KR20110102970A

KR20110102970A - 플렌지 타입 배관 스케일 제거 장치

Info

Publication number: KR20110102970A
Application number: KR1020100022029A
Authority: KR
Inventors: 정원희
Original assignee: 동림엔텍주식회사
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-20

Abstract

본 발명은 플랜지 타입의 전자기 방식 배관 스케일 제거 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 플랜지 타입 배관 스케일 제거 장치는 양측에 플랜지가 형성된 비자성체 관체, N극과 S극이 대칭으로 배열되도록 상기 비자성체 관체의 내주면에 영구 자석이 부착된 자계부, 배관 외부에 전압을 인가하는 전계부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 전계부는 (+) 전압과 (-) 전압을 상기 전계부의 앞쪽과 뒤쪽 상기 비자성체 관체 외벽에 각각 인가하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렌지 타입 배관 스케일 제거 장치{A flange type apparatus for removing scale in pipe}

본 발명은 플랜지 타입의 전자기 방식 배관 스케일 제거 장치에 관한 것이다.

옥내 배관 또는 산업체 배관은 일정 기간이 경과 하면 배관 내 스케일이 발생하게 된다. 스케일이 축적되면 열전달이 방해되거나 배관 내에서 열 손실이 발생하여 전체적으로 열효율이 저하되어 에너지 비용이 증가하는 문제점이 발생하고, 스케일이 유체 흐름을 방해하여 물 사용에 지장을 초래하며, 스케일은 배관의 부식을 진행시켜 부식 파괴에 따른 배관 교체와 이에 따른 제반 비용이 발생하게 되며, 수질 악화로 인한 보건상 문제점이 발생하게 되는 등 여러 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 배관의 스케일을 제거하는 다양한 장치가 개발 및 보급되고 있고, 이들 장치는 자기식, 전기식, 이온화식, 초음파식 및 기타 물리·화학적 이론에 의한 장치들이며, 이들 장치들 각각은 모두 배관 내 사용수의 조건, 배관 환경 및 조건, 배관의 재질에 따라서 그 효과가 다양하게 나타난다. 그러나 상기 여러 조건들이 변하게 될 경우 스케일 제거의 효과가 떨어질 수 있다.

이온화식은 갈바닉 효과에 의하여 철보다 이온화 경향이 큰 알루미늄, 마그네슘을 내장하여 산화방지를 하는 것이나 실제 적용 시 별다른 효과가 없는 것으로 알려져 있다. 그 외 물리·화학적 이론에 의거한 장치들 역시 이론적으로 타당성은 있으나 실제 적용 시에는 효과가 미흡하다.

종래 여러 방식 중 전기식 및 자기식을 복합한 전자기식 장치는 전기분해작용 및 수중물질의 극성 변화를 통하여 스케일을 박리하여 제거하는 것으로 실제 적용 시에도 효과가 나타나 비교적 널리 사용되고 있다.

도 1a 도 1b는 종래 기술에 의한 전자기식 방식의 스케일 박리장치의 구조를 도시한 것이다. 종래 기술에 의한 전자기식 방식의 스케일 박리장치는 영구자석을 N, S극 대칭으로 배열하여 전자기 유도 작용으로 배관 내부에 전류를 발생시키고 유체의 극성에 변화를 일으키는 자계부와 배관 외부에 DC 전압/전류를 인기하여 물을 전기분해하는 장치로 구성된다.

도 1a 도 1b를 참조하면, 자게부 내에 희토류계 네오디뮴 영구자석을 N극과 S극으로 대칭으로 배열하여 놓으면 N극에서 S극으로 자력선이 배관에 직교하여 흐르게 된다. 배관내에 흐르는 수용액이 배관 내에 발생되는 누설자계를 통과할 때 패러데이 법칙에 의하여 누설 자계의 자력선에 수직 방향으로 배관 내벽을 따라 전류가 발생하게 되고, 발생된 전류에 의하여 배관 내벽에 생성된 스케일은 전기 분해가 발생되어 배관 내벽에 생성된 스케일을 박리시킨다. 그러나 산업체에서 사용되는 배관은 가격이 저렴한 강관이 대부분인데, 강관은 철로 만들어진 자성체이므로 자석을 강관에 부착하게 되면 강관 자체가 자화되어 자속 밀도가 배관 주위로 퍼지게 되어 자속 밀도가 배관 두께를 뚫고 나가기가 어려워진다.

