KR20110027699A - 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정기적으로 반복될 수 있는 프로세스로써 따개비류, 홍합 그리고 다른 오염 생물들의 사멸을 위한 통합된 오염방지 시스템을 포함하는 선박과 연안 플랫폼에 설치된 씨 박스 냉각기에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 냉각수로부터 버려지는 열을 사용가능하다면, 냉각 절차를 방해하지 않고 소정 개수의 열 교환기 튜브(20)를 연속적으로 과열함으로써 실제 냉각 모드 뿐만 아니라 정지 상태에서도 미생물 오염에 대해 씨 박스 냉각기(16)를 자동적으로 보호할 수 있는 간단한 장치를 포함하는 씨 박스 냉각기를 제공하는 것이다. 상기 목적은 기계적 장치로써 냉각 프로세스의 동작중 또는 정지중에 튜브 다발의 개개의 원형부에 열수를 공급하는 것과 같은 씨 박스 냉각기(16)의 특정 섹션 안에 순환 방식으로 열 교환기 튜브(20)를 배열함으로써 달성될 수 있다. 상기 열 오염 방지 씨스템(TAS) 장치(13)는 TAS 노즐(1)을 포함하는데, 상기 TAS 노즐(1)은 소정 각의 폭으로 냉각 프로세스로부터 상기 씨 박스 냉각기(16)의 열 교환기 튜브(20)를 분리하여 회전한다. 본 발명의 이점은 상기 냉각기의 형상이 동시에 냉각과 오염방지 기능을 갖도록 개조되었으며, 냉각 프로세스를 방해하지 않고 냉각수로부터 버려지는 열을 사용하여 오염을 방지하는 통합된 TAS 장치를 포함하는 씨 박스 냉각기를 제공함에 있다.

Description

오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기{SEA CHEST COOLER COMPRISING AN INTEGRATED ANTIFOULING SYSTEM}

본 발명은 선박과 연안 플랫폼에 설치된 씨 박스 냉각기로서, 통합된 오염방지 시스템에 의하여 정기적으로 반복될 수 있는 과열로 인하여 따개비류, 홍합 및 다른 오염 생물들을 사멸시킬 수 있는 것 씨 박스 냉각기에 관한 것이다.

선박, 선박의 일부분, 배관 시스템, 및 그 구성요소들의 오염이 증가하는 수질 오염으로 인해 급속도로 증가하고 있다. 국제적으로, 다양한 방법들로 이러한 오염을 줄이고 방지하기 위한 시도가 이루어져 왔다.

DE-PS 19921433 C1에는, 효과적이고 환경친화적인 절차와 바닷물과 임의적 또는 지속적으로 접촉하는 선박, 연안 부두 등을 위한 씨 박스 내부의 배관, 필터, 열교환기, 건구(建具), 펌프, 씨 박스 냉각기의 오염 방지와 보존을 위한 장치의 개발을 목적으로 하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.

상기 절차는 자연 환경과 씨 박스 냉각기로부터 유래 된 대규모의 바닷물이 냉각 회로에서 빠지는 것을 특징으로 하며, 씨 박스 냉각기는 제한된 단기간에 국부적이며 고온회로의 기계적인 전환에 의한 갇힌 바닷물의 정기적으로 반복가능한 재가열을 위해 보호하는 것을 특징으로 한다.

상기 절차를 수행하기 위한 장치는 해수 시스템의 개별적인 씨 박스들과 배관과 그들을 연결하는 채널뿐만 아니라 씨 박스 냉각기, 펌프 그리고 건구와 같은 해수 시스템 내부에 만들어진 구성요소들로 구성되며, 그리고 갇힌 바닷물의 국부적으로 제한된 정기적인 과열이 수행되어, 결과적으로 전체적인 해수 시스템은 오염으로부터 섹션 안에서 보호된다. 또 다른 특징은 서브시스템이 활발한 서브시스템과 소극적인 서브시스템으로 세분화되어 있다는 것이다. 또한, 바다에서 작동하는 동안 활발한 씨 박스의 셔터는 열리고 정지 배관은 닫히며, 소극적인 서브시스템은 닫힌 셔터를 가지고 청소 모드로 들어가는 결과 소극적인 씨 박스 안의 구성요소들은 국부적으로 제한되어, 단기간 그리고 정기적으로 반복가능한 방식으로 과열될 것이다.

선박 구조의 변경을 포함하는 이 발명의 단점은 씨 박스의 배출부 틈을 닫기 위한 덮개의 필수적인 설치와 같은 것이 요구되는 것이다. 밀봉을 하기 위한 어떠한 서비스도 선착장에서만 가능하며 이는 결과적으로 예정되지 않은 선박 작동 방해가 발생할 수 있다.

