KR100523796B1 - 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브는, 에어모터로 밸브 동체를 왕복 이동시켜 열풍 통로를 개폐하는 열풍 밸브에 있어서, 상기 열풍 통로를 폐쇄하기 위해 에어 공급밸브로부터 에어모터로 에어를 공급하는 폐쇄 에어 공급라인에 직렬로 설치되고, 상기 에어 공급밸브측과 연결된 입측 유로와 상기 에어모터측과 연결된 출측 유로 및 상기 입측 유로와 출측 유로를 연결하는 바이패스 유로가 내부에 형성된 본체가 마련되며, 상기 밸브 동체와 함께 이동되는 작동바와 연동하여 상기 바이패스 유로 사이에 있는 입측 또는 출측 유로를 폐쇄하여 에어가 상기 바이패스 유로를 통해서만 흐르도록 하는 작동부가 상기 본체에 설치되고, 상기 작동부에 의해 입측 또는 출측 유로가 폐쇄된 경우 상기 바이패스 유로를 통해 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절나사가 상기 본체에 설치된 충격 제어수단과; 상기 밸브 동체에 의한 개폐동작 시의 충격량을 측정하기 위해 열풍 밸브의 하부에 설치된 충격 측정수단을 포함한다.

Description

충격량 제어가 가능한 열풍 밸브{Hot blast valve to control impact}

본 발명은 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어모터로 밸브 동체를 왕복 이동시킴으로써 열풍 통로를 개폐하는 열풍 밸브에 있어서 상기 열풍 통로를 폐쇄하기 위해 에어를 공급하는 라인에 충격 제어수단을 설치하여 상기 밸브 동체의 왕복 이동에 의해 열풍 밸브에 가해지는 충격량을 제어함으로써 밸브 동체의 크랙 발생과 같은 설비의 파손을 예방할 수 있는 열풍 밸브에 관한 것이다.

열풍 밸브는 용광로에 열풍을 공급하는 열풍로 설비의 한 구성요소로서 용광로로 공급되는 열풍의 양을 제어하는 것인 바, 먼저 도1을 참조하여 일반적인 열풍로 설비를 설명하면 다음과 같다. 도시된 바와 같이, 열풍로는 연소실(10), 축열실(20), 폐가스를 배출하는 연도(30), 열풍량을 제어하는 열풍 밸브(100)로 이루어지며 보통 4기의 열풍로가 연소 및 송풍을 반복하여 행할 수 있도록 구성된다. 상기 연소실(10) 내에서 가열된 열풍은 축열실(20) 내에 축적된 후 열풍 밸브(100)를 통해 용광로로 적정량이 공급된다.

이 때 사용되는 열풍 밸브(100)는 큰 직경(1600mm)을 가진 대형 밸브로서 1200℃, 4.0Kg/cm의 열풍이 통과되고 차단되는 장치로서, 용광로에 적정량의 열풍을 연속적으로 공급하기 위해 연속적으로 개폐 동작을 반복하여 수행하게 된다.

도2 및 도3을 참조하여 종래의 열풍 밸브의 구조 및 작동 상태를 보다 상세하게 설명한다. 열풍 밸브(100)는 크게 열풍 통로 상에 설치되는 밸브 동체(110)와 이 밸브 동체를 왕복 이동시켜 열풍 통로를 개폐하는 수단으로 구성된다. 상기 개폐수단은 다음과 같이 구성된다. 먼저, 에어에 의해 동력을 발생시키는 에어모터(120)가 이 에어모터(120)에 에어를 공급하는 에어 공급밸브(121)와 연결 설치된다. 상기 에어 공급밸브(121)는 열풍 통로를 개방하기 위해 에어를 공급하는 것과 폐쇄하기 위해 에어를 공급하는 것이 있으며, 이는 각각 독립적으로 상기 에어모터(120)와 연결되는데 전자의 연결 라인을 개방 에어 공급라인(121a)이라 하고, 후자의 연결 라인을 폐쇄 에어 공급라인(121b)이라고 한다. 따라서, 상기 에어모터(120)는 공급되는 에어에 따라 그 회전방향이 달라진다.

이러한 에어모터(120)는 그 회전축에 롤러(122)가 연결 설치되며, 이 롤러(122)에는 체인(123)이 감겨진다. 이 체인(123)의 소정 지점에는 이동부재(124)가 연결되며, 이 이동부재(124)는 하부에 있는 밸브 동체(110)와 연결된다. 따라서, 상기한 바와 같이 에어모터(120)는 공급되는 에어에 따라 그 회전방향이 바뀌게 되면 이에 의해 롤러(122)와 체인(123) 또한 회전방향이 바뀌게 되고 결과적으로 상기 이동부재(124)와 연결된 밸브 동체(110)가 상하로 왕복 이동되어 열풍 통로를 개폐하게 된다.

