KR0144564B1 - 열교환기와 이 열교환기의 열교환요소의 배열에 단부판을 밀봉장착하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열 교환기와 이 열 교환기의 열교환 요소의 배열에 단부판을 밀봉장착하기 위한 방법.

제1도는 일련의 오발 열교환 파이프(oval heat exchanger pipe)를 가지는 열 교환기의 사시도.

제2도는 공급된 압축죠오가 그들의 풀린 위치에서 도시되어 있는 오발 파이프의 단부를 확대하여 보여주는 제1도의 열 교환기의 부분의 상부평면도.

제3도는 그들의 단부부분을 그들의 닫힌 위치에서 도시된 압축죠오에 의해 성형한 후 오발 파이프의 두열 혹은 배열들을 보여주는 제2도에 유사한 도면.

제4도는 압축죠오가 제거되고 파이프의 성형된 단부부분이 단부판내의 개구부속으로 삽입되고 난 후 제2도의 선 IV-IV를 따라 자른 측부단면도.

제5도는 단부판내의 파이프의 성형된 단부부분을 팽창시키기 위한 경사진 플럭 혹은 맨드릴의 삽입을 보여주는 제4도에 유사한 도면.

제6도는 각각의 오발 파이프들의 단부부분들이 단부판에 고정되고 난 후 열교환면을 부분적으로 잘라낸 부분들의 평면도.

제7a도는 제5도의 성형맨드릴을 확대하여 본 정면도.

제7b도는 제5도의 성형맨드릴을 확대하여 본 측면도.

제7c도는 제5도의 성형맨드릴을 확대하여 본 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:금속핀 2:열교환파이프

5:개구부 6,7:단부판

8:칼라 9:베셀

10:연결부품 12:씰링요소

13:통로 14:씰링칼라

15:압축공구 16:축

19:윤곽선 20:선

21:맨드릴 22:지지요소

23:경사표면 24:끝부분

26:수용부분 30:칼라

본 발명은 오발-단면의 다수의 파이프와, 오발 파이프의 단부부분을 수용하기 위한 다수의 개구부를 구비한 단부판들과, 개구부에 배열된 다수의 씰링요소를 포함하고 오발 파이프의 단부부분들을 팽창시킴에 의해 단부부분들에 단부판들이 부착되는 열 교환기 요소의 망(network)을 가지는 열 교환기에 관한 것이다. 본 발명은 또 열교환요소의 망에 적어도 하나의 단부판을 밀봉장착하기 위한 방법에도 관련된다.

자동차 라지에타 사용되는 것과 같은 열 교환기의 단부판에 열교환망을 장착하는 것은 아직까지 열교환망의 파이프가 오발단면을 가지고 그들의 단부부분을 용접이나 접착등을 사용함이 없이 오직 팽창(expanding)만에 의해 단부판에 고착되도록 지지될 때 문제를 내포한다. 단부판이 열 교환기의 파이프를 통하여 흐르는 냉각매체를 축적하는 수집베쉘을 지지하는 작용을 하는 한 단부판의 장착은 완전히 밀봉되어야할 뿐만 아니라, 열 교환기의 사용중에 일어나는 피할 수 없는 흔들림 혹은 진동이 장착상태를 해치지 않고 또 냉각매체의 유압을 견딜 수 있을만큼 기계적으로 안정해야 한다. 이 조건, 특히 열교환요소로써 오발 파이프를 사용할때는 최소외경에 대한 최대외경의 비율이 약 2.5 : 1보다 큼을 의미하는 오발 파이프의 직경 비율이 항상 맞을 수 없다. 이 종류의 열교환 파이프에서는, 단부벽의 탄성씨일칼라의 최대직경의 방향으로 혹은 실질적으로 평행하게 연장하는 긴 파이프벽의 고착은 가끔 충분하게 강하지 못하다. 파이프의 단부부분의 팽창에도 불구하고 최소파이프 직경의 방향으로 혹은 평행하게 연장하는 파이프벅부분이 접히고, 따라서 신뢰할 수 있는 씨일 혹은 기계적으로 안정한 연결을 방해할 위험이 있다.

