KR19990058247A

KR19990058247A - 배관내의 공기 제거 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR19990058247A
Application number: KR1019970078337A
Authority: KR
Inventors: 곽원복
Original assignee: 곽원복
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-07-15

Abstract

본 발명은 배관내의 공기제거 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 냉.난방배관계통의 배관내를 흐르는 유체속에 용존하는 용존산소를 인위적 압력변화를 조성시켜 제거하여 배관내의 부식을 방지하도록 함과 동시에 펌프운전의 안전성, 소음 및 진동의 발생을 방지하고, 열교환능력을 상승시킬 수 있도록 하는 데 목적이 있으며, 그 방법은 냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 제거하는 방법에 있어서, 메인 배관 또는 보일러의 토출구측에 다수의 공기분리기가 채워진 공기제거장치의 유입구를 설치하여 상기 토출구를 거쳐 유입구로 흐르는 유체를 공기분리기를 통과하여 유출구로 흐르도록 하고, 상기 다수의 공기분리기를 유체가 통과할 유속이 급속히 감소되면서 낮은 압력(인위적인 압력변화)을 조성시켜서 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체로부터 분리시켜 기포화 되어 에어벤트를 통해 외부로 배출함과 동시에 유체중의 부유물은 이물질제거관을 통해 외부로 배출할 수 있도록 하는 것이다.

Description

배관내의 공기 제거 방법 및 그 장치(A method and an apparatus for eliminating the air in a pipe)

본 발명은 배관내의 공기 제거 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 좀더 상세히 설명하면 대형건물의 냉.난방배관계통의 배관내를 흐르는 유체속에 용존하는 용존산소 및 공기를 공기제거장치내에서 인위적 압력변화를 조성시켜 제거할 수 있도록 한 배관내의 공기 제거 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 모든 대형건물(고층건물)에서는 물을 매개로 하는 냉.난방장치는 배관내를 흐르는 유체중에 용존하는 용존산소 및 공기로 인하여 배관금속재와 용존산소의 화학반응에 의해 부식이 발생되고, 배관의 부식으로 인한 적수(赤水), 배관누설과 막힘, 부식생성물에 의한 침식, 순환유량의 감소 및 전열성능의 저하가 나타난다.

따라서, 냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체중에 용존하는 용존산소 및 공기를 제거하기 위하여 배관장치의 최 정상부에 공기를 배출할 수 있는 에어벤트(Air-vent)를 설치하며, 이는 공기가 유체(물)보다 비중이 작으므로 배관 상부에 체류하게 되고, 이 체류되는 공기를 간헐적으로 상기 에어벤트를 통하여 외부로 배출시키는 것으로, 이 에어벤트로는 배관내의 공기를 완전하게 제거하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

위와 같은 문제점을 해소하기 위하여 도 4 에 도시한 바와 같이 종래의 공기 제거장치(30)는 내부에 공간부(31)를 가지며, 상부에는 유입구(32)를, 하부에는 유출구(33)가 설치되고, 상기 유입구(32)는 이 유입구(32)가 설치되는 공간부(31)측으로 연장되는 압력강하관(34)이 연장설치되며, 이 압력강하관(34)는 외주연에 다수의 소공(34a)을 뚫어 구성한 것이다.

또한, 상기 공간부(31)의 상부에는 배관내의 유체에서 제거되는 용존산소 및 공기가 외부로 배출되게 에어벤트(35)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 공기제거장치(30)의 유입구(32)는 주로 도시하지 않은 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)의 토출구측에 설치하여 유체를 통과시키므로, 상기 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)를 통과한 유체는 상기 유입구(32)로 유입됨과 동시에 이 유체는 유입구(32)에서 공간부(31)로 연장되는 압력강하관(34)으로 유입된다.

