WO2013168981A1 - 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기 및 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기 및 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치 Download PDF

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    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like

Definitions

  • the present invention relates to a double tube heat exchanger having a spiral rib that is formed on the inner circumferential surface of the outer tube to improve the heat exchange performance.
  • the present invention also relates to a method and apparatus for producing a spiral rib tube for extruding a spiral rib tube used in the production of a double tube heat exchanger.
  • Heat exchangers are devices that transfer heat from a high temperature fluid to a low temperature fluid through a heat transfer wall, and are used in heaters, coolers, evaporators and condensers.
  • Heat exchanger has various types such as multi-tube, double pipe, fin tube type, coil tube type, spiral type, and plate type. There is.
  • the double tube heat exchanger is configured such that an inner pipe is concentrically inserted into an outer pipe. Fluid for heat exchange is supplied to each of the passage and the inner tube between the outer tube and the inner tube.
  • U.S. Patent No. 5,740,857 entitled “Dual Tube Heat Exchanger,” discloses a technique in which a waste liquid transmission pipe is concentrically inserted into a reservoir pipe. Coupling is coupled to each of both ends of the delivery and reservoir tubes.
  • US Pat. No. 6,098,704 discloses a double tube heat exchanger in which the outer tube and the inner tube are integrally formed. The inner tube is formed longer than the outer tube, and the distal end of the inner tube projects out of the outer tube. The header is coupled to the outer peripheral surface of the outer tube and the inner tube adjacent to the distal end of the outer tube. A connecting pipe is coupled to the header to communicate with the passage between the outer and inner tubes.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0111610 Double tube and heat exchanger having the same is a configuration of a rib pipe (Rib pipe) is formed in a plurality of ribs in a straight line along the longitudinal direction on the inner circumferential surface of each of the inner tube and outer tube Is disclosed. Ribs of the outer tube are in contact with the outer circumferential surface of the inner tube. The ribs improve the thermal conductivity between the outer and inner tubes.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2009-0029890 discloses that the outer tube is composed of corrugated pipe having a spiral portion. The spiral portion forms a flow path between the inner tube and the outer tube.
  • the double tube heat exchanger of U.S. Patent No. 5,740,857 and U.S. Patent No. 6,098,704 must combine separate couplings or headers at both ends of the outer tube and inner tube, resulting in a complicated structure and manufacturing process resulting in increased production costs and reduced productivity. There is.
  • the header should be bonded by brazing, but there is a problem in that a poor bonding occurs between the inner tube and the header.
  • the double tube heat exchanger disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0111610 has a straight rib, and thus has a lower heat transfer effect than a double tube heat exchanger having a spiral rib.
  • the double tube heat exchanger disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0029890 uses an outer tube in which a spiral pleat is formed, but it is technically difficult to form a spiral pleat only in a part of the outer tube, which is not suitable for mass production.
  • the fluid passage is formed by the helical pleats in close contact with the inner tube, only half of the helical pleats is used as the passage, so that the area of the passage is relatively small, resulting in a low heat transfer efficiency.
  • the present invention is to solve the various problems caused by the conventional double tube heat exchanger and its manufacture as described above and to meet the market demand.
  • a double tube heat exchanger having a spiral rib is provided.
  • the double tube heat exchanger having a spiral rib according to an aspect of the present invention includes a first passage for fluid flow, a plurality of spiral ribs formed on an inner circumferential surface of the first passage, a first end portion, and a second end portion.
  • a pair of rib removal sections formed by removal of a plurality of helical ribs in each, and a pair formed by a conduit of a portion of a pair of rib removal sections adjacent to each of the first and second end portions.
  • An outer tube having a plurality of through-holes and a pair of through-holes formed in communication with the first passage on an outer peripheral surface adjacent to the pair of shafts; And an inner tube inserted into the outer tube such that the first and second end portions protrude out of the outer tube and have a second passageway for the flow of fluid.
  • the inner circumferential surface of the shaft pipe parts and the outer circumferential surface of the inner pipe are joined by brazing.
  • a plurality of ribs are formed on the inner circumferential surface of the second passage, and the plurality of ribs may be formed as helical ribs.
  • a method for producing a spiral rib tube including a die having a hole for extruding a billet into a tube, and a hole spaced from the inner circumferential surface of the hole for extrusion of the tube, and at least on the outer circumferential surface thereof.
  • Preparing a mandrel having at least one groove formed along the longitudinal direction Extruding the tube by pushing a heated billet between the die and the mandrel; Rotating the tube extruded from the die to form at least one spiral rib on the inner circumferential surface of the tube; Sizing the tube through a sizing die.
  • the tube is cut after the sizing step, and a pair of rib removal sections are formed at each end of the tube by removing the spiral ribs.
  • a pair of expansion portions are formed by expansion of a portion of each of the pair of rib removal sections at intervals from each of the both ends of the tube, and on the shaft of the remaining portion of the pair of rib removal sections adjacent to each of the both ends of the tube. Thereby forming a pair of shaft portions.
  • a manufacturing apparatus for producing a spiral rib tube used in the manufacture of a double tube heat exchanger having a spiral rib of the present invention.
  • an apparatus for manufacturing a spiral rib tube comprising: a die having a hole for extruding a billet into a tube; A mandrel installed in the hole at intervals from the inner circumferential surface of the hole for extruding the tube, the at least one groove being formed along the longitudinal direction on the outer circumferential surface; And a puller having a clamping unit for clamping the tip of the tube extruded from the die and having a rotary actuator connected to the clamping unit so as to rotate the clamping unit.
  • the manufacturing apparatus is configured to linearly move the clamping unit in a direction away from the die while the tip of the tube is clamped to the clamping unit and to rotate by driving the rotary actuator to extrude at least one spiral rib on the inner peripheral surface of the tube. Consists of.
  • the double tube heat exchanger according to the present invention can blaze the outer tube and the inner tube in a simple structure by the shaft tube of the outer tube, the manufacturing process can be simplified and the production cost can be greatly reduced and the productivity can be improved.
  • the inner circumferential surface of the shaft tube portion and the outer circumferential surface of the inner tube are joined so that airtightness is maintained by brazing, a poor bonding can be prevented and reliability can be improved.
  • the spiral rib is formed on the inner circumferential surface of the outer tube by the extrusion to increase the heat transfer area, there is a useful effect that can increase the flow length of the fluid to improve the heat exchange performance.
  • the diameter of the connection pipe is increased for the introduction and discharge of the fluid is increased, the flow of the fluid is smooth, there is an effect that can improve the heat exchange performance.
  • the method and apparatus for manufacturing a spiral rib tube according to the present invention are provided with a mandrel having a spiral or straight groove capable of extruding a spiral rib in a hole of a die, and rotating while pulling a tube passing through the die, thereby forming a spiral rib tube.
  • a mandrel having a spiral or straight groove capable of extruding a spiral rib in a hole of a die, and rotating while pulling a tube passing through the die, thereby forming a spiral rib tube.
  • it is possible to improve the productivity by accurately and smoothly extrude the spiral rib by the rotational movement of the pipe there is a useful effect that can reduce the production cost due to the simple configuration.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1.
  • Figure 4 is a perspective view of the outer tube cut out in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the outer tube and the inner tube in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the outer tube shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state in which the spiral ribs of the outer tube are removed from the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the shaft tube of the outer tube in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a state in which the outer tube, the inner tube and the first and second connecting tubes are temporarily assembled in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 10 is a front view showing an example of the configuration in which the double tube heat exchanger according to the present invention is bent.
  • FIG. 11 is a front view illustrating a state in which a knurling is formed in an outer tube in a double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view for explaining the rolling of the knurling in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • Figure 13 is a front view showing a configuration in which a groove is formed in the outer tube in the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration in which the spiral rib of the inner tube is removed from the double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing another embodiment of a double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 15.
  • 17 is a cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of a double tube heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating the shaft pipe of the outer tube shown in FIG. 17.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the dice unit shown in FIG. 20.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the dice unit shown in FIG. 20.
  • Fig. 23 is a view showing for explaining another embodiment of the apparatus for manufacturing a spiral rib pipe according to the present invention.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating the dice unit shown in FIG. 23.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the cooling device shown in FIG. 23.
  • 27 is a block diagram illustrating the control of the manufacturing apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • the double tube heat exchanger 10 includes an outer tube 20.
  • the outer tube 20 is composed of a hollow pipe having a first passage 22, a first end portion 24, and a second end portion 26 for the flow of fluid.
  • the outer tube 20 is linearly manufactured by extrusion of a metal material having excellent thermal conductivity, for example, aluminum alloy and copper alloy.
  • a plurality of spiral ribs 28 are formed along the longitudinal direction on the inner circumferential surface of the outer tube 20.
  • the spiral ribs 28 consist of a left helix whose spiral direction is formed counterclockwise.
  • a pair of rib removal sections 30a and 30b are formed in which the spiral ribs 28 disposed at the first and second end portions 24 and 26 of the outer tube 20 are removed. That is, the rib removal sections 30a and 30b are formed by removing spiral ribs 28 to a predetermined length from both ends of the outer tube 20.
  • a portion of the rib removal sections 30a and 30b is formed by a pair of swipped portions 32a and 32b whose diameter is reduced by the shaft tube. The pair of shaft pipe portions 32a and 32b become the small diameter portion by decreasing the diameter.
  • the large diameter part 32c is arrange
  • the shaft portions 32a and 32b and the large diameter portion 32c are connected by each of the pair of tapered portions 32d and 32e.
  • the pair of through holes 34a and 34b are formed on the outer circumferential surface of the outer tube 20 adjacent to the shaft tube parts 32a and 32b so as to communicate with the first passage 22.
  • the through holes 34a and 34b are formed on the outer circumferential surface of the outer tube 20 so as to be disposed at a portion where the rib removal sections 30a and 30b are formed. 1 and 4, the through holes 34a and 34b are formed in opposite directions, but the through holes 34a and 34b may be formed in the same direction.
  • the double tube heat exchanger 10 includes an inner tube 40 inserted into the outer tube 20.
  • the inner tube 40 is composed of a hollow tube having a second passage 42, a first end portion 44 and a second end portion 46 for the flow of the fluid, and is produced linearly by extrusion of a metal material. .
  • the length of the inner tube 40 is longer than the length of the outer tube 20.
  • the first and second distal ends 44, 46 of the inner tube 40 protrude out of the outer tube 20.
  • the outer circumferential surface of the inner tube 40 is in contact with the inner circumferential surfaces of the spiral ribs 28 and the shaft pipe portions 32a and 32b.
  • the inner circumferential surface of the shaft pipe parts 32a and 32b is brazed to the outer circumferential surface of the inner pipe 40 and joined to maintain airtightness.
  • the inner tube 40 has a plurality of spiral ribs 48 formed of a plurality of ribs formed on the inner circumferential surface of the second passage 42.
  • the plurality of spiral ribs 48 are formed along the longitudinal direction on the inner circumferential surface of the inner tube 40.
  • the spiral ribs 48 consist of right spirals whose spirals are formed clockwise.
  • the helical ribs 28 of the first passageway 22 and the helical ribs 48 of the second passageway 42 may be formed in the same direction in their spiral direction.