일정한 간격을 두고 설치된 상한 리미트 스위치(126)와 하한 리미트 스위치(127)는 상기 밸브 동체(110)의 왕복 이동거리를 결정한다. 이는 상기 이동부재(124)의 상부에 설치된 작동바(125)가 이동부재(124)를 따라 상하 이동하면서 상기 리미트 스위치(126,127)를 건드리게 되면 스위치(126,127)로부터 에어모터(120)로 정지신호가 전달되도록 구성됨으로써 이루어진다. 마지막으로 밸브 동체(110)가 체인에 의해 보다 안정적으로 이동되도록 하기 위해 무게중심 추(128)가 연결된다.

이러한 열풍 밸브(100)의 사용상의 문제점을 도3을 참조하여 설명한다. 밸브 동체(110)가 설치되는 열풍 통로 내에는 각각 밸브 시트(111), 밸브 바디(112) 및 내화 블록(113)이 설치되며 이들 각각에는 냉각수가 공급되어 열풍에 견딜 수 있도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 열풍 밸브(100)에 있어서 개폐 동작이 연속적으로 이루어지면 도시된 바와 같이 밸브 동체(110)가 밸브 시트(111)와 밸브 바디(112) 등에 직접적이고 반복적인 충격을 가하게 되고 이에 의해 밸브 동체(110) 뿐만 아니라 밸브 시트(111)나 밸브 바디(112)에도 크랙이나 절손 등이 발생된다.

크랙이나 절손 등이 발생되면 각각에 공급되는 냉각수가 이를 통해 열풍 통로의 내부로 흘러 들어가 가열된 내화 블록에 접촉됨으로써 심각한 내화 연화현상을 유발할 뿐만 아니라 이로 인해 열풍 통로가 터지는 현상이 빈번히 발생되어 설비의 휴지뿐만 아니라 안전사고의 위험까지 초래하였다.

종래에는 이와 같이 밸브 동체(110), 밸브 시트(111) 등에 크랙이나 절손이 발생하여 냉각수가 누출되면, 이에 발생되는 기포의 양을 측정하여 설비의 손상 여부를 판단하였는데, 이는 단순히 설비의 고장을 확인하는 수단에 불과하고 작업자의 대응 정도에 따라 열풍로 폭발 사고를 미연에 방지하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열풍 밸브의 하부에 설치된 충격 측정수단에 의해 열풍 밸브의 개폐 시에 발생되는 충격량을 검출하여, 필요한 경우 폐쇄 에어 공급라인 상에 설치된 충격 제어수단에 의해 밸브 동체의 속도를 조절함으로써 결과적으로 밸브 동체나 밸브 시트 등에 가해지는 충격을 제어할 수 있는 열풍 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브에 의하면 충격에 의한 열풍 밸브의 손상으로부터 야기되는 설비 사고를 미연에 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 열풍 밸브의 사용 수명을 연장시켜 비용 절감에도 기여할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브는, 에어모터로 밸브 동체를 왕복 이동시켜 열풍 통로를 개폐하는 열풍 밸브에 있어서, 상기 열풍 통로를 폐쇄하기 위해 에어 공급밸브로부터 에어모터로 에어를 공급하는 폐쇄 에어 공급라인에 직렬로 설치되고, 상기 에어 공급밸브측과 연결된 입측 유로와 상기 에어모터측과 연결된 출측 유로 및 상기 입측 유로와 출측 유로를 연결하는 바이패스 유로가 내부에 형성된 본체가 마련되며, 상기 밸브 동체와 함께 이동되는 작동바와 연동하여 상기 바이패스 유로 사이에 있는 입측 또는 출측 유로를 폐쇄하여 에어가 상기 바이패스 유로를 통해서만 흐르도록 하는 작동부가 상기 본체에 설치되고, 상기 작동부에 의해 입측 또는 출측 유로가 폐쇄된 경우 상기 바이패스 유로를 통해 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절나사가 상기 본체에 설치된 충격 제어수단과; 상기 밸브 동체에 의한 개폐동작 시의 충격량을 측정하기 위해 열풍 밸브의 하부에 설치된 충격 측정수단을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브는 열풍 밸브의 하부에 설치되어 밸브 동체에 의한 충격량을 측정하여 표시해 줌으로써 상기 충격 제어수단에 의해 충격량을 제어할 수 있도록 해주는 충격 측정수단을 더 포함한다.

