KR102022872B1 - 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 l형상 헤더 및 l형상 헤더와 전열관의 결합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더 및 L형상 헤더와 전열관의 결합 구조에 관한 것으로, 다수의 전열관으로 구성되는 전열관 어셈블리의 상단과 하단이 수직으로 형성되고, 상기 전열관 어셈블리의 상단 및 하단이 헤더의 밑면 또는 윗면에 대하여 수직으로 결합되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 동일한 동심원을 이루는 전열관을 동일한 형상으로 형성된 전열관을 사용함으로써, 부품의 제작성을 향상시킬 수 있으며 제작 비용도 절감할 수 있다.

Description

나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상 헤더 및 L형상 헤더와 전열관의 결합 구조 {L-shaped header of steam generator including spiral tube and a coupling structure of L-shaped header and tube}

본 발명은 증기발생기의 헤더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일체형 원자로의 급수 노즐 및 증기 노즐에 연결되는 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 L형 헤더 및 헤더와 전열관의 결합 구조에 관한 것이다.

현재 랭킨(Rankine) 사이클을 기반으로 하는 수증기 동력사이클은 원자력 발전, 연료가스/증기 병합 순환 및 석탄화력 발전소 등 영역에 널리 응용되고 있다. 이러한 영역에서 고온 고열의 수증기를 생성하는 것은 열 에너지를 동력으로 전환하는 첫번째 단계이다. 현재, 수증기를 생성하는 설비는 주로 자연 순환식 증기발생기와 관류식 증기발생기 두 가지가 있다. 자연 순환식 증기발생기에 비해 관류식 증기발생기는 직접 과열 증기 및 초고압과 초임계 파라미터의 증기를 생성할 수 있으며 더 높은 발전 효율을 가지며 구조가 치밀하다.

열을 받는 수관의 상이한 배치 방식에 따라 관류식 증기발생기는 직관형과 나선형 두가지로 나눌 수 있다.

여기서, 나선형 관류식 증기발생기는 전체 열교환 면적이 비교적 크지만 그 구조특징으로 인해 응력 집중 현상을 잘 해결할 수 있으며 공간에서의 신축성이 좋다. 또한, 나선형 관류식 증기발생기는 원자로 발전 및 동력 영역에서 널리 응용되고 있다.

상용 원자력 발전소에 사용되는 증기발생기는 원자로 용기와 배관으로 연결되는 분리 방식으로 전열관들이 U자 형태로 1차 계통의 고온의 원자로냉각재가 전열관 안쪽을 흐르는 재순환식 U튜브형 증기발생기이다.

일체형 원자로 증기발생기는 상용 원전과 달리 원자로 용기 내부에 증기발생기가 내장되는 나선형 관류식 증기발생기 형태를 가진다. 그리고 증기발생기는 2차측 냉각수를 전열관 내부로 순환시켜 전열관 외부로 흐르는 1차측 원자로냉각재와의 열교환에 의해 과열증기를 직접 생산하고 원자로 냉각 운전 및 사고 시에는 1차계통의 잔열을 제거하는 기능을 수행한다.

일체로 원자로에 사용된 관류식 나선형 증기발생기의 전열관들은 나선형으로 제작되어 내통을 감싸는 형태로 동심원을 이루며 여러 개의 열로 감겨 있으며, 이웃한 열을 구성하는 전열관들은 감긴 방향을 서로 반대가 되도록 서로 교차되어 증기발생기의 급수 및 증기헤더에 연결되는 형태를 갖는다. 즉, 나선형으로 형성된 다수의 전열관들이 감긴 형태로 배열된 후에, 상부와 하부가 각각 헤더에 연결되는 구조를 갖는다.

한국 등록특허공보 10-1188545(2012.09.27.) 한국 등록특허공보 10-1138560(2012.04.13.)

