KR20110043668A

KR20110043668A - 회전 운동하는 관형 본체에서 냉각된 안내 디스크를 이용하여 용접을 통해 핀을 가진 튜브를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20110043668A
Application number: KR1020117003509A
Authority: KR
Inventors: 게오르크 브륀더만
Original assignee: 게오르크 브륀더만
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-04-27
Also published as: WO2010006930A1; US8732951B2; CN102099144A; EP2321085A1; JP2011527944A; RU2477676C2; DE102008033449B3; CA2730427A1; RU2011105625A; US20110119917A1

Abstract

본 발명은 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법에 관한 것으로, 핀을 형성하는 적어도 하나의 연속하는 스트립이 회전 운동하는 관형 본체에 접하여 공급되고 이 관형 본체에 권취되고, 관형 본체를 바라보는 스트립의 측부는 용접 장치에 의해 그리고 충전재를 사용하여 튜브 표면에 연결되고, 권취될 스트립은 용접 영역 바로 뒤의 안내 디스크 사이에서 안내되고, 상기 디스크는 튜브 표면 및 용접 지점 가까이 까지 도달한다. 안내 디스크의 사용수명을 증가시키기 위해서, 안내 디스크는 구체적으로는 냉각수에 의해 냉각되고, 이 냉각수에는 대략 10 부피% 의 용접 이형제가 첨가된다.

Description

회전 운동하는 관형 본체에서 냉각된 안내 디스크를 이용하여 용접을 통해 핀을 가진 튜브를 제조하는 방법{METHOD OF MANUFACTURE THROUGH THE WELDING OF FINNED TUBES WITH COOLED GUIDE DISCS ONTO A TUBULAR BODY SET INTO ROTATIONAL MOTION}

본 발명은 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법에 관한 것으로, 핀을 형성하는 적어도 하나의 연속하는 스트립이 회전 운동하는 관형 본체에 접하여 공급되고 대략 나선형으로 이 관형 본체에 권취되고, 관형 본체를 바라보는 스트립의 측부는 용접 장치에 의해 그리고 충전재를 사용하여 튜브 표면에 연결되고, 용접 장치의 작업 단부는 튜브 표면과 권취될 스트립 사이의 자유 쐐기-형상 간극으로 안내되고, 권취될 스트립은 용접 영역 바로 뒤의 안내 디스크 사이에서 안내되며, 상기 디스크는 튜브 표면 가까이 까지 도달해 있다.

이런 종류의 방법이 EP 0 604 439 B1 으로부터 알려져 있다. 이 알려진 방법에 의해 매우 우수한 결과가 이미 달성될 수 있다. 이 방법의 유일한 결점은, 강 스트립이 극도의 변형을 받는 강 스트립의 편향 영역에서 권취될 강 스트립을 안내하는 안내 디스크의 사용수명이다. 안내 디스크의 아래쪽 영역은 관형 본체 및 용접 지점에 매우 가까이 까지 도달하는데, 이는 이 아래쪽 영역이 매우 큰 열 부하 및 또한 용접 지점에서 발생하는 용접 스파터에 노출되는 것을 의미한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 안내 디스크를 더 잘 보호하고 안내 디스크의 사용수명을 증가시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 안내 디스크가 냉각된다는 점에서 해결된다.

이 조치의 결과는, 안내 디스크의 위험 영역의 열 부하가 실질적으로 감소되고, 동시에 용접 스파터가 덜 쉽게 부착된다는 점이다.

바람직하게는, 냉각을 위해 냉각액이 사용된다. 냉각액은 안내 디스크에 용이하게 적용될 수 있고, 이는 우수한 냉각이 증발 냉각에 의해 달성된다는 것을 의미한다.

적용하기 쉬울 뿐만 아니라 저비용으로 충분한 양으로 이용가능한 냉각수를 사용하여 냉각을 실행하는 경우에, 상기 방법은 특히 잘 실행될 수 있다.

특히 바람직한 효과를 달성하기 위해서, 사용되는 냉각수에 수용성 용접 이형제 (water-soluble welding release agent) 가 첨가된다. 이와 관련하여, 용접 이형제가 10 부피% 의 범위의 양으로 냉각수에 혼합될 수 있다.

