KR20210153412A - 튜브 교체형 열교환기 - Google Patents

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KR20210153412A KR1020200070416A KR20200070416A KR20210153412A KR 20210153412 A KR20210153412 A KR 20210153412A KR 1020200070416 A KR1020200070416 A KR 1020200070416A KR 20200070416 A KR20200070416 A KR 20200070416A KR 20210153412 A KR20210153412 A KR 20210153412A
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Abstract

본 발명은 튜브 교체형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 튜브 교체형 열교환기에 있어서, 다수의 관통홀(11)이 형성되는 관판(10)과, 상기 각각의 관통홀(11)에 삽입되어 용접되는 부싱(20)과, 일측이 상기 부싱(20)과 결합되는 각각의 락피팅(30)과, 상기 락피팅(30)의 내부로 인입되는 각각의 튜브관(40)과, 상기 튜브관(40)의 외주에 끼움되되, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 내측에 위치되어 튜브관(40)을 고정시키는 각각의 소켓(50)과, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 외주와 결합되는 각각의 고정부재(60)와, 상기 튜브관(40)과 고정부재(60)를 감싸며 일측이 상기 관판(10)과 결합되는 커버(70)로 구성됨으로써, 열교환기의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 열교환기를 구성하는 각각의 구성품들을 결합 및 분리할 수 있도록 하여, 부분적인 파손 시에 부분적인 교체가 가능함에 따라 경제적 효율성이 높으며, 무엇보다, 부분적인 교체 시, 일부분만 분리시킨 후 신속한 교체가 가능하여 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Description

튜브 교체형 열교환기{Tube exchange type heat exchanger}
본 발명은 튜브 교체형 열교환기에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 열교환기를 구성하는 각각의 구성품들을 결합방식으로 구성하되. 무엇보다 튜브의 교체에 대한 유지보수의 편리성을 부여하는 한편, 경제적 효율성을 동시에 확보토록 하는 기술이다.
통상적으로 열교환기는, 서로 다른 온도의 액체나 기체를 상호 열교환하여, 배출할 수 있도록 하는 것이다.
이러한 상기 열교환기는 폐열의 회수를 목적으로 대부분 이루어져 있고, 상기 열교환기의 장기간 사용 시에는, 열교환기를 교체하는 작업들이 이루어지되, 특히 장기간 사용 시에 가장 많이 손상되는 튜브관의 교체가 주를 이루고 있다.
한편, 종래의 열교환기는 다수의 관통홀이 형성되는 관판과, 각각의 관통홀에 튜브관이 삽입 되어 인접하는 부분에 용접을 하여 상호 결합하거나, 상기 관통홀의 내측과 튜브관의 외주 일측에 끼움홈과 삽입홈을 형성하여 상호 끼움 구조로 구성하였다.
상기한 바와 같은 종래의 열교환기 구조는 관판 또는 튜브관의 손상이 발생할 경우, 부분적인 교체가 불가능하고 전체적인 교체를 하여야 함으로써, 경제적 손실이 많았다.
우선 종래의 기술을 살펴보면,
공개번호 10-2013-0138484호(특) 냉매가 유동하는 제 1 배관부; 상기 제 1 배관부와 결합되며, 상기 제 1 배관부을 유동한 냉매가 전달되는 제 2 배관부; 상기 제 1 배관부 및 제 2 배관부 중 일 배관부에 결합되어, 냉매의 열교환 면적을 증대시키는 열교환핀; 상기 제 1 배관부의 적어도 일부분과, 상기 제 2 배관부의 적어도 일부분 사이에 제공되는 접합층; 상기 제 1 배관부와 제 2 배관부의 외측에 제공되어, 상기 제 1 배관부 또는 제 2 배관부의 산화를 방지하는 산화 방지층; 및
상기 산화 방지층의 외측을 커버하여 상기 산화 방지층의 분리를 방지하며, 도료가 경화되어 형성되는 코팅층이 포함되는 열교환기 조립체에 관한 기술이다.
상기한 종래 기술은 대체적으로 용접이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 중심적으로 기재하고 있다.
