KR20230157560A - 열교환기의 튜브 클리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는, 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 리니어 로드; 상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 리니어 로드의 외면에 형성된 스크레이퍼; 및 상기 튜브의 길이 방향을 따라 상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼를 슬라이딩 왕복 운동시키는 리니어 구동부;를 포함하며, 상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내부에서 슬라이딩 왕복 운동할 수 있다.

Description

열교환기의 튜브 클리닝 장치{TUBE CLEANING APPARATUS USED IN HEAT EXCHANGER}

본 발명은 열교환기의 튜브 클리닝 장치 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기의 작동 중에 튜브의 내면을 클리닝할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기(heat exchanger)는 고온 유체와 저온 유체 사이에 고온의 유체가 가진 열에너지를 저온 유체로 보내는 장치를 말하는 것으로, 냉동 설비 또는 공기 조화 설비나 각종 산업용 플랜트에서 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등으로 널리 사용되고 있다.

이와 같이 사용되고 있는 열교환기의 한 형식인 다관식(shell and tube type) 열교환기는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 양단부에 격판부(21a,21b)가 각각 형성되며 외부 양측에 유체 유입구(22)와 유체 유출구(23)가 각각 형성된 플랜지관 형상으로 된 하우징(21)이 구비되고, 하우징(21)의 내부에는 다수개의 튜브(24)가 격판부(21a,21b)를 관통하도록 병렬 설치되며, 하우징(21)의 양단부에는 유체 유입구(25a)가 형성된 전면캡(25)과 유체 유출구(26a)가 형성된 후면캡(26)이 각각 플랜지 결합되도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 다관식 열교환기는 열교환기(20)의 전면캡(25)에 형성된 유체 유입구(25a)로 유입되어 하우징(21)내부에 설치된 다수개의 튜브(24)의 내부를 통과하여 후면캡(26)의 유체 유출구(26a)로 유출되는 유체와, 열교환기 (20)의 하우징(21)의 외부 일측에 형성된 유체 유입구(22)로 유입되어 하우징 (21)내부에 설치된 다수의 튜브(24)의 외부에 접촉된 후 하우징(21)의 외부 타측에 형성된 유체 유출구(23)로 유출되는 유체 사이에 열에너지의 이동이 일어남으로써 열교환이 이루어지게 되는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래의 다관식 열교환기는 장시간 사용될 경우 유체 속에 포함된 각종 이물질 등으로 인해 튜브(24)의 내벽에 스케일(scale) 또는 슬라임(slime) 등이 부착되어 파울링(fouling, 24a)을 형성하게 되는데, 이러한 파울링(24a)이 튜브(24)의 내벽에 지속적으로 적층됨에 따라 튜브(24)의 내경을 축소시키는 결과를 초래하게 되어 유체의 흐름이 원활하지 못하게 될 뿐 아니라 튜브(24)의 두께도 두꺼워지게 되어 튜브(24)의 외벽을 매개로 한 고온 유체와 저온 유체 사이의 열전달이 제대로 이루어지지 않게 되므로 열교환기의 효율이 현저히 저하되고 사용 수명도 단축되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 다관식 열교환기는 주기적으로 튜브(24)의 내벽에 적층된 파울링(24a)을 제거해 주어야만 하는데, 기존의 스케일 제거 방법으로는 열교환기(20)의 전면캡(25)과 후면캡(26)을 분리한 후 튜브(24)의 내부를 금속 브러쉬가 부착된 막대로 일일이 문질러 파울링(24a)을 제거하거나, 화학약품 등을 이용하여 파울링(24a)을 용해시켜 제거하거나, 강한 수압의 물을 분사하여 파울링(24a)을 제거하는 등의 수동식 방법과, 스폰지 재질로 된 다수의 세정체를 열교환기(20)로 연결되는 배관 내부로 투입한 후 별도의 펌프나 유체 압력에 의해 세정체들을 튜브(24)의 내부로 강제적으로 통과시킴으로써 파울링(24a)을 제거시키는 스케일 세정장치를 이용한 자동식 방법이 알려져 있었다.

