KR20100021991A

KR20100021991A - 박막시트 제조를 용이하게 하기 위한 맨드렐

Info

Publication number: KR20100021991A
Application number: KR1020090076310A
Authority: KR
Inventors: 데일 마다드 주니어 피셔; 엘리자베스 메리 스터드반트; 웬차오 왕
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2008-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2010-02-26
Also published as: TWI362371B; US20100038836A1; US8025276B2; CN101654327A; TW201021934A; CN101654327B; KR101464773B1; JP5513810B2; JP2010131670A

Abstract

맨드렐(1)은 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)를 포함한다. 상기 상부 지지부 및 제1엣지 지지부는 제1지지부를 구성한다. 상기 하부 지지부 및 제2엣지 지지부는 제2지지부를 구성한다. 상기 제1지지부 및 제2지지부는 외주를 형성하기 위해 서로 대응하여 배치된다. 잭(50)은 제1지지부 및 제2지지부에 결합되고, 맨드렐의 외주를 조절하기 위해 상기 제1지지부 및 제2지지부가 서로 대응하여 움직이도록 구성된다. 잠금부재(60)는 상기 제1지지부와 제2지지부간 대응 움직임을 선택적으로 막도록 상기 제1지지부 및 제2지지부에 결합된다.

맨드렐, 지지부, 잭, 잠금부재, 죔쇠

Description

박막시트 제조를 용이하게 하기 위한 맨드렐{MANDREL TO FACILITATE THIN SHEET FABRICATION}

본 출원은 2008년 8월 18일 출원된 미국 가출원 제61/089,677호, 및 "Mandrel to Facilitate Thin Sheet Fabrication"으로 명칭된 2009년 3월 27일 출원된 미국 특허출원 제12/412675호의 이점을 청구한다.

본 발명은 맨드렐 및 이 맨드렐을 사용하여 튜브를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 박막시트의 재료로 만들어진 튜브를 제조하기 위한 맨드렐에 관한 것이다.

플래티넘 전송 시스템은 유리의 제조공정, 특히 LCD 장치용 유리의 제조공정에 사용되고 있다.

LCD 장치용 유리가 매우 높은 품질을 필요로 하기 때문에, 유리와 접촉하는 플래티넘 시스템의 내부는 오염되거나 스크래칭되지 않아야 한다. 플래티넘 시스템 내부의 오염 또는 스크래칭은 그 플래티넘 시스템을 사용하여 제조된 유리에 원 하지 않는 결함을 생성하여 일부의 유리 제조업자에게 손실을 야기한다. 통상의 플래티넘 시스템은 다수 공정 중의 전송 유리 및/또는 장치간 확장하는 다수의 튜브를 포함한다. 예컨대, 그것은 일부의 사전-용융 장치; 사전-용융 장치와 정제 챔버; 정제 챔버와 교반(stir) 챔버; 교반 챔버와 수용 탱크 사이의 플래티넘 튜브가 될 것이다. 플래티넘 튜브는 튜브를 형성하기 위해 사용된 맨드렐의 제거 동안 스크래치되고, 변형되거나 아니면 손상될 것이다. 선택적으로, 또는 추가적으로 플래티넘 튜브의 내부는 맨드렐이 만들어지는 재료에 의해 오염되고, 스크래치되거나 아니면 손상될 것이다.

더욱이, 플래티넘의 비용이 높고 심지어 높아지고 있기 때문에, 유리 제조공정에서 전송 시스템에 필요한 플래티넘의 양을 감소시킬 필요가 있다. 필요한 플래티넘 양을 감소시키기 위한 한 방법은 전송 시스템에서의 플래티넘 튜브의 두께를 감소시키는 것이다. 그러나, 플래티넘 시트 두께가 감소함에 따라, 시트 재료 본래의 강성도 감소되어, 제조의 어려움을 야기한다. 특히, 예컨대, 감소된 두께의 플래티넘은 높은 기계력 및 고열을 수반하는 공정 동안 튜브 지지를 어렵게 한다.

과거의 플래티넘 튜브 제조를 위한 맨드렐은 나일론의 고체 몸체로 만들어졌다. 이러한 타입의 맨드렐은 고체 몸체이기 때문에, 종종 금속의 변형없이는 튜브로부터 맨드렐을 제거하기가 곤란하다. 더욱이, 이러한 타입의 맨드렐은 나일론으로 만들어지기 때문에, 고열을 수반하는 공정 동안 튜브에 유지할 수 없고, 아니면 나일론이 용융되어 튜브의 내부를 오염시킨다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 박막시트의 재료로 만들어진 튜브를 제조하기 위한 맨드렐을 제공하기 위한 것이다.

하나의 양태에 따르면, 위에 형성된 튜브에 대한 손상의 위험성을 감소시키는 맨드렐이 제공된다. 맨드렐은 조절가능한 외주를 가지며, 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 튜브로부터 맨드렐을 용이하게 제거하기 위해 쉽게 분리된다. 맨드렐은 맨드렐의 외주를 형성하는 제1지지부 및 제2지지부를 포함하며, 상기 외주는 상기 제1지지부 및 제2지지부가 서로 대응하여 움직임으로써 신장 또는 수축될 수 있다. 더욱이, 상기 각각의 제1지지부 및 제2지지부는 보다 작은 부분으로 분리된다. 맨드렐의 둘레가 조절가능하기 때문에, 맨드렐은 제조될 튜브의 원하는 둘레의 크기가 될 수 있다. 튜브의 제조 및 처리 후, 맨드렐은 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 쉽게 튜브로부터 수축되어 분리될 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 높은 기계력 및/또는 높은 열에 견딤으로써, 그 많은 형성 및 처리의 단계 동안 플래티넘 튜브 내에 고정유지될 수 있는 맨드렐이 제공된다. 맨드렐이 그 제조의 모든 단계 동안 플래티넘 튜브 내에 고정유지될 수 있기 때문에, 맨드렐은 박막 플래티넘 튜브의 제조를 용이하게 한다. 맨드렐은 제1지지부와 제2지지부간 대응 움직임을 선택적으로 막기 위해 제1지지부 및 제2지지부에 결합된 잠금부재를 포함한다. 따라서, 맨드렐은 높은 기계력에 견딜 수 있는 단단한 구조가 된다. 추가적으로, 맨드렐은 상기 지지부들에 구조적인 강성을 더 제공하기 위한 웨지도 포함한다. 더욱이, 맨드렐은, 예시의 플라즈마 스프레이 코팅에서와 같이, 튜브의 처리 동안 사용된 국소적인 열을 견디기 위해, 고열 전도성 및 고열 내충격성을 갖는 재료로 만들어지거나 코팅된다. 또한, 이들 재료는 플래티넘 튜브의 내부를 오염시키거나 스크래치하지 않는 부드러운 표면을 갖는다.