즉, 앞서 언급한 통상의 종래기술처럼, 용접을 통해 열교환기의 조립체를 구성하게 됨으로써, 기타 부분적인 교체가 불가능함에 따라 경제적 효율성이 매우 떨어질 수밖에 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 열교환기를 구성하는 각각의 구성들을 전체적으로 결합 및 분리할 수 있는 구조를 제공하여, 결합력과 내구성 및 경제적 효율성을 높임과 동시에 장기간 사용시 가장 많은 훼손 및 파손이 되는 튜브관의 부분적인 교체를 통해 작업시간 단축 및 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수가 있도록 하는 튜브 교체형 열교환기를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 튜브 교체형 열교환기에 있어서, 다수의 관통홀(11)이 형성되는 관판(10)과, 상기 각각의 관통홀(11)에 삽입되어 용접되는 부싱(20)과, 일측이 상기 부싱(20)과 결합되는 각각의 락피팅(30)과, 상기 락피팅(30)의 내부로 인입되는 각각의 튜브관(40)과, 상기 튜브관(40)의 외주에 끼움되되, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 내측에 위치되어 튜브관(40)을 고정시키는 각각의 소켓(50)과, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 외주와 결합되는 각각의 고정부재(60)와, 상기 튜브관(40)과 고정부재(60)를 감싸며 일측이 상기 관판(10)과 결합되는 커버(70)로 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 부싱(20)과 체결되지 않은 락피팅(30)의 내측에는 단턱부(31)가 형성되고, 상기 단턱부(31)에 상기 소켓(50)이 위치되며, 상기 단턱부(31)로 인입되는 소켓(50)의 타측 외주에는 돌출테(51)가 형성되어, 상기 돌출테(51)가 락피팅(30)의 끝단과 맞닿아 튜브관(10)이 투입된 반대방향으로 이탈되지 않도록 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 락피팅(30)과 단턱부(31)가 연장 내측 및 상기 소켓(50)의 외주와 돌출테(51) 외측에 테이퍼(33, 53)지게 형성되어, 상기 테이퍼(33)에 소켓(50)의 끝단이 맞닿고 상기 테이퍼(53)에 단턱부(31)의 끝단이 맞닿아 고정되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 부싱(20), 락피팅(30), 고정부재(60)는 상호 인접하는 부분이 나사산이 형성되어 회전 결합되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 커버(70)의 일측에는 냉각을 위한 물과 폐열과 열교환된 물이 배출되는 투입구(71)와 배출구(73)가 각각 형성되고, 상기 투입구(71)와 배출구(73)가 구성되지 않은 다른 커버(70)의 내부에는 각각의 튜브관(40)의 단부를 연결하는 연결관(80)이 구성되되, 상기 연결관(80)의 외측은 상기 커버(70)의 내측과 맞닿아 고정되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 튜브 교체형 열교환기에 의하면, 열교환기의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 열교환기를 구성하는 각각의 구성품들을 결합 및 분리할 수 있도록 하여, 부분적인 파손 시에 부분적인 교체가 가능함에 따라 경제적 효율성이 높으며, 무엇보다, 부분적인 교체 시, 일부분만 분리시킨 후 신속한 교체가 가능하여 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수 있는 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 부분단면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 분해도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 확대도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 사용상태도
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 나타내는 도면
본 발명은 열교환기를 구성하는 각각의 구성품들을 결합방식으로 구성하여, 유지보수의 편리성을 부여하는 한편, 경제적 효율성을 동시에 확보토록 하는 튜브 교체형 열교환기를 제공한다.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 6을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 튜브 교체형 열교환기는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 관판(10), 부싱(20), 락피팅(30), 튜브관(40), 소켓(50), 고정부재(60), 커버(70)가 상호 결합되어 구성되며, 상기 튜브관(40)의 교체가 용이한 장점을 갖고 있다.
먼저, 상기 관판(10)은, 본 발명의 열교환기의 뼈대 역할을 하는 구성으로써, 원형 또는 다각형으로 형성되고 각각의 관판(10) 사이에 유체이동로(s)를 형성하고, 좌, 우 양측에 하기될 부싱(20)이 끼워질 수 있도록 관통홀(11)이 형성된다.
