WO2018079978A1 - 디스크 번들타입의 판형 열교환기 - Google Patents

디스크 번들타입의 판형 열교환기 Download PDF

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WO2018079978A1
WO2018079978A1 PCT/KR2017/006689 KR2017006689W WO2018079978A1 WO 2018079978 A1 WO2018079978 A1 WO 2018079978A1 KR 2017006689 W KR2017006689 W KR 2017006689W WO 2018079978 A1 WO2018079978 A1 WO 2018079978A1
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heat exchange
heat
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heat exchanger
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서진욱
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주식회사 프로스트
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    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations

Definitions

  • the present invention relates to a disk bundle type plate heat exchanger, and more particularly, a disk in which the heat medium in the cell housing passes through the heat exchange area of the heat exchange bundle and the heat transfer plate and is sufficiently heat exchanged with the medium to be heated in another channel and maximizes heat exchange efficiency.
  • a bundle type plate heat exchanger is provided.
  • the plate heat exchanger is a heat exchanger between the heating medium and the heated medium along the heat transfer path between the heat transfer plate made of a thin metal plate so as to exchange each other.
  • Such a plate heat exchanger is manufactured as a single body in which contact surfaces are fused (welded) by a solvent in a state in which several to tens of heat transfer plates are stacked in multiple stages as shown in FIG. 1.
  • the loss of raw materials is high and the loss of raw materials that are discarded when the failure occurs is large, and the specifications (standard, capacity) of plate heat exchangers are medium and large, so the production and production is more difficult and the failure rate is high. Big.
  • Patent Document 0001 of the Korean Patent Application No. 10-1999-0024440 (1999.06.26.)
  • the name 'disc heat exchanger' is known, the detailed description thereof is already known It will be omitted according to the instructions.
  • the prior art (Patent Document 0001) is largely composed of an integral heat plate block and a separate heat plate unit assembly, the former heat plate plate of the former is expected to have the problems described above because a plurality of heat plate is fixed by welding. .
  • the latter type separate heating plate unit assembly when the gasket is inserted between the heating plates, the use pressure and the temperature are expected to decrease, and there is a particularly high risk of leakage.
  • the production of the product is difficult, the productivity is lowered and the manufacturing cost is increased, there is a problem that the life of the gasket is shortened rapidly when using a high temperature heat medium (heated medium).
  • Patent Document 0003 Korean Patent Registration No. 10-1078554 (2011.10.25., The invention by the same inventor) the name 'edge type disk heat exchanger with a border,' and ( Patent Document 0003) Korean Patent Application No. 10-2015-0130775 (2015.09.16., The invention by the same inventor) has proposed a 'disk bundle type package heat exchanger'.
  • Patent Document 0003 Korean Patent Application No. 10-2015-0130775 (2015.09.16., The invention by the same inventor) has proposed a 'disk bundle type package heat exchanger'.
  • Patent Document 1 Domestic Patent Application No. 10-1999-0024440 (1999.06.26.)
  • Patent Document 2 Domestic Patent No. 10-1078554 (2011.10.25., The invention by the same inventor as the present application)
  • Patent Document 3 Domestic Patent Application No. 10-2015-0130775 (2015.09.16., Invention by the same inventor as this application, unpublished)
  • An object of the present invention is a bundle package in which the heat transfer plates are stacked in the inner chamber of the cell housing is divided into the upper chamber and the lower chamber by a bundle guide formed on the side of the bundle package, the heat medium of the upper chamber to the side of the bundle package Disclosed is a disk bundle type plate heat exchanger which is capable of flowing out into the lower chamber after being completely heat exchanged through a heat exchange area (heat transfer path) in the heat transfer plate without leakage.
  • Another object of the present invention is to propose a disk bundle type plate heat exchanger that can be easily assembled or drawn out by entering a predetermined position in the cell housing by the side bundle guide of the bundle package.
  • Still another object of the present invention is to form a shell pass by a blocking portion in which the inner chamber of the cell housing is provided at the top or the bottom of the heat exchange bundle to delay the heating time of the heat medium in the cell housing and increase the efficiency.
  • an inlet and an outlet of a heating medium and an inlet and an outlet of a medium to be heated are provided in a cell housing having an inner chamber.
  • the heat transfer plate having a multi-stage stacking and the outer surface of the heat transfer plate is a reinforcement plate is combined by the integrated first heat exchange bundles to the second heat exchange bundles, ...
  • n heat exchange bundles are composed of the bundle package modularized with the heat exchange bundles Is injected into the inner chamber of the cell housing so that the heating medium and the heated medium are heat-exchanged with each other, but the first heat exchange bundles to the second heat exchange bundles, the n th heat exchange bundles, and the bundle guide protrudes from one side or both sides thereof.
  • the bundle guide is introduced into the chamber while sliding contact along the inner surface of the cell housing, flow into the upper chamber of the inlet side After the heating medium while passing through the heat transfer path of the blood of another channel and the heat exchange medium is flowed into the lower chamber of the outlet side;
  • the cell housing is provided with a guide rail for guiding the bundle guide on the inner surface;
  • the first heat exchanger bundles to the second heat exchanger bundles, the n-th heat exchanger bundle has a structure of a honeycomb circumferential surface by a corrugation formed on the edge of the heat transfer plate, the bundle guide in the longitudinal direction on the side of the heat transfer plate
  • the disk bundle type plate heat exchanger is characterized in that it consists of an extended pleats extending long.
