KR101993082B1 - 열교환기 배플판 어셈블리 - Google Patents

열교환기 배플판 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리는, 관의 외경보다 크게 형성되어 상기 관이 통과하는 복수의 제1 홀, 상기 제1 홀보다 외곽에 형성되는 제2 홀, 양측방향에서 내측으로 단차된 받침면 및 상기 받침면 밑의 양측방향에서 외측으로 연장되는 돌출부를 포함하는 하나 이상의 배플판, 상기 관의 양단에 각각 결합되는 두 개의 헤더, 상기 헤더에 고정되어 상기 관의 길이방향으로 연장되도록 형성되고 상기 받침면을 지지하도록 상기 배플판 양측에 배치되며, 상기 길이방향으로 연장되어 형성됨으로써 상기 배플판이 상기 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 돌출부와 결합되는 이동홀을 포함하는 프레임 및 상기 제2홀을 관통하여 상기 길이방향으로 연장되도록 형성되어 상기 헤더에 고정되는 지지대를 포함한다.

Description

열교환기 배플판 어셈블리{BAFFLE PLATE ASSEMBLY FOR HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기 배플판 어셈블리에 관한 것으로, 보다 자세하게는 배플판을 이동 가능하게 하여 튜브 번들과 배플판 접촉 지점의 부식 및 응력 집중을 방지함으로써 열교환기의 수명을 높이는 열교환기 배플판 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 관다발을 포함하는 다관식 열교환기는 관을 다수 늘어놓아 관외와 관내에 흐르는 두 유체 사이에서 열교환을 하는 것을 목적으로 한다. 열전달 효율을 증가시키기 위해 관에 직각방향으로 닿도록 관다발에 배플판을 설치한다. 이와 같이 배플판을 이용한 열교환기의 경우, 유체의 흐름에 의한 관의 진동으로 인해 배플판이 위치하는 관의 주변부에 응력이 집중된다. 따라서 배플판 주변부의 관에 부식이 집중되어 관의 수명이 급격히 줄어드는바, 관의 진동을 줄임과 동시에 관의 부식 발생이 일부분에 집중되지 않도록 분산시킬 필요성이 있다.
KR 10-2014-0077868 A
본 발명의 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배플판을 관을 따라 이동 가능하게 구성함으로써 관 진동으로 인한 응력과 부식 발생 지점을 관에 일부분에 집중되지 않도록 하고, 관 진동을 줄이도록 구성함으로써 내구성이 개선된 열교환기 배플판 어셈블리는 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리는, 관의 외경보다 크게 형성되어 상기 관이 통과하는 복수의 제1 홀, 상기 제1 홀보다 외곽에 형성되는 제2 홀, 양측방향에서 내측으로 단차된 받침면 및 상기 받침면 밑의 양측방향에서 외측으로 연장되는 돌출부를 포함하는 하나 이상의 배플판, 상기 관의 양단에 각각 결합되는 두 개의 헤더, 상기 헤더에 고정되어 상기 관의 길이방향으로 연장되도록 형성되고 상기 받침면을 지지하도록 상기 배플판 양측에 배치되며, 상기 길이방향으로 연장되어 형성됨으로써 상기 배플판이 상기 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 돌출부와 결합되는 이동홀을 포함하는 프레임 및 상기 제2홀을 관통하여 상기 길이방향으로 연장되도록 형성되어 상기 헤더에 고정되는 지지대를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리는, 상기 돌출부에 결합됨으로써 상기 프레임과 상기 배플판을 고정시키는 제1 고정부 및 상기 지지대를 상기 배플판에 고정시키는 제2 고정부를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리에서 상기 프레임은, 상기 배플판의 중심에 대해 멀리 형성된 상기 받침면의 일단보다 상기 배플판의 양측방향에서 내측으로 형성되어 상기 받침면을 지지한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리에서 상기 프레임과 상기 지지대의 일단은, 상기 두 개의 헤더 중 어느 하나에 고정되고, 상기 프레임의 타단은 상기 제1 고정부와 상기 돌출부의 결합에 의해 고정되며, 상기 지지대의 타단은 상기 제2 고정부에 의해 상기 배플판에 고정된다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리에서, 상기 받침면과 상기 