KR100837655B1 - 판형 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공압 상태에서도 손상되지 않고 열교환판을 지지할 수 있도록 함과 더불어, 부식성 유체에 대해서도 내부식성을 갖는 블라인드커버가 설치된 판형 열교환기에 관한 것이다.

이를 위해, 지지프레임;상기 지지프레임에 복수로 중첩되며, 유체가 출입되는 복수의 통공이 형성되되, 상기 통공 사이에는 유체가 유송되는 관로인 전열유로가 형성된 열교환판;상기 지지프레임에 설치되며, 상기 중첩된 열교환판 중, 최 후방의 열교환판에 배치되되, 보스공이 형성된 유동커버;상기 유동커버와 열교환판의 통공 사이에 설치되어 상기 열교환판의 통공을 씰링하는 블라인드커버:를 포함하되,상기 블라인드커버는,상기 유동커버의 보스공에 삽입된 체결보스가 형성되며 상기 통공에 대응된 플레이트와, 상기 플레이트에 설치되며 상기 통공을 밀폐하도록 열교환판에 밀착된 씰링부재를 포함하며, 별도의 체결수단이 보스공 및 체결보스를 통과하여 나사 체결된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기를 제공한다.

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Description

판형 열교환기{plate type heat exchanger}

본 발명은 판형 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공압 상태에서도 손상되지 않고 열교환판을 지지할 수 있도록 함과 더불어, 부식성 유체에 대해서도 내부식성을 갖는 블라인드커버가 설치된 판형 열교환기에 관한 것이다.

판형 열교환기는 유체의 종류 및 유동, 제품의 구조적인 강도 등을 고려하여 성형된 다수의 금속판을 중첩시켜 그 층간으로 가열유체와 수열유체를 교대로 흐르게 하여 금속판 사이를 지나는 유체의 열교환이 이루어지게 하는 장치이다.

이때, 가열유체의 예로는 고온의 물, 증기, 윤활유 등의 고온 유체가 있고, 수열유체의 예로는 물, 해수, 냉매 등의 고온유체보다 상대적으로 저온인 유체 등이 있을 수 있다.

즉, 금속판 사이의 층간 유로에 의해 온도가 서로 다른 두 종류의 유체가 분리되어 대향류(counter flow)로 흐르게 되는 구조로서, 고온과 저온의 유체가 한 층씩 교차되면서 열교환이 이루어지게 된다.

이때, 판형 열교환기는 소형, 경량화가 가능하면서 효율이 높아 각종 보일러 설비, 폐수처리 설비, 염색설비, 발전소, 선박, 소각로 등의 냉각 및 가열장치로 널리 이용되고 있다.

이하, 첨부된 도 1을 참조하여 종래의 판형 열교환기에 대해 설명하도록 한다.

판형 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 유체가 출입하는 통공(1a)이 형성되며 복수로 중첩된 전열판(1)과, 상기 전열판(1)들의 전방에 설치된 고정판(2)과, 상기 전열판(1)들의 후방에 밀착된 엔드플레이트(3)와, 상기 엔드플레이트(3)의 후방에 배치된 유동커버(4)로 구성된다.

이때, 상기 전열판(1) 중, 통공(1a) 사이에는 통상적으로 적용되는 V자형 모양의 전열유로(1b)가 형성된다.

이와 같이, 일정한 간격으로 형성된 전열유로(1b) 사이로 가열유체 또는 피가열유체가 순환되고, 상기 가열유체와 수열유체는 통공(1a)을 통해 유입되거나 유출된다.

이렇게 유입 또는 유출되는 가열유체와 수열유체는 중첩된 전열판(1) 사이에서 서로 엇갈리면서 순환하게 되고, 이때, 가열유체의 열을 수열유체로 전달시켜 열교환이 이루어지게 된다.

하지만, 상기한 종래의 판형 열교환기는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

판형 열교환기에 해수(Sea Water)가 사용되는 경우, 일반적으로 선박이나 해양 플랜트 등에 사용되는데 이때, 상기 해수와 같이 부식성 유체에 내성을 지니는 티타늄과 같은 금속판재를 이용한 전열판이 사용되며, 상기 해수는 판형 열교환기에 유입되어 선박엔진의 냉각수나 엔진오일 또는 플랜트의 공정에서 발생하는 고온유체와 열교환 된 후, 외부로 폐기된다.