또한, 상기 작동부는 상기 작동바의 가압에 의해 회동될 수 있도록 상기 본체의 일측에 설치된 작동레버와, 이 작동레버와 연동하여 이동되면서 상기 입측 또는 출측 유로를 폐쇄하도록 상기 본체에 내부에 설치된 스풀과, 이 스풀을 탄성 지지하는 스프링을 포함한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도4는 본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브의 사시도이고, 도5는 그 중 충격 제어수단만을 확대 도시한 도면이다.

열풍 밸브의 기본적인 구성은 상기한 종래의 것과 동일하며, 본 발명에서는 에어모터(120)와 연결된 폐쇄 에어 공급라인(121b)에 직렬로 설치되어 충격량을 제어하는 충격 제어수단(130)과, 열풍 밸브(100)의 하부에 설치되어 개폐시 가해지는 충격량을 측정하는 충격 측정수단(160)이 더 포함된다. 도4에서 보는 바와 같이, 먼저 상기 충격 측정수단(160)이 충격량을 측정하여 제어실에 표시하면, 작업자가 이를 확인하여 필요한 경우 상기 충격 제어수단(130)을 조작하여 열풍 밸브의 개폐 시 충격량을 제어하게 되는 바, 이하에서 상기 충격 제어수단(130)과 충격 측정수단(160)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

충격 제어수단(130)은 열풍 밸브를 폐쇄하기 위해 에어 공급밸브(121)로부터 에어모터(120)로 에어를 공급하는 폐쇄 에어 공급라인(121b)에 설치된다. 이 충격 제어수단(130)의 본체(131)에는 입측 유로(132), 출측 유로(133) 및 바이패스 유로(134)의 3가지 유로가 형성되어 있는데, 상기 입측 유로(132)는 상기 에어 공급밸브(121)와 연결되고, 상기 출측 유로(133)는 상기 에어모터(120)와 연결된다. 또한, 상기 입측 유로(132)와 출측 유로(133)는 그 끝단 지점이 상호 연통되어 있다. 한편, 상기 바이패스 유로(134)는 상기 입측 유로(132)와 출측 유로(133)를 소정 지점에서 상호 연통시킨다.

또한, 상기 본체(131)에는 열풍 밸브의 개폐와 연동하여 본체(131) 내에 형성된 유로를 통해 흐르는 에어의 흐름을 변환시키는 작동부(140)가 마련되며, 이 작동부(140)는 크게 작동레버(141)와 이와 연동하여 유로의 흐름을 차단하는 스풀(145)로 구성된다. 먼저, 본체(131)의 일측에 작동레버(141)가 설치되고, 이 작동레버(141)의 일측은 본체(131)에 고정된 지지바(144)에 연결핀(143)으로 설치되어 회동될 수 있도록 구성되며, 작동레버(141)의 타측에는 롤러(142)가 설치된다. 상기 작동레버(141)는 에어모터(120)에 의해 상하로 왕복 이동하는 이동부재(124)의 상부에 설치된 작동바(125)와 연동될 수 있도록 동일 수직선상에 위치되며, 상기 롤러(142)는 상기 작동레버(141)와 작동바(125)의 연동이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 해준다.

작동부(140)의 또 하나의 구성요소인 스풀(145)은 상기 본체(131)의 내부에 이동 가능하도록 삽입 설치되고, 이 스풀(145)의 본체(131) 밖으로 노출된 일단은 상기 작동레버(141)와 연결 설치되어 작동레버(141)가 회동될 때, 이와 연동하여 상기 스풀(145)은 수평 이동을 한다. 이 때, 상기 스풀(145)의 일측면은 수평 이동시 상기 입측 또는 출측 유로(132,133)를 폐쇄하여 입측 유로(132)를 통해 유입된 에어가 출측 유로(133)로 빠져나가는 것을 막는다. 도5에서는 상기한 바와 같이 스풀(145)의 이동에 의해 입측 및 출측 유로(132,3)가 폐쇄되는 것으로 도시되어 있으나, 구성의 목적이 입측 유로(132)를 통해 들어온 에어가 바이패스 유로(134)를 통해서만 출측 유로(133)로 빠져나가도록 하고자 하는 것이므로 스풀(145)의 이동에 의해 입측 유로(132) 또는 출측 유로(133) 중 하나만 폐쇄되도록 구성하여도 무방하다. 또한, 상기 스풀(145)의 본체(131) 내로 삽입된 일단에는 스프링(147)에 의해 탄성 지지되며, 이 스프링(147)은 스프링 가이드(148)에 끼워져 지지된다. 상기 스프링(147)은 그 탄성력에 의해 상기 스풀(145)을 원위치로 복귀시키는 역할을 한다. 스풀(145)이 삽입되는 부분에는 패킹(146)이 끼워져 에어의 누출을 방지한다.