이 조치의 결과는, 안내 디스크가 냉각되는 것뿐만 아니라, 그에 따라 안내 디스크 재료가 절약된다는 점이다. 또한, 용접 이형제 사용의 결과로, 용접 스파터 (welding spatter) 는 더 이상 안내 디스크에 부착하지 않는데, 이는 안내 디스크가 매우 긴 시간 동안 매끄러운 표면을 유지한다는 것을 의미하며, 이는 흠 없는 핀을 가진 튜브를 위한 필요조건이다.

용접 이형제로서 식물성 에스테르, 유화제 및 안정제의 혼합물이 사용되는 것이 바람직하다. 이런 종류의 용접 이형제는, 냉각액을 사용할 때 안내 디스크에 매우 긍정적인 영향을 줄 뿐만 아니라, 생분해성이며 완전히 무독성인데, 이는 용접 이형제가 조작원 또는 환경에 부담을 주지 않는다는 것을 의미한다.

냉각액은 용접 지점으로부터 떨어진 지점에서 회전하는 안내 디스크에 공급된다. 이와 관련하여, 공급 지점은, 냉각액의 물 성분이 용접 지점에 도달하기 직전에 완전히 증발되도록 선택되는데, 이는 물보다 더 높은 끓는 점을 갖는 용접 이형제 만이 안내 디스크의 위험 영역에서 안내 디스크에 부착되고, 안내 디스크는 용접 스파터에 대해 최적으로 보호되는 것을 의미한다. 증발하는 냉각수만이 안내 디스크의 대응하는 노출 영역을 냉각시키지는 않는다. 동시에, 아직 증발되지 않은 용접 이형제 또한 차갑게 유지되는데, 이는 용접 이형제만이 용접 지점에 가까운 위험 영역에서 증발되기 시작하고, 따라서 용접 비드의 들러붙음을 방지할 뿐만 아니라 용접 지점의 영역에서 추가적인 냉각 효과를 유도한다는 것을 의미한다.

증발된 용접 이형제는 용접 지점의 하류에서 추출될 수 있다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되어 있으며 도면에 기초하여 이하에서 상세하게 설명된다.

도 1 은, 핀을 형성하는 강 스트립이 수직 위치에서 그리고 나선형으로 관형 본체에 권취되고, 관형 본체를 바라보는 좁은 측부가 용접 심에 의해 연결되는, 본 발명에 따른 방법의 실시형태의 사시도이다.
도 2 는, 권취될 강 스트립이 관형 본체에 부딪치고, 용접 장치에 의해 관형 본체에 연결되며, 그리고 안내 디스크의 도움으로 안내되는, 핀을 갖는 튜브의 영역의 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 선 Ⅲ-Ⅲ 을 따른 단면의 확대도이다.
도 4 는 도 2 의 선 Ⅳ-Ⅳ 을 따른 단면도이다.
도 5 는 도 2 의 선 Ⅴ-Ⅴ 을 따른 단면도이다.
도 6 은, 냉각액의 공급을 나타내는, 도 2 의 도면과 유사한 단면도이다.
도 7 은 도 6 의 선 Ⅶ-Ⅶ 을 따른 단면도이다.

본 발명에 따른 방법은 상이한 스트립 변환을 공급하기 위해 사용하는데 적합하다. 도면에 도시된 바와 같이, 관형 본체의 축선에 수직한 위치에서 관형 본체에 권취되도록 강 스트립을 권취하는 것은 잘 알려진 실행이다. 본 발명에 따른 방법은, 안내 디스크에서의 큰 응력으로 인한 놀랄 만큼 향상된 결과를 가져오기 때문에, 특히 이 변환에 적합하다. 그러나, 또한, 본 발명에 따른 방법은, 권취될 강 스트립이 U 형상 또는 L 형상으로 관형 본체에 공급되는 경우에도 사용될 수 있다. 안내 디스크는 공급되고 있는 강 스트립의 형상에 의해 용접 영역 및 용접 스파터에 존재하는 열로부터 적어도 부분적으로 보호되기 때문에, 안내 디스크가 더 적응 응력에 노출되더라도, 안내 디스크는 이 변환을 위해 또한 사용된다. 그럼에도 불구하고, 이런 종류의 변환을 이용할 때 안내 디스크의 사용수명은 또한 증가된다.

