KR20110086872A

KR20110086872A - 플레이트, 열교환기 및 열교환기 제조 방법

Info

Publication number: KR20110086872A
Application number: KR1020117014881A
Authority: KR
Inventors: 에릭 반만; 올리비에 노엘-바롱
Original assignee: 알파 라발 비카브; 알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-08-01
Also published as: EP2202476A1; KR20130079642A; WO2010076160A2; CN102265110A; DK2202476T3; EP2202476B1; WO2010076160A3; US9273911B2; JP2012514174A; JP5755567B2; PL2202476T3; US20120000637A1; CN102265110B

Abstract

본 발명은 용접식 열교환기의 내부에서 순환되는 2개의 유체 사이에 격벽을 형성하도록 되어 있고, 복수의 파형부(2)를 포함하는 플레이트(1)에 있어서, 파형부(2)의 전부 또는 일부가 하나 이상의 상측 융기 라인(3)상에 플레이트(1)의 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 높이를 가진 하나 이상의 소정의 접촉 영역(4)를 포함하고, 상기 하나 이상의 소정의 접촉 영역(4)은 열교환기를 제조할 때에 상기 플레이트(1)의 위에 제공되는 다른 플레이트의 파형부의 하측 융기 라인과 접촉하여 변형되는 것을 특징으로 하는 플레이트(1)에 관한 것이다.

Description

플레이트, 열교환기 및 열교환기 제조 방법{PLATE, HEAT EXCHANGER AND METHOD OF MANUFACTURING A HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기 분야에 관한 것으로서, 이 열교환기의 내부에는 하나의 유체가 다른 유체의 열 에너지를 받는 2개의 유체가 순환하고 있다. 이러한 열교환기에서, 유체는 액체 또는 가스류일 수 있다. 이들 유체는, 최적의 열교환 표면을 구비하고 중간 평면의 양측 상의 파형부에 의해 감소된 공간 요건을 갖는 플레이트 사이에서 순환된다.

본 발명은 더 구체적으로는 소정 유형의 플레이트에 관한 것으로서, 그 기하학적 형상에 의해 용접 조립 플레이트를 구비하는 열교환기의 조립이 용이하게 된다. 이러한 종류의 플레이트 용접은 필러 금속에 의해 또는 필러 금속 없이 수행되거나, 또는 다시 납땜을 사용하여 수행될 수 있다.

일반적인 조건에서, 파형부를 구비하는 플레이트가 알려져 있는데, 그 제1 플레이트의 상측 융기(crest) 라인이 그 위에 배치된 제2 플레이트의 하측 융기 라인과 접촉하게 된다. 그러나, 플레이트가 용접 조립을 개시하기 위해 대향 위치에 배치된 레지부(ledge)를 구비하는 경우, 일반적으로 2가지 문제적 상황이 작업자에 의해 주의를 요하게 된다.

사실상, 제1 시나리오에서, 2개의 플레이트는 파형부가 서로 접촉하지 않는 상태로 플레이트의 에지에서 서로 접촉할 수 있다. 이러한 상황에서 파형부는 그 공칭 높이 미만의 높이를 갖는다. 따라서, 플레이트에 압력이 가해지면, 그 에지는 국부적으로 중첩(overlay)될 수 있고, 용접 비드는 에지 중첩 영역에서 직선형이 아니고 평탄하지 않은 것이 당연하다.

또한, 파형부가 그 공칭 높이를 초과하는 높이를 갖는 제2 시나리오에서는, 플레이트의 에지는 더 이상 서로 접촉하지 않으며, 용접이 수행하기 복잡해진다. 따라서, 누설방지 문제가 일어나고, 임의의 누설을 피하기 위해 용접을 다시 시작해야만 한다. 다른 해결방안으로는 열교환기 플레이트를 분해한 후, 에지가 서로 대응하도록 파형부의 높이를 낮추는 방안이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 플레이트가 서로 용이하게 조립되는 것을 보장하도록 용접 플레이트 열교환기의 단순화된 구성을 허용하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 플레이트 사이의 용접에 의한 완벽한 누설방지 결합을 보장하는 것이다.