DE-PS 102005029988 B3에서는 열 교환기의 동작을 방해하지 않고 오염으로부터 내구성 있고 효과적으로 열 전달 매체를 보호하기 위한 목적의 장치를 개시한다.

이 발명의 문제점은 열 교환기에서 해결하는 것인데 그것은 단일 열 교환기 복수로 구성되며 적어도 하나의 단일 열 교환기의 유동은 단일 열 교환기들의 유입부 및 반환 개구부 위에 위치되어 있는 이동식 호퍼에 의해 실제 냉각기 회로로부터 분리되어있다는 것이다. 이러한 유동은 펌프에 의하여 분리된 회로안으로 운반되며, 열원을 통하여 흐르며 그곳에 고온을 가져온다. 그 후, 가열된 유체는 냉각기 회로에서 분리된 단일 열 교환기에 재순환한다. 가열 싸이클의 완료 후에 호퍼들은 또 다른 단일 열 교환기 위에 밀봉되어 위치되며 상기 절차는 모든 단일 열 교환기들을 위해 반복된다.

이 장치의 단점은 냉각기 캡의 다양한 챔버 안의 유입부와 배수부 호퍼에 있는데 그것들은 서로 기계적으로 연결되어야 하기 때문에 유입부 호퍼가 유입부 바로 위에 위치할 수 있게 했으며, 냉각 회로로부터 그것들을 분리하기 위하여 배출구 호퍼가 동일한 단일 열 교환기의 배출구 바로 위에 위치할 수 있게 하여, 분리된 가열 사이클 내부의 오염으로부터 그것들을 보호한다.

두 호퍼를 기계적으로 연결하기 위한 공학적인 노력은 매우 비용이 많이 들고 오류에 민감하다. 또한, DE-PS 102005029988 B3에서 설명된 장치는 가열을 위하여 최대 60 KW까지 추가적인 에너지를 써야하는 하나의 분리된 전기 가열 부재를 이용하기 때문에 그것은 반드시 지속성과 환경보호 관점에서 절대적으로 방지되어야만 한다.

본 발명의 목적은 따개비, 홍합, 해조류 등과 같은 미생물에 의하여 야기되는 오염을 방지하는 씨 박스 냉각기로서, 가능한한 단순한 장치로 실제 냉각 모드 또는 정지 상태에서 소정 수의 튜브 레지스터를 연속 과열시킴으로써 완전 자동 방식으로 보호될 수 있는 씨 박스 냉각기를 제공하는 것이다. 이는 시스템의 분리 없이 실행될 수 있다.

요구되는 가열 에너지는, 예를 들어 주 엔진이나 보조 디젤 엔진의 고온 회로로부터 에너지 효율적인 방법으로 분리할 수 있다.

본 발명에 따른 목적은 청구항들의 특징에 따라 해결될 수 있다.

이하에서 TAS(Thermal Antifouling System)라고 불리는 통합된 열 오염방지 시스템을 포함하는 씨 박스 냉각기는, 새로운 형상의 튜브 다발 때문에, 특별한 섹션을 포함하는 열 교환기 튜브의 거의 원형 또는 사각형 배열이 개발되었는데 이는 냉각 모드 중 또는 냉각 모드가 아닐 때 기계적인 TAS 장치를 통한 열수에 의하여 씨 박스 냉각기의 튜브 다발의 단일 원형부가 채워지도록 한다. 일 실시 형태에서, 이러한 TAS 장치는 소정 각의 폭으로 회전하는 노즐을 포함하며 이는 튜브 플레이트 내부의 열 교환기 튜브의 거의 원형인 배열을 따라가며 그 결과 각각의 섹션 안에 존재하는 오염 유기체는 단일 열 교환기 튜브 또는 튜브 외벽 위의 씨 박스 냉각기의 섹션 및/또는 튜브 다발 바로 부근의 가열된 열수에 정기적으로 노출되어 사멸한다.

또한, 씨 박스 냉각기의 냉각 표면이 바람직하게는 뜨거운 엔진 냉각수의 순환(ME-HAT)으로부터 시스템 안으로 추가적으로 도입된 열을 발산하도록 확대될 수 있다. 그러나, 이는 대부분의 경우 더욱 깨끗한 냉각기로 인해 오염의 감소로써 보상될 수 있다.

본 발명의 장점은 통합된 TAS를 포함하는 씨 박스 냉각기의 오염 방지가 씨 박스 냉각기의 전원을 끌 필요없이 바다에서 동작 중에 가능하다는 것이다. 오랜 기간에 걸쳐 오염 방지는 보조 콘덴서 또는 과잉 콘덴서와 같은 TAS 회로 내부의 분리된 예열기를 통하여 항구 작업 동안 수행될 수 있다. 더욱 긍정적인 효과는 항구 작업 동안 저온회로인 ME-LT가 본 장치를 통해 예열될 수 있으므로 언제든 주 엔진의 작동 컨디션을 유지할 수 있다는 것이다. 따라서, 종래의 예열 장치는 생략될 수 있으며, 이에 따라 현재 에너지 비용과 제반 비용을 절약할 수 있다.