따라서, 상기 압력강하관(34)로 유입된 유체는 이 압력강하관(34)의 외주연에 뚫어진 소공(34a)을 통과하여 공간부(31)로 유입되면서 압력변화가 발생되고, 이 압력변화에 의하여 유체내에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체중에서 분리하게 되며, 분리된 용존산소 및 공기는 기포화되어 공간부(31)의 상부로 상승되어 에어벤트(35)를 통해 외부로 배출됨과 동시에 유체는 공간부(31)하부의 유출구(33)를 통해 냉.난방배관장치내로 유입되어 순환하도록 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 냉.난방배관장치에 있어 유채속에 용존하는 공기를 제거하기 위한 공기제거장치(30)에 있어서, 압력강하관(34)의 외주연에 뚫어진 다수개의 소공(34a)에 의하여 상기 유입구(32)의 유체압력과 압력강하관(34)의 소공(34a)을 통과한 유체압력과의 차이에 의하여 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체중에서 분리하나 이 또한 완벽하게 유체속에 용존하는 용존산소 및 공기를 유체중에서 분리하지 못하는 문제점이 있었다.

그리고, 소공의 자유면적이 적은 관계로 마찰저헝이 커져 펌프의 동력이 커지는 문제점이 발생한다.

또한, 상기와 같이 배관내에 흐르는 유체에서 용존산소 및 공기를 완벽하게 분리하지 못하고, 용존산소 및 공기가 유체속에 용존함으로서, 배관이 공기중의 산소로 인한 부식이 발생하여 배관수명을 단축시키고, 부식생성물이 배관내에 퇴적함으로서 유로단면적을 축소시키며 또한 관내 유체의 흐름 마찰이 증가하기 때문에 침식이 발새하여 한층 더 부식이 촉진되는 문제점이 있었다.

유체속의 공기(기포)에 의해 서징(Suring), 캐비테이셔(Cavitation)현상 때문에 펌프의 운전이 불안전하게 되고 경우에 따라서는 캐비테이션 부식으로 인해 단시간내에 펌프의 임펠러가 파손될 수 있는 문제점이 있었다.

또, 물의 와류 또는 공기(기포)의 방해로 워터햄머나 맥동현상등의 진동이 발생하고, 공기가 혼입되면 체적유량이 커야하므로 유속이 증가되며 유체마찰소음이 급속히 증가하는 문제점이 있었다.

유체속에 다량의 공기(기포)가 체류하고 있으면 공기만을 압축하기 때문에 유로가 협소하게 되어 유량이 저하되며, 심한 경우 물의 순환을 차단될 우려가 있을 뿐만아니라 냉.난방기기의 열교환 면적도 줄어들게 되어 냉.난방이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 냉.난방배관계통의 배관내를 흐르는 유체속에 용존하는 용존산소 및 공기를 공기제거장치에서 인위적 압력변화를 조성시켜 제거하여 배관내의 부식을 방지하도록 한 배관내의 공기 제거 방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 유체속의 용존산소 및 공기를 제거함으로서 펌프운전의 안전성, 소음 및 진동의 발생을 방지하고, 열교환능력을 상승시킬 수 있도록 하는 배관내의 공기제거방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유체 속의 용존산소 및 공기의 제거시 유체속에 포함되어 있는 이물질을 제거하도록 한 배관내의 공기제거방법 및 그 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 공기를 제거하는 장치에 있어서,냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 제거하는 방법에 있어서, 메인 배관 또는 보일러의 토출구측에 다수의 공기분리기가 채워진 공기제거장치의 유입구를 설치하여 상기 토출구를 거쳐 유입구로 흐르는 유체를 공기분리기를 통과하여 유출구로 흐르도록 하고, 상기 다수의 공기분리기를 유체가 통과할 유속이 급속히 감소되면서 낮은 압력(인위적인 압력변화)을 조성시켜서 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체로부터 분리시켜 기포화 되어 에어벤트를 통해 외부로 배출함과 동시에 유체중의 부유물은 이물질제거관을 통해 외부로 배출할 수 있도록 한 것이다.

