KR100380289B1 - 노즐 슬리이브의 고정구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기나 반응기 또는 압력용기 등의 기통을 외피는 강판으로 만들고 그 내면에는 부식을 방지하기 위해 티타늄등의 내부식성재로 만든 판재를 접합시켜 제작함에 있어서, 유체의 유출입을 위해 기통에 부설되는 노즐들의 내면에 끼워 결합하는 티타늄등의 내부식성재로 만든 슬리이브를 고정하기 위한 고정구조에 관한 것으로서,

슬리이브의 상단은 상기 노즐의 상단 외측으로 노출되게 하고, 노출된 상단의 외면에는 원판링형상으로 된 티타늄등으로 되는 가스킷을 결합하며, 이들의 접속부분인 가스킷의 내주면과 상기 슬리이브의 상단 외주면을 용접 고정하여, 이 용접부위가 상기 노즐의 상단 외측부에 위치하게 구성한 것이다.

Description

노즐 슬리이브의 고정구조{fixed structure for nozzle sleeve}

본 발명은 열교환기나 반응기 또는 압력용기 등과 같이 기기의 기통을 외피는 강판으로 만들고 그 내면에는 부식을 방지하기 위해 내부식성인 티타늄(Ti)등으로 되는 판재를 접합시켜 제작되는 클래드(clad)기기에 있어서, 유체의 유출입을위해 기통에 부설되는 노즐들의 내면에 끼워 결합하는 내부식성의 티타늄등으로 만든 슬리이브를 고정하기 위한 고정구조에 관한 것이다.

도 1에는 폐온수로 부터 폐열을 회수하는데 사용되는 일반적인 열교환기의 일예가 도시되어 있는데, 이러한 열교환기나 반응기 또는 압력용기 등은 그 사용처에 따라 그 크기가 각기 다르기 때문에 통상 일정한 규격으로 대량 제작되는 것이 아니라 주문에 따라 제작되는 것으로서, 상기 열교환기는 기통(1)내에 다수의 튜브(2)들을 일정간격으로 병렬 배관하여 이들 튜브내로는 정수를 통과시키고 튜브들 사이로는 폐온수를 순환시켜 주므로, 이 과정에서 정수와 폐온수가 열교환토록 구성되는 것이다.

그런데, 이러한 열교환기는 장기 사용을 위해 모든 부분을 쉽게 산화되지 않는 티타늄등과 같은 고품질의 재질로 제작하는 것이 바람직 하지만 티타늄등은 그 가격이 매우 비싸기 때문에, 열교환기의 구조상 기통(1)내에 장착되어 수시로 교체할 수 없고 또 그 기능상 내외면이 유체와 접촉하게 되는 다수의 튜브(2)들이나 이들 튜브의 양단이 관통 배관되는 양측의 시트(3)(3')들은 어쩔 수 없지만 상대적으로 두께가 두꺼운 판재로 제작해야 되는 상기 기통까지 티타늄등으로 제작하면 가격이 매우 높아져 경제성을 상실하게 된다.

따라서, 종래에는 도 2에서 보는 바와같이 가격이 저렴한 강판등으로 되는 외피재(1a)의 내면에, 이 외피재보다 두께가 얇은 티타늄등으로 되는 내피재(1b)를 접합시켜 기통(1)을 제작하였다.

그러나, 기통(1)의 구조상 외피재(1a)는 물론 내피재(1b)도 이음부가 없이단일체로 만들 수 없기 때문에 여러부분으로 분리 제작하여 결합하고, 또 유체의 유출입을 위해 상기 기통의 적정위치에 부설되는 노즐(4)들의 각 내면에는 티타늄등으로 제작한 슬리이브(5)를 결합한 다음 그 상하단을 상기 노즐의 상하부내에서 상하 가스킷(6)(6')들의 각 내단들에 각각 용접하여 고정하였다.

그런데, 사용시 기통(1)의 내면에 결합된 내피재(1b)들의 각 접합부위를 용접한 부분에서는 문제점이 별로 발생하지 않았지만 각 노즐(4)들의 내면에 결합된 슬리이브(5)와 가스킷(6)(6')들의 용접부위에서는 사용중 균열(crack)이 쉽게 발생되었는데, 이러한 현상은 도 2에서 보는 바와같이 상기 슬리이브들의 상하 용접부위(w)가 상기 노즐의 내측에 위치하고 있기 때문에 이 부위가 유체의 유출입시 화살표방향으로 작용하는 힘(f)과 열팽창에 따른 피로 현상이 복합되어 발생되었다.

따라서, 종래에는 용접부위에서 발생되는 균열부분으로 누수가 발생되어 노즐의 외피재가 쉽게 부식되므로 그 수명이 단축되었음은 물론 슬리이브와 가스킷의 접합부위가 노즐의 내측에 위치하여 용접작업이 매우 어렵기 때문에 특히 직경이 작은 노즐의 경우에는 용접불량이 빈발하여 상대적으로 제품의 신뢰도가 저하되는 등 많은 문제점들이 있었다.

또한, 용접이 불량하게 되기 때문에 2차 가공해야 되므로 공정이 증가되었고, 이에 따른 인력과 시간의 낭비는 물론 생산성도 저하되는 등의 폐단도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 발명된 것으로서, 그 목적은 그 수명 단축이 방지되며, 작업성이 양호한 슬리이브의 고정구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 생산성은 물론 제품의 신뢰성이 대폭 향상되는 슬리이브의 고정구조를 제공함에 있다.

