KR102496857B1 - 분리형 열전대 조립체 - Google Patents

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Abstract

분리형 열전대 조립체에 대한 발명이 개시된다. 개시된 분리형 열전대 조립체는: 팁이 마련되고, 측정대상물의 온도를 측정하기 위한 열전대와, 열전대의 전측을 보호하는 웰부재와, 웰부재와 연결되고, 열전대의 후측을 보호하는 웰바디부재와, 열전대를 웰부재와 웰바디부재에서 분리 결합하도록 웰부재와 웰바디부재를 상호 분리하거나 결합하는 분리결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분리형 열전대 조립체{SEPARATE TYPE THERMOCOUPLE ASSMBLY}
본 발명은 분리형 열전대 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 분리결합부를 이용하여 웰부재, 웰바디부재 및 열전대를 분리 가능하게 설치하여 열전대 파손시 웰부재 및 웰바디부재에서 열전대만 분리하여 교체하므로 수리 비용을 절감하고, 웰바디부재에 진동흡수이동부를 마련하면서 열전대에 스프링완충부를 구비하여 터빈 구동의 진동에 의한 팁(Tip)마모를 방지하여 열전대의 수명을 연장할 수 있는 분리형 열전대 조립체에 관한 것이다.
일반적으로 열전대(Thermocouple)는 서로 다른 두 종의 금속 소선의 접합점을 가열 또는 냉각시킬 때 제백효과(Seebeck effect)로 인해 발생하는 기전력을 이용하여 온도를 측정한다.
이러한 열전대는 급속 소선(Element sheath)의 종류에 따라 극저온에서부터 3000℃ 정도의 고온까지 넓은 범위의 온도를 측정할 수 있으므로, 산업분야의 전반에 걸쳐 각종 공업용 온도측정에 많이 사용되고 있다.
특히, 열전대는 발전소에서 전기를 생산하기 위해 사용되는 가스터빈의 온도를 측정하기 위해 많이 사용되고 있다.
그런데, 종래의 열전대 조립체는 웰과 온도센서(열전대)가 일체형으로 제작되어 온도센서를 교체하고자 하는 경우에는 고가의 웰까지 교체해야 하므로 유지관리가 어렵고 관리비용이 증가하는 문제점을 갖는다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
관련 배경기술로는 국내 공개실용신안 제2010-0003966호(2010. 04. 15. 공개, 명칭: 열전대)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 분리결합부를 이용하여 웰부재, 웰바디부재 및 열전대를 분리 가능하게 설치하여 열전대 파손시 웰부재 및 웰바디부재에서 열전대만 분리하여 교체하므로 수리 비용을 절감하고, 웰바디부재에 진동흡수이동부를 마련하면서 열전대에 스프링완충부를 구비하여 터빈 구동의 진동에 의한 팁(Tip)마모를 방지하여 열전대의 수명을 연장할 수 있는 분리형 열전대 조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 분리형 열전대 조립체는, 팁이 마련되고, 측정대상물의 온도를 측정하기 위한 열전대; 상기 열전대의 전측을 보호하는 웰부재; 상기 웰부재와 연결되고, 열전대의 후측을 보호하는 웰바디부재; 및 상기 열전대를 상기 웰부재와 상기 웰바디부재에서 분리 결합하도록 상기 웰부재와 상기 웰바디부재를 상호 분리하거나 결합하는 분리결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 웰부재의 전측에는 상기 열전대의 팁을 비접촉식으로 노출시켜 보호하도록 보호망 형태로 형성되는 팁보호부재가 구비되고, 상기 팁보호부재는 상기 웰부재의 단부에 형성된 장착돌부에 끼워져 용접으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리결합부는, 상기 열전대를 후측을 관통 지지하고, 상기 웰바디부재의 후측에 결합되는 외부커넥터부재; 상기 열전대의 중심부를 관통 지지하여 상기 웰부재의 후측에 마련된 체결홈부에 결합되는 내부커넥터부재; 및 상기 내부커넥터부재를 상기 웰부재에서 탈부착하기 위해 상기 웰부재를 상기 웰바디부재에서 분리하는 다수개의 체결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 내부커넥터부재는 가스유입차단부에 의해 상기 열전대와 상기 웰부재 사이 틈새로 유입되는 가스를 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 가스유입차단부는, 상기 내부커넥터부재의 후측에 테이퍼 형태로 형성되는 테이퍼나사홀부; 및 상기 테이퍼나사홀부에 체결되고, 상기 열전대가 중심부로 통과하며, 다수 부분으로 분리 형성되어 상기 테이퍼나사홀부에 체결시 조임에 따라 오므려지거나 벌려져서 상기 열전대를 잡아주면서 가스의 이동을 차단하는 가스차단결합부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 열전대의 팁은 진동흡수이동부에 의해 상기 웰부재 및 상기 웰바디부재에서 완충되어 마모가 방지되는 것을 특징으로 한다.
