KR20140043862A

KR20140043862A - 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치

Info

Publication number: KR20140043862A
Application number: KR1020130106755A
Authority: KR
Inventors: 도요하루 히로오카; 히사오 요네야마
Original assignee: 치요다가코겐세츠가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-04-11
Also published as: JP6024357B2; CN103712752B; CN103712752A; JP2014074613A

Abstract

본 발명은, 다양한 치수의 관다발에 대한 기밀 시험을 하나의 시험 장치에 의해 행할 수 있고, 따라서 경제성이 우수하고 보관 장소의 확보나 보수 관리도 용이해지는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치를 제공한다.
이러한 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치는, 일단부측의 개구로부터 관판을 돌출시켜 내부에 열교환기용 관다발(2)을 수납하는 통형상의 본체(30)와, 이 본체의 단부에 상기 본체의 축선 C 방향으로 이동 가능하게 설치된 밀봉 덮개(31)와, 관판(6)의 외주부에 설치되어 밀봉 덮개의 내면(31a)과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재(32)와, 밀봉 덮개(31)와 본체(30)의 외면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제2 밀봉 부재(33)를 구비하고, 밀봉 덮개(31)는, 내면(31a)이, 본체(30)로부터 축선 C 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 축선 C측에 접근하는 경사면을 갖고 있다.

Description

열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치{LEAK TESTING APPARATUS OF TUBE BUNDLE FOR HEAT EXCHANGER}

본 발명은, 복수 개의 전열관(傳熱管)과, 이들 전열관의 단부를 고정하는 관판과의 사이의 기밀성을 검사하기 위한 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치에 관한 것이다.

도 10은, 다관식 열교환기의 일종인 종래의 유동 두형(FLOATING HEAD TYPE)의 열교환기를 나타내는 것으로, 도면 중 부호 1이 원통형의 쉘이다.

이 쉘(1)은, 내부에 열교환기용 관다발(이하, 관다발이라고 함)(2)이 수납되고, 일단부가 덮개(3)에 의해 막혀 있으며, 타단부에 헤더(4)가 설치된 것이다.

이 관다발(2)은, 다수 개의 전열관(도면에서는 그 중의 2개만을 도시함)(5)이 소정의 간격을 두고 병렬적으로 배치된 것으로, 축선 방향으로 간격을 두고 배치된 복수 매의 배플(도시를 생략)에 삽입 관통되어 위치 결정되고, 양단부에 배치된 원판형의 관판(6)에 고정되어 일체화된 것이다. 여기서, 전열관(5)의 양단부는, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각 관판(6)에 뚫려 있는 구멍부(6a) 내에 삽입되어 상기 부분이 확관(擴管)됨으로써, 관판(6)에 기밀하게 고정되어 있다.

그리고, 쉘의 일단부측에 위치하는 관다발(2)의 관판(6) 외면에는, 경판(鏡板)형의 작은 헤더(7)가 접합됨으로써 전열관(5) 내와 연통하는 공간(7a)이 형성되어 있다. 한편, 쉘(1)의 상기 타단부의 플랜지(1a)에는, 관판(6)을 사이에 두고 원통형의 헤더(4)의 한쪽 플랜지(4a)가 기밀하게 부착되어 있다. 이 헤더(4)는, 다른쪽 플랜지(4b)가 막음판(8)에 의해서 밀봉되고, 내부에는, 내부를 직경 방향으로 짝수 분할(도면에서는 2분할의 경우를 나타냄)하는 칸막이판(9)이 설치되어 있다.

그리고, 헤더(4)의 외주부에, 칸막이판(9)에 의해서 분할된 한쪽 공간(9a)에 연통하는 피가열(또는 냉각) 유체의 입구관(10)이 접속되고, 다른쪽 공간(9b)에 연통하는 피가열(또는 냉각) 유체의 출구관(11)이 접속됨으로써, 입구관(10)으로부터 공간(9a)→칸막이판(9) 하측의 전열관(5)→공간(7a)→칸막이판(9) 상측의 전열관(5)→공간(9b)→출구관(11)에 이르는 피가열(또는 냉각) 유체의 유로가 형성되어 있다.

한편, 쉘(1)의 일단부측의 외주에는, 상기 쉘 내에 가열(또는 냉각) 매체의 입구관(12)이 접속되고, 타단부측의 외주에는, 상기 가열(또는 냉각) 매체의 출구관(13)이 접속되어 있다. 이에 따라, 입구관(12)으로부터 쉘(1)에 공급된 가열(또는 냉각) 매체에 의해서, 전열관(5) 내를 흐르는 피가열(또는 냉각) 유체를 가열(또는 냉각)하도록 되어 있다.

