KR101222179B1 - 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치 - Google Patents

지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치에 관한 것으로서, 상세하게는 축열조 상부에 고온의 수증기와 맞닿는 수면층의 온도가 가장 높은 특성을 최대한 이용하기 위하여 배관에 부력용 폰툰을 적용하여 수위변화와 무관하게 수면상층의 고온의 지역난방수를 흡입할 수 있게 하고, 축열조의 축열과 방열에 따른 탱크내부의 저온의 지역난방수에 영향을 받지 않기 위해서 공기층이 형성된 이중 흡입 배관으로 적용하여 열교환을 최소화하고, 수위변동에 따른 흡입을 가능케 하기 위해 내부 배관이 회전되고 내부로 유체유동이 가능한 이중 힌지 배관을 설치함으로써 수면층의 높은 온도의 지역난방수를 열손실없이 축열조 외부로 배출할 수 있도록 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치에 관한 것이다.

Description

지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치{APPARATUS FOR ABSORBING FLOATING CURVED DUAL PIPE FOR THERMAL STORAGE BANK IN DISTRICT HEATING}
본 발명은 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치에 관한 것으로서, 상세하게는 축열조 상부에 고온의 수증기와 맞닿는 수면층의 온도가 가장 높은 특성을 최대한 이용하기 위하여 배관에 부력용 폰툰을 적용하여 수위변화와 무관하게 수면상층의 고온의 지역난방수를 흡입할 수 있게 하고, 축열조의 축열과 방열에 따른 탱크내부의 저온의 지역난방수에 영향을 받지 않기 위해서 공기층이 형성된 이중 흡입 배관으로 적용하여 열교환을 최소화하고, 수위변동에 따른 흡입을 가능케 하기 위해 내부 배관이 회전되고 내부로 유체유동이 가능한 이중 힌지 배관을 설치함으로써 수면층의 높은 온도의 지역난방수를 열손실없이 축열조 외부로 배출할 수 있도록 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치에 관한 것이다.
일반적으로 지역난방시스템은 집단에너지를 공급하는 사업자가 다수의 개별 사용자에게 난방 및 급탕을 위해 배관을 통해 집단에너지를 공급하는 시스템으로, 사용자가 개별적으로 난방설비를 갖추는 개별난방 시스템과는 차이가 있다.
즉, 지역난방은 하나의 도시 또는 일정한 지역 내에 있는 주택, 상가, 사무실, 학교, 병원, 공장 등 각종 건물이 개별적으로 난방설비를 갖추지 않고, 대규모 열생산시설, 즉 열병합발전소를 건설하여 난방 및 급탕에 필요한 중온수(80~120℃)를 생산, 열수송관을 통해 각 수용가에 공급하는 시스템으로 집단에너지 공급방식 중 하나이다.
이러한 지역난방시스템은 전기와 열을 생산하는 열원시설과, 생산된 열을 수송하는 열수송시설과 그리고, 열수송시설에 의해 수송되는 열을 사용자에게 공급하는 열사용자설비로 구성된다.
열원시설은 열병합발전시설, 열전용 보일러, 쓰레기 소각로, 축열조, 열수송시설, 열사용자 설비 등이 포함된다.
열병합발전시설은 동일한 연료를 사용하여 열과 전기를 동시에 생산하는 종합에너지시스템으로서, 일반적으로 고온부는 전력, 저온부는 공정열로 사용하며 일반기력발전에 비해 에너지절감 및 환경개선효과가 크다. 열병합발전의 이용시 증기터빈의 팽창과정에서 일부 열을 추출함으로써 발전량의 감소는 있으나, 복수기에서 버려지는 열을 공정용 또는 지역난방열로 사용할 수 있다.
열전용 보일러는 지역난방용 열을 생산하는 보일러로써 증기보일러와 온수보일러가 있으며, 연료로 저황왁스유(LSWR), B-C유, LNG 등을 사용하고 유럽의 경우 석탄을 사용하는 곳도 많다.
쓰레기 소각로는 쓰레기를 소각하여 부산물로 발생되는 증기는 증기터빈을 설치하여 전력을 생산하거나 열병합발전에 이용하는 경우가 있으나, 쓰레기 질에 따라 생산열량이 일정치 않고 열량자체도 많지 않아 일반적으로 지역난방의 기저부하로 이용되고 있다.
