스로 채워지는 파이프가 사용된다. 이를 위해 파이프는 커플링에 연결된다. 충전 후, 파이프의 커플링 쪽 섹션들은 분리되어야 한다. 이를 위해, 냉장고 또는 냉각 시스템 등의 장치 등에 쓰이는 파이프는 유체 밀봉식으로 폐쇄되어야 한다.
종래 기술에 따라 핀칭 및 경질 납땜이 공지되어 있다. 또한 충전된 파이프가 상기 파이프에 접착된 캡으로 폐쇄되는 접착 기술도 사용된다.
경질 납땜에 의한 유체 밀봉식 폐쇄가 이뤄지는 경우, 파이프가 미리 밀봉식으로 핀칭되지 않았을 때에는, 도포하려는 납땜에 틈이 생기며 파이프로부터 배출된 가스가 상기 틈을 관통하여 누설을 일으키는 단점이 있다. 이와 무관하게, 상응하는 기술은 단지 프레온 가스-유체에서만 사용되는데, 이는 상기 유체가 무연성이기 때문이다.
근래 프레온 가스는, 폭발성이 높은 이소부탄으로 대체된다. 따라서 경질 납땜은 더 이상 가능하지 않다. 이로써 초음파 용접이 쓰이며 이에 따라, 우선 진공화된 다음 냉각 가스로 채워지는 파이프를 핀칭하고 유체 밀봉식으로 폐쇄하는 것은 한 번의 작업 공정으로 이뤄질 수 있다.
파이프를 유체 밀봉식으로 폐쇄하기 위한, 공지된 초음파 용접 장치의 경우, 제 1 용접면을 갖는 소노트로드가 사용되며 상기 용접면 옆에는 절삭 소자가 연장된다. 이에 상응하게, 대응된 대응 전극 -앤빌로도 표현- 은 제 1 용접면에 대응된 제 2 용접면을 가지며 상기 용접면 옆에는 절삭 소자에 대응된, 에지와 같은 대응 소자가 연장된다.
소위 파이프의 "우측" 또는 "좌측" 단부가 커플링으로 이어지는지에 따라 상이한 공구가 사용되어야 한다. 순전히 이론적으로는, 초음파 용접 장치의 위치가 바뀌지 않았을 때 하나의 공구로 작업하는 것이 가능할 수도 있으나, 실용적인 면에 근거해서 고려하지 않는다.
본 발명은 초음파 용접 장치를 이용하여 파이프 섹션을 유체 밀봉 방식으로 밀봉하고 분리하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 제 1 용접면을 갖는 소노트로드, 상기 제 1 용접면에 대응된 제 2 용접면을 갖는 대응 전극 및, 소노트로드에서 시작하여 제 1 용접면에서 돌출한 분리 소자를 구비한다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 초음파 용접 장치의, 기능을 설명하기 위한 원리도.
도 2는 도 1에 따른 초음파 용접 장치의 소노트로드의 평면도.
도 3은 도 2에 따른 소노트로드의 정면도.
도 4는 도 3에 따른 소노트로드의 확대 단면도.
도 5는 도 2 내지 4에 따른 소노트로드에 대응된 대응 전극의 평면도.
도 6은 도 5에 따른 대응 전극의 단면도.
본 발명은 서두에 언급한 종류의 장치를 더 발전시켜, 섹션의 어느 면이 연장되는지와 무관하게 파이프가 유체 밀봉식으로 폐쇄되게, 파이프의 섹션이 공구 교체 없이 또는 초음파 용접 장치의 위치를 바꾸지 않고 분리될 수 있는 데에 기본을 둔다.
본 발명에 따라 상기 과제는 실질적으로, 소노트로드가 서로 떨어진 2 개의제 1 용접면을 포함하고, 상기 용접면에는 대응 전극의 2 개의 제 2 용접면이 대응되며, 제 1 용접면 사이에 분리 소자가 배치되고, 상기 분리 소자에는 대응 전극의 2 개의 제 2 용접면 사이의 리세스가 대응됨으로써, 해결된다.
본 발명에 따라 초음파 용접 장치의 공구는, 파이프가 서로 떨어진 2 개의 영역을 거쳐서 유체 밀봉식으로 폐쇄된 후, 밀봉된 영역 사이에서 파이프가 분리되도록 형성된다. 이로써 커플링과 같은 연결부로 안내되는, 파이프 섹션의 어느 면이 분리되는지는 중요하지 않다.