이때, 오동작으로 인해 해수를 열교환기에 유입시키는 해수 라인이 셧다운(shutdown)될 경우, 해수의 유입량은 제로(zero)가 되고 판형 열교환기 내부의 해수는 수위 차에 의해 판형 열교환기로부터 빠져나가게 된다.

이에 따라, 판형 열교환기 중, 연통된 통공(1a)에는 역압으로 인한 진공압이 발생하며, 상기 통공(1a)에 대응된 엔드플레이트(3)에는 상기 진공압으로 인한 손상이 발생한다.

즉, 엔드플레이트(3)를 향해 발생하는 유체의 압력은 도 2a 에 도시된 바와 같이 상기 압력에 대하여 엔드플레이트(3)를 지지하는 강성의 유동커버(4)가 지지하지만, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 통공(1a)으로부터 상기 유체의 압력과는 반대 방향인 진공압이 발생하면 엔드플레이트(3)를 지지하는 별도의 구성이 없으므로, 상기 진공압에 의해 엔드플레이트(3)가 손상되는 문제가 발생하는 것이다.

특히, 엔드플레이트(3) 중, 전열판(1)의 통공(1a)에 대응된 부위의 손상이 크게 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부식에 취약한 재질인 강성의 유동커버와 부식성 유체의 접촉을 방지함과 더불어, 진공압이 발생하더라도 그 진공압에 견딜 수 있도록 한 블라인드커버가 설치된 판형 열교환기를 제공하고자 한 것이다.

이를 위해, 지지프레임;상기 지지프레임에 복수로 중첩되며, 유체가 출입되는 복수의 통공이 형성되되, 상기 통공 사이에는 유체가 유송되는 관로인 전열유로가 형성된 열교환판; 상기 지지프레임에 설치되며, 상기 중첩된 열교환판 중, 최 후방의 열교환판에 배치되되, 보스공이 형성된 유동커버; 상기 유동커버와 열교환판의 통공 사이에 설치되어 상기 열교환판의 통공을 씰링하는 블라인드커버:를 포함하되,상기 블라인드커버는, 상기 유동커버의 보스공에 삽입된 체결보스가 형성되며 상기 통공에 대응된 플레이트와, 상기 플레이트에 설치되며 상기 통공을 밀폐하도록 열교환판에 밀착된 씰링부재를 포함하며, 별도의 체결수단이 보스공 및 체결보스를 통과하여 나사 체결된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기를 제공한다.

이때, 상기 씰링부재는 플레이트에 일체로 고온 코팅 성형된 것이 바람직하다.

또한, 상기 씰링부재 중, 열교환판에 밀착된 부위에는 복수의 돌기가 형성된 것이 바람직하다.

이때, 상기 씰링부재는 고무재질을 포함하며, 상기 플레이트는 금속재질을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 블라인드커버는 원형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 씰링부재는 플레이트의 둘레면을 감싼 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판형 열교환기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

종래에 설치된 엔드플레이트 대신 씰링부재가 설치된 블라인드커버가 유동커버에 직접 설치됨으로써, 진공압에 의한 내구성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

또한, 블라인드커버에 고무재질의 씰링부재가 더 설치됨으로써, 해수를 이용한 열교환시에도 부식이 방지되는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판형 열교환기에 대해 설명하도록 한다.

판형 열교환기는 도 3에 도시된 바와 같이, 지지프레임(100)과, 열교환판(200)과, 유동커버(300)와, 블라인드커버(400)를 포함하여 구성된다.

지지프레임(100)은 판형 열교환기를 구성하는 구성요소들을 지지하는 역할을 한다.

이때, 지지프레임(100)의 전방에는 복수의 열교환판(200)을 지지하는 고정판(110)이 설치된다.

상기 고정판(110)에는 열교환판(200)으로 유체가 유입/유출되기 위한 유로가 구성된다.

다음으로, 열교환판(200)은 가열유체 및 피가열유체가 교대로 흐르게 하여 열교환판(200)을 지나는 공기의 열교환이 이루어지도록 하는 역할을 한다.

상기 열교환판(200)에는 유체가 유입 및 유출되는 복수의 통공(210)이 형성된다.