도 1a는 오염 방지를 위한 TAS 장치(13)를 포함하는 씨 박스 냉각기;
도 1b는 원형부(15)를 가지는 튜브 플레이트(15)의 사시도;
도 1c는 튜브 플레이트(14)의 평면도;
도 2는 노즐(1)이 내려간 상태에서 열수의 경로를 도시한 도면;
도 3은 노즐(1)이 내려간 상태에서 TAS 장치(13)를 도시한 측단면도;
도 4는 노즐(1)이 올라간 상태에서 TAS 장치(13)를 도시한 측단면도;
도 5는 TAS 작동중에 TAS 노즐(1)의 이동 모습을 도시한 도면;
도 6은 통합된 TAS를 포함하는 씨 박스 냉각기의 흐름도를 보여준다.

도 1a는 튜브 다발(9), 커버(12) 및 통합된 TAS 장치(13)와 같은 주요 구성요소들을 포함하는 씨 박스 냉각기(16)를 도시하고 있다. 엔진 냉각수는 냉각수 유입부(2)를 통해 커버(12)와 튜브 플레이트(14)에 의해 형성된 씨 박스 냉각기(16)의 챔버로 유입된다.

도 1b 및 도 1c는 U형 튜브의 원형 배열 및 노즐 챔버(21)의 중앙 튜브 플레이트 영역을 포함하는 튜브 플레이트(14)를 도시하며, 상기 중앙 튜브 플레이트 영역 위에는 TAS 노즐(1, 도 1a 참조) 위의 TAS 장치(13, 도 1a 참조)가 오염에 대하여 열 교환기 튜브(20, 도 1a 참조)를 보호하도록 특정한 방식으로 작동한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가열된 물은 스톱 밸브(10)를 가지는 TAS 물 유입부(8)를 통해 흐르며, 회전 부재(6)를 통하여 TAS 노즐(1)로 흐르고 튜브 다발(9)에 속하는 소수의 열 교환기 튜브(20)로 흘러 상기 열 교환기 튜브(20)를 가열시킨다. 상기 회전 부재(6)는 씨 박스 커버(12)의 외부에 대하여 TAS 장치(13)를 밀봉하며, 동시에 TAS 노즐(1)이 회전 이동 및 축방향 이동이 가능하도록 TAS 물을 TAS 노즐(1)로 이송한다.

도 3 및 도 4는 TAS 노즐(1)이 하측에 위치한 것과 상측에 위치한 것을 보여주는 단면도이다. 이 도면들은 회전 부재(6)의 축에 대하여 힘을 제공하고 TAS 노즐(1)의 리프팅을 제공하는 리프팅 유닛(4, 도 2 참조)을 포함하는 본 발명에 따른 통합된 TAS 장치(13)를 도시하는데, 상기 TAS 장치(13)는 TAS 노즐(1)이 다음 위치로 전환할 동안 올려진 상태를 유지하도록 하며, 다음 위치에 도달한 후 TAS 노즐(1)을 내리고, 열 교환기 튜브(20)의 다음 원형부를 가열하기 위하여 튜브 플레이트(14)에 대하여 TAS 노즐(1)에 힘을 가하는 것을 보장한다. 이에 따라, 회전 작동기(5)는 벨트(7)를 통하여 회전 부재(6)에 토크(torque)를 전달한다.

도 5는 열 교환기 튜브(20)의 원형 배열을 도시하고 있다. 상기 TAS 노즐(1)은 튜브 플레이트(14) 안의 열 교환기 튜브(20)의 거의 원형인 배열에 따라 소정 각의 폭으로 회전하며, 따라서 실제 냉각수로부터의 그들을 분리하기 위하여 특별한 구획들을 제공한다. 상기 TAS 노즐(1)은 개별적인 열 교환기 튜브(20)들의 튜브 다발(9)의 원형의 벌크 헤드 섹션에 열수로 압력을 가한다. 6 겹 또는 다중 수로 씨 박스 냉각기(16)들에는, 각 노즐 챔버(21), 또는 적어도 하나 건너 하나의 노즐 챔버(21)에 분리된 TAS 장치(13)가 장착된다. 상기 TAS 노즐(21)은 또한 도 5에 도시된 바와 같이 방사상으로, 직경 전체 또는 원형부 형상으로 실시될 수 있다.

