KR20170131966A - 보일러 튜브용 정렬 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 튜브의 수축, 팽창 시에도 튜브의 정렬을 일정하게 유지할 수 있으며, 제작 및 설치가 용이한 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 관한 것으로, 서로 마주보는 보일러 튜브의 사이에 길이 방향과 나란하게 배치되는 핀(pin)과, 상기 핀이 회동 가능하게 삽입되는 복수의 페룰(ferrule)을 포함하며, 상기 복수의 페룰의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 결합되되, 이웃한 페룰은 서로 다른 보일러 튜브에 결합되는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리를 제공한다.

Description

보일러 튜브용 정렬 어셈블리 {Alignment assembly for boiler tube}

본 발명은 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보일러 튜브의 수축, 팽창 시에도 튜브의 정렬을 일정하게 유지할 수 있으며, 제작 및 설치가 용이한 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 관한 것이다.

가정과 산업현장에 안정된 전력 공급을 위해 수력발전소, 화력발전소, 원자력발전소, 풍력발전소, 태양열발전소 등을 포함하는 다양한 형태의 발전소가 건설되어 전력을 생산하고 있으며, 이 중에서 화력발전소가 전력 생산의 중추적인 역할을 담당하고 있다.

화력발전소는 통상적으로 석탄, 천연가스 등의 화석연료를 사용하고 있으며, 화석연료를 연소시켜 보일러 튜브를 가열함으로써 증기(Steam)를 생성하고, 생성된 증기의 압력으로 터빈을 회전시켜 전력을 생산한다.

운전 중 전열면을 구성하는 각각의 보일러 튜브에는 온도차가 존재하며, 온도차에 의해 신축 팽창정도가 상이하여 튜브 상호간 열이탈 및 변형의 문제점이 있다.

이에 따라, 대한민국 등록특허 제10-0204678호에 개시된 바와 같은 보일러 내의 튜브를 연결지지하는 주조지지구가 개발되었으며, 종래의 주조지지구를 도 1에 나타내었다.

종래의 보일러 내의 튜브를 연결지지하는 주조지지구(10)는 제1튜브의 축방향을 따른 소정외주부에 용접되지 않고 반경방향으로 고정됨과 더불어 대향된 축방향선단부를 갖춘 수지지수단(12)과, 상기 제1튜브와 인접된 제2튜브의 축방향을 따른 소정외주부에 용접되지 않고 반경방향으로 고정됨과 더불어 대향된 축방향선단부를 갖추고서 상기 제1,2튜브 사이에서 축방향 하중을 전달하기 위해 상기 수지지수단과 결합될 수 있도록 된 암지지수단(14), 및 상기 암지지수단을 축방향으로 고정시키기 위해 튜브에 반경방향으로 고정된 암수지지수단의 축방향 선단부 중 어느 한쪽 선단부와 인접한 각 튜브상에 고정되는 최소한 하나 이상의 지지부(16)를 갖추고 있다.

하지만, 전열면을 구성하는 각각의 튜브는 온도차에 따라 팽창량이 상이하므로 미끄럼이 원활하게 되어야 하나, 종래의 주조지지구는 구조가 복잡하여 상, 하 방향의 미끄럼이 원활하지 못하기 때문에 튜브의 팽창을 구속함으로써 튜브가 길게 늘어나는 현상이 발생하며 열이탈의 원인이 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0204678호 (1999.03.30)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보일러 튜브의 수축, 팽창 시에도 튜브의 정렬을 일정하게 유지할 수 있으며, 제작 및 설치가 용이한 보일러 튜브용 정렬 어셈블리를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 서로 마주보는 보일러 튜브의 사이에 길이 방향과 나란하게 배치되는 핀(pin)과, 상기 핀이 회동 가능하게 삽입되는 복수의 페룰(ferrule)을 포함하며, 상기 복수의 페룰의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 결합되되, 이웃한 페룰은 서로 다른 보일러 튜브에 결합되는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리를 제공한다.

상기 복수의 페룰은 상기 핀의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 핀의 양단부에 배치된 페룰 중 적어도 하나에 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀은 페룰에 용접에 의해 고정될 수 있다.

또한, 상기 핀의 양단부에 배치된 페룰 중 적어도 하나의 내주면에는 암나사가 형성되고, 상기 암나사와 대향하는 상기 핀의 외주면에는 수나사가 형성되어, 상기 핀이 페룰에 나사결합될 수 있다.

