KR100553320B1 - 관류 보일러 - Google Patents

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KR100553320B1
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김성배
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    • F24H9/1836—Arrangement or mounting of combustion heating means, e.g. grates or burners using fluid fuel

Abstract

본 발명은 관류 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수관의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어지도록 하여 건도를 더욱 향상하고 수면의 안정성을 기하며 아울러 각 열에 따라 수관의 열팽창율이 다르더라도 이를 보상할 수 있도록 하여 보일러의 변형 방지와 함께 수명을 연장할 수 있는 관류 보일러에 관한 것이다.
이에 본 발명은 내부의 연소실(101)로 부터 반경방향으로 복수열(111)(112)로 설치되는 다수의 수관(110a)(110b)과, 상기 수관(110a)(110b)의 일단부에 연통되게 결합되며 물을 공급받도록 급수관(121)이 구비된 수실(120)과, 상기 수관(110a)(110b)의 타단부에 연통되게 결합되며 내부의 증기를 배출하도록 증기배출관(131)이 구비된 증기실(130)을 포함하여 이루어진 관류 보일러에 있어서, 상기 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 중 바깥열(112)에 설치된 수관(110b)은 바깥방향으로 만곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.
관류보일러, 수관, 전열핀, 만곡

Description

관류 보일러{Once through boiler}
도 1은 종래의 관류 보일러를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에서의 A-A선 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 관류 보일러를 나타내는 사시도,
도 4는 도 3에서의 B-B선 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 관류 보일러를 나타내는 평단면도,
도 6은 본 발명에 따른 관류 보일러에서 수관을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 관류보일러 101: 연소실
102: 연통로 102a: 틈새
103: 연소가스통로 104: 배출로
105: 본체 106: 연소가스배출관
110a,110b: 수관 111: 안쪽열
111a,112a: 전열핀 112: 바깥열
115: 밀폐판
120: 수실 121: 급수관
130: 증기실 131: 증기배출관
140: 버너
본 발명은 관류 보일러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수관의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어지도록 하여 건도를 더욱 향상하고 수면의 안정성을 기하며 아울러 각 열에 따라 수관의 열팽창율이 다르더라도 이를 보상할 수 있도록 하여 보일러의 변형 방지와 함께 수명을 연장할 수 있는 관류 보일러에 관한 것이다.
일반적으로 관류 보일러는 물을 가열하여 증기를 발생시키는 장치로서, 연소실 외주에 형성된 수관을 버너로 가열시켜 수관으로부터 발생된 과열증기가 증기실에 설치된 증기배출관을 따라 상부로 배출할 수 있도록 함으로서 고효율을 얻을 수 있어서 열에너지로 사용되어 실내를 난방하거나, 기계 에너지로 사용되어 터빈을 가동시키는 등 산업의 각 분야에서 널리 사용되고 있다.
도 1 및 도 2 는 종래의 관류 보일러를 나타내는 단면도로서, 상기 관류 보일러(1)는 상,하측에 서로 일정간격 이격되어 환상으로 형성된 증기실(10) 및 수실(20)과, 상기 증기실(10)과 수실(20)을 연결하며 내부의 연소실(5)로 부터 반경방향으로 복수열로 배열되는 다수의 수관(30)과, 상기 수관(30)의 외측을 감싸는 본체(40)와, 상기 연소실(5)의 상부에 설치되는 버너(50)와, 상기 수관(30)의 안쪽열과 바깥열의 사이에 연소가스가 흐를수 있도록 형성된 연소가스통로(7)와, 상기 수 관(30)의 안쪽열에 형성되어 연소실(5)과 연소가스통로(7)를 연통시키는 연통로(6)와, 상기 수관(30)의 바깥열에 형성되며 상기 연통로(6)와 반대방향으로 형성되고 상기 연소가스통로(7)내의 연소가스를 배출하는 배출로(8)로 이루어진다.
또한, 상기 증기실(10)에는 증기실(10)내의 증기를 배출하도록 증기배출관(11)이 형성되고, 수실(20)에는 물을 공급받을 수 있도록 급수관(21)이 형성된다.
아울러, 상기 수관(30)의 안쪽열과 바깥열의 마주하는 면에는 전열성능을 향상할 수 있도록 전열핀(31)이 형성된다.
따라서, 상기 연소실(5)에서 발생된 연소가스는 먼저 복사열에 의하여 안쪽열의 수관(30)과 열교환을 수행하고 이후 연소실(5)의 연소가스는 상기 연통로(6)를 통해 양쪽으로 분기되어 상기 연소가스통로(7)로 흘러가게 되며, 이곳에서는 주로 대류식 열전도에 의하여 열교환을 수행한 후 배출로(8)에서 합류되고, 최종적으로 연소가스배출관(9)으로 이동하여 저온이 되어 외부로 배출되는 것이다.
아울러, 이 과정에서 상기 수관(30)에 일정량 충전된 물은 가열되어 증기를 발생시키게 되며 이 증기는 상기 증기실(10)로 모인 후 증기배출관(11)을 통해 이송된다.
