KR20240001184A - 금속 벨로우즈 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얇은 벽의 튜브 섹션(19) 또는 서로 결합된 다수의 얇은 벽의 튜브 섹션을 포함하는 튜브형 벽(1)으로 형성되는 금속 벨로우즈에 관한 것으로, 상기 벽(1)에 다수의 환형 웨이브(2)가 형성되고, 상기 웨이브는 각각 상기 벽(1)의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지(3)와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)를 포함한다. 상기 금속 벨로우즈(23)의 적어도 일부 섹션에서, 상기 금속 벨로우즈(23)의 축(7)을 포함하는 단면에서 볼 때, 각 웨이브(2)의 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 상기 외부 플랜지(3)로의 전환부에서부터 내부 플랜지(6)로의 전환부까지 동일한 방향의 곡률을 갖는다.
본 발명은 또한 상기한 금속 벨로우즈의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

금속 벨로우즈 및 그 제조 방법

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 얇은 벽의 튜브 섹션 또는 서로 결합된 다수의 얇은 벽의 금속 튜브 섹션으로 제조되고 튜브형 벽을 갖는 금속 벨로우즈 및 청구항 10의 전제부에 따른 상기 금속 벨로우즈의 제조 방법에 관한 것이다.

본 유형의 금속 벨로우즈는 튜브형 벽에 형성된 다수의 환형 웨이브를 갖는다. 이러한 웨이브는 각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크(wave flank)를 포함한다. 웨이브의 웨이브 플랭크는 관련 외부 플랜지와 함께 웨이브 내부 공간을 둘러싼다. 인접한 2개의 웨이브의 웨이브 플랭크는 각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 내부 플랜지를 사이에 포함한다.

이러한 금속 벨로우즈는 오래전부터 공개되어 있으며 다양한 용도로 사용된다. 환형 웨이브의 탄성 변형성으로 인해 금속 벨로우즈는 축방향뿐만 아니라 각도 방향 및 측방향으로도 움직일 수 있지만, 적절한 재료 선택 시 항상 유체 밀봉성 및 온도 저항성을 가지며 부식 방지 기능도 있다.

일반적으로 환형 웨이브가 있는 금속 벨로우즈의 웨이브의 프로파일은 대칭으로 형성되며, 즉 축방향으로 연장되는 단면에서 금속 벨로우즈의 웨이브는 대략 정현파형 웨이브 또는, 가장 일반적으로는 압축된 정현파형 웨이브를 나타내며, 상기 정현파형 웨이브는 내부 플랜지부터 내부 플랜지까지 볼 때, 개별 웨이브의 Ω-프로파일을 야기한다.

본 유형의 금속 벨로우즈 제조를 위해 다수의 환형 웨이브가 일반적으로 벽의 유압식 내부 고압 성형에 의해 단일- 또는 다층의, 원통형 또는 평평한 얇은 벽의 튜브에 형성된다. 이 경우 외부 및 내부 툴에 의해 분할된 튜브 섹션은 내부에 유체를 도입하여 압력하에서 변형된다. 그 결과 튜브 섹션의 벽이 팽창하여 예비 웨이브를 형성한다. 이러한 과정을 제어하기 위해 외부에서 튜브 섹션의 벽에 2개의 다이(die) 링 툴이 부착되고; 상기 툴은 거기에서 웨이브의 내부 플랜지가 형성될 지점에서 내부 압력에 의해 튜브가 방사 방향으로 확장되는 것을 방지한다. 벽이 정현파 형태로 팽창함으로써, 2개의 다이 링 툴 사이의 간극에 예비 웨이브가 형성된다. 점점 팽창함에 따라 다이 링 툴은 서로를 향해 이동하여, 예비 웨이브로부터 원하는 웨이브를 형성할 수 있다.

환형 웨이브는 단일 툴에서 차례로 제조되거나 멀티 툴에서 동시에 제조될 수 있다.

유압식 내부 고압 성형의 대안으로서, 특히 다이어프램 벨로우즈로서 공개된 본 유형의 금속 벨로우즈는 종단면이 원뿔대형인 개별 링 디스크로 구성되며, 각각 2개의 링 디스크는 방사 방향 내부에 놓인 가장자리에서 역방향으로 함께 용접되어 다이어프램 쌍을 형성한 다음, 외부 가장자리에서 다른 다이어프램 쌍에 용접되며, 일반적으로 각 디스크는 끝이 평평한 시임을 갖는다. 이러한 금속 벨로우즈의 디자인은 특히 블록(Block)까지 이동 스트로크 및 특히 짧은 전체 길이를 가능하게 한다.