상기 열전대에는 진동에 의해 상기 웰부재가 상기 웰바디부재에서 전후로 동작할 때 상기 열전대 역시 전후로 완충 동작하도록 스프링 형태로 감겨진 스프링완충부가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분리형 열전대 조립체는, 분리결합부를 이용하여 웰부재, 웰바디부재 및 열전대를 분리 가능하게 설치하여 열전대 파손시 웰부재 및 웰바디부재에서 열전대만 분리하여 교체하므로 수리 비용을 절감하고, 웰바디부재에 진동흡수이동부를 마련하면서 열전대에 스프링완충부를 구비하여 터빈 구동의 진동에 의한 팁(Tip)마모를 방지하여 열전대의 수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 조립도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 웰부재와 웨바디부재의 단명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 스프링완충부를 갖는 열전대의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 조립 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 분리결합부, 가스유입차단부 및 진동흡수이동부의 요부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 가스유입차단부의 요부 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체을 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 조립도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 웰부재와 웨바디부재의 단명도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 스프링완충부를 갖는 열전대의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 조립 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 분리결합부, 가스유입차단부 및 진동흡수이동부의 요부 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체에서, 가스유입차단부의 요부 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체는, 열전대(100), 웰부재(200), 웰바디부재(300) 및 분리결합부(400)를 포함한다.
열전대(100)는 팁(110)이 마련되고, 측정대상물의 온도를 측정하기 위한 구성이다.
열전대(100)는 2가닥의 가는 전선을 이용하여 측온접합점에 해당하는 팁(110, Tip))에서 금속간의 온도 차이로 인한 기전력을 이용하여 측온대성물의 온도를 감지하여 온도측정계에서 측정하게 하는 온도센서이다.
웰부재(200)는 열전대(100)의 전측을 보호하는 보호관 구성이다.
웰부재(200)는 열전대(100)의 소선부가 삽입되는 관통공이 형성된다.
웰부재(200)의 전측에는 열전대(100)의 팁(110)을 비접촉식으로 노출시켜 보호하도록 보호망 형태로 형성되는 팁보호부재(210)가 구비될 수 있다.
팁보호부재(210)는 웰부재(20)의 단부에 형성된 장착돌부(220)에 끼워져 용접으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
장착돌부(220)는 웰부재(200)의 단부에서 외경이 확장되었다 다시 외경이 축소되어 가늘게 형성되는 삽입구조와 걸립구조 형태를 갖는다.
웰바디부재(300)는 웰부재(200)와 연결되고, 열전대(100)의 후측을 보호하는 보호관 구성이다.
웰바디부재(300)는 웰부재(200)의 직경에 비해 더 큰 직경을 가지며, 웰부재(200)가 웰바디부재(300)에 삽입되는 끼움구조를 갖는다.
분리결합부(400)는 열전대(100)를 웰부재(200)와 웰바디부재(300)에서 분리 결합하도록 웰부재(200)와 웰바디부재(300)를 상호 분리하거나 결합하는 구성이다.
분리결합부(400)는, 열전대(100)를 후측을 관통 지지하고, 웰바디부재(300)의 후측에 결합되는 외부커넥터부재(410)와, 열전대(100)의 중심부를 관통 지지하여 웰부재(200)의 후측에 마련된 체결홈부(230)에 결합되는 내부커넥터부재(420)와, 내부커넥터부재(420)를 웰부재(200)에서 탈부착하기 위해 웰부재(200)를 웰바디부재(300)에서 분리하는 다수개의 체결부재(430)를 포함한다.
내부커넥터부재(420)는 가스유입차단부(500)에 의해 열전대(100)와 웰부재 (200) 사이 틈새로 유입되는 가스를 차단하는 것을 특징으로 한다.
가스유입차단부(300)는, 내부커넥터부재(420)의 후측에 테이퍼 형태로 형성되는 테이퍼나사홀부(510)와, 테이퍼나사홀부(510)에 체결되고, 열전대(100)가 중심부로 통과하며, 다수 부분으로 분리 형성되어 테이퍼나사홀부(510)에 체결시 조임에 따라 오므려지거나 벌려져서 열전대(100)를 잡아주면서 가스의 이동을 차단하는 가스차단결합부재(520)를 포함한다.
가스차단결합부재(520)는 다수개의 절개부(524)를 갖도록 형성되면서 단부로 갈수록 협소하게 테이퍼지게 형성되고, 둘레면에 나사산을 구비하는 분리가압체결부와(522)와, 분리가압체결부(522)의 후측에 구비되어 공구를 통해 조여줄 수 있는 조임머리부(526)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
분리가압체결부(520)에는 절개부(524)가 4개 형성된 것으로 도시하지만, 절개부(524)의 개수는 가스 유입을 효과적으로 차단하면서 열전대(200)를 견고하게 고정할 수 있다면 변경 가능하다.