상기 핀의 양단부에 배치된 페룰은 상기 핀의 단부가 노출되지 않도록 일면이 막힌 원통의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 페룰의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀의 외주면과 상기 복수의 페룰의 내주면 사이에는 볼 베어링이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 페룰은 상기 보일러 튜브의 수축, 팽창 정도에 기반하여 미리 설정된 기준값만큼 상호 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 페룰은 3개로 형성되어, 상기 핀의 양단부와 중앙부에 각각 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 따르면, 각 보일러 튜브의 온도차에 의해 수축 또는 팽창 정도가 상이하더라도, 각 보일러 튜브 간에 슬라이딩(Sliding)이 원활하게 이루어짐으로써 수축 또는 팽창이 발생하더라도 보일러 튜브를 정렬 이탈 없이 유지할 수 있다.

또한, 보일러 튜브에 수축 또는 팽창으로 인한 균열 및 변형이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명의 정렬 어셈블리는 보일러 튜브 상호간에 슬라이딩이 가능하도록 할 뿐만 아니라, 경첩 방식으로 고정되어 있어 일정한 범위 내에서 회전운동도 가능하게 한다.

또한, 구조가 단순하고 상, 하 대칭 구조를 이루고 있어 제작 및 설치가 용이하고, 이에 따라 정렬 및 세팅에 소요되는 시간이 감소될 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 보일러내의 튜브를 연결지지하는 주조지지구를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리가 적용된 보일러 튜브의 전체적인 개략도이다.
도 3은 도 2의 A부분의 일부 확대도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리가 복수개 적용되는 예를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리를 도시한 정면도이다.

이하, 본 발명의 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도2 내지 도6을 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리가 적용된 보일러 튜브의 전체적인 개략도, 도 3은 도 2의 A부분의 일부 확대도, 도 4는 도 3의 평면도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리가 복수개 적용되는 예를 나타내는 정면도이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리를 도시한 정면도이다.

보일러(Boiler)의 전열면은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 보일러 튜브가 나란히 배치되어 이루어져 있으며, 보일러 튜브의 위치를 고정시킬 수 있도록 각 보일러 튜브의 일측이 고정되어 있다.

하지만, 화력발전소는 전기사용량에 따른 잦은 출력 증감발과 기동정지를 시행함에 따라 보일러 튜브의 수축 또는 팽창이 반복적으로 발생하게되고, 이에 따라 수축 또는 팽창을 방해하는 부위에서 피로가 누적되어 균열, 변형이 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 이는 보일러수 누설 등 발전소 가동에 심각한 장애를 발생시키고, 수명을 단축시키는 원인이 되므로, 수축 또는 팽창이 원활하게 일어나 보일러 튜브에 응력이 작용하지 않도록 하는 것이 중요하다.

이를 위해, 본 발명의 보일러 튜브용 정렬 어셈블리가 보일러 튜브에 적용되었으며, 이는 아래에서 자세히 살펴보기로 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리(100)는 개략적으로 서로 마주보는 보일러 튜브의 사이에 길이 방향과 나란하게 배치되는 핀(120)과, 상기 핀(120)이 회동 가능하게 삽입되는 복수의 페룰(140)을 포함한다.

아래에서는, 도 3과 같이 서로 마주보며 이격되어 있는 보일러 튜브에 대하여 도면을 기준으로 좌측에 위치한 보일러 튜브를 제1 튜브(1), 우측에 위치한 보일러 튜브를 제2 튜브(2)로 정하여 설명하도록 한다.

상기 핀(120)은 평행하게 이격된 제1 튜브(1)와 제2 튜브(2)의 사이에 각 튜브와 나란하게 배치되며, 각 튜브에서 동일한 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 핀(120)은 기다란 원기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 복수의 페룰(140)에는 상기 핀(120)이 회동 가능하게 삽입되며, 본 일 실시예에서와 같이 상기 복수의 페룰(140)은 핀(120)이 삽입되기 위한 중공이 형성된 파이프의 형상으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 페룰(140)은 상기 핀(120)의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되며, 상기 보일러 튜브의 수축, 팽창 정도에 기반하여 미리 설정된 기준값만큼 상호 이격될 수 있다. 이 때, 기준값은 보일러 튜브의 수축 또는 팽창 정도에 기반하여 미리 설정되며, 예를 들어 보일러 튜브의 길이가 5m이고 열팽창율이 1%로 나타난다면 5cm 이상의 범위에서 전체 이격거리가 결정되어야 한다.