그러나, 이와 같은 수동식 파울링 제거 방법은 스케일 제거작업시마다 열교환기의 작동을 중지시켜 배관으로부터 열교환기를 분리해낸 후 열교환기(20)을 분해하여 다수개의 튜브(24)의 내벽에 형성된 파울링(24a)을 일일이 수작업으로 제거한 다음, 다시 열교환기를 조립하고 배관에 연결설치하는 과정을 반복해야 하므로 대단히 번거롭고 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 자동식 스케일 제거 방법은 수동식 제거 방법에 비해 작업이 다소 간편하다는 장점은 있었지만, 스폰지 재질로 된 볼 형상의 세정체를 보관하거나 포집하기 위한 장치들과 이 세정체에 압력을 가하는 펌프 및 배관설비 등의 부가 설비가 추가로 구비되어 설치되어야 하므로 구조가 복잡하게 되어 상당한 설치비용이 소요될 뿐 아니라 유지관리에도 상당히 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.

한국공개특허 제10-2011-0055324호(공개일자 2011.05.25.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열교환기가 정상적으로 작동하는 동안 튜브의 내면에서 파울링을 제거할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.

본 발명은 열교환기의 튜브 내면에 적층되거나 형성된 파울링을 제거하기 위해 열교환기의 가동을 중단할 필요가 없는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.

본 발명은 하나의 구동원을 이용하여 다수개로 마련된 튜브 전체에 대해서 파울링 제거 작업을 동시에 수행할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는, 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 리니어 로드; 상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 리니어 로드에 형성된 스크레이퍼; 및 상기 튜브의 길이 방향을 따라 상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼를 슬라이딩 왕복 운동시키는 리니어 구동부;를 포함하며, 상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내부에서 슬라이딩 왕복 운동할 수 있다.

상기 리니어 로드는 상기 튜브와 동일한 길이로 형성되거나 상기 튜브 보다 길게 형성될 수 있다.

상기 스크레이퍼는 상기 리니어 로드의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 이격 형성될 수 있다.

상기 스크레이퍼 사이의 간격은 상기 리니어 로드가 상기 튜브의 길이 방향을 따라 왕복 운동하는 거리와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 리니어 로드가 상기 튜브의 내부에서 왕복 운동하게 되면 상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 내면에 접촉한 상태로 왕복 운동하면서 상기 튜브의 내면을 스크레이핑 할 수 있다.

상기 스크레이퍼는, 상기 튜브의 내면과 접촉하는 링 부재; 상기 링 부재의 내면에 형성되는 디스크 부재; 및 상기 디스크 부재의 중심에 형성되는 로드 체결공;을 포함하며, 상기 디스크 부재에는 유체가 통과하는 다수개의 유체 플로우 홀이 방사상으로 형성될 수 있다.

상기 리니어 로드에 형성된 상기 스크레이퍼 전체에 대해서 상기 유체 플로우 홀은 상기 튜브의 중심을 기준으로 동일한 위치에 형성되거나 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.

다수개의 상기 리니어 로드의 일단이 연결되는 리니어 원판; 상기 리니어 로드의 일단과 마주 보는 일측에서 상기 리니어 원판에 연결되는 스트로크 로드; 상기 스트로크 로드를 왕복 운동 시키는 피스톤; 및 상기 피스톤이 내부에 마련되는 실린더;를 포함하며, 상기 리니어 구동부는 상기 실린더 및 상기 피스톤을 포함할 수 있다.

상기 스크레이퍼 사이의 간격은 상기 피스톤의 행정 거리와 동일하게 형성될 수 있다.

상기 하우징은, 상기 튜브가 내부에 마련되는 제1 하우징; 상기 리니어 구동부의 일측에 마련되되 상기 제1 하우징의 길이 방향 일단에 연결되는 제2 하우징; 및 상기 제1 하우징의 길이 방향 타단에 연결되는 제3 하우징;을 포함하며, 상기 리니어 로드의 일단은 상기 제3 하우징 내부에서 왕복 운동하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 열교환기의 작동과 연계하여 튜브의 길이 방향을 따라 직선 왕복 운동하는 스크레이퍼를 튜브의 내부에 설치함으로써 튜브의 내면에 적층되거나 형성된 스케일 등의 파울링을 제거하기 위해서 열교환기의 작동을 중단할 필요가 없고 열교환기에서 튜브를 분리할 필요가 없다.

