WO2021085728A1 - 열교환기 번들 자동 세척 장치 - Google Patents

열교환기 번들 자동 세척 장치 Download PDF

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WO2021085728A1
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heat exchanger
bundle
exchanger bundle
module
tube
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김도형
김종일
이재건
권기두
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BC TAECHAN INDUSTRIAL CORP
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BC TAECHAN INDUSTRIAL CORP
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28G15/00—Details
    • F28G15/02—Supports for cleaning appliances, e.g. frames
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • F28G2015/006—Arrangements for processing a cleaning fluid after use, e.g. filtering and recycling

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger bundle automatic cleaning device, and more specifically, to a heat exchanger bundle automatic cleaning device capable of automatically recognizing dozens of tubes configured in a heat exchanger bundle and automatically cleaning the tubes by a program. About.
  • the heat exchanger is also used as a condenser to reduce the temperature of the turbine lubricant by using cooling water circulating inside the turbine lubricant cooler in a power plant, or to keep food fresh at a low temperature so that food does not spoil in a refrigerator used at home.
  • An air jet washer is a device that cleans the tube of the heat exchanger by placing the tube of the cooler in a container filled with the cleaning agent, generating air bubbles, and flowing the cleaning agent using the difference in density between the air bubbles and the cleaning agent.
  • the container when cleaning the heat exchanger through an air-jet type washing machine, the container must be filled with detergent, and because the detergent must be additionally injected into the container due to evaporation of the detergent due to the occurrence of air bubbles, there is a problem that too much detergent is consumed. And because air bubbles are generated and only the part where the cleaning agent flows is cleaned, it was not uniformly cleaned.
  • Korean Utility Model Publication No. 20-0476774 discloses a tube bundle washing machine for a cooler, but a heat exchanger of a set size is equipped with rotating devices fixed at both ends to rotate the heat exchanger tube. There was a problem that only the product could be washed. In addition, there is a problem in that a large amount of washing water is consumed because each tube of the heat exchanger cannot be selectively and precisely cleaned.
  • the present invention provides an automatic cleaning device for a heat exchanger bundle that can quickly and quickly clean the inside of the tube by accurately recognizing the location of the heat exchanger bundle tube and coordinates through a map by improving the problems of the prior art. It is aimed at.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchanger bundle automatic cleaning apparatus capable of automatically cleaning the external bundle and the internal tube of the heat exchanger in the control module according to the set operation pattern of the external cleaning module and the internal cleaning module.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for automatically cleaning a heat exchanger bundle capable of rotating a heat exchanger bundle while adjusting an interval for supporting a lower portion of a heat exchanger bundle regardless of the length of the heat exchanger.
  • Another object of the present invention is to provide an automatic cleaning apparatus for a heat exchanger bundle in which a nozzle feeder of an internal cleaning module is inserted or retracted at an exact position of the tube by automatically recognizing the position of the heat exchanger tube.
  • an object of the present invention is to provide an automatic washing apparatus for a heat exchanger bundle that can be reused as washing water by reprocessing the washing water used for washing the heat exchanger.
  • the present invention includes a chamber that can accommodate a heat exchanger bundle and has a frame installed therein; An internal washing module disposed on one side of the frame, movable in the X, Y, and Z axis directions, and allowing washing water to be sprayed into the tube of the heat exchanger bundle; A camera photographing the tubes of the heat exchanger bundle; An image of the tube of the heat exchanger bundle connected to the camera is input, and each tube of the heat exchanger bundle is converted into coordinates by a preset program to create a map. It provides a heat exchanger bundle automatic cleaning apparatus comprising; a control module for controlling the operation.
  • the inside of the tube of the heat exchanger bundle is automatically cleaned through a program that recognizes the tube of the heat exchanger bundle with a camera and designates the coordinates through a map. I can.
  • the entire surface of the heat exchanger bundle can be cleaned, and the operator can visually check a location where cleaning is insufficient or needs cleaning.
  • the nozzle feeder of the internal cleaning module is inserted or retracted at the correct position of the tube, thereby shortening the working time and reducing the work cost by automating it.
  • washing water used for washing the heat exchanger can be reprocessed and reused as washing water, it is eco-friendly and economically reduces costs.
  • FIG. 1 is a perspective view of an automatic cleaning apparatus for a heat exchanger bundle according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a side view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a side view in section A-A of FIG. 2.
  • FIG. 6 is an enlarged view of part D of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a block diagram of a bundle rotation module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a washing water treatment process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a control module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the control of the automatic cleaning apparatus for a heat exchanger bundle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view of a wastewater treatment unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger bundle automatic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of FIG. 1.
  • a heat exchanger bundle automatic cleaning apparatus includes a chamber 100, an internal cleaning module 200, a camera 300, and a control module 400. Consisting of a configuration, an external washing module 500, a bundle rotation module 600, and a wastewater treatment unit (not shown) may be further included.
  • the chamber 100 is a structure capable of accommodating the heat exchanger bundle 1 therein.