열수송시설은 주수송관 계통 순환수펌프, 열수송관, 가압장설비, 열교환기실(또는 감압밸브실) 및 분배관 계통 순환수펌프 등이 포함된다.
열사용자 설비는 지역난방열을 받아들일 수 있는 사용자열교환기, 유량조절을 원활히 할 수 있는 차압유량조절밸브, 난방 및 급탕 순환펌프, 배관수의 저장 및 보충을 위한 팽창탱크 등으로 구성된다.
축열조는 다음과 같은 3가지 기능을 담당한다. 첫째는 지역난방 배관망의 정압유지를 목적으로 하여 고온수가 포화압력 이하에서 나타나는 재증발 현상을 어떠한 운전조건에서도 발생되지 않도록 하는 것이고, 둘째는 열배관 내 지역난방수온도가 증가되어 비체적이 상승함에 따라 발생되는 팽창량을 흡수하거나 온도 저감에 따라 배관수량의 부족분을 보충하여 최적의 계통을 유지하도록 하며, 셋째는 열부하가 낮은 시간에 잉여열을 저장하였다가 열부하가 높은 시간에 저장된 열을 방열하여 일일 첨두부하를 담당하거나 일일 부하의 변동 폭을 축열조가 흡수하여 잉여열을 저장하게 되므로 설비의 가동율을 향상시킬 수 있어 경제적인 운전이 가능하도록 역할을 담당한다.
또한, 축열조는 지역난방 열공급 회사에서 수용가 측 사용자열교환기에 고온수를 공급하고 식어진 저온수(Return Water)는 축열조로 회수되는 밀폐회로(Closed Loop) 내에 설치되어 열저장/열공급/난방수 회수의 기능을 담당한다.
이러한 축열조는 물의 비중차를 이용하여 고온수와 저온수가 서로 섞이지 않도록 축열조에 저장되는데, 온도차에 따른 물의 비중차로 축열조 아래에는 상대적으로 무거운 저온수(Return Water)가 저장되고, 위에는 상대적으로 가벼운 고온수가(난방공급수)가 저장되며, 고·저온수의 사이에 약 1.5m 높이의 고·저온수가 섞인 경계층이 형성된다. 하나의 축열조 내에서 고·저온수의 분리저장은 물의 온도차에 따른 비중차를 이용하여 저온수 위에 고온수를 조용히 올려놓아 저장을 하는 기술이므로 상부 오리피스 유닛이 물속으로 가라앉거나, 축열(열의 저장)이나 방열(열의 배출)과정 중 축열조에 저장된 상·하의 고·저온수간 상하 와류가 발생하면 고·저온수가 서로 섞여 축열조의 기능이 상실된다.
축열조는 열 저장/배출/회수 외에 팽창탱크의 기능도 담당한다. 축열조와 배관은 밀폐된 회로(Closed Loop)로 구성되어 있고, 축열조와 배관에는 난방수가 가득 채워져 있으며, 이 난방수는 축열 시 최대로 팽창하고, 방열시 체적은 최대로 수축한다. 따라서 축열조는 난방수의 체적 팽창을 수용할 수 있는 팽창탱크(Expansion Tank)의 기능을 수행할 수 있도록 축열조의 수위변동 4m를 기준하여 설계한다. 축열조의 상·하부 오리피스는 항시 물속에 잠겨있어야 하며 4m 수위 변동으로 오리피스가 수면 위로 노출되면 축열조 운전이 불가능하다.
이러한 축열조의 구성을 국내특허등록공보 10-139073호를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도시된 도 1에서처럼, 종래의 발명은 축압기(=축열조)는 온수와 냉수가 중간층(6)에 의해 분리된 2개의 분리층(4, 5)의 각각에 저장되는 뚜껑을 가진 탱크(1)와, 온수를 도입시켜 탭핑-오프시키는 상부 확산기(=상부오리피스; 7)와, 온수가 탭핑-오프될 때 동시에 공급되는 냉수를 또는 그 반대로 냉수가 탭핑-오프될 때 동시에 공급되는 온수를 도입시켜 탭핑-오프시키는 하나 이상의 하부 확산기(하부오리피스; 8)에, 플로우트(18)에 의해 이동되고 온수층이 표면 바로 밑으로부터 온수를 흡입에 의해 추출시키도록 작용하는 튜브(19)와, 온수층과 탱크 뚜껑 사이에 장착된 물밀봉투를 포함하며, 상기 상부 확산기는 플로우트(9)를 갖는 것을 제외하고는 하부 확산기와 동일하며, 상, 하부 확산기(7, 8)는 거의 수직이고 원추형인 확산기 채널(10)과 2개의 단부벽 플레이트 사이에서 수평하게 형성되고 가장 큰 단면을 그 단부에서 갖고 있는 확산기 채널에 연결된 방사형 확산기를 포함하며, 상부 확산기의 확산기 채널은 방사형 확산기 아래에 위치되지만 하부 확산기에서는 방사형 확산기 위에 위치된다.