  • the plurality of ribs may be composed of a plurality of straight ribs formed along the longitudinal direction on the inner peripheral surface of the inner tube (40).
  • the first connecting pipe 50 and the second connecting pipe 52 are connected to each of the through holes 34a and 34b so as to communicate with the first passage 22.
  • the first connecting pipe 50 may be an inlet pipe for introducing the fluid
  • the second connecting pipe 52 may be an outlet pipe for discharging the fluid.
  • Heating medium is generally supplied to the second passage 42 of the inner tube 40 to prevent the risk of leakage.
  • Cooling media such as cooling water is supplied to the first passage 22 between the outer tube 20 and the inner tube 40.
  • the heat medium and the cooling medium exchange heat with the inner tube 40 interposed therebetween.
  • the heat transfer area is increased by the spiral ribs 28 of the first passage 22 and the spiral ribs 48 of the second passage 42, and the flow length of the fluid is increased, thereby improving heat exchange performance.
  • the heat exchange performance is improved while the fluid forms turbulence by the spiral ribs 28 and 48.
  • the double tube heat exchanger 10 is to perform the heat exchange in the refrigeration system (Refrigeration system) as is well known.
  • the refrigeration system has an evaporator, a compressor, a condenser and an expansion valve.
  • a high temperature, high pressure refrigerant is sent to the condenser.
  • the condenser condenses and liquefies the refrigerant having a high temperature and high pressure, and then sends the condenser to the first passage 22 through the first connecting pipe 50.
  • the high temperature and high pressure liquid refrigerant flows along the first passage 22 and is sent to the expansion valve through the second connecting pipe 52.
  • the high temperature and high pressure liquid refrigerant is expanded in the expansion valve and sent to the evaporator.
  • the refrigerant absorbs heat as the refrigerant evaporates to form a refrigerant vapor of low temperature and low pressure.
  • the low temperature low pressure refrigerant vapor is sent to the second passage 42 and flows along the second passage 42. Heat exchange is performed between the high temperature and high pressure refrigerant flowing in the first passage 22 and the low temperature low pressure refrigerant steam flowing in the second passage 42.
  • the low temperature low pressure refrigerant vapor becomes a supersaturated refrigerant and is sent back to the compressor for circulation.
  • the low temperature low pressure refrigerant vapor flows from the first connecting pipe 50 toward the second connecting pipe 52.
  • the outer tube 20 and the inner tube 40 are prepared by molding by extrusion.
  • a plurality of spiral ribs 28 and 48 are formed along the longitudinal direction on the inner circumferential surface of each of the outer tube 20 and the inner tube 40 by extrusion. Although five spiral ribs 28 and 48 are formed at equal intervals in FIG. 5, this is exemplary and the number and position of the spiral ribs 28 and 48 may be appropriately changed as necessary.
  • eight spiral ribs 28 and 48 are formed at equal intervals on the inner circumferential surface of each of the outer tube 20 and the inner tube 40.
  • a pair of spiral ribs 28 are removed from the inner circumferential surface of the outer and outer tubes 20 adjacent to the first and second distal ends 24 and 26 of the outer tube 20.
  • the rib removal sections 30a and 30b are formed.
  • the helical ribs 28 cut off and remove a predetermined length from the first and second distal ends 24, 26 toward the center of the first passage 22.
  • the spiral ribs 28 can be simply removed by cutting of a known lathe.
  • the first and second end portions at which the rib removal sections 30a and 30b are formed are formed.
  • 24, 26 and the outer peripheral surface of the adjacent outer tube 20 are axially formed to form a pair of axial tube portions 32a and 32b.
  • the shaft pipe of the outer tube 20 can be implemented by a well-known swaging machine.
  • a pair of through-holes 34a and 34b communicate with the first passage 22 on the outer circumferential surface of the outer tube 20 adjacent to each of the shaft tube portions 32a and 32b. To form.
  • the through holes 34a and 34b may be made by punching of a press, piercing machine, or drilling of a drilling machine, as is well known.
  • the inner tube 40 is inserted into the first passage 22 of the outer tube 20 to be preassembled.
  • the first and second distal ends 44 and 46 of the inner tube 40 are inserted into the outer tube 20 to protrude out of the outer tube 20.
  • the outer circumferential surface of the inner tube 40 is supported by the inner circumferential surface of the spiral ribs 28.
  • a brazing filler metal 60 is filled for brazing between the inner circumferential surfaces of the shaft tubes 32a and 32b and the outer circumferential surface of the inner tube 40.
  • first and second connecting pipes 50 and 52 are inserted into the through holes 34a and 34b of the outer pipe 20 to be preassembled.
  • the brazing filler metal 62 is filled for brazing between the inner circumferential surfaces of the through holes 34a and 34b and the outer circumferential surfaces of the first and second connecting pipes 50 and 52, respectively.
  • the first and second connectors 50, 52 may be replaced with inlet and outlet tubes of fluid. In this case, the inlet pipe and the outlet pipe may be coupled to the through holes 34a and 34b through a separate process.
  • the temporary assembly is put into a known brazing furnace. Brazing is performed. Brazing can be carried out while conveying the assembled assembly in a brazing furnace by a conveyor. Once the brazing is complete, remove the temporary assembly from the brazing furnace and allow it to cool.
  • the double tube heat exchanger 10 may be bent in a predetermined form for the configuration of a heater, a cooler, an evaporator, a condenser, and the like.
  • the bending of the double tube heat exchanger 10 can be performed by a known bending machine.
  • the double tube heat exchanger 10 according to the present invention is manufactured by brazing the inner tube 40 by removing a portion of the spiral ribs 28 and condensing the tube, thereby simplifying the structure and reducing the production cost. And productivity can be improved.
  • the inner circumferential surfaces of the shaft pipe portions 32a and 32b are brazed to the outer circumferential surface of the inner pipe 40, the bonding is maintained well, and thus, a poor bonding can be prevented and reliability can be improved.
  • the double tube heat exchanger 10 further includes a knurling 70 formed on the outer circumferential surface of the inner tube 40 to increase the surface area.
  • the knurling 70 is formed on the outer circumferential surface of the inner tube 40 to be in contact with the ribs 28 before inserting the inner tube 40 into the outer tube 20.
  • the knurling 70 is formed of diamond knurling, but the knurling 70 may be formed of a straight knurling.
  • the knurling 70 may be formed by form rolling or lathe turning using a knurling tool 72 on a lathe.
  • the knurling 70 is formed by rolling.
  • the knurling 70 is rolled flat by a rolling mill.
  • the knurling 70 has a plurality of peaks 70a and a plurality of valleys 70b.
  • the acids 70a are flattened by rolling.
  • the surface area of the inner tube 40 is increased by the interface of the deformed acids 70a.
  • the thermal conductive area is widened.
  • the thickness change of the inner tube 40 is minimized by the knurling 70 being rolled flat to maintain rigidity.
  • grooves 80 are further formed on the outer circumferential surface of the inner tube 40 in contact with the plurality of ribs 28 to increase the surface area. It is.
  • the groove 80 is formed on the outer circumferential surface of the inner tube 40 so as to be in contact with the ribs 28 before inserting the inner tube 40 into the outer tube 20. Processing of the groove 80 can be formed by turning of the lathe.
  • the groove 80 is helically formed on the outer circumferential surface of the inner tube 40, but this is merely illustrative, and the groove 80 is linear along the axial direction or the radial direction of the inner tube 40. It may be formed or formed in a serration.
  • the formation of the grooves 80 increases the heat conduction area of the inner tube 40.
  • the double tube heat exchanger 10 has a pair of spiral ribs 48 removed from the first and second end portions 44 and 46 of the inner tube 40.
  • the rib removal sections 48a and 48b are formed. That is, the rib removing sections 48a and 48b are formed by removing the spiral ribs 48 to a predetermined length from both ends of the inner tube 40.
  • the rib removing sections 48a and 48b are fitted with a pipe forming a passage of the fluid.
  • 15 and 16 show another embodiment of a double tube heat exchanger according to the invention.
  • the double tube heat exchanger 10a of another embodiment is basically the same as the double tube heat exchanger 10 described above, the same configuration is given the same reference numeral, and the detailed configuration and Description is omitted.
  • the difference between the double tube heat exchanger 10a and the double tube heat exchanger 10 in another embodiment is that the plurality of ribs are not formed on the inner circumferential surface of the inner tube 40.
  • the double tube heat exchanger 10a according to another embodiment increases the heat transfer area by the spiral ribs 28 of the first passage 22, and increases the flow length of the fluid, thereby improving heat exchange performance.
  • the configuration of the inner tube 40 can be simplified to lower the production cost.
  • 17 to 19 show another embodiment of a double tube heat exchanger according to the invention.
  • the double tube heat exchanger (10b) of another embodiment is basically the same as the double tube heat exchanger (10, 10a) described above, the same configuration is given the same reference, Detailed configuration and description will be omitted.
  • Another embodiment of the double tube heat exchanger (10a) is a portion of each of the pair of rib removal section (30a, 30b) spaced from each of the first and second end portions (24, 26) of the outer tube (20).
  • a pair of expansion pipe parts 36a and 36b are formed by expansion pipe. Expansion of the expansion parts 36a and 36b can be performed by a known pipe expanding machine.
  • the expansion parts 36a and 36b and the large diameter part 32c are connected by each of a pair of taper parts 32f and 32g.
  • the pair of shaft portions 32a and 32b are formed by the shaft portion of the remaining portion of the pair of rib removing sections 30a and 30b adjacent to each of the first and second distal portions 24 and 26 of the outer tube 20. Formed. That is, the worker forms the expansion pipes 36a and 36b in a portion of the rib removal sections 30a and 30b, and then forms the shaft pipe portions 32a and 32b in the remaining portion.
  • the enlarged pipe parts 36a and 36b substantially become the large diameter part having the largest diameter in the outer pipe 20.
  • the large diameter part 32c becomes a medium diameter part which has a diameter between the expansion pipe parts 36a and 36b and the shaft pipe parts 32a and 32b.
  • the pair of through holes 34a and 34b are formed to communicate with the first passage 22 on the outer circumferential surface of each of the expansion pipes 36a and 36b for the flow of the fluid.
  • the ribs are not formed on the inner circumferential surface of the inner tube 40 in FIG. 17, this is merely illustrative, and a plurality of spiral ribs or a plurality of straight ribs may be formed on the inner circumferential surface of the inner tube 40.
  • the double tube heat exchanger 10b may increase the heat transfer area by the spiral ribs 28 of the first passage 22 and increase the flow length of the fluid, thereby improving heat exchange performance.
  • the cross-sectional area of the first passage 22 is widened between the inner circumferential surface of the expansion pipes 36a and 36b and the outer circumferential surface of the inner pipe 40 by the formation of the expansion pipe portions 36a and 36b. Therefore, the inlet pipe discharge of the fluid through the first and second connecting pipes (50, 52) connected to each of the through holes (34a, 34b) is smooth, thereby improving fluidity and improving heat exchange performance.
  • 20 to 22 illustrate a manufacturing apparatus of a spiral rib tube for extruding an outer tube in a double tube heat exchanger according to the present invention.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube according to the present invention extrudes a billet (Billet 2), for example, an aluminum alloy into a tube 90.
