KR101973506B1 - 열교환기용 피그 장치 - Google Patents

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Abstract

열 교환기용 피그 장치가 개시된다. 열교환기용 피그 장치는 통과하는 열교환기 튜브의 내벽면에 접촉하도록 외주면이 형성된 제1 디스크와 제2 디스크; 및 상기 열교환용 피그 장치가 아령 형상을 가지도록, 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크를 연결하는 축부를 포함한다.

Description

열교환기용 피그 장치{Pig apparatus for heat exchanger}
본 발명은 열교환기용 피그 장치에 관한 것이다.
오프쇼어(Offshore) 구조물 등에서 유체(예를 들어 오일, 물 등) 이송을 위한 배관은 시간이 지남에 따라 액체, 스케일 및 파편 등의 축적물이 배관의 내벽면에 쌓이게 된다.
배관 내벽에 쌓이는 축적물은 유체의 흐름을 방해하기 때문에, 원활한 유체 이송 등을 위해 배관 내벽에 쌓인 축적물은 정기적으로 제거될 필요가 있다.
그러나, 해저에 놓인 배관의 경우에는 분해 및 조립을 통한 축적물 제거가 쉽지 않다. 따라서, 이러한 경우에 배관의 내부로 진입시켜 청소를 실시하는 피그 장치가 이용되고 있다.
그러나, 튜브를 이용하여 열 교환을 실시하는 열 교환기의 경우에는 튜브 내부에 대한 청소 장치가 개발되어 있지 않아, 튜브 내에 축적된 스케일 등 축적물을 제거하기 위해서는 튜브 번들 전체가 분리된 후 화학물질에 담겨져 튜브 내부가 청소되고 있다.
그러나 열교환기에서 튜브 번들 전체를 분리하는 것은 많은 시간과 공수를 소요하는 문제점이 있어, 보다 간단한 방식으로 열교환기의 튜브를 청소하기 위한 방안이 요구된다.
한국공개특허 제10-2011-0009349호 한국공개특허 제10-2013-0132056호
본 발명은 열교환기에서 튜브 번들 전체를 분리하지 않더라도 간이한 방식으로 축적물이 쌓인 튜브만을 선별적으로 세척할 수 있도록 하는 열 교환기용 피그 장치를 제공하기 위한 것이다
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열교환기용 피그 장치로서, 통과하는 열교환기 튜브의 내벽면에 접촉하도록 외주면이 형성된 제1 디스크와 제2 디스크; 및 상기 열교환용 피그 장치가 아령 형상을 가지도록, 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크를 연결하는 축부를 포함하는 열교환기용 피그 장치가 제공된다.
상기 축부는 둘 이상의 단위축과, 인접한 단위축이 회전 가능하도록 연결시키는 하나 이상의 힌지로 구성되어, 회전 자유도를 가지는 관절 구조로 형성될 수 있다.
상기 축부는 탄성 재질을 가지는 바(bar) 형상으로 형성될 수도 있다. 이때, 열교환기 튜브의 제1 단부를 통해 삽입된 열교환기용 피그 장치의 배출을 위해 상기 열교환기 튜브의 제2 단부에서 흡입 압력이 가해질 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열교환기에서 튜브 번들 전체를 분리하지 않더라도 간이한 방식으로 축적물이 쌓인 튜브만을 선별적으로 세척할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기용 피그 장치의 형상을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 교환기용 피그 장치의 동작 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기용 피그 장치의 형상을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 교환기용 피그 장치의 동작 상태를 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 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열교환기용 피그 장치의 형상을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 교환기용 피그 장치의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 열교환기용 피그 장치(100)는 제1 디스크(110), 제2 디스크(120) 및 축부(130)로 구성된다.
제1 및 제2 디스크(110, 120) 각각은 열교환기용 피그 장치(100)의 양 단부를 형성하고, 열교환기용 피그 장치(100)가 삽입되어 통과하는 열교환기 튜브(210)의 내벽면에 외주면이 접촉하도록 형성된다.
제1 및 제2 디스크(110, 120)는 열교환기용 피그 장치(100)가 통과하는 열교환기 튜브(210)의 단면 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 예를 들어 열교환기 튜브(210)의 단면 형상이 원형인 것이 일반적이므로 제1 및 제2 디스크(110, 120)는 이에 대응되는 원형판 형상으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 디스크(110, 120)는 예를 들어 금속판 등과 같이 강성이 큰 재질로 형성될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 디스크(110, 120)가 통과하는 열교환기 튜브(210)의 내벽면과의 충돌시 변형 또는 파손을 야기할 수 있으므로, 제1 및 제2 디스크(110, 120)는 열교환기 튜브(210)의 내경보다 약간 작게 형성되거나, 제1 및 제2 디스크(110, 120)의 외부가 예를 들어 고무나 섬유 등과 같이 탄성을 가지는 재료로 감싸져 열교환기 튜브(210)의 내벽면에 끼워지도록 형성될 수도 있다.
축부(130)는 회전 자유도를 가지는 관절 구조로 제1 및 제2 디스크(110, 120)를 연결하며, 열교환기용 피그 장치(100)가 전체적으로 아령 형상으로 형성되도록 한다.
