KR19980076836A - 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열전대 장치에 관한 것이다. 본 발명은 고온· 고압의 반응기 내부의 온도 측정시 열전대 보호관의 파손으로 인해 발생할 수 있는 유체누설을 차단하여 유체누설로 인해 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있는 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 고온· 고압의 유체가 있는 용기 내부의 온도를 측정하기 위하여 그 일측의 단부가 접합된 두 가닥의 소선, 상기 소선을 에워싸도록 설치되어 상기 소선을 고온· 고압의 유체로부터 보호하는 보호관 및 상기 보호관을 지지한 채로 상기 용기에 고정시키는 고정부재로 이루어진 열전대 장치에 있어서, 상기 고정부재의 선단에 삽입되며, 상기 소선의 직경과 동일한 직경을 가지는 구멍이 횡으로 형성되어 상기 구멍을 통해 상기 소선의 타측의 단부를 관통시키는 내열 신축성의 패킹부재 및 상기 패킹부재를 압착, 고정하도록 상기 고정부재의 선단과 나사결합된 압착부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치

본 발명은 고온· 고압의 용기 내부의 온도를 측정하는 열전대 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전대 장치의 파손시에도 용기 내부로부터의 유체의 유출을 방지할 수 있는 구조를 가지는 열전대 장치에 관한 것이다.

널리 알려진 온도 측정기로는 써미스터와 열전대가 있는 바, 고온의 대상물에 대해서는 통상적으로 열전대가 사용되고 있다. 도 1은 일반적인 열전대의 온도 검출 원리를 설명하기 위한 도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 열전대는 재질이 다른 2종류의 소선(素線) (A), (B)를 양끝에서 접속하여 이루어진다. 이렇게 하여 얻어진 하나의 접합부(T1)를 일정한 온도로 유지시키면 온도에 따르는 소선의 고유 기전력이 각각 달라서 발생하는 전압(V)의 차를 측정하여 온도를 측정할 수 있게 된다.

한편, 수백도에서 수천도에 이르는 고온· 고압의 유체가 채워진 용기 내부에 온도를 검출하기 위해서는 열전대의 손상 및 유체의 누설을 방지할 수 있는 부품들이 부가되어야 하는 바, 도 2는 종래의 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치를 그 일부를 단면친 상태로 본 정면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이 종래의 열전대 장치는 온도 검출 측의 접합부를 이루는 두 가닥의 소선(33) 및 이들 소선(33)을 각각 내· 외측에서 보호하는 보호관들(27), (25)이 구비된다. 내측 보호관(27)의 안쪽에는 소선(33)들 사이를 절연시키기 위한 절연관(30)이 설치된다. 이외에도 보호관(25)을 지지한 채로 온도를 측정하고자 하는 용기 상에 고정시키기 위한 플랜지(15), 소선(33)들의 타측단을 지지 및 외부 케이블 연결단자가 내장된 머리부(1) 및 이 머리부(1)를 플랜지(15)에 고정시키기 위한 이음부재(10)가 구비된다.

전술한 구성에서 보호관들(25), (27)은 고온이나 부식성의 유체에도 잘 견뎌야 하기 때문에 통상적으로 자기(瓷器) 재질이 사용되지만 이들 자기 재질의 보호관들(25), (27)은 급격한 물리적 충격 및 갑작스런 온도 변화 같은 열 충격에는 약하기 때문에 파손될 가능성도 그 만큼 많다. 보호관들(25), (27)이 파손되는 경우에는 고온· 고압의 유체가 절연관(30)을 타고 외부로 유출되기 때문에 현장 폭발 등의 안전상의 문제를 발생시킨다.