돌출부가 형성된 상기 배플판의 외주면 사이는 곡면으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리에서 상기 받침면의 일단과 상기 배플판의 중심 사이의 거리는, 상기 받침면의 타단과 상기 배플판의 중심 사이의 거리의 1.2배로 형성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리는 프레임과 지지대를 통해 배플판의 진동을 최소화시킴으로써 관에 가해지는 응력을 최소화한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리는 프레임과 배플판 사이의 결합을 해제함으로써 배플판이 프레임의 이동홀을 따라 이동될 수 있어, 열교환기의 관의 유지 및 보수가 용이해지고 관의 일부분에 부식 및 응력 집중을 방지할 수 있어 열교환기의 내구성 및 수명을 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리의 단면도;
도 2는 본 발명의 배플판의 사시도;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리의 배플판과 프레임의 결합도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리의 프레임의 사시도; 및
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리의 사시도이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "상면", "하면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배플판(30)의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)의 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)는, 관(10)의 외경보다 크게 형성되어 상기 관(10)이 통과하는 복수의 제1 홀(31), 상기 제1 홀(31)보다 외곽에 형성되는 제2 홀(32), 양측방향에서 내측으로 단차된 받침면(33) 및 상기 받침면(33) 밑의 양측방향에서 외측으로 연장되는 돌출부(34)를 포함하는 하나 이상의 배플판(30), 상기 관(10)의 양단에 각각 결합되는 두 개의 헤더(20), 상기 헤더(20)에 고정되어 상기 관(10)의 길이방향으로 연장되도록 형성되고 상기 받침면(33)을 지지하도록 상기 배플판(30) 양측에 배치되며, 상기 길이방향으로 연장되어 형성됨으로써 상기 배플판(30)이 상기 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 돌출부(34)와 결합되는 이동홀(41)을 포함하는 프레임(40) 및 상기 제2홀(32)을 관통하여 상기 길이방향으로 연장되도록 형성되어 상기 헤더(20)에 고정되는 지지대(50)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)는, 상기 돌출부(34)에 결합됨으로써 상기 프레임(40)과 상기 배플판(30)을 고정시키는 제1 고정부(35) 및 상기 지지대(50)를 상기 배플판(30)에 고정시키는 제2 고정부(51)를 더 포함한다.
도 1을 보면, 본 발명의 열교환기 배플판 어셈블리(1)는, 복수의 관(10)이 배플판(30)을 통과하여 두 개의 헤더(20)에 관(10)의 양단이 결합된다. 관(10)은 두 개의 헤더(20)에 의해 고정되며, 배플판(30)에 의해 지지된다. 도 4를 보면, 배플판(30)에는 제1 홀(31)이 형성되는데, 제1 홀(31)은 관(10)의 외경보다 크게 형성되어 관(10)이 제1 홀(31)을 통과된다. 배플판(30)에는 또한 제2 홀(32)이 형성되는데, 지지대(50)가 제2 홀(32)을 통과한다. 지지대(50)는 헤더(20)에 고정되며 배플판(30)에 고정됨으로써 배플판(30)의 진동을 최소화하면서 배플판(30)을 고정시킨다. 이때 지지대(50)의 일단은 헤더에 고정되며, 타단은 제2 고정부(51)에 의해 배플판(30)에 고정된다.
배플판(30)은 또한 프레임(40)에 의해 지지된다. 도 2를 보면, 배플판(30)은 양측에서 내측으로 단차된 받침면(33)이 형성된다. 이때 받침면(33)은 배플판(30)의 양측으로 형성되어 한 쌍을 이룬다. 배플판(30)에는 받침면(33) 밑의 양측방향에서 외측으로 연장되는 돌출부가 형성된다. 프레임(40)은 배플판(30)의 받침면(33)을 지지하여 배플판(30)을 지지할 수 있도록 배치된다.