도면에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 열교환기 튜브 (1) 는 관형 본체 (2) 로 구성되고, 공급 릴로부터 제공되는 핀 스트립 (4) 이 열교환 표면을 증가시키기 위해 나선형으로 이 관형 본체 (2) 의 표면 (3) 에 적용되고 용접 심 (5) 을 통해 이 튜브 표면에 연결되며, 공급 릴은 도면에 도시되어 있지 않다.

도면의 도 1 에 따르면, 표면 (3) 에 핀 스트립 (4) 이 적용될 관형 본체 (2) 는 클램핑 장치 (6) 에 의해 단단히 유지되며, 이 클램핑 장치 (6) 는 상기 방법을 실행하기 위해 회전 운동되고, 따라서 관형 본체 (2) 를 그 종축선을 중심으로 회전시킨다. 용접 장치 (7) 는 용접 심 (5) 을 적용하는 역할을 한다. 용접 절차를 실행하기 위해서, 클램핑 장치 (6) 에 장착된 관형 본체 (2) 는 클램핑 장치 (6) 를 변위시킴으로써 용접 장치 (7) 를 지나서 이동하거나, 용접 장치 (7) 자체가 도면에 도시되지 않은 운반대에서 관형 본체 (2) 에 평행하게 연속해서 이동한다.

전극 (8) 이 관형 본체 (2) 의 표면 (3) 과 관형 본체 (2) 에 접하여 권취될 핀 스트립 (4) 사이의 자유 쐐기-형상 공간으로 용접 장치 (7) 로부터 돌출한다. 용접 충전재의 역할을 하는 소비가능한 무한 용접 와이어 (9) 가 전극 (8) 을 통해 자동으로 공급될 수 있다.

도면에 도시된 실제적인 실시예에 있어서, 특히 도 2 로부터 알 수 있는 바와 같이, 용접 와이어 (9) 는 밀착 영역 (10) 앞의 어떤 거리에서 공급되며, 이 밀착 영역에서 권취될 핀 스트립 (4) 이 튜브 표면 (3) 에 부딪친다. 용접 와이어 (9) 는 용접 와이어 (9) 의 단부와 튜브 표면 (3) 사이에서 발생된 아크에서 용융되고 튜브 표면 (3) 에 용접 비드 (11) 를 형성시키며, 관형 본체 (2) 를 바라보는 핀 스트립 (4) 의 좁은 측부가 이 용접 비드 (11) 에 눌린다.

도면으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 안내 디스크 (12 및 13) 가 관형 본체 (2) 에 권취될 핀 스트립 (4) 의 밀착 영역 (1) 바로 위에 또는 이 밀착 영역 (1) 뒤의 짧은 거리에서 제공되고, 상기 안내 디스크 (12 및 13) 는 옆에서 핀 스트립 (4) 에 도달해 있고 핀 스트립 (4) 을 관형 본체 (2) 에 수직한 위치에 지탱시킨다.

튜브 표면 (3) 및 용접 심 (5) 가까이 까지 도달해 있고 관형 본체 (2) 와 반대 방향으로 회전하는 안내 디스크 (12 및 13) 는 관형 본체 (2) 및 용점 심 (5) 가까이에 위치한 영역에서 극도의 열 부하에 각각 노출된다. 또한, 안내 디스크는 용접 영역에서 튀어나가는 용접 스파터에도 노출되며, 이 용접 스파터는 용접 스파터의 높은 온도의 결과로서 용접 스파터가 부딪치는 표면에 부착되는 경향이 있다.

