KR20140024755A

KR20140024755A - 관로내 스케일 제거장치

Info

Publication number: KR20140024755A
Application number: KR1020120091344A
Authority: KR
Inventors: 최인남; 황성수
Original assignee: 주식회사 한국가스기술공사
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-03-03

Abstract

본 발명의 관로내 스케일 제거장치는 일단부가 제1관(100)의 단부에 연결되며 제1관(100)보다 직경이 확경되어 상부챔버(7)를 형성하는 중공의 상부몸체(1)와, 일단부가 상부몸체(1)의 타단부에 연결되고 그 타단부가 제2관(200)에 연결되며 하부챔버(8)를 형성하는 중공의 하부몸체(2)와, 상부몸체(1)와 하부몸체(2)의 내부 공간에 마련되며 중심에 중심유입공(5)이 형성되고 중심유입공(5)의 주변에 복수의 주변유입공(4)이 형성된 오리피스관(6)으로 구성된다.

Description

관로내 스케일 제거장치{Scale removal apparatus}

본 발명은 관로내 스케일 제거장치에 관한 것으로써, 특히 관로 사이에 관로 직경이 확장되고 내부에 오리피스관이 마련된 장치를 마련하여서 물리적, 화학적으로 스케일을 제거하도록 한 관로내 스케일 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로 부식은 전위가 낮은 부분으로부터 전위가 높은 부분으로 전자가 이동되어 용해되고, 전자가 높은 부분에 도달한 전자는 이 부분에 용액 속으로부터 확산 또는 이동해 온 이온을 환원함으로써 소비되는데, 이 이동이 반복되면서 부식이 진척되게 된다.

배관 내 부식에 미치는 수질인자는 물리, 화학, 생물학적 인자의 세 범주로 구분할 수 있다. 물리적인 인자로는 유속, 온도 등이 있으며, 화학적 인자로는 용존산소, 알카리도(pH), 잔류염소 등이 있으며, 생물학적인 인자로는 철산화 박테리아, 황산염환원 박테리아(SBR)에 의한 작용 등이 있다. 이들 중 물리, 화학적인 인자가 부식에 직접적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

스케일이란, 금속면에 부착한 피막상의 불순물, 금속 산화물을 말하는데, 보통 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 규소(Si), 수산화철(Fe(OH)₂와 Fe(OH)₃)과 같은 부식생성물, 유지 등과 상호작용에 의해 생성된다.

즉, 배관내 부식은 용해 부분은 침식으로 진행되어 배관이 터지게 되지만, 환원작용을 하면 스케일처럼 달라붙어 스케일이 축척되어 송수관에 유동을 제한한다.

상기와 같은 스케일은 관로가 길고 여유 수두가 한정되어 시공된 관로에서 특히 관 말단부에서 유속이 약 1m/s 이하가 되면 관내의 부유물이 침전되거나 관내의 용존산소량이 증가하여 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 장기간 관로가 운영될 때 발생되는 스케일을 제거하거나 스케일의 발생을 줄일 수 있도록 한 관로내 스케일 제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명은 유체가 흐르는 제1관과 제2관 사이에 연결되어 관로내의 스케일을 제거하는 관로내 스케일 제거장치에 있어서,

일단부가 상기 제1관의 단부에 연결되며 제1관보다 직경이 확경되어 상부챔버를 형성하는 중공의 상부몸체와,

일단부가 상기 상부몸체의 타단부에 연결되고 그 타단부가 상기 제2관에 연결되며 하부챔버를 형성하는 중공의 하부몸체와,

상기 상부몸체와 하부몸체의 내부 공간에 마련되며 중심에 중심유입공이 형성되고 중심유입공의 주변에 복수의 주변유입공이 형성된 오리피스관이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 상부몸체에 드레인관이 연결되고, 상기 드레인관을 개폐시키는 밸브가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명 장치는 직경이 확경된 상부몸체(1)와 하부몸체(2) 내부에 오리피스관(6)을 수용시킴으로써, 상부챔버(7)에서는 층류에서 난류로 변할 때 이물질이 자연 침정되게 하고, 또한 직경 확경으로 유속이 감소되어 관로 유동 상 이물질이 오리피스관(6)에 부딪치게 되어 침정되면서 1차적으로 제거하여 하류 쪽 유속감소로 인한 스케일 부착을 사전에 방지한다.

