KR101466386B1 - 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치 - Google Patents

Abstract

고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에 관한 것으로서, 열교환용 패널(70)에 일정 길이마다 교차되는 방향으로 하부에 구비되어 상부면에 일정 폭의 열교환용 패널(70)이 안치되도록 하는 하부 지지 빔(10); 상기 하부 지지 빔(10)의 상부면의 양측 단부에서 단일의 상기 열교환용 패널(70)의 형성 폭을 제한하면서 일측에서는 상기 열교환용 패널(70)의 일측단부측의 열교환 파이프와의 사이에 측방 가압 쐐기(30)를 박아 유동이 방지되도록 하는 가이드 측벽(20); 양측의 가이드 측벽(20)에 형성한 관통홀(21)에 걸쳐 양단부가 관통하도록 하면서 바닥면은 상기 열교환용 패널(70)의 상부에 얹혀지면서 상기 가이드 측벽(20)의 관통홀(21) 상부면과의 사이에 끼워지도록 하는 하향 가압 쐐기(50)를 강제 끼움에 의해 결합시켜 상기 열교환용 패널(70)이 용접에 의해 휨변형되지 않도록 하는 빔 스페이서(40); 상기 열교환용 패널(70)의 각 열교환 파이프 내로 물이 공급 및 순환되면서 열교환 파이프를 냉각시키도록 각 열교환 파이프의 단부에 연결되는 급수 파이프(60)의 결합으로 이루어지게 함으로써 고강도 금속의 용접에 의해서도 휨 변형이 없는 우수한 제작성을 제공하도록 한다.

Description

고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치{Zig apparatus for fixing of Heat exchange panel for welding steel of High strength }

본 발명은 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반응로의 연도에 사용되는 열교환용 패널의 한쪽면으로 고강도 금속을 용접에 의해 피복하면서 발생하게 되는 패널의 수축과 휨변형이 방지되도록 하여 열교환용 패널의 제작 효율을 향상시키게 되는 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 반응로의 배기구측에는 배기되는 증기와 더스트를 냉각 또는 가열시키기 위한 열교환용 패널이 구비된다.

열교환용 패널은 일정 폭을 이격한 파이프간으로 들이 일정 폭 이격되면서 배열되도록 하고, 이들 간극 사이로는 평판의 열판이 용접에 의해 연결되도록 하는 구성이다.

즉 열판과 파이프가 폭 방향으로 일정 길이를 반복 형성되도록 하여 배기구의 내주면에 설치되도록 하고 있다.

배기구에서 열교환용 패널은 배출되는 증기와 더스트를 냉각 또는 가열시키면서 화학적 처리 등에 의해 다른 유용한 성분들과 함께 다양한 성분들이 분리되게 하여 환경에 유해한 성분들이 최대한 제거되도록 한 상태에서 배출되도록 하고 있다.

이와 같은 폐기물의 재자원화하는 방법에 대해서 이미 특허등록 제0431672호(2004.05.04.명칭:제철소발생폐기물 등의 재자원화방법 및 그 장치)를 통해 제강과 제철 및 제련에 의해 발생되는 폐기물들이 재자원화하는 방법과 장치에 대해 제안하여 실제 적용하고 있기도 하다.

한편, 증기나 더스트로부터 유해한 성분을 취출 또는 분리시키기 위해서는 그에 적절한 온도가 되어야만 하므로 이러한 온도 조건을 맞추어주기 위해서 배기통로에는 열교환용 패널이 설치되어 이 열교환용 패널의 파이프를 통해서 물이나 가스 등의 열교환매체가 유동하도록 한다.

다만 열교환용 패널을 통과하게 되는 더스트에는 비교적 입자가 크고 강한 물질들도 있고, 이들 더스트는 대단히 빠른 속도로 배출되고 있으므로 이들 더스트들이 열교환용 패널에 충돌하면서 열교환용 패널에 구비되는 파이프를 손상시켜 잦은 누수 등을 유발시키는 원인이 되고 있다.