개별 다이어프램 디스크로 구성된 다이어프램 벨로우즈는 일반적으로 오메가 형상의, 성형된 웨이브가 있는 금속 벨로우즈에 비해 특수한 특성을 가지고 있으며, 특히 더 낮은 축방향 강성을 갖고, 금속 벨로우즈의 자유 길이 대 스트로크의 매우 바람직한 비율을 갖고, 즉 다이어프램 벨로우즈는 특히 짧은 전체 길이로 제조될 수 있다. 이러한 특수한 특성으로 인해 다이어프램 벨로우즈는 일반적으로 체적 보상 부재로서 또는 로드 셀(load cell)에 사용된다.

그러나 방사 방향 외부 및 내부 에지에서 용접되는 개별 다이어프램 디스크로 이러한 종래의 다이어프램 벨로우즈를 제조할 경우, 특수한 문제점이 수반되는데, 그 이유는 용접 시임이 금속 벨로우즈의 최대 하중을 받는 영역에 위치하고 용접 과정으로 인해 유압식 내부 고압 성형으로 제조되는 금속 벨로우즈에 비해 제조 비용이 상당히 높기 때문이다.

따라서 본 발명의 과제는, 전술한 바와 같은 종래의 다이어프램 벨로우즈의 장점과 내부 고압 성형에 의해 제조되는 금속 벨로우즈의 장점을 결합한 언급한 유형의 금속 벨로우즈 및 그것의 제조를 위한 방법을 제안하는 것이다.

상기한 과제는 청구항 1의 특징을 갖는 금속 벨로우즈와 청구항 10의 특징을 갖는 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 바람직한 실시형태들은 청구항 2 내지 9에 기재되어 있다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시형태들은 청구항 11 내지 15에 기재되어 있다.

각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 측면을 포함하는 다수의 환형 웨이브가 형성된 튜브형 벽을 가지며, 웨이브의 웨이브 플랭크는 관련 외부 플랜지와 함께 웨이브 내부 공간을 둘러싸고 인접한 2개의 웨이브의 웨이브 플랭크들은 각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 내부 플랜지를 사이에 포함하는 본 발명에 따른 금속 벨로우즈는 공개된 선행 기술과 달리, 적어도 금속 벨로우즈의 부분 섹션에, 금속 벨로우즈의 축을 포함하는 단면 평면에서 볼 때, 각 웨이브의 각각 2개의 웨이브 플랭크는 외부 플랜지로의 전환부에서부터 내부 플랜지의 전환부까지 동일한 방향의 곡률을 가짐으로써 개선된다.

그 결과 기존의 대칭 오메가 형상이나 정현파 형상이 아니고, 개별 멤브레인 디스크의 용접에 의해 형성되는 선행 기술에 공개된 기존의 S자 형상이 아닌, 웨이브 프로파일의 비대칭 디자인이 얻어진다.

본 발명에 따른 웨이브 형상은, 양쪽 웨이브 플랭크의 곡률이 동일한 방향을 가지며, 금속 벨로우즈의 외부- 및 내부 플랜지로 접선 방향으로 이어질 때까지 연속해서 동일한 방향으로 만곡되기 때문에, C-웨이브라고 할 수 있다.

본 발명에 따른 이러한 새로운 웨이브 형태인 C-웨이브는, 종래의 정현파형- 또는 오메가형 웨이브와 달리, 플랜지 접촉부까지 또는 그 이상까지 매우 쉽게 강하게 압축될 수 있으므로, C-웨이브를 갖는 본 발명에 따른 금속 벨로우즈는 종래의 다이어프램 벨로우즈의 바람직한 특성을 갖는다. 그럼에도 불구하고 C-웨이브를 갖는 본 발명에 따른 금속 벨로우즈도 튜브형 벽의 튜브 섹션을 성형하여 제조될 수 있으며, 바람직하게 이와 같이, 특히 유압식 내부 고압 성형에 의해 제조된다.

본 발명에 따르면 종래의 다이어프램 벨로우즈의 제조에 필요한 개별 다이어프램 디스크 사이의 용접 연결을 생략할 수 있으므로, 궁극적으로 C-웨이브를 갖는 본 발명에 따른 금속 벨로우즈도 가지고 있는 다이어프램 벨로우즈의 특수한 장점은 더 높은 생산 비용과 재료의 하중 영역의 불리한 용접 시임을 감수할 필요가 없다. 따라서 본 발명은 종래의 두 가지 유형의 금속 벨로우즈의 장점을 결합한다.

편의상, 본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 웨이브 플랭크는, 웨이브의 두 웨이브 플랭크 중 하나는 실질적으로 볼록한 프로파일을 가지며, 두 웨이브 플랭크 중 다른 하나는 실질적으로 오목한 프로파일을 가지도록 만곡되며, 즉, 각각 금속 벨로우즈의 축을 포함하는 단면 평면에서 볼 때 그리고 웨이브 내부 공간과 관련하여 이해될 수 있다.