따라서, 이 종류의 종래 열 교환기(DE-OS 2747 275)는 두꺼운 벅부분 혹은 환상인서트 혹은 계단식 확대부 같은 것을 구비함에 의해 열교환 파이프의 축을 보강했다. 그러나, 이러한 종래 장치는 대량생산에 만족스럽지 못한 것으로 판명되었다.

이 결점을 피하기 위해, DE-PS 1,751,710호에서는 바닥단부판이 원형단면의 씰링요소를 수용하기 위한 원형절취부 혹은 개구부를 구비하고 열교환 파이프의 전체 오발단부부분이 원통형 혹은 원추형 형상을 형성하도록 팽창되어진 열 교환기를 제안했다. 이 장치에 의해 접히는 위험은 실질적으로 제거되었다. 물론, 이런 종래 열 교환기와 이 열교환 파이프를 장착하기 위한 해당 방법은 고효율 기관차량의 라지에타등에 필요한 것과 같은 최소 대 최대 직경 비율 2.5 : 1 이상을 사용할 때 직경비가 약 2 : 1 인 오발 파이프에만 적당하다는 것을 생각해야 한다. 이러한 파이프들의 단부부분의 팽창은 원형단면을 가지는 파이프부분과 오발단면을 가지는 파이프 부분사이의 전이영역(transition zones)이 너무 길게 된다. 이는 파이프 혹은 그에 인발된 쉬이트 금속핀이 크랙을 일으키거나 파괴되거나 바로 인접한 쉬이트 금속핀이 변형되어 냉각효과가 감소되는 위험이 있다. 부가하여, 차례차례 배열된 열교환망의 배열은 단부부분의 오발형상에 비교하여 파이프 사이의 간격이 상당히 증가될 필요가 있고, 따라서 같은 사이즈의 열 교환기에서 열교환망의 효율이 그에 따라 감소하게 된다. 이러한 실질적인 결점은 씰링칼라의 직경에 해당하는 증가된 최대직경의 열교환 파이프를 사용하고 또 파이프의 단부부분을 먼저 삽입형 팽창맨드릴등과 같은 수단에 의해 최대직경이 감소되고 최소직경이 증가되어 씰링칼라의 직경보다 약간 작은 단부부분에 원통형 단면을 구비하도록 하는 방식으로 성형함에 의해 극소량만 감소될 수 있다. 또 이 장착공정이 오발 및 원형가로-단면의 범위 사이에 큰 전이구역을 만들고 따라서 다시 상기 언급한 문제를 일으킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 직경의 비율이 비교적 큰, 예를 들어 2.5 : 1에서 8 : 1 의 비율을 가지는 열교환 파이프의 오발단부부분을 납땜이나 접착없이 액-봉(liquidtight)하고 기계적으로 안정하게 고착할 수 있는 상기 설명된 타입의 열 교환기를 구비하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 파이프 혹은 가이드 금속쉬이트 혹은 씰링칼라를 손상시킬 위험이 없는 한 단부판내 열교환 파이프의 팽창된 단부부분을 장착하기 위한 방법을 구비하는 것이다.

이들 목적과 후에 명백해질 다른 목적들을 유지함에 있어 본 발명의 한 특징은 오발 열교환 파이프를 수용하기 위한 오발개구부를 가진 적어도 하나의 단부판을 구비하고, 각 파이프들의 최대직경과 최소직경의 비율이 2.5 : 1 에서 8 : 1 이고 파이프의 팽창된 단부부분의 최대와 최소직경의 비율이 1.2 : 1에서 3 : 1 인 것에 있다.

본 발명의 방법의 특징은 각 오발개구부속으로 각기 씨일요소를 둘러싸고 있는 다수의 씰링칼라를 위치시키고, 각 씰링요소의 중앙통로가 열교환 파이프의 단부부분을 수용하고, 이 단부부분이 액-봉씨일을 구비하도록 파이프의 종축에 가로인 모든 방향으로 팽창되며, 여기서 단부부분의 큰 직경의 팽창전에 그의 큰 직경은 감소되고 그의 작은 직경은 외부로부터 내부로 압력을 공급함에 의해 증가됨에 있다.