본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 하나의 구동원을 이용하여 다수개로 마련된 튜브 전체에 대해서 파울링 제거 작업을 동시에 수행할 수 있기 때문에 스크레이퍼의 작동 구조를 단순화할 수 있고 스크레이퍼의 작동에 소요되는 에너지를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 스크레이퍼에 다수개의 유체 플로우 홀이 관통 형성되어 있기 때문에 스크레이퍼가 유체의 흐름 내지 유동을 방해하지 않는다.

도 1은 종래의 다관식 열교환기를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 열교환기 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 열교환기의 하우징 내부를 도시한 횡단면도이다.
도 4는 도 2에 따른 열교환기의 요부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 요부 중 일부를 확대 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 따른 요부 중 튜브, 리니어 로드와 스크레이퍼의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 스크레이퍼를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7에 따른 스크레이퍼와 리니어 로드의 상호 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능 구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 열교환기 시스템을 도시한 도면, 도 3은 도 2에 따른 열교환기의 하우징 내부를 도시한 횡단면도, 도 4는 도 2에 따른 열교환기의 요부를 도시한 도면, 도 5는 도 4에 따른 요부 중 일부를 확대 도시한 도면, 도 6은 도 4에 따른 요부 중 튜브, 리니어 로드와 스크레이퍼의 관계를 도시한 도면, 도 7은 도 6에 따른 스크레이퍼를 도시한 평면도, 도 8은 도 7에 따른 스크레이퍼와 리니어 로드의 상호 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치(100, 이하 '클리닝 장치'라 함)는 열교환기 시스템에 적용될 수 있으며, 열교환기의 하우징(101) 내부에 다수개의 튜브(110)가 마련된 다관식 열교환기에 적용되는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 다관식 열교환기에만 적용되는 것은 아니며, 열교환을 위한 유체가 흐르는 튜브가 구비된 형태의 열교환기 뿐만 아니라 작동 시간이 경과함에 따라 유체 관로에 불순물이 적층되는 유체 기계에도 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 다관식 열교환기에 본 발명에 따른 클리닝 장치(100)가 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(101)의 내부에 마련된 유체 공간(102)에 다수개의 튜브(110)가 하우징(101)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 하우징(101)의 유체 공간(102)을 흐르는 제1 유체와 튜브(110)의 내부를 흐르는 제2 유체 간에 열교환이 일어나게 된다. 도 3에는 유체 공간(102)의 좌측 부분에만 다수개의 튜브(110)가 도시되어 있는데, 이는 도면 표현의 편의를 위한 것일 뿐이며, 유체 공간(102) 전체에 걸쳐서 다수개의 튜브(110)가 고르게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 다수개의 튜브(110) 마다 개별적으로 설치되어서 튜브(110)의 내면을 클리닝하게 된다. 도 2, 도 4 내지 도 6, 도 8에는 설명 및 도면 표현의 편의를 위해서 하나의 튜브(110)에만 설치된 클리닝 장치(100)가 도시되어 있을 뿐이다. 즉, 도 2, 도 4 내지 도 6, 도 8에 도시된 클리닝 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 유체 공간(102)에 설치된 다수개의 튜브(110) 마다 각각 설치된다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는, 하우징(101,108,109)의 내부에 배치된 다수개의 튜브(110)의 내부에 마련된 리니어 로드(141); 튜브(110)의 내면과 접촉하도록 리니어 로드(141)의 외면에 형성된 스크레이퍼(160); 및 튜브(110)의 길이 방향을 따라 리니어 로드(141) 및 스크레이퍼(160)를 슬라이딩 왕복 운동시키는 리니어 구동부(120);를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 튜브(110)의 길이 방향을 따라 직선적으로 움직이면서 튜브(110)의 내면에 적층되는 파울링을 제거할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 클리닝 장치(100)는 튜브(110)의 길이 방향을 따라 선형(linear)으로 배치되고 직선적으로 작동하기 때문에, 하우징(101,108,108)의 직경을 크게 할 필요가 없다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)의 리니어 로드(141) 및 스크레이퍼(160)는 튜브(110)의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 튜브(110)의 내부에서 슬라이딩 왕복 운동할 수 있다. 리니어 로드(141, linear rod)는 튜브(110)의 길이 방향을 따라 직선적으로 왕복 운동하는 봉(rod) 형태의 부재이며, 스크레이퍼(160, scraper)는 튜브(110)의 내면을 긁어서 파울링을 제거하는 부재이다.

