KR101461255B1 - 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼에 관한 것으로, 그 목적은 가스켓을 대신하여 실링용 에어를 이용하여 기밀상태를 유지할 수 있도록 하여 가스켓의 교체가 요구되지 않으며, 이로 인하여 관리가 쉽고 관리비용 또한 절감할 수 있는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 다수개의 엔진과 하나의 보일러가 사용되는 발전설비에서, 각각의 엔진으로부터 공유덕트로 연결되는 배기관에 설치되어 일부 엔진이 정지된 경우, 나머지 엔진에서 발생되는 배기가스가 정지된 엔진으로 역류하는 것을 방지하도록 배기관의 유로를 단속하는 댐퍼에 있어서, 상기 댐퍼는, 배기관에 설치되는 댐퍼 케이싱과, 상기 댐퍼 케이싱의 내부에서 엑츄에이터의 구동에 의해 회전하면서 댐퍼 케이싱의 유로를 단속하되, 유로의 폐쇄시 댐퍼 케이싱 내에 실링용 에어가 주입되는 공간을 형성하도록 상호 이격된 두개의 블레이드로 이루어진 밸브디스크를 구비하는 다수개의 에어 댐퍼; 및 상기 댐퍼 케이싱과 연결되며, 밸브디스크에 의해 마련된 공간으로 실링용 에어를 제공하여 기밀구조를 형성하는 실링용 에어 공급수단으로 구성된 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼에 관한 것으로 기술적 요지로 한다.

Description

배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼{Sealing air damper for preventing back flow of exhaust gas}
본 발명은 다수개의 엔진과 하나의 보일러를 사용하는 발전설비에서 가동중인 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 일시적으로 정지된 엔진으로 역류하는 것을 방지하는 실링 에어 댐퍼에 관한 것으로, 특히 블레이드와 가스켓의 밀착에 의한 종래의 기밀구조로부터 탈피하여 밸브디스크에 의하여 댐퍼 케이싱 내에 마련된 공간으로 실링용 에어를 공급함으로써 가스켓 없이도 기밀상태를 유지할 수 있도록 한 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로 경쟁력 있는 발전소의 설계를 위하여 엔진 4대에 1대의 공유 보일러(Common Boiler)를 적용하고 있으며, 각각의 엔진에서 발생되는 배기가스는 4대의 엔진이 공유하는 덕트(Common Duct)를 통하여 배출되어진다.
위와 같은 구조에서 어느 하나의 엔진이 정지되면, 나머지 3대의 엔진으로부터 배출되는 배기가스가 덕트를 통하여 정지된 엔진으로 역류되어 엔진부품의 부식을 초래하게 되므로, 배기가스의 역류를 방지하기 위한 댐퍼가 사용되고 있다.
그러나 종래의 댐퍼는, 댐퍼 블레이드(Damper Blade)와 가스켓의 밀착에 의하여 기밀구조를 유지하는 방식으로써, 시간이 경과함에 따라 가스켓이 노후화된 경우, 블레이드와 가스켓에 의한 실링부위에 틈새가 발생하게 되고, 이러한 틈새를 통하여 배기가스가 엔진으로 역류하여 엔진부품에 부식을 초래하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해서는 주기적으로 가스켓을 교체해야만 함에 따라 관리가 매우 번거롭고, 가스켓의 교체에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 가스켓을 대신하여 실링용 에어를 이용하여 기밀상태를 유지할 수 있도록 하여 가스켓의 교체가 요구되지 않으며, 이로 인하여 관리가 쉽고 관리비용 또한 절감할 수 있는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼는 다수개의 엔진과 하나의 보일러가 사용되는 발전설비에서, 각각의 엔진으로부터 공유덕트로 연결되는 배기관에 설치되어 일부 엔진이 정지된 경우, 나머지 