KR960001597B1 - 헤더 지그 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

헤더 지그
제1도는 본 발명에 대한 지그의 한 실시예를 도시한 사시도.
제2도는 피가공 니플(nipple) 및 헤드의 일부분과 함께 본 발명의 지그의 니플 슬리브의 일부분을 도시한 부분 절개 조립 사시도.
제3도는 본 발명의 지그와 피가공 헤더 조립체를 통과 유동하는 세정 가스의 유동 경로를 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 헤더 지그 11 : 지그 베이스
12 : 매니폴드 13 : 니플 정렬 및 고정 장치 지지 부재
14 : 니플 슬리브 15 : 공작물 지지 부재
19 : 니플 정렬 및 고정 장치 30 : 스트리퍼 조립체
31 : 스트리퍼 축 33 : 스트리퍼 축 베어링 및 지지 부재
34 : 스트리퍼 아암 10 : 헤더
102 : 니플 103 : 받침부
104 : 니플 구멍
본 발명은 금속 파이프 및 튜브로 조립체를 제조하는 데 사용하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 열교환기에 사용하는 헤더 조립체를 끼워맞춤 및 결합하는데 사용하는 지그에 관한 것이다. 이러한 지그는 통합 가스 세정력을 갖는다.
때론 매니폴드라고도 하는 헤더는 그 안으로 여러 다른 도관들이 개구되어 있는 도관이다. 헤더는 여러분야, 특히 공기 조화 및 냉동 산업 등에서 광범위하게 사용된다. 이러한 분야에 사용하는 것은 튜브형 열교환기와 관련되어 있다. 소정의 열교환기에서의 전체 압력 강하를 감소시키기 위하여, 열교환기를 통과 유동하는 냉매는 둘 또는 그 이상의 병렬 유동 통로 또는 회로로 분기된다. 이는 입구 헤드와 출구 헤더를 열교환기의 상류측과 하류측에 각각 설치함으로써 이루어진다. 입구 헤더는 단일 도관으로부터 일정 유량의 냉매를 받아들이고 열교환기 안의 여러 병렬 유동 통로를 통해 냉매를 분배한다. 출구 헤더는 병렬 유동 통로들로부터 냉매를 받아들이고 열교환기 하류의 구성 부품들로 냉매를 단일 흐름으로 유동시킨다.
공기 조화 및 냉동 시스템에 사용하는 튜브형 열교환기는 구리 파이프 또는 튜브로 제조된다. 이러한 분야에 사용되는 헤더로 또한 구리 파이프 또는 튜브로 제조된다. 이러한 헤더는 소직경의 튜브들이 연결되는 대직경의 파이프 또는 튜브이다. 열교환기의 대량 생산하기 위한 통상의 제조 작업에 있어서, 헤더 조립체는 통상 헤더로부터 적절한 위치 및 방향으로 연장된 적절한 직경의 튜브의 짧은 니플들 또는 스터브(stub)들로 미리 제작된다. 그 연후에, 미리 제작된 헤더 조립체는 열교환기 튜브에 니플을 결합함으로써 열교환기에 조립되어 평행 유동통로로 형성한다.
일반적으로 튜브 니플들은 헤더 튜브의 단부 또는 측벽에 적절히 마련된 구멍 안으로 삽입함으로써 헤더에 결합된다. 그 연후에, 니플은 유체기밀 및 기계적으로 안전한 조인트를 형성하도록 납땜(soldering)이나 경납땜(brazing) 또는 용접과 같은 공정에 의해 헤더에 결합된다. 일반적으로 니플에는 최종 조인트의 품질을 향상시키고 정확한 삽입 거리를 유지할 수 있도록 헤더 안으로 삽입될 단부로부터 적절한 거리에 받침부(shoulder)가 부착 또는 형성되어 있다.
