KR102291938B1

KR102291938B1 - 전극 바디의 교체가 가능한 전기방식용 전극 조립체

Info

Publication number: KR102291938B1
Application number: KR1020210044355A
Authority: KR
Inventors: 김원규; 엄상철
Original assignee: 주식회사 케이씨
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-08-23

Abstract

본 발명은, 전기방식용 전극 조립체에서 전극 바디와 절연체 헤드와 수밀용 가스켓만을 교체하며, 절연체 캡과 전극 코어와 절연체 바디 등은 재사용가능하도록 하여, 전극 바디의 교체 작업시 교체 작업을 열교환기 등의 전기방식 대상 기기의 내부에서만 수행하는 것으로 교체 작업이 완료될 수 있으며, 전기방식 대상 기기의 외부 작업이 불필요하도록 하여, 전극 바디의 교체 작업을 매우 간단하고 안전하며 경제적으로 수행될 수 있다.

Description

전극 바디의 교체가 가능한 전기방식용 전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY FOR ICCP}

본 발명은 전기방식용 전극 조립체에 관한 것으로, 구체적으로는 전극 바디의 교체가 가능한 전기방식용 전극 조립체에 관한 것이다.

해수(혹은 담수)를 사용하는 발전소나 플랜트의 각종 기기들(열교환기, 응축기 등의 전기방식 대상 기기)은 수명 연장 및 안전을 위하여 부식 방지를 위한 장치가 필요하다.

열교환기, 응축기 등에 사용되는 전기방식은, 외부 전원법 방식(Impressed Current Cathodic Protection; ICCP)이다.

이러한 외부 전원법은 직류전원장치(정류기), 양극, 기준전극 등으로 구성되며, 직류전원장치(정류기)는 배전반으로부터 공급되는 교류 전원을 받아 시스템에 필요한 방식 전류, 즉 기준전극에서 감지하기에 가장 적당한 전위차(potential)의 방식용 직류 전류를 생성하며, 양극(anode)은 직류전원장치로부터 공급된 방식 전류를 해수로 출력하는 곳으로 가볍고 전도성이 뛰어나며 소모되지 않는 티타늄을 재질로 주로 사용하며, 기준 전극(reference electrode cell)은 해수속에서 방식구조물과의 전위차(potential)를 감지하여 직류전원장치로 보내는 역할을 한다.

상기와 같이 전기방식장치의 구성요소 중 양극(anode)과 기준전극(reference electrode cell)을 상기 및 이하에서는 "전극"이라 칭한다.

종래의 전극은, 전극부, 절연체, 가이드(guide) 등이 서로 조립된 조립체로서, 이들 부품을 하나로 조립하고 나면 분리가 불가능한 구조를 가진다.

한편 전극은 일정 주기로 교체하여야 한다.

종래의 전극 조립체의 설치를 위하여는 열교환기(전기방식 대상 기기의 예)의 내부 작업과 외부 작업을 병행하여 수행하여야 한다.

전극을 열교환기의 벽체에 마련된 커플링에 조립한 후 전극의 가이드에 정션 박스(junction box)를 설치하고 정류기와 연결되는 아노드 리드 케이블(anode lead cable)을 결선하면 열교환기 외부 작업이 종료된다.

열교환기 내부, 특히 열교환기의 수실(water box)에서 누수와 전식 방지를 위하여 전극의 절연체와 수실 벽체(water box well)의 틈에 에폭시 실링(epoxy sealing)을 한다.

이와 같은 설치 과정은, 전극 조립체의 교체 과정에서도 당연히 필요하다.

한편 열교환기 등은 지상에서 2M 내지 20M 정도의 고소에 설치되며, 열교환기의 내부 작업은 열교환기의 내부에 들어가 작업을 수행하는 것으로 충분하여 고소 작업이 불필요하나, 열교환기의 외부 작업은 작업 발판을 필요로 하는 고소 작업이 된다.

가령 20M 정도의 고소에 설치된 열교환기를 대상으로 전극 조립체를 설치할 경우 외부 작업을 위한 작업 발판의 설치가 필요하며, 전극 조립체의 설치를 위한 고소 작업이 필요하다.

