KR20230137645A - Tube fastener of double tube heat exchanger - Google Patents

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KR20230137645A
KR20230137645A KR1020220035342A KR20220035342A KR20230137645A KR 20230137645 A KR20230137645 A KR 20230137645A KR 1020220035342 A KR1020220035342 A KR 1020220035342A KR 20220035342 A KR20220035342 A KR 20220035342A KR 20230137645 A KR20230137645 A KR 20230137645A
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박철수
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주식회사 와이지엔지니어링
박철수
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Abstract

본 발명은 내측튜브의 외주면에 밀착되는 내경을 갖는 고정체를 외측튜브 끝단에 용접한 뒤 상기 고정체의 숫나사부에 체결되는 암나사부를 갖는 회전체를 상기 내측튜브에 끼워서 나사체결하는 과정에서 상기 고정체와 회전체 사이의 패킹이 압착되어 외측튜브와 내측튜브 사이가 밀폐되도록 함으로써, 내측튜브와 외측튜브를 직접 용접하지 않으므로 용접불량에 따른 균열로 인하여 열매체가 오염되지 않으며, 또한 이중관의 증설 및 부분교체를 신속하게 할 수 있는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명 한 실시예는 내측튜브가 다단으로 구비되고, 각 상기 내측튜브에 외측튜브가 끼워져 구비되며; 각 상기 외측튜브의 양단은 상기 내측튜브의 외주면과 밀착되는 내주면을 갖는 고정체가 용접부를 통하여 구비되고; 각 상기 고정체의 숫나사부에 암나사부를 통하여 체결되는 회전체가 구비되며; 상기 고정체와 회전체 사이에 놓이는 패킹은 상기 회전체의 체결과정에서 상기 고정체와 내측튜브 사이에서 압착되어 틈새가 제거되고; 각 상기 내측튜브의 양단은 상기 회전체를 피해서 U형 내측연결튜브를 통하여 지그재그 식으로 연결되고, 각 상기 외측튜브는 외측연결튜브를 통하여 서로 연결되는 특징이 있다.In the present invention, a fixture having an inner diameter in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube is welded to the end of the outer tube, and then a rotating body having a female thread portion fastened to the male thread portion of the fixture is inserted into the inner tube and screwed into the inner tube. The packing between the stationary body and the rotating body is compressed to seal between the outer tube and the inner tube. Since the inner tube and the outer tube are not directly welded, the heat medium is not contaminated due to cracks due to welding defects, and additionally, the expansion and partial expansion of the double pipe is prevented. This relates to a tube fastening device for a double pipe heat exchanger that can be replaced quickly.
For this purpose, in one embodiment of the present invention, the inner tube is provided in multiple stages, and the outer tube is inserted into each inner tube; Both ends of each of the outer tubes are provided with a fixture having an inner circumferential surface in close contact with the outer circumferential surface of the inner tube through welding portions; A rotating body is provided that is fastened to the male thread portion of each of the fixtures through the female thread portion; The packing placed between the fixture and the rotating body is compressed between the fixture and the inner tube during the fastening process of the rotating body, thereby eliminating the gap; Both ends of each inner tube are connected in a zigzag manner through a U-shaped inner connecting tube to avoid the rotating body, and each outer tube is connected to each other through an outer connecting tube.

Description

이중관 열교환기의 튜브 체결장치{Tube fastener of double tube heat exchanger}Tube fastener of double tube heat exchanger}

