KR20230157562A - 열교환기의 튜브 클리닝 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는, 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 회전 로드; 상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 회전 로드에 형성된 클리너; 및 상기 튜브의 원주 방향을 따라 상기 회전 로드 및 상기 클리너를 회전 운동시키는 구동부;를 포함하며, 상기 회전 로드 및 상기 클리너는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내면을 따라 원주 방향으로 움직일 수 있다.
Description
본 발명은 열교환기의 튜브 클리닝 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기의 작동 중에 튜브의 내면을 클리닝할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기(heat exchanger)는 고온 유체와 저온 유체 사이에 고온의 유체가 가진 열에너지를 저온 유체로 보내는 장치를 말하는 것으로, 냉동 설비 또는 공기 조화 설비나 각종 산업용 플랜트에서 가열기, 냉각기, 증발기, 응축기 등으로 널리 사용되고 있다.
이와 같이 사용되고 있는 열교환기의 한 형식인 다관식(shell and tube type) 열교환기는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 양단부에 격판부(21a,21b)가 각각 형성되며 외부 양측에 유체 유입구(22)와 유체 유출구(23)가 각각 형성된 플랜지관 형상으로 된 하우징(21)이 구비되고, 하우징(21)의 내부에는 다수개의 튜브(24)가 격판부(21a,21b)를 관통하도록 병렬 설치되며, 하우징(21)의 양단부에는 유체 유입구(25a)가 형성된 전면캡(25)과 유체 유출구(26a)가 형성된 후면캡(26)이 각각 플랜지 결합되도록 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 다관식 열교환기는 열교환기(20)의 전면캡(25)에 형성된 유체 유입구(25a)로 유입되어 하우징(21)내부에 설치된 다수개의 튜브(24)의 내부를 통과하여 후면캡(26)의 유체 유출구(26a)로 유출되는 유체와, 열교환기 (20)의 하우징(21)의 외부 일측에 형성된 유체 유입구(22)로 유입되어 하우징 (21)내부에 설치된 다수의 튜브(24)의 외부에 접촉된 후 하우징(21)의 외부 타측에 형성된 유체 유출구(23)로 유출되는 유체 사이에 열에너지의 이동이 일어남으로써 열교환이 이루어지게 되는 것이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 다관식 열교환기는 장시간 사용될 경우 유체 속에 포함된 각종 이물질 등으로 인해 튜브(24)의 내벽에 스케일(scale) 또는 슬라임(slime) 등이 부착되어 파울링(fouling, 24a)을 형성하게 되는데, 이러한 파울링(24a)이 튜브(24)의 내벽에 지속적으로 적층됨에 따라 튜브(24)의 내경을 축소시키는 결과를 초래하게 되어 유체의 흐름이 원활하지 못하게 될 뿐 아니라 튜브(24)의 두께도 두꺼워지게 되어 튜브(24)의 외벽을 매개로 한 고온 유체와 저온 유체 사이의 열전달이 제대로 이루어지지 않게 되므로 열교환기의 효율이 현저히 저하되고 사용 수명도 단축되는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 다관식 열교환기는 주기적으로 튜브(24)의 내벽에 적층된 파울링(24a)을 제거해 주어야만 하는데, 기존의 스케일 제거 방법으로는 열교환기(20)의 전면캡(25)과 후면캡(26)을 분리한 후 튜브(24)의 내부를 금속 브러쉬가 부착된 막대로 일일이 문질러 파울링(24a)을 제거하거나, 화학약품 등을 이용하여 파울링(24a)을 용해시켜 제거하거나, 강한 수압의 물을 분사하여 파울링(24a)을 제거하는 등의 수동식 방법과, 스폰지 재질로 된 다수의 세정체를 열교환기(20)로 연결되는 배관 내부로 투입한 후 별도의 펌프나 유체 압력에 의해 세정체들을 튜브(24)의 내부로 강제적으로 통과시킴으로써 파울링(24a)을 제거시키는 스케일 세정장치를 이용한 자동식 방법이 알려져 있었다.