본 발명은 단부부분들의 범위에서 파이프의 가로-단면을 칫수를 선택함에 의해서만, 열 교환기의 단부부분과 단부판 사이의 영구적으로 양호한 연결이 얻어지고 또 오발파이프가 비교적 큰 최대와 최소직영비율, 즉 2.5 : 1 과 8 : 1 사이의 비율을 가질 때라도 얻어지고, 단부부분들이 그들의 오발형을 보존한다. 이들 최대와 최소직경의 비율로, 씰링칼라에서의 파이프의 단부부분의 파지는 설사 대량생산으로 만들어진다 하더라도 모든 실제적 응용에 충분하고 단부부분들이 그들의 오발형을 보존한다. 이 방식으로, 단위면적당 고밀도로 파이프가 배열되고 높은 최대와 최소직경비를 가지며, 단부판에 신뢰할 수 있게 액-봉 장착한 열교환 파이프의 하나 이상의 배열 혹은 열들로 조립된 열 교환기를 설계하는 것이 가능하게 되었다. 본 발명의 방법에 관해서, 단부판의 개구부에 파이프들의 단부부분의 장착공정이 손상에 대해 매우 안전하여, 설사 최대와 최소직경의 비율이 크게 사용되더라도, 파이프 혹은 그에 부착되는 전도성 금속쉬이트 핀을 손상시킬 위험이 없게 된다.

본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 선호된 예시적 실시예를 설명함에 의해 이해될 것이다.

제1도는 통상의 파이프 라지에타에 따라 조립된 열교환요소의 단일열을 가지는 열 교환기를 도시했다. 이는 차곡차곡 일정한 거리를 두고 쌓은 다수의 평행한 쉬이트 금속핀(1)을 포함하고 이의 각각은 전도성 금속핀(1)의 스택에서 해당 열교환파이프(3)를 수용하도록 정렬된 오발개구부의 열로 형성된다. 전도성 금속핀(1)내의 개구부의 변부는 파이프(3)(제4도와 제5도)의 오발 가로-단면에 해당하는 가로단면의 칼라(30)를 구비한다. 각 파이프(3)의 상부와 하부단부부분은 바닥단부판(6)과 상단부판(7)내의 개구부들(5)을 통하여 돌출한다. 제4도와 제5도에서 도시된 바와같이, 개구부(5)의 변부들은 나중에 설명되는 것과 같이 씰링수단을 부착하기 위해 작용하는 칼라(8)를 형성하도록 한다. 통상의 냉각유체수집베셀(9)이 바닥단부판(6)에 부착된다 : 연결부품(10)은 파이프(3)를 통하여 수집베셀(9)로 또 수집베셀로부터 흐르는 냉각수같은 액체매개체를 공급하는 작용을 한다. 그에 해당하는 도시되지 않은 저장탱크 혹은 수집베셀이 상단부판(7)에 연결된다. 전도성의 금속핀(1)은 공기같은 제2의 냉각매개체를 선회시키기 위한 통상의 질(gill)배열을 구비한다.

제2도를 참조하면, 각각의 오방 열교한 파이프(3)는 작은 직경 대 큰 직경의 비율이 2.5 : 1 에서 8 : 1 이 되도록 다음의 작은직경에서의 최소외경 b 보다 약 2.5에서 8배 큰 다음의 큰직경의 최대외경 a를 정의한다. 제3도에서 표시한 바와 같이, 열 교환기는 작은 직경 b와 정렬상태로 나란히 배열된 열교환 파이프의 다수의 평행열 혹은 배열로 조립될 수 있다.

이 예시적 실시예에서, 큰 직경 a가 12.4mm이고 작은 직경 b가 3.6mm이고, 파이프의 벽두께가 0.4mm 임을 가정한다. 또 파이프(3)가 전도체 금속핀(1)에 단단히 연결되어 그와 소위 열교환 망(heat exchanging network)(11)를 형성함을 가정한다(제1도). 이 상호연결은 차량용의 유 혹은 수냉식 라지에타를 제조하는데서 잘 알려진 통상의 방식으로 성취된다.

열교환 망(11)은 단부판(6) 혹은 (7)과 연결하기 위해, 하기에 설명되는 본 발명의 아법에 따라 진행된다. 단부판(6)과 (7) 모두가 동일한 방식으로 열교환 파이프(3)에 고착된다. 하기의 설명에서는 오직 상단부판(7)의 부착만 설명되었다.

