KR100207564B1 - 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법 - Google Patents

Abstract

열교환기의 튜브의 양 단부에 고착되는 보강대를 절단하는 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법에 있어서, 상기 보강대의 양 측면에 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 가이드부를 가지는 지지블록과, 상기 각각의 가이드 부에 형성된 가이드 레일을 따라서 승강운동하는 제1블록과, 상기 가이드부에 이동가능하게 설치되어 상기 제1블록의 승강시 이동되는 제2블록과, 상기 제2블록의 일면에 형성되어 이동시 상기 보강대를 절단하는 절단부와, 상기 지지블록에 대하여 상기 제1블록을 승강시키는 승강 수단을 포함하여 된 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법에 관한 것으로서, 튜브와 보강대의 열 팽창율 차이에 의한 열 응력을 해소시킬 수 있는 방법으로 본 발명의 열교환기용 보강대 절단장치를 이용하여 보강대의 소정 부위를 절단함으로써 원재료의 과다한 소요가 필요하지 않고, 열교환기의 구조적인 강도에도 영향을 미치지 않고, 또한, 별도의 작업 공간이 없이 쾌적한 작업 환경에서 신속하게 작업을 행할 수 있다.

Description

열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법

본 발명은 열교환기 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환기의 헤더부 양 가장자리에 결합되는 보강대를 절단하는 장치와 그에 따른 방법을 개선한 열교환기 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단 방법에 관한 것이다.

열교환기는 그 내부에 냉각수가 유동할 수 있는 통로부를 구비하여, 냉각수가 통로부를 흐르는 동안 주위의 공기와 열 교환을 행할 수 있도록 하는 장치이다. 열교환기가 이용되는 대표적인 예로서 자동차의 방열기(radiator)를 들 수 있다.

이러한 대부분의 열교환기는 냉각수를 방열 휜과 접촉된 튜브의 내부로 통과시켜 튜브 및 방열 휜의 표면과 접촉되는 유동 공기와 열 교환이 이루어지도록 되어 있다. 따라서, 상기 튜브의 구조는 내부를 통과하는 냉각수와의 열 교환이 잘 이루어질 수 있도록 되어 있다.

제1도는 종래의 열교환기(10)의 일 예를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 열교환기(10)는 소정 간격 이격되게 설치된 상하부 헤더부(11a)(11b)와, 상기 상하부 헤더부(11a)(11b)와 결합하여 냉각수의 통로부를 형성하는 상하부 탱크부(12a)(12b)와, 상기 헤더부(11a)(11b) 사이에 양 단부가 결합되어 냉각수의 통로부를 형성하는 다수개의 튜브(13)와, 상기 각각의 튜브(13) 외면 사이에 개재되어 방열 면적을 넓히기 위한 수단으로 방열 휜(14)을 구비한다.

그리고, 상기 상부 탱크(12a)와 하부 탱크(12b)에는 냉각수의 유입 및 유출을 위한 유입구(15a)와 유출구(15b)가 각각 결합된다. 상기 상하부 헤더부(11a)(11b)의 양측 가장자리에는 보강대(16)가 각각 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 열교환기(10)의 작용은 다음과 같다.

유입구(15a)를 통하여 유입되는 냉각수는 상하부 헤더부(11a)(11b)와 튜브(13)를 순환하면서 외부 공기와 열 교환하게 되고, 냉각된 냉각수는 하부 탱크부(11b)에 형성된 유출구(15b)를 통하여 유출하게 된다.