상기 나선 형태의 다수의 전열관들은 배열한 후에 전열관과 헤드가 상호 연결될 때 전열관들의 상부 및 하부의 측방에서 헤더가 연결되는 구조로 인하여 다수의 전열관과 헤드가 연결되는 부분의 형상이 모두 다르게 형성되어 모든 전열관을 각각 제작하여 결합하여야 하는데, 이에 제작상의 어려움과 많은 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 다수의 전열관과 헤더의 제작성 및 조립성을 향상시킬 수 있는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더 및 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 증기발생기의 가동 중 검사가 가능하도록 하여 원전 정지로 인한 경제적 손실을 줄일 수 있는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더 및 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 나선형 전열관을 포함하는 증기 발생기에 있어서 나선형 전열관과 증기 노즐 또는 급수 노즐을 연결하는 헤더로서, 상기 헤더는 L 형상으로 형성되고, 일단이 수직으로 형성되는 다수의 전열관이 다수의 동심원으로 배치되는 전열관 어셈블리의 일단이 상기 헤더의 하부에 수직으로 연결되고, 상기 헤더의 일측부에 증기 노즐 또는 급수 노즐이 수평으로 연결되어, 상기 전열관 어셈블리를 통해 수직으로 유동되는 유체가 상기 헤더를 통해 수평으로 전환되어 상기 증기 노즐 또는 급수 노즐 쪽으로 흐르도록 유동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 수직으로 형성되는 전열관의 일단부가 헤더의 일면에 대하여 수직으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 헤더는, 다수의 전열관으로 구성되는 전열관 어셈블리의 일단에 결합되는 제1관판 부재와, 제1관판 부재에서 전열관 어셈블리의 일단이 결합되는 측의 반대측에 고정되되 상기 반대측에 유체의 유동공간을 형성하면서 제1관판 부재에 고정되는 제1커버 부재와, 상기 제1관판 부재와 제1커버 부재가 결합된 상태에서 상기 유동공간이 연통되도록 상기 제1관판 부재와 제1커버 부재의 측부에 결합되며 원자로용기의 증기 노즐 또는 급수 노즐에 연결되는 노즐 연결부재를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1관판 부재는 원통형으로 배열된 다수의 전열관의 일단이 끼워지도록 원통형으로 형성되는 제1관부와, 제1관부의 상부를 막고, 다수의 전열관의 단부가 각각 끼워져 고정되는 다수의 끼움홀이 형성된 제1판부와, 제1판부의 가장자리에서 위쪽을 향해 돌출 형성되어 제1판부의 위쪽에 유체의 유동공간을 형성하고, 일측부가 개구되는 제1플랜지부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 다수의 끼움홀은 제1관부의 중심을 중심으로 직경이 다른 다수의 동심원을 형성하도록 다수의 동심원을 따라 형성될 수 있다.

상기 다수의 동심원 중 하나의 동심원을 형성하는 다수의 끼움홀에 끼워져 결합되는 다수의 전열관은 동일한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 제1커버부재는 상기 제1플랜지부의 상단에 용접 고정되어 측부에 유체가 유출입되는 출입구를 형성하기 위하여 측부에 상기 제1플랜지부의 개구와 대응되는 개구가 형성될 수 있다.

상기 노즐 연결부재는 상기 제1관판 부재와 제1커버 부재의 결합에 의해 형성되는 출입구에 용접 고정되며, 출입구에 결합되는 부분의 직경이 증기 노즐이나 급수 노즐 측에 연결되는 부분의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 다수의 동심원 형태로 배열되는 전열관이 각 열마다 동일한 형상의 전열관을 사용함으로써, 제작성을 향상시킬 수 있다.

이로 인하여, 일체형 원자로의 나선형 증기발생기의 생산 비용을 절감할 수 있고, 제작기간도 단축할 수 있다.

또한, 원통형의 형성되는 전열관 어셈블리의 외경보다 헤더가 작게 형성됨으로써 한정적 공간에서 사용할 수 있는 효과가 있다.

이로 인하여, 원전 가동 중 검사가 용이하여 검사기간을 감소시킬 수 있고, 원전 정지로 인한 비용 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조에서 헤더를 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조의 다른 형태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 L형상의 증기발생기 헤더와 전열관 결합 구조의 헤더를 도시한 분해사시도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 L형상의 증기발생기 헤더와 전열관 결합 구조의 헤더를 도시한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 과정을 도시한 도면.

본 발명에 있어 첨부된 도면은 종래 기술과의 차별성 및 명료성, 그리고 기술 파악의 편의를 위해 과장된 표현으로 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로써, 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 기술적 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 한편, 실시예는 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적 사항에 불과하고, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니며, 권리범위는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술적 사상을 토대로 해석되어야 한다.

먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명할 제1실시예에서는 본 발명의 간명한 설명을 위하여 증기발생기의 나선형 전열관 일부와 헤더의 결합 구조를 개략적으로 도시하고 있으나, 원자로의 설계에 따라 전열관과 헤더의 결합 형태는 다양하게 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기에서 헤더를 도시한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기에서 헤더 결합 구조를 도시한 단면도이고, 도 4은 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조의 다른 형태를 도시한 단면도이다.

