KR102269838B1 - 열교환기 세관 청소장치 및 이를 이용한 청소 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 세관 청소장치에 관한 것으로서, 세관에 삽입되어 고정되는 지지대 및 상기 지지대에 연결된 지지판, 상기 지지판의 가이드를 따라 이동하는 이동블럭과 압축 공기를 분사하는 에어노즐을 구비하여 작업자의 노동을 최소한으로 줄이면서 효율적인 세관 청소작업을 가능케 하는 청소장치이다.

Description

열교환기 세관 청소장치 및 이를 이용한 청소 방법{Heat exchanger tube cleaning device and method thereof}

본 발명은 열교환기의 세관 청소장치에 관한 것으로서, 상세하게는 열교환기의 세관 내부를 에어건을 이용하여 청소하는 장치에 관한 것이다.

열교환기는 서로 온도가 다르고 분리된 유체들 사이의 열교환을 수행하는 장치이며, 난방, 공기조화, 폐열회수 등 산업 전반에 널리 사용되고 있다. 다양하게 활용되고 있는 만큼 그 기능에 따라 냉각기, 응축기, 증발기, 예열기 등으로 지칭되기도 한다.

열교환기는 기하학적 형태에 따라 분류되며 원통다관식(Shell&Tube), 이중관식(Double pipe type), 평판식(Plate type), 공랭식(Air cooler), 코일식(Coil) 등 다양한 형태가 있다. 그 중 원통다관식은 가장 널리 사용되고 있는 열교환기로써 폭넓은 범위의 열전달량을 얻을 수 있어 적용범위가 넓고 신뢰성과 효율이 높다. 원통다관식 열교환기의 구조는 다양하지만, 통상 수백에서 수천개의 세관(Tube)을 포함하는 구조로 되어 세관 내부의 유체와 세관 외부의 유체 사이에 열교환이 일어난다.

한편, 발전소 및 일반산업계에서 이용되는 다양한 열교환기는 와전류탐상검사를 수행하기 전 세관 내 이물질을 제거하는 청소작업이 수행된다. 이때, 세관 내부의 청소는 열교환기의 수실 내부로 작업자가 직접 들어가 각각의 세관을 에어건으로 청소하는 방식이다.

그러나, 이와 같은 방식은 작업자가 에어건 및 에어호스의 무게(약 10kg)를 지지한 채 장시간 동안 청소하므로 노동강도가 세다. 인력에 의존해 장시간 작업하므로 작업자의 피로도가 극심하고, 에어건의 이동과 고정이 느려 정작 필요한 세척 시간이 줄어드는 것이다.

특히 열교환기가 수직형인 경우, 작업자는 에어건을 머리 위로 든 상태에서 수직 방향으로 공기를 분사하므로 육체적인 체력 소모가 더욱 심하며, 그만큼 세관 내부의 청소품질이 저하된다.

종래 기술로서 등록실용신안공보 제20-0411696호(2006년 03월 10일 등록) “회전형 철심 케이블을 이용한 열교환기 세관 세정용 기구”가 있으나, 에어건 방식의 청소에 적용이 가능한 것이 아닌바 적합한 기술이 필요한 실정이다.

등록실용신안공보 제20-0411696호(2006년 03월 10일 등록)

본 발명은 상술한 문제점을 개선한 세관 청소장치로서, 청소용 에어건 및 에어호스를 작업자에 인력에 의지하여 지지하거나 이동시키지 않고 청소에 적합하도록 에어건을 고정 또는 이동시킬 수 있는 청소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열교환기 세관의 청소장치로서, 일단이 상기 세관의 입구에 삽입되어 고정되는 지지대와 상기 지지대의 타단을 안내하는 지지대가이드가 형성된 지지대연결부와 이동블럭을 안내하는 이동블럭가이드가 형성된 이동블럭연결부를 포함하는 지지판과 상기 이동블럭연결부에 연결되고, 상기 이동블럭연결부의 가이드를 따라 이동하여 위치를 변경할 수 있는 이동블럭 및 상기 이동블럭에 몸체가 고정되고, 상기 세관의 내부로 압축 공기를 분사하는 에어노즐을 포함한다.

바람직하게는, 상기 지지대는 복수로 형성되고, 일단에 고무링을 구비하며, 상기 고무링은 상기 세관의 내면과 마찰하여 상기 지지대를 세관에 고정한다.

또한, 바람직하게는 상기 지지판은, 상기 이동블럭연결부의 양 종단에 지지대연결부가 연결되고, 상기 이동블럭가이드의 방향과 상기 지지대가이드의 방향이 서로 직각을 이룬다.

