KR20080075193A - 플렉시블 유체라인 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 나란히 평행하게 배치된 복수의 튜브 (1) 를 포함하는 플렉시블 유체라인에 관한 것으로, 상기 튜브들은 적어도 일 단부 (9, 10) 에 공동의 연결요소 (11, 12) 를 구비하고, 플라스틱 바디 (6) 내에 매립되어 있다. 또한, 본 발명은 이런 유형의 유체라인 (8) 의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 이런 유형의 유체라인을 간단히 제조하는 것이다. 이를 위해, 양 단부 (9, 10) 사이에 있는 튜브 (1) 의 섹션은 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공된다.

플렉시블 유체라인

Description

플렉시블 유체라인 및 그 제조방법 {FLEXIBLE FLUID LINE AND METHOD FOR PRODUCING IT}

본 발명은 서로 나란히 평행하게 배치된 복수의 튜브를 구비하고, 상기 튜브들은 적어도 일 단부에 공동의 연결요소 (connection element) 를 구비하고, 플라스틱 바디 (plastic body) 내에 매립되어 있는 플렉시블 유체라인에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 복수의 튜브를 서로 나란히 평행하게 배치하고, 변형시켜, 플라스틱 내에 매립하고, 적어도 일 단부에는 공동의 연결요소를 장착하는 플렉시블 유체라인의 제조방법에 관한 것이다.

이런 유형의 유체라인은 WO 2004/046601 A1 으로부터 공지되어 있다. 여기에서 개별 튜브는 나선형으로 안내되고, 중공공간을 에워싸며, 이 중공공간은 가로 막는 것이 없거나 또는 코어로 채워질 수 있다. 유체의 흐름을 위해 모든 튜브의 횡단면의 합계가 제공된다. 튜브의 나선형 안내에 의해 유체라인은 일종의 가요성을 갖는다.

이러한 유체라인은 기술적인 적용시 강한 진동, 보다 큰 상대운동 및 공격적인 주변조건이 나타나는 경우 고압 하에서 및 경우에 따라서는 고온 하에서 유체를 운반하는데 매우 적합하다. 적용예는 이동성 냉각시설, 특히 자동차에서의 CO₂ 냉각시설이다. 이와 같은 적용시에는 설치적인 이유로 인해, 라인이 약해지지 않으면서 상기 라인의 일종의 가요성이 요구된다.

그러나 이런 유형의 유체라인을 제조하기 위해서는 일종의 노력이 요구된다. 나선 모양을 만들어 내기 위해서는 서로 나란히 놓여 있는 튜브들을 함께 코어 둘레에 감아야 한다. 이를 위해 일종의 숙련도가 요구된다. 기계적 제조는 제한적으로만 가능하다. 기껏해야 기계적으로 작동되는 공구가 이용될 수 있다.

본 발명의 목적은 간단하게 제조될 수 있는 플렉시블 유체라인을 제공하는 것이다.

이 목적은 상기 언급된 유형의 플렉시블 유체라인에서 양 단부 사이에 있는 튜브의 섹션이 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공됨으로써 달성된다.

튜브의 종방향으로 배치된 복수의 웨이브가 잇달아 뒤를 잇는 꼬불꼬불한 모양은, 서로 평행하게 배치된 튜브들의 나선형으로 안내된 굴곡부보다 훨씬 간단히 제조될 수 있다. 이로써 우선 변형공정이 훨씬 간단하게 된다. 이 이외에, 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공된 튜브들을 구비한 유체라인은 일반적으로 튜브들이 서로 평행하게 나선형으로 안내된 유체라인보다 유연하다. 즉, 꼬불꼬불한 모양으로 형성된 유체라인은 보다 많은 장점을 갖는다.

이때, 각 튜브는 복수의 원호모양 (circular arc-shaped) 만곡 섹션을 구비하는 것이 선호된다. 원호를 만들어 내기 위해 사용될 수 있는 주형은 비교적 간단히 제조될 수 있다. 그러면, 변형을 위해 필요한 스탬프는 원통 재킷 섹션 모양의 형태를 구비할 수 있다. 필요한 경우라면, 만곡 섹션들은 직선으로 안내된 섹션들에 의해 서로 연결될 수도 있다. 그러나, 일반적으로 만곡 섹션들이 곧장 또는 작은 간격을 갖고 서로 이어지면 충분하다.