그러나, 이와 같은 수동식 파울링 제거 방법은 스케일 제거작업시마다 열교환기의 작동을 중지시켜 배관으로부터 열교환기를 분리해낸 후 열교환기(20)을 분해하여 다수개의 튜브(24)의 내벽에 형성된 파울링(24a)을 일일이 수작업으로 제거한 다음, 다시 열교환기를 조립하고 배관에 연결설치하는 과정을 반복해야 하므로 대단히 번거롭고 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 자동식 스케일 제거 방법은 수동식 제거 방법에 비해 작업이 다소 간편하다는 장점은 있었지만, 스폰지 재질로 된 볼 형상의 세정체를 보관하거나 포집하기 위한 장치들과 이 세정체에 압력을 가하는 펌프 및 배관설비 등의 부가 설비가 추가로 구비되어 설치되어야 하므로 구조가 복잡하게 되어 상당한 설치비용이 소요될 뿐 아니라 유지관리에도 상당히 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열교환기가 정상적으로 작동하는 동안 튜브의 내면에서 파울링을 제거할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.
본 발명은 열교환기의 튜브 내면에 적층되거나 형성된 파울링을 제거하기 위해 열교환기의 가동을 중단할 필요가 없는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.
본 발명은 하나의 구동원을 이용하여 다수개로 마련된 튜브 전체에 대해서 파울링 제거 작업을 동시에 수행할 수 있는 열교환기의 튜브 클리닝 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는, 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 회전 로드; 상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 회전 로드에 형성된 클리너; 및 상기 튜브의 원주 방향을 따라 상기 회전 로드 및 상기 클리너를 회전 운동시키는 구동부;를 포함하며, 상기 회전 로드 및 상기 클리너는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내면을 따라 원주 방향으로 움직일 수 있다.
상기 클리너는, 상기 회전 로드의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 상기 회전 로드에 형성된 연결부재 및 상기 연결부재의 일단에 연결된 스크레이퍼를 포함할 수 있다.
상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 원주 방향을 따라 상기 튜브의 내면과 접촉하는 곡면으로 된 외면을 가지며 상기 튜브의 길이 방향을 따라 연장된 형태로 마련될 수 있다.
상기 연결부재 및 상기 스크레이퍼는 상기 회전 로드의 중심을 기준으로 상기 연결부재 사이의 거리 또는 각도가 동일하도록 다수개가 방사상으로 형성될 수 있다.
상기 튜브의 길이 방향으로 연장된 상기 스크레이퍼의 양단 중 어느 일단에서 시작되는 원을 상기 튜브의 원주 방향을 따라 그리면 이웃하는 상기 스크레이퍼의 양단 중 어느 일단과 오버랩 될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 튜브의 원주 방향을 따라 어느 일방향으로 상기 회전 로드를 회전시키거나 양방향으로 상기 회전 로드를 왕복 회전시킬 수 있다.
상기 구동부는 상기 회전 로드를 개별적으로 회전시키거나 상기 하우징 내에 마련된 상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키며, 상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키는 경우에 상기 구동부는 상기 튜브의 원주 방향을 따라 양방향으로 모든 회전 로드를 한꺼번에 왕복 회전시킬 수 있다.
상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키는 경우에 있어서 상기 구동부는, 상기 회전 로드의 일단에 형성된 나사부와 맞물리는 나사산을 구비한 동력 전달 부재 및 상기 동력 전달 부재에 연결되어 상기 동력 전달 부재의 길이 방향을 따라 상기 동력 전달 부재를 왕복 운동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 동력 전달 부재는 상기 하우징의 지름 방향과 나란한 방향을 따라 다수개가 마련되며, 상기 하우징의 지름 방향과 나란한 동일 선상에 위치하는 상기 회전 로드의 일단에 형성된 상기 나사부가 상기 동력 전달 부재 중 어느 하나에 맞물리도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 열교환기의 작동과 연계하여 튜브의 원주 방향을 따라 회전 운동하는 클리너를 튜브의 내부에 설치함으로써 튜브의 내면에 적층되거나 형성된 스케일 등의 파울링을 제거하기 위해서 열교환기의 작동을 중단할 필요가 없고 열교환기에서 튜브를 분리할 필요가 없다.
