KR20080031120A - 맨드렐 실부 - Google Patents

Abstract

간이한 구성으로 작업성을 향상시키며, 장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 액압확관장치의 맨드렐 실부를 제공하는 것으로서, 관판과, 이 관판에 형성된 관공(管孔)에 삽입된 관재(管材)를 초고압액을 이용하여 접합하는 액압확관장치에 있어서, 관재에 삽입된 상태에서 확관툴부를 통해 본체부로부터 공급된 초고압액을 봉입하여 상기 관재를 내면으로부터 확관성형하는 맨드렐 실부(1)이고, 상기 확관툴부에 연결되며, 초고압액이 도입되는 맨드렐 본체(2)와, 이 맨드렐 본체(2)의 외주부에 장착되고, 초고압액을 봉입하여 지름을 확대하는 아쿠아 튜브(3), 및 이 아쿠아 튜브(3)의 외주를 감싸는 아쿠아 커버(4)를 포함한다.

액압확관장치, 맨드렐실부, 아쿠아튜브, 아쿠아커버, 고압액

Description

맨드렐 실부{Mandrel seal part}

본 발명은 액압확관장치의 맨드렐 실부에 관한 것이다.

현재, 열교환기, 콘덴서 등의 관재(管材)와 관판(管板)을 접합하는 방법으로서 롤러 확관법, 액압 확관법, 실 용접법, 폭발 확관법 등이 사용되고 있다. 그 중에서도, 수천기압의 액압을 이용하여 직접 확관하는 액압 확관법은 액압의 에너지를 이용한 정확하고 강고한 확관으로 깨끗한 환경에서의 작업이 가능하여 다방면으로 이용되고 있다. 롤러 확관법에서는 전압(轉壓)에 의해 관 내면에 박리(flaking)가 발생하는 경우가 있으나, 액압 확관법에서는 관이 내면에 균일한 액압을 가하여 확관하기 때문에 접촉압력을 정밀하게 관리하는 것이 가능하여, 신뢰성이 높은 확관을 할 수 있다.

액압확관장치의 맨드렐 실부로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 맨드렐 본체(102)의 고압액 공급부의 토출부(L2)를 아쿠아 튜브(103)로 밀폐하여, 고압액의 누설을 방지하는 아쿠아 튜브 타입의 것도 있다 (특허문헌 1 참조).

이와 같은 아쿠아 튜브 타입의 맨드렐 실부(101)는 초고압액이 도입되면 맨드렐 본체(102)와 초고압액을 봉입하는 아쿠아 튜브(103)와, 이 아쿠아 튜브(103) 의 전후를 보지하는 백업링(106)과, 익스팬션기구를 구성하는 쐐기형상 링(107) 및 익스팬션 링(108)을 포함하여 구성된다. 또한, 맨드렐 본체(102)의 외주에 아쿠아 튜브(103)의 뒤쪽에 설치되며, 관판(管板)에서 돌출된 관재의 돌출부를 수용하여 아쿠아 튜브(103)(확관장소)의 위치를 결정하는 칼라(105)를 포함한다.

그리고, 익스팬션 링(108)에는 익스팬션 링(108)의 축방향으로 아쿠아 튜브(103) 쪽의 단면으로부터 아쿠아 튜브(103)와 반대 측을 향해 형성된 절개부(108a)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 초고압액이 공급되면, 도 6에 도시된 바와 같이 액압에 의해 아쿠아 튜브(103)가 팽창(지름이 늘어남)하여 관재W1를 확관 성형하게 된다. 그리고, 확관 성형 후에, 아쿠아 튜브(103)는 탄성적으로 지름이 감소되므로 맨드렐 본체(102)를 관재W1로부터 쉽게 빼낼 수 있게 구성되어 있다.

[특허문헌]

일본공개실용신안 소58-49146호

그러나, 최근에는, 예를 들면, 천연가스 플랜트용 리액터나, 발전 플랜트용 급수가열기 및 석유화학 정제 플랜트의 각종 열교환기 등, 관판 사이즈의 대형화에 수반하여 후육관판(厚肉管板)의 확관(擴管)이음이 증가하고 있다. 이와 같은 후육관판의 확관이음에 있어서, 롤러 확관법으로는 여러번으로 나누어서 확관을 하는 단계적인 스텝확관이 일반적이다. 이와 같은 단계적인 스텝확관은 확관시간이 오래 걸리며, 관재의 내면이 거칠어지거나 비틀림이 발생하는 원인이 되며, 확관 누락이 발생하기 쉽다는 등의 문제점이 있다.

