KR20100031863A - 보일러용 분배관 및 그 제조방법 - Google Patents

보일러용 분배관 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 공정에 의해 낮은 제조원가로 높은 생산성을 나타내고, 용접 부위를 최소화하여 내구성이 크게 향상되는 보일러용 분배관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 보일러용 분배관 제조방법은, 소정 크기의 판재로 절단하는 절단단계; 상기 판재를 프레스로 가압하여 수평 가공면이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프로 성형하는 프레스단계; 상기 수평 가공면에 구멍을 뚫는 펀칭단계; 상기 구멍을 확대시켜 구멍 플랜지를 성형하는 확장성형단계; 상기 반쪽 파이프 2개를 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위를 용접하여 파이프를 형성하는 용접단계; 상기 파이프를 지그로 고정시키고 양측의 상기 구멍 플랜지에 나선을 형성하는 태핑단계; 상기 태핑단계에서 생성되는 부산물을 제거하는 세척단계; 및 상기 파이프의 양단에 플랜지를 용접하는 플랜지형성단계를 포함한다.
반쪽 파이프, 수평 가공면, 구멍 플랜지, 파이프, 보강리브

Description

보일러용 분배관 및 그 제조방법{A pipe of distribution for a boiler and process of preparation thereof}
본 발명은 온수 분배기에 적용되어 난방용 온수를 여러 방향으로 분배, 공급 및 회수하기 위한 보일러용 분배관에 관한 것으로서, 연속 공정에 의해 낮은 제조원가로 높은 생산성을 나타내고, 공정 중에 분배관의 원하지 않는 변형을 방지할 수 있는 보일러용 분배관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
온수 분배기는 주택의 각 방에 매설된 난방관으로 공급되는 온수의 유량을 조절하기 위한 유량조절밸브와 설정된 온도를 유지하기 위해 개폐되는 온도조절밸브를 포함하는데, 환수관의 상부에는 밸브 구동기에 의해 개폐되는 온도조절밸브가 설치되고, 각각의 상기 온도조절밸브의 하부에는 주택의 각 방에 매설된 난방관과 연결되는 취합관이 설치되며, 상기 취합관에는 유량조절밸브가 설치된다. 즉, 환수관의 상부 및 하부에는 서로 대칭되는 구멍이 모두 형성되어야 하고, 공급관에는 하부에만 구멍이 형성되는 것으로 충분하다.
상기와 같은 종래의 분배관(환수관 및 공급관)은 청동, 황동 또는 주철 등의 재료를 이용하여 주조법에 의해 제조되었으므로 원하는 형상으로 쉽게 제작할 수는 있으나, 요구되는 내구성 및 내충격성 등의 특성을 확보하기 위하여 분배관의 두께가 상당히 두꺼워져야 하고 동시에 재료비도 과도하게 소요되며 하중도 증가하였다. 또한, 종래의 분배관의 내부에 항상 온수가 채워져 있으므로, 분배관 내부가 부식되고, 부식에 의한 이물질이 적층되어 유량의 정확한 제어가 이루어지지 않을 뿐 아니라 이물질이 난방관으로 침투할 경우에는 난방 효율도 급격하게 저하되었다.
그리하여 최근에는 온수에 의한 부식이 거의 없고, 반영구적으로 사용 가능한 스테인리스강의 파이프가 사용되기도 한다.
그러나, 스테인리스강의 분배관은 일측에 밸브를 결합할 수 있도록 다수의 구멍을 뚫고 상기 구멍에 다수의 밸브 연결구를 고정하기 위한 아르곤 용접과 같은 특수 용접을 사용하여야 하므로, 생산성이 떨어지고, 다수의 용접 부위로 인해 내구성이 저하되며, 제조원가도 상승하게 되었다.