  • the tube 90 includes a passage 92 for conveying fluid and a plurality of spiral ribs 94 formed on the inner circumferential surface of the passage 92. This tube 90 is used to configure the outer tube or the inner tube in the double tube heat exchange type according to the present invention.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube includes a container 110 for supplying a billet 2 and a ram 120.
  • a chamber 112 is formed in the center of the container 110 to accommodate the billet 2.
  • the container 110 heats and maintains the billet 2 by the operation of a heater 114 for the flow of the billet 2.
  • the billet 2 is preheated by the operation of the heating device, and then charged into the chamber 112 of the container 110 by the operation of the charging device.
  • the ram 120 presses the billet 2 in the chamber 112 and discharges it out of the chamber 112.
  • Ram 120 is called a stem (Stem), it is composed of a hydraulic ram.
  • the ram 120 pushes the billet 2 by a forward extrusion method, but the ram 120 pushes the billet 2 by an inverted extrusion method. Can be.
  • the ram 120 is controlled by the operation of the hydraulic controller 122.
  • the hydraulic controller 122 is a hydraulic pump 122b for pumping and supplying a working fluid from a reservoir 122a, and a solenoid valve 122c for controlling the flow of the working fluid supplied from the hydraulic pump 122b. And the like.
  • the ram 120 extrudes the billet 2 by the hydraulic pressure of the working fluid.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube according to the present invention includes a die unit 130 for extruding the billet 2 from the container 110 into the tube 90. Equipped.
  • the die unit 130 is composed of a casing 140, a die 150, and a mandrel 160.
  • a bore 144 having a stage 142 is formed in the center of the casing 140.
  • the die 150 is provided at the center of the bore 144 so as to be supported by the end 142.
  • Holes 152 for extrusion of the tube 90 are formed in the center of the die 150.
  • the mandrel 160 is provided at the center of the hole 152 to be concentric with the hole 152.
  • a gap 154 for extruding the tube 90 is maintained between the inner circumferential surface of the hole 152 and the outer circumferential surface of the mandrel 160.
  • a plurality of spiral grooves (Spiral / Helical grooves) 162 are formed along the circumferential direction of the mandrel 160 as grooves for forming the spiral ribs 94.
  • the mandrel 160 is formed in a conical shape in which the cross-sectional area becomes wider from the upstream to the downstream in order to reduce the flow resistance of the billet 2.
  • the inner circumferential surface of the hole 152 and the front outer circumferential surface of the mandrel 160 are connected by a plurality of ribs 164.
  • the ribs 164 are arranged at equal intervals along the radial direction.
  • a platen 170 is provided to support the casing 140. Bore 172 is formed in the center of the platen 170 for the transfer of the tube (90).
  • the die unit 130 is fixedly installed between the container 110 and the platen 170 by the casing 140 being supported by the platen 170.
  • the spiral rib tube manufacturing apparatus 100 includes a puller 180 that pulls the tip of the tube 90.
  • the puller 180 is composed of a carriage 182, a linear actuator 184, a clamping unit 186, and a rotary actuator 188.
  • the carriage 182 is disposed so as to be able to linearly move in front of the die unit 130.
  • the linear actuator 184 provides a driving force for linearly moving the carriage 182.
  • the linear actuator 184 to the linear transfer of the carriage 182 may be configured in various forms and structures.
  • the linear actuator 184 is a servo motor 184a which provides a driving force, a lead screw 184b which rotates according to the driving force of the servomotor 184a, and a screw movement along the lead screw 184b. It consists of a nut block (184c) which is fastened so that the carriage 182 is fixed, and a linear guide 184d for guiding the linear movement of the carriage 182.
  • the lead screw 184b may be composed of a ball screw
  • the nut block 184c may be composed of a ball nut block.
  • the guide rail may be configured as a guide bar instead of the monorail type.
  • the linear actuator 184 may be configured of belt driven linear actuators in which the carriage is linearly moved by a timing belt.
  • the linear actuator 184 may be configured to linearly move the carriage by an air cylinder or a hydraulic cylinder as a drive source.
  • the linear actuator 184 may include a servo motor, a rack and pinion, a carriage and a linear guide, or may be configured to linearly move the carriage 182 by a chain transmission device or a belt transmission device.
  • the clamping unit 186 is disposed at the rear of the carriage 182 so as to clamp the tip of the tube 90 extruded from the die unit 130.
  • the clamping unit 186 consists of a pair of jaws 186b which clamp the tube 90 by actuating the actuator 186a and the actuator 186a.
  • Rotary actuator 188 is connected with the clamping unit 186 to rotate the clamping unit 186 in the rotational direction of the spiral ribs 94. And one side of the carriage 182.
  • Rotary actuator 188 may be composed of an electric motor or a hydraulic motor.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube includes a roller conveyor 190 for transferring a tube 90 extruded from the die unit 130.
  • the roller conveyor 190 is composed of a frame 192 and a plurality of rollers 194 mounted to rotate on the frame 192.
  • the rollers 194 convey the tube 90 by rolling motion.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube includes a sizing die unit 200 provided for sizing of the tube 90 between the die unit 130 and the puller 180.
  • the sizing die unit 200 is comprised from the casing 210 and the sizing dice 220.
  • a bore 222 having a stage 212 is formed in the center of the casing 210.
  • the sizing die 220 is provided at the center of the bore 222 so as to be supported by the end 212.
  • a hole 222 for sizing the tube 90 is formed in the center of the die 220.
  • the billet 2 accommodated in the chamber 112 of the container 110 retains fluidity by heating the container 110. At this time, the billet 2 is heated to a temperature of 50 to 70% of the melting point. Therefore, the billet 2 is in a semi-solid state to have fluidity.
  • the ram 120 presses the billet 2 accommodated in the chamber 112 of the container 110 to 35 to 700 MPa and pushes it out of the chamber 112.
  • the billet 2 having fluidity flows into the hole 152 of the die 150, and then passes through a gap 154 formed between the inner circumferential surface of the hole 152 and the outer circumferential surface of the mandrel 160. Extruded out of hole 152.
  • the billet 2 also flows along the spiral grooves 162 of the mandrel 160 to form a plurality of spiral ribs 94 on the inner circumferential surface of the passage 12.
  • the jaws 186b of the clamping unit 186 clamp the tip of the tube 90 exiting the hole 152 by the operation of the actuator 186a.
  • the rotary actuator 188 is driven to rotate the tube 90 which is clamped together with the clamping unit 186. If the tube 90 is extruded depending only on the extrusion force of the ram 120, the spiral ribs 94 may not be extruded smoothly.
  • the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube rotates the tube 90 and simultaneously moves the carriage 182 in a direction away from the die 150 by the operation of the linear actuator 184.
  • Rotating conveyance of 90 allows spiral ribs 94 to be formed smoothly and accurately on the inner circumferential surface of passageway 92.
  • the rollers 194 support the tube 90, which is conveyed by rolling motion, to prevent bending of the tube 90 and to smoothly guide the conveyance.
  • the tube 90 is pulled from the die unit 130 by the operation of the puller 180 to pass through the hole 222 of the sizing die 220, the outer circumferential surface of the tube 90 is shafted (Swaging) Sized. Finally, the sized tube 90 is cut into required lengths by a known cutting machine, and after removing a part of the rib, the tube 90 is expanded or made into an outer tube or an inner tube.
  • 23 to 27 show another embodiment of the apparatus for manufacturing a spiral rib tube according to the present invention.
  • the apparatus 200 for manufacturing a spiral rib tube according to another embodiment has the same basic configuration as the apparatus 100 for manufacturing a spiral rib tube described above. Therefore, the same code
  • the manufacturing apparatus 200 of the spiral rib pipe of another embodiment which concerns on this invention is provided with the mandrel 160 provided in the hole 152 of the die 150.
  • the mandrel 160 As shown in FIG.
  • a groove for forming the spiral ribs 94 a plurality of straight grooves 166 are formed along the length of the outer surface of the mandrel 160.
  • the apparatus 200 for manufacturing a spiral rib tube further includes a cooling apparatus 230 for cooling the tube 90 extruded from the die 150. do.
  • the injection mechanism 232 of the cooling device 230 is disposed between the die 150 and the puller 180 to inject the coolant supplied from the refrigerant source to the tube 90.
  • the inner tube 232a of the injection mechanism 232 includes a passage 232b through which the tube 90 passes, and a plurality of nozzle holes 232c formed in the inner circumferential surface so as to communicate with the passage 232b.
  • the outer tube 232d is mounted to form the coolant passage 232e on the outer side of the inner tube 232a. Coolant passage 232e is connected to the coolant source.
  • the coolant source controls the flow of the coolant supplied from the reservoir 234 for storing the coolant, the pump 236 for supplying the coolant from the reservoir 234, and the coolant supplied from the pump 236 when the coolant is used as the coolant.
  • the solenoid valve 238 may be configured to.
  • the coolant is supplied to the coolant passage 232e via the solenoid valve 238, and then injected into the passage 232b through the nozzle hole 232c to cool the pipe 90 passing through the passage 232b.
  • the coolant source may include an air compressor for generating compressed air and storing the compressed air in the reservoir, and a solenoid valve for controlling the flow of compressed air supplied from the reservoir.
  • the injection mechanism 232 may be comprised of a plurality of nozzles disposed along the circumferential direction around the tube 90.
  • the cooling device 230 may be applied to the manufacturing device 100 of the spiral rib tube.
  • the apparatus 200 for manufacturing a spiral rib tube includes a hydraulic controller 122, a linear actuator 184, a clamping unit 186, a rotary actuator 188 and a cooling device ( And a controller 240 to control the operation of the controller 230.
  • the controller 240 controls the operation of the hydraulic pump 122b and the solenoid valve 122c to operate the ram 120.
  • the controller 240 controls the driving of the servomotor 184a, the actuator 186a and the rotary actuator 184 to form the spiral ribs 94 on the inner circumferential surface of the pipe 90 to be extruded.
  • the controller 240 controls the operation of the pump 236 and the solenoid valve 238 to cool the pipe 90 by spraying the coolant.
  • the billet 2 having fluidity flows into the hole 152 of the die 150, and then the inner peripheral surface of the hole 152. Extruded out of the hole 152 through a gap 154 formed between the outer peripheral surface of the mandrel 160.
  • the billet 2 forms a plurality of straight ribs 94 on the inner circumferential surface of the bore 14 while flowing along the straight grooves 162 of the mandrel 160.
  • the tube 90 extruded from the hole 152 of the die 150 is operated by the rotary actuator 188 in the state of being clamped by the clamping unit 186, and the arrow " B " Is rotated as shown.
  • the tube 90 is linearly conveyed by the operation of the linear actuator 184 as shown by arrows "A" in FIGS. 23 and 24.
  • the tube 90 is cooled by the coolant injected through the nozzle holes 232c while passing through the passage 232b of the injection mechanism 232.
  • the tube 90 is subjected to a torsional force by rotation and linear transfer, whereby the straight ribs 16 are flexibly deformed and smoothly and accurately formed into the spiral ribs 94.
  • the tube 90 is cooled by the chiller 240 and then sized to the correct dimensions as it passes through the hole 222 of the sizing die 220.

