KR20120104905A - 전열관단열용 벨로우즈커버 및 이의 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버(20)는, 내열성이 높은 단열재(22)와 탄력성 및 내충격강도가 높은 보강재(24)가 교대로 반복적층된 다층 복합구조로 이루어진다.
본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버는 상기 단열재가 가장 안측과 가장 외측에 배치되어 내곽단열층(S1)과 외곽단열층(S2)을 구성하고, 상기 내곽단열층과 외곽단열층 사이에는 보강재로 이루어진 중간보강층(D1)이 배치되는 3중겹을 최소한의 구성으로 하여 이루어진다.
상기 내곽단열층의 표면과, 외곽단열층의 표면에는 부식방지피막(201)이 갖추어진다.
상기 단열재는 내열실리콘 소재로 이루어지고, 상기 보강재는 아라미드(aramid)섬유 소재로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버에 의하면 단열재와 보강재가 복합된 구성으로 이루어지는 특성상 내충격성과 내열특성이 높기 때문에 반복적인 고열의 작동유체와 접하여 오랜시간 동안 신축작동이 이루어지는 경우에도 불구하고 쉽게 열화되지 않는다는 이점이 있다.

Description

전열관단열용 벨로우즈커버 및 이의 설치방법{Insulation bellows cover and mounting method thereof}

본 발명은 열병합 발전소 등에서 가열로와 전열관의 경계부위를 보호하기 위하여 설치되는 벨로우즈커버에 관한 것이다.

일반적으로 열병합발전소에는 작동유체의 열원을 이용하기 위한 열교환장치가 구비되어 있는데, 열교환장치는 도 1에 나타난 것과 같이 보일러 등의 열공급장치와 연결된 가열로(5)와, 가열로(5) 내부를 통과하여 외부로 연통된 전열관(7)을 포함하여 이루어져 있다.

이와 같은 열병합발전소의 열교환장치에 의하면 보일러에서 가열된 고온의 작동유체(연소가스)가 터빈을 가동시킨 다음 가열로(5)로 유입되고, 가열로(5)내에서 작동유체가 전열관(7)내의 열교환유체와 열교환함으로써 열교환유체가 가열되며, 가열된 열교환유체는 앞서 말한 바와 같이 새로운 열공급원으로서 활용된다.

한편, 발전소에서는 주기적으로 단속운전이 이루어지기 때문에 열교환장치에 전달되는 열전달량에도 변화가 있으며, 열교환장치내의 구조물인 가열로(5)와, 전열관(7) 등은 열변형(팽창 및 수축작용)을 하게 된다.

특히, 전열관(7)의 경우 구조 및 재질특성상 길이방향의 팽창율(신장율)이 크기 때문에 이러한 특성을 감안하여 가열로(5)와 전열관(7)이 서로 접하는 경계부위에서 전열관(7)의 신축에 대비하여 가열로(5) 내의 작동유체가 누설되지 않도록 하는 실링구조로 이루어져 있다.

가열로(5)의 실링구조는 일반적으로 도 2에 나타난 것과 같이 전열관(7)이 통과하는 가열로(5)의 경계부위에서 실링부재(8)를 이용하여 전열관(7)의 둘레를 감싸는 방식으로 이루어져 있다.

따라서, 이러한 실링구조에 의하면 실링부재(8)가 전열관(7)의 둘레를 감싸게 됨으로써 전열관(7)의 신축변형에도 불구하고 가열로(5)내의 작동유체가 쉽게 외부로 유출되지 않게 되는 것이다.

한편, 실링구조에 의해 가열로(5)의 작동유체가 누설되는 현상이 억제되기는 하지만 가열로(5)의 작동시에 발생하는 진동 내지는, 단속작동을 원인으로 하는 열변형에 의하여 전열관(7)은 측방향으로도 불규칙하게 변위를 발생하게 되며, 이러한 전열관(7)의 측방향 변위가 반복됨에 따라 전열관(7)과 실링부재(8) 사이에는 자연적으로 간극이 발생하게 된다.

따라서, 가열로(5)와 전열관(7)과 경계부위는 완전히 밀봉되는 것이 아니기 때문에 기본적으로 미소량의 작동유체는 누설이 된다고 볼 수 있으며, 시간이 지나면서 전열관(7)의 열변형이 반복됨에 따라 실링구조가 점차 와해되어 작동유체의 누설량이 많아지게 되면 가열로(5)내 작동유체의 감소로 인하여 열교환효율이 저하되고, 시설물의 안전유지에도 큰 위해 상황을 초래할 우려가 발생하게 된다.