대안적으로 또는 추가적으로, 각 튜브는 복수의 사인모양 (sine-shaped) 만곡 섹션을 구비할 수도 있다. 사인모양 만곡 섹션에서는 유체라인을 통하여 보다 유리한 흐름이 실현될 수 있다. 사인모양 만곡 섹션에서, 반대 방향으로 만곡된 2 개의 만곡 섹션 사이의 이행은 접선이 90°미만의 각도하에서 유체라인의 종방향 연장에 대해 뻗어 있도록 실현될 수 있다. 그러나 이는 원칙적으로 원호모양 섹션들에서도 실현될 수 있다.

바람직하게는, 한 만곡 섹션의 만곡 반경은 1.5 내지 5 x D 의 범위 내에 있고, 이때 D 는 한 튜브의 외부지름이다. 이런 유형의 만곡 반경과 함께, 개별 튜브는 굽힘 가공시 지나친 부하를 받지 않는다. 원호모양 만곡 섹션에 관한 것이 아니라면, 만곡 반경은 한 만곡 섹션에 걸친 평균 만곡 반경이다.

이때, 주기 길이는 3 내지 10 x R 의 범위 내에 있는 것이 선호되며, 이때 R 은 만곡 반경이다. 주기 길이는 꼬불꼬불한 모양의 연장의 2 개의 최대치 사이의 간격이다. 이와 같은 간격은 라인의 충분한 확장 또는 수축을 허락한다. 간격이 보다 크면 개별 만곡 섹션들은 약간 길어지고, 즉 경우에 따라서는 직선으로 형성되는 추가 섹션들을 구비할 수 있고, 이 추가 섹션들은 종축에 대해 평행하게 뻗어 있다. 곧장 서로 이어지는, 원의 선 모양으로 안내된 순수한 만곡 섹션들에서는, 간격은 4 개의 만곡 반경에 달한다.

바람직하게는, 플라스틱 바디는 꼬불꼬불한 모양의 연장을 구비한다. 즉, 상기 플라스틱 바디는 충분히 튜브의 가요성을 넘겨받는다. 튜브의 꼬불꼬불한 모양의 연장을 따라가는 플라스틱 바디는 비교적 적은 재료비용으로 실현될 수 있다. 상기 플라스틱은 일종의 가요성 또는 탄성을 구비하며, 따라서 상기 플라스틱은 튜브와 공동으로 진동 또는 길이변경에 의해 변형될 수 있다.

더욱 바람직하게는 튜브들은 서로 중간공간을 가지며 배치되어 있고, 이때 상기 중간공간은 플라스틱 바디의 플라스틱에 의해 적어도 부분적으로 메워져 있다. 즉, 개별 튜브는 얇은 플라스틱층에 의해 서로 분리되어 있다. 이는, 유체라인이 작동시 진동에 노출되면 튜브들 간의 상호 마찰을 저지한다. 이로써 기계적 마모가 적게 유지된다. 이 이외에, 소음현상이 피해지거나 또는 소음이 적어진다.

더욱 바람직하게는, 유체라인의 일 단부는 유체라인의 다른 단부에 대해 비틀어진다. 양 단부 사이의 비틀림 각도는 바람직하게는 90°이다. 상기 비틀림 각도는 튜브들이 유체라인의 일 단부에 서로 나란히 배치되어 있는 제 1 평면과 튜브들이 유체라인의 다른 단부에 서로 나란히 평행하게 배치되어 있는 제 2 평면 사이의 각도이다. 유체라인의 종축 둘레의 양 단부의 비틀림에 의해 모든 방사상 방향에서, 즉 유체라인의 종축에 대해 수직으로 뻗어 있는 모든 방향에서 라인의 균일한 운동성을 얻는다.