또한, 도 11은, U 튜브식(U-TUBE TYPE)이라고 불리는 종래의 다른 다관식 열교환기를 나타내는 것으로, 이 열교환기가 전술한 유동 두형의 열교환기와 상이한 점은, 주로 관다발(14)의 구성에 있다.

즉, 이 관다발(14)에서는, 전열관(15)으로서, 칸막이판(9)의 하측에 위치하는 것과 상측에 위치하는 것이, 각각 쉘(1)의 상기 일단부측에서 원호형으로 연결된 U 튜브가 이용되고 있다. 이에 따라, 쉘(1)의 타단부측에만 전열관(15)의 단부를 기밀하게 고정하는 관판(16)이 설치되어 있다.

일반적으로, 이러한 열교환기에서는, 장기간에 걸친 사용에 의해 전열관(5, 15)에 부식이 생기기 때문에, 일정 기간 사용 후에, 상기 관다발(2, 14)을 새로운 것으로 교환하고 있다. 이때, 쉘(1) 내에서는, 관다발(2, 14)의 관판(6, 16)에 의해, 피가열(또는 냉각) 유체의 유로 공간과 가열(또는 냉각) 매체의 유로 공간이 구획되어 있다. 이 때문에, 새로운 관다발(2, 14)은, 열교환기의 실운전 전에, 새로운 관다발(2, 14)에서의 관판(6, 16)의 구멍부(6a)와 전열관(5, 15) 사이의 기밀성을 시험하는 것이, JIS B8249 혹은 하기 비특허문헌 1에 나타내는 열교환기의 표준 사양에서 요구되고 있다.

도 13은, 하기 비특허문헌 1에서 규정되어 있는 종래의 관다발의 기밀 시험 장치를 나타내는 것으로, 쉘(1)을 모방한 원통형의 본체(20)와, 이 본체(20)의 플랜지(20a)에 부착된 테스트 링(21)을 구비한 것이며, 도면 중 좌측 단부에서는, 본체(20) 내에 수납된 관다발(2, 14)의 관판(6, 16)의 외주면과 테스트 링(21)의 내주면 사이에 글랜드 패킹(22)을 개재하고, 또한 패킹 글랜드(23)를 볼트(24)에 의해 테스트 링(21)측에 체결함으로써 관판(6, 16)의 외주면을 밀봉하며, 도면 중 우측 단부에서는, 본체(20)의 플랜지(20b)에 테스트 링(62)을 이용하여 패킹(개스킷)(63)과 관판(6)을 사이에 끼워 체결함으로써 상기 부분을 밀봉한 후에, 본체(20) 내에 물 혹은 기체를 주입, 가압하여, 육안으로 관판(6, 16)의 구멍부(6a)와 전열관(5, 15) 사이로부터의 누설의 유무를 확인하는 것이다.

비특허문헌 1 : STANDARDS OF THE TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURES ASSOCIATION, EIGHTH EDITION, SECTION4

그런데, 새로운 관다발(2, 14)의 기밀 시험을, 쉘(1)을 모방한 본체(20)를 제작하지 않고서 행하는 경우에는, 기존 설치된 열교환기의 쉘(1)을 이용하여 기밀 시험을 행할 필요가 있지만, 기존 설치된 열교환기는 장치의 정기 수리 공사의 시기에 들어가지 않으면, 사용할 수 없다. 이러한 경우에는, 현지에서 처음으로 새로운 관다발(2, 14)에 압력을 작용시키게 되어, 관판(6, 16)의 구멍부(6a)와 전열관(5, 15) 사이에서 누설이 생긴 경우에는, 보수 작업을 위해 작업원, 날수 등에 있어서 정기 수리 공사에 큰 문제가 생긴다.

따라서, 새로운 관다발(2, 14)은, 그 제작 공장에서 기밀 시험을 해야 하지만, 시험체가 되는 관다발(2, 14)은, 사용되는 열교환기의 사양에 따라서, 관판(6, 16)의 외경 치수나 전열관(5, 15)의 길이 치수 및 개수 등의 제원(諸元)이 달라진다. 이 때문에, 상기 구성으로 이루어지는 종래의 관다발의 기밀 시험 장치에서는, 시험하는 관다발(2, 14)에서의 관판(6, 16)의 외경 치수나 전열관(5, 15)의 길이 치수에 따라서, 그 때마다 쉘(1)을 모방한 원통형의 본체(20) 및 테스트 링(21, 62)을 제작하여 상기 기밀 시험을 행하고 있다.