  • a chamber 100 In the chamber 100, a chamber 100, an internal washing module 200, a camera 300, and a control module 400 may be installed to clean the heat exchanger bundle 1 accommodated therein, and a frame ( 120) may be installed to install the internal washing module 200.
  • the chamber 100 has a long hexahedral shape, accommodates the heat exchanger bundle 1 and provides an internal darkroom, so that the camera 300 can take pictures smoothly, and when washing, washing contaminants are sprayed to the outside. Can be prevented.
  • the chamber 100 is provided with an open structure at one side and an upper portion, so that the operator can check the cleaning process.
  • one side of the chamber 100 is formed in a structure that can be opened and closed, so that the heat exchanger bundle 1 is moved to the inside of the chamber 100 to be cleaned, and after the cleaning is completed, the heat exchanger bundle 1 is moved to the outside of the chamber 100 You will be able to do it.
  • a guide rail 601 is installed under the chamber 100 to smoothly move the heat exchanger bundle 1 by the bundle rotation module 600.
  • the internal cleaning module 200 is a component for cleaning the inside of the tube 2 of the heat exchanger bundle 1.
  • the internal washing module 200 is disposed in the frame 120 inside the chamber 100.
  • the internal washing module 200 is moved in the axial direction by a motor to inject washing water into the tube 2 of the heat exchanger bundle 1.
  • the internal washing module 200 includes an internal washer 210, an actuator for moving the nozzle feeder 220 (FIG. 3), an actuator 230 for moving the tube Y axis, and an actuator for moving the tube Z axis. It consists of a configuration including (240).
  • the internal washer 210 is equipped with a nozzle feeder that sprays washing water into the tube 2 of the heat exchanger bundle 1, an actuator for moving the nozzle feeder 220 (Fig. 3), an actuator 230 for moving the tube Y axis. And it is moved by the actuator 240 for moving the tube Z-axis.
  • the actuator 220 (FIG. 3) for moving the nozzle feeder can move the internal washer 210 in the X-axis direction to insert or retract the nozzle feeder toward the tube 2 of the heat exchanger bundle 1.
  • the actuator 230 for moving the tube Y-axis moves the inner washer 210 in the left and right directions of the bundle.
  • the Y-axis movement actuator 230 is provided with an extension shaft 250 that is interlocked by rotation of a motor, so that the teeth are engaged at the upper and lower ends of the extension shaft, so that it is engaged with the rail formed in the upper frame and the lower frame.
  • the actuator 240 for moving the tube Z-axis moves the inner washer 210 in the vertical direction of the bundle.
  • the internal washing module 200 further includes a rail, a driving wheel, and a rolling sphere so that it can be driven in the axial direction, and a description of each configuration will be omitted.
  • the camera 300 is a component for photographing a tube of a heat exchanger bundle.
  • the camera 300 is installed inside the chamber 100 so that the tube 2 of the heat exchanger bundle 1 can be photographed in the dark room condition of the chamber 100, so that the number of tubes 2 can be checked.
  • separate lighting 310 may be installed at the upper and lower portions of the camera 300 and the rear portions of the camera 300.
  • the control module 400 is a control module for controlling cleaning of the heat exchanger bundle.
  • control module 400 may include a computer 410 and a PLC 420.
  • the computer 410 is connected to the camera 300 to input an image of the tube 2 of the heat exchanger bundle 1, and each tube of the heat exchanger bundle 1 ( 2) is converted into coordinates to create a map, and the coordinates are transferred to the PLC 420.
  • the computer 410 can increase the recognition rate of the inside of the tube 2 of the heat exchanger bundle 1, that is, the hole, using deep learning software, and has a map storage function. If there is a hole recognition error, the operator can add or delete it.
  • a tube or a hole can be designated as a coordinate, and the coordinates can be sequentially displayed in (Ym, Zm) (m is a sequence number, and can be set to increase sequentially by designating a reference sequence number 1).
  • the computer 410 recognizes the inside of the tube as a hole in the image of the tube 2 of the heat exchanger bundle 1 received from the camera 300, and quantifies the diameter of the hole and the distance between the holes, and the When the diameter of the hole is out of the error range set from the average value or the error range set from the average value of the hole distance, the hole may be marked as an error. Such errors can be corrected by the operator.
  • the PLC 420 sequentially cleans the inside of the tube 2 of the heat exchanger bundle 1 by controlling the operation of the internal cleaning module 200 in the Y and Z axes according to the coordinates based on the map. You can do it.
  • the number of nozzle feeders of the internal washing module 200 is programmed to be set in the control module so that the tube is cleaned according to the number of nozzle feeders, and it is also necessary to prevent overlapping washing.
  • the moving distance of the external washing module 500 is checked by an encoder installed in each module, and if there is an error in the moving distance, the position is corrected by re-moving by the error amount.
  • the washed tube 2 of the tubes 2 of the heat exchanger bundle 1 is transferred to the computer 410 to the PLC 420 to display the cleaned tube 2 on a monitor.
  • the external cleaning module 500 is disposed on the front and rear sides of the frame 110 to clean the outside of the heat exchanger bundle 1.
