KR101346634B1 - 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐과 노즐 고정 장치 - Google Patents

입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐과 노즐 고정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입자나 가스시료를 샘플링하는 노즐 외곽에 쉬라우드를 설치함으로써 노즐로 유입되는 시료가 속도변화에 따라 변동성이 적도록 고안한 쉬라우드 노즐과 이 노즐 유입부를 유체방향애 평행하게 조정함으로써 유동각이 거의 영(zero)인 조건으로 노즐의 방향을 조정할 수 있을 뿐만 아니라 이를 시료채취 이송배관에 고정하는 고정장치 외에 노즐 외부에 덕트나 스택 내부면과 고정시켜 주는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 샘플링하고자 하는 입자시료를 수집하는 원통 형상의 노즐(Nozzle)과, 노즐의 전단에 연장되고 이와 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 내경은 점진적으로 작아지고 두께는 점진적으로 얇아지며 뾰족한 형상을 갖는 노즐 유입부 및 노즐과 상기 노즐 유입부의 외곽에 일정간격을 두고 배치되고 이들과 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 반경이 점진적으로 커지는 쉬라우드를 포함하는 쉬라우드 노즐을 구성하고, 이 쉬라우드 노즐의 노즐 후방으로부터 연장되는 시료채취 이송배관이 덕트 또는 스택의 외부로 인출되되, 시료채취 이송배관 중 덕트 또는 스택 내부에 위치하는 시료채취 이송배관은 완만한 원호(Smooth Curved) 형상을 가지도록 설치하고 덕트 혹은 스택벽면을 관통하여 내부에 유로를 형성하고 있는 볼형 조인트로 연결함으로써 노즐의 방향을 유동각 영(zero)이 되도록 조정할 수 있는 방안 외에 이를 벽면에 고정 및 조정하는 장치에 관한 고안이며 부분적으로는 시료채취 과정부터 시료이송 단계에 이르기까지 시료를 이송하는 이송배관 내에 입자침적에 따른 시료손실을 막는 방법이다.
따라서 본 발명은 원전이나 핵시설 등에서의 방사성입자 샘플링 외에 소각로 등 환경배출시설 등의 시료채취에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 고안이다.

Description

입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐과 노즐 고정 장치{SHROUD NOZZLES FOR PARTICLE AND GAS SAMPLING AND ITS FIXED DEVICE}
본 발명은 원자력발전소나 방사성폐기물시설, 핵연료취급건물 등에서 덕트나 스택을 통해 외부로 유출되는 방사능입자나 가스시료 등을 샘플링하는 쉬라우드 노즐과 이를 시료채취 이송배관과 함께 덕트나 스택에 고정시켜 주는 고정장치에 관한 것이다.
원자력발전소, 방사성폐기물시설, 핵연료취급건물 및 방사성동위원소 처리시설 배기계통은 핵시설로부터 외부로 유출되는 방사성입자의 감시를 목적으로 시료입자 채취용 노즐(Nozzle)을 구비한 시료채취 이송배관 등을 설치하여 방사성입자가 외부로 누출되는지를 실시간으로 샘플링(Sampling)하고 있다.
위와 같이 시료채취(Sampling)에 사용되는 쉬라우드 노즐(Shroud Nozzle)은 통상 10㎛ 크기를 갖는 입자(PM10)를 샘플링하게 되는데, 이는 환경감시용으로 이용된다. 일본의 후쿠시마 원전 사고에서와 같이 수소폭발 등에 의한 격납건물 파손과 같은 특수한 경우를 제외하고 대개의 경우 배기계통상에 설치된 공기정화설비(Air Handling Unit)를 지나면서 정화된 공기가 설계/시공된 관련 배기계통의 덕트 혹은 스택을 통해 대기로 방출된다.
그러나 핵시설 운전중 공기정화설비의 활성탄 여과기가 제 역할을 다하지 못하는 경우나 사고 발생시 방사성입자가 외부로 누출될 수 있으므로 이를 감시하고 즉각적인 안전조치를 취할 용도로 방사능감시계통(RMS, Radiation Monitoring System)을 운전하고 있는데 그 시스템의 중요 구성요소가 쉬라우드 노즐과 분석기이다.