본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 하나의 구동원을 이용하여 다수개로 마련된 튜브 전체에 대해서 파울링 제거 작업을 동시에 수행할 수 있기 때문에 전체 클리너를 회전시키는데 필요한 전력 내지 에너지를 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 스크레이퍼의 길이 방향 일단이 이웃하는 스크레이퍼의 길이 방향 일단과 오버랩 되기 때문에 회전 로드 상에 설치된 클리너 내지 스크레이퍼가 이격되어 있어도 튜브의 내면 전체에 대해서 파울링을 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치는 클리너의 연결부재는 굵기가 작은 봉 형태로 형성되고 튜브의 내면을 긁는 스크레이퍼는 튜브의 내면에 밀착하되 작은 두께를 가지도록 형성되기 때문에 클리너가 튜브의 내부를 흐르는 유체의 흐름 내지 유동을 방해하지 않는다.
도 1은 종래의 다관식 열교환기를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 열교환기의 하우징 내부를 도시한 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 클리너를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 동력 전달 부재를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 하우징의 일측면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 열교환기의 하우징 내부를 도시한 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 클리너를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 동력 전달 부재를 도시한 도면이다.
도 8은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 하우징의 일측면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능 구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 열교환기의 하우징 내부를 도시한 횡단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면, 도 4는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 도시한 도면, 도 5는 도 3에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 클리너를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면, 도 7은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치의 동력 전달 부재를 도시한 도면, 도 8은 도 6에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 하우징의 일측면을 도시한 도면, 도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치가 적용된 튜브의 내부를 간략히 도시한 도면이다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 클리닝 장치(100, 이하 '클리닝 장치'라 함)는 열교환기 시스템에 적용될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 열교환기의 하우징(101) 내부에 다수개의 튜브(110)가 마련된 다관식 열교환기에 적용되는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 다관식 열교환기에만 적용되는 것은 아니며, 열교환을 위한 유체가 흐르는 튜브가 구비된 형태의 열교환기 뿐만 아니라 작동 시간이 경과함에 따라 유체 관로에 불순물이 적층되는 유체 기계에도 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 다관식 열교환기에 본 발명에 따른 클리닝 장치(100)가 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 이하에서 설명하는 하우징(101)의 나머지 구조는 도 1에 도시된 열교환기의 경우와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(101)의 내부에 마련된 유체 공간(102)에 다수개의 튜브(110)가 하우징(101)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 하우징(101)의 유체 공간(102)을 흐르는 제1 유체와 튜브(110)의 내부를 흐르는 제2 유체 간에 열교환이 일어나게 된다. 도 3에는 유체 공간(102)의 좌측 부분에만 다수개의 튜브(110)가 도시되어 있는데, 이는 도면 표현의 편의를 위한 것일 뿐이며, 유체 공간(102) 전체에 걸쳐서 다수개의 튜브(110)가 고르게 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 클리닝 장치(100)는 튜브(110)의 길이 방향 양단 중 어느 일단 쪽에 마련되고 튜브(110)의 내부를 회전하면서 튜브(110)의 내면에 적층된 파울링을 긁어서 제거하거나 파울링이 튜브(110)의 내면에 적층되는 것을 미연에 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 클리닝 장치(100)는 하우징(101)의 유체 공간(102)에 설치된 모든 튜브(110)에 대해서 파울링을 제거하거나 파울링의 적층을 방지할 수 있다.
우선, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는, 하우징(101)의 내부에 배치된 다수개의 튜브(110)의 내부에 마련된 회전 로드(141); 튜브(110)의 내면과 접촉하도록 회전 로드(141)에 형성된 클리너(144); 및 튜브(110)의 원주 방향을 따라 회전 로드(141) 및 클리너(144)를 회전 운동시키는 구동부(120);를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 회전 로드(141) 및 클리너(144)가 튜브(110)의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 튜브(110)의 내면을 따라 원주 방향으로 움직일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 구동부(120)에서 생성되는 회전력(회전 구동력)에 의해서 회전 로드(141)가 튜브(110)의 내면을 따라 원주 방향으로 회전하면서 파울링을 제거하게 된다.
도 3에 도시된 구동부(120)는 회전력을 출력하는 모터 등으로 구성될 수 있으며, 출력축(미도시)과 회전 로드(141)의 일단이 직접 연결되거나 간접적으로 연결될 수 있다. 구동부(120)와 회전 로드(141)가 간접적으로 연결되는 경우에는 조인트(미도시) 또는 감속기(미도시) 등으로 구동부(120)의 출력축과 회전 로드(141)의 일단을 연결할 수 있다.
