KR101958106B1 - 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치는 피스톤로드를 열교환기가 위치하는 쪽인 전방으로 이동시키거나 그 반대 방향인 후방으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 피스톤로드의 전단부와 결합하여 상기 피스톤로드와 함께 전진 또는 후진하며 진동력을 발생시킬 수 있는 진동발생부 및 열교환기의 벽체에 형성된 관통공을 관통하고, 후단부가 상기 진동발생부와 결합하여 상기 진동발생부와 함께 전진 또는 후진하며 최대로 전진하면 열교환기 내부의 수관 묶음과 접촉하여 상기 진동발생부에서 발생된 진동력을 상기 열교환기 내부의 수관 묶음에 전달할 수 있도록 구성되는 진동전달봉을 포함하여 구성된다.

Description

열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치 {RAPPING DEVICE FOR A SCALE REMOVAL OF HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 작은 에너지를 이용하여 큰 효과를 볼 수 있도록 공진 현상을 이용하여 열교환기 내부 수관묶음에 부착된 부착물을 제거하는 장치에 관한 것이다.

제련 공정의 폐열회수 보일러에는 일반 열교환기와 달리 공정 중에 많은 분진과 폐가스가 열교환기 내부로 들어오게 되므로 분진 축적이 심하여 열교환 효율이 저하되며, 이로 인하여 기존의 래핑 장치들이 개발되어 운영되고 있으나 래핑 효율을 높이려 래핑 파워를 올리면 열교환기와 다른 장치들의 수명이 단축되는 현상이 발생한다는 문제점이 있었다.

도 1a 및 도 1b는 종래에 개발된 래핑 장치를 나타낸 것으로서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 것과 같이 이 장치는 무게(W)가 있는 추를 높이 H만큼 올린 상태에서 자유낙하시키는 방식으로 타격하는 장치이다.

그러나 이 장치에 적용된 방식인 위치에너지를 타격에너지로 전환하는 방식은, 정확한 타격 지점을 타격하지 못하면 효율이 급격히 떨어지는 현상이 발생하며, 분산된 에너지가 열교환기 차벽의 내외부 차단장치와 차벽 자체에도 작용하여 열교환기의 수명을 단축시키고, 분진 및 연소가스가 외부로 유출되어 작업 환경을 오염시키는 원인이 된다는 문제점이 있다.

또한, 타격효율을 높이려고 무게를 늘리고 위치를 높이면 충격력이 증가하여 피로 파괴를 촉진시켜 열교환기의 수명을 더 단축시키는 경우도 많이 발생하게 된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1436469호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명은 열교환기의 효율을 높이고 수명을 연장시킬 수 있으며, 특히 실링 장치의 수명이 연장되어 열교환기 내부 가스의 외부 유출을 최소화할 수 있어서 열교환기 주변 작업 환경을 개선할 수 있는 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치는 피스톤로드를 열교환기가 위치하는 쪽인 전방으로 이동시키거나 그 반대 방향인 후방으로 이동시키기 위한 액추에이터와, 상기 피스톤로드의 전단부와 결합하여 상기 피스톤로드와 함께 전진 또는 후진하며 진동력을 발생시킬 수 있는 진동발생부 및 열교환기의 벽체에 형성된 관통공을 관통하고, 후단부가 상기 진동발생부와 결합하여 상기 진동발생부와 함께 전진 또는 후진하며 최대로 전진하면 열교환기 내부의 수관 묶음과 접촉하여 상기 진동발생부에서 발생된 진동력을 상기 열교환기 내부의 수관 묶음에 전달할 수 있도록 구성되는 진동전달봉을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 관통공에 끼워지도록 고정되는 안내 파이프를 더 포함하고, 상기 안내 파이프 내부에는 상기 진동전달봉의 외주면에 접촉하는 다수 개의 실링 링이 구비되고, 다수 개의 상기 실링 링들 사이 공간에는 실링 가스가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진동발생부는 전류를 흐르게 하여 전자석 흡인력이 발생하면 스프링의 탄성력에 의하여 진동력을 발생시키는 전자 해머일 수 있다.

또한, 상기 진동발생부가 전진하여 상기 진동발생부와 닿으면 상기 진동발생부에서 진동력을 발생시키도록 작동시키는 리미트 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액추에이터는 솔레노이드밸브에 의해 제어되는 에어실린더인 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 종래의 타격장치들에 의하여 수관에 축적된 부착물을 제거하는 공정은 효율이 떨어지는 현상이 발생하고 열교환기의 수명이 단축되며 분진 및 연소가스가 외부로 유출되어 작업환경을 오염시키는 원인이 되나, 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치에 의하면 공진현상을 이용하여 작은 진동으로도 큰 효과를 기대할 수 있으며, 열교환기의 효율을 높이고 수명을 연장시킬 수 있으며 특히 실링 장치의 수명이 연장되어 열교환기 내부 가스의 외부 유출을 최소화할 수 있어서 열교환기의 주변 작업환경이 개선되는 효과가 있다.

