KR102019544B1

KR102019544B1 - 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구

Info

Publication number: KR102019544B1
Application number: KR1020170068845A
Authority: KR
Inventors: 서진욱
Original assignee: 주식회사프로스트
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2019-11-18
Also published as: KR20180132237A

Abstract

본 발명은 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 관한 것으로, 셀 하우징 내의 열매체가 열교환 번들의 측면 틈새로 누설되지 않도록 완전히 차단하여 열교환효율을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 본 발명은, 셀 하우징의 내측 챔버에 전열판들을 다단으로 적층한 상태로 브레이징 접합시켜 일체화된 열교환 번들을 투입하여 가열매체와 피가열매체가 열교환하도록 된 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 있어서, 상기 제1 내지 제n 열교환 번들의 일 측면 또는 양 측면에는 상기 셀 하우징의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상부의 제1 챔버 및 하부의 제2 챔버로 구획하기 위한 번들가이드가 돌출 형성되되, 상기 번들가이드의 외 측면에 수밀부재가 결합하여 상기 셀 하우징과 번들가이드 사이의 틈새로 누설을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구{Sealing for disk bundle type heat exchanger}

본 발명은 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 관한 것으로, 특히 셀 하우징 내의 열매체가 열교환 번들의 측면 틈새로 누설되지 않도록 완전히 차단하여 열교환효율을 향상시킬 수 있는 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 관한 것이다.

통상적인 판형 열교환기는 얇은 금속판으로 이루어진 전열판 사이의 전열유로를 따라 가열매체 또는 피가열매체가 각각 흐르면서 상호 열 교환하도록 된다. 도 1에서처럼, 여러 개의 전열판들을 다단으로 포갠 상태로 접촉 면이 용제에 의해 융착(융접)되어 져 일체형으로 제작된다.

이러한 판형 열교환기와 관련한 종래의 선행기술로는 (특허문헌 0001) 국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.)호의 명칭 '디스크형 열교환기'가 공지된 바에 있다. 그리고 본원의 발명자는 앞서 (특허문헌 0002) 국내 등록특허공보 제10-1078554(2011.10.25.)호의 '테두리가 보강된 디스크타입의 열교환기', (특허문헌 0003) 국내 등록특허공보 제10-1729411(2017.04.17.)호의 '디스크 열교환 번들타입의 패키지형 열교환기', (특허문헌 0004) 국내 등록특허공보 제10-1733934(2017.04.28.)호의 '디스크 번들타입의 판형 열교환기'를 선 제안하여 공지된 바에 있으며, 이를 참조하면 이해가 용이할 것이다. 그런데 상기의 선행기술은 도 1에서처럼, 본체(1)와 열교환 번들(2, 전열판) 또는 번들가이드(3)의 사이에 존재하는 틈새(G)를 통해 열매체가 흘러서 누설되는 현상이 발생하며, 가열매체가 전열판의 열교환 영역을 벗어나 다른 채널의 피가열매체와 열교환이 이루어지지 못한 채 그대로 유출이 되고 열손실을 유발하는 문제점이 있었다. 또 상기의 틈새(G)에 찌꺼기가 누적되면서 부식이나 손상을 유발하여 취약해지고 상기 전열판의 가장자리에 열교환영역의 사각지대가 발생하며, 상대적으로 열교환효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.) 국내 등록특허공보 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 발명자가 동일한 발명) 국내 등록특허공보 제10-1729411(2017.04.17., 본원과 발명자가 동일한 발명) 국내 등록특허공보 제10-1733934호(2017.04.28., 본원과 발명자가 동일한 발명)