축부(130)는 제1 디스크(110)의 단부에 일 단부가 고정된 제1 단위축(132)과, 제2 디스크(120)의 단부에 일 단부가 고정된 제2 단위축(134)를 포함하며, 제1 단위축(132)과 제2 단위축(134)의 타 단부 각각은 힌지(136)를 개재하여 회전 가능하도록 상호 결합된다.
도 1에는 축부(130)가 하나의 힌지(136)를 포함하는 경우가 예시되었으나, 축부(130)의 회전 자유도를 향상시키기 위해 둘 이상의 힌지와 셋 이상의 단위축을 포함하여 축부(130)가 형성될 수도 있음은 당연하다.
이하 도 2를 참조하여 열교환기용 피그 장치(100)의 동작 상태를 간략히 설명한다. 일반적으로 열교환기 튜브(210)는 다수의 U자형 곡관부가 반복되는 구조로 형성되나, 설명 및 이해의 편의를 위해 열교환기 튜브(210) 중 하나의 U자형 곡관부를 중심으로 설명한다.
도 2의 (a)에 예시된 바와 같이, 축적물(220)이 쌓인 열교환기 튜브(210)에 열교환기용 피그 장치(100)를 삽입하고, 열교환기용 피그 장치(100)가 배출될 출구측(식별부호 ② 참조)에서 흡입 압력(즉, 석션(suction) 압력인 음압)을 가한다.
도 2의 (b) 내지 (d)에 예시된 바와 같이, 출구측에서 가해지는 흡입 압력에 의해 열교환기용 피그 장치(100)는 출구 측으로 이동되고, 이 과정에서 열교환기 튜브(210)의 내벽면에 쌓인 축적물(220)은 제1 및 제2 디스크(110, 120)에 의해 긁어내어지며, 긁어내어진 축적물(220)은 열교환기용 피그 장치(100)가 출구측에 도달될 때 출구측으로 배출되어 제거된다. 물론 긁어내어진 가벼운 축적물은 흡입 압력에 의해 출구측으로 미리 이동될 수도 있을 것이다.
열교환기 튜브(210)에 삽입된 열교환기용 피그 장치(100)는 출구측에서 가해지는 흡입 압력에 의해 입구(식별부호 ① 참조)에서 출구측으로 이동하는 과정에서 U자형 곡관부를 지나게 되고, 이 경우 힌지(136)를 구비하여 회전 자유도를 가지는 축부(130)는 U자형 곡관부를 지나기 위해 적절한 각도로 굴곡된다(도 2의 (b) 및 (c) 참조).
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열교환기용 피그 장치의 형상을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 교환기용 피그 장치의 동작 상태를 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어, 앞서 설명한 제1 실시예에 차별화되는 특징을 중심으로 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 열교환기용 피그 장치(100)는 제1 디스크(110), 제2 디스크(120) 및 축부(310) 구성된다.
앞서 도 1을 참조하여 설명한 제1 실시예의 축부(130)는 회전 자유도를 가지는 관절 구조로 제1 및 제2 디스크(110, 120)를 연결하도록 하는 구성을 가지고 있으나, 도 3에 예시된 제2 실시예에 따른 축부(310)는 내유성, 내화학성을 가지는 열가소성 탄성재질로 형성되는 차이를 가진다.
이하 도 4를 참조하여 열교환기용 피그 장치(100)의 동작 상태를 설명한다. 여기서, 설명의 편의를 위해 제1 디스크(110)와 제2 디스크(120) 중 출구측에 근접하도록 위치된 디스크는 제1 디스크(110)인 것으로 가정한다.
도 4의 (a)와 (b)를 참조하면, 축적물(220)이 쌓인 열교환기 튜브(210)의 입구측(식별부호 ① 참조)에 열교환기용 피그 장치(100)를 삽입하고, 열교환기용 피그 장치(100)가 배출될 출구측(식별부호 ② 참조)에서 흡입 압력(즉, 석션(suction) 압력인 음압)을 가하면, 앞쪽에 위치하는 제1 디스크(110)는 흡입 압력에 의해 출구측으로 이동된다.
도 4의 (b)와 (c)에 예시된 바와 같이, 제1 디스크(110)가 출구측으로 이동되면, 탄성체인 축부(310)는 변형되어 신장(伸張)되고, 미리 지정된 탄성 한계치 이내에서 원래의 모양으로 돌아가기 위해 수축(收縮)되며, 축부(310)의 수축으로 인해 제2 디스크(120)가 제1 디스크(110)쪽으로 이동된다. 즉, 제2 디스크(120)는 축부(310)의 복원력과 출구측에서 가해지는 흡입 압력에 의해 제1 디스크(110) 측으로 이동하게 되는 것이다.
전술한 과정을 반복하며 열교환기용 피그 장치(100)는 열교환기 튜브(210)의 내벽면에 쌓인 축적물(220)을 긁어내며 출구까지 이동하게 된다.
이때, 제1 디스크(110)가 선행하여 이동하며 열교환기 튜브(210)의 내벽면에 쌓인 축적물(220)을 제거하되, 제1 디스크(110)에 의해 완전히 제거되지 않은 축적물(220)은 제2 디스크(120)가 축부(310)의 복원력과 흡입 압력의 합력으로 제1 디스크(110)쪽으로 이동되는 강한 힘에 의해 효과적으로 완전히 제거될 수 있는 특징이 있다(도 4의 (d) 내지 (e) 참조).
도 4에는 열교환기 튜브(210)에서 U자형 곡관부가 반복되는 구조가 생략되었으나, 탄성재질로 형성된 축부(310)를 포함하는 열교환기용 피그 장치(100)가 U자형 곡관부 영역에서도 어려움없이 진행할 수 있음은 별도의 설명을 생략할지라도 당연하다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 열교환기용 피그 장치는 열교환기에서 튜브 번들 전체를 분리하지 않더라도 축적물이 쌓인 튜브에 삽입하고 출구단에서 석션 압력을 가하는 것만으로도 튜브 내부에 축적된 축적물을 효과적으로 제거할 수 있는 특징이 있다.
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.
100 : 열교환기용 피그 장치 110 : 제1 디스크
120 : 제2 디스크 130 , 310 : 축부
132 : 제1 단위축 134 : 제2 단위축
136 : 힌지 210 : 열교환기 튜브
220 : 축적물

