KR20080006585U - 전열판용 가스켓 - Google Patents

Abstract

본 고안은 판형열교환기에 사용되는 전열판용 가스켓에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수 매의 전열판을 적층시켜 각각의 전열판 사이에 전열유체와 피전열유체의 유동공간이 교호로 형성되도록 하는 가스켓에 있어, 전열판과 밀착되는 가스켓의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 내압의 완충홈을 형성시킴으로서, 전열판 자체의 구조적인 변경없이 가스켓의 구조만을 합리적으로 개선시켜 판형열교환기의 사용시 가스켓을 통한 유체의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있도록 함은 물론, 전열판의 조립과 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용을 단축 및 절감시킬 수 있도록 하면서도, 고온고압용 열교환 설비에 적용 가능한 판형열교환기를 제공할 수 있도록 한 전열판용 가스켓에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은, 전열판(10)의 전면(全面)에 걸쳐 파형(波形)의 전열유로(11)가 굴곡 형성되고, 상기 전열판(10)에는 전열유체와 피전열유체의 유입을 위한 통공(12)(12a)이 형성되며, 상기 전열판(10)과 통공(12)(12a)의 외주연부에는 가스켓홈(13)이 형성되고, 상기 가스켓홈(13)에는 다수 매의 전열판(10)을 적층시켜 각각의 전열판(10) 사이에 전열유체와 피전열유체의 유동공간이 교호(交互)로 형성되도록 하는 가스켓(20)이 삽입 설치된 것에 있어서, 상기 가스켓(20)에는 전열판(10)과 밀착되는 표면에 내압(P)의 완충홈(23)이 오목하게 형성되고, 상기 완충홈(23)은 가스켓(20)의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 1개 내지 2개 열(列)의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

판형열교환기, 전열판, 가스켓, 가스켓홈

Description

전열판용 가스켓{Gasket for heat transfer plate}

본 고안은 전열판과 밀착되는 가스켓의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 내압의 완충홈을 형성시킴으로서, 전열판 자체의 구조적인 변경없이 가스켓의 구조만을 합리적으로 개선시켜 판형열교환기의 사용시 가스켓을 통한 유체의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있도록 함은 물론, 전열판의 조립과 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용을 단축 및 절감시킬 수 있도록 하면서도, 고온고압용 열교환 설비에 적용 가능한 판형열교환기를 제공할 수 있도록 한 전열판용 가스켓에 관한 것이다.

일반적으로 각종 판형열교환기에 사용되는 전열판(10)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 얇은 금속판으로 이루어지는 몸체 전면(全面)에 걸쳐 파형(波形)의 전열유로(11)가 굴곡 형성되고, 전열판(10)의 모서리측에는 유체의 통공(12)(12a)이 관통 형성된 구조로 이루어져 있으며, 이러한 전열판(10)과 통공(12)(12a)의 외주면에는 다수 매의 전열판(10)을 적층식으로 밀착 설치하여 각각의 전열판(10) 사이로 전열유체와 피전열유체가 교호(交互)로 유동할 수 있도록 가스켓(20)이 삽입되는 가스켓홈(13)이 형성되어 있다.

따라서, 전열판(10)과 통공(12)(12a)의 외주연부를 따라 가스켓(20)을 삽입시켜 다수 매의 전열판(10)을 적층식으로 밀착 설치하되, 도면상 전열판(10)의 우측 통공(12)과 좌측 통공(12a)을 가스켓(20)에 의하여 전열판(10)의 적층 방향을 따라 교대로 밀폐시키게 되면, 각각의 전열판(10) 사이에 해당하는 공간을 통하여 서로 다른 유체 즉, 전열유체와 피전열유체를 교호(交互)로 유동시킬 수 있는 판형열교환기를 제조할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 제조된 판형열교환기는 얇은 금속판으로 이루어지는 전열판(10)의 표면을 따라 파형(波形)의 전열유로(11)가 형성되어 있으므로, 유체의 흐름을 강제적인 난류(亂流)의 흐름으로 조성시켜 그 전열계수를 크게 향상시킬 수 있으며, 이로 인하여 기존의 다관식 열교환기와 비교할 경우 전열효율을 300% 이상으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 높은 전열효율을 기초로 하여 열교환기의 초소형화 및 초경량화가 가능하기 때문에 선박을 포함한 각종 설비의 열교환 분야에 폭넓게 적용되고 있으며 그 수요 또한 비약적으로 증가하고 있다.