또한, 바람직하게는 상기 이동블럭은 가이드로부터 이탈을 방지하는 마찰부와 상기 에어노즐의 몸체를 고정하는 고정부를 포함하며, 상기 고정부는, 상기 이동블럭을 관통하는 중공과 상기 이동블럭의 외면으로부터 상기 중공에 도달하는 에어노즐고정볼트를 포함하고, 상기 에어노즐은 상기 중공에 위치한다.

또한, 바람직하게는 상기 에어노즐은 몸체에 길이 방향으로 형성된 일정 깊이의 홈을 구비하며, 상기 에어노즐고정볼트를 상기 홈에 삽입하여 상기 에어노즐을 고정한다.

또한, 바람직하게는 상기 에어노즐의 분사구에 고무캡이 구비되어 상기 세관의 손상을 방지한다.

또한, 바람직하게는 상기 에어노즐에 축압기가 연결된다.

또한, 바람직하게는 상기 에어노즐의 몸체, 상기 지지대 또는 지지판은 알루미늄으로 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 세관 청소장치를 이용한 열교환기 세관의 청소방법은, 지지대를 세관의 입구에 고정하는 제1 단계와 지지판을 상기 지지대에 고정하는 제2 단계와 에어노즐을 세관에 정렬하고, 상기 에어노즐의 분사구를 상기 세관에 입구에 밀착하여 고정하는 제3단계 및 상기 에어노즐에서 압축공기를 분사하는 제4 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제4 단계는 압축공기를 7 bar의 압력으로 7초 내지 10초 동안 분사한다.

본 발명에 따르면, 작업자는 청소용 에어건을 열교환기 세관의 입구에 쉽게 밀착할 수 있다. 또한, 작업자는 세관 입구에 밀착된 에어건을 직접 지지할 필요 없이 에어건을 고정할 수 있다. 또한, 작업자는 에어건을 쉽게 이동하여 새로운 위치에 다시 고정할 수 있다. 또한, 본 발명은 작업자의 체력을 비축함으로써 장시간의 청소작업을 효율적으로 수행할 수 있도록 돕는다. 또한, 안정적인 고압 분사가 가능하여 세관의 청소 품질이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 청소장치는 간단한 구조로 구성되어 휴대 및 보관이 간편하다. 또한, 세관 청소 시 과도하게 근력을 사용함으로써 유발되는 각종 상해의 위험으로부터 작업자를 보호한다. 또한, 청소품질 향상에 따라 와전류탐상검사 결과의 신뢰성이 높아지며, 기기 건전도 향상에 기여한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세관 청소장치의 사시도이다.
도 2는 세관 청소장치의 정면도이다.
도 3은 세관 청소장치의 측단면도이다.
도 4는 세관 청소장치의 평단면도이다.
도 5는 세관 청소장치의 에어노즐을 도시한 것이다.
도 6은 세관 청소장치의 지지대를 분해하여 도시한 것이다.
도 7은 세관 청소장치가 세관에 고정된 상태를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략하였다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 세관 청소장치(100)를 도시한다. 도 1을 참조하면, 세관 청소장치(100)는 일단이 세관의 입구에 삽입되어 고정되는 지지대(110) 및 상기 지지대(110)와 연결된 지지판(120)을 포함하고, 상기 지지판(120)의 이동블럭가이드(124)를 따라 이동 가능한 이동블럭(130)과 상기 이동블럭(130)에 고정된 에어노즐(140)을 포함한다.

지지대(110)는 소정의 길이를 가진 막대 부재로 형성되며, 지지대(110)의 일단에 고무링(113)이 구비된다. 상기 고무링(113)은 세관(200)의 내부 면을 가압하는 방식으로 지지대(110)를 세관(200)에 고정할 수 있다. 지지대(110)의 타단은 지지판(120)의 지지대연결부(121)에 형성된 지지대가이드(123)를 관통하며, 지지대(110)의 타단에 구비된 지지대고정볼트(115)를 조임으로써 지지판(120)을 지지대(110)에 고정할 수 있다. 즉, 사용자는 세관(200)에 고정된 지지대(110)에 지지판(120)의 위치를 조절해가며 고정할 수 있다.

지지대(110)는 세관(200)에 세관 청소장치(100)를 고정하는 기능을 제공한다. 지지판(120)의 양 끝단에 각각 지지대(110)가 연결되어 지지판(120)을 일정 위치에 고정하고, 고정된 지지판(120)을 이용하여 이동블럭(130)의 위치 조정이 가능하다.

