KR20150084460A

KR20150084460A - 연료첨가제 주입장치

Info

Publication number: KR20150084460A
Application number: KR1020140004500A
Authority: KR
Inventors: 이영서; 이명진
Original assignee: 이영서; 이명진
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-22

Abstract

본 발명은 연료이송시스템을 통해 선박의 저장탱크 내로 연료를 저장하고자 할 때 연료첨가제를 연료의 공급유량에 맞춰 적절한 희석비율로 효과적으로 주입하는 연료첨가제 주입장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료첨가제 주입장치는, 연료를 이송하는 연료이송파이프의 도중에 설치된 연결바디; 및 연료첨가제 탱크로부터 상기 연결바디까지 연장되는 연료첨가제 주입관;을 포함하고, 상기 연료첨가제 탱크가 상기 연결파이프의 상부에 위치함에 따라 상기 연료첨가제는 상기 연료첨가제 탱크로부터 상기 연료첨가제 주입관을 통해 상기 연결바디의 내부로 이송되어 주입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부는 상기 연결바디의 내부에 삽입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부에는 상기 연결바디의 내부에서 길이방향으로 연장된 주입단이 형성되며, 상기 연료첨가제 주입관의 주입단에는 주입개구가 형성되고, 상기 주입개구에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

연료첨가제 주입장치{APPARATUS FOR DOSING FUEL ADDITIVE}

본 발명은 연료이송시스템을 통해 선박의 저장탱크 내로 연료를 저장하고자 할 때 첨가제를 연료의 공급유량에 맞춰 적절한 희석비율로 효과적으로 주입하는 연료첨가제 주입장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료 첨가제는 연료(중질유, 휘발유, 경유 등)의 연소성능 향상 및 배기가스의 유해물질 저감 등을 목적으로 연료에 일정비율로 희석 혼합하여 사용하고 있다. 이러한 연료첨가제는 연소효율의 향상 등을 통해 연료를 절감할 수 있으므로 절유제의 역할도 한다.

유조선 등과 같이 선박에는 연료를 저장하는 저장탱크가 구비되어 있으며, 이러한 저장탱크에는 연료이송시스템에 의해 연료가 이송되어 저장된다. 이때 연료에는 연료첨가제가 일정비율로 희석되어 사용될 수도 있다.

이와 같이, 연료에 연료첨가제를 주입하려 할 때에는 수동으로 저장탱크에 연료첨가제를 먼저 주입한 후에 연료를 공급하거나 연료 충전 후 연료첨가제를 주입하는 방식을 생각할 수 있지만, 이러한 방식은 저장탱크의 용량이 대단히 크므로 수동으로 연료첨가제를 직접적으로 주입하기에는 주입량이 너무 많아 주입작업이 어려운 단점은 물론으로 하고, 연료 전체에 연료첨가제가 균일하게 섞이도록 하기가 어렵고, 특히 연료와 연료 첨가제 간의 물리, 화학적 성질에 차이가 있는 경우에는 별도의 혼합 장치가 있다 하더라도 균일한 혼합 상태를 만드는 것이 대단히 어려워진다는 단점이 있다.

이를 해소하기 위하여, 연료이송시스템과 연동하는 정량공급용 도징펌프를 이용하여 연료가 저장탱크로 이송될 때 또는 엔진으로 연료가 이송될 때 연료첨가제를 일정 분량씩 함께 주입하는 방식이 있다. 이러한 방식을 통해, 연료의 일정 공급 분량에 대해 균일한 비율의 분량만큼 연료첨가제가 지속적으로 함께 투입되므로, 연료량에 따른 정량의 연료첨가제를 연료 전체에 대해 균일하게 혼합할 수 있다는 점이 있는 반면, 이러한 펌프 장치의 경우 다양한 연결부의 구성과 펌핑을 위한 구성요소들을 필수적으로 구비하여야 함으로써, 연료첨가제의 화학적 특성으로 인해 도징펌프 내의 패킹류들과 같은 내부 부품이 쉽게 부식 및 변형으로 연료첨가제가 주입되는 도중에 누설될 수 있는 위험성이 높아 각종 안전사고가 발생할 위험이 뒤따르는 단점이 있다. 또한 복잡한 장비 구성으로 인해 이동 및 도징펌프 설치가 용이하지 않아 고정적인 설비로 설치할 수 있는 여유공간을 구비할 수 있는 대형 선박 이외 소형선박에서는 연료첨가제의 주입만을 위하여 별도장비를 갖추고 설치하기에 부담스러울 뿐만 아니라, 설치의 어려움과 유지 및 보수에 많은 비용이 발생하고, 더욱이 잦은 고장으로 무용지물로 전락해버리는 일이 흔히 발생하고는 한다.

