KR101266469B1 - 배관 실링장치 - Google Patents

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Abstract

폐열회수보일러 설비에 설치된 설비플레이트의 관통구와 관통구를 통과하는 배관 사이에 형성된 틈새부위를 실링하여 열 수측/팽창에 따른 벨로우즈관의 파손을 방지하여 설비를 안정적으로 운영할 수 있는 배관 실링장치가 소개된다.
이 배관 실링장치는 설비플레이트의 관통구와 배관 사이의 틈새부위를 감싸도록 상부가 상기 설비플레이트에 결합되고 측벽에 주름부가 상하방향으로 형성된 벨로우즈관과, 벨로우즈관에서 측방향으로 수평유로를 형성하는 유로공간부와, 수평유로에 위치되도록 배관의 외주면에서 돌출 형성되고 수평유로의 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 실링플레이트를 포함하여 이루어진다.

Description

배관 실링장치{APPARATUS FOR SEALING PIPE}
본 발명은 배관 실링장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐열회수보일러 설비의 내부 케이스와 배관 간의 열 수축/팽창에 대해 효과적으로 보상할 수 있는 배관 실링장치에 관한 것이다.
일반적으로 LNG 복합발전은 청정 가스인 LNG를 원료로 사용하여 가스터빈을 가동하여 전력을 생산한다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 발전설비는 필터(10)에서 가스를 여과하고, 폐열회수보일러(30: HRSG)를 이용하여 가스터빈(20)으로부터 발생되는 고온의 배기가스로부터 고온의 스팀을 생산하고, 생산된 스팀은 스팀터빈으로 보내져 2차 전력으로 생산한다.
그리고 폐열회수보일러 설비는 상부 각 드럼에 수관이 정해진 배열에 의해 설치되어, 고온의 배기가스가 수관 외부를 지나면서 수관 내부의 순수를 증발시킴에 따라 고온의 스팀이 생산된다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 폐열회수보일러 설비에서, 내부 케이스(31)와 배관(32)은 벨로우즈 커버(33)를 매개로 연결됨으로써, 보일러 설비의 내부 열을 차단하고, 내부 케이스(31)과 배관(32) 간의 열 수축/팽창이 보상되도록 한다. 이는 폐열회수보일러 자체 중량 및 설비 가동/중지시의 온도편차에 의해 자체적으로 상,하로 신축하고 전후좌우로 요동하기 때문이다.
그런데 도 3에 도시된 바와 같이, 보일러 설비의 설비 가동/중지 패턴이 반복적으로 진행되고, 벨로우즈 커버가 보일러 설비내 급격한 온도로 인해 수축과 팽창을 반복하게 됨에 따라, 벨로우즈 커버의 주름부에서 손상이 발생되고, 결국, 손상된 주름부를 통해 가스가 유출되어, 내부 열을 제대로 차단하지 못하는 문제가 발생되었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 "배관 실링장치(특허공개공보 10-2011-0018054호)"가 제안되기도 하였다.
그러나, 이 종래 기술은 배관이 지나가는 외부케이스에 실링부재를 배관쪽으로 가압하는 가압부를 설치하는 구조로, 유체의 유출을 방지하기 위해 별도의 탄성스프링, 실링부재, 실링패드를 외부케이스에 설치해야 하므로, 제작비용이 증가되고, 배관의 폭방향으로 큰 진동이 발생되는 경우에 대해서는 효과적으로 대처할 수 없는 문제가 있었다.
특허공개공보 10-2011-0018054 (2011.2.23)
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 배관 및 설비의 내부 케이스 사이에서 열 수측/팽창에 따른 벨로우즈관의 파손을 방지하여 설비를 안정적으로 운영할 수 있는 배관 실링장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 배관 실링장치는, 폐열회수보일러 설비에 설치된 설비플레이트의 관통구와 관통구를 통과하는 배관 사이에 형성된 틈새부위를 실링하기 위한 배관 실링장치로서, 벨로우즈관, 유로공간부 및 실링플레이트를 포함하고, 벨로우즈관은 설비플레이트의 관통구와 배관 사이의 틈새부위를 감싸도록 상부가 상기 설비플레이트에 결합되고 측벽에 주름부가 상하방향으로 형성되고, 유로공간부는 상기 벨로우즈관에서 측방향으로 수평유로를 형성하고, 실링플레이트는 상기 수평유로에 위치되도록 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고 상기 수평유로의 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비된다.
바람직하게, 상기 실링띠는 서로 다른 직경을 갖는 복수의 실링띠로 구성되어 상기 수평유로를 다중으로 실링한다.
바람직하게, 상기 실링플레이트는 배관의 외주면에서 원반 형태로 돌출 형성되고, 상기 실링띠는 실링플레이트의 상,하면에 고리 형태로 돌출 형성된다.
바람직하게, 상기 유로공간부는 상기 벨로우즈관의 상측에 위치되어 측방향으로 연장된 상부 수평유로를 형성하는 상부 유로공간부와, 상기 벨로우즈관의 하측에 위치되어 측방향으로 연장된 하부 수평유로를 형성하는 하부 유로공간부를 포함하고, 상기 상부 유로공간부 및 하부 유로공간부에는 상기 실링플레이트가 각각 위치된다.
바람직하게, 상기 유로공간부는 상기 벨로우즈관의 하측에서 상,하측에 나란하게 배치되는 제1 및 제2 유로공간부를 포함하고, 상기 제1 유로공간부에는 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고, 제1 유로공간부의 수평유로 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 서브플레이트가 위치되고, 상기 제2 유로공간부에는 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고 제2 유로공간부의 수평유로 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 실링플레이트가 위치된다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.
첫째, 본 발명은 배관 및 설비의 내부 케이스 사이에서 발생되는 열 수측/팽창으로 인해, 이들 배관 및 내부 케이스의 연결 부위에 설치된 벨로우즈관이 파손되는 것을 미연에 방지함으로써, 설비를 안정적으로 운영할 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 배관 및 내부 케이스의 연결 부위에서 발생되는 상하방향 진동뿐만아니라, 폭방향 진동에 대해서도 능동적으로 보상함으로써, 설비내 비틀림 진동에 대해서도 효과적으로 대처하여 고온의 가스 유출을 방지하고, 설비의 내부 열을 차단할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발전설비의 폐열회수보일러 설비를 도시한 구성도.
도 2 내지 도 3은 종래 기술에 따른 폐열회수보일러 내부 케이스과 배관의 연결부위이 마련된 벨로우즈 커버를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 실링장치를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 실링장치를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배관 실링장치를 도시한 구성도.