그러나, 상기와 같은 많은 장점에도 불구하고 판형열교환기의 경우는 각 전열판(10) 사이의 밀봉을 고무 재질로 이루어지는 가스켓(20)에 의존하기 때문에, 가스켓(20)의 물리적, 화학적 특성 뿐만 아니라 전열판(10)과 가스켓(20)과의 결합구조 및 그에 따른 결합강도가 판형열교환기의 내열 및 내압성능에 크게 영향을 미치게 됨으로서, 판형열교환기가 적용될 수 있는 유체의 종류와 그 사용온도 및 압력 조건이 까다롭게 되는 단점이 있다.

상기와 같이 판형열교환기의 사용에 따른 제약을 미치는 것 중에서 판형열교 환기의 내압성능에 가장 큰 영향을 미치는 것이 전열판(10)과 가스켓(20)의 결합구조가 되는 데, 종래의 경우에는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 그 단면이 개략 육면체 형상으로 되는 가스켓(20)이 하부측 전열판(10)의 가스켓홈(13)에 삽입된 상태에서, 상부측 전열판(10)의 가스켓홈(13) 바닥면이 가스켓(20)의 상부 표면을 누르는 식으로 하여, 전열판(10)의 가스켓홈(13) 사이에 가스켓(20)이 압착 고정되는 구조로 이루어져 있다.

그러나, 상기와 같은 방식으로 전열판(10)과 가스켓(20)을 결합시키게 되면, 선박용 윤활유 냉각장치(Lub. Oil Cooler)와 같은 고온 고압의 사용조건하에서 가스켓(20)의 경도가 약화될 경우, 전열판(10)의 외부측으로 작용하는 내압(P)에 의하여 전열판(10)과 가스켓(20)의 밀착 부위를 따라 유체의 누수나 누설과 같은 사고가 빈번히 발생하게 되는 데, 이는 연속적인 운전이 필요한 열교환기의 특성상 심각한 문제점을 야기시키는 것일 뿐만 아니라, 석유화학 플랜트에 사용되는 열교환기의 경우 환경오염은 물론이고 대형사고로까지 이어지는 커다란 위험을 내재하게 되는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 가스켓(20)의 상부측 표면에 반원형 또는 기둥 형태의 돌기부(21)가 돌출 형성되도록 하고, 가스켓(20)의 바닥부 표면에는 상기 돌기부(21)와 동일한 형태의 요홈부(22)가 형성되도록 하는 한편, 전열판(10)의 가스켓홈(13)에는 가스켓(20)의 돌기부(21)가 하측면을 따라 끼움식으로 삽입되고, 그 외측면은 상부측에 위치하는 또 다른 가스켓(20)의 요홈부(22)를 통하여 끼움식으로 삽입되는 절곡부(14)가 돌 출 형성되도록 한 전열판과 가스켓의 결합구조가 본 출원인에 의하여 2005년 특허출원 제 38306호로 선출원 및 등록(10-581843호)되어 알려져 있다.

