KR102170946B1 - 가스관 수봉장치 - Google Patents

Abstract

가스관 수봉장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치는 가스관으로부터 하부로 연장된 드레인관; 드레인관 하부에 연결되며 수봉수가 채워진 시일포트; 시일포트 상부로부터 상방으로 연장되며 수봉수가 채워진 오버플로우관; 오버플로우관과 별도로 시일포트로부터 상방으로 연장되며 보충수가 저장된 보충수저장관; 오버플로우관 수위보다 높은 위치의 보충수저장관 상부에 설치된 수위감지기; 드레인관을 개폐하는 개폐밸브; 및 수위감지기가 보충수저장관 보충수의 상승을 감지하면 드레인관을 폐쇄하도록 개폐밸브를 동작시키는 제어부를 포함한다.

Description

가스관 수봉장치{WATER SEALED APPARATUS FOR GAS CONDUIT}

본 발명은 비상 시 드레인관을 폐쇄시켜 가스 누출을 방지할 수 있고, 시일포트에 채워진 수봉수를 자동으로 보충할 수 있는 가스관 수봉장치에 관한 것이다.

제철소에서는 제조 공정 중에 발생하는 다량의 부생가스를 연소용으로 사용하기 위해 가스관을 이용하여 사용처로 이송하는데, 이러한 가스관에는 응축수의 배출 및 가스관의 밀봉 유지를 위한 수봉장치(water sealed apparatus)가 설치된다.

통상의 수봉장치는 응축수 배출을 위해 가스관으로부터 하방으로 연장된 드레인관, 드레인관 하부에 연결되며 내부에 드레인관의 수봉을 위한 수봉수(Water)가 채워진 시일포트, 시일포트로부터 상방으로 연장된 오버플로우관을 구비한다. 오버플로우관은 내부에 수봉수가 채워져 드레인관에 가스압력의 1.5 ~ 1.8 배 수압이 작용하도록 함으로써 응축수의 배출을 허용하면서 가스의 누설이 방지될 수 있도록 한다.

그러나 이러한 수봉장치는 가스관에 이상 압력이 작용하여 드레인관을 통해 시일포트 내부로 순간 다량의 가스가 공급될 경우 시일포트 내의 수봉수가 오버플로우관을 통해 다량 배출됨과 동시에 드레인관의 수봉상태가 해제됨으로써 다량의 가스가 외부로 방출될 수 있고, 이로 인해 가스 중독 등 안전사고가 발생할 수 있었다.

본 발명의 실시 예는 비상 시 드레인관을 폐쇄시켜 가스 누출을 방지할 수 있고, 시일포트의 수봉수를 자동으로 보충할 수 있는 가스관 수봉장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 가스관으로부터 하부로 연장된 드레인관; 상기 드레인관 하부에 연결되며 수봉수가 채워진 시일포트; 상기 시일포트 상부로부터 상방으로 연장되며 수봉수가 채워진 오버플로우관; 상기 오버플로우관과 별도로 상기 시일포트로부터 상방으로 연장되며 보충수가 저장된 보충수저장관; 상기 오버플로우관 수위보다 높은 위치의 상기 보충수저장관 상부에 설치된 수위감지기; 상기 드레인관을 개폐하는 개폐밸브; 및 상기 수위감지기가 상기 보충수저장관 보충수의 상승을 감지하면 상기 드레인관을 폐쇄하도록 상기 개폐밸브를 동작시키는 제어부;를 포함하는 가스관 수봉장치가 제공될 수 있다.

상기 보충수저장관은 상기 오버플로우관보다 큰 직경으로 마련되고, 상기 시일포트로부터 상방으로 경사지게 연장될 수 있다.

상기 보충수저장관은 상기 시일포트의 하부에 연결될 수 있다.