  • the bundle guide is characterized in that it is formed in the fan-shaped expansion on the side of the heat transfer plate and the reinforcement plate.
  • the first heat exchanger bundles to the second heat exchanger bundles, the n-th heat exchanger bundles are selectively formed in the reinforcement plate with an upper block or a lower block, so that the heating medium is provided with the upper chamber and the lower chamber. It is characterized in that a cell pass (Shell pass) is configured to alternately flow in a zigzag.
  • the present invention is integrally formed with a bundle guide on the side of the heat exchange bundle, the inside of the cell housing is divided into an upper chamber and a lower chamber, and eliminates the risk of occurrence of heat exchange blind spots due to leakage of the heat medium through the gap between the bundle guide and the cell housing side.
  • the heat medium stays in the gap of the heat to prevent the phenomenon of heat stagnation has the effect of improving the heat exchange efficiency.
  • the present invention has the effect of smoothly entering into the inside of the cell housing by the side bundle guide of the bundle package can be easily assembled at a predetermined position, or conversely withdrawal is convenient to improve workability and productivity.
  • the present invention forms a shell pass to alternately flow the upper chamber and the lower chamber in a zigzag by a blocking portion selectively formed on the upper or lower portion of the reinforcing plate, so that the heat medium is heat exchange area of each heat exchange bundle.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the inside of a disk heat exchanger of a disk bundle type according to the prior art.
  • Figure 2 is a perspective view showing the disk bundle type plate heat exchanger separately in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view showing the inside of the disk bundle type plate heat exchanger in cross section.
  • FIG. 4 is a side view taken along the line “A”-“A” of FIG. 3.
  • FIG. 4 is a side view taken along the line “A”-“A” of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a side view taken along the line “B”-“B” of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a side view taken along the line “B”-“B” of FIG. 3.
  • Fig. 6 is a side view taken along the line “C”-“C” in Fig. 3.
  • the disk bundle type plate heat exchanger of the present invention includes an inlet port 14 and an outlet port 15 of the heating medium and an inlet port 16 of the medium to be heated in the cell housing 10 having the inner chamber 11. Outlet 17 is provided, the heat transfer plate 22 having a heated or heated heating path 24 is laminated in multiple stages, the outer surface of the heat transfer plate 22, the reinforcing plate 30 is coupled to the first heat exchange Bundle 20-1 to the second heat exchange bundle 20-2, ...
  • n-th heat exchange bundle (20-n) is configured, the bundle package 20 is modularized with the heat exchange bundle is the cell housing 10
  • the heat exchanger and the medium to be heated are introduced into the inner chamber 11 of the heat exchanger, and the first heat exchange bundles 20-1 to the second heat exchange bundles 20-2, ... nth heat exchange
  • the bundle 20-n has a bundle guide 28 protrudingly formed on one or both sides thereof, and the bundle guide 28 is sliced along an inner surface of the cell housing 10.
  • the heating medium is introduced into the chamber 11 while contacting, and the heating medium introduced into the upper chamber 11-1 on the inflow side passes through the heat transfer path 24 and exchanges heat with the medium to be heated in the other channel, and then the lower chamber on the outflow side. Characterized in that it flows to (11-2).
  • the disk bundle type plate heat exchanger of the present invention having the above characteristics is composed of a cell housing 10, a modular bundle package 20 modularized by each heat exchange bundle unit, a leakage preventing means 40, and the like. 10 is a prefabricated bundle package 20 is accommodated in the inner chamber (11).
  • the cell housing 10 has a hollow cylinder shape and a heating medium inlet 14 at an upper portion thereof, and a heating medium outlet 15 at a lower portion thereof, and a heated medium inlet 16 and a blood hole communicating with a port hole at a side thereof.
  • the heating medium outlet 17 is provided.
  • the cell housing 10 is configured to form a flange in the opening of one side or both sides, the blind 12 and the hinge 13 is coupled to open and close.
  • the bundle package 20 is provided with one or a plurality of disk heat exchanger bundles, the first heat exchanger bundles 20-1 to the second heat exchanger bundles 20-2, the third heat exchanger bundles 20-3, ..
  • the number of n-th heat exchange bundles 20-n is optionally configured. This number can be selectively applied according to the specifications (standard, processing capacity, etc.) of the plate heat exchanger, and the design can be easily changed and added.
  • the first heat exchange bundles 20-1 to the second heat exchange bundles 20-2, and the n th heat exchange bundles 20-n form a plurality of channels by stacking a plurality of heat transfer plates 22 in multiple stages. And the contact surface is integrated by brazing.
  • the heat transfer plate 22 is preferably provided in a range of at least 2 to a maximum of 30 sheets, 5 to 20 sheets is the most suitable configuration.
  • the outer surface of the heat transfer plate 22 is integrated by brazing bonding the reinforcing plate 30 in close contact.
  • the heat transfer plate 22 has a port hole 25 on the upper and lower edges, and a heat transfer path 24 is formed on the front surface of the heat exchange area, and a pleat 26 is formed on the edge thereof.