또한, 아쿠아 튜브 타입의 액압 확관법에서는, 후육관판의 두께에 맞추어서 아쿠아 튜브(103)의 길이를 길게 하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 확관 시에 원주 및 축방향의 팽창변위량에 아쿠아 튜브(103)가 추종하지 못하고, 아쿠아 튜브(103)의 단부(접착면)가 맨드렐 본체(102)에서 벗겨져서(도 6의 부호 h 참조) 고압액이 누출되는 경우나, 또는 확관 후에 아쿠아 튜브(103)가 원래의 형상으로 복귀하지 못하는 경우가 발생하는 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 간이한 구성으로 작업성을 향상시키고, 또한 장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 액압확관장치의 맨드렐 실부를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 관판(管板)과, 상기 관판 에 형성된 관공(管孔)에 삽입된 관재(管材)를 초고압액을 이용하여 접합하는 액압확관장치에 있어서, 상기 관재에 삽입된 상태에서 확관툴부를 통해 본체부로부터 공급된 초고압액을 봉입하여 상기 관재를 내면으로부터 확관성형하는 맨드렐 실부이고, 상기 확관툴부에 연결되며, 상기 초고압액이 도입되는 맨드렐 본체와, 상기 맨드렐 본체의 외주부에 장착되고, 상기 초고압액을 봉입하여 지름을 확대하는 통형상 탄성체; 및 상기 통형상 탄성체의 외주를 감싸는 탄성피복재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 액압확관장치의 맨드렐 실부는, 통형상 탄성체의 외주를 탄성피복재로 둘러싸고 있으므로, 통형상 탄성체가 탄성피복재의 형상에 따라 균등하게 팽창한다. 이 때문에, 통형상 탄성체가 젖혀져 말아 올려가는 현상 등에 의해 단부(접착면)가 맨드렐 본체에서 벗겨지는 것과 같은 통형상 탄성체(맨드렐 실부)의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 확관 후의 통형상 탄성체의 수축 시에 원 상태로 돌아가려는 힘을 탄성피복재가 보조하기 때문에, 통형상 탄성체가 원래의 형상으로 돌아가지 않는 문제가 발생하지 않는다.

따라서, 후육관판의 확관이음을 한 번의 공정으로 수행하는 것이 가능하므로 작업효율이 대폭적으로 향상되며, 공기 및 작업에 필요한 비용을 감축하는 것이 가능하다.

또한, 작업효율을 향상시킬 목적으로 맨드렐 실부의 외경을 관재의 내경에 대해 작게하여, 관재에의 출입이 용이한 형상으로 하여도, 확관성형의 품질이나 맨드렐 실부의 수명등이 저하되지 않는다.

또한, 통형상 탄성체의 외주를 탄성피복재로 감싸므로, 통형상 탄성체가 관재 등에 접촉하지 않고, 통형상 탄성체가 보호되기 때문에, 소모부품인 통형상 탄성체의 장기사용이 가능하게 된다.

또한, 초고압은 확관성형에 필요한 압력을 말하는 것으로서, 관의 사이즈나 형상에도 따르지만, 일반적으로는 수천기압의 압력을 의미한다. 또, 초고압액으로 사용되는 액체는 한정되지 않으나, 일반적으로 물이나 기름이 사용된다.

또한, 상기 맨드렐 실부는, 상기 맨드렐 본체의 외주부에서 상기 통형상 탄성체의 확관툴부측에 고정된 기부(基部); 및 상기 기부의 바깥쪽에서 상기 맨드렐 본체의 축방향을 따라 이동하는 외통재를 포함하며, 상기 기부와 상기 외통재와 상기 맨드렐 본체의 사이에 형성된 공간에 상기 관재의 상기 관판으로부터의 돌출부를 수용하는 돌출부 수용부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 맨드렐 실부에 의하면, 관판에서 돌출된 관재의 돌출부의 편차에 따라 돌출부 수용부재에 의해 관재의 돌출부의 수용길이를 조절하는 것이 가능하기 때문에, 확관의 위치결정을 확실하게 할 수 있으며, 고품질의 확관성형이 가능하다.