한편, 상기 본체(131)에는 선단이 상기 바이패스 유로(134) 상에 위치하도록 유량 조절나사(150)가 설치된다. 이 유량 조절나사(150)는 진행하는 거리만큼 상기 바이패스 유로(134)의 단면을 차단하여 바이패스 유로(134)를 통해 흐르는 에어의 양을 조절한다. 즉, 상기 스풀(145)의 이동에 의해 입측 유로(132)가 차단되면 에어는 바이패스 유로(134)를 통해 출측 유로(133)로 빠져나가게 되는데, 이 때, 상기 유량 조절나사(150)에 의해 에어모터(120)로 공급되는 에어의 양을 조절할 수 있게 된다. 작업자에 의한 조작이 보다 편리하도록 상기 유량 조절나사(150)의 선단에는 회전 손잡이(151)가 설치되고, 유량 조절나사(150)에 의해 바이패스 유로(134)가 완전히 차단되는 것을 방지하기 위해 유량 조절나사(150)의 소정 지점에 스토퍼(152)가 설치된다. 만약, 바이패스 유로(134)가 완전히 차단되면 에어모터(120)에 에어가 공급되지 않아 정상적인 작동이 이루어지지 못하므로 상기 스토퍼(152)를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 충격 측정수단(160)은 열풍 밸브(100)의 하부에 설치되어 열풍 밸브의 폐쇄 시에 밸브 동체(110)가 밸브 시트(111)에 충돌되면서 발생하는 충격량을 측정한다. 이 충격 측정수단(160)은 로드셀(rodcell)이나 진동 감지센서 등에 의해 구성되며, 충격량을 전기적 신호로 변환하여 제어실에 표시한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 열풍 밸브(100)가 개방된 상태에서 이를 폐쇄하고자 하는 경우에 에어 공급밸브(121)가 개방되면서 폐쇄 에어 공급라인(121b)을 통해 에어가 공급된다. 이에 의해 에어모터(120)가 작동되면 상한 리미트 스위치(126)에 있던 이동부재(124)가 하강하게 되고, 이에 따라 이동부재(124)에 고정된 밸브 동체(110)도 하강하면서 열풍 통로를 닫게 된다. 그러나, 하강하던 이동부재(124)가 소정 지점에 이르게 되면 그 이동부재(124)의 상부에 설치된 작동바(125)가 충격 제어수단(130)의 본체(131) 일측에 설치된 작동레버(141)를 가압하게 되고, 이에 의해 상기 작동레버(141)가 회동된다. 이 작동레버(141)의 회동과 연동하여 스풀(145)이 이동하면서 본체(131)의 내부에 형성된 입측 및 출측 유로(132,133)를 폐쇄하게 된다. 이와 같이, 입측 및 출측 유로(132,133)가 폐쇄되면 에어는 바이패스 유로(134)를 통해 출측 유로(133)로 빠져나가게 되는데, 이 바이패스 유로(134) 상에 설치된 유량 조절나사(150)에 의해 바이패스 유로(134)의 단면적을 제어함으로써 결과적으로 에어모터(120)로 공급되는 에어의 양을 제어할 수 있게 된다. 에어모터(120)에 공급되는 에어의 양이 감소되면 회전력이 약화되어 상기 이동부재(124)의 하강속도가 낮아지게 되고, 결국 밸브 동체(110)의 하강속도도 낮아지게 된다.

따라서, 상기 충격 측정수단(160)에 의해 열풍 밸브 개폐 시에 발생하는 충격량이 제어실에 표시되면, 작업자가 이를 확인하여 기준치 이상의 충격이 가해지는 경우에는 상기 충격 제어수단(160)의 유량 조절나사(150)를 돌려 바이패스 유로(134)의 단면적을 입측 유로(132)의 단면적보다 더 작도록 조절함으로써, 밸브 동체(110)에 의한 충격을 감소시킬 수 있는 것이다.

