KR102299442B1 - 과열 저감기 분무 노즐 - Google Patents

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황수현
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Abstract

개시된 본 발명에 따른 과열 저감기 분무 노즐은, 결합홀의 일단과 타단에 경사홀과 방사상의 분사홀이 형성되는 노즐 몸체부; 상기 결합홀 내에 위치되어 슬라이딩 이동하면서 단부의 개폐 경사면이 상기 경사홀을 개폐시키는 개폐부; 상기 개폐부의 단부에 결합되어 상기 분사홀을 통해 유입되는 냉각수가 회전되도록 비틀어진 사선 날개가 방사상으로 형성되는 회전력 제공부; 및 상기 개폐부의 닫힘 상태를 탄성력에 의해 유지시키고, 냉각수의 압력이 설정 압력 이상인 경우에 상기 개폐부가 개방되도록 하는 개폐 조절부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 노즐 몸체부 내에 사선 방향으로 형성된 분사홀과, 회전력 제공부에 사선 방향으로 형성된 나선 날개에 의해 냉각수가 사선 방향을 갖도록 회전시키면서 분사되므로 분산력 향상과 함께 분사면적 역시 확대되면서, 입자를 미립화하여 냉각 반응효율을 증대시키는 효과가 있다.

Description

과열 저감기 분무 노즐 {DESUPERHEATER SPRAY NOZZLE}
본 발명은 과열 저감기 분무 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수를 회전시켜 증기이송관 내부로 분무하는 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 발전용 보일러에는 터빈에서 필요로 하는 고온의 증기를 발생시키기 위한 과열기를 설치한다. 과열기에서 발생되는 증기는 증기이송관을 통해 터빈에 공급되고, 이때 공급되는 증기의 온도를 터빈에서 요구하는 온도로 제어하기 위해 과열 저감기를 설치하여 사용하고 있다.
과열 저감기의 원리는 고온 및 고속으로 유동하는 스팀에 저온의 수분인 물을 분무하여 줌으로써 분사된 물의 증발 잠열만큼 스팀의 온도를 다운시키게 되며 이때 물의 분사량은 스팀 온도에 추종되어 제어되게 되는 것이다.
이러한 과열 저감기에서 물을 분무하는 노즐과 관련된 기술이 한국등록특허 제1441171호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1은 다수의 하우징 통로가 직선 형상으로 형성되어 냉각수가 배출 면적이 한정되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제1441171호(2014.09.05)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 냉각수가 사선 방향을 갖도록 회전시키면서 분사되므로 분산력 향상 및 입자를 미립화하여 냉각 반응효율을 증대시킬 수 있는 과열 저감기 분무 노즐을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과열 저감기 분무 노즐은, 결합홀의 일단과 타단에 경사홀과 방사상의 분사홀이 형성되는 노즐 몸체부; 상기 결합홀 내에 위치되어 슬라이딩 이동하면서 단부의 개폐 경사면이 상기 경사홀을 개폐시키는 개폐부; 상기 개폐부의 단부에 결합되어 상기 분사홀을 통해 유입되는 냉각수가 회전되도록 비틀어진 사선 날개가 방사상으로 형성되는 회전력 제공부; 및 상기 개폐부의 닫힘 상태를 탄성력에 의해 유지시키고, 냉각수의 압력이 설정 압력 이상인 경우에 상기 개폐부가 개방되도록 하는 개폐 조절부;를 포함할 수 있다.
상기 분사홀은 입구 각도와 출구 각도가 상이하도록 사선 방향으로 형성될 수 있다.
상기 개폐부는 개폐 경사면에 상기 분사홀과 연장되도록 사선 방향의 배출홈이 형성될 수 있다.
상기 분사홀은 출구가 상기 사선 날개와 사선 날개 사이에 위치될 수 있다.
상기 사선 날개는 일측에 수직면이 형성되고, 타측에 상기 수직면의 단부와 연결되는 경사면이 형성될 수 있다.
상기 분사홀의 각도가 상기 사선 날개의 각도보다 작도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 과열 저감기 분무 노즐은 결합홀(112)의 일단과 타단에 경사홀(114)과 방사상의 분사홀(118)이 형성되는 노즐 몸체부(110); 상기 결합홀(112) 내에 위치되어 슬라이딩 이동하면서 단부의 개폐 경사면(122a)이 상기 경사홀(114)을 개폐시키는 개폐부(120); 상기 개폐부(120)의 단부에 결합되어 상기 분사홀(118)을 통해 유입되는 냉각수가 회전되도록 비틀어진 사선 날개(132)가 방사상으로 형성되는 회전력 제공부(130); 및 상기 개폐부(120)의 닫힘 상태를 탄성력에 의해 유지시키고, 냉각수의 압력이 설정 압력 이상인 경우에 상기 개폐부(120)가 개방되도록 하는 개폐 조절부;를 포함하며, 상기 회전력 제공부(130)는 상기 결합홀(112) 내부에 그 외주면 전체가 밀착된 채로 슬라이딩 이동가능하며, 상기 개폐 조절부는 탄성부(140) 및 체결부(150)를 포함하고, 상기 탄성부(140)는 선단이 상기 노즐 몸체부(110)의 후단에 지지되고, 후단이 상기 개폐부(120)의 일단 외주면에 형성된 나사선(126)에 체결되는 상기 체결부(150)의 선단에 지지되며, 상기 체결부(150)의 체결 정도를 조절함으로써, 