또 다른 양태에 따르면, 맨드렐 자신 뿐만 아니라 맨드렐 상의 처리되는 튜브의 가열 또는 냉각을 제공하는 구조를 포함하는 맨드렐이 제공된다. 맨드렐은 맨드렐의 내부에 열전달매체를 도입하기 위한 열전달매체 입구를 포함한다. 열전달매체는 가열 또는 냉각효과를 제공하기 위해 맨드렐에 걸쳐 순환되거나 또는 맨드렐의 표면을 빠져나가도록 유도된다. 맨드렐이 냉각되기 때문에, 상기 맨드렐은 맨드렐이 만들어지는 재료에만 기반한 다른 맨드렐보다 더 높은 온도를 견딜 수 있다. 따라서, 맨드렐은 튜브 상에 실시된 보다 더 높은 온도 동안 튜브 내에 고정유지될 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 적절한 위치에서 맨드렐과 튜브를 용이하게 용접하기 위해, 제1지지부가 오목부를 더 포함한다. 추가적으로, 거기에는 오목부 내에 제거가능하게 배치되는 크기의 블록이 제공된다. 블록은 용접을 용이하게 하기 위해 오목부로부터 제거되고, 다른 처리를 용이하게 하기 위해 오목부 내에 삽입된다.

비록 맨드렐이 플래티넘 튜브 제조를 위한 사용에 대해 기술했을 지라도, 다른 재료의 튜브를 제조하는데 사용될 수도 있다. 더욱이, 여기에 기술된 맨드렐의 여러 양태들은 독립적으로 사용되거나 서로간의 여러 조합에도 사용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은, 이하의 상세한 설명에서 기술될 것이고, 특히 당업자들에게는 자명하며, 부가된 도면 뿐만 아니라 기재된 설명 및 청구항들에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시함으로써 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기한 통상의 설명 및 이하의 상세한 설명 모두는 청구된 바와 같은 본 발명의 특성 및 특징을 이해하기 위한 개요 및 뼈대를 제공하기 위한 것임을 이해할 수 있을 것이다.

부가의 도면들은 본 발명의 원리의 이해를 좀더 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서의 일부로 통합되어 구성될 것이다. 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시예(들)를 기술하며, 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 튜브에 대한 손상의 위험성을 감소시키는 맨드렐을 제공하고, 높은 기계력 및/또는 높은 열에 견딤으로써 많은 형성 및 처리 의 단계 동안 플래티넘 튜브 내에 고정유지될 수 있는 맨드렐을 제공할 수 있다.

다음의 상세한 설명에서는, 설명의 목적을 위한 것으로, 한정하지 않으며, 특정 상세한 설명을 개시하는 예시의 실시예들은 본 발명 원리의 이해를 위해 제공하도록 기술된다. 그러나, 그것이 본 발명 개시의 이점을 갖는다는 것은 당업자들에게는 자명하며, 본 발명이 여기에 개시된 특정 상세한 설명 이외의 다른 실시예에서 실시될 수 있다는 것은 당업자들에게는 자명하다. 더욱이, 공지의 장치, 방법 및 재료들의 설명은 본 발명 원리의 설명을 불명확하게 하지 않기 위해 생략될 것이다. 최종적으로, 어디에 적용하든 동일한 참조번호가 동일한 구성요소에 적용된다.

우측, 좌측, 상부, 하부, 전면, 및 후면의 관계는 도면에 나타낸 바와 같은 맨드렐과 관련되며, 설명의 용이함을 위한 것일 뿐, 한정하려는 것은 아니다. 맨드렐의 구조 및 기능은 이들의 방향성을 특별히 한정하지는 않는다.

표현적으로 다르게 기술하지 않는 한, 여기에 기술된 소정의 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행되는 것을 필요로 하는 것처럼 구성할 의도는 없다. 따라서, 여기에서의 방법 청구는 이하의 단계에 의한 순서를 사실상 재인용하지 않거나 아니면 그 단계들이 특정 순서로 한정되는 청구항들 또는 설명들에서 기술되지 않으며, 소정 관계에서 순서를 암시하는 것을 의도하는 것은 아니다. 이는 단계 또는 동작 흐름의 배열에 따른 논리의 문제; 문법적인 구조 또는 구두점으로부터 유 래된 명백한 의미; 명세서에서 기술된 실시예 수 또는 타입을 포함한 해석을 위한 소정 가능한 비표현의 원칙을 포함한다.

하나의 양태에 따르면, 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 위에 형성된 튜브로부터 맨드렐을 용이하게 제거하기 위해 조절가능한 둘레를 갖는 맨드렐이 제공된다. 또 다른 양태에 따르면, 맨드렐은 튜브를 형성 또는 처리하는 동안 제공되는 높은 기계력을 맨드렐이 견딜 수 있도록 단단한 맨드렐을 만들기 위한 잠금부재를 구비한다. 또 다른 양태에 따르면, 맨드렐은 맨드렐이 튜브로부터 제거됨에 따른 튜브에 대한 손상의 감소를 돕도록 쉽게 분리될 수 있다. 더욱이, 또 다른 양태에 따르면, 맨드렐은 고열 전도성, 고열 내충격성, 및 고열 내성을 제공하는 재료로 이루어짐으로써, 맨드렐은 플라즈마 코팅과 같은 고열을 필요로 하는 처리 동안 사용될 수 있다. 또한, 그 재료는 맨드렐의 제거 동안 튜브 내부에 손상의 위험성을 더 감소시키는 부드러운 표면을 제공한다. 따라서, 튜브 내부에 손상의 위험성이 감소된 튜브로부터 쉽게 제거되고, 많은 튜브 형성 및 처리의 단계 동안 사용되는 맨드렐이 제공될 수 있다.

도 1에는 제1실시예에 따른 맨드렐(1)이 도시되어 있다. 맨드렐(1)은 튜브형 구조가 형성 및 처리됨에 따라 튜브형 구조를 지지하기 위한 외주를 제공하기 위해 함께 결합되는 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)를 포함한다. 맨드렐(1)은 길이(3)를 갖는다. 상부 지지부(10) 및 제1엣지 지지부(20)는 제1지지부를 구성하고, 반면 하부 지지부(30) 및 제2엣지 지지부(40)는 제2지지부를 구성한다.

제1지지부 및 제2지지부는 맨드렐(1)에 대한 조절가능성과 선택적 강성을 제공하기 위해 잭 스크류(50) 및 플레이트(60)에 의해 함께 결합된다. 잭 스크류(50)는 튜브의 제조 및 처리 후, 예컨대 제조된 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 맨드렐(1)의 제거를 용이하게 하기 위해 제1지지부 및 제2지지부가 서로 대응하여 움직임으로써 맨드렐(1)의 둘레가 보다 작아질 수 있도록 맨드렐(1)의 둘레를 조절할 수 있게 한다. 또한, 플레이트(60)는 맨드렐(1)에 대한 강성을 제공함과 더불어 튜브의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 맨드렐(1)을 튜브로부터 제거하기 위해 분리될 수 있게 한다. 특히, 플레이트(60)는 제1지지부와 제2지지부간 대응 움직임을 선택적으로 막기 위해 제1지지부 및 제2지지부에 제거가능하게 결합된 잠금부재를 형성한다. 플레이트(60)가 적절한 위치에 조여져 채워지면, 맨드렐(1)은 튜브의 제조 및 처리를 위한 단단함을 갖게될 수 있다. 예컨대, 적절한 위치에 조여져 채워지면, 플레이트(60)는 튜브 제조 동안, 잭 스크류(50)의 급작스런 작동 동안, 또는 그 외 동안의 기계력에 의한 제1 및 제2지지부(및 그 구성요소들) 서로에 대한 대응 움직임을 막는다. 즉, 적절한 위치에 조여져 채워지면, 플레이트(60)는 튜브의 형성 및 처리 동안 튜브의 제조 및 지지를 위한 적절한 위치에 제1 및 제2지지부(및 그 구성요소들)를 확실히 고정유지시킨다. 한편, 플레이트(60)가 조여지지 않거나 느슨하게 조여지면, 제1 및 제2지지부(및 그 구성요소들)가 다시 움직일 수 있게 되어 제조된 튜브 내의 스크래칭 또는 그 외의 손상없이 맨드렐(1)의 제거를 용이하게 하기 위해 맨드렐(1)이 조절되거나 쉽게 분리될 수 있다.