또한, 상기 맨드렐 실부는, 전기 통형상 탄성체 및 상기 탄성피복재가 나이론, 우레탄 고무, 연질 염화비닐, 니트릴 고무 또는 불소 고무로 형성된 것을 특징으로 한다.

이러한 맨드렐 실부는 통형상 탄성체 및 탄성피복재로서, 나이론, 우레탄 고무, 연질 염화비닐, 니트릴 고무 또는 불소 고무등의 탄성이 강하고, 마모가 적은 재질을 사용하고 있으므로, 적절하다. 결국, 관재에 삽입할 때나 빼낼 때에 관재의 내면과의 마모에 의한 손상이 적다. 또한, 확관 시에 재빠르게 늘어나서 확관하고, 확관 후에는 원래의 형상으로 재빠르게 되돌아가므로, 확관작업의 작업효율을 향상시키는 것이 가능하다.

본 발명에 의한 액압확관장치의 맨드렐 실부에 의하면, 간이한 구성으로 작업성을 향상시키고, 또한, 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

참조하는 도면에서, 도 1은 본 실시예에 의한 액압확관장치의 전체 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 본 실시예에 의한 맨드렐 실부의 구성을 나타내는 반 단면도이다. 도 3은 상기의 맨드렐 실부와 관재와 관판을 나타내는 도면으로, (a)는 맨드렐 실부를 관재에 삽입한 확관성형 전의 상황을 나타내는 반 단면도이고, (b)는 맨드렐 실부에 의한 확관성형 시의 상황을 나타내는 반 단면도이다. 도 4는 상기의 맨드렐 실부의 돌출부 수용부를 상세하게 나타내는 도면으로 (a) 및 (b)는 반 단면도이고, (c) 및 (d)는 평면도이다.

본 실시예에 의한 액압확관장치(10)의 맨드렐 실부(1)는 관판(管板)과, 관판에 형성된 관공(管孔)에 삽입된 관재(管材)를 고압액(高壓液)을 통해 접합하는 액압확관장치(10)에 있어서, 관재에 삽입된 상태에서 확관툴부(12)를 통해 본체부(11)로부터 공급된 초고압액을 봉입하여 상기 관재를 내면에서부터 확관성형하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 액압확관장치(10)는 맨드렐 실부(1)와 이 맨드렐 실부(1)에 초고압액을 주입하는 확관툴부(12)와 이 확관툴부(12)에 초고압액을 공급하는 본체부(11)를 구비하고 있다.

이 맨드렐 실부(1)는 확관툴부(12)에 장착되고, 본체부(11)로부터 초고압튜브(11a)를 통해 초고압액이 공급된다. 또한, 확관툴부(12)과 본체부(11)는 제어용 유압튜브(11b) 및 감압용 배수튜브(11c)로 연결되어 있다.

맨드렐 실부(1)는 액압확관장치(10)의 어태치먼트로서 장착된다. 맨드렐 실부(1)는 확관가공을 하는 관재(W1)의 내부에 삽입하고, 초고압액을 봉입하여 초고압실(P)을 형성하고, 이 초고압실(P)의 압력으로 관재(W1)를 확관성형하여, 관재 (W1)와 관판(W2)을 접합한다(도 3(b) 참조). 또한, 본 실시예에서는 관재(W1)로서 원형 단면의 것을 사용하고 있으나, 관재(W1)의 단면형상은 한정되는 것은 아니다.

맨드렐 실부(1)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 확관툴부(12)에 연결되고, 초고압액이 도입되는 맨드렐 본체(2)와, 이 맨드렐 본체(2)의 외주부에 장착되고, 작업물(워크)인 관재(W1)와 맨드렐 본체(2)의 사이에 초고압액을 봉입하여 초고압실(P)(도 3(b) 참조)을 형성하는 아쿠아 튜브(통(筒)형상 탄성체)(3)와, 이 아쿠아 튜브(3)의 외주를 감싸는 원환 형상의 아쿠아 커버(탄성피복제)(4)를 구비하도록 형성되어 있다.

