KR20020026410A - 엘보우와 그 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘보우와 그 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 강판재를 냉간가공하여 엘보우부재들을 성형할 수 있기 때문에 성형작업이 매우 간단 용이하게 되며 종래와 같은 가열로가 필요없게 되어 제조원가가 크게 낮아지고 또 성형시간이 대폭 단축됨은 물론 재질의 피로변형등의 현상이 발생하지 않게 되어 강도의 약화 및 유체에 대한 저항부식이 높아지는 폐단이 해소되고 이음단면들이 유체의 흐름방향과 수평선상에 위치하게 되므로 유체와의 마찰 저항이 크게 감소됨에 따라 장기간 사용하여도 이음단면의 용접부위가 쉽게 마모 또는 손상되지 않게 하기 위해,

좌우 하단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 상측 엘보우부재를 반원형상으로 성형하고, 상기 좌우 하단의 이음단면들과 대응하는 좌우 상단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 하측 엘보우부재를 반원형상으로 성형하며, 상기 상하측 엘보우부재들을 접합시켜 수평선상에서 서로 접지되는 좌우 하단 및 좌우 상단의 이음단면들을 용접하여 상기 이음단면들의 용접부위가 엘보우의 양측부 중간의 수평선상에 위치토록 한 것이다.

Description

엘보우와 그 제조방법 및 장치{an elbow and manufuring process and device for elbow}

본 발명은 엘보우와 그 제조방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내경이 대략 600 m/m 이상 인 대구경의 엘보우를 신속 용이하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있게 한 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내경이 작은 소구경의 엘보우는 해당 구경의 파이프를 직접 가공하여 제조할 수 있지만, 내경이 대략 600 - 2000 m/m 정도인 대구경 엘보우의 경우에는 해당 구경의 파이프를 직접 가공하여 제작할 수 없었다.

따라서, 종래에는 도 1a-c에서 보는 바와같이 엘보우를 수직으로 2등분한 형태로 되게 강판재로 성형한 좌우 엘보우부재(1)(1')들을 좌우로 마주하게 접합시켜 수직선상에서 서로 접지되는 상기 엘보우부재들의 각 상하 이음단면(2)(2')들을 용접하여 대구경의 엘보우를 제작하였다.

그러나, 이와 같은 방법으로 제작하기 위해 강판재를 일반적인 프레스로 가압하여 반원형상의 엘보우형태로 되게 엘보우부재(1)(1')들을 냉간가공하여 성형하게 되면, 상기 엘보우부재들의 각 상하 이음단면(2)(2')들은 그 반경(r)(r')의 차이가 매우 크기 때문에 반경이 큰 상측의 이음단면(2)의 주변은 많이 늘어나게 되는 반면 반경이 작은 하측의 이음단면(2')의 주변은 오므러들게 되므로, 이 하측의 이음단면 주변에 주름이 형성되거나 또는 찌그러지는 현상이 발생됨에 따라 대구경의 엘보우를 제작할 수 없게 되었다.

이를 감안하여, 종래에는 엘보우부재(1)(1')들을 성형할 때 강판재를 대략 600 - 800°c 정도의 온도로 가열한 다음, 가열된 상태의 강판재를 프레스로 가압하여 성형한 후 냉각처리 함으로써 주름이 발생되지 않게 하였다.

그런데, 상기와 같은 방법으로 성형하게 되면 가열을 위한 별도의 가열로가 필요하게 되므로, 설치비용은 물론 가열로의 운전에 따른 제반비용의 추가등으로 인하여 제조원가가 상승되고 또 성형시간이 많이 소요되는 등의 단점들이 있었다.

또한, 고온의 가열에 따른 재질의 선택범위가 제한되었음은 물론 재질의 피로변형등에 의한 강도의 약화 및 이에 따라 유체에 대한 저항부식이 높아져 그 수명이 단축되는 문제점들도 있었다.