이 같은 문제를 해결하기 위하여, 가열로(5)와 전열관(7)의 이음매 부분에서 전열관(7)의 팽창량을 흡수함으로써 가열로(5)의 실링구조가 와해되지 않도록 하는 벨로우즈커버(10)를 이용한 실링구조가 안출되었다.

상기 벨로우즈커버(10)는 길이방향으로 신축이 가능한 파이프 형태로서, 전열관(7)의 외면을 감싸며, 그 상단과 하단이 전열관(7)의 측면과 가열로(5)의 상면에 각각 연결되는 형태로 설치된다.

따라서, 이러한 벨로우즈커버(10)를 이용한 실링구조에 의하면 가열로(5)와 전열관(7)의 경계부위를 벨로우즈커버(10)가 감쌀 뿐만 아니라, 전열관(7)의 길이 방향 신축에 따른 변형을 벨로우즈커버(10)가 함께 신축되면서 흡수하기 때문에 가열로(5)내의 작동유체가 외부로 누설되는 현상이 방지되는 것이다.

한편, 종래의 벨로우즈커버(10)는 비교적 얇은 금속판을 벨로우즈 형태로 가공하여 이루어지는 것으로서, 금속판이라는 재질적인 특성과 벨로우즈라는 형태적 특성이 결합되어 길이방향으로 신축되는 것이 가능하다고 볼 수 있다.

그런데, 이와 같은 특성상 벨로우즈커버(10)는 가열로(5)의 단속(斷續) 작동에 의해 급격히 가열 냉각되는 과정을 반복하여 거치게 됨으로써 재질적인 특성상 그 물성이 쉽게 열화(劣化)될 뿐만 아니라, 형태적인 특성상 신축 작동에 의한 스트레스까지 누적됨으로써 심한 경우에는 파열되는 현상까지 발생하게 되며, 벨로우즈커버(10)가 파열되는 경우에는 가열로(5)의 작동유체가 역시 유출됨으로써 많은 문제를 야기하게 된다.

또한, 종래기술에 있어서 금속재로 이루어진 벨로우즈커버(10)의 특성상 전열관(7)을 감싸는 형태로 설치하기 위해서는 도 3에 나타난 것과 같이 반원주형태로 성형된 벨로우즈커버(10)를 전열관(7) 둘레에 배치하고, 이의 선단을 서로 용접하여 연결하는 방법을 사용하게 된다.

따라서, 종래기술에 의하면 벨로우즈커버(10)를 설치하기 위하여 용접시설 및 용접기술인력을 필요로 하기 때문에 작업이 용이하지 않으며, 특히 용접부위는 물성변화로 인해 타부위보다 탄성이 더욱 떨어지게 됨으로써 파단현상이 더욱 쉽게 발생하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 단열재와 보강재가 복합된 구성으로 이루어진 특성상, 전열관으로부터 전달되는 열에 의한 열화현상이 효과적으로 방지되는 전열관단열용 벨로우즈커버의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 전열관단열용 벨로우즈커버는, 내열성이 높은 단열재와 탄력성 및 내충격강도가 높은 보강재가 교대로 반복적층된 다층 복합구조로 이루어진다.

본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버는 단열재가 가장 안측과 가장 외측에 배치되어 내곽단열층과 외곽단열층을 구성하고, 상기 내곽단열층과 외곽단열층 사이에는 보강재로 이루어진 중간보강층이 배치되는 3중겹을 최소한의 구성으로 하여 이루어진다.

상기 내곽단열층의 표면과, 외곽단열층의 표면에는 부식방지피막이 갖추어진다.

상기 단열재는 내열실리콘 소재로 이루어지고, 상기 보강재는 아라미드(aramid)섬유 소재로 이루어진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버는 단열재와 보강재가 복합된 구성으로 이루어지는 특성상 내열특성과 내충격특성이 높기 때문에 고열의 작동유체와 접하여 오랜시간 동안 반복적으로 신축작동이 이루어지는 경우에도 쉽게 열화되지 않는다는 이점을 가지고 있다.

