KR101844286B1 - 열교환기 번들 교환 장치 및 방법 - Google Patents

열교환기 번들 교환 장치 및 방법 Download PDF

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KR101844286B1
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임승준
오선규
이관호
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삼성중공업 주식회사
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    • F28D2021/0028—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cooling heat generating elements, e.g. for cooling electronic components or electric devices

Abstract

열교환기 번들 교환 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치는, 기둥 형상을 가지는 메인 바디; 상기 메인 바디의 전면에 소정의 경사각을 가지도록 결합되는 보조 바디; 상기 메인 바디의 상단 및 상기 보조 바디의 상단에 각각 결합되어, 모노레일의 하부를 견고하게 클램핑하는 제1 모노레일 홀더 및 제2 모노레일 홀더; 상기 메인 바디의 하단에 설치되어, 상기 번들에 장력을 가하는 호이스트 와이어를 가이드하는 풀링 쉬브; 및 상기 메인 바디와 상기 풀링 쉬브 사이에 설치되어, 상기 풀링 쉬브의 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함할 수 있다.

Description

열교환기 번들 교환 장치 및 방법{Heat exchanger bundle exchanging device and method}
본 발명은 열교환기 번들 교환 장치 및 방법에 관한 것이다.
산업화 가속에 따라 에너지 자원 소비는 급격히 증가하였다. 이에 따라 자원 개발의 영역이 확대되어 해양 석유/가스 개발에도 박차를 가하고 있다. 보다 많은 해양 자원 개발을 위해 극심해 및 다양한 환경 속에서 원유를 생산 가능하도록 해양 생산 설비가 복합/다양화 되어가고 있다. 또한 생산량 증대를 위해서 해양 생산 설비가 대형화 되고 있다.
해상에서 원유 및 가스의 생산량을 늘리기 위해 설비를 대형화함에 따라 생산설비 내에 설치된 장비의 크기도 점점 커지고 있다. 이로 인하여, 해상(Offshore) 생산현장에서는 이러한 대형 장비의 운용 및 유지 보수를 위해 더 큰 작업 도구(tool)가 필요하게 된다.
해상에서 원유 및 가스를 생산할 수 있는 설비는 고정식 플랫폼(Fixed Platform), FPSO(Floating Production, Storage and Off-loading), 반잠수식 플랫폼 (SEMI submersible Platform), TLP(Tension Leg Platform), 스파(Spar) 등이 있다. 그 중 특히 생산설비의 대형화에는 고정식 플랫폼, FPSO 그리고 반잠수식 플랫폼들이 주로 해당 된다.
해상 현장에서 생산 설비를 운영하는 사람들을 오퍼레이터(Operator)라고 하며, 발주처(오일메이져) 소속의 직원들이다. 이들 오퍼레이터들은 해상 현장의 험악한 환경 속에서 힘들게 각종 장비를 운용하고 유지 보수 등의 업무를 하고 있다. 더욱이 장비가 대형화 되어 기계적인 작업 도구(tool)의 도움 없이는 불가능하게 되었다. 이러한 기계적인 작업 도구들은 부피가 커지고 매우 복잡한 형태로 되고 있다. 하지만, 바다 위에 떠 있는 설비의 특성으로 인해 넓은 공간을 확보하기 힘들고, 대형 작업 도구를 활용할 수 있는 예비 공간 확보가 매우 어려운 실정이다.
이에 따라, 제한된 공간 내에서 오퍼레이터가 용이하게 대형 장비를 유지 보수 할 수 있는 기구들이 요구되고 있다.
기존에는 번들 익스트랙터(Bundle Extractor)라는 대형의 고가 장비를 활용하고 있다. 하지만 이 장비의 중량이 매우 무겁고, 이동에도 제한이 많아 생산 설비의 설계단계에서 제한 조건이 많이 발생한다. 실제 운용하는 시점에도 이동 또는 운영할 때 다른 장비들과 많은 간섭이 발생하고 있고, 오퍼레이터들이 많은 불편을 호소하고 있다.
원유 및 가스를 생산하는 생산 설비에는 열교환기(Heat exchanger) 장비가 필수적이다. 이 장비는 생산량 극대화를 위해 고장 없이 운영되도록 주기적으로 현장에서 분해를 하여 상태 확인 및 보수를 할 필요가 있다. 또한 분해 후 세척(cleaning)도 요구된다.