튜브는 금속, 특히 강 또는 알루미늄으로 만들어지는 것이 또한 유리하다. 이와 함께 유체라인의 안정성이 상승한다. 금속은 동일한 비용에 있어 많은 유체에 대해 플라스틱보다 저항력이 있다.

상기 목적은 상기 언급된 유형의 방법에서 튜브의 양 단부 사이에 있는 섹션이 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공됨으로써 달성된다.

꼬불꼬불한 모양으로의 변형은 튜브를 감아 올릴 필요없이 비교적 쉽게 실현될 수 있다.

바람직하게는, 굽힘 가공을 위해 프레싱 공구가 사용된다. 프레싱 공구는 여러 번 이용 가능하다. 꼬불꼬불한 모양으로의 굽힘 가공을 위해서는 적합한 주형을 사용하기만 하면 된다.

바람직하게는, 한 평면에 놓여 있는 튜브들은 이 평면에 대해 수직으로 변형된다. 이는 꼬불꼬불한 모양으로의 굽힘 가공을 달성하기 위한 가장 간단한 절차이다. 근본적으로, 한 방향으로의 한 운동만이 필요하다.

바람직하게는, 튜브들에는 변형 전에 플라스틱이 제공된다. 이는 튜브를 플라스틱 내에 매립하기 위한 공구, 예컨대 사출 성형 공구의 구조를 간단하게 한다. 근본적으로, 여기에서는 직육면체 모양의 중공공간을 구비한 주형만이 필요하다. 플라스틱은 꼬불꼬불한 모양으로의 튜브의 굽힘 가공을 방해하지 않는다.

변형 후 유체라인의 단부들을 미리 결정된 각도만큼, 특히 90°만큼 서로에 대해 비트는 것이 또한 유리하다. 이와 함께 추가의 제조단계가 필요하기는 하다. 그러나 양 단부의 비틀림에 의해 모든 방향으로의 가요성 상승이 달성된다.

이하, 본 발명을 도면과 관련하여 바람직한 실시예를 참조로 설명한다.

도 1 은 연결요소 및 플라스틱을 구비하지 않은, 6 개의 평행한 튜브를 구비한 유체라인의 평면도,

도 2 는 도 1 에 따른 라인의 측면도,

도 3 은 도 1 에 따른 라인의 정면도,

도 4 는 플라스틱 바디 및 연결요소를 구비한 도 1 에 따른 라인,

도 5 는 도 4 에 따른 라인의 측면도,

도 6 은 도 4 에 따른 라인의 정면도,

도 7 은 양 연결요소가 종축과 관련하여 서로에 대해 대략 90°만큼 비틀어져 있는 라인의 개략도,

도 8 은 주기 길이에의 라인의 가요성 및 흐름저항 사이의 종속을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1 내지 도 3 은 서로 평행하게 배치된 복수의 튜브 (1a-1f) 를 도시하고 있다. 본 경우에는 6 개의 튜브 (1a-1f) 에 관한 것이다. 그러나, 더 많거나 또는 더 적은 튜브가 사용될 수 있다.

각 튜브 (1a-1f) 는 외부지름 (D) 을 가지며, 이 외부지름은 본 실시예에서 2.5 ㎜ 이다. 한 튜브 (1a-1f) 의 벽두께는 본 실시예에서 0.4 ㎜ 이다. 다른 수치도 물론 가능하다.

도 2 에서 볼 수 있는 바와 같이, 튜브 (1) 는 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공되어 있고, 즉 상기 튜브는 복수의 만곡 섹션 (2) 을 형성하며, 이 만곡 섹션들은 서로 이어지거나 또는 작은 직선 섹션 (3) 에 의해 서로 연결된다. 이와 같은 직선 섹션 (3) 의 길이는 예컨대 4 ㎜ 일 수 있다. 만곡 섹션 (2) 은 연속적인 만곡부를 반드시 가져야만 하는 것이 아니라, 종방향 (4) 에 대해 평행으로 있는 전적으로 보다 작은 섹션을 (도시되어 있지 않음) 구비할 수 있다.