이와 같은 작업 발판의 설치와 전극 조립체의 설치를 위한 고소 작업은 전극 교체가 필요할 때마다 수행되어야 하며, 이로 인하여 작업 발판(비계) 설치 비용과 고소 작업에 따른 위험이 발생한다.

대한민국 특허등록 제10-0488580호 "선체 전기 방식 시스템" (2005. 5. 2. 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극 조립체에서 전극 바디가 교체되도록 하여, 전극 조립체의 교체가 필요한 경우 전극 바디만을 교체하고 전극 바디의 교체 작업을 열교환기 등의 전기방식 대상 기기의 내부에서 수행할 수 있도록 하여, 전극 바디의 교체 작업을 매우 간단히 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 외부 전원법 방식(Impressed Current Cathodic Protection; ICCP)을 위하여 전기방식 대상 기기의 벽체에 마련된 커플링에 결합되기 위한 전기방식용 전극 조립체에 있어서 ; 내부에 길이방향을 따라 제1중공이 형성되며 길이방향 일측에 제1-1수나사가 형성되며 길이방향 타측에 상기 커플링의 커플링 암나사에 나사 결합되기 위한 제1-2수나사가 형성되는 절연체 바디 ; 길이방향으로 연장되면서 상기 제1중공을 삽입 및 관통하는 코어 몸체와 상기 코어 몸체의 길이방향 일측 단부에 형성된 제2-1수나사를 포함하는 전극 코어 ; 외부 전원법 방식을 위한 전극으로서, 길이방향으로 연장되는 봉 형태로서 길이방향 타측 중앙에 상기 전극 코어의 제2-1수나사가 나사 결합되기 위한 제3암나사가 형성되며 길이방향 타측 외주면에 제3수나사가 형성되는 전극 바디 ; 내부에 길이방향을 따라 제4중공이 형성되며 상기 제4중공에 상기 제3수나사와 나사 결합되기 위한 제4암나사가 형성되며 길이방향 일측을 향하는 헤드 대향면이 형성되도록 외주면에 방사상방향 외측으로 돌출되는 헤드 돌출턱이 형성되며 외주면에 회전 조작을 위한 제4회전 조작부가 형성되는 절연체 헤드 ; 관 형태로서 내주면에 상기 제1-1수나사와 나사 결합되기 위한 제5암나사가 형성된 캡 본체와 상기 헤드 돌출턱의 헤드 대향면과 접하는 캡 대향면이 형성되도록 상기 캡 본체의 길이방향 일측에서 방사상 방향 내측으로 돌출되는 캡 돌출턱을 포함하는 절연체 캡 ; 상기 절연체 바디와 상기 전극 바디 사이에 마련되는 수밀용 패킹 ; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 1 항에 있어서, 상기 전극 바디의 제3수나사의 산의 직경은 상기 전극 바디의 직경과 동일한 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은, 전기방식용 전극 조립체에서 전극 바디와 절연체 헤드와 수밀용 패킹만을 교체하며, 절연체 캡과 전극 코어와 절연체 바디 등은 재사용가능하도록 하여, 전극 바디의 교체 작업시 교체 작업을 열교환기 등의 전기방식 대상 기기의 내부에서만 수행하는 것으로 교체 작업이 완료될 수 있으며, 전기방식 대상 기기의 외부 작업이 불필요하도록 하여, 전극 바디의 교체 작업을 매우 간단하고 안전하며 경제적으로 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기방식용 전극 조립체의 설치 상태 개념도,
도 2는 도 1의 주요부 단면도,
도 3은 도 2의 사시도,
도 4는 도 2에서 전극 바디 및 절연체 헤드를 조립하거나 교체하는 상태를 표현한 단면도,
도 5는 도 4의 사시도,
도 6은 도 2의 모든 부품을 분리하여 표현한 단면도,
도 7은 도 6의 사시도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기방식용 전극 조립체의 설치 상태 개념도이며, 도 2는 도 1의 주요부 단면도이며, 도 3은 도 2의 사시도이며, 도 4는 도 2에서 전극 바디 및 절연체 헤드를 조립하거나 교체하는 상태를 표현한 단면도이며, 도 5는 도 4의 사시도이며, 도 6은 도 2의 모든 부품을 분리하여 표현한 단면도이며, 도 7은 도 6의 사시도이다.