니플은 조립 작업자가 수동으로 헤더에 삽입 및 결합시키는 경우에는 대부분 니플의 정렬 상태는 작업자의 숙련도에 달려 있다. 니플이 약간이라도 오정렬되면 열교환기에 헤더를 조립하는 것이 어려워진다. 최종 헤더에서 적절한 끼워 맞춤이 이루어지도록 하는 한가지 기술은 예를 들어 정렬 지그를 사용하여 니플을 정확한 정렬이 이루어지도록 절곡시키는 것이다. 그러나 이러한 공정은 노동 집약적이고, 니플과 니플 조인트에 과잉 응력을 발생시킬 수 있으며, 열교환기 조립공정에 또 다른 단게를 추가하여야 한다. 헤더에 니플을 수동 결합시키는 것을 그 자체가 많은 시간이 들며 노동 집약적이다.
조인트를 적절히 경납땜하기 위해서는 조인트 둘레의 금속을 비교적 고온으로 가열하여야만 한다. 통상의 공기 조화 및 냉동 열교환기에 사용되는 크기 및 형상의 구리 헤더 및 니플 조립체인 경우에, 전체 조립체는 고온을 받게 된다. 고온 및 산소에 의해서 구리는 산화된다. 따라서, 구리 산화물은 납땜 중에 헤더 조립체 상에 또는 그 안에 유리된 입자나 튜브벽 상의 산화 피막으로 형성된다. 유리된 입자는 압축기와 같은 다른 시스템 구성 부품에 손상을 주기 때문에 경납땜된 헤더 조립체가 냉동 시스템에서 설치되기 전에 구리 산화물을 제거하여야만 한다. 헤더는 조립후에 때때로 피막으로부터 입자들이 분리되어 시스템을 오염시키기 때문에 유리된 입자만을 제거하는 것으로 충분치 않다. 헤더 조립체의 내부는 구리 산화물을 제거하도록 세정할 수 있지만 세정 작업은 어렵고 비용이 많이 든다.
고온일지라도 산소가 없다면 구리가 산화되지 않는 것은 자명한 이치이다. 적절한 가스로 표면들을 도포함으로써 고온 구리와 산소가 접촉하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 니플의 경납땜 동안에 헤더 조립체의 내부의 가스 세정은 구리 산화물의 형성을 방지하고 세정을 필요로 하지 않는 내부면을 깨끗이 유지할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 세정 가스나 헤더 조립체의 전체 내부면을 차단하여야만 하고, 이에 따라 세정 가스가 헤더 조립체의 모든 내부 영역에 도달할 수 있어야만 한다.
본 발명은 니플은 헤더에 조립 및 결합시키는 동안 니플의 적절한 끼워 맞춤 및 정렬이 이루어지도록 하는 지그에 관한 것이다. 지그는 세정 가스 시스템을 포함한다. 세정가스는 산소를 추방하여 내부면의 산화를 방지할 수 있도록 헤더와 니플 조립체의내부 모든 영역에 분배된다.
지그의 주요 구성 부품은 니플 정렬 및 고정 장치이다. 상기 장치는, 헤더 니플과 맞물리는 튜브들과 동일 위치 및 정렬 상태로 세정 가스 매니폴드에 고정된 니플 지지 슬리브를 갖는다. 따라서, 니플을 슬리브 안으로 삽입시킬 때, 니플은 열교환기 안으로 조립에 필요한 정렬이 이루어 진다. 세정 가스 매니폴드는 그 종축이 거의 수평인 원통형 구조체이다. 니플 정렬 및 고정 장치는 종축에 대하여 회전된다. 회전이 자유로운 것을 제외하고는 상기 장치는 헤더 지지 수단에 대하여 고정되어 있다. 헤더가 헤더 지지 수단안에 위치할 때, 헤더의 종축은 세정 매니폴드 축에 적절히 배향되어 있다. 헤더가 헤더 지지 수단 안에 놓여지면, 헤더는 또한 니플 지지 슬리브로부터 일정 거리에 위치하고, 그 결과 니플은 헤더 안에 적절히 위치하게 된다. 니플 정렬 및 고정 장치가 회전되기 때문에, 완전 조립체로 니플과 헤더를 끼워맞춤할 수 있는 간편한 위치로 이동될 수 있다. 그 연후에 니플 정렬 및 고정장치는 헤더가 헤드 지지 부재안에 놓이도록 이동된다. 이러한 위치에서, 헤더와 니플은 헤더 조립체가 열교환기 안에 조립될 때 정확한 끼워맞춤이 이루어지도록 적절한 상대 위치로 서로 대하여 고정된다. 지그는 수동 경납땜이나 자동 또는 반자동 공정으로 경납땜하기 위한 적절한 위치로 조립체를 지지한다.