이 열교환기를 분해하여 번들(Bundle)을 꺼내야 하는데, 이를 위해서는 별도의 번들 익스트랙터(Bundle Extractor) 장비가 필요하다. 이는 고가의 장비이며 크기가 매우 커서 해상의 생산 설비 내부에 보관이 어렵다. 또한 복잡하고 무거워서 이동에 많은 제한이 따른다. 특히 해당 번들 익스트랙터는 육상에 보관되어 있기 때문에 해상 현장에서 긴급 필요 시에는 번들의 검사 및 수리가 불가능한 한계가 있었다.
또한 번들 익스트랙터를 사용할 경우 열교환기 주변 공간을 차지하게 되어 비상 탈출 시에 장애물이 되어 문제가 될 소지가 많다.
한국등록특허 10-1444857호 (2014.09.19 등록) - 이동식 열교환기 튜브 번들 핸들링 장치 및 방법
본 발명은 해상 생산 설비에 설치되는 열교환기의 번들을 최소한의 공간에서 용이하면서도 안전하게 교환할 수 있는 열교환기 번들 교환 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 고가이고 고중량인 번들 익스트랙터에 대한 대체가 가능하여 고가 장비 구매 비용을 절감하고, 고중량 장비를 들어 올리고 내리기 위한 크레인 인양 능력의 감소가 가능하며, 번들 익스트랙터가 이동하는 통로(deck way)의 구조 보강이 불필요하고, 번들 익스트랙터의 보관 공간(parking area)이나 열교환기 주변 접근 공간 확보가 불필요한 열교환기 번들 교환 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열교환기의 번들을 교환하기 위한 장치로서, 기둥 형상을 가지는 메인 바디; 상기 메인 바디의 전면에 소정의 경사각을 가지도록 결합되는 보조 바디; 상기 메인 바디의 상단 및 상기 보조 바디의 상단에 각각 결합되어, 모노레일의 하부를 견고하게 클램핑하는 제1 모노레일 홀더 및 제2 모노레일 홀더; 상기 메인 바디의 하단에 설치되어, 상기 번들에 장력을 가하는 호이스트 와이어를 가이드하는 풀링 쉬브; 및 상기 메인 바디와 상기 풀링 쉬브 사이에 설치되어, 상기 풀링 쉬브의 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함하는 열교환기 번들 교환 장치가 제공된다.
상기 높이 조절부는 상기 풀링 쉬브가 상기 열교환기의 번들에 상응하는 높이를 가지도록 신축될 수 있다. 상기 모노레일 상에서 후방에 상기 호이스트 와이어에 장력을 제공하는 모노레일 트롤리 호이스트가 배치되고, 상기 풀링 쉬브에 의해 상기 호이스트 와이어의 풀링 방향이 수평 상태로 변경될 수 있다.
상기 모노레일 상에서 후방에 상기 호이스트 와이어에 장력을 제공하는 모노레일 트롤리 호이스트가 배치되고, 상기 메인 바디의 후면에는 상기 모노레일 트롤리 호이스트와의 간격 유지를 위한 호이스트 스토퍼가 부착될 수 있다.
상기 제1 모노레일 홀더 혹은 상기 제2 모노레일 홀더는, 상기 메인 바디 혹은 상기 보조 바디의 상단에 결합되는 제1 홀더 바디와; 상기 제1 홀더 바디에 대해 상기 모노레일의 폭 방향으로 슬라이딩 이동하여 간격 조절이 가능한 한 쌍의 제2 홀더 바디와; 상기 한 쌍의 제2 홀더 바디 각각의 상부에서 승강되는 한 쌍의 홀딩 암을 포함할 수 있다.
상기 제1 홀더 바디의 상면에는 미끄럼 방지판이 부착될 수 있다.
상기 번들을 추출할 때, 상기 호이스트 와이어의 끝단이 상기 번들에 직접 연결되게 할 수 있다.
상기 열교환기의 쉘 외벽에 일단이 고정 결합되는 삽입 러그와; 상기 삽입 러그의 타단에 회전 가능하게 설치되는 쉬브를 포함하는 풀링 방향 전환 장치를 더 포함하되, 상기 번들을 삽입할 때, 상기 호이스트 와이어의 끝단이 상기 쉬브에 권선된 이후 상기 번들에 연결되게 할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 열교환기의 번들을 교환하는 방법으로서, 모노레일에 모노레일 트롤리 호이스트를 설치하고, 호이스트 와이어를 이용하여 헤더를 분리하는 단계; 상기 모노레일 트롤리 호이스트의 전방에 제1항에 따른 열교환기 번들 교환 장치를 상기 번들의 길이에 상응하는 거리만큼 상기 열교환기로부터 이격시켜 설치하는 단계; 상기 호이스트 와이어가 상기 풀링 쉬브를 통과하여 상기 번들에 직접 체결되게 하는 단계; 및 윈치를 이용하여 상기 호이스트 와이어를 풀링하여 상기 번들을 상기 열교환기로부터 추출하는 단계를 포함하는 열교환기 번들 교환 방법이 제공된다.