여기서 쉬라우드 노즐은 ANSI N13.1의 기술기준에 따르면 최초 설치시 샘플링 위치의 선정이 적절한지를 검증시험을 통해 확인할 것을 의무화하고 있으며, 주기적인 점검(Periodic Surveillance)을 통해 설치상태의 신뢰성을 확인하고 있다.
통상적으로 쉬라우드 노즐이 배기계통의 덕트 혹은 스택(Stack) 내부에 설치되며, 공기정화설비의 배기팬과 유동속도 및 유체유동 형상(Flow Pattern)에 따라 진동의 영향이 있을수 있는 환경에 설치된다는 점에서 설치가 잘못될 경우 시료 샘플링에 많은 오차를 야기하게 된다.
이와 같이 시료 샘플링에 중요한 샘플링 노즐은 노즐 입구가 유동과 정면으로 마주보게 설치되어야 하며, 설치된 쉬라우드 노즐이 설치 후 일정시간 경과후 진동 등의 영향에 의해 최초 설치방향이 아닌 엉뚱한 방향으로 변경되어서도 안될 뿐만 아니라, 시료채취 이송배관을 지나면서 노즐 배관에서 필연적으로 발생할 수 있는 입자침적(Deposition)에 의한 시료손실량이 최소화되도록 배관의 길이는 가능한 한 짧게, 배관의 굽힘 및 피팅의 사용 개소를 가능한 줄여 저항요소를 최소화한 배관의 설치가 요구되고 있다.
상기한 시료채취를 위한 노즐 즉, 쉬라우드 노즐이 사용되는 환경특성에 대해, ASNI/HPS N13.1-1999, 'Sampling and Monitoring Releases of Airborne Radioactive Substances from the Stacks and Ducts of Nuclear Facilities'에서는 방사능물질의 배출계통에서 시료채취 등을 포함한 다양한 기술기준을 제시하고 있는데 시료채취 계통의 검증항목으로 속도분포의 균일성, 유동각 측정을 통한 선풍(Cyclic Flow)의 여부 확인, 10㎛ 입자 및 추적가스를 이용한 입자분포 및 가스분포를 실험을 통해 확인할 것을 제시하고 있으며, 시료채취 이송배관에 대한 손실률이 제한치 이내(50%)에 있어야 한다고 규정하고 있다.
특히, 측정단면에서의 유동각(Flow Angle)은 허용기준인 20°이내인지를 확인하여야 하는데, 이는 덕트 또는 스택의 유동이 샘플링 노즐이 설치되는 특정위치에서 노즐팁과 항상 규정된 값(20°) 이내의 유동각을 갖는 조건에서 시료를 샘플링하여야 함을 의미한다.
원자력발전소, 방사성폐기물시설, 핵연료취급건물 및 방사성동위원소 처리시설의 배기계통은 핵시설로부터 외부로 유출되는 방사성입자의 감시를 위해, 입자시료 채취용 노즐(Nozzle)을 설치하여 방사성입자가 외부로 누출되는지를 실시간으로 샘플링(Sampling)하는 배기덕트 혹은 스택 내부 유동은 배관 혹은 스택의 축 중심에 대해 일정 크기의 유입 유동각을 갖는 선풍(Cyclic Flow) 특성을 갖는다. 그러나 시료채취용 노즐에 정면으로 유입되도록 유동을 조정할 방법이 가장 샘플링에 좋은 방법이므로 덕트 중간에 플로우 믹서(Flow Mixer) 혹은 배플(Baffle) 등과 같은 유동 방향을 조정할 수 있는 기구를 설치하는 등의 물리적 방법을 사용하기도 하나, 이것 역시 유동각의 편차를 다소 개선할 수 있을 뿐 노즐과 유입되는 유체가 이루는 유동각을 정확하게 조정할 수 없다는 문제점이 있다.
