KR20230024990A - 롤 성형된 관의 제작 - Google Patents

Abstract

심 가이드 조립체(1)는 용접관 롤 성형 장치(200)의 용접 섹션(201)에서 에지를 함께 용접하기 전에 특정 위치에, 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101)를 유지하도록 구성되고, 상기 심 가이드 조립체는 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)를 포함하고, 관통 채널(6)은 홀더(3)에 제공되고, 상기 채널은 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)와 인접한, 홀더의 상기 제1 측면(5)에 위치된 유입부 개구(7), 및 홀더의 제2 측면(9)에 위치된 유출부 개구(8)를 갖고, 상기 유출부 개구는 진공원에 연결되도록 구성되고; 용접관 롤 성형 장치(200)는 관 에지의 고주파수 유도 용접 동안 관(100) 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하도록 구성된 진공 추출 섹션(205)을 포함하고, 롤 성형된 관의 에지(101)가 아직 함께 용접되지 않은 위치에서 장치에 위치되고; 관을 제작하는 방법은 관의 섹션(205)에서 진공의 적용에 의해 고주파수 유도 용접 동안 관(100) 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하는 단계를 포함하고, 롤 성형된 관의 에지(101)는 아직 함께 용접되지 않았다.

Description

롤 성형된 관의 제작

본 개시내용은 롤 성형되고 용접된 관의 제작, 특히 용접관 롤 성형 장치(welded tube roll forming apparatus)에서 사용되도록 구성된 심 가이드 조립체(seam guide assembly), 심 가이드 조립체를 포함하는 롤 성형 장치, 및 용접관 롤 성형 장치에서 스트립을 롤 성형함으로써 이의 알루미늄 또는 합금을 포함하는 관을 제작하는 방법에 관한 것이다.

용접된 파이프 및 관은 일반적으로 평평한 금속 스트립을 거의 완전한 관으로 길이방향으로 형성하고 이어서 2개의 에지를 함께 용접함으로써 제작된다. 예를 들어, 가열, 환기, 공기 조화 및 냉동(Heating, Ventilation, Air Conditioning, and Refrigeration: HVAC&R) 시장의 분야에서 롤 성형된 관을 위한 많은 적용 영역이 있다. 이 기술 분야 내에서, 환경적 수요는 효율이 증가된 공기 조화 및 냉동 기기의 개발에 동기를 부여한다. 이것에 응답하여, 표준 부드러운 해결책과 관련하여 열 전달 계수를 증가시킬 수 있는, 광범위한 내부면 향상을 가진 더 작은 직경의 구리 관을 공급하기 위한 노력이 이루어졌다. 내부면 패터닝이 있는 작은 직경의 용접된 관과 같은 고급 제품의 사용은 관의 내부 오염 레벨의 면에서 엄격한 요건의 충족을 수반한다. 비용 감소에 대한 요구가 증가함에 따라, 알루미늄 관의 형태로, 전통적으로 공기 조화 및 냉동 기기에서 사용을 위해 우세한, 구리 관에 대한 대안을 제공하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나, HVAC&R 분야와 같이 적용 목적을 위해 경쟁력 있는 특성을 가진 알루미늄 관을 제작하는 것은 어려운 것으로 밝혀졌다.

본 개시내용은 알루미늄 또는 알루미늄의 합금으로 이루어질 진보된 관 제품의 효율적인 제작을 제공하는, 용접된 관의 제작을 위한 툴 및 방법에 관한 것이다. 본 개시내용에 따르면, 용접관 롤 성형 장치의 용접 섹션에서 에지를 함께 용접하기 전에 특정 위치에서, 관으로 롤 성형되는, 금속 스트립의 길이방향 에지를 유지하도록 구성된 심 가이드 조립체가 제공된다. 심 가이드 조립체는 세장형 팁이 홀더의 제1 측면으로부터 돌출되는 방식으로 홀더에 부착되는 전방 심 가이드 팁 컴포넌트를 포함하고, 팁은 용접될 관 에지 사이에 삽입되도록 구성된다. 관통 채널이 홀더에 제공되고, 채널이 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트와 인접한, 홀더의 제1 측면에 위치된 유입부 개구, 및 홀더의 제2 측면에 위치된 유출부 개구를 갖고, 유출부 개구는 예를 들어, 진공원을 위해 적합한 연결부가 연결될 수 있게 하는 나사산 또는 베이오닛 결합부와 같은 연결 피팅부에 의해 진공원에 연결되도록 구성된다. 심 가이드 조립체는 바람직하게는 세장형 팁이 홀더의 제1 측면으로부터 돌출되는 방식으로 홀더에 부착되는 후방 심 가이드 팁 컴포넌트를 포함하고, 후방 심 가이드 팁 컴포넌트는 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트로부터 특정 거리에서 홀더에 위치되고, 채널 유입부 개구는 상기 전방 팁 컴포넌트와 후방 팁 컴포넌트 사이에 위치된다. 따라서, 심 가이드 팁은 채널 유입부 개구가 이들 사이에 위치된 2개의 부분으로 분할된다. 채널의 유입부 개구는 적합하게는 관의 외경을 초과하지 않고, 더욱 바람직하게는 관으로 거의 형성되는 스트립의 에지 사이의 거리에 대략 대응하는 폭을 갖는다. 채널의 유입부 개구는 바람직하게는 홀더의 길이방향으로 향하는 세장형 형상을 가져서, 용접될 스트립 에지 사이의 개구에 맞는다. 홀더는 바람직하게는 채널 유입부 개구의 각각의 측면에 배열된 가이딩 플랜지를 포함할 수도 있다.