본 발명의 상기와 같은 목적들은, 슬리이브와 가스킷의 접속부분을 용접한 부위가 노즐의 내측부에 존재하지 않게 하여 장기간 사용하여도 용접부위에 균열이 발생하지 않게 함과 동시에 용접작업이 매우 용이하며, 생상성이 대폭 향상되는 슬리이브의 고정구조를 제공함으로써 달성된다.

도 1은 일반적인 열교환기의 일부를 분리 절취하여 개략적으로 보인 측면도,

도 2는 동 열교환기에 부설되는 종래 노즐의 일예를 보인 확대 단면도,

도 3은 본 발명 실시예에 의한 슬리이브와 노즐의 분리 단면도,

도 4는 동 슬리이브를 노즐에 결합 고정한 상태를 보인 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 ; 기통,

20 ; 노즐,

30 ; 슬리이브,

32 ; 상단,

40 ; 가스킷.

이하, 본 발명 실시예에 의한 슬리이브의 고정구조를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 실시예에 의한 슬리이브의 고정구조를 분리하여 보인 단면도 이고, 도 4는 동 결합시켜 용접 고정한 상태를 보인 단면도 이다.

도면 부호 중 (10)은 열교환기등의 기통의 일부이며, 이 기통은 강판등으로 되는 외피재(11)와 티타늄등의 내부식성재로 되는 내피재(12)를 결합하여 된다.

그리고, 상기 기통의 적정부위에는 유체가 유출입되는 노즐(20)들이 부설되며, 이 노즐의 내면에는 티타늄등의 내부식성재로 만든 슬리이브(30)가 결합된다.

상기 슬리이브는, 그 길이(l)가 노즐(20)의 길이(L)보다 길며 그 외경(r)은 상기 노즐의 내경(R)과 같게 되는 것으로서, 하부(31)는 상기 노즐의 하단부 내주면(21)과 동일한 형상으로 만곡되게 외측으로 확관시켜 성형하고, 상단(32)은 상기 노즐의 상단 외측으로 노출되게 한다.

이때, 노출되는 간격(t)은 원판링형상의 상부 가스킷(40)의 두께에 비례하는것으로서, 이 가스켓은 티타늄등으로 되며 그 내경은 슬리이브(30)의 외경(r)과 같게 된다.

이와 같은, 상부 가스킷(40)을 노즐(20)의 상단으로 노출된 슬리이브(30)의 상단(32) 외면에 결합한 다음 이들이 서로 접속되는 내외면을 용접한다.

이렇게 하면, 용접부위(w)가 상단 외주연에 위치하게 됨과 동시에 노즐(20)의 상단 내주면과 슬리이브(30)의 상단 외주면 사이가 봉합되며, 이에 따라 이들 사이로 유체가 유입되지 않게 되어 상기 노즐의 부식이 방지된다.

또한, 상기 용접된 부위(w)가 노즐(20)의 상부 내측에 위치하지 않고 슬리이브(30)의 상단 외측에 위치하기 때문에, 상기 노즐을 통해 유체가 유출입될 때 화살표방향으로 발생되는 유체의 힘(p)이 상기 용접부위에 작용하지 않게 되어 장기간 사용하여도 이 부위에는 균열이 발생하지 않게 된다.

한편, 슬리이브(30)의 외측으로 만곡된 하부(31)의 하단은 노즐(20)의 하단면 외주연측의 수평면에서 하부 가스킷(40')의 내단과 접속시켜 용접하면 된다.

이와 같은 본 발명 실시예에 의한 슬링브의 고정구조에 의하면, 노즐의 내부에 접합하는 슬리이브와 상하의 가스킷들의 용접부위가 상기 노즐내측부가 아닌 외측에 위치하게 되므로 장기간 사용하여도 균열이 발생하지 않게 되는 특징이 있으며, 이에 따라 그 수명의 단축이 방지되는 등의 장점이 있다.

또한, 용접부위가 노즐의 외측에 위치하기 때문에 노즐의 직경이 크고 작은 것에 구애 됨이 없이 용이하게 용접할 수 있게 되며, 이런점에 의해 용접상태도 개끗하고 양호하게 되므로 용접부위를 재가공할 필요가 업게 되어 공정이 감소됨은 물론 제품의 신뢰성도 크게 향상되는 등의 효과도 얻게 된다.

Claims (3)

1. 열교환기나 반응기 또는 압력용기 등의 기통에 유체의 유출입을 위해 부설되며 강관으로 제작되는 노즐의 내면에는 부식등을 방지하기 위해 티타늄등의 내부식성재로 만든 슬리이브를 결합하여 고정함에 있어서,

   상기 슬리이브의 상단은 상기 노즐의 상단 외측으로 노출되게 결합하고, 상기 슬리이브의 상단 외측에는 원판링형상의 가스킷을 결합하며, 이들의 접속부분인 상기 가스킷의 내주면과 슬리이브의 상단 외주면을 용접하여, 상기 용접부위가 노즐의 상단 외측부에 위치하게 구성한 것을 특징으로 하는 노즐용 슬리이브의 고정구조.
2. 제1항에 있어서, 슬리이브의 상단이 노즐의 상단 외측으로 노출되는 정도는 가스킷의 두께에 비례하는 것을 특징으로 하는 노즐용 슬리이브의 고정구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬리이브의 하부는 외측으로 만곡되게 확관 형성하여 그 외단이 노즐의 하단면 외주연측의 수평면에 위치하게 구성되는 것을 특징으로 하는 노즐용 슬리이브의 고정구조.