또, 맨드렐 실부(1)는 아쿠아 튜브(3)의 맨드렐 본체(2)의 축방향으로 전후에 백업 링(6)과 이 백업 링(6)을 맨드렐 본체(2)의 축방향으로 보지하도록 배치된 고정 링(7) 및 확장 링(8)을 포함하여 구성된다. 그리고, 확장 링(8)에는 축방향으로 절개부(8a)가 형성되어 있다.

또, 맨드렐 본체(2)의 외주에 아쿠아 튜브(3)의 뒤쪽에는 확관위치를 조정하 기 위한 칼라(돌출부 수용부재)(5)가 장착되어 있다.

맨드렐 본체(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 환봉 형상으로 형성된 부재이고, 확관툴부(12)(도 1) 쪽의 단면(본도에서는 우측의 단면)에서부터 아쿠아 튜브(3)까지 연통하는 초고압액의 유로(L1)가 축방향을 따라 맨드렐 본체(2)의 중앙부까지 형성되고, 맨드렐 본체(2)의 중앙부에서부터 아쿠아 튜브(3)까지 연통하는 연통공(L2)이 설치되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 1개의 연통공을 설치하였으나 연통공(L2)의 수량은 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 4개의 연통공(L2)을 방사상으로 설치하여도 좋다.

또한, 맨드렐 본체(2)의 뒤쪽(본도에서는 우측)에는 확관툴부(12)(도 1)에 연결된 헤드 어댑터(2a)가 장착되어 있다. 한편, 맨드렐 본체(2)의 앞쪽(본도에서는 좌측)에는 너트(2b)가 설치되어 있다.

아쿠아 튜브(3)는 나이론, 우레탄 고무, 연질염화비닐, 니트릴 고무 또는 불소 고무 중의 어느 하나로 만들어진 자루형상(袋狀)의 부재이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 맨드렐 본체(2)의 외주면에 설치되어 있다. 아쿠아 튜브(3)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 맨드렐 본체(2)의 유로(L1)에 초고압액이 도입되어, 연통공(L2)으로부터 토출된 경우에 내부에 초고압액이 봉입되어 초고압실(P)을 형성한다.

본 실시예에 의한 아쿠아 튜브(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 판상의 탄성 재의 양단을 꺾어 접어서 접착면(3a,3a)을 형성하고, 이 접착면(3a,3a)을 맨드렐 본체(2)의 외주면을 따라 원환 형상으로 접착하는 것에 의해 튜브 형상으로 형성되어 있다. 또한, 아쿠아 튜브(3)는 내부에 봉입(封入)되는 고압액이 누출되지 않도록 접착면(3a,3a)이 맨드렐 본체(2)에 완전히 밀착되어 있도록 한다. 또, 본 실시예에서는 판상의 탄성재를 사용하여 아쿠아 튜브(3)를 형성하였으나 아쿠아 튜브(3)를 구성하는 재료는 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 통형상의 탄성재의 양단을 접착하여 원환을 형성하고 이것을 맨드렐 본체(2)의 외주에 배치하여도 좋다.

아쿠아 튜브(3)는 초고압액이 새지 않도록 맨드렐 본체(2)의 외주에 접착되어 있기 때문에 작업환경을 오염시킬 우려가 없다.

또한, 아쿠아 튜브(3)를 구성하는 재료는 탄성이 강하고, 마모가 적은 재질이면, 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 또, 아쿠아 튜브(3)의 형상은 아쿠아 커버(4)의 형상에 따라 균등하게 팽창하는 것이 가능하다면 한정되는 것은 아니다.

아쿠아 커버(4)는 나이론, 우레탄 고무, 연질염화비닐, 니트릴 고무 또는 불소 고무 중 어느 하나로 만들어진 통형상(원환 형상)의 부재이며, 도 2에 도시된 바와 같이 아쿠아 튜브(3)의 외주를 둘러싸도록 양단(전단 및 후단)이 백업 링(6)에 고정되어 있다. 아쿠아 커버(4)의 외주면은 백업 링(6)의 외주면과 하나의 면을 이루도록 되어 있다. 또한, 아쿠아 커버(4)를 구성하는 재료는 탄성이 강하고, 마모가 적은 재질이면, 상술한 것에 한정되는 것은 아니다. 또, 아쿠아 커버(4)의 형성방법도 아쿠아 튜브(3)의 외주를 감싸는 것이 가능하면 한정되는 것은 아니고, 적절한 공지의 수단을 사용하여 만들어도 좋다. 또, 아쿠아 커버(4)의 단면형상은 관재(W1)의 단면형상에 대응하여 형성되면 좋고 원환 형상으로 한정되는 것은 아니다.

