KR800001293B1 - 열교환기 지지구조체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열교환기 지지구조체

본 발명에 따라 구체화된 열교환기 지지구조체의 한 실시형태의 단면도.

본 발명은 지지구조체(支持構造體)에 관한 것으로, 특히 대형의 열교환기등을 지지하기 위하여 윤활(潤滑) 처리된 구조체에 관한 것이다.

초대형의 열교환기, 압력용기 및 다른 종류의 장치등에 있어서는 온도의 크고 급격한 변화에 일어나는 구조적인 충격과 함께 지진의 영향으로부터 이들을 보호할 수 있는 지지구조체를 필요로 한다. 더우기 이러한 지지구조체는 주기적인 열팽창 및 열수축에 대하여 조절할 수 있어야 하고 점검 및 보수수리를 위하여 접근할 수 있도록 구성되어야 한다.

특히 원자력 발전소에 있어서는 조립시 직경 40피이트, 높이 70피이트의 대형 열교환기를 필요로 한다. 이들 열교환기는 높은 온도에서 작동하므로 이 열교환기를 지지하는 지지구조체와 콘크리트부분의 온도가 200℉를 넘지 않도록 배려하여야 한다. 그렇지 않으면 콘크리트는 수화수(水和水), 즉 결정수(結晶水)를 잃고 끝내는 미분쇄되고 말 것이다. 이러한 열교환기는 구조가 대형이므로 이러한 장치등에서 일어나는 열팽창 및 열수축의 효과는 수 인치의 크기변화를 일으키게 된다. 이러한 큰 변화에 의하여 만약 열교환기가 내부의 한 고온유체(高溫流體)의 우발적인 유실에 의하여 급격한 온도변화를 받게되는 경우, 열교환기는 그 주위의 구조체에 큰 충격을 줄수 있는 속도로 열수축될 것으로 믿는다. 또한 지면의 진동등은 대형열교환기에 영향을 주게 되는 경우 심각한 위험을 초래하게 된다.

종래 열교환기의 하단에 지지판이 고착되도록 제안된 바 있다. 이 지지판의 저면에는 이에 대응하는 볼록형의 러브라이트(Lubrite)(상표명)판 또는 다른 적당한 윤활제가 처리된 지지면상에 좌착(座着)되는 원호상의 오목면이 형성되어 있다. 러브라이트판은 궁극적으로 콘크리트 기초상에 놓이므로 열교환기에 의하여 부과되는 하향수직하중은 비정상적인 힘에 의한 운동에 대하여 안전하게 순응할 수 있도록 열 교환기의 구조체가 러브라이트판에 대해 약간의 거리를 두고 습동(

) 또는 이동할 수 있게 한다.

그러나 종래의 구성은 콘크리트 기초의 온도를 허용할수 없는 높은 온도로 상승시키고 상당한 크기의 상향수직력 및 수평력에 대처하기 위한 수단이 제공되지 못하였다. 따라서 기초의 온도를 허용온도로 유지하는 동시에 비교적 적은 위치변화에 적합한 조절이 이루어지도록 하고 또 지진이나 열교환기의 급격한 온도변화에 의하여 야기되는 큰 수평방향의 힘과 상향수직력을 흡수할 수 있도록 열교환기나 지지구조체사이의 상대적인 작은 활동(滑動)을 가능하게 하는 열교환교환기지의 구조체가 필요하게 된 것이다.

본 발명은 종래 기술의 상기 결점 또는 다른 결점을 극복하기 위한 것이다. 특히 본 발명에 있어서는 전단(剪斷)링이 지지관의 주연부에 배설되며, 또한 이 전단링은 콘크리트 기초내에 연장되어 배설되는 일련의 앵카볼트(amchor bolt)의 수직나선단부에 계합(係合)하기 위하여 지지판의 주연내에 연장되어 있다. 이와같이 하므로서 앵카볼트와 전단링은 상향수직력을 직접 콘크리트 기초에 전달하게 된다. 앵카볼트와 함께, 키(key) 및 키홈이 지지 또는 다른 큰 물리적일 진동에 의한 수평 또는 수직력을 흡수하기 위하여 열교환기하단의 단조부(鍛造部)와 지지판의 상호 계합면에 형성되어 있다.

이러한 구조체에 요구되는 강재(鋼材)는 양호한 열전도체이므로 지지구조체 주변의 콘크리트 기초부분은 통상운전중 허용치 이상의 온도로 상승하기 쉽다. 그러나 본 발명의 한 특징으로는 앵카볼트에 인접한 콘크리트 기초에 매입된 중공형의 강철제 링이 콘크리트 기초의 강도를 높여줄 뿐만아니라 콘크리트의 온도를 예정치 이상으로 상승되는 것을 방지하기 위한 충분한 냉각능력을 제공한다.

