KR20110018054A - 배관 실링장치 - Google Patents

Abstract

배관이 움직이는 경우에도 틈새의 발생을 원천적으로 차단하여 틈새를 통한 유체의 유출을 방지할 수 있도록, 메인스팀 배관이 관통하여 지나가는 HRSG 설비의 하부에 설치되는 플레이트와, 이 플레이트에 고정설치되며 중앙에 홀이 형성되어 배관이 지나가는 외부케이스, 상기 외부케이스의 내주면을 따라 양 선단에 수평 돌출 형성되어 내측방향으로 개방된 채널을 이루는 가이드부재, 상기 외부케이스의 가이드부재 사이에 끼워져 가이드부재에 대해 유동가능하게 설치되는 원형 실링부재, 상기 실링부재의 내주면을 따라 설치되어 상기 배관 외주면에 밀착되는 실링패드, 상기 외부케이스에 간격을 두고 설치되어 상기 실링부재를 배관쪽으로 가압하기 위한 가압부를 포함하는 배관 실링장치를 제공한다.

외부케이스, 실링부재, 실링패드, 유동, 가이드부재, 가압부

Description

배관 실링장치{DEVICE FOR SEALING PIPE}

본 발명은 배관을 실링하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 배관의 유동시에도 틈새를 통해 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 된 배관 실링장치에 관한 것이다.

예를 들어, LNG 복합발전은 청정 가스인 LNG를 연료로 사용하여 가스터빈을 가동하여 전력을 생산하는 발전설비이다. 상기 발전설비는 보일러 설비인 HRSG(Hot Recovery Steam Generation)를 구비하여 상기 가스터빈으로부터 발생되는 고온의 배기가스로부터 고온의 스팀을 생산하게 된다. 상기 스팀은 스팀터빈으로 보내져 2차 전력을 생산하게 된다.

여기서 상기 HRSG 설비는 상부 각 드럼에 수관이 정해진 배열에 의해 연결설치된다. 이에 고온의 배기가스가 수관 외부를 지나면서 수관 내부의 순수를 증발시켜 고온의 스팀을 생산하게 된다.

상기 HRSG 설비의 보일러 내부에 수직으로 설치된 수관은 자체 중량 및 설비 가동과 중지시의 온도 편차에 의해 자체적으로 상하로 신축하고 전후좌우로 요동하게 된다. 이에 상기 수관은 보일러 HRSG 설비 내부에 고정시킬 수 없다.

수관이 고정되지 않기 때문에 수관 요동시 수관과 HRSG 설비에 틈새가 발생되고 이 틈새를 통해 고온의 가스가 유출되는 문제가 발생된다. 이에 고온의 열원 손실로 스팀터빈의 발전량이 감소되는 문제가 야기된다.

이에 배관이 움직이는 경우에도 틈새의 발생을 원천적으로 차단하여 틈새를 통한 유체의 유출을 방지할 수 있도록 된 배관 실링장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 HRSG 설비의 하부에 설치되는 플레이트에 고정설치되며 중앙에 홀이 형성되어 배관이 지나가는 외부케이스와, 상기 외부케이스의 내주면을 따라 양 선단에 수평 돌출 형성되어 내측방향으로 개방된 채널을 이루는 가이드부재, 상기 외부케이스의 가이드부재 사이에 끼워져 가이드부재에 대해 유동가능하게 설치되는 원형 실링부재, 상기 실링부재의 내주면을 따라 설치되어 상기 배관 외주면에 밀착되는 실링패드, 상기 외부케이스에 간격을 두고 설치되어 상기 실링부재를 배관쪽으로 가압하기 위한 가압부를 포함할 수 있다.

상기 가압부는 외부케이스의 외주면에 방사방향으로 형성되는 구멍에 삽입되어 상기 실링부재의 외주면을 가압하는 가압부재, 상기 외부케이스의 구멍 외측에 설치되는 하우징, 상기 하우징 외측선단에 설치되는 커버, 상기 하우징 내부에 삽입되어 상기 가압부재와 커버 사이에 탄력설치되는 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 탄성체는 탄성스프링일 수 있다.