한편, 지역난방의 축열조는 파워 플랜트의 생산열 또는 각각 소각, 연계열 등을 수용가에 공급하고 남는 잉여열을 축열조에 축열하였다가 필요시에 방열하는 역할을 담당하기 때문에 축열조 내부에는 고온수로 가득 채워지고 방열을 시작함에 따라 고온 배관을 통해 고온수가 빠져나가고 축열조 하부의 저온 배관을 통해 차가운 물이 들어오게 된다. 이때 축열조의 전체 수위는 큰 변동없이 탱크 상부에 형성되며, 단지 뜨거운 물과 차가운 물이 탱크 내부에 공존하게 되기 때문에 서로 다른 온도대의 물이 만나는 지점에 온도경계층(성층권)이 형성되게 된다.
또한, 축열조의 주된 기능중에 하나로 폐회로로 구성된 지역 열배관 네트워크의 지역난방수 온도 변화에 따른 팽창/수축으로 축열조 수위 변동이 발생하게 되고 이로인해 탱크 상부의 증기압력에도 변화가 발생한다. 즉, 축열조 수위가 낮아지면 증기가 머무는 공간의 체적이 늘어나게 되어 잔존 압력이 떨어지게 되고 때에 따라서는 대기압보다 낮은 진공의 압력이 형성되기도 한다. 이러한 진공압력은 탱크의 안전도에 막대한 영향을 미치기 때문에 과도한 진공상태에 도달하기 전에 탱크 상부의 압력을 높여주어야 한다.
탱크 상부의 압력을 높여주기 위한 방법중 축열조 내부의 수면 상층에 고온의 난방수를 이용하여 전기히터로 가열 후 축열조 상부에 100℃이상의 고온수로 분사시켜 수증기압력을 높여 주게되면 축열조의 수위가 낮아지더라도 상부압력은 진공에 도달하지 않고 적정한 압력을 유지 할 수 있게 된다.
위와 같은 축열조 내부의 물을 빼내어 가열후 재분사 시키기 위해서는 축열조 수위가 변화하더라도 그에 대한 제한 없이 수면 상층에 위치한 고온의 물을 탱크 밖으로 빼낼 수 있어야 한다.
그러나, 기존 축열조 및 각종 유체저장 탱크들에서 탱크밖으로 유체를 방출하기 위해 사용되어지는 유연한(플렉서블; Flexible) 배관(도 1의 19)은 잦은 수위변동에 따른 상하운동 반복의 피로하중의 영향으로 균열 및 누수(리크)가 발생하게 되어 주기적인 유지보수가 필요하며 그에 따른 탱크의 기능 정지로 이어지는 문제가 있었다.
국내특허등록공보 10-139073호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축열조 상부에 고온의 수증기와 맞닿는 수면층의 온도가 가장 높은 특성을 최대한 이용하기 위하여 배관에 부력용 폰툰을 적용하여 수위변화와 무관하게 수면상층의 고온의 지역난방수를 흡입할 수 있게 하고, 축열조의 축열과 방열에 따른 탱크내부의 저온의 지역난방수에 영향을 받지 않기 위해서 공기층이 형성된 이중 흡입 배관으로 적용하여 열교환을 최소화하고, 수위변동에 따른 흡입을 가능케 하기 위해 내부 배관이 회전되고 내부로 유체유동이 가능한 이중 힌지 배관을 설치함으로써 수면층의 높은 온도의 지역난방수를 열손실없이 축열조 외부로 배출할 수 있도록 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
지역난방 축열조의 측벽에 고정 설치되어 고온수를 흡입하여 외부로 배출하는 흡입장치에 있어서, 부력을 발생하여 상기 축열조의 수면의 경계층에 위치하도록 내부에 공간부가 형성되는 폰툰과; 상기 폰툰이 일단에 연결되고, 내부에 공기층이 형성되어 상기 축열조의 수면의 경계층에서 고온수를 흡입하는 이중 흡입 배관; 및 상기 이중 흡입 배관의 타단이 이의 일단에 연결되고, 타단이 상기 축열조의 측벽 상단에 고정 설치되며, 상기 축열조의 수위에 따라 각도가 가변되도록 상기 폰툰과 상기 이중 흡입 배관을 회전시키는 이중 힌지 배관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 폰툰은 누수 여부를 체크할 수 있도록 상면 일측에 압력 테스트홀이 형성되고, 상기 압력 테스트홀의 상단에 원통형의 압력 테스트 플러그가 고정되며, 상기 압력 테스트 플러그 내부에 캡이 결합된다.