  • the external washing module 500 may be moved in the axial direction by a motor and sprayed with washing water to clean the outside of the heat exchanger bundle.
  • the external washing module 500 includes an external washer 510, an actuator 520 for moving the bundle X-axis, an actuator 530 for moving the bundle Y-axis, and an actuator 540 for moving the bundle Z-axis. It consists of a configuration that includes.
  • the external washer 510 is equipped with a nozzle head 511 for spraying washing water to the outside of the heat exchanger bundle 1, and an actuator 520 for moving the bundle X axis, an actuator 530 for moving the bundle Y axis, and a bundle Z axis It is moved by the moving actuator 540.
  • the actuator 520 for moving the bundle X-axis moves the external washer 510 in the longitudinal direction of the heat exchanger bundle.
  • the actuator 530 for moving the bundle Y-axis moves the external washer 510 in the left-right direction of the heat exchanger bundle.
  • the actuator 540 for moving the bundle Z-axis moves the external washer 510 in the vertical direction of the heat exchanger bundle.
  • the external cleaning module 500 further includes a rail, a driving wheel, and a rolling sphere to be driven in the axial direction.
  • the rails are arranged in the X, Y, and Z axis directions, respectively, and a plurality of movement guide holes are formed on one side in the longitudinal direction at regular intervals.
  • the drive wheel is formed in the shape of a gear, is rotated by a motor, and moves in the axial direction while the gear teeth are sequentially inserted into the movement guide hole of the rail.
  • the rolling sphere is arranged to be symmetrical to one side and the other side of the rail, and distributes the load of the driving wheel to facilitate movement.
  • the bundle rotation module 600 is disposed on both sides of the lower side of the frame 110, is rotationally driven to rotate while supporting the heat exchanger bundle, and the heat exchanger is rotated along the guide rail 601 in the interior of the chamber 100. Or move it outside.
  • the bundle rotation module 600 includes a bundle rotation body 610, a connection bracket 620, and a bundle movement body 630.
  • the bundle rotator 610 is formed in the shape of a roller, and is disposed to be symmetrical back and forth in the longitudinal direction of the bundle, so that it can rotate while supporting the bundle.
  • a motor 50 and a reducer 640 may be connected to the rotating body 610 to be driven by the control module.
  • the bundle rotor 610 is preferably disposed at both ends of the heat exchanger bundle, and is additionally disposed in the center of the bundle according to the length of the heat exchanger to facilitate rotation.
  • connection bracket 620 is formed in a square frame, is mounted on the lower portion of the pair of bundle rotors 610 to connect the bundle rotor 610, and is equipped with a structure capable of supporting the load of the heat exchanger bundle. It is desirable to lose.
  • the bundle moving body 630 is disposed at the lower end of both front and rear sides of the connection bracket 620 so as to correspond to the positions of the pair of bundle rotors 610, and is equipped to enable position adjustment according to the length of the heat exchanger bundle.
  • control module 400 controls the driving operation of the internal cleaning module 200, the external cleaning module 500, and the bundle rotation module 600 according to a set operation pattern.
  • control module 400 may be composed of an electric control, a PLC electronic control, and a pneumatic circuit.
  • the work result is displayed on the output panel 420 so that the operator can easily check it.
  • the external cleaning pattern mode 441 and the internal cleaning pattern mode 442 are inputted to the input panel 430 of the control module 400 by the operator, and the internal cleaning module 200 and the external cleaning
  • the driving operation of the module 500 and the bundle rotation module 600 may be set in advance.
  • an operation pattern of the external cleaning module 500 is set according to the cleaning position and cleaning sequence of the heat exchanger bundle.
  • the control module 400 drives the bundle rotation module 600 according to the external cleaning pattern mode 441 to rotate the bundle at a set interval, thereby uniformly cleaning the entire surface of the bundle. .
  • the operation pattern of the internal washing module 200 is set according to the washing position and washing sequence of the tube based on the coordinates input from the computer of the control module 400.
  • the inner washer of the inner washing module 200 may be automatically driven by a PLC setting by recognizing the position of the tube by a camera and making a map by coordinated by a computer.
  • the operation of the internal cleaning module 200, the external cleaning module 500, and the bundle rotation module 600 is automatically controlled according to the external cleaning pattern mode 441 and the internal cleaning pattern mode 442 set in the control module 400. ,
  • the heat exchanger can be cleaned in a large amount within a short time, and the set point can be cleaned accurately and completely.
  • the wastewater treatment unit 700 filters the washing water used in the internal washing module 200 and the external washing module 500 to be reused.
  • the water collecting tank collects the washing water used in the inner washing module 200 and the outer washing module 500 and supplies it to the oil-water separator 720.
  • the oil-water separator 720 receives washing water from a water collecting tank and separates the washing water into water and oil, and has a structure in which a plurality of plates formed in the shape of an egg plate are stacked, so that the washing water can be separated into water and oil in a short time.
  • the filter 730 filters foreign substances of water separated by the oil-water separator 720, and a plurality of fiber filters are stacked to secure a wide filtering area.