국내 등록특허 제10-582592호(2006. 05. 26. 등록공고) 국내 등록특허 제10-890062호(2009. 03. 25. 등록공고) 국내 특허공개 제10-2003-0053883호(2003. 07. 02. 특허공개)
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 쉬라우드 노즐 입구가 유체유동과 정면으로 마주보게 하고 시료채취 이송배관 내 입자침적에 따른 손실을 최소화하며 진동과 유체 유동 특성에 따른 영향을 최소화하여 원전 및 핵시설 등에서의 방사성입자 샘플링에 대한 신뢰성을 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐(Shroud Nozzle)은, 샘플링하고자 하는 입자시료를 수집하는 원통 형상의 노즐(Nozzle); 상기 노즐의 전단에 연장되고 이와 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 내경은 점진적으로 작아지고 두께는 점진적으로 얇아지며 뾰족한 형상을 갖는 노즐 유입부; 및 상기 노즐과 상기 노즐 유입부의 외곽에 일정간격을 두고 배치되고 이들과 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 반경이 점진적으로 커지는 쉬라우드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 쉬라우드는 입구가 벨 마우스 형상으로 성형되고, 상기 쉬라우드 후단과 상기 노즐 유입부와의 공간이 점진적으로 좁아지는 형상을 가지는 채널 형상으로 이루어짐으로써 상기 노즐 유입부와 상기 노즐이 특정 위치에서 단을 두고 연결되어 노즐벽에서 형성되는 경계층 유동에 의한 재순환 유동영역이 최소화되거나 거의 발생하지 않도록 할 수 있다.
상기 노즐과 상기 노즐 유입부 및 상기 쉬라우드는 그의 표면에 입자시료와의 충돌 마찰을 줄이기 위한 테프론이 코팅될 수 있다.
또한 본 발명에 의한 쉬라우드 노즐의 고정장치는, 쉬라우드 노즐이 덕트 또는 스택 내에 유체유동과 평행한 상태로 설치되어 유동각이 영(zero)±5°이내가 되게 하고, 상기 쉬라우드 노즐의 노즐 후방으로부터 연장되는 시료채취 이송배관이 상기 덕트 또는 스택을 관통해서 외부로 인출되되, 상기 시료채취 이송배관 중 상기 덕트 또는 스택의 내부에 위치하는 시료채취 이송배관은 완만한 원호(Smooth Curved) 형상으로 절곡되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 시료채취 이송배관 중 상기 덕트 또는 스택의 외부에 위치하는 시료채취 이송배관은 상기 덕트 또는 스택의 외면과 직각을 이루면서 시료채취 이송배관에 연결될 수 있다.
상기 시료채취 이송배관은 상기 덕트 또는 스택의 내부에 위치한 시료채취 이송배관과 상기 덕트 또는 스택의 외부에 위치한 시료채취 이송배관으로 분할되고, 상기 분할된 시료채취 이송배관은 볼 조인트 방식으로 연결되며, 상기 시료채취 이송배관의 연결부가 상기 덕트 또는 스택에 고정되어 상기 쉬라우드 노즐의 방향을 조정할 수 있다.
상기 쉬라우드 노즐은 다수의 고정장치에 의해 상기 덕트 또는 스택 내에 고정될 수 있다.
상기 쉬라우드 노즐이 상기 덕트 내에 고정되는 경우, 상기 쉬라우드 노즐은 4개의 고정장치에 의해 덕트 내에 고정될 수 있다.
상기 쉬라우드 노즐이 상기 스택 내에 고정되는 경우, 상기 쉬라우드 노즐은 3개 내지 6개의 고정장치에 의해 스택 내에 고정될 수 있다.