또한, 용접시에 발생하는 고온에 의해 분배관이 변형되어 밸브 연결구의 수직 중심이 틀어지므로 밸브의 원활한 작동을 기대하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속 공정에 의해 낮은 제조원가로 높은 생산성을 나타내고, 용접 부위를 최소화하여 내구성이 크게 향상되는 보일러용 분배관 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 분배관의 일측에 보강리브를 형성하여 제조 공정상에서 발생할 수 있는 원하지 않는 변형을 방지하고, 태핑단계에서 분배관 및 탭의 손상을 방지할 수 있는 보일러용 분배관 및 그 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 보일러용 분배관 제조방법은, 소정 크기의 판재로 절단하는 절단단계; 상기 판재를 프레스로 가압하여 수평 가공면이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프로 성형하는 프레스단계; 상기 수평 가공면에 구멍을 뚫는 펀칭단계; 상기 구멍을 확대시켜 구멍 플랜지를 성형하는 확장성형단계; 상기 반쪽 파이프 2개를 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위를 용접하여 파이프를 형성하는 용접단계; 상기 파이프를 지그로 고정시키고 양측의 상기 구멍 플랜지에 나선을 형성하는 태핑단계; 상기 태핑단계에서 생성되는 부산물을 제거하는 세척단계; 및 상기 파이프의 양단에 플랜지를 용접하는 플랜지형성단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 보일러용 분배관은, 수평 가공면이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프; 상기 수평 가공면에 형성되고, 내주연에 나선이 형성되는 구멍 플랜지; 상기 반쪽 파이프 2개를 파이프를 형성하도록 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위에 형성되는 용접부; 및 상기 파이프의 양단에 형성되는 플랜지를 포함한다.
연속 공정에 의해 낮은 제조원가로 높은 생산성을 나타내고, 용접 부위를 최소화하여 내구성이 크게 향상되는 효과가 있다.
또한, 분배관의 일측에 형성되는 보강리브로 인해 제조 공정상에서 발생할 수 있는 원하지 않는 변형을 방지하고, 태핑단계에서 분배관 및 탭의 손상을 방지할 수 있는 효과도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러용 분배관(환수관) 제조방법은, 도 1 내지 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 판재(50)로 절단하는 절단단계(S10), 반쪽 파이프(10)로 성형하는 프레스단계(S20), 구멍(12)을 뚫는 펀칭단계(S30), 구멍 플랜지(20)를 형성하는 확장성형단계(S40), 파이프(15)를 형성하는 용접단계(S50), 구멍 플랜지(20)에 나선을 형성하는 태핑단계(S60), 부산물을 제거하는 세척단계(S70), 및 플랜지(40)를 용접하는 플랜지형성단계(S80)를 포함하는 것으로서, 연속 공정에 의해 낮은 제조원가로 높은 생산성을 나타내고, 공정 중에 분배관의 원하지 않는 변형을 방지할 수 있다.
절단단계(S10)는 소정 크기의 판재(50)로 절단하는 공정으로서, 평판의 판재를 반쪽 파이프(10)의 성형에 필요한 크기로 절단한다. 이때, 판재(50)로는 스테인리스강이 사용되며, 성형성과 나선가공성 등을 고려하여 STS 304J1이 사용되고, 1∼3 중량%의 Cu가 함유되어 있어 성형성이 크게 개선된다.
프레스단계(S20)에서는 판재(50)를 프레스로 가압하여 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프(10)로 성형하는데, 반쪽 파이프(10)의 바닥면 전체를 수평 가공면으로 성형할 수 있고, “∪”자의 단면 형상에 적어도 하나의 평평한 수평 가공면(11)을 형성할 수도 있다.
펀칭단계(S30)는 반쪽 파이프(10)의 수평 가공면(11)에 구멍(12)을 뚫는 공정으로서, 반쪽 파이프(10)의 형상 변형 없이 원하는 위치에 정확하게 구멍(12)이 펀칭되도록 수평 가공면(11)에 형성하게 되고, 수평 가공면(11)마다 적어도 하나의 구멍(12)이 형성된다. 이때, 구멍(12)을 확대시키는 확장성형단계(S40)가 이어지므로 수평 가공면(11)보다 구멍(12)의 면적이 작아야 하고, 구멍(12)의 형상과 동일하게 수평 가공면(11)의 형상도 원형으로 하며, 원형의 수평 가공면(11)의 중앙에 구멍(12)을 펀칭한다.
