KR101043603B1 - 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 재질의 열교환기를 제작하는 공정에서 유-벤드를 자동으로 브레이징 용접시킬 수 있게 한 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징장치에 관한 것으로 아암(A)의 하단에 가이드부(100)를 설치하고 중단에 예열 및 브레이징부(200)를 설치하되 컨베이어 라인(C)을 따라 진행방향으로 양측에 제1예열부(21),제2예열부(22) 및 제3예열부(23)를 순차적으로 설치하며 그 후단에 브레이징부(24)를 설치하고 상단에는 수동핸들(31)과 모터(M')에 의해 전후진 하는 가이드레일(300)을 설치하고 상기 제1예열부(21),제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)에는 각각 각도 조절용 손잡이(21a)(22a)(23a)(24a)를 장착하여 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b) 각도를 조정할 수 있게 하며 일측에는 각각 적외선 온도검출센서(21c)(22c)(23c)(24c)를 설치하여 LPG가스와 에어의 혼합가스를 정량제어 및 피드백 제어 할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

알루미늄 열교환기,유-벤드,예열부,브레이징부,적외선 온도검출센서,피드백 제어.

Description

알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징장치{Aluminum heat exechanger type U-bend automatic brazing system}

본 발명은 알루미늄(Al) 재질의 열교환기를 제작하는 공정에서 유-벤드(U-Bend)를 자동으로 브레이징 용접시킬 수 있게 한 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징장치에 관한 것으로 특히 알루미늄 열교환기에 형성되는 알루미늄 재질의 유-벤드를 1열에서 부터 다열까지의 다양한 기종에 대응할 수 있게 다단 예열토치로 모재를 가열시켜 브레이징 온도를 형성하고 예열토치와 브레이징토치의 온도감지와 각도를 조정할 수 있게 하며 공급되는 LPG가스와 에어(Air)의 혼합가스를 정량제어 하고 온도감지 센서를 이용한 피드백 제어로 정확한 열량을 제어하여 모재인 알루미늄 재질의 유-벤드를 손상없이 브레이징 용접할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 브레이징 접합장치는 이종금속 또는 동종금속합금을 융점이 낮은 용가재를 용융시켜 접합하는 장치를 말하는 것으로서 접합하고자 하는 모재(금속물)의 두께가 얇아 일반적인 용접이 불가능할 경우에 모재를 변형 또는 용융시키지 않고 접합시키는 것으로 가열방법에 따라 토치 브레이징(Torch Brazing),로 브레이 징(Furnase Brazing),유도 브레이징(Induction Brazing) 및 침지 브레이징(Dip Brazing) 등이 있다.

상기한 알루미늄 열교환기를 제작하기 위해서는 알루미늄 재질의 튜브와 유-벤드를 삽입 결합시키고 삽입 결합되는 부위에 용가재로 브레이징시켜 접합하는 것으로 알루미늄과 용가재의 용융온도 편차가 크지 않아 예열과 브레이징작업 시 600℃ 이상으로 과도하게 과열시키면 알루미늄 모재가 열화되거나 국부 용융되는 치명적인 결함이 발생할 수 있어 브레이징 작업에서 작업부위를 예열시키거나 브레이징시킬 때 정확한 적정온도를 유지하면서 브레이징 작업을 수행할 수 있게 하여야 하는 실정이다.

종래 알루미늄 열교환기의 유-벤드 브레이징 장치는 컨베이어 라인을 따라 인입된 열교환기를 브레이징 프레임에서 유-벤드 결합부위의 양측에 설치된 단일 화염토치부에서 화염을 작업자가 육안으로 제어하면서 예열 및 브레이징시켜서 접합하였다.

상기한 종래의 브레이징 장치는 단일 화염토치부에서 유-벤드의 접합부위를 예열 및 브레이징시키므로 알루미늄 모재와 용가재의 작업온도 조절를 정확하게 유지할 수 없어 알루미늄 모재가 열화되거나 국부용융되는 결함의 발생으로 제품의 불량률이 증대되고 상기 알루미늄 모재를 예열함에 있어 온도가 높아짐에 따른 모재의 색상변화가 타금속에 비해 거의 일어나지 않아 작업자의 육안에 의존하는 것은 작업능률과 생산성 저하로 나타나게 되는 것이다.

그리고 화염토치부의 구조는 제품의 투입과 이송중에서 동일한 화염의 화력 을 일정하게 유지하여 가스소모량이 증대되어 제조원가의 상승을 초래하고 있어 압력비례제어 방식의 디지털 컨트롤 시스템을 활용하고 있으나 일정하게 공급되는 가스 투입량에 압력을 변화시켜 화염을 조정하므로 일차적인 화염이 변함으로 브레이징 제품의 불량이 발생하고 있다.

