KR20100136768A - 파이프 내부 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 파이프 벤딩과 같은 작업에서 소재인 파이프를 가열시킴과 동시에 파이프 내외부에서 냉각수를 분사시켜 파이프 내외부의 온도차를 줄여주기 위한 파이프 내부 냉각장치에 관한 것으로서, 이중관 형태로 어느 하나에는 냉각수 유입구가 마련되고 또 다른 하나에는 압축공기 유입구가 형성되어 파이프 내부로 배치되는 유체공급부와; 상기 유체공급부의 끝단부에 결합되며 원을 이루면서 냉각수를 분사하게 되는 냉각수 노즐과; 상기 냉각수 노즐과 인접하여 압축공기를 냉각수 분사방향으로 분사하게 되는 압축공기노즐과; 상기 유체공급부의 외부관과 연결되며 파이프 내부면과 접촉되는 다수의 휠이 구비되어 이동될 수 있고 유체공급부가 파이프 센터축과 동일축상에 있도록 높이조절이 이루어지게 되는 위치조정수단과; 상기 유체공급부 후방에 형성되어 유체공급부를 밀거나 당겨서 냉각수 분사위치를 조정할 수 있도록 하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파이프 내부 냉각장치이다.

파이프, 내부냉각, 벤딩, 냉각수, 압축공기, 온도차, 노즐

Description

파이프 내부 냉각장치{Cooling apparatus for pipe innner part}

본 발명은 파이프 벤딩과 같은 작업에서 소재인 파이프를 가열시킴과 동시에 파이프 내외부에서 냉각수를 분사시켜 파이프 내외부의 온도차를 줄여주기 위한 파이프 내부 냉각장치에 관한 것이다.

파이프 벤딩에 있어서 보통 파이프 소재를 원형의 고주파 가열 코일로써 850℃ 이상으로 가열시킨 후 가압력을 가해 소형변형시켜서 가공하게 된다. 그리고 파이프 소재의 경우 다양한 재질과 크기를 가지고 있고 그에 따라 가열온도와 냉각속도를 정확히 제어하여야 기계적 물성치를 만족할 수 있다.

이러한 고주파 파이프 가공에서 냉각은 소재의 특성을 좌우하는 가장 중요한 인자로서 기계적 강도가 일정 이상이거나 두께가 두꺼운 재료의 경우에는 파이프 외부는 요구되는 수준의 냉각속도를 유지할 수 있으나 파이프 내부는 전도에 의해서만 냉각이 되므로 냉각속도가 늦을 경우 소재의 기계적, 조직적 물성치에 나쁜 영향을 주게 된다.

즉, 파이프 벤딩시에는 필연적으로 굽힘방향에 따라 외측은 인장력이 작용하고 내측은 압축력이 작용되어 외측부에서는 두께가 감소되고 내측부는 두께가 증가 되는 특성을 보여준다. 이러한 파이프의 내외측에서의 두께 변화를 제어하여 일정범위내로 콘트롤하여야만 우수한 품질의 곡관 파이프를 제공할 수 있게 된다.

이처럼 파이프 벤딩시에는 다양한 인자들이 벤딩에 영향을 주게 되는데, 고주파 가열온도와 정방향으로 미는 추력, 역방향으로 작용하는 역압 및 냉각속도 등이 주요한 인자가 된다. 따라서 이들 중 어느 하나라도 정확히 제어되지 못하면 불량품이 발생될 수 밖에 없다.

파이프 외부에 대한 냉각은 외부에서 냉각수를 분사시키는 것이 용이하므로 어려움이 없지만 내부에서의 냉각장치는 알려진 것이 거의 없다.

따라서 본 발명에서는 파이프 벤딩시에 파이프의 외부 냉각과는 별개로 파이프 내부에서의 냉각수 분사를 통한 파이프 내외부간의 온도차이를 적절히 제어할 수 있도록 하기 위한 파이프 내부 냉각장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명은, 파이프에 고주파열을 가하여 곡관을 성형함에 있어서 파이프 내부 냉각을 위한 장치로서, 이중관 형태로 어느 하나에는 냉각수 유입구가 마련되고 또 다른 하나에는 압축공기 유입구가 형성되어 파이프 내부로 배치되는 유체공급부와; 상기 유체공급부의 끝단부에 결합되며 원을 이루면서 냉각수를 분사하게 되는 냉각수 노즐과; 상기 냉각수 노즐과 인접하여 압축공기를 냉각수 분사방향으로 분사하게 되는 압축공기노즐과; 상기 유체공급부의 외부관과 연결되며 파이프 내부면과 접촉되는 다수의 휠이 구비되어 이동될 수 있고 유체공급부가 파이프 센터축과 동일축상에 있도록 높이조절이 이루어지게 되는 위치조정수단과; 상기 유체공급부 후방에 형성되어 유체공급부를 밀거나 당겨서 냉각수 분사위치를 조정할 수 있도록 하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파이프 내부 냉각장치를 제안한다.