상기와 같이 본 출원인에 의하여 선출원된 전열판과 가스켓의 결합구조에 의하면, 전열판(10)과 유체 통공(12)(12a)의 외주연부에 형성된 가스켓홈(13)과 해당 가스켓홈(13)을 통하여 삽입되는 가스켓(20)과의 결합구조를 요철(凹凸)식의 끼움구조로 형성시킴으로서, 전열판(10)과 가스켓(20)과의 접촉면적 및 그에 따른 결합강도(마찰력 및 지지력)를 크게 향상시켜 판형열교환기의 내압성능을 크게 개선시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 선출원에 의하면, 가스켓(20)의 상부 표면과 하부 표면에 돌기부(21)와 요홈부(22)를 각각 형성시키는 동시에 전열판(10)의 가스켓홈(13)에도 절곡부(14)를 형성시키도록 함에 따라, 가스켓(20)의 제조를 위한 금형 뿐만 아니라 전열판(10)의 제조를 위한 금형이 각각 신규로 설비되어야 하며, 이로 인하여 판형열교환기의 부품이 되는 가스켓(20)과 전열판(10)의 제조에 따른 단가가 불필요하게 상승되는 문제점이 발생하였다.

또한, 전열판(10)의 가스켓홈(13)에 가스켓(20)을 삽입시켜 전열판(10)을 수십매 정도로 적층시키는 작업시에도 가스켓(20)의 돌기부(21) 및 요홈부(22)가 그 상,하부측으로 위치하는 가스켓홈(13)의 절곡부(14)와 정확하게 끼워 맞추어지도록 하여야 함으로서, 전열판(10)을 적층식으로 조립하는 데 따른 작업이 까다롭게 되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 이로 인하여 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용이 불필요하게 증대되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래기술 및 선출원의 문제점을 동시에 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안에 의한 전열판용 가스켓은 전열판과 밀착되는 가스켓의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 내압의 완충홈을 형성시킴으로서, 전열판 자체의 구조적인 변경없이 가스켓의 구조만을 합리적으로 개선시켜 판형열교환기의 사용시 가스켓을 통한 유체의 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있도록 함은 물론, 전열판의 조립과 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용을 단축 및 절감시킬 수 있도록 하면서도, 고온고압용 열교환 설비에 적용 가능한 판형열교환기를 제공할 수 있도록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 고안은, 전열판의 전면에 걸쳐 파형의 전열유로가 굴곡 형성되고, 상기 전열판에는 전열유체와 피전열유체의 유입을 위한 통공이 형성되며, 상기 전열판과 통공의 외주연부에는 가스켓홈이 형성되고, 상기 가스켓홈에는 다수 매의 전열판을 적층시켜 각각의 전열판 사이에 전열유체와 피전열유체의 유동공간이 교호로 형성되도록 하는 가스켓이 삽입 설치된 것에 있어서, 상기 가스켓에는 전열판과 밀착되는 표면에 내압의 완충홈이 오목하게 형성되고, 상기 완충홈은 가스켓의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 1개 내지 2개 열의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 전열판과 밀착되는 가스켓의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 내압의 완충홈을 형성시킴으로서, 전열판과 가스켓의 밀착면을 따라 완충홈에 의한 빈 공간으로서의 완충공간이 형성되도록 하여, 전열판과 가스켓의 밀착면으로 유체가 누설되는 현상을 보다 효율적으로 차단시키는 효과가 있으며, 선출원과는 달리 기존의 전열판을 그대로 이용할 수 있음에 따라 전열판의 제조를 위한 금형을 신규로 설비할 필요가 없게 됨으로서, 전열판 및 판형열교환기의 제조에 따른 불필요한 단가 상승을 방지토록 하는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 상기 요홈부의 적용에 따라 가스켓의 제조시 소비되는 고무 자재의 량을 기존의 경우와 비교하여 절약시킬 수 있음은 물론, 전열판의 가스켓홈에 가스켓을 삽입시켜 전열판을 적층시키는 작업의 경우도 선출원과 비교하여 보다 더 용이하게 수행토록 하는 효과가 있으며, 이로 인하여 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용을 단축 및 절감시키는 데 보다 더 크게 기여토록 하면서도, 고온고압용 열교환 설비에 적용 가능한 판형열교환기를 제공할 수 있도록 하는 등의 매우 유용한 효과를 가지는 것이다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안을 첨부된 도면 제 4도 및 제 5도를 중심으로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 일실시예에 의한 전열판용 가스켓은 도 4 및 도 5의 (가)에 각각 도시되어 있는 바와 같이, 그 단면이 개략 육면체의 형상으로 이루어지는 가스켓(20)의 몸체 중에서 전열판(10)의 가스켓홈(13) 하부측과 밀착되는 상부 표면을 따라 내압(P)의 완충홈(23)이 형성된 구성으로 이루어지며, 상기 완충홈(23)은 도 1에 도시된 바와 같은 가스켓(20)의 전체 길이에 걸쳐 하나의 연속적인 홈으로 형성되는 것이다.