도 1은 열병합 발전소의 열교환장치 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치방법을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버에 있어서 3중겹 다층구조를 나타낸 부분확대 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버에 있어서 7중겹 다층구조를 나타낸 부분확대 단면도이다.
도 7a, 7b, 7c, 7d, 7e는 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치방법을 순차적으로 나타낸 예시도이다.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도 4 부터 도 7e 까지 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 4에 나타난 것과 같이 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버(20)는, 가열로(5)의 내부로부터 외부로 인출된 전열관(7)의 외면을 감싸도록 구성되며, 비금속 소재로서 내열성이 높은 단열재(22)와 탄력성 및 내충격강도가 높은 보강재(24)가 교대로 반복적층된 다층 복합구조로 이루어진다.

그리고, 본 발명에 따른 전열관단열용 벨로우즈커버(20)는 도 5에 나타난 것과 같이 단열재(22)가 가장 안측과 가장 외측에 배치됨으로써 각각 내곽단열층(S1)과 외곽단열층(S2)을 구성하고, 상기 내곽단열층(S1)과 외곽단열층(S2) 사이에는 보강재(24)로 이루어진 중간보강층(D1)이 구성되는 형태 즉 3중겹형태를 최소한의 구성으로 하여 이루어진다.

더불어 바람직하기로는, 도 6에 나타난 것과 같이 상기 내곽단열층(S1)과 외곽단열층(S2) 사이에 3개의 중간보강층(D1)이 구성됨과 더불어 단열재(22)로 이루어진 2개의 중간단열층(S3)이 상기 각 중간보강층(D1)의 사이사이에 배치되는 7중겹형태로 이루어질 수 있다.

상기 내곽단열층(S1)과 외곽단열층(S2)을 구성하는 단열재(22)의 표면에는 부식방지피막(201)이 갖추어진다.

여기서, 상기 단열재(22)는 내열실리콘 소재로 이루어지고, 상기 보강재(24)는 아라미드(aramid)섬유 소재로 이루어지며, 상기 부식방지피막(201)은 내열실리콘에 부식방지 화합물이 혼합된 성분으로 이루어진다.

아라미드 섬유는 방향족 아미드의 주쇄구조를 갖는 폴리머로서, 마찰강도, 인장강도, 충격강도 및 탄력성이 높다는 특징을 갖는다.

내열실리콘은 실리콘에 각종 첨가물을 혼합하여 내열성을 강화한 것으로서 약 300℃ 까지의 온도에서도 형태변화없이 유지되는 특성을 갖는다.

이와 같은 본 발명의 벨로우즈커버(20)는, 단열재(22)와 보강재(24)가 복합적으로 구성되며, 특히 가장 안쪽으로 내곽단열층(S1)이 구성되고 부식방지피막(201)이 갖추어진 특성상, 전열관(7)으로부터 누출되는 고온의 작동유체와 접하더라도 쉽게 부식되지 않는다.

또한, 가장 바깥쪽으로 외곽단열층(S1)이 구성되고, 부식방지피막(201)이 갖추어진 특성상, 전열관(7)에서 가해지는 열이 외부로 전달되는 현상을 적극적으로 방지함과 더불어, 외부의 각종 오염물질과 접하는 경우에도 이로 인한 부식현상이 효과적으로 방지된다.

그리고, 본 발명의 벨로우즈커버(20)는, 가열로의 단속(斷續) 작동에 의해 급격히 가열 냉각되는 과정이 반복되면서, 장기간 신축작동이 이루어지더라도, 보강재(24)로 구성된 보강층(D1)이 갖추어진 특성상 물성이 열화(劣化)되어 크랙이 발생하거나, 신축작동이 이루어지지 않는 현상이 방지된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 전열관단열용 벨로우즈커버(20)의 설치과정은, 먼저, 원통형태로 성형된 벨로우즈커버(20)의 일측을 길이방향으로 절단하는 절단단계와(도 7a 참조), 상기 벨로우즈커버(20)의 절단된 간극을 확장하여 상기 벨로우즈커버(20)가 전열관(7)을 감싸도록 배치하는 배치단계와(도 7b 참조), 상기 벨로우즈커버(20)가 절단되어 이루어진 좌우 선단이 서로 연접되도록 한 다음 상기 벨로우즈커버(20)의 연접된 좌우 선단의 외측면과 내측면에 테이프(26)를 부착하는 테이핑단계와(도 7c 참조), 상기 테이프(26)를 가열하여 상기 테이프(26)가 상기 벨로우즈커버(20)의 외측면과 내측면에 융착되도록 하는 융착단계(도 7d 참조)를 거쳐서 설치된다.

