KR100479658B1 - 산업용 보일러의 연료분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료의 무화를 위한 스팀이나 공기의 공급이 없이도, 노즐 전방에 장착되는 스월러에 의해서 분사되는 연료가 무화되도록 하는 산업용 보일러의 연료분사장치에 관한 것으로서,

잉여되는 연료를 연료탱크로 리턴시키기 위한 리턴홀이 중앙에 형성되고, 상기 리턴홀의 외주연으로 버너의 연료공급라인과 연결되는 연료공급홀이 형성되며, 상기 연료공급홀은 등간격으로 형성되는 다수의 1차분배공과 연결되는 본체와;

원뿔대 형상의 일측에는 상기한 본체의 리턴홀과 연료공급홀의 공간이 각각 분리된 채로 연결될 수 있도록 중심관과 연결단이 형성되고, 타측의 경사부에는 다수의 분사공이 형성되어지되, 상기 분사공 내측에 마련되는 수용공간에는 공급되는 연료를 외주연으로 확산시켜 복수개의 소공들을 통과하도록 안내하기 위한 확산판과, 상기 확산판의 소공을 통과한 연료를 수용하도록 외주연측에 링형으로 형성된 링형 요홈과, 그 링형 요홈으로 유입된 연료가 다시 중심으로 모이도록 유도하기 위한 스월통로가 바람개비 형상으로 다수 마련되며, 중앙으로 상기 분사공에 연통하는 중심공이 형성된 스월러가 장착되어 있는 분사노즐과;

상기한 본체와 상기 분사노즐의 연결단이 결합되는 연결부 내측에 내재되어지되, 상기 1차분배공을 통과한 연료가 더 확산되도록 하기 위한 다수의 2차분배공이 등간격으로 형성되는 연결구와;

원통형상의 일단에는 상기한 분사노즐의 연결단이 걸리도록 걸림턱이 형성되고, 그 내주연에는 본체의 외주연에 나사결합되어 상기 본체와 분사노즐을 하나로 결합시키기 위한 커버; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

산업용 보일러의 연료분사장치{Fuel injection apparatus for burner}

본 발명은 산업용 보일러의 연료분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료의 무화를 위한 스팀이나 공기의 공급이 없이도, 노즐 전방에 장착되는 스월러에 의해서 분사되는 연료가 무화되도록 하는 산업용 보일러의 연료분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 보일러나 발전용 보일러의 연료분사장치에는 연료의 무화를 위해 분사노즐의 주변에 별도의 스팀공급장치나 공기공급장치가 형성되어 있다. 이와 같은 이유는 연료펌프에서 연료만을 공급하는 경우에 연료가 충분히 미립화되지 않아 연료의 미연소가 발생될 수 있기 때문에 이를 방지하기 위한 것이다. 즉, 종래의 산업용 연료분사장치는 도 6에 도시되는 바와 같이 연료분사장치의 중심부에는 연료펌프에 의해 가압된 연료가 공급되는 연료라인(11)이 형성되고, 상기 연료라인(11)의 외주연측에는 공기나 스팀이 공급되도록 하기 위한 가압라인(12)이 형성된다. 그리고 상기한 연료라인(11)과 가압라인(12)은 별도의 연결구(13)에 의해서 분사노즐(14)까지 연료와 가압공기(혹은 스팀)가 각각 공급될 수 있도록 구성된다. 또한, 상기한 분사노즐(14)의 외주연측에는 가압공기(혹은 스팀)에 의해서 가압되어 미립화된 연료가 외부로 분사될 수 있도록 다수의 분사공(15)이 형성된다.

즉, 상기와 같이 형성되는 종래의 연료분사장치는 연료라인(11)으로 연료가 공급되는 동시에 상기 가압라인(12)으로 가압공기나 스팀이 공급되므로서 상기한 분사노즐(14)을 통해 분사되는 연료는 가압라인(12)을 통해 강하게 공급되는 공기나 스팀의 압력에 의해서 미립화되어진다.