도 1a는 종래 기술에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 평면도.
도 1b는 종래 기술에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 분리 사시도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 사시도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 장치 구성도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치를 나타낸 것이다.

본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치는 본체, 안내파이프(500), 액추에이터, 진동발생부, 진동전달봉(300) 및 리미트스위치(700)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 장치는 열교환기 내부 수관묶음의 부착물을 제거하기 위한 것으로서, 장치의 일부가 열교환기의 외벽을 통과하여 열교환기 내부에 있는 수관묶음(620)과 접촉 가능하도록 구성되며, 본 실시 예에서의 열교환기는 수관보일러(water tube boiler)이다.

본체는 제1 베이스판(410), 제2 베이스판(420) 및 연결봉(430)을 포함하여 구성된다. 제1 베이스판(410)과 제2 베이스판(420)은 앞뒤로 일정한 간격을 두고 널찍한 면이 마주보면서 서로 평행을 이루도록 수직하게 세워지는 한 쌍의 사각 판형 부재이다. 제1 베이스판(410)은 본체의 전단부를 형성하고 제2 베이스판(420)은 본체의 후단부를 형성한다. 앞뒤로 마주보는 제1 베이스판(410)의 각 모퉁이 부분과 제2 베이스판(420)의 각 모퉁이 부분은 앞뒤로 길게 뻗는 연결봉(430)에 의해 연결됨으로써 모두 네 개의 연결봉(430)에 의해 제1 베이스판(410)과 제2 베이스판(420)이 서로에 대해 고정된다.

도 1에 도시된 것과 같이 제1 베이스판(410)의 중심부에는 안내파이프(600)가 지나갈 수 있도록 안내파이프(500)의 외경과 일치하는 직경을 가진 원형 구멍이 형성되고 제2 베이스판(420)의 중심부에는 피스톤로드(110)에 의해 관통되는 원형 구멍이 형성된다.

안내 파이프(500)는 제1 베이스판(410)의 중심부에 형성된 원형 구멍에 빈틈없이 끼워져서 제1 베이스판(410)을 관통하고 있으며, 안내 파이프(500)의 중간 부분이 제1 베이스판(410)에 의해 지지되어 안내파이프(500)의 앞쪽 부분은 제1 베이스판(410)의 전방으로 돌출되고 안내파이프(500)의 뒤쪽 부분은 제1 베이스판(410)의 후방으로 돌출된다. 안내파이프(500) 중 제1 베이스판(410)의 전방에 위치하는 부분은 보일러 벽체(610)와 일체로 형성되어 있는 전후 방향으로 뻗은 짤막한 원형관 형태의 관통공(611)에 끼워져서 지지된다.

안내파이프(500)의 내주면에는 전방부와 후방부에 하나씩 진동전달봉(300)의 외주면에 밀착하여 기밀 작용을 하기 위한 실링 링(510)이 돌출 형성되며, 전후 방향으로 간격을 두고 있는 한 쌍의 실링 링(510) 사이 공간에는 실링 가스가 채워진다. 실링 가스를 채워넣는 이유는 보일러 내부에서 나오는 유해가스 유출을 막기 위해서이다.

제2 베이스판(420)의 후면에는 액추에이터의 전면이 고정되어 액추에이터가 제2 베이스판(420)으로부터 후방으로 돌출되도록 제2 베이스판(420)과 결합하여 지지된다.

액추에이터는 공압을 이용하고 솔레노이드밸브(800)에 의해 제어되는 에어실린더(100)이다. 에어실린더(100) 내부에는 피스톤이 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고 후단이 피스톤의 전면과 결합되고 전후 방향으로 길쭉한 피스톤로드(110)가 에어실린더(100) 몸체의 바깥으로 돌출하여 제2 베이스판(410)에 형성된 구멍을 지나 전방으로 길게 뻗어 있게 된다.

본 실시 예에서의 진동발생부는 전자 해머(electronic hammer)(200)이다. 전자 해머(200)는 전류를 흐르게 하여 전자석 흡인력이 발생하면 스프링의 탄성력에 의하여 진동력을 발생시키는 장치이다. 보다 구체적인 진동 발생 원리는, E형 코어에 감긴 도선에 강한 전류를 교번하여 흐르게 하면 전자석의 원리에 의해 E형 코어와 I형 코어 사이에 강력한 흡인력이 발생하며, E형 코어에 스프링을 매달고 흡인력을 간헐적으로 발생시키면 스프링의 탄성력에 의하여 강력한 진동력과 충격력이 발생한다는 것이다.

