KR20040071015A - 보일러용 열교환기의 제조방법 및 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기(2)의 측벽(14)에 커버(24)를 니켈브레이징작업으로 설치하므로써 부식화로 인한 누수를 방지하는 데에 그 목적이 있고, 다른 목적으로는 열교환기(2)에 설치되는 커버(24)로부터 이물질이 탈락되는 것을 방지하여 이물질에 의한 관로의 막힘현상을 해소하는 데에 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 커버(24)의 마루(30)에 용재(36)를 도포하는 단계와, 상기 도포하는 단계 이후로 마루(30)를 열교환기(2)의 측벽(14)에 밀착시키면서 결합하는 단계와, 상기 결합하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계와, 상기 브레이징작업하는 단계 이후로 열교환기(2)의 하우징(18)에 커버(24) 둘레가 고정되게 스폿용접하는 단계와, 상기 스폿용접하는 단계 이후로 커버(24)와 하우징(18) 틈 사이에 용재(26)를 투입하는 단계와, 상기 투입하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계로 된 보일러용 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.

Description

보일러용 열교환기의 제조방법 및 구조{Heat exchange of making method and construction for a boiler}

본 발명은 보일러용 열교환기의 제조방법 및 구조에 관한 것으로서, 특히 열교환기의 측벽에 커버를 니켈브레이징작업으로 설치하므로써 부식화로 인한 누수를 방지하고, 또한 열교환기에 설치되는 커버로 부터 이물질이 탈락되는 것을 방지하여 이물질에 의한 관로의 막힘현상을 해소하기 위한 보일러용 열교환기의 제조방법 및 구조에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 보일러 내부에 설치되어 버너로부터 제공되는 열에 의해 가열되므로서, 통과하는 저온물에 버너의 열을 전달하여 온도가 상승되게 하는 역할을 한다.

상기와 같이 보일러에 설치되어 사용되는 열교환기는 여러개의 부품을 결합하여 하나의 제품으로 완성된 것으로서, 상기 열교환기의 결합부분에는 누수를 방지하기 위한 패킹등이 주로 설치되는데, 이러한 패킹은 장기간 사용될 경우 부식되어 탈락되면서 열교환기 내지는 보일러 내부의 온수통로를 막게 되므로 고장요인으로 작용하게 된다.

따라서 열교환기를 일정기간 사용하게 되면 부품을 주기적으로 교체해야 하므로 번거로움과 비용이 상승하게 된다.

상기와 같은 결점들을 해소하기 위해 최근에는, 패킹의 부식을 줄여 수명을 연장하기 위해 우수한 재질을 개발하거나, 온수통로에 이물질이 쌓이는 원인을 해소하여 보일러의 수명을 보다 연장시키고자 하는 것이 최근의 기술 동향이다.

한편 종래의 기술은 도 7에 도시된 바와 같이 보일러 내부에 설치되는 열교환기(102)가 구성되는데, 상기 열교환기(102)에는 플랜지(104)를 형성한 한 쌍의 측벽(1065)이 소정 거리를 두면서 이격되어 설치되고, 상기 측벽(106) 사이에는 다수개의 튜브(108)가 횡방향으로 배치되면서 양단부가 결합된다.

이때 상기 튜브(108) 끝단부는 통로를 개방하면서 측벽(106)에 브레이징되어 고정 설치된다.

그리고 상기 각각의 플랜지(104)에는 다수개의 보울트(110)가 외측 방향으로 수직 설치된다.

이와 함께 상기 열교환기(102) 양측에 위치한 측벽(106)에는 물이 외부로 유출되는 것을 방지하는 동시에 물의 흐름방향을 전환시키는 커버(112)가 설치되는데, 상기 커버(112) 가장자리는 보울트(110)에 결합되고, 상기 커버(112) 내측에는 튜브(108)를 통과한 물의 흐름 방향을 바꾸어주는 다수개의 체임버(114)가 구획되어져 형성된다.

상기와 같이 구획되어진 체임버(114)상에는 누수를 방지하기 위한 패킹(116)이 설치되면서 측벽(106) 외면에 밀착된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 조립순서에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 상기 커버(112)에 여러개가 구획되어져 형성된 체임버(114)상에 패킹 (116)을 설치하고, 상기 커버(112)의 가장자리를 플랜지(104)에 설치된 보울트(110)에 결합며, 상기 보울트(110)에 너트(117)를 체결한다.

따라서 상기 커버(112)는 결합되는 보울트(110)에 의해 플랜지(104)에 고정되고, 체임버(114)는 튜브(108)의 끝단부와 마주 접하게 되며, 동시에 상기 패킹 (116)은 측벽(106)에 밀착하면서 체임버(114)가 밀폐되게 한다.