예를 들어 질소와 같은 가스가 세정 가스 매니폴드에 공급된다. 니플 슬리브는 매니폴드와 유체 연통되어있다. 가스는 가스 공급원으로부터 매니폴드와 니플 슬리브 그리고 니플과 헤더를 통해 유동되고 적절한 개구를 통해 헤더 밖으로 배출된다. 모든 니플로 가스를 공급하는 것은 가스가 니플과 헤더의 내부면에 도달하고 내부면을 도포하여 경납땜 작업시에 내부면이 산화되는 것을 방지하기 위한 것이다.
첨부된 도면은 본 명세서의 일부를 형성한다. 전체 도면을 통해 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 나타내는 것이다.
제1도에는 본 발명에 의한 헤더 지그를 사시도를 도시하고 있다. 제2도에는 피가공 헤더와 니플의 일부분과 함께 본 발명의 지그의 니플 슬리브의 상세한 조립도가 도시되어 있다. 제1도에 의하면, 헤더 지그(10)은 지그 베이스(11)을 구비하고 있다. 지그 베이스(11)에는, 피가공 헤더를 고정하기 위한 설비를 그 상단부에 구비한 공작물 지지 부재(15)가 고정되어 있다. 또한, 지그 베이스에는 니플 정렬 및 고정 장치 지지 부재(13)이 고정되어 있다. 각 니플 정렬 및 고정 장치 지지 부재는 그 상단부에 지지부(bearing, 17)을 갖고 있다. 지지부(17)에는 니플 정렬 및 고정 장치(19)가 장착된다. 니플 정렬 및 고정 장치(19)는 하나 이상의 니플 슬리브(14)가 부착된 원통형 매니폴드(12)를 포함한다. 매니플드(12)의 종축의 방향은 지그 베이스(11)에 대하여 고정되고 그에 따라 공작물 지지부재(15)안에 위치한 피가공 헤더의 축에 대하여 고정되지만, 니플 정렬 및 고정 장치(19)는 지지부(17) 내에서 매니폴드(12)의 종축에 대하여 회전가능하다.
매니폴드(12)와 니플 슬리브(14)는 대부분 적절한 치수 및 열저항력을 갖는 강성 파이프로부터 간단히 제조된다. 니플 슬리브(14)는, 완전한 헤더 조립체를 형성하도록 헤더(101)과 결합하는데 사용될 피가공 니플(102)를 형성하는데 사용되는 튜브의 외경보다 그 내경이 약간 크도록 되어있다. 니플 슬리브(14)는 매니폴드(12)와 유체 연통되어, 가스 공급 연결부(fitting, 16)을 통해 니플 정렬 및 고정 장치(19)로 유입된 가스가 매니폴드(12)를 통해 유동하고 그 연후에 니플 슬리브(14)를 통해 매니폴드(12) 밖으로 배출된다.
완성된 헤더 조립체가 장착될 열교환기 안의 튜브 단부들의 상대 위치들은 공지된 것이다. 니플 슬리브(14)는 동일 상대 위치에 위치하도록 매니폴드(12)상에 장착된다. 따라서, 니플(102)들이 니플 슬리브(14)에 의해 제 위치로 삽입되어서 고정되고 그 연후에 경납땜과 같은 적절한 공정에 의해 헤더(101)에 결합되면, 니플들은 열교환기 안의 튜브 단부와 일치하도록 정확히 정렬될 것이다.
