KR820001474B1 - 열교환기용 관 지지장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열교환기용 관 지지장치

제1도는 본 발명의 관 지지장치의 실시예를 포함하는 1단식 습기 분리 재열기의 단면도.

제2도는 제1도의 습기 분리 재열기 속의 관 지지장치의 일부분을 나타내는 확대사시도.

제3도는 제2도에 도시된 관 지지장치의 일부분의 측면도.

제4도는 본 발명의 관 지지장치의 다른 실시예를 포함하는 2단식 습기 분리 재열기의 단면도.

제5도는 제4도의 습기 분리 재열기속의 관 지지장치의 일부분을 나타내는 확대사시도.

제6도는 제5도에 도시된 관 지지장치의 일부분의 측면도.

본 발명은 열교환기에 관한 것으로, 특히 투관형(透管型) 열교환기내의 "U"자형 관에 대한 관 지지 장치에 관한 것이다.

투관형 열교환기는 대개 원통형 외측동체와, 동체의 길이 방향으로 통과하는 내부관 다발을 포함한다.

통상적으로, 개개의 관은 긴 "U"자형으로 형성되어 있는데, "U"자의 굴곡부는 동체의 일단에 위치하고, 직선부 또는 각부(脚部)는 동체의 타단에 있는 다공성 관판(管板) 내에서 끝나고 있다. 관들은 병렬로 배열되어 있으며, 관판에 부착된 프레임 조립수단에(동체의 길이방향으로 일정한 간격을 두고) 고정된 다공성 관 지지판에 의하여 과대한 진동으로부터 보호를 받고 있다.

서로 열을 교환하게 될 두개의 유체의 흐름은 각각 관을 통하여 흐르는 것과, 관을 둘러싸고 있는 동체 영역을 흐르는 것으로 구분되어 있다.

상기한 바와 같은 구조를 가진 열교환기는, 관들이 단지 동체의 일단에만 부착되어 있기 때문에 관 다발의 보수 및 검사가 용이한 장점을 가지고 있다. 그러나 상기한 구조에 대해서는 고정된 지지판과 다른 관에 대한 관의 열팽창을 고려해야만 한다. 이를 위하여 관과 지지판 사이에 상대적 운동을 부여할 수 있도록 지지판 내에 비교적 큰 구멍들을 천설하는 방법이 공지되어 있지만, 큰 구멍만으로는 고온에서 동작하는 대형 열교환기에 적용하기가 부적당하다는 것이 판명되었다. 이러한 열 교환기에 있어서는, 관들이 U형 굴곡부에 가장 근접한 지지판에 결합되는 경향이 있고, 관 또는 지지판이 파손될 수가 있다. 이 결합은 후술하는 두가지 형태의 관의 열팽창에 의하여 일어난다. 이중 첫째는, 개개의 관의 직선부 또는 각부가 다른 관에 대해서 서로 다른 크기로 길이 방향으로 팽창되는 것이다. 이 형태의 팽창은 개개의 관을 늘어나게 하는 길이방향의 힘을 가할뿐만 아니라, 지지판에 의해 유지되어 있는 관의 각부의 평행관계를 깨뜨리는 가로 방향의 힘을 가하게 된다.

상기한 가로 방향의 힘에 의한 이동은 U형 굴곡부에 가장 근접한 지지판과, 이 판에서의 관 각부의 결합에 의하여 제한을 받는다. 두번째 형태의 열팽창은 U형 굴곡부 자신들의 가로방향으로의 팽창이다. 이 형태의 팽창은, 관의 직선부 즉 각부 사이의 간격을 증가시키는 경향이 있는 각부의 축에 대한 가로 방향의 힘을 생성시킨다. 간격의 증가도 U형 굴곡부에 가장 근접한 지지판에 의하여 제한을 받기 때문에, U형 굴곡부의 팽창 역시 지지판의 결합을 야기시킨다.