상기 복수의 페룰(140)의 일측은 서로 마주보는 보일러 튜브, 즉 상기 제1 튜브(1) 및 제2 튜브(2) 중 하나의 튜브에 결합되되, 이웃한 페룰은 서로 다른 보일러 튜브에 결합된다. 즉, 상기 복수의 페룰(140)은 각각 번갈아가며 제1 튜브(1)와 제2 튜브(2)에 결합되어진다. 이 때, 상기 복수의 페룰(140)이 상기 제1 튜브(1) 또는 제2 튜브(2)에 결합되는 위치는 서로 일직선 상에 180°를 이루며 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 복수의 페룰(140)의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 용접에 의해 결합될 수 있다.

상기 복수의 페룰(140)은 3개로 형성되어, 상기 핀(120)의 양단부와 중앙부에 각각 위치하는 것이 바람직하며, 본 일 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 페룰이 형성된 것을 기준으로 설명하도록 한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 페룰이 형성되어도 무관하고, 발명의 구성은 동일하다.

상기 핀(120)의 양단부에 배치된 페룰(142, 146)은 상기 핀(120)의 단부가 노출되지 않도록 일면이 막힌 원통의 형상으로 형성되며, 상기 핀(120)의 중앙부에 배치된 페룰(144)은 핀이 관통하기 위한 파이프의 형상으로 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 핀(120)이 양단부에 배치된 페룰(142, 146)에 의해 그 사이에서 위치가 구속될 수 있으며 후술하는 바와 같이 중앙부에 배치된 페룰(144)의 내부를 슬라이딩 할 수 있다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상단부에 위치한 페룰(142)이 제2 튜브(2)에 결합되었다면 중앙부에 위치한 페룰(144)은 반대로 제1 튜브(1)에 결합하게 되고, 하단부에 위치한 페룰(146)은 다시 제2 튜브(2)에 결합하게 된다. 반대로, 상단부에 위치한 페룰(142)이 제1 튜브(1)에 결합된다면 중앙부에 위치한 페룰(144)은 제2 튜브(2)에, 하단부에 위치한 페룰(146)은 제1 튜브(1)에 결합될 것이다.

이 때, 도 4에 도시된 바와 같이 상단부에 위치한 페룰(142)은 제2 튜브(2)에 용접에 의한 제1 용접부(132)를 형성하며 결합될 수 있고, 중앙부에 위치한 페룰(144)은 제1 튜브(1)에 용접에 의한 제2 용접부(134)를 형성하여 결합될 수 있으며, 하단부에 위치한 페룰(146)은 제2 튜브(2)에 용접에 의한 제3 용접부(136)를 형성하며 결합될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 용접부(132,134,136)는 180°를 이루며 일직선 상에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 제1 튜브(1)와 제2 튜브(2)의 온도차에 의해 각 튜브가 수축 또는 팽창하는 정도가 상이하더라도, 상기 핀(120)이 복수의 페룰(140)의 내부를 원활하게 슬라이딩 가능하게 됨으로써 보일러 튜브의 정렬을 유지하면서 수축 또는 팽창으로 인한 균열 및 변형이 발생하지 않는다.

이 때, 슬라이딩 운동을 더욱 원활하게 하기 위하여, 상기 핀(120)의 외주면과 이와 대향하는 상기 복수의 페룰(140)의 내주면 사이에는 볼 베어링(미도시)이 형성될 수 있다.

더욱이, 상기와 같이 복수의 페룰이 경첩 방식으로 보일러 튜브에 결합됨으로써, 길이방향의 슬라이딩 뿐만 아니라 일정한 범위 내에서 좌, 우로 회전운동도 가능하게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 정렬 어셈블리가 복수개 적용될 때, 각 보일러 튜브의 길이에 따라 정렬 어셈블리가 동일한 높이 상에 배치될 수 있을 뿐만 아니라 기울기를 갖는 직선 또는 서로 다른 높이 상에 배치될 수도 있다.

본 발명의 정렬 어셈블리는 구조가 단순하고 상, 하 대칭 구조를 이루고 있어 제작 및 설치가 용이하고, 이에 따라 정렬 및 세팅에 소요되는 시간이 감소될 수 있다.

다음으로는, 도 6을 참고하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 보일러 튜브용 정렬 어셈블리에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 정렬 어셈블리는 상기의 제1 실시예와 동일하게 개략적으로 서로 마주보는 보일러 튜브의 사이에 길이 방향과 나란하게 배치되는 핀(120)과, 상기 핀(120)이 회동 가능하게 삽입되는 복수의 페룰(140)을 포함한다.