여기에서 또한, 상기 이중 흡입 배관은 양단에 확관된 형태의 흡입구와 배출구가 각각 형성되는 내부 배관과; 상기 내부 배관보다 큰 지름으로 형성되어 상기 내부 배관이 내부에 삽입되는 외부 배관; 및 상기 내부 배관과 외부 배관의 서로 다른 수축/팽창 변위에 따른 응력을 해소시키도록 내부에 응력 해소 공간부를 구비하는 원통형으로 형성되되, 일측면에 상기 외부 배관의 끝단이 결합되는 결합홀이 형성되고, 타측면에 상기 내부 배관이 관통되는 관통홀이 형성되는 응력 해소 부재를 포함한다.
여기에서 또, 상기 이중 흡입 배관은 상기 내부 배관의 외측면에 길이 방향으로 복수개가 설치되어 상기 내부 배관과 외부 배관의 간격을 유지하는 라운드 바를 더 포함한다.
여기에서 또, 상기 라운드 바는 수압에 따른 상기 외부 배관의 눌림현상을 방지하고 내부 배관과 외부 배관 사이에 균일한 공기층을 형성시켜 단열효과를 얻을 수 있도록 상기 내부 배관의 중심에서 방사상으로 등각도를 가지며 설치된다.
여기에서 또, 상기 폰툰은 상기 내부 배관의 흡입구가 수면에서 50~200㎜에 위치하는 부력을 갖는다.
여기에서 또, 상기 이중 흡입 배관은 상기 폰툰을 고정시키도록 상기 외부 배관의 일단 외측에 고정 설치되는 브라켓을 더 포함한다.
여기에서 또, 상기 이중 힌지 배관은 "L"자 형태로 절곡되고, 상기 이중 흡입 배관의 내부 배관에 형성된 배출구와 동일 지름을 가지며, 상기 이중 흡입 배관의 내부 배관과 고정 결합되어 상기 이중 흡입 배관을 축회전시키는 회전 배관과; 상기 회전 배관과 동일 지름을 가지며, 상기 회전 배관의 끝단과 고정 결합되는 회전 내부 배관과; 상기 회전 배관과 동일 직경을 가지며 상기 회전 내부 배관이 회전될 수 있도록 갭을 가지며 이웃하여 설치되는 고정 내부 배관과; 상기 회전 내부 배관보다 큰 지름으로 형성되고, 상기 회전 내부 배관과 고정 내부 배관이 내부에 설치되되, 상기 고정 내부 배관과 고정 결합되는 외부 힌지 배관과; "L"자 형태로 절곡되고, 일단이 상기 고정 내부 배관과 고정 결합되며, 타단이 상기 축열조의 측벽 상부를 관통하여 배출되는 배출 배관; 및 상기 회전 배관과 회전 내부 배관, 고정 내부 배관 및 배출 배관을 관통하여 고정 설치되는 고정 바를 포함한다.
여기에서 또, 상기 회전 배관 및 배출 배관은 상기 고정 바가 관통하여 배출되도록 각각 배출홀이 형성된다.
여기에서 또, 상기 고정 바는 상기 회전 배관이 회전될 수 있도록 양단에 볼트탭이 형성되어 있고, 일측에 곡면이 형성된 고정 파이프가 상기 회전 배관 및 배출 배관 사이에 삽입 고정되고, 상기 고정 파이프에 와셔가 삽입된 다음 볼트탭에 이중 너트가 체결된다.
여기에서 또, 상기 고정 내부 배관 및 회전 내부 배관은 상기 외부 힌지 배관의 진원도를 유지하도록 각각 외측면 양단에 둘레 방향으로 간격 유지 패드가 부착된다.