프레임(40)은 헤더(20)에 고정되는데, 도 1을 보면 관(10)의 길이방향을 연장되도록 형성되며 받침면(33)을 지지하도록 배플판(30) 양측에 배치된다. 또한 도 4을 보면, 프레임(40)에는 관(10)의 길이방향으로 연장되는 이동홀(41)이 형성된다. 도 3a 내지 도 3c를 보면, 이때 이동홀(41)은 프레임(40)이 받침면(33)을 지지하도록 돌출부(34)에 결합된다. 이동홀(41)은 배플판(30)의 위치 및 개수에 대응되도록 형성될 수 있다.
배플판(30)의 돌출부(34)는 이동홀(41)을 따라 이동 가능하다. 따라서 열교환기(1)의 작동시에는 돌출부(34)에 제1 고정부(35)가 결합됨으로써 배플판(30)이 프레임(40)에 고정되도록 하고, 열교환기(1)의 보수시에는 제1 고정부(35)의 결합이 해제됨으로써 배플판(30)의 돌출부(34)가 이동홀(41)을 따라 관(10)의 길이방향으로 이동 가능하도록 한다. 이에 따라 이동홀(41)은 돌출부(34)를 가이드함으로써 배플판(30)이 관(10)의 길이방향으로 이동 가능하도록 돌출부(34)와 결합된다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)의 배플판(30)의 정면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)에서, 상기 프레임(40)은 상기 배플판(30)의 중심에 대해 멀리 형성된 상기 받침면(33)의 일단보다 상기 배플판(30)의 양측방향에서 내측으로 형성되어 상기 받침면(33)을 지지한다.
열교환기 배플판 어셈블리(1)는 배슬(미도시) 내부에서 구동하게 되는데, 배플판(30)의 양측방향 외측으로 프레임(40)이 노출될 경우 배슬과의 접촉으로 인해 프레임(40)에 충격이 가해질 수 있고, 또한 배플판(30)과 프레임(40) 사이의 충격으로 인해 배플판(30)의 중심에 대해 멀리 형성된 받침면(33)의 일단 밑에 위치한 프레임(40)에 지속적인 응력이 가해져 프레임(40)의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서 도 2b와 같이, 프레임(40)을 받침면(33)의 일단보다 배플판(30)의 중심에 더 가깝게 형성시켜, 프레임(40)의 손상을 방지한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)에서, 상기 프레임(40)과 상기 지지대(50)의 일단은, 상기 두 개의 헤더(20) 중 어느 하나에 고정되고, 상기 프레임(40)의 타단은 상기 제1 고정부(35)와 상기 돌출부(34)의 결합에 의해 고정되며, 상기 지지대(50)의 타단은 상기 제2 고정부(51)에 의해 상기 배플판(30)에 고정된다.
도 1을 보면, 프레임(40)과 지지대(50)의 일단은 같은 방향의 헤더(20)와 결합되어 있고, 또한 프레임(40)과 지지대(50)의 타단은 헤더(20)와 결합하지 않고 제1 고정부(35)와 제2 고정부(51)에 의해 각각 배플판(30)에 결합되어 있다. 이와 같은 구조는 관(10)의 진동을 효과적으로 흡수하기 위한 구조이다. 즉, 관(10)의 진동이 헤더(20) 양쪽에 인가된다면 관(10) 길이방향의 양쪽에서 진동이 발생되어 관(10)과 배플판(30) 사이의 충격이 더 커질 수 있다. 따라서 프레임(40)과 지지대(50)는 같은 방향의 헤더(20)에 연결되도록 한다. 이에 더하여, 프레임(40)과 지지대(50)가 결합되지 않은 헤더(20)와 프레임(40)과 지지대(50)의 타단 사이에서 댐퍼 등의 진동 감쇄 장치가 결합되어 관(10)의 진동을 감쇄시킬 수 있다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)의 배플판(30)의 정면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)에서, 상기 받침면(33)과 상기 돌출부(34)가 형성된 상기 배플판(30)의 외주면 사이는 곡면으로 형성된다.