도 4를 참조하면, 리니어 로드(141)와 튜브(110)는 3개의 하우징(101,108,109) 내에 마련될 수 있다. 3개의 하우징(101,108,109)은, 튜브(110)가 내부에 마련되는 제1 하우징(101), 리니어 구동부(120)의 일측에 마련되되 제1 하우징(101)의 길이 방향 일단에 연결되는 제2 하우징(108) 및 제1 하우징(101)의 길이 방향 타단에 연결되는 제3 하우징(109)을 포함할 수 있다.

다수개의 튜브(110)는 제1 하우징(101)의 내부에 위치하도록 마련될 수 있다. 제1 하우징(101)의 일측면에는 제1 유체가 유입되는 유체 유입구(105)가 형성되고 유체 유입구(105)와 마주 보는 제1 하우징(101)의 타측면에는 제1 유체가 배출되는 유체 유출구(104)가 형성될 수 있다.

제2 하우징(108) 및 제3 하우징(109)은 각각 제1 하우징(101)의 길이 방향 양단에 체결될 수 있다. 제2 하우징(108)과 제3 하우징(109)은 각각 튜브(110)의 길이 방향 양단 쪽에 위치하게 된다.

제1 유체와 열교환하게 되는 제2 유체는 제2 하우징(108), 튜브(110) 및 제3 하우징(109)의 내부를 흐르게 된다. 제2 하우징(108)에는 제2 유체가 유입되는 유체 유입구(103)가 형성되고, 제3 하우징(109)에는 제2 유체가 유출되는 유체 유출구(104)가 형성될 수 있다.

제2 유체는 유체 유입구(103)로 유입되어 제2 하우징(108)의 내부를 채운 후 튜브(110)의 내부로 유입되어 흐르게 되고, 튜브(110)에서 나온 제2 유체는 제3 하우징(109)을 채운 후 유체 유출구(104)를 통해서 배출된다.

튜브(110)의 내부를 흐르는 제2 유체와 제1 하우징(101)의 내부의 유체 공간(102)을 흐르는 제1 유체 사이에서 열교환이 일어난다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 튜브(110)의 내부에 제2 유체가 흐르는 상태에서 튜브(110)의 내면에 형성된 파울링을 제거하거나 튜브(110)의 내면에 파울링이 적층되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)의 경우 리니어 로드(141)와 스크레이퍼(160)가 튜브(110)의 내면을 따라 일정한 구간을 왕복 운동하면서 파울링을 제거하게 된다.

리니어 로드(141)가 튜브(110)의 길이 방향을 따라 선형적으로 움직이도록 리니어 구동부(120)가 마련될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 리니어 구동부(120)는 제2 하우징(108)의 일측에 위치하는데, 리니어 로드(141)의 중심과 동일 선상에 위치하도록 마련될 수 있다.

리니어 구동부(120)는 실린더(121), 실린더(121)의 내부에 마련되고 실린더(121)의 내면을 따라 선형 왕복 운동하는 피스톤(123)을 포함할 수 있다.

실린더(121)의 내부에 작동 유체(미도시)가 유입 또는 유출됨에 따라 피스톤(123)이 튜브(110)의 길이 방향(화살표 A1 참고)을 따라 일정한 구간 내에서 슬라이딩 왕복 운동하게 된다.

피스톤(123)의 슬라이딩 왕복 운동이 리니어 로드(141)에 전달되어야 한다. 피스톤(123)의 슬라이딩 왕복 운동을 리니어 로드(141)에 전달하기 위한 구동력 전달 유닛(130)이 리니어 구동부(120)와 제2 하우징(108) 사이에 마련될 수 있다.