  • the washing blower 740 is mounted on the inlet side of the filter 730 and increases the flow amount of washing water.
  • the backwash tank 750 is connected to the filter unit 730 and supplied to the filter unit 730 to clean the filtered suspended matter.
  • the treatment water tank 760 is installed at the outlet side of the filter unit 730 to resupply the filtered washing water to the internal washing module 200 and the external washing module 500.
  • the basic technical idea of the present invention is that it is possible to automatically wash the outside of the heat exchanger bundle and the inside of the tube according to the set operation pattern of the internal cleaning module and the external cleaning module. It can be seen that a reusable heat exchanger bundle automatic cleaning device is provided.

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Abstract

본 발명은 열교환기 번들 자동 세척 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 카마레에 의해 튜브 홀의 위치를 인식하여 자동으로 세척할 수 있으며, 또한 외부세척모듈과 내부세척모듈의 설정된 동작 패턴에 따라 열교환기의 외부 번들 및 내부 튜브를 자동 세척할 수 있으며, 열교환기 세척시 사용된 세척수를 재처리하여 세척수로 재사용할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치에 관한 것이다.

Description

열교환기 번들 자동 세척 장치
본 발명은 열교환기 번들 자동 세척 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 열교환기 번들에 구성된 수십 개의 튜브를 자동으로 인식하고, 프로그램에 의해 자동으로 튜브를 세척할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치에 관한 것이다.
열교환기는 발전소에서 터빈 윤활유 냉각기 내부를 순환하는 냉각수를 이용하여 터빈 윤활유의 온도를 떨어뜨리거나, 가정에서 사용하는 냉장고에서 음식이 상하지 않도록 저온으로 신선하게 보관할 수 있도록 응축기로 사용되기도 한다.
이러한 열교환기를 세척하기 위하여 작업자가 수작업으로 압력 공기를 이용하여 세척수를 분사함으로써 번들과 튜브를 세척하거나, 공기분사식 세척기를 이용하여 세척작업을 수행하였다. 공기분사식 세척기는 세척제를 가득 채운 용기 안에 냉각기의 튜브를 넣고 공기방울을 발생시켜 공기방울과 세척제의 밀도차를 이용하여 세척제를 유동시킴으로써 열교환기의 튜브를 세척하는 장치이다.
작업자가 수작업으로 열교환기의 튜브를 세척하는 경우에는 세척제 분사에 따른 미세먼지 발생으로 인하여 작업자가 세척작업을 하는데 어려움이 발생하였으며, 완전히 세척하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 공기분사식 세척기를 통하여 열교환기를 세척하는 경우 용기 안에 세척제를 가득 채워야 하며, 공기방울 발생에 따른 세척제의 증발로 용기 안에 추가로 세척제를 주입하여야 했기 때문에 세척제가 너무 많이 소모되는 문제점이 있었다. 그리고 공기방울이 발생되어 세척제가 유동되는 부위만 세척되기 때문에 균일하게 세척되지 못하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국등록실용신안공보 제20-0476774호에 냉각기의 튜브 번들 세척기가 게시되어 있으나, 열교환기 튜브를 회전시킬 수 있도록 양단에 회전장치가 고정된 상태로 갖추어져 설정된 크기의 열교환기 제품만을 세척할 수 있는 문제점이 있었다. 또한, 열교환기의 각각의 튜브를 선택적으로 정밀하게 세척할 수 없어 많은 양의 세척수를 소모하게 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 열교환기 번들 튜브의 위치를 정확하게 인식하고, 맵을 통해 좌표화하여 빠르고 신속하게 튜브 내부를 세척할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 외부세척모듈과 내부세척모듈의 설정된 동작 패턴에 따라 열교환기의 외부 번들 및 내부 튜브를 제어모듈에 자동 세척할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 열교환기의 길이에 관계없이 열교환기 번들의 하부를 지지하는 간격을 조절하는 동시에 열교환기 번들을 회전시킬 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 열교환기 튜브의 위치를 자동 인식하여 내부세척모듈의 노즐피더가 튜브의 정확한 위치에 삽입 또는 후퇴되는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 열교환기 세척시 사용된 세척수를 재처리하여 세척수로 재사용할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 열교환기 번들을 내부로 수용할 수 있으며 내부에 프레임이 설치된 챔버; 상기 프레임의 일측에 배치되며, X,Y,Z 축 방향으로 이동가능하고, 상기 열교환기 번들의 튜브 내부로 세척수를 분사 가능하게 하는 내부세척모듈; 상기 열교환기 번들의 튜브를 촬영하는 카메라; 상기 카메라와 연결되어 상기 열교환기 번들의 튜브를 촬영한 이미지가 입력되고 기설정된 프로그램에 의해 상기 열교환기 번들의 각각의 튜브를 좌표로 변환하여 맵을 만들게 하고 상기 맵을 근거로 상기 내부세척모듈의 작동을 제어되게 하는 제어모듈;가 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 열교환기 번들 자동 세척 장치에 의하면, 열교환기 번들의 튜브를 카메라로 인식하고, 맵을 통해 좌표를 지정하는 프로그램을 통해 열교환기 번들의 튜브 내부를 자동으로 세척하므로 신속하고 정확하게 세척할 수 있다.
