KR850000091Y1 - 열 교환기의 튜브 지지 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열 교환기의 튜브 지지 장치

제1도는 수평면을 지지하는 일반적인 배열로서 증기발생기의 개략적인 측면도.

제2도는 다수의 수평튜브가 지지된 제1실시예의 측면도.

제3도는 제2도의 평면도.

제4도는 제2도의 다른 변형예의 평면도.

제5도는 제2도의 다른 변형예의 측면도.

본 고안은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 고온 가스의 흐름내에서 수평튜브를 지지하기 위한 장치에 관한 것이다. 증기발생기는 종종 절탄기 과열기 또는 제열기로 구성되는 수평가열면을 포함하는데, 상기 면은 통상적으로 면의 전반에 걸쳐 하류하는 고온가스를 갖는 후방가스 통로내에 위치한다. 각 부분품은 서로 평행한 유체관계를 맺으면서 만곡형인 다수의 튜브로 구성되어 각 부분품을 통해 흐르는 유체는 소기의 온도로 가열된다.

공지방법중에서 이러한 튜브를 지지하기 위하여 수평튜브를 어떤 수단으로 수직 튜브에 부착하고 수직튜브는 가스통로를 통과하게 하는 방법이 있다.

일반적으로 유체를 냉각시키는 그러한 수직튜브는 모든 튜브의 누적된 하중을 지지할 수 있을만큼 충분한 강도를 지녀야하며, 육중하게 하중이 실린 튜브에 응력이 집중되는 것을 피해야 한다. 튜브가 부착된 지점은 튜브의 하중뿐만 아니라 지지된 튜브의 팽창력과 진동에 의하여 응력집중을 잠재적으로 발생시키는 근본적인 원인이 된다. 팽창은 서로 다른 온도로 작용하는 튜브뱅크 사이에서와 같은 특정부에서 커진다. 또한 수평관의 재료는 페라이트(ferrite)에서 오스테나이트(austenite)로 변태하는 과정에서는 국부적인 팽창차가 더욱 커진다. 게다가 동일한 한쌍의 튜브 사이에 부착된 두개의 평행회로는 서로 다른 온도로 작용함으로써 튜브와 지지물은 큰 응력을 받게된다.

수직 튜브로부터 캔틸레버된 일련의 각 돌출부에 수평튜브를 지지하는 것은 미합중국 특허 제4,100,889호에 기재되어 있다. 또한 상기 특허는 일련의 각 밴드를 압력부품에 용접하지 않고 서로 용접하여 반대

튜브를 감싸는 방법에 대하여 언급하고 있다. 여기에서는 수평 튜브가 길이방향에서 미시적으로 팽창한다.

그러나 밴드와 핀을 통하여 압력부품내로 삽입되는 본 고안에 따른 장치와 같이 밴드가 직접압력부품내로 삽입되지 않는다. 따라서 본 고안에 따른 밴드가 냉각작용이 보다 우수하고 고온의 범위에서도 사용할 수 있다.

통상적인 열교환기의 튜브 지지물에서는 다수의 돌출부를 암력부품에 용접하고 있다. 그러나 용접비이드의 개시부와 종료부를 용접하는 것이 가장 까다로우며, 또한 실제로 지지튜브의 벽이 균열되기 쉬운 용접결함부가 발생한다. 상기 지지물에 상반하여 본 고안에 따른 길다란 길이방향의 핀을 사용하면, 다수의 지지물을 사용하여도 용접비이드의 개시부 및 종료부가 하나밖에 형성되지 않아 상기한 결점을 최소로 줄일 수 있다. 따라서 통상적인 지지물에서는 용접결함부가 다수 존재하므로 용접부에서 단부의 상태에 세심한 주의를 기울일 필요가 있다. 더구나 용접결함부가 없는 경우에서도 용접부의 선단부와 말단부에는 최고의 응력이 집중된다. 그러나 길이방향의 핀을 사용하면 이러한 양부분이 제한된다.

일반적인 용접기술로 핀을 부착함에 있어서, 연속적이며 길이방향인 핀을 용접하는 것이 일련의 작은 돌출부를 튜브 에용접하는 것에 비하여 더욱 간단하며 비용도 저렴하다. 이것은 용접공정 자체에 뿐아니라 돌출부 또는 작은 핀을 용접하는데에 따른 문제점을 해결할 수 있다.

그러나 상기 특허의 작은 부품을 화염용 접(용접 전류가 핀으로부터 튜브로 흘러 접촉에 의하여 열을 발생시키는 방법)으로 부착하더라도, 이것을 우수한 용접의 금속용입이라고 판단하기가 극히 어려우며, 또한 이러한 용접법은 검사하기도 까다롭다. 따라서 증기발생기가 가동하는 중에, 핀이 부재를 지지하는 지지물로서 역할을 해낼 수 있을런지 확신할 수 없다.

미합중국 특허 제4,100,889호에는 과열튜브가 지지튜브에 접촉한 상태로 지지되는 것으로 명시되어 있다. 따라서 과열튜브를 횡방향으로 설치함에 있어서 사용할 지지 튜브는 특정 칫수로서 유체의 압력낙하 및 그의 속도를 적정수준으로 정하는 것이 어렵다.

프랑스 특허 제1,403,473호는 수직튜브는 부채꼴인 핀을 가지며 수평튜브는 부채꼴에서 핀에 용접된 지지 장치에 관련되어 있다. 여기에는 행거튜브에 수평튜브가 인접하여 활동이 억제되므로 전술한 고응력이 발생하며, 용접이 압력부품 위에서 행해져 용접균열이 튜브에 파급되어 암력부품에 결함이 발생한다. 또한 다수의 용접부의 개시부 및 종료부에서의 문제점과 수직으로 접하는 튜브가 접촉되는 지점에서 용접해야하는 난점이 있다. 따라서 용접이 상당히 까다로우며 용접한 부분에서도 단부는 부실한 용접상태로 되기 쉽다.

