KR100395289B1 - 대형 엔진용 수냉-공냉 열 교환기 - Google Patents

Abstract

터빈압축기를 구비한 선박엔진과 같은 대형엔진을 위한 중간냉각기에 있어서, 정비의 편리성이 높을 뿐아니라 세척약품을 투입할 필요가 없이 신뢰성있는 세척이 가능한 수냉-공냉 열교환기가 개시된다.

통풍관(5)의 각각의 그룹 및 그 끝부분을 삽입하고, 각각의 튜브판(6)을 포함하며, 개별적으로 조작할 수 있는 다관식 통풍모듈(16)을 구비하고, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 공기유통로의 측벽(7)에 설치된 동일 평면상의 튜브판(6)을 구비하고, 상기 다관식 통풍모듈(16)의 장착이나 제거를 위하여 적어도 한 쪽면을 열면 되고, 서로 나란히 설치되며, 상호 동일 평면상의 튜브판(6)은 각각 독립적으로 적어도 한 쪽면의 테두리를 따라 마주 보는 위치에 밀봉가스켓(19)이 설치되어 상기 덮개(10 또는 11)가 밀봉된다.

Description

대형 엔진용 수냉-공냉 열교환기

본 발명은 대형 엔진, 보다 상세하게는 선박엔진을 위한 수냉-공냉 열교환기에 관한 것이다. 터빈압축기에 의한 압축공기를 냉각하기 위하여 공기유통로에 다관식 통풍모듈을 설치한다, 상기 통풍장치의 관은 공기유통방향과 직각이 되도록 설치하고, 관 내부로는 냉각수가, 외부로는 공기가 각각 흐르며, 여기서 냉각용 공기는 서로 마주보는 측벽배열 및 그 사이에 설치된 통풍관의 끝부분은 삽입 튜브판으로 배출되고, 냉각수측의 통풍관은 튜브판의 바깥쪽을 서로 향하도록 마련된 격실에 연결된다. 상기 튜브판에 의해 상부에 덮개가 설치되고, 바람직하게는, 한쪽편에는 서로 분리된 냉각수의 유입 배출부의 적어도 하나와 연결되며, 다른 쪽편에는 서로 결합된 격실의 적어도 하나가 구비되어 있다.

미국 특허 제3,881,455호에 흡입 공기의 냉각을 위한 중간냉각기의 한 형태가 개시되어 있다. 이러한 종래의 냉각장치에서는 다관식통풍장치가 단일 유닛으로 설치된다. 따라서 이러한 종래의 장치는 설치 또는 해체가 매우 어려운 문제가 있다. 엔진의 크기가 커짐에 따라 냉각요구량이 또한 증대되고, 중간냉각기의 설치공간 및 중량 역시 필연적으로 증대된다. 이러한 문제점은 특히 선박의 디젤엔진의 경우 현저하다. 또한, 통상적으로 3bar 내지 4bar에 달하는 비교적 높은 압력이 사용된다. 컴프레서의 효율은 일반적으로 약 80% 이므로 컴프레서에 공급된 에너지의 약 20%는 열로 전환되는 것이다. 그래서 흡입공기는 200℃ 까지 이르게 된다. 이 고온의 공기를 약 50℃의 온도로 냉각할 수 있기 위해서는 대형의 중간 냉각기가 필요하다. 선박엔진에 있어서 이와 같은 5톤까지 달하는 상대적으로 대형의 냉각기를 탑재할 수 있다. 상기와 같은 냉각기의 설치와 해체를 위해서는 리프트설비가 필요하며, 선박의 기계실 공간상으로는 터빈압축기 밑에 설치할 수는 있으나 접근이 어렵게 됨으로써 정비 및 수리가 극히 어렵게 되는 문제가 생긴다.

또한, 상기와 같은 종래의 냉각기는 냉각수측 뿐아니라 특히 공기측이 오염되기 쉬우며, 따라서 정기적인 세척이 필요하고 냉각기에 대한 상기 오염에 의해 공기의 압력과 용량면에서 엔진의 효율에 나쁜 영향을 미치게 된다. 특히 선박엔진에 있어서 상기 오염문제는 심각한 것이어서, 통상적으로 기계실 내부로 공기흡입이 일어나고, 그 결과 기름 누설에 의한 오일 입자 뿐아니라 배기장치의 검댕이 누설되고, 먼지 입자 따위가 공기중에 포함되어 배출된다. 일반적으로 외부공기의 많은 수분에 의해 공기흡입의 변경은 자유롭게 행해질 수 없다. 그 밖에 기계실의 별도 환기가 또한 필요하다.