이 실시예에서, 단부판(7)은 최대 내경이 13.2mm이고 최소 내경이 8.7mm인 다수의 오발절취부 혹은 개구부(5)로 형성된다. 칼라(8)의 직경에 대해서는 동일직경이 유효하다. 바닥판(7)은 또 각기 개구부의 부여된 칼라(8)를 싸고 파이프의 단부부분을 수용하기 위한 관통통로(13)를 한정하는 씰링칼라(14)를 정의하는 씰링요소(12)를 구비한다(제4도와 제5도). 씰링요소(12)는 만일 필요하다면 상단부판(7)의 폭과 길이 위를 연장하는 씰링매트 혹은 판에 연결될 수 있다. 씰링판은 단부판의 표면상에 느슨하게 놓여 씰링칼라(14)가 판(7)의 칼라(8)로 돌출하고 칼라(8)의 내표면을 단단히 정합하도록 한다. 수정예에서, 씰링요소(12)는 분사에 의해 공급될 수 있고 경화(DE-OS 35 05 492)에 의해 단부(7)에 단단히 연결될 수 있다. 씰링요소(12)는 충분히 탄성이 있는 재료, 예를 들어, 탄성중합체로 만들어진다. 이 보기에서 씰링칼라(14)의 관통통로(13)는 최대내경 11.3mm와 최소내경 6.8mm를 가진다.

씰링칼라(14)속으로 파이프(3)를 삽입하기 전에, 파이프(3)의 단부부분은 큰 직경 a가 11.1mm로 감소되고 작은 직경 b가 6.6mm로 증가되도록 하는 방식으로 외부로부터 단부부분의 중앙축을 향하여 압력을 공급함에 의하여 성형된다. 이 예비성형공정을 위해, 제2도에서 도시된 프레스공구(15)가 사용되었다. 프레스공구는 일렬로 배열된 오발 파이프(3)의 최소직경과 일치하는 축(16)을 따라 반대측으로부터 연장하는 두 개의 판-형 프레스 혹은 성형죠오(15a)와 (15b)로 구성된다. 프레스죠오(15a)와 (15b)는 축(16)에 평행하게 연장하는 부착표면(17a)와 (17b) 및 각 부착표면들 혹은 변부들(17a)와 (17b) 사이에 구비된 반대축 성형오목부(18a)와 (18b)를 가진다. 축(16)에 평행한 방향으로의 각 성형오목부(18a)와 (18b) 사이의 간격은 일렬 혹은 배열로의 파이프(3) 사이의 간격에 일치한다. 이 실시예에서 폐쇄된 오발윤곽선(19)은 최대직경 11.1mm와 최소경 6.6mm를 가진다. 판-형 프레스죠오(15a)와 (15b)의 두께는 선호적으로 씰링칼라(14)의 길이에 파이프의 축방향에서 봤을 때 씰링요소(12)위로 돌출하는 파이프의 단부부분의 거리만큼 크다. 단부부분의 겹친 길이는 파이프와 단부판의 중립종축과 각 허용치로 작용한다. 부가하여, 프레스공구의 폭은 망내의 파이프의 변경안된 부품의 오발가로-단면과 파이프의 예비압축된 단부부분사이의 일시적 구역에 해당하는 길이 1의 전이범위를 포함한다(제4도).

제2도와 제3도로부터 프레스 죠오(15a)와 (15b)는 열교환 파이프(3)의 단부부분의 상부표면에 공급된다. 두 프레스조오들은 화살표의 방향(제2도)에서 도시되지는 않았지만, 기계식, 공압식, 유압식 혹은 전기적 장치에 의해 부착표면 부분(17a)와 (17b)가 서로 접촉할때까지 서로 압축되고 다음 화살표의 반대방향으로 죠오들을 움직임에 의해 프레스가 풀린다. 결과적으로, 단부부분은 외측으로부터 프레스 죠오의 오발윤곽(19)의 형상으로 예비성형되어(제3도), 단부부분의 큰 직경이 11.1mm로 감소되고 작은 직경이 6.6mm로 증가되도록 된다. 따라서, 파이프의 단부부분은 예비프레싱과정전에 불가능한 씰링칼라(14)속으로 삽입할 수 있는 가로단면을 가진다. 제3도의 라인(20)은 그들의 예비성형전의 원래상태에서 단부부분의 윤곽선을 표시한다 ; 또 라인(20)은 단부부분의 평면도에서 부분적으로 볼 수 있는 파이프(3)의 나머지 성형안된 부분의 윤곽선에 해당한다.