여기서, 한가지 중요한 것은 상기 작동바(125)와 작동레버(141)의 연동 지점을 어디로 정할 것인가 하는 것이다. 왜냐하면, 연동 지점이 상기 상한 리미트 스위치(126)와 하강 리미트 스위치(127) 사이에서 너무 위쪽에 있는 경우에는 밸브 동체(110)의 하강 속도가 너무 느려 개폐 작업의 효율성이 떨어지며, 너무 아래쪽에 있는 경우에는 밸브 동체(110)의 감속 거리가 너무 짧아 충격량을 효과적으로 감소시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 작업의 효율성과 충격량 감소라는 두 가지 요인을 모두 고려하여 실험해 본 결과 완전 폐쇄의 1/8 지점에서 연동되도록 하는 것이 가장 바람직하다는 것을 발견하였다.

이와 같이, 본 발명에 따른 충격 제어수단은 주로 충격량 감소를 위한 밸브 동체의 하강속도를 감소시키는 수단으로 주로 사용될 것이나, 내충격성이 우수한 재료로 밸브 동체(110)를 만들거나 작업의 신속성이 요구되는 경우 등에는 가속을 위한 수단으로도 사용될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브에 의하면, 열풍 밸브이 개폐 시 발생하는 충격을 효과적으로 감소시켜 충격에 의한 열풍 밸브의 손상으로부터 야기되는 설비 사고를 미연에 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 열풍 밸브의 사용 수명을 연장시켜 비용 절감에도 기여할 수 있다.

도1은 열풍로 설비의 개략도.

도2는 종래의 열풍 밸브에 대한 정면도.

도3은 종래의 열풍 밸브의 개폐 동작을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 열풍 밸브에 대한 정면도.

도5는 본 발명에 따른 충격 제어수단을 도시한 도면.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10: 연소실 20: 축열실

30: 연도 100: 열풍 밸브

110: 밸브 동체 111: 밸브 시트(seat)

112: 밸브 바디 113: 내화 블록

120: 에어 모터 121: 에어 공급밸브121a: 개방 에어 공급라인 121b: 폐쇄 에어 공급라인

122: 롤러 123: 체인

124: 이동부재 125: 작동바

126: 상한 리미트 스위치 127: 하한 리미트 스위치

128: 무게중심 추 130: 충격 제어수단

131: 본체 132: 입측 유로

133: 출측 유로 134: 바이패스 유로

140: 작동부 141: 작동레버

142: 롤러 143: 연결핀

144: 지지바 145: 스풀

146: 패킹 147: 스프링

148: 스프링 가이드 150; 유량 조절나사

151: 회전 손잡이 152: 스토퍼

160: 충격 측정수단

Claims (4)

1. 에어모터(120)로 밸브 동체(110)를 왕복 이동시켜 열풍 통로를 개폐하는 열풍 밸브에 있어서,

   상기 열풍 통로를 폐쇄하기 위해 에어 공급밸브(121)로부터 에어모터(120)로 에어를 공급하는 폐쇄 에어 공급라인(121b)에 직렬로 설치되고, 상기 에어 공급밸브(121)측과 연결된 입측 유로(132)와 상기 에어모터(120)측과 연결된 출측 유로(133) 및 상기 입측 유로(132)와 출측 유로(133)를 연결하는 바이패스 유로(134)가 내부에 형성된 본체(131)가 마련되며, 상기 밸브 동체(110)와 함께 이동되는 작동바(125)와 연동하여 상기 바이패스 유로(134) 사이에 있는 입측 또는 출측 유로(132,133)를 폐쇄하여 에어가 상기 바이패스 유로(134)를 통해서만 흐르도록 하는 작동부(140)가 상기 본체(131)에 설치되고, 상기 작동부(140)에 의해 입측 또는 출측 유로(132,133)가 폐쇄된 경우 상기 바이패스 유로(134)를 통해 흐르는 유량을 조절하는 유량 조절나사(150)가 상기 본체(131)에 설치된 충격 제어수단(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 열풍 밸브의 하부에 설치되어 밸브 동체(110)에 의한 충격량을 측정하여 표시해 줌으로써 상기 충격 제어수단(130)에 의해 충격량을 제어할 수 있도록 해주는 충격 측정수단(160)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 작동부(140)는 상기 작동바(125)의 가압에 의해 회동될 수 있도록 상기 본체의 일측에 설치된 작동레버(141)와, 상기 작동레버(141)와 연동하여 이동되면서 상기 입측 또는 출측 유로(132,133)를 폐쇄하도록 상기 본체(131)에 내부에 설치된 스풀(145)과, 이 스풀(145)을 탄성 지지하는 스프링(147)을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 유량 조절나사(150)는 그 선단에 회전 손잡이(151)가 마련되고, 소정 부분에 스토퍼(152)가 설치된 것을 특징으로 하는 충격량 제어가 가능한 열풍 밸브.