KR20130039352A - 열교환기용 튜브 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열교환기용 튜브 제조방법은, 모재의 양선단을 절곡하여 커버부와 받침부를 형성하며 모재의 중심을 낮은 각도로 절곡하는 성형공정과, 모재의 중심을 완전히 절곡하여 커버부와 받침부가 연접되도록 하는 연접공정과, 모재의 커버부를 절곡하여 받침부를 감싸도록 하는 커버링공정과, 모재의 커버부와 받침부를 서로 압착함으로써 상기 커버부와 받침부가 형합되도록 하는 압착공정을 포함하여 이루어진다.
상기 성형공정은, 평판형태의 커버부와 지그재그 형태의 받침부가 형성되도록 하는 1차 성형단계와, 모재의 커버부와 받침부의 절곡각도가 직각이 되도록 하는 2차 성형단계와, 모재의 커버부와 받침부가 서로 마주보는 방향으로 배치되도록 하는 3차 성형단계와, 모재의 커버부가 받침부가 서로 마주보는 방향으로 근접되도록 하는 4차 성형단계로 이루어진다.
상기 압착공정에서는 서로 치합되는 한쌍의 기어롤러로 이루어진 압착롤러세트를 사용하여, 서로 겹쳐진 모재의 커버부와 받침부를 압착하여 연속되는 요철(凹凸)형태로 굴곡성형함으로써 접합테두리부를 형성한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 열교환기용 튜브 제작방법에 의하면, 압착롤러세트를 이용하는 압착공정을 거치게 되어, 커버부와 받침부가 연속적으로 굴곡되는 요철형태로 강하게 형합됨으로써 파열될 우려가 감소된다.
따라서, 오랜기간 사용되더라도 튜브의 파열에 따른 냉각수의 유출과 같은 문제가 발생할 우려 역시 크게 감소하게 됨으로써 열교환기의 내구성향상에 도움이 된다는 이점이 있다.

Description

열교환기용 튜브 제조방법{Manufacturing method for Tube of Heat exchanger}

본 발명은 튜브의 내구성이 향성되도록 하는 열교환기용 튜브 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 수냉식 내연기관은 과열을 방지하기 위하여, 냉각수를 순환하는 구조로 이루어지며, 내연기관을 순환하면서 가열된 냉각수의 냉각을 위하여 라디에이터를 사용하게 된다.

라디에이터는 상부탱크와 하부탱크 및 상하부 탱크 사이에 구성된 코어를 포함하여 이루어진다.

코어는 상부탱크를 통해 유입된 냉각수가 하부탱크 측으로 유동되는 통로를 형성하는 다수개의 튜브와, 각 튜브 사이에서 튜브와 접하여 구성됨으로써 튜브와 외기의 열교환면적을 ??히기 위한 방열핀으로 이루어져 있다.

여기서, 튜브는 열전도율이 높은 금속소재로서, 롤상태로 마련된 평판형태의 모재를 권출하여 연속적으로 단계별 성형과정을 거치는 방식으로 만들어지는 것이 일반적이다.

만들어진 튜브는 최종적으로 납작한 폐곡선형상의 단면구조를 갖도록 이루어진다.

이와 같은 이른바 연속성형방식에 의한 튜브 제작과정에 있어서는, 서로 교합되도록 구성된 한쌍의 성형롤러로 이루어진 성형유닛이 다수개 배치되어 사용되는데, 성형유닛을 구성하는 성형롤러의 교합면은 단계별로 형태가 다르게 구성된다.

이러한 종래 연속성형방식에 의하면 최초의 평판형태 모재가 각 단계별 성형롤러유닛을 순차적으로 거치는 과정에서 점진적으로 성형되어 전술한 바와 같이 폐곡선형상의 단면구조를 갖는 튜브가 만들어지게 된다.

여기서, 튜브의 단면구조로서는 도 1a에 나타난 것과 같이 튜브(5)의 양선단의 내면이 서로 접하게 됨으로써 접합선단이 돌출된 형태인 이른바 내접형, 도 1b에 나타난 것과 같이 튜브(6)의 양선단의 내면과 외면이 서로 접합되는 이른바 교접형 등으로 이루어질 수 있다.

성형과정 후에는 디핑(dipping) 과정을 거침으로서 서로 접하는 모재의 양선단이 접합되도록 하여 그 형태를 고정하고, 절단과정을 통해 적정길이로 절단하게 됨으로써 튜브가 만들어진다.