하지만 대단히 고온의 열기에 물기가 접촉되면 순간적으로 폭발을 일으키는 위험이 발생할 뿐만 아니라 이로 인해 잦은 패널 교체가 이루어지게 되는 문제가 발생되고 있다.

이를 위해서 최근에는 반응로에 배기통로에 설치되는 열교환용 패널의 일측면으로 열교환용 패널을 보호하기 위한 고강도의 금속층을 도포시키는 기술이 제안되어 열교환용 패널의 사용수명이 좀더 연장되도록 하면서 사고 위험이 예방되도록 하고 있다.

열교환용 패널에 도포되는 고강도의 금속은 통상 니켈 함량이 높은 스테인레스 스틸을 사용하게 되는데 이러한 고강도 금속을 도포하기 위해서는 용접에 의한 방식을 사용하고 있다.

그러나 열교환용 패널에 사용되는 금속은 도포할 고강도 금속에 비해 용융온도가 낮기 때문에 고강도 금속을 용접에 의해서 도포할 수 밖에 없으며, 이러한 고강도 금속의 용접 시 열교환용 패널이 길이 방향으로 휘어지는 변형이 발생되는 문제가 있다.

특허등록 제0431672호(2004.05.04.)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 열교환용 패널의 일정 길이마다 가압 고정되도록 한 상태에서 고강도 금속이 용접되게 함으로써 열교환용 패널의 열변형이 미연에 방지될 수 있도록 하는 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위하여 본 발명의 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치는, 열교환용 패널에 일정 길이마다 교차되는 방향으로 하부에 구비되어 상부면에 일정 폭의 열교환용 패널이 안치되도록 하는 하부 지지 빔; 상기 하부 지지 빔의 상부면의 양측 단부에서 단일의 상기 열교환용 패널의 형성 폭을 제한하면서 일측에서는 상기 열교환용 패널의 일측단부측의 열교환용 파이프와의 사이에 측방 가압 쐐기를 박아 유동이 방지되도록 하는 가이드 측벽; 양측의 가이드 측벽에 형성한 관통홀에 걸쳐 양단부가 관통하도록 하면서 바닥면은 상기 열교환용 패널의 상부에 얹혀지면서 상기 가이드 측벽의 관통홀 상부와의 사이에 끼워지도록 하는 하향 가압 쐐기를 강제 끼움에 의해 결합시켜 상기 열교환용 패널이 용접에 의해 휨변형되지 않도록 하는 빔 스페이서; 상기 열교환용 패널의 각 파이프 내로 물이 공급 및 순환되면서 파이프를 냉각시키도록 각 파이프의 단부에 연결되는 급수 파이프의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기의 구성에 따른 본 발명의 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치를 통해서 복수의 파이프간을 평판의 열판으로 연결되도록 한 열교환용 패널에 고강도 금속을 일측면으로 용접하면서 발생되는 휨변형을 미연에 방지되게 함으로써 고강도 금속 용접을 안정되게 수행할 수가 있게 된다.

이와 같은 본 발명에 따라 고강도의 금속층을 갖는 열교환용 패널의 우수한 제작성과 제작 제품에 대한 높은 신뢰성을 제공하면서 보다 내구성이 우수하고 더욱 연장된 사용수명을 갖도록 하여 경제성면에서도 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치의 실시예 구성을 도시한 분리 사시도
도 2는 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에서 열교환용 패널을 하부 지지 빔에 얹혀지도록 하는 구성을 예시한 사시도
도 3은 도 2의 평면도
도 4는 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에서 열교환용 패널을 빔 스페이서에 의해 고정시킨 구성을 예시한 사시도
도 5는 도 4의 정단면도
도 6은 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에서 열교환용 패널에 급수 파이프를 연결한 구성을 예시한 사시도

이하, 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고정 지그장치는 열교환용 패널을 고정시키기 위한 것으로서, 열교환용 패널은 복수의 파이프들을 병렬로 배열하면서 각 파이프들간은 일정 폭으로 구비되는 열판을 양측 파이프의 외주면과 용접에 의해 일체로 연결되도록 하는 구성에 의해서 구비된다.