이 때문에, 여러 종류의 열교환기에 대해, 관다발(2, 14)의 기밀 시험을 행하는 경우에는, 미리 종류에 대응한 다수의 본체(20) 및 테스트 링(21, 62)을 작성하고, 이들 다수의 테스트 링(21)의 보관 장소를 확보할 필요가 있어, 시험 비용이 커져 경제성이 떨어지고, 본체(20) 및 테스트 링(21, 62)의 보수 관리에도 많은 수고를 요한다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 다양한 치수의 관다발에 대한 기밀 시험 혹은 내압(耐壓) 시험을 하나의 시험 장치에 의해 행할 수 있고, 따라서 경제성이 우수하고 보관 장소의 확보나 보수 관리도 용이해지는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치를 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 병렬적으로 배치된 복수 개의 전열관과, 이들 전열관의 단부에 배치된 관판을 구비하고, 상기 관판에 형성된 구멍부에 상기 전열관의 단부가 삽입되어 고정된 열교환기용 관다발의 상기 전열관의 단부와 상기 관판의 구멍부와의 사이의 기밀성을 시험하기 위한 장치로서, 일단부측의 개구로부터 상기 관판을 돌출시켜 내부에 상기 열교환기용 관다발을 수납하고 타단부가 막혀 있는 통형상의 본체와, 이 본체의 상기 일단부에 상기 본체의 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 밀봉 덮개와, 상기 관판의 외주부에 설치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재와, 상기 밀봉 덮개와 상기 본체의 외면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 구비하여 이루어지고, 또한 상기 밀봉 덮개는, 상기 내면이, 상기 본체로부터 상기 축선 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 상기 축선측에 접근하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 청구항 2에 기재된 발명은, 병렬적으로 배치된 복수 개의 전열관과, 이들 전열관의 단부에 배치된 관판을 구비하고, 상기 관판에 형성된 구멍부에 상기 전열관의 단부가 삽입되어 고정된 열교환기용 관다발의 상기 전열관의 단부와 상기 관판의 구멍부와의 사이의 기밀성을 시험하기 위한 장치로서, 양단부의 개구로부터 각각 상기 관판을 돌출시켜 내부에 상기 열교환기용 관다발을 수납하는 통형상의 본체와, 이 본체의 각각의 상기 단부에 상기 본체의 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 밀봉 덮개와, 상기 관판의 외주부에 설치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재와, 상기 밀봉 덮개와 상기 본체의 외면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 구비하여 이루어지고, 또한 각각의 상기 밀봉 덮개는, 상기 내면이, 상기 본체로부터 상기 축선 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 상기 축선측에 접근하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명에 있어서, 상기 본체와 상기 열교환기용 관다발의 사이에는, 상기 열교환기용 관다발의 축선을, 상기 본체의 축선과 일치시키기 위한 축정렬 수단이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1~3 중 어느 한 항에 기재된 발명에 있어서, 상기 제1 밀봉 부재는, 상기 관판의 외주면에 배치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 O 링인 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 1~4 중 어느 한 항에 기재된 발명에 의하면, 본체의 단부에, 밀봉 덮개를 상기 본체의 축선 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 밀봉 덮개의 내면에, 상기 본체로부터 축선 방향으로 이격됨에 따라서 상기 축선측에 접근하는 경사면을 형성하고 있기 때문에, 상기 단부측의 개구로부터 관판을 돌출시켜 본체 내에 수납된 관다발에 대하여, 밀봉 덮개를 축선 방향으로 이동시킴으로써, 용이하게 상기 밀봉 덮개의 내면을 관다발의 관판의 외주부로 향하게 하여, 제1 밀봉 부재에 의해 기밀하게 밀봉할 수 있다.

따라서, 기밀 시험의 대상이 되는 복수의 관다발의 관판의 직경이나 전열관의 길이 치수가 서로 다른 것에 의해, 본체로부터 밀봉 덮개 내로 연장되는 관판의 외주부의 위치가 변한 경우에도, 밀봉 덮개를 축선 방향으로 이동시키는 것만으로, 용이하게 그 내면을 관판의 외주부로 향하게 하여 대응하는 것이 가능해진다. 그 결과, 다양한 치수의 관다발에 대한 기밀 시험이나 내압 시험을 하나의 시험 장치에 의해 행할 수 있고, 따라서 경제성이 우수하고 보관 장소의 확보나 보수 관리도 용이해진다.