그리고, 이음단면(2)(2')들이 수직선상에 위치하게 되므로 이들 이음단면중 특히 상측의 이음단면(2)이 유체의 흐름방향과 마주하게 되어 유체와의 마찰 저항이 크게됨에 따라 이음단면의 용접부위(w)가 쉽게 마모 또는 손상되기 때문에 더욱 수명의 단축이 초래되었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 엘보우의 문제점들을 감안 하여 발명된 것으로서, 그 목적은 제조가 매우 간단 용이하며 제조 비용 및 시간이 대폭 절감되는 엘보우의 제조방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 재질의 선택에 제한이 따르지 않게 되며 그 수명의 단축이 방지되는 엘보우의 제조방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기와 같은 목적들은, 강판재를 고온으로 가열하지 않고 상온에서 프레스에 의한 냉간가공으로 가압하여 상하 엘보우부재들을 각각 성형하며, 또한 엘보우부재들의 이음단면들이 수직선상이 아닌 수평선상에 위치하게 성형하여 이들 이음단면들의 용접부위가 유체의 흐름방향과 마주하지 않게 수평선상에 위치토록 한 엘보우를 제조하는 제조방법 및 장치를 제공함으로써 달성된다.

도 1a는 종래 엘보우의 일예를 보인 분리 사시도,

도 1b는 동 종래 엘보우의 측면도,

도 1c는 동 종래 엘보우의 정면도,

도 2a는 본 발명 실시예에 의한 엘보우의 일예를 보인 분리 사시도,

도 2b는 동 본 발명 엘보우의 측면도,

도 2c는 동 본 발명 엘보우의 정면도,

도 3a-b는 본 발명 엘보우의 각기 다른 예를 보인 측면도,

도 4a-d는 본 발명 장치에 의한 엘보우부재의 성형 공정도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10,10' ; 엘보우부재,

11 ; 상주면, 12 ; 하주면,

20, 20' ; 이음단면,

30 ; 기대,

40 ; 실린더,

41 ; 로드,

50 ; 상틀,

51 ; 상형, 511 ; 성형면,

60, 60' ; 수평실린더,

70, 70' ; 하형,

71, 71' ; 성형면.

이하, 본 발명 실시예에 의한 엘보우의 제조방법 및 장치를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a-c는 본 발명의 실시예에 의한 제조 방법 및 장치에 의해 제조되는 엘보우의 일예를 보인 것이다.

본 발명 실시예에 의한 엘보우는, 엘보우를 수평으로 2등분되게 분할된 반원형 형태의 상하 엘보우부재(10)(10')들로 구성된다.

상기 엘보우부재들은 상하 2등분으로 분할되게 반원형상으로 성형되는 것이므로, 상측 엘보우부재의 이음단면(20)들은 좌우 하단의 수평선상에 위치하게 되며 하측 엘보우부재의 이음단면(20')들은 좌우 상단의 수평선상에 위치하게 된다.

따라서, 상기 엘보우부재들을 상하로 마주하게 접합시켜 수평선상에서 접지되는 엘보우부재들의 각 상하 이음단면(20)(20')들을 용접하면 엘보우가 제작된다.

상기 엘보우부재들은, 프레스에 의한 각각의 금형을 사용하여 냉간가공으로 성형된다.

이와 같이 냉간가공으로 성형할 수 있게 되는 것은, 상기 엘보우부재들을 상하로 분할되게 성형하기 때문에 가능하다.

즉, 상기 엘보우부재들을 상하로 분할되게 성형하면, 상측 엘보우부재의 경우에는 상주면(11)의 반경(R)과 좌우 하단의 이음단면(20)의 반경(R')은 물론 상기 하측 엘보우의 경우에도 좌우 상단의 이음단면(20')의 반경(R1)과 하주면(12)의 반경(R2) 차이가 각기 종래의 좌우로 분할되게 성형된 엘보우부재(1)(1')들의 각 반경(r)(r')들 차이의 2분의1로 축소되기 때문에, 이에 비례하여 냉간가공하여도 상기 상하주면과 이음단면들의 늘어나는 정도와 오므러드는 정도에 거의 차이가 없어 주름이 발생하지 않게 됨에 따라 가능하게 된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명 실시예에 의해 제작되는 엘보우의 각기 다른 예를 보인 것으로서, 이들의 경우에는 엘보우 직경의 크기나 길이등을 감안하여 엘보우부재(10)(10')들중 어느 하나 또는 둘 모두의 길이를 2등분으로 분할하여 용접제작하여도 됨을 보인 것이다.