한편, 열교환기의 튜브(5)(6)는 그 내부를 고온의 냉각수가 통과하는 과정에서 큰 온도변화를 접하게 되므로 미시적이나마 열변형작용에 의해 팽창 수축된다고 볼 수 있다.

그리고, 이러한 열변형현상에 의하면 구조적으로 취약한 부분이 파열되는 문제가 발생할 수 있는데, 특히 종래기술에 의해 만들어진 튜브(5)(6)는 양선단이 접합되는 부위가 길게 이어지는 단순평면형태로 이루어지는 특성상 접합강도가 높지 않기 때문에 파열될 우려가 크다고 볼 수 있다.

튜브(5)(6)가 파열되면 냉각수가 튜브 내부에서 유동되는 과정에서 누출되어 급속히 소진됨으로써 내연기관이 과열될 우려가 높아진다는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은, 튜브의 마무리 접합구조가 견고하게 이루어지도록 함으로써 튜브의 파열우려가 감소되도록 하는 열교환기용 튜브 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 열교환기용 튜브 제조방법은 평판밴드형태의 모재의 좌측선단을 절곡하여 커버부를 형성하고, 상기 모재의 우측선단을 절곡하여 받침부를 형성하며, 상기 모재의 중심을 낮은 각도로 절곡하는 성형공정과, 상기 성형공정에 이어서 모재의 중심을 완전히 절곡하여 상기 커버부와 받침부가 연접되도록 하는 연접공정과, 상기 연접공정에 이어서 모재의 커버부를 절곡하여 받침부를 감싸도록 하는 커버링공정과, 상기 커버링공정에 이어서 모재의 커버부와 받침부를 서로 압착함으로써 상기 커버부와 받침부가 형합되도록 하는 압착공정을 포함하여 이루어진다.

상기 성형공정은, 상기 모재의 좌측선단을 낮은 각도로 단순절곡하여 평판형태의 커버부가 형성되도록 함과 동시에, 상기 모재의 우측선단을 낮은 각도로 복합절곡하여 지그재그 형태의 받침부가 형성되도록 하는 1차 성형단계와, 상기 모재의 커버부와 받침부의 절곡각도가 직각이 되도록 하는 2차성형단계와, 상기 2차성형된 모재의 중심을 낮은 각도로 절곡하여 커버부와 받침부가 서로 마주보는 방향으로 배치되도록 하는 3차성형단계와, 상기 3차성형된 모재의 중심을 깊은 각도로 절곡하여 커버부가 받침부가 서로 마주보는 방향으로 근접되도록 하는 4차 성형단계로 이루어진다.

상기 성형공정에서는 서로 교합되는 한쌍의 성형롤러로 구성되어 각 단계별로 구비된 롤러세트에 의해 모재가 성형된다.

상기 연접공정에서는 중간에 성형슬릿이 갖추어진 성형블럭에 의해, 상기 모재가 상기 성형슬릿을 통과하는 과정에서 모재의 중심이 절곡되어 커버부와 받침부가 서로 연접된다.

상기 압착공정에서는 서로 치합되는 한쌍의 기어롤러로 이루어진 압착롤러세트를 사용하여, 서로 겹쳐진 모재의 커버부와 받침부를 압착하여 연속되는 요철(凹凸)형태로 굴곡성형함으로써 접합테두리부를 형성한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 열교환기용 튜브 제작방법에 의하면, 압착롤러세트를 이용하는 압착공정을 거치게 되어, 커버부와 받침부가 연속적으로 굴곡되는 요철형태로 강하게 형합됨으로써 파열될 우려가 감소된다.

따라서, 오랜기간 사용되더라도 튜브의 파열에 따른 냉각수의 유출과 같은 문제가 발생할 우려 역시 크게 감소하게 됨으로써 열교환기의 내구성향상에 도움이 된다는 이점이 있다.

도 1a, 1b는 종래기술에 따라 제작된 열교환기용 튜브의 형태를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명에 있어서, 성형공정의 1차 성형단계를 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명에 있어서, 성형공정의 2차 성형단계를 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명에 있어서, 성형공정의 3차 성형단계를 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명에 있어서, 성형공정의 4차 성형단계를 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명에 있어서, 연접공정을 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명에 있어서, 커버링공정을 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명에 있어서, 압착공정을 나타냄과 더불어 이에 따른 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명에 있어서, 접합테두리부를 아래로 누르는 공정을 나타냄과 더불어 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명에 있어서, 접합테두리부를 완전히 아래로 눌러 마감하는 공정을 나타냄과 더불어 모재의 성형상태를 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 튜브 제작방법의 과정을 전체적으로 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 튜브 제작방법의 과정을 나타낸 블럭도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 도 2 부터 도 12 까지 참조로 하여 설명한다.