도 2 및 3은 도 1에 도시된 맨드렐(1)의 분해도를 나타낸다.

상부 지지부(10)는 지지면(11)이 배치된 평면 아래로 확장되는 오목부(14)에 의해 분리된 상기 지지면(11)을 포함한다. 상부 지지부(10)의 전면 엣지(12)는 나사구멍(13)을 포함한다. 상부 지지부의 후면 엣지도 전면 엣지(12)와 유사하므로, 특별히 도시하지는 않는다. 비록 오목부(14)를 하나만 도시했을 지라도, 도 6에 도시한 바와 같이 2개 또는 그 이상의 소정 적절한 오목부(14)의 수를 포함할 것이다. 오목부(14)의 수 및 위치는 보통 이하 기술하는 바와 같이 형성되어 맨드렐(1)에 의해 지지되는 튜브 내의 용접된 이음매의 수 및 위치에 대응한다.

제1엣지 지지부(20)는 원형의 외면(22), 오목부(24), 및 단면(26)을 포함한다. 나사구멍(25)은 오목부(24)의 엣지에 배치된다. 단면(26)은 그 안에 나사구멍(28)을 포함한다. 더욱이, 제1엣지 지지부(20)는 그 안에 나사구멍(29)을 갖춘 내면(27)을 포함한다. 제1엣지 지지부(20)는 하나의 속이 비지 않은 고체단편(solid piece) 또는 속이 빈 중공부재(hollow member) 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.

하부 지지부(30)는 나사구멍(34)을 갖춘 전면 엣지(32)를 포함한다. 후면 엣지는 전면 엣지와 유사하며, 나사구멍(34)을 포함한다. 더욱이, 하부 지지부(30)는 지지면(36)을 포함한다. 비록 도 1 내지 3에는 그렇게 많이 도시하지는 않았지만, 하부 지지부(30)는 상부 지지부(10)와 연관지어 기술한 것과 유사한 하나 또는 그 이상의 오목부(14)를 포함한다. 마찬가지로, 그 오목부의 수 및 위치는 보통 이하 기술하는 바와 같이 형성되어 맨드렐(1)에 의해 지지되는 튜브 내의 이음매의 수 및 위치에 대응한다. 또한, 상부 지지부(10), 하부 지지부(30), 또는 양쪽 모두 어느 것이든 어느 하나의 맨드렐(1)에 오목부(14)를 포함한다.

제2엣지 지지부(40)는 제1엣지 지지부와 유사하며, 원형의 외면(42), 오목부(44), 및 단면(46)을 포함한다. 오목부(44)의 엣지에는 나사구멍(45)이 배치되어 있다. 단면(46)은 나사구멍(48)을 포함한다. 더욱이, 제2엣지 지지부(40)는 나사구멍(49)을 갖춘 내면(47)을 포함한다. 제2엣지 지지부(40)는 하나의 속이 비지 않은 고체단면 또는 속이 빈 중공부재 중 어느 것으로도 형성될 수 있다.

상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)는 튜브가 형성되어 처리되는 동안 튜브와 접촉할 것이다. 따라서, 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)는 내열성이 있는 재료로 만들어지고, 예컨대 플라즈마 스프레이 코팅의 국소적인 열의 튜브 처리 조건을 견디기 위한 고열 내충격성, 및 고열 전도성을 갖는다. 또한, 상기 재료는 아주 가벼워 튜브 제조 동안 맨드렐을 쉽게 전송 및 조작할 수 있고, 복잡한 형태로 쉽게 제조할 수 있다. 예컨대, 상부 지지부(10), 제1지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)는 알루미늄, 티타늄, 동, 또는 각각 이들 금속의 합금으로 만들어질 수 있다.

상기 면들(11, 22, 36, 42)은 외주를 형성하고 맨드렐(1)에 대해 형성된 튜브 내부와 접촉한다. 따라서, 면들(11, 22, 36, 42)이 부드러워 튜브 내부를 오염시키거나 스크래치하지 않을 것이다. 예컨대, 면들(11, 22, 36, 42)은 부드러운 표면을 제공하는 재료로 만들어지거나 코팅될 것이다. 예컨대, 상부 지지 부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)는 알루미늄으로 만들어지고, 면들(11, 22, 36, 42)은 산화피막처리된다. 선택적으로, 면들(11, 22, 36, 42)은 예컨대 부드러운 표면을 제공하기 위해 테플론, 나일론, 지르코니아, 로키드(Rokide), 또는 알루미나로 코팅된다. 산화피막처리된 면, 또는 지르코니아, 로키드, 또는 알루미나를 포함하는 면들을 코팅하기 위해 사용된 재료는 맨드렐에 내열성을 제공하는 것을 돕는다.

잭은 맨드렐(1)의 외주가 조절될 수 있도록 제2지지부에 제1지지부를 결합시킨다. 제1실시예에 있어서, 잭은 잭 스크류(50)이고, 몸체(51)를 포함하며, 몸체는 그 몸체로부터 확장되는 샤프트(52, 54)를 갖춘다. 샤프트(52)는 제1엣지 지지부(20)에 잭 스크류(50)를 부착하기 위한 부착부(53)를 포함한다. 부착 플레이트(55)는 구멍(57) 및 포스트(58)를 포함한다. 구멍 57을 통해 구멍 49로 삽입된 죔쇠가 부착 플레이트(55)를 제2엣지 지지부(40)에 부착시킨다. 샤프트(54)는 크기가 포스트(58)의 어느 하나에 꼭 맞도록 형성된 오목부(56)를 포함한다. 샤프트(59)는 몸체(51)에 걸쳐 확장되고 소정의 적절한 메카니즘, 예컨대 샤프트(59)가 길이축에 대해 회전됨에 따라 화살표 방향(5)으로 서로 대응하여 샤프트(52, 54)를 움직이게 하기 위한 기어 트레인(도시하지는 않았지만, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다)에 연결된다. 즉, 샤프트(59)가 어느 한 방향으로 회전되면 샤프트(52, 54)에 의해 제공된 총 길이는 증가하고, 반면 샤프트(59)가 반대 방향으로 회전되면 샤프트(52, 54)에 의해 제공된 총 길이는 감소한다. 비록 2개의 잭을 도시했을 지라도, 소정의 적절한 개수가 사용될 것이다. 일반적으로, 잭(50)의 수는 맨드렐(1)의 길이(3)에 대응하며, 그 수는 그 길이(3)를 따라 맨드렐(1)의 거의 균일한 조절을 제공하기 위해 선택된다. 본 실시예에 있어서, 샤프트(59)가 양쪽 잭(50)에 연결됨으로써, 그 잭(50)들이 동시에 조절될 수 있다. 선택적으로, 잭(50)들은 서로 독립적으로 조절될 것이다. 잭 스크류(50) 대신, 그 잭은 시저(scissor) 잭, 유압 또는 공압식 잭, 팽창식 블레이더(bladder), 또는 벌룬(balloon) 요소를 포함한다.