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Abstract

본 발명은 나선형 리브가 형성되어 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기를 개시한다. 또한, 본 발명은 이중관식 열교환기의 제조에 사용되는 나선형 리브관을 압출하기 위한 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 이중관식 열교환기는 외측관과 내측관으로 구성되어 있다. 외측관은 제1 통로, 제1 통로의 내주면에 형성되어 있는 복수의 나선형 리브와, 제1 및 제2 말단부 각각에 나선형 리브의 제거에 의하여 형성되어 있는 리브제거구간과, 제1 및 제2 말단부 각각에 이웃하는 리브제거구간의 일부분의 축관에 의하여 형성되어 있는 축관부를 구비한다. 내측관은 제2 통로를 구비하며, 외측관 밖으로 돌출되도록 외측관 속에 삽입되어 있다. 축관부의 내주면과 내측관의 외주면은 브레이징에 의하여 접합되어 있다. 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치는 다이스, 그루브가 형성되어 있는 맨드릴, 클램핑 유닛, 풀러를 구비한다. 다이스로부터 압출되어 나오는 관의 선단은 클램핑 유닛에 의하여 클램핑된다. 풀러는 클램핑 유닛을 직선이송시킴과 동시에 회전시켜 관의 내주면에 나선형 리브를 압출한다.

Description

나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기 및 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치
본 발명은 외측관의 내주면에 나선형 리브(Spiral/Helical rib)가 형성되어 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이중관식 열교환기의 제조에 사용되는 나선형 리브관을 압출하기 위한 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
열교환기는 온도가 높은 유체로부터 전열벽(Heat transfer wall)을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치로 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등에 사용되고 있다. 열교환기에는 다관식(Multi-tube), 이중관식(Double pipe), 핀관식(Fin tube type), 코일관식(Coil tube type), 소용돌이형(Spiral type), 평판형(Plate type) 등 다양한 형태가 있다. 이중관식 열교환기는 내측관(Inner pipe)이 외측관(Outer pipe) 속에 동심을 이루도록 삽입되어 구성된다. 열교환을 위한 유체가 외측관과 내측관 사이의 통로(Passage)와 내측관 각각에 공급된다.
발명의 명칭이 "이중관식 열교환기"인 미국특허 제5,740,857호에는 폐유체 전달관(Waste liquid transmission pipe)이 저장관(Reservoir pipe) 속에 동심원으로 삽입되어 있는 기술이 개시되어 있다. 커플링(Coupling)이 전달관과 저장관의 양쪽 말단부 각각에 결합되어 있다. 또한, 미국특허 제6,098,704호에는 외측관과 내측관이 일체형으로 구성된 이중관식 열교환기가 개시되어 있다. 내측관은 외측관보다 길게 형성되어 있고, 내측관의 말단부는 외측관 밖으로 돌출되어 있다. 헤더(Header)가 외측관의 말단부와 이웃하는 외측관과 내측관의 외주면에 결합되어 있다. 연결관(Connecting pipe)이 외측관과 내측관 사이의 통로와 연통되도록 헤더에 결합되어 있다.
한국 공개특허 제10-2010-0111610호 "이중관 및 이를 구비한 열교환기"에는 복수의 리브들이 내측관과 외측관 각각의 내주면에 길이 방향을 따라 직선형으로 형성되어 있는 리브관(Rib pipe)의 구성이 개시되어 있다. 외측관의 리브들은 내측관의 외주면에 접촉되어 있다. 리브들은 외측관과 내측관 사이의 열전도성을 향상시키게 된다. 한국 공개특허 제10-2009-0029890호 "이중관형 내부 열교환기"에는 외측관이 나선부를 구비하는 주름관(Corrugated pipe)으로 구성되어 있는 것이 개시되어 있다. 나선부는 내측관과 외측관 사이에 유로를 형성하게 된다.
미국특허 제5,740,857호와 미국특허 제6,098,704호의 이중관식 열교환기는 외측관과 내측관의 양단에 별도의 커플링 또는 헤더를 결합해야 하므로, 구조와 제조공정이 복잡해져 생산비가 상승되고, 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 헤더는 브레이징(Brazing)에 의하여 접합해야 하나, 내측관과 헤더 사이에 접합 불량이 발생되는 문제가 있다.
한국 공개특허 제10-2010-0111610호에 개시된 이중관식 열교환기는 직선형의 리브를 구비하고 있어서 나선형 리브를 구비한 이중관식 열교환기에 비하여 열전달 효과가 떨어진다. 또한, 한국 공개특허 제10-2009-0029890호에 개시된 이중관식 열교환기는 나선형 주름이 형성된 외측관을 사용하나, 외측관의 일부에만 나선형 주름을 형성하기가 기술적으로 어려워 대량 생산에 적합하지 않다. 또한, 내부관과 밀착되는 나선형 주름에 의해서 유체 통로가 형성되므로, 나선형 주름의 절반만이 통로로 이용되어 통로의 면적이 상대적으로 적어서 열전달 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
시장에서는 열전달 효과가 우수하고 제조가 용이한 나선형 리브를 구비한 이중관식 열교환기에 대한 요구가 여전히 있다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 이중관식 열교환기 및 그 제조에 따른 여러 가지 문제점들을 해결하고 시장의 요구를 충족시키기 위한 것이다.
본 발명의 목적은, 구조와 제조공정이 단순해져 생산비를 절감할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 외측관의 축관과 블레이징에 의하여 접합 불량을 방지할 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 압출에 의하여 외측관의 내주면에 나선형 리브가 형성되어 전열면적이 증가되고, 유체의 유동길이가 증가되어 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 유체의 도입과 배출을 위하여 연결관이 접속되는 외측관의 외주면이 확관(Pipe expanding)되어 유체의 유동성을 향상시킬 수 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 금속을 소재로 이중관식 열교환기에 사용되는 관의 내주면에 나선형 리브를 연속적으로 압출할 수 있는 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 나선형 리브를 정확하고 원활하게 압출하여 생산성을 향상시킬 수 있는 나선형 리브관의 제조 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 구성이 단순하여 생산비를 절감할 수 있는 나선형 리브관의 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기는, 유체의 흐름을 위한 제1 통로와, 제1 통로의 내주면에 형성되어 있는 복수의 나선형 리브들과, 제1 말단부와 제2 말단부 각각에 복수의 나선형 리브들의 제거에 의하여 형성되어 있는 한 쌍의 리브제거구간들과, 제1 말단부와 제2 말단부 각각에 이웃하는 한 쌍의 리브제거구간들의 일부분의 축관에 의하여 형성되어 있는 한 쌍의 축관부들과, 한 쌍의 축관부들과 이웃하는 외주면에 제1 통로와 연통되도록 형성되어 있는 한 쌍의 관통구멍들을 구비하는 외측관과; 외측관 밖으로 제1 말단부와 제2 말단부가 돌출되도록 외측관 속에 삽입되어 있고, 유체의 흐름을 위한 제2 통로를 구비하는 내측관을 포함한다. 또한, 축관부들의 내주면과 내측관의 외주면은 브레이징에 의하여 접합되어 있다. 복수의 리브들이 제2 통로의 내주면에 형성되어 있고, 복수의 리브들은 나선형 리브로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 나선형 리브관의 제조 방법은, 빌릿을 관으로 압출하기 위한 구멍이 형성되어 있는 다이스와, 관의 압출을 위하여 구멍에 구멍의 내주면과 간격을 두고 설치되어 있으며 외주면에 적어도 하나 이상의 그루브가 길이 방향을 따라 형성되어 있는 맨드릴을 준비하는 단계와; 다이스와 맨드릴 사이로 가열되어 있는 빌릿을 밀어내어 관을 압출하는 단계와; 다이스로부터 압출되어 나오는 관을 회전시켜 관의 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 형성하는 단계와; 관을 사이징 다이에 통과시켜 사이징하는 단계를 포함한다. 또한, 사이징하는 단계 이후에 관을 절단하고, 관의 양단부 각각에 나선형 리브의 제거에 의하여 한 쌍의 리브제거구간들을 형성한다. 관의 양단부 각각으로부터 간격을 두고 한 쌍의 리브제거구간들 각각의 일부분의 확관에 의하여 한 쌍의 확관부들을 형성하고, 관의 양단부 각각에 이웃하는 한 쌍의 리브제거구간들의 나머지 부분의 축관에 의하여 한 쌍의 축관부들을 형성한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명의 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기의 제조에 사용되는 나선형 리브관을 제조하기 위한 제조 장치가 제공된다. 본 발명의 또 다른 측면에 따른 나선형 리브관의 제조 장치는, 빌릿을 관으로 압출하기 위한 구멍이 형성되어 있는 다이스와; 관의 압출을 위하여 구멍에 구멍의 내주면과 간격을 두고 설치되어 있으며, 외주면에 적어도 하나 이상의 그루브가 길이 방향을 따라 형성되어 있는 맨드릴과; 다이스의 전방에 직선이송할 수 있도록 설치되어 있고, 다이스로부터 압출되어 나오는 관의 선단을 클램핑하는 클램핑 유닛과, 클램핑 유닛을 회전시킬 수 있도록 클램핑 유닛과 연결되어 있는 로터리 액추에이터를 구비하는 풀러를 포함한다. 또한, 제조 장치는 관의 선단이 클램핑 유닛에 클램핑되어 있는 상태에서 다이스로부터 멀어지는 방향으로 클램핑 유닛을 직선이송시킴과 동시에 로터리 액추에이터의 구동에 의하여 회전시켜 관의 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 압출하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 이중관식 열교환기는 외측관의 축관에 의하여 외측관과 내측관을 간단한 구조로 블레이징할 수 있으므로, 제조공정이 단순해져 생산비를 크게 절감할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 축관부의 내주면과 내측관의 외주면이 브레이징에 의하여 기밀이 유지되도록 접합되므로, 접합 불량이 방지되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 압출에 의하여 외측관의 내주면에 나선형 리브가 형성되어 전열면적이 증가되고, 유체의 유동길이가 증가되어 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다. 또한, 유체의 도입과 배출을 위하여 연결관이 접속되는 부분이 확관되어 직경이 증가되므로, 유체의 흐름이 원활해져 열교환 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 방법 및 장치는, 다이스의 구멍에 나선형 리브를 압출할 수 있는 나선형 또는 직선형 그루브를 구비하는 맨드릴을 설치하고, 다이스를 통과하는 관을 당기면서 회전시켜 나선형 리브관을 연속적으로 제조할 수 있다. 또한, 관의 회전이송에 의하여 나선형 리브를 정확하고 원활하게 압출하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 구성이 단순하여 생산비를 절감할 수 있는 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관을 절제하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관과 내측관을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 보이는 외측관을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관의 나선형 리브들을 제거한 상태를 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관의 축관을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관, 내측관과 제1 및 제2 연결관이 가조립되어 있는 상태를 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기가 절곡되어 있는 구성의 일례를 나타낸 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관에 널링을 형성하는 상태를 설명하기 위하여 나타낸 정면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 널링의 압연을 설명하기 위하여 부분적으로 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관에 그루브가 형성되어 있는 구성을 나타낸 정면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 내측관의 나선형 리브가 제거되어 있는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 16은 도 15의 ⅩⅥ-ⅩⅥ선 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 다른 실시예의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 18은 도 17에 보이는 외측관의 확관을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 19는 도 17에 보이는 외측관의 축관을 설명하기 위하여 나타낸 단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치의 구성을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 21은 도 20에 보이는 다이스 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 22는 도 20에 보이는 다이스 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 23은 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치의 다른 실시예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 24는 도 23에 보이는 다이스 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 25는 도 23에 보이는 다이스 유닛을 나타낸 정면도이다.