상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 보일러가 작동하면서 버너와 물순환펌프가 동시에 작동하게 되는데, 이로 인하여 버너로부터 제공되는 열에 의해 상기 튜브(108)가 가열되면서 열을 통과하는 물에 전달하여 온도가 상승되게 한다.

상기와 같이 가열된 물은 튜브(108)를 따라 이동하면서 체임버(114)에 도달하게 되는데, 이때 상기 체임버(114)상에는 패킹(116)이 설치되어 있어서 일측에 위치한 다른 체임버(114)로 물이 유입되지 않게 차단한다.

따라서 상기 물은 체임버(114)에 도달하면 흐름방향이 전환되어 다른 튜브 (108)를 통해 이동하면서 열교환기(102)의 다른 위치에 있는 커버(112)의 체임버 (114)에 도달하게 된다.

계속하여 상기 물은 재차 흐름 방향이 전한되면서 튜브(108)를 따라 이동하여 열교환기(102) 일측에 위치한 커버(112)의 체임버(114)에 도달하게 되고, 상기 물은 재차 전술한 바와 같은 과정을 거치면서 이동하여 열교환기(102) 외부로 이동하게 된다.

상기와 같이 작용하는 종래의 기술은 열교환기가 장기간 사용될 때 패킹에 부식이 발생하게 되어 탈락되는데, 이로 인해 탈락된 부분을 통하여 누수가 발생하게 되는 문제점이 있다.

다른 문제점으로는 탈락된 패킹이 물과 함께 이동하다가 튜브에 쌓이거나 보일러 내부에 설치된 온수통로에 쌓이면서 통로를 종종 차단하게 되어 보일러의 고장 요인으로 작용하게 된다.

본 발명은 열교환기의 측벽에 커버를 니켈브레이징작업으로 설치하므로써 부식화로 인한 누수를 방지하는 데에 그 목적이 있다.

다른 목적으로는 열교환기에 설치되는 커버로부터 이물질이 탈락되는 것을 방지하여 이물질에 의한 관로의 막힘현상을 해소하는 데에 있다.

도 1 은 본 발명의 실시 예가 보일러에 설치된 상태도.

도 2 는 본 발명의 실시 예를 나타낸 저면 사시도.

도 3 은 본 발명인 열교환기의 분리 사시도.

도 4 는 본 발명인 열교환기의 측 단면도.

도 5 는 본 발명인 열교환기의 평 단면도.

도 6 은 본 발명인 열교환기의 작업 순서도.

도 7 은 종래의 실시 예를 나타낸 열교환기의 분리 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2:열교환기 4:보일러 6:버너

8:배기닥트 10:연도 12:온수관

14:측벽 16:튜브 18:하우징

20:개방부 22:배기커넥터 24:커버

26:체임버 28:플랜지 30:마루

32:입구커넥터 34:출구커넥터 36:용재

본 발명은 커버(24)의 마루(30)에 용재(36)를 도포하는 단계와, 상기 도포하는 단계 이후로 마루(30)를 열교환기(2)의 측벽(14)에 밀착시키면서 결합하는 단계와, 상기 결합하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계와, 상기 브레이징작업하는 단계 이후로 열교환기(2)의 하우징(18)에 커버(24) 둘레가 고정되게 스폿용접하는 단계와, 상기 스폿용접하는 단계 이후로 커버(24)와 하우징(18) 틈 사이에 용재(26)를 투입하는 단계와, 상기 투입하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계로 된다.

또한 한 쌍의 측벽(14)이 소정 거리를 두면서 배치되고, 상기 측벽(14) 사이에 다수개의 튜브(16)가 횡방향으로 배치되면서 양단부가 각각 고정 설치되며, 상기 측벽(14) 외측에는 하우징(18)이 튜브(16)를 내포하면서 절곡되어 설치되고, 상기 측벽(14) 외측면에는 체임버(26)를 형성한 커버(24)가 마루(30)를 밀착시키며 고정 설치되는 것에 있어서, 상기 커버(24) 외측 둘레에는 절곡된 플랜지(28)가 형성되면서 하우징(18) 내측 벽면에 밀착되고, 상기 플랜지(28)는 하우징(18) 내측 벽면에 브레이징되어 고정 설치된다.

본 발명을 보다 상세히 설명하면, 먼저 도 1 에 도시된 바와 같이 열교환기 (2)는 보일러(4) 내부에 설치되는 버너(6) 상부에 배치되고, 상기 열교환기(2) 상부에는 배기닥트(8)가 연결된 연도(10)가 설치되며, 상기 열교환기(2)에는 물이 순환할 수 있게 안내하는 온수관(12)이 연결된다.

상기와 같이 설치되는 열교환기(2)는 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이 평판으로 이루어진 직사각형 모양의 측벽(14)(도4참조) 한 쌍이 일정 거리를 두면서 배치되고, 상기 각각의 측벽(14)에는 물의 흐름을 안내하는 다수개의 튜브(16) 양단부가 각각 관통하면서 결합된다.

