KR101958756B1

KR101958756B1 - 열교환기 세척용 볼 소팅 장치

Info

Publication number: KR101958756B1
Application number: KR1020170076503A
Authority: KR
Inventors: 장복수; 조성수; 주재규
Original assignee: 정우산기 주식회사
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2019-07-02
Also published as: KR20180137180A

Abstract

본 발명은 발전설비 등의 열교환기 튜브 세척용 볼들에 대해 그 크기에 따라 분류하는 볼 소팅 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 일실시예의 장치는, 볼소팅통과 스크류와 회전수단을 포함하며, 볼소팅통은, 볼을 투입하기 위한 입구와, 출구와, 투입된 볼들 중 설정 크기 이하의 볼들을 외부로 배출하기 위한 관통홀이 형성된다.

Description

열교환기 세척용 볼 소팅 장치 {Ball Sorting Apparatus for Balls Used for Cleaning a Heat Exchanger}

본 발명은 발전설비 등의 열교환기 튜브 세척용 볼들에 대해 그 크기에 따라 분류하는 볼 소팅 장치에 관한 것이다.

물 등과 같은 유체가 흐르는 관로는 시간이 경과 함에 따라 관로 내부에 녹이나 이물질 등이 축적되므로 그대로 방치하면 관로가 점점 좁아져 장치나 시스템이 제대로 작동되지 않는 문제가 생긴다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 관로 내에 다수의 세척용 볼을 투입하여 관로 내부를 순환시킴으로써 관로 내부에 축적되어 있는 스케일을 제거하는 기술들이 적용되고 있다.

관로는 예를 들어, 발전소의 열교환기 설비에 설치되는 다수의 튜브일 수 있다.

발전소 열교환기 설비는 많은 튜브로 구성되어 있고, 해수나 담수를 이용하여 발전용수를 냉각하는 장치인데, 해당튜브를 세척하는 설비를 세정설비라고 한다.

세정의 원리는 냉각수가 흐르는 복수기 수실(Water Box)에 탄성을 가진 세척용 볼을 투입시켜 줌으로써, 해당 세척용 볼들이 수실에서 골고루 분산되어 각각의 튜브 내로 흘러 들어감으로써 튜브 내면을 세정하는 방식으로 이루어진다.

이렇게 튜브를 통과한 세척용 볼은 출구에 위치한 스트레이너(Strainer)에 의해 냉각수로부터 분리되어, 다시 볼 재순환 펌프(Ball Recirculation Pump)(이하, 펌프라고 한다) 및 볼 수집기(Ball Collector)를 통과하여 볼 주입 노즐(Ball Injection Nozzle)을 통해 수실 입구로 재주입됨으로써, 연속적인 튜브 세정이 가능하다.

적정 수량의 세척용 볼이 상기 세정 설비를 통해 잘 순환한다면, 이로 인해 콘덴서 튜브의 청결을 유지하여 해당 튜브의 열 전달률을 일정하게 유지시켜 줌으로서, 콘덴서나 열 교환기의 성능이 보장될 수 있다.

그러나 볼은 순환을 거듭하면서 순환로 내벽면과 마찰하게 되며 그 마찰로 인해 마모되어 직경이 점점 작아지게 된다. 그래서 열교환 튜브의 내경보다 작은 볼들은 순환하더라도 세척 작용을 수행할 수 없기 때문에 제거하여 새로운 볼로 교체해 주어야 한다.

종래에는 작아진 볼들을 걸러내기 위해, 작업자가 볼들을 모두 꺼내어 하나하나 눈으로 확인하여 골라내는 작업을 수행하였다. 이러한 작업은 매우 번거로울 뿐만아니라 시간 소모적이어서 많은 불편을 주는 문제가 있었다.

열교환기 튜브 세척용 볼들을 그 사이즈에 따라 분류하기 위한 장치를 새롭게 제안한다.