한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 열교환기의 번들을 교환하는 방법으로서, 보조 모노레일 트롤리 호이스트를 이용하여 상기 번들을 상기 열교환기 앞으로 이동시키는 단계; 상기 열교환기의 후방으로 풀링 힘을 제공할 모노레일 트롤리 호이스트를 설치하는 단계; 상기 모노레일 트롤리 호이스트의 전방에 제8항에 따른 열교환기 번들 교환 장치를 상기 번들의 길이에 상응하는 거리만큼 상기 열교환기로부터 이격시켜 설치하는 단계; 상기 열교환기의 쉘 외벽에 제8항에 따른 풀링 방향 전환 장치를 설치하는 단계; 상기 모노레일 트롤리 호이스트의 호이스트 와이어를 상기 열교환기 번들 교환 장치의 풀링 쉬브와 상기 풀링 방향 전환 장치의 쉬브를 차례로 통과시켜 상기 번들에 체결하는 단계; 윈치를 이용하여 상기 호이스트 와이어를 풀링하여 상기 번들을 상기 열교환기 내로 삽입하는 단계를 포함하는 열교환기 번들 교환 방법이 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상 생산 설비에 설치되는 열교환기의 번들을 최소한의 공간에서 용이하면서도 안전하게 교환할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고가이고 고중량인 번들 익스트랙터에 대한 대체가 가능하여 고가 장비 구매 비용을 절감하고, 고중량 장비를 들어 올리고 내리기 위한 크레인 인양 능력의 감소가 가능하며, 번들 익스트랙터가 이동하는 통로(deck way)의 구조 보강이 불필요하고, 번들 익스트랙터의 보관 공간이나 열교환기 주변 접근 공간 확보가 불필요한 효과가 있다.
도 1은 기존 번들 익스트랙터를 사용하기 위한 일반적인 배치를 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 기존 번들 익스트랙터를 이용한 열교환기 번들의 교환 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치의 사시도,
도 5는 도 4의 열교환기 번들 교환 장치가 설치된 모습을 나타낸 측면도,
도 6은 열교환기 속에 있는 번들을 꺼내는 단계를 도식화한 도면,
도 7은 열교환기 속으로 번들을 삽입하는 단계를 도식화한 도면,
도 8은 열교환기 번들 교환 장치를 모노레일 하부에 설치하는 방법을 나타낸 단면도,
도 9 및 도 10은 열교환기 번들 추출 과정을 나타낸 도면,
도 11 및 도 12는 열교환기 번들 삽입 과정을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 기존 번들 익스트랙터를 사용하기 위한 일반적인 배치를 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 기존 번들 익스트랙터를 이용한 열교환기 번들의 교환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로 열교환기(20)의 위치는 프로세스 흐름 상 생산 설비 모듈의 2층 또는 3층에 위치한다. 번들 익스트랙터(40)를 사용하기 위해서는 생산 설비 모듈의 2층 또는 3층까지 이동해야 하고, 도 1에 도시된 것과 같이 열교환기(20) 앞에 정확하게 위치하여야 작동이 가능하다.
기존의 번들 익스트랙터(40)를 이용하여 열교환기(20)의 번들(26)을 추출하는 과정은 다음과 같다.
상부의 모노레일(10)을 이용하여 열교환기(20)의 헤더(22)를 제거한다(도 2의 (a) 내지 (c) 참조). 모노레일 트롤리 호이스트(30)가 모노레일(10)을 따라 전후진 이동하고, 헤더(22)에 호이스트 와이어(32)를 연결하여 헤더(22)를 분리해 낼 수 있다. 이후 번들 익스트랙터(40)를 열교환기(20) 앞에 직선으로 위치시킨다(도 2의 (d) 참조).
번들(26)이 나오는 높이까지 잭업(jackup)하여 번들 익스트랙터(40)의 높이를 맞춘다(도 3의 (a) 참조).
번들(26)에 와이어 로프(42)를 연결한다. 그리고 번들 익스트랙터(40)에 있는 풀링(pulling) 장치를 이용하여 잡아 당긴다(도 3의 (b) 참조). 번들(26)이 일정 부분 나오면, 세들을 이용하여 번들(26)의 하중을 지지한다(도 3의 (c) 참조).
