KR100734211B1 - 벨로우즈커버 프리세팅장치 및 이를 이용한 벨로우즈커버설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 벨로우즈커버 프리세팅장치는, 가열로와 전열관의 이음매의 실링을 위해 사용되는 벨로우즈커버의 설치시에 사용되는 것으로서, 벨로우즈커버(30)의 벨로우즈부(301) 상하측 골에 끼워지는 상하 지그프레임(42)(42')과, 상기 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버를 신장 또는 압축된 상태로 유지하는 간격조절수단을 포함하여 이루어진다.

상기 상하 지그프레임은 상기 벨로우즈커버의 외주면에 일치하는 반분할 링형태로 이루어지며, 상기 간격조절수단은 양선단에 나사산이 형성된 구조로서 상하 지그프레임을 동시에 관통하는 다수개의 나사봉(44)과, 상기 각 나사봉의 상하단에 나사결합되어 상하 지그프레임에 걸림으로써 상하 지그프레임간의 간격이 고정되도록 하는 상하 고정너트(46)(46')로 이루어진다.

이러한 본 발명에 따른 프리세팅장치에 의하면, 벨로우즈커버를 압축된 상태로 프리세팅하여 설치하게 되고, 이에 따라 전열관이 열팽창되는 경우에는 벨로우즈커버가 무부하상태로 유지된다.

따라서, 벨로우즈커버의 사용수명이 길어지게 되고 그 교체주기가 연장됨으로써 소요비용 및 작업공수가 절감된다는 이점이 있다.

Description

벨로우즈커버 프리세팅장치 및 이를 이용한 벨로우즈커버 설치방법{bellowscover presetting unit for mounting bellowscover}

도 1은 열병합 발전소의 열교환장치 구조를 나타낸 개략도이다.

도 2는 열교환장치의 가열로에 부착된 벨로우즈커버를 나타낸 개략도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 벨로우즈커버 프리세팅장치를 나타낸 사시도이다.

도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e는 본 실시예에 따른 프리세팅장치를 이용하여 벨로우즈커버를 설치하는 과정을 순차적으로 나타낸 예시도이다.

도 5a, 5b, 5c는 복식형 벨로우즈커버를 설치하는 과정을 순차적으로 나타낸 예시도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 가열로 20: 전열관

30: 벨로우즈커버 40: 프리세팅장치

42,42': 지그프레임 421: 결합편부

44: 나사봉 46,46': 고정너트

본 발명은 벨로우즈커버 프리세팅장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전소 등에서 사용되는 벨로우즈커버를 압축된 상태로 프리세팅하여 설치할 수 있는 프리세팅장치 및 이를 이용한 벨로우즈커버 설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 화력발전소와 열병합발전소의 발전시스템은 기본적으로 보일러에 의해 작동유체를 가열하고, 가열된 작동유체를 이용하여 증기터빈을 가동하는 방식으로 이루어지는데, 열병합발전소의 경우 발전원리는 화력발전소와 동일하나 작동유체의 열원을 재활용하여 발전소 주변지역에 난방용 또는 공업용 열원으로 공급한다는 점에서 화력발전소와 차이가 있다.

열병합발전소에는 작동유체의 열원을 이용하기 위한 열교환장치가 구비되어 있는데, 상기 열교환장치는 도 1에 나타난 것과 같이 보일러 등의 열공급장치와 연결된 가열로(10)와, 상기 가열로(10) 내부를 통과하여 외부로 연통된 전열관(20)을 포함하여 이루어져 있다.

이와 같은 열병합발전소의 열교환장치에 의하면 보일러에서 가열된 고온의 작동유체(연소가스)가 터빈을 가동시킨 다음 가열로(10)로 유입되고, 가열로(10)내에서 작동유체가 전열관(20)내의 열교환유체와 열교환함으로써 열교환유체가 가열된다. 가열된 열교환유체는 앞서 말한 바와 같이 새로운 열공급원으로서 활용된다.

한편, 발전소에서는 주기적으로 단속운전이 이루어지기 때문에 열교환장치에 전달되는 열전달량에도 변화가 있으며, 열교환장치내의 구조물인 가열로(10)와, 전열관(20) 등은 열변형(팽창 및 수축작용)을 하게 되며, 이러한, 열변형에 의하면 여러 가지 문제점이 유발되었다.

