KR101453236B1 - 강화 열교환기 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플레이트형 열교환기에서 유동하는 2개의 유체 사이에서 벌크 헤드로서 작용하기에 적합한 플레이트(1)에 관한 것으로, 상기 플레이트(1)는 하부 능선 및 상부 능선을 각각 가지는 복수개의 주름(2)을 포함하고, 플레이트(1)의 주름(2) 모두는 또는 일부는 상부 능선 높이의 상당한 국부적 감소에 의해 형성된 스티프너(5)를 국부적으로 포함하며, 상기 스티프너(5)는 플레이트(1)의 대각선(10)에 평행한 적어도 하나의 제1 라인(6)을 따라 플레이트(1)에 분포된 제1 그룹(20)의 스티프너(5)에 배열되고, 상기 대각선(10)은 주름(2)의 능선(3, 4)에 직교하고, 상기 제1 그룹(20)의 상기 스티프너(5)는 각각의 연속 주름(2)에서 상기 제1 라인(6)의 양측에 교대로 배열되는 플레이트로서, 제1 그룹(20)의 스티프너(5)의 중앙과 제1 라인(6) 사이에서 제1 라인(6)에 대해 직교방향으로 측정된 간격이 제1 그룹(20)의 각각의 스티프너(5)에 대해 동일한 것을 특징으로 한다.

Description

강화 열교환기 플레이트 {REINFORCED HEAT EXCHANGER PLATE}

본 발명은 플레이트형 열교환기에 사용되는 플레이트 분야에 관한 것이다. 이러한 플레이트는 플레이트 표면에 복수개의 주름을 생성하도록 프레스에 의해 변형되는 플레이트를 이용하여 형성된다. 또한, 이들 플레이트는 제1 플레이트의 하부 능선이 제1 플레이트 아래에 배열된 제2 플레이트에 위치한 여러 개의 주름의 상부 능선에 대응하도록 적층된다.

보다 구체적으로, 본 발명은 플레이트 표면상에 특정 배열과 주름 방향을 갖는 플레이트 제작을 허용하는 플레이트의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 플레이트를 제작하는 동안 플레이트의 변형을 제한하기 위해 플레이트의 주름 형성을 조절하는 것으로 알려져 있다. 실제로, 플레이트 표면상에 복수개의 주름을 생성하도록 플레이트를 변형시키기 위한 방법이 수행되면, 상기 표면은 하나 이상의 방향으로 변형될 수 있다. 이런 경우, 플레이트의 활성 열교환 영역이 직교하는 인접 측면들을 갖지 않는 플레이트가 얻어진다.

따라서, 원치 않는 이들 변형 또는 플레이트의 국부 신장을 회피하기 위해, 상부 능선 높이의 현저한 감소 또는 심지어 주름의 완전한 플래트닝(flattening)으로 이루어진 스티프너(stiffener)를 추가하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이런 타입의 스티프너는 주름에 대해 직교하는 방향으로 플레이트의 강성(stiffness)을 향상시키기 위해 플레이트 전체 표면에 대체로 분포된다.

따라서, 본 발명의 목적은 주름에 대해 직교하는 방향으로 플레이트의 강도(reinforcement)를 향상시키고 양 방향으로 플레이트의 강성을 균일화하도록 플레이트의 표면에 스티프너의 바람직한 분포를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스티프너가 존재하더라도 2개의 플레이트 사이에서 유체 순환의 국부적 교란을 방지하고자 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 플레이트형 열교환기에서 유동하는 2개의 유체들 사이에서 벌크 헤드(bulkhead)로서 작용하기에 적합한 플레이트에 관한 것이다. 이런 플레이트는 하부 능선(bottom crest line)과 상부 능선(top crest line)을 각각 가지는 복수개의 주름을 포함한다. 플레이트의 주름 모두 또는 일부는 상부 능선 높이의 상당한 감소 또는 심지어 전체적 감소 및 국부적 감소에 의해 형성된 스티프너를 국부적으로 포함한다. 스티프너는 플레이트의 대각선에 평행한 적어도 하나의 제1 라인을 따라 플레이트 상에 분포된 제1 그룹의 스티프너에 배열되는데, 대각선은 주름의 능선에 직교한다. 제1 그룹의 스티프너는 각각의 연속 주름에서 제1 라인의 양측에 교대로 배열된다.

본 발명은 제1 그룹의 스티프너의 중앙과 제1 라인 사이에서 제1 라인에 대해 직교하는 방향으로 측정된 간격이 각각의 스티프너에 대해 동일한 것을 특징으로 한다.

다시 말해서, 제1 그룹의 스티프너는 주름의 능선에 직교하는 플레이트의 제1 라인을 따라 분포되어, 주름에 대해 법선 방향으로 플레이트의 신장을 제한하도록 제공된다. 또한, 제1 라인에서, 스티프너는 일측 또는 타측에서 각각의 연속 주름 상에 교대로 위치한다. 따라서, 스티프너는 플레이트 전체 표면에 분포되지 않으며, 하나의 대각선에 평행한 플레이트의 적어도 하나의 라인에 위치한다.