본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기방식 대상 기기는 쉘 앤 튜브(shell & tube) 방식의 열교환기이다.

열교환기의 벽체(10)에 커플링(11)이 마련되어 있다.

커플링(11)의 중앙을 따라 커플링 암나사(11a)가 형성되어 있다.

커플링(11)에 PVC 재질의 절연체 바디(110)가 결합된다.

절연체 바디(110)는 내부에 길이방향을 따라 제1중공(111)이 형성되며, 길이방향 일측에 제1-1수나사(112)가 형성되며, 길이방향 타측에 제1-2수나사(113)가 형성되며, 제1-2수나사(113)의 길이방향 일측에 제1-3수나사(114)가 형성된다.

제1-2수나사(113)는 커플링(11)의 커플링 암나사(11a)에 나사 결합되기 위한 것이다.

제1-3수나사(114)에는 고정너트(115)의 고정너트 암나사(115a)가 나사 결합된다.

절연체 바디(110)의 제1중공(111)을 삽입 및 관통하는 형태로 SUS304 재질의 전극 코어(120)가 마련된다.

전극 코어(120)는 코어 몸체(121)와 제2-1수나사(122)와 제2-2수나사(123)와 제2-3수나사(124)를 포함한다.

코어 몸체(121)는 길이방향으로 연장되면서 절연체 바디(110)의 제1중공(111)을 삽입 및 관통한다.

코어 몸체(121)의 길이방향 일측 단부의 주면에는 제2-1수나사(122)가 형성되어 있다.

코어 몸체(121)의 길이방향 타측 단부의 주면에는 제2-3수나사(124)가 형성되어 있다.

코어 몸체(121)의 길이방향 타측 단부로부터 길이방향 타측을 향하여 돌출되면서 제2-2수나사(123)가 형성되어 있다.

절연체 바디(110)와 전극 코어(120)는 최초에 설치된 후 영구히 사용하는 부위이다. 즉 전극 바디(130)를 교체할 때에도, 절연체 바디(110)와 전극 코어(120)는 교체되지 않는 부위이다.

전극 코어(120)에 전극 바디(130)가 착탈 가능하게 결합된다.

전극 바디(130)는, 외부 전원법 방식을 위한 전극으로서, 길이방향으로 연장되는 봉 형태로서 그 재질은 티타늄이다.

전극 바디(130)의 길이방향 타측 중앙에 제3암나사(131)가 형성되며, 길이방향 타측 외주면에 제3수나사(132)가 형성된다.

제3암나사(131)는 전극 코어(120)의 제2-1수나사(122)에 나사 결합되면서 전기적으로 연결되기 위한 부위이다.

제3수나사(132)의 산의 직경은 전극 바디(130)의 직경과 동일하다. 즉 제3수나사(132)는, 봉 형태의 전극 바디(130)에 나사홈만을 가공한 것이다.

이와 같은 구조는 전극 바디(130)가 후술하는 절연체 헤드(140)와의 결합이 가능하면서, 전극 바디(130)의 가공 부위를 최소화하여 전극 바디(130)의 재료비를 절감시키는 요인이 된다.

전극 바디(130)에 PVC 재질의 절연체 헤드(140)가 나사 결합된다.

절연체 헤드(140)는 내부에 길이방향을 따라 제4중공(141)이 형성되며, 제4중공(141)에 제4암나사(142)가 형성된다.

제4암나사(142)는 전극 바디(130)의 제3수나사(132)와 나사 결합되기 위한 것이다.

아울러 절연체 헤드(140)의 외주면에 방사상방향 외측으로 헤드 돌출턱(143)이 돌출 형성되며, 헤드 돌출턱(143)에는 길이방향 일측을 향하는 헤드 대향면(143a)이 형성된다.

또한 절연체 헤드(140)의 외주면에는 절연체 헤드(140)의 회전 조작(나사 결합 등을 위함.)을 위한 제4회전 조작부(144)가 형성되어 있다.

전극 바디(130)와 절연체 헤드(140)는 공장에서 미리 조립되어 일체화되는 것이 바람직하다.