플레이트(60)는 맨드렐(1)에 대한 강성을 제공함과 더불어 잠금부재를 제공한다. 각각의 플레이트(60)는 구멍들(62, 64)을 포함한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 구멍들 62는 길게 늘어진 형태, 반면 구멍들 64는 원형의 형태가 될 것이다. 선택적으로, 구멍들 64는 길게 늘어진 형태, 반면 구멍들 62는 원형의 형태가 될 수 있다. 또 다른 선택으로서, 구멍들 62 및 64가 길게 늘어진 형태가 될 수 있다. 죔쇠(66)는 각각의 상부 지지부(10) 및 하부 지지부(30)에서 구멍(62)을 통해 구멍(13, 34) 내로 삽입된다. 구멍(64)을 통해 삽입된 죔쇠(66)는 각각의 구멍(28, 38)을 통하여 플레이트(60)를 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40) 중 어느 하나에 부착시킨다. 비록 4개의 플레이트(60)가 도시되었을 지라도, 소정 적절한 수의 플레이트가 사용될 수 있다. 플레이트(60)가 어떤 중요한 영역을 걸쳐 맨드렐(1)에 의해 지지된 튜브를 접촉하지 않기 때문에, 만드는 재료를 특별히 한정하지는 않는다.

웨지(70)는 맨드렐(1)에 대한 강성을 더 제공하기 위해 오목부(24, 44)에 배치된다. 각각의 웨지(70)는 구멍(72) 및 면(76)들을 포함한다. 구멍(72)을 통 해 구멍(25 또는 45) 내로 삽입된 죔쇠는 각각의 제1엣지 지지부(20) 또는 제2엣지 지지부(40)에 웨지(70)를 부착시킨다. 예컨대, 면(76)이 상부 지지부(10) 및 제1엣지 지지부(20)와 접촉하도록 웨지(70)가 오목부(24)에 배치됨으로써, 그 사이에 브레이스(brace)를 제공한다. 유사하게, 웨지(70)는 상부 지지부(10)와 제2엣지 지지부(40) 사이; 하부 지지부(30)와 제1엣지 지지부(20) 사이; 및/또는 하부 지지부(30)와 제2엣지 지지부(40) 사이에 배치된다. 도 5는 도 2의 라인 5-5에 따른 웨지(70)의 횡단면도를 나타내고, 그 웨지(70)는 2개의 면(76)을 갖는 것으로 도시되어 있으며, 각각의 면(76)은 테이퍼(taper) 면을 제공하도록 수평으로 α의 각도로 배치되어 있다. 한 웨지(70) 상의 두개 면(76)의 경우, 각각의 각도 α는 동일한 값을 갖거나, 또는 두개의 테이퍼 면(76)을 제공하기 위해 다른 값을 가질 수 있다. 더욱이, 각도 α의 하나 또는 양쪽 모두가 제로(zero)가 됨으로써 면(76)의 하나 또는 양쪽 모두가 수평으로 배치된다. 웨지(70)가 맨드렐(1) 상에 형성되거나 맨드렐에 의해 지지된 튜브와 접촉하지 않기 때문에, 만들어지는 재료는 특별히 한정하지는 않는다.

블록(80)은 맨드렐(1)의 외주의 일부를 형성하는 제거가능 요소로 제공된다. 적절한 위치가 되면, 블록(80)은 튜브가 형성 및 처리되는 동안 튜브의 지지를 도우며, 또한 제거될 때 튜브의 용접을 용이하게 한다. 블록(80)은 상면(82), 높이(84) 및 폭(86)을 갖는다. 블록(80)이 상부 지지부(10)의 오목부(14) 내에 꼭 맞는 크기가 되도록, 그리고 상면(82)이 면(11)과 같은 동일 평면에 배치되도록 높이(84) 및 폭(86)이 선택된다. 블록(80)의 상면(82)이 맨드렐(1)의 외주의 일부 를 형성하도록 배치되고, 맨드렐(1) 상에 지지된 튜브와 접촉하기 때문에, 블록(80)은 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2지지부(40)와 같은 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 또한, 상면(82)이 맨드렐(1) 상에 형성되어 지지된 튜브와 접촉하기 때문에, 상면(82)은 면들(11, 22, 36, 42)과 같은 동일한 특성 및 특징, 즉 부드러움의 특성 및 재료를 가질 것이다. 더욱이, 블록(80)의 수는 오목부(14)의 수와 매칭되고, 하나의 블록(80)이 각각의 오목부(14)에 배치된다. 선택적으로, 하나 이상의 블록(80)이 맨드렐(1)의 길이(3)에 따라 소정 하나의 오목부(14)에 배치될 것이다. 만약 긴 맨드렐(1)이 사용되면, 하나의 오목부에 두개의 블록(80)이 사용될 것이다. 예컨대, 하나의 블록(80)이 맨드렐(1)의 전면으로부터 삽입되고, 또 다른 블록(80)이 맨드렐(1)의 후면으로부터 동일한 오목부 내로 삽입될 것이다. 하나의 오목부에 두개의 블록(80)을 사용하면, 각 블록(80) 상의 감소된 마찰량으로 인해 블록(80)의 제거를 용이하게 한다.

다음에, 맨드렐(1)의 조립 및 동작에 대해 설명한다.

첫번째로, 소정의 적절한 순서를 갖는 이하의 단계를 수행함으로써 맨드렐(1)이 느슨하게 조립된다. 또한, 각각의 단계에서, 소정의 보조 단계가 소정의 적절한 순서로 수행될 것이다.

맨드렐(1)에 제공된 각각의 잭 스크류(50)는 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)에 결합된다. 각각의 잭(50)에 있어서, 부착부(53)는 죔쇠를 그 안의 구멍을 통해 구멍(29) 내에 삽입함으로써 제1엣지 지지부(20)에 단단히 결합된다. 부착 플레이트(55)는 죔쇠를 구멍(57)을 통해 나사구멍(49) 내에 삽입함으로써 제2엣지 지지부(40)에 단단히 결합된다. 각각의 잭 스크류(50)의 오목부(56)는 포스트(58)상에 배치된다.