상기와 같이 설치되는 튜브(16)는 각각 일정 거리를 두고 횡방향으로 배치되고, 동시에 상기 튜브(16) 양단부는 물이 출,입할 수 있도록 통로가 개방되면서 측벽(14)에 설치되는데, 이때 상기 튜브(16) 양단부는 측벽(14)에 브레이징되어 고정 설치된다.

그리고 상기 측벽(14) 양측과 상부에는 하우징(18)이 튜브(16)를 내포하면서 절곡되어 배치되는 동시에 브레이징되어 고정 설치된다. 따라서 상기 하우징(18)은측벽(14)과 동일하게 사각형 모양으로 형성되고, 상기 하우징(18) 저면부에는 버너(6)(도1참조)의 열이 유입될 수 있도록 안내하는 개방부(20)(도4참조)가 형성된다.

이때 상기 측벽(14)은 하우징(18) 끝단부로 부터 소정 깊이만큼 내측에 설치된다.

이와 함께 상기 하우징(18) 일측에는 배기닥트(8)(도1참조)에 연결되면서 버너(6)의 연소가스가 외부로 배기될 수 있게 안내하는 배기커넥터(22)(도5참조)가 설치된다.

계속하여 상기 측벽(14)(도4참조) 외면에는 온수가 외부로 유출되는 것을 방지하는 커버(24)가 설치되는데, 상기 커버(24)는 튜브(16)를 통과한 온수의 흐름방향을 전환시키는 체임버(26)가 함몰된 모양을 하면서 형성되고, 상기 커버(24) 외측단부에는 배면측 방향으로 절곡된 플랜지(28)가 일체로 연장되어 형성된다.

따라서 상기 커버(24) 전면은 측벽면(14)에 밀착하게 되고, 플랜지(28)는 하우징(18) 내벽면에 밀착하게 된다.

상기와 같이 커버(24)에 형성되는 체임버(26)는 일정한 갯수의 튜브(16)만이 끝단부가 위치할 수 있도록 소정의 폭 만큼 함몰되어 형성되는데, 이때 상기 체임버(26) 일측에는 동일한 폭 내지 길이와 폭을 달리한 체임버(26)가 여러개 형성된다.

이로 인해 상기 커버(24)에는 체임버(26)를 구획시키는 마루(30)가 형성된다.

그리고 상기 열교환기(2) 양측에 각각 설치되는 커버(24)의 체임버(26)에는 온수관(12)(도1참조)에 연결되면서 물의 흐름을 안내하는 입,출구커넥터(32,34) (도4참조)가 각각 설치된다.

이때 상기 입,출구커넥터(32,34)가 설치된 체임버(26)의 폭은 다른 체임버 (26)의 폭에 1/2인 관계로, 다른 체임버(26)에 위치한 튜브(16) 갯수 보다는 1/2이 위치하게 된다.

한편 상기 마루(30)에는 니켈(Ni)로 된 용재(36)가 도포되어 측벽(14)면에 배치되고, 상기 하우징(18)과 플랜지(28) 사이에는 니켈(Ni)로 된 용재(36)가 투입된다.

상기와 같이 투입된 용재(36)는 니켈브레이징(Nicro brazing) 작업에 의해 용융되면서 융착되어, 상기 마루(30)와 플랜지(28)가 하우징(18)과 측벽(14)에 각각 고정되게 한다.

한편 본 발명인 커버(24)의 설치 작업순서를 도 6에서 살펴보면 다음과 같다.

먼저 커버(24)(도4참조)의 마루(30)에 용재(36)를 도포한다.(S1)

상기 S1 이후로 하우징(18)에 커버(24)를 결합한다.(S2)

상기와 같이 커버(24)를 결합하게 되면 용재(36)는 측벽(14) 외면에 밀착하게 되고, 동시에 상기 플랜지(28)는 하우징(18) 내면에 탄력적으로 밀착하게 되는데, 이로 인하여 상기 커버(24)는 고정되는 상태가 된다.

상기 S2 이후로 고온수소로에서 열교환기(2)를 브레이징작업 한다.(S3)

상기 작업으로 인해 용재(36)인 니켈(Ni)이 용융되면서 융착 되는데, 이로 인하여 상기 마루(30)는 측벽(14) 외면에 고정된다.

따라서 상기 체임버(26)는 측벽(14) 외면을 밀폐하게 되어 물이 커버(24) 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.

상기 S3 이후로 커버(24) 가장자리에 스폿용접을 실시한다.(S4)

상기와 같이 스폿용접을 실시하면 플랜지(28)는 하우징(18) 내면에 고정되어 커버(24)의 설치상태가 더욱 안정된다.