한 만곡 섹션 (2) 은 1.5 내지 5 x D 의 범위 내에 있는 반경 (R) 을 구비하고, 이때 D 는 튜브 (1) 의 상기 언급된 외부지름이다. 바람직하게는, 만곡 반경은 2.5 ㎜ 의 외부지름 (D) 에서 3.75 ㎜ 와 12.5 ㎜ 사이에 있다. 본 실시예에서 만곡 반경 (R) 은 6 ㎜ 이다.

만곡 섹션 (2) 은 원의 선 모양으로 굽힘 가공될 수 있다. 그러나 상기 만곡 섹션은 사인모양 연장을 가질 수도 있다. 2 개의 만곡 섹션 (2) 사이의 이행 위치가 종방향 (4) 에 대해 수직으로 놓이는 것이 반드시 필요한 것은 아니다. 2 개의 사인모양 만곡 섹션 사이의 이행시 나타나는 예컨대 45°의 각도도 가능하다 (도 7).

주기 길이 (A), 즉 2 개의 '최대치' 사이의 간격 또는 2 개의 '영 (zero) 위치', 즉 종방향 (4) 으로 가운데에 놓인 평면의 가로부들 사이의 간격은 바람직하 게는 3 내지 10 x R 이며, 이때 R 은 상기 언급된 만곡 반경이다. 본 실시예에서, 2 개의 인접한 굴곡부 또는 웨이브 사이의 축방향 간격, 즉 주기 길이 (A) 는 24 ㎜ 이다.

원의 선 모양 만곡 섹션 (2) 에 관한 것이 아니면, 반경 (R) 은 만곡 섹션 (2) 에 걸쳐 변화한다. 이 경우, 평균 반경이 추정되어야 한다.

도 4 내지 도 6 에서 나타나듯이, 튜브들 (1a-1f) 로 만들어진 튜브 그룹 (5) 은 탄성 플라스틱 (6) 내에 매립되어 있다. 플라스틱 (6) 은 플라스틱 바디를 형성한다. 튜브들 (1a-1f) 사이에는 각기 작은 중간공간 (7) 이 있고, 이 중간공간 내로 플라스틱 (6) 이 침투한다. 이러한 방식으로, 도 4 내지 도 6 에 도시되어 있는 유체라인 (8) 이 변형되면 튜브들 (1a-1f) 간의 상호 마찰이 저지된다. 이와 같은 변형은, 유체라인 (8) 의 양 단부 (9, 10) 에 이어져 있는 장치들이 그들의 위치를 서로 상대적으로 변경하면 나타날 수 있다. 위치의 이 변경은 근본적으로 모든 공간방향으로 생길 수 있다.

유체라인 (8) 의 양 단부 (9, 10) 에는 연결요소 (11, 12) 가 배치되어 있고, 이 연결요소는 예컨대 플라스틱 (6) 과 일체로 사출될 수 있거나 또는 별도의 구성요소로서 튜브와 연결될 수도 있다. 연결요소 (11, 12) 는 모든 튜브 (1a-1f) 를 에워싸고, 유체의 유입 또는 유출 또는 장치의 연결 이외에 개별 튜브 (1a-1f) 를 정의된 위치에 서로 평행하게 유지해야 하는 과제를 갖고 있다.

이런 유형의 유체라인 (8) 의 제조는 프레싱 공구에 의해 간단히 실현될 수 있다. 한 평면에 서로 나란히 놓여 있는 튜브들 (1a-1f) 은 프레싱 공구에 의 해 이 평면에 대해 수직으로 변형된다. 이때, 결과로서 나타나는 형태는 원호모양의 또는 사인모양의 섹션들을 가질 수 있고, 단 한 공정에서 제조될 수 있다. 원하는 형태가 추후 달성되도록 공구의 형태를 선택하는 것만이 필요하다.