먼저, 증기발생기는 전열관 어셈블리를 구성하는 다수의 전열관이 나선형태로 권선되어 배치되고, 전열관 어셈블리의 외측으로 노심에서 가열된 원자로 냉각재가 유동하고, 다수의 전열관의 내측으로는 2차 냉각수가 유동된다. 그리고 고온, 고압의 원자로 냉각재의 열로 2차 냉각수를 가열하여 증기를 생산한다.

여기서, 일체형 원자로 증기발생기에 대한 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능한 것으로, 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명과 도면은 생략하기로 한다.

먼저, 도 1를 참조하면, 본 발명의 제1실시에에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기 발생기의 L형상의 헤더(100)는, 수직으로 형성되는 일단(상단 또는 하단)이 다수의 동심원으로 배치되는 다수의 전열관(51)으로 구성되는 전열관 어셈블리(50)의 일단이 하부에 수직으로 끼워져 연결되고, 일측부에 증기 노즐 또는 급수 노즐이 수평으로 연결되도록 구성되어, 전열관 어셈블리(50)를 통해 수직으로 유동되는 유체가 상기 증기 노즐 또는 급수 노즐 쪽으로 흐르도록 수평으로 전환되어 유동되도록 구성되는 구조를 갖는다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 증기 발생기의 L형상의 헤더(100)는 수직으로 배치되는 전열관 어셈블리(50)를 흐르는 유체가 수평 방향으로 설치되는 증기 노즐 또는 급수 노즐 쪽으로 흐르도록 유체의 방향을 수직방향에서 수평방향으로 전환되어 흐르도록 L형상으로 형성되는 구조이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조는 나선형으로 형성되고 원주방향으로 일정간격으로 배치되는 다수의 전열관(51)으로 구성되는 전열관 어셈블리(50)의 일단(상단과 하단)이 수직으로 형성되고, 전열관 어셈블리(50)의 일단(상단 또는 하단)이 각각 헤더(100)에 대하여 수직으로 용접 고정되어 구성된다.

여기서, 전열관 어셈블리의 일단은 수직으로 배치된 전열관 어셈블리의 상단 또는 하단을 칭하는 것으로, 나선형으로 형성되는 전열관의 일단이 수직으로 형성된다. 따라서, 전열관은, 상단이나 하단 중 하나만 수직으로 형성되거나 상단과 하단이 모두 수직으로 형성될 수 있다.

먼저, 전열관(51)은 그 상부에서 하부까지 나사산의 나선과 같이 나선 형상으로 형성되며 그 일단(상단이나 하단)이 수평 상태의 헤더(100)에 수직으로 고정되도록 세워져서 형성된다. 따라서, 전열관 어셈블리(50)는 다수의 전열관(51)이 원주 방향으로 일정각도의 간격으로 배치되어 원통형상으로 형성한다.

헤더(100)는 전열관 어셈블리(50)의 일단에 결합되어 증기 노즐 또는 급수 노즐에 연결되는 것으로, 전열관 어셈블리(50)의 일단이 용접 고정되는 제1관판 부재(110)와, 제1커버 부재(120)와, 노즐 연결부재(130)를 포함하여 구성된다. (도 2참조)

제1관판 부재(110)는 전열관 어셈블리(50)의 일단에 용접 고정되는 것으로, 전열관 어셈블리(50)의 외경보다 작은 직경으로 된 원통 형상으로 형성된다.

제1관판 부재(110)는 다수의 전열관(51)의 일단이 원형 형태로 구성된 상태에서 전열관 어셈블리(50)의 상단이 끼워지는 제1관부(111)가 구성된다.

제1관판 부재(110)의 제1관부(111) 상부에는 평면인 제1판부(112)가 일체로 형성되어 제1관부(111)의 상부를 덮도록 구성된다.

이 제1관판 부재(110)의 제1판부(112)에는 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워져서 용접되는 다수의 끼움홀(112a)이 형성된다.

제1관판 부재(110)의 제1판부(112)의 상면 가장자리에는 다수의 전열관(51)의 일단을 통해 나오는 유체가 흐르는 공간을 형성하기 위하여 후술하는 제1커버 부재(120)가 결합되도록 하는 제1플랜지부(113)가 돌출 형성된다.

이때, 제1플랜지부(113)는 헤더(100)가 증기 노즐이나 급수 노즐로 유체가 유동되는 개구가 형성되도록 제1판부(112)의 상면 가장자리 중 일측부에는 형성되지 않도록 한다.