냉각기를 세척하기 위해서는 여러차례의 분해작업이 수반되고, 이에 따라 냉각기의 큰 중량과 큰 설치 공간은 불리한 요소이다. 세척은 일반적으로 고압분무에 의해 실행되지만, 냉각기 깊은 곳까지 침투하지 못한다. 선박엔진용 냉각기와 같은 설치공간이 큰 냉각기는 내부에 피막을 형성할 수 있으며 상기 고압분무에 의해서는 도달하지 못한다. 이러한 이유로, 비록 부식이 촉진됨에도 불구하고 세척용 화학약품이 투입되어야 한다. 원래의 위치에서 세척을 한다면 국부적인 세척에 한하여도 세척약품에 따른 비용 또한 상당하다.

본 발명의 목적은 보다 간단하고 경제적인 방법으로 상기와 같은 문제점을 개선함으로써 설치 및 정비의 용이성을 향상하고 부식 위험성을 안전하게 낮추는데 있다.

도1은 다관식 통풍모듈의 분리된 모습과, 중간냉각기를 구비한 선박엔진용 통기관을 나타내는 사시도,

도2는 양쪽 덮개 사이에 조립된 다관식 통풍모듈을 구비한 본 발명에 따른 중간냉각기의 분해도,

도3은 결합된 상태의 도2의 중간냉각기의 단면도,

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합된 상태를 나타내는 중간냉각기의 단면도,

도5는 도4의 중간냉각기의 부분 사시도,

도6은 본 발명에 의한 중간냉각기의 조립예,

도7은 2중으로 둘러싼 밀봉형태로 되어 있는 밀봉구조를 구비한 튜브판의 한 면을 나타내는 하나의 실시예,

도8은 도7의 또 다른 실시예이다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 통풍관의 각각의 그룹 및 그 끝부분이 삽입되고, 각각의 튜브판을 포함하고, 개별적으로 조작할 수 있는 다관식 통풍모듈을 구비한다. 상기 다관식 통풍모듈은 공기유통로의 양측 벽면에 설치된 동일 평면상의 튜브판을 구비한다. 상기 다관식 통풍모듈의 장착이나 제거를 위하여 적어도 한 쪽면을 열면 되고, 서로 나란히 설치되며, 상호 동일 평면상의 튜브판은 각각 독립적으로 적어도 한 쪽면의 테두리를 따라 마주 보는 위치에 밀봉가스켓이 설치되어 상기 덮개가 밀봉된다.

상기한 본 발명에 의한 장치의 바람직한 구성은 다음과 같이 개시된다. 다관식 통풍모듈과 이렇게 배열된 흡입면이 각각 흡입방향 및 배출방향으로 평평한 축받이면에 배열될 수 있다. 이로써 각각의 다관식 통풍모듈의 설치 및 분해가 매우 간단해 진다.

효과적으로는 공기의 유통방향과 수직으로 적어도 하나의 측벽이 설치되고, 다관식 통풍모듈의 앞쪽 튜브판의 삽입방향으로 평평한 미끄럼레일이 설치된다. 미끄럼축받이는 설치 및 분해를 특히 간단히 행해 질 수 있게 해준다. 이로써, 동시에 각각의 다관식 통풍모듈이 조립 또는 분해될 때 상호간에 일어날 수 있는 충돌이 미연에 방지된다.

본 발명에 의한 또다른 장점은 상기 다관식 통풍모듈은 대응하는 흡입면의 횡단면이 얇은 직육면체로서 측면은 넓고 측벽면은 얇게 형성됨으로써, 특히 적은 설치공간이 가능하며, 취급이 단순하고 신뢰성있는 세척이 가능하다는 것이다.

하나의 유리한 상기 방법의 형성은 다관식 통풍모듈이 공통 덮개 사이에서 상호 마주보는 면의 결합이 없이, 측벽면에 나사 조임으로 체결된다는 점이다.

이것은 단순하고 자동운반되는 구조를 제공한다. 하나의 다관식 통풍모듈을 교환하기 위해서는 두 개의 덮개중 하나를 제거하기만 하면 되고, 바람직하게는 냉각수의 출입구 쪽이 아닌 인접 덮개가 제거되는 것이다. 흡입구역의 개구부 위에 실제로 떠있도록 배열된 상기 모듈이 삽입 및 인출된다. 그럼으로써 더 이상의 나사조임이 필요치 않으며, 정비작업의 수행이 용이하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다관식 통풍모듈은 각각 나사조임식 덮개를 구비할수 있다. 이 경우 측벽면은 클램프조립에 의해 장착될 수 있다. 이러한 구조는 특히 통풍관의 열에 의한 팽창이나 수축에 대해 강하다. 이 경우에, 튜브판의 밀폐부분에서는 바람직하게는 팽창의 차이가 조정되어서는 안된다. 나사조립된 덮개는 여기서 수압만을 받도록 해야 한다. 다관식 통풍모듈을 해체하기 위해서는 양 덮개면의 나사조임을 풀어야 한다.