본 개시내용에 따르면, 금속 스트립을 관으로 형성하도록 구성된 롤 성형 섹션, 후속하여 용접 섹션을 포함하는 용접관 롤 성형 장치가 또한 제공된다. 용접 섹션은 심 가이드 조립체, 고주파수 유도 용접 코일 및 한 쌍의 용접 롤러를 포함하고, 관이 이동 방향으로 장치를 통해 전송되는 동안, 관으로 롤 성형되는, 금속 스트립의 길이방향 에지를 함께 용접하도록 구성된다. 장치는 관 에지의 고주파수 유도 용접 동안 관 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하도록 구성된 진공 추출 섹션을 더 포함하고, 진공 추출 섹션은 롤 성형된 관의 에지가 아직 함께 용접되지 않은 위치에서 장치에 위치된다. 진공 추출 섹션은 적합하게는 용접 코일과 롤 성형 섹션 사이에 배열된 위에서 설명된 바와 같은 심 가이드 조립체를 포함할 수 있다. 진공 추출 섹션은 유리하게는 진공원에 연결되도록 구성되고 관의 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 후방에 배열된 갭 진공 노즐을 포함할 수도 있고, 갭 진공 노즐은 관의 아직 용접되지 않은 에지 사이의 개구를 통해 고체 입자를 추출하도록 구성된다. 진공 추출 섹션은 진공원에 연결되도록 구성되고 관의 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 후방에 배열된 관 진공 노즐을 더 포함할 수 있고, 상기 관 진공 노즐은 관 내부에 존재하는 고체 입자를 추출하도록 롤 성형되고 아직 용접되지 않은 관 내에 배치되도록 구성된다.

장치는 유리하게는 유출부 단부에 부착된 기체 밸브 및 유입부 단부에 부착된 결합부를 가진 관형 부재를 포함하는 백 플러싱 디바이스(back flushing device)를 더 포함할 수 있고, 상기 결합부는 가압된 기체 공급원에 연결되도록 구성된다. 백 플러싱 디바이스는 관 이동 방향으로 용접 코일의 전방의 위치에서 관의 이동 방향과 반대인 방향으로 기체 흐름을 적용하도록 구성되어, 형성된 관의 이동 방향과 반대인 방향으로 임의의 남아 있는 고체 입자를 강제로 밀어넣어, 이들이 진공 섹션으로 추출될 수 있다. 기체는 적합하게는 역류 노즐일 수도 있다. 백 플러싱 디바이스의 관형 부재는 역류 노즐이 부착되는 전방 단부를 가진 곧은 제1 섹션을 포함할 수도 있고, 상기 곧은 섹션은 관 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 후방 단부로부터 용접 코일의 전방의 위치까지 거리를 초과하는 길이를 갖고, 곧은 제1 섹션은 용접될 관의 내경보다 더 작은 외경을 가져서, 이것이 완성된 관에 삽입될 수 있다. 관형 부재는 결합부를 가진 후방 단부를 가진 제2 섹션을 더 포함할 수도 있다. 제2 섹션은 제1 섹션과 관련하여 비스듬할 수 있다. 백 플러싱 디바이스는 바람직하게는 금속 스트립이 관형 부재의 곧은 제1 섹션 주위에 롤 성형되고 역류 노즐이 관의 이동 방향으로 용접 코일의 전방에 위치되는 방식으로, 장치에 배열된다.

본 개시내용은 또한 금속 스트립이 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는, 위에서 설명된 장치에 의해 제작되는 관에 관한 것이다.

본 개시내용에 따르면, 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 관을 제작하는 방법이 또한 제공된다. 방법은 용접관 롤 성형 장치의 롤 성형 섹션에서 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 스트립을 관으로 롤 성형하는 단계; 및 용접 코일 및 한 쌍의 용접 롤러를 포함하는, 장치의 고주파수 유도 용접 섹션에서 관 에지를 함께 용접하는 단계를 포함한다. 용접은 관의 섹션에서 진공의 적용에 의해 고주파수 유도 용접 동안 관 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하는 것을 포함하고, 관으로 롤 성형되는 금속 스트립의 길이방향 에지는 아직 함께 용접되지 않았다. 방법은 바람직하게는 관 이동 방향으로 용접 코일의 전방의 위치에서 관의 이동 방향과 반대인 방향으로 가압된 기체를 적용함으로써 고체 입자의 백 플러싱을 포함할 수도 있다.

아래에 제공된 상세한 설명 및 특정한 실시예는 예시에 의해서만 본 개시내용의 바람직한 실시형태를 개시한다. 당업자는 상세한 설명의 안내로부터 변화 및 수정이 본 개시내용의 범위 내에서 이루어질 수도 있다는 것을 이해한다.

도 1은 형성 및 용접 장치를 개략적으로 예시하는 도면;
도 2는 고주파수 용접 구성을 개략적으로 예시하는 도면;
도 3은 형성 및 용접 장치 내 진공 추출 섹션의 위치를 개략적으로 예시하는 도면;
도 4는 심 가이드 조립체를 포함하는 형성 및 용접 장치의 용접 섹션의 사시도;
도 5는 길이방향에서의 심 가이드 조립체의 단면도;
도 6a는 심 가이드 팁 측면으로부터의 심 가이드 조립체를 도시하는 도면;
도 6b는 심 가이드 조립체의 부분을 도시하는 도면;
도 7a는 백 플러싱 디바이스를 도시하는 도면;
도 7b는 백 플러싱 디바이스의 기체 밸브를 도시하는 도면;
도 8은 관 진공 노즐 및 갭 진공 노즐의 위치를 나타내는 형성 및 용접 장치의 부분을 개략적으로 예시하는 도면.