이와 같이, 상기 연소가스의 흐름은 물을 증발시켜 증기를 발생시키는데 있어서 중요한 비중을 차지하고 있다.
그러나, 종래의 관류 보일러(1)는 연소가스의 흐름이 수관(30)에 대해 상,중,하로 균일하게 흐르도록 되어 있기 때문에 결국 물의 수면이 위치해 있는 수관(30)의 상부에서 주로 물의 증발이 많이 이루어지게 되어 건도를 향상시키는데 있 어서 한계가 있었다.
또한, 상기 수관(30)은 연소실(5)에 인접해 있는 안쪽열이 바깥열 보다 열팽창율이 크기 때문에 결국 상기 수관(30)에 수축/팽창이 있을시 안쪽열과 바깥열의 수축/팽창의 정도가 각각 달라서 상기 증기실(10)과 수실(20)이 서로 비틀어지게 되는 문제가 있고, 이에 따라 보일러(1)의 수명도 저하되는 문제가 있었다.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수관의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어지도록 하여 건도를 더욱 향상하고 수면의 안정성을 기하며 아울러 각 열에 따라 수관의 열팽창율이 다르더라도 이를 보상할 수 있도록 하여 보일러의 변형 방지와 함께 수명을 연장할 수 있는 관류 보일러를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부의 연소실로 부터 반경방향으로 복수열로 설치되는 다수의 수관과, 상기 수관의 일단부에 연통되게 결합되며 물을 공급받도록 급수관이 구비된 수실과, 상기 수관의 타단부에 연통되게 결합되며 내부의 증기를 배출하도록 증기배출관이 구비된 증기실을 포함하여 이루어진 관류 보일러에 있어서, 상기 복수열의 수관 중 바깥열에 설치된 수관은 바깥방향으로 만곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 관류 보일러를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3에 서의 B-B선 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 관류 보일러를 나타내는 평단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 관류 보일러에서 수관을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 관류 보일러(100)는 연소실(101)이 중앙에 통공형태로 형성된 도너츠와 같은 형상으로 이루어진다.
이러한 관류 보일러(100)는 내부의 연소실(101)로 부터 반경방향으로 복수열로 설치되는 다수의 수관(110a)(110b)과, 상기 수관(110a)(110b)의 하단부에 결합되어 물이 충전되는 환상의 수실(120)과, 상기 수관(110a)(110b)의 상단부에 결합되어 상기 수관(110a)(110b)을 통해 수실(120)과 연통하며 수관(110a)(110b)에 충전된 물이 증발하면서 발생하는 증기를 수집하는 환상의 증기실(130)로 구성된다.
상기 수관(110a)(110b)은 연소실(101)의 둘레를 감싸도록 설치되고 연소실(101)과 인접하는 안쪽열(111)과, 상기 안쪽열(111)로 부터 바깥방향으로 일정간격 이격되어 설치되고 안쪽열(111)과 지그재그로 배치된 바깥열(112)로 이루어진다. 따라서, 상기 안쪽열(111)과 바깥열(112)의 수관(110a)(110b) 사이에는 상기 연소실(101)에서 연소된 연소가스가 흐를수 있도록 연소가스통로(103)가 형성된다.
또한, 상기 수관(110a)(110b)의 안쪽열(111)에는 상기 연소실(101)과 연소가스통로(103)를 연통시키는 연통로(102)가 형성되는데, 이때 상기 안쪽열(111)의 수관(110a)은 상기 연통로(102)를 제외한 나머지 부분의 수관(110a)을 모두 밀착시켜 용접 등으로 밀폐되게 설치하는 것이 바람직하지만, 부분적으로는 상기 연통로(102)가 아닌 수관(110a)들의 틈새(102a)를 통해 상기 연소실(101)내의 연소가스가 연소가스통로(103)로 흘러갈 수 있도록 일부 수관(110a)들을 이격시켜 틈새(102a) 를 가지도록 설치할 수 도 있다.
그리고, 상기 수관(110a)(110b)의 바깥열(112)은 각 수관(110b)들 사이에 밀폐판(115)을 결합하여 완전 밀폐하게 되며, 이때 상기 연통로(102)와 반대방향으로는 상기 연소가스통로(103)내의 연소가스를 배출할 수 있도록 배출로(104)가 형성된다.
이러한 상기 수관(110a)(110b)의 외측에는 수관(110a)(110b)을 감싸는 본체(105)가 설치되어 수관(110a)(110b)을 외부로 부터 밀폐하게 되며, 아울러 상기 본체(105)에는 상기 배출로(104)의 외측방향에 연소가스 배출관(106)이 설치되어 상기 배출로(104)를 통해 배출된 연소가스를 외부로 배출하게 된다.
그리고, 상기 연소실(101)의 상,하부측은 밀폐되며, 여기서 연소실(101)의 상부측에는 버너(140)가 설치되어 상기 수관(110a)(110b)의 내부에 충전된 물을 가열하게 된다.
한편, 상기 수실(120)의 일측에는 물을 공급받을 수 있도록 급수관(121)이 형성되고, 상기 증기실(130)의 상부측에는 증기실(130)내의 증기를 배출하도록 증기배출관(131)이 형성된다.
또한, 상기 수관(110a)(110b)내에는 항상 일정량의 물이 충전되어 있게 된다.
이와 같이 구성된 관류 보일러(100)는, 상기 연소실(101)에서 발생된 연소가스는 먼저 복사열에 의하여 안쪽열(111)의 수관(110a)과 열교환을 수행하고 이후 연소실(101)의 연소가스는 상기 연통로(102)를 통해 양쪽으로 분기되어 상기 연소 가스통로(103)로 흘러가게 되며, 이곳에서는 주로 대류식 열전도에 의하여 열교환을 수행한 후 배출로(104)에서 합류되고, 최종적으로 연소가스배출관(106)으로 이동하여 저온이 되어 외부로 배출되는 것이다.