번들(26)이 쉘(24)로부터 완전히 추출되면(도 3의 (d) 참조), 높이 조절한 잭업을 풀고 이동한다(도 3의 (e) 참조).
본 발명의 실시예에서는 앞서 설명한 기존의 번들 익스트랙터(40) 대신에 간단한 구조의 교환 장치를 이용하여 열교환기의 번들 교환을 위한 공간을 최소한으로 차지하면서도 용이하고도 간단하게 교환 작업을 수행할 수 있게 한다. 이하 관련 도면을 참조하여 그 구조 및 기능에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치의 사시도이고, 도 5는 도 4의 열교환기 번들 교환 장치가 설치된 모습을 나타낸 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)는 모노레일(10)의 하부에 부착되고 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 윈치를 이용하여 열교환기(20)의 번들(26)을 추출하거나 삽입할 수 있다.
이하에서는 발명의 이해와 설명의 편의를 위해 열교환기 번들 교환 장치(100)가 모노레일(10)을 따라 이동하는 방향을 기준으로 열교환기(20)가 위치하는 지점을 전방, 그 반대 방향을 후방으로 가정하여 설명하기로 한다.
열교환기 번들 교환 장치(100)는 메인 바디(110), 보조 바디(120), 모노레일 홀더(130), 호이스트 스토퍼(160), 높이 조절부(150), 풀링 쉬브(140)를 포함한다.
메인 바디(110)는 열교환기 번들 교환 장치(100)의 기본 골격을 이루는 몸체 부분으로, 수직으로 길게 연장된 기둥 형상을 가진다.
메인 바디(110)의 상단에는 제1 모노레일 홀더(130a)가 설치되어 있어, 모노레일(10)을 따라 메인 바디(110)가 슬라이딩 이동하거나 특정 위치에서 정지될 수 있게 한다. 제1 모노레일 홀더(130a)는 클램프(clamp) 타입으로 구성되어, 클램핑 동작을 통해 메인 바디(110)를 특정 위치에서 정지시킬 수 있다.
메인 바디(110)의 전면에는 보조 바디(120)가 소정의 경사각을 가지고 결합될 수 있다. 보조 바디(120)의 상단은 메인 바디(110)의 상단과 동일한 높이를 가지며, 제2 모노레일 홀더(130b)가 설치되어 있을 수 있다. 제2 모노레일 홀더(130b)는 제1 모노레일 홀더(130a)와 동일한 구조를 가지며, 동일한 기능을 수행할 수 있다.
열교환기 번들 교환 장치(100)를 특정 위치에 정지시킨 상태에서 메인 바디(110)만이 있는 경우에는 모노레일(10)과의 접점이 하나에 불과하여 외력에 의해 메인 바디(110)가 전후 혹은 좌우로 흔들릴 수 있다. 보조 바디(120)가 결합되어 있음으로 인해 모노레일(10)과의 접점이 두 지점으로 늘어나고, 보조 바디(120)에 의해 메인 바디(110)가 소정의 지지력을 받게 되어, 후술할 열교환기 번들의 교환 과정에서 가해지는 외력이 있을지라도 메인 바디(110)가 흔들림 없이 견고하게 지지되도록 할 수 있다.
메인 바디(110)의 하단에는 풀링 쉬브(pulling sheave)(140)가 설치될 수 있다. 풀링 쉬브(140)는 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 윈치에 권선된 호이스트 와이어(32)를 가이드하는 부분으로, 회전이 가능한 원통 형상을 가진다.
호이스트 와이어(32)는 원통의 측면을 따라 그 연장 방향이 변경될 수 있게 된다. 즉, 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 인장력의 방향이 풀링 쉬브(140)에 의해 특정 방향(본 실시예에서는 수평 방향)으로 변경될 수 있게 된다.
메인 바디(110)와 풀링 쉬브(140) 사이에는 높이 조절부(150)가 설치될 수 있다. 높이 조절부(150)는 예를 들어 신축 가능한 텔레스코픽 붐(telescopic boom)으로 이루어져, 열교환기(20)의 번들(26) 높이를 고려하여 모노레일(10)로부터 풀링 쉬브(140)까지의 길이(즉, 풀링 쉬브(140)의 높이)를 자유롭게 조절할 수 있다.
