KR100504385B1 - 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어커튼이 구비된 보일러내 감시 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감시 카메라의 전방에 에어커튼을 형성함으로써 카메라의 감시창에 분진이 부착되는 것을 방지할 수 있는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 원통형의 카메라 하우징; 상기 하우징의 단부에 카메라의 시야를 확보하기 위하여 설치된 감시창; 상기 하우징을 감싸는 형상으로 설치되고 카메라를 냉각하기 위한 냉각 통로가 형성되어 있는 슬리브; 상기 냉각 통로를 통해 공급된 공기를 감시창의 전방부에 분사하여 에어커튼을 형성할 수 있도록 상기 카메라 슬리브의 앞쪽 단부에 설치되는 에어 노즐; 및 상기 카메라에 연결되어 촬영된 영상을 출력 및 저장하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 카메라 슬리브의 냉각 통로에 의해 카메라 하우징이 냉각되고, 또한 상기 슬리브의 단부에 설치된 에어노즐에 의해 카메라의 전방부에 에어 커튼을 형성함으로써 분진 등이 카메라의 감시창에 부착되는 것을 방지 할 수 있다.

Description

에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라{Monitor Camera With Air Curtain For Use with Furnace}

본 발명은 에어 커튼이 구비된 보일러 내 감시 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공업용 로 내부의 연소 상태를 관찰하기 위하여 설치된 감시 카메라의 전방에 에어 커튼을 형성함으로써 카메라의 감시창에 분진이 부착되는 것을 방지할 수 있는 에어 커튼이 구비된 로내 감시 카메라에 관한 것이다.

공업용 로에는 화학 반응로, 화력 발전소용 보일러 및 제강용 로 등이 있으나, 이하, 후술할 기술은 화력 발전소의 보일러를 예로 들어 설명한다.

일반적으로 화력발전소에서는 원유, 중유, 석탄 등의 연료를 보일러 내에서 연소시킬 때 연소 과정을 자세히 관찰하기 위하여 보일러 내부에 감시 카메라를 장착한다. 이는 연소과정을 상세히 관찰함으로서, 보일러 내부에서 발생하는 화학반응 및 가스의 흐름 현상을 쉽게 파악할 수 있으며, 보일러의 조업 및 설계에 중요한 정보를 얻고자 함이다.

또한, 감시 카메라는 화학 반응기 또는 가스화기 등과 같이 조업 중인 반응기 내부의 현상을 육안으로 관찰할 필요가 있는 공업용 로에 설치된다.

그러나, 고온 및 고압하에서 조업되는 반응기 내부를 관측한다는 것은 매우 어려운 기술이다.

도 1은 종래 기술에 따른 공업용 로내에 설치된 감시 카메라의 설치 상태를 나타내는 개략도이다.

일반적으로 공업용 로(100)에 설치되는 감시 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 로벽(110)의 일측부에 외부에서 내부로 통하는 감시공을 뚫고 하우징(130)을 설치하고 하우징(130)의 전단부에는 고온, 고압 하에서 견딜 수 있는 석영판 재질의 투명한 내열 유리로 이루어진 감시창(160)이 형성되며, 상기 감시창(160)을 통해 로 내부를 촬영할 수 있도록 하우징(130) 내부에 폐쇄회로 카메라가 장착되고 상기 폐쇄회로 카메라를 통해서 촬영된 로 내부의 영상 및 자료를 출력하고 저장할 수 있는 컴퓨터(140)가 카메라에 연결된다.

이와 같이 구성된 화력 발전소 보일러의 내부 감시 장치는 보일러의 운전 중에 감시창(160)을 통해 보일러 내부의 현상을 촬영하고, 촬영된 영상 및 자료는 컴퓨터(140)를 통해 출력되고 저장된다.

이처럼 화력 발전소 보일러의 내부의 반응 현상을 촬영하여 얻어진 영상이나 기타 자료는 화력 발전소 보일러를 운전하거나 설계할 때 유용한 자료가 된다.