본 고안을 약술하면, 열교환기는 고온가스의 흐름을 제한하는 벽과 절탄기 또는 과열기와 같은 수평튜브를 다수 포함하는 적어도 하나의 튜브뱅크를 지닌다. 가스통로내에 위치하는 수평튜브는 만곡형으로서 연속 유체 관계를 맺으면서 서로 평행한 집단체이다.

유체를 냉각시키는 수직 행거튜브의 양편에는 튜브의 전길이에 걸쳐연장되어 있는 수직핀이 부착되어 있다. U형 스트랩은 길이 방향의 핀에 용접될 스트랩의 두다리가 지지되는 위치에서 수평튜브를 둘러싸고 지지한다.

따라서 암력부품에 용접되는 것은 길이 방향의 핀 뿐으로서, 제작소에서 용접 할 수 있으며 또한 통상적인 방법으로 열처리할 수 있다. 또한 하나의 핀의 전체에 걸쳐 개시부와 종료부에 응력집중이 반복되지 않을 뿐 아니라 고응력부위가 위치하지도 않는다. 지지된 튜브는 U형 스트랩내로 용이하게 미끄러져 들어갈수 있을 정도로 여유가 있으므로 자유롭게 팽창될 수 있다. 여러형태의 공간은 서로의 상부에 지지된 절탄기와 제열기의 튜브 뱅크에서 나타난 바와 같이 길이방향의 핀에서 필요한 것과 같은 부채꼴로 가공함으로써 단일 행거튜브에 형성된다. 이하 본 고안을 적합한 실시예를 참조로 하여 설명한다.

증기발생기(10)는 다수의 벽(12)으로 구성되는 후방가스통로(11)를 통하여 하류하는 고온가스를 발생시키는 노를 포함 한다. 지지될 수평 가열면은 절탄기, 과열기 또는 재V열기의 면, 또는 서로 다른 유체를 포함하는 일련의 튜브뱅크이다. 보통 가열될 유체는 입구헤더(16)로 유입되어 상향으로 흘러 평행한 다수의 회로로 형성된 만곡형 통로를 통과하여 출구헤더V(18)로 흐르게 된다.

유체를 냉각시키는 행거튜브(20)는 입구헤더(22)를 통해 유입되는 포화증기와 같은 냉각재를 공급받아 상향으로 흐르게 하여 출구헤더(24)로 보낸다. 행거튜브(20)는 지지물(26)에 의해 지지된다.

제2도에 도시한 바와 같이, 수직행거튜브(20)는 행거튜브의 양편에 위치하면서 수직으로 연장된 두개의 핀(28,30)을 포함한다. 이러한 핀은 튜브의 실제길이, 즉 지지될 튜브뱅크의 전체에 걸쳐 연속적으로 연장되거나, 지지될 다수의 뱅크에서 일련의 튜브뱅크의 전체에 걸쳐 연속적으로 연장된다.

U형 스트랩(32)은 수평튜브(14)를 둘러싸서 지지하며, 그의 하부 및 상부 다리(34,36)는 길이 방향으로 연장된 핀(30)에 용접된다. 여기에서 용접은 다만 U형 스트랩에 한하여 행하는 것이며, 압력부품과는 무관하다. 수직 하중은 상부용접부(38)와 하부용접부(40) 사이에 분포하는 편심하중에 의해 굽혀지는 두 용접부에 가해진다.

제3도에 상세히 도시한 바와 같이 길이방향의 핀에는 U형 스트랩의 각 다리가 삽입되어 용접될수 있도록 슬로트(42)가 형성되어 있다.

제3도의 대안인 제4도는 슬로트를 형성시키지 않고 다만 하나의 U형 돌출부재를 사용한구성체를 도시한 것이다. 두 개의 평행한 U형 스트랩은 길이 방향으로 연장된 핀의 양면에 용접하며, 여기에서는 보강재가 필요하다.

하나의 튜브뱅크를 지지함에 있어서 다른 튜브뱅크보다 인접한 튜브 사이의 간격을 더 작게하는 경우도 있다. 후방가스통로의 전체에 걸쳐 있는 행거튜브를 지지튜브로서 사용할 때의 공간은 편리하게 변화시킬 수 없다. 따라서 제5도에 도시한 바와 같이 핀에 부채꼴(44)을 형성시켰다. U형 스트랩은 부채꼴이 최대폭을 갖는 상태에서 길이방향의 핀에 용접한다. 이로 인하여 용접공간이 충분하여 고응력이 집중되는 것을 피할 수 있으며 또한 압력부품에 용접해야 하는 필요성도 배제되었다.

Claims (1)

1. 고온가스의 흐름을 제한하는 벽(12)과, 가스통로(11) 내에 위치하여 유체를 수송하며 서로 평행한 유체 관계를 맺으면서 만곡형 튜브의 집단체인 다수의 수평튜브(14)를 포함하는 적어도 하나의 튜브뱅크를 갖는 수직 행거 튜브(20), 유체를 수직 행거튜브(20)를 통하여 흐르게 하는 수단(22,24), 그리고 하부에 위치하며 수평튜브(14)를 둘러싸서 지지하는 U형 스트랩(32)으로 구성되는 튜브를 지지하는 장치에 있어서길이 방향으로 핀(28,30)을 수직 행거튜브(20)의 양면상에 배치하고 U형 스트랩(32)은 수평튜브를 둘러싸서 두다리(34,36)를 길이 방향의 핀(28,30)에만 용접한 것을 특징으로하는 열교환기의 튜브지지장치.