상기 탄성부(140)의 탄성을 조절하여 토출되는 냉각수의 양을 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 노즐 몸체부 내에 사선 방향으로 형성된 분사홀과, 회전력 제공부에 사선 방향으로 형성된 나선 날개에 의해 냉각수가 사선 방향을 갖도록 회전시키면서 분사되므로 분산력 향상과 함께 분사면적 역시 확대되면서, 입자를 미립화하여 냉각 반응효율을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐을 도시한 분해 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐이 증기이송관에 설치된 상태를 도시한 결합 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐의 작동 전후 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐에서 노즐 몸체부를 도시한 상세 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐에서 회전력 제공부를 도시한 상세 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐을 도시한 측단면도 및 정면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐을 도시한 분해 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐이 증기이송관에 설치된 상태를 도시한 결합 단면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐의 작동 전후 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐에서 노즐 몸체부를 도시한 상세 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐에서 회전력 제공부를 도시한 상세 도면이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐을 도시한 측단면도 및 정면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐(100)은 노즐 몸체부(110), 개폐부(120), 회전력 제공부(130), 탄성부(140) 및 체결부(150)를 포함하며, 증기이송관(10) 내에 매립된 케이지(20) 내에 설치되어 냉각수 주입관(30)을 통해 공급되는 냉각수를 증기이송관(10) 내부로 분사시킨다.
이때, 증기이송관(10) 내부에는 온도센서(미도시)가 구비되어 증기이송관(10) 내부의 온도를 감지하게 되며, 설정 온도에 따라 과열 저감기 분무 노즐(100)이 작동하게 된다.
노즐 몸체부(110)는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 중심부에 결합홀(112)이 형성되고, 결합홀(112)의 일단에 경사홀(114)이 형성되고, 결합홀(112)의 타단에 방사상의 분사홀(118)이 형성되며, 분사홀(118)의 중심에 결합홀(112)의 타단과 연통되는 결합홀(116)이 형성된다.
분사홀(118)은 입구 각도와 출구 각도가 상이하도록 사선 방향으로 형성되어 냉각수가 사선 방향을 향하면서 배출되도록 한다.
더욱이, 분사홀(118)의 출구는 일부가 회전력 제공부(130)의 사선 날개(132)와 사선 날개(132) 사이에 위치되도록 하여 사선 방향으로 배출되는 냉각수가 회전력 제공부(130)의 사선 날개(132)와 사선 날개(132) 사이로 이동하도록 방향을 안내한다.
일예로, 분사홀(118)은 축 중심에서 15°의 각도를 경사지면서 정면에서 봤을 때 30°의 각도를 갖도록 방사상으로 형성되면서 입구와 출구가 15°의 각도를 갖도록 형성되는 것으로 한정하며, 각도는 이에 한정하지 않고 증감 가능하다.
이렇게, 분사홀(118)의 입구 각도가 출구 각도가 상이하므로 통과하는 냉각수를 회전시키게 된다.
더욱이, 노즐 몸체부(110)는 단차 형상으로 형성되며, 케이지(20)의 나선홀에 나선 체결되도록 외주면에 나사산(119)이 형성된다.
개폐부(120)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 노즐 몸체부(110)의 내부에 위치되어 개폐부(120)의 닫힘 위치 또는 열림 위치 사이에서 축방향으로 슬라이딩 이동하면서 노즐 몸체부(110)를 개폐한다.
이때, 개폐부(120)는 일단에 경사돌기(122)가 형성되고, 타단에 체결부(150)가 나선 체결되도록 나사선(126)이 형성되며, 경사돌기(122)와 나사선(126)의 사이에 노즐 몸체부(110)의 결합홀(112) 내경보다 다소 적은 외경을 갖는 축부(124)가 형성된다.
더욱이, 경사돌기(122)는 개폐 경사면(122a)이 형성되어 노즐 몸체부(110)의 경사홀(114)에 밀착시 폐쇄되고, 경사홀(114)에 이격시 개방된다.
회전력 제공부(130)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 개폐부(120)의 단부에 결합되어 분사홀(118)을 통해 유입되는 냉각수가 회전되도록 노즐 몸체부(110)의 결합홀(112) 내에 위치되면서 외주면에 사선 날개(132)가 방사상으로 형성되고, 개폐부(120)의 축부(124)에 결합되도록 내부에 결합홀(134)이 관통 형성된다.