  • the heat transfer path 24 includes a heat transfer path through which a heating medium flows and a heat transfer path through which the medium to be heated flows.
  • a heating medium through the chamber and a medium to be heated through the port hole are connected to the heat path of each channel. As it flows along, it exchanges heat.
  • Bundle guides 28 are formed on one side or both sides of the first heat exchange bundles 20-1 to the second heat exchange bundles 20-2, and the n th heat exchange bundles 20-n.
  • the bundle guide 28 is introduced into the chamber 11 while slidingly contacting along the inner surface of the cell housing 10, and the heating medium introduced into the upper chamber 11-1 on the inflow side. After passing through the heat transfer path 24 is heat-exchanged with the medium to be heated, it is characterized in that it is configured to flow to the lower chamber (11-2) on the outlet side.
  • the heat exchange bundle is the bundle guide 28 is smoothly introduced into a predetermined position while sliding contact along the inner surface of the cell housing, the chamber 11 is divided up and down, the upper chamber 11-1 of the inlet side ) And the lower chamber 11-2 on the outlet side. Accordingly, since the heating medium introduced into the upper chamber 11-1 through the inlet 14 flows completely into the heating heat transfer path and flows to the lower chamber 11-2, heat exchange efficiency is maximized and heat exchange efficiency is maximized. .
  • the first heat exchange bundles 20-1 to the second heat exchange bundles 20-2, the n-th heat exchange bundles 20-n are wrinkles formed at the edges of the heat transfer plate 22.
  • (26) is characterized in that the circumferential surface has a honeycomb-like structure, the bundle guide 28 is composed of an extended wrinkle portion 27 is extended in the longitudinal direction on the side of the heat transfer plate 22.
  • the edge is bent repeatedly formed in a trapezoidal shape so that the wrinkle portion 26 forming the outer edge of the heat transfer plate 22 has a honey comb structure.
  • the hexagonal honeycomb structure is formed as shown in the drawing, so that the edges of the heat exchange bundles are firmly reinforced and the strength and durability are excellent.
  • the bundle guide 28 is a heat transfer plate by the expansion wrinkle portion 27 as the wrinkle portion 27 having a honeycomb structure forms an expansion wrinkle portion 27 of a long shape extending up and down, as shown in FIG.
  • the inner heat exchange zone of is completely blocked from the outer chamber.
  • the heating medium of the upper chamber and the lower chamber is completely introduced into the heat transfer plate and configured to sufficiently heat exchange through the heat exchange area.
  • the corrugated portions are formed along the outer edges of the heat transfer plate to reinforce and braze the corrugations (indentations and protrusions), wherein the corrugations are the same shape with the heat transfer plates overlapping up and down, and thus overlapping, It is preferable to join the corrugation part (indentation part and protrusion part) of another heat exchanger plate, and to comprise it in quadruple joining structure.
  • the bundle guide 28 is characterized in that formed in the fan-shaped form on the side of the heat transfer plate 22 and the reinforcement plate (30).
  • the bundle guide 28 is formed to protrude in the shape of a fan on the side of the heat exchange bundle, the bundle and the bundle package is assembled in a balanced and stable in the housing, the heating medium through the upper heating medium inlet along the heating heat flow path To maximize the heat exchange efficiency.
  • the bundle guide 28 is able to smoothly enter or withdraw the chamber while slidingly contacting the inner surface of the cell housing, and has a certain mechanical tolerance between the heat transfer plate and the bundle guide.
  • the first heat exchange bundles 20-1 to the second heat exchange bundles 20-2, the n th heat exchange bundles 20-n are formed on the reinforcing plate 30 with an upper blocking portion ( 34) or the lower blocking portion 36 is selectively formed, so that a shell pass for causing the heating medium to alternately flow between the upper chamber 11-1 and the lower chamber 11-2 in a zigzag manner.
  • the reinforcing plate 30 has a bundle guide 28 is formed on one side or both sides, the upper block portion 34 or the lower block portion 36 is formed in the section between the bundle guide.
  • the heat medium of the chamber is blocked by the upper blocking part 34 and flows down or is blocked by the lower blocking part 36 and flows upward to pass through the corresponding heat exchange bundles. More specifically, as shown in FIG. 3, the heat medium introduced into the upper chamber 11-1 through the inlet is first heat exchanged through the n-th heat exchange bundle 20-n in front of the lower chamber 11-2.
  • the heat exchanger is repeatedly supplied to other heat exchanger bundles and exchanged again.
  • the heat exchange is repeatedly performed up to the opposite first heat exchanger bundle 20-1, thereby extending the heat exchange time in the inner chamber of the limited cell housing and exchanging heat exchange efficiency. This is improved.
  • the cell housing 10 is characterized in that the guide rail 18 for guiding the bundle guide 28 on the inner surface is provided.
  • the guide rails 18 are provided symmetrically on both sides of the inner side of the cell housing 10 so that the heat exchange bundles are easily introduced into the chamber according to the guide of the bundle guide and assembled at a predetermined position.