바람직하게는, 금속 벨로우즈의 실질적으로 모든 웨이브 플랭크에는 동일한 방향의 곡률이 제공되므로, 본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 모든 웨이브는, 경우에 따라서 말단에 배치된 예비 웨이브를 제외하고 동일한 형태로 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 C-웨이브는, 웨이브 플랭크의 곡률이 실질적으로 일정한 곡률 반경을 갖도록 형성된다.

C-웨이브를 가진 본 발명에 따른 금속 벨로우즈에 종래의 다이어프램 벨로우즈의 특성을 최대한 부여하기 위해, 벨로우즈 외경 대 벨로우즈 내경의 비율이 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 바람직하게는 1.3 내지 1.5의 Da/Di 비율을 목표로 해야 하며, 이는 다이어프램 벨로우즈의 특성, 특히 높은 특정 팽창 보상 및 특히 짧은 전체 길이 또는 체적 보상체로서 특히 우수한 적합성을, 특히 뚜렷하게 구현한다.

편의상 외부 플랜지로의 전환부에서부터 내부 플랜지로의 전환부까지의 웨이브 플랭크의 방사 방향 연장부는 외부 플랜지 및/또는 내부 플랜지의 방사 방향 연장부에 대해 적어도 3:1, 바람직하게는 적어도 4:1의 비율을 갖고, 더 바람직하게는 적어도 5:1의 비율을 갖는다. 그 결과 방사 방향으로 볼 때, C-웨이브가 매우 길게 연장되어 형성된다.

오메가형 웨이브 또는 정현파형 웨이브를 갖는 종래의 금속 벨로우즈에서도 공개된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 벨로우즈는 다층 원통형 튜브 단면을 성형하여 제조될 수도 있고, 따라서 본 발명에 따른 금속 벨로우즈는 다층 벽을 가질 수 있고, 그럼에도 상기 금속 벨로우즈는 종래의 다이어프램 벨로우즈의 바람직한 특성을 가질 수 있다. 이러한 점에서도, 본 발명에 따라 2개의 상이한 종래의 구조의 장점들이 결합된다.

본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 벽은 바람직하게는 오스테나이트 계 스테인리스 강 또는 니켈계 합금으로 구성된다.

본 발명에 따른 적어도 하나의 금속 박판으로부터 튜브형 벽을 갖는 금속 벨로우즈의 제조를 위한 방법은, 공개된 바와 같이, 단층- 또는 다층 원통형 튜브에 다수의 환형 웨이브를 형성하는 단계를 포함하며, 이 경우 환형 웨이브는 각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크를 포함하고, 원통형 튜브를 둘러싸고 내부 플랜지가 형성될 지점에서 튜브가 방사 방향으로 확장되는 것을 방지하는 2개의 다이 링 툴 사이의 공간에 각 웨이브의 형성은 벽 전체를 유압식 내부 고압 성형에 의해 이루어진다. 따라서 이것은 종래의 유압식 내부 고압 성형이다.

그러나 선행 기술과 달리, 각각 하나의 웨이브를 형성하기 위한 2개의 다이 링 툴에는 성형 시 형성될 웨이브가 구성되는 윤곽이 제공되고, 상기 2개의 다이 링 툴 중 하나의 윤곽은 실질적으로 볼록하고 2개의 다이 링 툴 중 다른 하나의 윤곽은 실질적으로 오목하게 형성된다. 그 결과 웨이브의 형성 시 본 발명에 따른 전술한 C-웨이브가 형성되며, 이러한 웨이브에서 외부 플랜지로의 전환부로부터 내부 플랜지로의 전환부까지 양쪽 웨이브 플랭크는 동일한 방향의 곡률, 특히 실질적으로 일정한 곡률 반경을 갖는다. 기존의 선행 기술에 비해 결과적으로 얻어지는 중요한 장점들은 위에서 설명되어 있다.

제 1 대안예에 따르면 본 발명에 따른 방법은, 초기의 원통형 튜브를 압축 디스크 및 다이 디스크로 설계된 2개의 다이 링 툴에 삽입되고, 압력 튜브가 원통형 튜브에 도입되어, 하나의 다이 링 툴로부터 다른 다이 링 툴로 연장되는 튜브 섹션에 유압을 가함으로써, 튜브형 벽에 웨이브가 개별적으로 형성되는 방식으로 구현될 수 있다. 압력 튜브에 의해 이러한 튜브 섹션에 유압이 가해지면, 튜브 섹션은 팽창되어 다이 링 툴 사이의 간극에 형성된다. 튜브 섹션이 점차적인 성형에 의해 다이 링 툴은 서로를 향해 이동한다. 성형 공정의 종료 시 성형된 튜브 섹션의 벽이 다이 링 툴의 윤곽에 접촉하고 상기 링 툴의 윤곽을 취하여, 본 발명에 따른 C 웨이브가 형성된다.