본 개시내용은 20㎜ 이하, 바람직하게는 5 내지 10㎜의 직경을 가진 진보된 작은 직경의 알루미늄 관 제품의 제작을 허용하는, 관의 제작을 위한 툴 및 방법에 관한 것이다. 관 제품은 바람직하게는 500m 초과, 바람직하게는 1000m 초과의 길이를 가진 연속적인 관 코일로서 제작된다. 이러한 관 제품은 예를 들어, 가열, 환기, 공기 조화 또는 냉동 분야 내 용도를 찾는다.

용접된 관 롤 성형의 과정은, 스트립을 관형 형상으로 롤 성형하고 스트립의 길이방향 에지를 함께 용접하여 유도 가열 용접 코일의 고주파수 용접에 의해 관을 획득하는 것을 수반한다. 이것을 달성하기 위해, 스트립은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 많은 형성 롤에 의해 수행되는, 상이한 연속적인 형성 단계를 통해 스트립을 성형하는 형성 밀 또는 장치에 공급된다. 스트립이 용접 코일을 통과할 때, 전자기장이 용접 코일 주위에 유도되고, 이는 연결될 에지에 대부분 집중되는, 스트립에서 흐르는 전류를 유도한다. 전기 흐름에 대한 금속 저항은 용융점에 빠르게 도달하는, 필요한 열 발생을 이 에지에서 생성한다. 에지가 여전히 용융된 상태에 있을 때, 이들은 측면 스퀴즈 롤과의 상호작용으로 인해 함께 단조되어, 힘을 스트립에 인가하고, 따라서 2개의 '에지'의 계면에서 필요한 압력을 생성한다. 용접 롤을 통과할 때, 산화된 금속 및 용융된 금속이 연결부로부터 압출되고 깨끗한 하부 금속이 결합된다. 용접 후, 사이징 롤이 과정을 완료하여, 원하는 최종 기하학적 구조를 관에 제공한다.

고주파수 용접에서, 작업 코일에서 흐르는 전류는 거의 형성된 개방된 관과 교차하는 자기장을 생성한다. 2개의 중요한 물리적 형상은 고주파수 교류를 사용하는 것으로부터 발생한다: 전도체의 얕은 스킨에서 흐르는 경향이 있는 유도된 고주파수 전류를 나타내는 "스킨 효과", 및 유도된 전류가 흐르는 2개의 전도체의 부근을 나타내는 "근접 효과"는 전도체의 대향면에서 전류 흐름을 집중시키는 경향을 가질 것이다. 스킨 및 근접 효과로 인해, 유도된 전류는 "Vee", 즉, 용접 지점 바로 전 길이방향 스트립 에지 사이에 형성된 V자 형상의 공간에 그리고 에지 "스킨" 용적, 즉, 용접 코일 내에 위치된 영역의 스트립의 외부에 집중될 것이다. 도 2는 고주파수 용접 구성을 개략적으로 예시한다.

고체 입자의 배출물을 고주파수 용접함으로써 이루어지는 알루미늄 관에서, 즉, 알루미늄 입자의 스프레이는 스트립 에지가 만나는 Vee의 정점에서 액상에 인가되는 전자기력의 존재로 인해 유발된다. 이 고체 입자 배출물이 용접 지점으로부터 모든 방향으로 분무되고, 이는 고체 입자 배출물이 결국 또한 용접된 관 내부에 이르는 것을 의미한다. 관이 제작 장치를 통해 고속으로 이동함에 따라, 고체 오염 입자는 아직 용접되지 않은 스트립 에지 사이의 개구로부터 멀리 관과 함께 이동할 것이다.

내부면 패터닝이 있는 작은 직경의 용접된 알루미늄 관과 같은 진보된 제품의 제작 및 사용은 관에 대한 내부 오염 레벨의 면에서 엄격한 요건의 충족을 수반하고, 고체 입자 내부 오염의 0.5㎎/ft 미만으로 일반적으로 설정된 청결도 한계를 갖는다. 그러나, 작은 직경의 알루미늄 관(10㎜ 이하의 직경을 가짐)의 고주파수 용접으로부터 발생되는 고체 입자 오염의 레벨은 최종 관 제품에서 허용되는 레벨보다 일반적으로 25 내지 100배 더 높을 수도 있는 고체 입자 오염 레벨을 발생시킨다. 완성된 관으로부터 이 입자를 제거하는 것이 어렵기 때문에, 이것은 상당한 길이를 가진 작은 직경의 관을 제작할 때 문제이다. 관이 예를 들어, 가열, 환기, 공기 조화 또는 냉동 기기에 설치될 때 관의 적절한 흐름 특성을 획득하기 위해, 예를 들어, 최종 관 제품 내 입자의 형태인 오염의 존재를 방지하는 것이 중요하다. 따라서 본 개시내용은 롤 성형된 용접된 알루미늄 관의 제작을 용이하게 하는 해결책을 제공하는 것을 목표로 한다. 이 해결책은 진공 추출에 의해, 용접된 관의 제작 동안 인라인으로 수행되는 내부 고체 입자 오염의 제거에 의존적이다. 이에 의해, 제작된 관 제품의 제품 품질이 개선될 수 있고, 따라서 진보된 작은 직경의 관이 알루미늄 또는 알루미늄의 합금으로 이루어질 수 있다.