구동력 전달 유닛(130)은 제4 하우징(139), 제4 하우징(139)의 길이 방향(A1 화살표 방향)의 양단에 각각 체결되는 제1 캡 플레이트(138) 및 제2 캡 플레이트(137), 제4 하우징(139) 내에 마련되어 피스톤(123)의 하단에 연결된 피스톤 로드(125)와 연결되는 스트로크 로드(131)를 포함할 수 있다.

여기서, 스트로크 로드(131)의 일단은 피스톤 로드(125)와 연결되고, 타단은 제2 캡 플레이트(137)를 통과해서 제2 하우징(108)의 내부에 위치할 수 있다. 피스톤(123)이 슬라이딩 왕복 운동함에 따라 피스톤 로드(125)와 연결된 스트로크 로드(131)도 동일한 직선 방향(A1)을 따라 슬라이딩 왕복 운동하게 된다. 이때, 스트로크 로드(131)의 타단은 제2 캡 플레이트(137)를 통과하여 제2 하우징(108)의 내부까지 전진하게 되는데, 제2 하우징(108)으로 유입된 제2 유체가 제4 하우징(139)의 내부로 스며들지 않도록 스트로크 로드(131)와 제2 캡 플레이트(137)가 연결되는 부위에 밀봉 기능을 가지는 베어링(133)을 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 제2 하우징(108)의 내부에는 다수개의 튜브(110) 마다 각각 설치되는 다수개의 리니어 로드(141)의 일단이 연결되는 리니어 원판(151)이 마련될 수 있다. 리니어 원판(151)은 리니어 로드(141) 전체의 일단이 연결된 상태로 제2 하우징(108) 내에서 피스톤(123)의 슬라이딩 방향(A1)과 동일한 방향을 따라 왕복 운동할 수 있다.

그런데, 리니어 원판(151)을 슬라이딩 왕복 운동시키는 힘은 피스톤(123), 피스톤 로드(125) 및 스트로크 로드(131)를 통해 리니어 원판(151)에 전달될 수 있다. 스트로크 로드(131)의 선형 움직임이 리니어 원판(151)에 전달되도록 스트로크 로드(131)의 하단에 연결된 커넥팅 플레이트(135), 커넥팅 플레이트(135)와 리니어 원판(151)을 연결하는 체결부재(153)가 마련될 수 있다. 이러한 연결 구조에 의해서 리니어 구동부(120)의 선형 구동력 즉, 슬라이딩 왕복 운동이 리니어 원판(151)을 통해서 리니어 로드(141)에 전달될 수 있다.

리니어 원판(151)과 커넥팅 플레이트(135)는 제2 하우징(108)의 내부가 제2 유체로 채워진 상태에서 슬라이딩 왕복 운동을 해야 하는데, 제2 유체에 의해서 슬라이딩 왕복 운동이 잘 되지 않을 수 있다. 이를 방지하기 위해서 리니어 원판(151)과 커넥팅 플레이트(135)에 다수개의 유체 관통공(미도시)이 형성되는 것이 바람직하다.

리니어 로드(141)의 일단은 체결부재(155)에 의해서 리니어 원판(151)에 체결 고정될 수 있다. 리니어 구동부(120)는 제1 캡 플레이트(138)에 체결 고정될 수 있다.

도 5의 경우, 리니어 원판(151)은 제2 캡 플레이트(137)에 근접한 위치에 있고, 이 상태에서 리니어 로드(141)의 좌측단에 형성된 스크레이퍼(160)가 튜브(110)의 좌측단에 위치하고 있다. 이 상태에서 피스톤(123)이 우측으로 움직이게 되면 리니어 로드(141)도 우측으로 움직이면서 스크레이퍼(160)가 튜브(110)의 내면을 스크레이핑(scraping)하게 된다.