제 2 대안예에 따르면, 2개는 전방 및 후방 압축 디스크로서 형성되고 나머지는 다이 디스크로 형성된 다수의 다이 링 툴을 사용하여 먼저 원통형 튜브가 다이에 삽입됨으로써, 튜브형 벽에 금속 벨로우즈의 다수의 웨이브, 바람직하게는 모든 웨이브가 동시에 형성된다. 전방 압력 튜브 섹션은 전방 압축 디스크의 높이에서 원통형 튜브에 삽입되는 한편, 후방 압력 튜브 섹션은, 2개의 압력 튜브 섹션 사이에 위치한 튜브 섹션에 유압을 가하도록, 후방 압축 디스크의 높이에서 삽입된다. 삽입된 이러한 2개의 압력 튜브 섹션을 이용해서 튜브 섹션에 유압이 가해지면, 다이 링 툴 사이의 간극에 상기 튜브 섹션의 벽이 형성된다. 이 경우 다이 링 툴들은 튜브 섹션의 점차적인 성형에 의해, 튜브 섹션의 벽이 다이 링 툴의 윤곽에 접촉하여 다수의 웨이브가 있는 금속 벨로우즈로 성형될 때까지, 서로를 향해 이동한다. 웨이브 플랭크는 이 경우 다이 링 툴들의 윤곽을 취하며, 그 결과 본 발명에 따른 C-웨이브가 형성된다.

본 발명에 따라 볼록 및 오목한 윤곽을 갖는 다이 링 툴을 사용하여 유압식 내부 고압 성형으로 제조된 C-웨이브는 두 웨이브 플랭크 사이에 비교적 큰 개방 각도를 가지며, 외부 플랜지 (및 내부 플랜지)의 곡률 반경은 일반적으로 금속 벨로우즈의 최적의 이동성을 위해 여전히 너무 크다. 따라서 본 발명에 따르면, 모든 웨이브를 형성하고 다이 링 툴을 제거한 후에, 추가 방법 단계에서, 외부- 및 내부 플랜지가 블록에 놓일 때까지 또는 필요한 경우 그 이상까지 C-웨이브로 금속 벨로우즈를 압축하는 것이 바람직하다. 결과적으로 외부- 및 내부 플랜지의 곡률 반경이 감소한다. 압축 후 금속 벨로우즈가 공칭 길이까지 분리되면, 금속 벨로우즈의 전체 축방향 이동성이 설정된다.

압축 공정에서 벨로우즈 웨이브의 가능한 밴딩을 확실하게 방지하기 위해, 금속 벨로우즈를 압축 시 내부 공간에 삽입된 지지 실린더에 의해 지지하는 것이 바람직하다.

금속 벨로우즈를 압축하기 위해 바람직하게, 실질적으로 전방 압축 링과 후방 압축 링으로 구성된 압축 툴이 사용되고, 상기 링들은 금속 벨로우즈의 가장 앞에 있는 웨이브 앞 및 가장 뒤에 있는 웨이브 뒤에 배치되어 서로를 향해 이동한다. 이 경우 2개의 압축 링 중 하나는 금속 벨로우즈의 웨이브를 위한 볼록한 접촉면을 가지며, 2개의 압축 링 중 다른 하나는 오목한 접촉면을 가지며, 이는 압축 시 본 발명에 따른 C-웨이브에 바람직하게 작용하지 않기 위해서이다.

이하, 본 발명에 따라 형성된 금속 벨로우즈의 실시예 및 이러한 금속 벨로우즈의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명 및 기술된다.

도 1은 본 발명에 따라 형성된 금속 벨로우즈의 개략적인 단면도;
도 2a 내지 도 2e는 유압 성형 툴을 사용하여 C-웨이브의 형성 시 상이한 방법 단계들의 개략적인 단면도;
도 3a 내지 도 3c는 대응하는 유압 성형 툴을 사용하여 모든 C-웨이브의 동시 형성 시 상이한 방법 단계들의 개략적인 단면도;
도 4a 및 도 4b는 유압 성형에 의해 제조된 금속 벨로우즈의 압축 시 2개의 방법 단계의 개략적인 단면도.