횡방향 힘에 대한 열교환기의 물리적일 저항성을 더 높이기 위하여 볼록한 형태의 윤활처리된 판과 콘크리트 기초사이에 베이스플레이트(base plate)를 개재하는 것이 좋다. 이 경우 베이스플레이트에는 하나 또는 그 이상의 전단판을 배설하는 것이 바람직하다. 이들 전단판은 베이스 플레이트로부터 돌출하여 콘크리트 기초의 대향표면에 형성된 요구 감합된다.

이와같이 본 발명은 콘크리트 기초와 열교환기가 상대적으로 제한된 거리를 회동하고 활동할수 있도록 하는 수단을 제공하여 비교적 낮은 수준의 횡방향 및 길이방향의 힘을 흡수한다. 그러나, 더 큰 충격에도 견딜 수 있도록 요구되는 대형의 강철제 구조체의 경우에는 전단키, 앵카볼트 및 전단핀을 가진 형태로 구성되나 콘크리트 기초의 온도를 예정치 이상으로 상승시키지 않도록 구성된다. 이러한 목적하에 상술한 중공형의 강철제링을 기초 콘크리트에 매설한다. 이 중공형 강철제 링은 콘크리트를 적당한 온도로 냉각시켜 줄뿐만 아니라 콘크리트의 강도를 높여주는 잇점이 있는 것이다.

본 발명을 예시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도시한 바와같이 직립형의 열교환기(10)은 수평으로 배치된 일련의 측부지지체(11)(12)에 의하여 지지된다. 이 각 축부지지체의 일단은 열교환기(10)의 수직면에 타단은 충격흡수장치를 통하여 철근콘크리트의 수직벽(13)에 고정되어 있다. 철근콘크리트 벽(13)은 열 교환기(10)를 수용하고 있는 수혈(竪穴)(14)의 일부를 형성한다. 역시 철근콘크리트인 수평바닥면(水平바床面)(15)는 수혈(14)의 저면을 형성한다. 수평바닥면(15)내에는 물을 수집하여 수혈(14)의 밖으르 배출할수 있도록 한 배출구(16)이 형성되어 있다.

절두원추형 또는 피란및형의 철근콘크리트 기초(17)는 대체로 평평한 바닥표(20)을 가진다. 그러나 이 표면(20)은 기초구조내로 굴하(掘下)된 일련의 원통형요구(21)(22)를 가진다. 기초의 강도를 높히고 기초(17)를 냉각시키기 위하여 중공환상의 강철제 상자형 스파(spar)(23)가 요구(21)(22)의 바로아래 기초콘크리트내에 매립되어 있다.

기초(17)의 바닥표면(20)의 횡단평면에 대하여 환상으로 일련의 앵카볼트(anchor bolt)(도면에서는 앵카볼트(24)(25)만이 도시되어 있음)가 배설되어 있다. 각 앵카볼트(24)(25)는 “ㄴ”자형태이고, 긴쪽의 축부분은 열교환기(10)의 종축선에 평행하고 기초 바닥표면(20)의 평면에 대하여 수직이다. 그러나 “ㄴ”형 앵카볼트의 짧은 쪽의 축부분은 이 볼트를 기초(17)내에 고정하도록 긴쪽의 축부분의 축선에 대하여 수직으로 되어 있다. 각 앵카볼트(24)(25)의 긴쪽 축부분은 상자형 스파(23)의 하측플랜지와 상측플랜지(27)에 정렬된 통공을 통하여 관통되어 있다. 각 앵카볼트(24)(25)의 긴촉 축부분은 나선단부로 형성되어 취부구(30)(31)에 나착되어 있다.

도시한 바와같이 취부구(30)(31)은 앵카볼트(24)(25)의 나선단부와 완전히 나합되었을때에 스파(23)의 상측플랜지(27)에 압접(壓接)되고 기초(17)의 바닥면(20)에 높이가 같게된다. 또한 각 취부구(30)(31)내에는 각 앵카볼트(24)(25)와 나합되지 않은 상당한 깊이의 나선부분이 남아있게 된다. 그러나 취부구(30)(31)에서 이 나선부분은 볼트(32)(33)의 동체하측부와 나합한다.

볼트(32)(33)은 베이스플레이트와 지지링(34)에 형성된 통공과 지지링(34)의 바닥표면에 중첩된 전단링(35)의 통공을 통하여 관통되어 있다.

전형적으로, 베이스플레이트(34)는 일련의 전단핀(37)(40)이 수직방향으로 하향돌설된 하측면(36)을 가진다. 이 전단핀(37)(40)은 기초(17)의 바닥표면(20)에 각각 형성된 감합요구(22)(21)내에 감합된다. 또한 지지링(34)는 수평저면과 원통형벽으로 구성되는 대형의 원형공(42)을 형성하는 환상의 상측면(41)을 가진다.