본 발명은 상술한 결합문제를 극복하고, 지지판의 진동억제 효과를 저해함이 없이 관의 각부에 대한 서로 다른 길이 방향의 팽창과 U형 굴곡부에 대한 가로 방향이 팽창을 부여할 수 있는 관 다발의 지지장치를 제공하는데 그 목적을 두고 있다. 이 지지장치는 또한 지지판을 고정하고 있는 부재의 동체에 대한 팽창을 허용하도록 설치되어 있다. 아울러, 본 발명에 따르는 관다발의 지지장치는 동체로부터 관다발의 제거작업을 어렵게 하는 관다발과 동체간의 어떠한 접속 수단도 필요로 하지 않는다.

지지판들의 진동억제 효과를 저해함이 없이 U형 관다발의 자유로운 팽창을 허용하는 것은 고정 프레임과 유동 프레임으로 구성된 관 지지장치를 이용함으로써 성취된다. 고정 프레임은 관판에 인접한 실(室)의 영역내에 장착되며 관다발의 전장을 따라 신장되어 있다. 이 프레임은 관의 각부를 따라 일정한 간격으로 배치된 다수개의 관 지지판을 포함하고 있다. 지지판들은 관에 대하여 가로 방향으로 신장되며, 관들이 관통하게될 다수개의 구멍을 포함하고 있다.

고정 프레임에 의해 점유된 영역내에서의 관 각부의 팽창은 관의 축에 대하여 크지않은 가로 방향의 힘을 가하게 되며, 고정 프레임을 통과하는 관들의 결함은 단지 지지판의 구멍들의 크기를 관보다 약간 크게 함으로써 피할수 있다. 고정 프레임 자체의 길이 방향의 열팽창은, 동체에 부착된 1쌍의 레일(rail) 상에 프레임을 활동(滑動)할 수 있게 정착함으로써 조절할 수 있다.

유동 프레임도 관의 가로 방향으로 일정한 간격을 두고 배치된 다수개의 지지판을 포함하고 있으며, 이 지지판들은 관들이 통과할 수 있는 큰 구멍들을 포함하고 있다. 그러나, 이 프레임은 U형 굴곡부에 인접한 관의 각부를 따라 관의 각부상에 장착되도록 되어 있다. 이 유동 프레임을 통과하는 관들은 관다발의 U형 굴곡부내의 가로 방향의 힘에 기인하여 결합되지만, 유동 프레임은 관다발의 U형 굴곡부와 함께 자유롭게 이동할 수 있게 된다. 따라서, U형 굴곡부에 인접한 지지판 내에서의 관들의 결합에 의하여 고정 프레임을 관통하는 관들의 자유 팽창에는 아무런 제약이 가해지지 않으며, 아울러 U형 굴곡부에 인접하여 설치된 지지판의 진동 억제효과도 저해되지 않는다.

한편, 탄성을 지닌 현가장치를 이용함으로써 유동 프레임의 자유운동을 억제하지 않고 관다발로부터 유동 프레임의 무게일부를 제거할 수가 있다. 이리하여 유동 프레임은 자유롭게 선형 운동 및 회전운동하여 관다발의 U형 굴곡부에서의 관의 운동을 조절할 수 있게 된다.

다음은 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한 것이다.

본 발명의 유용성을 찾아볼 수 있는 투관형(透管型) 열교환기로서, 핵 증기 터빈 시스템 내에 사용되는 습기 분리 재열기(moisture separator reheater)가 있다. 이러한 습기 분리 재열기는 대형이고, 작동되는 동안에 내부관의 열적 팽창을 야기시키는 높은 온도에서 동작하는 경향이 있다. 더우기, 습기 분리재열기의 관부분과 동체 부분을 흐르는 증기는 관의 진동을 일으키는 진동이 있다. 이러한 열팽창과 진동들은 관과 관의 지지물의 파손이 원인으로 되고 있다.

제1도에는 상기한 파손을 방지할 수 있는 본 발명의 일실시예에 따르는 관 지지장치를 포함한 습기분리 재열기가 도시되어 있다.