도 1은 본 발명에 따른 C-웨이브를 갖는 본 발명에 따라 형성된 금속 벨로우즈(23)의 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 단면은, 본 경우에 원통형으로 형성된 금속 벨로우즈(23)의 중심축을 포함하도록 배치된다.

금속 벨로우즈는 튜브형 벽(1)을 가지며, 본 경우에 원통형 튜브가 제조된 스테인리스 스틸 금속 박판으로 구성되며, 상기 튜브는 벽(1)의 유압식 내부 고압 성형에 의해서만 본 경우의 금속 벨로우즈(23)로 성형되었다. 튜브형 벽(1)은 다수의 환형 웨이브(2)를 가지며, 상기 웨이브는 각각 벽(1)의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지(3)와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)를 포함한다. 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)와 외부 플랜지(3)는 웨이브 내부 공간(5)을 둘러싸고, 인접한 2개의 웨이브(2, 2')의 웨이브 플랭크(4a, 4b')는 각각 벽의 원주 방향으로 연장되는 내부 플랜지(6)를 사이에 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 외부 플랜지(3)로의 전환부로부터 내부 플랜지(6)로의 전환부까지 모든 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 동일한 방향의 곡률을 가지며, 2개의 웨이브 플랭크 중 하나(4a)는 웨이브 내부 공간(5)에 대해 그리고 금속 벨로우즈(23)의 축(7)을 포함하는 도시된 단면 평면에 오목한 프로파일을 가지는 한편, 다른 웨이브 플랭크(4b)는 볼록한 프로파일을 가진다. 웨이브 플랭크는 곡률 방향을 변경하지 않고 접선 방향으로 외부- 및 내부 플랜지로 이어진다.

도시된 금속 벨로우즈(23)의 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 각각 실질적으로 일정한 곡률 반경을 가지며, 그 결과 금속 벨로우즈(23)에 종래의 다이어프램 벨로우즈의 바람직한 특성을 적어도 상당 부분 부여하는 특징적인 C-웨이브가 생긴다.

도 1에서도 알 수 있듯이, 웨이브 플랭크(4a, 4b)의 방사 방향 연장부(8)는 외부 플랜지(3)의 방사 방향 연장부(9) 및 내부 플랜지(6)의 방사 방향 연장부(10)에 대해 약 6:1의 비율이다. 그 결과 - 무엇보다도 벨로우즈 외경 대 벨로우즈 내경 Da/Di의 비율이 1.3보다 크기 때문에 - 금속 벨로우즈는 특히 높은 축방향 이동성을 가지며 그러한 점에서 체적 보상 부재로서 사용하기에 매우 양호한 특성을 갖는다.

이러한 점에서, 물론 본 발명에 따른 금속 벨로우즈의 다른 용도, 예를 들어 진동 하중을 받는 튜브 라인의 디커플링 부재로서도 바람직할 수 있다는 사실에 주목해야 한다; 그 이유는 본 발명에 따른 C-웨이브(2)의 비대칭 설계는 금속 벨로우즈(23)의 고유 주파수 및 가능한 공진에 바람직한 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 C-웨이브가 유압식 내부 고압 성형에 의해 단계적으로 제조되는 성형 툴의 개략적인 단면도이다. 이것은 압축 디스크(11)와 다이 디스크(12) 및 중앙 관통 보어(14)와 유압 유체(16)용 배출 보어(15)가 있는 압력 튜브(13)로 구성된 성형 툴 세트이다.

금속 벨로우즈가 제조될 원통형 튜브(17)는 압력 튜브(13) 위로 미끄러져 움직이는 한편, 압축 디스크(11)와 다이 디스크(12)는 방사 방향으로 개방된다. 사이에 원통형 튜브(17)의 튜브 섹션(19)이 접해 있는 2개의 O-링 밀봉부(18) 사이에 압력 챔버가 형성되며, 상기 압력 챔버 내로 유압 유체(16)가 도입된다.

그 전에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 압축 디스크(11)와 다이 디스크(12)가 원통형 튜브(17) 위로 하강함으로써, 성형 툴이 폐쇄된다. 따라서 무엇보다도 유압 유체(16)가 도입될 때에도 원통형 튜브(17)가 O-링 밀봉부(18)로부터 분리되지 않는 것이 보장된다.

고압 하에서 유압 유체(16)를 도입함으로써, 도 2c에 도시된 바와 같이, 원통형 튜브(17)의 튜브 섹션(19)은 팽창에 의해 성형되고, 압축 디스크(11)와 다이 디스크(12) 사이의 간극(20)에 형성된다.