한편, 제1판부(112)에는 관 형상의 제1관부(111)의 하측에서 끼워진 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워지는 다수의 끼움홀(112a)이 형성된다. 다수의 끼움홀(112a)은 다수의 전열관(51)의 일단이 각각 끼워질 때 다수의 전열관(51) 중 어느 것이나 끼워질 수 있도록 동일한 크기로 형성된다. 물론 다수의 전열관(51)은 모두 동일한 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 제1관부(111)의 중앙을 중심부라 할 때, 이 중심부를 중심으로 직경이 다른 다수의 동심원을 이루게 되는데, 다수의 동심원을 따라 끼움홀(112a)이 형성된다.

다수의 동심원 중에서 하나의 동심원을 형성하는 다수의 끼움홀(112a)에 끼워져 결합되는 다수의 전열관(51)은 동일한 형상으로 형성된다. 즉, 다수의 동심원 중에서 각 동심원을 이루는 끼움홀(112a)에 끼워지는 각 전열관(51)들은 서로 다른 형상으로 형성되고, 하나의 동심원을 이루는 다수의 끼움홀(112a)에 끼워지는 전열관(51)만이 동일한 형상으로 형성된다.

제1커버 부재(120)는 전열관 어셈블리(50)의 일단이 결합되는 반대측의 제1관판 부재(110)에 고정되며, 전열관 어셈블리(50)의 반대측에 유동공간을 갖도록 제1관판 부재(110)에 고정된다.

제1커버 부재(120)는 제1판부(112)의 상부를 덮어서 유동공간을 형성하기 위한 것으로, 일측이 개구되는 돔 형상으로 형성되되 그 하단이 제1판부(112)의 제1플랜지부(113) 상단에 대응되는 형상으로 형성된다.

제1커버 부재(120)의 개구는 제1판부(112)의 제1플랜지부(113)에 형성되는 개구와 동일한 위치에 형성됨으로써, 제1플랜지부(113)의 개구와 함께 증기 노즐이나 급수 노즐로 유체가 유출입되는 출입구를 형성한다.

제1노즐 연결부재(130)는 제1커버 부재(120)와 제1판부(112)의 제1플랜지부(113)에 의해 형성되는 출입구에 결합되어 헤더(100)를 증기 노즐이나 급수 노즐 측에 연결하는 역할을 한다.

이 제1노즐 연결부재(130)는 파이프 형상으로 형성되며, 일단부가 제1커버 부재(120)와 제1판부(112)에 의해 형성되는 출입구와 맞닿아서 결합되고, 타단부가 증기 노즐이나 급수 노즐 측에 연결되도록 구성된다.

제1노즐 연결부재(130)는 제1커버 부재(120)와 제1관판 부재(110)의 출입구에 결합되는 일단부가 증기 노즐이나 급수 노즐 측에 연결되는 타단부보다 큰 직경으로 형성되는 깔때기 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 제1관판 부재(110)의 제1플랜지부(113) 상단과 제1커버 부재(120)의 하단 사이에는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1플랜지부(113) 상단에 제1커버 부재(120)의 하단을 용접 고정하기 위하여 제1플랜지부(113) 상단에서 제1커버 부재(113)의 하단이 밀착된 상태에서 미끄러지지 않도록 하기 위한 맞춤돌기(140)와 맞춤홈부(141)가 형성된다.

또한, 제1노즐 연결부재(130)의 일측단부와 제1플랜지부(113)의 개구와 제1커버 부재(120)의 개구에 의해 형성된 출입구 사이에는 제1노즐 연결부재(130)가 출입구에 용접 고정될 때 출입구에 밀착되는 제1노즐 연결부재(130)가 미끄러지지 않도록 하기 위한 맞춤돌기(140)와 맞춤홈부(141)가 형성된다.

여기서, 상기 맞춤돌기(140)가 플랜지부(113) 상단과 제1노즐 연결부재(130)의 일측단부에 형성되면 맞춤홈부(141)는 제1커버 부재(113)의 하단과 출입구에 형성되고, 맞춤돌기(140)가 제1커버 부재(113)의 하단과 출입구에 형성되면 맞춤홈부(1401는 제1플랜지부(113)의 상단과 제1노즐 연결부재(130)의 일측단부에 형성된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 L형상의 증기발생기 헤더와 전열관 결합 구조의 헤더를 도시한 분해사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조는 나선형으로 형성되고 원주방향으로 일정간격으로 배치되는 다수의 전열관(51)으로 구성되는 전열관 어셈블리(50)의 일단이 수직으로 형성되고, 전열관 어셈블리(50)의 일단이 헤더(100)에 대하여 수직으로 용접 고정되어 구성된다.