또한, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 본체와 관다발 사이에, 관다발의 축선을 상기 본체의 축선과 일치시키기 위한 축정렬 수단을 설치하고 있기 때문에, 사전에 상기 축정렬 수단에 의해 관다발의 축선을 본체의 축선과 일치시켜 둠으로써, 간단히 밀봉 덮개를 축선 방향으로 이동시키는 것만으로, 전체 둘레에 걸쳐서 내면과 관판의 간격을 균일하게 하여, 이들 사이를 제1 밀봉 부재에 의해 용이하고 또한 확실하게 밀봉할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기밀 시험 장치의 일 실시형태를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A부 확대도이다.
도 3은 도 1의 B부 확대도이다.
도 4는 도 1의 축정렬 장치를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4의 측면도이다.
도 6은 기밀 시험을 행하는 관다발을 축정렬 장치 상에 세팅하는 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 축정렬 장치 상에 세팅된 관다발을 본체 내에 수납하는 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 관다발을 본체 내에 위치 결정한 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 도 2에 나타낸 제1 밀봉 부재의 다른 부착 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 10의 (a)는 종래의 다관식 열교환기를 나타내는 종단면도이고, (b)는 (a)의 C 확대도이다.
도 11은 종래의 다른 다관식 열교환기를 나타내는 종단면도이다.
도 12는 도 11의 다관식 열교환기의 기밀 시험을 행하는 경우의 설치예를 나타내는 모식도이다.
도 13은 종래의 기밀 시험 장치를 나타내는 주요부의 종단면도이다.

도 1~도 8은, 본 발명에 따른 관다발의 기밀 시험 장치를, 도 10에 나타낸 유동 두형의 열교환기의 관다발(2)의 기밀 시험을 행하는 것에 적용한 일 실시형태를 나타내는 것으로, 관다발(2)의 구성에 관해서는, 도 10에 나타낸 것과 동일하므로, 이하 동일 부호를 붙이고 그 설명을 간략화한다.

우선, 도 1~도 5에 나타낸 바와 같이, 이 기밀 시험 장치는, 원통형의 본체(30)와, 이 본체(30)의 양단 개구부에 각각 배치된 밀봉 덮개(31)와, 이 밀봉 덮개(31)의 내면(31a)과 관다발(2)의 관판(6)의 외주 사이를 기밀하게 밀봉하는 O 링(제1 밀봉 부재)(32)과, 밀봉 덮개(31)의 내면(31b)과 본체(30)의 외면 사이를 기밀하게 밀봉하는 글랜드 패킹(제2 밀봉 부재)(33)으로 개략 구성된 것이다.

본체(30)는, 내부에 관다발(2)이 수납되는 것으로, 축선 C 방향의 길이 치수가 이 기밀 시험 장치에 의해서 시험되는 관다발(2)의 길이 치수보다 짧게 형성됨으로써, 관판(6)을 양단 개구로부터 외측으로 돌출시킨 상태로 상기 관다발(2)을 수납하도록 설계되어 있다. 그리고, 이 본체(30)의 양단부에, 각각 상기 밀봉 덮개(31)가 상기 축선 C 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다.

이 밀봉 덮개(31)는, 본체(30)의 외주와의 사이에 제2 밀봉 부재(33)를 개재할 수 있는 간격을 형성하여 둘러싸는 원통형의 슬라이드 쉘(34)과, 이 슬라이드 쉘(34)의 선단부에 일체로 형성되어 본체(30)로부터 축선 C 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 직경이 축소되는 원뿔통 형상의 코니컬(35)로 구성된 것으로, 코니컬(35)의 꼭대기부에는, 상기 원뿔통이 절두(切頭)됨으로써, 육안 검사용의 개구부(36)가 형성되어 있다.

이에 따라, 밀봉 덮개(31)에서의 슬라이드 쉘(34)의 내면(31b)은, 본체(30)의 외면을 따르는 원통형으로 형성되어 있다. 또한, 밀봉 덮개(31)에서의 코니컬(35)의 내면(31a)은, 본체(30)로부터 축선 C 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 축선 C 측에 접근하는 경사면에 의해 형성되어 있다. 또한, 코니컬(35)의 내면(31a)의 축선 C에 대한 경사 각도는, 지나치게 작으면 관판(6) 외주에 접촉시키기까지의 이동 거리가 극단적으로 길어지고, 반대로 지나치게 크면 코니컬(35)에 작용하는 하중이 과대해지기 때문에, 45±5°의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 슬라이드 쉘(34)의 외주에 연결 플랜지(37)가 세워져 마련되고, 이 연결 플랜지(37)로부터 소정 간격을 둔 본체(30)의 외주에, 상기 연결 플랜지(37)와 대향하는 연결 플랜지(38)가 세워져 마련되며, 이들 연결 플랜지(37, 38) 사이에는, 슬라이드 쉘(34)의 이동ㆍ고정 조작을 행하기 위한 복수 개의 연결 볼트(39)가 설치되어 있다.