구동부(120)는 회전 로드(141)를 튜브(110)의 원주 방향(화살표 A2 참고)을 따라 일방향으로 회전시키거나 양방향으로 교대로 회전시킬 수 있다. 원주 방향을 따라 회전 로드(141)가 양방향으로 교대로 회전하는 경우는, 회전 로드(141)가 일정한 각도 범위 내에서 왕복 회전하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)에 있어서, 회전 로드(141)는 튜브(110)와 동일한 길이로 형성되거나 튜브(110) 보다 길게 형성될 수 있다. 회전 로드(141)는 튜브(110)의 내면을 모두 클리닝할 수 있어야 하기 때문에 튜브(110) 보다 짧게 형성되는 것은 바람직하지 않다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전 로드(141)의 일단은 구동부(120)에 직간접적으로 연결되어야 하기 때문에 회전 로드(141)가 튜브(110) 보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
도 3에는 튜브(110)의 종단면도가 도시되어 있다. 회전 로드(141)는 튜브(110)의 중심을 따라 배치되어야 하며, 클리너(144)는 회전 로드(141)의 전체 길이를 따라 형성되어야 한다.
클리너(144)는, 회전 로드(141)의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 회전 로드(141)에 형성된 연결부재(143) 및 연결부재(143)의 일단에 연결된 스크레이퍼(145)를 포함할 수 있다.
연결부재(143)는 회전 로드(141)와 스크레이퍼(145)를 연결하는 봉 형상의 부재로서 회전 로드(141)와 스크레이퍼(145)가 동일한 속도로 회전하게 만드는 부재이다.
연결부재(143)는 회전 로드(141)에 수직으로 연결되거나 비스듬하게 연결될 수도 있다. 스크레이퍼(145)의 외면 또는 스크레이퍼(145)의 회전방향 일단이 튜브(110)에 내면에 밀착되기만 하면, 연결부재(143)의 길이 또는 회전 로드(14)에 대한 연결 각도가 얼마가 되든지 상관없다.
도 4를 참조하면, 클리너(144)의 연결부재(143) 및 스크레이퍼(145, scraper)는 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 연결부재(143) 사이의 거리 또는 각도가 동일하도록 다수개가 방사상으로 형성될 수 있다.
도 3과 도 4에는 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 4개의 연결부재(143) 및 스크레이퍼(145)가 90도 간격을 두고 방사상으로 형성된 경우가 도시되어 있지만, 클리너(144)가 반드시 이와 같이 형성되어야 하는 것은 아니다. 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 3개의 연결부재(143)가 120도 간격을 두고 방사상으로 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 튜브(110)의 내면에 접촉하여 파울링을 제거하는 작업을 하게 되는 스크레이퍼(145)는 튜브(110)의 내면 전체와 접촉하는 것이 아니라 일부분과 접촉하는 형태를 가진다. 또한, 스크레이퍼(145)는 튜브(110)의 원주 방향(A2 참조)을 따라 튜브(110)의 내면에 이격 배치된 형태를 가진다.
회전 로드(141)의 길이 방향 일단에서 바라볼 때 보이는 연결부재(143)와 스크레이퍼(145)의 개수는, 회전 로드(141)가 튜브(110)의 원주 방향을 따라 한 방향으로 계속 회전하거나 원주 방향의 양방향을 따라 왕복 회전하게 되면 스크레이퍼(145)가 튜브(110)의 내면을 모두 스크레이핑 하도록 결정되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3을 참조하면, 회전 로드(141)의 길이 방향을 따라 클리너(144)가 엇갈리는 형태로 마련되어 있다. 이와 같이, 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 양측에 마련된 클리너(144)가 엇갈리는 형태로 배치되거나 비대칭이 되도록 배치된 경우, 스크레이퍼(145)가 튜브(110)의 내면을 360도 이상 스크레이핑 하기 위해서는 회전 로드(141)가 한 방향으로 360도 이상 회전해야 한다.