만일 열교환망이 제3도에서 도식적으로 표시한 바와 같이 열교환 파이프(3)의 여러 배열을 포함한다면, 나머지 파이프열의 단부부분은 동일방식으로 예비성형되어 개개의 열들이 선호적으로 하나하나 동일 프레스공구(15)로 처리된다.

다음 과정에서, 씰링요소(12)를 구비한 단부판(7)은 제4도에서 확대하여 도시한 바와 같이 열교환 파이프의 망의 예비성형된 단부부분에 놓인다. 예비성형이 단부부분을 씰링칼라(14)에 의해 제한된 자유공간속으로 삽입할 수 있도록 하는 것은 명확하다. 실제, 자유공간을 예를 들어, 10에서 20분지 1밀리미터가 된다. 물론 상단부판(7)은 동일한 수의 절취부 혹은 개구부(5)의 열들을 구비한다.

열교환망(11)에서 단부판(7)을 최종 고착하는 것은 단부부분이 경사형 블록 혹은 맨드릴(21)에 의해 통상의 방식으로 팽창된다. 이 목적을 위해, 다수의 맨드릴(21)이 같은 수의 파이프 단부부분분속으로 삽입되고 지지요소(22)을 통하여 공통의 구동장치에 연결된다. 제5도에 따르면, 각 맨드릴(21)은 경사표면(23)을 통하여, 파이프 단부부분속으로 먼저 삽입되는 작은 직경의 팁구역(24)과 연결되는 오발형 외부가로단면을 가진다. 이 보기에서, 맨드릴(21)의 외경은 파이프 단부부분이 12mm의 큰 직경과 7.9mm의 작은 직경을 정의하는 그들의 외부윤곽과 맞도록 맨드릴(21)의 단일 삽입을 통하여 팽창된다. 팽창 때문에 씰링칼라(14)의 탄성벽이 0.35mm만큼 그의 큰 직경방향으로 또 0.55mm만큼 그의 작은 직경의 방향으로 팽창된다. 이는 파이프 단부부분이 그들의 작은 직경의 방향에서 더 강하게 형성됨을 의미한다.

이 보기를 따라 설계된 열교환 파이프를 사용할 때 맨드릴(21)에 의해 튜울립-형으로 팽창하는 중에 파이프 단부부분이 크랙을 일으킬 위험이 있는 만큼, 각 과정이 두 개의 처리과정을 포함하는 두 단계로 팽창을 실시하는 것이 선호된다.

제1의 팽창단계에서는, 맨드릴(21)이 제7도에 따라 사용되고, 이의 큰 직경 m과 작은 직경 n은 파이프 단부부분의 최종내부단면의 직경보다 예를 들어, 0.6mm 작다. 제2팽창과정에서는 다시 직경 m과 n이 파이프의 단면의 최종 칫수에 해당하는 제7도의 맨드릴(21)이 사용된다. 단일과정에 의해 성형하는데 비교하여 이 방식의 잇점은 단부부분의 처리가 더 양호하고 파이프의 크랙킹 가능성이 크게 감소된다.

또 두 과정의 각각은 두 단계로 실시되어 파이프의 단부부분이 먼저 큰 직경에 비해 점진적으로 팽창되고 다음 큰 직경의 결과치를 유지하면서, 파이프의 긴 축에 가로임을 의미하는 작은 직경에 비해 점진적으로 팽창되는 특별한 장점이 있다. 이 과정은 작은 만곡반경을 가지는 파이프의 특별히 크랙에 견딜 수 있는 부분의 성형이 큰 만곡반경의 인접파이프 부분으로부터 재료의 유입을 허용함에 의해 보호됨에 있어 모든 방향으로 단부부분을 점진적으로 동시에 팽창시키는데 비해 유리하다. 그 이유는 성형시점에 후자부분이 맨드릴의 프랭크(flanks)에 아직 접촉하지 않고 따라서 아직 후자에 마찰식으로 부착되지 않기 때문이다.