본 발명은 이중관 열교환기의 튜브 체결장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내측튜브의 외주면에 밀착되는 내경을 갖는 고정체를 외측튜브 끝단에 용접한 뒤 상기 고정체의 숫나사부에 체결되는 암나사부를 갖는 회전체를 상기 내측튜브에 끼워서 나사체결하는 과정에서 상기 고정체와 회전체 사이의 패킹이 압착되어 외측튜브와 내측튜브 사이가 밀폐되도록 함으로써, 내측튜브와 외측튜브를 직접 용접하지 않으므로 용접불량에 따른 균열로 인하여 열매체가 오염되지 않으며, 또한 이중관의 증설 및 부분교체를 신속하게 할 수 있는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tube fastening device for a double-tube heat exchanger, and more specifically, to a fixture having an inner diameter that is in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube, welded to the end of the outer tube, and then having a female thread portion fastened to the male thread portion of the fixture. In the process of inserting and screwing the rotating body into the inner tube, the packing between the fixed body and the rotating body is compressed to seal the space between the outer tube and the inner tube. Since the inner tube and the outer tube are not directly welded, welding defects may occur. This relates to a tube fastening device for a double pipe heat exchanger that prevents contamination of the heat medium due to cracks and allows quick expansion and partial replacement of the double pipe.

일반적으로 이중관형 열교환기는, 내측튜브와 외측튜브를 이중관 형태로 설치하여 내측튜브를 통해서는 피전열유체가 유동되도록 하고, 내측튜브와 외측튜브의 사이를 통해서는 냉매가 유동되도록 함으로서, 피전열유체를 냉각시키는 목적에 주로 사용된다.In general, a double-tube heat exchanger installs the inner tube and the outer tube in a double pipe form so that the heat source fluid flows through the inner tube, and the refrigerant flows between the inner tube and the outer tube, so that the heat source fluid flows. It is mainly used for cooling purposes.

이러한 이중관형 열교환기는 급냉 작업에 중요한 기술적 장점을 제공하는 것으로서, 두 튜브 사이의 환형 간극에서 흐르는 냉각 유체의 속도는 간극의 대부분에 대해 높고 균일하므로 저속 또는 데드 존을 줄인다. 이것은 내측튜브 외부의 높은 열전달 계수를 보장한다. 내측튜브에는 튜브 길이를 따라 상당한 불연속성 또는 장애물이 없기 때문에 유체에는 충돌 지점이 없으므로 결과적으로 침식 및 오염 침전물을 줄이거나 제거할 수 있다. 또한 높은 속도는 빠른 냉각에 필요한 높은 열 전달 계수로 이어진다. 따라서 간단한 관형 구조로 인해 내측튜브를 기계적인 방법으로 어려움없이 청소할 수 있는 이점이 있다.These double-tube heat exchangers offer important technical advantages for quenching operations: the velocity of the cooling fluid flowing in the annular gap between the two tubes is high and uniform over most of the gap, thereby reducing low velocities or dead zones. This ensures a high heat transfer coefficient outside the inner tube. Because the inner tube has no significant discontinuities or obstructions along the length of the tube, the fluid has no collision points, consequently reducing or eliminating erosion and fouling deposits. High speeds also lead to high heat transfer coefficients required for rapid cooling. Therefore, due to the simple tubular structure, there is an advantage that the inner tube can be cleaned without difficulty by mechanical means.