메인 바디(110)의 후면(특히, 후면 상단)에는 호이스트 스토퍼(160)가 부착될 수 있다. 호이스트 스토퍼(160)는 모노레일 트롤리 호이스트(30)가 윈치를 이용하여 열교환기(20)의 번들(26)을 풀링(pulling)할 때 모노레일 트롤리 호이스트(30)가 열교환기 방향으로 밀리지 않고 멈추게 하는 기능을 한다. 따라서, 윈치에 의한 장력이 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 이동시키는데 사용되지 않고 열교환기(20)의 번들(26)로 전달되어 번들(26)이 쉘(24)로부터 추출되게 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 모노레일(10)에는 열교환기 번들 교환 장치(100)가 설치되고, 그 후방에 모노레일 트롤리 호이스트(30)가 배치된다.
모노레일 트롤리 호이스트(30)가 윈치를 이용하여 호이스트 와이어(32)를 잡아 당길 수 있다. 이 경우 열교환기 번들 교환 장치(100)의 풀링 쉬브(140)에 의해 호이스트 와이어(32)가 수평 상태에서 번들(26)에 연결되어 있어 번들(26)을 쉘(24)로부터 꺼낼 수 있다. 혹은 후술할 풀링 방향 전환 장치를 통해 번들(26)을 쉘(24) 안으로 넣을 수도 있다.
이 과정에서 전술한 것과 같이 높이 조절부(150)에 의해 풀링 쉬브(140)의 모노레일(10)로부터의 높이 조절이 가능하여 열교환기(20)의 번들(26) 높이로 맞추어 줄 수 있다. 이로 인해 윈치에서의 풀링 과정에서 호이스트 와이어(32)가 번들(26)의 진행 방향과 최대한 수평 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 6은 열교환기 속에 있는 번들을 꺼내는 단계를 도식화한 도면이다.
열교환기(20)가 생산 설비 모듈의 데크 상부에 설치되어 있는 경우를 가정한다. 열교환기(20)의 상부에는 모노레일(10)이 천장(상부 데크의 구조)으로부터 설치되어 있다.
본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)는 열교환기(20)로부터 번들(26)이 충분히 빠질 수 있도록 후방으로 적정거리를 유지하여 설치된다. 적정거리는 열교환기(20)의 총 길이보다 길 수 있다.
열교환기 번들 교환 장치(100)의 후방에는 모노레일 트롤리 호이스트(30)가 설치되며, 풀링 과정 중에 전방으로 밀리지 않도록 모노레일 트롤리 호이스트(30)는 열교환기 번들 교환 장치(100)가 고정시킨다. 모노레일 트롤리 호이스트(30)와 열교환기 번들 교환 장치(100) 사이에는 호이스트 스토퍼(160)가 있어 두 장치 사이의 간격을 유지할 수 있게 한다.
도 7은 열교환기 속으로 번들을 삽입하는 단계를 도식화한 도면이다.
추가 장치를 배치함으로써 본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)를 이용하여 번들(26)을 열교환기(20) 내부로 삽입할 수 있다.
열교환기(20)의 쉘(24) 외측에 풀링 방향 전환 장치(200)가 추가 설치될 수 있다.
풀링 방향 전환 장치(200)는 삽입 러그(210)와 쉬브(220)를 포함한다.
삽입 러그(inserting lug)(210)는 쉘(24)의 외측에 돌출 설치되며, 일단은 쉘(24)의 외측에 고정 결합되고 타단에는 쉬브(220)가 원활히 회전 가능한 정도의 공간이 마련된다.
쉬브(220)는 삽입 러그(210)의 타단에 회전 가능하게 설치되며, 호이스트 와이어(32)가 감겨져서 그 풀링 방향을 대략 180도 정도 전환시켜준다.
이러한 풀링 방향 전환 장치(200)로 인해, 모노레일 트롤리 호이스트(30)는 동일 방향으로 풀링하더라도 번들(26)을 열교환기(20) 속으로 넣을 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)는 열교환기(20)의 번들(26)을 꺼내거나 넣을 수 있는 기능을 모두 수행할 수 있게 된다.
도 8은 열교환기 번들 교환 장치를 모노레일 하부에 설치하는 방법을 나타낸 단면도이다.
열교환기 번들 교환 장치(100)는 모노레일 홀더(130a 및 130b, 이하 '130'으로 통칭하기도 함)를 구비하고 있다.
모노레일 홀더(130)는 메인 바디(110) 혹은 보조 바디(120)의 상단에 결합되는 제1 홀더 바디(131)와, 제1 홀더 바디(131)에 대해 좌우 방향(모노레일의 폭 방향)으로 슬라이딩 이동 가능한 한 쌍의 제2 홀더 바디(133a, 133b, 이하 '133'으로 통칭하기도 함)와, 한 쌍의 제2 홀더 바디(133a, 133b)의 상부에서 승강되는 한 쌍의 홀딩 암(135a, 135b, 이하 '135'로 통칭하기도 함)을 포함한다.