더욱이, 회전력 제공부(130)의 단부에는 개폐부(120)의 경사돌기(122)에 일부 결합되도록 경사 단차홀(134a)이 형성된다.
이때, 회전력 제공부(130)는 개폐부(120)의 축부(124)와 경사 단차홀(134a)과의 경계 지점에 억지 고정되므로 개폐부(120)의 이동에 따라 연동된다.
사선 날개(132)는 분사홀(118)을 통해 유입되는 냉각수가 사선 방향을 향하게 하여 비틀어지면서 회전되도록 방사상으로 형성되어, 그 사이마다 홈이 형성된다.
그리고 사선 날개(132)는 일측에 수직면이 형성되고, 타측에 수직면의 단부와 연결되는 경사면이 형성되어 수직면을 타고 냉각수가 이동하게 된다.
한편, 사선 날개(132)는 일예로 60°의 각도를 갖도록 형성되어 사선 날개(132)와 사선 날개(132)의 사이에 2개의 분사홀(118) 출구 일부가 위치된다.
사선 날개(132)는 일예로 사선 각도가 축 중심에서 47°의 각도를 갖도록 형성되므로 축 중심에서 15°의 각도를 경사진 분사홀(118) 대비 각도가 크게 형성된다. 이렇게, 사선 날개(132)의 각도가 분사홀(118)의 각도보다 크게 형성되어 냉각수의 회전 각도를 크게 한다.
탄성부(140)는 압축 코일 스프링으로 이루어지며, 선단은 노즐 몸체부(110)의 후단에 지지되고, 후단은 개폐부(120)의 나사선(126)에 나선 체결되는 체결부(150)의 선단에 지지된다.
따라서, 공급되는 냉각수의 압력이 탄성부(140)의 탄성력보다 높으면 개폐부(120)를 밀어내어 냉각수가 분사되게 하고, 탄성력보다 낮으면 개폐부(120)에 의해 닫힘상태를 유지하게 한다.
체결부(150)는 개폐부(120)의 나사선(126)에 나선 결합되는 너트로 이루어진다. 이때, 체결부(150)는 체결부(150)는 결합되는 정도에 따라 탄성부(140)의 탄성력을 조절할 수 있어 토출 유량을 제어 가능하다.
한편, 체결부(150)는 탄성부(140)와 함께 개폐 조절부를 구성하여 개폐부(120)의 개폐량을 조절하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 과열 저감기 분무 노즐(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 증기이송관(10)의 내부의 증기가 포화되는 경우, 냉각수를 추가할 필요가 없어 냉각수 주입관(30)으로 냉각수가 공급되는 것을 제어밸브가 차단된 상태를 유지한다.
이때, 탄성부(140)의 탄성력에 의해 개폐부(120)는 분사홀(118)의 닫힘 상태를 유지하므로 누설로 인한 배관슬리브 균열 손상을 최소화할 수 있다.
그리고 증기이송관(10)의 내부 증기의 과열 때문에 냉각수가 필요하게 되면, 냉각수 주입관(30)을 통해 케이지(20)로 냉각수가 공급되고, 냉각수의 압력이 설정압력 이상이면, 냉각수가 개폐부(120)를 가압하면서 적정유량이 분사된다.
즉, 케이지(20)를 통해 공급되는 냉각수의 압력이 탄성부(140)의 탄성력보다 높으면 개폐부(120)를 밀어내어 냉각수가 분사되게 한다.
다음으로, 냉각수는 입구와 출구 각도가 상이한 분사홀(118)을 통해 배출되는 과정에서 1차적으로 회전되고, 회전력 제공부(130)의 사선 날개(132)와 사선 날개(132)의 사이를 통과하면서 2차적으로 회전되면서 최종적으로 경사홀(114)을 통해 분무된다.
이때, 냉각수가 분사홀(118)과 사선 날개(132)에 의해 사선 방향을 갖도록 회전시키면서 분사되므로 분산력 향상과 함께 분사면적이 확대된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 과열 저감기 분무 노즐(200)은 노즐 몸체부(210), 개폐부(220), 회전력 제공부(230), 탄성부(240) 및 체결부(250)를 포함하며, 개폐부(220)의 형상만 상이하고 나머지 구성은 동일하므로 상이한 구성에 대해서만 설명한다.
개폐부(220)는 노즐 몸체부(210)의 내부에 위치되어 개폐부(220)의 닫힘 위치 또는 열림 위치 사이에서 축방향으로 슬라이딩 이동하면서 노즐 몸체부(210)를 개폐한다.
이때, 개폐부(220)는 일단에 경사돌기(222)가 형성되고, 타단에 체결부(250)가 나선 체결되도록 나사선(226)이 형성되며, 경사돌기(222)와 나사선(226)의 사이에 노즐 몸체부(210)의 결합홀(212) 내경보다 다소 적은 외경을 갖는 축부(224)가 형성된다.
한편, 경사돌기(222)에 형성된 개폐 경사면(222a)에는 분사홀(218)을 거쳐 회전력 제공부(230)의 사선 날개와 사선 날개 사이에 홈과 연장되도록 사선 방향의 배출홈(223)이 형성되어 분사홀(218)을 통해 분사되는 냉각수가 사선 날개 사이 그리고 배출홈(223)을 이동하는 과정에서도 회전력이 유지되게 한다.
더욱이, 분사홀(218)은 분사홀(218)의 각도와 동일한 각도를 갖도록 형성된며, 미세한 깊이를 갖도록 방사상으로 형성될 수도 있다.
여기서, 설명하지 않은 부호 212는 결합홀이고, 214는 경사홀이고, 216은 결합홀이고, 219는 나사산이고, 224는 축부이고, 226은 나사선이고, 234는 결합홀이며, 234a는 경사 단차홀이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200: 과열 저감기 분무 노즐
110, 210: 노즐 몸체부
120, 220: 개폐부
130, 230: 회전력 제공부
140, 240: 탄성부
150, 250: 체결부