열교환용 패널에는 통상 배기구의 안쪽을 향하는 면으로 일정 두께로서 고강도 금속이 용접되도록 한다.

열교환용 패널에 형성되는 고강도 금속층은 주로 니켈함량이 많은 스테인레스 재질로서 이루어지면서 열교환용 패널을 형성하는 금속 재질에 비해 용융점이 높은 재질로서 이루어지게 되므로 고강도 금속층을 용융시켜 도포시키기가 곤란하므로 용접에 의해서 도포되도록 하고 있다.

다만 용접에 의해 형성하게 될 고강도 금속층은 열교환용 패널에 접촉되는 순간 열교환용 패널이 고온의 열에 의해 변형되므로 이런 변형 방지를 위하여 본 발명의 지그장치가 적용된다.

도 1은 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치의 실시예 구성을 도시한 분리 사시도로서, 본 발명의 지그장치는 크게 하부 지지 빔(10)과 가이드 측벽(20)과 빔 스페이서(40)와 급수용 파이프(60)의 결합으로 이루어지는 구성이다.

본 발명에서 하부 지지 빔(10)은 열교환용 패널의 일정 길이마다 하부에서 열교환용 패널과 교차하는 방향 즉 폭 방향으로 일정 길이로서 구비되는 열교환용 패널의 지지구조이다.

하부 지지 빔(10)은 금속의 열교환용 패널을 지지해야 하므로 그만한 강도를 유지할 수 있도록 하기 위해서는 도면에서와 같은 H빔을 사용할 수도 있고, 그 외의 다양한 구성으로 구비되게 할 수도 있으나 열교환용 패널이 일정한 높이에서 지지되도록 하기 위하여 그 하부에는 별도의 지지 구조물이 구비되게 하는 것이 보다 바람직하며, 당연히 금속의 강한 재질로 형성되도록 하는 것은 가장 바람직하다.

하부 지지 빔(10)은 열교환용 패널의 길이 방향으로 일정 길이마다 구비되게 하므로서 열교환용 패널이 고강도 금속의 용접으로 인한 고온의 열에 의해 가열될 때 밑으로 쳐지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

가이드 격벽(20)은 하부 지지 빔(10)의 상부면에서 하부 지지 빔(10)에 얹혀지는 열교환용 패널이 측방으로 이탈하지 않도록 제한하기 위해 구비되는 유동방지벽이다

양측의 가이드 격벽(20) 사이에 안치되는 열교환용 패널은 맞춤 결합할 수가 없으므로 일측의 가이드 격벽(20)과 열교환용 패널의 단부간 특히 일측단부의 열교환 파이프 사이에 측방 가압 쐐기(30)를 박아 열교환용 패널이 견고하게 고정될 수 있도록 한다.

다시 말해 양측의 가이드 격벽(20) 사이에서 열교환용 패널은 측방으로의 이탈은 방지되나 유동이 가능한 상태이므로 이를 고정시켜야만 고강도 금속 용접이 가능하므로 일측에서의 측방 가압 쐐기(30)를 이용하여 가이드 격벽(20) 사이에서 열교환용 패널이 측방으로는 움직일 수 없도록 견고한 고정상태가 안정되게 유지되도록 한다.

측방으로의 열교환용 패널 유동이 방지되도록 하기 위하여 가이드 격벽(20)과 측방 가압 쐐기(30)를 구비하면서 상부측으로의 유동 및 이동이 방지되도록 구비되는 것이 하향 가압 쐐기(50)와 빔 스페이서(40)이다.