제1 홀더 바디(131) 내부에는 가이드 홈(132)이 형성되어 있다.
제2 홀더 바디(133)는 판재가 2회 절곡된 형상으로, 그 단면이 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다. 이러한 제2 홀더 바디(133)의 하부가 가이드 홈(132) 내에 삽입되어 좌우 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.
제2 홀더 바디(133)의 좌우 방향으로의 슬라이딩 이동에 의해 모노레일 홀더(130)는 모노레일(10)의 폭 방향으로 간격 조절이 가능하여, 모노레일(10)의 아래에서 직상부로 바로 설치될 수 있다.
한 쌍의 제2 홀더 바디(133a, 133b)가 서로 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 그 상부의 이격 거리가 모노레일(10)의 폭보다 커지게 되면 상승한 후 다시 한 쌍의 제2 홀더 바디(133a, 133b)가 서로 가까워지는 방향으로 슬라이딩 이동하여 그 상부의 이격 거리가 모노레일(10)의 폭보다 낮아지게 하여 모노레일 홀더(130)가 모노레일(10)에 걸리게 할 수 있다.
제2 홀더 바디(133a)의 상부에는 홀딩 암(135)이 승강 가능하게 설치되어 있다. 홀딩 암(135)은 하부에 홀딩판이 설치되어 있어 제2 홀더 바디(133a)의 상부로부터 하강함에 따른 푸쉬 압력에 의해 모노레일 홀더(130)가 모노레일(10)의 하부를 견고하게 잡을 수 있도록 한다.
제1 홀더 바디(131)의 상면에는 미끄럼 방지판(non-slip pad)(137)이 부착될 수 있다. 모노레일(10)의 하부면과 제1 홀더 바디(131)의 상면 사이에 미끄럼 방지판(137)이 빈틈 없이 꼭 끼워지게 되어, 열교환기(20)로부터 번들(26)을 꺼내거나 삽입할 때 열교환기 번들 교환 장치(100)가 모노레일(10)에서 미끄러져 밀리는 현상을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)에 의해 기존의 대형 작업 도구였던 번들 익스트랙터를 사용하지 않고서도 번들(26)을 열교환기(20)로부터 용이하게 꺼내거나 삽입할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서 열교환기의 번들을 교환할 때 이용되는 모노레일, 복수 개의 모노레일 트롤리 호이스트, 플랫 베드 트롤리, 삽입 러그, 쉬브, 와이어는 생산 설비의 운용을 위해 기본적으로 제공되는 도구이어서 생산 설비 내에 비치되어 있다. 본 실시예에서는 이러한 기본적인 도구를 최대한 이용하여 번들을 꺼내고 삽입할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치(100)는 간단하고 단순한 구조를 가지게 되며, 이로 인해 유지보수가 간단하거나 불필요한 장점을 가지고 있다.
이하에서는 본 실시예에 따른 열교환기 번들 교환 장치를 이용하여 열교환기 번들을 교환하는 방법을 관련 도면과 함께 설명하기로 한다.
도 9 및 도 10은 열교환기 번들 추출 과정을 나타낸 도면이다.
우선 열교환기(20)의 번들(26)을 꺼내기 위해 모노레일(10)에 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 설치한다(단계 1 참조). 그리고 열교환기의 헤더(22)를 분리한다(단계 2 참조). 분리된 헤더(22)를 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 이용하여 보관 장소로 이동시킨다(단계 3 참조). 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 열교환기(20)로부터 적정거리 유지하여 정지한다(단계 4 참조). 여기서, 적정거리는 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 전방에 열교환기 번들 교환 장치(100)를 설치하기에 충분한 거리를 유지함과 동시에 열교환기 번들 교환 장치(100)가 열교환기(20)로부터 충분한 거리(번들(26)의 길이에 상응)를 가지도록 할 수 있는 거리이다.
열교환기 번들 교환 장치(100)를 모노레일(10)의 하부, 특히 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 전방에 설치한다(단계 5 참조). 모노레일 트롤리 호이스트(30)의 호이스트 와이어(32)가 열교환기 번들 교환 장치(100)의 풀링 쉬브(140)를 통과하여 번들(26)의 중심에 위치한 러그에 체결되게 한다(단계 6 참조).
윈치를 이용하여 호이스트 와이어(32)를 풀링한다(단계 7 참조). 열교환기(20) 속에 있는 번들(26)이 풀링 쉬브(140)에 의해 수평 방향으로 전환된 풀링 방향으로 이동하게 된다.