일반적으로 전단링(35)는 환상의 형태로 베이스플레이트(34)의 환상의 상측면(41)상에 중첩된다. 요구(44)(45)는 각 볼트(32)(33)의 헤드가 삽입될 수 있도록 환상의 상측면의 외주면에 형성되어 있다. 플랜지(46)은 베이스플레이트(34)에 형성된 원형의 저면(43)의 외주연측을 덮도록 전단링(35)의 중심을 향하여 내측으로 돌출되어 있다.

수평저면(43)위에 놓여지는 평저면을 가진 러브라이트(47) 또는 다른 적당한 윤활처리된 판재(板材)의 직경은 전단링(35)의 내향돌출된 플랜지(46)의 내경보다 크다. 그러나 러브라이트 판(47)의 직경은 이 러브라이트판이 수용되는 원형공(42)의 직경보다 작다. 이 양자의 직경차이는 러브라이트 판(47)과 베이스플레이트(34) 사이의 상대적인 이용을 허용하기 위한 약간의 틈을 형성한다.

전형적으로 러브라이트판은 청동합금 또는 황동합금을 기재로 하여 구성되고 다수의 표면링이 각설(刻設)된다. 이들 링에는 러브라이트 판(47)과 수평저면(43) 사이의 접촉면에 흑연기재의 윤활제가 충전되며 이는 사용기간중 마모되면 새로운 윤활제가 노출되게 되어 있다. 예를들어 적당한 러브라이트 판으로는 미합중국 메사추세스주에 소재하는 리튼 인더스트리스(Litton Industries)사에서 제조되는 것이 있다.

러브라이트 판(47)의 윗표면은 볼록한 형태로서 상기 상술된 방법으로 적당한 활성(滑性)이 부여되도록 처리된다. 열교환기의 하단에 착설되는 단조(鍛造)된 지지블록(50)은 러브라이트 판(47)은 윤활처리된 볼록한 윗표면에 좌착되는 오목한 아래표면(51)을 가진다. 지지블록(50)에는 환상으로 배열되고 길이방향으로 정렬된 일련의 볼트공(도면에는 볼트공(52)(53)단이 도시되어 있다)이 형성되어 있으며 이에 볼트(도면에는 볼트(54)(55)만이 도시되어 있음)가 나착될수 있도록 되어 있다.

지지블록(50)의 윗표면은 하측 러브라이트 판(47)의 직경보다 직경이 약간 큰 하측연장플랜지를 가진다. 그러나 이는 기초(17)에 대하여 열교환기(10)의 이동이 허용될수 있는 충분한 틈을 형성하기 위하여 베이스 플레이트(34)에 형성된 원형공(42)의 직경보다는 작다. 전단키(56)이 지지블록(50)의 윗표면에 직경방향으로 배설되어 있다. 이 전단키(56)은 열교환기(10)의 일부분에 형성한 하측단조부(60)의 하측 접촉면에 형성된 키홈(57)에 삽입된다. 도시한 바와같이, 볼트(54)(55) 및, 지지블록(50)을 하측 단조부(60)에 결합하기 위한 다른 볼트등이 하측단조부(60)에 형성한 볼트공에 삽착된다.

조립시 콘크리트 기초(17)를 앵카볼트 취부구(30)(31)의 윗표면만이 노출되도록 구축한다. 콘크리트가 경화된후 이들 취부구의 위치를 표시한 형판(型板)을 제작하여 이 형판(도시하진 않았음)의 보조로 각 앵카볼트 취부구(30)(31)에 정합(整合)하는 통공을 베이스플레이트(34)와 전단링(35)에 천설한다.

베이스플레이트(34)를 기초(17)의 바닥표면(20)상에 취부구(30)(31)를 덮도록 재치한다. 러브라이트 판(47)을 베이스플레이트(34)에 형성한 원형공(42)의 중심에 놓는다. 지지구조체를 충분히 조립하기 위하여 전단링(35)를 열교환기(10)의 하측단조부(60)을 덮도록 놓고 지지블록(50)을 단조부에 볼트로 고정한다. 그리고 열교환기(10), 지지블록(50) 및 전단링(35)과 반조립체를 베이스플레이트(34)와 콘크리트기초(17)에 매설된 취구부(30)(31)의 볼트공과 전단링(35)의 볼트공을 정합하게 하여 베이스플레이트(34)와 러브라이트 판(47)상에 조심스럽게 재치한다. 볼트(32)(33)을 정렬된 볼트공에 삽입하고 이들 볼트를 취부구(30)(31)에 나착함으로서 완전한 조립이 완료된다.