특히, 전열관(20)의 경우 구조 및 재질특성상 길이방향의 팽창율(신장율)이 크기 때문에 가열로(10)와 전열관(20)이 서로 접하는 경계면(이음매)에서 전열관(20)의 신장에 의해 가열로(10)의 실링구조가 와해되는 문제가 발생하였다.

가열로(10) 내에는 작동유체인 연소가스 등이 유입되어 있기 때문에 가열로(10)의 실링구조가 와해되어 작동유체가 누설되는 경우에는 작동유체의 감소로 인하여 열교환효율이 저하되고, 시설물의 안전유지에도 큰 위해상황을 초래할 우려가 발생하게 된다.

더불어, 해당 부분에 대한 보수를 위해서는 발전시설의 가동이 중지되어야 했으므로, 발전시설의 가동중지에 따른 생산성의 저하라는 문제 또한 유발되었다.

이 같은 문제를 해결하기 위하여, 가열로(10)와 전열관(20)의 이음매 부분에서 전열관(20)의 팽창량을 흡수함으로써 가열로(10)의 실링구조가 와해되지 않도록 하는 벨로우즈커버(30)를 이용한 이음매 실링구조가 안출되었다.

도 2에 나타난 것과 같이 상기 벨로우즈커버(30)는 길이방향으로 신축이 가능한 파이프 형태로서, 전열관(20)의 외면을 감싸며, 하단이 가열로(10)의 상면에 부착되고, 상단이 전열관(20)의 측면에 부착되어 실링을 이루는 방식으로 설치된다.

따라서, 이러한 벨로우즈커버(30)를 이용한 실링구조에 의하면 가열로(10)와 전열관(20)이 직접 연결되지 않고 가열로(10)와 전열관(20)의 이음매가 벨로우즈커버(30)에 의해 감싸지는 특성상, 전열관(20)의 길이 방향 신축에 따른 변형을 벨로우즈커버(30)가 함께 신축되면서 흡수하기 때문에 이음매를 통해 가열로 내의 작동유체가 누설될 우려가 해소되는 것이다.

이러한 종래기술에서 벨로우즈커버(30)를 설치할 때에는 길이 방향으로 분할된 벨로우즈커버를 이용하여 전열관(20)을 감싼 상태에서 서로 간의 연접부위를 용접 등의 방법으로 붙인 다음, 그 상단과 하단을 각각 전열관과 가열로에 접합시키는 것이 일반적이다.

여기서, 벨로우즈커버(30)는 신장 및 수축이 이루어지지 않는 기본상태로 설치되는데, 벨로우즈커버(30)를 설치하는 작업은 가열로의 작동을 멈춘 상태에서 진행하게 된다.

따라서, 벨로우즈커버(30)가 설치된 다음, 가열로(10)가 작동되면 전열관(20)이 신장되는 방향으로 변형이 발생하게 되며, 벨로우즈커버(30) 역시 신장되는 방향으로 변형된다.

한편, 상기 벨로우즈커버(30)와 같은 벨로우즈 구조물은 그 신장 수축작동이 반복됨에 따라 스트레스가 누적되어 그 산(山)과 골(谷)부위가 파단되는 문제가 발생하며, 이 같은 특성상 수명이 제한적이기 때문에 주기적인 교체의 필요성을 가지고 있다.

이와 같은 스트레스 누적현상을 줄이기 위해서는 부하상태(변형된 상태)에서 보다 무부하상태(변형이 이루어지지 않는 기본상태)가 상대적으로 오래 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래기술에 의하면 앞서 말한 바와 같이, 무부하 상태에서 벨로우즈커버(30)를 설치하게 되며, 가열로(10)가 작동되어 전열관(20)이 신장되면 벨로우즈커버(30) 역시 신장되어 부하상태를 오랜동안 지속하게 되므로, 스트레스 누적에 의해 쉽게 파손된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 벨로우즈커버를 압축상태로 프리세팅하여 설치함으로써 벨로우즈커버의 수명을 연장할 수 있도록 하는 프리세팅장치 및 이를 이용한 벨로우즈커버의 설치방법 제공을 목적으로 한다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 벨로우즈커버 프리세팅장치는, 벨로우즈커버의 벨로우즈부 상하측 골에 끼워지는 상하 지그프레임과, 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버를 신장 또는 압축된 상태로 유지하는 간격조절수단을 포함하여 이루어진다.