융착단계가 완료 된 후에는 벨로우즈커버(20)의 상단과 하단을 각각 전열관(7)에 설치된 상부브라켓(30)과 가열로(5)에 설치된 하부브라켓(32)에 고정연결하는 과정을 거쳐서 벨로우즈커버(20)의 설치를 마무리하게 된다.(도 4 참조)

한편, 본 발명 벨로우즈커버(20)의 설치를 위해 사용되는 상기 테이프(26)는 벨로우즈커버(20)의 내곽단열층(S1) 및 외곽단열층(S2) 표면에 구성되는 부식방지피막(201)과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 융착단계에서는 도 7d에 나타난 것과 같이 상기 벨로우즈커버(20)와 형합되는 형태로서 가열기능을 갖는 한쌍의 금형(40)(42)을 사용하게 된다.

융착단계에서의 작업은 일측 금형(40)을 벨로우즈커버(20)의 내측에 배치하고, 타측 금형(42)을 벨로우즈커버(20)의 외측에 배치한 다음, 각 금형(40)(42)이 서로 마주보는 방향으로 압박되어 상기 테이프(26)에 밀착되도록 한 상태에서 양 금형(40)(42)을 가열하는 방식으로 진행된다.

양 금형(40)(42)이 테이프(26)의 용융온도 이상으로 가열되면 도 7e에 나타난 것과 같이 테이프(26)가 벨로우즈커버(20)에 융착되고, 벨로우즈커버(20)의 절단부위가 견고하게 봉합된다.

여기서, 상기 양 금형(40)(42)은 내부에 전열선이 갖추어진 구조로서 압박스크류(44)에 의해 모서리 부분이 공통적으로 관통 연결됨으로써 상기 압박스크류(44)를 조절하여 서로간의 간격이 밀착조절될 수 있도록 이루어진다.

따라서, 테이프 용융작업시에는 상기 압박스크류(44)를 조임방향으로 조작하여 양 금형(40)(42)이 서로 마주보는 방향으로 강하게 압박되는 상태가 되도록 한 다음, 전원을 공급하여 양 금형(40)(42)이 가열되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 벨로우즈커버의 설치과정에 의하면 상기 금형(40)(42)과 같은 비교적 간단한 구성의 도구만을 필요로 하며, 종래와 같은 복잡한 용접설비 및 전문적인 용접기술인력을 필요로 하지 않기 때문에 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

5: 가열로 7: 전열관
20: 벨로우즈커버 201: 부식방지피막
22: 단열재 24: 보강재
26: 테이프 40, 42: 금형

Claims (6)

1. 내열성이 높은 단열재와 탄력성 및 내충격강도가 높은 보강재가 교대로 반복적층된 다층 복합구조로 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 전열관단열용 벨로우즈커버.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 단열재가 가장 안측과 가장 외측에 배치되어 내곽단열층과 외곽단열층을 구성하고, 상기 내곽단열층과 외곽단열층 사이에는 보강재로 이루어진 중간보강층이 배치되는, 3중겹을 최소한의 구성으로 하여 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 전열관단열용 벨로우즈커버.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 내곽단열층의 표면과, 상기 외곽단열층의 표면에는 부식방지피막이 갖추어지는 것
   을 특징으로 하는 전열관단열용 벨로우즈커버.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 단열재는 내열실리콘 소재로 이루어지고,
   상기 보강재는 아라미드(aramid)섬유 소재로 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 전열관단열용 벨로우즈커버.
   
5. 원통형태로 성형된 벨로우즈커버의 일측을 길이방향으로 절단하는 절단단계와,
   상기 벨로우즈커버의 절단된 간극을 확장하여 상기 벨로우즈커버가 전열관을 감싸도록 배치하는 배치단계와,
   상기 벨로우즈커버가 절단되어 이루어진 좌우 선단이 서로 연접되도록 한 다음, 상기 벨로우즈커버의 연접된 좌우 선단의 외측면과 내측면에 테이프를 부착하는 테이핑단계와,
   상기 테이프를 가열하여 상기 테이프가 상기 벨로우즈커버의 외측면과 내측면에 융착되도록 하는 융착단계
   를 포함하여 이루어지는 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 융착단계는 상기 벨로우즈커버와 형합되는 형태로서 가열기능을 갖는 한쌍의 금형을 사용하여,
   일측 금형을 벨로우즈커버의 내측에 배치하고, 타측 금형을 벨로우즈커버의 외측에 배치하여 각각 상기 테이프에 밀착하여 가열함으로써 테이프가 벨로우즈커버에 융착되도록 하는 방식으로 이루어지는 것
   을 특징으로 하는 전열관단열용 벨로우즈커버의 설치방법.

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