KR101115115B1 - 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러의 작동에 의해 증발되어 나가는 증기량에 따라 새로운 물을 보일링 탱크에 자동으로 공급하는 급수장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 상기 보일링 탱크에 저장된 증기압력을 급수용 압력탱크로 유도, 공급하여 양 탱크 간의 압력을 최대한 동등한 상태로 유지함으로써 초소용량의 전용 가압펌프를 사용함에도 원활한 급수가 가능함은 물론 급수장치의 설비비 및 유지관리비를 획기적으로 절감하며, 기설치된 보일러에도 간단하게 접목하여 에너지의 손실을 감소하고, 운용비를 최소화할 수 있도록 하는 증기압력 및 초소용량 가압펌프를 이용한 보일러용 급수장치에 관한 것이다.

증기압력, 가압펌프, 초소용량, 압력탱크, 급수, 보일링 탱크

Description

증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치{A water supply system for boiler which uses the vapor pressure and the micro small capacity pump}

본 발명은 보일링 탱크에 저장된 자체 증기압력 및 초소용량 가압펌프를 이용하여 에너지의 손실을 최소화하면서 상기 보일링 탱크에 열교환 된 가온수를 원활하게 공급하는 보일러용 급수장치에 관한 기술분야에 속하는 것이다.

일반적으로 물을 가열함에 따라 얻어지는 고압의 증기는 세탁소, 봉제공장, 취사장 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있는데, 이러한 증기는 통상 증기보일러에 의해 얻어진다.

이와 같은 증기보일러는 증기를 발생, 저장하는 보일링 탱크 내에 수위를 감지하는 수위감지센서가 설치되어 상기 보일러의 계속되는 가동에 의해 증발되어 나가는 증기량에 따라 수위가 줄어들면서 보일링 탱크의 수위가 설정된 최저수위에 도달하면 이를 수위레벨센서가 감지하여 급수관에 설치된 급수제어밸브를 자동으로 개방함으로써 보일링 탱크로 급수가 이루어진다.

이러한 종래의 급수장치는 급수탱크가 보일링 탱크의 상측에 배치되어 상하 고도차에 의한 자연 압력으로 급수가 이루어지지 않는 이상, 상기 보일링 탱크에 새로운 물을 급수하기 위해서는 반드시 별도의 전기 모터펌프를 사용하여야만 한다.

그러나 상기 보일링 탱크는 높은 자체 압력을 유지함에 따라 보일링 탱크에 원활한 급수를 하기 위해서는 반드시 대용량을 갖는 모터펌프를 설비하여야만 하므로 이에 따른 설비비가 많이 소요될 뿐만 아니라 모터펌프의 기동 및 작동에 많은 전력이 사용되어 에너지의 효율성, 운용성이 저하되고, 유지관리비가 많이 드는 폐단이 있는 실정이다.

본 발명은 종래의 기술에 의한 보일러용 급수장치에 따른 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 상기 보일링 탱크에 저장된 증기압력을 급수용 압력탱크로 공급하여 상기 보일링 탱크와 급수용 압력탱크의 내부 압력을 동등하게 유지하도록 하고, 상기 보일링 탱크에는 별도 제작된 초소용량의 가압펌프를 사용하여 열교환 된 가온수를 원활하게 공급할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기 초소용량 가압펌프의 구조를 간소화하여 기동 및 가동에 따른 전력소모를 최소화하여 운용성을 획기적으로 개선할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 급수용 압력탱크에 잔존하는 증기압력을 보충수탱크로 역류시켜 완전하게 방출함과 동시에 열교환을 통해 보충수를 가온한 후 상기 보충수를 더욱 원활하게 급수용 압력탱크에 보충할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 보일링 탱크와 급수용 압력탱크의 상부를 증기압력 공급관으로 연결하되 상기 증기압력 공급관의 관로에는 증기공급 제어밸브를 설치하고, 상기 급수용 압력탱크와 연결된 급수관에는 보일링 탱크에 가온수를 공급하는 초소용량 가압펌프를 설치하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 펌프케이싱의 내부에 와류실이 형성된 임펠러 하우징을 설 치하고, 상기 와류실에 모터의 작동에 따라 회전하는 임펠러를 설치하며, 상기 임펠러의 입구에는 급수용 압력탱크와 통수 가능하게 연결된 급수관을 설치하고, 상기 펌프케이싱은 송수관을 매개로 보일링 탱크와 통수 가능하게 연결하여 구성된 초소용량 가압펌프를 구비하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 급수용 압력탱크의 상단에 연결된 증기압력 배출관을 보충수탱크의 내부로 연결 설치하고, 상기 증기압력 배출관의 상단에는 증기압력을 골고루 분산, 배출하는 증기헤더관을 설치하며, 상기 급수용 압력탱크 및 보충수탱크는 보충수 제어밸브가 설치된 보충수 공급관을 매개로 통수 가능하게 연결하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 보일링 탱크의 증기압력을 급수용 압력탱크로 공급하여 상기 보일링 탱크 및 급수용 압력탱크 간의 내부 압력을 최대한 동등하게 유지함으로써 초소용량의 전용 가압펌프를 사용함에도 원활한 급수가 이루어지는 효과를 제공한다.