상부 지지부(10)는 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40) 상부의 오목부(24, 44)에 위치된다. 각각의 제1 및 제2플레이트(60)는 각각의 죔쇠(66)를 각각의 구멍(62, 64)을 통해 각각의 구멍(13, 28) 내에 삽입함으로써 상부 지지부(10) 및 제1엣지 지지부(20)에 느슨하게 결합된다. 하부 지지부(30)는 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40) 하부의 오목부(24, 44)에 위치된다. 각각의 제3 및 제4플레이트(60)는 각각의 죔쇠(66)를 각각의 구멍(62, 64)을 통해 각각의 구멍(34, 48) 내에 삽입함으로써 하부 지지부(30) 및 제2엣지 지지부(40)에 느슨하게 결합된다. 또한 죔쇠(66)는 제1 및 제2플레이트(60)의 구멍(62)을 통해 하부 지지부(30) 내에 삽입될 뿐만 아니라, 제3 및 제4플레이트(60)의 구멍(62)을 통해 상부 지지부(10) 내에 삽입된다. 죔쇠(66)는 맨드렐(1)이 쉽게 조절가능하도록 완전히 조이지는 않는다.

웨지(70)는 오목부(24, 44) 내에 삽입되어 죔쇠(74)를 구멍(72)을 통해 각각의 구멍(25, 45) 내에 삽입함으로써 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)에 느슨하게 결합된다. 선택적으로, 죔쇠(74)가 단단히 조여질 수 있다.

두번째로, 맨드렐(1)은 이 맨드렐(1)의 둘레를 정확히 규정하기 위해 소정의 적절한 순서로 이하의 단계를 수행함으로써 조절된다. 또한, 각각의 단계에서, 소정의 보조 단계가 소정의 적절한 순서로 수행될 것이다.

서로 대응하는 원하는 위치에 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)를 위치시키기 위해 잭 스크류(50)가 조절된다. 또한, 각각의 단계에서, 보조 단계가 소정의 적절한 순서로 수행될 것이다.

상부 지지부(10)는 제1엣지 지지부(20) 및/또는 제2엣지 지지부(40)에 대응하여 위치되고, 복수의 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 예컨대, 제1 및 제2플레이트(60)가 제1엣지 지지부(20)에 대응하여 조여지도록 구멍(64)을 통해 제1엣지 지지부(20) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 또한, 제1 및 제2플레이트(60)에 있어서, 일단 상부 지지부(10)가 제1엣지 지지부(20)에 대응하여 위치되면 구멍(62)을 통해 상부 지지부(10) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여질 것이다.

하부 지지부(20)는 제2엣지 지지부(40) 및/또는 제1엣지 지지부(20)에 대응하여 위치되고, 복수의 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 예컨대, 제3 및 제4플레이트(60)가 제2엣지 지지부(40)에 대응하여 조여지도록 구멍(64)을 통해 제2엣지 지지부(40) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 또한, 제3 및 제4플레이트(60)에 있어서, 일단 하부 지지부(10)가 제2엣지 지지부(40)에 대응하여 위치되면 구멍(62)을 통해 하부 지지부(30) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여질 것이다.

또한, 죔쇠(74)가 아직 단단히 조여지지 않았다면, 웨지(70)를 제1엣지 지지부(10) 및 제2엣지 지지부(20)에 단단히 조이기 위해 맨드렐(1)을 조절하는 소정의 적절한 지점에 단단히 조여질 것이다.

제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)를 서로 대응하여 정확히 위치시키기 위해 잭 스크류(50)가 조절된다. 상부 지지부(10) 및 하부 지지부(30)가 각각 죔쇠(66)를 선택적으로 고착함으로써 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)에 단단히 부착되고, 구멍(62)이 길게 늘어진 형태가 되기 때문에, 상부 지지부(10) 및 하부 지지부(30) 또한 각각의 제1엣지 지지부(20) 및 제2엣지 지지부(40)와 함께 움직일 것이다. 즉, 죔쇠(66)가 제1 및 제2플레이트를 통해 하부 지지부(30) 내에 삽입될 뿐만 아니라 제3 및 제4플레이트(60)를 통해 상부 지지부(10) 내에 삽입될 지라도, 구멍(62)이 길게 늘어진 형태이면, 구멍(62)은 예컨대 상부 지지부(10)가 제2엣지 지지부(40)에 대응하여 움직이게 할 뿐만 아니라 하부 지지부(30)가 제1엣지 지지부(20)에 대응하여 움직이게 할 것이다.

비록 선택적으로 길게 늘어진 형태의 구멍(62)에 죔쇠(66)를 고착하는 하나의 순서가 기술되었을 지라도, 당업자라면 죔쇠(66)가 다른 순서로 삽입되어 고착되고 또 맨드렐(1)의 둘레를 정확히 조절하기 위해 서로 대응하여 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)의 미세한 조절을 제공할 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 또한, 길게 늘어진 형태의 구멍 62 대신 구멍 64가 길게 늘어진 형태가 되면 죔쇠(66)를 삽입 및 고착하는 다른 순서 또한 사용될 수 있을 것이다. 더욱이, 양쪽 구멍 62 및 64 모두가 길게 늘어진 형태가 되면 죔쇠(66)를 삽입 및 고착하는 또 다른 순서가 사용될 수 있을 것이다.

세번째로, 맨드렐(1)은 정확히 조절된 둘레를 유지하기 위해 적절한 위치에 단단히 잠겨진다. 이러한 지점에 아직 조여지지 않은 죔쇠(66)는 단단히 조여진다. 예컨대, 제1 및 제2플레이트(60)를 통해 하부 지지부(30) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 또한, 예컨대 제3 및 제4플레이트(60)를 통해 상부 지지부(10) 내에 삽입된 죔쇠(66)가 단단히 조여진다. 따라서, 이러한 지점에서, 모든 죔쇠(66)는 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40)를 잠그기 위해 서로 대응하여 단단히 조여질 것이다. 따라서, 맨드렐(1)은 튜브를 형성 및 처리하는 동안 발생하는 기계력에 견디도록 단단해질 것이다. 더욱이, 잭 스크류(50)의 급작스런 조절은 죔쇠(66)에 의해 단단히 조여지는 플레이트(60)의 잠금동작으로 견뎌낼 수 있다.

네번째로, 맨드렐(1)은 튜브 형성 및 처리 동안 사용된다. 튜브 형성 다음의 처리 단계가 소정 순서로 수행되는데 예시이며, 소정 하나의 튜브의 제조는 다른 것들을 포함하지 않고 일부의 단계를 포함할 것이다. 더욱이, 다른 단계들이 추가로, 또는 이하의 처리 단계 대신 수행될 것이다.

튜브 형성. 예컨대, 플래티넘 재료의 시트가 맨드렐(1) 주위를 감싸 누르고, 두드려 형성하거나, 아니면 맨드렐(1)의 외주를 따라 만들어진다. 맨드렐(1)이 단단하기 때문에, 튜브 형성 동안 인가된 기계력에 견딜 수 있다. 하나 이상의 금속 시트가 형성되는 튜브의 전체 둘레를 형성하기 위해 사용될 것이다. 이러한 단계 동안, 블록 또는 블록(80)들이 맨드렐(1)에 제공된 소정 오목부(14)에 배치된다. 형성되는 튜브의 크기 및 튜브를 만들기 위해 사용된 시트의 수에 따라, 시트 또는 시트들의 엣지간 이음매를 수용하기 위해 소정 적절한 수의 오목부 가 맨드렐(1)에 제공된다. 어느 한 시트의 엣지, 또는 다른 시트의 엣지는 블록 또는 블록(80)들 상에 결합된다. 그 엣지들은 함께 가용접된다.