헤더(100)는 하부에 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워져서 결합되고, 상부에 공간을 구비하는 제2관판 부재(110-1)와, 제2관판 부재(110-1)의 상부에 결합되어 유체 유동공간을 형성하면서 증기 노즐 또는 급수 노즐이 연결되는 노즐 연결부를 형성하는 제2커버부재(120-1)를 포함하여 구성된다.

제2관판 부재(110-1)는 다수의 전열관(51) 일단이 끼워지도록 원통 형상으로 형성되는 제2관부(111-1)와, 제2관부(111-1)의 상부를 막으면서 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워져 고정되는 다수의 끼움홀(112a)이 형성되는 제2판부(112-1)와, 제2판부(112-1)의 일측에 연장 형성되며 노즐 연결부를 형성하는 제1연장부(114)와, 제2판부(112-1)와 제1연장부(114)의 가장자리 상부에 돌출 형성되어 제2판부(112-1)와 제1연장부(114)의 상부에 유동공간을 형성하고 제1연장부(114)의 끝단이 개구되는 제2플랜지부(113-1)을 포함하여 구성된다.

제2판부(112-1)에도 제1판부(112)와 같이, 관형으로 형성되는 제2관부(112-1)의 하측에 끼워진 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워지는 다수의 끼움홀(112a)이 형성된다. 이는 제1판부(112)에 형성된 끼움홀(112a)과 같은 구조로서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 제1연장부(114)는 제2플랜지부(113-1)의 일부와 함께 파이프를 길이 방향으로 자른 형태로 형성되며 제2판부(112-1)의 일측부에 연장 형성된다.

제2커버부재(120-1)는 제2판부(112-1)의 상부를 덮어서 유체의 유동공간을 형성하기 위한 것으로, 제2판부(112-1)의 가장자리에 형성되는 제2플랜지부(113-1)의 상단에 결합되어 유동공간을 형성하는 돔부(120-1a)와, 돔부(120-1a)의 일측(증기노즐이나 급수노즐 쪽)으로 연장 형성되며 제1연장부(114)와 결합하여 노즐 연결부를 형성하는 제2연장부(120-1b)로 구성된다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 L형상의 증기발생기 헤더와 전열관 결합 구조의 헤더를 도시한 분해사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조는 나선형으로 형성되고 원주방향으로 일정간격으로 배치되는 다수의 전열관(51)으로 구성되는 전열관 어셈블리(50)의 일단(상단이나 하단)이 수직으로 형성되고, 전열관 어셈블리(50)의 일단이 헤더(100)에 대하여 수직으로 용접 고정되어 구성된다.

헤더(110)는 하부에 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워져 결합되고 상부에 유체의 유동공간을 형성하면서 일측부가 증기노즐 또는 급수 노즐에 연결되며 전열관(51)의 일단을 용접 고정하기 위하여 상부가 개구되는 제3관판 부재(110-2)와, 제3관판 부재(110-2)의 개구된 상부를 덮기 위한 제3커버 부재(120-2)를 포함하여 구성된다.

제3관판 부재(110-2)는 다수의 전열관(51) 일단이 끼워지도록 원통 형상의 제3관부(111-2)와, 제3관부(111-2)의 상부를 막고 다수의 전열관(51)의 일단이 끼워져 고정되는 다수의 끼움홀(112a)이 형성되며 원통형으로 형성되며 상부와 일측부가 개구되는 제3판부(112-2)와, 제3판부(112-2)의 개구된 일측부에 파이프 형상으로 연장되어 증기 노즐 또는 급수 노즐에 연결되는 노즐 연결부(115)를 포함하여 구성된다.

제3판부(112-2)의 상부에 형성되는 개구는 원형의 홀로 형성되며 끼움홀(112a)에 끼워진 전열관(51)을 용접으로 고정할 때 작업하기 위하여 형성한다. 또한, 제3관판 부재(110-2)는 제3판부(112-2)의 위쪽에 유동공간을 형성하도록 제3판부(112-2)의 가장자리에서 돔 형상으로 돌출되며 상부에 개구부를 형성하는 제3플랜지부 및 제3판부(112-2)의 일 측과 상기 제3플랜지부의 일 측으로부터 파이프 형상으로 돌출되어 상기 노즐에 연결되는 노즐연결부를 포함할 수 있다.

제3커버 부재(120-2)는 제3판부(112-2)의 상부에 형성된 원형의 개구에 용접 고정된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기에서 헤더의 결합 과정을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 방법에 대하여 설명하기로 한다.