  • the guide rail 18 is the bundle guide 28 is radially installed toward the center of the cell housing 10, as shown in the drawing is extended in the longitudinal direction of the cell housing, the bundle guide of the reinforcing plate 30 ( 28) or a guide groove 38 formed at the edge of the heat exchange bundle is inserted into sliding contact.
  • a port hole 25 is provided between the first heat exchanger bundle 20-1, the second heat exchanger bundle 20-2, and the n-th heat exchanger bundle 40-n provided with a leakage preventing means 40.
  • the leakage preventing means 40 is connected between the first heat exchange bundles 20-1 to the n th heat exchange bundles 20-n and has a connection hole 42 having a ring hole 43 in communication with the port hole 25. And an O-ring 44 inserted into the ring hole 43, and a space ring 46 fitted inside the O-ring.
  • connection plate 42 is in close contact with the side reinforcement plate 30 of the first heat exchange bundle 20-1, and the O-ring 44 and the space ring 46 are inserted into the ring hole 43 to fix the O-ring.
  • the second heat exchange bundle 40-2 is assembled in close contact.
  • the third heat exchange bundles 20-3, ... n heat exchange bundles 20-n are repeatedly assembled, and the number of n heat exchange bundles required for the inner chamber of the cell housing is repeated.
  • the blinds are closed and tightened with fasteners to be pressed and fixed.
  • the connecting plate 42, the O-ring 44, and the space ring 46 are also inserted between the inner surface or the blind of the cell housing and the n-th heat exchange bundle to prevent leakage of the contact portion.
  • the space ring 46 is tightly assembled by inserting an inner sleeve into the ring hole 43 in a ' ⁇ ' shape. Therefore, the space ring 56 is formed to have the same thickness or thinner connection and receive the inner surface of the O-ring stably.
  • the cross-section is formed in the shape of ' ⁇ ' to support the O-ring in the 'O' shape.
  • the contact surface with the O-ring is formed in a concave curve.
  • the protrusions 47 and the grooves 48 are formed on the contact surfaces of the reinforcing plate 30 and the connecting plate 42 so that the protrusions 47 are assembled when the heat exchange bundles are assembled as described above.
  • the fitting portion of the connecting plate 42 and the reinforcing plate 30 is assembled to the groove portion 48 and the precision is improved.

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Abstract

본 발명은 디스크 번들타입의 판형 열교환기에 관한 것으로, 셀하우징 내의 열매체가 열교환번들 및 전열판의 열교환 영역을 통과하면서 다른 채널의 피가열매체와 충분히 열교환되고 열교환 효율성을 극대화할 수 있게 된다. 본 발명에 따르면, 셀하우징의 내측 챔버에 전열판들이 적층된 번들패키지가 투입되고 이 번들패키지의 측면에 형성된 번들가이드에 의해 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획되고, 상부 챔버의 열매체가 번들패키지의 측면으로 누설되지 않고 전열판 내의 열교환영역(전열유로)을 거쳐 완전히 열교환된 후 하부 챔버로 유출할 수 있게 되는 디스크 번들타입의 판형 열교환기가 제공된다.

Description

디스크 번들타입의 판형 열교환기
본 발명은 디스크 번들타입의 판형 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 셀하우징 내의 열매체가 열교환번들 및 전열판의 열교환 영역을 통과하면서 다른 채널의 피가열매체와 충분히 열교환되고 열교환 효율성을 극대화할 수 있는 디스크 번들타입의 판형 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 판형 열교환기는 얇은 금속판으로 이루어진 전열판 사이의 전열유로를 따라 가열매체 및 피가열매체가 각각 흐르면서 상호 열교환하도록 된다.
이러한 판형 열교환기는 도 1에서처럼, 수 매에서 수십 매의 전열판들을 다단으로 포갠 상태로 접촉면이 용제에 의해 융착(융접)되어 져 일체화시킨 일체형으로 제작된다. 하지만, 불량의 발생률이 높으며 불량이 발생시 폐기되는 원자재의 손실이 크고, 판형 열교환기의 사양(규격, 용량)이 중형 및 대형으로 커질수록 제작 및 생산이 난해하고 불량의 발생률이 높기 때문에 손실이 매우 크다.
이와 관련한 종래의 선행기술을 살펴보면, (특허문헌 0001) 국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.)호의 명칭 '디스크형 열교환기'가 공지된 바에 있으며, 이에 관한 구체적인 설명은 이미 공지된 바에 따라 생략하기로 한다. 그런데 상기의 선행기술(특허문헌 0001)은 크게 일체형 전열판 블록 및 분리형 전열판 단위결합체로 구성하고 있으며, 전자의 일체형 전열판 블록은 다수 매의 전열판들이 용접에 의해 고정됨으로 앞서 언급한 바와 같은 문제점들이 예상된다. 또 후자의 분리형 전열판 단위결합체의 경우 전열판 사이에 가스켓을 삽입하게 되면 사용압력 및 온도 저하가 예상되며, 특히 누설의 위험성이 높은 문제점이 있다. 또 제품의 제작이 까다롭고 생산성이 저하 및 제조 원가가 상승하게 되며, 고온의 열매체(피가열매체)를 사용시 가스켓의 수명이 급격히 단축되는 문제점이 있다.