상기 제어부는 상기 개폐밸브의 폐쇄 후 설정한 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치는 가스관의 급격한 압력상승으로 보충수저장관의 수위가 높아질 경우(비상 상황) 자동 개폐밸브가 드레인관을 신속히 폐쇄하기 때문에 가스가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치는 시일포트 및 오버플로우관에 채워진 수봉수가 배출되더라도 보충수저장관에 저장된 보충수가 시일포트로 유입되면서 이를 보충하기 때문에 드레인관의 수봉을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 정면도로, 정상 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 정면도로, 가스관 압력 상승으로 시일포트 및 오버플로우관의 수봉수가 배출되고, 보충수저장관 수위가 상승한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 정면도로, 보충수저장관 수위가 상승하였다가 다시 하강하여 안정화된 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 동작제어를 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 가스관 수봉장치의 정면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가스관 수봉장치는 제철 공정 중에 발생한 부생가스를 수송하는 가스관(10)으로부터 하방으로 연장된 드레인관(20), 드레인관(20)의 하부에 연결되며 수봉수가 채워진 시일포트(30), 시일포트(30)로부터 상방으로 연장되며 수봉수가 채워진 오버플로우관(40)을 구비한다.

시일포트(30)는 양단이 밀봉된 원통형 용기형태이고, 드레인관(20)은 가스관(10)과 시일포트(30) 내부가 연통될 수 있도록 가스관(10) 하부와 시일포트(30) 상부를 연결한다. 드레인관(20)에는 유로를 개폐할 수 있는 하나 이상의 수동 개폐밸브(21,22)가 설치될 수 있다. 따라서 가스관(10) 내부의 응축수는 드레인관(20)을 통해 시일포트(30)로 배출될 수 있다.

시일포트(30)와 오버플로우관(40)에는 드레인관(20)을 밀봉하는 수봉수(water)가 채워진다. 도 2에 도시한 바와 같이, 오버플로우관(40)은 내부에 수봉수가 채워짐으로서 드레인관(20)에 가스압력의 1.5 ~ 1.8배 수압이 작용하도록 한다. 따라서 수봉장치는 가스관(10)의 응축수가 드레인관(20)을 통하여 시일포트(30) 쪽으로 배출될 수 있도록 하면서 가스의 누설을 방지할 수 있다.

오버플로우관(40)은 상부가 개방된다. 오버플로우관(40) 상부에는 설정된 수두를 유지하면서 넘치는 응축수를 배출시키기 위한 배출관(50)이 연결된다. 배출관(50)은 오버플로우관(40) 상부로부터 횡방향으로 연장된 제1배출관(51)과, 제1배출관(51)으로부터 하방향으로 길게 연장된 제2배출관(52)을 포함할 수 있다.

본 실시 예의 수봉장치는 오버플로우관(40)과 별도로 시일포트(30)로부터 상방으로 연장되며 보충수를 저장하는 보충수저장관(60), 오버플로우관(40)의 설정 수위보다 높은 위치의 보충수저장관(60) 상부에 설치된 수위감지기(70), 드레인관(20)을 자동으로 개폐할 수 있도록 시일포트(30)와 인접한 위치의 드레인관(20)에 설치된 자동 개폐밸브(25), 수위감지기(70)의 수위정보를 토대로 자동 개폐밸브(25)의 동작을 제어하는 제어부(80)를 더 포함한다.

보충수저장관(60)은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 많은 양의 보충수를 저장할 수 있도록 오버플로우관(40)보다 큰 직경으로 마련된다. 보충수저장관(60)의 직경은 대략 오버플로우관(40) 직경의 2배일 수 있다. 보충수저장관(60)은 도 1에 도시한 바와 같이, 보충수의 저장량을 늘릴 수 있도록 하부로부터 상방으로 경사지게 연장된다. 즉 수직으로 설치된 오버플로우관(40)에 대하여 대략 30도 정도 경사지게 설치된다. 이처럼 상대적으로 직경이 큰 보충수저장관(60)이 경사지게 설치되면, 보충수저장관(60)의 용적이 오버플로우관(40) 용적보다 대략 4배정도 커질 수 있다.