열교환기(10) 또는 기초(17)에 가하여지는 수평력이 이들을 상호 이동시킬수 있는 충분한 크기인 경우, 초기운동은 러브라이트(47)에 대한 지지블록(50)의 활동과 회동을 통하여 위험없이 흡수된다. 또한 수직상향력은 지지블록(50)의 주연으로부터 전단링(35)의 플랜지(46)으로 전달되고 다시 볼트(32)(33) 및 앵카볼트(24)(25)를 지나 기초(17)이 전달된다. 그러나 수평력이 지지블록(50), 러브라이트 판(47) 및 베이스플레이트(34)에 형성된 원형공(44)의 수평저면(34)사이의 상대적인 이동에 의하여 흡수되는 수준 이상으로 크게 초과되는 경우에는 지지블록(50)의 전단키(56), 볼트(54)(55)및 기초(17)에 감입된 전단핀(37)(40)에 의하여 흡수되지 않은 나머지 힘을 흡수할 것이다.

이와같은 지지체에는 본 발명의 범위내에서 여러가지 변경이 가능하다. 예를들어 열교환기(10)의 하측단조부(60)을 없애고 그 대신에 직경이 큰 파이프의 일부분을, 이 파이프의 종측선이 열교환기의 종축선에 일치되도록 열교환기 헤드에 응접할수도 있다. 이 파이프의 최하단식 형성한 플랜지를 러브라이트판(47)의 상표면의 블록면에 합치되는 오목한 저면을 가진 단조부에 볼트로 체결한다. 이러한 구조에서는 부가적인 단조부를 설치할 필요가 없으며 열교환기(10)의 하측헤드를 부가적인 기계가공할 필요가 없으나 열교환기와 콘크리트기초(17)사이의 거리가 증가하므로 기초의 온도를 낮출수 있다.

또한 상자형의 중공형 스파(23)은 냉각용 순환유체를 사용할 수 있도록 하므로서 콘크리트기초(17)의 온도를 더 낮출수 있다.

축부지지체(11)(12)를 도시한 바와같이 열교환기(10)에 연결하지 않고 하측 단조부(60)에 취부된 수평판과 수혈(14)의 벽(13)에 고정하거나, 열교한기의 하측헤드에 상술한 바와같은 파이프를 용접한 경우에는 측부지지체(11)(12)를 이 파이프에 고정한 수평판과 수혈(14)의 벽(13)에 취부함으로서 건조비용을 절감할 수 있다. 이와같은 특수구조에 의한 결비절감은 수혈(14)을 구성하는 철근콘크리트의 소요량을 줄일수 있는 잇점이 있다. 즉 측부지지체(11)(12)를 지지하는데 필요한 철근콘크리트 부분은 도시한 바와같은 저면(15)보다 높지 않게 저면에 접근시킬수 있다. 이렇게 하므로서 저면(15)의 상부와 측부지지체(11)(12)에 인접한 콘크리트 부분을 지지하기 위하여 통상 요구되는 철근콘크리트의 부가적인 투입이 불필요하다.

Claims (1)

1. 열교환기 지지구조체에 있어서, 철근콘크리트 기초, 열교한기로부터 기초로 수직하중을 전달하기 위하여 상기 기초내에 매설되는 앵카볼트, 상기 철근콘크리트를 냉각하기 위하여 상기 기초내에 매설되는 상자형 스파와, 상기 기초상에 상치되는 베이스플레이트로 구성되고, 상기 베이스플레이트에는 저면을 가진 중앙의 원형공과 상기 앵카볼트에 정렬되는 볼트공을 형성하며 상기 원형공의 직경보다 작은 직경를 가진 윤활처리된 판재를 원형공내에 배치하여 상기 저면상에 좌착되게 하고, 상기 윤활처리된 판재에는 볼록면을 형성하며, 상기 각 앵카볼트에 정렬되게 한 볼트공을 가진 환상의 전단링을 상기 베이스플레이트상에 재치하고, 상기 전단링의 내경을 상기 윤활처리된 판재의 직경보다 작게하여 상기 전단링을 상기 윤활처리된 판재의 외주연부를 덮도록 내측으로 돌출되게 하고 요면상의 표면을 가진 지지블록을 상기 윤활 처리된 판재의 볼록면에 접촉되게 하며, 상기 지지블록의 직경을 상기 윤활처리된 판재의 직경보다 크게하고, 또한 상기 원형공의 직경보다 작게 한 지지블록의 일부분을 상기 전단링의 하측으로 위치하게 구성하며, 상기 지지블록을 상기 열교환기에 연결하도록하는 수단으로 구성됨을 특징으로하는 열교환기 지지구조체.

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