여기서, 본원 발명의 출원인은 앞서 (특허문헌 0002) 국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명)호의 명칭 '테두리가 보강된 디스크타입의 열교환기', 및 (특허문헌 0003) 국내특허출원 제10-2015-0130775(2015.09.16., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명)호의 '디스크 번들타입의 패키지형 열교환기'를 제안한 바에 있다. 그런데 상기의 선행기술(특허문헌 0003)은 도 1에서처럼, 본체 하우징(1)의 내측 번들가이드(3)와 번들패키지(2) 전열판의 둘레 면 사이에 존재하는 틈(G) 및 주름부(4)를 통해 열매체가 누설하면서 전열판 내측의 열교환 영역을 벗어나 다른 채널(전열유로)의 피가열 유체와 열교환되지 못한 채 그대로 유출하게 된다. 이로 인해 상기의 틈에 이물질(찌꺼기)이 누적되면서 부식이나 손상을 유발하고 취약해지며, 상기 전열판의 가장자리에 열교환영역의 사각지대가 발생하는 단점과 상대적으로 열교환효율이 저하되는 문제점이 있었다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
(특허문헌 1) 국내특허출원 제10-1999-0024440(1999.06.26.)
(특허문헌 2) 국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명)
(특허문헌 3) 국내특허출원 제10-2015-0130775(2015.09.16., 본원과 동일한 발명자에 의한 발명, 미공개)
본 발명의 목적은 셀하우징의 내측 챔버에 전열판들이 적층된 번들패키지가 투입되고 이 번들패키지의 측면에 형성된 번들가이드에 의해 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획되고, 상부 챔버의 열매체가 번들패키지의 측면으로 누설되지 않고 전열판 내의 열교환영역(전열유로)을 거쳐 완전히 열교환된 후 하부 챔버로 유출할 수 있게 되는 디스크 번들타입의 판형 열교환기를 제안하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 번들패키지의 측면 번들가이드에 의해 셀하우징의 내에 일정한 위치로 진입시켜 간편하게 조립 또는 역으로 인출할 수 있게 되는 디스크 번들타입의 판형 열교환기를 제안하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 셀하우징의 내측 챔버가 열교환번들의 상부 또는 하부에 구비되는 차단부에 의한 셀 패스(Shell pass)를 형성하여 셀하우징 내에 열매체가 머무는 시간을 지연하고 효율성을 증대시킬 수 있게 되는 디스크 번들타입의 판형 열교환기를 제안하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하고 본 발명은, 디스크 번들타입의 판형 열교환기에 있어서, 내측 챔버를 가지는 셀하우징에 가열매체의 유입구와 유출구 그리고 피가열매체의 유입구와 유출구가 구비되며, 가열 또는 피가열 전열유로를 가지는 전열판들을 다단으로 적층하고 이 전열판의 외측면에는 보강판이 결합하여 일체화된 제1열교환번들 내지 제2열교환번들, ... 제n열교환번들이 구성되며, 상기의 열교환번들로써 모듈화된 번들패키지가 셀하우징의 내측 챔버에 투입되어 져 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 되되, 상기 제1열교환번들 내지 제2열교환번들, ... 제n열교환번들은 일측면 또는 양측면에 번들가이드가 돌출 형성되며, 상기 번들가이드가 셀하우징의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 챔버에 투입되어 져, 유입측의 상부 챔버로 유입된 가열매체가 전열유로를 통과하면서 다른 채널의 피가열매체와 열교환된 후 유출측의 하부 챔버로 흐르게 되며; 상기 셀하우징은 내면에 번들가이드를 안내하는 가이드레일이 구비되며; 상기 제1열교환번들 내지 제2열교환번들, ... 제n열교환번들은 상기 전열판의 가장자리에 형성된 주름부에 의해 둘레 면이 벌집 형태의 구조를 갖추고, 상기 번들가이드가 전열판의 측면에 세로 방향으로 길게 연장되어 진 확장 주름부로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기를 제안한다.
본 발명에 따르면, 상기 번들가이드는 전열판과 보강판의 측면에 부채꼴 형태로 확장 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 제1열교환번들 내지 제2열교환번들, ... 제n열교환번들은 상기 보강판에 상부 차단부 또는 하부 차단부가 선택적으로 형성되어 져, 가열매체가 상부 챔버 및 하부 챔버를 지그재그로 번갈아가며 흐르도록 하는 셀 패스(Shell pass)가 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 열교환번들의 측면에 번들가이드를 일체로 형성하여 셀하우징 내부가 상부 챔버 및 하부 챔버로 분할되며 번들가이드와 셀하우징 측면의 틈새로 열매체가 누설됨으로 인한 열교환 사각지대의 발생 위험성을 없애고 상기의 틈새에 열매체가 머물러 열 정체되는 현상을 방지하여 열교환효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 상기 번들패키지의 측면 번들가이드에 의해 셀하우징의 내측으로 원활히 진입시켜 일정한 위치에 용이하게 조립 가능하고 또는 역으로 인출이 편리하여 작업성 및 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명은 상기 보강판의 상부 또는 하부에 선택적으로 형성되는 차단부에 의해 상부 챔버 및 하부 챔버를 지그재그로 번갈아가며 흐르도록 셀 패스(Shell pass)를 형성하여 상기의 열매체가 각 열교환번들의 열교환영역(전열유로)을 통과하는 열교환 시간을 연장하고 열교환효율이 한층 더 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 선행기술에 따른 디스크 번들타입의 판형 열교환기의 내부를 단면으로 나타내 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 디스크 번들타입의 판형 열교환기를 분리하여 나타낸 사시도.