따라서, 진공을 적용함으로써 고주파수 용접으로 인해 용접된 관 내부에서 발생되는 고체 입자의 배출의 제거를 가능하게 하도록 용접된 관 형성 장치에서 사용될 수 있는 심 가이드 조립체가 제공된다. 심 가이드가 관의 이동 방향(T)에서 용접 코일 바로 앞에 배열되고 용접 심을 가이드하고 스트립 에지에서 은 형성을 방지하여, 심 롤링을 방지하고 용접 코일 전에 우수한 전기 절연을 제공하도록 제공된다. 따라서 심 가이드 조립체는 용접관 롤 성형 장치의 용접 섹션에서 에지를 함께 용접하기 전에 특정 위치에서 관으로 형성된 롤인, 금속 스트립의 길이방향 에지를 유지하도록 구성된다. 심 가이드 조립체는 세장형 팁이 상기 제1 측면으로부터 멀어지는 방향으로 홀더의 제1 측면으로부터 돌출되는 방식으로 홀더에 부착되는 전방 심 가이드 팁 컴포넌트를 포함하고, 팁은 용접될 관 에지 사이에 삽입되도록 구성된다.

홀더는 일반적으로 관을 따라 배치되는 데 적합한 일반적으로 세장형 형상을 가질 수도 있고, 상기 제1 측면은 용접 과정 동안 용접될 관과 대면하도록 의도되는 홀더의 측면이다. 용접 과정에서, 길이방향 관 에지가 스퀴즈 롤에 의해 서로를 향하여 스퀴징되어, 스퀴즈 롤에 의해 보조되는 심 가이드 조립체의 팁에 의해 특정 위치에 유지될 때 길이방향 관 에지는 팁의 측면 표면에 대해 눌려진다. 전방 심 가이드 팁 컴포넌트가 또한 홀더로부터 홀더의 길이방향으로 연장될 수도 있어서, 이의 최외부 팁 에지는 공간의 부족으로 인해 홀더에 대해 가능한 것보다, 관을 따라 더 전방으로 연장될 수 있다. 관통 채널이 홀더에 제공된다. 채널은 홀더의 제1 측면, 즉, 용접될 관과 대면하는 측면에 위치된 유입부 개구, 및 홀더의 제2 측면, 즉, 관과 대면하지 않는 홀더의 측면, 예를 들어, 제1 측면과 수직이거나 또는 제1 측면의 반대편의 측면에 위치된 유출부 개구를 갖는다.

관통 채널의 유입부 개구는 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트와 인접하게 위치되고, 유출부 개구는 진공원에 연결되도록 구성된다. 진공원에 의해, 고주파수 용접으로 인해 관 내부에서 분무되었던 입자의 배출은 형성되고 용접된 관의 내부로부터 심 가이드 조립체의 채널을 통해 제거될 수 있다. 연결부는 진공원에 대한 연결을 용이하게 하기 위해 유출부 개구에 부착될 수 있다.

심 가이드 조립체는 바람직하게는 세장형 팁이 홀더의 제1 측면으로부터 돌출되는 방식으로 홀더에 부착되는 후방 심 가이드 팁 컴포넌트를 포함하고, 후방 심 가이드 팁 컴포넌트는 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트로부터 특정 길이에서 홀더에 배치되고, 채널 유입부 개구는 상기 전방 팁 컴포넌트와 후방 팁 컴포넌트 사이에 위치된다. 따라서, 심 가이드 팁은 채널 유입부 개구가 이들 사이에 위치되는 2개의 부분으로 분할된다. 이것은 스트립 에지가 용접되어 롤 성형된 스트립의 더 큰 길이를 따라 적절하게 안내되게 한다. 심 가이드 조립체의 홀더는 적합하게는 황동으로 이루어질 수도 있고, 심 가이드 팁 컴포넌트는 적합하게는 전기 절연 물질, 바람직하게는 세라믹 물질로 이루어진다. 채널의 유입부 개구는 적합하게는 관의 외경을 초과하지 않고, 더욱 바람직하게는 관에 거의 형성되는 스트립의 에지 사이의 거리에 대략 대응하는 폭을 갖는다. 이에 의해, 채널을 통해 적용되는 진공은 롤 성형된 스트립의 내부에 효과적으로 작용할 것이다. 채널의 유입부 개구가 바람직하게는 홀더의 길이방향으로 향하는 세장형 형상을 가져서, 용접될 스트립 에지 사이의 개구에 맞춰진다. 심 가이드의 정확한 배치를 용이하게 하기 위해, 홀더는 바람직하게는 채널 유입부 개구의 각각의 측면에 배열된 가이딩 플랜지를 포함할 수도 있다. 심 가이드 조립체는 용접 과정 동안 관 내부에서 이동할 필요가 없는 임의의 컴포넌트를 포함하지 않는다. 이에 의해, 본 심 가이드 조립체는 매우 작은 직경, 예컨대, 20㎜ 이하, 바람직하게는 5 내지 10㎜의 관의 용접을 허용한다.

본 개시내용에 따르면, 금속 스트립을 관으로 형성하도록 구성된 롤 성형 섹션, 후속하여 용접 섹션을 포함하는 용접관 롤 성형 장치가 또한 제공된다. 용접 섹션은 관이 이동 방향으로 장치를 통해 전송되는 동안, 심 가이드 조립체, 고주파수 유도 용접 코일 및 한 쌍의 용접 롤러를 포함하고 관으로 형성된 롤인 금속 스트립의 길이방향 에지를 함께 용접하도록 구성된다. 용접 코일은 일반적으로 관 방향과 수직인 다수의 권선을 생성하도록 휘어진 구리 관이다.