여기에서 또, 상기 이중 힌지 배관은 상기 외부 힌지 배관을 상기 축열조의 측벽에 고정시키는 고정 플레이트를 더 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치에 따르면, 축열조 상부에 고온의 수증기와 맞닿는 수면층의 온도가 가장 높은 특성을 최대한 이용하기 위하여 배관에 부력용 폰툰을 적용하여 수위변화와 무관하게 수면상층의 고온의 지역난방수를 흡입할 수 있게 하고, 축열조의 축열과 방열에 따른 탱크내부의 저온의 지역난방수에 영향을 받지 않기 위해서 공기층이 형성된 이중 흡입 배관으로 적용하여 열교환을 최소화하고, 수위변동에 따른 흡입을 가능케 하기 위해 내부 배관이 회전되고 내부로 유체유동이 가능한 이중 힌지 배관을 설치함으로써 수면층의 높은 온도의 지역난방수를 열손실없이 축열조 외부로 배출할 수 있다.
도 1은 일반적인 축열조의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 폰툰과 이중 흡입 배관의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 이중 힌지 배관의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 이중 힌지 배관의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치가 축열조에 설치된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치가 축열조에 설치된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 폰툰과 이중 흡입 배관의 구성을 나타낸 측단면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 이중 힌지 배관의 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치중 이중 힌지 배관의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치가 축열조에 설치된 모습을 나타낸 측단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치가 축열조에 설치된 모습을 나타낸 평면도이다.
도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치(A)는, 폰툰(100)과, 이중 흡입 배관(200)과, 이중 힌지 배관(300)으로 구성된다.
먼저, 폰툰(Pontoon)(100)은 고온에 견디고, 부력을 발생하여 탱크, 즉 축열조(1)의 수면의 경계층에 위치하도록 내부에 공간부(S1)가 형성되도록 원통형으로 금속 재질로 형성된다. 여기에서, 폰툰(100)은 누수 여부를 체크할 수 있도록 상면 일측에 압력 테스트홀(110)이 형성되고, 압력 테스트홀(110)의 상단에 원통형의 압력 테스트 플러그(120)가 용접 결합되며, 압력 테스트 플러그(120) 내부에 캡(130)이 결합된다. 즉, 압력 테스트홀(110)과 압력 테스트 플러그(120)를 통해 유체나 공기를 투입하여 누수를 테스트하고, 이상이 없을 시 캡(130)을 결합한 후 용접하여 반영구적으로 기능을 유지할 수 있도록 한다. 여기에서 또한, 폰툰(100)은 축열조(1) 수면 상부의 증기로부터 고온의 열이 수면으로 전달되어 일정 수심까지만 재순환용 고온수로 활용 가능하기 때문에 정확한 부력계산을 통해 하기에서 설명할 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)에 구비된 흡입구(211)가 수면에서 50~200㎜, 바람직하게 100㎜에 위치하는 부력을 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 이중 흡입 배관(200)은 축열조(1)의 수면의 경계층에서 고온수를 흡입하도록 내부 배관(210)과, 외부 배관(220)과, 응력 해소 부재(230)와, 라운드 바(240)와, 브라켓(250)으로 구성된다.
내부 배관(210)은 금속 재질로 양단에 확관된 형태의 흡입구(211)와 배출구(213)가 각각 형성된다.
외부 배관(220)은 금속 재질로 공기층(a)을 형성하여 단열이 이루어지도록 내부 배관보다 큰 지름으로 형성되어 내부 배관(210)이 내부에 삽입된다.
응력 해소 부재(230)는 내부 배관(210)과 외부 배관(220)의 서로 다른 수축/팽창 변위에 따른 응력을 해소시키도록 내부에 응력 해소 공간부(S2)를 구비하는 금속 재질로 원통형으로 형성되되, 일측면에 외부 배관(220)의 끝단이 결합되는 결합홀(231)이 형성되고, 타측면에 내부 배관(210)이 관통되는 관통홀(233)이 형성되어 외부 배관(220)과 내부 배관(210)에 용접 결합된다.
라운드 바(240)는 금속 재질로 내부 배관(210)의 외측면에 길이 방향으로 복수개가 설치되는 데, 수압에 따른 외부 배관(220)의 눌림현상을 방지하고 내부 배관(210)과 외부 배관(220) 사이에 균일한 공기층(a)을 형성시켜 단열효과를 얻을 수 있도록 내부 배관(210)의 중심에서 방사상으로 등각도를 가지며 설치되는 것이 바람직하다.
