KR20150144723A - 유동 디플렉터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기, 특히 배기가스재순환(egr; exhaust gas recirculation) 시스템의 열교환기에서 냉각유체를 편향시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 유체의 냉각이 보다 잘 이루어지며 상기 열교환기의 튜브 다발을 통한 흐름이 잘 이루어진다.

Description

유동 디플렉터 {FLOW DEFLECTOR}

본 발명은 열교환기, 특히 배기가스재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 열교환기에서 냉각유체를 편향시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 유체의 냉각이 보다 잘 이루어지며 상기 열교환기의 튜브 다발을 통한 흐름이 잘 이루어진다.

열교환기들은, 쉘에 수용된 튜브들의 다발들을 포함하고, 제1유체, 즉 냉각 유체의 유동채널이 상기 튜브들과 상기 쉘 사이에 존재하는 공간에서 생성된다. 대류에 의해 열이 제거되고 튜브들의 외부를 통하여 흐르는 상기 제1유체에 의해 냉각되는 제2유체는, 상기 다발을 형성하는 튜브들의 내부에서 순환한다.

두가지 타입들의 공간들은, 이러한 열교환기 형태, 즉, 튜브들의 다발의 튜브들 사이와, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘 사이의 공간 사이에 존재하는 공간에서 구별된다.

상기 열교환기가 매우 콤팩트한 튜브들의 다발을 가질 때, 쉘과 튜브들 사이에 존재하는 공간과 상기 튜브들 그 자체 사이에 존재하는 공간에 대한 비율은, 적은 저항이 있기 때문에 상기 쉘과 상기 튜브들 사이에 위치한 상기 제1공간을 통하여 흐르는 경향이 있는 제1냉각유체유동에 관련이 있으며, 그리하여 냉각 효율성이 감소된다.

냉각이 존재하지 않는 경우, 다른 주변영역들에 비하여 비냉각영역에서 과열되어 그로 인하여 더 높은 열 피로파괴의 위험을 초래한다.

이러한 열 피로파괴의 위험을 감소시키기 위하여, 부유 코어들을 포함하는 열교환기들이 있는데, 상기 튜브들의 다발이 그 끝단들의 적어도 하나에 상기 코어와 상기 쉘 사이의 열팽창 편차를 보상하는데 필요한 종방향 변위를 허용하는 요소를 포함하여, 그 결과로 상기 팽창들이 응력을 발생하지 않는다.

열교환기의 냉각 효율을 증가시키기 위하여, 플레이트들을 상기 쉘에 용접시키고, 상기 플레이트들은, 상기 쉘과 튜브들의 다발 사이에 위치한 공간을 통과하는 제1냉각유체유동을 제한하고, 제1유체유동이 상기 튜브들 사이에 위치한 공간을 통과하도록 집중시킨다. 그러나, 이러한 용접된 플레이트들은, 상기 열교환기에 부유 코어의 장착을 어렵게 하고, 진동이 존재할 경우에 상기 코어와의 기계적 간섭들이 생성되기 때문에 공간을 완전히 제한할 수 없고, 이로 인해 구조적 손상을 일으킨다.

본 발명은 유동 편향 시스템에 의하여 선행 문제들에 대한 해법을 제시한다.

본 발명의 제1측면은, 제1냉각유체가 순환하는 내부챔버를 가지고, 냉각될 제2유체가 통과하여 순환하는 적어도 하나의 튜브들의 다발을 수용하는 쉘, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내부챔버의 벽 사이에 상기 튜브들의 다발의 길이의 적어도 하나의 영역에 경계갭이 있는 타입의 열교환기에 장착되기에 적합한 유동 디플렉터를 제공한다. 본 발명의 제1측면에 따른 상기 디플렉터는:

- 상기 튜브들의 다발의 길이의 적어도 일 영역을 둘러싸기에 적합한 관상체와,

- 상기 관상체의 일단에 배치된 제1확장영역을 포함하며, 상기 관상체는 상기 제1확장영역에 의하여 종방향으로 확장되며:

o 제1확장영역은, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내부챔버의 벽 사이의 상기 경계갭을 줄이기 위하여 상기 관상체에 의해 커버된 경계보다 더 큰 경계를 커버하며,

o 상기 제1확장영역과 상기 관상체 사이에서, 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이의 공간으로의 유동 통과를 제한하기 위하여 제1냉각유체유동 통과제한이 구축되는 전이가 있다.

만일 상기 열교환기가 부유 코어를 가지면, 상기 튜브들의 다발의 튜브들과 상기 쉘의 내벽 사이 또는 상기 내부챔버에 상기를 탑재하기 위한 공간이 제공되어야 한다.