상기 다수의 고정장치는 상기 쉬라우드 노즐과 상기 덕트 또는 스택 간의 간격을 조정하는 위치 조정수단을 구비하여 상기 쉬라우드 노즐의 방향과 시료입자의 유동각이 평행을 유지하게 함으로써 노즐로 유입되는 시료가 노즐이 이루는 유동각이 영(zero)±5°이내가 되도록 할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 유체해석을 통해 얻은 데이터를 활용하거나 현장실험을 통해 얻게 되는 덕트 혹은 스택 내 유체의 유동각 등의 정보를 활용하여 덕트 또는 스택 내에서 입자시료 샘플링용으로 설치되는 쉬라우드 노즐을 이용하되, 쉬라우드 노즐로 유입되는 입자시료가 노즐과 이루는 유동각(Flow Angle)이 없게 유입되도록 쉬라우드 노즐의 자체 각도를 조절하는 한편 쉬라우드 노즐을 고정장치를 이용하여 이를 미세 조정하거나 메시덕트나 스택 내에 고정함으로써 계통이 운정되는 도중에 진동과 같은 외부요인으로 덕트나 스택 내에 설치된 쉬라우드 노즐의 위치가 변경되는 현상을 방지할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 쉬라우드 노즐에 연결되고 시료채취 이송배관과 연결되는 결합부위를 내부에 유로를 가지는 볼 조인트(Ball Joint)로 결합함으로써 쉬라우드 노즐의 위치조정이 가능할 뿐더러 시료채취 계통에서의 입자의 침적에 따른 시료손실률을 최소화할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 쉬라우드 입구에 벨 마우스를 형성하고 채널 후단과 노즐 외부와의 공간이 점직적으로 좁아지는 채널 형상을 가지도록 함으로써 시료채취 이송배관으로 유입되는 입자가 덕트 또는 스택을 따라 흐르는 주유동의 특성을 유지하면서 시료채취 이송배관 내에서 균일한 유선(Stream Line)을 따라 입자거동이 되게 함으로써 입자시료 샘플링 기능을 개선한 것이다.
또한 본 발명은 쉬라우즈 노즐 입구를 벨 마우스 형상으로 가공함으로써 쉬라우드 노즐 내부 시료채취 이송배관의 경계층(Boundary Layer)에서 발생할 수 있는 재순환 유동(Recirculation Flow)에 의한 저항과 그로 인한 입자침적 손실이 발생하는 것을 줄일 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 쉬라우드 노즐의 구성요소를 기계적인 가공으로 성형하는 대신에 기술기준에서 제시하고 있는 1.6㎛ 이하, 또는 5×10-5 ε/dt이하(여기서, ε은 조도, dt는 배관의 직경이다.)의 표면 거칠기 이내로 테프론을 코팅함으로써 쉬라우드 노즐의 구성요소와 입자시료와의 마찰을 최소한으로 줄일 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 덕트나 스택 내부에 위치한 시료채취 이송배관을 직각으로 가공하지 않고 완만한 원호 형상으로 절곡시킴으로써 입자침적 손실을 낮출 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 덕트나 스택 내부의 시료채취 이송배관과 연결되는 덕트나 스택 외부의 시료채취 이송배관이 덕트가 스택의 하단과 직각을 이루도록 연결함으로써 입자침적 손실을 최소한으로 줄일 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 쉬라우드 노즐을 다수의 고정장치로 덕트나 스택 내에 고정함으로써 진동 등과 같은 외부요인으로 인해 쉬라우드 노즐의 방향 또는 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 특히, 본 발명은 고정장치에 각 방향으로의 변위를 조정할 수 있는 위치 조정수단을 구비함으로써 쉬라우드 노즐 전단에서 유입되는 유동과 최대한 마주보는 즉, 유동각이 거의 영(zero)±5°이내가 되도록 쉬라우드 노즐 입구를 정밀 조정할 수 있는 것이다.
도1a는 본 발명에 위한 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐(1)을 보여주는 단면도이다.
도1b는 도1a의 A-A선 단면도이다.
도2는 도1a 및 도1b에 도시된 쉬라우드 노즐(1)을 덕트(2) 또는 스택에 설치한 예를 보여주는 개략도이다.
도3은 덕트(2) 또는 스택과 시료채취 이송배관(3)과의 결합관계를 도시한 개략 단면도이다.
도4는 쉬라우드 노즐(1)과 이를 고정해 주는 고정장치(14)를 보여주는 도3의 B-B선 단면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것을 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도1a는 본 발명에 위한 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐(1)을 보여주는 단면도이다.