Claims (6)

  1. 결합홀(112)의 일단과 타단에 경사홀(114)과 방사상의 분사홀(118)이 형성되는 노즐 몸체부(110);
    상기 결합홀(112) 내에 위치되어 슬라이딩 이동하면서 단부의 개폐 경사면(122a)이 상기 경사홀(114)을 개폐시키는 개폐부(120);
    상기 개폐부(120)의 단부에 결합되어 상기 분사홀(118)을 통해 유입되는 냉각수가 회전되도록 비틀어진 사선 날개(132)가 방사상으로 형성되는 회전력 제공부(130); 및
    상기 개폐부(120)의 닫힘 상태를 탄성력에 의해 유지시키고, 냉각수의 압력이 설정 압력 이상인 경우에 상기 개폐부(120)가 개방되도록 하는 개폐 조절부;를 포함하며,
    상기 회전력 제공부(130)는
    상기 결합홀(112) 내부에 그 외주면 전체가 밀착된 채로 슬라이딩 이동가능하며,
    상기 개폐 조절부는
    탄성부(140) 및 체결부(150)를 포함하고,
    상기 탄성부(140)는 선단이 상기 노즐 몸체부(110)의 후단에 지지되고, 후단이 상기 개폐부(120)의 일단 외주면에 형성된 나사선(126)에 체결되는 상기 체결부(150)의 선단에 지지되며,
    상기 체결부(150)의 체결 정도를 조절함으로써, 상기 탄성부(140)의 탄성을 조절하여 토출되는 냉각수의 양을 조절하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀은 입구 각도와 출구 각도가 상이하도록 사선 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개폐부는 개폐 경사면에 상기 분사홀과 연장되도록 사선 방향의 배출홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀은 출구가 상기 사선 날개와 사선 날개 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사선 날개는 일측에 수직면이 형성되고, 타측에 상기 수직면의 단부와 연결되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀의 각도가 상기 사선 날개의 각도보다 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 과열 저감기 분무 노즐.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05115914A (ja) * 1991-10-28 1993-05-14 Nippon Steel Corp 棒鋼・線材の水冷却方法および水冷却装置
JP2003021309A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Kouda Toshiyuki 多流体噴霧ノズルおよび水添加燃焼方法
KR101441171B1 (ko) 2008-05-09 2014-09-17 콘트롤 컴퍼넌츠 아이엔씨 과열 저감기 분무 노즐
KR101456247B1 (ko) * 2013-12-04 2014-11-06 일월테크 주식회사 과열 저감기의 분사노즐

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