본 발명에 따른 열교환기용 튜브 제작방법은, 크게 나누어 성형공정(S1), 연접공정(S2), 커버링공정(S3), 압착공정(S4), 마감공정(S5), 디핑공정(S6), 절단공정(S7)순으로 이루어진다.(도 12 참조)

상기 성형공정(S1)은 다시 1차 성형단계(sp1), 2차 성형단계(sp2), 3차 성형단계(sp3), 4차 성형단계(sp4)로 세분화된다.

여기서, 상기 각 성형단계에서는 서로 교합되는 한쌍의 성형롤러로 구성되어 각 단계별로 구비된 각 롤러유닛을 순차적으로 통과하면서 모재가 연속적으로 성형되는데, 각각 성형단계에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 1차 성형단계(sp1)에서는, 도 2에 나타난 것과 같이 평밴드형태의 모재(母材)(100)가 상부롤러(12) 및 하부롤러(14)로 구성된 1차 성형롤러세트(10)을 거치면서, 모재(100)의 좌우 양선단이 절곡되어, 모재(100)의 좌측선단에는 낮은 각도로 절곡된 커버부(102)가 형성됨과 동시에, 모재의 우측선단에는 낮은 각도로 절곡된 받침부(104)가 형성된다.

여기서, 상기 커버부(102)는 모재(100)의 선단이 단순히 한번 절곡된 형태로 이루어지고, 상기 받침부(104)는 모재(100)의 선단이 일정간격을 두고 서로 반대방향으로 두 번 절곡된 지그재그 형태로 이루어진다.

이어서, 상기 2차 성형단계(sp2)에서는, 도 3에 나타난 것과 같이 상기 모재(100)가 상부롤러(22) 및 하부롤러(24)로 구성된 2차 성형롤러세트(20)을 거치면서 1차 성형단계(sp1)에서와 동일한 절곡위치에서 더욱 깊게 절곡되어 상기 커버부(102) 및 받침부(104)의 절곡각도가 직각이 된다.

상기 3차 성형단계(sp3)에서는 도 4에 나타난 것과 같이 상기 모재(100)가 상부롤러(32) 및 하부롤러(34)로 구성된 3차 성형롤러세트(30)을 거치면서 상기 모재(100)의 중심이 낮은 각도로 절곡되어 커버부(102)와 받침부(104)가 서로 마주보는 방향으로 배치된다.

상기 4차 성형단계(sp4)에서는 도 5에 나타난 것과 같이 상기 모재(100)가 상부롤러(42) 및 하부롤러(44)로 구성된 4차 성형롤러세트(40)을 거치면서 상기 모재(100)의 중심이 깊은 각도로 절곡되어 커버부(102)가 받침부(104)가 서로 마주보는 방향으로 근접된다.

이어서 진행되는 연접공정(S2)에서는, 도 6에 나타난 것과 같이 상기 모재(100)가 중간에 성형슬릿이 갖추어진 성형블럭(50)의 상기 성형슬릿을 통과하는 과정에서 모재(100)의 중심이 완전히 절곡되어 커버부(102)와 받침부(104)가 서로 연접된다.

그리고, 커버링공정(S3)에서는 도 7에 나타난 것과 같이 앞서 성형공정(S1)에서와 마찬가지로 서로 교합되는 상부롤러(62)와 하부롤러(64)로 이루어진 커버링 롤러세트(60)에 의해 상기 모재(100)의 커버부(102)가 절곡되어 받침부(104)를 감싸도록 하게 된다.

압착공정(S4)에서는, 도 8에 나타난 것과 같이 상기 모재(100)의 커버부(102)와 받침부(104)를 서로 압착함으로써 상기 커버부(102)와 받침부(104)가 형합되도록 하는데, 이때에는 서로 치합되는 한쌍의 기어롤러(72)(74)로 이루어진 압착롤러세트(70)을 사용하여, 서로 겹쳐진 모재(100)의 커버부(102)와 받침부(104)를 압착하여 연속되는 요철(凹凸)형태로 굴곡형합함으로써 접합테두리부(104)를 형성하게 된다.

여기서, 상기 각 기어롤러(72)(74)는 교합면에 치형이 형성된 구조로 이루어지며 각 기어롤러(72)(74)의 치형이 서로 치합됨으로써 양 기어롤러(72)(74) 사이를 통과하는 커버부(102)와 받침부(104)가 치형에 눌리어 굴곡형합되는 것이다.