제1도는 하나의 터빈단으로 부터 입수된 포화증기를 건조 및 재가열하여 과열된 증기를 다음 터빈단에 공급하는데 사용되는 1단식 습기 분리 재열기를 나타낸다. 일반적으로 습기 분리 재열기는 수평으로 연장된 원통형 동체(10)를 포함하는데, 이 동체는 다수개의 습기분리 패널(12)을 함유하는 하측 건조 영역과, 긴 "U"자형 관다발의 평행한 각부(脚部)들(14)이 통과하는 상측 가열 영역으로 구성된다. 습윤한 포화증기는 동체 입구부(16)로 진입되며, 플리넘 공간(plenum)(22)에 의하여 보강용 격벽(18 및 20) 사이의 동체 하부를 따라 분배된다. 이후에, 습윤한 포화증기는 습기를 취출하는 습기분리 패널을 통하여 상측으로 통과한다. 포화증기는 건조해진 상태로 패널을 떠나게되며, 이어서 관을 통하여 흐르는 생증기(live steam)로 부터 열전달 작용이 일어나는 관다발을 포함하는 영역을 통하여 계속 상측으로 흐름으로서 포화증기를 과열시킨다. 과열된 증기는 출구부(24)에서 동체를 떠나게 된다.

관 지지장치는 고정프레임과 유동프레임을 포함한다. 번호(25)로 표시된 고정 프레임은 관의 각부(14)를 따라 일정간격으로 배치된 다수개의 관 지지판(26)을 포함하는데, 상기한 관 지지판은 각각 관의 각부들이 관통하는 구멍을 구비하고 있다. 이들 지지판내의 구멍들은 구멍의 직경과 관의 직경의 비가 1.03내지 1.00 정도가 되도록 약간 크게 형성되어 관의 열팽창에 제한을 가하지 않도록 하고 있다.

고정프레임(25)은 관판(28)에 근접한 동체에 장착되며, 이 관판으로부터 격벽(20)까지의 관다발 전장에 걸쳐 연장되어 있다. 프레임을 관통한 관의 각부들은 동체의 일단을 밀봉하는 관판내의 구멍들 내에서 종결되며, 아울러 입구 헤더(he ader)(30) 및 출구 헤더(32)의 하나의 벽으로서 작용하게 된다. 관다발은 "U"형 굴곡부(15)가 수직으로 배열하도록 동체내에 설치되는 한편, 개개의 관은 상측 각부의 하측 각부로 구성되어 있다. 상측 각부들은 입구 헤더(30)와 통하여 있는 관판의 구멍들 내에서 종결되어 있으며, 하측 각부들은 출구 헤더와 통하여 있는 관판의 구멍들내에서 종결되어 있다. 관을 통하여 흐르는 생증기는 입구부(34)를 통해 습기 분리 재열기 속으로 진입된 다음, 입구 헤더(30), 상측 각부, u형 굴곡부, 하측 각부, 출구헤더(32)를 차례로 통과하여, 마지막에 출구부(36)를 통하여 배출된다.

고정 프레임의 구조는 제2도의 확대사시도에 보다 상세하게 도시되어 있다. 이 고정 프레임(25)은 지지판(26)들 외에도(제2도에는 하나의 지지판만이 도시됨) 하나의 창문판(38)과 다수의 측면판(40), 그리고 서로 인접하는 각 쌍의 관 지지판 사이를 통하여 연재하는 동시에 창문판(38)과 이에 가장 근접한 관 지지판(26) 사이에 연재하는 중심판(42)들을 포함하고 있다. 창문판(38)은 프레임의 최종단에 위치하며, 이 위치 상태에서 프레임을 통과하는 관들이 자유롭게 운동할 수 있도록 충분히 크게 형성된 두개의 장방형 구멍(44)을 구비하고 있다. 창문판의 주요 기능은 중심판과(프레임의 단부에 위치한) 측면판들의 진동을 억제하는 것이다. 측면판과 중심판은 관 지지판을 분리 상태로 유지하며, 습기 분리 패널(12)(제1도 참조)을 떠나는 건조된 포화증기를 관의 각부(14)를 포함하고 있는 동체영역을 통하여 안내한다.