엔진에서 발생되는 배기가스가 정지된 엔진으로 역류하는 것을 방지하도록 배기관의 유로를 단속하는 댐퍼에 있어서, 상기 댐퍼는, 배기관에 설치되는 댐퍼 케이싱과, 상기 댐퍼 케이싱의 내부에서 엑츄에이터의 구동에 의해 회전하면서 댐퍼 케이싱의 유로를 단속하되, 유로의 폐쇄시 댐퍼 케이싱 내에 실링용 에어가 주입되는 공간을 형성하도록 상호 이격된 두개의 블레이드로 이루어진 밸브디스크를 구비하는 다수개의 에어 댐퍼; 및 상기 댐퍼 케이싱과 연결되며, 밸브디스크에 의해 마련된 공간으로 실링용 에어를 제공하여 기밀구조를 형성하는 실링용 에어 공급수단으로 구성되며, 상기 댐퍼 케이싱에는 실링용 에어의 공급이 이루어지는 에어 공급관과, 실링용 에어의 배출이 이루어지는 에어 배출관이 구비되고, 상기 에어 공급관에는 에어 공급관의 유로를 단속하는 인렛 밸브가, 상기 에어 배출관에는 에어 배출관의 유로를 단속하는 아웃렛 밸브가 설치되되, 상기 인렛 밸브와 아웃렛 밸브는 에어 댐퍼의 구동축과 링크를 매개로 하여 연결되어 에어 댐퍼가 개방된 경우 에어 공급관과 에어 배출관의 유로를 폐쇄하고, 에어 댐퍼가 폐쇄된 경우 에어 공급관과 에어 배출관의 유로를 개방하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 엑츄에이터는 자신과 관련된 엔진의 시동/정지 신호에 따라 구동하여 밸브디스크를 회전시킴으로써 배기관의 유로를 자동으로 개폐하도록 구성된다.
삭제
한편, 상기 실링용 에어 공급수단은 2개가 제공되고, 상기 2개의 실링용 에어 공급수단은 헤더를 매개로 상호 연결되어 어느 하나의 실링용 에어 공급수단을 통해 댐퍼 케이싱으로 실링용 에어를 공급할 때, 나머지 하나의 실링용 에어 공급수단은 대기 상태를 유지하도록 구성된다.
한편, 상기 헤더에는 압력 스위치가 설치되어 실링용 에어의 압력이 세팅된 압력 보다 낮을 경우, 실링용 에어 공급수단을 가동하여 실링용 에어가 항상 일정 압력 이상을 유지할 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 다수개의 엔진과 하나의 보일러를 사용하는 발전설비에서 일부 엔진의 정지시 나머지 엔진으로부터 발생되는 배기가스가 정지된 엔진으로 역류되는 것을 효과적으로 차단하여 배기가스에 의한 엔진부품의 부식을 방지할 수 있게 되었다.
또한, 가스켓이 사용되지 않으므로, 가스켓의 교환이 요구되지 않아 가스켓의 교체비용을 절감할 수 있게 되었고, 댐퍼의 유지 및 관리의 편의성을 높일 수 있게 되었다.
도 1 은 다수개의 엔진과 하나의 보일러를 이용하여 구성된 발전설비의 평면도,
도 2 는 도 1에 도시된 발전설비의 측면도,
도 3 은 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 정면도,
도 4 는 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 측면도,
도 5 는 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 평면도,
도 6 은 본 발명에 따른 밸브디스크의 측면도,
도 7 은 본 발명에 따른 실링용 에어 공급수단의 구조를 나타난 정면도,
도 8 은 본 발명에 따른 에어 댐퍼와 실링용 에어 공급수단의 연결관계를 나타낸 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 다수개의 엔진과 하나의 보일러를 이용하여 구성된 발전설비의 평면도를, 도 2는 도 1에 도시된 발전설비의 측면도를 도시하고 있다.
본 발명의 댐퍼는 다수개의 엔진(10)과 하나의 보일러(20)가 이용되는 발전설비에서 배기가스가 엔진(10)으로 역류하는 것을 밸브디스켓과 실링용 에어를 이용하여 효과적으로 차단하여 줌으로써 배기가스에 의한 엔진(10)의 손상을 방지하면서 기존 가스켓의 미사용으로 인하여 유지비용의 절감이나 관리의 편의성을 도모할 수 있도록 한 것이다.