앞에서 설명한 변형을 구비한 덮개는 플랜지 없이 튜브판에 장착될 수 있는 것이 효과적이다. 필요한 나사조임 요소는 덮개표면상에서 분해될 수 있으므로, 덮개의 테두리 쪽과 내부의 지지대표면 위에 효과적으로 균등한 동력배분이 가능해진다.

보다 더 유리한 방법은 각각의 튜브판을 두 개 나란히 계단식으로 쌓고 그 둘레에 밀봉가스켓을 채우는 것이다. 이로써 신뢰성있는 밀폐가 가능할 뿐 아니라 밀폐효과의 검사에 있어서도 효과적이 된다. 이를 위해서는 튜브판에 두 개의 덮개를 구분하는 부위에 간단히 검사구멍을 마련할 수 있다. 이것에 의해 제1 덮개의 밀폐불량은 즉시 발견되고, 엔진 손상의 원인이 되는 흡입공기중의 수분유입이 확실하게 방지된다.

다관식 통풍모듈을 다루기 쉽게 하려면, 튜브판에 고정된 아이볼트와, 아마도 또한 얇은 측면플랜지가 있는 부분에 중앙에 운반요소를 설치할 수 있다.

보다 유리한 형성과 효과적인 실시예는 나머지 청구의 범위에 개시되며, 첨부된 도면에 따라 예시된다.

선박의 추진을 위한 대형 디젤엔진과 같은 대형엔진의 구성과 운전방식은 이미 알려져 있다. 이러한 종류의 엔진은 일반적으로 흡입공기를 압축하는 배기가스 터보과급기를 구비하고 있다. 그러한 배기가스 터보과급기의 효율은 공급되는 에너지의 20%가 열로 전환된다. 이는 흡입공기의 온도를 약 200℃까지 상승시키는데 이것은 연소실의 충진량이 감소된다는 점에서 소망스럽지 못하다. 연소실의 충전을 잘 달성하려면 배기가스 터보과급기를 거친 흡입공기가 도1 및 도6에 나타낸 중간냉각기(1)로 들어가고 그 흡입공기는 약 50℃로 냉각되는 것이다.

상기 중간냉각기(1)는 도1 및 도6에 상세히 예시된 바와 같이 배기가스 터보과급기(도시하지 않음)로부터 엔진의 흡입관(도시하지 않음)으로 통하는 통기관(2)에 설치된다. 공기의 유통방향은 화살표 L로 표시되어 있다. 중간냉각기(1)의 하류에는 냉각수 분리기(도시하지 않음)가 설치될 수 있다. 냉각수 분리기는 엔진의 연소실로 공기가 공급되기 전에 냉각에 따른 응축수를 분리한다.

중간냉각기(1)는 통기관(2) 중간에 삽입된다. 흡입구역의 양단부에는 통기관단면의 전후를 둘러싸는 엔드프레임(3)이 설치될 수 있고, 엔드프레임으로부터 중간냉각기(1)가 분리될 수 있다.

도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 중간냉각기(1)는 공기의 진행방향과 직각방향으로 공기유통로 상에 배열된 튜브다발을 포함하고, 공기가 외부로 거쳐 나가는 외측 격자(4)를 구비한 통풍관(5)을 포함한다. 통풍관(5)의 내부로는 냉각수가 흐른다. 통풍관(5)의 끝에는 튜브판(6)이 삽입되어 있다. 통풍관(5)의 냉각수 유통 방향 앞뒤에는 분배 및 집결용 격실(8, 9)이 설치되어 있고 튜브관(6)을 지나 내부 및 외부로 덮여 있는 덮개(10, 11)가 경계를 이룬다. 덮개(10)는 소위 끝덮개 역할을 하며, 도3 및 도4의 격실(8, 9)은 분리벽(12)으로 각각 분리되어 있고, 냉각수의 공급 또는 배출을 위한 접속관(13, 14)이 구비되어 있다. 반대쪽에 위치한 덮개(11)는 방향전환 덮개의 역할을 하며 도3 및 도4의 격실(8, 9)이 하나 이상의 창(15)을 가진 중간벽을 통해 서로 연결된다. 냉각수의 방향은 화살표 W로 표시되어 있다. 냉각수는 덮개(10)로 유입 및 유출되고 덮개(11)에서 방향 전환된다.

통풍관은 각각의 경우에 여러개의 다관식 통풍모듈(16)로 구성되고, 그 각각은 통풍관(5)과 끝에 설치된 별도의 튜브판(6)을 포함한다.

도1 및 도2에 예시된 바와 같이, 다관식 통풍모듈(16)은 통기관(2)의 내부에 설치되는 중간냉각기의 사각 단면으로 볼 때 두 개의 넓은 측면과 두 개의 홀쭉한 측면을 가진 홀쭉한 직육면체의 구조를 가진다.