제1도 및 제2도에 상세히 도시된 바와 같이, 고정 프레임에 대하여 두 쌍의 레일 형태의 장착 수단이 설치되어 있다. 1쌍의 동체레일(46)은 동체내부의 양측면에 부착되어 동체의 전장에 걸쳐 연재하고 있다. 1쌍의 관 다발레일(48)은 고정 프레임의 양측면에 부착되는 동시에 관판(28)의 일단에 부착되어 있다. 관 다발 레일과, 고정 프레임(25), 그리고 고정 프레임을 관통하는 관의 각부(14)들은 1쌍의 동체레일 (46)상에 활동(滑動)할 수 있게 지탱되어 있다. 이러한 형태의 장착 수단하에서는, 보수 및 검사를 위합 동체의 일단으로부터 관판과 관다발 레일을 잡아 당겨 관다발을 제거하는 것이 가능하다. 아울러, 이러한 레일 형태의 장착수단을 동체에 대한 고정 프레임의 자유로운 길이 방향의 팽창을 가능하게 하고 있다.

관지지장치의 유동 프레임 부분의 장착상태 및 구조는 제1도, 제2도 및 제3도를 참조하면 잘 이해될 수 있을 것이다.

50으로 표시된 유동 프레임은 u형굴곡부(15)에 인접한 관의 각부(14)에 장착되어 고정 프레임(25)에 대하여 상대적인 자유운동을 하게 된다. 유동 프레임은 양측면이 신장되어 있는 관다발 레일(48) 사이에 위치되며, 스페이서봉(spacer rod)( 51)에서 끝난다. 이 봉은 레일사이의 간격을 충분히 유지하여 유동 프레임의 측면들이 통상시에는 레일과 접촉하지 않도록 한다. 그러나, 이들 관다발 레일은 프레임의 수평운동을 제한하게 된다. 1단식 분리습기 재열기에서와 같이 유동 프레임이 흔히 크게 형성되어 있는 경우에는, 이 프레임을 탄성을 지닌 현가장치로써 부기적으로 지지하여 주는 것이 좋다. 제1도 내지 제3도에 도시된 습기 분리 재열기에서, 코일스프링(52)은 유동 프레임과 동체의 내측면 사이에 접속되어 상기한 부가적인 지지수단으로서 기여하게 된다.

유동 프레임은 관다발을 완전히 가로 질러서 신장된 관 지지판(54)과 단부판(56)으로 구성된 밀봉체를 포함한다. 편평한 판재 형태로 된 간격 유지용 부재(58)는 관 지지판(54) 및 단부판(56)의 가로 방향으로 신장되어 이들의 단부에 부착됨으로써 완전한 밀봉체를 형성한다. 이들 간격 유지용 부재는 다수쌍의 부분적인 관 지지판들(60,62,64)의 단부에도 부착되어, 전체적인 관 지지판(54)과 부분적인 관 지지판들(60,62,64) 사이에 일정한 간격을 유지하고 있다. 부분적 관 지지판들은 전체적 관 지지판(54)보다는 u형 굴곡부에 더욱 가깝게 인접하여 있으며, 관다발의 일부분만을 가로 질러 신장되어 있다. 유동 프레임내의 모든 관 지지판들은 관의 각부들이 통과할 수 있을 정도로 크게 형성된 구멍들을 포함하고 있다.

부분적 관 지지판들은 전체적 관 지지판(54)로부터 그들의 거리가 점증함에 따라 관다발을 가로 지르는 거리가 점감하고 있다. 이러한 크기 변화의 원인은, U형 관들이 관다발의 중심으로부터 멀어져 감에 따라 점점 유동 지지체 안으로 신장된다는 것을 감안할 때 명백히 이해될 수 있을 것이다. 관다발의 중심에 근접한 관들은 전체적 관 지지판(54)을 넘어 단지 약간만 신장되어 있으므로 어떠한 지지수단도 필요로 하고 있지 않다. 그러나, 관다발의 중심으로부터 점점 멀리 떨어지는 관들은 유동 지지체내로 더욱 신장되며, 지지되지 않은 길이가 과대하지 않도록 하기 위해서 더욱 많은 지지판들을 요하고 있다. 지지되지 않은 길이가 과대하게 되면 파괴를 일으키는 U형 굴곡부의 진동이 발생하게 된다. 지지되지 않은 길이를 제한하기 위해서 부분적 관 지지판들을 사용하게 되면 관의 진동을 억제할 수 있을 뿐 아니라 관에 놓인 유동 프레임의 중량을 분산시키는 효과도 얻을 수 있게 된다.