아울러, 이 과정에서 상기 수관(110a)(110b)에 일정량 충전된 물은 가열되어 증기를 발생시키게 되며 이 증기는 상기 증기실(130)로 모인 후 증기배출관(131)을 통해 이송된다.
상기한 관류 보일러(100)에 있어서, 상기 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 중 바깥열(112)에 설치된 수관(110b)은 바깥방향으로 만곡되게 형성된다.
즉, 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 중 안쪽열(111)의 수관(110a)은 연소실(101)과 인접하게 설치됨으로서 연소실(101)의 고온 열에 의해 열팽창율이 크고, 이에 반해 바깥열(112)의 수관(110b)은 안쪽열(111)의 수관(110a)에 비해 상대적으로 열팽창율이 작게 된다.
이와 같이, 상기 안쪽열(111)과 바깥열(112)의 수관(110a)(110b)들은 각각 수축/팽창의 정도가 다르기 때문에 수관(110a)(110b)의 수축/팽창이 있을시 증기실(130)과 수실(120)이 서로 비틀어지는 등의 문제를 방지하기 위해서 본 발명에서는 상대적으로 열팽창율이 작은 바깥열(112)의 수관(110b)을 바깥방향으로 만곡되게 형성한 것이다.
이처럼, 상기 바깥열(112)의 수관(110b)을 만곡된 구조로 형성하게 되면, 상기 안쪽열(111)과 바깥열(112)의 수관(110a)(110b)간에 열팽창율의 차이를 보상할 수 있게 된다.
즉, 상기 안쪽열(111)의 수관(110a)이 열팽창하여 길이방향으로 늘어나게 되면, 이 팽창율 만큼 상기 바깥열(112)의 수관(110b)은 만곡된 부분이 점차 펴지게 되면서 안쪽열(111)의 수관(110a)과 동일한 팽창율로 늘어나는 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 상기 증기실(130)과 수실(120)이 비틀어지지 않고 항상 수평상태를 유지하게 되어 보일러(100)의 수명을 연장할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 안쪽열(111)과 바깥열(112)의 수관(110a)(110b)에는 서로 마주하는 측면에 길이방향으로 다수개의 전열핀(111a)(112a)이 형성된다. 상기 전열핀(111a)(112a)은 연소가스와의 열전달을 촉진시켜 수관(110a)(110b)내에 충전된 물의 증발을 돕게 된다.
여기서, 상기 안쪽열(111)에 형성된 전열핀(111a)과 바깥열(112)에 형성된 전열핀(112a)간에 간격은 수관(110a)(110b)의 길이방향 중간부분으로 갈수록 점차 커지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 바깥열(112)의 수관(110b)에 형성된 전열핀(112a)을 만곡된 수관(110b)을 따라 만곡되게 배열한 것이다.
따라서, 상기 안쪽열(111)과 바깥열(112)의 수관(110a)(110b) 사이에 형성되는 연소가스통로(103)는 중간부분의 통로단면적이 커지게 되면서 연소가스의 흐름을 중간부분으로 많게 한 것이다.
이에 따라, 상기 연소실(101)내의 연소가스는 상기 연통로(102)를 통해 연소 가스통로(103)로 흘러가게 되는데, 이때 중간부분으로 보다 많은량이 흘러가도록 함으로서 수관(110a)(110b)의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어진 후 수관(110a)(110b)의 상부를 지나 증기실(130)로 이동하기 때문에 건도를 더욱 향상할 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 관류 보일러(100)는, 상기 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 중 바깥열(112)의 수관(110b)을 만곡되게 형성하고, 이때 각 열(111)(112)의 수관(110a)(110b)에 형성된 전열핀(111a)(112a)간에 간격은 수관(110a)(110b)의 길이방향 중간부분으로 갈수록 점차 커지게 함으로서, 수관(110a)(110b)의 열팽창시 팽창율이 큰 안쪽열(111)의 팽창율 만큼 상기 바깥열(112)의 만곡된 수관(110b)이 점차 펴지게 되면서 안쪽열(111)의 수관(110a)과 동일한 팽창율로 늘어나게 되어 상기 증기실(130)과 수실(120)이 비틀어지는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 연소실(101)내에서 버너(140)에 의해 연소되는 연소가스는 상기 안쪽열(111)의 연통로(102)를 통해 상기 연소가스통로(103)로 흘러가게 되는데, 이때 연소가스통로(103)의 상,하측 부분 보다는 중간부분으로 보다 많이 흘러가게 되고, 이후 바깥열(112)의 배출로(104) 및 본체(105)의 연소가스 배출관(106)을 통해 외부로 배출된다.
따라서, 수관(110a)(110b)의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어지게 되어 건도를 더욱 향상하고 수면의 안정성을 기할 수 있는 것이다.
상기한 본 발명에 따르면, 상기 수관의 중간부분에서 부터 물의 증발이 많이 이루어지도록 함으로서, 건도가 더욱 향상되고 수면의 안정성을 기할 수 있다.
또한, 상기 바깥열의 수관을 바깥방향으로 만곡되게 형성함으로서 수관의 안쪽열과 바깥열의 열팽창율이 다르더라도 이를 보상할 수 있게 되어 상기 증기실과 수실의 비틀림이 방지되고 이에 따라 보일러의 변형 방지와 함께 수명이 연장된다.