Claims (4)

  1. 열교환기용 피그 장치로서,
    통과하는 열교환기 튜브의 내벽면에 접촉하도록 외주면이 형성된 제1 디스크와 제2 디스크; 및
    상기 열교환기용 피그 장치가 아령 형상을 가지도록, 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크를 연결하는 축부를 포함하되,
    상기 축부는 탄성 재질을 가지는 바(bar) 형상으로 형성되고,
    열교환기 튜브의 제1 단부를 통해 상기 제1 디스크, 상기 축부 및 상기 제2 디스크의 순서로 삽입된 상기 열교환기용 피그 장치의 배출을 위해 상기 열교환기 튜브의 제2 단부에서 흡입 압력이 가해지고,
    상기 흡입 압력에 의해 상기 제1 디스크가 출구측으로 이동될 때, 탄성 재질인 상기 축부는 신장되도록 변형된 후 미리 지정된 탄성 한계치 이내에서 상기 제1 디스크쪽으로 수축(收縮)되는 과정을 반복하며 상기 제2 디스크를 출구측으로 이동시키며,
    상기 제2 디스크는 상기 흡입 압력에 상응하는 제1 힘과 상기 축부가 수축되는 복원력에 상응하는 제2 힘의 합력으로 상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크의 사이에 존재하는 축적물을 제거하는, 열교환기용 피그 장치.
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