다음은 본 발명에 따르는 관 지지장치가 진동 억제효과를 저해함이 없이 관들의 열 팽창을 조절해 가는 방법에 대하여 설명한 것이다. 습기 분리재열기의 시동시 및 가동중에 동 재열기내에 존재하는 고온은 관과 관 지지장치의 열 팽창을 야기시킨다. 관의 직경 방향으로의 팽창은 관이 비교적 작은 직경(대개 1인치 정도)을 가지는 것과 관 지지판내에 비교적 큰 구멍을 설치하는 것을 감안할 때 그다지 염려할 것은 못된다. 그러나, 대형 습기 분리 재열기내의 관다발의 길이는 매우 길기 때문에, 관의 길이 방향의 팽창은 매우 중요한 요소로 나타나며, 이에 대하여 고정 프레임을 설치해야만 한다. 관들을 통과하는 증기는 동체의 내부를 충전하고 있는 증기보다 높은 온도로 되어 관들이 관 지지장치보다 높은 온도로 유지되기 때문에 관의 각부는 관 지지장치보다 더욱 크게 열팽창을 하게 된다. 어떤 경우에 있어서는, 상기한 바와 같이 커다란 열팽창이 관의 높은 열팽창 계수에 기인하고 있다. 아울러 관의 각부 자체도 관 다발을 횡단하여 감에 따라 온도 변화가 있기 때문에 그의 길이 방향의 팽창이 서로 달라지게 된다. 습기 분리 패널(12)로부터 상승된 증기는 우선 관다발의 하측 각부와 접촉하여 냉각되고 관다발위로 상승하여 감에 따라 온도가 증가하기 때문에 상측 각부의 길이은 하측 각부의 길이보다 늘어나게 된다. 이러한 모든 팽창은 길이 방향으로 일어나고, 또 관과 고정 프레임의 길이 방향으로의 운동이 제약을 받지 않기 때문에, 관의 각부들과 고정 프레임의 자체내애서의 서로 다른 팽창량과 동체에 대하여 서로 다른 팽창량을 용이하게 조절할 수 있게 된다. 관의 각부들은 고정 프레임의 관 지지판내의 큰 구멍 덕택에 자유롭게 늘어나게 된다. 고정 프레임과 관 다발 레일들은 동체 레일상에 활동(滑動)할 수 있게 지지된 덕택에 자유롭게 늘어나게 된다.

관다발의 u형 굴곡부에서의 이동은 고정 프레임 및 이곳을 통과하는 관들의 이동보다 훨씬 복잡하며, 이 복잡한 운동도 u형 굴곡부의 진동 억제효과를 저해함이 없이 관 지지장치에 의해 조절해야만 한다.

열팽창으로부터 초래된 u형 굴곡부의 이동은 다음 두가지 원인, 즉 관의 각부들의 서로에 대하여 차이가 있는 길이방향의 팽창과, u형 굴곡부 자체의 가로 방향의 팽창에 기인하고 있다. 비록 관의 각부의 서로 다른 팽창이 고정 프레임 내에서 관의 이동을 길이 방향으로만 이동시키지만, 하측 각부에 비해 상측 각부의 길이가 증가하게 되면 관다발의 u형 굴곡부의 단부가 아래로 휘어지게 된다.