제7a도에서 제7c도에 따르면, 맨드릴(21)의 팁(24)은 단부부분과 중간파이프 부분사이의 전이구역내의 파이프가 압축변형으로 인해 접히지 않게 하고 또 직경을 이 범위에서 감소시키지 않도록 칼날-형 변부를 형성하도록 성형된다. 파이프(3)의 이런 엎셋(upsetting)은 맨드릴의 미끄럼 이동중에 나타나고 파이프(3)의 종방향으로의 트러스트를 나타낸다. 특히, 팁(24)은 그의 작은 직경이 열교환 파이프의 중간부분의 작은 내경보다 약간 짧고, 그의 큰 직경이 압축후 파이프 단부부분의 큰 내경보다 약간 작도록 성형된다. 이 방식으로 파이프(3)의 긴 측벽이 팁(24)과 접촉하고 이들이 실제 내부로 걸릴때만 그에 지지되도록 보장된다.

제7a도에서 도시된 바와 같이, 팁부분(24)은 미리 선택된 값으로 큰 직경의 방향에서 상기 설명된 제1팽창단계를 구비하도록 맨드릴의 공급방향으로 연장된 중간 맨드릴부분(25)과 연결된다 ; 중간부분(25)의 큰 직경은 점진적으로 팁부분으로부터 바깥으로 큰 직경의 값 m까지 증가하고 이에 따라 일정하게 남은 맨드릴의 단부까지 팽창한다. 중간맨드릴부분(25)은 - 맨드릴의 공급방향에서 봤을 때 - 예정된 값으로 작은 직경의 방향에서 상기 언급한 제2팽창단계를 실시하는 수용맨드릴부분(26)에 연결된다. 수용부분(26)의 작은 직경은 작은 직경의 값 n에 도달하도록 맨드릴부분(25)의 시작에서 봤을 때 점진적으로 증가하는 값을 가져(제7b도) 맨드릴의 단부까지 실질적으로 일정하게 남는다.

제7a도와 제7b도에서 도시한 바와 같이, 차이 k는 맨드릴(21)의 공급방향에서 봤을 때 직경 m이 작은 직경 n의 앞에서 완성되는 거리를 표시한다. 맨드릴의 두 부분(25)와 (26)은 작은 직경의 방향으로의 팽창이 큰 직경의 방향으로의 팽창이 완성된 후에만 출발하는 방식으로 차례차례 배열될 수 있다. 또, 두 맨드릴 부분(25)와 (26)은 서로 차감하고 이들이 부분적으로 겹치게 만들어 큰 직경에 평행한 팽창이 완전히 완성되기전에 작은 직경에 평행한 팽창이 시작되도록 하는 것이 가능하다.

제6도에서 표시한 바와 같이 파이프(3)의 단부부분은 단부판(7)과 영구적으로 단단하게 연결된다. 다음에, 완성된 열교환망(11)은 통상의 방식으로 주변림이 예를 들어, 씰링작용제를 구비한 해당 주변그루브(27)에 삽입된 정렬된 냉각액수집 베셀의 덮개에 연결된다 ; 다음 베셀은 그의 파지칼퀴를 굽힘에 의해 판(7)에 고착된다. 플라스틱 재료로 만들어진 수집베셀의 덮개와 단부판(6)과 (7)의 경우에 연결은, 예를 들어, 진동용접, 접착등에 의해 만들어진다.

상기 언급한 바와 같이, 이 예시적 실시예에서는, 파이프(3)의 직경의 원래비율(12.4 : 3.6 = 3.44)이 먼저 프레스죠오(15a)와 (15b)에 의해 11.1 : 6.6 = 1.68까지 변경되고 다음 맨드릴(21)을 통한 팽창에 의해 12 : 7.9 = 1.52의 더 작은 값으로 변경된다. 파이프단부부분의 외표면상에 외측으로부터 공급되는 압력수단에 의해 예비성형하는 특별한 장점은 설사 파이프(3)가 성형되었더라도 원주가 실질적으로 변화되지 않는 사실이 예견되는 것이다. 따라서, 성형공정은 파이프벽을 펴지않고 또 이러한 폐기로 인한 맨드릴의 관여층을 소위 굳게함이 없이 발생될 수 있다 ; 따라서 단부부분의 최종 팽창중에 파이프벽이나 칼라의 크랙킹을 발생시킬 위험이 없다. 팽창은 또 씰링칼라(14)가 모든 반경방향에서 균일하게 예비성형될 수 있는 방식으로 실시될 수 있다. 이는 이런 예비성형이 개별적으로 채용된 씰링칼라에 유리하다면 파이프의 중앙축에 실질적으로 반경방향으로 또 만일 필요하다면 예를 들어, 작은 직경에 평행한 선호된 방향으로 구비됨을 의미한다.