본 발명에서, 상기 튜브들의 다발의 튜브들과 상기 쉘의 내벽 사이에 존재하는 공간은, 경계갭으로서 정의되고, 반면에 상기 튜브들의 다발의 실제 튜브들 사이에서 정의되는 공간은, 내부공간으로서 일컬어 진다.

만일 상기 열교환기가 매우 컴팩트한 튜브들의 다발을 가지면, 상기 경계갭과 상기 내부공간 사이의 비율은 높다. 이러한 조건들에서, 제1유체, 즉, 냉각유체는, 저항을 적게 제공하는 공간들, 다시 말하면, 통로의 단면이 더 큰 공간들을 통하여 순환하는 경향이 있다. 매우 컴팩트한 튜브들의 다발의 경우에, 상기 제1유체는 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내벽 사이, 또는 경계갭에서 정의된 채널을 통과하여 흐르고, 그 결과로 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이, 즉 상기 내부공간에 위치한 공간을 통하여 흐르는 것으로 의도된 상기 제1유체의 유속은, 감소되어, 대류에 의해 열이 제거된다.

상기 유동 디플렉터가 적합한 상기 열교환기의 경우에, 상기 열교환기는 상기 튜브들의 길이의 적어도 일 영역에서 상기 쉘의 내벽과 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이의 경계갭을 갖는다.

상기 경계갭은, 부유 코어의 장착을 허용한다. 그러나, 이러한 경계갭은, 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이, 또는 내부공간의 유동채널과는 달리, 상기 제1유체를 위한 튜브들의 다발 주위에 유동채널을 생성하고, 이를 통하여 상기 제1유체가 순환하도록 한다.

본 발명의 상기 유동 디플렉터는, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내벽 사이에 위치한 상기 경계갭을 통과하여 구축된 제1채널을 통과하는 제1냉각유체 유속을 최소화할 수 있게 한다.

본 발명의 제1측면에 따른 상기 디플렉터는, 상기 경계갭에 위치한 상기 유동채널을 통과하는 제1유체 통과를 제한하기에 적합하여, 그 결과로 상기 유동이 상기 내부공간에 의해 형성된 채널을 향하도록 방향이 전환된다. 그래서, 상기 내부공간에 의해 형성된 채널을 통과하는 유속의 증가는, 또한 속도의 증가를 가져오고, 정체영역을, 그로 인하여 가능한 핫스팟들의 발생을 감소시킨다.

본 발명에 따른 유동 디플렉터는, 다발의 튜브들의 다수개의 튜브들, 보다 바람직하게는 모든 상기 튜브들의 다발을 둘러싸도록 위치한 관상체를 포함한다. 이러한 관상체는 둘러싸여진 튜브들의 다발의 튜브들의 적어도 일 종방향 단면에서 연장된다.

상기 관상체는, 경계 유동 장벽을 한정하며, 그 단면이 그 연장 길이에 따라서 변할 수 있어, 그 결과로 일단 내부공간으로 유도되면, 일 예로, 부분들이 서로 결합된 영역들에서 발생될 수 있는 최소의 누출들을 제외하고 상기 유체가 더 이상 경계갭으로 접근할 수 없다.

보다 바람직한 예에서, 본 발명의 상기 유동 디플렉터는 상기 관상체의 끝단들 중의 하나에 위치한 제1확장영역을 더 포함한다.

상기 제1확장영역은, 상기 관상체에 의하여 정의된 가장 큰 경계보다 더 큰 경계를 정의한다.

그러므로, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내벽 사이에서 정의된 상기 경계갭은, 상기 관상체에 의해 커버된 길이를 따르는 영역에서보다 제1확장영역이 위치한 영역에서 더 작다.

보다 바람직한 예에서, 상기 제1확장영역은, 상기 경계갭을 통한 유체통과를 방지하기 위하여 상기 쉘의 내벽에 맞대어 위치한다. 상기 제1확장영역과 상기 관상체 사이의 전이는, 제1냉각유체유동 통과 제한을 구축하여, 그 결과로 상기 제1냉각유체가 상기 내부공간을 통과하여 순환하는 것을 강제한다. 그러므로 상기 제1확장영역은, 더 큰 경계를 갖는 영역에 의해 모아지며 상기 내부공간으로 유입되도록 강제된 제1냉각유체를 위한 유입구로서 작용한다.

유익하게는, 본 발명의 제1측면에서 정의된 상기 유동 디플렉터는, 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이에서 정의된 공간에서의 제1냉각유체를 집중시키며, 즉 상기 디플렉터가 상기 튜브들의 다발을 향하도록 유도된 제1냉각유체유동을 증가시켜, 그 결과로 상기 튜브들에서의 냉각효율이 증가된다.