본 실시 예에 적용되는 전자 해머(200)에 관하여는 본건 출원인이 보유하고 있는 특허 제10-1523352호 "전자 바이브레이터", 특허 제10-1528327호 "진동발생기", 특허 제10-1531972호 "발진기 구동회로", PCT/KR2015/010795 "전자 바이브레이터" 등의 특허공보에 자세히 기재되어 있으므로 여기서는 전자 해머에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

전자 해머(200)는 전면과 후면이 평평한 원통 형태의 하우징을 가지며, 전자 해머(200)의 후면의 중심부가 피스톤 로드(110)의 전단과 결합하여 전자 해머(200)는 피스톤 로드(110)의 전후 이동에 따라 피스톤 로드(110)와 함께 전후 방향으로 움직인다.

본 발명에서의 진동발생부는 반드시 전자 해머(200)에 한정되는 것은 아니며 압축공기를 사용하는 진동기를 진동발생부로 이용할 수도 있음은 물론이다.

진동전달봉(300)은 전후 방향으로 길게 뻗은 원기둥 형태의 봉으로서, 진동전달봉(300)의 후단은 전자 해머(200)의 전면 중심부에 결합하여 진동전달봉(300)은 전자 해머(200)의 전후 이동에 따라 전자 해머(200)와 함께 전후 방향으로 움직인다.

리미트 스위치(700)는 도 5b에 도시된 것과 같이 진동전달봉(300)이 수관묶음(620)에 접촉하도록 최대로 전진했을 때 전자 해머(200)와 닿게 되는 위치에 설치된다.

상기한 것과 같이 구성된 본 발명에 의한 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

솔레노이드밸브(800)에 전기를 인가하면 에어실린더(100)의 피스톤로드(110)가 전진하여 전자 해머(200)가 리미트 스위치(700)를 터치하게 되고, 진동전달봉(300)의 한쪽 끝이 보일러 내부의 수관 묶음(00)과 닿게 된다. 진동전달봉(300)이 보일러 내부의 수관묶음(620)에 닿음으로써 수관에 약 30~40Hz의 적당한 긴장을 주게 되며, 이와 함께 리미트 스위치(700)가 터치된 상태가 되면 솔레노이드밸브(800)에 의한 제어에 의해 에어실린더(100)의 작동은 정지하는 한편 전자 해머(200)가 동작하여 전자 해머(200)에서 발생된 진동력이 진동전달봉(300)을 통해 수관 묶음(620)에 진동을 전달함으로써 수관에 부착된 부착물들을 털어내는데, 이때 전자 해머(200)의 진동 주파수와 수관의 진동주파수를 같게 조절하면 공진현상을 발생시켜 작은 진동으로도 큰 효과를 기대할 수 있다.

진동에 의하여 수관에 부착된 부착물들을 충분히 털어낸 다음에는 전자 해머(200)의 작동을 종료하고 솔레노이드밸브(800)로의 전기 인가를 종료하면 피스톤 로드(110)가 후진함으로써 진동전달봉(300)도 후진하여 원래의 위치로 돌아와서 전체 공정이 완료된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 바람직한 구체적인 예들에 대해서만 기술하였으나, 상기의 구체적인 예들을 바탕으로 한 본 발명의 기술사상 범위 내에서의 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 또한, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100: 에어실린더 110: 피스톤로드
200: 전자해머 300: 진동전달봉
410: 제1 베이스판 420: 제2 베이스판
430: 연결봉 500: 안내파이프
510: 실링 링 610: 보일러 벽체
611: 관통공 620: 수관묶음
700: 리미트스위치 800: 솔레노이드밸브

Claims (5)

1. 피스톤로드를 열교환기가 위치하는 쪽인 전방으로 이동시키거나 그 반대 방향인 후방으로 이동시키기 위한 액추에이터;
   상기 피스톤로드의 전단부와 결합하여 상기 피스톤로드와 함께 전진 또는 후진하며, 진동력을 발생시킬 수 있는 진동발생부;
   열교환기의 벽체에 형성된 관통공을 관통하고, 후단부가 상기 진동발생부와 결합하여 상기 진동발생부와 함께 전진 또는 후진하며, 최대로 전진하면 열교환기 내부의 수관 묶음과 접촉하여 상기 진동발생부에서 발생된 진동력을 상기 열교환기 내부의 수관 묶음에 전달할 수 있도록 구성되는 진동전달봉;
   상기 관통공에 끼워지도록 고정되는 안내 파이프; 및
   상기 안내 파이프 내부에 구비되어 상기 진동전달봉의 외주면에 접촉하는 다수 개의 실링 링으로서, 상기 실링 링들 사이 공간에는 실링 가스가 구비되는 다수 개의 실링 링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치.
2. 삭제
3. 제1항 에 있어서,
   상기 진동발생부는 전류를 흐르게 하여 전자석 흡인력이 발생하면 스프링의 탄성력에 의하여 진동력을 발생시키는 전자 해머인 것을 특징으로 하는 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 진동발생부가 전진하여 상기 진동발생부와 닿으면 상기 진동발생부에서 진동력을 발생시키도록 작동시키는 리미트 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 액추에이터는 솔레노이드밸브에 의해 제어되는 에어실린더인 것을 특징으로 하는 열교환기 내부 수관묶음 부착물 제거장치.

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