그러나 상기와 같이 연료의 미립화를 촉진하기 위해서 스팀이나 공기가 공급되도록 하기 위해서는 별도의 공기공급장치나 스팀장치가 필요하게 되므로서 연료분사장치의 구조가 복잡하였을 뿐만 아니라, 공기가압장치나 스팀장치를 형성하는데 따른 비용 및 에너지 측면에서 불리한 점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 연료의 무화를 위한 스팀이나 공기의 공급이 없이도, 노즐 전방에 장착되는 스월러에 의해서 분사되는 연료가 무화되도록 하는 산업용 보일러의 연료분사장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

잉여되는 연료를 연료탱크로 리턴시키기 위한 리턴홀이 중앙에 형성되고, 상기 리턴홀의 외주연으로 버너의 연료공급라인과 연결되는 연료공급홀이 형성되며, 상기 연료공급홀은 등간격으로 형성되는 다수의 1차분배공과 연결되는 본체와;

원뿔대 형상의 일측에는 상기한 본체의 리턴홀과 연료공급홀의 공간이 각각 분리된 채로 연결될 수 있도록 중심관과 연결단이 형성되고, 타측의 경사부에는 다수의 분사공이 형성되어지되, 상기 분사공 내측에 마련되는 수용공간에는 공급되는 연료를 외주연으로 확산시켜 복수개의 소공들을 통과하도록 안내하기 위한 확산판과, 상기 확산판의 소공을 통과한 연료를 수용하도록 외주연측에 링형으로 형성된 링형 요홈과, 그 링형 요홈으로 유입된 연료가 다시 중심으로 모이도록 유도하기 위한 스월통로가 바람개비 형상으로 다수 마련되며, 중앙으로 상기 분사공에 연통하는 중심공이 형성된 스월러가 장착되어 있는 분사노즐과;

상기한 본체와 상기 분사노즐의 연결단이 결합되는 연결부 내측에 내재되어지되, 상기 1차분배공을 통과한 연료가 더 확산되도록 하기 위한 다수의 2차분배공이 등간격으로 형성되는 연결구와;

원통형상의 일단에는 상기한 분사노즐의 연결단이 걸리도록 걸림턱이 형성되고, 그 내주연에는 본체의 외주연에 나사결합되어 상기 본체와 분사노즐을 하나로 결합시키기 위한 커버; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 연료분사장치의 결합도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 연료분사장치의 분해도이고, 도 3은 본 발명의 요부인 분사노즐의 확대단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 스월러 및 확산판의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의해 형성된 확산판의 전후면을 도시한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 연료분사장치의 본체를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 분사노즐을 지시하는 것이다.

우선, 상기한 본체(20)의 내주연과 외주연에는 각각 타부재와 연결되기 위한 나사면(21,22)이 형성되고, 상기 외측 나사면(21)과 내측 나사면(22) 사이에는 환형상의 연료공급홀(24)이 형성된다. 그리고 상기 내측 나사면(22)은 버너의 연료리턴라인과 연결되는데, 파이프 형상으로 이루어지는 상기 내측 나사면(22)의 전방측에는 분사노즐(30)에서 잉여되는 연료를 연료탱크로 유도하기 위한 리턴홀(23)이 관통된 채로 형성된다. 또한, 연료공급홀(24)의 전방에는 등간격으로 다수의 1차분배공(25)이 형성되는데, 이는 하나의 라인을 통해 유입되는 연료가 상기 1차분배공(25)을 통과하면서 보다 넓게 확산되도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기한 분사노즐(30)은 그 외형이 팽이모양, 즉 원뿔대 형상으로 이루어지는데, 상기 분사노즐(30)의 전면과 경사면에는 다수의 분사공(36)이 형성된다. 상기 분사노즐(30)의 후방측에는 상기한 본체(20)의 리턴홀(23)과 연료공급홀(24)의 공간이 각각 분리된 채로 연결될 수 있도록 중심관(31)이 돌출된 형태로 형성되고, 상기 본체(20)의 전방측에 연결되기 위한 연결단(32)이 돌출된 형태로 형성된다. 따라서 중심관(31)과 연결단(32)에 의해 형성되는 외측공간(33)은 상기 본체(20)의 1차분배공(25)과 연결되어지고, 중심관(31)의 내측공간(34)은 리턴홀(23)과 연결되어지는 것이다. 그리고 상기 외측공간(33)과 내측공간(34)이 서로 연통되도록 상기 중심관(31)의 도중에는 방사상으로 다수의 연결통로(31a)가 형성된다. 또한, 상기 외측공간(33)의 전단에는 상기 외측공간(33)으로 유입된 연료가 방사상으로 다수 형성되는 분사공(36)로 골고루 분배되도록 하기 위한 3차분배공(35)이 형성된다.