이는 상기 유동 디플렉터가 상기 튜브들의 외부표면에 접촉하기 위한 상기 제1냉각유체의 양의 비율을 개선하고 대류에 의하여 열을 제거하기 때문에, 상기 열교환기가 적은 양의 냉각수를 필요하도록 한다는 것을 뜻한다. 본 발명의 제1측면에 따른 상기 디플렉터를 포함하며, 더 낮은 제1유체유속들을 이용할 수 있게 하여 열교환기의 효율을 유지한다. 기술 분야에서, 상기 경계갭을 통하여 순환하는 상기 유동의 일부는 상기 내부공간을 통과하여 순환하는 유동을 감소시키고, 배출된 열의 감소를 보상하기 위하여 전체 냉각유체 유속을 증가시키는 것이 필요하다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 디플렉터를 사용하지 않는 열교환기와 비교하여 제1유체 유속을 줄이는 것이 가능하다는 것이 나타나 있다.

부가적인 이점으로서, 본 발명의 디플렉터는, 상기 관상체의 튜브들의 다발의 튜브들에서의 부유의 위치로 인한 그리고 상기 쉘에 결합되지 않았다는 사실로 인하여 장착의 방해없이 부유 코어를 가진 열교환기에서 사용될 수 있다. 이는 상기 쉘과 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이에서의 편차이동을 제한하지 않아서, 모든 타입의 코어의 장착 또는 작동을 방해하지 않고, 부유 코어(floating core) 또는 고정 코어(rigid core)가 된다는 것을 의미한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 상기 제1확장영역이 위치한 끝단의 반대쪽의 관상체의 끝단에 위치한 제2확장영역을 포함하는 관상체를 갖는다.

상기 디플렉터에서 제2확장영역의 존재는, 유익하게도, 상기 제1냉각유체의 지향 출구를 허용한다. 이러한 제2확장영역은, 상기 제1유체유동의 출구를 허용하고, 재순환영역들을 생성하는 역류를 방지하고, 상기 쉘의 내부와 상기 튜브들의 다발을 둘러싸는 상기 관상체 사이에 존재하는 상기 경계갭의 접근을 방지하는 깔때기로서 작동한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 상기 쉘의 내부챔버의 벽에 대하여 지지되는 것을 보장하기 위하여 탄성변형되는 적어도 하나의 확장영역을 제공한다.

적어도 하나의 확장영역들에서의 이러한 특징은, 상기 쉘의 내부챔버에 상기 유동 디플렉터를 지지할 수 있게 한다. 이는 유익하게도 상기 튜브들의 다발에 의해 생기는 진동들을 감소시키거나, 또는 자연 진동 주파수를 증가시키는 진동 모드들에서 적어도 마디(노드)를 발생시켜, 그리하여 코어 진동들의 진폭이 감소하기 때문에 피로파괴 가능성을 감소시킨다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 웨지를 방지하지 위하여 상기 쉘의 내부챔버의 벽에 접촉하는데 적합한 상기 확장영역들의 적어도 하나에 있는 영역에 굽어진 영역을 제공한다.

적어도 상기 확장영역들 중 적어도 하나에 있는 이 굽어진 영역은, 상기 쉘의 내부챔버의 벽에 더 강건한 지지를 보장한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 상기 제2확장영역에 상기 내부공간과 상기 경계갭 사이에서, 상기 냉각유체의 유입과 출구의 둘 다의 경우에 냉각 유체 통과를 위한 적어도 하나의 창을 제공한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 상기 관상체의 영역을 따라 연장되는 창을 제공한다.

대부분의 실시예들에서 상기 열교환기로의/부터의 상기 제1냉각유체의 유입 또는 배출은, 상기 쉘을 통과하여 구축된다. 상기 디플렉터가 상기 유동이 저항을 덜 받는 통로를 갖도록 한다는 점을 고려해 볼 때 , 상기 관상체에 의하여 제한되는 상기 창을 통한 상기 유동의 유입 또는 유출은, 상기 디플렉터의 관상체 전체를 따라서 상기 튜브들의 다발의 튜브들을 통과하는 것보다 빠르다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 상기 튜브들의 다발의 배플들을 수용하기 위하여 상기 관상체에서 경계확장들을 제공한다.

상기 경계확장들은, 상기 관상체를 따른 단면들이고, 상기 경계는, 상기 튜브들의 다발에 의하여 정의된 종방향을 가로지르는 단면에 따라, 상기 관상체에 의하여 정의된 경계보다 크고, 상기 확장영역에 의하여 정의된 경계와 같거나 더 작다.

상기 경계확장들은, 유익하게도 상기 튜브들의 다발의 튜브들 사이의 공간에 위치한 유동 디플렉터 배플들을 수용할 수 있게 한다. 상기 배플들은, 상기 튜브들의 번들의 튜브들 사이에서 정의된 유동채널의 내부에 특정경로를 따라 제1냉각유체 유동을 가이드하고, 상기 튜브들 사이에서의 분리를 보장하며, 더 큰 구조적 강성을 제공한다.