또한, 작업자가 설정한 세척위치 및 세척순서에 따라 외부세척모듈과 내부세척모듈을 구동시켜 열교환기의 외부 번들 및 내부 튜브를 자동 세척할 수 있다.
또한, 열교환기 번들을 지지하는 번들회전모듈의 간격을 조절할 수 있어 다양한 길이의 열교환기 번들을 세척할 수 있다.
또한, 열교환기 번들을 자동 회전시켜 열교환기 번들의 전체면을 세척할 수 있으며, 세척이 미흡하거나 세척이 필요한 위치를 작업자가 육안으로 확인할 수 있다.
또한, 열교환기 튜브의 위치를 자동 인식하여 내부세척모듈의 노즐피더가 튜브의 정확한 위치에 삽입 또는 후퇴되어 작업시간을 단축하며 자동화하여 작업비용이 절감되는 이점이 있다.
또한, 열교환기 세척시 사용된 세척수를 재처리하여 세척수로 재사용할 수 있어 친환경적이며 경제적으로 비용이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 번들 자동 세척 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 도 1의 C 부분 확대도이다.
도 5는 도 2의 A-A 단면에서 측면의 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1의 D 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 번들회전모듈의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 세척수 처리 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제어모듈의 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 번들 자동 세척 장치의 제어를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 폐수 처리유닛의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서, 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해할 수 있도록 기재된 것들로서, 상대적인 방향을 지시하는 것이므로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 번들 자동 세척 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 평면도이다.
도 1,2,3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 번들 자동 세척 장치는 챔버(100), 내부세척모듈(200), 카메라(300) 및 제어모듈(400)를 포함하는 주요 구성으로 이루어지며, 외부세척모듈(500)과 번들회전모듈(600) 그리고 폐수처리유닛(미도시)이 더 포함될 수 있다.
상기 챔버(100)는 열교환기 번들(1)을 내부로 수용할 수 있는 구조물이다.
상기 챔버(100)에는 내부로 수용된 열교환기 번들(1)을 세척하기 위해 챔버(100), 내부세척모듈(200), 카메라(300) 및 제어모듈(400)을 설치할 수 있으며, 내부에는 프레임(120)이 설치되어 상기 내부세척모듈(200)을 설치할 수 있다.
상기 챔버(100)는 길이가 긴 육면체 형상으로 이루어져 상기 열교환기 번들(1)을 수용하고 내부 암실을 제공하여 상기 카메라(300)에 의한 촬영이 순조롭게 이루어지고, 세척시 세척오염물이 외부로 분사되는 것을 방지할 수 있다.
필요에 따라 상기 챔버(100)를 일측과 상부가 개방된 구조로 갖추어져 작업자가 세척과정을 확인할 수 있다. 또한, 챔버(100)의 일측이 개폐가능한 구조로 형성되어, 열교환기 번들(1)을 챔버(100) 내부로 이동시켜 세척하고 세척 완료 후 열교환기 번들(1)을 챔버(100) 외부로 이동시킬 수 있게 된다. 이때, 챔버(100)의 하부에 가이드레일(601)이 설치되어 번들회전모듈(600)에 의해 열교환기 번들(1)을 원활하게 이동시킬 수 있다.
내부세척모듈(200)은 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 내부를 세척하기 위한 구성이다.
상기 내부세척모듈(200)은 챔버(100)의 내부에 프레임(120)에 배치된다. 이러한 내부세척모듈(200)은 모터에 의해 축방향으로 이동되어 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 내부로 세척수를 분사한다.
보다 구체적으로, 도 4와 5를 참조하면, 내부세척모듈(200)은 내부세척기(210), 노즐피더 이동용 액츄에이터(220, 도 3), 튜브 Y축 이동용 액츄에이터(230), 튜브 Z축 이동용 액츄에이터(240)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
내부세척기(210)는 열교환기 번들(1)의 튜브(2)의 내부로 세척수를 분사하는 노즐피더가 갖추어진 것으로, 노즐피더 이동용 액츄에이터(220, 도3), 튜브 Y축 이동용 액츄에이터(230) 및 튜브 Z축 이동용 액츄에이터(240)에 의해 이동된다.
노즐피더 이동용 액츄에이터(220, 도3)는 내부세척기(210)를 X축 방향으로 이동 가능하여 노즐피더를 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 측으로 삽입 또는 후퇴시킨다.
튜브 Y축 이동용 액츄에이터(230)는 내부세척기(210)를 번들의 좌우방향으로 이동시킨다. 여기서 Y축 이동용 액츄에이터(230)에는 모터의 회전에 의해 연동되는 연장샤프트(250)가 설치되어 연장샤프트 상단부와 하단부에서 치차가 맞물려 상부프레임과 하부프렘에 형성된 레일에 맞물려 돌아갈 수 있다.
튜브 Z축 이동용 액츄에이터(240)는 내부세척기(210)를 번들의 상하방향으로 이동시킨다.