도2 및 도6에 나타낸 바와 같이, 중간냉각기(1)의 다관식 통풍모듈(16) 각각은 튜브판(6)이 서로 동일 평면상에 접속되도록 하나의 패키지를 형성한다. 실시예에서 패키지를 형성하는 각각의 다관식 통풍모듈(16)은 동일하다. 그러나 동일하지 않은 두께의 모듈, 즉, 여러 가지 폭을 가지는 냉각기를 나란히 설치하기 위하여, 좁은 측면의 서로 다른 폭을 갖는 모듈을 생각 할 수도 있다.

상기 모듈패키지 위에 양쪽 끝에 있는 덮개(10, 11)를 떼어내면 서로 동일 평면상에 연결된 튜브판(6)을 볼 수 있다. 다관식 통풍모듈(16) 각각에 있는 두개의 튜브판(6)은 그 둘레에 밀봉가스켓(19)을 구비하고 있다. 밀봉가스켓(19)은 해당 튜브판(6)에 마련된 넓혀진 구멍입구에 삽입되고 재료로는 O-링이 사용될 수도 있다. 덮개(10, 11)와 튜브판(6)의 접촉면에 밀봉가스켓(19)이 설치되어 있다. 이것은 확장된 덮개테두리와, 마찬가지로 확장된 받침면을 따라 둘러쳐 있으며, 또한 창(15)이 없는 중간벽(12)에도 밀봉되도록 끼워져 있다.

다관식 통풍모듈(16) 두 개만을 가지는 모듈 패키지에 있어서 덮개(10, 11)는 단지 하나의 중간벽(12)만을 구비하고, 덮개 하나마다 두 개의 격실(8, 9)이 마련되어 있다.

도2에 예시된 바와 같이 네 개의 다관식 통풍모듈(16)을 갖는 모듈패키지에 있어서는 덮개(10, 11)는 두 개의 중간벽(12)을 구비하고, 덮개 하나당 네 개의 격실(8, 9)이 마련되고, 덮개(10)의 중앙부에는 창을 구비한 중간벽이 있고 덮개(11)의 중앙부에는 창이 없는 중간벽을 구비함으로써, 서로 인접한 다관식 통풍모듈은 서로 다른 방향으로 유체가 흘러가게 된다. 이러한 원리는 더 큰 모듈패키지에도 마찬가지로 적용된다.

공기는 두 개의 서로 마주보는 측면, 각각 동일평면 상에 설치된 덮개(10,11)와 상호 분리되는 튜브판(6)을 통과한다. 두 개의 다른 측면에는 측벽이 설치되고, 그것은 튜브판(6)과 함께 공기를 통과시키는 통풍관을 위한 통로 주변을 막아준다. 측벽은 통기관(2)의 단면의 반전하는 끝쪽에서 분해된다. 도2에 예시된 바와 같이, 측벽은 서로 마주보도록 배열된 튜브판을 연결시켜주는 측면판(7)이 설치될 수 있다. 그와 같은 측면판(7)은 튜브판배열의 사이에 통기관 구역의 엔드프레임(3)에 있는 옆면에 고정되고, 도2에서 나사 등을 위한 구멍으로 표시되어 있다.

도2에서, 측면판(7)은 부분 분해되지 않는다. 그러나 각 다관식 통풍모듈(16)이 테를 형성하는 측면판에 튜브판(6)의 폭에 따른 넓이로 설치할 수 있도록 어느 정도의 분할을 고려할 수 있다. 테 형성 측면판이 서로 연결되어 하나의 닫힌 벽을 형성할 경우에는 도2에서 예시된 바와 같이 마찬가지로 통기관 구간의 끝에 연결할 수 있다.

도1에 예시된 실시예에서, 각각의 다관식 통풍모듈(16)은 튜브판(6)의 사이에 장착되며 튜브판(6)보다 좁은 측면요소(7a)와 함께 나사조임으로 조립된다. 이 경우에 추가적으로, 관통하는 측벽(7b)과 통기관(2) 구간의 방향전환되는 끝은 기밀되도록 막혀질 수 있고, 또한 그러할 필요가 있다. 도1에서와 같이, 이것은 각각 테두리부위를 둘러싸는 프레임을 보여줄 수 있고, 도6에 표시된 바와 같이 튜브판(6)을 따라 평행한 프레임이 서로 결합될 수 있다. 각각의 경우에 덮개(10, 11)를 위해 둘레를 에워싸는 플랜지타입의 연결표면을 형성한다.

측면요소(7a)와 측벽(7b) 사이에서 공기의 바이패스를 방지하기 위하여 도6에 표시된 바와 같이 측면요소(7a)에는 밀봉날(17)이 구비될 수 있으며, 이것은 측면요소(7a)와 인접한 측벽(7b) 사이의 틈에서 가교역할을 하면서 막아주는 역할을 한다. 밀봉날(17)은 날개판으로 만들어질 수 있다. 다관식 통풍모듈(16)의 아래쪽에 밀봉날(17)이 마주보고 설치된 구역에는 인접한 하부 측벽(7b) 위에 측면요소(7a)가 위치하고, 하부 측벽(7b) 위에 보강된 테(23)와 함께 역할을 함으로써 미로 형태를 만들어 낸다.