도 6은 엔진 냉각수의 부분적인 줄기를 가열하고 스톱 밸브(10)를 가지는 TAS 물 유입부(8)를 통해 씨 박스 냉각기(16)로 유입하기 위한 엔진 냉각수(ME-LT)의 저온회로 구성요소들의 기본 배열을 도시한 것이다. 물은 온도 조절 밸브(19)에 의하여 75℃ 이상으로 가열된다. 상기 밸브(22 및 23)는 조절 시스템에 의해 온도에 따라 개방된다. 상기 TAS 노즐(1)은 먼저 내려지며, 가열된 TAS 물은 TAS 노즐(1)에 의하여 벌크 헤드 섹션으로 유입되며, 이 섹션을 가열한다. 전체 TAS 주기 경로는, 노즐이 적어도 360°로 전체 순환 동작을 수행하는 한, 소정 각의 폭으로 수행된다.

1: TAS 노즐 2: 냉각수 유입부
3: 냉각수 배출부 4: 리프팅 유닛(lifting unit)
5: 노즐 회전 작동기 6: 회전 부재
7: 벨트 8: 열수
9: 튜브 다발 10: 스톱 밸브
11: 온도 센서 12: 냉각기 커버
13: TAS 장치 14: 튜브 플레이트
15: 원형부(circular segment) 16: 씨 박스 냉각기(sea box cooler)
17: TAS 순환 펌프 18: TAS 열 교환기
19: TAS 온도 조절 밸브 20: 열 교환기 튜브
21: 노즐 챔버(nozzle chamber) 22: TAS 제수 밸브

Claims (14)

1. 정기적으로 반복가능한 과열로 인해 따개비, 홍합 및 다른 오염 유기체를 사멸하기 위한 통합된 오염방지 시스템을 포함하는 씨 박스 냉각기에 있어서,
   상기 씨 박스 냉각기(16)의 튜브 다발(9)의 열 교환기 튜브(20)는 튜브 플레이트에 하나 이상의 원형 또는 사각형 부분 표면을 생성하도록 배열되며,
   기계적인 TAS 장치(13)의 노즐 챔버(21) 내에 TAS 노즐(1)을 장착함으로써, 상기 튜브 다발(9)의 다수의 열 교환기 튜브(20)를 구성하는 단일 원형부(15)가 덮혀, 환경친화적으로 밀봉된 벌크 헤드 열 교환기 튜브(20)가 냉각 모드 중 또는 냉각 모드가 아닐 때 별도로 공급되는 가열된 열수에 의해 해수에 의한 오염에 대하여 보호되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열 교환기 튜브(20)는, 오염에 대항하는 침전물이 형성되도록 열전달을 향상시키고 내성을 증가시키는 구조적 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 TAS 장치(13)는, 회전에 의해 상기 단일 열 교환기 튜브(20)로부터 새로운 원형부(15)를 덮고 가열하는 회전 장치인 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 TAS 장치(13)의 일부분으로서 회전 부재(6)가 냉각기 커버(12) 내부의 물 챔버를 외부에 대하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 TAS 노즐(1)은 상기 물 챔버 내에 회전 부재(6)에 장착되며, 하나 또는 복수의 원형부(15)의 외형을 갖는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   리프팅 유닛(4)를 더 포함하며, 상기 리프팅 유닛(4)은 상기 TAS 장치(13)의 각 회전 전에 상기 TAS 노즐(1)을 리프팅하고, 회전 후에 상기 TAS 노즐(1)을 다시 내리며, 선택적으로 튜브 플레이트(14)에 대하여 상기 TAS 장치(13)에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 튜브 플레이트(14)에 대하여 상기 TAS 장치(13)를 올리고, 내리고, 상기 TAS 장치(13)에 힘을 가하는 것은, 상기 TAS 노즐(1)에 통합된 피스톤에 의해 신축 원리에 따라 유압으로 수행되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 TAS 장치(13)의 TAS 노즐(1)의 회전 속도는 기어 모터에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 TAS 장치(13)의 회전은 물의 흐름에 맞는 수력 터빈으로 실행되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 상기 TAS 장치(13)가 설치되고, 각각 별도의 또는 공통의 구동부(10)에 의해 개별적으로 시간차를 두고 또는 동시에 작동되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TAS 장치(13)는 특정 마찰 저감 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    국부적인 단기 과열이 자동적이며 정기적인 방식으로 수행되고, 통합된 측정 및 개루프 조절 시스템에 의해 자동적으로 통제되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    6 겹 또는 다중 수로 씨 박스 냉각기(16) 내에, 각 노즐 챔버(21) 마다, 또는 적어도 하나 건너 하나의 노즐 챔버(21) 마다 하나의 분리된 TAS 장치(13)가 배치되는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TAS 노즐(1)은 단일 방사상 원형부(15)로 형성되며, 상기 원형부(15)는 전제 지름 또는 다른 원형부 형상을 가로지르는 것을 특징으로 하는 오염 방지 시스템을 구비한 씨 박스 냉각기.

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