KR20210022436A - 열교환기 부식 방지장치 결합구조 - Google Patents

열교환기 부식 방지장치 결합구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉각수가 유동하는 열교환기 내부의 부식 방지를 위해 삽입되는 부식 방지장치의 결합구조에 있어서, 애노드용 삽입구가 형성되어 있으며, 내부로 냉각수가 유동하는 열교환기, 상기 애노드용 삽입구에 연결되는 중공의 커플링(coupling), 상기 커플링으로 삽입되어 상기 애노드용 삽입구를 통하여 상기 열교환기의 내부 공간으로 돌출되는 애노드를 포함하는 부식 방지장치, 상기 애노드와 상기 커플링 사이의 공간을 밀폐하여, 상기 사이 공간을 통하여 상기 냉각수가 누설되는 것을 방지하는 충진재 및 상기 충진재가 상기 열교환기의 내부 공간으로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 상기 열교환기의 내부 공간에 배치되어, 상기 내부 공간을 대향하는 상기 충진재 부분을 밀착 고정하는 충진재 이탈 방지장치를 포함하는 열교환기 부식 방지장치 결합구조를 제공한다.
따라서 충진재의 이탈 방지장치가 설치됨으로써, 애노드 실링용 충진재의 장기간 성능 유지가 가능한 장점이 있다.

Description

열교환기 부식 방지장치 결합구조{Combination structure of apparatus to prevent corrosion of heat exchanger}
본 발명은 열교환기 부식 방지장치 결합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 애노드 실링용 충진재가 냉각수와 접촉하는 것을 차단함으로써, 냉각수의 누설과 장치의 부식을 방지하는 열교환기 부식 방지장치 결합구조에 관한 것이다.
해수가 통과하는 열교환기 수실은 부식으로 인해 누설이 발생하면 설비의 안정적인 운전에 영향을 주게 되므로 금속의 부식문제 방지를 위해 전기방식(Cathodic Protection)설비를 함께 설치하고 외부 전원법(Impressed Current System)을 통한 수실 내부의 부식을 방지함으로써 기기의 안정적인 운전이 가능하도록 하고 있다. 이 때 외부 전원법은 열교환기의 해수가 통과하는 수실 내부에 애노드(Anode & Reference Electrode)를 설치한다. 설치방법은 수실벽에 커플링(Coupling) 시공 후 애노드를 삽입, 설치하고 냉각수 누설 방지를 위해 추가적으로 애노드와 커플링플링의 빈 공간에 실링용 충진재(실리콘)를 주입하여 냉각수 누설을 방지 한다.
하지만 실링용 충진재(실리콘)는 열교환기 운전 중 냉각수 유체 저항 또는 시공불량으로 탈락하거나 시간이 경과함에 따라 자연 탈락현상이 발생하여 애노드 삽입부의 빈 공간으로 냉각수(해수)가 유입되어 틈새부식으로 인한 냉각수가 외부로 유출되는 설비의 중대사고 원인이 되는 문제가 있다.
대한민국등록특허 제10-1205366호
본 발명은 애노드 실링용 충진재가 냉각수와 접촉하는 것을 차단함으로써, 냉각수의 누설과 장치의 부식을 방지하는 열교환기 부식 방지장치 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 냉각수가 유동하는 열교환기 내부의 부식 방지를 위해 삽입되는 부식 방지장치의 결합구조에 있어서, 애노드용 삽입구가 형성되어 있으며, 내부로 냉각수가 유동하는 열교환기, 상기 애노드용 삽입구에 연결되는 중공의 커플링(coupling), 상기 커플링으로 삽입되어 상기 애노드용 삽입구를 통하여 상기 열교환기의 내부 공간으로 돌출되는 애노드를 포함하는 부식 방지장치, 상기 애노드와 상기 커플링 사이의 공간을 밀폐하여, 상기 사이 공간을 통하여 상기 냉각수가 누설되는 것을 방지하는 충진재 및 상기 충진재가 상기 열교환기의 내부 공간으로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 상기 열교환기의 내부 공간에 배치되어, 상기 내부 공간을 대향하는 상기 충진재 부분을 밀착 고정하는 충진재 이탈 방지장치를 포함하는 열교환기 부식 방지장치 결합구조를 제공한다.
본 발명에 따른 열교환기 부식 방지장치 결합구조는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 애노드 실링용 충진재의 이탈 방지장치가 설치됨으로써, 애노드 실링용 충진재의 장기간 성능 유지가 가능한 장점이 있다.
둘째, 애노드 실링용 충진재의 장기간 성능 유지가 가능함으로써, 열교환기 내부의 부식 방지효과 또한 장기간 지속 가능한 장점이 있다.