한편 도 1에는 4대의 엔진(10)과 하나의 보일러(20)가 사용된 발전설비가 도시되어 있으며, 각각의 엔진(10)으로부터 연장되어 배기가스의 배출이 이루어지는 배기관(40)들은 공유덕트(30)에 연결되며, 상기 공유덕트(30)는 보일러(20)의 배기관(21)과 연결되어 배기가스의 배출이 이루어지도록 구성된다.
한편 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실링 에어 댐퍼는 에어 댐퍼(110)와 실링용 에어 공급수단(120)으로 구성되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 정면도를, 도 4는 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 측면도를, 도 5는 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 평면도를, 도 6은 본 발명에 따른 밸브디스크의 측면도를 도시하고 있다.
상기 에어 댐퍼(110)는 엔진(10)으로부터 연장되는 배기관(40)에 각각 설치될 수 있도록 다수개가 제공되며, 각각의 에어 댐퍼(110)는 댐퍼 케이싱(111)과 엑츄에이터(112)와 및 밸브디스크(113)로 구성되어 있다.
상기 댐퍼 케이싱(111)은 배기관(40)에 설치되며, 배기관(40)의 유로와 연속되어 배기가스의 소통이 가능하게 하는 유로를 구비하는 것으로 구성되며, 실링용 에어의 공급 및 배출을 위한 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)을 구비하고 있다.
상기 엑츄에이터(112)는 댐퍼 케이싱(111)에 설치되며, 고압의 유체나 전기를 공급받아 구동함으로써 밸브디스크(113)를 회전시켜 댐퍼 케이싱(111) 내에 구비된 유로를 단속하게 된다. 한편 도 3 내지 도 5에 도시된 엑츄에이터(112)는 고압의 공기를 공급받아 구동함으로써 밸브디스크(113)와 연결된 구동축(114)을 회전시켜 밸브디스크(113)를 작동시키는 것으로, 이러한 엑츄에이터(112)는 주지관용된 기술이며, 본 발명을 구현함에 있어서도 상용의 엑츄에이터(112)를 그대로 적용할 수 있는 바, 엑츄에이터(112)의 작동구조나 원리에 대한 설명은 생략하도록 한다.
상기 밸브디스크(113)는 2개의 블레이드(113a,113b)가 구동축(114)을 사이에 두고 상호 이격된 특징적인 구조로 구성되어 있다. 물론 각각의 블레이드(113a,113b)는 댐퍼 케이싱(111)의 유로를 폐쇄할 수 있도록 댐퍼 케이싱(111)의 유로에 대응하는 형상으로 이루어진다. 이러한 구조의 밸브디스크(113)에 의하면, 밸브디스크(113)에 의해 유로가 폐쇄된 경우, 두 블레이드(113a,113b)의 사이에는 공간(S)이 형성되며, 이러한 공간(S)으로 실링용 에어가 주입됨으로써 배기가스의 역류를 방지하기 위한 기밀구조를 형성하게 된다.
상기와 같은 에어 댐퍼(110)는 엔진(10)의 시동/정지 신호에 따라 구동하여 유로를 자동으로 개방하거나 폐쇄하도록 구성되는 것이 바람직하다.
보다 상세히, 에어 댐퍼(110)에 구비된 엑츄에이터(112)는 자신과 관련된 엔진(10)의 시동/정지 신호에 따라 구동하여 밸브디스크(113)를 회전시킴으로써 댐퍼 케이싱(111)에 구비된 유로를 개폐하게 된다. 일예로 자신과 관련된 엔진(10)에서 시동신호가 발생된 경우, 해당 엑츄에이터(112)는 배기가스의 원활한 배출을 위하여 댐퍼 케이싱(111) 내의 유로가 개방되도록 밸브디스크(113)를 회전시키게 되고, 반대로 자신과 관련된 엔진(10)에서 정지신호가 발생된 경우, 해당 엑츄에이터(112)는 정지된 엔진(10)으로 배기가스가 역류하는 것을 방지하기 위하여 댐퍼 케이싱(111) 내의 유로를 차단하도록 밸브디스크(113)를 회전하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 실링용 에어 공급수단의 구조를 나타낸 정면도를, 도 8은 본 발명에 따른 에어 댐퍼와 실링용 에어 공급수단의 연결관계를 나타낸 개념도를 도시하고 있다.