고온, 고압에서 사용되는 감시 카메라의 구조를 좀 더 상세히 살펴보면, 고열로부터 카메라를 보호하기 위하여 내열합금으로 제작된 하우징(130) 내에 카메라를 설치하고, 카메라 본체 내에도 별도의 냉각수 공급 자켓을 설치하며, 카메라 하우징(130)의 전단부에 내열 유리로 이루어진 감시창(160)이 있다. 따라서, 카메라의 수리 및 정기적인 청소를 해야 하는 경우 하우징 내부에 장착된 감시 카메라를 후퇴시켜 외부로 꺼내 수리한 후에 재 장착할 수 있다.

그러나 전술한 바와 같은 구성을 갖는 감시 카메라를 고온, 고압의 보일러에서 사용할 경우 보일러 내부의 불완전 연소에 의해 발생되는 수분 및 분진 등이 감시창(160)에 부착되어 카메라의 시야 확보를 어렵게 할 뿐만 아니라, 감시창(160)에 부착된 분진을 제거하기 위하여 촬영 작업을 자주 중단해야 하는 문제점이 있다.

또한, 카메라 하우징은 로 내의 복사열을 계속하여 흡수하므로 이러한 열 흡수는 감시 카메라의 고장 원인이 되기도 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라 슬리브의 내측 공간에 형성된 냉각 통로를 통해 냉각 공기를 공급하고, 슬리브의 끝단에 형성된 노즐을 통해 카메라 감시창의 전방부에 에어 커튼을 설치함으로써, 감시 카메라를 고온으로부터 보호하고 카메라 감시창에 불완전연소에 의해 발생한 분진이 부착되는 것을 방지할 수 있는 에어 커튼이 구비된 로내 감시 카메라를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라는 카메라를 내부에 수용할수 있도록 형성된 원통형의 하우징; 상기 하우징의 단부에 카메라의 시야를 확보하기 위하여 설치된 감시창; 상기 하우징을 감싸는 형상으로 설치되고 카메라 하우징의 외면을 냉각하기 위한 냉각 통로가 형성되어 있는 슬리브; 상기 냉각 통로를 통해 공급된 공기를 감시창의 전방부에 분사하여 에어 커튼을 형성할 수 있도록 상기 카메라 슬리브의 앞쪽 단부에 설치되는 에어 노즐; 상기 슬리브에 연결되어 냉각 공기를 공급하는 배관; 상기 배관의 중간에 설치되어 냉각 공기의 압력을 조절하는 압력 조절 밸브; 상기 배관에 연결되어 일정 압력 이상의 냉각 공기를 공급하는 압력 펌프; 및 상기 카메라에 연결되어 촬영된 영상을 출력 및 저장하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 공업용 로내에 설치된 감시 카메라의 설치 상태를 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라의 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라는 감시용 카메라(326)와, 상기 카메라(326)가 삽입 장착되는 하우징(304)과, 상기 하우징(304)을 감싸고 있는 슬리브(306) 및 카메라의 시야를 확보하고 카메라 렌즈를 고온으로부터 보호하기 위하여 카메라 하우징(304)의 전단부에 설치되는 감시창(260)를 포함한다.

또한, 카메라(326)를 외부의 지지부에 연결고정하는 지지암(270)과, 상기 슬리브(306)에 냉각 공기를 공급하는 냉각 공기 이동용 배관(280)과, 상기 슬리브(306)의 냉각 통로(322)의 출구에 형성된 에어 노즐(320)과, 상기 카메라(326)가 촬영한 영상자료를 출력하는 컴퓨터(240)를 더 포함한다.

카메라(326)가 수용되는 하우징(304)은 원통 형태로 이루어지고 전방은 개방되어 카메라(326)가 공업용 로 내부를 촬영할 수 있도록 되어 있으며 후면은 고무 패킹을 매개로 덮개(310)가 설치된 구조이다.

상기한 구조의 하우징(304)은 로 벽(210)을 관통하여 설치되고 외부의 지지부(220)에 연결되며 촬영에 필요한 각도로 고정된다.

카메라(326)는 고온의 열기에 의해 손상되는 것을 막기 위해 상기 하우징(304)의 내부에 장착되고 카메라의 후부는 지지암(270)에 결합되어 로 외부의 지지부(220)에 연결 고정된다.