상기 상하 지그프레임은 벨로우즈커버의 외주면에 일치하는 반분할 링형태로 이루어지며, 상기 간격조절수단은 상하 지그프레임을 동시에 관통하는 다수개의 나사봉과, 상기 각 나사봉의 상하단에 나사결합되어 상하 지그프레임에 걸림으로써 상하 지그프레임간의 간격이 고정되도록 하는 상하 고정너트로 이루어진다.

상기 지그프레임은 그 외측단에 나사봉의 관통을 위한 관통홀이 구비된 결합편부가 돌출형성된 구조로 이루어진다.

상기 프리세팅장치를 이용한 벨로우즈커버 설치방법은, 원통형의 벨로우즈커버를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 좌우 커버를 만드는 분할단계; 좌우 커버를 전열관을 사이에 두고 서로 조합하여 전열관을 감싸도록 하는 조합단계; 조합된 벨로우즈커버의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치를 배치하고, 각 프리세팅장치의 상하 지그프레임을 벨로우즈부의 상하측 골에 끼우는 지그장착단계; 상기 각 프리세팅장치의 상하 고정너트를 위치이동시켜서 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버를 길이방향으로 일정량 압축시키는 프리세팅단계; 프리세팅된 벨로우즈커버의 하단을 가열로에 부착하고, 상단을 전열관에 부착하는 설치단계; 설치된 벨로우즈커버에서 프리세팅장치를 분리하는 장치분리단계; 를 포함하여 이루어진다.

상기 프리세팅장치를 이용한 복식형 벨로우즈커버의 설치방법은, 상하양측에 이격된 벨로우즈부가 구비된 복식형 벨로우즈커버를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 형태의 좌우 커버로 만들고, 좌우 커버를 횡방향으로 양분할하는 상하 커버로 만드는 분할단계; 상측 좌우 커버 및 하측 좌우 커버를 전열관을 사이에 두고 서로 조합하여 전열관을 감싸도록 한 다음, 다시 상하측 커버를 서로 부착하여 복식형 벨로우즈커버를 구성하는 조합단계; 상기 복식형 벨로우즈커버의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치를 배치하고, 각 프리세팅장치의 상하 지그프레임을 벨로우즈 부의 상하측 골에 끼우는 지그장착단계; 상기 각 프리세팅장치의 상하 고정너트를 위치이동시켜서 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 복식형 벨로우즈커버를 길이방향으로 일정량 압축시키는 프리세팅단계; 프리세팅된 복식형 벨로우즈커버의 하단을 가열로에 부착하고, 상단을 전열관에 부착하는 설치단계; 설치된 벨로우즈커버에서 프리세팅장치를 분리하는 장치분리단계; 를 포함하여 이루어진다.

이하 본 발명의 상세한 실시예를 도 3부터 도 5c까지 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3에 나타난 것과 같이 본 실시예에 의한 프리세팅장치(40)는 벨로우즈커버(30)의 상하측 골에 끼워지는 상하 지그프레임(42)(42')과, 상하 지그프레임(42)(42')간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버(30)를 신장 또는 압축된 상태로 유지하는 간격조절수단을 포함하여 이루어진다.

상기 지그프레임(42)(42')은 벨로우즈커버(30)에 구비된 벨로우즈부 (301)의 골에 끼워지는 만큼 비교적 두께가 얇고, 소정직경의 링이 반분할된 형태로 이루어진다.

상기 지그프레임(42)(42')은 후술된 간격조절수단의 나사봉(44)이 끼워질수 있도록 관통홀이 구비된 결합편부(421)가 외측단에서 다수개 돌출형성된 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 간격조절수단은 상하 지그프레임(42)(42')의 결합편부(421)를 동시에 관통하는 나사봉(44)과, 상기 각 나사봉(44)의 상하단에 나사결합되어 상하 지그프레임(42)(42')에 걸리는 상하 고정너트(46)(46')로 이루어진다.

이와 같은 본 실시예에 따른 프리세팅장치를 이용하여 벨로우즈커버를 설치하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

벨로우즈커버는 벨로우즈부의 구성에 따라 한 개의 벨로우즈부가 구비된 단식형과, 아래 위로 두 개의 벨로우즈부가 이격 구비된 복식형 등이 있는데, 기본적인 형태인 단식형 벨로우즈부의 설치방법에 대해 먼저 설명한다.