도2 및 도3에 의한 실시예에서, 덮개(10, 11)는 측면판(7)과 함께 나사조립된다. 그것은 도1 및 도6에 의한 실시예와 같이 측벽(7b)에 관한 것으로 간주되며, 여기서 추가로 통기관측면의 엔드프레임(3)과 함께 나사조립되는 것이 예시되어 있다. 그와 같은 덮개의 연결은 도2에도 덮개측면의 나사구멍이 도시되어 있다. 실시예에서, 덮개(10, 11)는 측면판(7) 또는 측벽(7b)과 함께 나사조립되고, 다관식통풍모듈(16)로 형성되는 모듈패키지에 의해 두 개의 덮개(10, 11) 사이에 배열되고 삽입된다. 덮개(10, 11)는 또한 측면판(7) 내지 측벽(7b)과 함께 배열된 플랜지(20)를 구비하고, 나사(21)에 의해 측면판(7) 내지 측벽(7b)에 나사조립된다. 이로써 통풍관(5)은 냉각되고 측면판(7) 내지 측벽(7b)은 냉각되지 않음으로써 여러 가지 열팽창이 일어날 수 있다. 그 결과 발생되는 상태의 차이는 밀봉가스켓(19)에 의해 조정되어야만 한다. 원형 O-링의 탄성은 그에 따라 계산되어야 한다.

플랜지(20)와 측면판(7) 또는 측벽(7b)의 표면 사이에, 도3과 같이, 기밀처리된 밀봉체(22)가 삽입된다. 그와 같은 것은 통기관(2)에 냉각기를 설치할 때에엔드프레임(3)의 부위에 형성되는 틈새로 간주된다.

도3에서, 도면의 단순화를 위해 측면판(7)을 90도 돌려서 그려졌다. 실제로 측면판은 지면과 평행이다.

도1에 도시된 바와 같이, 서로 결합되지 않은 모듈패키지의 다관식 통풍모듈(16)은 서로 독립적으로 배열된 통풍흡입 위치, 즉, 측벽(7b) 앞쪽에 받치고 있는 통로부위에 삽입된다. 도1에서, 측벽(7b)과 덮개(10, 11)에 의해 한 쪽면에 제약을 받는 흡입구역이 개방된다. 이로써 통상 상기 덮개(10, 11) 중의 하나는 효과적으로 냉각수의 출입구와 연결된 방향전환 덮개(11)와 분리된다. 이와 같이 형성된 흡입구 개구부로 다관식 통풍모듈(16)의 탈착이 이루어 질 수 있다. 이것을 특히 쉽게 할 수 있도록 상기 다관식 통풍모듈(16)과 배열된 흡입구역은 서로 축받이 표면 위의 흡입/배출방향에 각각 설치된다. 여기서 적어도 하나의 하부 측벽(7b)은 앞에서 언급한 미끄럼레일 형태의 테(23)를 구비하고, 그 위로 다관식 통풍모듈(16)의 튜브판(6)에 형성된 축받이표면(24)이 얹혀서 장착된다. 도1에 의한 실시예에 있어서, 각 통풍모듈(16)의 두개의 튜브판(6)은 상기한 미끄럼레일(23)을 구비한다. 그러나 만일 도1에서와 같이 삽입방향 앞인 경우에는 도1의 오른쪽에 표시된 튜브판(6)에 상기 축받이표면이 형성되어도 충분하다. 두쪽 튜브판(6)은 도3에 나타낸 바와 같이 계단식으로 맞물릴 수 있다.

도1에 의한 실시예에 있어서, 다관식 통풍모듈(16)은 이미 언급한 튜브판(6) 사이의 좁은 쪽에 측면판(7a)이 설치되고, 축받이표면(24)에는 튜브판(6)이 연결되는 것이 표시되어 있다. 이로써, 연장되어 있는 모듈 전장(全長) 위 모듈 쪽에 미끄럼레일(23)은 작은 압력으로도 움직이도록 축받이표면과 함께 작용한다. 동시에, 미로형태의 밀봉이 이루어지고 공기가 통풍관의 바깥으로 새어 나가지 않도록 막아준다.