확장성형단계(S40)에서는 수평 가공면(11)에 형성된 구멍(12)을 확대시켜 구 멍 플랜지(20)를 성형하는데, 한 번의 공정으로 원하는 크기의 구멍 플랜지(20)를 형성할 수 있으나, 적어도 2회로 구분 실시하여 구멍(12)을 단계적으로 확대시켜 구멍 플랜지(20)를 성형하는 것이 균일한 두께의 구멍 플랜지(20)를 성형할 수 있으며, 반쪽 파이프(10)의 원하지 않는 변형도 방지할 수 있다.
프레스단계(S20) 또는 확장성형단계(S40)에서 반쪽 파이프(10)에 보강리브(17)를 동시에 성형할 수 있는데, 보강리브(17)가 반쪽 파이프(10)의 강도를 증가시켜 변형을 방지하게 되며, 보강리브(17)는 반쪽 파이프(10)의 양단부에 형성될 수 있고, 확장성형단계(S40)에서 반쪽 파이프(10)의 변형을 방지하기 위하여 구멍 플랜지(20)가 형성되는 사이의 공간에도 형성될 수 있다. 이와 같이 보강리브(17)가 반쪽 파이프(10)에 형성되면, 반쪽 파이프(10)의 굽힘 강도(bending strength) 및 비틀림 강도(torsional strength) 등을 크게 향상시킨다. 또한, 보강리브(17)의 형상은 다양하게 변형 가능하다.
용접단계(S50)는 반쪽 파이프(10) 2개를 용접하여 파이프(15)를 형성하는 공정으로서, 반쪽 파이프(10) 2개를 파이프(15)가 형성되도록 상하로 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위(13)를 용접한다. 이때, 반쪽 파이프(10)에 보강리브(10)가 형성되더라도 반쪽 파이프(10)의 접촉 부위(13)에는 보강리브(17)가 형성되지 않도록 하는데, 이는 보강리브(17)로 인해 접촉 부위(13)에 굴곡이 발생하여 용접단계(S50)에서 발생할 수 있는 어려움을 해소함으로써, 직전 방향으로 용접이 쉽게 진행될 수 있도록 하기 위함이다.
태핑단계(S60)에서는 파이프(15)를 지그로 고정시키고 양측의 구멍 플랜 지(20)에 나선을 형성한다. 이때, 파이프(15)를 형성하는 2개의 반쪽 파이프(10)에 각각 성형되는 구멍 플랜지(20)에 개별적으로 나선을 형성할 수도 있으나, 파이프(15)를 지그로 고정시킨 후에 각각의 구멍 플랜지(20)에 대응되는 탭을 양측에서 동시에 진행시켜 한꺼번에 나선을 형성함으로써, 추후 일측에 결합되는 밸브 구동기(M)와 타측에 결합되는 밸브(V)가 정확하게 일직선상에 위치시켜 최선의 동작성을 확보할 수 있다. 또한, 나선을 형성하는 탭은 여러 가닥의 스크루 돌기 상에 나선형을 형성하여 나선 가공성을 향상시킬 수 있으며, 파이프의 재질이 STS 304J1인 경우에 태핑단계(S60)에서 발생하는 탭의 손상을 감소시킬 수 있다. 특히 태핑단계(S60)에서 파이프(15)에 큰 굽힘 모멘트(bending moment) 및 비틀림모멘트(torsional moment)가 전달되어 파이프(15)에 원하지 않는 변형이 발생할 수 있으나, 이와 같은 변형을 보강리브(17)가 방지하게 된다.
세척단계(S70)는 태핑단계(S60)에서 생성되는 부산물을 제거하는 공정으로서, 일단에 공기를 분사하여 타단 및 구멍 플랜지(20)를 통해 태핑단계(S60)뿐 아니라 이전 단계에서 생성될 수 있는 부산물을 한꺼번에 제거하며, 파이프(15)의 양단에 플랜지(40)가 형성된 후에는 부산물의 배출에 제한이 따를 수 있기 때문에 태핑단계(S60) 이후에 바로 실시하게 된다.