반면에, 그 안에 수용된 상기 배플들이 상기 튜브들의 다발의 튜브들에 고정되고 상기 디플렉터가 상기 교환기의 다른 요소에 대한 용접 또는 동등한 결합 수단에 의하여 결합되지 않는다는 점을 고려해 볼 때, 상기 경계확장들은, 유익하게도 상기 튜브들의 다발의 튜브들에 대하여 상기 유동 디플렉터의 축상 유지를 제공한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 다이컷(die-cut)과 프레스 판금으로 만들어진다. 이는 작업위치에서 제조 및 후속 조립을 위하여 필요한 작업들이 간단하기 때문에 상기 디플렉터를 제조하기 위한 공정이 간단하고 저비용 공정임을 의미한다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 유연성을 증대시켜 이의 변형을 더 쉽게 하는 종방향 그루브들에 의하여 구성된 탄성변형 가능한 확장영역들을 제공한다. 종방향 그루브는, 상기 튜브들의 다발에 의하여 정의된 종방향에 의해 나타내어지는 방향에 따라 연장되는 그루브로서 이해된다. 상기 확장영역은, 웨지를 생성하지 않고 상기 쉘의 내벽에 맞대어 위치하기 위해 곡률 형태가 될 수 있다. 상기 그루브는, 만일 이를 포함한 평면이 상기 튜브들의 다발의 종방향 축과 평행하면, 심지어 이러한 곡선 형태에서도, 종방향을 보여주는 것으로 고려된다. 이는 하기에 설명된 실시예들의 경우가 될 것이다.

상기 종방향 그루브들은, 상기 확장영역들이 상기 쉘의 내부챔버의 벽에 접촉했을 때, 이들이 제공하는 지지에 부정적인 영향을 끼치지 않고 더 큰 변형을 가질 수 있게 한다. 상기 튜브들의 다발에 위치한 상기 디플렉터를 가지는 상기 쉘에 튜브들의 다발의 삽입은, 그루브들 사이에 위치한 시트 영역들의 구부러짐을 수반하고, 이러한 구부러짐이 상기 그루브들이 존재의 결과로 순차로 가능하다. 그루브들 사이에 위치한 상기 시트 영역들은, 구부러짐으로서 이의 변형을 촉진하여, 그 결과로 서로 더 가까이, 상기 그루브들에 의해 형성된 공간이 축소되도록 이동하고, 종방향 그루브들이 없는 확장영역이 가질 수도 있는 형태와 유사해져서 벽에 접촉한다. 삽입 후에 그루브들 사이에 위치한 영역들에 의해 적용된 변형에 의한, 이 최종 형태는, 그루브들이 폐쇄되었기 때문에 상기 그루브들을 통과하는 유동 통과를 방지한다.

이러한 형태는 유익하게도 종방향 그루브들을 갖는 상기 확장영역들이 상기 쉘의 내부챔버의 벽에 맞대어 상기 유동 디플렉터를 지지할 수 있게 하여, 상기 튜브들의 다발에 가해지는 진동을 줄여준다는 것을 의미한다. 좀 더 유연하고 더 큰 변형을 허용한다는 점을 고려해 볼 때, 이러한 진동 감쇄는, 종방향 그루브들에 더 효과적이다.

특정 실시예에서, 상기 유동 디플렉터는, 클리핑에 의하여 서로 부착된 두 개 또는 그 이상의 부분들로 구성된다.

두 개 이상의 부분들로 상기 디플렉터를 구성하는 이점은, 이것이 상기 열교환기에 좀 더 용이하게 장착될 수 있다는 것이다. 일 실시예에서, 상기 디플렉터는 두 개의 부분들로 구성되어, 두 부분들은 그 안의 튜브들의 다발을 둘러싸고, 상기 부분들은 반대에 위치한다.

상기 다른 부분들은, 그들 사이에서 상기 부분들이 상대이동을 갖지 않도록 하는 어떠한 결합방법으로 서로 결합하도록 이의 위치에서 더 나은 조절을 허용한다. 상기 다른 부분들은, 한번 결합이 수행되면 서로 고정되도록 서로 결합된다.