각각의 다관식 통풍모듈(16)을 쉽게 조작할 수 있도록 하기 위하여 기중기 따위를 위한 손잡이요소가 마련될 수 있다. 이로써, 도1 및 도2에 표시된 바와 같이 튜브판(6)에는 아이볼트(25)를 구비할 수 있고, 여기에 밀거나 당기는 연결기계용 손잡이가 설치될 수 있다. 바람직하게는 각각의 통풍모듈(16)의 중앙부에 추가로 운반용 구멍(26)이 마련된다. 도1의 실시예에서 측면판(7a)은 적어도 하나의 지지대(28)를 구비하고 여기에 구멍(26)이 뚫린다. 이러한 실시예에서 상기 측면판(7a)은 길고 육면체날에 의해 보강이 되고 상기 운반구멍(26)은 육면체날의 중앙부에 형성되고 그위에 다관식 통풍모듈(16)의 중심이 배열된다. 특별히 높은 구조 강도를 얻으려면 각 다관식 통풍모듈(16)의 두 개의 측면판(7a)을 버팀대(27)에 의해 서로 연결되도록 한다.

도2에서, 전체 모듈패키지 위를 관통하는 측면판(7)도 마찬가지로 버팀대(27)에 의해 서로 결합되고, 이로써 끝에 배열된 플랜지(29)가 설치된다. 여기에서 또한 기중기 따위를 조작할 필요성이 생길 수도 있다.

도2에 따른 배치에 있어서, 상기 버팀대(27)의 나사고정은 다관식 통풍모듈(16)의 해체를 위하여 측면판(7)과 함께 이완되어야 한다.

도4 및 도5에서 중간냉각기가 도시되어 있으며, 앞에서 이미 설명한 바와 마찬가지로 여러개의 다관식 통풍모듈(16)을 갖춘 모듈패키지에서 덮개(10, 11)는 나란히 배열된 다관식 통풍모듈(16)의 튜브판(6) 사이로 측면판(7)이 양측을 받치고 공기의 유통로가 형성된다. 다관식 통풍모듈(16)은 또한 동일 평면상에 있는 튜브판(6)이 서로 이웃하여 배열된 흡입구역에 설치된다.

도4 및 도5에 의한 실시예에서, 다관식 통풍모듈(16)은 도2 및 도3에 의한 실시예와는 달리 덮개(10, 11)가 나사요소(30)에 의해 나사고정된다. 여기서 측면판(7)은 상기 덮개(10, 11)와 함께 나사고정되지 않고, 도5에서 명확히 알 수 있는 바와 같이 동일 평면상에 나란히 위치한 튜브판(6)의 앞쪽으로 튀어나온 플랜지형태의 테두리부분 사이에 설치된다. 상기 측면판(7)은 또한 배열된 모듈패키지의 전체 두께 위로 연장되어 있다. 서로 연결된 튜브판(6)의 폭의 부분품은 도1에서와 유사하게 좁은 판요소로 생각할 수 있다. 도4 및 도5에 의한 냉각기의 구조는 다관식 통풍모듈(16)과 측면판(7)의 서로 다른 열팽창은 튜브판(6)과 덮개(10, 11) 사이의 이동과 질량의 허용공차를 받아들일 수 없다. 각 튜브판(6) 부위에 마련되어 있고 바람직하게는 O-링으로서 덮개(10 또는 11)에 삽입되어 있는 밀봉가스켓(19)은 팽창력 차이를 받아서는 안된다. 따라서 나사요소(30)에 의한 나사결합은 단지 냉각수에 의한 압력만을 받아야 한다.

나사요소(30)는 다관식 통풍모듈(16)의 중앙부위 평면상에 배열되고, 따라서 튜브판(6)의 중앙 대칭선을 따라 배열된다. 이로써 밀봉가스켓(19)의 전체 둘레에 미치는 힘의 균등하게 배분된다. 따라서, 덮개(10, 11)는 테두리 플랜지를 필요로 하지 않으며, 다만 밀봉가스켓 접촉면을 넓게 한 테두리를 구비하면 된다. 중간벽(12)은 앞의 실시예에서와 같이 설비 쪽으로 확장됨으로써 서로 이웃한 두개의 튜브판(6) 사이에 버트접합이 되고 상기 튜브판 모두의 밀봉가스켓을 위한 설치면이 두배의 폭으로 마련된다. 앞에서 설명된 바와 같이 중앙부 평면에 배열된 나사요소(30)는 따라서 덮개(10, 11)의 격실(8, 9)을 고정시켜 준다. 상기 나사요소(30)에는 부싱(31)이 장착된다.