특히, 상기한 각각의 3차분배공(35)와 각각의 분사공(36) 사이에는 도면에서와 같이 별도의 수용공간(37)이 형성되는데, 이 수용공간(37)에는 고압으로 공급되는 연료가 자체의 압력에 의해서 미립화될 수 있도록 하는 확산판(61) 및 스월러(63)가 내재된다.

상기 확산판(61)은 상기 3차분배공(35)을 통해 공급되는 연료가 중앙면에 부딪쳐 외주연으로 넓게 확산되어 분사공(36) 측으로 유도될 수 있도록 상기 확산판(61)의 외주연측으로 다수의 소공(62)이 형성되는 것이다.

그리고 상기 스월러(63)에는 상기 확산판(61)의 소공(62)을 통과하며 중심외측으로 퍼지게 된 연료를 수용하도록 외주연측에 링형으로 링형요홈(67a)이 형성되고, 상기 링형요홈(67a)로 유입된 연료가 다시 중심측으로 모이게 하기 위한 스월통로(66)가 바람개비 형상으로 다수 형성된다. 즉, 도 4 내지 도 5에서와 같이 상기 스월러(63)의 중심공(64)과 외주연공(65) 사이에 스월통로(66)가 형성되는데, 이 스월통로(66)는 미립화된 연료가 소용돌이칠 수 있도록 바람개비 형상으로 형성되는 것이다. 특히, 상기한 스월러(63)의 스월통로(66) 및 링형요홈(67a)은 전면 및 후면에 모두 형성되며, 상기 양측면에 형성되는 링형요홈(67a,67b)은 복수개의 외주연공(65)을 통해 연통되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 스월러(63)의 양측면에 형성되는 스월통로(66)의 스월방향은 동일한 방향으로 형성되거나, 서로 반대방향으로 형성될 수도 있는 것이다.

그러면, 상기와 같이 형성되는 확산판(61)과 스월러(63)를 분사노즐(30)의 수용공간(37)에 장착되는 방법 및 과정을 소개한다. 상기한 수용공간(37)은 도면에서와 같이 그 내측이 단차지게 형성되는데, 이는 상기 확산판(61)이 수용될 때 소정의 여유공간이 확보될 수 있도록 하는 것이 바람직하기 때문이다. 이렇게 단차지게 형성되는 수용공간(37)에 확산판(61)을 우선 넣은 다음, 그 위에 스월러(63)를 넣게 된다. 그런데 상기와 같이 확산판(61)과 스월러(63)를 차례로 넣었을 경우, 상기한 확산판(61)과 스월러(63)가 빠지지 않도록 하기 위한 구속장치가 없게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기 확산판(61)과 스월러(63)의 구속수단으로서 도면에서와 같이 중앙에 분사공(36)이 형성된 원형판(68)을 상기한 수용공간(36)의 끝부분에 끼운 다음, 용접하여 상기 확산판(61) 및 스월러(63)가 공급되는 연료의 압력에 의해 이탈되지 않도록 분사노즐(30)에 고정시킨다. 특히, 상기한 원형판(68)을 고정하기 위한 방법으로 용접을 하고, 용접한 후에는 그 용접면을 마무리 가공하는 것이 바람직하다.

그리고 상기와 같이 각각 형성되는 본체(20)와 분사노즐(30)은 별도의 커버(50)에 의해서 하나로 연결되어지는데, 상기 본체(20)와 분사노즐(30)의 연결부에는 별도의 연결구(40)가 끼워진다.