장치는 스트립 에지의 고주파수 유도 용접 동안 관 내부에 생성되는 고체 입자를 추출하도록 구성된 진공 추출 섹션을 더 포함한다. 진공 추출 섹션은 장치에서 롤 성형된 스트립의 에지가 함께 아직 용접되지 않은 위치에, 즉, 용접 섹션(201)의 후방에, 즉, 관의 이동 방향으로 용접 섹션의 상류에 위치된다. 진공 추출 섹션은 바람직하게는 이것이 용접 코일과 인접한 아직 용접되지 않은 스트립 에지 사이의 갭을 덮도록 장치에 배열된다. 진공 감소는 예를 들어, 2 내지 5㎝의 진공 파이프 직경에 대해 대략 10m/s 이상의 당김으로, 관 내부에 존재하는 입자를 충분히 제거하도록 선택되어야 한다.

진공 추출 섹션은 적합하게는 용접 코일과 롤 성형 섹션 사이에, 바람직하게는 용접 코일과 가능한 한 가깝게 배열된 위에서 설명된 바와 같은 심 가이드 조립체를 포함한다. 진공 추출 섹션은 유리하게는 진공원에 연결되도록 구성되고 관의 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 후방에 배열된 갭 진공 노즐을 포함할 수도 있고, 갭 진공 노즐은 관의 아직 용접되지 않은 에지 사이의 개구를 통해 고체 입자를 추출하도록 구성된다. 갭 진공 노즐은 적합하게는 관의 외경을 초과하지 않고, 에지 사이의 거리 초과인 폭을 가진, 거의 관-형성된 스트립의 에지 사이의 개구의 상부에 배치될 수 있어서, 장치의 관 롤 성형 섹션과 심 가이드 팁 조립체 사이에 포함된 거의 관-형성된 스트립의 길이의 전체 또는 부분을 덮는다. 진공 추출 섹션은 진공원에 연결되도록 구성되고 후방에, 즉, 관의 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 상류에 배열된 관 진공 노즐을 더 포함할 수 있고, 상기 관 진공 노즐은 관 내부에 존재하는 고체 입자를 추출하도록 롤 성형되고 아직 용접되지 않은 관 내에 배치되도록 구성된다. 이 방식으로, 내부 입자 오염이 더 감소될 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 상당한 길이를 가진 작은 직경의 관을 플러싱하는 것은 어렵다. 그러나, 본 개시내용에 따르면, 장치가 유리하게는 백 플러싱 디바이스를 포함할 수 있어서, 완성된 관 내부의 임의의 입자의 제거를 더 개선시킨다. 백 플러싱 디바이스는 이의 유출부 단부에 부착된 기체 밸브 및 이의 유입부 단부에 부착된 결합부를 가진 관형 부재를 포함하고, 상기 결합부는 가압된 기체 공급원, 바람직하게는 중성 기체, 예컨대, 질소 기체에 연결되도록 구성된다. 백 플러싱 디바이스는 관 이동 방향으로 용접 코일의 전방의 위치에서 관의 이동 방향의 반대인 방향으로 기체 흐름을 적용하도록 구성되어, 형성된 관의 이동 방향과 반대의 방향으로 임의의 남아 있는 고체 입자를 강제로 밀어넣어, 이들이 진공 섹션으로 추출될 수 있어서, 따라서 용접 지점 후, 즉, 용접 지점의 하류에, 바람직하게는 또한 용접 섹션의 부분일 수도 있는 스퀴즈 롤의 하류에 여전히 남아 있는, 용접된 관 내부의 입자의 제거를 더 용이하게 한다. 따라서, 특정 위치로부터, 관 내부의, 전술한 지점을 넘어 기체의 백 플러싱은 진공 효율 및 거품 제거의 궁극적인 증가를 생성한다.

기체 밸브는 적합하게는 역류 노즐일 수도 있다. 관형 부재는 PTFE와 같은 내열 물질로 이루어진 가요성 파이프일 수도 있다. 백 플러싱 디바이스의 관형 부재는 역류 노즐이 부착되는, 전방 단부를 가진 곧은 제1 섹션을 포함할 수도 있고, 상기 곧은 섹션은 관 이동 방향으로 심 가이드 조립체의 후방 단부로부터 용접 코일의 전방의 위치까지 거리를 초과하는 길이를 갖고, 곧은 제1 섹션은 용접될 관의 내경보다 더 작은 외경을 가져서, 이것이 완성된 관에 삽입될 수 있다. 관형 부재는 결합부를 가진 후방 단부를 가진 제2 섹션을 더 포함할 수도 있다. 제2 섹션은 제1 섹션과 관련하여 비스듬할 수 있다. 백 플러싱 디바이스는 바람직하게는 금속 스트립이 관형 부재의 곧은 제1 섹션 주위에 롤 성형되고 역류 노즐이 관의 이동 방향으로 용접 코일 전방에 위치되는 방식으로 장치에 배열된다. 유도 코일과 가장 가까운 백 플러싱 디바이스의 관형 부재의 부분은 고체 입자와의 접촉으로 인한 손상을 방지하고 용접에서 국부적으로 생성되는 고온에 견딜 수 있는 유리 섬유 강화된 에폭시 물질 또는 세라믹 물질로 이루어질 수도 있다. 기체 밸브는 관 내경보다 더 작은 외경을 가질 수도 있다. 백 플러싱 디바이스가 롤 성형되고 용접된 관의 제작 시 장치에서 독립적으로 사용될 수 있고, 즉, 이것이 진공 디바이스 또는 심 가이드 조립체의 존재를 반드시 필요로 하지 않는다는 것에 유의해야 한다.

본 개시내용은 또한 금속 스트립이 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는, 위에서 설명된 장치에 의해 제작되었던 관에 관한 것이다.