그러나 종래 이중관 열교환기는 공개특허 제10-2021-0003127호 및 특허 제1086387호에 개시된 바와같이 내측튜브와 외측튜브의 경계를 용접하여 누수를 막기 때문에 고온 또는 저온이 교차되는 이중관의 특성상 열변화 충격에 따라 용접부위에 극심한 피로가 발생된다. 따라서 용접불량 등의 이유로 인하여 용접부위에 균열이 발생될 경우 열매체가 서로 섞이게 되어 교차오염이 발생되는 등의 문제점이 있었다. 또한 이중관을 증설하거나 부분교체할 때 용접방식은 작업이 어렵게 되는 등의 단점이 있었다.However, the conventional double pipe heat exchanger, as disclosed in Patent Publication No. 10-2021-0003127 and Patent No. 1086387, prevents water leakage by welding the boundary between the inner tube and the outer tube, so it is susceptible to thermal change shock due to the nature of the double pipe where high or low temperatures intersect. As a result, extreme fatigue occurs at the welded area. Therefore, if a crack occurs in the welded area due to welding defects, etc., there is a problem in that heat media are mixed together and cross-contamination occurs. In addition, the welding method had disadvantages such as making work difficult when adding or partially replacing double pipes.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 내측튜브의 외주면에 밀착되는 내경을 갖는 고정체를 외측튜브 끝단에 용접한 뒤 상기 고정체의 숫나사부에 체결되는 암나사부를 갖는 회전체를 상기 내측튜브에 끼워서 나사체결하는 과정에서 상기 고정체와 회전체 사이의 패킹이 압착되어 외측튜브와 내측튜브 사이가 밀폐되도록 함으로써, 내측튜브와 외측튜브를 직접 용접하지 않으므로 용접불량에 따른 균열로 인하여 열매체가 오염되지 않으며, 또한 이중관의 증설 및 부분교체를 신속하게 할 수 있는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치를 제공함에 있다.The present invention was developed in consideration of conventional problems. The purpose of the present invention is to weld a fixture having an inner diameter in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube to the end of the outer tube and then have a female thread portion fastened to the male thread portion of the fixture. In the process of inserting and screwing the rotating body into the inner tube, the packing between the fixed body and the rotating body is compressed to seal the space between the outer tube and the inner tube. Since the inner tube and the outer tube are not directly welded, welding defects may occur. The aim is to provide a tube fastening device for a double pipe heat exchanger that prevents contamination of the heat medium due to cracks and allows quick expansion and partial replacement of the double pipe.

이를 위하여 본 발명 한 실시예는 내측튜브가 다단으로 구비되고, 각 상기 내측튜브에 외측튜브가 끼워져 구비되며; 각 상기 외측튜브의 양단은 상기 내측튜브의 외주면과 밀착되는 내주면을 갖는 고정체가 용접부를 통하여 구비되고; 각 상기 고정체의 숫나사부에 암나사부를 통하여 체결되는 회전체가 구비되며; 상기 고정체와 회전체 사이에 놓이는 패킹은 상기 회전체의 체결과정에서 상기 고정체와 내측튜브 사이에서 압착되어 틈새가 제거되고; 각 상기 내측튜브의 양단은 상기 회전체를 피해서 U형 내측연결튜브를 통하여 지그재그 식으로 연결되고, 각 상기 외측튜브는 외측연결튜브를 통하여 서로 연결되는 특징이 있다.For this purpose, in one embodiment of the present invention, the inner tube is provided in multiple stages, and the outer tube is inserted into each inner tube; Both ends of each of the outer tubes are provided with a fixture having an inner circumferential surface in close contact with the outer circumferential surface of the inner tube through welding portions; A rotating body is provided that is fastened to the male thread portion of each fixture through the female thread portion; The packing placed between the fixture and the rotating body is compressed between the fixture and the inner tube during the fastening process of the rotating body, thereby eliminating the gap; Both ends of each inner tube are connected in a zigzag manner through a U-shaped inner connecting tube to avoid the rotating body, and each outer tube is connected to each other through an outer connecting tube.

본 발명에 따르면 외측튜브 끝단에 용접되는 고정체는 내주면이 내측튜브의 외주면과 밀착되어 누수를 막는 이점이 있다. 또한 상기 고정체의 외주면에 형성된 숫나사부에 체결되는 암나사부를 갖는 회전체는 내측튜브에 끼워진 상태에서 상기 숫나사부에 체결되는데 이때 고정체와 회전체 사이에는 패킹이 놓이게 되므로 패킹이 압착되어 내측튜브의 외주면과 회전체 및 고정체 사이의 틈새를 막는다.According to the present invention, the fixture welded to the end of the outer tube has the advantage of preventing water leakage because the inner peripheral surface is in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube. In addition, the rotating body having a female thread portion fastened to the male threaded portion formed on the outer peripheral surface of the fixture is fastened to the male threaded portion while being inserted into the inner tube. At this time, packing is placed between the fixture and the rotating body, so the packing is compressed and attached to the inner tube. Close the gap between the outer peripheral surface and the rotating body and fixed body.