실시예에서 개시된 나사요소(30)의 끝에는 튜브판(6)의 나사구멍에 대응하는 나사핀이 삽입된다. 그러나 두 개의 덮개(10, 11) 위를 관통하는 지지봉을 설치하는 것도 고려할 수 있다. 다관식 통풍모듈(16)을 해체하기 위해서는 하나의 덮개, 바람직하게는 방향전환 덮개(11)를 떼어내면 된다. 그리고 나서 교체할 다관식 통풍모듈(16)의 끝덮개(10)에 있는 나사를 풀어 준다. 만일 측면판(7) 하나가 상기 튜브판(6)과 함께 나사결합되어 설치된다면 이러한 나사조임도 풀어 주어야 한다. 이로써 튜브판(6)과 함께 측면판을 이용하여 상응하는 폭만큼 떨어진다. 해체와 작업을 용이하게 하기 위하여 앞서의 실시예에서 제시되었던 바와 같이 축받침표면을 마련할 수 있다. 분해식 측벽에서는 다관식 통풍모듈(16)을 해체하기 위해서 간단히 측벽(7) 하나만을 떼어내면 될 수도 있다. 다른쪽의 측벽과 두 개의 덮개(10, 11)는 제자리에 그대로 남아 있을 수 있다. 이때는 단지 양쪽 덮개측 나사와 교체대상인 다관식 통풍모듈(16)의 측벽 쪽의 나사가 제거되어야 한다. 교체되지 않는 다관식 통풍모듈의 나사고정은 설치작업을 원활하게 달성하도록 조금만 이완시키면 된다.

본 발명에 의한 모든 냉각기의 실시예에서, 각각의 다관식 통풍모듈(16)은 다른 통풍모듈(16)이 자동적으로 제자리에 머물러 있는 동안에 하나씩 조립될 수있고 추가적으로 뒷받침될 필요가 없다.

간단한 경우로서 튜브판(6) 하나당 하나의 밀봉가스켓으로 충분하다. 도3 및 도4에 예시된 경우에 있어서, 튜브판(6)은 덮개(10, 11)의 밀착표면과 평행하게 설치된다. 밀폐의 신뢰성을 더 높이기 위해서는 두 개 또는 그 이상의 층계형 밀봉가스켓(19a, b)이 삽입될 수 있다. 그와 같은 실시예가 도7 및 도8에 예시되어 있다. 두 개의 계단식으로 형성된 밀봉가스켓(19a, b)을 이용함으로써 밀폐성의 제어를 간단히 수행할 수 있게 된다. 여기서 덮개(9, 10)에 계단식으로 형성된 밀봉가스켓(19a, b) 사이 부분에 간단히 검사구멍(32)을 만들어 놓을 수 있다. 만일 냉각수 측의 밀봉가스켓이 누설된다면, 상기와 같이 설치된 검사구멍(32)을 통하여 물이 흘러나오고, 따라서 대응하는 밀봉체의 교체가 즉시 이루어 질 수 있다. 두번째 밀봉가스켓이 냉각수의 공기측으로 새어 나가는 것을 막아준다.

밀봉가스켓(19 또는 19a, b)은 도3 및 도4에서와 같이, 덮개(10, 11) 영역에서 튜브판(6)의 방향전환 표면에 삽입될 수 있다. 그러나 도7 및 도8에 예시된 바와 같이 판둘레 영역(도7의 경우) 또는 판둘레 영역과 덮개측 판표면(도8의 경우)에 삽입하는 것도 생각할 수 있다. 각각의 경우에 적어도 앞쪽 튜브판(6)의 삽입 방향에 사후 절단이 있어서는 안되며, 도3에 나타낸 바와 같이 끝덮개(10)는 마주보고 설치된 튜브판(6)이 측면판(7)의 어느 단과도 맞물리고 있지 않은 것과는 대조적으로 튜브판(6)을 향하고 있다.

본 발명에 의한 상기와 같은 장치로써 앞서 설명한 종래의 기술에 있어서의문제점과 어려움은 완전히 제거된다. 상기 다관식 통풍모듈은 바람직하게는 각각 적은 설치공간을 차지하며 전체 냉각기의 일부분을 형성한다. 이로써 수작업에 의한 간단한 조작이나 비교적 소형의 기중기 사용이 가능하다. 본 발명에 의한 다관식 통풍모듈은 분해상태에서 차지하는 공간이 상대적으로 적기 때문에 세척작업시의 소요공간 및 정비작업시의 소요공간이 적다는 유리한 효과가 있다. 이러한 관점에서 고려되어야 할 것은 선박의 기계실은 일반적으로 제한되어 있는 것이 지배적이라는 것이다. 본 발명에 의한 또 다른 장점은 상기 다관식 통풍모듈의 각각은 양 방향에서 세척제가 주입될 수 있으며, 그 결과 상대적으로 작은 두께로 증기분사와 같은 고압분무로써 전체 두께에 대하여 신뢰성있는 세척이 가능하다. 세척약품이 전체적으로 또는 광범위하게 공급될 수 있으므로 고비용 문제를 피할 수 있으며 부식방지를 달성할 수 있다. 각각의 다관식 통풍모듈은 동일형으로 구성되므로 오염된 다관식 통풍모듈을 교체모듈로 간단히 교환할 수 있고 따라서 교체에 따른 가동중단은 극히 적다. 오염된 다관식 통풍모듈의 세척은 가동중에 실행할 수 있으며 엔진 작동중 및 선박의 운항중에 실행될 수 있으므로 전체 경제성의 제고라는 유리한 결과를 얻을 수 있다. 또한 이와 함께 전체 냉각기가 상대적으로 소형일 뿐아니라 높은 냉각효율을 얻을 수 있다.