알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 관을 제작하는 방법이 또한 제공된다. 방법은 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 스트립을 용접관 롤 성형 장치의 롤 성형 섹션의 관으로 롤 성형하는 단계; 및 용접 코일 및 한 쌍의 용접 롤러를 포함하는, 장치의 고주파수 유도 용접 섹션에서 관 에지를 함께 용접하는 단계를 포함한다. 용접은 관의 섹션에서 진공의 적용에 의해 고주파수 유도 용접 동안 관 내부에 생성되는 고체 입자를 추출하는 것을 포함하고, 관으로 롤 성형되는, 금속 스트립의 길이방향 에지는 아직 함께 용접되지 않았다. 방법은 바람직하게는 관 이동 방향으로 용접 코일의 전방의 위치에서 관의 이동 방향과 반대인 방향으로 가압된 기체를 적용함으로써 고체 입자의 백 플러싱을 포함할 수도 있다. 관을 형성하는 스트립은 바람직하게는 관 제품의 열 전달 특성을 증가시키기 위해 패턴을 엠보싱함으로써 획득되는 향상된 표면을 갖는다. 스트립 폭은 형성된 관이 바람직하게는 20㎜ 이하, 바람직하게는 5 내지 10㎜의 원하는 직경을 획득하도록 선택된다.

예시적인 실시형태의 설명

본 개시내용의 툴 및 방법이 이제 본 개시내용의 바람직한 예시적인 실시형태가 도시되는, 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 개시내용은 다른 형태로 구현될 수도 있고 본 명세서에 개시된 실시형태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 개시된 실시형태는 당업자에게 본 개시내용의 범위를 완전히 전달하기 위해 제공된다.

도 1은 금속 스트립을 관으로 형성하도록 구성된 롤 성형 섹션(202), 후속하여 용접 섹션(201), 고주파수 유도 용접 코일(203) 및 한 쌍의 용접 롤러(204)를 포함하는 종래의 용접관 롤 성형 장치(200)를 개략적으로 예시한다. 이 장치는 심 가이드 조립체를 포함하지 않는다.

도 2는 금속 스트립(102)이 관(100)으로 거의 형성되는, 고주파수 용접 구성을 더 상세히 개략적으로 예시한다. 도면은 길이방향 에지가 서로 인접하도록 스트립이 형성되는 방식, 및 거의 폐쇄된 관이 용접 코일을 통해 이동되는 방식을 나타낸다.

도 4는 본 개시내용의 심 가이드 조립체를 포함하는 형성 및 용접 장치의 용접 섹션의 사시도이다. 도 4는 또한 백 플러싱 디바이스(300)가 거의 폐쇄된 관으로 삽입되는 방식을 예시한다. 스트립의 길이방향 측면 에지 사이의 개구는 예시 목적을 위해 다소 과장된다.

도 5는 길이방향에서 심 가이드 조립체의 단면도이다. 도 5의 작은 화살표는 추출될 고체 입자의 이동 경로를 나타낸다. 도 6a는 심 가이드 팁 측면으로부터의 심 가이드 조립체를 나타내고, 도 6b는 심 가이드 조립체의 부분을 나타낸다.

심 가이드 조립체(1)는 용접관 롤 성형 장치(200)의 용접 섹션(201)에서 에지를 함께 용접하기 전에 특정 위치에서, 관(100)으로 롤 성형되는, 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101)를 유지하도록 구성된다. 심 가이드 조립체(1)가 홀더(3)에 부착된 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)를 포함하여 세장형 팁(4)이 홀더(3)의 제1 측면(5)으로부터 돌출된다. 팁(4)은 용접될 관 에지(101) 사이에 삽입되도록 구성된다. 관통 채널(6)이 홀더(3)에 제공된다. 채널은 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)와 인접한, 홀더의 제1 측면(5)에 위치된 유입부 개구(7), 및 홀더의 제2 측면(9)에 위치된 유출부 개구(8)를 갖는다. 유출부 개구는 진공원에 연결되도록 구성된다. 연결부(18)는 예를 들어, 나사산에 의해 유출부 개구에 결합될 수 있다. 후방 심 가이드 팁 컴포넌트(10)가 홀더(3)에 부착되어 세장형 팁(11)이 홀더(3)의 제1 측면(5)으로부터 돌출된다. 후방 심 가이드 팁 컴포넌트(10)는 홀더의 길이방향으로 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)로부터 특정 거리에서 홀더에 배치되고, 채널 유입부 개구(7)는 상기 전방 및 후방 팁 컴포넌트(2, 10) 사이에 위치된다. 홀더(3)는 채널 유입부 개구(7)의 각각의 측면에 배열되는 가이딩 플랜지(12)를 포함한다.

도 3은 금속 스트립(102)을 관(100)으로 형성하도록 구성된 롤 성형 섹션(202), 후속하여 심 가이드 조립체 및/또는 진공 추출 섹션(205) 및 고주파수 유도 용접 코일(203)과 한 쌍의 용접 롤러(204)를 포함하는 용접 섹션(201)을 포함하는 용접관 롤 성형 장치(200)를 개략적으로 예시한다. 장치는 관이 이동 방향(T)으로 장치를 통해 전송되는 동안, 관(100)으로 롤 성형되는, 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101)를 함께 용접하도록 구성된다. 도 3은 형성 및 용접 장치 내 진공 추출 섹션(205)의 위치를 개략적으로 예시한다. 도면은 심 가이드와 진공 장비 둘 다를 포함할 수 있는 진공 추출 섹션이 다음의 도면에서 더 분명하게 도시되는 내부의 장비에 대한 상세사항 없이, 아직 폐쇄되지 않고 용접된 관 위에 배열되는 방식을 예시한다. 고주파수 유도 용접 코일(203)은 예를 들어, 도 2 내지 도 4 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 다양한 방식으로 설계될 수 있다.