종래의 장치에 있어서는 하나 또는 그 이상의 고정 관지지판(예컨데 지지판 26)들이 관다발의 u형 굴곡부에 위치하여 관의 진동을 방지할 수 있도록 관의 u형 굴곡부를 지지하고 있다. 이러한 구조에서는, u형 굴곡부의 자연적으로 아래로 휘어지는 경향을 이들 고정지지판과, 이 지지판의 구멍내에 그 u형 굴곡부가 결합된 관에 의하여 방지하고 있다. 아울러 상기한 결합은, 관의 각부가 관다발의 길이 방향으로 설치된 다른 지지판을 통하여 팽창하는 것을 방지함으로써 관과 관 지지판의 파손을 방지하고 있다. 이와는 달리 종래 기술에서 u형 굴곡부내에 지지판을 설치하지 않음으로 인하여 관의 결합이 유지되지 않으면, 관속과 관둘레를 흐르는 관 부분 및 동체 부분의 증기가 지지되지 않은 관에 커다란 진동력을 가하여 이를 파손시키게 될 염려가 있다. 이러한 손상은 전체적인 설비의 가동 정지와, 막대한 수리 경비의 지출을 초래하게 된다.

본 발명의 관지지장치에서는, 관다발의 u형 굴곡부의 하측으로의 휨현상을 u형 굴곡부와 함께 자유운동을 하는 유동프레임에 의해 보다 용이하게 조절하고 있다. 습기 분리 재열기의 시동 및 가동중에 상기한 유동 프레임은 시계방향으로 회전하여 (제1도 참조) 상측 관의 길이의 증가를 조절하는 한편, 유동 프레임은 휨 현상을 조절하기 위하여 하강 운동을 한다. 가동 정지중에 유동 프레임은 반시계 방향으로 회전하며, 관들이 원래의 길이로 수축될 때 상승 운동하게 된다.

유동 프레임의 지지판내에서 관의 결합이 발생한다 하더라도, 유동 프레임의 지지판은 고정 프레임의 지지판에 대하여 자유운동을 하기 때문에, 고정 프레임의 지지판을 통한 관의 각부의 길이 방향의 팽창에는 아무런 제약이 가해지지 않는다. 전술한 바와 같이 지지장치에 의해 조절되어야 할 관 다발의 U형 굴곡부의 두번째 형태의 이동은 U형 굴곡부 자체의 팽창에 의하여 일어나고 있다. U형 굴곡부는 사실상 상측 각부외 하측 각부사이에서 가로 방향으로 연재하고 있기 때문에, U형 굴곡부의 열팽창에 기인한 길이의 증가는 각부와 하측 각부 사이의 거리를 증가시키게 된다. 이 거리가 증가함에 따라 관의 각부들은 U형 굴곡부에 인접한 관지지판들의 구멍에 밀착되어 이들 지지판에 결합된다. U형 굴곡부 근처에 고정지지판을 구비하고 있는 종래의 장치에서는, 상기한 결합이 관다발의 길이 방향으로 배치된 다른 지지판을 통하여 관의 각부들이 팽창도 억제하게 되며, U형 굴곡부의 휨에 의한 결합으로 인하여 관 및 관지지판의 파손이 초래된다.

본 발명의 관지지장치에서는, U형 굴곡부의 가로방향 팽창에 의한 결합작용이 유동 프레임에 한정되고 있는데, 그 이유는 인접하고 있는 U형 굴곡부들에 인접한 모든 관 지지판들이 유동 프레임내에 설치되어 있기 때문이다. 아울러, 유동 프레임의 지지판들이 고정 프레임의 지지판에 대하여 상대적으로 자유운동을 하기 때문에 고정프레임을 통한 관의 각부의 길이 방향 팽창에 아무런 제약이 가해지지 않는다.

제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 관지지장치를 포함하는 2단식 습기분리 재열기를 도시하고 있다. 2단식 습기 분리 재열기는 건조된 포화증기가 2단계의 재가열 과정을 거쳐 통과하는 점을 제외하고는 1단식 습기 분마 재열기와 동일하다. 2단식 습기 분리 재열기는 수평으로 신장된 원통형 동체(110)를 포함하고 있는데, 상기한 동체는 다수개의 습기 분리 패널(112)를 포함하는 하측 건조 영역과 "U"자형 관의 두개의 관다발의 평행한 각부(114a)(114b)가 통과하는 상측 가열 영역으로 구분되어 있다.