용접. 블록 또는 블록(80)들은 튜브 내부에 맨드렐(1)의 나머지 부분을 남기는 동안 제거된다. 다음에, 시트 또는 시트들의 엣지가 함께 용접된다. 맨드렐(1)에 용접되는 튜브없이, 또는 아니면 용접라인 근처의 튜브를 오염시키지 않고 용접이 적절히 이루어질 수 있도록 블록 또는 블록(80)들이 제거된다.

외면 준비. 블록 또는 블록(80)들은 오목부 또는 오목부(14)들 내에 재삽입된다. 다음에 튜브의 외측이 그릿트(grit) 또는 샌드 블라스트(sand blast)되거나, 아니면 종료된다.

이러한 단계는 또한 선택적으로 용접부 또는 튜브 외측의 다른 부분의 그라인딩(grinding) 또는 폴리싱(polishing)을 포함한다. 블록 또는 블록(80)들을 포함하는 맨드렐(1)은 외면이 준비된 튜브에 기계적인 지지를 제공하기 위해 튜브 내에 배치된다. 튜브에 대한 지지는 튜브가 박막시트 재료로 만들어질 경우 특히 중요하다.

코팅. 다음에, 튜브의 외면은, 예컨대 플라즈마 스프레이 코팅에 의해 코팅된다. 이 단계 동안, 고온이 사용된다. 맨드렐(1)의 외주 상에 코팅되어 맨드렐이 만들어지는 재료로 인해, 맨드렐(1)은 사용된 고온에 견딜 수 있다. 더욱이, 맨드렐(1)은 히트싱크(heat sink)로 작용하도록 디자인된다. 특히, 맨드렐(1)이 만들어지는 재료 뿐만 아니라 맨드렐(1)과 튜브간 실질적인 접촉을 포함하여 튜브 내측의 맨드렐(1)의 존재는 맨드렐이 열을 흡수하여 맨드렐(1) 상의 처리 되는 튜브로부터 멀리 열을 전도할 수 있게 한다.

내열성 지지구조의 부착. 다음에, 내열성 지지구조가 튜브에 부착된다. 내열성 지지구조는 예컨대 세라믹, 유리, 또는 다른 플래티넘 구조를 포함한다. 또한, 지지구조를 부착하는 공정은 예컨대 가열 및/또는 압축을 포함한다. 예시의 지지구조는 계류중인 2007년 5월 22일 출원된 미국특허출원 제11/805,081호 및 2008년 4월 1일 출원된 미국특허출원 제12/080,213호에 기술되어 있다. 다시, 맨드렐(1)이 단단하게 만들어지기 때문에, 맨드렐(1)은 튜브에 기계적인 지지를 제공하여 다른 구성요소가 튜브에 부착됨에 따른 튜브의 붕괴를 방지한다. 더욱이, 맨드렐(1)은 이들 처리에 사용된 온도에 견딜 수 있고, 따라서 그 동안 튜브 내에 유지될 수 있다.

내열성 재료의 설치. 이 단계에서, 튜브는 이 튜브를 지지 및 절연하기 위해 내열성 재료로 둘러싸여지거나, 아니면 밀봉된다. 또한, 이 단계는 고온에서 소결되는 주조 가능 재료의 사용을 포함한다. 주조 가능 재료는 예컨대 내열성 산화물, 또는 ZrO₂, SiO₂, CaO, MgO의 산화물을 포함한다. 다시, 맨드렐(1)이 단단하게 만들어지기 때문에, 맨드렐(1)은 내열성 재료가 튜브 주변의 적절한 위치에 배치됨에 따라 튜브에 기계적인 지지를 제공한다. 즉, 맨드렐(1)은 다른 구성요소가 튜브 주변에 배치되어 튜브와 접촉함에 따른 튜브의 붕괴를 방지한다. 더욱이, 맨드렐(1)은 이들 처리에 사용된 온도에 견딜 수 있고, 따라서 그 동안 튜브 내에 유지될 수 있다.

다섯번째로, 맨드렐(1)은 소정의 적절한 순서를 갖는 이하의 단계를 수행함으로써 튜브로부터 제거된다. 또한, 각 단계 내의 보조 단계가 소정의 적절한 순서로 수행될 것이다. 맨드렐(1)은 즉, 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상을 피하기 위해 튜브 내부와 구성요소들의 접촉을 최소화하면서 구성요소를 제거하는 다양한 방식 및 순서가 가능하도록 쉽게 분리될 수 있게 구성된다.

죔쇠(66)가 제거된다. 만약 하나의 플레이트(60)를 고정유지시키는 모든 죔쇠(66)가 제거되면, 그 플레이트(60) 또한 제거될 것이다. 선택적으로, 제1 및 제2지지부가 서로 대응하여 움직이게 하기 위해 몇개의 죔쇠(66)만이 제거되거나 느슨해질 것이다. 선택적으로, 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부(30), 및 제2엣지 지지부(40) 중 어느 하나 또는 모두가 서로 대응하여 움직이게 하기 위해 또 다른 죔쇠(66)들이 느슨해지거나 제거될 것이다. 더욱이, 그 죔쇠(66)들이 한번에 모두 제거되거나, 또는 여러개의 죔쇠(66) 중 하나를 느슨하게 하거나 제거하는 동안 제거 공정의 또 다른 단계가 수행될 것이다.

플레이트(60)가 제거된다. 일단 어느 하나의 플레이트(60)를 고정유지시키는 모든 죔쇠(66)가 제거되면, 플레이트는 제거될 것이다. 모든 플레이트(60)가 한번에 제거되거나, 또는 여러개의 플레이트(60) 중 하나를 제거하는 동안 제거 공정의 또 다른 단계가 수행될 것이다.

웨지(70)가 제거된다. 오목부(24, 44)로부터 웨지(70)를 제거하기 위해, 죔쇠(74)들이 제거되고, 웨지(70)가 맨드렐(1)의 중심 쪽으로 잡아당겨진다. 모든 웨지(70)가 한번에 제거되거나, 또는 여러개의 웨지(70) 중 하나를 제거하는 동 안 제거 공정의 또 다른 단계가 수행될 것이다.

상부 지지부(10)가 제거된다. 이는 상부 지지부(10)와 접촉하는 웨지(70)를 제거한 후 그 상부 지지부(10)를 제거하는데 효과적이다. 즉, 우선 상부 지지부(10)와 접촉하는 웨지(70)를 제거함으로써, 상부 지지부(10)가 튜브와의 접촉이 떨어져 낮아진 다음 튜브의 내부와 접촉없이 튜브로부터 미끄러져 움직일 것이다. 이러한 방식의 상부 지지부(10)의 제거는 튜브 내부의 스크래칭을 방지한다.

하부 지지부(30)가 제거된다. 이는 하부 지지부(30)와 접촉하는 웨지(70)를 제거한 후 하부 지지부(30)를 제거하는데 효과적이다. 즉, 우선 하부 지지부(30)와 접촉하는 웨지(70)를 제거함으로써, 하부 지지부(30)가 튜브와의 접촉이 떨어져 낮아진 다음 튜브의 내부와 접촉없이 튜브로부터 미끄러져 움직일 것이다. 이러한 방식의 하부 지지부(30)의 제거는 튜브 내부의 스크래칭을 방지한다.