도 3에 도시된 경우와 달리, 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 양측에 마련된 클리너(144)가 대칭이 되도록 배치된 경우, 회전 로드(141)가 일정한 각도만 회전하면 스크레이퍼(145)가 튜브(110)의 내면 전체를 스크레이핑 할 수 있다. 예를 들어, 4개의 클리너(144)가 90도 간격으로 형성되되 회전 로드(141)의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 배치된 경우, 회전 로드(141)가 90도만 회전하면 4개의 스크레이퍼(145)에 의해서 튜브(110)의 내면 전체가 스크레이핑 될 수 있다. 이때, 회전 로드(141)가 90도 만큼 정회전 및 역회전을 반복함으로써 스크레이핑 효과를 높일 수도 있다. 즉, 일정 각도 범위 내에서 회전 로드(141)가 왕복 회전하는 경우도 있을 수 있다.
도 5를 참조하면, 클리너(144)는, 튜브(110)의 원주 방향을 따라 튜브(110)의 내면과 접촉하는 곡면으로 된 외면을 가지는 스크레이퍼(145) 및 스크레이퍼(145)와 회전 로드(141)를 연결하는 연결부재(143)를 포함할 수 있다. 스크레이퍼(145)는 튜브(110)의 내면에 접촉하는 외면(146)을 가지는 몸체(145a)를 포함할 수 있다. 스크레이퍼(145)의 몸체(145a)의 외면(146)은 튜브(110)의 내면과 접촉하도록 튜브(110)와 동일한 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하다.
회전 로드(141)의 회전 방향에 있어서 몸체(145a)의 양단(145b,145c)이 튜브(110)의 내면에 적층된 파울링을 긁거나 제거하는 부분이다. 스크레이퍼(145)가 파울링을 효과적으로 제거하기 위해서는 몸체(145a)의 양단(145b,145c)이 튜브(110)의 내면과 밀착해야 한다.
또한, 스크레이퍼(145)의 몸체(145a)는 튜브(110)의 길이 방향을 따라 연장된 형태로 마련될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체(145a)는 상하 방향을 따라 길게 연장된 형태로 마련될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(110)의 길이 방향으로 연장된 스크레이퍼(145)의 양단 중 어느 일단에서 시작되는 원을 튜브(110)의 원주 방향을 따라 그리면, 이웃하는 스크레이퍼(145)의 양단 중 어느 일단과 오버랩(overlap) 될 수 있다. 도 3에서 2점 쇄선은 스크레이퍼(145)의 양단을 지나는 원을 나타내는데, 이웃하는 다른 스크레이퍼(145)의 양단 중 어느 일단을 통과하는 것을 알 수 있다(G1 및 G2 참고).
이와 같이, 튜브(110)의 길이 방향으로 연장된 스크레이퍼(145)의 양단 중 어느 일단이 이웃하는 스크레이퍼(145)의 양단 중 어느 일단과 오버랩되기 때문에 스크레이퍼(145)가 회전할 경우 튜브(110)의 내면 전체가 스크레이퍼(145)에 의해서 스크레이핑 될 수 있다.
도 3에 도시된 클리닝 장치(100)의 경우, 구동부(120)는 튜브(110)의 원주 방향을 따라 어느 일방향으로 회전 로드(141)를 회전시켜야 튜브(110)의 내면 전체를 클리닝 내지 스크레이핑 할 수 있다.
도 3에 도시된 경우와 달리 회전 로드(141)의 양측에 대칭적으로 클리너(144)가 형성된 경우에, 구동부(120)는 튜브(110)의 원주 방향을 따라 양방향으로 회전 로드(141)를 왕복 회전시키면 튜브(110)의 내면 전체를 클리닝 내지 스크레이핑 할 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 구동부(120)가 하나의 회전 로드(141) 마다 각각 설치되는 경우인데, 도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)의 경우에는 하나의 구동부(180)가 모든 회전 로드(141)를 한꺼번에 회전시킬 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 회전 로드(141)의 일단에 연결되는 동력 전달 부재(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)의 구동부(180)가 하우징(101)의 내부에 마련된 모든 회전 로드(141)를 한꺼번에 회전시키는 경우에 있어서, 회전 로드(141)와 구동부(180)를 연결하여 동력을 전달하기 위한 동력 전달 부재(130)를 구비할 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 회전 로드(141)의 일단에 형성된 나사부(150)와 맞물리는 나사산(233)을 구비한 동력 전달 부재(130) 및 동력 전달 부재(130)에 연결되어 동력 전달 부재(130의 길이 방향(화살표 A3 참고)을 따라 동력 전달 부재(130)를 왕복 운동시키는 구동부(180)를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 동력 전달 부재(130)는 하우징(101)의 지름 방향과 나란한 방향을 따라 동일한 선상에 배치된 모든 회전 로드(141)의 나사부(150)와 맞물릴 수 있도록 폭은 좁고 길이는 긴 형태로 마련될 수 있다.