도 3은 상기 디스크 번들타입의 판형 열교환기의 내부를 단면으로 나타낸 도면.
도 4는 상기 도 3의 "A"-"A"선 단면으로 나타낸 측면도.
도 5는 상기 도 3의 "B"-"B"선 단면으로 나타낸 측면도.
도 6은 상기 도 3의 "C"-"C"선 단면으로 나타낸 측면도.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 상기의 도면에 따르는 본 발명의 디스크 번들타입 판형 열교환기는, 내측 챔버(11)를 가지는 셀하우징(10)에 가열매체의 유입구(14)와 유출구(15) 그리고 피가열매체의 유입구(16)와 유출구(17)가 구비되며, 가열 또는 피가열 전열유로(24)를 가지는 전열판(22)들을 다단으로 적층하고 이 전열판(22)의 외측면에는 보강판(30)이 결합하여 일체화된 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)이 구성되며, 상기의 열교환번들로써 모듈화된 번들패키지(20)가 셀하우징(10)의 내측 챔버(11)에 투입되어 져 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 되되, 상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 일측면 또는 양측면에 번들가이드(28)가 돌출 형성되며, 상기 번들가이드(28)가 셀하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 챔버(11)에 투입되어 져, 유입측의 상부 챔버(11-1)로 유입된 가열매체가 전열유로(24)를 통과하면서 다른 채널의 피가열매체와 열교환된 후 유출측의 하부 챔버(11-2)로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명의 디스크 번들타입의 판형 열교환기는 셀하우징(10), 각 열교환번들 단위로 모듈화된 조립식 번들패키지(20), 누설방지수단(40) 등으로 구성되며, 상기 셀하우징(10)은 내측 챔버(11)에 조립식 번들패키지(20)가 수용된다.
상기 셀하우징(10)은 중공의 실린더 형태이고 상부에 가열매체 유입구(14)가 있고 하부에 가열매체 유출구(15)가 각각 구비되며, 측면에는 포트홀에 연통하는 피가열매체 유입구(16) 및 피가열매체 유출구(17)가 구비된다. 상기 셀하우징(10)은 일측 또는 양측의 개구부에 플랜지를 형성하고 블라인드(12) 및 힌지(13)가 결합하여 개폐 가능하도록 구성된다.
상기 번들패키지(20)는 하나 또는 복수 개의 디스크 열교환번들이 구비되고, 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), 제3열교환번들(20-3), ... 제n열교환번들(20-n)의 개수가 선택적으로 구성된다. 이는 판형 열교환기의 사양(규격, 처리용량 등)에 따라 그 개수가 선택적으로 적용 가능하며, 설계 변경 및 가감이 용이하다.
상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 복수 매의 전열판(22)들을 다단으로 적층시켜 각 채널을 형성하고 접촉면을 브레이징 접합시켜 일체화된다. 상기 전열판(22)은 최소 2매에서 최대 30매 범위 이내로 구비되는 것이 바람직하며, 5~20매가 가장 적합한 구성이다. 그리고 상기 전열판(22)의 외측면에는 보강판(30)이 밀착된 상태로 브레이징 접합시켜서 일체화된다. 그리고 상기 전열판(22)은 상부와 하부 가장자리에 포트홀(25)이 있고 열교환영역인 전면에 전열유로(24)가 형성되며, 테두리에는 주름부(26)가 형성된다. 상기 전열유로(24)는 가열매체가 흐르는 가열 전열유로와 피가열매체가 흐르는 피가열 전열유로가 구비되며, 예컨대, 상기 챔버를 통한 가열매체와 포트홀을 통한 피가열매체가 각 채널의 전열유로를 따라 흐르면서 상호 열교환하도록 된다.
상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 일측면 또는 양측면에 번들가이드(28)가 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 번들가이드(28)는 셀하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상기의 챔버(11)에 투입되어 져, 유입측의 상부 챔버(11-1)로 유입된 가열매체가 전열유로(24)를 통과하면서 피가열매체와 열교환된 후 유출측의 하부 챔버(11-2)로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 한다.
다시 말해, 상기의 열교환번들은 번들가이드(28)가 셀하우징의 내측면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 일정한 위치에 원활히 투입되고, 챔버(11)가 상하로 분할되어 져 유입측의 상부 챔버(11-1)와 유출측의 하부 챔버(11-2)로 나눠진다. 이에 상기 유입구(14)를 통해 상부 챔버(11-1)로 유입된 가열매체가 가열 전열유로로 온전히 통과해서 하부 챔버(11-2)로 흐르게 되므로 충분히 열교환할 수 있음은 물론 열교환효율이 극대화된다.