바람직하게 상기 압축공기노즐은 곡형 파이프 형태로 다수의 분사공이 형성되어 냉각수 분사방향으로 압축공기를 분사시켜서 냉각수가 후퇴되는 것을 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 파이프 내부 냉각장치를 제안한다.

본 발명에 의한 파이프 내부 냉각장치는 냉각수의 분사와 함께 압축공기의 분사도 이루어져 분사된 냉각수가 역류되어 후퇴되는 것을 방지하여 주기 때문에 파이프 내부의 온도제어를 보다 정밀하게 할 수 있다는 효과가 있다.

그리고 파이프 내부를 따라 자유롭게 이동이 가능하게 구성되고 정확하게 파이프 센터축과 동일축상으로 유체공급부를 두도록 하여 파이프 내부면 전체에 대해 일정한 냉각수 분사가 이루어질 수 있도록 한다는 효과도 있다.

이하 본 발명에 따른 파이프 내부 냉각장치에 대해 보다 상세한 설명을 하기로 하며, 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위한 수단으로 관련도면을 참조토록 한다. 단 제시되는 도면들은 본 발명에 따른 기술적 사상에 의한 하나의 실시 가능한 예를 보여주는 것인 바, 타인에 의한 단순한 변형 실시예와 같은 것 역시 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

첨부되는 도1은 바람직한 일 실시예에 따른 파이프 내부 냉각장치의 개략적인 구성도를 보여주며, 도2는 파이프 내외부에서 냉각수가 분사되는 경우와 외부에서만 분사되는 경우에 대한 비교예를 보여주는 도이며, 도3은 압축공기분사노즐의 확대도에 해당된다.

도시된 바와 같이 본 발명의 파이프 내부 냉각장치는 주요한 구성요소로서 유체공급부(100), 냉각수노즐(200), 압축공기노즐(300), 위치조정수단(400) 및 제 어부(500)를 포함하여 구성된다. 물론, 실제 파이프(p) 벤딩시에는 파이프를 가열하기 위한 고주파 가열코일이 구비되고 파이프 외부에서도 냉각수의 분사가 이루어지게 된다.

기본적으로 본 발명의 장치는 냉각수와 압축공기를 동시에 분사시킬 수 있도록 구성되며 파이프 내부면을 따라 이동될 수 있는 것이다.

먼저 냉각수와 압축공기는 유체공급부(100)를 통해 외부에서 공급이 되는데 이를 위해 상기 유체공급부(100)는 이중관 형태로 이루어진다. 즉, 유체공급부(100)는 내부관(110)이 외부관(120)에 의해 둘러싸여진 형태로 결합된다. 외부관(120)에 냉각수 유입구(121)가 형성되며 내부관(110)에 압축공기 유입구(111)가 형성되어 각각 냉각수와 압축공기를 공급하게 된다.

상기 유체공급부(100)의 끝단부(도면상 우측 단부)에 냉각수 노즐(200)이 결합되는데, 파이프(p) 내부면 전체에 대해 균일하게 냉각수의 분사가 이루어져야 하므로 상기 냉각수 노즐(200)은 원을 이루는 형태를 취하고 있다. 보다 구체적으로 유체공급부(100)를 이루는 외부관(120)과 연결되는 다수의 분지관(210)들이 방사상으로 배치되고 각 분지관(210)의 끝단과 연결되는 원형의 노즐팁(220)이 구비된다. 상기 노즐팁(220)에는 일정한 간격으로 다수의 분사공들이 형성되어 냉각수를 파이프 내부면을 향하여 분사시키게 된다.

그리고 상기 냉각수 노즐(200)과 인접하여 압축공기노즐(300)이 형성되는데 상기 압축공기노즐(300)은 내부관(110)과 연결되어 압축공기의 공급이 이루어지고, 고압의 압축공기는 냉각수 분사방향으로 분사되어 냉각수가 역류되어 후퇴되는 것 을 방지하게 된다. 특히, 압축공기노즐(300)의 경우에는 파이프(p) 내부면 중 하부측으로만 형성되는데 이것은 파이프 내부면으로 분사된 냉각수는 하부로 모이게 되기 때문이다.

더욱 바람직하게 상기 압축공기노즐(300)은 도3과 같이 곡형 파이프 형태를 이루고 있고 내부관(110)과 연결되는 공급관(310)과 연결된다. 곡형 파이프 형태의 압축공기노즐(300)에는 다수의 분사공(320)이 형성되며 냉각수 분사방향으로 압축공기를 분사하게 된다.