또한, 상기 가압부는 상기 탄성체의 가압력을 조절할 수 있도록 상기 하우징 외주면과 상기 커버의 내주면이 나사가공되어 나사결합되는 구조일 수 있다.

또한, 상기 실링부재와 가이드부재 사이에는 기밀유지를 위한 패드가 더 설 치될 수 있다.

또한, 상기 실링부재는 적어도 두 개 이상으로 분할된 구조일 수 있다.

또한, 상기 실링부재는 내주면을 따라 끼움홈이 형성되어 상기 끼움홈에 링형태의 실링패드가 끼워져 설치된 구조일 수 있다.

이와 같이 본 장치는 배관이 수축 팽창하거나 전후좌우로 유동하더라도 설비와의 사이에서 틈새가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이에 배관의 유동에 따른 고온의 배기가스 유출을 방지할 수 있게 된다.

또한, 주기적으로 실링용 패드만을 교체하면 지속적인 사용이 가능하므로 설비의 유지보수가 간단하고 수명을 최대한 연장시킬 수 있게 된다.

또한, 고온의 배기가스 유출로 인한 열원의 낭비를 제거하여 스팀터빈의 발전량을 증가시키는 효과를 얻게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 배관 실링장치를 도시한 측단면도이고, 도 2는 본 배관 실링장치의 평단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실링장치(10)는 메인스팀 배관(200)이 관통하여 지나가는 HRSG 설비(100)의 하부에 설치되어 설비(100)와 배관(200) 사이의 기밀을 유지하는 구조로 되어 있다.

이를 위해 본 실링장치(10)는 상기 배관(200)이 지나는 설비(100)의 하부에 설치되는 플레이트(12)에 고정되는 외부케이스(14)와, 이 외부케이스(14)에 유동가능하게 설치되며 상기 배관(200)과의 사이에 실질적인 기밀을 유지하기 위한 실링부재(16)와 실링패드(18), 상기 실링부재를 배관(200)에 가압하기 위한 가압부(20)를 포함한다.

상기 플레이트(12)는 링형태로 이루어져 설비(100) 하부에 설치된다. 그리고 상기 외부케이스(14)는 역시 링형태를 이루어 중앙으로 상기 배관이 지나가게 된다. 상기 외부케이스(14)는 상기 플레이트(12)에 볼트를 매개로 고정 설치된다. 도 2에서 도면 부호 (15)는 외부케이스(14) 외주부를 따라 형성되어 플레이트(12)와의 결합을 위한 볼트 체결홀이다. 이에 상기 외부케이스(14)는 유동체인 상기 실링부재(16)에 대해 고정체 역할을 하게 된다.

상기 외부케이스(14)는 중앙에 홀(17)이 형성되어 상기 배관(200)이 관통하는 구조로 되어 있다. 상기 외부케이스(14)의 홀 내주면에는 가이드부재(20)가 내측으로 수평하게 돌출되어 설치된다.

본 실시예에서 상기 가이드부재(20)는 외부케이스(14)와 일체로 형성된다. 도 3에 상세하게 도시된 바와 같이 상기 가이드부재(20)는 외부케이스(14) 내주면 상단과 하단에 각각 형성되어 가이드부재(20)와 내주면이 마치 일측이 개방된 채널형태의 구조를 이룬다. 여기서 상단이라 함은 배관이 수직으로 배치된 상태에서 외부케이스의 위쪽을 지칭하며, 하단은 아래쪽을 지칭하는 것으로 정의한다. 또한 채널형태라 함은 일단이 개방되고 삼면이 막힌 구조를 의미한다. 본 실시예에서는 상 하단에 배치되는 두 개의 가이드부재(20)와 외부케이스의 홀(17) 내주면이 막힌 삼면을 이루고 홀과 마주보는 전면이 개방되어 채널형태를 이룬다.