아쿠아 커버(4)는 아쿠아 튜브(3)를 보호하는 기능과 함께 확관 후에 아쿠아 튜브(3)를 원래의 상태로 되돌리는 힘을 보조한다. 또, 아쿠아 커버(4)는 외면이 백업 링(6)의 외면과 평면을 이루어 하나의 면을 이루도록 되어 있기 때문에, 관재(W1)에 삽입할 때나 뺄 때에 관재(W1) 등에 걸리지 않는다.

또한, 아쿠아 커버(4)는 반드시 그 외주면이 백업 링(6)의 외주면과 하나의 면을 이룰 필요는 없다. 예를 들면, 백업 링(6)의 외주면보다 안쪽(맨드렐 본체(2) 쪽)으로 되도록 배치하여도 좋다.

칼라(5)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기부(基部)(51)와 기부(51)의 외주를 따라 맨드렐 본체(2)의 축방향으로 전후로 이동하는 가동부(52)와, 가동부(52)에 형성된 나사구멍에 체결되어 선단이 기부(51)의 외주면에 닿는 멈춤구(53)로 구성되어 있다.

칼라(5)는 확관성형 시에 관재(W1)가 관판(W2)으로부터 돌출된 길이(c)를 일정하게 하는 것으로서, 관판(W2)에 대해 아쿠아 튜브(3)를 소정의 위치에 배치하여 고품질로 확관성형을 할 수 있도록 하는 부재이다. 결국, 기부(51)와 가동부(52)와 확장 링(8)의 사이에 형성된 일정한 길이의 공간(5a)에 관재(W1)가 관판(W2)으로부터 돌출한 선단부분(돌출부)을 삽입한 상태에서 맨드렐 실부(1)를 가동부(52)가 관판(W2)에 닿을 때까지 압입하여 관재(W1)의 돌출 길이(c)를 일정하게 하는 것이다.

기부(51)는 맨드렐 본체(2)의 외주에 고정된 부재이고, 그 후단은 헤드 어댑터(5a)의 전면에 접촉하고 있다. 기부(51)는 맨드렐 본체(2)에 고정된 부분인 고정부(51a)와 고정부(51a)로부터 앞쪽으로 돌출하여 가동부(52)에 둘러싸인 돌기부(51b)가 일체로 구성되어 있다.

고정부(51a)는 내경이 맨드렐 본체(2)의 외경과 동일한 정도로 형성된 통(筒) 형상 부재이고, 맨드렐 본체(2)의 외주면에 고정되어 있다. 또한, 고정부(51a)를 맨드렐 본체(2)에 고정하는 방법은 한정된 것은 아니며, 적절한 공지 수단을 사용할 수 있다.

돌기부(51b)는 고정부(51a)의 전면에서 돌출되도록 통(筒) 형상으로 형성되어 있고, 확장 링(8)의 외주연부를 덮는 상태로 형성되어 있다. 돌기부(51b)의 외주면에는 고무 판재로 형성된 보호부재(54)가 설치되어 있어, 멈춤구(53)가 가동부(52)를 고정시키는 정도를 향상시키고 있다.

가동부(52)는 기부(51)의 돌기부(51b)의 외면에 배치된 통(筒) 형상 부재이고, 돌기부(51b)의 외경보다 약간 큰 내경을 가지며, 돌기부(51b)를 따라 전후방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 가동부(52)가 전후로 이동하는 것에 의해 가동부(52)와 기부(돌기부(51b))와 확장 링(8)의 사이에 관재(W1)의 돌출부가 삽입가능한 공간(5a)(도 2, 도 4)이 형성된다. 결국 관재(W1)의 돌출부의 길이(c)를 짧게 하는 경우에는 도 4(a) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 가동부(52)를 기부(51) 방향으로 이동시켜 공간(5a)의 축방향 길이를 단축시키고, 돌출부의 길이(c)를 길게 하는 경우에는 도 4(b) 및 (d)에 도시된 바와 같이 가동부(52)를 기부(51)와 반대 쪽으로 이동시켜 공간(5a)의 축방향 길이를 길게 하는 것에 의해 돌출부의 길이(c)를 조절한다.