셋째, 애노드 실링용 충진재의 장기간 성능 유지가 가능함으로써, 부식 방지장치의 교환 주기가 길어져서 열교환기의 유지 관리가 편리해지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 열교환기에 부식 방지장치가 삽입되어 있는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 1에 따른 열교환기에 부식 방지장치가 삽입되어 있는 모습을 확대하여 나타낸 확대도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부식 방지장치가 결합된 열교환기(1000)는 탱크(100), 부식 방지장치(200), 냉각수 유입장치(300) 및 냉각수 유출장치(400)를 포함한다. 상기 탱크(100)는 저온의 해수를 유입 및 유동시켜서 고온의 해수를 배출하는 구조로 형성된다. 이 때 상기 저온의 해수는 상기 냉각수 유입구(300)를 통해 유입되고, 상기 고온의 해수는 상기 냉각수 유출구(400)를 통해 배출된다. 상기 탱크(100)는 철(Fe) 소재로 형성된다. 상기 탱크(100)는 본 실시예에서 원기둥 형태의 구조체 양 단이 돔 구조로 돌출된 형태이다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 탱크(100)의 형태를 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 탱크(100)는 내부에 열교환부(미도시)를 내장한다. 상기 열교환부(미도시)는 공지의 구조로 형성될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 탱크(100)는 애노드(anode)용 삽입구(100a), 냉각수 유입구(미도시) 및 냉각수 유출구(미도시)가 각각 상기 탱크(100) 표면에 형성되어 있다. 본 실시예에서는 상기 애노드용 삽입구(100a)가 하나만 형성되어 있는 것을 예로 들었지만, 상기 애노드용 삽입구(100a)는 상기 탱크(100) 표면에 복수개가 형성될 수 있다. 상기 탱크(100) 내부의 부식 위험이 크면 클수록 상기 애노드용 삽입구(100a)를 더 많이 형성하여 더 많은 상기 부식 방지장치(200)를 상기 탱크(100)에 삽입하는 것이 바람직하다.
상기 애노드용 삽입구(100a)는 둘레 부분이 방수 코팅(120a)되어 있다. 상기 탱크(100)의 내벽, 즉, 상기 애노드용 삽입구(100a)는 "┘└"와 같은 구조로 코팅이 되어 있어서, 상기 탱크(100)의 내벽이 냉각수에 의해 부식되는 것을 효율적으로 방지한다. 상기 방수 코팅(120a)은 에폭시 수지를 이용한다. 물론 상기 방수 코팅(120a) 소재는 폴리 우레탄이나 그 외 다른 소재로 얼마든지 변경이 가능하다.
그리고 상기 애노드용 삽입구(100a)에는 상기 탱크(100)의 외부 방향으로 돌출되도록 커플링(coupling)(110)이 형성되어 있다. 상기 커플링(110)은 상기 애노드용 삽입구(100a)의 굽어져서 돌출된 부분의 외주면에 밀착하여 고정된다. 상기 커플링(110)은 중공이 형성되어 있어서 상기 커플링(110)의 중공 및 상기 애노드용 삽입구(100a)를 통해서 상기 부식 방지장치(200)가 상기 탱크(100) 내부로 삽입될 수 있다. 그리고 상기 커플링(110)의 내주면에는 나사산이 형성되어 있다.
상기 부식 방지장치(200)는 하우징(210, 230, 231), 애노드(220), 충진재(240) 및 충진재 이탈 방지장치(250, 260)를 포함한다. 상기 하우징(210, 230, 231)은 플랜지(210), 애노드 보호재(230), 니플(231)을 포함한다. 상기 플랜지(210)는 상기 애노드(220)의 일측이 상기 탱크(100)의 내부에 삽입될 때, 상기 애노드(220)의 타측을 둘러싸서 덮는 커버 역할을 한다. 즉, 상기 플랜지(210)의 일측은 상기 애노드(220)의 타측 단부와 결합되도록 형성된다. 또한 상기 플랜지(210)의 타측에는 상기 애노드(220)와 전기적으로 연결되는 전선(221)이 통과할 수 있는 전선 유입홀이 형성되어 있다.
상기 애노드 보호재(230)는 상기 애노드(220)의 타측으로부터 일측 방향으로 상기 애노드(220)를 둘러싸도록 설치된다. 이 때 상기 애노드 보호재(230)가 상기 플랜지(210)와 중첩되는 부분에서는, 상기 플랜지(210)와 상기 애노드(220)의 사이에 상기 애노드 보호재(230)가 설치된다. 즉, 상기 애노드 보호재(230)의 외경은 상기 애노드(220)의 외경보다는 크고 상기 플랜지(210)의 내경보다는 작게 형성된다.