보충수저장관(60)은 시일포트(30)의 하부와 연통하도록 연결되고, 연결부분에 수동으로 개폐할 수 있는 개폐밸브(61)를 포함할 수 있다. 따라서 보충수저장관(60)의 하부와 오버플로우관(40) 하부는 평소 각각 시일포트(30)와 연통된 상태를 유지하므로, 보충수저장관(60)의 수위는 오버플로우관(40)의 수위와 동일하게 유지될 수 있다. 따라서 비상 시 가스관(10)의 압력 증가로 오버플로우관(40)의 수봉수가 배출되어 오버플로우관(40)의 수위가 낮아질 경우 보충수저장관(60)의 보충수가 시일포트(30)로 유입되어 오버플로우관(40)의 수위가 다시 높아지도록 할 수 있다. 여기서 시일포트(30) 및 오버플로우관(40)에 채워진 수봉수와 보충수저장관(60)에 채워진 보충수는 표현을 달리하였을 뿐 통상의 물이거나 가스관(10)으로부터 배출된 응축수일 수 있다.

수위감지기(70)는 도 3에 도시한 바와 같이, 가스관(10)의 이상으로 압력이 급격하게 상승하여 보충수저장관(60)의 수위가 급격히 상승할 경우 이를 감지할 수 있다. 제어부(80)는 수위감지기(70)가 보충수저장관(60) 보충수의 수위 상승을 감지하면 드레인관(20)을 폐쇄하도록 자동 개폐밸브(25)를 동작시킬 수 있다. 따라서 이때는 드레인관(20)이 신속하게 폐쇄되므로 가스관(10)의 유독가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(80)는 자동 개폐밸브(25)를 폐쇄한 후 설정한 시간이 경과한 후에 다시 자동 개폐밸브(25)를 동작시켜 드레인관(20)을 개방할 수 있다. 이때 자동 개폐밸브(25)가 드레인관(20)의 폐쇄를 유지하는 시간은 응축수의 발생량 등을 고려하여 미리 설정될 수 있다.

다음은 도 2 내지 도 5를 참조하면서 수봉장치의 동작 및 제어방법에 대해 설명한다.

평소 수봉장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 가스관(10)으로부터 응축수의 배출이 가능하도록 드레인관(20)이 개방된 상태를 유지한다. 이때 시일포트(30)와 오버플로우관(40)은 수봉수가 채워지고, 보충수저장관(60)에도 보충수가 채워진 상태를 유지한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 평소 오버플로우관(40)의 수위는 상부의 제1배출관(51) 위치를 유지할 수 있고, 보충수저장관(60)도 이에 대응하는 수위를 유지할 수 있다. 그리고 드레인관(20)은 내부에 가스관(10)의 압력이 작용하므로 오버플로우관(40)보다 낮은 수위를 유지한다. 오버플로우관(40)의 수위가 높아 드레인관(20)에 가스압력의 1.5 ~ 1.8배 수압이 작용할 수 있도록 한다.

도 5를 참조하면, 제어부(80)는 수위감지기(70)를 통해 보충수저장관(60)의 수위를 감지하고(101), 감지된 수위가 설정수위 이상인지 여부를 판단한다(102). 단계 102에서 보충수저장관(60)의 수위가 설정수위 미만인 것으로 판단되면 자동 개폐밸브(25)가 드레인관(20)을 개방상태로 유지하도록 한다(103). 이때 수봉장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 드레인관(20)이 수봉된 상태에서 응축수의 배출이 가능하다. 시일포트(30)로 응축수가 유입되어 오버플로우관(40) 수위가 상승하면, 응축수는 오버플로우관(40) 상부와 연결된 배출관(50)을 통해 배출되어 늘 같은 수위를 유지할 수 있다. 이 상황에서 제어부(80)는 계속 수위감지기(70)를 통해 계속 수위를 감지한다.