도1a에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 쉬라우드 노즐(1)은 입자시료를 수집할 수 있는 유로를 가지는 노즐(5)과, 이와 일체형으로 가공된 노즐 유입부(6) 그리고 이들(5),(6)의 외곽에 위치하는 쉬라우드(7) 등으로 구성되어 있다.
상기 노즐(Nozzle)(5)은 덕트나 스택으로부터 샘플링하고자 하는 입자시료를 수집하는 것으로서 그의 형상은 입자시료의 수집이 가능토록 원통 형상을 가진다. 이 노즐(5)은 전단과 후단에 노즐 유입부(6)와 수집된 입자시료를 이송하는 시료채취 이송배관을 가질 수 있다.
상기 노즐 유입부(6)는 노즐(5)의 전방에 위치하여 유입부 내부는 노즐(5) 내부와 시료채취 이송배관의 경계층(Boundary Layer)에서 발생할 수 있는 유동(Recirculation Flow)이 발생하지 않도록 단, 즉 단차가 있는 재순환 방지용 굴곡부(6a)를 두고 노즐(5) 후단부와 연결된다. 이 노즐 유입부(6)는 노즐(5)과 동일한 중심축을 가지도록 노즐(5)의 전방에 연장되는데, 이는 전방으로 갈수록 내경은 점진적으로 작아지고 두께는 점진적으로 얇아지는 형상을 가진다.
상기 쉬라우드(7)는 도1b에서와 같이 통상 120° 각도로 배열된 3개의 지지편(16)에 의해 노즐(5)의 외주면에 고정되는데, 이 쉬라우드(7)와 노즐(5) 사이에는 입자들이 흐를 수 있는 공간이 형성된다. 노즐(5)과 노즐 유입부(6) 그리고 쉬라우드(7)는 동일한 중심축을 가진다. 이 쉬라우드(7)는 전방으로 갈수록 반경이 점진적으로 커지는 나팔관 형상을 가진다.
특히, 쉬라우드(7)는 입구가 벨 마우스(8) 형상으로 가공되어 쉬라우드(7) 후단과 노즐 유입부(6) 외측과의 공간이 점진적으로 좁아지는 형상을 가지는 채널 형상으로 이루어짐으로써 시료채취 이송배관으로 유입되는 입자가 덕트 혹은 스택을 따라 흐르는 주유동의 특성을 유지하면서 시료채취 이송배관 내부에서 평행한 유선(stream line)을 따라 입자가 이동하게 된다.
여기서 쉬라우드 노즐(1)을 구성하는 노즐(5)과 노즐 유입부(6) 및 쉬라우드(7)는 인발 등과 같은 방법으로 가공할 수도 있지만, 위에서 언급한 바와 같은 형상으로 가공한 후 그의 표면에 테프론 등을 코팅하여 입자시료와의 충돌로 인한 마찰을 줄일 수 있다.
도2는 위에서 설명한 바와 같은 쉬라우드 노즐(1)을 덕트(2) 또는 스택에 설치하는 하나의 예를 보여주는 도면이다.
도2에 도시한 바와 같이 쉬라우드 노즐(1)은 시료입자를 샘플링을 위해 덕트(2)나 스택 내에 설치되는데, 이 쉬라우드 노즐(1)이 시료의 유동각을 향하도록 설치하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 쉬라우드 노즐(1)의 유입각과 시료의 유동각이 일치하는 것이 가장 바람직하겠으나, 본 발명에서는 쉬라우드 노즐(1)의 최대한 평행한 조건으로는 쉬라우드 노즐(1)의 유입각과 시료의 유동각의 오차를 ±2°이내로 할 수 있다.
상기 쉬라우드 노즐(1)은 덕트(2)나 스택으로부터 샘플링한 입자시료를 덕트나 스택 외부에 위치한 진공펌프를 포함하는 분석기(4)까지 이송하는 시료채취 이송배관(3)의 단부에 연장된다. 이 시료채취 이송배관(3)은 2개의 시료채취 이송배관(3a)(3b)으로 분할되어 하나(3a)는 덕트(2)나 스택의 내부에 위치하고 다른 하나(3b)는 덕트(2)나 스택의 외부에 위치한다.
