KR200297061Y1 - 연도 신축 이음구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발전기 또는 보일러와 같이 고온의 배기가스가 통과하는 연도에 사용되는 신축 이음구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부관 및 상기 외부관에 삽입되어 슬라이딩되는 내부관을 포함하는 연도 신축 이음구에서 상기 내부관은 외주면을 따라 밀폐링이 구비됨으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구에 관한 것이다.

본 고안에 따른 연도 신축 이음구의 구성은, 외부관;과 상기 외부관의 내부에 삽입되어 연도의 온도 변화에 따라 슬라이딩할 수 있도록 설치된 내부관; 및 상기 내부관의 외주를 따라 상기 외부관의 내측벽에 밀착되도록 설치되어 누기를 차단할 수 있도록 한 적어도 하나 이상의 밀폐링을 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안에 따르면, 배기 가스가 통과하는 연도의 신축 이음구에서 하나 이상의 밀폐링을 장착함으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구가 제공되며, 또한, 상기 밀폐링은 배기 가스와 접촉하는 면이 경사지게 형성되어 있음으로써 배기 가스의 압력에 의해 자연스럽게 밀폐링이 외부관과 밀실하게 접촉할 수 있도록 되어 배기 가스의 누기를 더욱 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구가 제공된다.

Description

연도 신축 이음구 {Expansion joint assembly for flue}

본 고안은 발전기 또는 보일러와 같이 고온의 배기가스가 통과하는 연도에 사용되는 신축 이음구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부관 및 상기 외부관에 삽입되어 슬라이딩되는 내부관을 포함하는 연도에서 상기 내부관의 외주면을 따라 밀폐링이 장착됨으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구에 관한 것이다.

산업용 발전기, 보일러 또는 가정용 보일러는 석탄, 석유 등과 같은 연료를 연소시켜 필요한 동력을 얻고 있으며, 이와 같이 연료의 연소에 의해 발생하는 배기 가스는 굴뚝으로 배출되게 되는데, 이러한 배기 가스를 굴뚝으로 배출시키기 위한 관을 통상 연도(또는 연관)이라 한다. 이러한 연도는 통상 연소량, 용도별로 2중관(가정용 보일러, 산업용 보일러) 또는 3중관(산업용 발전기)의 형태로 제작되며, 재질은 세라믹 코팅된 스텐레스 스틸 또는 강판을 이용하게 된다. 즉, 연도 내부를 통과하는 배기 가스는 매우 높은 온도의 열기를 가지고 있어, 연도 주위로 배기 가스 등에 의한 열기가 빠져나가지 않도록 단열 구조의 다중관 형태의 연도가 이용되고 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 고온의 배기 가스가 연도의 내부를 통과하게 되면, 연도 배관의 온도가 올라감에 따라 배관이 팽창하게 되며, 온도의 상승 폭이 클수록 이에 비례하여 배관의 팽창도 크게되어 배관의 굽음 또는 파손을 일으키게된다. 따라서 이와 같은 연도 배관에는 일정 길이마다 온도 변화에 따른 배관의 팽창, 수축량을 흡수할 수 있도록 신축 이음을 두게 된다.

연도 배관에서 현재 사용되고 있는 신축 이음을 보면, 도1에 도시된 것과 같은 벨로우즈(bellows)형 신축 이음과 SLIP JOINT형 신축 이음이 있다.

벨로우즈형은 도1(a)에서와 같이 연도 배관 자체를 주름지도록 접어 제작한 것으로, 이러한 주름에 의해 배관의 신축을 흡수할 수 있도록 한 것이다. 벨로우즈형 신축 이음은 이음매를 두지 않고 배관 자체를 접어 제작한 것이기 때문에 신축 이음 부위에서 누기가 발생할 우려가 없고, 설치 장소를 많이 차지하지 않는다는 장점이 있다. 반면, 배관의 팽창 및 수축이 장기간 지속적으로 발생하는 경우, 벨로우즈의 주름 부위가 반복적으로 신축함으로써 취약 부위의 갈라짐이 발생하여 누기가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 벨로우즈형 이음의 신축량은 벨로우즈의 피치 및 산수에 따라 결정될 것이나, 구조상으로 후술하는 SLIP JOINT형에 비해 비교적 짧은 신축량을 가지기 때문에 배관의 온도가 예상외로 상승하는 경우 배관에 작용하는 응력에 의해 벨로우즈가 파손될 위험이 있다는 단점이 존재한다.

한편, SLIP JOINT형 신축 이음은 도1(b)에 도시된 것과 같이 외부관과 내부관으로 이루어져 있으며 내부관이 외부관의 내부를 슬라이딩함으로써 배관의 신축을 흡수할 수 있도록 한 것이다. 이러한 SLIP JOINT형 신축 이음은 비교적 간단한 구조로 제작되어 많은 설치 장소를 요하지 않으며, 벨로우즈형에 비해 신축 흡수량이 크다는 장점이 있다. 그러나, 외부관과 내부관의 사이에는 통상 0.5mm 정도의 틈이 있어 이러한 틈사이로 누기가 발생할 수 있다는 단점도 아울러 존재한다.