이를 방지하기 위하여 종래에는 이음부재(10)의 중간에 유체누설 차단부재를 설치하고 있다. 이를 좀더 상세히 설명하면 이음부재(10)를 둘로 나누고 이 사이에 경화성 물질을 주입시키는데 이후에 이 경화성 물질이 절연관(30)과 이음부재(10) 사이에 고착되어 패킹부재(47)로 기능한다. 도면의 부호 45는 이음부재(10)를 연결하는 외에 패킹부재(47)를 압착시키기 위한 연결부재를 나타내는 바, 이러한 구성에 의하여 밀폐된 공간의 패킹부재(47)가 소선(33)과 강하게 압착되기 때문에 보호관(25), (27)의 파손 시에도 유체가 절연관(30)을 타고 외부로 유출되는 것을 막을 수 있게 된다.

그러나 전술한 구조를 가지는 열전대 장치는 연결부재를 이음부재에 나사 고정식으로 설치하여야하므로 패킹부재의 노화시 유체의 누설 확률이 높은 문제점이 있다. 또한 연결부재의 설치시에 어느 정도의 설치 공간이 필요하기 때문에 머리부와 플랜지 간의 길이가 짧은 형태의 열전대 장치를 제조할 때에는 유체누설 차단부재의 설치가 불가능한 단점이 있다. 또한 기존의 누설방지용 열전대 장치는 소선의 단선 및 패킹부재의 누설방지 기능 저하로 인한 수리시에 절연관과 이음부재 사이에 고착된 경화 물질을 제거해야 하는 번거로움과 기존 패킹부재의 사용이 불가능하여 새로운 패킹부재로 항상 교체하여야 하는 문제점을 갖고 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 누설되는 유체를 간단한 구조로 완벽히 차단하여 유체누설로 인한 안전상의 문제점을 미연에 방지할 수 있는 개량된 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 공간의 제약이 완화되고 또한 열전대 장치의 손상으로 인한 수리시에 패킹부재를 새로운 것으로 교체하여야 하는 불리함을 없앤 개량된 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 열전대의 온도 검출 원리를 설명하기 위한 개념도.

도 2는 종래의 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치의 내부구조를 도시한 부분 단면도.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치의 내부구조를 도시한 부분 단면도.

도 4는 도 3에서 이음부재 선단측에 설치된 패킹부재의 장착 상태를 보인 종단면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1. 열전대 머리부 10. 이음부재 15. 플랜지

25. 외측 보호관 27. 내측 보호관 30. 절연관

33. 소선 37. 압착볼트 41. 테프론 패킹

45. 연결부재 47. 경화성 패킹

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치는 고온· 고압의 유체가 담긴 용기 내부의 온도를 측정하기 위하여 그 일측의 단부가 접합된 두 가닥의 소선, 상기 소선을 에워싸도록 설치되어 상기 소선을 고온· 고압의 유체로부터 보호하는 보호관 및 상기 보호관을 지지한 채로 상기 용기에 고정시키는 고정부재로 이루어진 열전대 장치에 있어서, 상기 용기의 외측을 향하여 연장된 상기 고정부재의 단부에 삽입되며, 상기 소선의 직경과 동일한 직경을 가지는 구멍이 횡으로 형성되어 상기 구멍을 통해 상기 소선의 타측의 단부를 관통시키는 내열 신축성의 패킹부재 및 상기 패킹부재를 압착, 고정하도록 상기 고정부재의 단부와 나사 결합된 압착부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에서 상기 패킹부재는 상기 고정부재의 단부에 억지 끼움 식으로 삽입하는 것이 양호하다. 나아가 상기 패킹부재는 4불화 에틸렌 수지로 형성시키는 것이 좋다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치를 그 일부를 단면친 상태로 본 정면도이고, 도 4는 도 3에서 이음부재 선단측에 설치된 패킹부재의 장착 상태를 보인 종단면도인 바, 도 2에 도시한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 양호한 실시예에 따른 유체누설 방지용 열전대 장치에서는 측정 용기에 고정시키는 고정부재를 보호관들(25), (27)를 지지한 채로 용기 상에 고정시키기 위한 플랜지(15)와 소선(33)들의 타측단을 지지하는 머리부(1)를 플랜지(15)에 고정시키기 위한 이음부재(10)로 구성하고 있다.