배플판(30)의 받침면(33)과 단차되어 배플판(30)의 양측방향 내측에 형성된 외주면이 서로 직각을 이루고 있으면, 배플판(30)과 프레임(40) 사이의 힘에 의해 직각을 이루는 부분에 응력이 집중되어 크랙이 발생될 위험이 있다. 따라서 도 2c와 같이, 배플판(30)의 받침면(33)과 받침면(33) 밑에 돌출부(34)가 형성된 배플판(30)의 외주면 사이는 곡면으로 형성시켜 크랙 발생 위험을 낮춘다.
본 발명의 일실시예에 따른 열교환기 배플판 어셈블리(1)에서, 상기 받침면(33)의 일단과 상기 배플판(30)의 중심 사이의 거리는, 상기 받침면(33)의 타단과 상기 배플판(30)의 중심 사이의 거리의 1.2배로 형성된다.
열교환기 배플판 어셈블리(1)는 배플판(30)을 안정적으로 지지하는 구조를 갖춤과 동시에 관(10)의 진동으로 인해 발생되는 충격을 최소화하여야 한다. 따라서 프레임(40)이 배플판(30)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하면서 관(10)의 진동 및 프레임(40)과의 마찰에 의한 배플판(30)의 손상을 작게 해야한다. 따라서 실험적으로 도출된 가장 효율적인 배플판(30)의 구조는, 배플판(30)의 중심에 대해 멀리 형성된 받침면(33)의 일단과 배플판(30)의 중심 사이의 거리가 배플판(30)의 중심에 대해 가깝게 형성된 받침면(33)의 타단과 배플판(30)의 중심 사이의 거리의 1.2배로 형성되는 것이다. 이와 같은 배플판(30)의 구조는 프레임(40)이 배플판(30)을 안정적으로 지지하도록 하면서 배플판(30)의 손상을 최소화한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 열교환기 배플판 어셈블리 10 : 관
20 : 헤더 30 : 배플판
31 : 제1 홀 32 : 제2 홀
33 : 받침면 34 : 돌출부
35 : 제1 고정부 40 : 프레임
41 : 이동홀 50 : 지지대
51 : 제2 고정부

Claims (6)

  1. 관의 외경보다 크게 형성되어 상기 관이 통과하는 복수의 제1 홀, 상기 제1 홀보다 외곽에 형성되는 제2 홀, 양측방향에서 내측으로 단차된 받침면 및 상기 받침면 밑의 양측방향에서 외측으로 연장되는 돌출부를 포함하는 하나 이상의 배플판;
    상기 관의 양단에 각각 결합되는 두 개의 헤더;
    상기 헤더에 고정되어 상기 관의 길이방향으로 연장되도록 형성되고 상기 받침면을 지지하도록 상기 배플판 양측에 배치되며, 상기 길이방향으로 연장되어 형성됨으로써 상기 배플판이 상기 길이방향으로 이동 가능하도록 상기 돌출부와 결합되는 이동홀을 포함하는 프레임; 및
    상기 제2홀을 관통하여 상기 길이방향으로 연장되도록 형성되어 상기 헤더에 고정되는 지지대;를 포함하는, 열교환기 배플판 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌출부에 결합됨으로써 상기 프레임과 상기 배플판을 고정시키는 제1 고정부; 및
    상기 지지대를 상기 배플판에 고정시키는 제2 고정부를 더 포함하는, 열교환기 배플판 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 배플판의 중심에 대해 멀리 형성된 상기 받침면의 일단보다 상기 배플판의 양측방향에서 내측으로 형성되어 상기 받침면을 지지하는, 열교환기 배플판 어셈블리.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레임과 상기 지지대의 일단은, 상기 두 개의 헤더 중 어느 하나에 고정되고,
    상기 프레임의 타단은 상기 제1 고정부와 상기 돌출부의 결합에 의해 고정되며,
    상기 지지대의 타단은 상기 제2 고정부에 의해 상기 배플판에 고정되는, 열교환기 배플판 어셈블리.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 받침면과 상기 돌출부가 형성된 상기 배플판의 외주면 사이는 곡면으로 형성되는, 열교환기 배플판 어셈블리.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 받침면의 일단과 상기 배플판의 중심 사이의 거리는, 상기 받침면의 타단과 상기 배플판의 중심 사이의 거리의 1.2배로 형성되는, 열교환기 배플판 어셈블리.
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