작업자의 감각에 의존하지 않고, 대량의 볼들을 일관된 기준에 따라 빠르게 분류할 수 있는 볼 소팅 장치를 제공한다.

본 발명에 의한 일실시예의 장치는, 볼소팅통과 스크류와 회전수단을 포함한다.

볼소팅통은, 볼을 투입하기 위한 입구와, 출구와, 투입된 볼들 중 설정 크기 이하의 볼들을 외부로 배출하기 위한 관통홀이 형성된다.

볼소팅통은 일단이 개방되고, 타단은 바닥판을 포함하는 원통 형태일 수 있다. 관통홀은 설정 크기 이하의 볼들을 외부로 배출하기 위해 설정 크기의 직경을 가지며 원통의 볼소팅통의 원주 둘레면에 형성될 수 있다.

볼들은 볼소팅통 입구를 통해 투입되어, 크기가 작은 볼들은 관통홀을 통해 배출되고, 나머지 볼들은 출구로 배출될 수 있다.

스크류는 볼분리통 내부에 위치하며, 회전 가능하도록 설치된다. 스크류는 회전됨에 따라 볼분리통 내부에 수용된 볼들을 출구를 향해 이동시키며, 이렇게 이동된 볼들은 출구를 통해 외부로 배출된다.

회전수단은 스크류를 회전시키기 위한 수단이다.

회전수단은, 자동 분류를 위해, 모터와 일단이 스크류를 회전시키도록 연결되고 타단은 모터와 연결되어 회전되는 회전축을 포함할 수 있다.

또는, 회전수단은, 수동 분류를 위해, 일단이 스크류를 회전시키도록 연결된 회전축과 작업자의 수동 회전을 위해 회전축의 타단과 연결된 손잡이를 포함할 수 있다.

스크류는 볼소팅통 내주면에 형성되어 볼소팅통과 함께 회전되는 구조일 수 있으며, 이때, 상기의 회전축은 볼소팅통 바닥판에 연결되어 있을 수 있다.

또한, 볼소팅통은 경사져 설치될 수 있다.

경사진 볼소팅통에 투입된 볼들은 자중에 의해 볼소팅통의 저부에 위치하게 된다. 볼들은 볼소팅통이 회전됨에 따라 볼소팅통 내주면 상에서 슬립 또는 구르면서 관통홀을 통해 배출되거나, 스크류에 의해 출구로 이동되어 배출되게 된다.

한편, 볼소팅통이 회전 가능하게 수용되는 외통이 추가로 포함될 수 있다.

볼소팅통의 관통홀을 통해 배출된 작은 사이즈의 볼들은 외통과 볼소팅통 사이로 수용되며, 외통의 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.

외통은, 볼소팅통의 입구측을 회전 가능하게 지지하는 입구측 지지프레임과 볼소팅통의 바닥측을 회전 가능하게 지지하는 바닥측 지지프레임을 포함할 수 있다.

입구측 지지프레임은 도넛 형태의 원판으로서 내주면에 볼소팅통을 회전 지지하기 위한 베어링을 포함할 수 있다.

또한, 바닥측 지지프레임은 회전수단의 회전축을 회전 가능하게 지지하며 이를 통해 볼소팅통의 바닥측을 회전 가능하게 지지하는 구조로 만들어질 수 있다.

외통은 고정 설치될 수 있으며, 회전수단은 모터는 외통에 고정 설치될 수 있다.

예컨대, 외통의 바닥판에 모터가 고정 설치되고, 모터와 연결되어 회전력을 전달받는 회전축은 외통 바닥판에 의해 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되며 관통하여 내부에 있는 볼소팅통의 바닥판과 연결될 수 있다.

한편, 볼소팅통 일측 하부에는 관통홀을 통해 배출된 작은 볼들을 받아 수용하기 위한 작은볼 수용통이 위치되고, 볼소팅통의 타측 하부에는 볼소팅통의 출구로 배출된 볼들을 받아 수용하는 큰볼 수용통이 추가로 포함될 수 있다.