또한 상기 애노드 보호재(230)는 상기 애노드(220)가 상기 탱크(100)에 삽입되어 돌출되는 부분에도 설치된다. 이 때 상기 애노드 보호재(230)는 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 상기 애노드 보호재(230)에 결합될 수 있도록, 적어도 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 상기 탱크(100)의 내부 방향으로 설치되는 길이보다는 더 길게 설치되는 것이 바람직하다. 이 때 상기 애노드 보호재(230)는 하부가 상부보다 반경이 작도록 형성된다. 이는 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)를 상기 애노드 보호재(230)에 결합시킬 때, 그 결합 편의를 위함이다. 그리고 상기 애노드 보호재(230)는 폴리 우레탄 소재로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 애노드(220)를 외부의 충격으로부터 효율적으로 보호할 수 있는 소재라면 상기 애노드 보호재(230)의 소재를 얼마든지 변경이 가능하다.
또한 상기 애노드 보호재(230)는 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 결합되는 부분에 나사산이 형성된다. 이는 상기 애노드 보호재(230)와 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 나사 결합을 통해, 상기 애노드 보호재(230)와 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)의 결합을 더욱 공고히 하기 위함이다. 상기 나사산은 상기 애노드 보호재(230)가 상기 탱크(100)의 내부로 돌출된 부분 전체에 형성될 수도 있고, 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 설치되는 길이에 따라서 그에 맞도록 조절되어 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 상기 애노드 보호재(230)와 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 나사 결합되는 것을 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)가 상기 애노드 보호재(230)에 끼움 결합되거나 그 외 다른 방법으로 결합될 수도 있다.
상기 니플(231)은 상기 애노드(220)의 타측으로부터 일측 방향으로 상기 애노드 보호재(230)의 외주면을 감싸면서 밀착되어 고정되도록 형성된다. 즉, 상기 니플(231)의 외경은 상기 애노드 보호재(230)의 외경보다 크고, 상기 플랜지(210)의 내경보다 작도록 형성된다. 상기 니플(231)은 상기 커플링(110)과 결합될 때, 상기 부식 방지장치(200)의 일측은 상기 탱크(100) 내부로 삽입되어 돌출되도록 하고, 타측은 상기 탱크(100) 외부로 돌출되어 고정되도록 하는 역할을 한다. 물론 상기 니플(231)의 형태는 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 니플(231)의 외주면에는 나사산이 형성되어 있다. 따라서 상기 니플(231)의 외주면은 상기 커플링(110)의 내주면과 나사결합을 통해 밀착하여 고정된다. 또한 상기 니플(231)은 중간부의 반경이 상부 및 하부의 반경보다 넓도록 형성된다. 이는 상기 니플(231)이 상기 커플링(110)과 결합할 때, 상기 니플(231)이 상기 커플링(110)에 걸림 결합될 수 있도록 하기 위함이다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 커플링(110)와 상기 니플(231)의 결합 방식을 얼마든지 변경 가능하다.
상기 애노드(220)는 상기 탱크(100)의 부식을 방지하기 위하여 상기 탱크(100) 내부에 삽입된다. 본 실시예에서 상기 애노드(220)는 백금도금 티타늄(Pt-Ti)을 사용한다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 애노드(220)를 백금도금 니오븀(Pt-Nb), MMO(Mixed Metal Oxide)등의 다른 소재로 얼마든지 변경이 가능하다. 상기 애노드(220)의 일측은 상기 탱크(100)의 내부에 삽입되고, 타측은 상기 플랜지(210)와 결합되어 있다. 또한 상기 애노드(220)의 타측으로부터 일측 방향으로는 상기 애노드 보호재(230)가 상기 애노드(220)를 둘러싸서 보호하고 있다. 상기 애노드(220)는 로드(rod) 형태로 형성된다. 물론 상기 애노드(220)의 형태는 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 충진재(240)는 상기 커플링(110)과 상기 애노드(220) 사이의 빈 공간을 채우기 위하여 주입된다. 본 실시예에서 더욱 정확하게 표현하면, 상기 커플링(110)과 상기 애노드 보호재(230) 사이를 채우기 위하여 주입된다. 이는 상기 커플링(110)을 통해 상기 애노드(220)를 삽입할 때, 상기 커플링(110)과 상기 애노드(220) 사이의 이격 공간을 통해 상기 탱크(100) 내부의 냉각수가 누설되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 충진재(240)는 본 실시예에서 실리콘을 사용한다. 물론 상기 충진재(240)의 소재는 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 충진재 이탈 방지장치(250, 260)는 밀착부재(250) 및 고정부재(260)를 포함한다. 본 실시예에서 상기 밀착부재(250)는 고무패킹을 사용하고, 상기 고정부재(260)는 고정 너트를 사용한다. 상기 고무패킹(250)은 중공이 형성되어 있는 플레이트 형상의 구조물이다. 따라서 상기 고무패킹(250)의 중공을 통해서 상기 애노드(220) 및 상기 애노드 보호재(230)가 관통하여 끼워질 수 있다. 이러한 끼움을 통해 상기 고무패킹(250)은 상기 실리콘(240)이 상기 탱크(100)의 내부 공간을 대향하는 부분에 밀착될 수 있다. 상기 고무패킹(250)은 실리콘 소재를 이용한다. 물론 상기 고무패킹(250)의 소재는 상기 충진재(240)와 밀착되어 상기 냉각수와의 접촉을 차단할 수 있는 소재라면 얼마든지 변경이 가능하다.