상기 가이드부재(20)에 의해 형성되는 내경은 상기 배관(200)의 외경과 비교하여 충분히 큰 구조로 되어 배관(200)이 가이드부재 내측에서 자유롭게 유동가능하다.

상기 가이드부재(20)와 홀(17) 내주면에 의해 형성되는 내부 공간은 상기 실링부재(16)가 유동하는 공간이 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 상기 외부케이스(14)는 두 개로 분할된 구조로 되어 있다. 이는 채널형태의 가이드부재(20)에 링형태의 실링부재(16)를 보다 용이하게 설치하기 위함이다.

상기 두 개로 분할되는 외부케이스(14)는 분할된 단부에 조립시 어긋남을 방지하기 위한 체결부재(22)가 더 형성된다. 상기 체결부재에는 체결홀이 형성되어 이 체결홀을 통해 볼트(23)와 너트(24)로 분할된 외부케이스(14)를 결합시키게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 상기 실링부재(16)는 링형태의 구조물로, 내주면에는 끼움홈(19)이 형성된 구조로 되어 있다. 본 실시예에서 상기 끼움홈(19)은 상하 이단으로 형성된 구조로 되어 있다. 이에 상기 끼움홈(19)에 삽입되는 실링패드(18) 역시 두 개가 구비되어 상기 각 끼움홈(19)에 설치된다. 상기 실링패드(18)는 실링부재(16)의 끼움홈(19)에 억지끼움 방식으로 조립된다. 상기 실링패드(18)는 고열에 충분히 견딜 수 있는 내열성 재질로 이루어진다. 본 실시예에서는 화이 버글래스로 제조되며, 특별히 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 실링부재(16)는 적어도 두 개로 분할된 구조로 되어 있다. 이와같이 분할된 실링부재(16)는 별도의 결합구조가 없더라도 내측에 실링패드(18)가 끼워지고 상기 외부케이스(14)의 가이드부재(20) 사이에 끼워져 있어서 그 형태를 유지하게 된다.

상기 실링부재(16)의 외경은 상기 가이드부재(20)에 의해 형성되는 내경보다 크고 상기 외부케이스(14)의 홀 내경보다 작은 구조로 되어 있다. 또한, 실링부재(16)와 가이드부재(20)의 폭은 실링부재가 최대한 일측으로 이동하였을 때 실링부재 외측 선단이 가이드부재로부터 벗어나지 않는 범위에서 결정된다.

이에 상기 실링부재(16)는 가이드부재(20)와 홀의 내주면 사이의 공간 내에서 전후좌우 어느 방향으로도 유동가능하게 된다.

상기 실링부재(16)는 상기 가이드부재(20) 사이에 삽입되어 외부케이스(14)와 결합된다. 본 실시예에서 상기 실링부재(16)와 가이드부재(20) 사이는 실링부재(16)가 충분히 유동가능하면서도 두 부재 사이의 기밀을 유지할 수 있는 간격으로 배치된다. 상기 두 부재 사이의 기밀을 보다 확실하게 유지할 수 있도록 두 부재 사이에 기밀 유지용 패드(26)가 더 설치될 수 있다. 즉, 기밀 유지용 패드(26)가 상기 가이드부재(20)의 내측면에 설치되어 가이드부재(20)와 실링부재(16) 사이의 접면에서의 기밀을 유지하게 된다.

상기 실링패드(18)는 링 형태로 이루어지며 실질적으로 상기 배관(200) 외주면에 밀착되어 배관(200)과 실링부재(16) 사이의 기밀을 유지하게 된다.

이에 따라 배관(200)과 설비(100) 하부에 설치되는 외부케이스(14) 사이에 기밀이 완전히 유지되는 것이다.

한편, 상기 가압부(30)는 배관(200)의 유동시나 팽창시 실링패드(18)에 일정한 가압력을 부여하게 된다.