따라서, 연도 배관의 반복적인 신축을 안정적으로 흡수하면서 배기 가스의 누기를 방지할 수 있는 연도 신축 이음구가 절실히 요구되었는 바, 본 고안자는 상기와 같은 문제점을 감안하여, 이러한 문제점을 해소할 수 있는 새로운 형태의 연도 신축 이음구를 개발하게 되었다.

본 고안은 상기한 것과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안은 배기 가스가 통과하는 연도의 신축 이음구에서 하나 이상의 밀폐링을 장착함으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적에 부가하여, 본 고안은 밀폐링이 배기 가스와 접촉하는 면을 경사지게 형성하여 배기 가스의 압력에 의해 자연스럽게 밀폐링이 외부관과 밀실하게 접촉할 수 있도록 함으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

도1은 종래의 연도 신축 이음구를 도시한 도면,

도2는 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 대한 분해 사시도,

도3은 본 고안에 따른 바람직한 실시예의 결합 구조를 도시한 단면도,

도4는 밀폐링의 단면 형상을 도시한 확대 단면도이며,

도5는 밀폐링에 작용하는 배기 가스의 압력을 분해함으로써 상기 밀폐링이 외부관에 밀착되는 것을 설명하기 위한 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 외부관

15: 결합 플랜지 15': 볼트 구멍

20: 내부관 22, 22': 고정 요홈

24: 돌출 비이드 25: 결합 플랜지

25': 볼트 구멍 30, 30': 밀폐링

35: 경사면

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 연도 신축 이음구의 구성은, 외부관;과 상기 외부관의 내부에 삽입되어 연도의 온도 변화에 따라 슬라이딩할 수 있도록 설치된 내부관; 및 상기 내부관의 외주를 따라 상기 외부관의 내측벽에 밀착되도록 설치되어 누기를 차단할 수 있도록 한 적어도 하나 이상의 밀폐링을 포함하여 이루어진다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 가지고 본 고안을 더욱 상세하게 설명한다.

도2 및 도3은 본 고안에 따른 연도 신축 이음구의 바람직한 실시예에 대한 사시도 및 이에 대한 단면도이다. 도2 및 도3을 참조하면 본 고안의 연도 신축 이음구는 외부관(10)과 상기 외부관(10)의 내부에 삽입된 내부관(20) 및 상기 내부관(20)의 외주를 따라 설치된 밀폐링(30)을 포함하여 이루어짐을 알 수 있다.

먼저, 상기 외부관(10)은 본 고안의 연도 신축 이음구의 본체로서 그 내부에 후술하는 내부관(20)을 슬라이딩 가능하도록 수용한다. 상기 내부관(20)이 삽입되는 반대측의 단부에는 연도 배관과의 연결을 위해 도시한 바와 같이 관통 형성된 볼트 구멍(15')이 구비된 결합 플랜지(15)를 형성하여 연도 배관과 볼트에 의해 결합할 수 있도록 할 수 있다. 그러나 상기한 것과 같은 결합 플랜지(15)를 사용하지 않고, 별도의 결합 띠를 마련하여 연도 배관과 외부관의 결합부를 함께 감싸도록 하여 결합하거나, 연도 배관 자체의 단부측 지름을 확장되도록 하여 내부관을 삽입시키는 등의 방법을 사용하는 것도 충분히 가능하다.

상기 외부관(10)의 내부에는 내부관(20)이 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치된다. 따라서, 배기 가스가 연도를 통과함에 따라 연도 배관이 팽창 또는 수축하여 길이의 변동이 있더라도 상기와 같이 내부관(20)이 외부관(10)의 내부에서 슬라이딩함에 의해 연도 배관의 신축이 흡수될 수 있는 것이다.

상기 내부관(20)에는 외주면의 둘레를 따라 돌출 비이드(24)를 더 형성할 수 있다. 상기 돌출 비이드(24)는 상기 외부관(10)의 내경과 거의 동일한 직경으로 형성되어 상기 내부관(20)이 외부관(10)의 내부에서 일정한 위치를 유지하면서 슬라이딩할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 즉, 이러한 돌출 비이드(24)를 채용함으로써 상기 내부관(20)과 외부관(10) 사이의 이격된 거리가 일정하게 유지되므로 내부관(20)이 외부관(10)의 내부에서 한쪽으로 편심되어 밀페링(30)과 외부관(10) 사이에 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다. 이 때, 상기 돌출 비이드(24)의 단면 형상은 도시된 것과 같이 외측으로 돌출된 원호 형상으로 함으로써 내부관이 외부관의 내부에서 원할하게 슬라이딩할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내부관(20)은 상기 밀폐링(30)과의 결합부위에 외주면의 둘레를 따라 고정 요홈(22, 22')이 형성되어 후술하는 밀폐링(30)이 더욱 안정적으로 고정되게 할 수도 있다.