도 26은 도 23에 보이는 냉각장치를 나타낸 단면도이다.
도 27은 본 발명에 따른 다른 실시예의 제조 장치의 제어를 설명하기 위하여 나타낸 블록도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 외측관(20)을 구비한다. 외측관(20)은 유체의 흐름을 위한 제1 통로(22), 제1 말단부(24)와 제2 말단부(26)를 갖는 중공관(Hollow pipe)으로 구성되어 있다. 외측관(20)은 열전도성이 우수한 금속소재, 예를 들어 알루미늄합금, 동합금의 압출(Extrusion)에 의하여 선형으로 제조된다.
복수의 나선형 리브(28)들이 외측관(20)의 내주면에 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 나선형 리브(28)들은 그 나선 방향이 반시계 방향으로 형성되는 왼나선으로 이루어져 있다. 외측관(20)의 제1 및 제2 말단부(24, 26)에 배치되어 있는 나선형 리브(28)들이 제거되어 있는 한 쌍의 리브제거구간(30a, 30b)들이 형성되어 있다. 즉, 리브제거구간(30a, 30b)들은 외측관(20)의 양쪽 말단으로부터 나선형 리브(28)들을 일정한 길이로 제거하여 형성한다. 리브제거구간(30a, 30b)들의 일부분은 축관에 의하여 지름이 감소되어 있는 한 쌍의 축관부(Swaged portion: 32a, 32b)들로 형성된다. 한 쌍의 축관부(32a, 32b)들은 지름의 감소에 의하여 소경부로 된다.
대경부(32c)가 축관부(32a, 32b)들 사이에 배치되어 있다. 축관부(32a, 32b)들과 대경부(32c)는 한 쌍의 테이퍼부(32d, 32e)들 각각에 의하여 연결되어 있다. 한 쌍의 관통구멍(34a, 34b)들이 제1 통로(22)와 연통되도록 축관부(32a, 32b)들과 이웃하는 외측관(20)의 외주면에 형성되어 있다. 관통구멍(34a, 34b)들은 리브제거구간(30a, 30b)들이 형성되어 있는 부분에 배치되도록 외측관(20)의 외주면에 형성되어 있다. 도 1과 도 4에 관통구멍(34a, 34b)들은 서로 반대 방향으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 관통구멍(34a, 34b)들은 같은 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 외측관(20) 속에 삽입되어 있는 내측관(40)을 구비한다. 내측관(40)은 유체의 흐름을 위한 제2 통로(42), 제1 말단부(44)와 제2 말단부(46)를 갖는 중공관으로 구성되어 있으며, 금속소재의 압출에 의하여 선형으로 제조된다. 내측관(40)의 길이는 외측관(20)의 길이보다 길게 형성되어 있다. 내측관(40)의 제1 및 제2 말단부(44, 46)는 외측관(20) 밖으로 돌출되어 있다. 내측관(40)의 외주면은 나선형 리브(28)들과 축관부(32a, 32b)들의 내주면에 접촉되어 있다. 축관부(32a, 32b)들의 내주면은 내측관(40)의 외주면에 브레이징되어 기밀이 유지되도록 접합된다.
내측관(40)은 제2 통로(42)의 내주면에 형성되어 있는 복수의 리브들로 복수의 나선형 리브(48)들을 구비한다. 복수의 나선형 리브(48)들은 내측관(40)의 내주면에 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 나선형 리브(48)들은 그 나선 방향이 시계 방향으로 형성되는 오른나선으로 이루어져 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 통로(22)의 나선형 리브(28)들과 제2 통로(42)의 나선형 리브(48)들은 그 나선 방향이 동일한 방향으로 형성될 수도 있다. 또한, 복수의 리브들은 내측관(40)의 내주면에 길이 방향을 따라 형성되어 있는 복수의 직선형 리브들로 구성될 수 있다.
제1 연결관(50)과 제2 연결관(52)이 관통구멍(34a, 34b)들 각각에 제1 통로(22)와 연통되도록 접속되어 있다. 제1 연결관(50)은 유체의 도입을 위한 유입관으로 되고, 제2 연결관(52)은 유체의 배출을 위한 배출관으로 될 수 있다. 열매체(Heating media)는 누설에 의한 위험을 방지하기 위하여 내측관(40)의 제2 통로(42)에 공급되는 것이 일반적이다. 냉각수(Cooling water) 등의 냉각매체(Cooling media)는 외측관(20)과 내측관(40) 사이의 제1 통로(22)에 공급된다. 열매체와 냉각매체는 내측관(40)을 사이에 두고 열교환을 한다. 제1 통로(22)의 나선형 리브(28)들과 제2 통로(42)의 나선형 리브(48)들에 의하여 전열면적이 증가되고, 유체의 유동길이가 증가되어 열교환 성능이 향상된다. 또한, 나선형 리브(28, 48)들에 의하여 유체가 난류를 형성하면서 열교환 성능이 향상된다.
한편, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 잘 알려져 있는 바와 같이, 냉동시스템(Refrigeration system)에서 열교환을 수행하게 된다. 냉동시스템은 증발기(Evaporator), 압축기(Compressor), 응축기(Condenser)와 팽창밸브(Expansion valve)를 구비한다. 압축기의 작동에 의하여 고온고압의 냉매가 응축기에 보내진다. 응축기는 고온고압의 냉매를 응축하여 액화시킨 후, 제1 연결관(50)을 통하여 제1 통로(22)에 보낸다. 고온고압의 액체냉매는 제1 통로(22)를 따라 흘러 제2 연결관(52)을 통하여 팽창밸브로 보내진다. 고온고압의 액체냉매는 팽창밸브에서 팽창되어 증발기로 보내진다. 증발기에서는 냉매가 증발하면서 열을 흡수하여 저온저압의 냉매증기로 된다. 저온저압의 냉매증기는 제2 통로(42)로 보내져 제2 통로(42)를 따라 흐르게 된다. 제1 통로(22)에 흐르는 고온고압의 냉매와 제2 통로(42)를 흐르는 저온저압의 냉매증기 사이에 열교환이 이루어진다. 저온저압의 냉매증기는 과포화 상태의 냉매로 되어 다시 압축기로 보내져서 순환된다. 저온저압의 냉매증기는 제1 연결관(50)으로부터 제2 연결관(52)을 향하여 흐른다. 고온고압의 냉매가 제2 말단부(44)로부터 제1 말단부(42)를 향하여 흐르게 되면, 저온저압의 냉매증기와 고온고압의 냉매가 동일한 나선 방향의 흐름을 가지면서 원활한 흐름을 유지하게 된다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에 대한 제조 방법을 설명한다.
도 5와 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 외측관(20)과 내측관(40)은 압출에 의하여 성형하여 준비한다. 복수의 나선형 리브(28, 48)들이 압출에 의하여 외측관(20)과 내측관(40) 각각의 내주면에 길이 방향을 따라 형성되어 있다. 도 5에 나선형 리브(28, 48)들은 네 개가 등간격으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 나선형 리브(28, 48)들의 개수 및 위치는 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 바람직하기로, 나선형 리브(28, 48)들은 여덟 개가 외측관(20)과 내측관(40) 각각의 내주면에 등간격으로 형성된다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 외측관(20)의 제1 및 제2 말단부(24, 26)와 이웃하는 외측관(20)의 내주면에서 나선형 리브(28)들의 일부를 제거하여 한 쌍의 리브제거구간(30a, 30b)들을 형성한다. 나선형 리브(28)들은 제1 및 제2 말단부(24, 26)로부터 제1 통로(22)의 중앙을 향하여 일정 길이를 절단하여 제거한다. 나선형 리브(28)들은 공지의 선반(Lathe)의 절삭가공에 의하여 간단하게 제거할 수 있다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 나선형 리브(28)들의 제거에 의하여 리브제거구간(30a, 30b)들을 형성한 후, 리브제거구간(30a, 30b)들이 형성되어 있는 제1 및 제2 말단부(24, 26)와 이웃하는 외측관(20)의 외주면을 축관하여 한 쌍의 축관부(32a, 32b)들을 형성한다. 외측관(20)의 축관은 공지의 축관기(Swaging machine)에 의하여 실시할 수 있다. 외측관(20)의 축관이 완료된 후, 축관부(32a, 32b)들 각각에 이웃하는 외측관(20)의 외주면에 한 쌍의 관통구멍(34a, 34b)들을 제1 통로(22)와 연통되도록 형성한다. 도 1, 도 4와 도 8에 관통구멍(34a, 34b)들은 리브제거구간(30a, 30b)들에 형성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 관통구멍(34a, 34b)들은 나선형 리브(28)들이 형성되어 있는 외측관(20)의 외주면에 나선형 리브(28)들을 회피하도록 형성될 수도 있다. 관통구멍(34a, 34b)들은 잘 알려져 있는 바와 같이 프레스의 펀칭(Punching), 피어싱머신(Piercing machine), 드릴링머신(Drilling machine)의 구멍뚫기에 의하여 실시할 수 있다.
도 1과 도 9를 참조하면, 외측관(20)의 제1 통로(22)에 내측관(40)을 삽입하여 가조립한다. 내측관(40)의 제1 및 제2 말단부(44, 46)는 외측관(20) 밖으로 돌출되도록 외측관(20) 속에 삽입되어 있다. 내측관(40)의 외주면은 나선형 리브(28)들의 내주면에 지지되어 있다. 이때, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 축관부(32a, 32b)들의 내주면과 내측관(40)의 외주면 사이에 브레이징을 위하여 브레이징 용가재(Brazing filler metal: 60)를 충전한다.
또한, 외측관(20)의 관통구멍(34a, 34b)들에 제1 및 제2 연결관(50, 52)을 삽입하여 가조립한다. 관통구멍(34a, 34b)들의 내주면과 제1 및 제2 연결관(50, 52)의 외주면 사이에 브레이징을 위하여 브레이징 용가재(62)를 각각 충전한다. 몇몇 실시예에 있어서, 제1 및 제2 연결관(50, 52)은 유체의 유입관과 배출관으로 대체될 수 있다. 이 경우, 유입관과 배출관은 관통구멍(34a, 34b)들에 별도의 공정을 통하여 결합할 수 있다.
다음으로, 외측관(20), 내측관(40), 제1 연결관(50)과 제2 연결관(52)의 가조립이 완료되면, 이 가조립품을 공지의 브레이징 로(Brazing furnace)에 투입하여 브레이징을 실시한다. 브레이징은 가조립품을 컨베이어(Conveyor)에 의하여 브레이징 로 안에서 운반하면서 실시할 수 있다. 브레이징이 완료되면, 브레이징 로에서 가조립품을 꺼내서 냉각한다.