상기와 같이 열 교환이 이루어지는 과정에서, 상기 튜브(13) 내부를 순환하는 냉각수의 온도는 95℃ 내지 100℃로 고온이 되므로, 냉각수 통로인 튜브(13)와, 상기 튜브(13) 내의 냉각수와 직접적으로 열 교환을 하지 않는 보강대(16)는 각각 다른 열 팽창률을 나타낸다. 즉, 냉각수가 순환하는 튜브(13)와는 달리 보강대(16)의 열팽창률은 튜브(13)에 비하여 현저하게 낮기 때문에, 상하 헤더부(11a)(11b)와 튜브(13)의 결합 부위에서 열팽창률의 차이로 인하여 열 응력(thermal stress)이 발생한다. 이로 인하여, 헤더부(11a)(11b)와 튜브(13) 결합부위 및 튜브(13) 자체에 리크(leak)가 생기게 됨으로써, 누수 현상등의 치명적 결함이 일어나 품질 문제를 일으키게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 제2도에 나타낸 바와 같이, 열교환기(10)의 브레이징 공정이 완료된 이후에 기계적인 가공인 예컨대 톱절단(sawcutting)등으로 상하부 헤더부(11a)(11b) 양측의 가장자리에 결합되는 보강대(21)를 상하부 보강대(21a)(21b)로 절단한다. 보강대(21)가 상하부 보강대 (21a)(21b)로 분리되면, 그 중앙부에 공간부(22)가 형성되므로 열 팽창율을 흡수시킬 수 있다.

그러나, 상기와 같이 보강대(21)를 절단하여 상하부 보강대(21a)(21b)로 분리하는 것은 제품 가공후 별도의 가공 공정을 거치게 됨으로써 작업 공수가 많아지고, 이에따라 생산성 저하 및 공간부(22)를 가공하기 위한 이동 공정중에 또다른 품질 문제를 야기한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 다음과 같이 보강대의 구조를 개선하였다. 즉, 제2b도에 나타낸 바와 같이 보강대(23)의 소정 부위에는 열 팽창량을 흡수할 수 있도록 보강대(23)의 길이 방향에 대하여 소정 각도로 벤딩된 굴곡부(23a)를 형성시킨다.

보강대(23)에 상기 굴곡부(23a)를 형성함으로써 별도로 공간부(23a)를 형성하는 작업은 없어지나, 튜브(13)와 보강대(23)의 열 팽창률의 차이로 인한 열 응력을 근본적으로 제거하기에는 다소 부족하며, 보강대(23) 가공시 상기 보강대(23)의 벤딩 공정의 어려움과 열 교환기(10)의 대량 생산에 있어서 과다한 원재료의 소요가 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열교환기의 헤더부 양 가장자리에 결합되는 보강대의 절단하는 장치와 그 절단 방법을 개선한 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법에 관한 것이다.

제1도는 종래의 열 교환기를 개략적으로 도시한 정면도.

제2a도는 종래의 일 실시예에 따른 보강대의 일부를 도시한 사시도.

제2b도는 종래의 다른 실시예에 따른 보강대의 일부를 도시한 사시도.

제3a도는 본 발명에 따른 열 교환기를 개략적으로 도시한 정면도.

제3b도는 본 발명에 따른 보강대의 일부를 도시한 사시도.

제4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강대 절단장치를 도시한 분리 사시도.

제5도는 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 보강대 절단장치를 도시한 분리 사시도.

제6a도는 제4a도의 보강대 절단장치에 의하여 보강대가 절단되기 이전의 상태를 도시한 개략적인 단면도.

제6b도는 제4a도의 보강대 절단장치에 의하여 보강대가 절단된 이후의 상태를 도시한 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,30 : 열 교환기 11a,31a : 상부 헤더부