한편, 상기의 실시예에서는 엘보우부재(10)(10')들을 상하로는 2등분으로 하고 길이는 단일체 또는 2등분으로 하는 것을 그 예로 하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 여러 등분으로 분할하여도 되는 것으로서, 이러한 경우에도 본 발명의 범위에 속하게 됨은 물론이다.

도 4a-d는 본 발명의 제조장치에 의한 상기 엘보우부재의 성형과정을 보인 것이다.

이 장치는 기대(30)의 상부에 설치되는 가압실린더(40)의 로드(41)에 의해 수직으로 승강되는 상틀(50)의 하단에 착설된 상형(51)과, 상기 기대의 바닥에 부설된 좌우 고정대(31)(31')에 후단이 축착되는 수평실린더(60)(60')들과, 이들 실린더의 각 로드(61)(61')들의 선단이 외단면에 각각 착설되고 상기 기대의 바닥에 부설된 레일(32)을 따라 서로 마주한 상태에서 전후진하게 설치되며 2등분으로 분할된 좌우하형(70)(70')들을 구비하여 된다.

상기 상형의 성형면(511)은 반원형의 엘보우형상으로 되고, 상기 좌우하형들의 성형면(71)(71')은 연결되면 상기 상형의 성형면과 걸맞게 되는 반원형의 엘보우형상이 되게 각각 4분의1원형의 엘보우형상으로 된다.

따라서, 상기 좌우하형들이 마주 전진하여 합쳐지면 성형면(71)(71')들이 반원형을 이루게 연결되며, 상기 상형이 하강되면 그 성형면(511)이 요입되어 걸맞게 된다.

이와 같은 장치를 사용하여 상기 엘보우부재를 성형할 때에는, 도 4a에서와 같이 성형면(71)(71')들의 각 상단측에 좌우길이가 상기 성형면을 합친 길이와 같게 되는 성형대상 강판재(80)의 양단측만 얹혀지는 정도로 되게 좌우하형(70)(70')들을 후진 이동시켜 준다.

이러한 상태에서 도 4b에서와 같이 상형(51)을 하강시켜 강판재(80)의 중간을 가압하면, 이 강판재는 하향 만곡되므로 그 양측단이 성형면(71)(71')의 상단으로 부터 이탈되어 상부내측으로 들어가게 되며, 이때 부터는 도 4c에서와 같이 하강되는 상형(51)과 같은 속도로 좌우하형(70)(70')들을 동시에 전진시켜 준다.

이렇게 하여 도 4d에서와 같이 상형(51)과 좌우하형(70)(70')들이 서로 합쳐지게 되면, 이들의 성형면(511),(71)(71')에 의해 강판재(80)는 가압되어 반원형의 엘보우부재로 성형된다.

이와 같이 상기 하형들의 성형면이 4분의1 원형으로 되게 분할하여 성형하는 것은, 상기 하형을 상형과 같이 단일체의 반원형상으로 된 것을 사용하게 되는 경우에는 강판재(80)의 좌우 길이가 성형면 양단사이의 직선 길이 보다 길게 되기 때문에 이들의 길이 차이에 비례하여 상기 강판재의 양단부측이 성형면의 양상단으로 부터 많이 벗어난 위치에 얹혀지게 되므로 이러한 상태에서 상형(51)을 하강시켜 상기 강판재을 가압하면 이 강판재의 중간부가 하향 만곡되면서 그 양단부측이 하형의 성형면내측으로 요입되는 과정에서 양단부측의 외면이 성형면의 상단 모서리에 긁혀서 깎이게 되거나 또는 쭈그러지게 되는 등의 현상으로 인하여 불량이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