마지막으로, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등의 구성을 위하여 일정 형태로 절곡(Bending)할 수 있다. 이중관식 열교환기(10)의 절곡은 공지의 절곡기(Bending machine)에 의하여 실시할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 나선형 리브(28)들의 일부를 제거한 후 축관하여 내측관(40)과 브레이징하여 제조함으로써, 구조가 단순해지고, 제조공정이 간단해져 생산비를 절감할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 축관부(32a, 32b)의 내주면이 내측관(40)의 외주면에 브레이징되어 접합이 양호하게 유지되므로, 접합 불량이 방지되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 내측관(40)의 외주면에 표면적의 증가를 위하여 형성되어 있는 널링(Knurling: 70)을 추가로 구비한다. 널링(70)은 외측관(20) 속에 내측관(40)을 삽입하기 전에 리브(28)들과 접촉할 수 있도록 내측관(40)의 외주면에 형성한다. 도 11에 널링(70)은 다이아몬드 널링으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 널링(70)은 직선 널링으로 형성될 수도 있다. 널링(70)은 선반에서 널링툴(Knurling tool: 72)을 사용하여 전조(Form rolling)나 선삭(Lathe turning)에 의하여 형성할 수 있다. 바람직하기로, 널링(70)은 전조에 의하여 형성한다.
도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)에서 널링(70)은 압연기에 의하여 평탄하게 압연(Rolling)되어 있다. 널링(70)은 복수의 산(70a)들과 복수의 골(70b)들을 구비한다. 산(70a)들은 압연에 의하여 평탄하게 변형된다. 변형되어 있는 산(70a)들의 계면에 의하여 내측관(40)의 표면적이 증가된다. 내측관(40)의 표면적이 증가되면, 열전도 면적이 넓어진다. 특히, 널링(70)이 전조에 의하여 형성되어 있는 경우, 널링(70)이 평탄하게 압연되는 것에 의하여 내측관(40)의 두께 변화가 최소화되어 강성을 유지시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 복수의 리브(28)와 접촉되는 내측관(40)의 외주면에 표면적의 증가를 위하여 그루브(Groove: 80)가 추가로 형성되어 있다. 그루브(80)는 외측관(20) 속에 내측관(40)을 삽입하기 전에 리브(28)들과 접촉할 수 있도록 내측관(40)의 외주면에 형성한다. 그루브(80)의 가공은 선반의 선삭에 의하여 형성할 수 있다. 도 13에 그루브(80)는 내측관(40)의 외주면에 나선형으로 형성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 그루브(80)는 내측관(40)의 축 방향 또는 반경 방향을 따라 직선형으로 형성되거나 세레이션(Serration)으로 형성될 수 있다. 그루브(80)의 형성에 의하여 내측관(40)의 열전도 면적이 넓어진다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기(10)는 내측관(40)의 제1 및 제2 말단부(44, 46)에 배치되어 있는 나선형 리브(48)들이 제거되어 있는 한 쌍의 리브제거구간(48a, 48b)들이 형성되어 있다. 즉, 리브제거구간(48a, 48b)들은 내측관(40)의 양쪽 말단으로부터 나선형 리브(48)들을 일정한 길이로 제거하여 형성한다. 리브제거구간(48a, 48b)들에는 유체의 통로를 형성하는 관이 끼워져 접속된다.
도 15와 도 16에 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 15와 도 16을 참조하면, 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10a)는 앞에서 설명한 이중관식 열교환기(10)와 기본적으로 동일하게 구성되어 있으므로, 동일한 구성은 동일한 부호를 부여하고, 자세한 구성 및 설명은 생략한다. 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10a)와 이중관식 열교환기(10)의 차이점은 내측관(40)의 내주면에 복수의 리브들이 형성되지 않은 관으로 구성되는 것에 있다. 이와 같이 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10a)는 제1 통로(22)의 나선형 리브(28)들에 의하여 전열면적이 증가되고, 유체의 유동길이가 증가되어 열교환 성능이 향상된다. 또한, 내측관(40)의 구성이 단순해져 생산비를 낮출 수 있다.
도 17 내지 도 19에 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 17 내지 도 18을 참조하면, 또 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10b)는 앞에서 설명한 이중관식 열교환기(10, 10a)와 기본적으로 동일하게 구성되어 있으므로, 동일한 구성은 동일한 부호를 부여하고, 자세한 구성 및 설명은 생략한다.
또 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10a)는 외측관(20)의 제1 및 제2 말단부(24, 26) 각각으로부터 간격을 두고 한 쌍의 리브제거구간(30a, 30b)들 각각의 일부분의 확관에 의하여 한 쌍의 확관부(36a, 36b)들이 형성되어 있다. 확관부(36a, 36b)의 확관은 공지의 확관기(Pipe expanding machine)에 의하여 실시할 수 있다. 확관부(36a, 36b)들과 대경부(32c)는 한 쌍의 테이퍼부(32f, 32g)들 각각에 의하여 연결되어 있다.
한 쌍의 축관부(32a, 32b)들은 외측관(20)의 제1 및 제2 말단부(24, 26) 각각에 이웃하는 한 쌍의 리브제거구간(30a, 30b)들의 나머지 부분의 축관에 의하여 형성되어 있다. 즉, 작업자는 리부제거구간(30a, 30b)들의 일부분에 확관부(36a, 36b)들을 형성한 후, 그 나머지 부분에 축관부(32a, 32b)들을 형성한다. 확관부(36a, 36b)들은 실질적으로 외측관(20)에서 직경이 가장 큰 대경부로 된다. 대경부(32c)는 확관부(36a, 36b)들과 축관부(32a, 32b)들 사이의 직경을 갖는 중경부로 된다. 한 쌍의 관통구멍(34a, 34b)들이 유체의 흐름을 위하여 확관부(36a, 36b)들 각각의 외주면에 제1 통로(22)와 연통되도록 형성되어 있다. 도 17에 내측관(40)의 내주면에 리브들이 형성되어 있지 않은 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 내측관(40)의 내주면에는 복수의 나선형 리브들이나 복수의 직선형 리브들이 형성될 수 있다.
이와 같이 또 다른 실시예의 이중관식 열교환기(10b)는 제1 통로(22)의 나선형 리브(28)들에 의하여 전열면적이 증가되고, 유체의 유동길이가 증가되어 열교환 성능이 향상된다. 또한, 확관부(36a, 36b)의 형성에 의하여 확관부(36a, 36b)의 내주면과 내측관(40)의 외주면 사이에서 제1 통로(22)의 단면적이 넓어지게 된다. 따라서 관통구멍(34a, 34b)들 각각에 접속되어 있는 제1 및 제2 연결관(50, 52)을 통한 유체의 유입관 배출이 원활해져 유동성이 향상되고, 열교환 성능이 향상된다.
도 20 내지 도 22에 본 발명에 따른 이중관식 열교환기에서 외측관을 압출하는 나선형 리브관의 제조 장치가 도시되어 있다. 도 20과 도 21을 참조하면, 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 빌릿(Billet: 2), 예를 들면 알루미늄합금을 관(90)으로 압출한다. 관(90)은 유체의 이송을 위한 통로(92)와, 통로(92)의 내주면에 형성되어 있는 복수의 나선형 리브(94)들을 구비한다. 이러한 관(90)은 본 발명에 따른 이중관식 열교환식에서 외측관 또는 내측관을 구성하는데 사용된다.
본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 빌릿(2)을 공급하기 위한 컨테이너(Container: 110)와 램(Ram: 120)을 구비한다. 빌릿(2)의 수용을 위하여 체임버(Chamber: 112)가 컨테이너(110)의 중앙에 형성되어 있다. 컨테이너(110)는 빌릿(2)의 유동을 위하여 히터(Heater: 114)의 작동에 의하여 빌릿(2)을 가열 및 온도를 유지한다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 빌릿(2)은 가열장치의 작동에 의하여 미리 가열된 후, 장입장치의 작동에 의하여 컨테이너(110)의 체임버(112)에 장입되게 된다.
램(120)은 체임버(112) 안의 빌릿(2)을 가압하여 체임버(112) 밖으로 배출한다. 램(120)은 스템(Stem)으로 부르고 있으며, 유압식 램으로 구성되어 있다. 도 20에 램(120)은 전방압출(Forward extrusion) 방식으로 빌릿(2)을 밀어내는 것이 도시되어 있으나, 램(120)은 후방압출(Inverted extrusion) 방식으로 빌릿(2)을 밀어내는 것으로 구성될 수 있다.
램(120)은 유압제어기(122)의 작동에 의하여 제어된다. 유압제어기(122)는 리저버(Reservoir: 122a)로부터 작동유체를 펌핑하여 공급하는 유압펌프(122b)와, 유압펌프(122b)로부터 공급되는 작동유체의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(Solenoid valve: 122c) 등으로 구성될 수 있다. 램(120)은 작동유체의 유압에 의하여 빌릿(2)을 압출한다.
도 20 내지 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 컨테이너(110)로부터 나오는 빌릿(2)을 관(90)으로 압출하기 위한 다이스 유닛(Dies: 130)을 구비한다. 다이스 유닛(130)은 케이싱(Casing: 140), 다이스(Dies: 150)와 맨드릴(160)로 구성되어 있다.
단(142)을 갖는 보어(Bore: 144)가 케이싱(140)의 중앙에 형성되어 있다. 다이스(150)는 단(142)에 지지되도록 보어(144)의 중앙에 설치되어 있다. 관(90)의 압출을 위한 구멍(Hole: 152)이 다이스(150)의 중앙에 형성되어 있다. 맨드릴(160)은 구멍(152)과 동심을 이루도록 구멍(152)의 중앙에 설치되어 있다. 구멍(152)의 내주면과 맨드릴(160)의 외주면 사이에 관(90)의 압출을 위한 간격(154)이 유지되어 있다. 나선형 리브(94)들의 성형을 위한 그루브로 복수의 나선형 그루브(Spiral/Helical groove: 162)들이 맨드릴(160)의 외주면에 원주 방향을 따라 형성되어 있다. 맨드릴(160)은 빌릿(2)의 유동저항을 감소시키기 위하여 상류에서 하류로 갈수록 단면적이 넓어지는 원추 모양으로 형성되어 있다. 구멍(152)의 내주면과 맨드릴(160)의 앞쪽 외주면은 복수의 리브(164)들에 의하여 연결되어 있다. 리브(164)들은 반경 방향을 따라 등간격으로 배열되어 있다.
도 20에 도시되어 있는 바와 같이, 플래튼(Platen: 170)이 케이싱(140)을 지지하도록 설치되어 있다. 관(90)의 이송을 위하여 보어(172)가 플래튼(170)의 중앙에 형성되어 있다. 다이스 유닛(130)은 케이싱(140)이 플래튼(170)에 지지되는 것에 의하여 컨테이너(110)와 플래튼(170) 사이에 고정적으로 설치된다.
본 발명에 따른 나선형 리브관 제조 장치(100)는 관(90)의 선단을 잡아당기는 풀러(Puller: 180)를 구비한다. 풀러(180)는 캐리지(Carriage: 182), 리니어 액추에이터(Linear actuator: 184), 클램핑 유닛(Clamping unit: 186)과 로터리 액추에이터(Rotary actuator: 188)로 구성되어 있다.