이를 위해 상기 가압부(30)는 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 외부케이스(14)의 외주면에 방사방향으로 형성되는 구멍에 삽입되어 상기 실링부재(16)의 외주면을 가압하는 가압부재(32), 상기 외부케이스(14)의 구멍 외측에 설치되는 하우징(34), 상기 하우징(34) 외측선단에 설치되는 커버(36), 상기 하우징(34) 내부에 삽입되어 상기 가압부재(32)와 커버(36) 사이에 탄력설치되는 탄성스프링(38)을 포함한다.

이에 탄성스프링(38)의 탄성력에 의해 가압부재(32)가 실링부재(16)를 누루게 되고, 따라서 실링부재(16) 내측에 설치된 실링패드(18)가 배관(200)에 밀착되어 실링이 이루어지게 된다.

본 실시예에서 상기 가압부(30)는 외부케이스(14) 외주면을 따라 90도 각도로 설치된다. 상기 가압부(30)의 설치 개수나 설치 위치에 대해서는 이에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.

이와같이 가압부(30)가 외부케이스(14)를 따라 복수개 설치됨으로써 배관(200)이 어느 방향으로 유동하더라도 지속적으로 일정한 압력을 실링패드(18)에 가할 수 있게 된다.

여기서 상기 가압부(30)는 상기 탄성스프링(38)의 가압력을 조절할 수 있도 록 되어 있다. 즉, 상기 가압부(30)는 상기 하우징(34) 외주면과 상기 커버(36)의 내주면이 나사가공되어 나사결합되는 구조로 되어 있다.

따라서 하우징(34)에 대해 커버(36)를 조이거나 풀게 되면 커버(36)에 의한 탄성스프링(38)의 압축력이 달라져 가압부재(32)의 가압력을 조절할 수 있게 된다.

이하, 본 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 장치는 배관(200)의 수축 팽창이나 전후 좌우로의 유동시에도 설비(100)와 배관(200) 사이의 틈새를 지속적으로 차단하여 틈새를 통해 고온의 배기가스가 새는 것을 방지하게 된다.

배관(200)의 외주면에는 실링패드(18)가 밀착되어 있다. 따라서 배관(200)이 길이방향으로 신축되는 경우 배관(200)이 실링패드(18)에 대해 슬라이딩되면서 그 실링 상태는 계속 유지된다.

배관(200)이 팽창하거나 전후좌우로 유동하는 경우에는 실링패드(18) 역시 배관(200)과 밀착상태를 그대로 유지하면서 배관(200)과 같이 움직인다. 이에 실링패드와 배관과의 실링 상태는 계속 유지된다.

즉, 배관(200)의 외주면에 접하고 있는 실링패드(18)는 실링부재(16)에 설치되어 있다. 그리고 이 실링부재(16)는 설비(100) 하부에 고정되어 있는 외부케이스(14)의 가이드부재(20)에 끼워져 유동가능한 상태이다.

이에 배관(200)이 유동하는 경우 배관(200)에 설치된 실링부재(16)가 가이드부재(20)에 의해 형성되는 외부케이스(14) 내측 공간 내에서 이동하여 배관(200)과 같이 움직이게 된다.

따라서 배관(200)이 유동하더라도 실링부재(16)에 설치된 실링패드(18)가 지속적으로 배관(200)에 밀착되는 것이다.

여기서 상기 실링패드(18)는 상기 외부케이스(14)에 설치된 가압부(30)의 가압력에 의해 배관(200)의 유동이나 팽창 수축시에도 배관(200)에 가압되어 밀착된 상태를 유지한다.

상기 외부케이스(14)의 둘레를 따라 설치된 가압부(30)는 전 방향에서 상기 실링부재(16)를 배관(200) 쪽으로 가압하게 된다.

상기 가압부(30)의 탄성스프링(38)은 커버(36)와 가압부재(32) 사이에 탄력설치되어 있어 가압부재(32)에 탄성력을 인가하게 된다. 이에 상기 탄성부재는 탄성스프링(38)에 의해 밀려나 실링부재(16)를 누르게 된다. 실링부재(16)가 눌림에 따라 실링부재(16)에 설치된 실링패드(18)가 배관(200)에 밀착되는 것이다.