Claims (3)

  1. 내부의 연소실(101)로 부터 반경방향으로 복수열(111)(112)로 설치되는 다수의 수관(110a)(110b)과, 상기 수관(110a)(110b)의 일단부에 연통되게 결합되며 물을 공급받도록 급수관(121)이 구비된 수실(120)과, 상기 수관(110a)(110b)의 타단부에 연통되게 결합되며 내부의 증기를 배출하도록 증기배출관(131)이 구비된 증기실(130)을 포함하여 이루어진 관류 보일러에 있어서,
    상기 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 중 바깥열(112)에 설치된 수관(110b)은 바깥방향으로 만곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 관류 보일러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수열(111)(112)의 수관(110a)(110b)에는 서로 마주하는 측면에 길이방향으로 다수개의 전열핀(111a)(112a)이 형성되되, 각 열(111)(112)의 수관(110a)(110b) 사이에서 전열핀(111a)(112a)간에 간격은 수관(110a)(110b)의 길이방향 중간부분으로 갈수록 점차 커지는 것을 특징으로 하는 관류 보일러.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바깥열(112)에 설치된 수관(110b)에 형성되는 전열핀(112a)은 만곡된 수관(110b)을 따라 만곡되게 배열되는 것을 특징으로 하는 관류 보일러.
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