KR100329937B1 - 역화 방지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화염 발생 기기에 장착된 역화 방지기의 최적의 역화 방지 기능을 얻기 위하여 소결체 외부 표면적과 소결체 용적에 대한 관계 및 소결체 외부 표면적과 소결체와 케이싱 사이에 형성된 공간의 용적에 대한 관계를 수치로 규정함을 특징으로 하는 역화 방지기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 소결체 외부 표면적과 소결체 용적간의 관계(R1) 및 소결체 외부 표면적과 소결체와 케이싱 사이에 형성된 공간의 용적간의 관계(R2)는 다음 식의 조건을 각각 만족하여야만 역화 방지 기능을 충분히 기대할 수 있다.

여기서, d₁은 소결체의 내경, d₂는 소결체의 외경, D는 케이싱의 내경, L은 소결체의 길이로서, 그 단위는 ㎜이다.

Description

역화 방지기{Device for preventing a back-flame}

본 발명은 역화 방지기에 관한 것으로서, 특히 역화 방지 재료로 사용하는 소결체의 외부 표면적과 용적간의 최적 관계 및 소결제 외부 표면적과 소결제와 케이싱 사이의 공간 용적의 최적 관계를 설정하여 역화 방지 기능을 극대화시킬 수 있는 역화 방지기에 관한 것이다.

아세틸렌 가스 또는 수산 가스를 이용한 토오치(torch) 등과 같은 화염발생장치에서는 여러 가지 구조의 역화(逆火) 방지기가 사용되고 있으며, 그 일반적인 구조가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 대한민국 실용신안등록출원 제 1996-32415 호에 개시된 역화 방지기를 도시한 것으로서, 우측단은 가스 공급 호스에, 좌측단은 토오치에 각각 연결된다.

도 1에 도시된 역화 방지기는 케이싱(1) 및 그 내부에 장착된 소결체(2), 체크 밸브(3) 등을 포함하여 이루어진다. 이와 같은 역화 방지기는 여러 가지 원인에 의하여 발생되는 화염의 역류, 즉 역화를 방지하여 화염이 가스 공급 호스로 유입되는 것을 방지하게 된다.

예를 들어, 토오치의 노즐이 이물질에 의하여 막히는 경우에는 화염이 토오치 내부로 역류되며, 또한 가스 유입구와 가스 유출구의 압력이 동일해지는 경우(가스 공급 차단시)에도 화염은 역화 방지기 내부로 유입된다. 유입된 화염은 소결체에 의하여 소화된다.

역화 방지기에 사용되는 소결체(2)는 다공성 SUS를 이용하며, 따라서 화염은 소결체(2)의 입자들을 관통하지 못한 상태에서 소결된다. 그러나, 화염이 소결체 내부에서 소화되는 경우에도 잔류하는 고열 및 역류 기류는 소결체의 입자를 통과하게 되며, 선행 기술에서는 이를 방지하기 위하여 스프링의 탄성을 받는 체크 밸브(3)를 사용하였다. 이러한 역화 방지기는 케이싱(1) 내부에 소결체(2) 및 체크 밸브(3)를 단순히 장착하여 화염의 역화를 방지하려고 시도하였으나, 이러한 시스템만으로는 화염의 역화 현상을 완전하게 방지하는 것을 기대하기는 어렵다.

이에, 본 발명자는 소결체 만으로도 화염의 역화를 효과적으로 방지할 수있는 역화 방지기를 개발하기 위하여 수많은 연구와 실험을 수행한 결과, 소결체 외부 표면적과 소결체 용적간의 관계(R1) 및 소결체의 외부 표면적과 소결체와 케이싱 사이에 형성되는 공간의 용적간의 관계(R2)를 수치로 규정하고, 이들이 다음 식의 조건을 각각 만족하여야만 효과적인 역화 방지 기능을 기대할 수 있다는 놀라운 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

상기 식중에서, d₁은 소결체의 내경, d₂는 소결체의 외경, D는 케이싱의 내경, L은 소결체의 길이로서, 그 단위는 mm이다.

도 1은 공지의 역화 방지기 내부 구조를 도시한 도면.

도 2는 본 발명을 설명하기 위하여 역화 방지기의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 역화 방지기에 대하여 상세히 설명한다.

역화 방지기 내에서의 화염 역화는 공극과 같은 소결체 재료 자체의 특성뿐만 아니라 소결체의 표면적, 소결제의 용적 및 소결체와 케이싱 사이에 형성되는 공간 용적에 의해서 많은 영향을 받는다. 즉, 화염이 존재하는 공간 및 화염이 통과하는 소결제의 물리적 조건에 따라 화염의 소화가 결정되며, 따라서 본 발명자는 역화를 방지할 수 있는 소결체의 최적의 조건을 실험을 통하여 밝혀 냈다.

본 발명자는 원통형 소결체의 표면적, 소결제의 용적 및 소결체와 케이싱 사이에 형성되는 공간 용적을 여러 가지 경우로 구분하여 실험하였으며, 그 실험 결과에 의하여 얻어진 화염 방지기 내에서의 역화를 방지할 수 있는 최적의 조건을 수치로서 정의하였으며, 그 상세한 시험 조건 및 방법은 다음과 같다.