볼 소팅 작업을 수월하게 진행할 수 있으며, 또한, 볼 소팅에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

자동 볼 소팅 장치인 경우에는 작업자의 작업량이 최소화 되며, 작업자는 볼 소팅 시간 동안 다른 작업을 수행할 수도 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 볼 소팅 장치를 나타낸다.
도2는 도1의 장치를 측면에서 본 모습을 나타낸다.
도3은 도1의 장치에 대한 평면도 모습이다.
도4는 도1의 장치의 정면도 모습이다.
도5는 도1 반대측 모습에 대한 사시도를 나타낸다.
도6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 볼 소팅 장치를 나타낸다.
도8은 도7의 장치의 하우징 내부 모습을 나타낸다.
도9는 도8에 대한 단면 모습을 나타낸다.

도1 내지 도4에는 본 발명 일실시예의 볼 소팅 장치가 도시되어 있으며, 도5에는 다른 실시예의 장치가 도시되어 있다.

먼저, 도1 내지 도5를 통해 일실시예의 볼 소팅 장치를 설명한다.

도1의 장치는 바닥 프레임(30) 상에 지지 컬럼(40)을 통해 외통(100)이 지지되어 설치되며, 도시되지는 않았지만 바닥 프레임(30)은 이동을 위해 바퀴가 설치될 수 있다.

외통(100)은 원통형이며 경사져 설치되되, 그 경사진 각도가 조절될 수 있도록 지지 컬럼(40)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

외통(100)은 도5에 보이는 바와 같이 배출구(120)가 형성되어 있어, 후술하는 볼소팅통(200)의 관통홀(미도시)로 배출될 볼들(미도시)이 외부로 배출될 수 있도록 되어 있다.

외통(100) 내에는 볼소팅통(200)이 회전 가능하게 설치되는데, 회전 지지를 위해 외통(100)은 입구(210)측 지지프레임(110)과 바닥측 지지프레임(130)을 포함한다.

입구(210)측 지지프레임(110)은 도넛 형상을 가져, 외통(100)과 볼소팅통(200) 사이를 덮으며 내주에서 베어링(미도시)을 통해 볼소팅통(200)의 입구(210)측 부분을 회전 가능하게 지지한다.

외통(100)의 바닥측 지지프레임(130)은 외통(100)의 바닥부를 덮으면서 후술하는 회전축(310)을 베어링(미도시)을 통해 지지함으로써 볼소팅통(200)의 타측을 회전 가능하게 지지한다. 전술한 외통(100)의 배출구(120)는 바닥측 지지프레임(130)에 형성되어 있다.

볼소팅통(200)은 원통 형상으로서, 경사져 설치되며, 일측은 개방되어 있고, 타측은 바닥판(240)에 의해 폐쇄된 형태이다.

볼소팅통(200)의 상기 개방된 일측은 볼들을 투입하기 위한 입구(210)를 포함하며, 둘레면에는 다수의 관통홀이 형성되어 있다. 관통홀은 걸러낼 볼들의 직경을 고려하여 결정되어 있다.

또한, 볼소팅통(200)은 내주면에 스크류(230)가 형성되어 있다.

볼소팅통(200)에 투입된 볼들의 일부는 둘레면의 관통홀을 통해 볼소팅통(200)으로부터 배출되며, 나머지 볼들은 스크류(230)에 의해 출구(220)를 향해 이동되어 외부로 배출된다.

즉, 볼소팅통(200)에 투입된 볼들은 중력에 의해 저부에 위치하며, 볼소팅통(200)이 회전됨에 따라 볼소팅통(200)의 내주면 상에서 슬립되거나 구르게 되며, 이때 작은 사이즈의 볼들은 관통홀을 통해 볼소팅통(200) 밖으로 배출되고, 나머지 볼들은 스크류(230)에 의해 출구(220) 쪽으로 이동되어 배출되게 된다.