특히 대응 전극 또는 앤빌 내의 리세스는 채널형 리세스, 바람직하게는 대응 전극의 정면을 관통하는 종방향 리세스와 같은 리세스이며, 그 개방측 영역은 베이스측 영역보다 좁고, 즉 베이스측 영역보다 더 적은 영역이 포함되어야 한다. 따라서 분리시 생기는 재료들은 리세스 내에 모이므로, 진행중인 작업 프로세스 또는 추후의 프로세스가 방해 받지 않는 장점이 있다. 부가적으로 리세스의 개방측 에지는 예각으로 형성되어야 하며, 이로써 커플링과 같은 연결부로 안내되는 섹션으로부터 파이프를 분리하는 것은 쉬워진다.
특히 리세스의 횡단면은 개방측 직사각형 외부 섹션과, 사다리꼴 내부 섹션을 갖는다. 부가적으로 리세스의 베이스 영역에는 재료들을 의도한 대로 모으기 위해 홈 또는 싱크가 제공될 수 있다.
절삭 소자의 폭은, 개방측으로 연장된 종방향 리세스의 폭보다 작다. 또한 절삭 소자는 실질적으로 정사각형인 구조를 가지며 대응 전극 쪽 그 외부면은 오목하게 형성되므로, 종방향 절삭 에지가 형성된다.
또한 상기 제 1 용접면은 각각 볼록하게 연장된 표면을 가지며 이는 동일한 평면에 연장된 내부 섹션으로 이어지고 상기 평면은 서로 평행하거나 또는 외부면에 대해 실질적으로 평행하고 상기 외부면에 의해 형성된 평면에 대해 평행하게 연장된다.
또한 본 발명의 세부 사항, 장점 및 특징들은 청구항, 특징들의 단독/또는 통합 형태로 제시될 수 있을 뿐만 아니라, 바람직한 실시예의 도면의 상세한 설명에서도 제시된다.
예컨대 온도 센서, 에어컨 시스템 또는 냉장고 등에서 필요한 파이프는 우선 진공화된 다음 냉각 가스로 채워져야 한다. 이어서 파이프는 밀폐되어야 한다. 이를 위해 도 1에 따라, 예컨대 컴프레서(12)의 파이프(10)는-본 발명을 제한하지 않으면서- 커플링(14)을 지나 진공화 장치 또는 가스 충전 장치에 연결된다. 파이프(10)가 진공화되고 냉각 가스로 채워진 후, 파이프(10)의 단부측은 유체 밀봉 방식으로 폐쇄되어야 한다. 동시에, 커플링(14) 쪽으로 안내되는 섹션(16)은 분리되어야 한다.
도 1의 실시예에 따라 파이프(10)가 컴프레서(12)로부터 좌측으로 떨어져 있으면, 컴프레서 또는 소위 측정 및 냉각 기술의 장치로부터 파이프가 우측으로 떨어지는 것도 가능하다. 커플링(14) 또는 연결부에 대한 파이프(10)의 위치와 무관하게 파이프(10)를, 컴프레서(12) 또는 대응 장치로 안내되는 섹션(18)으로부터 확실히 밀봉 및/또는 폐쇄하고 분리하기 위해, 초음파 용접 장치 내의 소노트로드(20) 및 대응 전극, 즉 앤빌(21)은 밀봉된 2 개의 용접 영역이 얻어지도록 형성되며, 상기 영역 사이에서 파이프(10)는 분리, 즉 섹션(16, 18)들은 서로 나눠진다. 이 경우, 커플링(14)으로 안내되는 파이프 섹션(16)의 외부측이 마찬가지로 유체 밀봉 방식으로 폐쇄되므로 커플링(14) 내의 초과압으로 인해, 파이프 섹션(16)을 통과하는 가스가 외부로 흐를 수 없는 장점이 동시에 생긴다.
서로 떨어진 2 개의 밀봉 영역을 형성하기 위해, 소노트로드(20)는 서로 떨어진 2 개의 용접면(22, 24)을 가지며, 상기 용접면 사이에서는 분리 소자(26)가 연장된다. 용접면(22, 24)은 볼록하게 연장된 외부 영역(28, 30)으로 구성되며 이들은 직선의, 동일한 평면 내에서 연장된 내부 영역(32, 34)으로 이어지고 상기 영역들은 절삭 소자(26)에 접한다. 상기 영역(32, 34)들은 상기 실시예에 따라 소노트로드(20)의 수직축에 수직으로 연장된다.