또한, 코니컬(35)은, 축선 C 방향으로 2분할되어 있고, 기단부(35a)에 대하여 선단부(35b)가 플랜지부(35c)에 있어서 착탈 가능하게 마련되어 있다.

그리고, 관판(6)의 외주부에, 밀봉 덮개(31)의 코니컬(35)의 내면(31a)과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 상기 O 링(32)이 설치되어 있다.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 관판(6)의 외주면에는, 단면이 L자형인 패킹 누르개(40)가 볼트(41a) 및 너트(41b)에 의해 부착되고, 이 패킹 누르개(40)의 외면측에 O 링(32)이 배치되어 있다. 또한, 도면 중 부호 42는, 코니컬(35)이 관판(6)에 접촉할 때에 상기 관판(6)을 보호하기 위한 덧판이다.

여기서, 패킹 누르개(40)의 부착 위치는, 밀봉 덮개(31)를 축선 C 방향으로 이동시켜 코니컬(35)이 덧판(42)에 접촉한 상태에서, 패킹 누르개(40) 및 코니컬(35)의 내면(31a)으로부터 O 링(32)에 압축력이 작용함으로써, 이 O 링(32)이 약간 변형하여 위치 결정ㆍ고정되는 위치에 설정되어 있다.

한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 밀봉 덮개(31)의 슬라이드 쉘(34)의 내면(31b)과 본체(30)의 외면 사이에, 상기 글랜드 패킹(33)이 개재되어 있다. 그리고, 슬라이드 쉘(34)의 선단부에는, 슬라이드 쉘(34)의 판면과 평행하게 볼트(43)가 돌출 설치되고, 이 볼트(43)에 L자형의 패킹 누르개(44)가 상대 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 패킹 누르개(44)는, 선단부가 본체(30)의 외면과 슬라이드 쉘(34) 사이에 삽입되어 글랜드 패킹(33)의 일측에 배치되고, 볼트(43)에는, 패킹 누르개(44)의 위치 조정ㆍ고정용의 너트(45)가 나사 결합되어 있다.

또한, 슬라이드 쉘(34)의 본체(30)와의 대향면에는, 글랜드 패킹(33)의 타측에 배치되는 스토퍼(46)가 고정되어 있다. 그리고, 너트(45)를 조여 글랜드 패킹(33)을 패킹 누르개(44)와 스토퍼(46) 사이에 끼움으로써, 밀봉 덮개(31)의 슬라이드 쉘(34)의 내면(31b)과 본체(30)의 외면 사이를 기밀하게 밀봉하도록 되어 있다.

그리고, 이 기밀 시험 장치에서는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 관다발(2)을 본체(30) 내에 반입 및 위치 결정하여 지지하기 위한 지지 장치가 구비되어 있다.

이들 도면에서, 부호 50은, 관다발(2)을 본체(30)의 바닥면 상에 지지하기 위한 슬라이딩 플레이트이다. 이 슬라이딩 플레이트(50)는, 그 외면이 본체(30)의 내면과 동일한 곡률의 원호면이고, 또한 길이 치수가 본체(30)의 축선 C 방향의 길이 치수와 대략 같은 띠판형으로 형성되어 있다.

이 슬라이딩 플레이트(50)의 상면에는, 길이 방향의 4개소에 각각 한 쌍의 관다발 서포트(51)가 세워져 마련되어 있다. 여기서, 각각의 개소에서의 한 쌍의 관다발 서포트(51)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 축선 C를 사이에 둔 좌우의 하측으로부터 관다발(2)을 지지하도록, 슬라이딩 플레이트(50)의 폭방향의 양단부에 배치되어 있다.

또한, 길이 방향으로 인접하는 2개의 관다발 서포트(51) 사이에, 관다발(2)의 축선을 본체(30)의 축선 C와 일치시키기 위한 조정판(축정렬 수단)(52)이 걸쳐져 볼트 결합되어 있다. 그리고, 축선 C를 사이에 두고 대향하는 이들 한 쌍의 조정판(52) 상에, 복수(도면에서는 3장)의 관다발(2)의 배플(18)이 놓여 있다. 참고로, 조정판(52)은, 관다발(2)의 배플(18)을 놓았을 때, 관다발(2)의 축선이 본체(30)의 축선 C와 일치하는 높이 치수가 되도록, 기밀 시험을 행하는 관다발(2)마다 미리 제작된 것이다.

또한, 축선 C 방향의 중앙의 2개소에 마련된 관다발 서포트(51)에는, 각각 관다발 고정 밴드용의 러그(53)가 마련되어 있다. 또한, 본체(30)의 바닥면에는, 슬라이딩 플레이트(50)의 양측에 배치되어 상기 슬라이딩 플레이트(50)의 이동을 안내하고, 둘레 방향으로 위치 흔들림을 방지하기 위한 사이드 스토퍼(54)가 고정되어 있다.