도 20과 도 21에 화살표 "A"로 도시되어 있는 바와 같이, 캐리지(182)는 다이스 유닛(130)의 전방에 직선이송할 수 있도록 배치되어 있다. 리니어 액추에이터(184)는 캐리지(182)를 직선이송시킬 수 있는 구동력을 제공한다. 캐리지(182)의 직선이송을 리니어 액추에이터(184)는 다양한 형태와 구조로 구성될 수 있다.
리니어 액추에이터(184)는 구동력을 제공하는 서보모터(Servo motor: 184a)와, 서보모터(184a)의 구동력에 의하여 회전하는 리드스크루(Lead screw: 184b)와, 리드스크루(184b)를 따라 나사운동하도록 체결되어 있고 캐리지(182)가 고정되어 있는 너트블록(Nut block: 184c)과, 캐리지(182)의 직선운동을 안내하는 리니어가이드(Linear guide: 184d)로 구성되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 리드스크루(184b)는 볼스크루(Ball screw)로 구성되고, 너트블록(184c)은 볼너트블록(Ball nut block)으로 구성될 수 있다. 가이드레일은 모노레일 타입 대신에 가이드바(Guide bar)로 구성될 수 있다. 리니어 액추에이터(184)는 타이밍벨트(Timing belt)에 의하여 캐리지가 직선운동되는 벨트 드라이번 리니어 액추에이터(Belt driven linear actuators)로 구성될 수 있다. 또한, 리니어 액추에이터(184)는 구동원으로 에어실린더나 유압실린더에 의하여 캐리지를 직선운동시킬 있도록 구성될 수 있다. 리니어 액추에이터(184)는 서보모터, 랙과 피니언(Rack and pinion), 캐리지와 리니어가이드로 구성되거나 체인전동장치, 벨트전동장치에 의하여 캐리지(182)를 직선이송시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
클램핑 유닛(186)은 다이스 유닛(130)으로부터 압출되는 관(90)의 선단을 클램핑할 수 있도록 캐리지(182)의 후방에 배치되어 있다. 클램핑 유닛(186)은 액추에이터(186a)와 액추에이터(186a)의 작동에 의하여 관(90)을 클램핑하는 한 쌍의 조(Jaw: 186b)들로 구성되어 있다.
도 20과 도 21에 화살표 "B"로 도시되어 있는 바와 같이, 로터리 액추에이터(188)는 클램핑 유닛(186)을 나선형 리브(94)들의 회전 방향으로 회전시킬 수 있도록 클램핑 유닛(186)과 연결되어 있고 캐리지(182)의 한쪽에 설치되어 있다. 로터리 액추에이터(188)는 전기모터나 유압모터로 구성될 수 있다.
도 20을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 다이스 유닛(130)으로부터 압출되는 관(90)을 이송시키는 롤러 컨베이어(Roller conveyor: 190)를 구비한다. 롤러 컨베이어(190)는 프레임(192)과 프레임(192)에 회전할 수 있도록 장착되어 있는 복수의 롤러(Roller: 194)들로 구성되어 있다. 롤러(194)들은 관(90)을 구름운동(Rolling motion)에 의하여 이송한다.
본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 다이스 유닛(130)과 풀러(180) 사이에 관(90)의 사이징(Sizing)을 위하여 설치되어 있는 사이징 다이스 유닛(200)을 구비한다. 사이징 다이스 유닛(200)은 케이싱(210)과 사이징 다이스(220)로 구성되어 있다. 단(212)을 갖는 보어(222)가 케이싱(210)의 중앙에 형성되어 있다. 사이징 다이스(220)는 단(212)에 지지되도록 보어(222)의 중앙에 설치되어 있다. 관(90)의 사이징을 위한 구멍(222)이 다이스(220)의 중앙에 형성되어 있다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치에 대한 작용을 설명한다.
도 20과 도 21을 참조하면, 컨테이너(110)의 체임버(112)에 수용되어 있는 빌릿(2)은 컨테이너(110)의 가열에 의하여 유동성을 보유하게 된다. 이때, 빌릿(2)은 용융점의 50~70%의 온도로 가열된다. 따라서 빌릿(2)은 반응고 상태(Semi-solid state)로 되어 유동성을 갖게 된다. 램(120)은 컨테이너(110)의 체임버(112)에 수용되어 있는 빌릿(2)을 35~700Mpa로 가압하여 체임버(112) 밖으로 밀어낸다.
계속해서, 유동성을 갖는 빌릿(2)은 다이스(150)의 구멍(152)으로 유입된 후, 구멍(152)의 내주면과 맨드릴(160)의 외주면 사이에 형성되어 있는 간격(154)을 통과하여 구멍(152) 밖으로 압출된다. 또한, 빌릿(2)은 맨드릴(160)의 나선형 그루브(162)들을 따라 유동되면서 통로(12)의 내주면에 복수의 나선형 리브(94)들을 형성하게 된다.
클램핑 유닛(186)의 조(186b)들은 액추에이터(186a)의 작동에 의하여 구멍(152) 밖으로 나오는 관(90)의 선단을 클램핑한다. 관(90)의 선단이 클램핑 유닛(186)에 의하여 클램핑되면, 로터리 액추에이터(188)가 구동되어 클램핑 유닛(186)과 함께 클램핑되어 있는 관(90)이 회전된다. 램(120)의 압출력에만 의존되어 관(90)을 압출하는 경우, 나선형 리브(94)들을 원활하게 압출할 수 없다.
본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치(100)는 관(90)을 회전시킴과 동시에 리니어 액추에이터(184)의 작동에 의하여 캐리지(182)를 다이스(150)로부터 멀어지는 방향으로 직선이송시켜 관(90)을 회전 이송시킴으로써, 나선형 리브(94)들이 통로(92)의 내주면에 원활하고 정확히 성형되게 한다. 롤러(194)들은 구름운동에 의하여 이송되는 관(90)을 지지하여 관(90)의 휨변형을 방지하고 이송을 원활하게 유도한다.
한편, 관(90)은 풀러(180)의 작동에 의하여 다이스 유닛(130)으로부터 당겨지면서 사이징 다이스(220)의 구멍(222)을 통과하게 되고, 관(90)의 외주면은 축관(Swaging)되어 사이징된다. 마지막으로, 사이징되어 있는 관(90)은 공지의 절단기(Cutting machine)에 의하여 소요의 길이로 절단하고, 리브의 일부분을 제거한 후, 확관 또는 축관하여 외측관으로 제조하거나 내측관으로 제조한다.
도 23 내지 도 27에 본 발명에 따른 나선형 리브관의 제조 장치의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 23 내지 도 26을 참조하면, 다른 실시예의 나선형 리브관의 제조 장치(200)는 앞에서 설명한 나선형 리브관의 제조 장치(100)와 기본적인 구성이 동일하다. 따라서 다른 실시예의 제조 장치(200)와 제조 장치(100)의 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 구성 및 작용에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 23 내지 도 25에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 실시예의 나선형 리브관의 제조 장치(200)는 다이스(150)의 구멍(152)에 설치되어 있는 맨드릴(160)를 구비한다. 나선형 리브(94)들의 성형을 위한 그루브로 복수의 직선형 그루브(Straight groove: 166)들이 맨드릴(160)의 외면에 길이 방향을 따라 형성되어 있다.
도 23과 도 26을 참조하면, 본 발명에 따른 다른 실시예의 나선형 리브관의 제조 장치(200)는 다이스(150)로부터 압출되어 나오는 관(90)을 냉각하기 위한 냉각장치(230)를 더 구비한다. 냉각장치(230)의 분사기구(232)는 다이스(150)와 풀러(180) 사이에 배치되어 냉각제 소스(Refrigerant source)로부터 공급되는 냉각제를 관(90)에 분사한다. 분사기구(232)의 내측관(232a)은 관(90)이 통과되는 통로(232b)와, 통로(232b)와 연통되도록 내주면에 형성되어 있는 복수의 노즐구멍(232c)들을 구비한다. 외측관(232d)이 내측관(232a)의 외측에 냉각제 통로(232e)를 형성하도록 장착되어 있다. 냉각제 통로(232e)는 냉각제 소스와 연결되어 있다.
냉각제 소스는 냉각제로 냉각수를 사용하는 경우, 냉각수를 저장하는 리저버(234)와, 리저버(234)로부터 냉각수를 펌핑하여 공급하는 펌프(236)와, 펌프(236)로부터 공급되는 냉각수의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(238) 등으로 구성될 수 있다. 냉각수는 솔레노이드밸브(238)를 거쳐 냉각제 통로(232e)에 공급된 후, 노즐구멍(232c)을 통하여 통로(232b)에 분사되어 통로(232b)를 지나는 관(90)을 냉각한다. 냉각제 소스는 냉각제로 공기를 사용하는 경우, 압축공기를 발생하여 리저버에 저장하는 에어컴프레서(Air compressor)와, 리저버로부터 공급되는 압축공기의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 분사기구(232)는 관(90)의 주위에 원주 방향을 따라 배치되는 복수의 노즐들로 구성될 수 있다. 또한, 냉각장치(230)는 나선형 리브관의 제조 장치(100)에 적용될 수 있다.
도 27를 참조하면, 본 발명에 따른 다른 실시예의 나선형 리브관의 제조 장치(200)는 유압제어기(122), 리니어 액추에이터(184), 클램핑 유닛(186), 로터리 액추에이터(188)와 냉각장치(230)의 작동을 제어하는 컨트롤러(Controller: 240)를 구비한다. 컨트롤러(240)는 유압펌프(122b)와 솔레노이드밸브(122c)의 작동을 제어하여 램(120)을 작동시킨다. 컨트롤러(240)는 서보모터(184a), 액추에이터(186a)와 로터리 액추에이터(184)의 구동을 제어하여 압출되는 관(90)의 내주면에 나선형 리브(94)들을 성형시킨다. 컨트롤러(240)는 펌프(236)와 솔레노이드밸브(238)의 작동을 제어하여 냉각수를 분사시킴으로써 관(90)을 냉각시킨다.
한편, 본 발명에 따른 다른 실시예의 나선형 리브관의 제조 장치(200)에 있어서, 유동성을 갖는 빌릿(2)은 다이스(150)의 구멍(152)으로 유입된 후, 구멍(152)의 내주면과 맨드릴(160)의 외주면 사이에 형성되어 있는 간격(154)을 통과하여 구멍(152) 밖으로 압출된다. 또한, 빌릿(2)은 맨드릴(160)의 직선형 그루브(162)들을 따라 유동되면서 보어(14)의 내주면에 복수의 직선형 리브(94)들을 형성하게 된다.