상기 S4 이후로 커버(24)의 플랜지(28)와 하우징(18) 틈 사이에 용재(36)를 투입한다.(S5)

상기 S5 이후로 고온수소로에서 열교환기(2)를 브레이징작업 한다.(S6)

따라서 상기 용재(36)인 니켈(Ni)이 용융되면서 융착되어 상기 플랜지(28)를 하우징(18) 내면에 고정시키면서 밀폐시키게 되는데, 이로 인해 상기 커버(24)는 마루(30)와 플랜지(28)에 용재가 융착되므로 밀폐역할을 하여 물이 누수되는 것을 방지하게 된다.

상기 S6 이후로 작업을 종료한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 보일러(4)(도1참조)의 버너(6)가 작동하면 고열과 폐가스가 열교환기 (2)의 저면부에 형성된 개방부(20)(도4참조)를 통해 유입되면서 튜브(16)를 가열하게 되고, 계속하여 상기 열과 폐가스는 튜브(16) 사이를 통과하여 배기커넥터(22)(도5참조)에 연결된 배기닥트(8)(도1참조)를 통해 외부로 배기된다.

상기와 같이 튜브(16)(도4참조)가 가열되면 저온의 물이 가열되여 온수 형태로 된다.

이와 동시에 미 도시된 온수순환펌프가 작동하면 물이 온수관(12)(도1참조)을 따라 이동하면서 열교환기(2)를 통과하게 된다.

상기와 같이 물이 열교환기(2)를 통과하면, 먼저 상기 물은 열교환기(2) 일측에 위치한 입구커넥터(32)(도4참조)를 통해 커버(24)에 형성된 체임버(26)로 유입되고, 상기 물은 튜브(16)를 통하여 열교환기(2) 타측에 위치한 체임버(26)로 유출된다.

이때 타측에 위치한 체임버(26)의 폭은 입구커넥터(32)가 설치된 체임버(26)의 폭 보다는 2배인 관계로, 물이 유입되는 튜브(16) 이외에 유출되는 튜브(16)가 위치하게 된다.

따라서 상기 물은 흐름 방향이 전환되면서 튜브(16)를 따라 열교환기(2) 일측에 위치한 체임버(26)로 이동하고, 이후로 전술한 바와 같이 동일한 과정을 거치면서 출구커넥터(34)를 통하여 온수관(12)(도1참조)을 따라 보일러(4) 외부로 이동하게 된다.

상기와 같이 저온의 물이 튜브(16)(도4참조)를 따라 이동하면서 열교환기(2)를 통과하게 되면, 상기 튜브(16)는 버너(6)(도1참조)에 의해 가열된 상태이므로 물과 열교환을 하게 되는데, 이로 인해 상기 물은 가열되면서 온도가 상승하여 보일러(4) 외부로 이동하게 된다.

본 발명은 니켈 용재로 니켈브레이징작업을 실시하여 열교환기의 측벽에 커버를 설치하므로, 융착부분의 부식화를 일소하게 되어 누수를 방지하게 되는 효과가 있다.

다른 효과로는 열교환기에 설치되는 커버로부터 이물질이 탈락되지 않는 구조이므로, 이물질에 의한 관로의 막힘현상이 해소되어 보일러 고장요인이 감소하게 되는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 커버(24)의 마루(30)에 용재(36)를 도포하는 단계와,

   상기 도포하는 단계 이후로 마루(30)를 열교환기(2)의 측벽(14)에 밀착시키면서 결합하는 단계와,

   상기 결합하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계와,

   상기 브레이징작업하는 단계 이후로 열교환기(2)의 하우징(18)에 커버(24) 둘레가 고정되게 스폿용접하는 단계와,

   상기 스폿용접하는 단계 이후로 커버(24)와 하우징(18) 틈 사이에 용재(26)를 투입하는 단계와,

   상기 투입하는 단계 이후로 열교환기(2)를 고온 수소로에 넣어 브레이징작업하는 단계로 된 보일러용 열교환기의 제조방법.
2. 한 쌍의 측벽(14)이 소정 거리를 두면서 배치되고, 상기 측벽(14) 사이에 다수개의 튜브(16)가 횡방향으로 배치되면서 양단부가 각각 고정 설치되며, 상기 측벽(14) 외측에는 하우징(18)이 튜브(16)를 내포하면서 절곡되어 설치되고, 상기 측벽(14) 외측면에는 체임버(26)를 형성한 커버(24)가 마루(30)를 밀착시키며 고정 설치되는 것에 있어서,

   상기 커버(24) 외측 둘레에는 절곡된 플랜지(28)가 형성되면서 하우징(18) 내측 벽면에 밀착되고, 상기 플랜지(28)는 하우징(18) 내측 벽면에 브레이징되어 고정 설치되는 것을 특징으로 한 보일러용 열교환기의 구조.