별도의 제조 단계에서, 피가공 헤더(101)은 파이프 또는 튜브를 적절한 길이로 절단하고 헤더의 벽 안의 적절한 지점들에서 니플 구멍(104, 제2도)를 드릴 가공함으로써 준비된다. 특정 헤더 조립체 설계는 헤더의 단부 또는 단부들에 니플을 필요로 할 수 있으며, 이 경우 니플을 수용하기 위한 단부 또는 단부들을 준비하여야 한다. 또 다른 별도의 제조 단계에서, 니플(102)는 파이프 또는 튜브를 적절한 길이로 절단하고 적절한 공정에 의해 니플의 한 단부로부터 적절한 거리에 돌출 비드 또는 받침부(103, 제2도)를 형성함으로서 준비된다. 받침부(103)는 니플(102)가 니플 구멍(104) 안으로 적절한 거리만큼 삽입되도록 하고 결합 공정시 양호한 기계적 조인트를 제공한다. 헤더 준비단계나 니플 준비단게는 보조 단계로써 파이프 또는 튜브 절곡 공정을 포함할 수도 있다.
통상의 헤더 조립체 제조 공정에 있어서, 작업자는 니플 정렬 및 고정 장치(19)를 회전시켜서 니플 슬리브(14)가 적절한 각도를 유지하도록 한다. 그 연후에 작업자는 받침부(103)이 헤더와 접촉할 때 까지 니플(102)를 니플 구멍(104)안으로 삽입시킨다. 그 다음, 작업자는 니플(102)를 니플 슬리브(14) 안으로 삽입시킨다. 이때, 니플 스리브 내부 받침부(18, 제2도)은 적절한 삽입 거리를 유지시킨다. 그 연후에 작업자는 헤더(101)이 공작물 지지 부재(15) 안에 놓여질 때까지 조립된 헤더 조립체를 내장한 니플 정렬 및 고정 장치(19)를 아래로 회전시킨다. 이러한 방법으로 헤더 조립체가 헤더 지그(10) 안에 장착 및 위치하면, 니플(102)는 헤더(101) 안으로 적절히 삽입되고 니플 슬리브(14)에 의해 적절히 정렬되며, 헤더 조립체는 수동이나 반자동 또는 자동 결합 공정에 의해 납땜이나 경납땜 또는 용접과 같은 적절한 공정에 의해 니플을 헤더에 결합시키도록 제 위치에 고정시킨다.
질소와 같은 적절한 세정 가스의 공급원은 가스 공급 연결부(16)에 연결되어 있다. 제3도는 헤더 지그(10)과 피가공 헤더 조립체를 통과하는 세정 가스 유동 통로를 개략적으로 도시한 것이다. 결합 공정이 개시되기 전에, 작업자는 세정가스나 니플 정렬 및 고정 장치(19)로 유동되도록 한다. 가스는 매니폴드(12)와 니플 슬리브(14)를 통해 니플 (102) 안으로 그리고 헤더(101)의 내부로 유동된다. 세정 가스는 니플(102)와 헤더(101)의 내부면을 도포하고 상기 내부면과 접촉하는 산소를 추방하여, 결합 공정에 의해 형성되는 고온 분위기에서 내부면 상에 구리 산화물을 방지한다. 세정가스는 모든 니플을 통해 유동하기 때문에, 세정 가스는 헤더 조립체의 내부면을 완전히 도포할 수 있다.
헤더 지그(10)의 유용한 보조 장치는 스트리퍼 조립체(30)이다. 경납땜 또는 다른 공정 후에 완성된 헤더 헤더 조립체는 잠시 동안 상당히 고온이고, 이에 따라 작업자가 장갑을 끼고 있을 지라도 취급상 문제가 있다. 스트리퍼 조립체(30)은 작업자가 손으로 잡지않고도 고온 헤더 조립체를 분리할 수 있도록 한다. 스트리퍼 조립체(30)은 스트리퍼 축(31)에 고정된 스트리퍼 아암(34)를 포함한다. 스트리퍼 축(31)은 스트리퍼축 베어링 및 지지부재(33) 안으로 지그 베이스(11)에 장착되어, 스트리퍼 축(31)은 스트리퍼 축 베어링 및 지지부재(33) 안에서 그 종축에 대하여 회전 가능하도록 구성되어 있다. 지그(10)으로부터 헤더를 분리하기 위하여 작업자는 작동 핸들(32)를 사용하여축(30)을 회전시키면, 스트리퍼 아암(34)가 상승하여 헤더(101)과 접촉한다. 스트리퍼 축(30)을 보다 회전시키면, 스트리퍼 아암(34)는 헤더(101)을 공작물 지지 부재(15) 밖으로 그리고 니플(102)를 니플 슬리브(14) 밖으로 견인하여 지그로부터 헤더 조립체를 분리시킨다.
