KR960013173B1 - 열교환기용 박막 전열 열교환판의 제조방법 - Google Patents
열교환기용 박막 전열 열교환판의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용없음
Description
제 1 도는 본 발명에 따른 프로 파일부재에 주름을 형성하기 위한 형틀의 일예시도,
제 2 도는 본 발명에 따른 형틀을 이용하여 프로 파일부재를 프레스로 프레싱한 상태의 사시도,
제 3 도(가) 및 (나)는 프레싱된 프로 파일부재를 가용접하는 공정을 나타낸 공정도,
제 4 도는 본 발명에 따른 시임용접기를 이용하여 자동 용접하는 것을 나타낸 공정도,
제 5 도는 본 발명에 따른 박막 전열 열교환판을 평판형 모듈로 형성하는 것을 나타낸 일예시도,
제 6 도는 본 발명에 따른 박막 전열 열교환판을 스파이럴형상의 열교환판으로 형성하는 것을 나타낸 다른 실시예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 금형2 : 프로 파일부재
3 : 모재4 : 시임용접기
5 : 연결도관
본 발명은 열교환기용 박막 전열(FALLING FILM) 열교환판 제조방법에 관한 것으로, 특히 식품·제약·화학용 각종 탱크(TANK) 또는 베셀(VESSEL)류용 자켓(JECKET)등을 냉각, 가열하는 다양한 용도의 고효율 각종 열교환기로 이용할 수 있는 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기는 유량에 비해 넓은 열교환면적, 즉 표면적을 가져야 하며, 충분한 기계적 강도로 장기간 사용되어도 구조적 결합이 없어야 하고 설치조건에 맞도록 다양한 형상으로 제작되어야 한다.
종래의 플레이트 열교환기는 플레이트 엘레멘트를 제조하기 위하여, 각 부품의 제작 도면에 의거하여 현도를 작성한 후, 이 현도를 참고하여 원하는 형상과 규격을 갖는 플레이트를 절단한다. 절단되어 규격화된 플레이트를 1차로 절곡하여 채널형상으로 제조한 후, 이 채널형상의 부재를 설치조건과 용도에 합치되도록 곡면 등으로 절곡하여, 절곡되어진 부재를 도면에 의거, 각 부위에 전기용접기를 사용하여 가용접한 후, 취부위치가 올바른 경우 TIG 용접기를 사용하여 본 용접을 실시하여 완성된 완제품을 얻도록 구성하고 있다.
또한, 완성된 자켓의 누설 여부 등을 확인하기 위하여 생산공정에 따라 약 5Kg/Cm2정도의 수압시험을 수행하게 되고, 이러한 방법을 통해 제작된 열교환기나 자켓등의 이면을 연마 및 버핑(BUFFING)방법으로 표면처리 하였다. 이러한 처리 단계는 특히 식품이나 제양용 탱크의 냉각, 가열용 자켓으로 사용되는 경우 반드시 수행되어야 하였다.
이와 같이 종래의 플레이트 엘레멘트의 제작공정은 과다한 공수를 요구하였으며, 특히 이러한 제작 공정 단계에서 수작업에 의존하는 부분이 많았으므로, 생산성 저하는 물론 원가를 상승시키게 되는 주요인이 되었다.
또한, 이러한 전열 플레이트를 식품 및 제약용 탱크 자켓 엘레멘트로 사용시 탱크 내면의 상태가 불량하고 균열등으로 인하여 고가의 내용물이 누수로 오염되어 품질 저하는 물론 제품의 신뢰도를 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제결점을 감안 해소하기 위해 용접 변형이 억제되고 재료가 균일화되며, 결함의 발생빈도가 크게 저감시킬 수 있는 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프로 파일부재의 이면과 전면중 어느 한쪽면이 일정한 형상을 가지는 금형에 의해 복수개의 주름이 형성되도록 프레스로 압착 성형하는 프레싱공정과, 프레싱 성형된 프로 파일부재의 주름 사이로 열매체가 이동할 수 있는 일정한 공간을 가지도록 프로 파일부재를 대향되게 설치하여 서로 당접되는 프로 파일부재와 모재의 당접부위를 시임용접기로 접합시키는 용접공정을 통해 프로 파일부재와 모재가 접합되는 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법에 그 특징이 있다.
또 다른 특징에는 접합된 상기 열교환판의 기계적 강도를 보강하고 용접변형을 억제하기 위하여 유압롤러에 의해 연신(stretching)하는 연신공정과, 상기 열교환판의 표면을 연마 및 마무리(buffing)하는 표면처리 공정을 포함하고 있다.
이러한 박막 전열 열교환판은 통상적인 열교환기용 열교환판으로 사용되는 것 외에도, 식품 및 제약용 각종 탱크(TANK) 또는 베셀(VESSEL)의 냉각 가열용 자켓(JECKET)의 플레이트 엘레멘트 등과 같은 다양한 용도와 목적으로 전용되는 열교환판으로 이용될 수 있는 것이다.