가동부(52)에는 멈춤구(53)를 체결하기 위한 나사구멍이 복수 개 형성되어 있다. 그리고 가동부(52)는 이 멈춤구(53)에 의해 기부(51)의 돌기부(51b)의 소정 장소에 고정된다.

멈춤구(53)는 가동부(52)를 기부(51)에 고정하고, 돌출부의 길이(c)를 원하는 길이로 조정한다. 이 멈춤구(53)는 가동부(52)를 고정할 수 있으면, 그 구성 등은 한정되지 않지만, 본 실시예에서는 멈춤나사로 구성하는 것으로 한다. 멈춤구(53)는 가동부(52)에 관통된 나사구멍에 체결되어 있고, 가동부(52)를 고정할 때에는 멈춤구(53)의 선단이 기부(51)(보호부재(54))에 접촉하여 가동부(52)를 고정한다.

또한, 칼라(5)의 구성은 관재의 돌출부의 길이(c)의 조정이 가능하면, 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 가동부(52)를 고정부재로 하고, 기부(51)가 습동 가능하게 구성하여도 좋다. 또, 보호부재(54)는 필요에 따라 설치되는 것이며, 반드시 설치하지 않아도 좋다.

백업 링(6)은 링 형상의 원판 형상을 가지며, 우레탄 고무 등의 탄성부재로 구성되어 있다. 백업 링(6)은 확관성형 시에 아쿠아 튜브(3) 및 아쿠아 커버(4)의 변형에 추종하며, 확관성형 후에 아쿠아 커버(4) 및 아쿠아 튜브(3)가 원래 형상으로 되돌아 가도록 하는 힘을 보조한다. 또한, 백업 링(6)은 반드시 설치하지 않아도 좋다.

고정 링(7)은 도 2에 도시된 바와 같이, 링 형상의 원판 형상을 구비하며, 확장 링(8)에 접하는 단면을 향해 외경이 줄어드는 쐐기 형상 부분이 형성되어 있다. 그리고, 확장 링(8)의 테이퍼 형상 부분과 고정 링(7)의 쐐기 형상 부분이 적합하게, 밀착한 상태에서 연결되어 있다.

확장 링(8)은 도 2에 도시된 바와 같이, 통 형상의 원형 형상을 갖고 있다. 확장 링(8)의 고정 링(7) 쪽 단면에는 고정 링(7)에 접하는 단면 쪽을 향해 내경이 커지는 테이퍼 형상이 형성되어 있으며, 초고압액의 액압에 의해 테이퍼 형상 부분에 고정 링(7)의 쐐기 형상 부분이 눌려 지름방향으로 확장 가능하도록 절개부(8a)가 설치되어 있다.

또한, 확장 링(8)의 구성은 한정되는 것이 아니라, 적절하게 설정하여도 좋다.

또한, 고정 링(7)의 쐐기 형상 부분과 확장 링(8)의 테이퍼 형상 부분이 형성하는 경사각을 적절하게 설정하는 것에 의해 확장 링(8)의 확경(擴徑) 방향(지름이 확대되는 방향)의 누름 압력 및 스트로크를 조정하는 것이 가능하다. 이를 위해 워크인 관재(W1)의 사이즈랑 관판(W2)의 간극(확경 스트로크) 등의 여러 조건에 따라 이 경사각을 설정하는 것으로, 최적한 확관성형조건을 얻는 것이 가능하다.

계속해서, 본 실시예에 의한 맨드렐 실부(1)의 동작에 대해, 도 3(a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.

맨드렐 실부(1)는 확관하는 열교환기등의 관재(W1)에 삽입한 상태(도 3(a))에서, 맨드렐 본체(2)에 초고압액이 공급되어 확관작업이 개시된다.

맨드렐 본체(2)(유로L1, 연통공L2)로부터 아쿠아 튜브(3)(초고압실P)에 초고압액이 주입되면 아쿠아 튜브(3)가 직경 방향으로 팽창(지름의 확대(확경(擴徑))함과 동시에, 아쿠아 커버(4)도 직경 방향으로 팽창(지름의 확대)한다(도 3(b)).