따라서, 급수장치를 설비함에 따른 설비비를 획기적으로 절감함은 물론 초소용량 가압펌프의 기동 및 작동에 소요되는 전력이 매우 적어 에너지의 효율성이 우수하고, 유지관리비가 매우 저렴하며, 특히 기설치된 보일러에도 간단하게 접목하여 설치 가능함으로써 급수장치의 운용성이 뛰어난 효과를 제공한다.

아울러 상기 급수용 압력탱크에 잔존하는 증기압력을 보충수탱크로 역류시켜 배출하는 증기압력 배출관이 보충수탱크에 연결 설치됨으로써 상기 급수용 압력탱크에 보충수를 원활하게 공급함은 물론 이와 동시에 폐열(배출 증기압력)을 이용하여 보충수탱크의 물을 가온시킨 상태로 공급함으로써 열효율을 획기적으로 개선하는 효과를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 내부에 설치된 전기히터(11)의 작동에 따라 증기를 발생하고, 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(12)가 설치된 보일링 탱크(10)와; 상기 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결 설치되고, 내부에 수위감지센서(22)가 설치된 급수용 압력탱크(20)와; 상기 보일링 탱크(10)에 저장된 증기압력을 급수용 압력탱크(20)에 공급하도록 보일링 탱크(10) 및 급수용 압력탱크(20)의 상단에 연결 설치되고, 관로 상에 증기공급 제어밸브(31)가 설치된 증기압력 공급관(30)과; 상기 급수용 압력탱크(20)와 연결된 급수관(23)에 일측이 연결되고, 타측에 결합된 송수관(25)이 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결된 초소용량 가압펌프(40)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 보일링 탱크(10)는 내부로 공급되는 물을 가열하여 증기를 발생하 는 전기히터(11)가 설치되고, 내부에는 플로우스위치(FLOW S/W)로 이루어져 수위를감지한 후 이에 따라 상기 보일링 탱크(10)에 물을 공급하는 초소용량 가압펌프(40)의 ON/OFF를 선택적으로 자동 제어하기 위한 수위감지센서(12)가 설치된다.

그리고 상기 보일링 탱크(10)의 일측에는 이격된 상태로 급수용 압력탱크(20)가 통수 가능하게 연결 설치되고, 이 급수용 압력탱크(20)의 내부에도 수위감지센서(22)가 설치됨으로써 상기 수위감지센서(22)가 감지한 수위량에 따라 급수용 압력탱크(20)에 보충수의 공급이 선택적으로 이루어진다.

이와 같은 보일링 탱크(10)에 저장된 증기압력은 대부분 외부로 인출하여 다양한 용도로 활용하되 본 발명에서는 이를 급수용 압력탱크(20)에 일부 공급함으로써 상기 보일링 탱크(10)의 내부 압력과 급수용 압력탱크(20)의 내부 압력을 상호 동등한 상태로 만들어 줌으로써 매우 적은 용량을 갖는 초소용량 가압펌프(40)를 사용하면서도 급수용 압력탱크(20)에 채워진 물을 보일링 탱크(10)로 원활하게 공급할 수 있게 된다.

즉 상기 보일링 탱크(10)는 증기의 발생으로 인해 내부 압력이 높지만, 급수용 압력탱크(20)의 내부 압력은 낮은 상태를 유지함에 따라 상기한 압력차를 초과하는 초대용량의 가압펌프를 사용하지 않는 이상 상기 보일링 탱크(10)로 물공급이 원활하게 이루어지지 못하나, 본 발명에서는 보일링 탱크(10)의 증기압력 일부를 급수용 압력탱크(20)로 유도, 공급함으로써 상호 간의 압력차를 최대한 줄여 동등한 상태로 유지하여 물공급이 매우 원활하며, 이와 동시에 고온의 증기압력은 급수용 압력탱크(20)에 저장된 물을 열교환작용을 통해 가온하는 역할을 수행함으로써 가온수를 급수용 압력탱크(20)에 공급하여 열효율을 획기적으로 개선하는 효과를 제공한다.

