KR940001783B1 - 검은 액체 보일러 또는 가정 폐기물 소각로와 같은 폐기물 회수 보일러용 수직 튜브 열교환기 판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

검은 액체 보일러 또는 가정 폐기물 소각로와 같은 폐기물 회수 보일러용 수직 튜브 열교환기 판넬 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

검은 액체 보일러 또는 가정 폐기물 소각로와 같은 폐기물 회수 보일러용 수직 튜브 열교환기 판넬 및 그 제조방법
제1도는 판넬 조립체의 입면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ부분의 확대도.
제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선상에서 취한 단면도.
제4도 및 제5도는 제1도의 Ⅳ-Ⅳ 및 Ⅴ-Ⅴ선상에서 취한 단면도.
제6도, 제7도 및 제8도는 핀 구조의 3가지 변형예를 각각 도시하는 제1도의 Ⅵ-Ⅵ선상에서 취한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2 : 튜브 1A : 입구단부
1B : 출구 단부 3, 4 : 고정 구조물
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 : 루프 12 : 핀
14, 15 : 고정부재 21, 22, 31, 32, 33 : 튜브
25 : 핀
[발명의 분야]
본 발명은 입구에서 출구까지 만곡 형태의 경로로 연장하도록 상부 및 하부 루프에 의해 교대로 상호 연결되고 외표면에서 검댕 함유 가스(a soot-laden gas)와 접촉하는 복수개의 수직 튜브를 포함하며 상기 입구 및 출구에서 단단한 구조물로부터 현수되는 열교환기 판넬 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
이러한 형태의 판넬이 튜브의 외측으로 흐르는(종이를 만드는 검은 액체 또는 가정의 폐기물을 소각하여 나오는 가스와 같은) 검댕 함유 가스와 열교환하도록 사용될 때, 특히 튜브가 예를들어 튜브 직경의 두배에 해당하는 비교적 큰 피치(튜브축 사이의 거리)로 이격되어 있을때, 튜브 사이에는 검댕이 상당히 빠르게 침전된다. 이들 침전물은 열교환을 감소시키고 때로는 튜브의 심각한 부식을 야기시키며, 스팀 제트 청소로도 제거하기가 어렵다.
이러한 문제점들을 제거하기 위해, 간격이 매우 작은 (피치가 튜브 직경보다 불과 몇 ㎜ 더 큰) 튜브의 판넬이, 이들 튜브를 그 사이의 여기저기에 용접된 작은 링에 의해 상호 유지시키는 방식으로 사용되었다.
이같은 판넬은 청소하기가 보다 용이하지만, 이 배치는 수작업에 의한 많은 횟수의 용접을 필요로 하며, 이들 용접은 튜브 사이의 온도차에 의한 응력과 판넬에 가해지는 힘으로 인해 오랜 기간 동안 버티지 못한다. 이렇게 되면 용접부는 튜브에 크랙 및 누설을 유발한다.
공고된 프랑스 특허 명세서 제 1,418,565호는 튜브가 상호 인접하여 핀에 의해 상호 연결되는 열 교환기 판넬을 기술한다. 핀과 단부 튜브 사이의 용접부는 마찬가지로 튜브 사이의 온도차와 판넬 중앙부분의 중량으로 인해 응력을 받게 되며, 따라서 역시 튜브에 크랙 및 누설을 유발한다.
본 발명의 양호한 실시예는, 검댕 함유 가스와 열교환하기 위한 것으로, 검댕 침전물 청소가 용이하고, 제조가 용이하며, 제조의 기계화가 가능하고, 용접부가 취약하지 않은 판넬을 제공한다.