튜브 (1a-1f) 의 변형 전에 이미 플라스틱 (6) 및 연결요소 (11, 12) 가 만들어내질 수 있거나 또는 개별 연결요소들은 튜브와 연결될 수 있다. 이를 위해, 한 평면에 서로 나란히 평행하게 놓여 있는 튜브들 (1a-1f) 은 상응하는 사출 성형 금형 내에 삽입되고, 플라스틱 (6) 이 사출된다. 그러면, 변형은 플라스틱 (6) 의 제공 후에 수행될 수 있다.

도 7 에서 나타나듯이, 도 5 에 도시되어 있는 유체라인 (8) 의 제조 후 양 연결요소 (11, 12) 는 아직 예컨대 90°만큼 서로에 대해 비틀어질 수 있고, 따라서 모든 방사상 방향에서 유체라인의 비교적 균일한 운동성을 얻는다.

튜브 (1a-1f) 는 바람직하게는 강 또는 알루미늄으로 제조되나, 다른 금속도 가능하다.

도 8 은 웨이브 수 (X) 에의 변형저항 (FL) 의 종속을 개략적인 형태로 도시하고 있다. 도 5 의 실시예에서 유체라인 (8) 은 8 개의 웨이브를 구비한다. 웨이브 (X) 의 증가하는 수와 더불어 변형저항 (FL) 은 감소한다.

다른 한편으론, 흐름저항 (SW) 은 증가하는 웨이브 수 (X) 와 더불어 올라가는데, 왜냐하면 다른 경우라면 동일한 길이에서 웨이브의 만곡 반경이 줄기 때문이다.

Claims (15)

1. 서로 나란히 평행하게 배치된 복수의 튜브를 구비하며, 상기 튜브들은 적어도 일 단부에 공동의 연결요소를 구비하고, 플라스틱 바디 내에 매립되어 있는 플렉시블 유체라인에 있어서, 양 단부 (9, 10) 사이에 있는 튜브 (1a-1f) 의 섹션은 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
2. 제 1 항에 있어서, 각 튜브 (1a-1f) 는 복수의 원호모양 만곡 섹션 (2) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 튜브 (1a-1f) 는 복수의 사인모양 만곡 섹션 (2) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 한 만곡 섹션 (2) 의 만곡 반경 (R) 은 1.5 내지 5 x D 의 범위 내에 있고, 이때 D 는 한 튜브 (1a-1f) 의 외부지름인 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
5. 제 4 항에 있어서, 주기 길이 (A) 가 3 내지 10 x R 의 범위 내에 있고, 이때 R 은 상기 만곡 반경인 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 바디 (6) 는 꼬불꼬불한 모양의 연장을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브들 (1a-1f) 은 서로 중간공간 (7) 을 가지며 배치되어 있고, 이때 상기 중간공간 (7) 은 플라스틱 바디 (6) 의 플라스틱에 의해 적어도 부분적으로 메워져 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체라인 (8) 의 일 단부 (9) 는 상기 유체라인 (8) 의 다른 단부 (10) 에 대해 비틀어져 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 양 단부 (9, 10) 사이의 비틀림 각도는 90°인 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브 (1a-1f) 는 금속, 특히 강 또는 알루미늄으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인.
11. 복수의 튜브를 서로 나란히 평행하게 배치하고, 변형시켜, 플라스틱 내에 매립하고, 적어도 일 단부에는 공동의 연결요소를 장착하는 플렉시블 유체라인의 제 조방법에 있어서, 상기 튜브 (1a-1f) 의 양 단부 (9, 10) 사이에 있는 섹션을 꼬불꼬불한 모양으로 굽힘 가공하는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 굽힘 가공을 위해 프레싱 공구가 사용되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인의 제조방법.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 한 평면에 놓여 있는 튜브들 (1a-1f) 은 이 평면 (4) 에 대해 수직으로 변형되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인의 제조방법.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브 (1a-1f) 에는 상기 변형 전에 플라스틱 (6) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인의 제조방법.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형 후 유체라인 (8) 의 단부들 (9, 10) 은 미리 결정된 각도만큼, 특히 90°만큼 서로에 대해 비틀어지는 것을 특징으로 하는 플렉시블 유체라인의 제조방법.

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