따라서, 본 발명은 용접식 열교환기 내부에서 순환하는 2개의 유체 사이에 격벽을 형성하도록 되어 있는 플레이트에 관한 것으로, 이러한 플레이트는 복수의 파형부를 포함하고 있다.

본 발명에 따르면, 플레이트는, 파형부의 전부 또는 일부가 하나 이상의 상측 융기 라인에 플레이트 파형부의 공칭 높이를 초과하는 높이를 가진 하나 이상의 소정의 접촉 영역을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 소정의 접촉 영역은 열교환기의 제조 중에 제1 플레이트 위에 마련된 다른 플레이트 파형부의 하측 융기 라인과 접촉하여 변형되도록 되어 있다.

환언하면, 플레이트가 서로에 대해 가압될 때 파형부는 변형되도록 되어 있는 국부적인 범프(bump)를 구비하고 있다. 따라서, 이러한 변형에 의해 파형부의 높이의 편차를 국부적으로 보상하고, 플레이트의 에지를 서로 용접되도록 조정할 수 있다. 사실상, 소정의 접촉 영역을 압박함으로써, 플레이트의 에지를 서로 더 밀착시켜서 이 플레이트들이 용접에 의해 고정되게 할 수 있다.

유리하게도, 상측 융기 라인은 일정한 피치를 가지고 이격되어 있는 소정의 접촉 영역을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 소정의 접촉 영역은 파형부의 융기 라인을 따라서 표면에 균일하게 분포되어 있다.

특정 실시형태에 따르면, 2개의 소정의 접촉 영역을 분리시키는 피치는 2개의 파형부를 분리시키는 피치와 동일할 수 있다.

이러한 상황에서, 소정의 접촉 영역은 상측 플레이트의 각각의 연속적인 파형부와 대응하도록 분포된다.

실제로, 소정의 접촉 영역은 하나 이상의 연속적인 스트립에 분포되어 있을 수 있다. 이러한 스트립은 일반적으로 폭이 좁은데, 이 좁은 폭은 플레이트의 표면 상에서 일정하게 유지된다. 또한, 소정의 접촉 영역은 이 스트립에 규정된 라인 세그먼트를 따라 분포될 수 있다.

유리한 실시형태에 따르면, 플레이트는 플레이트 외주부 상에 마련된 제1 스트립을 포함할 수 있다. 사실상, 이러한 구성은 서로 용접되는 플레이트의 에지를 분리시키는 거리의 조정을 가능하게 하는 데에 유리하다.

또한, 플레이트는 열교환기의 주 열교환 영역에 마련되어 있는 제2 스트립을 포함할 수 있다. 이러한 상황에서, 플레이트들 사이의 진동은 이 플레이트가 피로를 통해 받게 되는 마모와 관련된 파손 위험의 결과적인 감소에 의해 제한된다.

유리하게도, 소정의 접촉 영역은 열교환기의 주 열교환 영역에 배치된 파형부 상에 제공될 수 있다. 이러한 영역은 일반적으로 플레이트의 종방향에 대해 45° 경사진 파형부를 포함하고 있다. 이러한 구성은 2개의 플레이트 사이의 큰 접촉면을 촉진시킨다.

특정 일 실시형태에 따르면, 소정의 접촉 영역은 5mm 내지 20mm 사이의 길이를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 제조 중의 기하학적 편차에 관계없이, 상측 플레이트 상의 파형부에 대향하는 접촉 영역의 위치설정이 보장된다.

실제로, 소정의 접촉 영역은 0.05mm 내지 1mm 사이, 바람직하게는 0.10mm 내지 0.50mm 사이, 더 바람직하게는 0.15mm 내지 0.25mm 사이의 높이를 포함할 수 있다. 이러한 높이에 의해 용접을 위한 플레이트 에지 사이의 유극을 취할 수 있고, 플레이트의 에지를 서로 대향하도록 배치할 수 있다. 또한, 이러한 높이는 열교환기를 형성하는 플레이트의 치수의 함수일 수 있고, 이 소정의 접촉 영역이 변형될 수 있게 하는 압력은 선택된 높이와 접촉점의 개수의 함수로서 되어 있을 수 있다.