따라서 상기 고정체와 내측튜브 사이 틈으로 빠져나오는 유체는 패킹에서 최종적으로 차단되기 때문에 내측튜브와 외측튜브를 직접 용접하지 않더라도 누수를 막을 수 있다. 따라서 튜브의 증설이나 부분 교체작업을 빠르게 수행할 수 있는 이점이 있다.Therefore, since the fluid that escapes through the gap between the fixture and the inner tube is ultimately blocked by the packing, leakage can be prevented even if the inner tube and the outer tube are not directly welded. Therefore, there is an advantage in that tube expansion or partial replacement work can be performed quickly.

도 1은 본 발명 한 실시예의 이중관 열교환기의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 체결장치의 분리 사시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 체결장치의 조립 단면도1 is a conceptual diagram of a double pipe heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the fastening device of one embodiment of the present invention
Figure 3 is an assembled cross-sectional view of the fastening device of one embodiment of the present invention

도 1 내지 도 3에서 본 발명 한 실시예의 체결장치는 직선형 내측튜브(10)와 직선형 외측튜브(20)가 다단으로 구비된다. 상기 외측튜브(20)는 상기 내측튜브(10)의 외주연을 감싸는 형태로 내측튜브(10)에 끼워지며, 상기 내측튜브(10)는 양단이 "U'형 내측연결튜브(11)를 통하여 지그재그 형태로 연결된다. 그리고 외측튜브(20)는 서로 이웃한 다른 외측튜브(20)와 직선형 외측연결튜브(21)를 통하여 연결된다. 따라서 내측튜브(10)를 흐르는 유체는 외측튜브(20)와 내측튜브(10) 사이 틈새로 흐르는 유체와 교차되면서 빠르게 열교환된다.1 to 3, the fastening device of one embodiment of the present invention is provided with a straight inner tube 10 and a straight outer tube 20 in multiple stages. The outer tube 20 is inserted into the inner tube 10 in a shape that surrounds the outer periphery of the inner tube 10, and both ends of the inner tube 10 are connected through a “U” shaped inner connection tube 11. It is connected in a zigzag shape. And the outer tube 20 is connected to other adjacent outer tubes 20 through the straight outer connection tube 21. Therefore, the fluid flowing through the inner tube 10 flows through the outer tube 20. Heat is exchanged quickly as it intersects with the fluid flowing in the gap between the and the inner tube (10).

상기 외측튜브(20) 양단은 고정체(30)가 용접부(33)를 통하여 결합된다. 상기 고정체(30)는 중공상으로 구성되는데 내주면은 상기 내측튜브(10)의 외주면에 밀착된다. 그리고 외주면에는 숫나사부(31)가 구비되며, 외부로 노출되는 측면은 상향으로 경사진 경사면(32)으로 구성된다. 또한 상기 고정체(30)의 숫나사부(31)에 체결되는 암나사부(41)가 내주면에 형성된 회전체(40)가 구비된다. 상기 회전체(40)는 외측으로 향하는 측면이 상기 내측튜브(10)의 외주면에 근접되는 가압부(42)로 구성된다. 그리고 상기 회전체(40)의 외주면에는 방사상으로 다수의 공구홈(43)이 천공되어서 상기 회전체(40)를 나사체결할때 사용된다.Both ends of the outer tube 20 are joined to the fixture 30 through welding portions 33. The fixture 30 is composed of a hollow shape, and its inner peripheral surface is in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube 10. In addition, a male screw portion 31 is provided on the outer peripheral surface, and the side exposed to the outside is composed of an upwardly inclined inclined surface 32. In addition, a rotating body 40 is provided with a female threaded portion 41 fastened to the male threaded portion 31 of the fixture 30 formed on the inner peripheral surface. The rotating body 40 is composed of a pressing portion 42 whose side facing outward is close to the outer peripheral surface of the inner tube 10. In addition, a plurality of tool grooves 43 are drilled radially on the outer peripheral surface of the rotating body 40 and are used when screwing the rotating body 40.