상기 통공(210)은 유체가 유입되는 유입공(211) 및 유체가 유출되는 유출공(212)으로 구성된다.

이때, 상기 통공(210)은 고정판(110)에 형성된 유로(111)에 대응된다.

또한, 열교환판(200)에 형성된 통공(210) 사이에는 통공(210)을 통해 유입된 유체가 유송되는 유로인 전열유로(220)가 형성된다.

상기 전열유로(220)는 판형 열교환기에 통상적으로 사용되는 V자형 패턴으로 반복 형성된다.

이와 같은 구성의 열교환판(200)은 복수로 중첩되며, 중첩된 복수의 열교환판(200)은 지지프레임(100)의 고정판(110)에 밀착된다.

이때, 열교환판(200)의 통공(210)은 위에서도 언급한 바와 같이, 고정판(110)의 유로에 각각 대응된다.

다음으로, 유동커버(300)는 중첩된 열교환판(200)의 후방을 지지하여 열교환판(200)을 고정판(110)에 밀착시키며, 중첩된 열교환판(200) 중, 열교환판(200)의 맨 후방에 배치된다.

이때, 유동커버(300)의 재질은 금속으로 이루어지며, 그의 두께는 강도계산 을 통해 내구성이 뛰어나도록 설계된다.

또한, 유동커버(300)는 열교환판(200)의 개수에 따라 그의 위치가 가변되며, 상기 지지프레임(100) 상에서 유동된다.

이를 위해, 고정판(110)과 유동커버(300) 사이에는 복수의 슬라이딩 부재(310)가 설치된다.

상기 슬라이딩 부재(310)는 긴바 형태로 이루어지며, 일부에는 너트 체결을 위한 나사가 형성된다.

한편, 유동커버(300) 중, 열교환판(200)의 통공(210)에 대응되는 부위에는 후술하는 블라인드커버(400)가 설치되기 위한 커버홈(301)이 각각 형성된다.

상기 커버홈(301)은 원형으로 이루어짐이 바람직하며, 커버홈(301)의 중앙에는 양측을 관통하는 보스공(301a)이 형성된다.

상기 보스공(301a)에는 후술하는 블라인드 커버(400)의 체결보스가 삽입된다.

다음으로, 블라인드 커버(400)는 종래의 엔드플레이트(3:도 2a)를 대신하여 유체가 유동커버(300)에 접촉되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이때, 블라인드 커버(400)는 열교환기 내에 진공압이 발생하더라도 손상되지 않도록 구성되며, 체결보스(411)가 형성된 플레이트(410)와, 씰링부재(420)를 포함한다.

상기 플레이트(410)는 유동커버(300)의 커버홈(301)에 삽입될 수 있도록 원형으로 이루어지며, 그의 중앙에는 커버홈(301)의 보스공(301a)에 대응되는 체결보 스(411)가 형성된다.

이때, 상기 플레이트(410)는 내구성이 강한 금속임이 바람직하다.

그리고, 씰링부재(420)는 부식성 유체가 플레이트(410)에 접촉되는 것을 방지하며, 상기 플레이트(410)에 설치된다.

이때, 씰링부재(420)는 상기 플레이트(410) 중, 유체가 유송되는 통공(210)에 대응되는 부위에 설치되되, 일체로 코팅 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 씰링부재(420)는 플레이트(410)의 둘레면을 감싸도록 설치됨이 바람직하다.

이는, 부식성 유체에 대한 노출되는 부위를 원천적으로 차단하기 위함이다.

한편, 상기 씰링부재(420)의 가장자리에는 복수의 돌기(421)가 형성된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 씰링부재 중, 열교환판에 접촉된 부위에 형성된 것이다.

상기 돌기(421)는 부식성 유체에 대한 씰링을 더욱 강화시키는 역할과 더불어, 판형 열교환기의 운전시 블라인드 커버(400)가 내압에 충분히 견딜수 있도록 한 것이다.

특히, 상기 돌기(421)의 구성은 진공압이 발생할 때, 블라인드 커버(400)와 열교환판(200) 사이에서 작동 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 판형 열교환기의 결합에 대해 설명하도록 한다.

복수의 열교환판(200)을 중첩시키고, 중첩된 열교환판(200)을 고정판(110)에 밀착시킨다.