도 6을 참조하면, 지지대(110)의 분해도가 도시된다. 지지대(110)는 몸체를 이루는 지지대본체(111)와 지지대(110)를 지지판(120)에 고정하는 지지대고정볼트(115)를 포함하고, 지지대본체(111)의 일단에 고정링(112)과 고무링(113) 및 고정너트(114)를 구비할 수 있다.

지지대본체(111)는 길이가 있는 막대 부재의 형상을 지니며, 지지대본체(111)의 일단에 세관(200) 입구에 삽입할 수 있는 삽입부가 형성된다. 삽입부는 세관(200)의 지름보다 작은 지름을 가진 원형 단면으로 형성되며, 고정너트(114)를 결합하기 위해 나사선을 구비한다.

고무링(113)과 고정링(112)은 링 단면을 가지며 상기 삽입부에 끼워진다. 고무링(113)의 양 끝에 각각 고정링(112)이 위치한다. 그리고 삽입부의 종단에는 고정너트(114)를 결합하여 고무링(113)과 고정링(112)이 삽입부에서 이탈하는 것을 방지한다. 고무링(113)은 상하면이 개방된 원통 형상을 가지며, 외면에는 마찰력을 높이기 위한 패턴이 형성될 수 있다.

고무링(113)과 고정링(112)은 세관(200) 입구에 원활하게 삽입될 수 있는 지름을 갖는다. 바람직하게는, 고무링(113)의 지름은 세관(200) 입구의 지름과 2mm 이내로 차이 나는 것이 좋다.

사용자는 지지대(110)의 삽입부를 세관(200)의 입구에 삽입한 뒤 회전시킴으로써 지지대(110)를 고정할 수 있다. 지지대(110)를 회전시킬 때, 고무링(113)이 세관(200)의 내면과 마찰하고, 팽창하여 고정력이 발생한다. 실례로, 세관 입구 지름이 10mm이고, 고무링의 지름이 9mm일 때, 지지대(110)를 약 반 바퀴 내지 한 바퀴 회전시켜서 적절한 고정력이 발생하였으며, 세관 청소장치(100)를 장시간 지지할 수 있었다.

열교환기 세관(200) 입구는 수평 또는 수직으로 형성될 수 있는데, 세관(200) 입구가 수직 방향으로 작업자의 머리 위에 위치할 경우 세관(200)에 고정된 세관 청소장치(100)가 분리되지 않도록 강한 고정력이 필요하며, 지지대(110)에 의해 강한 고정력이 확보된다.

한편, 지지대본체(111)의 타단은 지지대고정볼트(115)가 결합할 수 있는 홈을 구비한다. 지지대고정볼트(115)는 지지대가이드(123)를 통과하여 상기 홈에 체결되며, 지지대(110)와 지지판(120)을 서로 결합시킨다.

지지판(120)은 지지대연결부(121)와 이동블럭연결부(122)를 포함한다. 지지대연결부(121)는 지지대가이드(123)가 구비되고, 이동블럭연결부(122)는 이동블럭가이드(124)가 구비된다. 지지대연결부(121)와 이동블럭연결부(122)는 결합되어 일체의 부재로 형성될 수 있고, 이 경우 지지대연결부(121)와 이동블럭연결부(122)는 개념상 분리된 영역으로 인지될 수 있다.

이동블럭연결부(122)의 양 끝단에 지지대연결부(121)가 결합되며, 이동블럭가이드(124) 방향과 지지대가이드(123)의 방향은 서로 직각을 이룬다. 사용자는 지지대(110)를 세관(200)에 고정한 뒤, 지지판(120)의 위치를 고정하고, 이동블럭(130)의 위치를 조정하여 에어노즐(140)을 세관(200) 입구에 맞게 정렬할 수 있다.

지지대가이드(123)는 지지대연결부(121)를 관통하는 장공으로 형성되고, 이동블럭가이드(124)는 이동블럭연결부(122)의 양면에 형성된 홈으로 형성된다. 다만, 가이드 형식은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 사람(이하 ‘당업자’라고 함)이 공지의 기술을 적용하여 적절한 변경이 가능할 수 있다.

이동블럭(130)은 지지판(120)에 연결되어 이동블럭가이드(124)를 따라 이동이 가능하며, 에어노즐(140)을 고정한다. 도 3을 참조하면, 이동블럭(130)은 이동블럭가이드(124)의 홈에 삽입되도록 돌출된 마찰부(131)와 에어노즐(140)을 고정하는 고정부(132)를 포함한다.