이러한 부정적인 영향을 제거하기 위해서, 안내 디스크 (12, 13) 는, 대략 안내 디스크 (12, 13) 의 가장 높은 지점 위에 위치하는 분무 노즐 (15) 에 의해 안내 디스크 (12, 13) 에 적용되는 냉각액 (14) 으로 습윤된다. 분무는, 가장 큰 열 부하 및 용접 스파터에 노출되는 외측 가장자리 영역에 주로 집중된다.

사용된 냉각액은, 수용성 용접 이형제가 혼합되는 냉각수이다. 용접 이형제는 대략 10 부피% 의 비율로 냉각수에 첨가된다. 용접 이형제로서 식물성 에스테르, 유화제 및 안정제의 혼합물이 사용된다. 그러나, 다른 적절한 용접 이형제도 가능하다.

용접 이형제는 물보다 더 높은 끓는점을 갖는다. 결과적으로, 물 성분이 먼저 증발하여, 2 개의 안내 디스크 (12, 13) 를 냉각시킨다. 그러나, 이 냉각 효과는 또한 동시에 용접 이형제를 차갑게 유지시키고, 이는 용접 이형제가 초기에는 증발하지 않고 보호막으로서 안내 디스크의 외측 영역에 분포되어 있는 것을 의미한다. 냉각액 공급은, 물 성분은 용접 지점에 도달하기 직전에 완전히 증발되는 반면, 용접 이형제는 보호막으로서 안내 디스크의 위험 영역에 유지되도록, 최적으로 설정된다. 특히 용접 지점의 영역에서, 이는 용접 스파터의 둘러붙음 (caking) 에 대해 안내 디스크를 매우 우수하게 보호한다. 용접 지점의 영역에 들어갈 때, 안내 디스크의 가장자리는 실질적인 가열에 다시 노출되고, 결국 이형제 또한 증발되어 안내 디스크를 위해 추가적인 냉각 효과를 일으킨다.

증발된 이형제 (16) 는 후속하여 용접 지점의 하류에서 추출된다. 이를 위해, 추출기 노즐을 통해 부압에서 작동되는 도면에 도시되지 않은 추출기 후드가 제공될 수 있다.

1 열교환기 튜브
2 관형 본체
3 튜브 표면
4 핀 스트립
5 용접 심 (seam)
6 클램핑 장치
7 용접 장치
8 전극
9 용접 와이어
10 밀착 영역
11 용접 비드
12 안내 디스크
13 안내 디스크
14 냉각액
15 분무 노즐
16 증발된 용접 이형제

Claims

금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법으로서, 핀을 형성하는 적어도 하나의 연속하는 스트립이 회전 운동하는 관형 본체에 접하여 공급되고 대략 나선형으로 이 관형 본체에 권취되며, 관형 본체를 바라보는 스트립의 측부는 용접 장치에 의해 그리고 충전재를 사용하여 튜브 표면에 연결되고, 용접 장치의 작업 단부는 튜브 표면과 권취될 스트립 사이의 자유 쐐기 형상 간극으로 안내되며, 권취될 스트립은 용접 영역 바로 뒤의 안내 디스크 사이에서 안내되며, 상기 디스크는 튜브 표면 가까이 까지 도달해 있는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법에 있어서,
상기 안내 디스크는 냉각되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
냉각을 위해 냉각액이 사용되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
냉각을 위해 냉각수가 사용되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 냉각수에 수용성 용접 이형제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 냉각수에 대략 10 부피% 의 용접 이형제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 용접 이형제로서 식물성 에스테르, 유화제 및 안정제의 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각액은 용접 지점으로부터 떨어진 지점에서 안내 디스크에 공급되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 냉각액은 위로부터 안내 디스크에 공급되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 냉각액은 안내 디스크에 분무되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안내 디스크에 공급된 냉각액은, 물 성분은 용접 지점에 도달하기 전에 증발되는 반면, 물보다 더 높은 끓는 점을 가지는 용접 이형제는 용접 지점에서만 또는 용접 지점의 하류에서만 증발되도록 투여되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 증발된 이형제는 용접 지점의 하류에서 추출되는 것을 특징으로 하는 금속으로 이루어진 핀을 가진 튜브, 특히 열교환기 튜브의 제조 방법.