슬리브(306)는 상기 카메라 하우징(304)의 외면을 고온 열기로부터 보호하기 위하여 하우징(304)을 외부에서 감싸는 형상을 갖고 있고 상기 하우징(304)과 슬리브(306) 사이에는 냉각공기가 이동하면서 하우징(304)의 외면을 냉각시켜줄 수 있는 냉각 통로(322)가 형성되어 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 상기 슬리브(306) 내측의 냉각통로(322)에는 나선형 돌기(502)가 형성되어 있어서 상기 배관(280)을 통해 공급되는 공기가 냉각 통로(322)의 나선홈을 따라 회전하면서 노즐을 통해 분사되므로 나선형의 에어커튼을 형성한다.

감시창(260)은 로 내부의 분진이나 고온, 고압의 가스로부터 카메라 렌즈를 보호하고 카메라의 시야를 확보하기 위하여 투명한 고강도 내열 유리로 이루어져 있으며, 하우징(304)의 전방부에 설치된다.

에어 노즐(320)은 상기 슬리브(306)의 단부와 하우징(304)의 단부의 사이의 좁은 틈과 일정 각도의 경사를 갖는 슬리브 단부의 역류방지턱(324)에 의해 형성된다. 상기 에어 노즐(320)은 슬리브(306)의 내측에 형성된 냉각통로(322)의 폭에 비하여 단면적이 좁아지는 형태를 갖는다. 따라서, 상기 슬리브(306)의 냉각 통로(322)를 통해 이동해 온 냉각 공기의 흐름이 빨라지므로 에어 노즐(320)을 통과하여 형성된 에어 커튼의 분사 압력은 로 내부의 가스 압력보다 높아진다.

상기 역류방지턱(324)은 에어노즐(320)에서 분사된 에어커튼이 감시창(260)의 전방부에서 일정한 각도를 갖도록 가이드 역할을 한다.

즉, 역류방지턱(324)의 각도는 수평으로부터 약 50∼70°가 바람직하고, 이에 따라 일정한 각도로 형성된 에어 커튼은 로 내부의 분진 가스가 감시창(260)의 표면으로 접근해 오는 것을 방지한다.

지지암(270)은 대략 직각으로 굴곡된 막대 형상으로서 일측부는 카메라(326)의 후부에 결합되고 타측부는 로 외부의 지지부(220)에 결합된다. 따라서, 지지부(220)의 액츄에이터의 구동에 의해 상기 지지암(270)이 수평 이동함에 따라 카메라(326)의 전,후진이 가능하게 되고, 따라서 카메라의 수리 및 청소를 위하여 카메라(326)를 외부로 꺼내고자 하는 경우에는 카메라(326)의 후면에 결합된 지지암(270)을 후퇴시켜 카메라(326)를 하우징(304) 밖으로 배출시킬수 있다.

냉각 공기가 이동하는 배관(280)은 일단부가 압력 펌프(270)에 연결되고 타단부는 카메라의 슬리브(306)의 후부에 연결되어 압력 펌프(270)로부터 공급되는 냉각공기를 슬리브(306)의 냉각 통로(322)로 공급하고, 냉각공기는 상기 슬리브(306)의 냉각 통로(322)를 통과하여 슬리브(306)의 전방부에 설치된 에어 노즐(320)에서 분사되어 감시창(260)의 전방부에 에어커튼을 형성한다.

여기서, 냉각 공기는 일반 공기를 사용할 수도 있으나, 화학반응로와 같이 로 내부의 화학반응에 영향을 주지 않아야 될 경우에는 질소 가스 또는 불활성 가스인 아르곤 가스를 사용할 수 있다.

압력 조절 밸브(260)는 상기 배관(280) 및 카메라 슬리브의 냉각 통로(322)를 통해 공급되는 냉각공기의 압력을 조절하기 위하여 냉각공기 공급용 배관(280)의 중간에 설치되고, 상기 압력 조절 밸브(260)에 의해 공기의 일정 압력이 유지된다. 상기 압력 조절 밸브(260)는 수동에 의해 조절 될 수도 있으나, 컴퓨터(240)에 연결되어 로 내부의 환경에 따라 자동적으로 조절되도록 할 수도 있다.