상기 화염토치부의 노즐은 하나의 장공으로 형성되어 브레이징 접합부위에 화염을 분사시키므로 직접예열되는 부위와 간접예열되는 부위의 온도차가 발생되는 문제가 있어 이로 인한 예열과 브레이징의 불량을 초래할 수 있는 것이다.

또한 상기 단일 화염토치부는 양측에서 동일한 방향으로 화염을 분사시키므로 열교환기의 튜브에 결합되는 유-벤드가 1열 또는 2열일 경우에는 예열 및 브레이징작업에서 온도편차가 거의 발생하지 않지만 2열 이상의 다열일 경우에는 내측과 외측에 배치된 유-튜브 열의 온도편차가 발생하여 브레이징작업의 불량률이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 창출된 것으로 알루미늄 모재와 용가재의 용융온도의 편차가 적어도 가장 효과적인 예열온도와 브레이징온도를 제공하기 위하여 다단예열부와 브레이징부를 순차적으로 설치 및 가열할 수 있게 하고 LPG가스와 에어를 혼합한 가스를 정량 제어함과 동시에 적외선 온도검출센서로 다단예열부와 브레이징부의 온도를 감지하여 피드백 제어로 정확한 열량을 제어하여 알루미늄 모재의 열화 및 국부 용융현상을 방지할 수 있게 하였으며 다단예열부와 브레이징부의 화염 방사각도를 조정할 수 있게 하여 유-벤드의 1열 내지 2열 뿐만 아니라 다열로 구성된 열교환기도 각 열별 예열 및 브레이징온도의 편차를 제거하여 브레이징 제품의 불량률을 최소화시키고 다단예열부와 브레이징부의 장착되는 노즐의 노즐공을 방사상으로 다수개 천공하여 화염의 방사범위를 넓게 형성하여 직접 또는 간접으로 예열되는 온도편차를 제거한 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치를 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치에 있어서

아암의 하단에 가이드부를 설치하고 중단에 예열 및 브레이징부를 설치하되 컨베이어 라인을 따라 진행방향으로 양측에 제1예열부,제2예열부 및 제3예열부를 순차적으로 설치하며 그 후단에 브레이징부를 설치하고 상단에는 수동핸들과 모터에 의해 전후진 하는 가이드레일을 설치하고 상기 제1예열부,제2예열부,제3예열부 및 브레이징부에는 각각 각도 조절용 손잡이를 장착하여 토치의 노즐 각도를 조정할 수 있게 하며 일측에는 각각 적외선 온도검출센서를 설치하여 LPG가스와 에어의 혼합가스를 정량제어 및 피드백 제어 할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 용융온도의 편차가 작은 알루미늄 모재와 용가재를 적정 온도로 예열 및 브레이징시켜 모재에 발생할 수 있는 열화현상과 국부 용융되는 제품의 불량을 방지하고 유-벤드의 브레이징작업 시 1-2열작업 뿐만아니라 다열의 유-벤브 브레이징작업에 대응할 수 있게 혼합가스의 정량제어와 예열 및 브레이징부의 토치각도를 조정하여 화염의 방사각도를 조정하며 노즐의 형상을 다공으로 변경시켜 화염의 직접 및 간접으로 예열 및 브레이징되는 온도편차를 제거시켜 제품의 품질을 향상시키며 화염의 온도를 감지하여 피드백 제어하므로 정확한 열량제어 가스의 소모량을 최소화시킬 수 있게한 등의 효과가 있는 것이다.

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개념도로 컨베이어 라인 상의 중앙부에 다단의 예열부와 브레이징부가 설치된 브레이징 프레임이 설치된 구조 를 도시하였고,도 2 은 본 발명의 정면구조 개념도로 아암에 장착된 예열 및 브레이징부의 승강작동,화염방사 각도조정 및 피드백 제어를 설명하기 위한 구조를 도시하였으며,도 3 은 본 발명의 다단예열부와 브레이징부의 상세구조도로 제1예열부,제2예열부,제3예열부 및 브레이징부의 구조를 상세히 도시하였고,도 4 는 본 발명 브레이징부의 결합구조 개념도로 튜브에 유-벤드가 삽입 결합되고 접합부에 링형 용가재가 설치되어 브레이징되는 것을 설명하기 위하여 도시하였다.