도 5의 단계 102에서 보충수저장관(60)의 수위가 설정수위 이상인 것으로 판단되면, 제어부(80)는 수위감지기(70)의 정보를 토대로 자동 개폐밸브(25)를 동작시켜 드레인관(20)이 신속하게 폐쇄되도록 한다(104).

도 3을 참조하면, 수봉장치는 가스관(10)의 이상으로 압력이 급격하게 상승할 경우, 가스의 압력에 의해 오버플로우관(40)의 수봉수 및 시일포트(30)에 수용된 수봉수가 배출되면서 가스의 누설이 생길 수 있다. 이때는 보충수저장관(60)의 수위도 급격히 상승하여 수위감지기(70)가 이를 감지할 수 있고, 제어부(80)는 이를 토대로 자동 개폐밸브(25)를 동작시켜 드레인관(20)을 신속하게 폐쇄시킴으로써 유독가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 드레인관(20)을 폐쇄한 후, 제어부(80)는 타이머(81)를 통해 설정한 시간이 경과하였는지 여부를 판단하고(105), 드레인관(20)을 폐쇄한 이후로 설정한 시간이 경과하였으면, 다시 드레인관(20)을 개방한다(106). 따라서 수봉장치는 도 4에 도시한 바와 같이, 보충수저장관(60)에 저장되어 있던 보충수가 시일포트(30) 및 오버플로우관(40)으로 유입되면서 다시 드레인관(20)의 수봉을 유지할 수 있다. 물론 이때는 오버플로우관(40) 및 보충수저장관(60)의 수위가 초기 상태보다 낮을 수 있지만, 이 상태에서도 드레인관(40)의 수봉을 유지할 수 있다. 오버플로우관(40) 및 보충수저장관(60)의 수위는 드레인관(20)을 통해 응축수가 배출됨으로써 시간이 지나면 자연스럽게 초기상태로 복귀할 수 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 수봉장치는 가스관(20)의 급격한 압력상승으로 보충수저장관(60)의 수위가 높아질 경우(비상 상황) 자동 개폐밸브(25)가 드레인관(20)을 신속히 폐쇄하기 때문에 가스가 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.

또 본 실시 예에 따른 수봉장치는 보충수저장관(60)에 저장된 보충수가 시일포트(30)로 유입되기 때문에 시일포트(30) 및 오버플로우관(40)에 채워지는 수봉수를 보충할 수 있다.

10: 가스관, 20: 드레인관,
25: 자동 개폐밸브, 30: 시일포트,
40: 오버플로우관, 60: 보충수저장관,
70: 수위감지기, 80: 제어부.

Claims (4)

1. 가스관으로부터 하부로 연장된 드레인관;
   상기 드레인관 하부에 연결되며 수봉수가 채워진 시일포트;
   상기 시일포트 상부로부터 상방으로 연장되며 수봉수가 채워진 오버플로우관;
   상기 오버플로우관과 별도로 상기 시일포트로부터 상방으로 연장되며 보충수가 저장된 보충수저장관;
   상기 오버플로우관 수위보다 높은 위치의 상기 보충수저장관 상부에 설치된 수위감지기;
   상기 드레인관을 개폐하는 개폐밸브; 및
   상기 수위감지기가 상기 보충수저장관 보충수의 상승을 감지하면 상기 드레인관을 폐쇄하도록 상기 개폐밸브를 동작시키는 제어부;를 포함하며,
   상기 보충수저장관은 상기 오버플로우관보다 큰 직경으로 마련되고, 상기 시일포트로부터 상방으로 경사지게 연장되는 가스관 수봉장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 보충수저장관은 상기 시일포트의 하부에 연결되는 가스관 수봉장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 개폐밸브의 폐쇄 후 설정한 시간이 경과한 후에 상기 개폐밸브를 개방하도록 제어하는 가스관 수봉장치.

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