컴퓨터(240)는 하우징(304) 내부에 설치되어 반응로 내부의 연소 반응 및 화학반응을 촬영하는 카메라(326)에 연결되어 촬영된 영상 자료를 출력하고 저장한다. 또한, 공업용 로(200)의 제어 시스템과 연결되어 로 내부의 영상자료 분석에 따라 로 분위기를 자동적으로 제어하게 할 수도 있다.

전술한 구성을 갖는 에어커튼 노즐이 구비된 로내 감시 카메라의 작동 상태를 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에어커튼 공기의 흐름 및 역류 공기의 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 에어커튼 공기의 흐름 및 역류공기의 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 배관(280)을 통해 압력 펌프(270)로부터 공급된 냉각 공기는 카메라의 슬리브(306) 내측에 형성된 냉각 통로(322)를 통과하면서 카메라의 하우징(304)을 냉각한다.

카메라(326)는 자체적으로 수냉 냉각 자켓을 포함하고 있으나, 연소 과정에서 발생되는 복사열이 하우징(304)의 외면에 누적되어 카메라(326)에 손상을 줄 염려가 있으므로, 보조 냉각 장치로서 에어 커튼(402)에 사용되는 냉각 공기가 슬리브(306)의 내측에 형성된 냉각 통로(322)를 통과 하도록 함으로써 하우징(304)의 외면이 과열되는 것을 방지한다.

상기 슬리브(306)의 냉각 통로(322)를 통과해 온 냉각 공기는 상기 냉각 통로(322)의 출구부에 형성된 에어 노즐(320)을 통과하면서 이동 속도가 매우 빠르게 변하다. 따라서, 압력 펌프(270)를 큰 용량의 것을 쓰지 않더라도 에어 커튼(402)을 형성하는 공기의 분사압은 로 내부의 가스 압력 보다 항상 높게 된다.

화력 발전소용 보일러의 경우 점화 초기에는 비교적 미연소 분진이나 그을림이 많이 발생하나 1000 ℃ 이상의 고온에서는 미연소 분진이나 그을림의 발생량이 줄어든다. 따라서, 에어 커튼(402)의 분사압력도 이에 따라 다르게 하는 것이 바람직하므로, 압력 조절 밸브(260)에 컴퓨터(240)를 연결하여 로 내부의 온도에 따라 에어 커튼(402)의 분사 압력을 조절할 수 있도록 한다.

상기 에어 노즐(320)을 통과하면서 속도가 빨라진 냉각 공기는 상기 슬리브(306)의 단부에 일정 각도로 설치된 역류방지턱(324)에 의해 방향을 바꾸어 카메라 렌즈를 보호하는 감시창(260)의 전방을 향해 수평으로부터 약 50∼70°각도로 분출된다. 즉, 수평으로부터 약 50∼70°각도로 형성된 에어커튼(402)은 로 내부의 불완전 연소물인 분진 등이 카메라의 감시창에 부착되는 것을 방지한다.

즉, 불완전 연소로 인하여 발생되는 분진 및 수분 등이 다량 포함된 역류 공기(404)의 흐름은 상기 에어커튼(402) 및 역류 방지턱(324)에 의해 카메라의 감시창(260)에 접근하지 못하고 에어 커튼(402)의 흐름을 따라 다시 로 내부로 향한다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 슬리브(306)의 냉각통로(322)에 형성된 나선형 돌기(502)에 의해 공기가 회전하면서 냉각 통로(322)를 통과하는 경우, 카메라 하우징(304)의 냉각 효과를 크게 할 뿐만 아니라 에어 노즐(320)로 분사되는 과정에서도 나선형의 에어 커튼(402)을 형성함으로써 내부의 분진 가스가 카메라의 감시창(302)에 접근하는 것을 방지하는 효과가 제 1 실시예보다 더욱 상승된다.