또한, 본 발명은, 냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 공기를 제거하는 장치에 있어서, 내부에 공간부를 가지며, 하부에는 유입구 및 유출구를 동일축선상으로 설치하고, 상기 유입구 및 유출구과 공간부가 만나는 면에 분리망을 고정하여 그 내부에 다수의 공기분리기를 채우며, 공간부의 상단부에는 배관내의 유체에서 제거되는 공기가 외부로 배출되게 에어벤트가 설치되어 있고, 하단부에는 이물질제거관을 설치하여 밸브로서 상기 공간부하부에 쌓이는 이물질을 제거하도록 구성한 공기제거장치의 유입구를 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)의 토출구측에 설치되도록 한 것이다.

또, 본 발명은, 공기분리기는 원통형 또는 고리모양으로 형성하고, 이 공기 분리기의 외주연에 일정한 간격을 가지고 삼면을 전단하여 개구부를 형성하고, 전단되지 않은 면을 중심으로 하여 굴곡시켜 호형상의 날개를 형성하여 그 끝단이 축방향으로 향하게 구성한 것이다.

도 1 은 본 발명의 따른 공기분리기의 사시도.

도 2 는 본 발명의 공기분리기가 설치된 상태의 공기제거장치의 일부단면도.

도 3 는 본 발명에 따른 공기분리기에서 공기 빼기의 원리를 설명하는개략도.

도 4 는 종래의 공기 제거 장치의 개략도.

도면중 주요부분에 대한 부호의 설명

10. : 공기분리기. 11. : 개구부.

13. : 날개. 20. : 공기제거장치.

21. : 공간부. 22. : 유입구.

23. : 유출구.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 따른 공기분리기의 사시도를 나타낸 것이고, 도 2 는 본 발명의 공기분리기가 설치된 상태의 일부단면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 따른 공기분리기(10)는 원통형 또는 고리모양으로 형성하고, 이 공기 분리기(10)의 외주연에 일정한 간격을 가지고 삼면을 전단하여 개구부(11)를 형성하고, 전단되지 않은 면(12)을 중심으로 하여 굴곡시켜 호형상의 날개(13)를 형성하여 그 끝단이 축방향으로 향하게 구성한다.

본 발명에 따른 공기제거장치(20)는 내부에 공간부(21)를 가지며, 하부에는 유입구(22) 및 유출구(23)를 동일축선상으로 설치하고, 상기 유입구(22) 및 유출구(23)과 공간부(21)가 만나는 면에 분리망(24)을 고정하고 그 내부에 상기 공기분리기(10)를 채운다.

상기 공기제거장치(20)의 공간부(21)의 상단부에는 배관내의 유체에서 제거되는 용존산소 및 공기가 외부로 배출되게 에어벤트(25)가 설치되어 있고, 하단부에는 이물질제거관(26)을 설치하여 밸브(27)로서 상기 공간부(21)하부에 쌓이는 이물질을 제거하도록 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 공기제거장치(20)에 대하여 설명하기에 앞서 본 발명의 원리에 대하여 설명하면, 물컵에 유체를 넣고 대기중에서 온도를 올리게 되면 유체속에 용존되어 있는 공기가 시간이 경과할수록 기포화되어 외부로 배출하게 된다. 또한, 맥주병과 같이 일정한 온도에서 병뚜껑을 제거하게 되면 즉, 압력을 변화시키게 되면 맥주속에 용존되어 있는 공기가 기포화되어 외부로 배출되는 것과 같은 원리를 본 발명은 이용한 것이다.

마찬가지로 냉.난방장치에 있어서 상부로 가면 압력이 낮아져서 기포가 많이 발생하게 되고, 이때 배관내에는 공기(질소, 산소)와 수증기가 공존하고 있으며, 또한, 압력이 낮아지면서 기포의 부피는 증가하게 되므로 배관내의 상부로 갈수록 기포의 비율은 훨씬 크게 되는 것이다.

따라서, 배관중 공기의 열역학적 상태를 결정하는 법칙으로는

헨리(HENRY)의 법칙

X = P/H

(X 는 어떤 온도에서의 기체의 용해도, P 는 기체의 분압, H 는 상수)

달톤(DALTON)의 법칙

P = Po + Pn + Pv

(P : 기포의 압력, Po, Pn, Pv : 산소, 질소, 수증기의 분압)

보일(BOYLE)의 법칙

PV = P₁V₁+ P₂V₂= 일정

등을 들을 수 가 있다.