또한, 드레인관(9)을 상부몸체에 설치함으로써, 1차적으로 제거된 스케일을 원할하게 배출시킬 수 있게 한다.

또한, 오리피스관(6)의 주변유입공(4)을 통하여 버블을 형성하여 이산화탄소, 산소 등 기타 화학적 반응이 잘 이루어지도록 함으로써, 스케일의 용해를 촉진시킴으로써 스케일의 제거를 간편하게 한다.

또한, 오리피스관(6)의 중심유입공(5)은 난류를 형성하게 하고 중심축으로 유선이 분포된 난류운동 에너지는 유동장내 난류확산을 증가시켜주며, 유속이 빠르게 되어 희석작용을 활발해지기 때문에 이종 금속 유입 방지 및 물리적, 화학적 작용이 활발히 진행되어 하부의 스케일 제거, 부식방지, 이물질 축적 등을 방지하게 한다.

도 1은 본 발명 실시예의 장치를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1에 채용된 오리피스관의 평면도이다.

본 발명 실시예의 스케일 제거장치는 관로 중간에 직경이 확경되는 몸체 및 이 몸체 내부에 오리피스관이 마련된 장치로서, 물리적, 화학적으로 스케일을 제거하도록 한다.

본 발명 실시예의 제거장치를 나타낸 도 1을 참조하면, 이는 유체가 흐르는 제1관(100)과 제2관(200) 사이에 연결되어 관로내 스케일을 제거하는 장치로서, 일단부가 상기 제1관(100)의 단부에 연결되며 제1관(100)보다 직경이 확경된 중공의 상부몸체(1)와, 일단부가 상기 상부몸체(1)의 타단부에 연결되며 그 타단부가 상기 제2관(200)에 연결되는 중공의 하부몸체(2)와, 상기 상부몸체(1)와 하부몸체(2)의 내부 공간에 마련되며 중심에 중심유입공(5)이 형성되고 중심유입공(5)의 주변에 복수의 주변유입공(4)이 형성된 오리피스관(6)을 구비한다.

상기 상부몸체(1)에는 드레인관(9)이 연결되고, 상기 드레인관(9)을 개폐시키는 밸브(10)가 마련되어 있다. 참조번호 11은 플러그로서 스케일을 배출시키는 배출배관이 연결된다.

상부몸체(1)는 역류에 의한 유량손실을 최대한 줄이기 위해 제1관(100) 직경의 2배로 설계하며, 재질은 이종금속 부식을 방지하기 위해 배관 재질과 일치하게 설계하고, 하부 몸체(2)는 캐비테이션 현상으로 인하여 캐비테이션 부식(Cavitation Corrosion) 발생 방지작용 및 유량손실을 적게 하기 위한 라운딩으로 하여 설계하고 재질은 상부몸체(1)와 동일 재질로 한다.

상기 주변유입공(4)은 버블을 형성하여 이산화탄소, 산소 등 기타 화학적 반응이 잘 이루어지도록 하며, 강선회류에 영향을 미치지 않고 하류 쪽에 재순환 영역이 최대한 길게 형성되도록 설계한다.(부식을 초래하는 인자들을 발생하여 스케일을 제거하는 원리 적용)

상기 중심유입공(5)은 난류를 형성하게 하고 중심축으로 유선이 분포된 난류운동 에너지는 유동장내 난류확산을 증가시켜주며, 유속이 빠르게 되어 희석작용을 활발해지기 때문에 이종 금속 유입 방지 및 물리적, 화학적 작용이 활발히 진행되어 하부의 스케일 제거, 부식방지, 이물질 축적 등을 방지하게 한다.