브라켓(250)은 금속 재질로 사다리꼴로 형성되되, 폰툰(100)을 고정시키도록 상면에 제 1안착홈(251)이 형성되고, 하단에 외부 배관(220)이 관통되는 고정홀(253)이 형성되어 폰툰(100)이 제 1안착홈(251)에 용접 결합되고, 외부 배관(220)이 고정홀(253)을 관통한 상태에서 외부 배관(220)과 용접 결합된다. 이때, 브라켓(250)은 폰툰(100)의 크기에 따라 2개 이상이 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 이중 힌지 배관(300)은 축열조(1)의 수위에 따라 이중 흡입 배관(200)을 회전시키도록 회전 배관(310)과, 회전 내부 배관(320)과, 고정 내부 배관(330)과, 외부 힌지 배관(340)과, 배출 배관(350)과, 고정 바(360)와, 고정 플레이트(370)로 구성된다.
회전 배관(310)은 금속 재질로 "L"자 형태로 절곡되고, 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)에 형성된 배출구(213)와 동일 지름을 가지며, 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)과 일단이 용접 결합되어 이중 흡입 배관(200)을 축회전시킨다. 여기에서, 회전 배관(310)은 하기에서 설명할 고정 바(360)가 관통하여 배출되도록 제 1배출홀(311)이 형성된다.
회전 내부 배관(320)은 금속 재질로 회전 배관(310)과 동일 지름을 가지고, 회전 배관(310)과 함께 회전될 수 있도록 일단이 용접 결합된다. 여기에서, 회전 내부 배관(320)은 외부 힌지 배관(340)과의 진원도를 유지하고, 이의 상면과 외부 힌지 배관(340)의 내면 사이에 형성된 수막에 의해 회전 내부 배관(320)이 회전되도록 외측면 양단에 둘레 방향으로 간격 유지 패드(P)가 부착된다.
고정 내부 배관(330)은 금속 재질로 회전 배관(310)과 동일 직경을 가지며 회전 내부 배관(320)이 회전될 수 있도록 갭(G)을 가지며 이웃하도록 설치된다. 여기에서, 고정 내부 배관(330)은 외부 힌지 배관(340)과의 진원도를 유지하도록 외측면 양단에 둘레 방향으로 간격 유지 패드(P)가 부착된다.
외부 힌지 배관(340)은 금속 재질로 회전 내부 배관(320)보다 큰 지름으로 형성되고, 회전 내부 배관(320)과 고정 내부 배관(330)이 내부에 설치되되, 회전 내부 배관(320)과는 미결합되고, 고정 내부 배관(330)과 용접 결합된다.
배출 배관(350)은 금속 재질로 "L"자 형태로 절곡되되, 일단이 고정 내부 배관(330)의 지름과 동일하고, 고정 내부 배관(330)과 일단이 용접 결합되며, 타단이 축열조(1)의 측벽(1a) 상부를 관통하여 배출된다. 여기에서, 배출 배관(350)은 고정 바(360)가 관통하여 배출되도록 제 2배출홀(351)이 형성되고, 타단이 축열조(1)의 측벽(1a) 상부를 관통하여 배출되되, 축열조(1)의 측벽(1a)에 용접되어 고정된다.
고정 바(360)는 금속 재질로 회전 배관(310)의 제 1배출홀(311)과 회전 내부 배관(320), 고정 내부 배관(330) 및 배출 배관(350)의 제 2배출홀(351)을 관통하여 고정 설치된다. 여기에서, 고정 바(360)는 회전 배관(310)이 회전될 수 있도록 양단에 볼트탭(361)이 형성되어 있고, 일측에 곡면(363a)이 형성된 고정 파이프(363)가 회전 배관(310) 및 배출 배관(350) 사이에 삽입 고정되고, 고정 파이프(363)에 와셔(365)가 삽입된 다음 볼트탭(361)에 이중 너트(367)가 체결된다.
고정 플레이트(370)는 금속 재질로 직사각 형태로 형성되고, 상면에 외부 힌지 배관(340)이 안착되는 제 2안착홈(371)이 형성되고, 외부 힌지 배관(340)을 제 2안착홈(371)에 용접하여 고정시키고, 이의 타단이 축열조(1)의 측벽(1a)에 용접하여 고정된다.