장치는 관 에지의 고주파수 유도 용접 동안 관(100) 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하도록 구성된 진공 추출 섹션(205)을 더 포함하고, 진공 추출 섹션(205)은 롤 성형된 관의 에지(101)가 아직 함께 용접되지 않은 위치에서 장치에 위치된다. 진공 추출 섹션(205)은 용접 코일(203)과 롤 성형 섹션(202) 사이에 배열된 심 가이드 조립체(1)를 포함한다.

도 8에 개략적으로 예시된 바와 같이, 관 롤 성형 장치의 용접된 진공 추출 섹션(205)은 갭 진공 노즐(206) 및 관 진공 노즐(207)을 포함할 수 있다. 도면의 화살표는 추출될 고체 입자의 이동 경로를 나타낸다. 갭 진공 노즐(206)이 진공원에 연결되고 관(100)의 이동 방향(T)으로 심 가이드 조립체(208)의 후방에 배열되고, 관의 아직 용접되지 않은 에지 사이의 개구를 통해 고체 입자를 추출하도록 구성된다. 관 진공 노즐(207)이 또한 진공원에 연결되고 관(100)의 이동 방향(T)으로 심 가이드 조립체(208)의 후방에 배열된다. 관 진공 노즐(207)은 관 내부에 존재하는 고체 입자를 추출하도록 롤 성형되고 아직 용접되지 않은 관 내에 배치된다.

도 7a는 백 플러싱 디바이스를 도시하고 도 7b는 역류 노즐의 형태인 이의 기체 밸브(302)를 도시한다. 백 플러싱 디바이스(300)는 이의 유출부 단부(303)에 부착된 기체 밸브(302) 및 이의 유입부 단부(305)에 부착된 결합부(304)를 가진 관형 부재(301)를 포함한다. 결합부는 가압된 기체 공급원에 연결되고, 백 플러싱 디바이스는 관 이동 방향(T)으로 용접 코일(203)의 전방의 위치(P)에서 관(100)의 이동 방향(T)과 반대인 방향으로 기체 흐름을 적용한다. 도시된 실시예에서, 백 플러싱 디바이스(300)의 관형 부재(301)는 역류 노즐(302)이 부착되는 전방 단부(303)를 가진 곧은 제1 섹션(306)을 포함한다. 이 곧은 섹션(306)은 관(100)의 이동 방향(T)으로 심 가이드 조립체(1)의 후방 단부(13)로부터 용접 코일(203)의 전방의 위치(P)까지 거리를 초과하는 길이(L)를 갖는다(예를 들어, 도 8에서 알 수 있는 바와 같음). 관형 부재(301)는 결합부(304)를 가진 후방 단부를 가진 제2 섹션(307)을 포함하고, 상기 제2 섹션(307)은 제1 섹션(306)과 관련하여 비스듬하다. 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 백 플러싱 디바이스(300)는 금속 스트립(102)이 관형 부재(301)의 곧은 제1 섹션(306) 주위에 롤 성형되고 역류 노즐(302)이 관(100)의 이동 방향(T)으로 용접 코일의 전방에 위치되는 방식으로 배열될 수 있다.

당업자라면 본 개시내용이 위에서 설명된 바람직한 실시형태로 제한되지 않는다는 것을 인지한다. 당업자라면 변경 및 변동이 첨부된 청구범위의 범위 내에서 가능하다는 것을 또한 인지한다.

Claims (16)