상기 결합은, 바람직하게 클리핑에 의하여 수행되고, 그 결과로 상기 유동 디플렉터의 부분들은, 플랜지들 및 상기 플랜지들을 위한 하우징들을 구비하며, 동시에 상기 유동 디플렉터를 형성하는 결합된 부분들의 제거가능한 고정을 허용한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 디플렉터를 포함하는 열교환기이며, 특히 상기 열교환기는 다음을 포함한다:

- 제1냉각유체가 통과하여 순환하는 내부챔버를 가진 쉘,

- 냉각될 제2유체가 통과하여 순환하는 적어도 하나의 튜브들의 다발을 포함하는 코어, 여기서 상기 쉘이 적어도 하나의 튜브들의 다발을 수용하고, 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘의 내부챔버의 벽 사이에 상기 튜브들의 다발의 길이의 적어도 하나의 단면에 경계갭이 있으며,

- 상기 경계갭에 위치되며 발명의 제1측면에 따른 디플렉터.

상기 제1유체가 상기 튜브들의 다발의 튜브들의 내부를 통과하도록 하여, 상기 제1유체가 상기 튜브들의 다발과 상기 쉘 사이의 공간 또는 경계갭을 통과하는 통로들을 찾는 것을 방지한다는 것을 고려해 볼 때, 이러한 특성을 가진 열교환기는, 유익하게도 제2유체를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.

더욱이, 이러한 타입의 적어도 하나의 유동 디플렉터를 포함하지 않는 열교환기에서 보다, 냉각이 좀 더 효율적이고 더 적은 양의 제1냉각유체로 냉각이 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하여, 냉각될 유체의 냉각 및 상기 열교환기의 튜브들의 다발을 통한 흐름이 이 보다 잘 이루질 수 있다.

본 발명의 상기한 것과 다른 이점들과 특징들은 첨부한 도면에 관한 도해와 제한없는 예에 의해 제시된 바람직한 실시예의 하기의 상세한 설명으로부터 보다 a명확할 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 디플렉터를 가진 열교환기의 사시도를 보여준다.
도 2는, 선행 도면의 그것과 같이, 열교환기의 모든 부품들의 분해도를 보여준다.
도 3a는, 모든 부품들이 있는 도 1에 도시된 상기 열교환기의 디플렉터를 제외하고, 상기 쉘을 관통하여 절단된 평면에 따른 단면의 평면도를 보여준다.
도 3b는, 모든 부품들이 있는 도 1에 도시된 상기 열교환기의 디플렉터를 제외하고, 상기 쉘을 관통하여 절단된 평면에 따른 단면의 정면도를 보여준다.
도 4a는, 두 개의 이러한 부분들의 결합을 통해 상기 유동 디플렉터를 구성하는 부분의 정면도를 보여준다.
도 4b는, 상기 유동 디플렉터의 동일한 부분의 평면도를 보여준다.
도 4c는, 상기 유동 디플렉터의 동일한 부분의 측면도를 보여준다.

본 발명의 제1측면에 따르면, 본 발명은 열교환기를 통하여 순환하는 제1냉각유체유동을 편향시키기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1은, 부유 코어를 가진 열교환기를 보여주는데, 본 발명의 그것과 같은 유동 디플렉터(3)를 포함한다.

상기 열교환기는, 튜브들의 다발(2.1), 본 발명의 경우 평면 튜브들에 의해 형성된 코어(2)와, 상기 코어(2)의 튜브들의 다발(2.1)의 일단에 위치한 고정 배플(2.2), 및 상기 코어(2)의 부유결합에 적합한 반대쪽 끝단에 위치한 부싱(2.3)을 포함한다.

상기 튜브들의 다발(2.1)은, 상기 고정 배플(2.2)에 고정되어, 그 결과로 작동하는 동안 상기 장치의 열 피로를 감소시키기 위하여 상기 부싱(2.3)의 끝단에서 상기 튜브들의 다발(2.1)을 수용하는 쉘(1)에 대한 종방향 확장에 기인하는 이동이 허용된다.

이러한 실시예에 따른 상기 유동 디플렉터(3)는, 각 측에서 플랜지들(3.6)의 조립에 의하여 클리핑으로 서로 부착되는 두 개의 부분들에 의하여 형성된다.

한번 상기 열교환기의 상기 코어(2)의 부근에 장착되면, 상기 유동 디플렉터(3)는, 상기 튜브들의 다발(2.1)의 길이의 일부분을 따라 연장되는 관상체(3.1)를 갖고, 상기 튜브들의 다발(2.1)을 형성하는 튜브들을 완전히 둘러싼다.

상기 유동 디플렉터(3)는, 끝단들에서, 상기 관상체(3.1)보다 더 큰 경계를 갖는 제1확장영역(3.2) 및 제2확장영역(3.3)을 포함하는데, 그 안에 일련의 종방향 그루브들(3.2.1, 3.3.1)이 가공되어 있다. 실시예에서 상기 디플렉터(3)를 생성하는 부분들은, 다이컷 및 프레스 판금으로 제조된다. 상기 종방향 그루브들(3.2.1, 3.3.1)은, 이러한 동일한 다이컷팅 작업들에 의하여 얻어진다.