한편, 회전 내부 배관(320)과 고정 내부 배관(330) 사이에는 용접하지 않고, 서로 이웃하도록 설치하는 데, 이는 이들 사이에 갭(G)을 형성하여 수면의 수두압에 의해 내부를 이동하여 축열조(1) 밖으로 흘러나가는 고온수가 갭(G)을 통해 일부 빠져나오게 하여 회전 내부 배관(320)과 외부 힌지 배관(340) 사이에 얇은 수막을 형성시켜 진원도를 유지시켜주고 회전 내부 배관(320)의 원활한 회전이 이루어지도록 하기 위함이다.
이하, 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치의 동작 상태를 설명하기 위한 동작 설명도이다.
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이 폰툰(100)이 축열조(1) 수면 변화에 따라 상하로 이동되면, 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)이 이중 힌지 배관(300)의 회전 배관(310)과 함께 회전 가능하도록 연결되어 있기 때문에 이중 흡입 배관(200)이 회전 배관(310)을 중심으로 상하로 회전하게 된다. 즉, 고정 바(360)를 축으로 하여 회전 배관(310)과 회전 내부 배관(320) 및 이중 흡입 배관(200)이 회전을 하게 되는 데, 고정 바(360)의 와셔(365)에 의해 고정 파이프(363)의 회전이 가능하여 결국 회전 배관(310)과 회전 내부 배관(320)이 회전하게 된다.
그리고, 이중 흡입 배관(200)이 회전을 하면서도 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)에 구비된 흡입구(211)가 항시 수면 아래에 위치하기 때문에 고온수의 흡입이 가능하고, 외부 배관(220)과 내부 배관(210) 사이의 공기층(a)에 의해 고온수가 단열되어 열손실없이 수면의 수두압에 의해 배출되게 된다. 이때, 이중 흡입 배관(200)의 내부 배관(210)에 구비된 흡입구(211)가 낮아진 수면보다 높은 곳에 위치하면 고온수의 배출이 중지된다.
또한, 내부 배관(210)을 통해 흡입되어 배출되는 고온수는 회전 배관(310)을 통해 회전 내부 배관(320)과, 고정 내부 배관(330) 및 배출 배관(350)을 통해 축열조(1) 외부로 배출되게 된다.
한편, 회전 배관(310) 내부로 고온수가 유입되어 통과하면, 회전 내부 배관(320)과 고정 내부 배관(330) 사이의 갭(G)을 통해 고온수 일부가 빠져나오게 하여 회전 내부 배관(320)과 외부 힌지 배관(340) 사이에 얇은 수막을 형성시켜 진원도를 유지시켜주고 회전 내부 배관(320)의 원활한 회전이 가능하게 된다.
그리고, 고온수는 배출 배관(350)을 통해 축열조(1)의 외부로 배출된다.
한편, 이중 흡입 배관(200)은 접촉하는 유체의 온도에 따라 내부 배관(210)과 외부 배관(220)의 수축/팽창 변위가 다르게 작용하기 때문에 응력 해소 부재(230)를 통해 이를 해소한다.
즉, 응력 해소 부재(230)가 수축/팽창에 따른 이중 흡입 배관(200)의 자유변동폭을 확보함으로써 이중 흡입 배관(200)을 구속하는 응력을 해소시켜 주도록 한다.