한편, 상기 관통홀(11)에는 부싱(20)과 락피팅(30)이 결합된 상태에서 상기 락피팅(30)으로 튜브관(40)이 끼워지며 상호 마주하는 중앙부를 경유하여 다른 한 측면의 관통홀(11) 방향으로 튜브관(40)이 끼워져 중앙부분에 튜브관(40)이 배치 구성되어, 최종적으로 상부에서 폐공기 또는 폐수가 이동되어, 상기 튜브관(40)으로부터 이동하는 냉각을 위한 물과 열교환이 이루어질 수 있게 구성된다.
즉, 본 발명의 열교환은 냉각을 위한 물이 투입되고 배출되어야 하기 때문에 한 쌍의 관이 배치됨에 따라, 상기 관판(10)의 양측에 일정간격 이격되게 한 쌍씩 구성되는 것을 바람직하다.
한편, 상기 부싱(20)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 관판(10)의 관통홀(11)에 각각 삽입되어, 용접을 통해 고정되는 구성으로써, 내부가 관통되게 형성되어 있고, 그 내측면을 따라서 나사산이 형성되어, 하기될 락피팅(30)의 외주 일측의 나사산과 회전결합 되도록 구성된다.
상기 부싱(20)이 관통홀(11)에 끼워져 용접되는 목적으로는 전체적이 내구성을 높일 수 있도록 하기 위함이다.
상기 락피팅(30)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 일측이 상기 부싱(20)과 결합되고, 타측에는 단턱부(31)가 형성된다. 더욱 상세하게는 도 3에 도시된 바와 같이 양측 외주에 나사산이 형성되어, 일측 외주는 부싱(20)과 회결 결합되고, 타측 외주는 고정부재(60)와 결합되게 되는데, 이때, 상기 단턱부(31)는 그 내주 지름이 락피팅(30)의 내주 지름보다 더 크기 형성되어, 상기 단턱부(31)의 내부로 소켓(50)이 삽입 구성된다.
즉, 상기 락피팅(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 부싱(20)과 결합되지 않은 타측에 단턱부(31)가 형성되게 며, 상기 소켓(50)이 내부로 인입되되, 상기 소켓(50)의 끝단이 맞닿아 고정될 수 있도록 락피팅(30)와 단턱부(31)가 연장되는 부분은 테이퍼(33)지게 형성되게 되어, 상호간의 맞닿는 부위를 최소화할 수 있게 되어, 고온의 열 등으로 인해 상기 소켓(50)의 분리로부터 자유롭게 할 수 있는 목적을 가지게 된다.
다시 말해, 본 발명의 튜브 교체형 열교환기의 핵심은 각각의 구성을 상호 결합하여 구성되는데, 사용 중 일부분의 파손 또는 훼손이 발생할 경우 열교환기를 전체적으로 교체하지 않고 일부 파손 또는 훼손된 부분만을 교체할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하고 있으며, 상기 튜브 교체형 열교환기를 분리함에 있어, 상기 소켓(50)의 구성으로 어느 방향에서도 강제적인 분리가 어렵게 되어 있다.
이러한 소켓(50)은 튜브관(40)의 교체 시에 필수적으로 분리하여야 하는데, 만약, 상기 단턱부(31)에 상기 소켓(50)의 끝단에 맞닿는 테이퍼(33) 진부분이 형성되지 않을 경우, 열교환 시 열 등, 장기간 사용 등 기타 외부요인으로, 락피팅(30)와 소켓(50)이 붙어 떨어지지 않게 되면, 충격 등 기타 장치 등이 필요하게 될 수가 있는데, 이러한 문제점을 방지할 수 있도록 상기 단턱부(31)에 테이퍼(33)지게 형성된다.
상기 락피팅(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 중앙부분을 기준으로 일측과 타측 및 중앙부의 외주 지름이 서로 다르게 형성되고, 상기 중앙부분을 기준으로 일측과 타측의 내주 지름이 서로 다르게 형성된다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 락피팅(30)은 부싱(20)과 체결되는 부분의 외주지름이 가장 작게 형성되고, 중앙부분이 가장 크게 형성되며, 단턱부(31)가 형성된 지름이 부싱(20)과 결합되는 부분보단 크고, 중앙부분보단 작게 형성된다.