상기 핀(120)은 평행하게 이격된 제1 튜브(1)와 제2 튜브(2)의 사이에 각 튜브와 나란하게 배치되며, 각 튜브에서 동일한 거리만큼 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 핀(120)은 기다란 원기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 복수의 페룰(140)에는 상기 핀(120)이 회동 가능하게 삽입되며, 상기 페룰(140)은 핀(120)이 삽입되기 위한 중공이 형성된 파이프의 형상으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 페룰(140)은 상기 핀(120)의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되며, 상기 보일러 튜브의 수축, 팽창 정도에 기반하여 미리 설정된 기준값만큼 상호 이격될 수 있다. 이 때, 기준값은 보일러 튜브의 수축 또는 팽창 정도에 기반하여 미리 설정되며, 예를 들어 보일러 튜브의 길이가 5m이고 열팽창율이 1%로 나타난다면 5cm 이상의 범위에서 전체 이격거리가 결정되어야 한다.

상기 복수의 페룰(140)의 일측은 서로 마주보는 보일러 튜브, 즉 상기 제1 튜브(1) 및 제2 튜브(2) 중 하나의 튜브에 결합되되, 이웃한 페룰은 서로 다른 보일러 튜브에 결합된다. 즉, 상기 복수의 페룰(140)은 각각 번갈아가며 제1 튜브(1)와 제2 튜브(2)에 결합되어진다. 이 때, 상기 복수의 페룰(140)이 상기 제1 튜브(1) 또는 제2 튜브(2)에 결합되는 위치는 서로 일직선 상에 180°를 이루며 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 상기 복수의 페룰(140)의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 용접에 의해 결합될 수 있다.

상기 복수의 페룰(140)은 3개로 형성되어, 상기 핀(120)의 양단부와 중앙부에 각각 위치하는 것이 바람직하며, 본 일 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 페룰이 형성된 것을 기준으로 설명하도록 한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 페룰이 형성되어도 무관하고, 발명의 구성은 동일하다.

상기 핀(120)은 핀의 양단부에 배치된 페룰(142, 146) 중 적어도 하나에 고정되어지며, 이에 따라 상기 핀(120)이 양단부에 배치된 페룰(142, 146) 사이에서 위치가 구속된 채 중앙부에 배치된 페룰(144)의 내부를 슬라이딩 할 수 있다.

본 실시예에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 핀(120)의 양단부에 배치된 페룰(142, 146) 중 적어도 하나의 내주면에는 암나사가 형성되고, 상기 암나사와 대향하는 상기 핀(120)의 외주면에는 수나사가 형성되어, 핀(120)이 페룰의 내부에 돌려 끼워지며 나사결합된다.

하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 실시예에서는 상기 핀(120)이 양단부에 배치된 페룰(142, 146) 중 적어도 하나에 용접에 의해 고정될 수도 있다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

100 : 정렬 어셈블리 120 : 핀(pin)
132, 134, 136 : 용접부 140 : 복수의 페룰(ferrule)

Claims (10)

1. 서로 마주보는 보일러 튜브의 사이에 길이 방향과 나란하게 배치되는 핀(pin);
   상기 핀이 회동 가능하게 삽입되는 복수의 페룰(ferrule);을 포함하며,
   상기 복수의 페룰의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 결합되되, 이웃한 페룰은 서로 다른 보일러 튜브에 결합되는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 페룰은 상기 핀의 길이 방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
3. 제2항에 있어서,
   상기 핀은 핀의 양단부에 배치된 페룰 중 적어도 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 핀은 페룰에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
5. 제3항에 있어서,
   상기 핀의 양단부에 배치된 페룰 중 적어도 하나의 내주면에는 암나사가 형성되고, 상기 암나사와 대향하는 상기 핀의 외주면에는 수나사가 형성되어, 상기 핀이 페룰에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
6. 제2항에 있어서,
   상기 핀의 양단부에 배치된 페룰은 상기 핀의 단부가 노출되지 않도록 일면이 막힌 원통의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
7. 제3항 또는 제6항에 있어서,
   상기 복수의 페룰의 일측은 상기 서로 마주보는 보일러 튜브 중 하나의 튜브에 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 핀의 외주면과 상기 복수의 페룰의 내주면 사이에는 볼 베어링이 형성되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
9. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 페룰은 상기 보일러 튜브의 수축, 팽창 정도에 기반하여 미리 설정된 기준값만큼 상호 이격되는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
10. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 페룰은 3개로 형성되어, 상기 핀의 양단부와 중앙부에 각각 위치하는 것을 특징으로 하는 보일러 튜브용 정렬 어셈블리.
    

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