또한 상기 회전체(40) 내부에 놓이고 상기 가압부(42)를 통하여 상기 고정체(30) 쪽으로 밀리는 와셔(50)가 구비된다. 상기 와셔(50)는 상기 고정체(30)의 경사면(32)과 대응되는 경사면(51)이 한쪽 측면에 형성된다. 그리고 이들 경사면(32)(51) 사이에 놓이는 패킹(60)이 구비된다. 상기 패킹(60)은 상기 내측튜브(10)의 외주면에 밀착되는 내경을 가지며 단면은 원형이다. 따라서 회전체(40)의 회전으로 가압부(42)가 고정체(30) 쪽으로 접근하는 동안 상기 와셔(50)가 함께 움직이게 되므로 이들 고정체(30)와 가압부(42)에 형성된 경사면(32)(51)으로 인하여 패킹(60)이 상기 내측튜브(10) 쪽으로 압착되므로 경사면(32)(51)과 내측튜브(10) 사이의 틈새가 차단되어 누수를 막는다.Additionally, a washer 50 is placed inside the rotating body 40 and pushed toward the fixture 30 through the pressing portion 42. The washer 50 has an inclined surface 51 formed on one side corresponding to the inclined surface 32 of the fixture 30. And packing 60 is provided between these inclined surfaces 32 and 51. The packing 60 has an inner diameter that is in close contact with the outer peripheral surface of the inner tube 10 and has a circular cross-section. Therefore, while the pressing part 42 approaches the fixture 30 due to the rotation of the rotating body 40, the washer 50 moves together, so that the inclined surface 32 formed on the fixture 30 and the pressing part 42 ) (51) causes the packing (60) to be compressed toward the inner tube (10), so the gap between the inclined surfaces (32) (51) and the inner tube (10) is blocked to prevent water leakage.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 체결장치는 내측튜브(10)와 외측튜브(20)를 직접 용접하지 않기 때문에 용접불량에 따른 균열이 발새되지 않는 이점이 있는 것으로서, 체결과정은 다음과 같다.The fastening device of one embodiment of the present invention configured in this way has the advantage of preventing cracks from developing due to welding defects because the inner tube 10 and the outer tube 20 are not directly welded. The fastening process is as follows.

먼저 외측튜브(20) 양단에 고정체(30)가 용접부(33)를 통하여 미리 결합된다. 상기 고정체(30)는 내주면이 내측튜브(10)에 밀착되기 때문에 상기 외측튜브(20)를 내측튜브(10)에 끼우면 양단의 고정체(30)로 인하여 내측튜브(10)와 외측튜브(20) 사이에 열매체가 유동되는 공간이 균일하게 유지된다. 이후 내측튜브(10) 양단으로 패킹(60)과 와셔(50)를 차례로 끼우고 최종적으로 회전체(40)를 고정체(30)에 나사체결한다.First, the fixture 30 is pre-joined to both ends of the outer tube 20 through welding portions 33. Since the inner peripheral surface of the fixture 30 is in close contact with the inner tube 10, when the outer tube 20 is inserted into the inner tube 10, the inner tube 10 and the outer tube ( 20) The space in which the heat medium flows is maintained uniformly. Afterwards, the packing 60 and the washer 50 are sequentially inserted into both ends of the inner tube 10, and finally the rotating body 40 is screwed to the fixture 30.

회전체(40)가 고정체(30)에 나사체결되는 동안 와셔(50)는 가압부(42)를 통하여 고정체(30) 쪽으로 이동되는데, 체결량이 커짐에 따라 고정체(30)의 경사면(32)과 와셔(50)의 경사면(51)으로 인하여 패킹(60)은 내측튜브(10) 쪽으로 밀착된다. 따라서 각 경사면(32)(51)과 내측튜브(10)의 외주면은 패킹(60)으로 인하여 틈새가 발생되지 않기 때문에 내측튜브(10)와 외측튜브(20) 사이로 흐르는 유체는 외부로 유출되지 않는다.While the rotating body 40 is screwed to the fixture 30, the washer 50 is moved toward the fixture 30 through the pressurizing portion 42. As the amount of fastening increases, the inclined surface of the fixture 30 ( Due to the inclined surface 51 of 32) and the washer 50, the packing 60 is in close contact with the inner tube 10. Therefore, since no gap is created between each inclined surface (32) (51) and the outer peripheral surface of the inner tube (10) due to the packing (60), the fluid flowing between the inner tube (10) and the outer tube (20) does not leak out. .