이러한 락피팅(30)의 구조는, 상기 부싱(20)과 결합 시, 중앙부분의 일측면이 상기 관판(10)에 밀착되어, 고정력을 더욱 높일 수가 있게 된다.
한편, 상기 튜브관(40)은 실질적으로 냉각을 위한 물이 이동하는 통로 역할을 하는 것으로, 길이방향으로 길게 형성되는 한 쌍으로 구성되어, 각각의 관통홀(11)에 각각 끼워지고, 내부에는 냉각을 위한 물이 이동할 수 있도록 관통되게 형성된다.
이때, 하나의 튜브관(40) 일측 끝단은 냉각수가 투입되는 투입구(71)와 연결되거나 근접하게 배치되고, 다른 하나의 튜브관(430) 일측끝단은 열교환된 폐수가 배출되는 배출구(73)와 연결되거나 근접하게 배치될 수가 있으며, 본 발명에서는 상기 튜브관(40)이 투입구(71)와 배출구(73)에 근접하게 각각 배치되는 것으로 도시하였으며, 본 발명의 실시 예로써 한정짓지 아니한다.
상기 소켓(50)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기튜브관(40)의 외주에 끼움되되, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 내측에 위치되어 튜브관(40)을 고정시키는 구성으로, 더욱 바람직하게는 상기 락피팅(30)의 단턱부(31)의 내부로 삽입되며, 끝단이 상기 단턱부(31)의 테이퍼(33)진 부분과 일부분이 맞닿게 되고, 상기 단턱부(31)로 삽입된 반대방향에 상기 단턱부(31)의 내주 지름보다 더 큰 지름으로 형성되는 돌출테(51)가 형성되며, 상기 소켓(50)과 돌출테(51)가 연장되는 부분은 테이퍼(53)지게 형성되어, 상기 테이퍼(53)진 부분에 단턱부(31)의 일측 끝단에 맞닿게 형성된다.
다시 말해, 도 4에 도시된 바와 같이 단턱부(31)의 테이퍼(33)진 부분과 소켓(50)의 테이퍼(53)진 부분은 상기 소켓(50)이 락피팅(30)과 완전히 맞닿지 않게 되어, 장기간 열교환 작업을 수행함에 있어 소켓(50)이 락피팅(30)과 강하게 부착되어 소켓(50)의 분리 시 많은 애로사항들과 같은 문제점을 가지지 않도록 하기 위함이다.
상기 소켓(50)의 돌출테(51)는 상기 돌출테(51)가 락피팅(30)의 끝단과 맞닿아 튜브관(10)이 투입된 반대방향으로 이탈되지 않도록 하게 된다.
상기 고정부재(60)는 소켓(50)이 락피팅(30)에서 분리되지 않도록 고정하기 위한 구성으로, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 외주와 구성된다.
상기 고정부재(60)의 경우 통상적으로 너트와 같은 개념으로써, 상기 락피팅(30)의 단턱부(31)의 외주에 결합되게 된다.
즉, 상기 부싱(20), 락피팅(30), 고정부재(60)는 상호 인접하는 부분이 나사산이 각각 형성되어 상호 회전결합되는데, 더욱 상세하게는 상기 부싱(20)의 내주, 상기 락피팅(30)의 양측 외주, 상기 고정부재(60)의 내주에 각각 형성되어 결합되게 된다.
상기 커버(70)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구성되어 관판(10)의 외측에 결합되는데, 상기 커버(70)의 일측에는 냉각을 위한 물과 폐열과 열교환된 물이 배출되는 투입구(71)와 배출구(73)가 각각 형성되어, 상기 투입구(71)를 통해 투입되는 물이 튜브관(40)으로 이동되게 되며, 열교환된 물이 배출구(73)를 통해 배출될 수 있도록 하게 된다.