[발명의 개요]
본 발명은 입구에서 출구까지 만곡 형태의 경로로 연장하도록 상부 및 하부 루프에 의해 교대로 상호 연결되고 외표면에서 검댕 함유 가스와 접촉하는 복수개의 수직 튜브를 포함하며 상기 입구 및 출구에서 단단한 구조물에 현수되는 열교환기 판넬을 제공하며, 여기서 인접하는 수직 튜브는 그 직경보다 약간 큰 피치로 이격되어 핀(fin)으로 상호 연결되고, 상기 단단한 구조물에 직접 현수될 수 있는 상기 튜브 단부는 상호 고정되고, 또한 패널의 상부 루프 레벨 아래의 레벨에서 어느한쪽이 인접 튜브에 용접되는 짧은 고정 부재에 의해 상기 구조물로부터 직접 현수되지 않는 바로 인접한 튜브에 고정되며, 상기 단부 튜브들 및 이와 바로 인접하는 튜브들 사이의 연결핀은 상기 짧은 고정부재의 위가 아닌 아래로 연장된다.
본 발명은 양호하게는 다음 특징들을 하나 이상 포함한다.
핀은 어느 한쪽에서 인접 튜브에 용접되는 추가 수직 부재(added-on vertical elements)이다.
핀은 인접하는 두 튜브 사이에 직접 금속 용융에 의해 용착되는 수직 부재이다.
핀은 인접하는 튜브들상의 대향 리브들을 함께 용접하므로써 형성된다.
단부 튜브들 및 이와 가장 인접한 튜브들 사이의 핀 부분은 고정부재에 가장 근접한 영역에서 분할 홈(spilt)을 갖는다.
상기 분할 홈의 바닥부에는 홈의 폭보다 큰 직경의 원형구멍이 형성되어 있다.
본 발명에 따른 제1판넬 제조 방법에 따르면, 루프 단부를 갖는 둘 이상의 튜브 회로가 별개로 형성되어 상호 고정되고, 인접 튜브 사이에는 수직 부재가 배치되며, 이들 부재는 이후 튜브를 따라 병진 이동하는 용접기에 의해 인접한 튜브에 용접된다.
판넬을 제조하는 제2방법에 따르면, 튜브의 직선 길이부는 나란히 조립되며, 그 사이에 핀이 형성되고, 그 단부에 상호 연결 루프가 용접된다.
이들 핀은 직선 튜브들 사이에 수직 부재를 배치한 후 이를 어느 한쪽에서 인접한 튜브에 용접하거나, 튜브들 사이에 직접 금속 용융에 의해 이들 핀을 용착시키거나, 직경 방향 평면으로 연장되는 리브로 고정된 직선 튜브들을 나란히 조립한 후 이 리브들을 상호 용접하는 것에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예는 첨부 도면을 참조한 실시예에 의해 아래에서 기술된다.
[실시예에 관한 설명]
제1도는 종이를 제조하는 검은 액체 또는 가정의 폐기물을 소각함으로써 폐열을 회수하기 위한 보일러에서 사용하는 열 교환기 판넬을 도시한다. 도면에서 열 교환기 판넬은 서로 가깝게 위치하고 만곡부가 상호 결합되는 두개의 만곡형 튜브(1, 2)로 구성된다. 이들 튜브 사이의 간격은 보다 명료히 하기 위해 과장하여 도시하였다. 이들 튜브는 그 입구 단부(1A)와 출구 단부(1B)에 의해 고정 구조물(3, 4)로부터 현수된다. 예를들면, 외경이 51㎜인 튜브에 대해 피치(튜브의 축 사이의 간격)는 60 또는 63㎜이다. 이들 튜브는 하부 루프(5, 6, 7, 8)와 상부 루프(9, 10, 11)를 가진다. 튜브(1, 2)는 그 높이의 주요부분에 걸쳐서 핀(12)에 의해 상호 연결된다.