11b,31b : 하부 헤더부 12a,32a : 상부 탱크부

12b,32b : 하부 탱크부 13,33 : 튜브

14,34 : 방열휜 15a,35a : 유입구

15b,35b : 유출구 16,21,23,36 : 보강대

21a : 상부 보강대 21b : 하부 보강대

22,36c,48b. : 공간부 23a : 굴곡부

36a : 본체 36b : 연장부

40,50 : 보강대 절단장치 41,51 : 지지블록

41a,41b,51a,51b : 가이드부 41c,51c : 홈부

42,52 : 가이드 레일 43,53 : 제1블록

45,55 : 제2블록 45a : 힌지축

45b : 토오션 바아 46,56 : 절단부

48,58 : 가압블록 48a,58a : 가압대

57,59 : 탄성 바이어스 수단

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법은, 열교환기의 튜브의 양 단부에 고착되는 보강대를 절단하는 열교환기용 보강대 절단장치와 이를 이용한 절단방법에 있어서, 상기 보강대의 양 측면에 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 가이드부를 가지는 지지블록과, 상기 각각의 가이드부에 형성된 가이드 레일을 따라서 승강운동하는 제1블록과, 상기 가이드부에 이동가능하게 설치되어 상기 제1블록의 승강시 이동되는 제2블록과, 상기 제2블록의 일면에 형성되어 이동시 상기 보강대를 절단하는 절단부와, 상기 지지블록에 대하여 상기 제1블록을 승강시키는 승강 수단을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 승강 수단은 열교환기의 상부에 소정 간격 이격되게 설치되는 가압 블록과, 상기 제1블록의 하부에 설치되는 탄성 바이어스 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가압 블록은 상기 열 교환기의 상부와 상응하는 형상의 내부 공간부를 가지고, 상기 제1블록의 상면을 가압하는 복수개의 가압대로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제2블록의 하부에는 힌지축과 결합하여 토오션 스프링으로 이동가능한 것이거나, 상기 제2블록의 보강대와 대향하는 면에는 보강대 측으로 탄성적으로 이동가능하도록 탄성 바이어스 수단이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 제1블록과 제2블록이 상호 접촉하는 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 열교환기를 소정 간격 이격되게 설치된 가이드부 사이에 인입하는 제1단계; 상기 열교환기의 상부에 위치한 가압 블록을 수직 방향으로 이동하는 제2단계; 상기 가압 블록의 가압대가 지지블록내에 설치된 제1블록의 상면을 가압하는 제3단계; 상기 제1블록이 하강 운동시 접촉하는 제2블록이 열 교환기의 보강대 측으로 이동되는 제4단계; 상기 제2블록의 전면에 형성된 절단부가 보강대의 소정 부위를 절단하는 제5단계를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 열교환기용 보강대 절단 장치와 이를 이용한 절단방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

제3a도는 본 발명에 따른 열교환기(30)의 일 예를 도시한 것이고, 제3b도는 보강대(36)의 일부를 도시한 것이다.

제3a도 및 제3b도를 참조하면, 열교환기(30)는 상하부에 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 상하부 헤더부(31a)(31b)가 마련된다. 상기 상하부 헤더부(31a)(31b)는 냉각수의 통로부를 형성하도록 상하부 탱크부(32a)(32b)와 결합한다. 상하부 헤더부(31a)(31b)의 바닥면에는 양 단부가 결합되어 냉각수가 순환하는 다수개의 튜브(33)가 설치된다. 각각의 튜브(33) 외면에는 냉각수의 방열 면적을 넓히기 위한 수단으로 방열 휜(34)이 개재된다.

한편, 상기 상부 탱크부(32a)에는 결합공을 통하여 결합하여 냉각수가 유입되는 유입구(35a)가 설치되고, 하부 탱크부(32b)에는 냉각수가 유출되는 유출구(35b)가 결합된다. 그리고, 상기 상하부 헤더부(31a)(31b)의 양 가장자리에는 보강대(36)가 설치된다.

여기에서, 보강대(36)는 본체(36a)와, 상기 본체(36a)의 가장자리로부터 직각 방향으로 연장된 연장부(36b)로 이루어진 ㄷ자형의 찬넬(channel)형상이다. 상기 본체(36a)의 바닥면에는 상기 보강대(36)의 폭방향으로 I자형의 공간부(36c)가 형성된다. 한편, 열교환기(30)의 브레이징 공정이후에는 상기 보강대(36)는 튜브(33)와 보강대(36)의 열 팽창율에 따른 열 응력을 완화시키기 위한 수단으로 공간부(36c)를 중심으로 상하부 보강대로 절단된다.

제4도는 본 발명에 따른 보강대 절단장치(40)를 도시한 분리 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 보강대 절단장치(40)에는 상기 열교환기(30)가 길이 방향으로 인입되는 공간부와, 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 가이드부(41a,41b, 제6a도 참조)를 가지는 지지블록(41)이 마련된다.

각각의 가이드부(41a)(41b)의 일측에 형성된 홈부(41c)에는 가이드 레일(42)을 따라서 승강운동하는 제1블록(43)이 설치된다. 그리고, 상기 지지블록(41)에 대하여 제1블록(43)을 승강시키는 승강 수단이 열교환기(30)의 상부와 제1블록(43)의 하부에 설치된다. 이때, 승강 수단은 가압 블록(48)과, 탄성 바이어스 수단인 스프링(47)으로 구성된다.