종래 전자기식 방식의 스케일 박리장치에서 일반적으로 사용되는 자석은 Nd, Fe, B를 성형 소결한 네오디뮴(Neodymium)의 희토류계 자석을 사용하며, 자석의 체적에 따라 차이는 있지만 통상 표면 자속 밀도가 4,000~5,000 가우스(Gauss)인 것을 사용한다. 동관이나 스테인레스 스틸관 같은 비자성체관의 경우 배관 내부 중심의 자속 밀도가 약 1/2로 감소하는 데 그치므로 스케일 박리에 충분한 자속 밀도가 유지되게 되나, 강관의 경우에는 약 1/10의 수준으로 자속 밀도가 감소하게 되어 스케일 박리에 충분한 자속밀도가 생성되지 못하게 된다.

다음 표는 배관 호칭경이 100mm, 배관 두께 4.85mm의 배관에 4,500 가우스의 자석을 부착한 경우 자속 밀도를 보여준다.

배관 호칭경	배관 두께	강관 내부 표면 자속 밀도	비자성체 내부표면 자속 밀도
100mm	4.85mm	410 Gauss	2,400 Gauss

결과적으로, 자속 밀도의 세기에 따라 전자기 유도 작용으로 발생하는 전류, 기전력, 반발력의 세기가 결정되기 때문에 강관의 경우 자석을 배관 외부에 부착하는 방식으로는 스케일을 효과적으로 박리하여 제거하기가 어렵게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자석을 배관 외부에 부착하지 않고, 전자기 방식 스케일 박리 장치를 플랜지 타입으로 하여 자속 밀도가 배관 내에서 효과적으로 유지되게 하여 산업계에서 가장 널리 사용되는 강관에서도 효과적으로 배관 내 스케일을 박리하여 제거할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 의한 플랜지 타입 배관 스케일 제거 장치는 양측에 플랜지가 형성된 비자성체 관체, N극과 S극이 대칭으로 배열되도록 상기 비자성체 관체의 내주면에 영구 자석이 부착된 자계부, 배관 외부에 전압을 인가하는 전계부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 전계부는 (+) 전압과 (-) 전압을 상기 전계부의 앞쪽과 뒤쪽 상기 비자성체 관체 외벽에 각각 인가하는 것을 특징으로 한다.

상기 비자성체 관체는 스테인레스 스틸관 또는 동관의 양측에 플랜지가 형성되어 있으며, 비단 스테인레스 스틸관이나 동관이 아니더라도 비자성체 관체로서 배관으로 사용될 수 있는 것이라면 어떠한 재질의 관체를 사용하여도 무방하다.

상기 영구 자석은 Nd, Fe, B를 성형소결한 네오디뮴(Neodymium)의 희토류계 자석을 사용하는 것이 바람직하나, 패러데이 법칙에 의하여 배관 내부에 자력선이 발생할 수 있게 할 수 있는 자석이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.

본 발명에 의한 플렌지 타입 배관 스케일 제거장치는 양 플렌지에 배관이 결합된다. 상기와 같이 비자성체 관체의 내주면에 N극과 S극이 대칭되도록 자석을 부착하면 자력선이 N극에서 S극 방향으로 발생되고, 상기 양 플렌지에 결합된 배관으로부터 유체가 유입되게 되면, 상기 유체가 상기 자력선을 통과할 때 패러데이 법책의 전자기 유도 작용으로 배관 내벽을 따라 흐르는 전류가 발생하게 된다. 이 때 발생된 전류에 의하여 배관 내벽과 배관 내벽에 생성된 스케일 사이에 전기 분해가 이루어진다. 즉, 전해질의 유체가 자장 속을 통과하면 액체의 제타(ZETA) 변위에 변화를 주는 로렌츠 힘(Lorentz Force)이 발생되어 배과나 내벽에 생성된 스케일은 조금씩 박리되게 된다.

상기와 같이 스테인레스 스틸 또는 동 재질로 형성된 비자성체 관체의 양측에 플랜지가 형성되므로 설사 배관 자체가 강관과 같은 자성체로 형성되더라도 자계부가 설치된 곳은 비자성체이므로 효과적으로 자속밀도가 유체가 흐르는 중심부로 집중됨으로써 스케일이 효과적으로 박리되게 된다.