판넬과 그 현수 시스템 사이에서의 화살표 13방향으로의 차등 팽창에 기인하는 힘이 상기 고정 구조물에 연결된 두 튜브의 단부축 길이부 사이 및 이들 튜브와 그 인접 길이부 사이에서의 연결핀 상단부에 과도한 응력을 가하는 것을 방지하기 위해, 튜브의 두 단부측 길이부 및 이와 인접한 길이부는, 인접한 두 튜브의 발생기 라인을 따라 용접된 고정 부재(14, 15)에 의해 상호 연결된다. 이들 고정부재는 제1도의 Ⅱ부분에 해당하는 제2도 및 제3도에 확대 도시되어 있다. 고정 부재(14)는 튜브의 단부측 길이부(21, 22)를 연결하며, 고정 부재(15)는 길이부(22)를 판넬의 인접한 길이부(23)에 연결한다. 이들 판넬은 제1도에 도시된 바와같이 두개의 경로를 포함하지만, 이들은 단 하나의 아니면 3개 또는 4개의 그러한 경로를 포함할 수도 있다.
연결핀(26, 27)(명료하게 하기 위해 그 폭을 과장하여 도시)은 고정부재(14, 15)의 약간 아래에서 종결된다. 튜브의 길이부 사이의 연결을 유연하게 하기 위해, 핀의 상부 영역은 도면 번호 28로 표시된 바와같은 분할 홈을 포함하며 이 분할 홈의 끝부분은 크랙이 전파되어 나가는 것을 방지하도록 둥글게 되어 있다. 따라서, 차등 팽창에 기인하는 응력은 고정부재(14, 15)에 의해 전달되어 판넬 조립체에서 소멸된다.
이와 대조적으로, 튜브 길이부(23, 24)와 판넬 중앙부분의 전체 길이부는 연속 핀(25)에 의해 함께 고정된다.
제4도는 중공의 고정부재(14, 15) 레벨 위에서 취한 판넬 상부부분의 수평면 단면도이다. 튜브 길이부(21, 22, 23)는 상호 분리되어 있으며, 반면 길이부(23, 24, 30)는 핀에 의해 상호 연결되어 있다.
제6도, 제7도 및 제8도는 튜브 길이부를 연결하기 위한 핀 구성의 세가지 변형예를 도시한다. 이들 도면은 제1도의 Ⅵ-Ⅵ 선상에서 취한 단면도이다.
제6도는 도면 번호 36 및 37로 표시된 바와같은 용접라인을 따라 튜브(31, 32, 33)의 측부에 부가로 용접된 수직 스트립으로 형성된 연결핀(34, 35)을 도시한다. 튜브가 이미 단부 루프를 포함한 상태로 상호 고정관계로 위치하거나, 아니면 핀이 적소에 위치된 후 튜브의 길이부 단부에 단부 루프가 용접될 수도 있다. 후자의 경우, 용접기는 튜브의 축을 따라서 병진 이동할 수도 있다.
제7도는 고정된 자동 용접기에 의해 수행된 인접한 튜브(31, 32, 33) 사이에 이들 튜브가 관통 이동하는 고정 자동 기계로 용융 금속을 용착시켜 형성된 연결핀(38, 39)을 도시한다. 이어서 단부 루프가 튜브 길이부의 단부에 용접된다.
제8도는 직경 방향 평면에 리브를 갖는 튜브(31, 32, 33)를 42, 43과 같이 함께 용접함으로써 형성된 연결핀(40, 41)을 도시한다. 이경우에, 위에서와 같이, 리브는 고정된 기계에 의해 함께 용접된다. 이어서 단부 루프가 용접 부착된다.
본 발명에 따른 열 교환기 판넬은 종이를 제조하는 검은 액체 또는 가정의 폐기물을 소각함으로써 폐열을 회수하기 위한 폐기물 보일러에 특히 적용할 수 있지만, 튜브 내부를 유동하며 가열 또는 비등될 유체와, 고체 입자를 함유한 채 튜브 주위를 흐르는 가스 또는 증기와의 사이에서 열이 교환되는 어떤 경우에라도 사용 가능하다.