또한 본 발명은 용접식 열교환기에 관한 것으로서, 전술한 바와 같은 하나 이상의 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 용접 플레이트 열교환기를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 이 제조 방법은 제1 플레이트 위에 제공된 제2 플레이트의 파형부의 하측 융기 라인과 접촉할 때, 제1 플레이트의 하나 이상의 파형부의 상측 융기 라인 상에 마련된 소정의 접촉 영역을 변형시키는 단계로서, 상기 소정의 접촉 영역은 변형 이전에 제1 플레이트의 파형부의 공칭 높이를 초과하는 높이를 가진, 소정의 접촉 영역을 변형시키는 단계와, 제1 플레이트와 제2 플레이트의 에지를 서로 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

환언하면, 이러한 방법은 에지를 서로 대향시키도록 소정의 접촉 영역을 변형시키기는 방식으로 플레이트에 압력을 가하는 단계를 포함하고 있다.

이러한 방식으로, 상측 융기부 상에서 파형부가 하나 이상의 변형가능한 영역을 포함하고, 이 변형가능한 영역의 높이는 플레이트의 파형부의 공칭 높이를 초과하는 플레이트가 사용된다. 이것을 실행함에 있어서, 플레이트 에지의 위치설정을 정확하게 조정한 후, 에지를 용접함으로써 용접 공정을 개시한다.

본 발명을 실시하기 위한 방법과 이 방법으로부터 얻어지는 이점은 도면에 의해 비제한적으로 지지되고 정보로서 제시되어 있는 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 플레이트 적층체에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3개의 적층된 플레이트에 대한 횡단면도이다.
도 3 및 도 4는 플레이트의 2가지 변형예에 따른 상면도이다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 용접식 열교환기 내부의 2개의 유체 사이에서 격벽을 형성하는 플레이트에 관한 것이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이러한 플레이트(1)는 복수의 파형부(2)를 구비하고 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 파형부(2) 중 하나 이상이 상측 융기 라인(3) 상에 소정의 접촉 영역(4)을 구비하며, 이 접촉 영역의 높이는 파형부(2)의 공칭 높이를 초과한다. 열교환기를 제조하는 경우, 이 소정의 접촉 영역(4)의 전부 또는 일부는 서로 대향하는 플레이트 에지들이 정렬되는 방식으로 압박된다.

도시되어 있는 바와 같이, 이 소정의 접촉 영역(4)은 플레이트 파형부의 피치와 실질적으로 동일한 피치를 가진 상태로 균일하게 이격되어 있을 수 있다.

또한, 이 소정의 접촉 영역의 높이는 플레이트 파형부의 공칭 높이에 대해 0.05mm 내지 1mm 사이에 있다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 소정의 접촉 영역(4)은 제1 플레이트(1) 위에 배치된 제2 플레이트(11)의 파형부(12)의 하측 융기 라인(13)과 맞물린다. 마찬가지로, 제2 플레이트(11)는 상측 플레이트와 맞물리는 소정의 접촉 영역(14)을 구비하고 있다.

또한, 제1 플레이트(1)의 소정의 접촉 영역(4)들과 제2 플레이트(11)의 파형부(12)의 하측 융기 라인(13)과의 맞물림을 보장하기 위해, 소정의 접촉 영역(4)의 폭이 파형부(12)를 분리시키는 피치보다 2배 작은 것이 유리하다.