상기 제1확장영역(3.2) 및 상기 제2확장영역(3.3)의 주요 기능은, 깔때기로서 작동하는 것이며, 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들 사이 또는 내부공간에 포함된 공간에 의해 형성된 유동채널을 통과하는 대부분의 제1냉각유체 유동의 유도된 유입과 배출을 유도하고, 상기 유동의 일부가 상기 튜브들의 다발(2.1)과 상기 쉘(1) 사이 또는 경계갭에 존재하는 공간을 통과하는 것을 방지한다. 하기에서 보여지는 바와 같이, 열교환기의 효율성의 증대를 방지하는 이러한 보다 작은 유동 없이 본유동에 비하여 적은 양의 유동을 생성하는, 작은 틈새들 또는 상기 디플렉터의 특정 부분들이 휘어지게 하는 그루브들(3.2.1, 3.3.1)이 있을 수도 있기 때문에 "대부분의 유동"의 표현이 사용되었다.

상기 제1냉각유체의 배출를 개선하기 위해서, 상기 유동 디플렉터(3)는, 그 끝단들, 즉 상기 관상체(3.1)와 상기 확장영역들(3.2, 3.3) 중의 하나에 위치한 창(3.4)을 또한 포함한다.

상기 유동 디플렉터(3)는, 상기 유동 디플렉터(3)를 축방향으로 고정하고 상기 튜브들의 다발(2.1)과 일체를 이루는 일련의 배플들(2.1.1)을 수용할 수 있게 하는 다수개의 경계확장들(3.5)을 포함하여, 순차로 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들 사이 또는 내부공간에 형성되는 채널의 내부에 있는 유동 디플렉터들이 된다.

도 2는, 본 발명의 그것과 같이 유동 디플렉터(3)와 모든 요소들이 모두 있는 분해도에 따른 열교환기를 보여준다.

상기 도 및 도3a 및 도 3b는, 내부챔버(H)를 가진 상기 열교환기의 상기 쉘(1)의 단면도를 보여준다.

또한 상기 코어(2) 및 모든 요소들의 분포가 도시되어 있다. 상기 튜브들의 다발(2.1)은, 상기 고정배플(2.2)에 대하여 그 끝단들 중의 하나가 부착되지만, 다른 끝단은 열팽창을 허용하는 부싱(2.3)에 부착된 다수개의 평면튜브들을 포함하며, 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들의 종방향 이동을 가능하게 한다. 상기 코어(2)는, 전체 종방향 연장에서 또는 상기 종방향 연장의 일부분에만 구멍들이 있는 배플들(2.1.1)을 갖는데, 이는 상기 배플들(2.1.1)이 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들에 삽입되도록 한다. 이러한 배플들(2.1.1)은, 횡방향에 따라 교대로 위치된 통과를 위한 영역들을 갖고, 그 결과로 그와 같은 냉각유체가 상기 튜브들 사이 또는 내부공간에 정의된 채널을 통해 순환할 때 상기 제1냉각유체유동의 통로를 변형한다.

도 1에 도시된 바와 마찬가지로, 이 경우에는, 클리핑에 의하여 서로 결합된 두 부분들에 의해 형성된 유동 디플렉터(3)가 도시되어 있다.

상기 유동 디플렉터(3)는, 적어도 상기 코어(2)에 포함된 배플들(2.1.1)과 같은 수의 경계확장들을 포함하고, 각 확장들(3.5)은 각각의 상기 배플들(2.1.1)의 경계 돌기를 수용한다. 다른 실시예들에 따르면, 모든 확장들(3.5)이 배플(2.1.1)을 수용할 필요 없이, 더 많은 확장들(3.5)도 있을 수 있다. 이것은 다른 배플 분포들을 가진 두 개의 다른 교환기들에 유효한 단일 형태로 제조된 디플렉터들의 경우이다. 일예로서, 이러한 특정한 경우에, 두 교환기들의 배플들(2.1.1)과 일치하는 확장들(3.5)이 포함되어, 그 결과로 상기 교환기들의 어느 하나에 있어서 배플(2.1.1)을 수용하지 않는 확장들(3.5)이 있을 수 있다. 배플(2.1.1)을 수용하지 않는 이러한 확장들(3.5)은, 디플렉터의 효율을 감소시키지 않는다.

도 3a는, 선행 도면들의 그것과 같이, 이미 장착된 열교환기의 평면도를 보여준다. 상기 평면도는, 그 안에 장착된 시스템을 볼 수 있고, 상기 내부챔버(H), 그리하여 상기 튜브들의 다발(2.1), 및 커버플랜지(1.2)를 포함하는 상기 쉘(1)의 본체(1.1)와 같은 주요부분들이 구분되는 상기 쉘의 단면이다. 상기 고정배플(2.2)과 접촉상태에 있는 상기 플랜지(1.2)는, 상기 고정배플(2.2)과 대응하는 상기 튜브들의 다발(2.1)의 끝단이 제 위치에 고정되어 있도록 할뿐만 아니라, 제1냉각유체가 상기 열교환기로부터 누출되는 것을 방지한다.