번들(26)이 열교환기(20) 속에서 일정 부분 나오게 되면 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30A)를 추가 설치하여 번들(26)이 아래로 처지지 않도록 상부에서 당긴다(단계 8 참조).
번들(26)이 열교환기(20)로부터 완전히 빠져나오기 전에 필요시 추가로 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30B)를 설치하여 번들(26)이 완전히 공중에 들려 있도록 한다(단계 9 참조). 번들의 중량, 무게중심, 길이에 따라 필요한 경우에 한해 추가로 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30A 및/또는 30B)가 이용될 수 있다.
번들(26)을 열교환기(20)로부터 적정거리 유격하도록 위치한 다음 번들(26)에 체결된 호이스트 와이어(32)를 제거한다. 또한 번들(26)을 이동할 수 있도록 하는 플랫 베드 트롤리(300)를 번들(26)의 하부에 위치하도록 한다(단계 10 참조).
모노레일 트롤리 호이스트(30)를 이용하여 번들(26)을 플랫 베드 트롤리(300)에 올려 놓는다(단계 11 참조). 번들(26)을 플랫 베드 트롤리(300)에 고정하고, 이동하고자 하는 장소로 이동한다(단계 12 참조).
도 11 및 도 12는 열교환기 번들 삽입 과정을 나타낸 도면이다.
플랫 베드 트롤리(300)를 이용하여 번들(26)을 열교환기(20) 앞으로 가져 온다(단계 21 참조). 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30A, 30B)를 이용하여 번들(26)을 들어 올려 열교환기(20) 앞으로 이동한다(단계 22 참조). 열교환기 번들 교환 장치(100)를 번들(26)과 적정 거리 유지하며 설치한다(단계 23 참조). 그 후방으로 번들 삽입을 위한 힘(풀링 힘)을 제공할 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 추가로 설치한다.
열교환기 외벽 쉘(24) 부분에 풀링 방향 전환 장치(200)를 설치한다(단계 24 참조). 도면에 도시된 것과 같이 호이스트 와이어(32)를 열교환기 번들 교환 장치(100)의 풀링 쉬브(140)와 풀링 방향 전환 장치(200)의 쉬브(220)를 차례로 통과시켜 번들(26)의 측면에 있는 러그에 체결되게 한다.
모노레일 트롤리 호이스트(30)의 윈치를 이용하여 호이스트 와이어(32)를 풀링한다(단계 25 참조). 호이스트 와이어(32)는 번들(26)을 꺼낼 때와 동일한 방향으로 이동되지만 열교환기 외벽 쉘(24)에 설치된 쉬브(220) 때문에 와이어 진행 방향이 전환된다.
따라서, 번들(26)의 일정 부분이 열교환기(20) 속으로 들어가게 된다(단계 26 참조). 이 경우 첫 번째 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30A)를 제거하고, 호이스트 와이어(32)를 계속 풀링하여 번들(26)이 열교환기(20) 속으로 삽입 되도록 한다(단계 27 참조). 그리고 두 번째 보조 모노레일 트롤리 호이스트(30B)도 제거한다. 번들(26)이 열교환기(20) 속에 완전 삽입될 때까지 풀링한다(단계 28 참조).
번들(26)이 완전 삽입되면, 호이스트 와이어(32)를 제거하고 열교환기 번들 교환 장치(100)를 제거한다(단계 29 참조). 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 이용하여 헤더(22)를 가져온다(단계 30 참조). 헤더(22)를 열교환기(20) 앞부분에 설치한다(단계 31 참조). 마지막으로 모노레일 트롤리 호이스트(30)를 제거하여 작업을 완료한다(단계 32 참조).