또한, 내부세척모듈(200)은 축방향으로 구동될 수 있도록 레일, 구동휠, 구름구를 더 포함하며, 각 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 카메라(300)는 열교환기 번들의 튜브를 촬영하는 구성이다.
상세하게 상기 카메라(300)는 상기 챔버(100)의 내부에 설치되어 상기 챔버(100)의 암실 조건에서 열교환기 번들(1)의 튜브(2)를 촬영할 수 있어 튜브(2)의 개수를 확인할 수 있으며, 상기 카메라(300)의 상하부와 후부에는 별도의 조명(310)을 설치할 수 있다. 상기 카메라(300)에 의해서 상기 열교환기 번들(1)의 튜브(2)의 캡쳐하여 튜브(2)의 개수, 형상을 파악할 수 있게 된다.
상기 제어모듈(400)는 열교환기 번들의 세척을 제어하기 위한 제어모듈이다.
여기서 상기 제어모듈(400)는 컴퓨터(410)와 PLC(420)로 구성할 수 있다.
상기 컴퓨터(410)는 상기 카메라(300)와 연결되어 상기 열교환기 번들(1)의 튜브(2)를 촬영한 이미지가 입력되고 기설정된 프로그램에 의해 상기 열교환기 번들(1)의 각각의 튜브(2)를 좌표로 변환하여 맵을 만들게 하여 좌표를 상기 PLC(420)로 전달하게 된다. 여기서 상기 컴퓨터(410)는 딥러닝 소프트웨어를 사용하여 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 내부 즉 홀의 인식률을 높일 수 있으며, 맵 저장 기능이 있다. 홀 인식 오류가 있는 경우에는 작업자가 추가하거나 삭제할 수 있다.
본 발명에서는 튜브 또는 홀을 좌표로 지정하고, 좌표를(Ym,Zm)으로 순차적으로 표시할 수 있으며 (m은 순번이며, 기준순번 1로 지정하고 순차적으로 증가하도록 설정할 수 있다.)
여기서, 상기 컴퓨터(410)는 상기 카메라(300)로부터 전달받은 열교환기 번들(1)의 튜브(2)의 이미지에서 튜브 내부를 홀로 인식하고, 상기 홀의 직경과 홀 사이 간의 거리를 수치화하며, 상기 홀의 직경이 평균값에서 설정한 오차범위를 벗어나거나, 상기 홀의 거리의 평균값에서 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 해당 홀을 오류로 표시할 수 있다. 이렇게 오류가 표시된 것은 작업자가 수정할 수 있다.
그리고, 상기 PLC(420)는 상기 맵을 근거로 좌표를 따라 상기 내부세척모듈(200)을 Y,Z축으로 작동을 제어되게 하여 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 내부를 순차적으로 세척할 수 있게 된다. 또한 상기 내부세척모듈(200)의 노즐피더의 개수가 제어모듈에 프로그램 선택 설정되게 하여 노즐피더 개수에 맞게 튜브가 세척이 이루어지게 되며, 그리고, 중복 세척되는 것을 방지하는 것도 필요하다.
그리고, 외부세척모듈(500)의 이동 거리는 각 모듈에 설치된 엔코더에 의해 확인하고 이동 거리에 오차가 있는 경우에는 오차 만큼 재이동을해 위치 보정을 한다.
상기 PLC(420)로 상기 열교환기 번들(1)의 튜브(2) 중 세척 완료된 튜브를 상기 컴퓨터(410)에 전달하여 세척이 완료된 튜브(2)를 모니터에 표시할 수 있다.
외부세척모듈(500)은 열교환기 번들(1)의 외부를 세척하기 위하여 프레임(110)의 전후측에 배치된다. 이러한 외부세척모듈(500)은 모터에 의해 축방향으로 이동되고 세척수를 분사하여 열교환기 번들 외부를 세척할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 외부세척모듈(500)은 외부세척기(510), 번들 X축 이동용 액츄에이터(520), 번들 Y축 이동용 액츄에이터(530), 번들 Z축 이동용 액츄에이터(540)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
외부세척기(510)는 열교환기 번들(1)의 외부로 세척수를 분사하는 노즐헤드(511)가 갖추어진 것으로, 번들 X축 이동용 액츄에이터(520), 번들 Y축 이동용 액츄에이터(530) 및 번들 Z축 이동용 액츄에이터(540)에 의해 이동된다.
번들 X축 이동용 액츄에이터(520)는 외부세척기(510)를 열교환기 번들의 길이방향으로 이동시킨다.
번들 Y축 이동용 액츄에이터(530)는 외부세척기(510)를 열교환기 번들의 좌우방향으로 이동시킨다.
번들 Z축 이동용 액츄에이터(540)는 외부세척기(510)를 열교환기 번들의 상하방향으로 이동시킨다.