상기 절삭 소자(26) 자체의 단면은 직사각형, 즉 정사각형 구조를 가지며,앤빌(21) 쪽 외부면(36)은 오목하게 연장된다. 따라서 절삭 형태의 종방향 에지 또는 절삭 에지(38, 40)가 절삭 소자(26)의 에지 영역에 생긴다.
단면도에 상응하게, 소노트로드(20) 또는 그 헤드는 대칭으로 형성되며, 2 개의 절삭 소자(26) 및 대응되게 접한 용접면(28, 30, 32, 34)들을 갖는다.
상기 소노트로드(20) 또는 그 헤드에 대응된 대응 전극 또는 앤빌(21)의 횡단면은 상부측으로 연장된 2 개의 제 2 용접면(42, 44)을 갖는 정사각형이며 상기 용접면의 외부면은 잘 알려진 방식으로 십자형 홈과 같은 구조를 가질 수 있다.
상기 실시예에서 2 개의 제 2 용접면(42, 44) 사이에 채널형 종방향 리세스(46)가 연장되며, 앤빌(21)은 상기 리세스의 정면을 관통한다. 종방향 리세스(46)의 개방측은 베이스측보다 적은 폭을 갖는다. 또한 베이스(48)에는, 절삭시 생기는 재료들을 모으거나 수용하기 위한 싱크 또는 홈(50)이 제공될 수 있다.
또한 상기 종방향 리세스(46)는 그 종방향 에지(52, 54)와 관련하여 예각으로 형성되어야 하므로, 용접을 통해 밀봉된 파이프(10)의 영역들 사이를, 종방향 리세스(46)의 베이스 영역으로 떨어지는, 제거하고자 하는 파이프 재료로부터 절단할 수 있다.
도 6에 따른 단면도에서, 상기 리세스(46)의 횡단면은 개방측에 연장된 직사각형 섹션과 베이스(48) 쪽으로 안내되는 사다리꼴 섹션으로 이루어지는 것이 도시되며, 사다리꼴 섹션의 측벽은 10°≤α≤30°인 각(α)을 형성할 수 있다.
바람직하게 상기 절삭 소자(26)에 대응하는 리세스(46)가 종방향 리세스로서 앤빌(21) 내에 형성되면, 다른 구조들도 동일하게 가능할 수 있다. 특히 리세스의정면이 앤빌(21)을 관통할 필요는 없다. 따라서 앤빌(21)을 관통하며 제 2 용접면(42, 44)에 대해서 수직으로 연장된 개구로 리세스가 이어질 가능성도 있으며, 절삭시 생기는 파이프 재료는 상기 개구에 의해 제거될 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 용접면(22, 24)을 가진 소노트로드(20), 상기 제 1 용접면에 대응하는 제 2 용접면(42, 44)을 가진 대응 전극 또는 앤빌(21), 및 상기 소노트로드로부터 상기 제 1 용접면을 지나 연장된 분리 소자(26)를 포함하는, 초음파 용접 장치에 의해 파이프 섹션 (10, 16, 18)을 유체 밀봉 방식으로 밀봉 및 분리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 소노트로드(20)는 2 개의 서로 이격된 제 1 용접면(22, 24)을 가지며, 상기 제 1 용접면에는 앤빌(21)의 2 개의 제 2 용접면(42, 44)이 대응되고, 상기 2개의 제 1 용접면 사이에는 분리 소자(26)가 연장되며, 상기 분리 소자에는 상기 앤빌의 2 개의 제 2 용접면 사이의 리세스(46)가 대응되는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세스(46)가 상기 앤빌(21)의 채널형 정면을 관통하는 종방향 리세스인 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리세스(46)의 개방측 영역이 상기 리세스의 베이스측 영역 보다 작은 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(56)의 개방측 에지(52, 54)는 예각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(46)는 단면도로 볼 때 개방측에 연장된 직사각형 외부 섹션과 사다리꼴 내부 섹션으로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스(46)의 베이스(48)가 홈(50)을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단면도로 볼 때 직사각형인 절삭 소자(26)의 폭은 리세스(46)의 개방측에 연장된 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 소자(26)의, 앤빌측에 연장된 면(36)은 오목하게 형성되는 것을특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 용접면(22, 24)은 볼록한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록한 표면(22, 24)은 절삭 소자 측에서 동일한 평면에 연장된 내부 섹션(32, 34)으로 이어지고, 상기 평면은 외부면(36)에 평행하거나 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절삭 소자(26)의 종방향 에지(38, 40)는 예각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프 섹션의 초음파 밀봉 및 분리 장치.
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