Claims (18)

1. 대형 엔진을 위한 수냉-공냉 열교환기로서, 특히 선박엔진을 위한 것으로서 터빈압축기에 의한 압축공기를 냉각하기 위하여 공기유통로에 다관식 통풍장치가 설치되고, 상기 통풍장치의 통풍관(5)은 공기유통방향과 직각이 되도록 설치하고, 관 내부로는 냉각수가, 외부로는 공기가 각각 흐르며, 여기서 냉각용 공기는 서로 마주보는 측벽배열(7; 7b) 및 그 사이에 설치된 통풍관(5)의 끝부분인 튜브판(6)으로 배출되고, 냉각수측의 통풍관(5)은 튜브판(6)의 바깥쪽을 서로 향하도록 마련된 격실(8, 9)에 연결되고, 상기 튜브판(6)의 상부에 덮개(10, 11)가 설치되고, 한쪽편에는 서로 분리된 냉각수의 유입 배출부(13, 14)의 적어도 하나와 연결되며, 다른 쪽편에는 서로 결합된 격실(8, 9)의 적어도 하나가 구비되어 있는 것으로서,

   통풍관(5)의 각각의 그룹 및 그 끝부분에 삽입되어 있는 각각의 튜브판(6)을 포함하며, 개별적으로 조작할 수 있는 다관식 통풍모듈(16)을 구비하고, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 공기유통로의 양측 벽면(7; 7b)에 설치된 동일 평면상의 튜브판(6)을 구비하고, 상기 다관식 통풍모듈(16)의 장착이나 제거를 위하여 적어도 한쪽면을 열면 되고, 서로 나란히 설치되며, 상호 동일 평면상의 튜브판(6)은 각각 독립적으로 적어도 한 쪽면의 테두리를 따라 마주 보는 위치에 밀봉가스켓(19)이 설치되어 상기 덮개(10 또는 11)가 밀봉되는 것을 특징으로 하는 수냉-공냉 열교환기.
2. 제1항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)과 그 장착면은 삽입 및 인출방향으로 정밀하게 형성된 축받침(23, 24)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 얇은 직육면체로서 흡입구역에 해당하는 두 개의 넓은 폭의 측면과 두 개의 좁은 측면 (7; 7b)을 갖는 횡단면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉가스켓(19)은 O-링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)을 열고 그 장착면을 분리하기 위하여 냉각수의 입출구(13, 14)가 연결된 덮개(10)와 반대편 덮개(11)를 탈착할 수 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 상호 연결됨이 없이 양쪽의 덮개(10, 11) 사이에 장착되며, 측벽면(7; 7b)에 나사조립되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제6항에 있어서, O-링으로 형성된 밀봉가스켓(19)의 탄성변형도는 운전중에발생하는 측벽면(7; 7b)과 다관식 통풍모듈(16)의 팽창의 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 다관식 통풍모듈(16)은 나사조립되는 두개의 덮개(10, 11)를 구비하며, 측벽면(7; 7b)은 삽입식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 제8항에 있어서, 상기 덮개(10, 11)는 플랜지가 없으며, 다관식 통풍모듈(16)의 삽입된 튜브판(6)에 접속되고 덮개(10, 11)의 격실(8, 9)의 중앙부위에 손으로 조여주는 나사요소(30)를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
10. 제9항에 있어서, 나사요소(30)의 안쪽 끝은 상판(6)의 중앙부위에 장착된 나사코일로 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
11. 제9항에 있어서, 서로 마주보는 덮개(10, 11)에는 관통하는 지지봉을 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 측벽면(7b)은 냉각기 밑면을 구비하고 공기의 유통방향에 직각으로 평평한 미끄럼레일(23)을 다관식 통풍모듈(16)의 튜브판(6)의 삽입방향에 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다관식 통풍모듈(16)의 각각의 튜브판(6)에는 뒤쪽으로 서로 쌓아올린 형태의 밀봉가스켓(19a, b)이 장착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
14. 제13항에 있어서, 덮개(10, 11)는 두 개의 밀봉가스켓(19a, b) 사이의 공간에 검사용 구멍(32)을 구비한 튜브판(6)을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환기.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 튜브판(6)에 아이볼트 형태의 고정요소(25)를 장착하고 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 좁은 쪽 측면의 중앙에 운반요소(26)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 열교환기.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16)은 좁은 쪽 측면에 측 면판(7a)을 구비하고, 관통하는 측벽(7b)을 가로질러 밀봉날 형태의 밀봉요소(17)가 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다관식 통풍모듈(16) 모두는 동일한 것을 특징으로 하는 열교환기.

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