블록(80)이 제거된다. 블록(80)은 배치되어 있는 상부 지지부(10)나 하부 지지부(30) 중 어느 지지부의 제거와 함께 제거될 것이다. 이는 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상을 피하기 위해 지지부와 함께 블록(80)을 제거하는데 효과적이다. 선택적으로, 배치되어 있는 지지부를 제거하기 전에 블록(80)이 제거될 수 있다.

잭 스크류(50)가 제거된다. 잭 스크류(50)는 샤프트(59)를 회전시킴으로써 화살표 방향(5)을 따라 축소된다. 잭 스크류(50)가 축소됨으로써 오목부(56)가 포스트(58)로부터 해제된다. 또한, 선택적으로 부착부(53)를 제1엣지 지지부(20)에 고착시키는 죔쇠들이 제거된다. 잭 스크류(50)가 축소되어 한번에 제거되거 나, 또는 잭 스크류(50)의 축소 및 제거 동안 제거 공정의 또 다른 단계가 수행될 것이다.

제1엣지 지지부(20)가 제거된다. 이는 상부 지지부(10) 및/또는 하부 지지부(30)를 제거한 후, 그리고 잭 스크류(50)를 축소한 후 제1엣지 지지부(20)를 제거하는데 효과적이다. 제1엣지 지지부(20)를 제거하는 그와 같은 순서는 제1엣지 지지부(20)가 튜브와의 실질적인 접촉없이 움직일 수 있게 하여 제거 동안 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상을 피할 수 있게 한다.

제2엣지 지지부(40)가 제거된다. 이는 상부 지지부(10) 및/또는 하부 지지부(30)를 제거한 후, 그리고 잭 스크류(50)를 축소한 후 제2엣지 지지부(40)를 제거하는데 효과적이다. 제2엣지 지지부(40)를 제거하는 그와 같은 순서는 제2엣지 지지부(40)가 튜브와의 실질적인 접촉없이 움직일 수 있게 하여 제거 동안 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상을 피할 수 있게 한다.

상기 제거 공정에 있어서, 소정 하나 또는 그 이상의 구성요소들이 소정 하나 또는 그 이상의 또 다른 구성요소들과 함께 제거될 수 있다. 즉, 그 맨드렐(1)의 구성은 맨드렐(1)의 구성요소들을 제거하는 여러 다른 방식 및 순서를 가능하게 하면서도 튜브 내부의 스크래칭 또는 그 외의 손상을 최소화하거나 피할 수 있게 한다.

도 7에는 맨드렐의 제2실시예가 도시되어 있다. 제2실시예에 있어서, 맨드렐(100)은 상기의 맨드렐(1)과 같은 동일한 많은 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 참조번호가 동일한 구성요소에 사용되며, 여기에서는 그와 같은 구성요 소의 상세한 설명은 생략한다. 설명의 간략화를 위해, 여기에서는 맨드렐(1)과 다른 특징만이 기술된다.

맨드렐(1)과 유사하게, 맨드렐(100)은 면(11)을 갖는 상부 지지부(10), 원형의 외면(22)을 갖는 제1엣지 지지부(20), 지지면을 갖는 하부 지지부(도면에는 도시하지 않음), 원형의 외면(42)을 갖는 제2엣지 지지부(40), 및 면(82)을 갖는 블록(80)을 포함한다. 또한, 맨드렐(100)은 그 내부에 잭(도시하지 않음)을 포함한다. 이들 구성요소간 연결 및 관계는 맨드렐(1)과 관련하여 상기 상세히 기술되어 있다.

더욱이, 맨드렐(100)은 그 면들(11, 22, 42, 82)을 통해, 그리고 하부 지지부(도시하지 않음)의 면을 통해 예컨대 가열 또는 냉각하는 능동형 열 전달(active heat transfer)을 제공한다. 능동형 열 전달을 제공하기 위해, 맨드렐(100)은 전면 플레이트(160), 후면 플레이트, 열전달매체 입구(162), 및 구멍(102)들을 포함한다. 열전달매체는 예컨대 가스 또는 액체가 될 것이다. 여기에서는 설명의 간략성을 위해, 열전달매체를 가스로 한다.

맨드렐(100)의 내부를 밀봉하기 위해, 전면 플레이트(160) 및 후면 플레이트가 제공된다. 전면 플레이트(160)의 크기는 제1엣지 지지부(20)의 단면과 제2엣지 지지부(40)의 단면, 및 상부 지지부(10)의 전면 엣지와 하부 지지부의 전면 엣지를 접촉시키기 위해 맨드렐(100)의 폭을 가로지르는 크기가 된다. 전면 플레이트(160)는 전면 플레이트(160)의 구멍들을 통해 삽입된 죔쇠(66)들에 의해 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부, 및 제2엣지 지지부(40)에 부착된다. 제1실시예에서와 같이, 여러개의 구멍들 중 하나가 원형이거나 또는 길게 늘어진 형태가 될 것이다. 밀봉요소, 예컨대 O-링 또는 가스캣(gasket)은 맨드렐(100)로부터의 원하지 않는 가스의 누설을 방지하기 위해 각각의 상부 지지부(10), 제1엣지 지지부(20), 하부 지지부, 및 제2엣지 지지부(40)와 전면 플레이트(160) 사이에 제공될 것이다. 더욱이, 전면 플레이트(160)는 맨드렐(100)의 내부에 압축된 가스를 도입시키기 위해 압축 가스원이 연결되는 열전달매체 입구(162)를 포함한다. 후면 플레이트(164; 특별히 상세히 기술하지는 않지만 열전달매체 입구를 갖거나 갖지 않는 전면 플레이트(160)와 유사하다)가 맨드렐(100)의 내부를 밀봉하기 위해 맨드렐(100)의 배면에 부착된다.

표면들(11, 22, 42, 82), 및 하부 지지부의 면은 맨드렐(100)의 내부와 소통하는 구멍(102)들을 포함한다. 바람직하게, 그 구멍(102)들은 맨드렐(100)의 외주에 걸쳐 균일하게 분포되어 있다. 맨드렐(100)이 능동적으로 냉각되면, 면들(11, 22, 42, 82), 및 하부 지지부의 면은 테플론, 또는 낮은 융점 온도의 재료, 예컨대 나일론으로 코팅되어, 그 맨드렐은 튜브 외부의 높은 국소적 온도의 공정(예컨대 플라즈마 코팅)에서도 사용될 수 있다.

압축된 가스는 입구(162)를 통해 맨드렐(100)의 내부로 도입되고, 맨드렐(100) 상에 형성된 튜브와 접촉하도록 구멍(102)으로 강제로 끌어낸다. 그 가스는 소정의 적절한 가스, 예컨대 공기, 질소, 또는 극저온 가스가 될 것이다. 그 가스는 맨드렐(100)의 외주와 그 위에 형성된 튜브의 내부 사이의 공간에서 순환하여 튜브 및/또는 맨드렐을 가열 또는 냉각시킨다.