또한, 상부 쪽 이물질 등이 오리피스관(6)에 충돌되면서 하부로 자연침정 되도록 하여 외부로 드레인관(9)을 통하여 배출할 수 있다.

상부챔버(7)는 제1관(100) 직경의 2배로 설계됨으로써, 층류에서 난류로 변할 때 이물질의 자연침정 되어 1차적으로 제거하여 하류 쪽 유속감소로 인한 스케일 부착을 사전에 방지하고, 역류현상으로 인한 유량손실을 최소화한다.

하부챔버(8)는 캐비테이션 부식 조절기능 및 충격파에 의한 침식, 부식을 방지하며, 강선회류에 영향을 미치지 않고 하류 쪽에 재순환영역이 최대한 길게 형성되도록 모서리 부분에 라운딩되게 설계한다.

상기 드레인밸브(10)는 정지유체의 자연침정 및 오리피스관(6)에 이물질이 부딪치면서 자연 침정되는 이물질을 정기적으로 외부 드레인을 실시할 수 있게 설계한다.

상기와 같은 스케일 제거장치는 상부챔버(7)에서는 층류에서 난류로 변할 때 이물질이 자연 침정되며, 또한 직경 확경으로 유속이 감소되어 관로 유동 상 이물질이 오리피스관(6)에 부딪치게 되어 침정되면서 1차적으로 제거하여 하류 쪽 유속감소로 인한 스케일 부착을 사전에 방지하며, 1차적으로 제거된 스케일은 드레인관(9)을 통하여 배출된다.

또한, 유체가 오피리스관(6)에 충돌하여 이산화탄소를 발생시킴으로써, 스케일(탄산 칼슘)과 결합하여 스케일을 용해시킨다.

또한, 스케일 결정체(Fe, Ca, Mg)가 약 7㎛ 정도 크기의 침상조직을 물리적 작용으로 약 15배 커진 110㎛의 원형조직으로 되면서 스케일은 벽면에 부착하지 못하고 흘러 나오게 된다.

상술한 바와 같은 장치는 유속저하로 인한 퇴적물을 외부로 배출하고, 배관 내 부식 및 스케일 방지하며, 노후 배관 스케일 제거, 관내면 손상 없이 스케일 제거, 배관 내 이물질 필터링, 배관 막힘 현상 방지, 스케일에 의한 배관 부식 방지, 배관 내 미생물에 의한 부식 방지, 유량 증가, 배관 수명 증가, 배관 스케일 공사비 절감, 관 막힘으로 인한 대형사고 예방, 배관 개량 공사비 절감 등의 이점이 있다.

1...상부몸체 2...하부몸체
6...오리피스관 9...드레인관

Claims

유체가 흐르는 제1관(100)과 제2관(200) 사이에 연결되어 관로내의 스케일을 제거하는 관로내 스케일 제거장치에 있어서,
일단부가 상기 제1관(100)의 단부에 연결되며 제1관(100)보다 직경이 확경되어 상부챔버(7)를 형성하는 중공의 상부몸체(1)와,
일단부가 상기 상부몸체(1)의 타단부에 연결되고 그 타단부가 상기 제2관(200)에 연결되며 하부챔버(8)를 형성하는 중공의 하부몸체(2)와,
상기 상부몸체(1)와 하부몸체(2)의 내부 공간에 마련되며 중심에 중심유입공(5)이 형성되고 중심유입공(5)의 주변에 복수의 주변유입공(4)이 형성된 오리피스관(6)이 구비된 것을 특징으로 하는 관로내 스케일 제거장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상부몸체(1)에 드레인관(9)이 연결되고, 상기 드레인관(9)을 개폐시키는 밸브(10)가 마련된 것을 특징으로 하는 관로내 스케일 제거장치.