본 실시예에서 볼소팅통(200)의 출구(220)는 입구(210)와 동일하게 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 출구(220)는 입구(210)와 별도로 마련되어 있을 수도 있다.

회전수단으로서 모터(300)와 회전축(310)을 포함하며, 회전수단에 의해 볼소팅통(200)은 강제 회전되게 된다.

모터(300)는 외통(100)에 고정 설치되는데, 외통(100)의 바닥측 지지프레임(130)에 지지되어 고정된다.

그리고 회전축(310)은 일단이 모터(300)와 연결되어 모터(300)의 회전력을 전달받으며, 전술한 바와 같이 바닥측 지지프레임(130)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 타단은 볼소팅통(200)의 바닥판(240)에 연결되어 있다.

볼소팅통(200)으로부터 분류되어 나오는 볼들을 받아내기 위해, 볼소팅통(200)의 출구(220) 하부에는 큰볼 수용통(10)이 위치하고, 외통(100) 배출구(120) 하부에는 작은볼 수용통(20)이 설치된다. 즉, 스크류(230)를 통해 볼소팅통(200)의 출구(220) 측으로 밀려나온 큰 볼들을 받아 수용하기 위한 큰볼 수용통(10)이 볼소팅통(200)의 출구(220) 하부 위치에서 바닥 프레임(30)에 설치되며, 볼소팅통(200)의 관통홀을 통해 배출되어 나온 작은 볼들을 받아 수용하기 위한 작은볼 수용통(20)이 외통(100)의 배출구(120) 하부에 설치된다.

이러한 자동 볼 소팅 장치는, 작업자가 볼들을 투입한 후 모터(300)를 작동시키기만 하면 자동으로 볼들을 분류하여 배출하기 때문에, 사용이 매우 편리할 뿐만 아니라 작업자의 볼 소팅에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

한편, 도6에는 다른 실시예의 볼 소팅 장치가 도시되어 있는데, 본 실시예의 장치는 전술한 실시예와 달리 모터(300) 대신에 작업자가 수동으로 볼소팅통(200)을 회전시킬 수 있도록 회전 손잡이(301)를 포함한 차이가 있을 뿐 다른 구성은 동일하다.

또한, 도시하지는 않았지만, 모터(300)에 의한 자동과 손잡이(301)에 의한 수동을 겸할 수 있도록 만들어질 수도 있다. 즉, 도1 내지 도5의 장치에서 모터(300)는 회전축(310)과 스플라인 결합으로서 서로 분리 가능하게 연결되고, 또 외통(100)의 바닥측 지지프레임(130)에 착탈 가능하게 설치되어 있을 수 있으며, 모터(300)를 분리해 낸 후 회전축(310)과 축 결합 되는 회전 손잡이(301)를 추가로 포함할 수 있다. 그래서, 모터(300)의 고장 등으로 자동 분류가 불가능할 경우에 임시적으로 수동 분류가 가능한 장치로 만들어질 수도 있다.

한편, 도7 내지 도9에는 다른 실시예를 나타내고 있으며, 이에 대해 아래와 같이 상세히 설명한다.

본 실시예에서 바닥 프레임(430) 상부에는 볼 소팅 작업이 이루어지는 부분이 하우징(450)에 의해 그 내부가 보이지 않도록 폐쇄되어 있으며, 하부에는 소팅된 볼을 수용하기 위한 큰볼 수용통(410)과 작은볼 수용통(420)이 위치된다.

본 실시예에서도 바닥 프레임(430)은 이동 편의성을 위해 바퀴(미도시)가 설치되어 있을 수 있다.

하우징(450)의 외면 중 일측에는 볼 소팅 상황을 모니터링하기 위한 모니터(460)가 설치되어 있다. 모니터(460)에는, 특히, 소팅된 볼의 개수로서 큰볼 또는 작은볼의 개수가 디스플레이될 수 있다.

모니터(460)에는 그러한 개수만이 아니라 작업에 소요된 시간 또는 완료까지의 예상시간 등이 함께 디스플레이 될 수도 있다.