상기한 상태에서 배관(200)이 유동되어 일측 방향으로 이동하게 되면 이동되는 방향쪽에 배치된 가압부(30)의 가압부재(32)는 뒤로 밀리면서 탄성스프링(38)을 압축하게 된다. 상기 탄성스프링(38)의 압축력은 추후 가압부재가 반대쪽으로 유동될 때 가압부재를 밀어 실링패드를 배관에 밀착시키는 동력원으로 작용하게 된다.

그리고 그 반대방향쪽에서는 배관(200)이 가압부(30)로부터 멀어지게 되나 탄성스프링(38)의 탄성력에 의해 가압부재(32)가 밀려나면서 실링부재(16)에 계속 가압력을 부여하게 된다. 이에 실링부재(16)에 설치된 실링패드(18)는 배관(200)에 밀착된 실링 상태를 계속 유지하게 된다.

이와같이 배관(200)이 외부케이스(14)에 대해 전후좌우 어느 방향으로 유동 하더라도 실링패드(18)는 탄성스프링(38)에 의한 가압부재(32)의 가압력에 의해 지속적으로 배관(200)에 밀착된다. 따라서 배관(200)의 유동시에도 배관(200)과 외부케이스(14)에 설치되는 실링패드(18) 사이의 기밀을 유지할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 실시예에 따른 배관 실링장치의 구성을 도시한 개략적인 측단면도이다.

도 2는 본 실시예에 따른 배관 실링장치의 평단면도이다.

도 3은 본 실시예에 따른 배관 실링장치의 일부 구성을 상세히 도시한 단면도이다.

도 4는 본 실시예에 따른 배관 실링장치의 실링부재를 도시한 사시도이다.

도 5는 본 실시예에 따른 배관 실링장치의 가압부 구성을 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실링장치 12 : 플레이트

14 : 외부케이스 16 : 실링부재

18 : 실링패드 20 : 가이드부재

19 : 끼움홈 30 : 가압부

32 : 가압부재 34 : 하우징

36 : 커버 38 : 탄성스프링

Claims (7)

1. HRSG 설비의 메인스팀 배관을 실링하기 위한 배관 실링장치에 있어서,

   상기 HRSG 설비의 하부에 설치되는 플레이트에 고정설치되며 중앙에 홀이 형성되어 배관이 지나가는 외부케이스와,

   상기 외부케이스의 내주면을 따라 양 선단에 수평 돌출 형성되는 가이드부재,

   상기 외부케이스의 가이드부재 사이에 끼워져 가이드부재에 대해 유동가능하게 설치되는 링형태의 실링부재,

   상기 실링부재의 내주면을 따라 설치되어 상기 배관 외주면에 밀착되는 실링패드,

   상기 외부케이스에 간격을 두고 설치되어 상기 실링부재를 배관쪽으로 가압하기 위한 가압부

   를 포함하는 배관 실링장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 가압부는 외부케이스의 외주면에 방사방향으로 형성되는 구멍에 삽입되어 상기 실링부재의 외주면을 가압하는 가압부재, 상기 외부케이스의 구멍 외측에 설치되는 하우징, 상기 하우징 외측선단에 설치되는 커버, 상기 하우징 내부에 삽입되어 상기 가압부재와 커버 사이에 탄력설치되는 탄성체를 포함하는 배관 실링장 치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 탄성체는 탄성스프링으로 이루어진 배관 실링장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 가압부는 상기 하우징 외주면과 상기 커버의 내주면이 나사결합되어 상기 탄성스프링의 가압력을 조절하는 구조의 배관 실링장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가이드부재와 상기 실링부재 사이에 설치되어 두 부재 사이를 실링하는 기밀 유지 패드를 더 포함하는 배관 실링장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 실링부재는 적어도 두 개 이상으로 분할된 구조의 배관 실링장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 실링부재는 내주면을 따라 끼움홈이 형성되어 상기 끼움홈에 링형태의 실링패드가 끼워져 설치된 구조의 배관 실링장치.

Images