본 발명의 목적은 열교환 번들의 번들가이드와 셀 하우징 사이의 틈새로 열매체가 누설되는 현상을 방지함에 따라 열매체가 열교환 번들 내의 열교환영역을 거쳐 완전히 통과하면서 충분히 열교환할 수 있게 되는 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 셀 하우징의 내측 챔버에 전열판들을 다단으로 적층한 상태로 브레이징 접합시켜 일체화된 열교환 번들을 투입하여 가열매체와 피가열매체가 열교환하도록 된 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 있어서, 상기 제1 내지 제n 열교환 번들의 일 측면 또는 양 측면에는 상기 셀 하우징의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상부의 제1 챔버 및 하부의 제2 챔버로 구획하기 위한 번들가이드가 돌출 형성되되, 상기 번들가이드의 외 측면에 상기 셀 하우징과 번들가이드 사이의 틈새로 누설을 차단하기 위한 수밀부재가 결합되며, 상기 수밀부재는 틈새로 삽입되는 평면부, 상기 평면부의 표면에 돌출하여 벌집(Honey comb) 구조를 가지는 번들가이드의 외 측면 가이드홈에 삽입되는 삽입부, 로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구를 제안한다.

본 발명에 따르면, 상기 삽입부는 번들가이드의 가이드홈에 대응하는 6각형으로 구성된 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 열교환 번들의 번들가이드와 셀 하우징 사이의 틈새(G)로 열매체가 누설되는 현상을 방지하여 열손실을 최소화하고 열교환 사각지대 및 국부적인 열 정체현상을 방지함으로 열교환효율을 높이고 열교환 성능이 최대로 향상되는 효과가 있다. 그리고 상기 열교환 번들와 챔버 사이의 틈새에 이물질이나 찌꺼기가 누적되는 현상을 방지하고 전열판의 부식 및 손상을 방지하여 제품의 수명이 연장되는 효과가 있다.

본 발명은 열교환 번들 또는 셀 하우징에서 발생하는 진동이나 충격력을 흡수 및 완화하여 소음 발생을 줄이고 오작동이 예방되며 탁월한 안정성과 정숙성을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선행기술에 따른 디스크타입 판형 열교환기의 내부를 종단면으로 나타내 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 디스크 타입 판형 열교환기 및 열교환 번들용 누설방지구를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 수밀부재(40)를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디스크타입 판형 열교환기를 종단면으로 나타낸 도면.
도 5는 상기 도 4의 "A"-"A"선 단면을 부분적으로 나타낸 도면.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은, 셀 하우징(10)의 내측 챔버(11)에 전열판(22)들을 다단으로 적층한 상태로 브레이징 접합시켜 일체화된 열교환 번들(20-1, 20-2,... 20-n)을 투입하여 가열매체와 피가열매체가 열교환하도록 된 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 있어서, 상기 제1 내지 제n 열교환 번들(20-1, 20-2,... 20-n)의 일 측면 또는 양 측면에는 상기 셀 하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상부의 제1 챔버(11-1) 및 하부의 제2 챔버(11-2)로 구획하기 위한 번들가이드(28)가 돌출 형성되되, 상기 번들가이드(28)의 외 측면에 수밀부재(40)가 결합하여 상기 셀 하우징(10)과 번들가이드(28) 사이의 틈새(G)로 누설을 차단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

위를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르는 디스크 타입의 판형 열교환기는 셀 하우징(10), 가열매체와 피가열매체를 상호 열교환시키기 위한 조립식 번들 패키지(20)로 구성된다.

상기 셀 하우징(10)은 내측에 챔버(11)를 가지는 중공의 실린더 형태이고 받침대 위에 가로방향으로 설치되며, 상부의 가열매체 유입구(14)와 하부의 가열매체 유출구(15)가 내측 챔버에 연결된다. 그리고 측면에는 피가열매체 유입구(16) 및 피가열매체 유출구(17)를 구비하여 내측 번들패키지의 포트홀(25)에 연통하게 된다. 상기 셀 하우징(10)은 일 측면 또는 양 측면으로 개방되고 이 개구부에 플랜지를 형성하여 블라인드(12)가 결합하여 개폐 가능하도록 구성된다. 상기 셀 하우징(10)은 내 측면에 가이드레일(18)을 구비하여 열교환 번들(20-n)이 슬라이딩 접촉하면서 진입 또는 진출을 안내하며 정해진 위치에 원활히 투입된다. 상기 가이드레일(18)은 셀 하우징의 내 측면 양측에 길이방향으로 길게 연장되어 져 열교환 번들의 진행을 안내함과 함께 상부 유입구로 투입된 제1 챔버의 가열매체가 열교환 번들(열교환 영역)을 통과하도록 안내하는 역할도 한다.