이 경우, 상기 슬리브(306)의 냉각통로(322)를 지나는 공기의 흐름이 저해되지 않도록 냉각 통로(322)에 형성된 나선형 돌기(502)의 비틀림 각도를 완만하게 하는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 카메라 슬리브의 내측에 형성된 냉각 통로를 통과하는 냉각 공기에 의해 카메라 하우징의 외면이 연소열에 의해 과열되는 것이 방지되고, 또한, 상기 슬리브의 단부에 설치된 에어노즐에 의해 분출되는 공기가 일정 각도로 카메라의 전방부에 에어 커튼을 형성함으로써 불완전 연소에 의한 분진 등이 카메라의 감시창에 부착되는 것을 방지 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 공업용 로내에 설치된 감시 카메라의 설치 상태를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 공업용 로내에 설치된 감시 카메라의 설치 상태를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라의 단면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에어커튼 공기의 흐름 및 역류공기의 흐름도,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 에어커튼 공기의 흐름 및 역류공기의 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100, 200 : 공업용 로 110, 210 : 로 벽

120, 220 : 지지부 130, 230 : 카메라

140, 240 : 컴퓨터 150, 250 : 지지암

160, 260 : 감시창 270 : 압력 펌프

280 : 배관 290 : 압력 조절 밸브

304 : 하우징 306 : 슬리브

310 : 하우징 덮개 320 : 에어 노즐

322 : 냉각 통로 324 : 역류방지턱

402 : 에어 커튼 404 : 역류 공기

502 : 나선형 돌기

Claims (6)

1. 공업용 로에 설치되는 내부 감시 장치에 있어서,

   고온에서 사용 가능한 감시 카메라;

   상기 감시 카메라를 로 내부의 고온, 고압으로부터 보호하기 위하여 상기 감시 카메라를 내부에 수용할 수 있는 크기의 원통 형상으로 이루어지고, 전단부는 개방되어 있고 후방부는 하우징 덮개로 덮여진 하우징;

   상기 감시 카메라의 시야를 확보하고 카메라의 렌즈를 보호할 수 있도록 상기 하우징 전단부에 설치된 감시창;

   상기 하우징과 일정한 간격을 유지하면서 상기 하우징을 감싸는 형상으로 설치되고, 상기 하우징의 외면을 냉각하기 위한 냉각 공기 통로가 내측에 형성되어 있으며, 상기 냉각 공기 통로를 통해 공급되는 공기가 회전하면서 에어 노즐을 통해 분사됨으로써 나선형의 에어 커튼을 형성할 수 있도록 상기 냉각 공기 통로에 나선형의 돌기가 형성되어 있는 슬리브;

   상기 냉각 통로를 통해 공급된 공기를 분사함으로써 카메라 감시창의 전방부에 상기 에어 커튼을 형성하기 위하여 상기 카메라 슬리브의 앞쪽 단부에 설치되는 에어 노즐;

   일 단부는 상기 슬리브의 냉각 통로에 연결되고 타 단부는 압력 펌프에 연결되어 압력 펌프로부터 공급된 냉각 공기를 상기 슬리브의 냉각 통로에 공급하는 배관;

   상기 배관에 연결되어 일정 압력 이상의 냉각 공기를 공급하는 압력 펌프; 및

   상기 감시 카메라에 연결되어 감시 카메라가 촬영한 영상 자료를 출력하고 저장하는 컴퓨터

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어노즐은 바람직하게는 상기 감시창의 전방부를 향해 수평으로부터 50∼70˚의 각도를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공업용 로 내부의 분진 가스가 감시 카메라의 감시창에 접근하는 것을 차단하는 동시에 노즐을 통해 분사되는 에어커튼의 각도를 가이드 해줄 수 있도록 상기 슬리브의 전단부에 설치되는 역류 방지턱이 포함되는 것을 특징으로 하는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어커튼의 분사 압력을 조절하기 위하여 상기 배관의 중간에 설치되는 압력조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 공업용 로내의 연소 상태에 따라 에어커튼의 분사압력을 자동으로 조절할 수 있도록 상기 압력 조절 밸브에 컴퓨터가 연결되고 상기 컴퓨터에 의해 압력 조절 밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 에어커튼이 구비된 로내 감시 카메라.
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