또한, 외부세척모듈(500)은 축방향으로 구동될 수 있도록 레일, 구동휠, 구름구를 더 포함한다. 레일은 X, Y, Z 축방향으로 각각 배치되며, 일면에 길이방향으로 복수의 이동안내홀이 일정간격 이격되어 형성된다. 구동휠은 기어의 형상으로 형성되며, 모터에 의해 회전구동되고, 레일의 이동안내홀에 기어치가 순차적으로 삽입되면서 축방향으로 이동된다. 구름구는 레일의 일면과 타면에 대칭되도록 배치되며, 구동휠의 부하를 분산시켜 이동을 원활하게 한다.
도 1에서 번들회전모듈(600)은 프레임(110)의 하부 양측에 배치되며, 열교환기 번들을 지지하면서 회전시킬 수 있도록 회전 구동되고, 가이드레일(601)을 따라 열교환기를 챔버(100)의 내부 또는 외부로 이동시킨다.
이러한 번들회전모듈(600)은 도 7을 참조하면, 번들 회전체(610), 연결브라켓(620), 번들 이동체(630)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
번들 회전체(610)는 롤러의 형상으로 형성되며, 번들의 길이방향으로 전후 대칭되게 배치되어 번들을 지지하면서 회전시킬 수 있게 된다. 상기 회전체(610)에는 모터(50)와 감속기(640)가 연결되어 상기 제어모듈에 의해 구동될 수 있다. 여기서 번들 회전체(610)는 열교환기 번들의 양단에 배치되는 것이 바람직하며, 열교환기의 길이에 따라 번들의 중앙에 추가로 배치되어 회전을 원활하게 할 수 있다.
연결브라켓(620)은 사각프레임으로 형성되며, 한 쌍의 번들 회전체(610)의 하부에 장착되어 번들 회전체(610)를 연결하는 것으로, 열교환기 번들의 하중을 지지할 수 있는 구조로 갖추어지는 것이 바람직하다.
번들 이동체(630)는 한 쌍의 번들 회전체(610)의 위치와 대응되도록 연결브라켓(620)의 전후 양측 하단에 배치되며, 열교환기 번들의 길이에 따라 위치조절이 가능하도록 갖추어진다.
그리고 도 8 내지 10을 참고하면 제어모듈(400)은 내부세척모듈(200), 외부세척모듈(500) 및 번들회전모듈(600)을 설정된 동작 패턴에 따라 구동동작을 제어한다. 이때, 제어모듈(400)은 전기제어, PLC 전자제어, 공압회로로 구성될 수 있다. 그리고 작업결과가 출력패널(420)에 표시되어 작업자가 쉽게 확인할 수 있다.
그리고 도 8 내지 10을 참고하면 작업자에 의해 제어모듈(400)의 입력패널(430)로 외부세척 패턴모드(441)와 내부세척 패턴모드(442)가 입력되어 내부세척모듈(200), 외부세척모듈(500) 및 번들회전모듈(600)의 구동동작이 사전에 설정될 수 있다.
외부세척 패턴모드(441)는 열교환기 번들의 세척위치 및 세척순서에 따라 외부세척모듈(500)의 동작 패턴이 설정된다. 또한, 제어모듈(400)은 열교환기 번들 세척시 외부세척 패턴모드(441)에 따라 번들회전모듈(600)을 구동하여 번들을 설정간격으로 회전시켜 번들의 전체면을 균일하게 세척할 수 있게 된다.
내부세척 패턴모드(442)는 제어모듈(400)의 컴퓨터로 부터 입력받은 좌표를 근거로 튜브의 세척위치 및 세척순서에 따라 내부세척모듈(200)의 동작 패턴이 설정된다. 특히, 카메라 의해 튜브의 위치를 인식하고 컴퓨터에 의해 좌표화하여 맵을 만들어 PLC 설정에 의해 내부세척모듈(200)의 내부세척기가 자동으로 구동될 수 있다.
제어모듈(400)에 설정된 외부세척 패턴모드(441)와 내부세척 패턴모드(442)에 따라 내부세척모듈(200), 외부세척모듈(500) 및 번들회전모듈(600)의 동작이 자동 제어되어, 열교환기를 단시간 내에 대량 세척할 수 있으며, 설정지점을 정확하고 완벽하게 세척할 수 있게 된다.
한편, 도 1과 11을 참조하면, 폐수 처리유닛(700)은 내부세척모듈(200)과 외부세척모듈(500)에서 사용된 세척수를 재사용할 수 있도록 여과하는 것으로, 집수조, 유수분리기(720), 필터기(730), 세척 송풍기(740), 역세수조(750), 처리수조(760)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
집수조는 내부세척모듈(200)과 외부세척모듈(500)에서 사용된 세척수를 수집하여 유수분리기(720)로 공급한다.
유수분리기(720)는 집수조로부터 세척수를 공급받아 물과 오일로 분리하는 것으로, 달걀판 형상으로 이루어진 복수의 플레이트가 적층된 구조로 갖추어져 세척수를 단시간에 물과 오일로 분리할 수 있게 된다.
필터기(730)는 유수분리기(720)에서 분리된 물의 이물질을 여과하는 것으로, 복수의 섬유필터가 적층되어 넓은 여과면적을 확보할 수 있게 된다.