상기 고정너트(260)는 상기 일반적인 너트의 형태로써, 중공이 형성되어 있다. 따라서 상기 고무패킹(250)과 같이 상기 고정너트(260)의 중공을 통해서 상기 애노드(220) 및 상기 애노드 보호재(230)가 관통하여 끼워질 수 있다. 이 때 상기 애노드 보호재(230)에는 나사산이 형성되어 있기 때문에 상기 고정너트(260)와 나사 결합을 한다. 따라서 상기 고정너트(260)는 상기 애노드 보호재(230)와 나사 결합으로 단단히 결합되어 상기 고무패킹(250)의 하면에 밀착 고정된다. 그러므로 상기 고무패킹(250) 또한 상기 실리콘(240)에 밀착된 상태로 단단하게 고정될 수 있다. 물론 본 실시예에서는 상기 애노드 보호재(230)와 상기 고정부재(260)의 결합을 나사결합으로 예를 들었지만, 상기 애노드 보호재(230)와 상기 고정부재(260)의 결합방식은 억지 끼움이나 그 외 다른 방식으로 얼마든지 변경이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000: 열교환기
100: 탱크
110: 커플링(coupling)
120: 탱크 내벽
120a: 방수 코팅
200: 부식 방지장치
210: 플랜지
220: 애노드
230: 애노드 보호재
240: 충진재(실리콘)
250: 고무패킹
260: 고정너트
300: 냉각수 유입구
400: 냉각수 배출구

Claims (7)

  1. 냉각수가 유동하는 열교환기 내부의 부식 방지를 위해 삽입되는 부식 방지장치의 결합구조에 있어서,
    애노드용 삽입구가 형성되어 있으며, 내부로 냉각수가 유동하는 열교환기;
    상기 애노드용 삽입구에 연결되는 중공의 커플링(coupling);
    상기 커플링으로 삽입되어 상기 애노드용 삽입구를 통하여 상기 열교환기의 내부 공간으로 돌출되는 애노드를 포함하는 부식 방지장치;
    상기 애노드와 상기 커플링 사이의 공간을 밀폐하여, 상기 사이 공간을 통하여 상기 냉각수가 누설되는 것을 방지하는 충진재; 및
    상기 충진재가 상기 열교환기의 내부 공간으로 이탈되는 것을 방지하기 위해, 상기 열교환기의 내부 공간에 배치되어, 상기 내부 공간을 대향하는 상기 충진재 부분을 밀착 고정하는 충진재 이탈 방지장치를 포함하는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부식 방지장치는,
    상기 열교환기의 내부 공간으로 돌출되는 애노드의 일측과 반대에 위치하는 타측으로부터 일측 방향으로 설정 길이만큼 상기 애노드를 둘러싸는 애노드 하우징을 더 포함하는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 애노드 하우징은,
    상기 애노드의 타측 단부에 연결되어, 상기 애노드를 고정하는 플랜지; 및
    상기 애노드의 타측으로부터 일측 방향으로 설정 길이만큼 상기 애노드를 둘러싸고, 상기 커플링과 밀착되어서 상기 애노드가 상기 열교환기에 삽입된 상태를 유지하도록 고정하는 애노드 보호재를 포함하는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 애노드 보호재는,
    상기 열교환기 내부에 삽입되는 부분의 전부 또는 일부에 나사산이 형성되어 있는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 충진재 이탈 방지장치는,
    상기 충진재의 이탈을 방지하는 밀착부재; 및
    상기 밀착부재의 하부에 밀착하여 상기 밀착부재를 고정하는 고정부재를 포함하는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 밀착부재는 고무패킹을 포함하고,
    상기 고정부재는 고정너트를 포함하며,
    상기 고무패킹이 상기 충진재에 밀착되도록 설치되고, 상기 고정너트가 상기 애노드 부식 방지장치와 나사 결합되어 상기 고무패킹을 고정하는,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 애노드는,
    백금도금 티타늄(Pt-Ti) 애노드인,
    열교환기 부식 방지장치 결합구조.
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