상기 실링용 에어 공급수단(120)은 밸브디스크(113)에 의하여 댐퍼 케이싱(111) 내에 마련된 공간(S)으로 실링용 에어를 공급하여 기밀구조를 형성하는 것으로, 2개의 실링용 에어 공급수단(120)이 제공되며, 2개의 실링용 에어 공급수단(120)은 헤더(130)를 매개로 상호 연결되어 어느 하나의 실링용 에어 공급수단(120)이 실링용 에어를 공급하도록 구동할 때, 나머지 하나의 실링용 에어 공급수단(120)은 대기 상태를 유지하게 된다. 이러한 구조에 의하면 어느 하나의 실링용 에어 공급수단(120)이 손상되어 보수가 요구될 경우에도, 나머지 하나의 실링용 에어 공급수단(120)을 이용하여 정상적으로 실링용 에어를 공급할 수 있게 된다.
한편 각각의 실링용 에어 공급수단(120)은 모터(121)에 의해 회전하면서 공기를 헤더(130)로 유동시키는 팬유닛(122)과, 상기 팬유닛(122)에 의해 유동하는 공기를 헤더(130)로 안내하는 연결관(123)과, 상기 연결관(123) 상에 설치되어 연결관(123)의 유로를 제어하는 버터플라이밸브(124)로 구성되어 있다.
한편 상기 헤더(130)에는 실링용 에어의 압력을 검출하기 위한 압력 스위치(131)가 설치되어 있으며, 상기 압력 스위치(131)에서 검출되는 압력이 관리자에 의해 미리 세팅된 압력 보다 낮은 경우, 실링용 에어 공급수단(120)을 가동하여 실링용 에어의 압력을 높임으로써 실링용 에어가 항상 일정 압력 이상을 유지할 수 있도록 하며, 이로 인하여 보다 안정적인 기밀구조를 형성할 수 있게 된다.
도면 중 미설명 부호 132는 헤더(130)로부터 각각의 에어 댐퍼(110)로 연결되는 관 상에 설치되어 관의 유로를 단속하는 버터플라이밸브이다.
상기 댐퍼 케이싱(111)에 구비된 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)에는 각각의 유로를 단속하기 위한 인렛 밸브(Inlet valve,141)와 아웃렛 밸브(Outlet valve,142)가 설치되며, 이때 인렛 밸브(141)와 아웃렛 밸브(142)는 에어 댐퍼(110)의 구동축(114)과 링크(143)를 매개로 하여 연결되어 있다. 이처럼 링크(143)를 매개로 에어 댐퍼(110)의 구동축(114)과 연결된 인렛 밸브(141)와 아웃렛 밸브(142)는 에어 댐퍼(110)가 개방되도록 작동되어 배기가스의 배출이 이루어질 경우, 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)의 유로를 폐쇄하도록 작동하게 되고, 반대로 에어 댐퍼(110)가 폐쇄된 경우, 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)의 유로를 개방하여 실링용 에어가 댐퍼 케이싱(111)의 내부로 공급될 수 있도록 유로를 확보하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼는 발전설비에 구비된 다수개의 엔진(10) 중 어느 하나의 엔진(10)이 정지된 경우, 정지된 엔진(10)으로부터 연장된 배기관(40) 상에 설치된 에어 댐퍼(110)의 엑츄에이터(112)가 엔진(10)의 정지신호에 의해 자동으로 작동하여 에어 댐퍼(110)를 닫게 되며, 이때 에어 댐퍼(110)의 구동축(114)과 링크(143)를 통해 연결된 인렛 밸브(141)와 아웃렛 밸브(142)는 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)의 유로를 개방하여 실링용 에어의 공급이 이루어지게 된다.