습윤한 포화 증기는 입구부(116)를 통하여 동체에 진입하며, 보강용 격벽(118, 120)사이에 있는 동체 하부를 따라 폴리넘 공간(122)에 의하여 분배되고 있다. 이후에 습윤한 포화 증기는 습기 분리 패널을 통과한 다음, 관다발(114a 및 114b)에 각각 설치된 두개의 재가열단계를 거쳐 상승하게 된다. 1단식 습기 분리 재열기의 경우와 같이 관다발(114b)의 관을 통하여 흐르는 가열증기는 생증기이지만, 관다발(114a)의 관을 통하여 흐르는 가열증기는 고압 터빈으로부터 배출된다. 과열된 증기는 출구부(124)를 통하여 동체로부터 이탈된다.

두개의 관다발(114a 및 114b)의 각각에 대해서는 고정 프레임과 유동 프레임을 포함하는 별도의 관 지지장치가 설치되어 있다. 125a 및 125b로 표시된 이 지지장치의 고정 프레임들은 1단식 습기 분리 재열기의 고정프레임들과 유사하며, 관의 각분들(114a)(114b)을 따라 일정 간격으로 배치된 다수개의 관지지판(126a)( 126b)을 포함하고 있다.

관다발의 각분들은 상기한 지지판내의 다수개의 큰 구멍을 관통하여 동체의 일단에 설치된 개개의 관판(128a) 및 (128b)의 구멍내에서 종결되고 있다. 개개의 관판은 인접하고 있는 입구헤더(130a)(130b) 및 출구 헤더(132a)(132b)의 일벽으로 작용하고 있다. 관다발(114a)의 관을 통하여 흐르는 고압터빈 증기는 입구분(134a)를 통하여 습기 분리 재열기안으로 진입한 다음, 입구 헤더(130a), 관 다발의 상측 각분, U형 굴곡분, 하측 각분, 출구 헤더(132a)를 차례로 통과하여 출구분(136a)에서 배출된다. 관다발(114b)의 관을 통하여 흐르는 생증기는 입구분(1 34b)를 통하여 습기분리 재열기에 진입되며, 이어서 상기한 관다발의 관을 동일한 방법으로 통과하여 종극에는 출구분(136b)에서 배출된다.

제5도는 고정 프레임(125a)의 구조를 상세하게 도시한 확대 사시도이다. 고정 프레임(125b)는 전체길이를 제외하고 근본적으로 동일하며, 제5도 및 다음의 설명을 이에 동일하게 적용할 수가 있다. 고정 프레임(125a)는 창문판(138a)과, 다수개의 측면판(140a), 그리고 서로 인접하고 있는 각쌍의 관지지판 사이에 연재하는 동시에 창문판(138a)과 이에 가장 근접한 관지지판(126a)사이에 연재하고 있는 중심판(142a)을 포함하고 있다. 창문판은 격벽(120)에 인접하는 프레임 단분에 위치하며, 이 위치 상태에서 프레임을 관통하는 관들이 완전한 자유 운동을 할 수 있도록 충분히 크게 형성된 두개의 장방형 구멍(144a)을 포함하고 있다. 측면판, 중심판 및 창문판은 전술한 1단식 습기분리 재열기내의 대응하는 판들과 동일한 작용을 한다.

제4도 및 제5도에 잘 도시된 바와 같이, 고정프레임에 대하여 두쌍의 레일 형태의 장착장치가 설치되어 있다. 동체 내분의 양측면에는 1쌍의 동체레일(146a)이 부착되어 동체의 전장에 걸쳐 연재하고 있다. 1쌍의 관다발 레일(148a)은 고정프레임의 양측면에 분착되는 동시에 관판(128a)의 일단에 부착되어 있다. 관다발 레일, 고정 프레임(125a) 및 관의 각부(114a)들은 전술한 1단식 습기 분리 재열기의 관 지지장치내의 대응 부품과 동일한 목적 및 방법으로 1쌍의 동체레일(146a)에 활동할 수 있게 지지되어 있다.

제4도, 제5도 및 제6도를 참조하면, 관지지장치의 유동프레임(150a)(150b)의 장착상태 및 구조를 잘 이해할 수 있을 것이다.