상기한 연결구(40)는 본체(20)와 분사노즐(30)의 연결단(32)이 결합되는 연결부 내측에 내재되는 원형체로써, 상기 연결구(40)의 외주연 측에는 상기한 본체(20)의 1차분배공(25)을 통과한 연료가 더 확산되도록 하기 위한 다수의 2차분배공(41)이 등간격으로 형성된다.

상기한 커버(50)는 원통형상으로 그 일단에는 상기한 분사노즐(30)의 연결단(32)이 걸리도록 걸림턱(51)이 형성되고, 그 내주연에는 본체(20)의 외주연에 나사결합되기 위한 나사면(52)이 형성된다.

그리고 상기와 같이 형성되는 본체(20), 분사노즐(30), 연결구(40) 및 커버(50)를 조립하는 과정에서 상기한 연결구(40)의 내측면에는 연료 중에 포함된 이물질을 제거하고, 입자가 큰 연료를 파쇄하기 위한 철망(71)이 끼워지는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 연결구(40)의 내측면과 본체(20)의 전면 사이에는 상기한 리턴홀(23))과 내측공간(34)이 연결이 유지되도록 하기 위한 별도의 링(72)이 끼워지는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 연료분사장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기한 분사노즐(30)이 장착된 버너가 작동되어 연료펌프에서 고압의 연료가 연료공급라인을 따라서 몸체(20)의 연료공급홀(24)로 강한 압력으로 유입되어진다. 이렇게 오일공급홀(24)로 유입된 연료는 1차분배공(25)이 형성된 벽면에 부딪치면서 각각의 1차분배공(25)으로 분배되어진다.

그리고 상기 1차분배공(25)을 통과한 연료는 연결구(40) 전방에 개재된 철망(71)을 통과하면서 이물질이 제거될 뿐만 아니라, 연료의 입자가 큰 연료덩어리는 상기 철망(71)에 의해 분쇄되어진다. 이와 같이 철망(71)을 통과한 분사연료는 연결구(40)의 2차분배공(41)을 거치면서 원주방향으로 골고루 분산되어지고, 분사노즐(30)의 외측공간(33)에서 연료는 3차분배공(35)로 공급되어진다.

상기와 같이 3차분배공(35)을 통과한 연료는 수용공간(37)에 장착된 확산판(61)의 중심에 강한 압력을 가진 채로 부딪치게 되므로서 연료는 넓게 퍼지게 되고, 이렇게 퍼진 연료는 상기 확산판(61)의 외주연측에 형성된 소공(62)을 통해 전방측으로 향하게 된다.

또한, 상기와 같이 미립화된 채로 확산판(61)의 소공(62)을 통과한 연료는 링형요홈(67a)으로 유입되어 회전되고, 상기 링형요홈(67a)을 따라 회전되는 일부의 연료는 스월러(63)의 전면에 형성된 스월통로(66)를 통해 중심공(64) 측으로 스월을 일으키며 유도된다. 그리고 상기 링형요홈(67a)을 따라 회전하는 일부의 연료는 외주연공(65)을 통해 후면에 형성된 링형요홈(67b)으로 유도되어 회전되고, 상기 링형요홈(67b)을 따라 회전되는 연료는 스월러(63)의 후면에 형성된 스월통로(66)를 통해 중심공(64) 측으로 스월을 일으키며 유도된다. 상기와 같이 중심공(64) 측으로 유도된 연료는 분사공(36)을 통해 미립화된 채로 넓게 퍼지게 된다.

그리고 상기한 3차분배공(35)로 미처 유입되지 못한 연료는 연결통로(31a)를 통해 내측공간(34)로 유입되어, 분사노즐(30)의 전방에 축방향으로 형성되는 3차분배공(35)으로 공급되는데, 이 경우에도 상기와 같은 방식으로 3차분배공(35)을 통과한 연료는 미립화되어진다. 또한, 상기 내측공간(35)에서도 잉여되는 연료는 리턴홀(23)을 통해 연료탱크로 귀환되어진다.