도 2는 본 발명을 설명하기 위하여 역화 방지기를 개략적으로 도시한 도면으로서, 편의상 케이싱 및 그 내부에 장착된 소결체만을 도시하였다. 본 실험에 사용된 소결체는 원통형으로서, 그 재질이 SUS이며, 공극은 10 내지 30㎛이다.

가스 공급원에서 유입된 가스(예를 들어, 수산 가스)는 소결체 내측의 공간을 통하여 토오치와 같은 화염 발생장치로 배출되며, 화염 발생장치에서 역류된 화염은 소결체 외주면과 케이싱 내주면 사이에 형성된 공간으로 유입되며, 이후 소결체를 통과하는 과정에서 화염은 소화된다. 역류된 화염 통과 실험은 소결체 외주면과 케이싱 내주면 사이의 공간으로 유입된 화염이 소결체를 통과하여 그 내부의 공간으로 유입되는지를 감지하는 것으로 진행된다.

상기와 같은 같은 규격의 소결체 재료를 이용하여 15mm, 17mm 및 19mm의 내경(d₁) 및 23mm, 25mm 및 27mm의 외경(d₂)을 각각 갖는 9가지 규격의 소결체를 제조하였으며, 각 규격의 소결체를 내경(D)이 26mm, 27mm, 29mm 및 30mm인 케이싱에 각각 장착한 시험편들(역화 방지기)에 대한 역류 통과 실험을 실시하였다. 역류 통과 실험은 각 시험편마다 10회씩 반복하여 실시하였으며, 그 실험 결과를 하기 표로 나타내었다.

상기 표에서, d₁은 소결체의 내경, d₂는 소결체의 외경, D는 케이싱의 내경, L은 소결체의 길이를 각각 나타내며, 그 단위는 ㎜이다.

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 각 시험편에 대한 10회의 역화 발생 실험을 실시한 후, 동일한 규격을 갖는 소결체, 즉, 동일한 내경과 외경을 갖는 소결체를 사용함에도 불구하고 케이싱의 내경에 따라 1회 이상 화염이 소결체를 통과한 시험편들(예를 들어, 실험 3 및 4)이 존재하는 반면에 화염이 소결체를 통과하지 못하는 시험편들(예를 들어, 실험 1 및 2)이 관찰되었다. 이는 역화 방지 성능이 케이싱과 소결체 사이에 형성된 공간의 용적에 따라 달라진다는 것을 입증한다.

또한, 케이싱의 내경이 동일할지라도 소결체의 내경과 외경, 즉 소결체의 용적에 따라 시험결과가 다르게 나타나는 것으로 판단되었다(예를 들어, 실험 1, 5 및 실험 11, 21).

위와 같은 시험 결과로부터 역화 방지 성능에 영향을 미치는 소결체 외부 표면적과 소결체 용적간의 관계 및 소결체 외부 표면적과 소결체 외부 표면과 케이싱 사이에 형성된 공간의 용적 사이의 관계는 다음 식과 같이 수치로 정의하는 것이 최적임을 알 수 있다.

상기 식중, R1은 (소결체 외부 표면적/소결체 용적), R2는 (소결체 외부 표면적/소결체와 케이싱 사이에 형성된 공간의 용적)을 각각 나타내며, 각각의 단위는 1/mm이다. 본 실험에 사용된 각 시험편에 대한 R1 및 R2를 표의 우측에 각각 나타내었다.

상기 표에서, 역화 방지 시험결과가 우수한 실험 1, 2, 5, 6, 7, 9, 10, 15, 16, 17, 19, 20 및 29, 30는 모두 R1이 0.35 이하, R2가 0.45 이상이었으며, 따라서 가장 최적의 역화 방지 기능은 R1(소결체 외부 표면적/소결체 용적)이 0.35 이하, R2(소결체 외부 표면적/소결체와 케이싱 사이에 형성된 공간의 체적)는 0.45 이상의 범위 내에 있어야만 얻어질 수 있음을 알 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 역화 방지기는 소결체 외부 표면적과 용적간의 관계 및 소결체 외부 표면적과 소결체와 케이싱 사이에 형성되는 공간의 용적 관계를 적절하게 조절함으로서 역화 방지 기능을 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 화염 발생 장치에 연결되며, 케이싱 및 케이싱 내에 장착된 소결체를 포함하는 역화 방지기에 있어서,

   상기 소결체 외부 표면적과 소결체 용적간의 관계(R1) 및 소결체 외부 표면적과 소결체와 케이싱 사이에 형성된 공간의 용적간의 관계(R2)가 하기 식의 조건을 각각 만족하는 것을 특징으로 하는 역화 방지기.

   여기서, d₁은 소결체의 내경, d₂는 소결체의 외경, D는 케이싱의 내경, L은 소결체의 길이로서, 단위는 mm임.