제5도 및 제6도에 도시된 유일한 유동프레임은 (150a)로 표시된 프레임이며, 이 프레임에 대해서만 설명하기로 한다. 그러나, 프레임(150b)도 근본적으로 동일하며, 척분 도면 및 다음 설명을 이에 동일하게 적용할 수가 있다. 유동 프레임( 150a)은 U형 굴곡부(115a)에 인접한 관의 각부(114a)에 장착되어 고정프레임( 125a)에 대하여 상대적으로 자유운동을 하게 된다. 이 유동프레임은 그 양면이 신장되어 있는 관다발 레일들(148a) 사이에 위치하게 된다. 이 레일들은 마모용 받침대 (151a)에서 마찰하면서 유동프레임의 수평운동을 제한하고 있다.

유동프레임은 관다발을 완전히 가로질러 신장된 두개의 전체적 관지지판(15 4a 및 156a)과, 간격 유지용 부재(158a)로 구성된 밀봉체를 포함한다. 간격 유지용 부재는 지지판의 가로 방향으로 신장되어 지지판의 일단에 부착됨으로써 판들을 분리된 상태로 유지한다. 지지판들(154a 및 156a)은 모든 관의 각부(114a)가 관통할 수 있을 정도로 크게 형성된 구멍을 포함하고 있다. 이 관다발의 수직거리는 전술한 1단식 습기 분리 재열기의 관다발의 수직거리보다 작기 때문에 프레임(150a)에 대하여 부분적 지지판을 설치할 필요가 없게 된다.

2단식 습기 분리 재열기의 가동중, 관 및 관 지지장치는 1단식 습기 분리 재열기에서 발생되는 것과 똑같은 형태의 열팽창을 하게 된다. 아울러 관의 각부는 관 지지장치에 비해 길이 팽창이 더욱 크게 일어나며, 개개의 관다발내의 상측 각부는 하측 각부보다 더욱 길게 늘어나서 관다발의 U형 굴곡부가 휘어지게 한다. 더우기 개개의 관다발 내의 U형 굴곡부는 관의 각부들 사이에서 가로방향으로 신장하여 각부들이 유동프레임의 지지판내에 결합되어 지도록 한다.

이런 각종 형태의 열팽창에 기인한 모든 관의 이동은 1단식 습기 분리 재열기에서와 같은 방법으로 조절되고 있는데, 그 이유는 관들이 사실상 1단식 습기 분리 재열기에서와 같은 방법으로 지지되어 있기 때문이다. 그러나, 2단식 습기 분리 재열기의 유동 프레임은 1단식 습기 분리재열기의 대응하는 프레임에 비하여 더욱 작고 가볍기 때문에, 1단식 습기 분리 재열기에서 사용하고 있는 스프링 현가장치를 생략하고 있다.

이리하여 본 발명에 따르는 관 지지장치는 관의 열팽창을 저해하지 않고도 투관식 열교환기내의 U자형 관을 효과적으로 지지하게 된다. 본 장치는 하나의 관다발의 다른 두개의 부분에 대하여 두개의 별도의 프레임을 사용함으로써 관다발의 전장에 걸쳐 진동을 억제할 수 있도록 이를 지지하여 주는 한편 상기한 관다발의 다른 두개의 부분에서 서로 다른 형태의 관운동이 자유롭게 발생할 수 있게 한다.

Claims (1)

1. 원통형 동체와, 동체의, 일단에 위치한 다공성 관판과 동체의 길이 방향으로 연재하는 "U"자형관다발을 포함하며, 관의 각부가 관판의 구멍내에서 종결되며, 관의 U형 굴곡부가 동체의 양단에 설치된 열교환기에 있어서, 관의 각부를 따라 일정간격으로 배치된 다수개의 다공성 관지지판을 포함하는 고정프레임이 관판에 인접한 동체내에 장착되어 관다발의 전장에 걸쳐 연장되고 일정간격으로 배치된 다수개의 다공성 관지지판으로 구성되는 유동 프레임이 U형 굴곡부에 인접한 관의 각부에 장착되어 고정프레임에 대하여 상대적인 자유운동을 하고 상기한 유동 프레임과 동체 사이에 탄성을 지닌 현가장치가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환기용 관지지장치.

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