도 4a에 나타난 것과 같이, 우선 원통형의 벨로우즈커버(30)를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 좌우 커버를 만든 다음(분할단계), 도 4b에 나타난 것과 같이 좌우 커버를 전열관(20)을 사이에 두고 용접 등의 방법으로 서로 조합하여 전열관(20)을 감싸도록 하게 된다(조합단계).

이어서, 도 4c에 나타난 것과 같이, 조합된 벨로우즈커버(30)의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치(40)를 배치하여 각 프리세트장치(40)의 상하 지그프레임(42)(42')을 벨로우즈부(301)의 상하측 골에 끼우게 된다(지그장착단계).

그리고, 도 4d, 4e에 나타난 것과 같이 상기 각 프리세팅장치(40)의 상하 고정너트(46)(46')를 나사봉(44)을 따라 위치이동시켜서 상하 지그프레임(42)(42')간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버(30)를 길이방향으로 일정량 압축시키게 되는데(프리세팅단계), 이때에는 양 프레세팅장치(40)의 상부 지그프레임(42)(42), 하부 지그프레임(42')(42')끼리의 높이가 동일하게 정렬되도록 해야 한다.

벨로우즈커버의 압축정도는 무부하상태에서 벨로우즈커버(30)의 전체길 이(L1)가 약 780mm 인 경우 프리세팅된 다음에 그 길이(L2)가 약 700mm가 되도록 함으로써 압축량(L3)이 80mm 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

벨로우즈커버(30)를 일정량 압축하여 프리세팅한 다음에는, 프리세팅된 벨로우즈커버(30)의 하단을 가열로(10)에 부착하고, 상단을 전열관(20)에 부착하게 된다(부착단계).

벨로우즈커버(30)를 가열로(10)와 전열관(20)에 부착한 다음에는 벨로우즈커버(30)에서 프리세팅장치(40)를 분리함으로써 벨로우즈커버(30)의 설치를 마무리하게 된다(장치분리단계).

복식형 벨로우즈커버의 경우에는, 도 5a에 나타난 것과 같이 상하양측에 이격된 벨로우즈부(321)가 구비된 복식형 벨로우즈커버(32)를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 형태의 좌우 커버로 만들고, 좌우 커버를 횡방향으로 양분할하는 상하 커버로 만들게 된다(분할단계).

여기서, 복식형 벨로우즈커버(32)를 횡방향으로 양분할하는 것은, 길이가 긴 복식형의 특성상 설치공간이 협소한 경우, 좌우 반분할 된 상태만으로는 설치작업이 용이하지 않기 때문에 횡방향으로 분할하여 길이를 짧게 함으로써 작업의 효율을 높이기 위한 것이다.

이어서, 도 5b에 나타난 것과 같이 상측 좌우 커버 및 하측 좌우 커버를 전열관(20)을 사이에 두고 서로 조합하여 전열관(20)을 감싸도록 한 다음, 도 5c에 나타난 것과 같이 상하측 커버를 서로 부착하여 복식형 벨로우즈커버를 구성하게 된다(조합단계).

다음으로, 복식형 벨로우즈커버(32)의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치를 배치하고, 벨로우즈부의 상하측 골에 상하 지그프레임을 끼우게 되며(지그장착단계), 단식형에서와 마찬가지로 상기 각 프리세팅장치의 상하 고정너트를 위치이동시켜서 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 복식형 벨로우즈커버를 길이방향으로 일정량 압축시키게 된다(프리세팅단계).

그리고, 프리세팅된 복식형 벨로우즈커버의 하단을 가열로에 부착하고, 상단을 전열관에 부착하게 되며(부착단계), 부착된 복식형 벨로우즈커버에서 프리세팅장치를 분리하게 된다(장치분리단계).

복식형 벨로우즈커버의 설치과정에서 프리세팅장치를 이용하는 방식은 단식형 벨로우즈커버의 설치과정과 동일하므로 별도로 도시하지 않았다.

이상과 같은 방법으로 설치된 본 실시예에 따른 프리세팅장치에 의하면 벨로우즈커버(30)(32)를 일정치 만큼 압축된 상태에서 설치하게 되므로, 가열로(10)가 작동되어 전열관(20)이 열변형되어 신장되면, 벨로우즈커버(30)(32)역시 신장되어 무부하상태와 근접하게 된다.