상기 번들패키지(20)는 하나 또는 복수 개의 제1 열교환 번들(20-1) 내지 제2 열교환 번들(20-2), ... 제n 열교환 번들(20-n)로 구비되며, 이는 판형 열교환기의 사양(규격, 처리용량 등)에 따라 그 개수가 선택적으로 적용 가능하며, 설계 변경 및 가감이 용이하다. 상기 제1 내지 제n 열교환 번들(20-1, 20-2,... 20-n)은 여러 매의 전열판(22)들을 다단으로 겹쳐서 적층하고 접촉면을 브레이징 접합시켜 일체화된다. 상기 전열판(22)은 전면에 열교환영역인 전열유로(23)가 형성되고 이 전열유로(23)가 테두리의 전열통로(24)를 통해 챔버와 연결되며 상부와 하부 가장자리에 포트홀(25)이 형성되고 테두리에는 주름부(26)가 형성된다. 상기 전열유로(23)는 가열매체가 흐르는 가열 전열유로와 피가열매체가 흐르는 피 가열 전열유로가 구비된다. 예컨대, 상기 전열판(22)은 챔버로 유입되는 가열매체와 포트홀을 통한 피가열매체가 각 층(채널)의 전열유로를 따라 흐르면서 상호 열교환하도록 된다. 상기 전열판(22)은 외측 테두리를 이루는 주름부(26)가 벌집(Honey comb) 구조로 형성되며, 이는 사다리꼴 형태 또는 파형으로 반복되게 절곡 형성되어 져 전열판을 포개면 테두리가 도면에서처럼 6각형의 벌집 형태를 갖추게 되면서 열교환 번들의 테두리가 견고하게 보강되고 강도 및 내구성이 우수하다.

한편, 상기 열교환 번들(20-n)은 전열판 및 보강판이 도면에서처럼 디스크 타입의 원형으로 형성되는 것이 바람직하며, 또는 별도의 도면으로 나타내지는 않았지만 사각형이나 다각형 등으로도 구성 가능하며, 상기 셀 하우징도 역시 열교환 번들에 대응하는 형태를 갖추어 상기의 열교환 번들을 내측 챔버에 수용하도록 구성됨은 자명하다.

상기 열교환 번들(20-n)은 일 측면 또는 양 측면에 번들가이드(28)가 돌출 형성된다. 상기 번들가이드(28)는 셀 하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 챔버(11)에 투입되어 져, 상기 챔버(11)가 상부의 제1 챔버(11-1)와 하부의 제2 챔버(11-2)로 구획하게 된다. 즉 상기 번들가이드(28)에 의해 제1 챔버(11-1)로 유입된 가열매체가 가열 전열유로로 온전히 통과할 수 있게 되면서 다른 채널의 피가열매체와 충분히 열교환된 후 하부의 제2 챔버(11-2)로 흐르게 되므로 열교환효율이 극대화된다.

여기서, 상기 제1 챔버(11-1)의 열매체가 열교환 번들(20-n)의 번들가이드(28)와 셀 하우징(10)의 사이에 존재하는 틈새(G)로 누설되면서 상대적으로 열 교환효율이 저하되므로, 이 틈새(G)를 차단하기 위한 수밀부재(40)가 구비된다. 상기 수밀부재(40)는 번들가이드(28)의 외 측면에 결합하여 틈새(G)의 누설을 차단하게 된다.