위와 같은 원리를 이용한 본 발명은 공기제거장치(20)의 유입구(22)는 주로 도시하지 않은 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)의 토출구측에 설치하여 통과시키므로, 상기 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)를 통과한 유체는 상기 유입구(22)로 유입됨과 동시에 공기제거장치(20)의 공간부(21)에 채워진 다수의 공기분리기(10)를 통과하면서 인위적인 압력변화가 생긴다.

따라서, 도 3 에 도시한 바와 같이 유체는 상기 공간부(21)에 채워진 다수개의 공기분리기(10)의 개구부(11) 및 호형의 날개(13)를 통과하면서 개구부면적의 급격한 확대 및 다양한 입출구의 경사 및 편향각도로 인해 유체의 회절, 굴절등으로 유속이 급속히 감소되면서 낮은 압력을 국부적으로 형성시킴에 따라 즉, 압력변화에 의하여 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체로 부터 분리시키어 기포화되어 상승하게 됨과 동시에 이 공기는 공기제거장치(20)의 에어벤트(25)를 통해 외부로 배출시키는 것이다.

또한, 상기 공기제거장치(20)의 공간부(21)내의 압력차이로 인한 유체속에 포함되어 있는 이물질들은 공간부(21)의 하부로 내려가게 되며, 이 이물질들은 이물질제거관(26)을 통해 외부로 배출되도록 함과 동시에 상기 이물질제거관(26)은 공기제거장치(20)에 선택적으로 착탈하여 사용할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 냉.난방배관계통의 배관내를 흐르는 유체속에 용존하는 용존산소를 인위적 압력변화를 조성시켜 제거하여 배관내의 부식을 방지하며, 유체속의 용존산소를 제거함으로서 펌프운전의 안전성, 소음 및 진동의 발생을 방지하고, 열교환능력을 상승시킬 수 있을 뿐만아나라 유체속에 포함되어 있는 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims

냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 제거하는 방법에 있어서, 메인 배관 또는 보일러의 토출구측에 다수의 공기분리기가 채워진 공기제거장치의 유입구를 설치하여 상기 토출구를 거쳐 유입구로 흐르는 유체를 공기분리기를 통과하여 유출구로 흐르도록 하고, 상기 다수의 공기분리기를 유체가 통과할 유속이 급속히 감소되면서 낮은 압력(인위적인 압력변화)을 조성시켜서 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 유체로부터 분리시켜 기포화 되어 에어벤트를 통해 외부로 배출함과 동시에 유체중의 부유물은 이물질제거관을 통해 외부로 배출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배관내의 공기제거방법.
냉.난방장치의 배관내를 흐르는 유체속에 용존되어 있는 용존산소 및 공기를 제거하는 장치에 있어서, 내부에 공간부(21)를 가지며, 하부에는 유입구(22) 및 유출구(23)를 동일축선상으로 설치하고, 상기 유입구(22) 및 유출구(23)과 공간부(21)가 만나는 면에 분리망(24)을 고정하여 그 내부에 다수의 공기분리기(10)를 채우며, 공간부(21)의 상단부에는 배관내의 유체에서 제거되는 공기가 외부로 배출되게 에어벤트(25)가 설치되어 있고, 하단부에는 이물질제거관(26)을 설치하여 밸브(27)로서 상기 공간부(21)하부에 쌓이는 이물질을 제거하도록 구성한 공기제거장치(20)의 유입구를 메인 배관 또는 보일러(또는 열교환기)의 토출구측에 설치되도록 한 것을 특징으로 하는 배관내의 공기제거장치.
제 2 항에 있어서, 상기 공기분리기(10)는 원통형 또는 고리모양으로 형성하고, 이 공기 분리기(10)의 외주연에 일정한 간격을 가지고 삼면을 전단하여 개구부(11)를 형성하고, 전단되지 않은 면(12)을 중심으로 하여 굴곡시켜 호형상의 날개(13)를 형성하여 그 끝단이 축방향으로 향하게 구성한 것을 특징으로 하는 배관내의 공기제거장치.