제1 그룹의 각각의 스티프너의 중앙과 제1 라인 사이의 일정한 간격은 강성 효과를 증대시키고 주름의 능선에 대해 직교하는 일 방향으로 강성을 집중시키기 위해 제공된다.

바람직하게는, 이 간격은 주름의 1/2 피치와 동일할 수 있다. 실제로, 간격이 짧으면 짧을수록 강성 효과는 더 높아진다.

사실상, 제1 라인은 주름의 능선에 직교하는 플레이트의 대각선상에 배열될 수 있다. 따라서, 제1 그룹의 스티프너는 적어도 이 대각선을 따라 플레이트에 분포되며 각각의 연속 주름에 교대로 위치한다.

특정 실시예에 따르면, 스티프너는 주름의 능선에 평행한 제2 라인을 따라 플레이트에 분포된 제2 그룹의 스티프너에 배열될 수도 있는데, 제2 그룹의 스티프너는 각각의 연속 주름에서 제2 라인의 양측에 교대로 배열되고, 제2 그룹의 스티프너의 중앙과 제2 라인의 사이에서 제2 라인에 직교하는 방향으로 측정된 간격은 각각의 스티프너에 대해 동일하다. 주름의 능선에 평행한 플레이트의 제2 라인을 따라 분포된 스티프너는 2개의 플레이트 사이에서 유체 유동의 국부적 교란을 회피하도록 제공된다.

바람직하게는, 제2 라인은 플레이트의 중앙을 중심으로 90도 회전함으로써 제1 라인에 대해 대칭을 이루면서 배열될 수 있다. 이런 방식으로, 스티프너가 존재하더라도, 주름에 대해 법선 방향에 따른 플레이트 신장이 제한되며, 동시에 유체 순환이 교란되지 않는다.

사실상, 스티프너는 하부 능선 위에 제로 높이(zero height)를 가질 수 있다. 이런 방식에서, 스티프너는 평평하고 직선형인 스트립(strip) 또는 이런 경우 플레이트의 2개의 하부 능선을 연결하는 단순한 능선에 의해 형성될 수 있다.

또한, 다른 그룹의 스티프너는, 제1 그룹의 스티프너를 포함하는 제1 및 제2 라인에 평행하거나 직교하는 방향으로 배열될 수 있는 라인들을 따라 이용되고 분포될 수 있다.

따라서, 플레이트는 제1 라인에 평행한 제3 라인의 양측에 교대로 배열되는 적어도 하나의 제3 그룹의 스티프너를 포함할 수 있다.

결과적으로, 이런 실시예는 플레이트의 전체 표면상에서 주름에 대해 법선 방향으로 플레이트 강성의 증대를 제공한다.

또한, 플레이트는 제4 라인의 양측에 배열되며 플레이트의 중앙을 중심으로 90도 회전함으로써 선행하는 상기 제3 그룹에 대해 대칭을 이루는 또 다른 제3 그룹의 스티프너를 포함한다.

이런 회전 대칭은 양 회전 방향으로 유효할 수 있으며 2개의 플레이트 사이에서 유체 순환의 국부적 교란을 방지한다.

사실상, 스티프너의 인접한 평행선들 사이의 간격은 각각의 라인에 대해 동일할 수 있다. 또한, 동일한 능선상에서 2개의 스티프너들 사이의 간격은 일정하고 하나의 주름 피치와 적어도 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 플레이트의 강성은 주름에 대해 직교하는 방향을 따라 균일한 방식으로 증가하게 된다.

본 발명에 의하여, 주름에 대해 직교하는 방향으로 플레이트의 강도(reinforcement)가 향상되고 양 방향으로 플레이트의 강성이 균일한 플레이트가 제공되며, 스티프너가 존재하더라도 2개의 플레이트 사이에서 유체 순환의 국부적 교란이 방지된다.

본 발명을 수행하는 방식 및 본 발명의 장점들은 첨부한 도면들을 참조하여 이하에 설명되는 실시예로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 플레이트의 정면도이다.
도 2는 주름에 평행한 평면의 플레이트 단면을 도시한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따라, 주름에 직교하는 평면상의 섹션을 따라 2개의 대안적인 스티프너를 도시하고 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명은 플레이트형 열교환기에서 유동하는 2개의 유체들 사이에서 벌크 헤드로서 작용하는 플레이트에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이런 플레이트(1)는 스티프너(stiffener; 5)가 배열된 복수개의 주름(2)을 가지는데, 스티프너는 이들 주름(2) 높이의 상당한 감소 또는 심지어 전체 및 국부적 감소에 의해 형성된다.