한편, 상기 상형과 하형들은 엘보우의 구경이나 길이등의 규격 및 형상에 따라 교체하면 되기 때문에, 단일 장치로 여러 규격의 엘보우부재들을 성형할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명 실시예에 따른 방법 및 장치에 의하면, 강판재를 냉간가공하여 엘보우부재들을 성형할 수 있기 때문에 성형작업이 매우 간단 용이하게 되며, 종래와 같은 가열로가 필요없게 되어 가열로의 설치비용은 물론 가열로의 운전에 따른 제반비용이 삭감되므로 제조원가가 크게 낮아지고 또 성형시간이 대폭 단축되는 등의 장점이 있다.

특히, 냉간가공으로 성형하기 때문에 재질의 선택범위가 제한되지 않게 됨은 물론 재질의 피로변형등의 현상이 발생하지 않게 되므로 강도의 약화 및 유체에 대한 저항부식이 높아지는 폐단이 해소되고, 이에 따라 그 수명 단축이 방지되는 등의 특징도 있다.

또한, 이음단면들이 수평선상에 위치하게 되므로 이음단면이 유체의 흐름방향에 마주하지 않게 되어 유체와의 마찰 저항이 크게 감소됨에 따라 장기간 사용하여도 이음단면의 용접부위가 쉽게 마모 또는 손상되지 않게 됨으로써 그 수명이 연장되는 효과도 얻게된다.

Claims (6)

1. 좌우 하단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 상측 엘보우부재를 반원형의 엘보우형상으로 성형하는 성형공정과;

   상기 좌우 하단의 이음단면들과 마주하는 좌우 상단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 하측 엘보우부재를 반원형의 엘보우형상으로 성형하는 성형공정과;

   상기 상하측 엘보우부재들을 접합시켜 수평선상에서 서로 접지되는 좌우 하단 과 좌우 상단의 이음단면들을 용접하여 상기 이음단면들의 용접부위가 엘보우의 양측부 중간의 수평선상에 위치되게 하는 용접공정을 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 엘보우의 제조방법.
2. 기대의 상부에 수직으로 승강되게 설치되는 상틀의 하단에 착설되며, 하부의 성형면이 반원형의 엘보우형상으로 되는 상형과:

   상기 기대의 바닥에 서로 마주한 상태에서 전후진하게 설치되며, 상부의 성형면이 서로 연결되면 상기 상형의 성형면과 걸맞게 되는 반원형의 엘보우형상을 이루게 각각 4분의1원형의 엘보우형상으로 되는 좌우하형들을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 엘보우의 제조장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 기대의 상부에는 상형을 수직으로 승강시켜 주는 실린더가 설치되며, 상기 기대의 바닥에는 좌우하형들을 서로 마주한 상태에서 수평으로 전후진시켜 주는 수평실린더들을 각각 설치하여 되는 것을 특징으로 하는 엘보우의 제조장치.
4. 좌우 하단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 반원형의 엘보우형상으로 되는 상측 엘보우부재와;

   상기 상측 엘보우부재의 좌우 이음단면들과 마주하는 좌우 상단의 이음단면들이 수평선상에 위치하게 반원형의 엘보우형상으로 되는 하측 엘보우부재와;

   상기 상하측 엘보우부재들을 접합시켜 수평선상에서 서로 접지되는 좌우 하단 과 좌우 상단의 이음단면들을 용접하여 상기 이음단면들의 용접부위가 엘보우의 양측부 중간의 수평선상에 위치되게 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘보우.
5. 제5항에 있어서, 상기 상측의 엘보우부재는, 길이방향으로 2등분되게 분할 형성한 것을 용접 연결하여 되는 것을 특징으로 하는 엘보우,
6. 제5항에 있어서, 상기 상측의 엘보우부재와 하측의 엘보우부재는, 각각 길이방향으로 2등분되게 분할 형성한 것을 용접 연결하여 되는 것을 특징으로 하는 엘보우.