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 모노레일 20: 열교환기
22: 헤더 24: 쉘
26: 번들 30: 모노레일 트롤리 호이스트
32: 호이스트 와이어 40: 번들 익스트랙터
100: 열교환기 번들 교환 장치 110: 메인 바디
120: 보조 바디 130a, 130b: 모노레일 홀더
140: 풀링 쉬브 150: 높이 조절부
160: 호이스트 스토퍼 200: 풀링 방향 전환 장치
210: 삽입 러그 220: 쉬브
300: 플랫 베드 트롤리

Claims (10)

  1. 열교환기의 번들을 교환하기 위한 장치로서,
    수직으로 길게 연장된 기둥 형상을 가지는 메인 바디;
    상기 메인 바디의 전면에 소정의 경사각을 가지도록 결합되는 보조 바디;
    상기 메인 바디의 상단 및 상기 보조 바디의 상단에 각각 결합되어, 모노레일의 하부를 견고하게 클램핑하는 제1 모노레일 홀더 및 제2 모노레일 홀더;
    상기 메인 바디의 하단에 설치되어, 상기 번들에 장력을 가하는 호이스트 와이어를 가이드하는 풀링 쉬브; 및
    상기 메인 바디와 상기 풀링 쉬브 사이에 설치되어, 상기 풀링 쉬브의 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함하되,
    상기 메인 바디, 상기 보조 바디, 상기 풀링 쉬브, 상기 높이 조절부, 상기 호이스트 와이어는 상기 모노레일을 포함하는 수직면 상에 배치되는 열교환기 번들 교환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 높이 조절부는 상기 풀링 쉬브가 상기 열교환기의 번들에 상응하는 높이를 가지도록 신축되는 열교환기 번들 교환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모노레일 상에서 후방에 상기 호이스트 와이어에 장력을 제공하는 모노레일 트롤리 호이스트가 배치되고,
    상기 풀링 쉬브에 의해 상기 호이스트 와이어의 풀링 방향이 수평 상태로 변경되는 열교환기 번들 교환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모노레일 상에서 후방에 상기 호이스트 와이어에 장력을 제공하는 모노레일 트롤리 호이스트가 배치되고,
    상기 메인 바디의 후면에는 상기 모노레일 트롤리 호이스트와의 간격 유지를 위한 호이스트 스토퍼가 부착된 열교환기 번들 교환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모노레일 홀더 혹은 상기 제2 모노레일 홀더는,
    상기 메인 바디 혹은 상기 보조 바디의 상단에 결합되는 제1 홀더 바디와;
    상기 제1 홀더 바디에 대해 상기 모노레일의 폭 방향으로 슬라이딩 이동하여 간격 조절이 가능한 한 쌍의 제2 홀더 바디와;
    상기 한 쌍의 제2 홀더 바디 각각의 상부에서 승강되는 한 쌍의 홀딩 암을 포함하는 열교환기 번들 교환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 홀더 바디의 상면에는 미끄럼 방지판이 부착된 열교환기 번들 교환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 번들을 추출할 때, 상기 호이스트 와이어의 끝단이 상기 번들에 직접 연결되게 하는 열교환기 번들 교환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기의 쉘 외벽에 일단이 고정 결합되는 삽입 러그와; 상기 삽입 러그의 타단에 회전 가능하게 설치되는 쉬브를 포함하는 풀링 방향 전환 장치를 더 포함하되,
    상기 번들을 삽입할 때, 상기 호이스트 와이어의 끝단이 상기 쉬브에 권선된 이후 상기 번들에 연결되게 하는 열교환기 번들 교환 장치.
  9. 열교환기의 번들을 교환하는 방법으로서,
    모노레일에 모노레일 트롤리 호이스트를 설치하고, 호이스트 와이어를 이용하여 헤더를 분리하는 단계;
    상기 모노레일 트롤리 호이스트의 전방에 제1항에 따른 열교환기 번들 교환 장치를 상기 번들의 길이에 상응하는 거리만큼 상기 열교환기로부터 이격시켜 설치하는 단계;
    상기 호이스트 와이어가 상기 풀링 쉬브를 통과하여 상기 번들에 직접 체결되게 하는 단계; 및
    윈치를 이용하여 상기 호이스트 와이어를 풀링하여 상기 번들을 상기 열교환기로부터 추출하는 단계를 포함하는 열교환기 번들 교환 방법.
  10. 열교환기의 번들을 교환하는 방법으로서,
    보조 모노레일 트롤리 호이스트를 이용하여 상기 번들을 상기 열교환기 앞으로 이동시키는 단계;
    상기 열교환기의 후방으로 풀링 힘을 제공할 모노레일 트롤리 호이스트를 설치하는 단계;
    상기 모노레일 트롤리 호이스트의 전방에 제8항에 따른 열교환기 번들 교환 장치를 상기 번들의 길이에 상응하는 거리만큼 상기 열교환기로부터 이격시켜 설치하는 단계;
    상기 열교환기의 쉘 외벽에 제8항에 따른 풀링 방향 전환 장치를 설치하는 단계;
    상기 모노레일 트롤리 호이스트의 호이스트 와이어를 상기 열교환기 번들 교환 장치의 풀링 쉬브와 상기 풀링 방향 전환 장치의 쉬브를 차례로 통과시켜 상기 번들에 체결하는 단계;
    윈치를 이용하여 상기 호이스트 와이어를 풀링하여 상기 번들을 상기 열교환기 내로 삽입하는 단계를 포함하는 열교환기 번들 교환 방법.
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