상기 유체공급부(100) 및 이에 연결되는 냉각수 노즐(200)이나 압축공기노즐(300)은 한 몸체를 이루어 파이프 내부로 삽입되며 파이프 내부를 따라서 이동될 수 있고 동시에 정확하게 파이프 센터축과 유체공급부가 동일축상에 있도록 해야 하는 바, 위치조정수단(400)이 구비된다.

상기 위치조정수단(400)은 유체공급부(100)를 이루는 외부관(120)에서 연결되어 유체공급부(100)를 수평으로 지지하게 되는데 위치조정수단(400)에는 파이프 내부면과 접촉되는 다수의 휠(410)이 구비된다. 즉, 위치조정수단(400)은 외부관(120)과 직접 연결되어 그 길이가 조정될 수 있는 다수의 간격조정바아(420)들이 구비되고 각 간격조정바아(420)들의 끝단부에 휠(410)이 결합된다. 상기 간격조정바아(420)들은 유체공급부(100)의 외부관(120) 전체 둘레를 따라 다수개가 구비될 수 있고 혹은 유체공급부 둘레 중 하부 둘레면에만 형성될 수도 있다.

그리고 파이프의 길이를 고려하여 유체공급부(100)에 형성될 위치조정수단(400)들은 일정한 간격으로 여러개가 설치될 수 있다. 또한, 각각의 간격조정바 아(420)들은 그 길이가 조정될 수 있는 것이므로 미세한 조정을 통해 파이프의 센터축에 유체공급부(100)가 동일축상으로 수평하게 위치될 수 있도록 한다.

상기 유체공급부(100)는 는 파이프(p) 내부에서 전진되거나 후퇴되는데 이를 위해서 유체공급부(100) 후방(도면상 좌측)에서 유체공급부와 연결되어 밀거나 당길 수 있는 제어부(500)를 두도록 한다. 상기 제어부(500)는 통상의 모터와 인버터 및 감속기등을 갖추어 미세한 이송을 줄 수 있는 것으로 구성하면 된다. 즉, 제어부에서 유체공급부를 통해 힘을 부여함으로써 냉각수가 분사되는 냉각수 노즐의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 것이다.

첨부되는 도2에서 확인할 수 있듯이 파이프 외부에서만 냉각수의 분사가 이루어지는 경우에는 파이프의 내외부간 온도차이는 점차 증가되게 되나 파이프 내부와 외부에서 동시에 냉각을 실시하게 되면 내외부간 온도 차이는 동기화될 수 있는 것이다.

그리고 특히 본 발명에서는 분사된 냉각수가 역류되는 것을 방지하도록 압축공기가 분사되기 때문에 불필요하게 냉각수가 역류되어 이미 제어된 냉각부위에 악영향을 주게되는 것을 해결할 수 있다.

본 발명에 의한 파이프 내부 냉각장치는 파이프 벤딩장치와 함께 사용되어 우수한 품질의 곡관 제조에 유용하게 사용될 것으로 기대되는 기술이다.

도1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파이프 내부 냉각장치의 개략적인 구성도.

도2는 파이프 내외부에서 냉각수가 분사되는 경우와 외부에서만 분사되는 경우에 대한 비교예를 보여주는 도이.

도3은 압축공기분사노즐의 확대도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 유체공급부 110 : 내부관

111 : 압축공기 유입구 120 : 외부관

121 : 냉각수 유입구 200 : 냉각수 노즐

210 : 분지관 220 : 노즐팁

300 : 압축공기 노즐 310 : 공급관

320 : 분사공 400 : 위치조정수단

410 : 휠 420 : 간격조정바아

500 : 제어부

Claims (2)

1. 파이프에 고주파열을 가하여 곡관을 성형함에 있어서 파이프 내부 냉각을 위한 장치로서,

   이중관 형태로 어느 하나에는 냉각수 유입구가 마련되고 또 다른 하나에는 압축공기 유입구가 형성되어 파이프 내부로 배치되는 유체공급부와;

   상기 유체공급부의 끝단부에 결합되며 원을 이루면서 냉각수를 분사하게 되는 냉각수 노즐과;

   상기 냉각수 노즐과 인접하여 압축공기를 냉각수 분사방향으로 분사하게 되는 압축공기노즐과;

   상기 유체공급부의 외부관과 연결되며 파이프 내부면과 접촉되는 다수의 휠이 구비되어 이동될 수 있고 유체공급부가 파이프 센터축과 동일축상에 있도록 높이조절이 이루어지게 되는 위치조정수단과;

   상기 유체공급부 후방에 형성되어 유체공급부를 밀거나 당겨서 냉각수 분사위치를 조정할 수 있도록 하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 파이프 내부 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압축공기노즐은,

   곡형 파이프 형태로 다수의 분사공이 형성되어 냉각수 분사방향으로 압축공 기를 분사시켜서 냉각수가 후퇴되는 것을 방지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 파이프 내부 냉각장치.

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