동력 전달 부재(130)는 폭이 좁고 길이가 긴 형태의 본체(131), 본체(131)의 가운데 부분에 관통 형성된 체결 공간(132), 본체(131)의 길이 방향(A3 참조)을 따라 체결 공간(132)의 가장자리에 형성된 나사산(133)을 포함할 수 있다.
하우징(101)의 지름 방향과 나란한 동일 선상에 위치하는 모든 회전 로드(141)의 일단에 형성된 나사부(150)가 동력 전달 부재(130)의 나사산(133)과 맞물리도록 체결 공간(132)에 삽입될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동부(180)가 동력 전달 부재(130)를 화살표 A3 방향을 따라 왕복 선형 운동시키면, 나사부(150) 및 회전 로드(141)는 튜브(110)의 원주 방향을 따라 왕복 회전 운동을 하게 되고(화살표 A2 참고), 이러한 왕복 회전 운동에 의해 스크레이퍼(145)가 튜브(110)의 내면을 스크레이핑 또는 클리닝하게 된다.
도 8을 참조하면, 동력 전달 부재(130)는 하우징(101)의 지름 방향과 나란한 방향을 따라 다수개가 마련되며, 하우징(101)의 지름 방향과 나란한 동일 선상에 위치하는 회전 로드(141)의 일단에 형성된 나사부(150)가 동력 전달 부재(130) 중 어느 하나에 맞물리도록 마련될 수 있다.
도 8을 참조하면, 하우징(101)의 내부에 마련된 모든 회전 로드(141)는 동력 전달 부재(130)를 매개로 하나의 구동부(180)에 의해서 회전 운동 하게 된다. 이때, 구동부(180)는 모든 동력 전달 부재(130)를 하우징(101)의 지름 방향(화살표 A3 참고)을 따라 왕복 선형 운동시키기 때문에 회전 로드(141)는 어느 한 방향으로 계속 회전하는 것이 아니라 양방향을 따라 왕복 회전 운동을 하게 된다.
모든 동력 전달 부재(130)를 한꺼번에 왕복 선형 운동시키기 위해서 구동부(180)는 랙 피니언 또는 리드 스크류의 형태로 마련될 수 있다.
도 9에 도시된 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)의 변형예로 볼 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는 튜브(110)의 길이 방향(화살표 A4 참고)을 따라 회전 로드(141) 및 클리너(144)를 이동시키는 커넥팅 부재(160) 및 위치 조정 부재(170)를 더 포함할 수 있다.
회전 로드(141)와 클리너(144)가 튜브(110)의 원주 방향(A2 참고)을 따라 반복적으로 회전하다 보면 튜브(110)의 길이 방향을 따라 회전 로드(141) 및 클리너(144)가 이동할 수 있다. 회전 로드(141) 및 클리너(144)가 튜브(110)의 길이 방향을 따라 조금이라도 움직이게 되면, 튜브(110)의 내면 중에서 스크레이퍼(145)가 스크레이핑 하지 못하는 부분이 존재할 수 있다. 따라서, 튜브(110)의 내면 중 스크레이핑 하지 못하는 부분이 존재하지 않도록 튜브(110)의 내면에 대해 회전 로드(141) 및 클리너(144)의 위치를 주기적으로 확인해서 위치를 조정할 필요가 있다.
위치 조정 부재(170)는 튜브(110)의 길이 방향을 따라 회전 로드(141) 및 클리너(144)를 당기거나 밀어서 위치를 조정할 수 있다.