도8은 도7의 장치에 대해 하우징(450)을 제거한 내부 모습을 나타내고 있는데, 전술한 앞의 실시예와 마찬가지로, 외통(500), 볼소팅통(600), 모터(700), 지지 컬럼(440) 등을 포함하며, 이들 구성은 전술한 실시예의 경우와 동일하게 만들어질 수 있기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는 볼의 투입을 수월하게 하며, 특히, 볼소팅통(600)의 스크류에 의해 밖으로 이동되어 나오는 볼들의 이동을 방해하지 않고 볼들을 안쪽까지 투입시킬 수 있도록 볼 투입 가이드(460)를 포함한다.

볼 투입 가이드(460)는 깔때기와 유사한 형태를 가지는데, 전방부는 비교적 많은 수의 볼들을 수용할 수 있도록 다소 넓은 공간을 가지며, 후방부는 좁은 통로 형태로서 그 단부가 볼소팅통(600) 바닥부 근처까지 도달하도록 연장되어 있다.

전방부로 투입되는 다수의 볼들은 좁은 통로를 통해 적당한 시간에 적당한 양으로 볼소팅통(600) 내부에 진입하기 때문에, 무더기로 볼이 투입되어 제대로 소팅되지도 못한 채 스크류에 의해 밀려 나와 큰볼 수용통(410)으로 수용되는 것을 적절히 방지할 수 있다.

본 실시예에서 스크류에 의해 밀려 나온 볼들은 일단이 외통(500) 내부와 연통하고 타단은 외부로 노출된 큰볼 배출관(433)을 통해 외통(500) 밖으로 유출된다.

큰볼 배출관(433)의 하부에는 깔때기 형태의 큰볼 정렬부(431)가 위치하여, 큰볼 배출관(433)으로부터 배출된 큰 볼들을 정렬시켜 큰볼 수용통(410)으로 안내한다.

큰볼 수용통(410)은 바닥 프레임(430) 하부에 서랍식으로 인출할 수 있는 구조로 만들어져 있다.

그리고, 큰볼 정렬부(431)에는 볼들이 큰볼 수용통(410)으로 가는 통로에 큰볼 카운터(801,802)가 설치되어 있어 소팅된 큰 볼들의 개수를 카운트한다. 이렇게 카운트된 볼의 개수는 전술한 모니터(460)에 디스플레이된다.

큰볼 카운터(801,802)는 발광부(801)와 수광부(802)를 포함하여 구성되어, 발광부(801)와 수광부(802) 사이를 지나는 볼에 의해 빛이 차단되는 것을 센싱하여 통로를 이동하는 볼의 개수를 카운트한다.

한편, 작은 볼들은 일단이 외통(500) 내부 안쪽과 연통하고 타단은 외부로 노출된 작은볼 배출관(434)을 통해 외통(500) 밖으로 배출된다.

작은볼 배출관(434)의 하부에는 깔때기 형태의 작은볼 정렬부(432)가 위치하여, 작은볼 배출관(434)으로부터 배출된 볼들을 정렬시켜 작은볼 수용통(420)으로 안내한다.

작은볼 수용통(420)도 바닥 프레임(430) 하부에 서랍식으로 인출할 수 있는 구조로 만들어져 있다.

그리고, 작은볼 정렬부(432)에는 볼들이 작은볼 수용통(420)으로 가는 통로에 작은볼 카운터(803, 804)가 설치되어 있어 작은 볼들의 개수를 카운트한다. 이렇게 카운트된 볼의 개수는 큰 볼의 개수와 함께 전술한 모니터(460)에 디스플레이될 수 있다.

작은볼 카운터(803, 804)도 발광부(803)와 수광부(804)를 포함하여 구성되어, 발광부(803)와 수광부(804) 사이를 지나는 볼에 의해 빛이 차단되는 것을 센싱하여 통로를 이동하는 볼의 개수를 카운트한다.