그리고 상기 내측튜브(10)는 다단으로 필요한 개수만큼 증설이 되는데, 증설할 때마다 외측튜브(20)를 내측튜브(10)에 끼우고 고정체(30)와 회전체(40)를 이용하여 이들을 체결하면 되므로 증설이 편리한 등의 이점이 있다.In addition, the inner tube 10 is expanded in multiple stages as required. Each time it is expanded, the outer tube 20 is inserted into the inner tube 10 and the fixed body 30 and the rotating body 40 are used to connect them. There are advantages such as convenient expansion because it only needs to be concluded.

10 : 내측튜브 20 : 외측튜브
30 : 고정체 31 : 숫나사부
32 : 경사면 40 : 회전체
41 : 암나사부 42 : 가압부
50 : 와셔 51 : 경사면
60 : 패킹10: inner tube 20: outer tube
30: fixture 31: male screw portion
32: inclined plane 40: rotating body
41: female thread part 42: pressurized part
50: Washer 51: Inclined plane
60: Packing

Claims (3)

내측튜브가 다단으로 구비되고, 각 상기 내측튜브에 외측튜브가 끼워져 구비되며;
각 상기 외측튜브의 양단은 상기 내측튜브의 외주면과 밀착되는 내주면을 갖는 고정체가 용접부를 통하여 구비되고;
각 상기 고정체의 숫나사부에 암나사부를 통하여 체결되는 회전체가 구비되며;
상기 고정체와 회전체 사이에 놓이는 패킹은 상기 회전체의 체결과정에서 상기 고정체와 내측튜브 사이에서 압착되어 틈새가 제거되고;
각 상기 내측튜브의 양단은 상기 회전체를 피해서 U형 내측연결튜브를 통하여 지그재그 식으로 연결되고, 각 상기 외측튜브는 외측연결튜브를 통하여 서로 연결됨을 특징으로 하는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치.The inner tube is provided in multiple stages, and an outer tube is inserted into each inner tube;
Both ends of each of the outer tubes are provided with a fixture having an inner circumferential surface in close contact with the outer circumferential surface of the inner tube through welding portions;
A rotating body is provided that is fastened to the male thread portion of each fixture through the female thread portion;
The packing placed between the fixture and the rotating body is compressed between the fixture and the inner tube during the fastening process of the rotating body, thereby eliminating the gap;
Both ends of each inner tube are connected in a zigzag manner through a U-shaped inner connecting tube to avoid the rotating body, and each outer tube is connected to each other through an outer connecting tube. A tube fastening device for a double pipe heat exchanger. 제 1 항에 있어서,
각 상기 고정체의 외측면은 상향으로 경사진 경사면으로 구성되어서 상기 패킹이 상기 내측튜브 쪽으로 밀착되도록 함을 특징으로 하는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치.According to claim 1,
A tube fastening device for a double-tube heat exchanger, characterized in that the outer surface of each fixture is composed of an upwardly sloping surface so that the packing is brought into close contact with the inner tube. 제 1 항에 있어서,
각 상기 고정체의 외측면은 상향으로 경사진 경사면으로 구성되고;
각 상기 고정체와 회전체 사이에는 와셔가 구비되는데, 상기 와셔는 상기 경사면과 대응되는 경사면이 구비되어서 이들 경사면 사이에서 상기 패킹이 압착되도록 한 것을 특징으로 하는 이중관 열교환기의 튜브 체결장치.According to claim 1,
The outer surface of each of the fixtures is composed of an upwardly sloping slope;
A washer is provided between each of the fixed bodies and the rotating body, and the washer is provided with an inclined surface corresponding to the inclined surface so that the packing is compressed between the inclined surfaces. A tube fastening device for a double pipe heat exchanger.
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