이하에서는 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배관 실링장치를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 배관 실링장치는, 폐열회수보일러 설비의 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 연결부위에 마련되어, 배관(300)의 상하방향 및 폭방향 진동에 대해서 능동적인 보상을 구현한다.
이를 구현하기 위해, 제1 실시예에 따른 본 발명은, 벨로우즈관(110), 유로공간부(120) 및 실링플레이트(130)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 벨로우즈관(110)은 설비플레이트(200)의 관통구(210)와 배관(300) 사이의 틈새부위를 감싸는 원통형 관으로, 해당 상단부가 설비플레이트(200)에 용접되고, 해당 내부에 배관(300)이 관통되며, 해당 하단에는 배관(300)의 외면부와 유동거리를 유지하는 유동구가 형성된다. 여기서, 유동거리는 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 수축/팽창을 고려하여 해당 구성이 유동이 이루어지는 보정 거리로 정의한다.
그리고 벨로우즈관(110)의 측벽에는 해당 원주방향으로 주름부(111)가 형성된다. 이 주름부(111)는 배관(300)의 상하방향으로 요부 및 홈부가 교호로 연속되게 형성되면서 주름 형태를 이루는데, 이 주름 형태의 주름부(111)는 벨로우즈관(110)의 상,하방향 진동시 상,하방향으로 늘어나거나 줄어드는 작용을 구현함으로써, 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 수축/팽창 발생시에도 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 연결 상태를 안정적으로 유지한다.
특히, 벨로우즈관(110)의 하부측에는 배관(300)의 수직방향으로 수평하게 형성되는 유로공간부(120)가 마련된다.
유로공간부(120)는 실링플레이트(130)의 유동을 안내하는 수평유로(121)를 제공하는 바, 이 수평유로(121)는 벨로우즈관(110)의 측방향으로 수평하게 연장 형성된다. 본 실시예에서 유로공간부(120)는 벨로우즈관(110)의 유동구에 연결되며 해당 내부에 수평유로(121)를 갖는 원형 고리 형태를 이룬다.
이와 같이, 벨로우즈관(110)의 하부측에는 실링플레이트(130)가 벨로우즈관(110)의 측방향으로 이동 가능한 유로공간부(120)가 형성됨으로써, 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 수축/팽창이 발생되는 경우, 벨로우즈관(110)의 주름부(111)를 통해 상하방향 진동이 보상될 수 있고, 실링플레이트(130)와 유로공간부(120) 간의 결합 구조를 통해 폭방향 진동이 보상될 수 있는 것이다.
실링플레이트(130)는 배관(300)의 외주면에서 돌출 형성되는 원반 형태로 이루어져, 유로공간부(120)의 수평유로(121)에 위치되고, 해당 상,하면에는 수평유로(121)의 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠(131)가 구비된다.
여기서, 실링띠(131)는 실링플레이트(130)와 수평유로(121) 사이에 위치되어 이들 사이의 틈새를 실링한다. 본 실시예에 따른 실링띠(131)는 서로 다른 직경을 갖는 복수의 실링띠(131)로 구성됨으로써, 수평유로(121)를 다중으로 실링한다. 예를 들어, 이 실링띠(131)는 실링플레이트(130)의 상,하면에 고리 형상을 이루는 제1 실링띠(131a)와, 제1 실링띠(131a)보다 더 큰 직경을 갖으면서 실링플레이트(130)의 상,하면에 고리 형상을 이루는 제2 실링띠(131b)로 구성된다.
이로써, 유로공간부(120)와 배관(300)의 틈새부위(L)를 통해 유입된 가스는, 유로공간부(120)의 수평유로(121)의 이동시 실링플레이트(130)의 하면에 형성된 제1 실링띠(131a)에 의해 1차 차단되고, 실링플레이트(130)의 하면에 형성된 제2 실링띠(131b)에 의해 2차 차단되고, 실링플레이트(130)의 상면에 형성된 제2 실링띠(131b)에 의해 3차 차단되고, 실링플레이트(130)의 상면에 형성된 제1 실링띠(131a)에 의해 4차 차단될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배관 실링장치를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 본 발명은, 벨로우즈관(110), 상부 유로공간부(120a), 하부 유로공간부(120b) 및 실링플레이트(130)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 벨로우즈관(110) 및 실링플레이트(130) 구성은, 제1 실시예에서 설명한 벨로우즈관(110) 및 실링플레이트(130) 구성과 대동소이하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
다만, 상부 유로공간부(120a)는 벨로우즈관(110)의 상측에 위치되어 측방향으로 연장되는 상부 수평유로를 형성하고, 하부 유로공간부(120)는 벨로우즈관(110)의 하측에 위치되어 측방향으로 연장된 하부 수평유로를 형성하며, 실링플레이트(130)는 상부 유로공간부(120a) 및 하부 유로공간부(120b)에 각각 위치되도록 배관(300)의 상측과 하측에 각각 형성된다.
이에 따라, 제2 실시예에 따른 본 발명은, 설비플레이트(200)와 배관(300) 간의 수축/팽창이 발생되는 경우, 벨로우즈관(110)의 주름부(111)를 통해 상하방향 진동이 보상될 수 있고, 제1 실시예의 구성과 비교하여, 실링플레이트(130)와 상부 및 하부 유로공간부(120a),(120b)의 결합 구조를 통해 폭방향 진동이 보다 효과적으로 보상될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배관 실링장치를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 본 발명에서, 유로공간부(120)는 벨로우즈관(110)의 하측에서 일체로 형성될 수 있다.
이 유로공간부(120)는 벨로우즈관(110)의 하부측에 일체로 배치됨으로써, 유로공간부(120)와 배관(300)의 틈새부위를 통해 유입된 가스가 보다 효과적으로 차단되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 배관 및 설비의 내부 케이스 사이에서 발생되는 열 수측/팽창으로 인해, 이들 배관 및 내부 케이스의 연결 부위에 설치된 벨로우즈관이 파손되는 것을 미연에 방지하고, 배관 및 내부 케이스의 연결 부위에서 발생되는 상하방향 진동뿐만아니라, 폭방향 진동에 대해서도 능동적으로 보상하여, 설비내 비틀림 진동에 대해서도 효과적으로 대처하고, 고온의 가스 유출을 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110 :벨로우즈관 111 :주름부
120 :유로공간부 121 :수평유로
130 :실링플레이트 131 :실링띠
200 :설비플레이트 210 :관통구
300 :배관