본 발명에 따르면, 이들 스티프너(5)는 주름에 법선 방향인 제1 라인(6)을 따라 플레이트(1)에 분포된 제1 그룹(20)에 배열되어, 플레이트의 제작 동안 이 방향으로 플레이트의 신장을 제한한다. 또한, 이들 스티프너는 2개의 플레이트 사이에서 유체 순환의 국부적 교란을 방지하도록 제2 라인(16)을 따라 분포된 제2 그룹(21)에 배열될 수도 있다. 특정 실시예에 따르면, 제1 라인(6)은 플레이트(1)의 대각선(10)에 배열된다.

또한, 다른 스티프너가 제1 라인(6)에 평행한 제3 라인(8)에 위치할 수도 있다. 이런 경우, 이들 스티프너는 제3 라인(8)의 양측에서 제3 그룹(7)의 스티프너를 따라 배열된다.

또한, 다른 제3 그룹(17)의 스티프너는 제1 라인(6)과 제2 라인(8)에 직교하는 제 4라인(18)을 따라 배열될 수 있고, 또한 이 제3 그룹(17)의 스티프너는 제4 라인(18)의 양측에 배열된다. 따라서, 제2 그룹(17)은 플레이트(1)의 중앙(9)을 중심으로 회전함으로써 제2 그룹(7)과 대칭적 대응관계를 가진다.

도시된 바와 같이, 플레이트(1)는 제1 및 제2 라인(6, 16)과 복수개의 제3 및 제4 라인(8, 18)을 따라 분포된 제1 그룹(20), 제2 그룹(21) 및 제3 그룹(7, 17)에 배열되는 스티프너(5)의 그리드(grid)에 의해 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 주름(2)은 하부 능선(3)과 상부 능선(4)을 가진다. 주름(2)에 평행한 평면의 상부 능선(4)에서의 단면이 도시되어 있다. 즉, 스티프너(5)는 주름(2)의 능선(4) 높이의 국부적 감소로 구성된다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주름(2)에 직교하는 평면에서, 스티프너(5 및 15)의 높이는 플레이트의 타입 또는 그 치수에 따라 달라질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스티프너(5)는 하부 능선(3) 위에서 제로 높이(zero height)를 가진다.

도 4에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따르면, 스티프너(15)는 0과 주름의 1/2 높이 사이의 값을 갖는 높이를 가질 수 있다.

전술한 바로부터, 본 발명에 따른 플레이트는 수많은 장점들을 가지며, 특히,

- 플레이트를 제작하는 동안 신장 변형을 제한하고,

- 열교환기 내부에서 유체 순환을 교란하지 않는다.

Claims (1)

1. 플레이트형 열교환기에서 유동하는 2개의 유체 사이에서 벌크 헤드로서 작용하기에 적합한 플레이트(1)이며, 상기 플레이트(1)는 하부 능선(3) 및 상부 능선(4)을 각각 가지는 복수개의 주름(2)을 포함하고, 플레이트(1)의 주름(2)의 모두 또는 일부는 상부 능선(4) 높이의 상당한 국부적 감소에 의해 형성된 스티프너(5, 15)를 국부적으로 포함하며, 상기 스티프너(5, 15)는 플레이트(1)의 대각선(10)에 평행한 적어도 하나의 제1 라인(6)을 따라 플레이트(1)에 분포된 제1 그룹(20)의 스티프너(5, 15)에 배열되고, 상기 대각선(10)은 주름(2)의 능선(3, 4)에 직교하고, 상기 제1 그룹(20)의 상기 스티프너(5, 15)는 각각의 연속하는 주름(2)의 상기 제1 라인(6)의 양측에 교대로 배열되는 플레이트에 있어서,
   제1 그룹(20)의 스티프너(5, 15)의 중앙과 제1 라인(6) 사이에서 제1 라인(6)에 대해 직교 방향으로 측정된 간격은 제1 그룹(20)의 각각의 스티프너(5, 15)에 대해 동일하며,
   제1 라인(6)은 대각선(10)에 배열되고,
   상기 스티프너(5, 15)는 주름(2)의 능선(3, 4)에 평행한 제2 라인(16)을 따라 플레이트(1)에 분포된 제2 그룹(21)의 스티프너(5, 15)에 배열되고, 상기 제2 그룹(21)의 상기 스티프너(5, 15)는 각각의 연속하는 주름(2)에서 상기 제2 라인(16)의 양측에 교대로 배열되며, 제2 그룹(21)의 스티프너(5, 15)의 중앙과 제2 라인(16) 사이에서 제2 라인(16)에 대해 직교 방향으로 측정된 간격은 제2 그룹(21)의 각각의 스티프너(5, 15)에 대해 동일하며,
   제1 라인(6)에 대해 평행한 제3 라인(8)의 양측에 교대로 배열되는 적어도 하나의 제3 그룹(7)의 스티프너(5, 15)를 포함하고,
   제4 라인(18)의 양측에 배열되며, 플레이트(1)의 중앙을 중심으로 90도 회전함으로써 제3 그룹(7)에 대해 대칭을 이루는 제4 그룹(17)의 스티프너(5, 15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레이트.

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