본 발명에 따르면, 상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 상기 전열판(22)의 가장자리에 형성된 주름부(26)에 의해 둘레 면이 벌집 형태의 구조를 갖추고, 상기 번들가이드(28)가 전열판(22)의 측면에 세로 방향으로 길게 연장되어 진 확장 주름부(27)로 구성된 것을 특징으로 한다. 다시 말해서, 상기 전열판(22)의 외측 테두리를 이루는 주름부(26)가 벌집(Honey comb) 구조를 가지도록 테두리가 사다리꼴 형태로 반복되게 절곡 형성된다. 상기의 전열판을 상하로 적층하면 도면에서처럼 6각형의 벌집 구조를 형성해서 열교환번들의 가장자리가 견고히 보강되고 강도 및 내구성이 우수하다.
상기 번들가이드(28)는 벌집 구조를 가지는 주름부(27)가 도 2에서처럼, 상하로 길게 연장되어 진 형태의 확장 주름부(27)를 형성함에 따라, 상기 확장 주름부(27)에 의해 전열판의 내측 열교환 영역이 외측의 챔버와는 완전히 차단된다. 이로써 상기 상부 챔버 및 하부 챔버의 가열매체가 전열판 내부로 온전히 유입되고 열교환 영역을 거쳐 충분히 열교환하도록 구성이 된다.
한편, 상기의 전열판(22) 및 주름부(26)는 앞서 [배경기술]에서 언급되어 진 상기의 (특허문헌 0002) 국내등록특허 제10-1078554(2011.10.25., 본원과 동일한 출원인(발명자)에 의한 발명)호의 명칭 '테두리가 보강된 디스크타입의 열교환기'에 자세히 나타나 있다. 이에 따르면 상기 전열판의 외측 가장자리부를 따라 파형의 주름부를 형성하여 보강하고 상기 주름부(요입부 및 돌출부)를 서로 브레이징 접합시키되, 상기의 주름부는 전열판이 상하로 겹쳐진 채 동일한 형상이고 이렇게 겹쳐진 채, 인접하는 다른 전열판의 주름부(요입부 및 돌출부)를 접합시켜 4중의 접합구조로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 번들가이드(28)는 전열판(22)과 보강판(30)의 측면에 부채꼴 형태로 확장 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 번들가이드(28)는 열교환번들의 측면에 부채꼴 형태로 돌출 형성되어 져, 상기 번들 및 번들패키지가 균형감과 하우징 내에 안정감 있게 조립되며, 상부 가열매체 유입구를 통한 가열매체가 가열 전열유로를 따라 아래로 흐르도록 안내하여 열교환 효율을 최대로 높인다. 그리고 상기 번들가이드(28)는 셀하우징의 내면에 슬라이딩 접촉하면서 챔버로 원활히 진입 또는 역으로 인출할 수 있게 되며, 상기 전열판과 번들가이드 사이에는 일정한 기계적 공차를 가진다.
본 발명에 따르면, 상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 상기 보강판(30)에 상부 차단부(34) 또는 하부 차단부(36)가 선택적으로 형성되어 져, 가열매체가 상부 챔버(11-1) 및 하부 챔버(11-2)를 지그재그로 번갈아가며 흐르도록 하는 셀 패스(Shell pass)가 구성되는 것을 특징으로 한다. 다시 말해 상기 보강판(30)은 일측 또는 양측에 번들가이드(28)가 형성되어 있고, 이 번들가이드 사이의 구간에 상부 차단부(34) 또는 하부 차단부(36)가 형성된다. 상기의 셀 패스(Shell pass)는 챔버의 열매체가 상부 차단부(34)에 의해 차단되어 아래로 흐르고 또는 하부 차단부(36)에 의해 차단되어 위로 흐르면서 해당 열교환번들을 통과하게 된다. 좀 더 구체적으로는 도 3에서처럼, 유입구를 통해 상부 챔버(11-1)로 유입된 열매체가 제일 앞쪽의 제n열교환번들(20-n)을 거쳐 1차 열교환되고 하부 챔버(11-2)를 거쳐 다시 다른 열교환번들로 투입되어 재차 열교환되며, 이렇게 반대편의 제1열교환번들(20-1)까지 이르기까지 반복적으로 열교환이 이루어짐으로, 제한적인 셀하우징의 내측 챔버 내에서 열교환 시간을 연장하고 열교환 효율이 향상된다.
본 발명에 따르면, 상기 셀하우징(10)은 내면에 번들가이드(28)를 안내하는 가이드레일(18)이 구비된 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 상기 가이드레일(18)은 셀하우징(10)의 내 측면 양측에 상하 대칭으로 구비되어 져 상기 열교환번들들이 번들가이드의 안내에 따라 챔버로 용이하게 투입되고 일정한 위치에 조립된다. 이에 상기 가이드레일(18)은 도면에서처럼 상기 번들가이드(28)가 셀하우징(10)의 중심을 향해 방사상으로 설치되고 셀하우징의 길이 방향으로 길게 연장되어 져, 보강판(30)의 번들가이드(28) 또는 열교환번들의 가장자리에 형성된 가이드 홈(38)이 끼워져 슬라이딩 접촉하게 된다.