또한, 도면 중 부호 55는, 관다발(2)을 수납한 후에, 본체(30)의 개구부 근방에 수평으로 가설(假設)됨으로써, 관다발(2)을 수평 방향으로 지지하기 위한 서포트 바아이다. 또한, 슬라이딩 플레이트(50)의 길이 방향의 양단부, 즉 본체(30)의 개구부 근방이면서 작업자가 조작 가능한 위치에는, 각각 슬라이딩 플레이트(50)를 잭업 가능한 한 쌍의 잭 볼트(축정렬 수단)(56)가, 축선 C를 통과하는 수직선을 사이에 두고 좌우로 배치되어 있다.

이어서, 도 6~도 8에 기초하여, 기밀 시험 시에 있어서 상기 구성으로 이루어지는 기밀 시험 장치에 대한 관다발(2)의 설치 순서에 관해 설명한다.

우선, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기밀 시험을 행하는 관다발(2)에 덧판(B)을 덧붙여 와이어(W)에 의해 매달고, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배플(18)을 지지 장치의 조정판(52) 상에 놓은 후에, 도 5 및 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 일단부를 한쪽 러그(53)에 연결한 관다발 고정용 밴드(61)를 배플(18)의 외주에 감고, 타단부를 다른쪽 러그(53)에 연결함으로써, 관다발(2)을 지지 장치 상에 고정한다. 이때, 배플(18)의 상부 외주에는, 보호용의 덧판(60)을 개재시키는 것이 바람직하다.

이어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 크레인과 리프트 혹은 윈치 등을 이용하여, 지지 장치 상에 고정된 관다발(2)을 본체(30) 내에 삽입한다. 그리고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 관다발(2)의 관판(6)을 양단부로부터 돌출시킨 상태로 본체(30) 내에 위치 결정한 후에, 관다발(2)의 축선이 본체(30)의 축선 C와 일치하고 있는 것을 다시 확인한다. 이때, 관다발(2)의 축선이 본체(30)의 축선 C와 일치하도록 조정판(52)을 제작해 놓았기 때문에, 큰 중심 어긋남이 생길 우려는 없지만, 약간의 축정렬 조정이 필요한 경우에는, 잭 볼트(56)에 의해 슬라이딩 플레이트(50)를 본체(30)에 대하여 상하 이동시킴으로써 축정렬을 행한다.

이와 병행하여, 관다발(2)의 관판(6)의 외주에, 패킹 누르개(40) 및 O 링(32)을 부착한다. 또한, 본체(30)의 외주에는, 글랜드 패킹(33) 및 패킹 누르개(44)를 부착한다.

다음으로, 본체(30)의 양쪽 단부에 있어서, 밀봉 덮개(31)를 내보낸다. 이때, 슬라이드 쉘(34)의 선단부에 돌출되게 설치한 볼트(43)를, 패킹 누르개(44)에 뚫어 놓은 구멍부 내에 삽입해 간다. 그리고, 코니컬(35)의 내면(31a)이 O 링(32)에 접촉한 위치에서, 본체(30)의 연결 플랜지(38)와 밀봉 덮개(31)의 슬라이드 쉘(34)의 연결 플랜지(37) 사이에 마련된 연결 볼트(39)를 조여, O 링(32)을 어느 정도 변형시켜 고정한다.

이어서, 글랜드 패킹(33)의 패킹 누르개(44)에 삽입한 볼트(43)에 너트(45)를 나사 결합시켜 체결함으로써, 글랜드 패킹(33)에 의해, 본체(30)의 외면과 밀봉 덮개(31)의 슬라이드 쉘(34)의 내면(31b) 사이를 기밀하게 밀봉한다.