예로서, 소정의 접촉 영역은 상측 파형부가 이 접촉 영역에서 완전히 지지되는 것을 보장하도록 5mm 내지 20mm 사이의 폭을 가질 수 있다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 플레이트(1)는 플레이트(1)의 외주부에 인접하게 연장되는 스트립(6)에 분포되어 있는 소정의 접촉 영역(4)을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 용접에 의해 조립되는 플레이트에 감소된 압력을 가함으로써, 서로 용접되는 플레이트 에지 사이의 간격을 조정할 수 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 플레이트(1)는 플레이트(1)의 중앙과 외주부 양자 모두에서 연장되는 2개의 스트립(6, 16)을 따라 분포된 소정의 접촉 영역(4)을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 스트립(6)은 용접에 의해 조립되는 플레이트에 감소된 압력을 가함으로써, 서로 용접되는 플레이트 에지(7) 사이의 간격의 조정을 가능하게 하는 한편, 제2 스트립(16)은 플레이트에서의 진동의 감소를 가능하게 하여, 열교환기의 피로 저항성을 증진시킬 수 있다.

또한, 열교환기의 중앙 영역은 열교환기의 주 열교환 영역(5)에 대응할 수 있다. 이 주 열교환 영역에서, 파형부는 특히 2개의 플레이트 사이에서 순환되는 플럭스의 주 방향을 따라서 45°경사져 있을 수 있다.

플레이트와, 열교환기와, 그리고 이 열교환기를 제조하는 방법이 많은 이점 특히, 플레이트 에지를 서로 용접하는 것을 더 용이하게 하고, 어떠한 특수 장비도 필요하지 않으며, 에지의 거리의 조정이 항상 가능하거나 간단하지는 않은 기존의 해결방안에 비해 어떠한 추가의 비용도 발생시키지 않는다는 이점을 갖는다는 것이 전술한 바로부터 명백할 것이다.

Claims

용접식 열교환기의 내부에서 순환되는 2개의 유체 사이에 격벽을 형성하도록 되어 있고, 복수의 파형부(2)를 포함하는 플레이트(1)에 있어서,
파형부(2)의 전부 또는 일부는 하나 이상의 상측 융기 라인(3)상에 플레이트(1)의 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 높이를 가진 하나 이상의 소정의 접촉 영역(4, 14)을 포함하고, 상기 하나 이상의 소정의 접촉 영역(4, 14)은 열교환기를 제조할 때에 상기 플레이트(1)의 위에 제공되는 다른 플레이트(11)의 파형부(12)의 하측 융기 라인(13)과 접촉하고 변형되는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
상측 융기 라인(3)은 일정한 피치로 이격되어 있는 소정의 접촉 영역(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제2항에 있어서,
2개의 소정의 접촉 영역(4)을 분리시키는 피치는 2개의 파형부(12)를 분리시키는 피치와 동일한 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
소정의 접촉 영역(4)은 하나 이상의 연속적인 스트립(6, 16)에 분포되는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제4항에 있어서,
플레이트(1)의 외주부 상에 마련된 제1 스트립(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제5항에 있어서,
열교환기의 주 열교환 영역(5)에 마련된 제2 스트립(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
소정의 접촉 영역(4)은 5mm 내지 20mm 사이의 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
소정의 접촉 영역(4)은 0.05mm 내지 1mm 만큼 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
소정의 접촉 영역(4)은 0.1mm 내지 0.5mm 만큼 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항에 있어서,
소정의 접촉 영역(4)은 0.15mm 내지 0.25mm 만큼 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 것을 특징으로 하는
플레이트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 플레이트(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는
용접식 열교환기.
용접 플레이트 열교환기를 제조하는 방법에 있어서,
제1 플레이트(1) 위에 제공된 제2 플레이트(11)의 파형부(12)의 하측 융기 라인(13)과 접촉할 때, 제1 플레이트(1)의 하나 이상의 파형부(2)의 상측 융기 라인(3) 상에 마련된 소정의 접촉 영역(4)을 변형시키는 단계로서, 상기 소정의 접촉 영역(4)은 변형 이전에 제1 플레이트(1)의 파형부(2)의 공칭 높이를 초과하는 높이를 가진, 소정의 접촉 영역(4)을 변형시키는 단계와,
제1 플레이트(1)와 제2 플레이트(11)의 에지를 서로 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
용접 플레이트 열교환기 제조 방법.