상술한 본 발명의 실시예들, 특히 소정의 "바람직한" 실시예들은 가능한 예시의 실시일 뿐이고, 본 발명의 원리의 완전한 이해를 위해 기술한 것일 뿐이라는 것을 강조한다. 상술한 본 발명 실시예의 많은 변경 및 변형들이 본 발명의 목적 및 원리를 거의 벗어나지 않고 이루어질 것이다. 모든 그와 같은 변경 및 변형들은 이러한 본 발명의 기술된 범위 내에 포함되고 이하의 청구항들에 의해 보호받도록 하기 위한 것이다.

예컨대, 맨드렐은 가스 대신 액체를 통해, 상술한 구조, 또는 또 다른 구조를 통해 능동형 열 전달을 제공할 것이다. 예컨대, 열전달매체 입구는 맨드렐의 외주 상의 하나 또는 그 이상의 면들에 인접하여 확장하고 맨드렐의 외주의 구멍들 대신 열전달매체 출구를 통해 맨드렐을 빠져나가는 폐쇄된 유로(closed fluid path)에 연결될 것이다.

또한, 예컨대 맨드렐의 외주가 타원형으로 도시되었을 지라도, 소정의 원하는 형태가 그 외주에 사용될 수 있다.

더욱이, 예컨대 몇몇 구멍들이 나사식으로 기술되었을 지라도, 꼭 그럴 필요는 없다. 조임과 풀림을 반복적으로 할 수 있게 하는 죔쇠의 연결을 쉽게 제거할 수 있는 소정의 적절한 형태가 사용될 것이다. 따라서, 그 구멍들은 사용된 죔쇠와 대응하기 위한 적절한 구조가 될 것이다.

따라서, 한정하지 않는 예시의 양태 및/또는 실시예는 이하의 구성을 갖는 맨드렐을 포함한다.

C1. 맨드렐은:

제1지지부;

제2지지부;

상기 제1지지부 및 제2지지부에 결합되고, 외주를 조절하기 위해 상기 제1지지부와 제2지지부가 서로 대응하여 움직이도록 구성된 잭; 및

상기 제1지지부와 제2지지부간 대응 움직임을 선택적으로 막기 위해 상기 제1지지부 및 제2지지부에 제거가능하게 결합된 잠금부재를 포함하고,

상기 제1지지부 및 제2지지부가 외주를 형성하기 위해 서로 대응하여 배치된다.

C2. C1의 맨드렐은, 상기 제1지지부가 오목부를 더 포함한다.

C3. C2의 맨드렐은, 상기 오목부 내에 제거가능하게 배치되고, 상기 오목부 내에 배치될 때 외주의 일부를 형성하기 위한 크기를 갖는 블록을 포함한다.

C4. C2의 맨드렐은, 상기 제1지지부가 제2오목부를 더 포함한다.

C5. C1 내지 C4 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 잠금부재가 플레이트를 포함한다.

C6. C5의 맨드렐은, 상기 플레이트가 구멍들을 포함하며, 상기 맨드렐이 상기 제1지지부 및 제2지지부에 상기 플레이트를 제거가능하게 결합하기 위해 상기 구멍을 통하여 배치된 죔쇠를 더 포함한다.

C7. C1 내지 C6 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 제1지지부와 제2지지부 사이에 배치된 웨지를 더 포함한다.

C8. C1 내지 C7 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 제1지지부 및 제2지지부가 알루미늄, 티타늄, 동, 또는 그 합금으로 이루어진다.

C9. C8의 맨드렐은, 상기 제1지지부 및 제2지지부가 알루미늄으로 이루어지고, 또 외주가 산화피막처리된다.

C10. C1 내지 C8 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 외주가 지르코니아, 알루미나, 로키드로 코팅된다.

C11. C1 내지 C10 중 어느 하나의 맨들렐은, 상기 제1지지부가 서로 제거가능하게 결합된 제1엣지 지지부 및 상부 지지부를 포함한다.

C12. C1 내지 C11 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 제1엣지 지지부가 원형의 외면을 포함한다.

C13. C11의 맨드렐은, 상기 제2지지부가 서로 제거가능하게 결합된 제2엣지 지지부 및 하부 지지부를 포함한다.

C14. C1 내지 C13 중 어느 하나의 맨드렐은, 상기 제1지지부 및 제2지지부 중 어느 하나에 결합된 열전달매체 입구를 더 포함한다.

C15. C14의 맨드렐은, 상기 열전달매체 입구와 소통하는 외주 상의 구멍들을 더 포함한다.

C16. C14의 맨드렐은, 상기 외주가 테플론 또는 나일론으로 코팅된다.

C17. 튜브 구조 제조방법은:

C1 내지 C16 중 어느 하나에 따른 맨드렐을 제공하는 단계;

튜브를 형성하기 위해, 제1엣지 및 제2엣지를 가지면서 맨드렐에 대한 재료 시트를 형성하는 단계;

상기 제1엣지 및 제2엣지를 서로 용접하는 단계; 및

상기 튜브를 처리하는 단계를 포함한다.

C18. C17의 방법은, 상기 튜브를 처리하는 단계가 그라인딩, 폴리싱, 샌드 또는 그릿트 블라스팅(sand or grit blasting), 튜브에 지지구조 부착, 또는 튜브 주위에 단열 내화성 재료를 배치하는 것을 포함한다.

C19. C17 또는 C18의 방법은, 상기 재료 시트가 플래티넘 또는 그 합금을 포함한다.

C20. C17 내지 C19 중 어느 하나의 방법은, 맨드렐을 가열 또는 냉각하는 것을 더 포함한다.

도 1은 맨드렐의 사시도이다.

도 2는 한측에서 본 맨드렐의 분해 사시도이다.

도 3은 도 1에서와 같은 동일 측에서 본 맨드렐의 분해 사시도이다.

도 4는 맨드렐에 사용되는 플레이트의 정면도이다.

도 5는 도 2의 라인 5-5에 따른 맨드렐에 사용되는 웨지의 횡단면도이다.

도 6은 선택의 상부 지지부의 정면도이다.

도 7은 맨드렐의 제2실시예의 사시도이다.

Claims

제1지지부;

제2지지부;

상기 제1지지부 및 제2지지부에 결합되고, 외주를 조절하기 위해 상기 제1지지부와 제2지지부가 서로 대응하여 움직이도록 구성된 잭; 및

상기 제1지지부와 제2지지부간 대응 움직임을 선택적으로 막기 위해 상기 제1지지부 및 제2지지부에 제거가능하게 결합된 잠금부재를 포함하고,

상기 제1지지부 및 제2지지부가 외주를 형성하기 위해 서로 대응하여 배치되는 것을 특징으로 하는 맨드렐.
청구항 1에 있어서,

상기 잠금부재가 플레이트를 포함하고, 상기 플레이트가 구멍들을 포함하며, 상기 맨드렐이 상기 제1지지부 및 제2지지부에 상기 플레이트를 제거가능하게 결합하기 위해 상기 구멍들을 통해 배치된 죔쇠를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 제1지지부와 제2지지부 사이에 배치된 웨지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1지지부가 서로 제거가능하게 결합된 제1엣지 지지부 및 상부 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1지지부 및 제2지지부 중 어느 하나에 결합된 열전달매체 입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맨드렐.