본 실시예에서는 볼의 카운팅을 위해 발광부 및 수광부로 이루어지는 광센서를 이용하였지만, 볼의 개수를 카운팅 할 수 있는 수단이라면 다른 방식에 의한 카운터라도 무방하게 사용될 수 있다. 예컨대, 접촉센서가 이용될 수 있다. 즉, 큰볼 정렬부(431) 및 작은볼 정렬부(432)에서 정렬되어 이동하는 볼들이 접촉됨에 따라(스위치 방식의 센서일 수 있음) 볼의 개수를 카운트하는 수단이 이용될 수도 있다. 또는, 정확도는 다소 떨어질 수 있지만, 무게를 이용하여 볼의 개수를 가늠할 수도 있다. 예컨대, 큰볼 수용통(410) 또는 작은볼 수용통(420)에 수용된 볼들의 무게를 측정하여 볼 하나당의 무게로 나누어 볼의 개수를 대략적으로 카운트하는 방식이 이용될 수 있다.

10, 410 : 큰볼 수용통 20, 420 : 작은볼 수용통
30, 430 : 바닥 프레임 40, 440 : 지지 컬럼
100, 500 : 외통 110 : 입구측 지지프레임
120 : 배출구 130 : 바닥측 지지프레임
200, 600 : 볼소팅통 210 : 입구
220 : 출구 230 : 스크류
240 : 바닥판 300, 700 : 모터
301 : 회전 손잡이 310 : 회전축
431 : 큰볼 정렬부 432 : 작은볼 정렬부
433 : 큰볼 배출관 434 : 작은볼 배출관
450 : 하우징 451 : 모니터
460 : 볼 투입 가이드 801, 803 : 발광부
802, 804 : 수광부

Claims

볼을 투입하고 배출하기 위한 입구 및 출구를 위해 일단이 개방되고 타단은 바닥판이 형성되며, 상기 투입된 볼들 중 설정 크기 이하의 볼들을 외부로 배출하기 위한 관통홀이 형성된 볼소팅통;
상기 볼소팅통 내주면에 형성되어, 상기 볼소팅통과 함께 회전됨에 따라 상기 볼들을 상기 볼소팅통의 상기 개방된 일단으로 이동시켜 상기 출구를 통해 배출시키는 스크류; 및
상기 스크류를 회전시키기 위한 회전수단
을 포함하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 볼소팅통은 경사져 설치된 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 볼소팅통의 상기 개방된 일단 측을 회전 가능하게 지지하는 입구측 지지프레임과, 상기 볼소팅통의 바닥판을 회전가능하게 지지하는 바닥측 지지프레임을 포함하고, 상기 관통홀을 통해 배출되어 나온 상기 볼들을 외부로 배출시키기 위한 배출구를 가지는 외통을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 볼소팅통 일측 하부에 위치하여 상기 관통홀을 통해 배출된 볼들을 받아 수용하는 작은볼 수용통; 및
상기 볼소팅통의 타측 하부에 위치하여 상기 볼소팅통의 출구로 배출된 볼들을 받아 수용하는 큰볼 수용통
을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제4항에 있어서,
상기 회전수단은, 상기 바닥측 지지프레임에 의해 회전 가능하게 지지되며 일단은 상기 볼소팅통의 바닥판과 연결되고 타단은 상기 바닥측 지지프레임을 관통하여 외부로 노출된 회전축과, 상기 회전축을 회전시켜 상기 스크류를 자동으로 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전수단은 상기 스크류와 연결되어 상기 스크류를 수동으로 회전시키기 위한 회전 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제1항에 있어서,
상기 볼소팅통의 관통홀 또는 출구로 배출된 볼들의 개수를 카운팅하기 위한 카운팅 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.
제8항에 있어서,
상기 카운팅 수단은,
상기 배출된 볼들을 정렬시키는 정렬부; 및
상기 정렬부를 이동하는 볼들의 개수를 카운팅하는 센서
를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세척용 볼 소팅 장치.