이때, 열교환판(200)의 연통된 통공(210)은 상기 고정판(110)에 형성된 유로(111)에 대응된다.

다음으로, 씰링부재(420)가 코팅 형성된 플레이트(410)를 유동커버(300)의 커버홈(301)에 각각 삽입시킨다. 이때, 플레이트(410)에 형성된 체결보스(411)는 커버홈(301)의 보스공(301a)에 삽입된다.

이후, 볼트(H)를 이용하여 보스공(301a)에 삽입된 체결보스(411)에 나사체결시킨다.

이때, 볼트(H)는 헥스(hex) 볼트임이 바람직하며, 상기 헥스 볼트(H)의 머리는 도 4에 도시된 바와 같이 유동커버(300)에 걸려 고정된다.

다음으로, 블라인드 커버(400)가 설치된 유동커버(300)를 열교환판(200)에 밀착시킨다.

이때, 유동커버(300)는 슬라이딩 부재(310)를 따라 이동되며, 중첩된 열교환판(200) 중, 맨 후방의 열교환판(200)에 밀착된다.

이후, 너트를 이용하여 슬라이딩 부재(310)의 나사에 체결시켜 상기 유동커버(300)의 유동을 방지한다.

이때, 블라인드 커버(400)의 씰링부재(420)는 열교환판(200)의 통공(210)을 차폐하고, 씰링부재(420)에 형성된 복수의 돌기(421)는 열교환판(200)에 완전히 압착된다.

이에 따라, 열교환판(200)중 맨 후방에 배치된 열교환판(200)의 통공(210)은 완전 밀폐되며, 부식성 유체가 유송되더라도 플레이트(410)에는 접촉되지 않게 된다.

또한, 진공압이 발생하더라도, 블라인드 커버(400)는 내구성이 강한 유동커버(300)에 견고하게 설치됨으로써, 손상되는 일이 발생하지 않게 된다.

즉, 엔드플레이트(3:도 2a)를 대신하는 블라인드 커버(400)가 유동커버(300)에 견고하게 설치됨으로써, 판형 열교환기는 진공압에 더욱 잘 견딜 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래의 판형 열교환기를 나타낸 정면도 및 측면도

도 2a는 도 1의 "A"부 확대도

도 2b는 도 1의 "A"부 확대도로서, 진공압이 발생하는 상태를 나타낸 단면도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 판형 열교환기를 나타낸 분해사시도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 판형 열교환기를 나타낸 정면도 및 측면도

도 5는 도 4의 "B"를 나타낸 확대도

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

100 : 지지프레임 110 : 고정판

111 : 유로 200 : 열교환판

210 : 통공 211 : 유입공

212 : 유출공 220 : 전열유로

300 : 유동커버 301 : 커버홈

301a : 보스공 400 : 블라인드 커버

410 : 플레이트 411 : 체결보스

420 : 씰링부재 421 : 돌기

Claims (6)

1. 지지프레임;

   상기 지지프레임에 복수로 중첩되며, 유체가 출입되는 복수의 통공이 형성되되, 상기 통공 사이에는 유체가 유송되는 관로인 전열유로가 형성된 열교환판;

   상기 지지프레임에 설치되며, 상기 중첩된 열교환판 중, 최후방의 열교환판에 배치되되, 보스공이 형성된 유동커버;

   상기 유동커버와 열교환판의 통공 사이에 설치되어 상기 열교환판의 통공을 씰링하는 블라인드커버:를 포함하되,

   상기 블라인드커버는,

   상기 유동커버의 보스공에 삽입된 체결보스가 형성되며 상기 통공에 대응된 플레이트와, 상기 플레이트에 설치되며 상기 통공을 밀폐하도록 열교환판에 밀착된 씰링부재를 포함하며, 별도의 체결수단이 보스공 및 체결보스를 통과하여 나사 체결된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 씰링부재는 플레이트에 일체의 고온 성형으로 코팅된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 씰링부재 중, 열교환판에 밀착된 부위에는 복수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 씰링부재는 고무재질을 포함하며, 상기 플레이트는 금속재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 블라인드커버는 원형인 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 씰링부재는 플레이트의 둘레면을 감싼 것을 특징으로 하는 판형 열교환기.

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