여기서, 전열관(51)에 대하여 헤더(100)를 결합하기 전에, 나선형태로 형성된 다수의 전열관(51)이 구비되어야 하며, 헤더(100)를 구성하는 제1관판 부재(110)와, 제1커버 부재(120)와, 노즐 연결부재(130)가 각각 구비되어야 한다.

우선, 다수의 전열관(51)을 원통 형태로 배열하는 전열관 배열단계를 갖는다.(a)

상기 전열관 배열단계(a)는 다수의 전열관(51)을 원통 형태로 배열하되, 다수의 전열관(51)의 상단이 제1관판 부재(110)의 제1판부(112)에 형성된 다수의 끼움홀(112a)에 끼워져 결합될 수 있도록 배열하게 된다.

이후에, 원통 형태로 배열된 다수의 전열관(51)의 상단에 제1관판 부재(110)를 결합하는 관판 부재 결합단계를 갖는다.(b)

이 관판 부재 결합단계(b)는 다수의 전열관(51)의 상단을 제1관판 부재(110)의 제1판부(112)에 형성된 다수의 끼움홀(112a)에 각각 끼워서 결합한다. 이때, 전열관(51)의 상단이 다수의 끼움홀(112a)에 끼워져서 제1판부(112)의 위쪽으로는 돌출되지 않고, 제1판부(112)의 윗면과 같은 위치에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

이후에, 제1관판 부재(110)의 제1판부(112)의 끼움홀(112a)에 끼워진 다수의 전열관(51)의 상단을 제1판부(112)에 용접으로 고정하는 용접 단계를 갖는다.

용접 단계는 제1판부(112)의 끼움홀(112a)에 각각 끼워진 다수의 전열관(51)의 상단을 제1판부(112)에 완전히 고정하기 위한 것으로, 전열관(51)의 상단 외주와 끼움홀(112a)의 위쪽 가장자리를 용접으로 고정한다.

이후에, 제1관판 부재(110)의 상단에 제1커버 부재(120)를 덮어서 용접 고정하는 커버 부재 고정단계를 갖는다.(c)

상기 커버 부재 고정단계(c)는 제1관판 부재(110)에서 제1판부(112)의 제1플랜지부(113) 상단과 제1커버 부재(120)의 하단을 일치시킨 후에 제1플랜지부(113)의 상단과 제1커버 부재(120)의 하단의 접촉된 부분을 용접으로 고정한다.

이후에, 제1관판 부재(110)와 제1커버 부재(120)가 결합되어 형성되는 출입구에 노즐 연결부재(130)를 밀착시킨 후에 용접 고정하는 노즐 연결부재 고정단계를 갖는다.(d)

상기 노즐 연결부재 고정단계(d)는 깔때기 형상으로 형성된 노즐 연결부재(130)를 상기 출입구에 밀착시킬 때, 직경이 큰 부분의 단부를 상기 출입구에 밀착시켜 임시로 고정한 후에 용접 고정한다.

상기와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 헤더 결합 구조에 의하면, 기존에 사용되는 다수의 전열관이 모두 다르게 형성되는 것에 반하여 동일한 동심원으로 배치되는 전열관을 동일한 형상으로 형성된 것을 사용함으로써, 부품의 제작성을 향상시킬 수 있으며 제작 비용도 절감할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

50: 전열관 어셈블리 51: 전열관
100: 헤더
110: 제1관판 부재
110-1; 제2관판 부재
110-2: 제3관판 부재
111: 제1관부
111-1: 제2관부
111-2: 제3관부
112: 제1판부
112-1: 제2판부
112-2: 제3판부
112a: 끼움홀
113: 제1플랜지부
113-1: 제2플랜지부
114: 제1연장부
115: 노즐 연결부
120: 제1커버 부재
120-1: 제2커버부재
120-1a: 돔부
120-1b: 제2연장부
120-2: 제3커버부재
130: 노즐 연결부재
140: 맞춤돌기
141: 맞춤홈부

Claims (13)