KR 10-0636392 B1(2006.10.18)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 해결하기 위해 연구, 개발된 것으로, 별도의 도징펌프와 같은 복잡한 장비를 사용하지 않고서도 연료의 공급유량에 대응하여 연료첨가제를 효율적으로 균일하게 주입할 수 있는 연료첨가제 주입장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 연료첨가제 주입장치는, 연료를 이송하는 연료이송파이프의 도중에 설치된 연결바디 및 연료첨가제 탱크로부터 상기 연결바디까지 연장되는 연료첨가제 주입관을 포함하고, 상기 연료첨가제 탱크가 상기 연결파이프의 상부에 위치함에 따라 상기 연료첨가제는 상기 연료첨가제 탱크로부터 상기 연료첨가제 주입관을 통해 상기 연결연료파이프의 내부로 이송되어 주입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부는 상기 연결바디의 내부에 삽입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부에는 상기 연결바디의 내부에서 연료가 이송되는 방향으로 연장된 주입단이 형성되며, 상기 연료첨가제 주입관의 주입단에는 주입개구가 형성되고, 상기 주입개구에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 연료첨가제 주입장치는, 연료를 이송하는 연료이송파이프의 도중에 설치된 연결바디 및 연료첨가제 탱크로부터 상기 연결바디까지 연장되는 연료첨가제 주입관을 포함하고, 상기 연결바디의 내부 단면적은 상기 연료이송파이프의 내부 단면적 보다 작게 형성됨으로써 부압을 발생하도록 구성되고, 상기 연결바디 내에서 발생된 부압에 의해 연료첨가제는 상기 연료첨가제 저장탱크로부터 연료첨가제 주입관을 통해 상기 연결바디의 내부로 이송되어 주입되며, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부는 상기 연결바디의 내부에 삽입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부에는 상기 연결바디의 내부에서 연료이송방향으로 연장된 주입단이 형성되며, 상기 연료첨가제 주입관의 주입단에는 주입개구가 형성되고, 상기 주입개구에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결바디는 양단부에서 중간부로 갈수록 내경이 점차 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연결바디의 양단부에는 결합플랜지가 형성되고, 상기 결합플랜지는 연료이송파이프의 단부에 밀봉적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 연료첨가제 주입관의 도중에는 연료첨가제의 공급유량을 조절하는 조절밸브가 설치되고, 상기 조절밸브의 상류에는 연료첨가제의 공급유량을 측정하는 유량측정유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.

연료첨가제 주입관에서 조절밸브의 상류에는 연료첨가제의 역류를 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 유량측정유닛은 상기 연료첨가제 주입관에 설치된 유량센서와, 상기 유량센서에 전기적으로 접속된 유량표시부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 연결바디의 내부는 양단부에서 중간부로 갈수록 그 내부 단면적이 점차 좁아지게 형성되고, 이에 상기 연결바디의 중간부에는 내경이 최소화되는 축경부가 형성되며, 상기 축경부에 상기 연료첨가제 주입관의 주입단의 주입개구가 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 주입 압력을 발생시키는 도징펌프 없이도 연료와 연료첨가제 사이의 점성 차이와, 연료와 연료첨가제의 압력 차이와, 연료첨가제 주입관의 주입단에 형성된 경사면 등에 의해 주입단에서 토출되는 연료첨가제가 연료의 흐름에 효과적으로 주입되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 연결바디의 내부에서 부압을 발생시킴으로써 연료의 흐름에 연료첨가제를 더욱 효과적으로 주입할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 패킹류와 같은 부품이 다수 필요한 도징펌프 등과 같은 구성을 제거하여 단순화함으로써 연료첨가제로 인한 부식 및 변형 등에 의해 일어나는 연결부위 고장의 위험성이 줄어들고, 이를 통해 연료첨가제의 누설가능성이 현저히 낮아질 뿐만 아니라 고장 내지 수리 등이 거의 필요하지 않아 반영구적으로 사용가능하면서도, 연료탱크 내에 연료와 연료첨가제를 비율적으로 균일하게 혼합할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 연료첨가제 주입장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A부분을 확대하여 부분적인 단면으로 도시한 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 주입단에 대한 대안적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료첨가제 주입장치를 도시한 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료첨가제 주입장치를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연료첨가제 주입장치(10)는, 연료를 이송하는 연료이송파이프(1)의 도중에 연결된 연결바디(11)와, 연료첨가제 탱크(19)로부터 연결바디(11)까지 연장되는 연료첨가제 주입관(12)을 포함한다.