또한, 도 5의 (나) 및 (다)에 도시되어 있는 본 고안의 다른 실시예에서와 같이, 상기 완충홈(23)은 가스켓(20)의 상부측 표면을 따라 2개 열(列)의 홈으로 형성될 수도 있고, 필요에 따라 전열판(10)의 가스켓홈(13)과 밀착되는 가스켓(20)의 하부측 표면에도 1개 또는 2개 열(列)의 완충홈(23)을 형성시킬 수 있으며, 상기 완충홈(23)은 도면상 삼각 형상의 홈인 것으로 도시되어 있다.

그러나, 상기 완충홈(23) 자체는 사각형이나 사다리꼴 또는 반원형이나 그 이외에 다른 형상의 홈이 될 수도 있음은 물론이고, 가스켓(20) 자체의 구조적인 강도를 확보함과 동시에 완충홈(23)에 의한 내압(P)의 완충효과를 충분히 발휘할 수 있도록, 상기 완충홈(23)이 형성되는 깊이는 가스켓(20) 두께의 1/5 내지 1/2의 범위내가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 가스켓(20)의 상부 또는 하부면에 형성되는 완충홈(23)의 최대 절개폭(완충홈이 2개의 열로 형성되는 경우는 모든 완충홈의 절개폭을 합산시킨 것)은 전열판(10)과의 밀착면적을 충분히 확보토록 하면서도 완충홈(23)에 의한 내압(P)의 완충효과를 충분히 발휘할 수 있도록, 전열판(10)과 밀착되는 가스켓(20)의 상부 또는 하부 표면적 100%를 기준으로 하여 10 ~ 40% 범위내가 되도록 하는 것이 바람직하며, 완충홈(23)의 깊이가 깊을수록 그 절개폭은 적게 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 고안의 가스켓(20)을 전열판(10)의 가스켓홈(13)을 따라 삽입시켜, 도 4에 도시된 바와 같이 수십 매의 전열판(10)을 가스켓(20)과 함께 적층식으로 밀착 설치하게 되면, 도면상 전열판(10)과 가스켓(20)의 밀착면을 따라 완충홈(23)에 의한 빈 공간으로서의 완충공간이 형성되는 바, 상기 완충공간에 의하여 전열판(10)과 가스켓(20)의 밀착면으로 유체가 누설되는 현상을 보다 효과적으로 차단시킬 수 있게 된다.

다시 말해서, 선박용 윤활유 냉각장치(Lub. Oil Cooler)와 같은 고온 고압의 사용조건하에서 가스켓(20)의 경도가 약화됨에 따라, 전열판(10)의 외부측으로 작용하는 내압(P)에 의하여 전열유체 또는 피전열유체가 가스켓(20)의 표면을 따라 일부 누설된다 하더라도, 이와 같이 누설되는 유체가 가스켓(20)의 표면을 따라 길게 연속되는 빈 공간으로서의 완충홈(23) 내부로 유입되어 정체되며, 이러한 과정에서 유체의 누설압력이 저하됨에 따라 가스켓(20)을 통한 유체의 누설을 차단시킬 수 있게 된다는 것이다.