튜브 섹션(19)이 점차 팽창함에 따라, 압축 디스크(11)는, 도 2d에서 명확하게 볼 수 있듯이, 다이 디스크(12)를 향해 이동한다. 동시에 예비 웨이브가 되는 팽창부가 압축되어, 웨이브(2)의 웨이브 플랭크(4a, 4b)가 압축 디스크(11) 및 다이 디스크(12)의 윤곽(21, 22)에 측면으로 접촉한다. 압축 디스크(11)의 윤곽(21)은 오목하게 형성되는 한편, 다이 디스크(12)의 윤곽(22)은 볼록하게 형성된다(이는 물론 그 반대일 수도 있음). 그 결과 웨이브 플랭크(4a)의 오목한 형상과 웨이브 플랭크(4b)의 볼록한 형상이 얻어진다.

성형 툴의 개방 후에, 도 2e에 도시된 바와 같이, 원통형 튜브(17)가 압력 튜브(13)에서 축방향으로 이동하고, 이 공정을 반복함으로써 제 2 웨이브를 형성할 수 있다. 이 과정은 원하는 개수의 웨이브(2)가 제조될 때까지 반복된다.

도 3a 내지 도 3c는 원통형 튜브(17)에 C-웨이브(2)의 도입 시 대안적인 과정을 도시한다. 즉, 모든 웨이브(2)는 동시에 유압식 내부 고압 성형에 의해 원통형 튜브(17)에 동시에 도입된다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전방 압력 튜브 섹션(24)과 후방 압력 튜브 섹션(25)은 원통형 튜브(17)의 양쪽 단부에 삽입되며, 상기 섹션들은 각각 O-링 밀봉부(18)에 의해 원통형 튜브(17)를 외부에 대해 밀봉한다. 이로 인해 형성된 압력 챔버(26)는 관통 보어(14)로 인해 액세스 가능하게 유지되므로 유압으로 가압될 수 있다.

2개의 O-링 밀봉부(18)의 높이에 볼록한 윤곽(28)을 갖는 전방 압축 디스크(27)와 오목한 윤곽(30)을 갖는 후방 압축 디스크(29)가 부착된다. 후방 압축 디스크(29)와 전방 압축 디스크(27) 사이에는 일정한 간격으로 다수의 다이 디스크(12, 12', 12")가 배치되는데, 상기 디스크들과 마찬가지로 방사 방향으로 내부에 놓이며 궁극적으로 웨이브(2)의 내부 플랜지(6)를 형성하는 팁이 원통형 튜브에 부착된다.

도 3b에는, 유압 유체(16)를 도입함으로써 압력 챔버(26)에 압력을 가하는 방법이 도시되어 있다. 이로 인해 원통형 튜브(17)가 방사 방향 외측으로 팽창하고, 다이 디스크(12, 12', 12")의 방사 방향 내부 팁이 이 지점에서의 팽창을 각각 방지한다. 그 결과 원통형 튜브(17)의 벽이 동시에 각각 다이 디스크(12, 12', 12") 또는 압축 디스크(27, 28) 사이의 간극(20, 20', 20")에 형성되며, 도 2a 내지 2e의 예에서 단일 웨이브 형성 시와 같이, 다이 링 툴(12, 12', 12", 27, 29)이 함께 이동하여 간극(20, 20', 20")이 연속적으로 축소된다.

도 3b에서 이미 부분적으로 형성된 예비 웨이브는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 압력 챔버(26)에서 유압 압력을 유지하면서, 다이 링 툴이 완전히 함께 이동함으로써 다이 링 툴의 윤곽(22, 28, 30)에 형성되고, 그 결과 본 발명에 따른 C-웨이브가 얻어진다. 이제 성형 공정이 완료되고, 환형 웨이브(2)를 갖는 금속 벨로우즈(23)가 된 원통형 튜브(17)가 제거될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 C-웨이브(2)를 갖는 실제로 이미 성형이 완료된 금속 벨로우즈(23)의 바람직한 후처리를 다시 개략적인 단면도에 도시한다.

금속 벨로우즈(23)는 먼저 지지 실린더(31)에 위로 이동되어, 측방향 및 각도 방향 이동에 대해 안정화될 수 있다. 그런 다음 볼록한 접촉면(33)을 가진 전방 압축 링(32)이 금속 벨로우즈의 한 단부에서 가장 앞에 있는 웨이브(2)에 부착된다. 동시에 오목한 접촉면(35)을 가진 후방 압축 링(34)이 금속 벨로우즈의 다른 단부에서 가장 뒤에 있는 웨이브(2)에 부착된다. 이러한 초기 상태는 도 4a에 도시된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 2개의 압축 링(32, 34)이 함께 이동되고 웨이브(2, 2', 2")를 포함한 금속 벨로우즈가 압축되며, 바람직하게는 외부- 및 내부 플랜지(3, 6)가 서로 접촉할 때까지, 필요한 경우 그 이상으로도, 플랜지(3, 6)의 반경이 원하는 치수로 감소하도록 압축된다. 지지 실린더(31)는 이 경우 금속 벨로우즈의 밴딩을 방지한다. 따라서 외부 플랜지(3)와 내부 플랜지(6)의 원하는 반경이 압축을 통해 달성될 수 있다. 그 결과 도 1에 도시된 것과 같은 금속 벨로우즈가 제공된다.