Claims (5)

  1. 폐열회수보일러 설비에 설치된 설비플레이트의 관통구와 관통구를 통과하는 배관 사이에 형성된 틈새부위를 실링하기 위한 배관 실링장치로서,
    설비플레이트의 관통구와 배관 사이의 틈새부위를 감싸도록 상부가 상기 설비플레이트에 결합되고 측벽에 주름부가 상하방향으로 형성된 벨로우즈관;
    상기 벨로우즈관에서 측방향으로 수평유로를 형성하는 유로공간부; 및
    상기 수평유로에 위치되도록 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고, 상기 수평유로의 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 실링플레이트를 포함하는 배관 실링장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링띠는 서로 다른 직경을 갖는 복수의 실링띠로 구성되어 상기 수평유로를 다중으로 실링하는 것을 특징으로 하는 배관 실링장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링플레이트는 배관의 외주면에서 원반 형태로 돌출 형성되고, 상기 실링띠는 실링플레이트의 상,하면에 고리 형태로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 실링장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로공간부는 상기 벨로우즈관의 상측에 위치되어 측방향으로 연장된 상부 수평유로를 형성하는 상부 유로공간부와, 상기 벨로우즈관의 하측에 위치되어 측방향으로 연장된 하부 수평유로를 형성하는 하부 유로공간부를 포함하고,
    상기 상부 유로공간부 및 하부 유로공간부에는 상기 실링플레이트가 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 배관 실링장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유로공간부는 상기 벨로우즈관의 하측에서 상,하측에 나란하게 배치되는 제1 및 제2 유로공간부를 포함하고,
    상기 제1 유로공간부에는 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고, 제1 유로공간부의 수평유로 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 서브플레이트가 위치되고,
    상기 제2 유로공간부에는 상기 배관의 외주면에서 돌출 형성되고 제2 유로공간부의 수평유로 상,하 내벽에 접촉되는 실링띠가 구비되는 실링플레이트가 위치되는 것을 특징으로 하는 배관 실링장치.
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