본 발명의 방법의 또다른 실질적 장점은 파이프의 직경이 그들의 팽창후에 단부부분의 큰 직경보다 클 수 있다는 사실이 예견된다는 것이다. 결과적으로, 큰 직경의 방향으로의 열교환망에서 파이프(3)의 벽사이의 최소거리(제6도의 칫수 c)가 후자를 단부판의 칼라속으로 삽입하고 난후 씰링칼라의 내벽의 해당간격보다 작아지는 컴팩트하고 좁은 열 교환기를 제조하는 것이 가능하다. 이런 이유로, 이 발명의 방법은 플라스틱으로 만들어지는 단부판과 반대로, 이 간격이 제조이유로 한정되는 금속의 단부판과 열교환망을 연결하는데 적합하다. 이 발명의 또다른 기본적 장점은 단부부분의 팽창이 단계없이 진행될 수 있고 따라서 파이프 단부부분이 오우버로드(overload)되지 않는다는 사실에 있다. 본 발명이 이 예시적 실시예의 세부적인 것에 한정되지 않고 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 수정될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 열교환기에서의 파이프의 직격의 예시적 비율이 넓은 한계내에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 열교환망의 오발파이프(3)의 직경비율은 선호적으로는 2.5 : 1에서 5 : 1이지만 5 : 1에서 8 : 1도 적당하고, 또 완성된 열 교환기의 파이프단부부분의 직경 비율도 1.2 : 1에서 3 : 1이 적당한 것으로 판명되었다. 또 실질적으로 일정한 주변의 예비성형만 필요한만큼 내부로부터 외부로 압력을 공급함에 의해 씰링칼라의 가로단면에 맞도록 파이프단부부분의 가로단면을 예비성형하게 만드는 것이 이해될 수 있다. 더구나, 파이프단부부분의 수정된 가로단면이 정확히 오발(oval)형이 되도록 성형을 실시할 필요는 없다. 그 이유는 예를 들어, 다른 가로단면형상, 예를 들어, 사방형(rhombic) 가로단면등도 적당한 결과를 구비할 수 있기 때문이다. 부가하여, 성형과정중에 파이프 벽을 위한 내부부착 지지체로 작용하는 파이프단부부분속으로 맨드릴을 성형과정중에 도입하는 것도 가능하다. 더구나, 본 발명은 판칼라(8)를 구비한 단부판의 사용에 한정되지 않는다. 특히, 플라스틱 단부판을 사용할 때, 칼라(8)는 완전히 분배될 수 있다. 플라스틱 단부판의 벽두께의 적당한 선택에 의해, 단부판의 절취부 혹은 개구부의 내표면이 씰링요소(12)와 씰링칼라(14)를 통해 단부판 개구부내에 파이프를 신뢰할 수 있게 고정하기에 충분함이 보장된다. 만일 필요하다면, 판개구부의 내표면은 계단형을 가질 수 있다. 플라스틱 재료의 단부판의 또다른 장점은 제조상 또 기술적 이유로(판칼라를 연발함이 없이 사출몰딩함에 의해 단부판을 제조) 파이프열들 사이의 간격과 열교환망의 깊이가 금속의 단부판을 사용할때보다 작게 만들어질 수 있는데 있다.

본 발명은 고지식하게 수학적 감각에서 오발파이프 단면에 한정되지 않는다. 본 발명의 목적을 위한 오발(oval)이란 용어는 거의 오발형 혹은 타원형 혹은 계란-형 모두와 단부가 오발형, 타원형, 반원 및 유사하게 만곡된 단부부분들로 연결된 두 개의 평행한 직선 측부들을 가진 유사한 단면들 모두인 것으로 이해되어야 한다. 또 이러한 수정된 가로단면을 가지는 파이프들은 작은 직경에 대한 큰 직경의 비율은 2.5 : 1에서 8 : 1 사이로 정의된다.