1 튜브형 벽 19 튜브 섹션
2 웨이브 20 간극
3 외부 플랜지 21 윤곽(11의)
4a, 4b 웨이브 플랭크 22 윤곽(12의)
5 웨이브 내부 공간 23 금속 벨로우즈
6 내부 플랜지 24 압력 튜브 섹션(전방)
7 금속 벨로우즈의 축 25 압력 튜브 섹션(후방)
8 4a, 4b의 방사 방향 연장부 26 압력 챔버
9 3의 방사 방향 연장부 27 압축 디스크(전방)
10 6의 방사 방향 연장부 28 윤곽(27의)
11 압축 디스크 29 압축 디스크(후방)
12 다이 디스크 30 윤곽(29의)
13 압력 튜브 31 지지 실린더
14 관통 보어 32 압축 링(전방)
15 배출 보어 33 접촉면(32의)
16 유압 유체 34 압축 링(후방)
17 원통형 튜브 35 접촉면(34의)
18 O-링 밀봉부 Da 외경(23의)
Di 내경(23의)

Claims (15)

1. 얇은 벽의 튜브 섹션(19) 또는 서로 결합된 다수의 얇은 벽의 튜브 섹션을 포함하는 튜브형 벽(1)으로 형성되는 금속 벨로우즈로서, 상기 벽(1)에 다수의 환형 웨이브(2)가 형성되고, 상기 웨이브는 각각 상기 벽(1)의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지(3)와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)를 포함하고, 웨이브의 상기 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 외부 플랜지(3)와 함께 웨이브 내부 공간(5)을 둘러싸고, 인접한 2개의 웨이브(2, 2')의 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 각각 상기 벽(1)의 원주 방향으로 연장되는 내부 플랜지(6)를 사이에 포함하는 금속 벨로우즈에 있어서,
   상기 금속 벨로우즈(23)의 적어도 일부 섹션에서, 상기 금속 벨로우즈(23)의 축(7)을 포함하는 단면에서 볼 때, 각 웨이브(2)의 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 상기 외부 플랜지(3)로의 전환부에서부터 내부 플랜지(6)로의 전환부까지 동일한 방향의 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는, 금속 벨로우즈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 웨이브 플랭크(4a, 4b)는, 상기 금속 벨로우즈(23)의 축(7)을 포함하는 단면에서 볼 때 웨이브 내부 공간(5)에 대하여, 웨이브(2)의 두 개의 웨이브 플랭크 중 하나(4b)는 실질적으로 볼록한 프로파일을 가지고 두 개의 웨이브 플랭크 중 다른 하나(4a)는 실질적으로 오목한 프로파일을 가지도록 만곡되어 있는, 금속 벨로우즈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속 벨로우즈(23)의 실질적으로 모든 웨이브 플랭크(4a, 4b)는 동일한 방향의 곡률이 제공되는, 금속 벨로우즈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이브 플랭크(4a, 4b)의 곡률은 실질적으로 일정한 곡률 반경을 갖는, 금속 벨로우즈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이브 플랭크(4a, 4b)의 방사 방향 연장부(8)는 외부 플랜지(3) 및/또는 내부 플랜지(6)의 방사 방향 연장부(9, 10)에 대해 적어도 3:1, 바람직하게는 적어도 4:1의 비율을 갖고, 더 바람직하게는 적어도 5:1의 비율을 갖는, 금속 벨로우즈.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   벨로우즈 외경 대 벨로우즈 내경의 비율(Da/Di)은 1.3 내지 1.5인, 금속 벨로우즈.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 웨이브(2)는 튜브형 벽(1)을 성형하여 형성되는, 금속 벨로우즈.
8. 제7항에 있어서,
   상기 웨이브(2)는 단일 또는 다층 원통형 튜브(17) 단면을 성형하여 형성되는, 금속 벨로우즈.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 금속 벨로우즈(23)의 벽(1)은 오스테나이트 계 스테인리스 강 또는 니켈계 합금으로 형성되는, 금속 벨로우즈.