계속해서, 다이스(150)의 구멍(152)으로부터 압출되어 나오는 관(90)은 클램핑 유닛(186)에 의하여 클램핑된 상태에서 로터리 액추에이터(188)의 작동에 의하여 도 23과 도 24에 화살표 "B"로 도시되어 있는 바와 같이 회전된다. 또한, 관(90)은 리니어 액추에이터(184)의 작동에 의하여 도 23과 도 24에 화살표 "A"로 도시되어 있는 바와 같이 직선이송된다. 관(90)은 분사기구(232)의 통로(232b)를 통과하면서 노즐구멍(232c)들을 통하여 분사되는 냉각수에 의하여 냉각된다. 관(90)은 회전과 직선이송에 의하여 비틀림력을 받게 되고, 이에 따라 직선형 리브(16)들은 휨변형되면서 나선형 리브(94)들로 원활하고 정확히 성형된다. 관(90)은 냉각장치(240)에 의하여 냉각된 후, 사이징 다이스(220)의 구멍(222)을 통과하면서 정확한 치수로 사이징된다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (24)

  1. 유체의 흐름을 위한 제1 통로와, 상기 제1 통로의 내주면에 형성되어 있는 복수의 나선형 리브들과, 제1 말단부와 제2 말단부 각각에 상기 복수의 나선형 리브들의 제거에 의하여 형성되어 있는 한 쌍의 리브제거구간들과, 상기 한 쌍의 리브제거구간들의 일부분의 축관에 의하여 상기 제1 말단부와 상기 제2 말단부 각각에 형성되어 있는 한 쌍의 축관부들과, 상기 한 쌍의 축관부들과 이웃하는 외주면에 상기 제1 통로와 연통되도록 형성되어 있는 한 쌍의 관통구멍들을 구비하는 외측관과;
    상기 외측관 밖으로 제1 말단부와 제2 말단부가 돌출되도록 상기 외측관 속에 삽입되어 있고, 유체의 흐름을 위한 제2 통로를 구비하는 내측관을 포함하고;
    상기 한 쌍의 축관부들의 내주면과 상기 내측관의 외주면은 브레이징에 의하여 접합되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 통로의 내주면에 형성되어 있는 복수의 리브들을 더 구비하는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내측관의 양단부에 상기 복수의 리브들의 제거에 의하여 한 쌍의 리브제거구간들이 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 리브들 각각은 나선형 리브로 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외측관의 복수의 나선형 리브들과 상기 내측관의 복수의 나선형 리브들은 그 나선 방향이 서로 반대 방향으로 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측관과 상기 내측관은 일체로 절곡되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측관의 복수의 나선형 리브들과 접촉되는 상기 내측관의 외주면에 표면적을 증가시키기 위한 널링이 더 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 널링은 평탄하게 압연되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측관의 복수의 나선형 리브들과 접촉되는 상기 내측관의 외주면에 표면적을 증가시키기 위한 그루브가 더 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측관의 제1 말단부와 제2 말단부 각각으로부터 간격을 두고 상기 한 쌍의 리브제거구간들 각각의 확관에 의하여 형성되어 있는 한 쌍의 확관부들을 더 구비하고, 상기 한 쌍의 관통구멍들은 상기 한 쌍의 확관부들의 외주면 각각에 형성되어 있는 나선형 리브를 구비하는 이중관식 열교환기.
  11. 빌릿을 관으로 압출하기 위한 구멍이 형성되어 있는 다이스와, 상기 관의 압출을 위하여 상기 구멍에 상기 구멍의 내주면과 간격을 두고 설치되어 있으며 외주면에 적어도 하나 이상의 그루브가 길이 방향을 따라 형성되어 있는 맨드릴을 준비하는 단계와;
    상기 다이스와 맨드릴 사이로 가열되어 있는 상기 빌릿을 밀어내어 상기 관을 압출하는 단계와;
    상기 다이스로부터 압출되어 나오는 상기 관을 회전시켜 상기 관의 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 형성하는 단계와;
    상기 관을 사이징 다이에 통과시켜 사이징하는 단계를 포함하는 나선형 리브관의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 그루브는 복수의 나선형 그루브들로 이루어지고, 상기 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 형성하는 단계에서는 상기 관을 당기면서 상기 복수의 나선형 그루브들의 회전 방향을 따라 회전시키는 나선형 리브관의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 그루브는 직선형 그루브로 이루어지고, 상기 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 형성하는 단계에서는 상기 관을 당기면서 회전시키는 나선형 리브관의 제조 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이스로부터 압출되어 나오는 상기 관에 냉각수를 분사하여 냉각하는 단계를 더 포함하는 나선형 리브관의 제조 방법.
  15. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사이징하는 단계 이후에 상기 관을 절단하는 단계와;
    상기 관의 양단부 각각에 상기 적어도 하나 이상의 나선형 리브의 제거에 의하여 한 쌍의 리브제거구간들을 형성하는 단계와;
    상기 관의 양단부 각각으로부터 간격을 두고 상기 한 쌍의 리브제거구간들 각각의 일부분의 확관에 의하여 한 쌍의 확관부들을 형성하는 단계와;
    상기 관의 양단부 각각에 이웃하는 상기 한 쌍의 리브제거구간들의 나머지 부분의 축관에 의하여 한 쌍의 축관부들을 형성하는 단계를 더 포함하는 나선형 리브관의 제조 방법.
  16. 빌릿을 관으로 압출하기 위한 구멍이 형성되어 있는 다이스와;
    상기 관의 압출을 위하여 상기 구멍에 상기 구멍의 내주면과 간격을 두고 설치되어 있으며, 외주면에 적어도 하나 이상의 그루브가 길이 방향을 따라 형성되어 있는 맨드릴과;
    상기 다이스의 전방에 직선이송할 수 있도록 설치되어 있고, 상기 다이스로부터 압출되어 나오는 상기 관의 선단을 클램핑하는 클램핑 유닛과 상기 클램핑 유닛을 회전시킬 수 있도록 상기 클램핑 유닛과 연결되어 있는 로터리 액추에이터를 구비하는 풀러를 포함하고,
    상기 관의 선단이 상기 클램핑 유닛에 클램핑되어 있는 상태에서 상기 다이스로부터 멀어지는 방향으로 상기 클램핑 유닛을 직선이송시킴과 동시에 상기 로터리 액추에이터의 구동에 의하여 회전시켜 상기 관의 내주면에 적어도 하나 이상의 나선형 리브를 압출하도록 구성되어 있는 나선형 리브관의 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 그루브는 나선형 그루브로 이루어지는 나선형 리브관의 제조 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 그루브는 직선형 그루브로 이루어지는 나선형 리브관의 제조 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맨드릴은 상기 빌릿의 유동저항을 감소시키기 위하여 상류에서 하류로 갈수록 단면적이 넓어지는 원추 모양으로 형성되어 있고, 상기 구멍의 내주면과 상기 맨드릴의 외주면은 복수의 리브에 의하여 연결되어 있는 나선형 리브관의 제조 장치.
  20. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 풀러는,
    상기 클램핑 유닛과 상기 로터리 액추에이터가 설치되어 있고, 상기 다이스의 전방에 직선이송하도록 설치되어 있는 캐리지와;
    상기 다이스에 대하여 상기 캐리지를 직선이송시키기 위한 구동력을 제공하는 리니어 액추에이터를 더 구비하는 나선형 리브관의 제조 장치.
  21. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이스와 상기 풀러 사이에 상기 관을 구름운동에 의하여 이송하도록 설치되어 있는 롤러 컨베이어와;
    상기 다이스와 상기 풀러 사이에 상기 관의 사이징을 위하여 설치되어 있는 사이징 다이스를 더 구비하는 나선형 리브관의 제조 장치.
  22. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다이스로부터 압출되어 나오는 상기 관에 냉각제 소스로부터 공급되는 냉각제를 분사하여 냉각하는 분사기구를 구비하는 냉각장치를 더 포함하는 나선형 리브관의 제조 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 분사기구는,
    상기 다이스와 상기 풀러 사이에 장착되어 있고, 상기 관이 통과되는 통로와 상기 통로와 연통되도록 내주면에 형성되어 있는 복수의 노즐구멍을 갖는 내측관과;
    상기 내측관의 외측에 냉각제 통로를 형성하도록 장착되어 있으며, 상기 냉각제 통로는 상기 냉각제 소스와 연결되어 있는 외측관을 구비하는 나선형 리브관의 제조 장치.
  24. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍의 내주면과 상기 맨드릴의 외주면은 복수의 리브들에 의하여 연결되어 있는 나선형 리브관의 제조 장치.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105222620A (zh) * 2015-10-20 2016-01-06 宁波迪源制冷科技有限公司 具有分段式螺纹内管的换热器
WO2016191480A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Sunedison, Inc. Heat exchange apparatus
CN106247031A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 朱贺鹏 金属塑胶复合管材、制造方法及工业蒸汽发生输送系统
WO2019099385A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 Sanivation LLC Continuous flow methods and apparatuses for processing human waste
CN110778802A (zh) * 2019-10-26 2020-02-11 邳州捷昌新材料有限公司 一种防腐排水管材
WO2021114541A1 (zh) * 2019-12-09 2021-06-17 青岛海尔智能技术研发有限公司 用于冷水机组的液滴蒸发装置及冷水机组
US11225843B2 (en) 2019-08-01 2022-01-18 Saudi Arabian Oil Company Composite dual channel drill pipes and method of manufacture

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090029889A (ko) * 2007-09-19 2009-03-24 한라공조주식회사 이중관형 내부 열교환기의 제조방법
JP2009204166A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Showa Denko Kk 二重管式熱交換器
KR20110101399A (ko) * 2010-03-08 2011-09-16 이방수 에어컨 열교환용 이중관 및 이의 제작방법
KR20110131163A (ko) * 2011-10-19 2011-12-06 (주)휘일 이중관식 열교환기 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090029889A (ko) * 2007-09-19 2009-03-24 한라공조주식회사 이중관형 내부 열교환기의 제조방법
JP2009204166A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Showa Denko Kk 二重管式熱交換器
KR20110101399A (ko) * 2010-03-08 2011-09-16 이방수 에어컨 열교환용 이중관 및 이의 제작방법
KR20110131163A (ko) * 2011-10-19 2011-12-06 (주)휘일 이중관식 열교환기 및 그 제조방법

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016191480A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Sunedison, Inc. Heat exchange apparatus
US20160348983A1 (en) * 2015-05-28 2016-12-01 Sunedison, Inc. Heat exchange apparatus
CN107709914A (zh) * 2015-05-28 2018-02-16 各星有限公司 热交换设备
CN105222620A (zh) * 2015-10-20 2016-01-06 宁波迪源制冷科技有限公司 具有分段式螺纹内管的换热器
CN105222620B (zh) * 2015-10-20 2017-04-05 宁波迪源制冷科技有限公司 具有分段式螺纹内管的换热器
CN106247031A (zh) * 2016-07-29 2016-12-21 朱贺鹏 金属塑胶复合管材、制造方法及工业蒸汽发生输送系统
WO2019099385A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-23 Sanivation LLC Continuous flow methods and apparatuses for processing human waste
US10836652B2 (en) 2017-11-15 2020-11-17 Sanivation LLC Continuous flow methods and apparatuses for processing human waste
US11225843B2 (en) 2019-08-01 2022-01-18 Saudi Arabian Oil Company Composite dual channel drill pipes and method of manufacture
CN110778802A (zh) * 2019-10-26 2020-02-11 邳州捷昌新材料有限公司 一种防腐排水管材
WO2021114541A1 (zh) * 2019-12-09 2021-06-17 青岛海尔智能技术研发有限公司 用于冷水机组的液滴蒸发装置及冷水机组

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