또한, 전계부에서 상기 비자성체 관체 외벽에 전압을 인가하면 배관 내부를 흐르는 물(H₂O)이 전기분해되어 H⁺, OH^-로 이온화된다. 이때, 스케일과 물 속에 용존해 있는 이온 상태의 Fe² ⁺, H⁺의 이온화 경향차에 의하여 배관 내부에 전류가 발생되어 유체 흐름에 따라 저항이 작은ㅇ 배관 내부를 따라 흐르게 되어 자계부의 전자기 유도 작용으로 발생된 전류와 합한 상승작용으로 스케일의 박리가 더욱 촉진되게 되고, 수소 이온 H⁺는 전자를 받아들여 H₂의 수소가스로 증발되고 OH- 이온만이 남게 되므로 물이 약알칼리화되어 수질개선효과가 있고, 자계부를 통과한 물은 수소 결합 상태가 변화되어 분자구조가 세분화되는 활성화 상태가 되므로 물 분자인 클러스터 입자가 잘게 쪼개지고 표면 장력이 감소하므로 물의 용해도 및 흡수력이 향상되어 수질이 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 자석을 배관 외부에 부착하지 않고, 전자기 방식 스케일 박리 장치를 플랜지 타입으로 하여 자속 밀도가 배관 내에서 효과적으로 유지되게 하여 산업계에서 가장 널리 사용되는 강관에서도 효과적으로 배관 내 스케일을 효과적으로 박리하여 제거할 수 있어, 배관의 종류나 조건, 그 외의 환경에 구애받지 않고 적용이 가능한 배관 스케일 제거 장치를 제공할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 전자기식 방식의 스케일 박리장치의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 플렌지 타입 배관 스케일 제거장치의 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 플렌지 타입 배관 스케일 제거장치의 일실시예의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 플렌지 타입 배관 스케일 제거장치의 일실시예의 구조도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이하의 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 2를 참조하면, 스테인레스 스틸 또는 동 재질로 형성된 비자성체 관체(10)의 양측에 플랜지(11)가 형성되어, 상기 플랜지(11)에 인접한 강관의 플랜지가 결합된다. 상기 플랜지(11)에는 결합 구멍(12)이 다수 형성된다.

상기 비자성체 관체(10)의 내부 표면에 영구자석(21)이 부착되어 자계부(20)를 형성한다. 상기 자계부(20)은 영구자석(21)이 비자성체 관체(10)의 내부 표면에 부착되는 형태로 구성될 수도 있고, 영구자석(21)으로 형성된 자계부(20)이 비자성체 관체(10)의 표면을 관통하여 밀봉된 상태로 형성될 수도 있다.

전계부(30)는 양의 전압과 음의 전압을 출력하는 배전기(31)와 상기 배전기(31)로부터 양의 전압과 음의 전압을 상기 비자성체 관체(10)의 외벽에 인가하는 리드선(32)으로 구성된다.

상기 전계부(30)는 상기 자계부(20)와 일체로 형성될 수도 있고, 공간 확보가 어려울 경우 분리하여 설치하는 것도 가능하다.

도 4를 참조하면, 상기 영구자석(21)은 상기 비자성체 관체(10)의 내벽에서 돌출되거나 파인 상태가 아니라 비자성체 관체(10) 내주면에 일체로 연결된 상태로 부착되게 자계부(20)가 형성될 수도 있다.

10 : 비자성체 관체
11 : 플렌지
20 : 자계부
21 : 영구자석
30 : 전계부
31 : 배전기
32 : 리드선
40 : 자력선
41 : 전류

Claims

양측에 플랜지가 형성된 비자성체 관체, N극과 S극이 대칭으로 배열되도록 상기 비자성체 관체의 내주면에 영구 자석이 부착된 자계부, 배관 외부에 전압을 인가하는 전계부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플렌지 타입 배관 스케일 제거 장치.
제 1항에 있어,
상기 전계부는 (+) 전압과 (-) 전압을 상기 전계부의 앞쪽과 뒤쪽 상기 비자성체 관체 외벽에 각각 인가하는 것을 특징으로 하는 플렌지 타입 배관 스케일 제거 장치.