특히, 각종 탱크 및 베셀용으로 이용할 때에는, 본 발명에서와 같이 주름을 가지도록 프레스로 프레싱한 프로 파일부재와 단순한 평면판으로 형성되는 모재를 당접시킨 후 이를 시임용접기로 접합시켜 열교환판의 한쪽면에만 주름진 돌기를 가지도록 제작한다.
열교환기용으로 이용하고자 할때에는, 열효율을 높이기 위해 열교환판의 양쪽면 모두 주름진 형상을 가지도록 본 발명에서와 같이 주름을 가지도록 프레스로 프레싱한 두장의 프로 파일부재를 마주하여 당접되는 부위를 시임용접기로 접합하여 되는 열교환판으로 제작하는 것이 바람직하다.
상기 프로 파일부재의 소재는 스테인레스 강을 주된 소재로 이용하되, 용접가능한 모든 종류의 스테인레스 강을 포함하고 있는 것으로, 예를 들면 AISI 304, AISI 316등이 있다.
본 발명은 일정한 형상과 모양을 가지도록 금형에 의해 프레싱 성형되는 프로 파일부재와 이에 결합되는 모재를 결합시키는 결합수단을 자동 시임용접기(SEAM WELDING M/C)를 이용함으로써, 종래의 수동 TIG 용접기를 이용하여 작업자가 일일이 용접하던 것보다 작업공수가 크게 절감되고, 수작업 의존도가 낮아져서 작업성, 생산성이 크게 향상되어 원가가 절감할 수 있는 것이다.
또한, 프로 파일부재와 모재를 자동 시임용접기를 이용하여 접합시킴으로써 용접부위가 균일하여 제품의 품질과 신뢰성이 향상되고 사용압력도 20KG/Cm2이상으로 크게 증가되어 장기간 사용하더라도 누수 및 파손의 염려가 없어 종래와 같이 별도의 유지보수비를 추가로 지출하게 되는 것을 사전예방할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같은 제조방법을 통해 제조되는 열교환판은 유체가 흐르는 면적에 비해 넓은 표면적으로 가지므로 열전달 효율이 향상되고 유체가 주름부를 통과할때 난류(turbulent)현상을 일으키게 되어, 이러한 난류현상으로 인해 열전달계수가 상승된다.
한편, 열교환판의 표면에 형성된 주름들에 의해 기계적, 구조적 강도 즉 내구성이 크게 증강되며 부재 자체의 지지력을 가지므로 필요에 따라 열교환판을 스트립, 시이트형상을 가지도록 형성하거나 또는 탱크제작을 위한 스파이럴형상을 이루도록 다양하게 제작할 수 있는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법을 첨부된 일예시 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
(1)금형제작
제 1 도에 도시된 바와 같은, 일정한 크기(480mm×1600mm×70mm(W×L×T))로 되어 프레스로 압착시 상·하금형 사이 수용되는 프로 파일부재(1)에 주름을 형성시키도록 다수개의 돌기와 이와 대응하는 요함부가 연속적으로 반복되는 프로 파일 금형(1)을 제작한다.
(2) 프로 파일부재 프레싱
상, 하금형(1)내에 SUS 304 스테인레스 강을 소재로한 프로 파일부재(2)를 수용한 후, 용량 500~700톤의 프레스로 압착하여 프레싱하면 제 2 도에 도시된 바와 같은 금형에 형성하고 있는 모양과 동일한 모양 즉 주름을 가지도록 프로 파일부재(2)에 성형한다.
(3) 가용접
프로 파일 금형에 의해 프레싱된 프로 파일부재(2)의 주름 사이로 열매체가 이동할 수 있는 일정한 공간을 가지도록 프로 파일부재를 대향되게 설치하여 부분 부분을 가용접하여 프로 파일부재와 모재가 유동되지 않도록 고정시킨다.
이때 용도와 목적에 따라 제 3 도(가)와 같이 프로 파일부재(2)와 모재(3)에 모두 주름이 형성된 것을 부분 용접이 가능한 스폿용접기(10)를 이용하여 가용접 고정하여 열교환기용으로 제조하거나, 각종 탱크 및 베셀용으로 제작하는 경우 제 3 도(나)와 같이 주름진 프로 파일부재(2)에 평면판으로 되는 모재(3)를 가용접하여 고정하여 각종 탱크 및 베셀용으로 구분 제작할 수 있는 것이다.
(4) 본용접
가용접된 프로 파일부재(2)와 모재(3)를 약 250KVA의 자동 시임용접기(4)를 사용하여 상온에서 약 15KG/Cm2이상의 압을 가하여 프로 파일부재(2)와 모재(3)에 일정한 압력과 균일한 용접부위를 가지도록 제조되는 기초재 즉, 열교환기용 열교환판을 제작할 수 있는 것이다(제 4 도 참조).