1. 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 나선형 전열관 어셈블리와 증기 노즐 또는 급수 노즐을 연결하는 증기발생기의 L형상 헤더에 있어서,
   상기 헤더는 상기 전열관 어셈블리와 노즐을 연결하도록 형성되고,
   상기 전열관 어셈블리는,
   동일한 중심부를 가지는 다수의 동심원 상에 일방향으로 배치되는 다수의 나선형 전열관을 구비하고,
   상기 다수의 나선형 전열관 중 개별의 나선형 전열관은 동일한 형상으로 형성되고,
   상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일 단이 수직 방향을 향해 연장되어 상기 전열관 어셈블리의 일 단을 형성하고,
   상기 헤더는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단과 수직 방향을 따라 연결되도록 상기 전열관 어셈블리의 상측 또는 하측에 배치되며,
   상기 헤더의 일측에 배치되는 상기 노즐과 수평 방향을 따라 연결되고,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단을 통해 수직 방향으로 흐르는 유체의 유동 방향을 수평방향으로 전환시켜 상기 노즐로 흐르게 하도록 L 형상을 갖고,
   상기 헤더는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단에 결합되는 제1관판 부재;
   상기 제1관판 부재에서 상기 전열관 어셈블리의 일 단이 결합되는 측의 반대측에 고정되며, 상기 제1관판 부재와의 사이에 유체의 유동공간을 형성하도록 상기 제1관판 부재의 가장자리에 연결되는 제1커버 부재; 및
   상기 제1관판 부재와 상기 제1커버 부재에 의해 형성되는 상기 유동공간과 연통되도록 상기 제1관판 부재의 측부와 상기 제1커버 부재의 측부에 결합되며, 상기 노즐에 연결되는 노즐 연결부재를 포함하고,
   상기 제1관판 부재는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단이 수용되도록 형성되고 원통형으로 형성되는 제1관부;
   상기 제1관부의 상부를 막도록 형성되고, 상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일단과 끼워서 결합되도록 형성되는 다수의 끼움홀을 구비하는 제1판부; 및
   상기 제1판부의 위쪽에 상기 유동공간을 형성하도록 상기 제1판부의 가장자리에서 위쪽을 향해 돌출되어 상기 제1커버 부재에 결합되는 제1플랜지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 L형상 헤더.
2. 증기발생기의 L형상 헤더와 전열관의 결합 구조에 있어서,
   전열관 어셈블리와 노즐을 연결하도록 형성되고,
   상기 전열관 어셈블리는,
   상기 전열관 어셈블리는 동일한 중심부를 가지는 다수의 동심원 상에 일방향으로 배치되는 다수의 나선형 전열관을 구비하고,
   상기 다수의 나선형 전열관 중 개별의 나선형 전열관은 동일한 형상으로 형성되고,
   상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일 단이 수직 방향을 향해 연장되어 상기 전열관 어셈블리의 일 단을 형성하고,
   상기 헤더는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단과 수직 방향을 따라 연결되도록 상기 전열관 어셈블리의 상측 또는 하측에 배치되며,
   상기 헤더의 일측에 배치되는 상기 노즐과 수평 방향을 따라 연결되고,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단을 통해 수직 방향으로 흐르는 유체의 유동 방향을 수평방향으로 전환시켜 상기 노즐로 흐르게 하도록 L 형상을 갖고,
   상기 헤더는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단에 결합되는 제1관판 부재;
   상기 제1관판 부재에서 상기 전열관 어셈블리의 일 단이 결합되는 측의 반대측에 고정되며, 상기 제1관판 부재와의 사이에 유체의 유동공간을 형성하도록 상기 제1관판 부재의 가장자리에 연결되는 제1커버 부재; 및
   상기 제1관판 부재와 상기 제1커버 부재에 의해 형성되는 상기 유동공간과 연통되도록 상기 제1관판 부재의 측부와 상기 제1커버 부재의 측부에 결합되며, 상기 노즐에 연결되는 노즐 연결부재를 포함하고,
   상기 제1관판 부재는,
   상기 전열관 어셈블리의 일 단이 수용되도록 형성되고 원통형으로 형성되는 제1관부;
   상기 제1관부의 상부를 막도록 형성되고, 상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일단과 끼워서 결합되도록 형성되는 다수의 끼움홀을 구비하는 제1판부; 및
   상기 제1판부의 위쪽에 상기 유동공간을 형성하도록 상기 제1판부의 가장자리에서 위쪽을 향해 돌출되어 상기 제1커버 부재에 결합되는 제1플랜지부를 포함하는 나선형 전열관을 사용하는 증기발생기의 L형상 헤더와 전열관의 결합 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1관판 부재, 상기 제1커버 부재 및 상기 노즐 연결부재 중 적어도 하나는 일면으로부터 돌출되는 맞춤돌기를 구비하고,
   상기 제1관판 부재, 상기 제1커버 부재 및 상기 노즐 연결부재 중 상기 적어도 하나와 결합되는 상대물은 상기 맞춤돌기를 수용하도록 형성되는 맞춤홈부를 구비하며,