상기 시료채취 이송배관(3) 중 덕트(2)나 스택의 내부에 위치하는 시료채취 이송배관(3a)이 완만한 원호(Smooth Curved) 형상으로 절곡되어 있으므로 시료채취 이송배관(3a)을 흐르는 입자와 시료채취 이송배관(3a) 내면과의 충돌마찰을 최소한으로 줄이고 입자침적 손실을 낮출 수 있다.
이때 시료채취 이송배관(3) 중 덕트(2)나 스택의 외부에 위치하는 시료채취 이송배관(3b)은 덕트(2)나 스택의 외면과 직각을 이루면서 시료채취 이송배관(3a)에 연결되어 있으므로 시료채취 이송배관(3a)(3b)을 분석기(3)까지 흐르는 입자의 입자침적 손실이 덜 나타난다.
도3은 덕트(2) 또는 스택과 시료채취 이송배관(3)과의 결합관계를 도시한 개략 단면도이다.
도3에 도시한 바와 같이 시료채취 이송배관(3)은 샘플링한 시료입자를 이송하는 역할과 함께 쉬라우드 노즐(1)을 지지하는 역할도 하는 것으로서 이는 덕트(2)나 스택의 내부에 위치한 시료채취 이송배관(3a)과 덕트(2)나 스택의 외부에 위치한 시료채취 이송배관(3b)으로 분할되는데, 이 시료채취 이송배관(3a)(3b)은 볼 조인트(9) 방식으로 서로 연결된다.
여기서, 볼 조인트(9) 연결방식은 시료채취 이송배관(3a)의 단부에 부착된 내부를 관통하는 유로(13)를 가지는 볼부(11)가 시료채취 이송배관(3b)의 단부에 부착된 케이싱부(10)의 중공부(12)에 결합되는 구조를 일컫는다. 물론, 케이싱부(10)가 덕트(2)나 스택에 고정되어야 함은 당연하다. 또한 볼부(11)와 케이싱부(10) 사이에 공기의 흐름을 차단하기 위한 가스켓 등과 같은 차폐수단이 내입될 수도 있다.
따라서 볼 조인트(9)를 이용하여 쉬라우드 노즐(1)의 유입각의 조정이 용이하다.
위의 실시예에서는 볼부(11)가 시료채취 이송배관(3a)에 부착되고 케이싱부(10)가 시료채취 이송배관(3b)에 부착되는 것을 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 볼부(11)가 시료채취 이송배관(3b)에 부착되고, 케이싱부(10)가 시료채취 이송배관(3a)에 부착될 수도 있다. 더 나아가서 볼 조인트(9)가 덕트(2)나 스택과 만나는 지점의 시료채취 이송배관(3)에 위치할 수 있을 뿐더러 쉬라우드 노즐(1)과 시료채취 이송배관(3)이 만나는 지점에 위치할 수도 있다.
도4는 쉬라우드 노즐(1)과 이를 고정해 주는 고정장치(14)를 보여주는 B-B선 단면도이다.
상기한 도2 및 도3에서와 같이 시료채취 이송배관(3)을 이용하여 쉬라우드 노즐(1)을 덕트(2)나 스택에 고정할 수 있을 뿐더러 도4에서와 같이 입자의 거동에 영향을 주지 않는 와이어나 금속편 등과 같은 다수의 고정장치(14)를 이용하여 쉬라우드 노즐(1)을 덕트(2)나 스택 내에 보다 견고히 고정하고 있으므로 덕트(2)나 스택을 흐르는 유동에 의한 진동 및 계통에 장착된 송풍기 등에 의한 외부의 진동에도 불구하고 쉬라우드 노즐(1)의 유입각이 변동되는 형상을 방지할 수 있다.