상기와 같은 방법 및 작업과정을 통해 제조 성형되는 열교환판은 필요시 별도의 처리단계를 통해 기계적 강도 및 상품성을 높일 필요가 있는 것으로 별도의 처리단계는 다음과 같다.
(5) 연신(stretching)
본 용접을 통해 프로 파일부재와 모재에 일정한 압력과 국부적인 열을 가함으로써 변형되는 변형부위를 수정하여 재료를 균일화하고, 기계적 성질을 강화하기 위하여 플레이트를 유압롤러에 의해 연신하는 연신공정을 통해 이를 보완할 수 있는 것이다.
(6) 연마 및 마무리(buffing)
용접에 의해 생성된 용접부 배면의 돌출부를 연마하여 표면이 매끄러우면서 외관이 미려하도록 가공하고, 각 용도에 적합하도록 표면마무리작업을 실시하여 상품 가치를 높인다.
이와 같이 본 발명에 따른 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법은 설치조건과 용도에 부합되도록 다양한 형상으로 조립 사용될 수 있는 것이다.
한편 본 발명에서는 주름이 좌, 우방향으로는 연속, 반복되고 길이방향으로는 길게 형성되는 것을 하나의 실시예로 도시 설명하였으나 제 5 도와 제 6 도에 도시하고 있는 바와같이 프로 파일부재에 형성되는 주름을 복수렬로 구성하여 상기 주름이 프로 파일부재의 표면에 상·하 좌·우로 연속 반복되는 모양을 가지는 평판 모듈(6)의 형태를 이루도록 형성하여 상기 평판 모듈(6)(6)의 양측에 연결도관(5)이 결합시키면 통상의 열교환기용 열교환판으로 이용할 수 있다.
다른 실시예로서 제 6 도의 경우와 같이 열교환판을 두루말이와 같은 형상 즉 스파이럴형상을 가지도록 형성하여 각종 탱크를 가열, 냉각시키는 열교환판(7)으로 이용할 수 있는 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 열교환기용 열교환판을 제조함에 있어서, 일정한 형상을 가지는 금형으로 프로 파일부재를 프레싱 압착하여 프로 파일부재에 주름을 형성한 다음 프레싱 성형된 프로 파일부재의 주름 사이로 열매체가 이동할 수 있는 일정한 공간을 가지도록 모재를 대향되게 설치하여 서로 당접되는 프로 파일부재와 모재의 당접부위를 자동 시임용접기로 접합시킴으로써, 공수가 크게 절감되고, 수작업 의존도가 낮아져서 자동화로 인한 생산성이 크게 향상하여 원가가 절감된다.
열교환판은 유체가 흐르는 면적에 비해 넓은 표면적을 갖게되어 열전달 효율이 향상된다. 특히, 유체가 주름부를 통과할때 난류(turbulent) 현상을 일으키게 되어, 이러한 난류 현상으로 인해 열전달 계수가 상승된다. 한편, 플레이트면에 형성된 주름들에 의해 기계적, 구조적 강도가 크게 증강되며 부재 자체의 지지력을 가지므로, 필요에 따라 스트립, 시이트 또는 스파이럴 등과 같이 다양한 형상 및 모양을 가지는 열교환판을 용이하게 제작할 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.
Claims (2)
- 복수개의 주름이 플레이트 이면과 전면중 어느 하나 이상에 규칙적으로 형성된 열교환기용 박막 전열 플레이의 제조방법에 있어서, 프로 파일용 프레스 금형을 제작하는 단계와, 상기 금형에 스테인레스 스틸의 프로 파일부재를 수용하고 이를 용량 500~700톤의 프레스로 압착하여 주름을 형성하는 단계와, 상기와 같이 제작된 프로 파일부재와 모재를 스팟웰딩에 의해 상호 가용접하는 단계와, 상기 가용접된 프로 파일부재와 모재를 자동심웰딩에 의해 본 용접하는 단계와, 상기 본 용접에 의해 접합된 상기 플레이트를 기계적 강도를 보강하고 용접변형을 억제하기 위하여 유압롤러에 의해 연신하는 단계와, 상기 플레이트의 표면을 연마 및 마무리하는 단계를 포함하는 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 용접공정은 프로 파일부재의 주름 사이로 열매체가 이동할 수 있는 일정한 공간을 가지도록 모재를 대향되게 설치하여 서로 당접되는 프로 파일부재와 모재가 유동되지 않도록 스폿용접기로 고정하는 가용접 단계와, 가용접된 상기 프로 파일부재와 모재의 당접부위를 상온에서 약 15kg/cm2이상의 압을 가하여 균일한 용접부위를 가지도록 자동 시임용접기로 용접하는 본 용접단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 박막 전열 열교환판 제조방법.
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