이와 같이 하여, 기밀 시험 장치 내에 관다발(2)을 설치한 후에, 본체(30) 내에 가압한 유체(일반적으로, 내압 시험의 경우는 물, 기밀 시험의 경우는 공기)를 주입하고, 개구부(36)를 통해 육안으로 관판(6)의 구멍부(6a)와 전열관(5)의 사이로부터의 누설의 유무를 확인한다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 관다발(2)의 치수 제원에 따라서, 관판(6)의 외주가 밀봉 덮개(31)의 코니컬(35)의 기단부(35a)측의 내면(31a)에 접촉하고 있는 경우에는, 플랜지부(35c)의 볼트를 풀고 선단부(35b)를 떼어냄으로써, 개구부(36)를 넓혀 육안 검사에 의한 시험을 한층 더 용이하게 행하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 상기 구성으로 이루어지는 관다발의 기밀 시험 장치에 의하면, 본체(30)의 양단부에, 각각 밀봉 덮개(31)를 본체(30)의 축선 C 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 밀봉 덮개(31)의 코니컬(35)의 내면(31a)에, 축선에 대한 경사 각도가 45±5°인 경사면을 형성하고 있기 때문에, 각각의 단부의 개구로부터 관판(6)을 돌출시켜 본체(30) 내에 수납된 관다발(2)에 대하여, 밀봉 덮개(31)를 축선 방향으로 이동시킴으로써, 용이하게 코니컬(35)의 내면(31a)을 관다발(2)의 관판(6)에 부착한 O 링(32)에 의해 기밀하게 밀봉할 수 있다.

따라서, 기밀 시험의 대상이 되는 복수의 관다발(2)에서의 관판(6)의 직경이나 전열관(5)의 길이 치수가 서로 다른 것에 의해, 본체(30)로부터 밀봉 덮개(31) 내로 연장되는 관판(6)의 외주부의 위치가 바뀐 경우에도, 밀봉 덮개(31)를 축선 C 방향으로 이동시키는 것만으로, 용이하게 그 내면(31a)을 관판(6)의 외주부로 향하게 하여 대응하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 다양한 치수의 관다발(2)에 대한 기밀 시험을 하나의 시험 장치에 의해서 행할 수 있고, 따라서 경제성이 우수하고 보관 장소의 확보나 보수 관리도 용이해진다.

또한, 관다발(2)을 지지 장치 상에 고정하여, 본체(30) 내에 삽입하고 있기 때문에, 설치 작업이 용이해지고, 상기 지지 장치의 슬라이딩 플레이트(50)와 관다발(2)의 배플(18) 사이에, 미리 관다발(2)의 축선을 본체(30)의 축선 C와 일치시키는 치수로 조정해 놓은 조정판(52)을 개재하고 있기 때문에, 밀봉 덮개(31)를 축선 C 방향으로 이동시키는 것만으로, 전체 둘레에 걸쳐서 내면(31a)과 관판(6)의 간격을 균일하게 하여, O 링(32)에 의해 용이하고 또한 확실하게 밀봉할 수 있다.

또한, 코니컬(35)을 축선 C 방향으로 2분할하여, 기단부(35a)에 대하여 선단부(35b)를 착탈 가능하게 하고 있기 때문에, O 링(32)이 기단부(35a)측의 내면(31a)과 접촉하고 있는 경우에는, 선단부(35b)를 떼어냄으로써, 개구부(36)를 넓게 확보하여, 육안 검사의 편의를 도모할 수 있다. 참고로, 상기 코니컬(35)을 축선 C 방향으로 3분할 이상하면, 관판(6)의 외경 치수에 따라서, 보다 세밀하게 육안 검사용의 개구부(36)의 넓이를 조정하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 조정판(52)에 더하여, 슬라이딩 플레이트(50)에 축정렬용의 잭 볼트(56)를 설치했기 때문에, 보다 정확한 축정렬을 행하는 것이 가능해진다. 더구나, 상기 잭 볼트(56)를, 최대한 O 링(32)의 근방이 되는 본체(30)의 단부에 설치했기 때문에, 이들 잭 볼트(56)에 의해 행한 축정렬을, 정확하게 O 링(32)의 위치에 반영시킬 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명에 따른 기밀 시험 장치를, 도 10에 나타낸 유동 두형의 열교환기의 관다발(2)의 기밀 시험을 행하는 것에 적용한 경우에 관해서만 설명했지만, 본 발명은, 도 11에 나타낸 U 튜브식의 다관식 열교환기의 관다발(14)에 대한 기밀 시험을 행하는 것에도 적용하는 것이 가능하다.

이 경우에는, 전열관(15)이 U 튜브이고, 따라서 관다발(14)의 일단부측에만 관판(16)이 설치되어 있기 때문에, 도 12의 모식도에 나타낸 바와 같이, 본체(30)의 일단부측을 경판(65) 등으로 막고, 관판(16)을 돌출시킨 타단부에만, 상기 구성으로 이루어지는 밀봉 덮개(31)를 마련한 기밀 시험 장치로 함으로써, 마찬가지로 기밀 시험을 행하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 관판(6)의 외주면에 단면이 L자형인 패킹 누르개(40)를 볼트(41a) 및 너트(41b)에 의해 부착하고, 이 패킹 누르개(40)의 외면측에 O 링(32)을 배치한 경우에 관해서만 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 관판(6)의 두께 치수가 작은 경우에는, 상기 관판(6)의 외주면에 입방체형의 철물(66)을 볼트(67)에 의해 고정하고, 이 철물(66)의 외면측에 O 링(32)을 배치할 수도 있다.