상기 구성의 열전대 장치에서 상기 이음부재(10) 선단측(이하에서는 도 3에서의 좌측을 선단이라 하고 우측을 후단이라 한다.)에 4불화 에틸렌 수지(듀퐁사에서 테프론이라는 상표로 판매하고 있는 제품이 널리 알려져 있기 때문에 이하에서는 간단하게 테프론이라 칭한다.)를 설치할 수 있도록 테프론 패킹(41)이 삽입되는 부분을 경사지게 가공하고 상기 선단측에 테프론 패킹(41)을 억지 끼움식으로 삽입하고 있다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이 테프론 패킹에는 소선(33)의 직경과 동일한 직경을 가지는 구멍이 횡으로 형성되어 있어서 상기 구멍을 통해 소선(33)의 타측의 단부를 관통시키고 있다.

나아가, 상기 이음부재(10)의 선단에 압착볼트(37)를 나사 결합시켜서 상기 소선(33)과 테프론 패킹(41)의 밀착성 및 테프론 패킹(41) 주변과 가공면과의 밀착성을 극대화하고 있다.

상기 구성의 열전대 장치가 고온· 고압이 유지되는 용기에 설치되어 있는 상태에서 급격한 온도 변화나 노화로 인한 이상 상태 발생시에 자기 재질의 외측 보호관(25) 및 내측 보호관(27)이 파손되면서 용기 내부의 고온· 고압의 유체가 절연관(30) 사이의 공간을 통해 소선을 따라 열전대 머리부분(1)으로 이동한다. 이때 상기 유체의 이동 경로 중에 테프론 패킹(41)이 삽입되어 상기 유체를 가로막고 있기 때문에 상기 유체가 외부로 유출되지 않는다.

본 발명은 상기 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 테프론 패킹이 삽입되는 고정부재 선단측을 직경이 동일한 원통형으로 가공하고 테프론 패킹을 경사지게 가공하여 억지 끼움식으로 삽입할 수 있다. 또한 고정부재를 상기 실시예에서처럼 플랜지와 이음부재로 나누어 구성할 수 있고 한 몸으로 구성할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치는 테프론 패킹을 삽입하고 이 패킹을 고정시키기 위해 압착볼트로 조이는 식의 간단한 방식의 설치로 유체누설을 완벽히 차단하여 안전상의 문제점을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한 소선의 단선이나 테프론 패킹의 노화와 같은 열전대 장치의 손상으로 인한 수리시에 압착볼트를 풀고 수리후 테프론 패킹을 삽입한 다음 압착볼트를 다시 조이는 간단한 방식으로 설치가 간단하고 패킹의 노화로 인한 수리시 외엔 수리후 패킹의 재사용이 가능한 경제적인 효과가 있다. 또한 유체 차단부재를 이음부재 선단측에 삽입하여 설치하므로 설치 공간이 적게 드는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 고온· 고압의 유체가 담긴 용기 내부의 온도를 측정하기 위하여 그 일측의 단부가 접합된 두 가닥의 소선, 상기 소선을 에워싸도록 설치되어 상기 소선을 고온· 고압의 유체로부터 보호하는 보호관 및 상기 보호관을 지지한 채로 상기 용기에 고정시키는 고정부재로 이루어진 열전대 장치에 있어서,

   상기 고정부재의 선단에 삽입되며, 상기 소선의 직경과 동일한 직경을 가지는 구멍이 횡으로 형성되어 상기 구멍을 통해 상기 소선의 타측의 단부를 관통시키는 내열 신축성의 패킹부재 및

   상기 패킹부재를 압착, 고정하도록 상기 고정부재의 선단과 나사 결합된 압착부재를 구비한 것을 특징으로 하는 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 패킹부재는 상기 고정부재의 선단에 억지 끼움 식으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 패킹부재는 4불화 에틸렌 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체누설 방지구조를 가지는 열전대 장치.