따라서, 따른 이중 흡입 배관(200)에 수축이 발생되는 경우에는 응력 해소 부재(230)가 도 3에 도시된 바와 같이 오른쪽으로 변형되고, 팽창시에는 왼쪽으로 변형되어 이중 흡입 배관(210)에 가해지는 열응력을 해소시킨다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 축열조 100 : 폰툰
200 : 이중 흡입 배관 210 : 내부 배관
220 : 외부 배관 230 : 응력 해소 부재
240 : 라운드 바 250 : 브라켓
300 : 이중 힌지 배관 310 : 회전 배관
320 : 회전 내부 배관 330 : 고정 내부 배관
340 : 외부 힌지 배관 350 : 배출 배관
360 : 고정 바 370 : 고정 플레이트

Claims (12)

  1. 지역난방 축열조의 측벽에 고정 설치되어 고온수를 흡입하여 외부로 배출하는 흡입장치에 있어서,
    부력을 발생하여 상기 축열조의 수면의 경계층에 위치하도록 내부에 공간부가 형성되는 폰툰과;
    상기 폰툰이 일단에 연결되고, 내부에 공기층이 형성되어 상기 축열조의 수면의 경계층에서 고온수를 흡입하는 이중 흡입 배관; 및
    상기 이중 흡입 배관의 타단이 이의 일단에 연결되고, 타단이 상기 축열조의 측벽 상단에 고정 설치되며, 상기 축열조의 수위에 따라 각도가 가변되도록 상기 폰툰과 상기 이중 흡입 배관을 회전시키는 이중 힌지 배관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폰툰은,
    누수 여부를 체크할 수 있도록 상면 일측에 압력 테스트홀이 형성되고, 상기 압력 테스트홀의 상단에 원통형의 압력 테스트 플러그가 고정되며, 상기 압력 테스트 플러그 내부에 캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 흡입 배관은,
    양단에 확관된 형태의 흡입구와 배출구가 각각 형성되는 내부 배관과;
    상기 내부 배관보다 큰 지름으로 형성되어 상기 내부 배관이 내부에 삽입되는 외부 배관; 및
    상기 내부 배관과 외부 배관의 서로 다른 수축/팽창 변위에 따른 응력을 해소시키도록 내부에 응력 해소 공간부를 구비하는 원통형으로 형성되되, 일측면에 상기 외부 배관의 끝단이 결합되는 결합홀이 형성되고, 타측면에 상기 내부 배관이 관통되는 관통홀이 형성되는 응력 해소 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 흡입 배관은,
    상기 내부 배관의 외측면에 길이 방향으로 복수개가 설치되어 상기 내부 배관과 외부 배관의 간격을 유지하는 라운드 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 라운드 바는,
    수압에 따른 상기 외부 배관의 눌림현상을 방지하고 내부 배관과 외부 배관 사이에 균일한 공기층을 형성시켜 단열효과를 얻을 수 있도록 상기 내부 배관의 중심에서 방사상으로 등각도를 가지며 설치되는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 폰툰은,
    상기 내부 배관의 흡입구가 수면에서 50~200㎜에 위치하는 부력을 갖는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 흡입 배관은,
    상기 폰툰을 고정시키도록 상기 외부 배관의 일단 외측에 고정 설치되는 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 힌지 배관은,
    "L"자 형태로 절곡되고, 상기 이중 흡입 배관의 내부 배관에 형성된 배출구와 동일 지름을 가지며, 상기 이중 흡입 배관의 내부 배관과 고정 결합되어 상기 이중 흡입 배관을 축회전시키는 회전 배관과;
    상기 회전 배관과 동일 지름을 가지고, 상기 회전 배관의 끝단과 고정 결합되는 회전 내부 배관과;
    상기 회전 배관과 동일 직경을 가지며 상기 회전 내부 배관이 회전될 수 있도록 갭을 가지며 이웃하여 설치되는 고정 내부 배관과;
    상기 회전 내부 배관보다 큰 지름으로 형성되고, 상기 회전 내부 배관과 고정 내부 배관이 내부에 설치되되, 상기 고정 내부 배관과 고정 결합되는 외부 힌지 배관과;
    "L"자 형태로 절곡되고, 일단이 상기 고정 내부 배관과 고정 결합되며, 타단이 상기 축열조의 측벽 상부를 관통하여 배출되는 배출 배관; 및
    상기 회전 배관과 회전 내부 배관, 고정 내부 배관 및 배출 배관을 관통하여 고정 설치되는 고정 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 배관 및 배출 배관은,
    상기 고정 바가 관통하여 배출되도록 각각 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 바는,
    상기 회전 배관이 회전될 수 있도록 양단에 볼트탭이 형성되어 있고, 일측에 곡면이 형성된 고정 파이프가 상기 회전 배관 및 배출 배관 사이에 삽입 고정되고, 상기 고정 파이프에 와셔가 삽입된 다음 볼트탭에 이중 너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 내부 배관 및 회전 내부 배관은,
    상기 외부 힌지 배관의 진원도를 유지하도록 각각 외측면 양단에 둘레 방향으로 간격 유지 패드가 부착되는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 이중 힌지 배관은,
    상기 외부 힌지 배관을 상기 축열조의 측벽에 고정시키는 고정 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지역난방 축열조용 부유식 굴절 이중배관 흡입장치.
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JPH0552454A (ja) * 1991-08-22 1993-03-02 Taikisha Ltd 氷蓄熱槽における取水装置
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