따라서, 벨로우즈커버(30)(32)에 가해지는 스트레스가 오히려 감소하게 된다.

물론, 가열로(10)의 작동이 멈추어 전열관(20)이 수축되면, 벨로우즈커버(30)(32)도 수축되어 스트레스를 받게 되지만, 가열로(10)의 정지시간이 작동시간에 비해 훨씬 적기 때문에 상대적으로 무부하상태에서의 시간이 길다고 볼 수 있 다.

이에 따라 벨로우즈커버의 스트레스 누적량이 종래에 비해 크게 감소되며, 스트레스 누적량이 감소됨에 따라 벨로우즈커버의 각 부분에 대한 파손현상 또한 크게 줄어들게 됨으로써 사용수명이 연장된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 벨로우즈커버 프리세팅장치에 의하면 벨로우즈커버를 압축된 상태로 프리세팅하여 설치함으로써, 가열로의 작동시에는 벨로우즈커버가 무부하상태로 유지된다.

이에 따라, 벨로우즈커버의 사용수명이 연장되어 그 교체주기가 연장됨으로써 소요비용 및 작업공수가 절감된다는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 벨로우즈커버의 외주면에 일치하는 반분할 링형태로 이루어지며, 상기 벨로우즈커버의 벨로우즈부 상하측 골에 끼워지는 상하 지그프레임;

   양선단에 나사산이 형성된 구조로서 상기 상하 지그프레임을 동시에 관통하는 다수개의 나사봉과, 상기 각 나사봉의 상하단에 나사결합되어 상하 지그프레임에 걸림으로써 상하 지그프레임간의 간격이 고정되도록 하는 상하 고정너트로 이루어지며, 상기 상하 지그프레임간의 간격을 조절하여 상기 벨로우즈커버를 신장 또는 압축된 상태로 유지하는 간격조절수단;

   을 포함하는 벨로우즈커버 프리세팅(pre-setting)장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 지그프레임은

   그 외측단에 나사봉의 관통을 위한 관통홀이 구비된 결합편부가 돌출형성된 구조로 이루어진 것

   을 특징으로 하는 벨로우즈커버 프리세팅장치.
4. 원통형의 벨로우즈커버를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 좌우 커버를 만드는 분할단계;

   좌우 커버를 전열관을 사이에 두고 서로 조합하여 전열관을 감싸도록 하는 조합단계;

   조합된 벨로우즈커버의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치를 배치하고, 각 프리세팅장치의 상하 지그프레임을 벨로우즈부의 상하측 골에 끼우는 지그장착단계;

   상기 각 프리세팅장치의 상하 고정너트를 위치이동시켜서 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 벨로우즈커버를 길이방향으로 일정량 압축시키는 프리세팅단계;

   프리세팅된 벨로우즈커버의 하단을 가열로에 부착하고, 상단을 전열관에 부착하는 설치단계;

   설치된 벨로우즈커버에서 프리세팅장치를 분리하는 장치분리단계;

   를 포함하는 벨로우즈커버 설치방법.
5. 상하양측에 이격된 벨로우즈부가 구비된 복식형 벨로우즈커버를 길이방향으로 반분할하여 서로 대칭되는 형태의 좌우 커버로 만들고, 좌우 커버를 횡방향으로 양분할하는 상하 커버로 만드는 분할단계;

   상측 좌우 커버 및 하측 좌우 커버를 전열관을 사이에 두고 서로 조합하여 전열관을 감싸도록 한 다음, 다시 상하측 커버를 서로 부착하여 복식형 벨로우즈커버를 구성하는 조합단계;

   상기 복식형 벨로우즈커버의 좌우 측에 각각의 프리세팅장치를 배치하고 상하 지그프레임을 벨로우즈부의 상하측 골에 끼우는 지그장착단계;

   상기 각 프리세팅장치의 상하 고정너트를 위치이동시켜서 상하 지그프레임간의 간격을 조절함으로써 복식형 벨로우즈커버를 길이방향으로 일정량 압축시키는 프리세팅단계;

   프리세팅된 복식형 벨로우즈커버의 하단을 가열로에 부착하고, 상단을 전열관에 부착하는 설치단계;

   설치된 복식형 벨로우즈커버에서 프리세팅장치를 분리하는 장치분리단계;

   를 포함하는 벨로우즈커버 설치방법.

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