모터에 의해 구동되는 컨베이어 라인(C)이 설치되고 그 양측에 설치된 베이스 프레임(B)의 상부 가이드부(100),예열 및 브레이징부(200) 및 가이드레일(300)을 아암(A)에 장착시킨 브레이징 프레임(E)이 설치되며 상기 아암(A)의 상부 프레임(F)을 볼 스크류(1)(1')에 결합시켜 모터(M)로 승강시킬 수 있게 한 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치에 있어서,

상기 아암(A)의 하단에 가이드부(100)를 설치하고 중단에 예열 및 브레이징부(200)를 설치하되 컨베이어 라인(C)을 따라 진행방향으로 양측에 제1예열부(21),제2예열부(22) 및 제3예열부(23)를 순차적으로 설치하며 그 후단에 브레이징부(24)를 설치하고 상단에는 수동핸들(31)과 모터(M')에 의해 전후진 하는 가이드레일(300)을 설치하고 상기 제1예열부(21),제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)에는 각각 각도 조절용 손잡이(21a)(22a)(23a)(24a)를 장착하여 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b) 각도를 조정할 수 있게 하며 일측에는 각각 적외선 온도검출센서(21c)(22c)(23c)(24c)를 설치하여 LPG가스와 에어의 혼합가스를 정량제어 및 피드백 제어 할 수 있게 한 구조이다.

상기 예열 및 브레이징부(200)의 제1예열부(21)의 화염온도는 260-340℃,제2예열부(22)는 410-490℃,제3예열부(23)는 560-600℃ 및 브레이징부(24)의 브레이징온도는 615℃로 예열 및 브레이징할 수 있게 하였다.

상기 예열 및 브레이징부(200)에 장착된 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b)은 중앙에 노즐공(H)을 천공하고 방사상으로 다수의 노즐공(H')(H")을 천공하여 화염의 방사각도를 넓게 하였다.

도면 중 미설명 부호 (2)는 베벨기어봉이고,(3)은 승강 스프로켓이며 (T)는 열교환기 튜브이고,(U)는 알루미늄 유-벤드이며,(4)는 링형 용가재이다.

이와 같이된 본 발명은 알루미늄 열교환기를 제작하기 위하여 알루미늄과 용가재의 용융온도 편차가 작아 예열과 브레이징하는 공정에서 온도를 맞추기 어려운 문제를 해결하기 위하여 다단의 예열부로 단계적으로 예열온도를 증가시켜 브레이징온도로 브레이징할 수 있게 하고 유-벤드의 브레이징작업 시 1-2열 뿐만아니라 다열의 브레이징작업이 가능케 하기 위하여 토치의 노즐 형상을 변경하고 각도를 조정할 수 있게 하였으며 적외선 온도검출센서를 이용하여 피드백 제어 및 혼합가스의 정량제어가 가능케 한 브레이징장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이 컨베이어 라인(C)을 따라 제품을 이송시키고 그 양측으로 설치된 베이스 프레임(B)의 상부에 예열 및 브레이징부(200)가 설치된 브레이징 프레임(E)이 설치된 구조로 알루미늄 열교환기의 유-벤드(U)의 형태(1열 내지 다열)에 따라 컨트롤러(도시없음)에 입력하여 폭,높이 및 컨베이어의 속도를 조정하고 화염의 각도를 조정하며 혼합가스(LPG가스+에어)의 정량제어 및 화염의 온도를 감지하여 피드백 제어하는 것이다.

상기 베이스 프레임(B)의 사이에 설치된 컨베이어 라인(C)은 도 4 와 같이 열교환기의 튜브(T)에 유-벤드(U)를 삽입시키고 접합부에는 링형 용가재(4:내부에 플럭스가 내장됨)를 끼워서 모터로 구동 스프로켓을 작동시켜 유-벤드(U)가 삽입된알루미늄 열교환기의 이송속도를 제어하면서 이송시킨다.

상기한 알루미늄 열교환기가 베이스 프레임(B)의 상부에 설치된 브레이징 프레임(E)으로 인입되고 이와 동시에 아암(A)의 하단에 설치된 가이드부(100)로 알루미늄 열교환기의 양측을 지지 및 안내하고 그 상단에 설치된 예열 및 브레이징부(200)의 도 3 과 같이 제1예열부(21)에서 화염을 방사하여 260-340℃로 1차 예열시키고 진행시켜 제2예열부(22)에서 410-490℃로 2차 예열시키며 더 진행하여 제3예열부(23)에서 560-600℃로 3차 예열시킨다.

상기와 같이 예열이 완료되면 브레이징부(24)에서 최종적으로 615℃의 브레이징 온도로 브레이징시키는 것이다.

상기 브레이징 프레임(E)의 아암(A)에 장착된 가이드부(100)와 제1예열부,제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)가 설치된 예열 및 브레이징부(200)는 알루미늄 열교환기의 폭에 따라 좌우 간격을 가이드레일(300)에서 모터(M')에 의해 전,후진 작동시켜 간격을 조정하고 미세간격은 수동핸들(31)을 이용하여 조정하는 것이다.

상기 아암(A)의 높이 조정는 볼 스크류(1)(1')에 결합된 아암(A)의 상부 프레임(F)을 모터(M)를 작동시켜 승강 스프로켓(3)이 정,역회전하고 이에 따라 베벨기어봉(2)이 정,역회전하여 볼 스크류(1)(1')를 정,역회전시켜 아암(A)을 상승 및 하강시킬 수 있는 것이다.