Claims (11)

  1. 입구(1A)와 출구(1B) 사이의 그 하부와 상부에서 각각 루프(5, 6, 7, 8; 9, 10, 11)를 형성하고 상기 입구 및 출구를 통해 단단한 구조물(3, 4)에 현수되며 그 외표면을 통해 검댕 함유가스와 접촉하고 연속핀(25)에 의해 중앙부분이 연결되는 상호 인접한 두 수직 튜브(1, 2)로 이루어지고, 상기 인접한 수직 튜브는 그 외경보다 약간 큰 피치로 상호 이격되며, 상기 구조물(3, 4)에 직접 현수되는 튜브 단부는 상호간에 고정되고, 또한 판넬의 상부 루프(9, 10, 11) 레벨보다 낮은 레벨에서 어느 한쪽이 인접 튜브에 용접되는 짧은 고정 부재(14, 15)에 의해 상기 구조물에 직접 현수되지 않는 바로 인접한 튜브에 고정되며, 상기 단부 튜브 및 이와 바로 인접한 튜브 사이의 연결핀은 상기 짧은 고정부재의 위가 아닌 아래에서 연장되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  2. 제1항에 있어서, 상기 핀은 어느 한쪽에서 인접 튜브(31, 32, 33)에 용접 부착되는 부가의 수직 부재(34, 35)인 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  3. 제1항에 있어서, 상기 핀은 직접 금속 용융에 의해 두 인접 튜브(31, 32, 33) 사이에 용착된 수직 부재(38, 39)인 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핀(40, 41)은 인접 튜브(31, 32, 33)상의 대향 리브를 함께 용접함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  5. 제1항 내지 4항중의 어느 한 항에 있어서, 단부 튜브 및 이와 가장 인접한 튜브 사이의 핀부분에는 고정부재(14, 15)에 가장 밀접한 영역에서 분할 홈(28)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  6. 제5항에 있어서, 상기 영역에서의 분할 홈(28)의 바닥부에는 대응 홈의 폭보다 큰 직경의 원형 구멍(29)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬.
  7. 입구에서 출구까지 만곡 형태의 경로로 연장되도록 상부 및 하부 루프(9, 10, 11; 5, 6, 7, 8)에 의해 교대로 상호 연결되고 외표면을 통해 검댕 함유 가스와 접촉하며 상기 입구 및 출구에서 단단한 구조물(3, 4)에 현수되는 다수의 수직 튜브로 이루어지고, 인접한 수직 튜브는 그 직경보다 약간 큰 피치로 상호 이격되어 핀으로 연결되며, 상기 구조물(3, 4)에 직접 현수되는 튜브(1, 2) 단부는 상호 고정되고, 또한 판널의 상부 루프(9, 10, 11)레벨보다 낮은 레벨에서 어느 한쪽이 인접 튜브에 용접되는 짧은 고정부재(14, 15)에 의해 상기 구조물에 직접 현수되지 않는 바로 인접한 튜브에 고정되며, 상기 단부 튜브 및 이와 바로 인접한 튜브 사이의 연결 핀은 상기 짧은 고정부재의 위가 아닌 아래로 연장되는, 열 교환기 판넬의 제조 방법에 있어서, 루프 단부를 갖는 둘 이상의 튜브 회로가 별개로 형성되어 상호 고정되며, 인접하는 튜브들 사이에 수직 부재가 배치되어 튜브를 따라 병진 이동하는 용접기에 의해 인접 튜브에 용접되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 튜브의 직선 길이부는 나란이 조립되고, 그 사이에 핀이 형성되며, 이후 그 단부에 상호 연결 루프(5, 6, 7, 8, 9, 10, 11)가 용접되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 핀은 수직 튜브(31, 32, 33) 사이에 수직 부재(34, 35)를 배치한 후 이들 부재를 어느 한쪽에서 인접 튜브에 용접하므로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 핀(38, 39)은 직접 금속 용융에 의해 튜브(31, 32, 33) 사이에 용착되므로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 핀(40, 41)은 직경 방향 평면으로 연장되는 리브로 고정된 직선 튜브(31, 32, 33)들을 나란히 조립한 다음 리브를 상호 용접(42, 43)하므로써 형성되는 것을 특징으로 하는 열 교환기 판넬 제조 방법.
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