이를 위해 상기 보일링 탱크(10) 및 급수용 압력탱크(20)의 상단에는 각각 증기압력 공급관(30)이 연통 설치되고, 상기 증기압력 공급관(30)의 관로 상에는 유로를 자동으로 개폐하는 증기공급 제어밸브(31)가 설치된다.

또한, 상기 급수용 압력탱크(20)의 하측에는 급수관(23)이 연결되고, 이 급수관(23)은 초소용량 가압펌프(40)의 일측에 연결되며, 상기 초소용량 가압펌프(40)의 타측에 결합된 송수관(25)은 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결됨으로써 매우 적은 전력을 소모하는 초소용량 가압펌프(40)를 사용함에도 높은 압력을 유지하는 보일링 탱크(10)에 원활한 급수가 가능하다.

이와 같은 본 발명의 초소용량 가압펌프(40)는 매우 콤팩트한 소형으로 제작되어 본 발명에 한해 전용으로 접목하여 사용 가능한 것으로, 펌프케이싱(41), 임펠러 하우징(42), 임펠러(44) 및 급수커버(45)의 구성요소로 대분될 수 있다.

상기 펌프케이싱(41)은 도 3 및 도 4와 같이 일측이 개방된 펌핑실(41-1)이 내부에 형성되고, 상기 펌핑실(41-1)의 타측 내면에는 외부로 연결된 송수구(41-2)가 형성되며, 이 송수구(41-2)에는 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결되는 송수관(25)이 끼움 결합됨으로써 펌핑실(41-1) 내의 물은 송수구(41-2) 및 송수관(25)을 경유하여 보일링 탱크(10)로 공급될 수 있게 된다.

그리고 상기 펌핑실(41-1)의 내부에는 임펠러 하우징(42)이 배치되되 상기 임펠러 하우징(42)은 중앙에 형성된 격벽(42-1)을 기점으로 양측에 각각 전면이 개방된 와류실(42-2) 및 후면이 개방된 스커트부(42-3)가 구획 설치되며, 상기 와류실(42-2)의 외주연 일측에 송출구(42-4)가 개방 형성된다.

상기 와류실(42-2)의 내부에는 모터(43)의 작동에 따라 회전하면서 물을 펌핑하는 임펠러(44)가 설치된다.

즉 상기 모터(43)는 모터지지대(43-1)를 매개로 펌프케이싱(41)에 연결 설치되고, 모터축(43-2)은 펌프케이싱(41)의 및 임펠러 하우징(42)의 격벽(42-1)을 관통하여 와류실(42-2)로 노출되고, 이 노출된 모터축(43-2)에 임펠러(44)가 일체로 결합된다.

그리고 상기 펌핑실(41-1)의 선단에 형성된 안착요부(41-4)에는 급수커버(45)가 끼움 설치되고, 상기 급수커버(45)는 스냅링(46)에 의해 견고한 고정상태를 유지함으로써 펌핑실(41-1)의 내부 기밀을 확실하게 유지하며, 중앙에 연통 형성된 급수관(23)은 임펠러(44)의 중앙에 물을 공급할 수 있도록 임펠러(44)의 입구 측에 통수 가능하게 위치한다.

따라서, 상기 모터(43)의 작동에 따라 회전하는 임펠러(44)의 원심력에 의하여 물은 임펠러(44)의 중심으로 흡입되어 회전 반경을 따라 흐르면서 압력에너지 및 속도에너지를 얻게 된다.

이때 상기 임펠러(44)의 입구는 진공상태를 유지하고, 물은 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에 급수관(23)을 통해 유입된 물은 연속적으로 임펠러(44)로 흡입되고, 상기 임펠러(44)의 회전반경을 따라 흐르는 물은 와류실(42-2) 의 내벽을 따라 이동한 후 송출구(42-4)를 통해 송출되어 펌핑실(41-1)에서 모아져서 송수구(41-2)로 송수된다.

또한, 상기 스커트부(42-3)의 내측에는 메카니칼 씰(47)이 모터축(43-2)의 외측을 감싸도록 추가로 설치됨으로써 축구멍(41-5)을 통해 물이 외부로 누수됨을 효율적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 급수용 압력탱크(20)에 보충수를 자동으로 공급하기 위한 보충수 자동공급장치(50)가 추가로 구비된다.