제1블록(43)의 일측면에는 보강대(36)를 절단하는 절단부(46)가 형성된 제2블록(45)이 상기 제1블록(43)의 승강 운동에 따라 보강대(36)측으로 이동가능하도록 설치된다.

보다 상세하게는, 상기 한 쌍의 가이드부(41a)(41b)에 형성된 홈부(41c)의 일면에는 상기 제1블록(43)의 바닥면이 결합하여 승강할 수 있도록 가이드 레일(42)이 설치된다. 그리고, 상기 제1블록(43)의 하부에는 탄성 바이어스 수단, 예컨대 스프링(47)이 설치되어 제1블록(43)이 가압된 후 원 위치로 복귀되도록 복원력을 제공한다.

제1블록(43)의 전면에는 적어도 일측면이 상호 접촉하는 제2블록(45)이 설치된다. 상기 제2블록(45)의 하부에는 힌지축(45a)에 결합되고, 상기 힌지축(45a)에는 제1블록(43)의 승강운동으로 인한 제2블록(45)가 보강대(36)측으로 회동시 탄성적으로 지지하는 토오션 바(torsion bar spring, 45b)가 감기게 된다. 이때, 상기 제1블록(43)과 제2블록(45)이 상호 접촉하는 면은 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 보강대(36)와 대향하는 제2블록(45)의 면에는 회동시 보강대(36)의 연장부(36b)를 절단부(46)가 형성된다.

한편, 상기 열교환기(30)의 상부에는 소정 간격 이격되게 가압 블록(48)이 설치된다. 이것은 상기 제1블록(43)의 하부에 설치되는 탄성 바이어스 수단인 스프링(47)과 함께 제1블록(43)을 승강 운동 시킬 때 가압하는 수단이다.

상기 가압 블록(48)은 상기 열교환기(30)의 탱크부(32a)와 상응하는 형상의 공간부(48b)를 가지고 한 쌍의 제1블록(43)의 상면을 각각 가압할 수 있도록 소정 간격 이격된 복수개의 가압대(48a)가 형성되어 있다.

제5도는 본 발명에 따른 보강대 절단장치(50)의 다른 실시예이다.

상기 보강대 절단장치(50)는 열교환기(30)의 길이 방향으로 인입될 수 있는 공간부사이에 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 가이드부(51a)(51b)를 가지는 지지블록(51)과, 상기 가이드부(51a)(51b)의 일측에 형성된 홈부(51c)에 설치되는 제1블록(53)과 제2블록(56)을 구비한다.

이때, 상기 홈부(51c)에는 가이드 레일(52)을 따라 상기 제1블록(53)이 승강 운동하게 설치되고, 제1블록(53)의 승강시 적어도 일측면과 상응하게 접촉하여 보강대(36)측으로 이동하도록 제2블록(56)이 설치된다.

그리고, 상기 제1블록(53)의 하부에는 제1블록(53)이 승강 운동시 탄성적으로 지지할 수 있는 탄성 바이어스 수단(57), 예컨대, 스프링이 설치되어 있고, 상기 제2블록(56)의 하부에는 제2블록(56)이 제1블록(53)의 승강 운동에 의하여 보강대(36)측으로 이동시 이를 탄성적으로 지지하는 스프링(59)이 설치된다.

한편, 상기 열교환기(30)의 상부에는 상기 제1블록(53)의 상면을 가압할 수 있는 가압 수단으로 소정 간격 이격되게 설치된 한 쌍의 가압대(58a)가 형성된 가압 블록(58)이 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 보강대 절단장치(40)의 작용은 다음과 같다.

제6a도는 제4도의 보강대 절단장치(40)에 의하여 보강대(36)가 절단되기 이전의 상태를 도시한 개략적인 단면도이고, 제6b도는 제4도의 보강대 절단장치(40)에 의하여 보강대(36)가 절단된 이후의 상태를 도시한 개략적인 단면도이다.

제6a도 및 제6b도를 참조하여 설명하면, 소정 간격 이격되게 설치된 한 쌍의 가이드부(41a)(41b)사이에 열 교환기는 길이 방향으로 인입되고, 상기 열 교환기의 헤더부(31a)의 양 가장자리에 결합되는 보강대(36)가 절단할 위치에 설정된다. 이때, 상기 보강대(36)는 본체(36a)의 소정 부위에 I자형의 공간부(36c)가 형성된 상태이고, 이 공간부(36c)를 중심으로 폭방향으로 각각의 연장부(36b)가 절단된다.