위치 조정 부재(170)가 구동부(120) 또는 회전 로드(141)에 직접 연결될 수도 있고 커넥팅 부재(160)를 통해서 연결될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 클리닝 장치(100)는, 구동부(120,180)가 회전 로드(141)를 개별적으로 회전시키거나 하우징(101) 내에 마련된 회전 로드(141)를 한꺼번에 회전시킬 수 있다. 이때, 구동부(180)가 모든 회전 로드(181)를 한꺼번에 회전시키는 경우에 구동부(180)는 튜브(110)의 원주 방향을 따라 양방향으로 모든 회전 로드(141)를 한꺼번에 왕복 회전시킬 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 클리닝 장치(100)는, 튜브(110)의 직경 크기에 관계 없이 적용될 수 있다. 즉, 튜브(110)의 직경이 커지거나 작아지는 경우에도 튜브(110)의 직경에 맞는 크기의 클리너(144)로 교체하거나 탈착함으로써 튜브(110)의 직경이 변하는 경우에도 클리닝 장치(100)를 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 열교환기의 튜브 클리닝 장치
101: 하우징 102: 유체 공간
110: 튜브 120,180: 구동부
130: 동력 전달 부재 141: 회전 로드
143: 연결부재 144: 클리너
145: 스크레이퍼 150: 나사부
101: 하우징 102: 유체 공간
110: 튜브 120,180: 구동부
130: 동력 전달 부재 141: 회전 로드
143: 연결부재 144: 클리너
145: 스크레이퍼 150: 나사부
Claims (9)
- 하우징의 내부에 배치된 다수개의 튜브의 내부에 마련된 회전 로드;
상기 튜브의 내면과 접촉하도록 상기 회전 로드에 형성된 클리너; 및
상기 튜브의 원주 방향을 따라 상기 회전 로드 및 상기 클리너를 회전 운동시키는 구동부;를 포함하며,
상기 회전 로드 및 상기 클리너는 상기 튜브의 내부에 유체가 흐르는 상태에서 상기 튜브의 내면을 따라 원주 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 클리너는, 상기 회전 로드의 길이 방향을 따라 동일한 간격을 두고 다수개가 상기 회전 로드에 형성된 연결부재 및 상기 연결부재의 일단에 연결된 스크레이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 스크레이퍼는 상기 튜브의 원주 방향을 따라 상기 튜브의 내면과 접촉하는 곡면으로 된 외면을 가지며 상기 튜브의 길이 방향을 따라 연장된 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 연결부재 및 상기 스크레이퍼는 상기 회전 로드의 중심을 기준으로 상기 연결부재 사이의 거리 또는 각도가 동일하도록 다수개가 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 튜브의 길이 방향으로 연장된 상기 스크레이퍼의 양단 중 어느 일단에서 시작되는 원을 상기 튜브의 원주 방향을 따라 그리면 이웃하는 상기 스크레이퍼의 양단 중 어느 일단과 오버랩 되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동부는, 상기 튜브의 원주 방향을 따라 어느 일방향으로 상기 회전 로드를 회전시키거나 양방향으로 상기 회전 로드를 왕복 회전시키는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 구동부는 상기 회전 로드를 개별적으로 회전시키거나 상기 하우징 내에 마련된 상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키며,
상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키는 경우에 상기 구동부는 상기 튜브의 원주 방향을 따라 양방향으로 모든 회전 로드를 한꺼번에 왕복 회전시키는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 회전 로드를 한꺼번에 회전시키는 경우에 있어서 상기 구동부는,
상기 회전 로드의 일단에 형성된 나사부와 맞물리는 나사산을 구비한 동력 전달 부재 및 상기 동력 전달 부재에 연결되어 상기 동력 전달 부재의 길이 방향을 따라 상기 동력 전달 부재를 왕복 운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 동력 전달 부재는 상기 하우징의 지름 방향과 나란한 방향을 따라 다수개가 마련되며,
상기 하우징의 지름 방향과 나란한 동일 선상에 위치하는 상기 회전 로드의 일단에 형성된 상기 나사부가 상기 동력 전달 부재 중 어느 하나에 맞물리도록 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 튜브 클리닝 장치.
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E902 | Notification of reason for refusal |