1. 용접관 롤 성형 장치(welded tube roll forming apparatus)(200)의 용접 섹션(201)에서 에지를 함께 용접하기 전에 특정 위치에서, 관(100)으로 롤 성형되는, 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101)를 유지하도록 구성된 심 가이드 조립체(seam guide assembly)(1)로서,
   상기 심 가이드 조립체(1)는 세장형 팁(4)이 상기 홀더(3)의 제1 측면(5)으로부터 돌출되는 방식으로 홀더(3)에 부착되는 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)를 포함하고, 상기 팁(4)은 용접될 관 에지(101) 사이에 삽입되도록 구성되되,
   관통 채널(6)이 상기 홀더(3)에 제공되고, 상기 채널이 상기 홀더의 길이방향으로 상기 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)와 인접한, 상기 홀더의 상기 제1 측면(5)에 위치된 유입부 개구(7), 및 상기 홀더의 제2 측면(9)에 위치된 유출부 개구(8)를 갖고, 상기 유출부 개구는 진공원에 연결되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 심 가이드 조립체.
2. 제1항에 있어서, 세장형 팁(11)이 상기 홀더(3)의 상기 제1 측면(5)으로부터 돌출되는 방식으로 상기 홀더(3)에 부착되는 후방 심 가이드 팁 컴포넌트(10)를 더 포함하되, 상기 후방 심 가이드 팁 컴포넌트(10)는 상기 홀더의 길이방향으로 상기 전방 심 가이드 팁 컴포넌트(2)로부터 특정 거리에서 홀더에 위치되고, 상기 채널 유입부 개구(7)는 상기 전방 팁 컴포넌트와 상기 후방 팁 컴포넌트(2, 10) 사이에 위치되는, 심 가이드 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 채널(6)의 상기 유입부 개구(7)는 상기 관(100)의 외경을 초과하지 않고, 바람직하게는 관으로 거의 형성되는 상기 스트립(102)의 상기 에지 사이의 거리에 대략 대응하는 폭을 갖는, 심 가이드 조립체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널(6)의 상기 유입부 개구(7)는 상기 홀더의 상기 길이방향으로 향하는 세장형 형상을 갖는, 심 가이드 조립체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 관(100)으로 롤 성형되는 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101) 중 임의의 하나의 심 가이드 조립체로서, 상기 홀더(3)는 상기 채널 유입부 개구(7)의 각각의 측면에 배열되는 가이딩 플랜지(12)를 포함하는, 심 가이드 조립체.
6. 용접관 롤 성형 장치(200)로서,
   금속 스트립(102)을 관(100)으로 형성하도록 구성된 롤 성형 섹션(202), 후속하여 상기 관이 이동 방향(T)으로 상기 장치를 통해 전송되는 동안, 심 가이드 조립체(208), 고주파수 유도 용접 코일(203) 및 한 쌍의 용접 롤러(204)를 포함하고 관(100)으로 롤 성형되는 금속 스트립(102)의 길이방향 에지(101)를 함께 용접하도록 구성되는 용접 섹션(201)을 포함하되,
   상기 장치는 상기 관 에지의 고주파수 유도 용접 동안 상기 관(100) 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하도록 구성된 진공 추출 섹션(205)을 더 포함하고, 상기 진공 추출 섹션(205)은 롤 성형된 관의 상기 에지(101)가 아직 함께 용접되지 않은 위치에서 상기 장치에 위치되는 것을 특징으로 하는 용접관 롤 성형 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 진공 추출 섹션(205)은 상기 용접 코일(203)과 상기 롤 성형 섹션(202) 사이에 배열된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 심 가이드 조립체(1)를 포함하는, 용접관 롤 성형 장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 진공 추출 섹션(205)은 진공원에 연결되도록 구성되고 상기 관(100)의 상기 이동 방향(T)으로 상기 심 가이드 조립체(208)의 후방에 배열된 갭 진공 노즐(206)을 포함하고, 상기 갭 진공 노즐(206)은 상기 관의 아직 용접되지 않은 에지 사이의 개구를 통해 고체 입자를 추출하도록 구성되는, 장치.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 추출 섹션(205)은 진공원에 연결되도록 구성되고 상기 관(100)의 상기 이동 방향(T)으로 상기 심 가이드 조립체(208)의 후방에 배열된 관 진공 노즐(207)을 포함하고, 상기 관 진공 노즐(207)은 상기 관 내부에 존재하는 고체 입자를 추출하도록 롤 성형되고 아직 용접되지 않은 관 내에 배치되도록 구성되는, 용접관 롤 성형 장치.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 유출부 단부(303)에 부착된 기체 밸브(302) 및 유입부 단부(305)에 부착된 결합부(304)를 가진 관형 부재(301)를 포함하는 백 플러싱 디바이스(300)를 더 포함하되, 상기 결합부는 가압된 기체 공급원에 연결되도록 구성되고, 상기 백 플러싱 디바이스는 상기 관 이동 방향(T)으로 상기 용접 코일(203)의 전방의 위치(P)에서 상기 관(100)의 상기 이동 방향(T)과 반대인 방향으로 기체 흐름을 적용하도록 구성되는, 용접관 롤 성형 장치(200).
11. 제10항에 있어서, 상기 기체 밸브(302)는 역류 노즐인, 용접관 롤 성형 장치(200).
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 백 플러싱 디바이스(300)의 상기 관형 부재(301)는 상기 역류 노즐(302)이 부착되는 전방 단부(303)를 가진 곧은 제1 섹션(306)을 포함하고, 상기 곧은 섹션(306)은 상기 관의 상기 이동 방향(T)으로 상기 심 가이드 조립체(1)의 후방 단부(13)로부터 상기 용접 코일(203)의 전방의 위치(P)까지 거리를 초과하는 길이(L)를 갖고, 상기 관형 부재(301)의 상기 곧은 제1 섹션(306)은 용접될 상기 관(100)의 내경보다 더 작은 외경을 갖는, 용접관 롤 성형 장치.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 관형 부재(301)는 결합부(304)를 가진 후방 단부를 가진 제2 섹션(307)을 포함하고, 상기 제2 섹션(307)은 상기 제1 섹션(306)과 관련하여 비스듬하고, 상기 백 플러싱 디바이스(300)는 바람직하게는 상기 금속 스트립(102)이 상기 관형 부재(301)의 상기 곧은 제1 섹션(306) 주위에 롤 성형되고 상기 역류 노즐(302)이 상기 관(100)의 상기 이동 방향(T)으로 상기 용접 코일의 전방에 위치되는 방식으로, 상기 장치에 배열되는, 용접관 롤 성형 장치.
14. 제6항 내지 제13항 중 어느 한 항의 장치에 의해 제작되는 관으로서, 금속 스트립이 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는, 관.
15. 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 관을 제작하는 방법으로서,
    용접관 롤 성형 장치(200)의 롤 성형 섹션(202)에서 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함하는 스트립을 관(100)으로 롤 성형하는 단계; 및 용접 코일(203) 및 한 쌍의 용접 롤러(204)를 포함하는, 상기 장치의 고주파수 유도 용접 섹션(201)에서 관 에지(101)를 함께 용접하는 단계를 포함하되;
    상기 용접은 상기 관의 섹션(205)에서 진공의 적용에 의해 고주파수 유도 용접 동안 상기 관(100) 내부에서 생성되는 고체 입자를 추출하는 것을 포함하고, 롤 성형된 관의 에지(101)는 아직 함께 용접되지 않은 것을 특징으로 하는 관을 제작하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 관 이동 방향(T)으로 상기 용접 코일(203)의 전방의 위치(P)에서 상기 관(100)의 상기 이동 방향(T)과 반대인 방향으로 가압된 기체를 적용함으로써 상기 고체 입자의 백 플러싱을 더 포함하는, 관을 제작하는 방법.

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