다음, 상기 제1열교환번들(20-1)과 인접하는 제2열교환번들(20-2), 또 다른 제n열교환번들(40-n) 사이에는 누설방지수단(40)을 구비하여 포트홀(25)의 기밀을 유지한다. 상기 누설방지수단(40)은 제1열교환번들(20-1) 내지 제n열교환번들(20-n) 사이에 끼워지며 포트홀(25)과 연통하는 링 구멍(43)을 가지는 연결판(42), 상기 링 구멍(43)에 삽입되는 오링(44), 상기 오링의 내측에 끼워지는 스페이스링(46)으로 구성된다.
상기 제1열교환번들(20-1)의 측면 보강판(30)에 연결판(42)을 밀착하고 링 구멍(43)에 오링(44)과 스페이스링(46)을 삽입해서 오링을 고정한 상태로 제2열교환번들(40-2)을 밀착시켜 조립된다. 이와 같은 방법으로 상기의 제3열교환번들(20-3), ... 제n열교환번들(20-n)을 반복적으로 조립하게 되며, 상기 셀하우징의 내측 챔버에 필요한 개수의 제n열교환번들을 모두 삽입한 후에 블라인드를 닫고 체결구로 조임에 따라 가압 및 고정이 된다. 이때 상기 셀하우징의 내측 면 또는 블라인드와 제n열교환번들 사이에도 연결판(42) 및 오링(44), 스페이스링(46)을 삽입하여 접촉부위의 누설을 방지한다.
여기서 상기 스페이스링(46)은 'ㅗ'자 형태로 내측의 슬리브가 링 구멍(43)에 끼워져 긴밀하게 조립된다. 이에 상기 스페이스링(56)은 연결과 두께가 같거나 얇게 형성되어 오링의 내면을 안정적으로 받게 되는데, 그 단면이 'ㅗ'자 형태로 형성되어, '오'자 형태로 오링을 지지하게 되며, 상기 오링과의 접촉면이 오목한 곡선으로 형성된다. 또 상기 보강판(30)과 연결판(42)의 접촉면에는 서로 끼움 조립되는 돌기(47) 및 홈부(48)를 형성함에 따라, 상기한 바와 같이 열교환번들을 조립시, 상기 돌기(47)가 홈부(48)에 끼워지면서 연결판(42)과 보강판(30)의 결합부위가 일정하게 조립이 되며 정밀도가 향상된다.
10:셀하우징,
11:챔버,
11-1:상부 챔버,
11-2:하부 챔버,
12:블라인드,
13:힌지,
14:가열매체 유입구,
15:가열매체 유출구,
16:피가열매체 유입구,
17:피가열매체 유출구,
18:가이드레일,
20:번들패키지,
20-1:제1열교환번들,
20-2:제2열교환번들,
20-3:제3열교환번들,
20-n:제n열교환번들,
22:전열판,
24:전열유로,
25:포트홀,
26:주름부,
27:확장 주름부,
28:번들가이드,
30:보강판,
32:통공,
34:상부 차단부,
36:하부 차단부,
38:가이드 홈,
40:누설방지수단,
42:연결판,
43:링구멍,
44:오링,
46:스페이스링,
47:돌기,
48:홈부,
50:받침대,
G:틈새

Claims (6)

  1. 디스크 번들타입의 판형 열교환기에 있어서,
    내측 챔버(11)를 가지는 셀하우징(10)에 가열매체의 유입구(14)와 유출구(15) 그리고 피가열매체의 유입구(16)와 유출구(17)가 구비되며, 가열 또는 피가열 전열유로(24)를 가지는 전열판(22)들을 다단으로 적층하고 이 전열판(22)의 외측면에는 보강판(30)이 결합하여 일체화된 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)이 구성되며, 상기의 열교환번들로써 모듈화된 번들패키지(20)가 셀하우징(10)의 내측 챔버(11)에 투입되어 져 가열매체와 피가열매체가 상호 열교환하도록 되되,
    상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)의 일측면 또는 양측면에 번들가이드(28)가 돌출 형성된 구성을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 번들가이드(28)는 셀하우징(10)의 내면을 따라 슬라이딩 접촉하면서 상기의 챔버(11)에 투입되어져, 유입측의 상부 챔버(11-1)로 유입된 가열매체가 전열유로(24)를 통과하면서 피가열매체와 열교환된 후 유출측의 하부 챔버(11-2)로 흐르도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 상기 전열판(22)의 가장자리에 형성된 주름부(26)에 의해 둘레 면이 벌집 형태의 구조를 갖추고, 상기 번들가이드(28)가 전열판(22)의 측면에 세로 방향으로 길게 연장되어 진 확장 주름부(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 번들가이드(28)는 전열판(22)과 보강판(30)의 측면에 부채꼴 형태로 확장 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환번들(20-1) 내지 제2열교환번들(20-2), ... 제n열교환번들(20-n)은 상기 보강판(30)에 상부 차단부(34) 또는 하부 차단부(36)가 선택적으로 형성되어 져, 가열매체가 상부 챔버(11-1) 및 하부 챔버(11-2)를 지그재그로 번갈아가며 흐르도록 하는 셀 패스(Shell pass)가 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀하우징(10)은 내면에 번들가이드(28)를 안내하는 가이드레일(18)이 구비된 것을 특징으로 하는 디스크 번들타입의 판형 열교환기.
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