마찰부(131)에 의해 이동블럭(130)은 이동블럭가이드(124)를 따라 움직이는 한편, 지지판(120)으로부터 이탈될 우려가 없다.

고정부(132)는 이동블럭(130)을 관통하는 중공(133)과 이동블럭(130)의 외면에서부터 관통하여 상기 중공(133)에 도달하는 에어노즐고정볼트(134)를 포함한다. 에어노즐(140)은 중공(133)에 위치하고, 에어노즐고정볼트(134)를 조임으로써 고정할 수 있다. 다만, 고정 방식은 당업자에 의해 적절히 변경이 가능하다.

도 5는 에어노즐(140)을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 에어노즐(140)은 분사구(142)와 몸체(141)를 포함하며, 분사구(142)에 형성된 고무캡(143)과 몸체(141)에 형성된 고정홈(144)을 포함한다.

에어노즐(140)은 에어호스(150)와 연결되어 고압의 공기를 세관(200) 내부로 분사하는 구성이다. 세관(200)은 약 7bar의 압축 공기를 세관(200) 내부에 7초 내지 10초정도 분사함으로써 청소한다. 에어노즐(140)은 밸브를 추가하여 압축 공기의 분사량을 조절할 수 있다.

분사구(142)는 몸체(141)의 일단에 연결되고, 그 지름이 몸체(141)의 지름보다 작게 형성된다. 분사구(142)의 입구에는 고무캡(143)이 구비되며, 고무캡(143)은 분사구(142)를 세관(200) 입구에 밀착 시 압축 공기가 새지 않도록 틈을 밀폐한다. 또한, 분사구(142)와 세관(200)이 서로 직접 접촉하여 발생하는 손상을 예방한다.

몸체(141)는 길이 방향을 따라 형성된 고정홈(144)을 포함한다. 고정홈(144)은 소정의 깊이를 가지며, 고정홈(144)에 에어노즐고정볼트(134)가 삽입됨으로써 에어노즐(140)이 고정된다. 또한, 에어노즐(140)은 고정홈(144)의 길이 범위 내에서 이동이 제한된다. 에어노즐고정볼트(134)는 이동블럭(130)의 외면에서 관통하여 고정홈(144)까지 도달한다.

바람직하게는, 에어노즐(140)은 축압기와 연결될 수 있다. 축압기는 압력에너지를 축적하여 정전이나 고장 등의 비상시 공기 압력을 보상한다.

또한, 바람직하게는 에어노즐(140)의 분사구(142) 및 몸체(141)는 알루미늄 재질로 이루어져 그 하중을 줄일 수 있다. 마찬가지로, 지지대(110) 또는 지지판(120)도 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

도 7은 세관 청소장치(100)가 세관(200)에 고정된 상태를 도시한 것이다. 지지대(110)의 일단이 세관(200)에 삽입된 채 고정되어 있고, 에어노즐(140)의 입구가 세관(200) 입구에 밀착되어 있다.

이하, 본 발명을 이용한 열교환기 세관의 청소방법을 설명한다.

우선, 지지대(110)의 일단을 세관(200) 입구에 삽입한 뒤 지지대(110)를 회전하여 세관(200)에 고정한다. 그리고 지지대(110)의 타단에 구비된 지지대고정볼트(115)를 조여 적절한 위치에 지지판(120)을 고정한다. 그 후, 이동블럭(130)을 이동블럭가이드(124)를 따라 이동시키면서 청소할 세관의 위치에 맞추어 에어노즐(140)을 정렬시킨다. 그리고 에어노즐(140)의 분사구를 세관(200) 입구에 밀착시킨 뒤 에어노즐고정볼트(134)를 조여 에어노즐(140)을 고정한다. 그 후, 밸브 조절을 통해 압축 공기를 세관(200)에 7bar의 압력으로 약 7초 내지 10초 동안 분사한다. 청소작업이 종료 후, 에어노즐(140)의 고정을 풀고, 이동블럭(130)을 이동시켜 다른 세관과 에어노즐(140)의 정렬을 맞춘다. 그 후, 전술한 바와 같이 에어노즐(140) 밀착, 고정하고 압축 공기를 분사한다.

한편, 지지대(110)를 한 번 고정하여 청소할 수 있는 범위 내의 세관(200)을 모두 청소하면, 지지대(110)의 고정을 풀고 청소할 세관이 있는 위치에 다시 고정할 수 있다.