상기 내부관(20)의 외주면을 따라서는 밀폐링(30)이 설치된다. 상기 밀폐링(30)은 내부관(20)과 외부관(10)의 접촉면 사이에 형성된 틈으로 배기 가스가 새어 나가는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로, 본 고안의 연도 신축 이음구는 상기와 같이 밀폐링(30)을 구비함으로써 종래의 SLIP JOINT형 신축 이음이 가지고 있던 문제점을 해소할 수 있게 된다. 상기 밀폐링(30)은 최소한 하나 이상으로 설치될 수 있으며, 본 실시예에서는 2개로 구성함으로써 배기 가스의 누기를 더욱 확실하게 차단할 수 있도록 하였다.

도4에는 상기 밀폐링(30)의 단면 형상이 도시되어 있다. 본 고안에서의 밀폐링(30)은 원형 단면을 가지는 일반적인 형태의 링형 부재로 구성할 수도 있으나, 본 실시예에서는 도면에 도시된 것과 같이 경사면(35)을 가지도록 구성하였다.

도4 및 도5를 참조하여 본 실시예에서의 밀폐링(30)의 단면 형태 및 이와 같은 형태를 가짐으로써 발생하는 기술적 효과를 더욱 상세히 설명한다. 도4를 참조하면 상기 밀폐링은 배기가스와 접촉하는 면이 상기 내부관의 중심부에서 멀어짐에 따라 두께가 증가하도록 경사면(35)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 도5에 도시된 것과 같이 상기 경사면(35)에 배기 가스의 압력이 작용하게 되면, 이러한 압력은 상기 경사면(35)에 수직으로 작용하는 수직 분력(F_N)과 경사면에 평행하게 작용하는 수평분력(F_H)으로 분해될 수 있다. 이와 같이 밀폐링(30)에 수직 분력(F_N)이 작용함으로써 밀폐링이 외부관(10)의 내주면에 밀착하도록 하여 배기 가스의 누기를 더욱 효과적으로 차단할 수 있게 되며, 이러한 구성으로 인해 밀폐링(30)을 외부관(10)의 내주면 측에 완전히 밀착시키기 않아도 되게 되므로 내부관(20)의 슬라이딩에 의해 밀폐링이 마모되는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이 때, 상기 밀폐링(30)이 외부관(10)과 접촉하는 면은 배기 가스와 접하는 반대 방향으로 일정 각도 경사지도록 여유각(θ)을 형성함으로써 상기 경사면(35)에 작용하는 배기 가스의 압력에 의해 밀폐링(30)이 외부관(10) 쪽으로 더욱 용이하게 밀착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내부관(20)의 상기 외부관(10)과 결합되는 반대측의 단부에 연도 배관과의 결합을 위한 결합 플랜지(25)가 형성되어 있는 것은 전술한 외부관의 경우와 같으므로 별도의 설명은 생략한다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 의해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 본 고안에 따르면, 배기 가스가 통과하는 연도의 신축 이음구에서 하나 이상의 밀폐링을 장착함으로써 배기 가스의 누기를 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구가 제공되며, 또한, 상기 밀폐링은 배기 가스와 접촉하는 면이 경사지게 형성되어 있음으로써 배기 가스의 압력에 의해 자연스럽게 밀폐링이 외부관과 밀실하게 접촉할 수 있도록 되어 배기 가스의 누기를 더욱 효과적으로 차단할 수 있는 연도 신축 이음구가 제공된다.

Claims (5)

1. 고온의 배기가스를 배출하는 연도에 사용되는 신축 이음구로서,

   외부관;과

   상기 외부관의 내부에 삽입되어 연도의 온도 변화에 따라 슬라이딩할 수 있도록 설치된 내부관; 및

   상기 내부관의 외주를 따라 상기 외부관의 내측벽에 밀착되도록 설치되어 누기를 차단할 수 있도록 한 적어도 하나 이상의 밀폐링;

   을 포함하여 구성되는 연도 신축 이음구.
2. 제1항에서, 상기 밀폐링은 중심부에서 멀어짐에 따라 두께가 증가할 수 있도록 배기가스와 접촉하는 면이 경사면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연도 신축 이음구.
3. 제2항에서, 상기 밀폐링은 상기 외부관의 내주면과 접촉하는 면이 배기 가스와 접하는 반대 방향으로 소정 각도만큼 경사지도록 여유각이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연도 신축 이음구.
4. 제1항 또는 제2항에서, 상기 내부관은 상기 밀폐링과의 결합부위에 외주면의 둘레를 따라 결합 요홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연도 신축 이음구.
5. 제1항 또는 제2항에서, 상기 내부관은 외주면의 둘레를 따라 상기 외부관의 내경과 거의 동일한 외경을 가지는 돌출 비이드가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연도 신축 이음구.