상기 예열 및 브레이징부(200)의 제1예열부,제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)에는 알루미늄 열교환기 유-벤드(U)의 배열 상태에 따라 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b) 각도를 조절할 수 있게 각도 조절용 손잡이(21a)(22a)(23a)(24a)가 설치되어 있다.

유-벤드(U)의 형태가 1열 또는 2열일 경우에는 노즐(21b)(22b)(23b)(24b) 각도를 수평으로 유지하여 양쪽에서 화염을 방사하여 예열 및 브레이징시키면 되지만 2열 이상일 경우에는 수평으로 화염을 방사하면 외측과 내측에 배치된 유-벤드(U)에 전달되는 화염의 강도가 상이하여 일정한 온도를 맞추기 어려우므로 각도 조절용 손잡이(21a)(22a)(23a)(24a)로 노즐(21b)(22b)(23b)(24b)의 각도를 조절하여 내,외측에 배열된 유-벤드(U)의 예열 및 브레이징 온도편차의 발생를 방지하고 일정하게 유지할 수 있게 하였다.

또한 노즐(21b)(22b)(23b)(24b)의 형태를 단일공으로 하지 않고 중앙에 노즐공(H)을 천공하고 방사상으로 다수의 노즐공(H')(H")을 천공하여 화염의 방사각도를 넓게하므로 방사되는 화염이 폭넓게 방사하여 유-밴드(U)에 전달되는 화염이 직접 및 간접으로 예열 및 브레이징되는 온도편차를 제거하여 동일한 온도로 예열 및 브레이징되게 하였다.

상기 아암(A)에 장착되는 예열 및 브레이징부(200)의 제1예열부,제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)에는 각각 적외선 온도검출센서(21c)(22c)(23c)(24c)를 설치하여 각각의 토치 노즐(21b)(22b)(23b)(24b)에서 방사하는 화염의 온도를 센싱하여 LPG가스와 에어의 혼합가스를 정량제어하고 피드백 제어어 가능케 하였다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며,청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고,그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개념도

도 2 은 본 발명의 정면구조 개념도

도 3 은 본 발명의 다단예열부와 브레이징부의 상세구조도

도 4 는 본 발명 브레이징부의 결합구조 개념도

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

21: 제1예열부 22: 제2예열부

23: 제3예열부 24: 브레이징부

21a,22a,23a,24a: 각도 조절용 손잡이

21b,22b,23b,24b: 노즐

21c,22c,23c,24c: 적외선 온도검출센서

100: 가이드부 200: 예열 및 브레이징부

300: 가이드레일 A: 아암

B: 베이스 프레임 C: 컨베이어 라인

E: 브레이징 프레임 F: 상부 프레임

H,H',H": 노즐공 M,M':모터

Claims (3)

1. 모터에 의해 구동되는 컨베이어 라인(C)이 설치되고 그 양측에 설치된 베이스 프레임(B)의 상부 가이드부(100),예열 및 브레이징부(200) 및 가이드레일(300)을 아암(A)에 장착시킨 브레이징 프레임(E)이 설치되며 상기 아암(A)의 상부 프레임(F)을 볼 스크류(1)(1')에 결합시켜 모터(M)로 승강시킬 수 있게 한 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치에 있어서,

   상기 아암(A)의 하단에 가이드부(100)를 설치하고 중단에 예열 및 브레이징부(200)를 설치하되 컨베이어 라인(C)을 따라 진행방향으로 양측에 제1예열부(21),제2예열부(22) 및 제3예열부(23)를 순차적으로 설치하며 그 후단에 브레이징부(24)를 설치하고 상단에는 수동핸들(31)과 모터(M')에 의해 전후진 하는 가이드레일(300)을 설치하고 상기 제1예열부(21),제2예열부(22),제3예열부(23) 및 브레이징부(24)에는 각각 각도 조절용 손잡이(21a)(22a)(23a)(24a)를 장착하여 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b) 각도를 조정할 수 있게 하며 일측에는 각각 적외선 온도검출센서(21c)(22c)(23c)(24c)를 설치하여 LPG가스와 에어의 혼합가스를 정량제어 및 피드백 제어 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 예열 및 브레이징부(200)의 제1예열부(21)의 화염온도는 260-340℃,제2예열부(22)는 410-490℃,제3예열부(23)는 560-600℃ 및 브레이징부(24)의 브레이징온도는 615℃로 예열 및 브레이징할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 예열 및 브레이징부(200)에 장착된 토치의 노즐(21b)(22b)(23b)(24b)은

   중앙에 노즐공(H)을 천공하고 방사상으로 다수의 노즐공(H')(H")을 천공하여 화염의 방사각도를 넓게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 열교환기의 유-벤드 자동 브레이징 장치.

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