전극 바디(130)에 결합된 절연체 헤드(140)는, 절연체 캡(150)에 의하여 절연체 바디(110)에 고정되어 나사 결합 풀림이 방지된다.

절연체 캡(150)은 PVC 재질로 제작되며, 캡 본체(151)와 캡 돌출턱(152)으로 이루어진다.

캡 본체(151)는 관 형태로서 그 내주면에 제5암나사(151a)가 형성된다.

제5암나사(151a)는 절연체 바디(110)의 제1-1수나사(112)와 나사 결합되기 위한 것이다.

캡 돌출턱(152)은 캡 본체(151)의 길이방향 일측에서 방사상방향 내측으로 돌출된 것으로, 절연체 헤드(140)의 헤드 돌출턱(143)과 맞물린다.

즉 캡 돌출턱(152)에는 헤드 돌출턱(143)의 헤드 대향면(143a)과 접하는 캡 대향면(152a)이 형성된다.

절연체 바디(110)와 절연체 헤드(140)와 전극 바디(130) 사이에 O-ring 형태의 수밀용 패킹(160)이 마련된다.

상기와 같은 전기방식용 전극 조립체의 조립 및 교체 과정을 설명한다.

열교환기 벽체(10)의 커플링(11)에 절연체 바디(110)와 전극 코어(120)와 고정너트(115)가 설치된다.

절연체 바디(110)의 제1-2수나사(113)가 커플링(11)의 커플링 암나사(11)에 나사 결합되며, 절연체 바디(110)의 제1-3수나사(114)에 고정너트(115)의 암나사(115a)가 나사 결합되면서, 절연체 바디(110)와 고정너트(115)가 열교환기 벽체(10)에 고정 결합된다.

이와 같이 절연체 바디(110)가 열교환기 벽체(10)에 결합되는 구조는 매우 다양한 방식으로 변경되어 적용될 수 있다.

아울러 전극 코어(120)의 길이방향 타측에 정션 박스(20, junction box)를 설치하고 리드 케이블(21, lead cable) 등을 연결한다.

이와 같이 절연체 바디(110)와 전극 코어(120)의 설치는 최초 1회에 한하여 이루어지며, 전극 바디(130)의 교체시에는 절연체 바디(110)와 전극 코어(120)를 해체할 필요가 없다.

절연체 바디(110)와 전극 코어(120)가 설치되면 다음으로 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체를 준비한다.

전극 바디(130)의 제3수나사(132)에 절연체 헤드(140)의 제4암나사(142)를 나사 결합하여 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체를 완성한다.

도 4 및 도 5와 같이, 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체를, 수밀용 패킹(160)을 사이에 두고, 전극 코어(120)에 결합한다.

절연체 헤드(140)의 제4회전 조작부(144)에 의하여 절연체 헤드(140)를 회전시키면 이에 의하여 전극 바디(130)가 회전하면서 전극 바디(130)의 제3암나사(131)가 전극 코어(120)의 제2-1수나사(122)에 나사 결합되도록 한다.

이에 의하여 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체가 1차로 결합된다.

이후 절연체 캡(150)을 절연체 바디(110)에 장착하여 절연체 헤드(140)를 고정시킨다.

즉 절연체 캡(150)의 제4암나사(142)가 절연체 바디(110)의 제1-1수나사(112)에 나사 결합되면서 장착되며, 이에 의하여 절연체 캡(150)의 캡 돌출턱(152)의 캡 대향면(152a)이 절연체 헤드(140)의 헤드 돌출턱(143)의 헤드 대향면(143a)에 밀착하면서 절연체 헤드(140)의 풀림을 방지하게 된다.

이와 같이 전극 바디(130) 등이 설치된다.

이후 전극 바디(130) 등을 교체할 필요가 있을 경우 먼저 절연체 캡(150)의 나사 결합을 분리하여 풀림 잠금을 해제하고, 다음으로 절연체 헤드(140)와 전극 바디(130)와 수밀용 패킹(160)을 분리시킬 수 있다.

이와 같이 전극 바디(130)가 분리되면, 새로운 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체를 결합시킬 수 있다.