또한, 상기 압착롤러세트(70)의 양 기어롤러(72)(74)는 각 성형단계에서 사용되는 성형롤러세트의 성형롤러가 세로로 세워져서 배치되는 것과 달리 수평으로 배치됨으로써 커버부(102)와 받침부(104)에 대한 압착 작업이 정밀하게 이루어지게된다.

이와 같이 커버부(102)가 받침부(104)를 감싼구조에서 서로 압착되어 요철형태로 굴곡형합되면, 단순한 평면형태로 연접되는 종래기술에 비해 접합강도가 높아지게 된다.

그리고, 압착공정(S4)을 마친 후에는 1, 2차 마감단계로 이루어진 마감공정(S5)을 거치게 되는데, 1차 마감단계(sc1)에서는 모재(100)의 접합테두리부(106)가 도 9에 나타난 것과 같이 한쌍의 수평압박롤러(82)(84)로 구성된 수평압박롤러세트(80)에 의해 아래로 구부러지게 된다.

이어서, 2차 마감단계(sc2)에서는 도 10에 나타난 것과 같이 상기 접합테두리부(106)가 재차 한쌍의 상하 압박롤러(92)(94)로 구성된 수직 압박롤러세트(90)에 의해 아래로 눌리어 마감됨으로써 단면상으로는 완전한 튜브의 형태로 이루어지게 된다.

이어서, 모재(100)를 디핑하여 접합테두리부(106)를 구성하는 커버부(102)와 받침부(104)가 완전히 접합되도록 하는 디핑공정(S6) 및 연속되는 모재(100)를 일정한 길이만큼 절단하는 절단공정(S7)을 거치게 됨으로써 최종적으로 튜브가 완성된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 열교환기용 튜브 제조방법은 도 11 및 도 12를 통하여 전체적으로 파악할 수 있다.

10: 1차 성형롤러세트 20: 2차 성형롤러세트
30: 3차 성형롤러세트 40: 4차 성형롤러세트
50: 성형블럭 60: 커버링 롤러세트
70: 압착롤러세트 80: 수평압박롤러세트
90: 수직압박롤러세트 100: 모재
102: 커버부 104: 받침부

Claims (5)

1. 평판밴드형태의 모재의 좌측선단을 절곡하여 커버부를 형성하고, 상기 모재의 우측선단을 절곡하여 받침부를 형성하며, 상기 모재의 중심을 낮은 각도로 절곡하는 성형공정과,
   상기 성형공정에 이어서 모재의 중심을 완전히 절곡하여 상기 커버부와 받침부가 연접되도록 하는 연접공정과,
   상기 연접공정에 이어서 모재의 커버부를 절곡하여 받침부를 감싸도록 하는 커버링공정과,
   상기 커버링공정에 이어서 모재의 커버부와 받침부를 서로 압착함으로써 상기 커버부와 받침부가 형합되도록 하는 압착공정
   을 포함하여 이루어지는 열교환기용 튜브 제작방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 성형공정은
   상기 모재의 좌측선단을 낮은 각도로 단순절곡하여 평판형태의 커버부가 형성되도록 함과 동시에, 상기 모재의 우측선단을 낮은 각도로 복합절곡하여 지그재그 형태의 받침부가 형성되도록 하는 1차 성형단계와,
   상기 모재의 커버부와 받침부의 절곡각도가 직각이 되도록 하는 2차 성형단계와,
   상기 2차성형된 모재의 중심을 낮은 각도로 절곡하여 커버부와 받침부가 서로 마주보는 방향으로 배치되도록 하는 3차 성형단계와,
   상기 3차성형된 모재의 중심을 깊은 각도로 절곡하여 커버부가 받침부가 서로 마주보는 방향으로 근접되도록 하는 4차 성형단계
   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 성형공정에서는
   서로 교합되는 한쌍의 성형롤러로 구성되어 각 단계별로 구비된 롤러세트에 의해 모재가 성형되는 것
   을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 제조방법
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연접공정에서는
   중간에 성형슬릿이 갖추어진 성형블럭에 의해, 상기 모재가 상기 성형슬릿을 통과하는 과정에서 모재의 중심이 절곡되어 커버부와 받침부가 서로 연접되는 것
   을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 압착공정에서는
   서로 치합되는 한쌍의 기어롤러로 이루어진 압착롤러세트를 사용하여, 서로 겹쳐진 모재의 커버부와 받침부를 압착하여 연속되는 요철(凹凸)형태로 굴곡성형함으로써 접합테두리부를 형성하는 것
   을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 제조방법.

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