플랜지형성단계(S80)에서 파이프(15)의 양단에 플랜지(40)를 용접하여 보일러용 분배관을 지지대(S)에 용이하게 설치하도록 한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러용 분배관(환수관)은, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 수평 가공면(11)이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프(10); 수평 가공면(11)에 형성되고, 내주연에 나선이 형성되는 구멍 플랜지(20); 반쪽 파이프(10) 2개를 파이프(15)를 형성하도록 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위(13)에 형성되는 용접부(30); 및 파이프(15)의 양단에 형성되는 플랜지(40)를 포함하고, 반쪽 파이프(10)에는 보강리브(17)가 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보일러용 분배관(공급관) 제조방법은, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 소정 크기의 판재로 절단하는 절단단계; 상기 판재를 프레스로 가압하여 수평 가공면(11)이 형성되고 오목한 단면 형상의 상부 반쪽 파이프(10a)로 성형하며, 상기 판재를 프레스로 가압하여 수평 가공면이 형성되고 오목한 단면 형상의 하부 반쪽 파이프(10b)로 성형하는 프레스단계; 상기 하부 반쪽 파이프(10b)의 수평 가공면에 구멍을 뚫는 펀칭단계; 상기 구멍을 확대시켜 구멍 플랜지를 성형하는 확장성형단계; 상기 상부 반쪽 파이프(10a)와 하부 반쪽 파이프(10b)를 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위를 용접하여 파이프(15)를 형성하는 용접단계; 상기 파이프(15)를 지그로 고정시키고 상기 구멍 플랜지(20)에 나선을 형성하는 태핑단계; 상기 태핑단계에서 생성되는 부산물을 제거하는 세척단계; 및 상기 파이프(15)의 양단에 플랜지(40)를 용접하는 플랜지형성단계를 포함한다.
이때, 상기 제조방법에 의해 제조된 보일러용 분배관(공급관)은, 수평 가공면(11)이 형성되고, 오목한 단면 형상의 상부 및 하부 반쪽 파이프(10a, 10b); 하부 반쪽 파이프(10b)의 수평 가공면에 형성되고, 내주연에 나선이 형성되는 구멍 플랜지; 상기 상부 및 하부 반쪽 파이프(10a, 10b)를 파이프(15)를 형성하도록 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위에 형성되는 용접부(30); 및 상기 파이프(15)의 양단에 형성되는 플랜지(40)를 포함한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 보일러용 분배관 제조방법을 나타낸 순서도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 보일러용 분배관 제조방법의 일부 개략도.
도 4는 본 발명의 보일러용 분배관 제조방법의 나머지 개략도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 보일러용 분배관(환수관)을 나타낸 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 보일러용 분배관(공급관)을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 보일러용 분배관(공급관)이 설치된 사용 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 반쪽 파이프 10a: 상부 반쪽 파이프
10b: 하부 반쪽 파이프 11: 수평 가공면
12: 구멍 13: 접촉 부위
15: 파이프 17: 보강리브
20: 구멍 플랜지 30: 용접부
40: 플랜지

Claims (6)

  1. 소정 크기의 판재로 절단하는 절단단계;
    상기 판재를 프레스로 가압하여 수평 가공면이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프로 성형하는 프레스단계;
    상기 수평 가공면에 구멍을 뚫는 펀칭단계;
    상기 구멍을 확대시켜 구멍 플랜지를 성형하는 확장성형단계;
    상기 반쪽 파이프 2개를 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위를 용접하여 파이프를 형성하는 용접단계;
    상기 파이프를 지그로 고정시키고 양측의 상기 구멍 플랜지에 나선을 형성하는 태핑단계;
    상기 태핑단계에서 생성되는 부산물을 제거하는 세척단계; 및
    상기 파이프의 양단에 플랜지를 용접하는 플랜지형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레스단계 또는 확장성형단계에서 상기 반쪽 파이프에 보강리브를 성형하는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보강리브는 상기 반쪽 파이프의 접촉 부위에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 확장성형단계를 적어도 2회로 구분 실시하여 상기 구멍을 단계적으로 확대하여 상기 구멍 플랜지를 성형하는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관 제조방법.
  5. 수평 가공면이 형성되고, 오목한 단면 형상의 반쪽 파이프;
    상기 수평 가공면에 형성되고, 내주연에 나선이 형성되는 구멍 플랜지;
    상기 반쪽 파이프 2개를 파이프를 형성하도록 대응되게 접촉시키고, 접촉 부위에 형성되는 용접부; 및
    상기 파이프의 양단에 형성되는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반쪽 파이프에는 보강리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러용 분배관.
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