특히, 상기 완충홈(23)을 2개의 열(列)로 형성시킨 경우에는 이러한 유체의 누설압력이 2단계에 걸쳐 완충됨에 따라 가스켓(20)을 통한 유체의 누설을 보다 더 효과적으로 차단시킬 수 있게 되는 것이며, 이러한 장점과 함께 선출원과는 달리 기존의 전열판(10)을 그대로 이용할 수 있음에 따라 전열판(10)의 제조를 위한 금형을 신규로 설비할 필요가 없게 됨으로서, 전열판(10) 및 판형열교환기의 제조에 따른 불필요한 단가 상승을 방지할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 고안에 의한 가스켓(20)은 요홈부(23)의 적용에 따라 가스 켓(20)의 제조시 소비되는 고무 자재의 량을 기존의 경우와 비교하여 절약시킬 수 있음은 물론, 전열판(10)의 가스켓홈(13)에 가스켓(20)을 삽입시켜 전열판(10)을 적층시키는 작업시에도 선출원의 경우처럼 가스켓(20)의 돌기부(21) 및 요홈부(22)가 가스켓홈(13)의 절곡부(14)와 정확하게 끼워 맞추어지도록 하는 까다로운 작업을 거칠 필요가 없으므로 전열판(10)의 적층작업 또한 보다 손쉽게 수행할 수 있게 되며, 이로 인하여 판형열교환기의 제조에 따른 시간과 비용을 단축 및 절감시키는 데 보다 더 크게 기여할 수 있게 되는 것이다.

마지막으로, 위에서 설명되어진 것은 본 고안에 의한 가스켓(20)이 적용되는 전열판(10)이 사각판 형태를 가지며 그 4개의 모서리 부분에 각각 유체의 통공(12)(12a)이 형성된 것을 하나의 대표적인 적용례로 하였으나, 판형열교환기에 사용되는 어떠한 종류의 전열판이더라도 본 고안에 의한 가스켓(20)이 적용될 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항일 뿐만 아니라, 본 고안이 추구하고자 하는 기술적 사상의 범위내에 당연히 포함되는 것임을 밝혀두는 바이다.

도 1은 일반적인 판형열교환기의 전열판을 나타내는 평면도.

도 2는 종래의 전열판과 가스켓의 결합구조를 나타내는 일부 확대 측단면도.

도 3은 선출원된 전열판과 가스켓의 결합구조를 나타내는 일부 확대 측단면도.

도 4는 본 고안에 의한 전열판용 가스켓 구조를 나타내는 일부 확대 측단면도.

도 5의 (가) 내지 (다)는 본 고안의 실시예를 종류별로 나타내는 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 전열판 11 : 전열유로 12,12a : 통공

13 : 가스켓홈 14 : 절곡부 20 : 가스켓

21 : 돌기부 22 : 요홈부 23 : 완충홈

P : 내압

Claims (1)

1. 전열판(10)의 전면(全面)에 걸쳐 파형(波形)의 전열유로(11)가 굴곡 형성되고, 상기 전열판(10)에는 전열유체와 피전열유체의 유입을 위한 통공(12)(12a)이 형성되며, 상기 전열판(10)과 통공(12)(12a)의 외주연부에는 가스켓홈(13)이 형성되고, 상기 가스켓홈(13)에는 다수 매의 전열판(10)을 적층시켜 각각의 전열판(10) 사이에 전열유체와 피전열유체의 유동공간이 교호(交互)로 형성되도록 하는 가스켓(20)이 삽입 설치된 것에 있어서,

   상기 가스켓(20)에는 전열판(10)과 밀착되는 표면에 내압(P)의 완충홈(23)이 오목하게 형성되고,

   상기 완충홈(23)은 가스켓(20)의 표면을 따라 연속적으로 이어지는 1개 내지 2개 열(列)의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전열판용 가스켓.

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