이와 같은 보충수 자동공급장치(50)는 급수용 압력탱크(20)의 상측에 배치되는 보충수탱크(51), 상기 급수용 압력탱크(20)에 잔존하는 증기압력을 보충수탱크(51)로 역류시켜 급수용 압력탱크(20)와 보충수탱크(51) 간의 압력차를 없애주는 증기압력 배출관(52) 및 보충수를 급수용 압력탱크(20)로 보충시키는 보충수 공급관(54)의 유기적인 결합구성으로 이루어진다.

상기 보충수탱크(51)는 내부에 볼탑(51-1)이 설치됨으로써 항상 정확한 수위만큼 물공급이 지속적으로 정확하게 이루어지고, 급수용 압력탱크(20)의 상단에 연통 설치된 증기압력 배출관(52)은 보충수탱크(51)의 내부로 연결 설치되되 상기 급수용 압력탱크(20)의 상단에는 하향으로 다수의 분사노즐(53-1)이 형성된 증기헤더관(53)이 연통 설치되며, 상기 증기압력 배출관(52)의 관로에는 선택적으로 유로를 자동으로 개폐하는 증기배출 제어밸브(52-1)가 설치된다.

이때 상기 증기압력 배출관(52) 및 증기헤더관(53)을 설치하는 이유는 보충 수를 보충할 때 급수용 압력탱크(20)의 내부에 증기압력이 잔존함에 따라 보충수탱크(51)의 물이 압력차에 의해 원활하게 공급되지 못함을 해소하기 위한 것으로, 상기 증기압력 배출관(52)을 통해 1차적으로 급수용 압력탱크(20)에 잔존하는 증기압력을 보충수탱크(51)로 역류시켜 방출함과 동시에 보충수를 가온하여 열효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 상기 증기헤더관(53)은 증기압력이 증기압력 배출관(52)을 통해 직접 배출되는 경우 보충수탱크(51)의 물이 요동치면서 외부로 넘치는 현상을 방지하도록 급격한 증기압력의 배출을 완화하기 위한 것으로, 하측을 향한 다수의 미세한 분사노즐(53-1)을 통해 증기압력이 보충수탱크(51)의 전체 폭에 걸쳐 골고루 분산, 배출됨으로써 보충수의 출렁임을 최대한 줄여주어 외부로 물이 넘치는 것을 효과적으로 방지한다.

그리고 상기 급수용 압력탱크(20) 및 보충수탱크(51)는 관로 상에 보충수 제어밸브(54-1)가 설치된 보충수 공급관(54)을 매개로 상호 통수 가능하게 연결 설치된다.

따라서, 상기 증기압력 배출관(52)에 의한 증기압력의 배출작용을 통해 급수용 압력탱크(20)와 보충수탱크(51) 간의 압력차가 해소되면 2차적으로 상기 증기배출 제어밸브(52-1)를 닫아준 상태에서 보충수 제어밸브(54-1)를 개방한 후 보충수 공급관(54)을 통해 보충수를 급수용 압력탱크(20)의 내부로 공급할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 보충수 자동공급장치(60)는 도 8과 같이 증기압력 배출 관(52) 및 증기헤더관(53)의 구성을 생략한 채 보충수탱크(51) 및 보충수 제어밸브(54-1)가 설치된 보충수 공급관(54)만으로 제 역할을 다할 수 있다.

즉 상기 보충수 공급관(54)의 유로를 미세하게 개방하여 서서히 증기압력을 배출하면 물넘침을 방지하면서도 증기압력의 배출이 가능하고, 비로소 증기압력의 배출이 완료되면 상기 보충수 공급관(54)을 통해 급수용 압력탱크(20)에 보충수의 보충이 가능하나, 이 경우 많은 시간이 소요되는 일부의 단점이 있으나 보충수를 공급한다는 원론적인 관점에서는 아무런 문제도 없다.

아울러 상기 급수용 압력탱크(20)에는 보충수 제어밸브(54-1)를 개방하여 보충수를 공급할 때 더욱 원활한 공급이 가능하도록 인위적으로 외부공기를 유입시키는 에어벤트(70)가 연결 설치되고, 이 에어벤트(70)에는 공기 제어밸브(71)가 설치됨으로써 상기 보충수 제어밸브(54-1)의 개방시 연동하여 일시적으로 에어벤트(70)를 개방하여 보충수의 공급을 원활하게 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 급수장치의 일실시예 종단면도