상기와 같은 작업에 의해 작업자의 편의성이 월등히 증가하는 효과가 있다. 본 발명은 세관의 청소 시 일일이 작업자가 에어건을 고정, 지지하지 않아도 되므로 인력을 최소화할 수 있다. 수많은 세관의 반복 청소에 따른 작업자의 피로도를 현저하게 절감함으로써 청소작업의 속도 및 품질이 향상된다. 열교환기 세관의 청소품질이 향상될수록 와전류탐상검사의 전기 신호가 선명하게 수집되어 결함의 판독 효율이 향상되며, 기계의 건전성 유지에 도움이 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.

100: 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 세관 청소장치
110: 지지대
111: 지지대본체
112: 고정링
113: 고무링
114: 고정너트
115: 지지대고정볼트
120: 지지판
121: 지지대연결부
122: 이동블럭연결부
123: 지지대가이드
124: 이동블럭가이드
130: 이동블럭
131: 마찰부
132: 고정부
133: 중공
134: 에어노즐고정볼트
140: 에어노즐
141: 몸체
142: 분사구
143: 고무캡
144: 고정홈
150: 에어호스
200: 세관

Claims (10)

1. 열교환기 세관 청소장치로서,
   일단이 상기 세관의 입구에 삽입되어 고정되는 지지대;
   상기 지지대의 타단을 안내하는 지지대가이드가 형성된 지지대연결부 및 이동블럭을 안내하는 이동블럭가이드가 형성된 이동블럭연결부를 포함하는 지지판;
   상기 이동블럭연결부에 연결되고, 상기 이동블럭가이드를 따라 이동하여 위치를 변경할 수 있는 이동블럭; 및
   상기 이동블럭에 몸체가 고정되고, 상기 세관의 내부로 압축공기를 분사하는 에어노즐;을 포함하고,
   상기 지지판은,
   상기 이동블럭연결부의 양 종단에 지지대연결부가 연결되고, 상기 이동블럭가이드의 방향과 상기 지지대가이드의 방향이 서로 직각을 이루며, 상기 지지대가이드는 상기 지지대가 관통할 수 있는 장공으로 구비되고,
   상기 이동블럭은,
   가이드로부터 이탈을 방지하는 마찰부와 상기 에어노즐의 몸체를 고정하는 고정부를 구비하며,
   상기 고정부는,
   상기 이동블럭을 관통하는 중공과 상기 이동블럭의 외면으로부터 관통하여 상기 중공에 도달하는 에어노즐고정볼트를 구비하고,
   상기 에어노즐은 상기 중공에 위치하며, 길이 방향으로 형성된 홈과 분사구에 연결된 고무캡을 구비하고,
   상기 지지대의 일단은,
   상기 세관에 삽입 가능한 원 단면을 가지며 나사선이 형성된 삽입부와, 링 단면의 원통 형상으로 되어 상기 삽입부에 끼워진 고무링과, 상기 고무링의 양 끝에 위치하며 상기 삽입부에 끼워진 고정링과, 상기 삽입부의 종단에 연결된 고정너트를 구비하고,
   상기 지지대의 타단은,
   상기 지지대를 상기 지지판에 고정하기 위한 지지대고정볼트와, 상기 지지대고정볼트가 결합되는 홈을 구비하며,
   상기 지지대는,
   적어도 두 개가 상기 지지판의 양 종단에 하나씩 연결되고, 상기 고무링의 외경은 상기 세관의 내경보다 2mm 이하의 범위에서 작으며, 상기 지지대의 회전 시 상기 고무링이 팽창되어 상기 지지대가 상기 세관에 고정되는 열교환기 세관 청소장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 에어노즐의 몸체, 상기 지지대 또는 지지판은 알루미늄으로 형성된 열교환기 세관 청소장치.
9. 제8항의 세관 청소장치를 이용한 열교환기 세관의 청소방법으로서,
   지지대를 세관의 입구에 고정하는 제1 단계;
   지지판을 상기 지지대에 고정하는 제2 단계;
   에어노즐을 세관에 정렬하고, 상기 에어노즐의 분사구를 상기 세관에 입구에 밀착하여 고정하는 제3단계; 및
   상기 에어노즐에서 압축공기를 분사하는 제4 단계;를 포함하는 열교환기 세관의 청소방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제4 단계는 압축공기를 7bar의 압력으로 7초 내지 10초 동안 분사하는 것을 특징으로 하는 열교환기 세관의 청소방법.
    

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