이와 같이 하여, 점점 증압된 초고압실(P)의 액압 에너지에 의해 관재(W1)가 내측부터 확장되어 관판(W2)의 구멍의 내면에 관재(W1)의 외면이 접촉하게 된다. 그리고, 더욱 더 초고압실(P)의 압력을 상승시켜가면 관재(W1)가 관판(W2)을 강압하여 관판(W2)의 구멍이 탄성변형된다. 이때, 관재(W1)는 소성영역까지 변형되어, 초고압액실(P)의 압력이 해제된 후에 관재(W1)와 관판(W2)의 사이에 접촉잔류응력이 생겨 강고한 고착이 이루어진다.

또한, 아쿠아 튜브(3)는 외주가 원환 형상의 아쿠아 커버(4)로 둘러싸여 있기 때문에 봉입된 초고압액의 압력이 하나의 점에 집중되지 않고 분산되어 원통 형상을 유지한 상태에서 균등하게 팽창한다. 그래서, 초고압실(P)의 에너지는 균등하게 관재(W1)의 내면에 작용한다. 그 때문에 아쿠아 튜브(3)가 불균일하게 팽창하는 것에 의해 변형되는 것을 방지하고, 그 접착면(3a)이 맨드렐 본체(2)로부터 떨어지는 문제가 발생하지 않는다. 결론적으로, 관재(W1)의 내경에 대한 맨드렐 실부(1)의 외경을 종래 보다도 작게 하고, 아쿠아 튜브(3)를 크게 팽창시키도록 구성하여도, 고품질로 확관성형을 하는 것이 가능하고, 아쿠아 튜브(3)가 파손되지도 않는다.

확관성형의 종료 후에, 초고압실(P)이 감압되면, 아쿠아 튜브(3) 및 아쿠아 커버(4)가 각각 복원력에 의해 수축된다. 이때, 아쿠아 튜브(3)는 아쿠아 커버(4) 에 의해 둘러싸여 있기 때문에, 아쿠아 커버(4)의 수축력이 더해지므로 더욱 확실하게 원래의 상태로 복귀하는 것이 가능하다.

아쿠아 튜브(3) 및 아쿠아 커버(4)는 초고압실(P)이 감압되는 것에 의해 원래의 상태로 복귀하기 때문에, 맨드렐 실부(1)를 관재(W1)에서 쉽게 뺄 수 있다.

이상에서는 본 실시예의 액압확관장치의 맨드렐 실부에 의하면, 확관시의 원주 및 축방향의 팽창변위량에 아쿠아 튜브(3)가 추종하지 못하여 아쿠아 튜브(3)의 접착면(3a)이 맨드렐 본체(2)에서 떨어지는 것을 아쿠아 커버(4)가 외주에서 보지하는 것에 의해 방지하고 있기 때문에 후육관판의 확관이음(예를 들면, 500mm를 초과하는 길이)의 확관도 1번에 확관하는 것이 가능하게 되어, 작업효율이 향상되고, 공기를 대폭적으로 단축하는 것이 가능하며, 내면에 요철이 형성되지 않고 고품질로 작업을 할 수 있다.

또한, 아쿠아 튜브(3)를 아쿠아 커버(4)로 감싸는 것에 의해, 아쿠아 커버(4)가 확관 후에 아쿠아 튜브(3)를 원래의 형상으로 복귀시키는 힘을 보조하기 때문에, 아쿠아 튜브(3)를 종래보다도 크게 지름을 확대(팽창)시키는 것이 가능하다. 그 결과, 관재(W1)에 삽입하는 것이 용이하도록 맨드렐 실부(1)의 외경을 종래보다 작게 하는 것이 가능하다.

또한, 아쿠아 튜브(3)를 아쿠아 커버(4)로 감싸는 것에 의해, 확관 후에 맨드렐 실부(1)의 형상을 원래의 상태로 확실하게 복귀시키는 것이 가능하게 되어, 아쿠아 튜브(3)가 돌출되지 않으므로, 맨드렐 실부(1)를 관재(W1)에 넣고 뺄 때, 손상되지 않는다.