도 2는 본 발명의 보일링 탱크에 저장된 증기압력이 급수용 압력탱크로 공급되는 상태의 확대단면도

도 3은 본 발명 초소용량 가압펌프의 내부구조를 나타낸 확대단면도

도 4는 본 발명 펌프케이싱의 측면도

도 5는 본 발명의 임펠러 하우징 및 임펠러의 분리사시도

도 6은 본 발명 보충수 공급장치의 작동상태를 나타낸 종단면도

도 7은 본 발명 에어벤트의 설치상태 확대단면도

도 8은 본 발명의 다른 실시예 보충수 공급장치의 종단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 보일링 탱크 12, 22: 수위감지센서

20: 급수용 압력탱크 30: 증기압력 공급관

40: 초소용량 가압펌프 41: 펌프케이싱

42: 임펠러 하우징 43: 모터

44: 임펠러 45: 급수커버

50, 60: 보충수 공급장치 51: 보충수탱크

52: 증기압력 배출관 53: 증기헤더관

54: 보충수 공급관 70: 에어벤트

Claims (6)

1. 내부에 설치된 전기히터(11)의 작동에 따라 증기를 발생하고, 수위를 감지하기 위한 수위감지센서(12)가 설치된 보일링 탱크(10)와;

   상기 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결 설치되고, 내부에 수위감지센서(22)가 설치된 급수용 압력탱크(20)와;

   상기 보일링 탱크(10)에 저장된 증기압력을 급수용 압력탱크(20)에 공급하도록 보일링 탱크(10) 및 급수용 압력탱크(20)의 상단에 연결 설치되고, 관로 상에 증기공급 제어밸브(31)가 설치된 증기압력 공급관(30)과;

   상기 급수용 압력탱크(20)와 연결된 급수관(23)에 일측이 연결되고, 타측에 결합된 송수관(25)이 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결된 초소용량 가압펌프(40)로 이루어지되,

   상기 급수용 압력탱크(20)의 상측에 보충수탱크(51)가 배치되고, 상기 급수용 압력탱크(20)의 상단에 연결된 증기압력 배출관(52)은 보충수탱크(51)의 내부로 연결 설치되되 상단에는 하향으로 다수의 분사노즐(53-1)이 형성된 증기헤더관(53)이 연통 설치되며, 상기 증기압력 배출관(52)의 관로에 증기배출 제어밸브(52-1)가 설치되는 한편, 상기 급수용 압력탱크(20) 및 보충수탱크(51)는 보충수 제어밸브(54-1)가 설치된 보충수 공급관(54)을 매개로 통수가능하게 연결된 보충수 자동공급장치(50)를 추가로 구비하여 된 것을 특징으로 하는 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치.
2. 제 1항에 있어서,

   초소용량 가압펌프(40)는,

   내부에 일측이 개방된 펌핑실(41-1)이 형성되고, 상기 펌핑실(41-1)의 타측 내면에는 보일링 탱크(10)와 통수 가능하게 연결된 송수관(25)이 끼움 결합되는 송수구(41-2)가 형성된 펌프케이싱(41)과;

   상기 펌핑실(41-1)의 내부에 배치되고, 중앙의 격벽(42-1)을 기점으로 양측에 각각 와류실(42-2) 및 스커트부(42-3)가 구획 설치되며, 상기 와류실(42-2)의 외주연 일측에 송출구(42-4)가 개방 형성된 임펠러 하우징(42)과;

   상기 와류실(42-2)에 모터(43)의 작동에 따라 회전 가능하게 설치된 임펠러(44)와;

   상기 펌핑실(41-1)의 선단에 끼움 설치되어 펌핑실(41-1)의 기밀을 유지하고, 중앙에 설치된 급수관(23)은 임펠러(44)에 물을 공급하도록 임펠러(44)의 입구 측에 통수 가능하게 위치된 급수커버(45)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치.
3. 제 2항에 있어서,

   스커트부(42-3)의 내측에는 축구멍(41-5)을 통해 누수가 발생함을 방지하는 메카니칼 씰(47)이 모터축(43-2)의 외측을 감싸도록 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   급수용 압력탱크(20)의 상측에 보충수탱크(51)가 배치되고, 상기 급수용 압력탱크(20) 및 보충수탱크(51)는 보충수 제어밸브(54-1)가 설치된 보충수 공급관(54)을 매개로 통수가능하게 연결된 보충수 자동공급장치(60)를 추가로 구비하여 된 것을 특징으로 하는 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,

   급수용 압력탱크(20)에는 보충수 제어밸브(54-1)의 개방시 보충수의 공급이 원활하도록 외부 공기를 선택적으로 유입시키는 에어벤트(70)가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 증기압력 및 초소용량 펌프를 이용한 보일러용 급수장치.

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