연결바디(11)는 연료이송파이프(1)의 도중에 연결되도록 그 양단부에 결합플랜지(11a)를 가지고, 각 결합플랜지(11a)는 연료이송파이프(1)의 플랜지(1a)에 밀봉적으로 결합된다. 특히, 연결바디(11)의 결합플랜지(11a)와 연료이송파이프(1)의 플랜지(1a)는 패킹 등으로 통해 밀봉된 이후에 볼트 너트 체결구나 용접 등을 통해 밀봉적으로 결합될 수 있다.

연료첨가제 탱크(19)는 일정높이(h)만큼 연결바디(11)의 상부에 위치하고, 이에 그 높이차(h)에 의해 연료첨가제가 연료첨가제 탱크(19)로부터 연료첨가제 주입관(12)을 통해 연결바디(11) 내로 자연스럽게 이송된다.

한편, 연료이송파이프(1)를 거쳐 연결바디(11)의 내부를 통과하는 연료의 흐름을 원활하게 하도록 연결바디(11)의 축선은 연료이송파이프(1)의 축선과 동일하도록 설치됨이 바람직하다.

연료첨가제 주입관(12)의 선단부(13)는 연결바디(11)의 내부에 삽입되게 설치된다. 특히 연료첨가제 주입관(12)의 선단부(13)는 연결바디(11)의 일측에 관통하여 삽입된 이후에 용접 등을 통해 확실하게 밀봉되게 결합된다.

그리고, 연료첨가제 주입관(12)의 선단부(13)에는 길이방향으로 연장된 주입단(14)이 형성되고, 이러한 주입단(14)은 연료이송파이프(1) 및 연결바디(11)를 통과하는 연료의 이송방향(f)과 평행하도록 배치된다.

한편, 주입단(14)의 길이(L)는 도 1에 도시된 바와 같이, 주입단(14)이 연결바디(11)의 내부에 위치할 수 있을 정도로 이루어질 수 있다.

이와 달리 주입단(14)의 길이(L1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 주입단(14)이 연결바디(11)에서 연료이송파이프(1)까지 연장될 수 있는 정도로 이루어질 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주입단(14)에는 주입개구(14a)가 형성되고, 이 주입개구(14a)를 통해 연료첨가제가 토출되어 연결바디(11)를 통과하는 연료와 함께 이송된다.

또한, 주입개구(14a)에는 도 2와 같이 경사면(15)이 형성되고, 이에 주입개구(14a)를 통해 토출되는 연료첨가제의 흐름(c)이 주입개구(14a)의 경사면(15)을 타고 흐르는 연료의 흐름(f)에 자연스럽게 휩쓸려 연료첨가제는 연료에 매우 효과적으로 혼합될 수 있다. 이때, 연료이송파이프(1)를 통해 이송되는 연료의 압력은 연료첨가제 주입관(12)을 통해 이송되는 연료첨가제의 압력보다 높음과 더불어, 연료의 점성(동점도가 대략 180~380cSt)이 연료첨가제의 점성(동점도가 대략 5~15cSt) 보다 높으므로 연료첨가제의 흐름(c)은 연료의 흐름(f)에 더욱 효율적으로 휩쓸려 주입된다.

그리고, 경사면(15)은 연료의 흐름 시에 와류 등이 발생하지 않도록 연료의 이송방향에 대해 근접한 완만한 경사각으로 이루어짐이 바람직할 것이다.

연료첨가제 주입관(12)의 도중에는 연료첨가제의 공급유량을 조절하는 조절밸브(21)가 설치되고, 이 조절밸브(21)의 연료첨가제 공급유량 조절을 통해 연료의 공급유량에 대응하여 연료첨가제의 희석비율을 적절히 조절할 수 있다.

조절밸브(21)의 상류에는 연료첨가제의 공급유량을 측정하는 유량측정유닛(30)이 설치된다. 이러한 유량측정유닛(30)은 연료첨가제 주입관(12)에 설치된 유량센서(31)와, 유량센서(31)에 전기적으로 접속된 유량표시부(32)로 이루어진다.

또한, 연료첨가제 주입관(12)에서 조절밸브(21)의 또 다른 상류 지점에는 연료첨가제가 연료첨가제 탱크(19)를 향해 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(23)가 설치된다.

유량측정유닛(30)의 상류에는 연료첨가제 주입관(12)을 통과하는 연료첨가제 내의 이물질을 여과하는 메쉬필터(25), 그외에 유지 보수용 개폐밸브(24) 등이 설치된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 연료첨가제 주입장치를 도시한 도면이다.

도 4에 따른 연결바디(11)는 그 내부에서 베르누이 원리(Bernoulli's equation)에 의해 부압을 발생하도록 구성되고, 이러한 부압에 의해 연료첨가제가 연료첨가제 탱크(19)로부터 연결바디(11) 내로 보다 효과적으로 이송될 수 있다.