10. 적어도 하나의 금속 박판으로 이루어진 튜브형 벽(1)을 갖는 제1항에 따른 금속 벨로우즈(23)의 제조 방법으로서, 단층- 또는 다층 원통형 튜브(17)에, 각각 벽(1)의 원주 방향으로 연장되는 외부 플랜지(3)와 여기에 인접하는 2개의 웨이브 플랭크(4a, 4b)를 포함하는 다수의 환형 웨이브(2)를 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 웨이브(2)의 성형은 원통형 튜브(17)를 둘러싸는 두 개의 다이 링 툴(11, 12, 27, 29) 사이의 공간(20)으로 벽(1) 둘레를 유압식 내부 고압 성형하여 이루어지는 제조 방법에 있어서,
    상기 웨이브(2)를 성형하기 위한 양쪽의 다이 링 툴(11, 12, 27, 29)에는 성형 시 형성될 웨이브(2)가 맞닿는 윤곽이 제공되고, 양쪽의 다이 링 툴 중 하나(12)의 윤곽(22)은 실질적으로 볼록하고 양쪽의 다이 링 툴 중 다른 하나(11)의 윤곽은 실질적으로 오목하게 형성되는, 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    초기 원통형 튜브(17)가 압축 디스크(11) 및 다이 디스크(12)로 형성된 2개의 다이 링 툴에 삽입되고, 압력 튜브(13)가 원통형 튜브(17)에 도입되어, 하나의 다이 링 툴(11, 12)로부터 다른 다이 링 툴(11, 12) 사이의 튜브 섹션(19)에 유압이 가함으로써 상기 웨이브(2)가 튜브형 벽(1)에 개별적으로 형성되며, 압력 튜브(13)를 통해 튜브 섹션(19)에 유압이 가해지면, 튜브 섹션이 볼록해지고 다이 링 툴(11, 12) 사이의 간극(20)에서 성형되며, 튜브 섹션(19)이 점차 성형됨에 따라 다이 링 툴(11, 12)은 튜브 섹션(19)의 벽(1)이 다이 링 툴(11, 12)의 윤곽(21, 22)에 접촉하여 웨이브(2)가 형성될 때까지 서로를 향해 이동하는, 제조 방법.
12. 제10항에 있어서,
    2개는 전방 압축 디스크(27) 및 후방 압축 디스크(29)로 형성되고 나머지는 다이 디스크(12, 12', 12")로 형성된 다수의 다이 링 툴(12, 27, 29)을 사용하여 초기 원통형 튜브(17)가 다이에 삽입됨으로써 튜브형 벽(1)에 금속 벨로우즈의 다수의 웨이브, 바람직하게는 모든 웨이브(2, 2', 2")가 동시에 형성되며, 전방 압력 튜브 섹션(24)이 전방 압축 디스크(27)의 높이에서 원통형 튜브에 삽입되고 후방 압력 튜브 섹션(25)이 후방 압축 디스크(29)의 높이에서 삽입되어, 2개의 압력 튜브 섹션(24, 25) 사이에 위치한 튜브 섹션(19)에 유압을 가하며, 삽입된 2개의 압력 튜브 섹션을 이용해서 튜브 섹션(19)에 유압이 가해지면, 다이 링 툴(12, 27, 29) 사이의 간극(20, 20', 20")에서 상기 튜브 섹션의 벽이 성형되며, 튜브 섹션(19)의 점차 성형됨에 따라, 다이 링 툴(12, 27, 29)들은 튜브 섹션(19)의 벽(1)이 다이 링 툴(12, 27, 29)의 윤곽(22, 28, 30)에 접촉하여 다수의 웨이브(2, 2', 2")가 있는 금속 벨로우즈(23)로 성형될 때까지 서로를 향해 이동하는, 제조 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 웨이브(2, 2', 2")가 형성되고 다이 링 툴(12, 27, 29)을 제거한 후에, 금속 벨로우즈(23)가 압축되며, 바람직하게는 웨이브 플랭크(4a, 4b)가 블록에 닿을 때까지 압축되는, 제조 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 금속 벨로우즈(23)는 압축 중에 내부 공간에 삽입된 지지 실린더(31)에 의해 지지되는, 제조 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 금속 벨로우즈(23)의 압축은 실질적으로 전방 압축 링(32)과 후방 압축 링(34)으로 구성된 압축 툴에 의해 수행되며, 상기 압축 툴은 상기 금속 벨로우즈(23)의 가장 앞에 있는 웨이브(2) 앞 및 가장 뒤에 있는 웨이브(2) 뒤에 배치되어 서로를 향해 이동하며, 2개의 압축 링 중 하나(32)는 금속 벨로우즈의 웨이브를 위한 볼록한 접촉면(33)을 가지고, 2개의 압축 링 중 다른 하나(34)는 오목한 접촉면(35)을 가지는, 제조 방법.