상기와 같이 에어 댐퍼(110)가 닫힌 경우, 댐퍼 케이싱(111)의 내부에는 밸브디스크(113)의 두 블레이드(113a,113b)에 의하여 밀폐된 공간(S)이 형성되며, 이러한 공간으로 실링용 에어가 공급되어지므로써 배기가스의 역류를 방지하는 기밀구조를 형성하게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 엔진 (20) : 보일러
(30) : 공유덕트 (40) : 배기관
(110) : 에어 댐퍼 (111) : 댐퍼 케이싱
(111a) : 에어 공급관 (111b) : 에어 배출관
(112) : 엑츄에이터 (113) : 밸브디스크
(113a),(113b) : 블레이드 (114) : 구동축
(120) : 실링용 에어 공급수단 (130) : 헤더
(131) : 압력 스위치 (141) : 인렛 밸브
(142) : 아웃렛 밸브 (143) : 링크

Claims (5)

  1. 다수개의 엔진(10)과 하나의 보일러(20)가 사용되는 발전설비에서, 각각의 엔진(10)으로부터 공유덕트(30)로 연결되는 배기관(40)에 설치되어 일부 엔진(10)이 정지된 경우, 나머지 엔진(10)에서 발생되는 배기가스가 정지된 엔진(10)으로 역류하는 것을 방지하도록 배기관(40)의 유로를 단속하는 댐퍼에 있어서,
    상기 댐퍼는,
    상기 배기관(40)에 설치되는 댐퍼 케이싱(111)과, 상기 댐퍼 케이싱(111)의 내부에서 엑츄에이터(112)의 구동에 의해 회전하면서 댐퍼 케이싱(111)의 유로를 단속하되, 유로의 폐쇄시 댐퍼 케이싱(111) 내에 실링용 에어가 주입되는 공간(S)을 형성하도록 상호 이격된 두개의 블레이드(113a,113b)로 이루어진 밸브디스크(113)를 구비하는 다수개의 에어 댐퍼(110); 및
    상기 댐퍼 케이싱(111)과 연결되며, 밸브디스크(113)에 의해 마련된 공간(S)으로 실링용 에어를 제공하여 기밀구조를 형성하는 실링용 에어 공급수단(120)으로 구성되며,
    상기 댐퍼 케이싱(111)에는 실링용 에어의 공급이 이루어지는 에어 공급관(111a)과, 실링용 에어의 배출이 이루어지는 에어 배출관(111b)이 구비되고,
    상기 에어 공급관(111a)에는 에어 공급관(111a)의 유로를 단속하는 인렛 밸브(141)가, 상기 에어 배출관(111b)에는 에어 배출관(111b)의 유로를 단속하는 아웃렛 밸브(142)가 설치되되, 상기 인렛 밸브(141)와 아웃렛 밸브(142)는 에어 댐퍼(110)의 구동축(114)과 링크(143)를 매개로 하여 연결되어 에어 댐퍼(110)가 개방된 경우 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)의 유로를 폐쇄하고, 에어 댐퍼(110)가 폐쇄된 경우 에어 공급관(111a)과 에어 배출관(111b)의 유로를 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑츄에이터(112)는 자신과 관련된 엔진(10)의 시동/정지 신호에 따라 구동하여 밸브디스크(113)를 회전시킴으로써 배기관(40)의 유로를 자동으로 개폐하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링용 에어 공급수단(120)은 2개가 제공되고,
    상기 2개의 실링용 에어 공급수단(120)은 헤더(130)를 매개로 상호 연결되어 어느 하나의 실링용 에어 공급수단(120)을 통해 댐퍼 케이싱(111)으로 실링용 에어를 공급할 때, 나머지 하나의 실링용 에어 공급수단(120)은 대기 상태를 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 헤더(130)에는 압력 스위치(131)가 설치되어 실링용 에어의 압력이 세팅된 압력 보다 낮을 경우, 실링용 에어 공급수단(120)을 가동하여 항상 일정 압력 이상을 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배기가스 역류방지를 위한 실링 에어 댐퍼.
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