도 5에 도시된 상태를 전체적으로 도시하면 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4에 도시된 상태에서 피스톤(123) 및 리니어 로드(141)가 우측으로 움직이게 되면 다수개의 스크레이퍼(160)도 우측으로 움직이면서 튜브(110)의 내면을 긁게 된다. 이때, 다수개의 튜브(110)는 제1 하우징(101)의 내부에 고정된 상태로 마련된다. 즉, 피스톤(123)에 의해서 선형 슬라이딩 왕복 운동하는 것은 리니어 로드(141)와 스크레이퍼(160) 뿐이고, 튜브(110)는 움직이지 않는다.

도 4에 도시된 상태에서, 리니어 원판(151)이 우측으로 최대한 전진하게 되면 리니어 원판(151)이 튜브(110)의 좌측단과 근접하게 된다. 이러한 상태가 되면, 리니어 로드(141)의 우측단은 튜브(110)의 우측단에서 튀어 나오게 된다. 튜브(110)의 끝단에서 노출된 리니어 로드(141)의 끝단은 제3 하우징(109)의 내부에 위치하게 된다. 따라서, 리니어 로드(141)의 일단(도 4에서 우측단)은 제3 하우징(109)의 내부에서 왕복 운동하도록 형성될 수 있다.

한편, 리니어 로드(141)는 튜브(110)와 동일한 길이로 형성되거나 튜브(110) 보다 길게 형성될 수 있다. 도 4에는 리니어 로드(141)가 작동하기 전 상태가 도시되어 있는데 리니어 로드(141)와 튜브(110)의 길이가 동일하다. 다만, 리니어 로드(141)가 튜브(110) 보다 길어서 튜브(110)의 우측단으로 리니어 로드(141)의 일단이 노출되어도 무방하다.

도 4에 도시된 바와 같은 상태 즉, 클리닝 장치(100)가 작동하기 전 상태에서 스크레이퍼(160)가 모두 튜브(110)의 내부에 위치하고 있기만 한다면, 리니어 로드(141)가 튜브(110) 보다 길어도 무방하다. 하지만, 리니어 로드(141)가 튜브(110) 보다 짧으면, 튜브(110)의 내면 전체를 스크레이핑 할 수 없다. 따라서, 리니어 로드(141)는 튜브(110)와 동일한 길이로 형성되거나 튜브(110) 보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 스크레이퍼(160)는 리니어 로드(141)의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 이격 형성될 수 있다. 스크레이퍼(160)는 리니어 로드(141)와 일체로 슬라이딩 왕복 운동해야 하기 때문에 스크레이퍼(160)는 리니어 로드(141)의 외면에 체결 고정되어야 한다.

도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스크레이퍼(160)는 리니어 로드(141)의 길이 전체에 걸쳐서 일정한 간격을 두고 다수개가 형성되는 것이 바람직하다. 도 8의 경우에는 8개의 스크레이퍼(160)가 리니어 로드(141)에 마련되는데, 각 스크레이퍼(160) 사이의 간격은 동일하다.

예를 들어, 도 8의 경우에 스크레이퍼(160) 사이의 간격(거리)을 420mm로 설정하고 튜브(110)의 전체 길이는 3,000mm인 경우, 리니어 로드(141)의 길이도 3,000mm로 설정하는 것이 바람직하다.

여기서, 스크레이퍼(160) 사이의 간격은 리니어 로드(141)가 튜브(110)의 길이 방향을 따라 왕복 운동하는 거리와 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 스크레이퍼(160) 사이의 간격(거리)은 리니어 구동부(120)의 피스톤(123)이 왕복 운동하는 거리 즉, 피스톤(123)의 행정 거리(cycle distance)와 동일하다.

도 8의 경우, 리니어 로드(141)가 슬라이딩 왕복 운동하게 되면 각각의 스크레이퍼(160)는 420mm씩 슬라이딩 왕복 운동하면서 튜브(110)의 내면에서 파울링을 제거하게 된다. 이때, 피스톤(123)의 행정 거리도 420mm가 된다.

리니어 구동부(120)에 의해서 리니어 로드(141)가 튜브(110)의 내부에서 왕복 운동하게 되면 스크레이퍼(160)는 튜브(110)의 내면에 접촉한 상태로 왕복 운동하면서 튜브(110)의 내면을 스크레이핑 할 수 있다.