본 분야에 숙련된 사람은 누구나 제1도에 도시된 헤더 지그나 하나의 또는 대부분 특정 헤더 조립체 형상의 제조에 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 최근의 제조 작업에서는 여러가지 형태의 헤더 형상을 제조할 필요성이 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 필요성은 조정가능한 공작물 및 매니폴드 지지부재와 여러가지 적절한 형상의 니플 정렬 및 고정 장치를 갖는 헤더 지그를 제작함으로서 성취될 수 있다. 이에 따라, 지지부재의 조정과 적절한 니플 정렬 및 고정장치의 설치에 의해 필요한 헤더 형상을 변경시킬 수 있을 것이다. 이러한 능력은 본 발명의 영역에 포함되는 것이다.
그러나, 지그의 재형상은 노동 집약적이고 많은 시간을 소모하게 된다. 상술한 바와 같은 헤더 지그를 제작하는데 필요한 재료는 손쉽게 이용가능하고 비교적 저렴한 것이다. 따라서 필요하는 각 헤더 조립체 형상의 별도의 그리고 완전한 지그를 제작하는 것이 시간 및 경비상 보다 효과적이다.

Claims (5)

  1. 헤더 조립체를 형성하기 위해 헤더에 니플을 끼워 맞추고 결합시키기 위한 지그에 있어서, 지그 베이스(11)와, 상기 지그 베이스에 대해 고정 방향으로 헤더 공작물을 지지하기 위한 지지 수단(15)과, 세정가스 유입 후단(16)과 종축을 갖는 세정 매니폴드(12)와 그리고 상기 세정 매니폴드에 유체 연통되도록 부착된 니플 슬리브(14)를 구비한 니플 정렬 및 고정 장치와, 상기 니플 정렬 및 고정 장치를 상기 지그 베이스와 헤더 공장물에 대해 고정 방향으로 지지하고 그리고 매니폴드 종축에 대하여 회전가능케 하는 수단(13, 17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지그로부터 완성된 헤더 조립체를 제거하기 위한 스트리퍼 수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지그.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스트리퍼 수단이, 상기 매니폴드 종축에 평행한 종축을 갖는 스프리퍼 축(31)과, 지그 베이스에 대하여 고정 관계로 상기 스트리퍼 축을 지지하고 스트리퍼 종축에 대하여 스트리퍼 축을 회전가능하게 하는 베어링 및 지지 수단(33)과, 상기 스트리퍼 축에 부착되고 이로부터 외측으로 연장된 스트리퍼 아암(34)와, 상기 스트리퍼 종축기에 대하여 스트리퍼 축을 회전시키기 위한 수단(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 헤더 공작물 지지 수단이 여러가지 크기와 형상의 헤더 공작물을 수용할 수 있도록 조정가능 하고, 상기 니플 정렬 및 고정 장치 지지 수단이 여러 가지 크기와 형상의 니플 정렬 및 고정장치를 상기 헤더 공작물 지지 수단에 대하여 여러 방향에서 수용할 수 있도록 하는 조정 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 지그.
  5. 제1항에 있어서, 상기 니플 슬리브가 설정치 보다 큰 거리로 니플이 슬리브안으로 삽입되는 것을 방지하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 지그.
KR1019920012485A 1991-07-15 1992-07-14 헤더 지그 KR960001597B1 (ko)

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