또 본 발명에 따르면, 상기 수밀부재(40)는 틈새(G)로 삽입되는 평면부(42), 상기 평면부(42)의 표면에 돌출하여 번들가이드(28)의 외 측면 가이드홈(29)에 삽입되는 삽입부(44), 로 구성된 것을 특징으로 한다. 좀 더 구체적으로, 상기 수밀부재(40)는 소정의 단위면적을 가지는 평면부(42)가 번들가이드(28)의 외 측면에 밀착하고, 상기 평면부(42)의 표면에 일정한 간격을 두고 삽입부(44)가 돌출 형성하여 가이드홈(29)에 삽입된다.

또 본 발명에 따르면, 상기 삽입부(44)는 벌집(Honey comb) 구조를 가지는 번들가이드(28)의 가이드홈(29)에 대응하는 6각형으로 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 삽입부(44)는 가이드홈(29)에 대응하도록 형성되며, 도면에서처럼 벌집 구조로 된 가이드홈(29)에 대응하는 6각형으로 형성된다. 그리고 끝으로 갈수록 단면적이 작아지게 형성되어 져 삽입이 용이하고 끝단은 부피를 확장해서 가이드홈(29)의 내측에 탄력적으로 걸쳐지게 된다. 상기 수밀부재(40)는 내식성, 내수성, 내열성을 가지는 소재가 바람직하며, 합성수지, 합성고무, 우레탄 등으로 구성이 되며, 씰링이나 가스캣 등을 포함하여 구성된다.

다음, 상기 제1 열교환 번들(20-1)과 인접하는 제2 열교환 번들(20-2), 또는 다른 제n 열교환 번들(20-n) 사이에 누설방지수단(50)을 구비하여 포트홀(25)의 수밀을 유지한다. 상기 누설방지수단(50)은 포트홀(25)과 연통하도록 포트구멍(53)을 가지는 연결판(52), 상기 포트구멍(53)에 삽입되는 오링(54), 상기 오링의 내측에 끼워지는 스페이스링(56)으로 구성된다.

10: 셀 하우징, 11: 챔버, 11-1: 제1 챔버, 11-2: 제2 챔버, 12: 블라인드, 13: 힌지, 14: 가열매체 유입구, 15: 가열매체 유출구, 16: 피가열매체 유입구, 17: 피가열매체 유출구, 18: 번들 가이드, 20: 번들 패키지, 20-1: 제1 열교환 번들, 20-2: 제2 열교환 번들, 20-n: 제n 열교환 번들, 22: 전열판, 23: 전열유로, 24: 전열통로, 25: 포트홀, 26: 주름부, 28: 번들가이드, 29: 가이드홈, 30: 보강판, 40: 수밀부재, 42: 평면부, 44: 삽입부, 50: 누설방지수단, 52: 포트구멍, 54: 오링, 56: 스페이스링, G: 틈새

Claims

셀 하우징(10)의 내측 챔버(11)에 전열판(22)들을 다단으로 적층한 상태로 브레이징 접합시켜 일체화된 열교환 번들(20-1, 20-2,... 20-n)을 투입하여 가열매체와 피가열매체가 열교환하도록 된 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구에 있어서,
제1 내지 제n 열교환 번들(20-1, 20-2,... 20-n)의 일 측면 또는 양 측면에는 상기 셀 하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상부의 제1 챔버(11-1) 및 하부의 제2 챔버(11-2)로 구획하기 위한 번들가이드(28)가 돌출 형성되되,
상기 번들가이드(28)의 외 측면에 상기 셀 하우징(10)과 번들가이드(28) 사이의 틈새(G)로 누설을 차단하기 위한 수밀부재(40)가 결합되며,
상기 수밀부재(40)는 틈새(G)로 삽입되는 평면부(42), 상기 평면부(42)의 표면에 돌출하여 벌집(Honey comb) 구조를 가지는 번들가이드(28)의 외 측면 가이드홈(29)에 삽입되는 삽입부(44), 로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구.
제1항에 있어서,
상기 삽입부(44)는 번들가이드(28)의 가이드홈(29)에 대응하는 6각형으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 타입 판형 열교환기의 열교환 번들용 누설방지구.
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