보다 구체적으로, 연결바디(11)의 내부 단면적은 연료이송파이프(1)의 내부 단면적 보다 작게 형성됨으로써 베르누이 원리(Bernoulli's equation)에 의해 부압을 발생하도록 구성된다. 즉, 연료가 연결바디(11)의 내부를 통과하면 베르누이 원리에 의해 연결바디(11)의 내부에서 연료의 속도에너지는 증가하는 반면에 압력에너지는 감소함에 따라 부압이 발생하고, 이러한 부압에 의해 연료첨가제 탱크(19)로부터 연료첨가제가 이송되고, 이에 연료첨가제는 연료첨가제 주입관(12)을 통해 연결바디(11)의 내부로 이송됨으로써 연결바디(11)의 내부를 통과하는 연료의 흐름에 주입되고, 이에 연료첨가제가 연료와 함께 이송되어 선박의 저장탱크에 연료첨가제가 적정비율로 희석된 연료가 저장될 수 있다.

바람직하게는, 연결바디(11)의 내부는 양단부에서 중간부로 갈수록 그 내부 단면적(즉, 내경)이 점차 좁아지게 형성되고, 이에 연결바디(11)의 중간부에는 내경이 최소화되는 축경부(16)가 형성되며, 이러한 축경부(16)에는 연료첨가제 주입관(12)의 주입단(14)의 주입개구(14a)가 위치함으로써 부압발생에 의한 연료첨가제의 이송이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.

그외 나머지 구성 및 작용은 선행하는 제1 및 제2 실시예와 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

1: 연료이송파이프 1a: 플랜지
10: 연료첨가제 주입장치 11: 연결바디
11a: 결합플랜지 12: 연료첨가제 주입관
14: 주입단 14a: 주입개구
15: 경사면 16: 축경부
19: 연료첨가제 탱크 21: 조절밸브
23: 체크밸브 25: 메쉬필터
30: 유량측정유닛 31: 유량센서
32: 유량표시부

Claims

연료를 이송하는 연료이송파이프의 도중에 설치된 연결바디; 및
연료첨가제 탱크로부터 상기 연결바디까지 연장되는 연료첨가제 주입관;을 포함하고,
상기 연료첨가제 탱크가 상기 연결바디의 상부에 위치함에 따라 상기 연료첨가제는 상기 연료첨가제 탱크로부터 상기 연료첨가제 주입관을 통해 상기 연결바디의 내부로 이송되어 주입되고,
상기 연료첨가제 주입관의 선단부는 상기 연결바디의 내부에 삽입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부에는 상기 연결바디의 내부에서 길이방향으로 연장된 주입단이 형성되며,
상기 연료첨가제 주입관의 주입단에는 주입개구가 형성되고, 상기 주입개구에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
연료를 이송하는 연료이송파이프의 도중에 설치된 연결바디; 및
연료첨가제 탱크로부터 상기 연결바디까지 연장되는 연료첨가제 주입관;을 포함하고,
상기 연결바디의 내부 단면적은 상기 연료이송파이프의 내부 단면적 보다 작게 형성됨으로써 부압을 발생하도록 구성되고, 상기 연결바디 내에서 발생된 부압에 의해 연료첨가제는 상기 연료첨가제 저장탱크로부터 연료첨가제 주입관을 통해 상기 연결바디의 내부로 이송되어 주입되며,
상기 연료첨가제 주입관의 선단부는 상기 연결바디의 내부에 삽입되고, 상기 연료첨가제 주입관의 선단부에는 상기 연결바디의 내부에서 길이방향으로 연장된 주입단이 형성되며,
상기 연료첨가제 주입관의 주입단에는 주입개구가 형성되고, 상기 주입개구에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 연결바디는 양단부에서 중간부로 갈수록 내경이 점차 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 연결바디의 양단부에는 결합플랜지가 형성되고, 상기 결합플랜지는 연료이송파이프의 단부에 밀봉적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 연료첨가제 주입관의 도중에는 연료첨가제의 공급유량을 조절하는 조절밸브가 설치되고, 상기 조절밸브의 상류에는 연료첨가제의 공급유량을 측정하는 유량측정유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
연료첨가제 주입관에서 조절밸브의 상류에는 연료첨가제의 역류를 방지하는 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 유량측정유닛은 상기 연료첨가제 주입관에 설치된 유량센서와, 상기 유량센서에 전기적으로 접속된 유량표시부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.
청구항 2에 있어서,
상기 연결바디의 내부는 양단부에서 중간부로 갈수록 그 내부 단면적이 점차 좁아지게 형성되고, 이에 상기 연결바디의 중간부에는 내경이 최소화되는 축경부가 형성되며, 상기 축경부에 상기 연료첨가제 주입관의 주입단의 주입개구가 위치하는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 주입장치.