도 3b는, 선행 도면들의 그것과 같이, 이미 장착된 열교환기의 정면도를 보여준다. 상기 정면도는, 도 3a에서와 같이, 장착된 시스템의 내부를 볼 수 있고, 상기 내부챔버(H), 그리하여 상기 튜브들의 다발(2.1), 및 커버플랜지(1.2)를 포함하는 상기 쉘(1)의 본체(1.1)와 같은 주요부분들이 구분되는 상기 쉘의 단면이다. 이 도면은, 클립 결합을 생성하는 상기 플랜지(3.6) 및 상기 플랜지(3.6)와 대응하는 하우징들에 의하여 이미 장착되고 부착된 두 개의 부분들로 형성된 유동 디플렉터(3)를 보여준다.

도 4a 내지 도 4c는, 디플렉터(3)의 부분들 중의 하나의 다른 도면들을 보여준다. 유동 디플렉터(3)는, 이 부분들 중의 두 개의 결합에 의하여 장착된다. 상기 결합은, 두 개의 대등한 부분들 또는 일부들이 서로 결합할 때, 상기 플랜지들(3.6)가 대응하는 하우징들로 들어가도록 상기 플랜지들(3.6) 및 상기 플랜지들(3.6)을 유지하기 위한 하우징들이 위치되기 때문에 가능하다.

도 4a는, 상기 관상체(3.1)와, 작동위치에서 상기 튜브들의 다발(2.1)에 의해 정의된 종방향에 따라 서로 일치할 상기 배플들(2.1.1)을 수용하는 상기 경계확장들(3.5)이 구별되는 상기 유동 디플렉터(3)의 정면도이다. 클리핑을 허용하는 상기 플랜지들(3.6)은 또한 구별된다. 또한 상기 플랜지들(3.6)은, 반대 부분의 하우징들에서 결합된 돌기들의 조립을 갖고 상기 부분들이 단단히 결합되도록 유지하는 역할을 한다.

도 4b는, 상기 확장영역들(3.2, 3.3)과 선행 도면에서와 같이 구별되는 상기 경계확장들(3.5)이 있는 상기 유동 디플렉터(3)의 평면도를 보여준다.

상기 관상체(3.1) 상과 제2확장영역(3.3) 상에 만들어진 상기 창(3.4)이 또한 도시되어 있다. 이 창(3.4)은, 한번 상기 디플렉터(3)가 상기 튜브들의 다발(2.1)의 작동위치에 장착되면, 상기 쉘(1)에 위치한 제1냉각유체의 유입 또는 배출 배관(1.3, 1.4)에 접근하기 위한 영역에 위치하도록 구성된다.

상기 확장영역들(3.2, 3.3)은, 굽어진 영역에 따라 형성되고, 일 예로서, 다이컷에 의하여 얻어진 종방향 그루브(3.2.1, 3.3.1)를 갖고, 그루브들 사이에 굽히기에 적합한 탄성변형 가능한 영역들을 둔다. 도 3a 및 도 3b는, 상기 쉘(1)의 내벽이 차지하는 공간을 침범하는 이러한 단면들이 도시되어 있다. 이 도면은 상기 쉘(1)의 내부챔버(H)에 상기 디플렉터(3)를 가진 상기 코어(2)를 삽입하여 탄성적으로 변형가능한 단면들이 굽혀지도록 한다는 것을 나타낸다. 상기 쉘(1)의 내벽에 의해 가해진 힘에 의하여 생성된 탄성변형 가능한 영역들의 변형은, 상기 확장영역들(3.2, 3.3)이 가까운 그루브들을 갖거나 또는 이러한 틈들을 통한 누출가능 유동통과가 감소될 정도로 가까운 그루브들(3.2.1, 3.3.1)을 갖는 형태를 생성한다.

그러므로, 상기 그루브들(3.2.1, 3.3.1)의 폭은, 탄성변형 가능한 영역들이 상기 쉘에 의하여 발생된 변형에 따라 근접한 형태를 적용하는 것인데, 즉 상기 쉘(1)의 내벽의 울퉁불퉁함, 또는 장착에 의해 변형되는 방법에서의 다양성에 의한 위치 에러들을 제외하고, 그것을 통한 통과를 허용하지 않도록 줄어든다.