   상기 맞춤돌기는 상기 적어도 하나와 상기 상대물의 상대적인 위치를 고정하도록 상기 맞춤홈부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관 결합 구조.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1커버 부재는,
   제1연장부;
   상기 유동공간을 형성하도록 상기 제1플랜지부의 상단에 고정되는 돔부; 및
   상기 노즐 연결부의 상부를 형성하도록 상기 돔부의 일 측으로부터 돌출되는 제2 연장부를 포함하고,
   상기 제1 연장부와 상기 제2 연장부는 서로 결합되어 상기 유동공간과 연통되는 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1커버 부재는, 상기 제1플랜지부의 상단에 고정되고,
   상기 제1커버 부재의 일 측과 상기 제1플랜지부의 일측은, 상기 유동공간을 상기 노즐 연결부재의 내부 공간으로 연통되게 하는 유체 출입구를 형성하도록 개구되는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
6. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 끼움홀은
   제1관부의 중심을 동일한 중심부로 하는 다수의 동심원 상에 배치되는 다수의 나선형 전열관과 대응되는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,
   상기 노즐 연결부재는,
   제1관판 부재와 제1커버 부재의 결합에 의해 형성되는 유체의 출입구의 둘레에 용접 결합되며,
   상기 노즐 연결부재는,
   상기 제1커버 부재와 상기 제1관판 부재의 출입구에 결합되는 일단부가 증기 노즐이나 급수 노즐 측에 연결되는 타단부보다 큰 직경으로 형성되는 깔때기 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
9. 제2항에 있어서,
   상기 헤더는,
   상기 전열관의 어셈블리의 일 단에 결합되는 제2관판 부재; 및
   상기 제2관판 부재에서 상기 전열관 어셈블리의 일단이 결합되는 측의 반대측에 고정되며, 유체의 유동공간을 형성하도록 상기 제2관판 부재의 가장자리에 연결되는 제2커버 부재를 포함하고,
   상기 제2관판 부재의 일측과 상기 제2커버 부재의 일 측은 상기 노즐에 연결되는 노즐 연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
10. 제9항에 있어서,
    제2관판부재는,
    상기 전열관 어셈블리의 일 단을 수용하도록 형성되는 원통형으로 형성되는 제2관부;
    상기 제2관부의 상부를 막도록 형성되고, 상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일단과 끼워서 결합되도록 형성되는 다수의 끼움홀을 구비하는 제2판부;
    상기 제2판부의 위쪽에 상기 유동공간을 형성하도록 상기 제2판부의 가장자리에서 위쪽을 향해 돌출되어 상기 제2커버 부재에 결합되는 제2플랜지부; 및
    상기 노즐 연결부의 하부를 형성하도록 상기 제2판부의 일 측과 상기 제2플랜지부의 일 측으로부터 돌출되는 제1연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
11. 제10항에 있어서,
    제2커버부재는,
    상기 유동공간을 형성하도록 상기 제2플랜지부의 상단에 고정되는 돔부; 및
    상기 노즐 연결부의 상부를 형성하도록 상기 돔부의 일 측으로부터 돌출되는 제2연장부를 포함하고,
    상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 서로 결합되어 상기 유동공간과 연통되는 내부 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
12. 제2항에 있어서,
    상기 헤더는,
    개구된 상부를 구비하는 제3관판 부재; 및
    상기 제3관판 부재의 개구된 상부를 덮도록 형성되는 제3커버부재를 포함하고,
    상기 제3관판 부재의 하부에는 상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일 단이 끼워져 결합되고,
    상기 제3관판 부재의 하부에는 상기 다수의 나선형 전열관 각각의 일 단이 끼워져 결합되고,
    상기 제3관판 부재의 내부에는 유체의 유동공간이 형성되며,
    상기 제3관판 부재의 일 측은 상기 노즐에 연결되는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제3관판 부재는
    상기 전열관 어셈블리의 일 단을 수용하도록 형성되는 원통으로 형성되는 제3관부;
    상기 제3관부의 상부를 막도록 형성되고, 상기 다수의 전열관 각각의 일 단과 끼워서 결합되도록 형성되는 다수의 끼움홀을 구비하는 제3판부;
    상기 제3판부의 위쪽에 상기 유동공간을 형성하도록 상기 제3판부의 가장자리에서 돔 형상으로 돌출되며, 상부에 개구부를 형성하는 제3플랜지부; 및
    상기 제3판부의 일 측과 상기 제3플랜지부의 일 측으로부터 파이프 형상으로 돌출되어 상기 노즐에 연결되는 노즐연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 전열관을 포함하는 증기발생기의 L형상의 헤더와 전열관의 결합 구조.

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