또한, 관다발(2)의 형식에 따라서는, 그 관판(6)이 도 10에 나타낸 쉘(1)의 플랜지(1a) 및 헤더(4)의 플랜지(4a)에 삽입 관통된 볼트에 의해, 소위 3장 체결에 의해 고정되는 것이 있다. 이러한 관판(6)에서는, 상기 볼트가 삽입 관통되는 볼트 구멍이 뚫려 있기 때문에, 간단히 관판(6)의 외주와 밀봉 덮개(31)의 코니컬(35) 사이에 O 링(32)을 개재하는 것만으로는, 양자간의 기밀성을 확보할 수 없다.

이러한 경우에는, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 관판(6)의 양쪽 단부면의 외주부에, 개스킷(68)을 사이에 두고 한 쌍의 밀봉 링(69a, 69b)을 배치하고, 상기 밀봉 링(69a, 69b) 및 관판(6)의 볼트 구멍(70)에 삽입 관통한 볼트(71)를 조이며, 밀봉 링(69a)의 외주에, 밀봉 덮개(31)의 코니컬(35)과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 O 링(32)을 배치하면 된다. 즉, 본 발명에 있어서, 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재[O 링(32)]를 관판의 외주부에 설치한다는 것은, 이러한 경우도 포함하는 것이다.

또한, 축정렬 수단에 관해서도, 상기 실시형태에서 나타낸 조정판(52)에 한정되지 않고, 상기 조정판(52) 대신에, 예컨대 잭 볼트 등을 설치함으로써, 마찬가지로 관다발(2)의 축선을 본체(30)의 축선 C와 일치시키는 축정렬을 행할 수 있다.

2, 14 : 열교환기용 관다발 5, 15 : 전열관
6, 16 : 관판 6a : 구멍부
30 : 본체 31 : 밀봉 덮개
32 : O 링(제1 밀봉 부재) 33 : 글랜드 패킹(제2 밀봉 부재)
35 : 코니컬 31a : 내면(경사면)
52 : 조정판(축정렬 수단) C : 축선

Claims

병렬적으로 배치된 복수 개의 전열관과, 이들 전열관의 단부에 배치된 관판을 구비하고, 상기 관판에 형성된 구멍부에 상기 전열관의 단부가 삽입되어 고정된 열교환기용 관다발의 상기 전열관의 단부와 상기 관판의 구멍부와의 사이의 기밀성을 시험하기 위한 장치로서,
일단부측의 개구로부터 상기 관판을 돌출시켜 내부에 상기 열교환기용 관다발을 수납하고 타단부가 막혀 있는 통형상의 본체와, 이 본체의 상기 일단부에 상기 본체의 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 밀봉 덮개와, 상기 관판의 외주부에 설치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재와, 상기 밀봉 덮개와 상기 본체의 외면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 구비하고,
또한 상기 밀봉 덮개는, 상기 내면이, 상기 본체로부터 상기 축선 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 상기 축선측에 접근하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치.
병렬적으로 배치된 복수 개의 전열관과, 이들 전열관의 단부에 배치된 관판을 구비하고, 상기 관판에 형성된 구멍부에 상기 전열관의 단부가 삽입되어 고정된 열교환기용 관다발의 상기 전열관의 단부와 상기 관판의 구멍부와의 사이의 기밀성을 시험하기 위한 장치로서,
양단부의 개구로부터 각각 상기 관판을 돌출시켜 내부에 상기 열교환기용 관다발을 수납하는 통형상의 본체와, 이 본체의 각각의 상기 단부에 상기 본체의 축선 방향으로 이동 가능하게 설치된 밀봉 덮개와, 상기 관판의 외주부에 설치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제1 밀봉 부재와, 상기 밀봉 덮개와 상기 본체의 외면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 제2 밀봉 부재를 구비하고,
각각의 상기 밀봉 덮개는, 상기 내면이, 상기 본체로부터 상기 축선 방향으로 이격되는 방향을 향해 갈수록 점차 상기 축선측에 접근하는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 본체와 상기 열교환기용 관다발의 사이에는, 상기 열교환기용 관다발의 축선을, 상기 본체의 축선과 일치시키기 위한 축정렬 수단이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 밀봉 부재는, 상기 관판의 외주면에 배치되어 상기 밀봉 덮개의 내면과의 사이를 기밀하게 밀봉하는 O 링인 것을 특징으로 하는 열교환기용 관다발의 기밀 시험 장치.