신규한 것으로서 보호되어야할 청구범위는 다음과 같다.

Claims (9)

1. 오발단면의 다수의 파이프들을 포함하는 열교환요소의 망(network)를 가지는 열 교환기에 있어서, 오발파이프들의 단부부분을 수용하기 위한 다수의 개구부를 구비한 단부판과, 각 오발파이프들의 단부부분들을 싸도록 판개구부의 변부주위를 돌출하는 씰링칼라를 가지는 다수의 씰링요소를 포함하고, 전술한 단부부분이 팽창되어 전술한 씰링요소에 의해 전술한 단부판과 단단한 연결을 구비하며, 오발파이프들의 중간부분의 최대직경은 팽창된 파이프단부부분의 최대 직경보다 크고, 중간파이프부분의 최대와 최소직경의 비율은 파이프단부부분의 최대와 최소직경의 비율보다 크며, 단부판에서의 개구부들은 팽창된 파이프단부부분의 형상에 맞도록 오발형이고, 중간파이프부분의 최대와 최소직경의 비율은 2.5 : 1에서 8 : 1이고 파이프단부부분의 최대와 최소직경의 비율은 1.2 : 1에서 3 : 1임을 포함하는 열 교환기.
2. 제1항에 있어서, 전술한 파이프단부부분이 외부로부터 전술한 단부부분의 중앙축을 향하여 공급되는 압력에 의해 예비성형되어 이후 파이프단부부분의 직경의 전술한 비율이 파이프의 내측으로부터 파이프단부부분을 팽창시킴에 의해 조절되는 열 교환기.
3. 제1항에 따른 열 교환기를 제조하기 위해, 오발단면의 다수의 열교환 파이프들의 단부부분들에 단부판을 액-봉장착(liquid-tight mounting)하는 방법에 있어서, 단면이 전술한 파이프들의 단면보다 작은 다수의 오발형 개구부를 가진 단부판을 구비하고, 전술한 개구부들 속으로 각 개구부들의 변부를 따라 연장하는 씰링요소들의 씰링칼라를 삽입하고, 각 파이프들의 단부부분들을 큰 직경의 방향으로 외부압력을 공급함에 의해 예비성형하여 그의 최대직경을 줄이고 최소직경을 증가시키며, 예비성형된 단부부분을 씰링칼라내의 통로를 통하여 부여된 개구부들 속으로 삽입하는 과정들을 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 예비성형된 파이프단부부분의 단면이 원형이 아닌 형상이고 씰링칼라의 통로의 가로단면이 예비성형된 파이프단부부분의 가로단면을 약간의 틈을 가질 정도로 큼을 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 각 오발형 파이프들의 중앙부부분의 최소직경에 대한 최대직경의 비율이 적어도 2.5 : 1이고 또 전술한 개구부의 파이프단부부분을 내측으로부터 팽창시켜 전술한 씰링칼라를 부여된 개구부의 변부에 압착함에 의해 액-봉씨일(liquid-proof seal)을 얻고, 팽창된 파이프단부부분의 최소직경 대 최대직경의 비율은 1.2 : 1에서 3 : 1임을 포함하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 전술한 파이프단부부분의 팽창이 두 단계로 실시되는 방법.
7. 제6항에 있어서, 전술한 팽창단계의 각각이 두 단계로 실시되고 여기서, 파이프단부부분들의 최소직경의 방향으로의 팽창이 최소직경의 방향으로의 파이프단부부분의 팽창전에 완성되는 방법.
8. 제7항에 있어서, 파이프단부부분의 팽창이 축방향으로 단부부분속으로 삽입되는 맨드릴에 의해 실시되고, 전술한 맨드릴이 파이프단부부분이 미리 성형된 최대직경을 만들기 위한 선단구역과 파이프부분의 미리 예정된 작은 직경을 만들기 위한 후방구역을 가지는 방법.
9. 제8항에 있어서, 전술한 맨드릴이 파이프단부부분과 파이프의 중간부분사이의 전이구역의 변형을 방지하기 위해 엣지-형(edge-like)의 돌출하는 팁부분을 가지는 방법.

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