상기 고정장치(14)의 개수는 각 고정장치(14) 간의 균형유지를 위해 쉬라우드 노즐(1)이 설치되는 환경에 따라 달라질 수 있다. 즉, 쉬라우드 노즐(1)이 덕트(2) 내에 고정되는 경우, 쉬라우드 노즐(1)이 4개의 고정장치(14)에 의해 덕트(2) 내에 고정되는 것이 바람직하고, 쉬라우드 노즐(1)이 스택 내에 고정되는 경우에는 쉬라우드 노즐(1)이 3개 내지 6개의 고정장치(14)에 의해 스택 내에 고정되는 것이 바람직하다.
더 나아가서 본 발명은 각 고정장치(14)가 쉬라우드 노즐(1)과 덕트(2) 또는 스택 간의 간격을 조정하는 위치 조정수단(15)을 가지므로 최초 설치시 혹은 설치후 일정기간이 지난 후 위치 조정수단(15)을 이용하여 덕트(2)나 스택과 쉬라우드 노즐(1)과의 간격을 조정하여 쉬라우드 노즐(1)의 유입각과 시료입자의 유동각이 평행을 유지하도록 조정할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 쉬라우드 노즐 2 : 덕트
3, 3a, 3b : 시료채취 이송배관 4 : 분석기
5 : 노즐 6 : 노즐 유입부
6a : 재순환 방지용 굴곡부 7 : 쉬라우드
8 : 벨 마우스 9 : 볼 조인트
10 : 케이싱부 11 : 볼부
12 : 중공부 13 : 유로
14 : 고정장치 15 : 위치 조정수단
16 : 지지편

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 샘플링하고자 하는 입자 및 가스시료를 수집하는 원통 형상의 노즐(Nozzle)(5);
    상기 노즐(5)의 전단에 연장되고 이와 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 내경은 점진적으로 작아지고 두께는 점진적으로 얇아지며 뾰족한 형상을 갖는 노즐 유입부(6); 및
    상기 노즐(5)과 상기 노즐 유입부(6)의 외곽에 일정간격을 두고 배치되고 이들(5)(6)과 동일한 중심축을 가지며 전방으로 갈수록 반경이 점진적으로 커지는 쉬라우드(7)를 포함하고,
    상기 쉬라우드(7)는 입구가 벨 마우스(8) 형상으로 성형되고, 상기 쉬라우드(7) 후단과 상기 노즐 유입부(6)와의 공간이 점진적으로 좁아지는 형상을 가지는 채널 형상으로 이루어짐으로써 상기 노즐 유입부(6)와 상기 노즐(5)이 특정 위치에서 단을 두고 연결되어 노즐벽에서 형성되는 경계층 유동에 의한 재순환유동영역이 최소화되는 것을 특징으로 하는 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노즐(5)과 상기 노즐 유입부(6) 및 상기 쉬라우드(7)는 그의 표면에 입자시료와의 충돌 마찰을 줄이기 위한 테프론이 코팅되는 것을 특징으로 하는 입자 및 가스시료 샘플링용 쉬라우드 노즐.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 쉬라우드 노즐(1)이 덕트(2) 또는 스택 내에 유체유동과 평행한 상태로 설치되어 유동각이 영(Zero)±5°이내가 되게 하고, 상기 쉬라우드 노즐(1)의 노즐(5) 후방으로부터 연장되는 시료채취 이송배관(3)이 상기 덕트(2) 또는 스택을 관통해서 외부로 인출되되,
    상기 시료채취 이송배관(3) 중 상기 덕트(2) 또는 스택의 내부에 위치하는 시료채취 이송배관(3a)은 완만한 원호(Smooth Curved) 형상으로 절곡되며,
    상기 쉬라우드 노즐(1)은 다수의 고정장치(14)에 의해 상기 덕트(2) 또는 스택 내에 고정되고,
    상기 다수의 고정장치(14)는 상기 쉬라우드 노즐(1)과 상기 덕트(2) 또는 스택 간의 간격을 조정하는 위치 조정수단(15)을 구비하여 상기 쉬라우드 노즐(1)의 설치방향이 유체유동과 정면으로 마주보게 함으로써 노즐(5)로 유입되는 시료가 노즐(5)이 이루는 유동각이 영(zero)±5°이내가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 쉬라우드 노즐의 고정장치.
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