탱크부(32a)의 상부에 소정 간격 이격되게 설치되는 가압 블록(48)이 하강하면, 상기 가압 블록(48)의 양 단부에 형성된 가압대(48a)가 제1블록(43)의 상면을 가압하게 된다. 제1블록(43)이 가압 블록(48)의 가압력으로 하부로 이동하게 되면 상기 제1블록(43)의 하부에 결합된 탄성 바이어스 수단인 스프링(47)이 압축하게 된다.

이어서, 제1블록(43)과 일면이 상응하게 접촉된 제2블록(45)은 하부에 결합된 힌지축(45a)에 토오션 바아(45b)가 설치되어 있으므로 상기 보강대(36) 측으로 회동하게 된다. 그리고, 보강대(36)의 대향되는 면에 절단부(46)가 형성된 제2블록(45)은 보강대(36)의 본체(36a)로부터 수직 방향으로 연장된 연장부(36b)를 절단하게 된다.

가압력이 제거되면, 스프링(47)과 토오션 바아(45b)의 복원력으로 제1블록(43)과 제2블록(45)은 원 위치로 복귀하게 되어 보강대(36)의 절단 공정을 완료하게 된다.

이상의 설명에서와 같이 튜브와 보강대의 열 팽창율 차이에 의한 열 응력을 해소시킬 수 있는 방법으로 본 발명의 열교환기용 보강대 절단장치를 이용하여 보강대의 소정 부위를 절단함으로써 원재료의 과다한 소요가 필요하지 않고, 열교환기의 구조적인 강도에도 영향을 미치지 않고, 또한, 별도의 작업 공간이 없이 쾌적한 작업 환경에서 신속하게 작업을 행할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 열교환기의 튜브의 양 단부에 고착되는 보강대를 절단하는 열교환기용 보강대 절단장치에 있어서, 상기 열교환기가 인입되는 공간부가 형성되고, 상기 공간부의 양측으로 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 가이드부를 가지는 지지블록과, 상기 가이드부의 일측에 각각 형성된 가이드레일을 따라서 승강운동하는 제1블록과, 상기 지지블록에 대하여 상기 제1블록을 승강시키는 승강수단과, 상기 제1블록의 승강운동시 상기 보강대측으로 직선왕복운동가능하고, 그 전면에 상기 보강대의 측벽부를 절단하는 절단부가 형성된 제2블록을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 승강수단은 열교환기의 상부에 소정간격 이격되게 설치되어 상기 제1블록을 가압하는 가압블록과, 상기 제1블록의 하부에 설치되어 이를 탄성적으로 지지하는 탄성바이어스수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 가압 블록은 상기 열교환기의 상부와 상응하는 형상의 내부 공간부를 가지고, 상기 제1블록의 상면을 가압하는 복수개의 가압대로 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2블록의 하부는 힌지축과 결합되고, 상기 힌지축에는 상기 제2블록이 보강대측으로 회동하는 것을 탄성적으로 지지하는 토오션 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 보강대의 측벽부와 대향되는 상기 제2블록의 일면에는 상기 보강대에 대한 제2블록의 이동을 탄성적으로 지지하도록 탄성바이어스수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
6. 제4항 내지 제5항에 있어서, 상기 제1블록과 제2블록이 상호 접촉하는 면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단장치.
7. 열교환기를 소정간격 이격되게 설치된 지지블록의 가이드부 사이에 인입하는 제1단계; 상기 열교환기의 상부에 위치한 가압블록을 수직방향으로 이동하는 제2단계; 상기 가압블록의 가압대가 상기 지지블록내에 설치된 제1블록의 상면을 가압하는 제3단계; 상기 제1블록의 하강운동시 이와 경사지게 접촉하는 제2블록이 상기 열교환기의 보강대측으로 이동하는 제4단계; 및 상기 제2블록의 전면에 형성된 절단부가 보강대의 측벽부를 절단하는 제5단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대 절단방법.

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