내부커넥터부재(420)가 웰부재(200)의 체결홈부(230)에 체결되면, 열전대(100)의 중심 위치를 잡아 준다. 이러한 상태에서, 가스차단결합부재(520)의 조임머리부(556)를 돌려 분리가압체결부(522)를 테이퍼나사홀부(510)에 체결함에 따라 절개부(524)가 점차 오므려지면서 열전대(100)의 둘레를 가압하여 밀착시키면서 고정하게 된다.
이때, 열전대(100)의 단부에 구비된 팁(110)은 팁보호부재(300)의 설정위치에 맞춰진 상태로 분리가압체결부(522)를 테이퍼나사홀부(510)에 체결하여 고정하도록 한다.
이와 같은 상태에서 가스차단결합부재(520)가 테이퍼나사홀부(510)에 체결되어 웰부재(200)에 견고하게 결합되어 차단됨으로써, 웰부재(200)의 관통공과 열전대(100) 사이의 틈새로 가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
열전대(100)에는 후측으로 연결을 위한 접속커넥터(130)를 구비한다. 접속커넥터(130)의 전측에는 연결부위를 보호하기 위한 플렉시블부재가 구비된다.
접속커넥터(130)는 미도시된 온도 측정표시계 등이 연결되어 측정대상물인 가스터빈 등의 내부 온도를 측정하여 표시할 수 있다.
열전대(100)의 팁(110)은 진동흡수이동부(600)에 의해 웰부재(200) 및 웰바디부재(300)에서 완충되어 마모가 방지되는 것을 특징으로 한다.
진동흡수이동부(600)는, 열전대(100)가 중심에 설치되고, 웰바디부재(300)의 내부에 구비되어 진동을 흡수하는 스프링부재(610)와, 스프링부재(610)의 전측에 구비되고, 웰부재(200)가 끼워지면서 웰바디부재(300)의 내부에서 진동에 의해 전후로 동작하도록 체결부재(430)에 의해 웰부재(200)와 함께 체결되는 부싱부재(620)와, 웰부재(200)와 부싱부재(620)의 전후 동작에 의해 체결부재(430)가 전후로 이동하도록 웰바디부재(300)에 전후측으로 관통 형성되는 복수개의 장홀안내부(630)를 포함한다.
스프링부재(610)은 코일스프링을 포함한다.
부싱부재(620)는 웰바디부재(300)의 내부공간부의 내경에 일치하여 전후로 슬라이드 이동 가능한 원통부재를 포함한다.
장홀안내부(630)는 한 쌍 구비되는 것으로 도시하지만, 3개이상 구비될 수도 있다.
열전대(100)에는 진동에 의해 웰부재(200)가 웰바디부재(300)에서 전후로 동작할 때 열전대(100) 역시 전후로 완충 동작하도록 스프링 형태로 감겨진 스프링완충부(120)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
스프링완충부(120)는 열전대(100)의 직선 형태의 소선부가 코일스프링 형태로 감겨져 형성된다.
스프링완충부(120)는 부싱부재(620)와 스프링부재(610)의 중심부에 설치되는 것을 특징으로 한다
스프링완충부(120)는 가스터빈의 내부 케이싱과 외부 케이싱의 온도차이와 진동에 의한 수축팽창 또는 뒤틀림에 의한 단락등을 방지하기 위해 열전대를 스프링 형태로 제작함으로써, 온도에 의한 변형, 진동에 의한 변형 및 충격으로 인한 완충 효과를 동시에 만족시키는 구조를 갖는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체의 작용을 살펴보도록 한다.
본 발명에 따른 분리형 열전대 조립체를 가스터빈등과 같은 측온대상물에 설치하여 사용하다가 열전대(200)가 파손되어 교체하고자 하는 경우, 열전대(100)를 분리하는 과정을 살펴 보면, 장홀안내부(430)에 설치된 체결부재(430)에 공구를 이용하여 풀어주면, 웰부재(200)에서 분리하면서 부싱부재(620)에서 이탈시킨다.
그 다음, 웰부재(200)를 웰바디부재(300)에서 전측으로 잡아당기면서, 가스차단결합부재(520)만 태이퍼나사홀부(510)에서 분리하거나, 가스차단결합부재(520)와 더불어 내부메일커넥터(420)를 풀어주어서 분리하도록 한다.
연이어, 외부메일커넥터(410)를 풀어주어 열전대(100)를 웰부재(200)와 웰바디부재(300)에서 분리하도록 한다.