이와 같이, 각각의 스크레이퍼(160)가 피스톤(123)의 행정 거리 만큼 슬라이딩 왕복 운동하게 되면 튜브(110)의 전체를 스크레이핑 할 수 있게 된다.

여기서, 스크레이퍼(160)의 개수는 피스톤(123)의 행정 거리와 튜브(110)의 길이에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 튜브(110)의 길이가 동일한 경우에, 피스톤(123)의 행정 길이가 길면 행정 길이가 짧은 경우 보다 스크레이퍼(160)의 개수를 줄일 수 있다.

도 7을 참조하면, 스크레이퍼(160)는, 튜브(110)의 내면과 접촉하는 링 부재(161), 링 부재(161)의 내면에 형성되는 디스크 부재(162) 및 디스크 부재(162)의 중심에 형성되는 로드 체결공(169)을 포함할 수 있다. 여기서, 디스크 부재(162)에는 유체가 통과하는 다수개의 유체 플로우 홀(165)이 방사상으로 형성될 수 있다.

스크레이퍼(160)의 링 부재(161)는 튜브(110)의 내면과 직접 접촉되는 부분이며, 튜브(110)의 내면에 형성된 파울링을 긁어서 제거하는 부분이다. 따라서, 링 부재(161)는 마모되거나 손상될 가능성이 크다. 가동 시간이 경과함에 따라 링 부재(161)가 마모되거나 손상되면 파울링의 제거 효율이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해서 링 부재(161)는 내마모성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

링 부재(161)는 튜브(110)의 내면을 따라 일정한 길이(폭)을 가지도록 형성되되 링 부재(161)의 길이는 디스크 부재(162)의 두께 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 링 부재(161)와 디스크 부재(162)가 동일한 재질로 일체로 형성될 수도 있고, 서로 다른 재질로 분리 가능한 형태로 형성될 수도 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 링 부재(161)는 사용 시간이 증가함에 따라 마모될 수 있는데, 링 부재(161)가 마모된 경우에 스크레이퍼(160) 전체를 교체하는 것 보다 링 부재(161)만 교체하는 것이 유지 보수 편의성을 개선하고 비용을 줄일 수 있다. 따라서, 링 부재(161)는 디스크 부재(162)에서 분리 가능한 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 좁고 길이가 긴 튜브(110)의 내부에 유체가 존재하는 상태로 스크레이퍼(160)가 튜브(110)의 내면을 따라 슬라이딩 왕복 운동하게 되면, 스크레이퍼(160)의 사이에 존재하는 유체에서 발생하는 유체 저항이 스크레이퍼(160)에 작용하기 때문에 스크레이퍼(160)를 슬라이딩 왕복 운동시키는데 큰 힘이 필요할 수 있다. 또한, 스크레이퍼(160)로 인해 유체가 튜브(110) 내에서 원활하게 흐르지 못하게 되고 이로 인해 열교환 효율이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 스크레이퍼(160)의 디스크 부재(162)에 다수개의 유체 플로우 홀(fluid flow hole, 165)을 관통 형성함으로써 상기한 문제를 방지할 수 있다.

도 7을 참조하면, 유체 플로우 홀(165)은 디스크 부재(162)을 중심을 기준으로 방사상으로 형성되되 동일한 간격(각도)을 두고 이격 형성될 수 있다. 유체 플로우 홀(165)은 스크레이퍼(160)에 의해서 튜브(110)의 내부를 흐르는 유체가 방해를 받지 않도록 비교적 크게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 리니어 로드(141)에 형성된 스크레이퍼(160) 전체에 대해서 유체 플로우 홀(165)은 튜브(110)의 중심을 기준으로 동일한 위치에 형성되거나 중첩되는 위치에 형성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 리니어 로드(141)에 모두 8개의 스크레이퍼(160)가 형성되어 있는데, 도 8에 도시된 상태에서 좌측에서 튜브(110)의 내부를 바라보면 스크레이퍼(160)가 도 7에 도시된 상태여야 한다. 즉, 좌측에서 튜브(110)의 내부를 바라볼 경우 8개의 스크레이퍼(160)에 형성된 유체 플로우 홀(165)이 동일한 위치에 겹친 상태로 위치해야 한다.