즉 양측의 가이드 격벽(20)에는 각각 상호 마주보게 판면을 일정 사이즈로 절개한 관통홀(21)이 형성되도록 하고, 양측의 관통홀(21) 간으로는 빔 스페이서(40)의 양단부가 관통하도록 한다.

빔 스페이서(40)는 열교환용 패널의 상부에 얹혀지도록 구비되는 구성이며, 이 빔 스페이서(40)의 양단부에서 관통홀(21)의 상부면과의 사이에 하향 가압 쐐기(50)가 억지 끼워지도록 하여 열교환용 패널이 상부측으로 유동하지 않도록 하는 것이다.

빔 스페이서(40)는 평판의 금속 판재 또는 채널형 금속 판재 또는 I형 빔 또는 H형 빔의 다양한 구성으로서 형성이 가능하며, 빔 스페이서(40)에 의해서 열교환용 패널의 열교환 파이프들 상단부가 일정 압력으로 하향 가압되도록 한다.

가이드 측벽(20)과 빔 스페이서(40)의 측방 가압 쐐기(30)와 하향 가압 쐐기(50)에 의해 측방 및 상향 유동이 방지되는 열교환용 패널의 열교환 파이프들 양단부로 냉각수의 공급과 순환을 위한 급수 파이프(60)가 연결되도록 한다.

열교환용 패널에 구비되는 열교환 파이프들은 각각의 양단부로 급수 파이프(60)가 연결되도록 하여 일단으로는 냉각수가 공급되고, 타단으로는 배출되도록 하는 구성으로 형성한다.

급수 파이프(60)를 통해 공급되는 냉각수는 용접에 의해 가열되는 열교환용 패널의 내부를 통과하면서 지속적으로 냉각이 이루어지게 하여 열교환용 패널의 변형이 방지되도록 한다.

급수 파이프(60)는 열교환용 패널의 열교환 파이프에 착탈이 용이한 구성으로 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 구성에 따른 본 발명의 지그장치를 이용하여 열교환용 패널을 고정하는 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에서 열교환용 패널을 하부 지지 빔에 얹혀지도록 하는 구성을 예시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도로서, 본 발명의 고정 지그장치에는 하부 지지 빔(10)의 상부면으로 양측의 가이드 측벽(20) 사이로 복수의 열교환 파이프들을 복수의 열판들로 일정 간격을 유지하면서 용접되도록 형성한 열교환용 패널(70)이 얹혀지게 한다.

이때 가이드 측벽(20) 사이의 거리는 열교환용 패널(70)의 폭보다는 크게 형성되므로 가이드 측벽(20) 사이에서 열교환용 패널(70)은 우선 일측의 가이드 측벽(20)에 밀착시켜 안치되게 한다.

열교환용 패널(70)이 일측으로 밀착되게 한 상태에서 타측의 가이드 격벽(20)과 이격된 공간에는 측방 가압 쐐기(30)를 강제적으로 삽입한다.

측방 가압 쐐기(30)는 열교환용 패널(70)의 길이 방향으로 삽입시키면서 별도의 공구를 사용하여 타격에 의해 억지 끼워지게 한다.

측방 가압 쐐기(30)를 견고하게 삽입되도록 하면 열교환용 패널(70)은 더이상 측방으로의 유동이 방지되면서 하부 지지 빔(10)에 견고하게 고정되는 상태가 된다.

도 4는 본 발명에 따른 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치에서 열교환용 패널을 빔 스페이서에 의해 고정시킨 구성을 예시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 정단면도로서, 측방 가압 쐐기(30)에 의해 하부 지지 빔(10)에 고정된 상태인 열교환용 패널(70)은 여전히 상측으로의 이탈은 가능하다.

따라서, 열교환용 패널(70)의 상부로는 우선 빔 스페이서(40)를 얹어지게 하면서 빔 스페이서(40)의 상부면 양단부와 가이드 격벽(20)에 형성한 관통홀(21)의 상단면 사이로는 하향 가압 쐐기(50)가 강제적으로 삽입되게 한다.