세척 송풍기(740)는 필터기(730)의 유입구측에 장착되며, 세척수의 유동량을 증대시킨다.
역세수조(750)는 필터기(730)에 연결되어 필터기(730)에 여과된 부유물질을 세정하기 위해 공급된다.
처리수조(760)는 필터기(730)의 배출구측에 설치되어 내부세척모듈(200)과 외부세척모듈(500)로 여과된 세척수를 재공급한다.
이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 내부세척모듈과 외부세척모듈의 설정된 동작 패턴에 따라 열교환기 번들 외부 및 튜브 내부를 자동 세척할 수 있으며, 열교환기 세척시 사용된 세척수를 재처리하여 세척수로 재사용할 수 있는 열교환기 번들 자동 세척 장치를 제공하는 것임을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 열교환기 번들을 내부로 수용할 수 있으며 내부에 프레임이 설치된 챔버;
    상기 프레임의 일측에 배치되며, X,Y,Z 축 방향으로 이동가능하고, 상기 열교환기 번들의 튜브 내부로 세척수를 분사 가능하게 하는 내부세척모듈;
    상기 열교환기 번들의 튜브를 촬영하는 카메라;
    상기 카메라와 연결되어 상기 열교환기 번들의 튜브를 촬영한 이미지가 입력되고 기설정된 프로그램에 의해 상기 열교환기 번들의 각각의 튜브를 좌표로 변환하여 맵을 만들게 하고 상기 맵을 근거로 상기 내부세척모듈의 작동을 제어되게 하는 제어모듈;가 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은,
    상기 이미지를 좌표를 변환하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터의 좌표를 전달받아 상기 내부세척모듈을 제어하고 오차 발생 시 이동 차 보정이 가능한 PLC로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터는,
    상기 카메라로부터 전달받은 열교환기 번들의 튜브의 이미지에서 튜브 내부를 홀로 인식하고, 상기 홀의 직경과 홀 사이 간의 거리를 수치화하며, 상기 홀의 직경이 평균값에서 설정한 오차범위를 벗어나거나, 상기 홀의 거리의 평균값에서 설정한 오차범위를 벗어나는 경우 해당 홀을 오류로 표시하는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부세척모듈은,
    상기 튜브의 내부로 세척수를 분사하는 노즐피더가 갖추어지는 내부세척기;
    상기 노즐피더를 상기 열교환기 번들의 튜브 측으로 삽입 또는 후퇴시켜 X축으로 이동 가능한 노즐피더 이동용 액츄에이터;
    상기 내부세척기를 상기 열교환기 번들의 튜브 좌우방향으로 이동시키는 튜브 Y축 이동용 액츄에이터; 및
    상기 내부세척기를 상기 열교환기 번들의 튜브의 상하방향으로 이동시키는 튜브 Z축 이동용 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 상부에 배치되며, X,Y,Z 축 방향으로 이동되어 상기 열교환기 번들 외부에 세척수를 분사하는 외부세척모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외부세척모듈과 내부세척모듈에서 사용된 세척수를 물과 오일로 분리하는 유수분리기와, 상기 유수분리기에서 분리된 물의 이물질을 여과하는 필터기가 갖추어져, 상기 필터기에서 여과된 물을 재사용할 수 있도록 상기 외부세척모듈과 내부세척모듈로 재공급하여 순환시키는 폐수 처리유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 외부세척모듈은,
    상기 열교환기 번들의 외부로 세척수를 분사하는 노즐헤드가 갖추어지는 외부세척기;
    상기 외부세척기를 상기 열교환기 번들의 길이방향으로 이동시키는 번들 X축 이동용 액츄에이터;
    상기 외부세척기를 상기 열교환기 번들의 좌우방향으로 이동시키는 번들 Y축 이동용 액츄에이터; 및
    상기 외부세척기를 상기 열교환기 번들의 상하방향으로 이동시키는 번들 Z축 이동용 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어모듈는,
    상기 열교환기 번들의 세척위치 및 세척순서에 따라 상기 외부세척모듈의 동작 패턴이 설정되는 외부세척 패턴모드;
    상기 열교환기 번들의 튜브의 세척위치 및 세척순서에 따라 상기 내부세척모듈의 동작 패턴이 설정되는 내부세척 패턴모드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 하부에 배치되며, 상기 열교환기 번들을 지지하면서 회전시킬 수 있도록 회전 구동되는 번들회전모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 번들회전모듈은 상기 프레임의 하부 양측에 배치되되,
    롤러의 형상으로 형성되며, 상기 열교환기 번들의 길이방향으로 놓여지고, 상기 열교환기 번들 하부에 좌우 대칭되게 배치되는 한 쌍의 번들 회전체;
    사각프레임으로 형성되며, 한 쌍의 상기 번들회전체의 하부에 장착되는 연결브라켓;
    한 쌍의 번들 회전체의 위치와 대응되도록 상기 연결브라켓의 좌우양측 하단에 배치되며, 상기 열교환기 번들의 길이에 따라 위치조절이 가능하도록 갖추어지는 번들 이동체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 번들 자동 세척 장치.
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