이상과 같은 연료분사장치는 연료를 미립화하기 위해 형성되어야만 했던 에어공급장치 및 스팀공급장치가 불필요하게 되므로서 연료분사장치의 구조가 간단해질 뿐만 아니라, 공기 및 스팀을 분사하기 위한 장치를 구동하지 않아도 되므로서 에너지절약 측면에서도 큰 장점이 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 연료의 압력만을 이용하여 공급되는 연료를 미립화하게 되므로서 스팀 및 공기의 공급이 불필요하게 하게 되므로서, 구조가 간단해질 뿐만 아니라 스팀 및 공기를 공급하기 위한 장치가 구동되지 않아도 되므로서 에너지 절약 측면에서 큰 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 연료분사장치의 결합도.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 연료분사장치의 분해도.

도 3은 본 발명의 요부인 분사노즐의 확대단면도.

도 4는 본 발명에 의한 스월러 및 확산판의 사시도.

도 5는 본 발명에 의해 형성된 확산판의 전후면을 도시한 도면.

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 본체 23 : 리턴홀

24 : 연료공급홀 25 : 1차분배공

30 : 분사노즐 31 : 중심관

32 : 연결단 33 : 외측공간

34 : 내측공간 35 : 3차분배공

36 : 분사공 37 : 수용공간

40 : 연결구 41 : 2차분배공

50 : 커버 51 : 걸림턱

61 : 확산판 63 : 스월러

66 : 스월통로 68 : 원형판

Claims (3)

1. 잉여되는 연료를 연료탱크로 리턴시키기 위한 리턴홀(23)이 중앙에 형성되고, 상기 리턴홀(23)의 외주연으로 버너의 연료공급라인과 연결되는 연료공급홀(24)이 형성되며, 상기 연료공급홀(24)은 등간격으로 형성되는 다수의 1차분배공(25)과 연결되는 본체(20)와;

   원뿔대 형상의 일측에는 상기한 본체(20)의 리턴홀(23)과 연료공급홀(24)의 공간이 각각 분리된 채로 연결될 수 있도록 중심관(31)과 연결단(32)이 형성되고, 타측의 경사부에는 다수의 분사공(36)이 형성되어지되, 상기 분사공(36) 내측에 마련되는 수용공간(37)에는 공급되는 연료를 외주연으로 확산시켜 복수개의 소공(62)들을 통과하도록 안내하기 위한 확산판(61)과, 상기 확산판(61)의 소공(62)을 통과한 연료를 수용하도록 외주연측에 링형으로 형성된 링형 요홈(67a)과, 그 링형 요홈(67a)으로 유입된 연료가 다시 중심으로 모이도록 유도하기 위한 스월통로(66)가 바람개비 형상으로 다수 마련되며, 중앙으로 상기 분사공(36)에 연통하는 중심공(64)이 형성된 스월러(63)가 장착되어 있는 분사노즐(30)과;

   상기한 본체(20)와 상기 분사노즐(30)의 연결단(32)이 결합되는 연결부 내측에 내재되어지되, 상기 1차분배공(25)을 통과한 연료가 더 확산되도록 하기 위한 다수의 2차분배공(41)이 등간격으로 형성되는 연결구(40)와;

   원통형상의 일단에는 상기한 분사노즐(30)의 연결단(32)이 걸리도록 걸림턱(51)이 형성되고, 그 내주연에는 본체(20)의 외주연에 나사결합되어 상기 본체(20)와 분사노즐(30)을 하나로 결합시키기 위한 커버(50); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러의 연료분사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 스월러(63)의 스월통로(66) 및 링형요홈(64a)은 전면 및 후면에 모두 형성되며, 상기 양측면에 형성되는 링형요홈(67a,67b)은 복수개의 외주연공(65)을 통해 연통하는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러의 연료분사장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 분사공(36)은 원형판(68)에 형성되며, 그 원형판(68)이 상기 수용공간(37) 내에 수용된 스월러(63)의 바깥면에 밀착하여 분사노즐(30)에 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 보일러의 연료분사장치.