또한, 칼라(5)에 관해, 관재(W1)의 돌출부가 삽입될 수 있는 공간(5a)의 길이를 조절 가능하게 구성하는 것에 의해, 관재(W1)의 돌출 길이에 편차가 있어도 원하는 확관 위치에 아쿠아 튜브(3)를 배치하는 것이 가능하여, 고품질의 확관작업을 할 수 있다.

아쿠아 튜브(3)를 아쿠아 커버(4)로 감싸는 것에 의해, 아쿠아 튜브(3)를 크게 팽창시켜도 맨드렐 본체(2)로부터 이탈되는 것을 방지하고, 아쿠아 튜브(3)의 수명을 향상시켜 장치의 장기 사용을 가능하게 하며, 초고압액의 누출을 억지한다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시형태 및 실시예에 한정되지 않으며, 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시예에서는 아쿠아 튜브의 외주에 아쿠아 커버를 1매 배치하는 것으로 하였으나, 확관하는 관재의 내경에 따라 아쿠아 커버를 복수매 배치하여도 좋다.

또한, 관재의 확관 길이(관판의 두께)는 한정되지 않으며, 적절하게 설정하여도 좋다. 또한, 관재의 돌출부가 일정한 경우에는, 칼라는 반드시 돌출부를 수용하기 위한 공간의 길이를 조절할 수 있게 구성하지 않아도 좋다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액압확관장치의 전체구성을 설명하기 위한 사시도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 맨드렐 실부의 구성을 나타내는 반 단면도이고,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 맨드렐 실부와 관재와 관판을 나타내는 도면으로서, (a)는 맨드렐 실부를 관재에 삽입한 확관성형 전의 상황을 나타내는 반 단면도이며, (b)는 맨드렐 실부에 의해 확관성형 시의 상황을 나타낸는 반 단면도이고,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 맨드렐 실부의 돌출부 수용부를 상세하게 나타내는 도면으로, (a) 및 (b)는 반 단면도이고, (c) 및 (d)는 평면도이다. 본 발명의 제1실시형태에 의한 맨드렐 실부의 구성을 나타내는 반 단면도이다.

도 5는 종래의 맨드렐 실부의 구성을 나타내는 반 단면도이고,

도 6은 종래의 맨드렐 실부의 동작을 설명하기 위한 확관성형 시의 모습을 나타낸 요부 단면도이다.

<주요부분에 대한 부호의 설명>

1; 맨드렐 실부

2; 맨드렐 본체

3; 아쿠아 튜브(통형상 탄성체)

4; 아쿠아 커버(탄성피복재)

5; 칼라(돌출부 수용부재)

5a; 공간

10; 액압확관장치

11; 본체부

12; 확관툴부

51; 기부

52; 가동부

53; 멈춤구

P; 초고압실

W1; 관재

W2; 관판

Claims (3)

1. 관판(管板)과, 상기 관판에 형성된 관공(管孔)에 삽입된 관재(管材)를 초고압액을 이용하여 접합하는 액압확관장치에 있어서,

   상기 관재에 삽입된 상태에서 확관툴부를 통해 본체부로부터 공급된 초고압액을 봉입하여 상기 관재를 내면으로부터 확관성형하는 맨드렐 실부이고,

   상기 확관툴부에 연결되며, 상기 초고압액이 도입되는 맨드렐 본체;

   상기 맨드렐 본체의 외주부에 장착되고, 상기 초고압액을 봉입하여 지름을 확대하는 통형상 탄성체; 및

   상기 통형상 탄성체의 외주를 감싸는 탄성피복재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐 실부.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 맨드렐 본체의 외주부에서 상기 통형상 탄성체의 확관툴부측에 고정된 기부(基部); 및

   상기 기부의 바깥쪽에서 상기 맨드렐 본체의 축방향을 따라 이동하는 외통재를 포함하며,

   상기 기부와 상기 외통재와 상기 맨드렐 본체의 사이에 형성된 공간에 상기 관재의 상기 관판으로부터의 돌출부를 수용하는 돌출부 수용부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐 실부.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 통형상 탄성체 및 상기 탄성피복재는 나이론, 우레탄 고무, 연질염화비닐, 니트릴 고무, 또는 불소 고무로 형성된 것을 특징으로 하는 맨드렐 실부.

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