이와 같은 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체의 장착은 열교환기 내부에서 이루어지므로, 고소 작업인 열교환기 외부 작업이 불필요하다.

즉 종래의 기술에서 전극의 교체에 필요한 케이블 단자 분리, 정션 박스 분리, 전극 해체와 교체, 재조립 등의 작업이 전혀 불필요하며, 또한 전극의 교체시에는 열교환기 내부 작업인 에폭시 실링 작업도 불필요하게 된다.

즉 본 발명은 전극 바디와 절연체 헤드만을 교체할 뿐이며, 나머지 구성들은 그대로 사용한다.

이와 같이 본 발명은 열교환기 외부 작업이 불필요하므로, 고소 작업을 위한 작업 발판 설치 등이 불필요하여 작업 발판 설치에 필요한 비용을 절감할 수 있으며, 고소 작업으로 인한 위험 요소를 제거하여 안전사고를 예방할 수 있다.

또한 본 발명은 전극 바디 - 절연체 헤드 조립체를 교체하는 것으로 충분하여 교체에 따른 자재비가 절감이 되며, 전체적인 교체 작업이 간단하여 교체 비용이 절감된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 열교환기 벽체
11 : 커플링 11a : 커플링 암나사
110 : 절연체 바디 111 : 제1중공
112 : 제1-1수나사 113 : 제1-2수나사
114 : 제1-3수나사 115 : 고정너트
120 : 전극 코어 121 : 코어 몸체
122 : 제2-1수나사 123 : 제2-2수나사
124 : 제2-3수나사
130 : 전극 바디 131 : 제3암나사
132 : 제3수나사
140 : 절연체 헤드 141 : 제4중공
142 : 제4암나사 143 : 헤드 돌출턱
143a : 헤드 대향면 144 : 제4회전 조작부
150 : 절연체 캡 151 : 캡 본체
151a : 제5암나사 152 : 캡 돌출턱
152a : 캡 대향면
160 : 수밀용 패킹

Claims

외부 전원법 방식(Impressed Current Cathodic Protection; ICCP)을 위하여 전기방식 대상 기기의 벽체에 마련된 커플링에 결합되기 위한 전기방식용 전극 조립체에 있어서 ;
내부에 길이방향을 따라 제1중공이 형성되며 길이방향 일측에 제1-1수나사가 형성되며 길이방향 타측에 상기 커플링의 커플링 암나사에 나사 결합되기 위한 제1-2수나사가 형성되는 절연체 바디 ;
길이방향으로 연장되면서 상기 제1중공을 삽입 및 관통하는 코어 몸체와 상기 코어 몸체의 길이방향 일측 단부에 형성되는 제2-1수나사를 포함하는 전극 코어 ;
외부 전원법 방식을 위한 전극으로서, 길이방향으로 연장되는 봉 형태로서 길이방향 타측 중앙에 상기 전극 코어의 제2-1수나사가 나사 결합되기 위한 제3암나사가 형성되며 길이방향 타측 외주면에 제3수나사가 형성되는 전극 바디 ;
내부에 길이방향을 따라 제4중공이 형성되며 상기 제4중공에 상기 제3수나사와 나사 결합되기 위한 제4암나사가 형성되며 길이방향 일측을 향하는 헤드 대향면이 형성되도록 외주면에 방사상방향 외측으로 돌출되는 헤드 돌출턱이 형성되며 외주면에 회전 조작을 위한 제4회전 조작부가 형성되는 절연체 헤드 ;
관 형태로서 내주면에 상기 제1-1수나사와 나사 결합되기 위한 제5암나사가 형성된 캡 본체와 상기 헤드 돌출턱의 헤드 대향면과 접하는 캡 대향면이 형성되도록 상기 캡 본체의 길이방향 일측에서 방사상 방향 내측으로 돌출되는 캡 돌출턱을 포함하는 절연체 캡 ;
상기 절연체 바디와 상기 전극 바디 사이에 마련되는 수밀용 패킹 ;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 바디의 교체가 가능한 전기방식용 전극 조립체.
제 1 항에 있어서,
상기 전극 바디의 제3수나사의 산의 직경은 상기 전극 바디의 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 전극 바디의 교체가 가능한 전기방식용 전극 조립체.