마찬가지로, 상기 그루브들(3.2.1, 3.3.1)의 근원과 같이, 완전한 폐쇄를 하지 못하는 어떤 지점들이 있을 수도 있고, 집중된 응력에 의한 크랙들의 발생을 방지하는 적합한 반지름을 가진 어떤 지점들이 있을 수도 있다.

도 4c는, 상기 유동 디플렉터(3)의 측면도를 보여주는데 상기 제1확장영역(3.2)의 굽어진 영역이 종방향 그루브들(3.2.1, 3.3.1)과 함께 보여진다.

Claims (11)

1. 제1냉각유체가 순환하는 내부챔버(H)를 가지고, 냉각될 제2유체가 통과하여 순환하는 적어도 하나의 튜브들의 다발(2.1)을 수용하는 쉘(1), 상기 튜브들의 다발(2.1)과 상기 쉘의 내부챔버(H)의 벽 사이에 상기 튜브들의 다발(2.1)의 길이의 적어도 하나의 단면에 경계갭이 있는 타입의 열교환기에 장착되기에 적합한 유동 디플렉터(3)로서,
   상기 유동 디플렉터(3)는,
   - 상기 튜브들의 다발(2.1)의 길이의 적어도 일 영역을 둘러싸기에 적합한 관상체(3.1)와,
   - 상기 관상체(3.1)의 일단에 배치된 제1확장영역(3.2)을 포함하며, 상기 관상체(3.1)는 상기 제1확장영역(3.2)에 의하여 종방향으로 확장되며:
   o 제1확장영역(3.2)은, 상기 튜브들의 다발(2.1)과 상기 쉘(1)의 내부챔버(H)의 벽 사이의 상기 경계갭을 줄이기 위하여 상기 관상체(3.1)에 의해 커버된 경계보다 더 큰 경계를 커버하며,
   o 상기 제1확장영역(3.2)과 상기 관상체(3.1) 사이에서, 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들 사이의 공간으로의 유동 통과를 제한하기 위하여 제1냉각유체유동 통과제한이 구축되는 전이가 있는 유동 디플렉터(3).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 관상체(3.1)는, 상기 제1확장영역(3.2)이 위치한 끝단의 반대쪽의 상기 관상체(3.1)의 끝단에 배치된 제2확장영역(3.3)을 포함하는 유동 디플렉터.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 확장영역(3.2, 3.3)들 중 적어도 하나는, 상기 쉘(1)의 상기 내부챔버(H)의 벽에 대하여 지지되는 것을 보장하기 위하여 탄성변형가능한 유동 디플렉터.
4. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 확장영역(3.2, 3.3) 들 중 적어도 하나는, 웨지(wedging)를 방지하기 위하여 상기 쉘(1)의 상기 내부챔버(H)의 벽에 접촉하는데 적합한 영역에 굽어진 영역을 포함하는 유동 디플렉터.
5. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2확장영역(3.3)은, 상기 튜브들의 다발(2.1)의 튜브들의 사이의 공간과, 상기 튜브들의 다발(2.1)과 상기 쉘(1)의 상기 내부챔버(H)의 벽 사이의 갭을 통과하는 제1냉각유체통과를 위한 적어도 하나의 창(3.4)을 갖는 유동 디플렉터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 창(3.4)은, 상기 관상체(3.1)의 영역을 따라 연장되는 유동 디플렉터.
7. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관상체(3.1)는 상기 튜브들의 다발(2.1)의 배플들(2.1.1)을 수용하기 위한 경계확장들(3.5)을 포함하는 유동 디플렉터.
8. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디플렉터(3)는, 다이컷(die-cut) 및 프레스 판금으로 만들어지는 유동 디플렉터.
9. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
   변형이 보다 용이하도록, 상기 탄성변형가능한 확장영역들(3.2, 3.3)은, 상기 튜브들의 다발(2.1)에 의해 정의된 종방향에 따른 종방향 그루브들(3.2.1, 3.3.1)이 형성되는 유동 디플렉터.
10. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디플렉터(3)는, 클리핑(clipping)에 의하여 서로 부착된 두 개 이상의 부분들이 형성되는 유동 디플렉터.
11. - 제1냉각유체가 통과하여 순환하는 내부챔버(H)를 가진 쉘(1),
    - 냉각될 제2유체가 통과하여 순환하는 적어도 하나의 튜브들의 다발(2.1)을 포함하는 코어(2), 여기서 상기 쉘(1)이 적어도 하나의 튜브들의 다발(2.1)을 수용하고, 상기 튜브들의 다발(2.1)과 상기 쉘(1)의 내부챔버(H)의 벽 사이에 상기 튜브들의 다발(2.1)의 길이의 적어도 하나의 단면에 경계갭이 있으며,
    - 상기 경계갭에 위치되며 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 따른 디플렉터(3)를 포함하는 열 교환기.

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