이와 같이, 고가인 웰부재(200)와 웰바디부재(300)를 파손하지 ?附틉? 열전대(100)의 분리 및 교체가 가능하므로 유지비용을 절감할 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 상기와 반대과정을 거쳐 교체된 새로운 열전대(100)를 웰부재(200)와 웰바디부재(300)의 내부에 조립하여 가스터빈등의 측온대상물에 설치하여 사용하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 열전대 조립체는, 분리결합부를 이용하여 웰부재, 웰바디부재 및 열전대를 분리 가능하게 설치하여 열전대 파손시 웰부재 및 웰바디부재에서 열전대만 분리하여 교체하므로 수리 비용을 절감하고, 웰바디부재에 진동흡수이동부를 마련하면서 열전대에 스프링완충부를 구비하여 터빈 구동의 진동에 의한 팁(Tip)마모를 방지하여 열전대의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 열전대 110: 팁(Tip)
120: 스프링완충부 200: 웰부재
210: 팁보호부재 220: 장착돌부
300:웰바디부재 400: 분리결합부
410: 외부커넥터부재 420: 내부커넥터부재
430: 체결부재 500: 가스유입차단부
510: 테이퍼나사홀부 520: 가스차단결합부재
522: 분리가압체결부 526: 조임머리부
600: 진동흡수이동부 610: 스프링부재
620: 부싱부재 630: 장홀안내부

Claims (7)

  1. 팁이 마련되고, 측정대상물의 온도를 측정하기 위한 열전대; 상기 열전대의 전측을 보호하는 웰부재; 상기 웰부재와 연결되고, 열전대의 후측을 보호하는 웰바디부재; 및 상기 열전대를 상기 웰부재와 상기 웰바디부재에서 분리 결합하도록 상기 웰부재와 상기 웰바디부재를 상호 분리하거나 결합하는 분리결합부;를 포함하고,
    상기 열전대의 팁은 진동흡수이동부에 의해 상기 웰부재 및 상기 웰바디부재에서 완충되어 마모가 방지되고,
    상기 진동흡수이동부는, 상기 열전대가 중심에 설치되고, 상기 웰바디부재의 내부에 구비되어 진동을 흡수하는 스프링부재; 상기 스프링부재의 전측에 구비되고, 상기 웰부재가 끼워지면서 상기 웰바디부재의 내부에서 진동에 의해 전후로 동작하도록 상기 분리결합부에 구비된 체결부재에 의해 상기 웰부재와 함께 체결되는 부싱부재; 및 상기 웰부재와 상기 부싱부재의 전후 동작에 의해 체결부재가 전후로 이동하도록 상기 웰바디부재에 전후측으로 관통 형성되는 복수개의 장홀안내부;를 포함하며,
    상기 열전대에는 진동에 의해 상기 웰부재가 상기 웰바디부재에서 전후로 동작할 때 상기 열전대 역시 전후로 완충 동작하도록 스프링 형태로 감겨진 스프링완충부가 구비되고,
    상기 스프링완충부는 상기 열전대의 직선 형태의 소선부가 코일스프링 형태로 감겨져 형성되며,
    상기 스프링완충부는 상기 부싱부재와 상기 스프링부재의 중심부에 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 열전대 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웰부재의 전측에는 상기 열전대의 팁을 비접촉식으로 노출시켜 보호하도록 보호망 형태로 형성되는 팁보호부재가 구비되고,
    상기 팁보호부재는 상기 웰부재의 단부에 형성된 장착돌부에 끼워져 용접으로 고정되는 것을 특징으로 하는 분리형 열전대 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분리결합부는,
    상기 열전대를 후측을 관통 지지하고, 상기 웰바디부재의 후측에 결합되는 외부커넥터부재;
    상기 열전대의 중심부를 관통 지지하여 상기 웰부재의 후측에 마련된 체결홈부에 결합되는 내부커넥터부재; 및
    상기 내부커넥터부재를 상기 웰부재에서 탈부착하기 위해 상기 웰부재를 상기 웰바디부재에서 분리하는 다수개의 체결부재;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 열전대 조립체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 내부커넥터부재는 가스유입차단부에 의해 상기 열전대와 상기 웰부재 사이 틈새로 유입되는 가스를 차단하는 것을 특징으로 하는 분리형 열전대 조립체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가스유입차단부는,
    상기 내부커넥터부재의 후측에 테이퍼 형태로 형성되는 테이퍼나사홀부; 및
    상기 테이퍼나사홀부에 체결되고, 상기 열전대가 중심부로 통과하며, 다수 부분으로 분리 형성되어 상기 테이퍼나사홀부에 체결시 조임에 따라 오므려지거나 벌려져서 상기 열전대를 잡아주면서 가스의 이동을 차단하는 가스차단결합부재;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 열전대 조립체.
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