만약, 유체 플로우 홀(165)이 동일하지 않은 위치에 있거나 중첩되지 않는 위치에 있을 경우, 스크레이퍼(160)가 슬라이딩 왕복 운동하게 되면 스크레이퍼(160) 사이에 유체가 갇힐 수 있고 이로 인해 스크레이퍼(160)에 유체 저항이 크게 작용할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는, 스크레이퍼(160)에 형성된 유체 플로우 홀(165)이 튜브(110)의 중심을 기준으로 동일한 위치에 형성되거나 중첩되는 위치에 형성되기 때문에 튜브(110) 내부에서 스크레이퍼(160)가 슬라이딩 왕복 운동하더라도 유체가 유체 플로우 홀(165)을 통해서 부드럽게 흐를 수 있고 스크레이퍼(160)에 작용하는 유체의 저항도 줄일 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는, 튜브(110)의 직경 크기에 관계 없이 적용될 수 있다. 즉, 튜브(110)의 직경이 커지거나 작아지는 경우에도 튜브(110)의 직경에 맞는 크기의 스크레이퍼(160)로 교체하거나 탈착함으로써 튜브(110)의 직경이 변하는 경우에도 클리닝 장치(100)를 사용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 열교환기의 튜브 클리닝 장치
101: 제1 하우징 102: 유체 공간
108: 제2 하우징 109: 제3 하우징
110: 튜브 120: 리니어 구동부
121: 실린더 123: 피스톤
130: 구동력 전달 유닛 131: 스트로크 로드
141: 리니어 로드 160: 스크레이퍼
161: 링 부재 165: 유체 플로우 홀

Claims (10)

1. 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 리니어 로드;
   상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 리니어 로드에 형성된 스크레이퍼; 및
   상기 튜브의 길이 방향을 따라 상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼를 슬라이딩 왕복 운동시키는 리니어 구동부;를 포함하며,
   상기 리니어 로드 및 상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내부에서 슬라이딩 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 리니어 로드는 상기 튜브와 동일한 길이로 형성되거나 상기 튜브 보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 스크레이퍼는 상기 리니어 로드의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 스크레이퍼 사이의 간격은 상기 리니어 로드가 상기 튜브의 길이 방향을 따라 왕복 운동하는 거리와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 리니어 로드가 상기 튜브의 내부에서 왕복 운동하게 되면 상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 내면에 접촉한 상태로 왕복 운동하면서 상기 튜브의 내면을 스크레이핑 하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 스크레이퍼는,
   상기 튜브의 내면과 접촉하는 링 부재;
   상기 링 부재의 내면에 형성되는 디스크 부재; 및
   상기 디스크 부재의 중심에 형성되는 로드 체결공;을 포함하며,
   상기 디스크 부재에는 유체가 통과하는 다수개의 유체 플로우 홀이 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 리니어 로드에 형성된 상기 스크레이퍼 전체에 대해서 상기 유체 플로우 홀은 상기 튜브의 중심을 기준으로 동일한 위치에 형성되거나 중첩되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   다수개의 상기 리니어 로드의 일단이 연결되는 리니어 원판;
   상기 리니어 로드의 일단과 마주 보는 일측에서 상기 리니어 원판에 연결되는 스트로크 로드;
   상기 스트로크 로드를 왕복 운동 시키는 피스톤; 및
   상기 피스톤이 내부에 마련되는 실린더;를 포함하며,
   상기 리니어 구동부는 상기 실린더 및 상기 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 스크레이퍼 사이의 간격은 상기 피스톤의 행정 거리와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 튜브가 내부에 마련되는 제1 하우징;
    상기 리니어 구동부의 일측에 마련되되 상기 제1 하우징의 길이 방향 일단에 연결되는 제2 하우징; 및
    상기 제1 하우징의 길이 방향 타단에 연결되는 제3 하우징;을 포함하며,
    상기 리니어 로드의 일단은 상기 제3 하우징 내부에서 왕복 운동하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.

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