이때의 하향 가압 쐐기(50)는 빔 스페이서(40)의 길이 방향으로 별도의 공구를 사용하여 타격에 의해서 억지 끼움에 의해 고정되도록 한다.

하향 가압 쐐기(50)에 의해 빔 스페이서(40)를 하향 가압하게 되면 열교환용 패널(70)은 측방 가압 쐐기(30)에 의해 측방으로의 유동이 방지되는 동시에 상향 유동도 방지되면서 견고한 고정 상태가 안정적으로 유지될 수가 있다.

이렇게 열교환용 패널(70)은 길이 방향으로 일정한 간격으로 지지되도록 한 복수의 하부 지지 빔(10)에서 측방 가압 쐐기(30)와 빔 스페이서(40) 및 하향 가압 쐐기(50)에 의해 견고하게 고정되게 한다.

복수의 위치에서 고정되도록 한 열교환용 패널(70)의 각 열교환 파이프에는 도 6에서와 같이 각각 양단부에 급수 파이프(60)가 연결되도록 한다.

이와 같이 급수 파이프(60)를 연결한 상태에서 각 급수 파이프(60)로 냉각수가 공급되도록 하면서 열교환용 패널(70)의 상부면으로 용접에 의해서 고강도 금속층을 일정 두께로 증착시킨다.

장시간의 용접 작업에 의해 열교환용 패널(70)은 대단히 높은 온도로 가열되지만 급수 파이프(60)를 통해 공급되는 냉각수에 의해서 열교환용 패널(70)은 일정 이상의 높이로 가열되지 않도록 함은 물론 복수의 위치에서 열교환용 패널(70)을 견고하게 지지하게 되므로 열교환용 패널(70)의 휨 변형을 미연에 방지할 수가 있도록 한다.

따라서 본 발명에 의해 고강도 금속이 용접에 의해서 열교환용 패널(70)에 증착되어 보강층을 형성하면서도 우수한 제작성을 갖도록 하는 효과가 있다.

10 : 하부 지지 빔 20 : 가이드 격벽
30 : 측방 가압 쐐기 40 : 빔 스페이서
50 : 하향 가압 쐐기 60 : 급수 파이프
70 : 열교환용 패널

Claims (3)

1. 열교환용 패널에 일정 길이마다 교차되는 방향으로 하부에 구비되면서 상부면에 일정 폭의 열교환용 패널이 안치되도록 하는 하부 지지 빔;
   상기 열교환용 패널이 상기 하부 지지 빔의 상부면에 안치되도록 양측 단부에서 일정 높이로 구비되면서 일측에서는 상기 열교환용 패널의 일측단부측의 열교환용 파이프와의 사이에 측방 가압 쐐기를 박아 상기 열교환용 패널의 측방 유동이 방지되도록 하는 가이드 측벽;
   양측의 가이드 측벽에 형성한 관통홀에 걸쳐 양단부가 관통하도록 하면서 바닥면은 상기 열교환용 패널의 상부에 얹혀지도록 하고, 상기 가이드 측벽의 관통홀 상부면과의 사이로는 하향 가압 쐐기를 강제 끼움에 의해 결합시켜 상기 열교환용 패널이 상방으로의 유동이 방지되게 하면서 고강도 금속 용접에 의한 휨 변형이 방지되도록 하는 빔 스페이서;
   상기 열교환용 패널의 각 열교환 파이프 내로 냉각수가 공급 및 순환되도록 하여 상기 열교환 파이프를 냉각시키도록 각 열교환 파이프의 단부에 연결되는 급수 파이프;
   의 결합으로 이루어지는 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부 지지 빔은 H빔으로 이루어지는 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 급수 파이프는 상기 열교환용 패널의 열교환 파이프에 착탈이 용이한 구성으로 연결되도록 하는 고강도 금속 용접을 위한 열교환용 패널의 고정 지그장치.
   

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