이때, 투입구(71)와 배출구(73)가 형성된 커버(70)에는, 상기 커버(70)의 내부를 구획하기 위한 구획판(75)이 형성되어, 냉각을 위해 투입되는 물과 열교환된 물이 상호 혼합되지 않도록 하게 된다.
즉, 하나의 커버(70)에는 구획판(75)이 형성되고, 다른 하나의 커버(70)에는 구획판이 형성되지 않게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 투입구(71)와 배출구(73)가 구성되지 않은 다른 커버(70)의 내부에는 각각의 튜브관(40)의 단부를 연결하는 연결관(80)이 구성되되, 상기 연결관(80)의 외측은 상기 커버(70)의 내측과 맞닿아 고정되도록 하여, 상기 연결관(80)이 이동하는 물의 압력에 의해 이탈되지 않는 구조이다.
본 발명에 따른 튜브교체형 열교환기에 의하면, 열교환기의 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 열교환기를 구성하는 각각의 구성품들을 결합 및 분리할 수 있도록 하여, 부분적인 파손 시에 부분적인 교체가 가능함에 따라 경제적 효율성이 높으며, 무엇보다, 부분적인 교체 시, 일부분만 분리시킨 후 신속한 교체가 가능하여 유지보수에 탁월한 효과를 가질 수 있는 유용한 발명인 것이다.
10 : 관판 11 : 관통홀
20 : 부싱
30 : 락피팅 31 : 단턱부 33 : 테이퍼
40 : 튜브관
50 : 소켓 51 : 돌출테 53 : 테이퍼
60 : 고정부재
70 : 커버 71 : 투입구 73 : 배출구
75 : 구획판
80 : 연결관 s : 유체 이동로

Claims (5)

  1. 튜브 교체형 열교환기에 있어서,
    다수의 관통홀(11)이 형성되는 관판(10)과,
    상기 각각의 관통홀(11)에 삽입되어 용접되는 부싱(20)과,
    일측이 상기 부싱(20)과 결합되는 각각의 락피팅(30)과,
    상기 락피팅(30)의 내부로 인입되는 각각의 튜브관(40)과,
    상기 튜브관(40)의 외주에 끼움되되, 상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 내측에 위치되어 튜브관(40)을 고정시키는 각각의 소켓(50)과,
    상기 부싱(20)과 결합되지 않은 락피팅(30)의 외주와 결합되는 각각의 고정부재(60)와,
    상기 튜브관(40)과 고정부재(60)를 감싸며 일측이 상기 관판(10)과 결합되는 커버(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 튜브교체형 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부싱(20)과 체결되지 않은 락피팅(30)의 내측에는 단턱부(31)가 형성되고,
    상기 단턱부(31)에 상기 소켓(50)이 위치되며,
    상기 단턱부(31)로 인입되는 소켓(50)의 타측 외주에는 돌출테(51)가 형성되어, 상기 돌출테(51)가 락피팅(30)의 끝단과 맞닿아 튜브관(10)이 투입된 반대방향으로 이탈되지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 튜브교체형 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 락피팅(30)과 단턱부(31)가 연장 내측 및 상기 소켓(50)의 외주와 돌출테(51) 외측에 테이퍼(33, 53)지게 형성되어,
    상기 테이퍼(33)에 소켓(50)의 끝단이 맞닿고 상기 테이퍼(53)에 단턱부(31)의 끝단이 맞닿아 고정되는 것을 특징으로 하는 튜브교체형 열교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 부싱(20), 락피팅(30), 고정부재(60)는 상호 인접하는 부분이 나사산이 형성되어 회전 결합되는 것을 특징으로 하는 튜브교체형 열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 커버(70)의 일측에는 냉각을 위한 물과 폐열과 열교환된 물이 배출되는 투입구(71)와 배출구(73)가 각각 형성되고,
    상기 투입구(71)와 배출구(73)가 구성되지 않은 다른 커버(70)의 내부에는 각각의 튜브관(40)의 단부를 연결하는 연결관(80)이 구성되되,
    상기 연결관(80)의 외측은 상기 커버(70)의 내측과 맞닿아 고정되는 것을 특징으로 하는 튜브교체형 열교환기.
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