KR100915877B1 - 분체이송설비용 라인 개폐밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분체이송설비에 있어 분체가 혼합된 기체를 공급하거나 운반하기 위한 유로를 제어하는 개폐밸브에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 엑츄에이터에 의해 밸브몸체 내부의 돔형 개폐구가 회전되게 한 라인 개폐밸브에 있어서, 상기 개폐구는 엑츄에이터의 회전축에 의해 회전 및 상,하 승강되게 하면서도, 밸브몸체의 상측에 결합되는 상부결합체의 내면에는 신축밀폐구의 상측에 위치하는 연질 탄력상의 압축링을 결합 형성하며, 상기 개폐구의 내면과 밸브몸체의 하부 내측면에는 세라믹코팅에 의한 보호피막부를 형성함으로써,

주 밀폐장치인 신축형 밀폐부를 보호하고 분체누설을 방지하여 보다 신뢰성 있는 내 마모성 분체용 라인밸브를 제공하면서도, 고속의 마모성 이송분체를 취급함으로서 발생되는 밸브 개폐구 및 밸브몸체의 마모를 방지하기 위하여 밸브몸체 내부에서 분체와 접촉하는 부분에 대하여 내마모성 재질의 세라믹코팅을 한 보호피막부를 형성하여 마모성 분체 이송시 마모에 대비하고 누설에 대응하는 신뢰성 있는 라인밸브를 제공하여 환경오염 유발을 방지하고 분체이송 설비 전체의 수명과 안전한 설비운영의 수단을 제공할 수 있는 것이다.

분체이송설비, 라인, 개폐밸브, 개폐구, 승강, 보호피막부, 연장부

Description

분체이송설비용 라인 개폐밸브 {Line valve for apparatus for conveying powder}

본 발명은 분체이송설비에 있어 분체가 혼합된 기체를 공급하거나 운반하기 위한 유로를 제어하는 개폐밸브에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브몸체의 하측에 결합나사공을 갖는 연장부를 형성하고, 상기 밸브몸체에 내장되는 개폐구는 회전 및 상,하 승강작용을 수행하도록 하며, 상기 개폐구의 저면과 연장부의 내면에는 보호피막부를 형성함에 따라, 뛰어난 밀폐성은 물론 우수한 내마모성으로 인해 사용 수명을 크게 연장시킨 라인 개폐밸브에 관한 것이다.

분체이송설비의 라인에 설치되는 분체설비용 라인밸브는 일반적인 나이프 게이트 밸브를 사용하고 있으나 이송물질에 카본 등 마모성이 강한 성분이 포함되어있을 경우 미세입자로 된 분체의 마모특성 및 게이트 전체가 상하로 개폐되고 그랜드 패킹으로 밀폐시키는 나이프 게이트 밸브 구조는 밸브작동시 밀폐면 전체가 상,하운동을 하고 밀폐성이 불완전한 그랜드 패킹에 의해 유지되는 취약한 구조이다.

이에 더하여 밸브제작 상의 한계로 밸브 닫힘시 일정량의 라인 내부 누설은 원천적으로 인정하는 것이 밸브 제조규격에 용인되고 밸브구동용 게이트와 밸브몸체사이의 밀폐를 제공하는 그랜드패킹은 그 구조상 오염공기 누출 완전히 방지할 수 없어 설비구성상 완전한 차폐성능을 갖는 밸브를 제공하여야 공기수송설비가 설계의도대로 운전될 수 있지만 요건을 충족시킬만한 밸브가 없는 실정이다.

특히, 전기한 나이프 게이트 밸브가 상기의 원천적인 문제점을 내포하고 있으나 마땅한 대체품이 없어 현재까지 마모성 분체의 공기이송 설비에 기존의 나이프 게이트 밸브를 그대로 사용함으로 인하여 밸브게이트와 몸체밀폐 부분에 분체 누설이 생기고 이때 이송 분체의 마모특성에 의해 이송분체의 누설 시 밸브몸체와 밀폐부에 핀홀이 생겨 밸브를 더 이상 사용할 수 없게되어 평균 6개월 이내에 밸브가 마모되고 분체가 새어나와 환경 오염을 유발하고 있는 것이다.

또한, 배출공기 중에 함유된 분체가 밸브의 게이트면에 눌러붙음으로 인하여 밸브가 고착되는 문제로 이송설비의 운전에 심각한 문제를 야기 시키고 있으나 특별한 방법이 없어 이런 현상을 감수하고 고질적인 문제를 내포한 채로 설비를 구성하고 필요시 마다 밸브를 교체하여 밸브를 소모품으로 처리하고 있는 실정으로 마모성 분체이송설비에 고질적인 문제이나 대안이 없는 현실적 문제로 설비전체의 운전성능저해 요인이 되고있다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 엑츄에이터에 의해 밸브몸체 내부의 돔형 개폐구가 회전되게 한 라인 개폐밸브에 있어서, 상기 개폐구는 엑츄에이터의 회전축에 의해 회전 및 상,하 승강되게 하면서도, 밸브몸체의 상측에 결합되는 상부결합체의 내면에는 신축밀폐구의 상측에 위치하는 연질 탄력상의 압축링을 결합 형성하며, 상기 개폐구의 내면과 밸브몸체의 하부 내측면에는 세라믹코팅에 의한 보호피막부를 형성함으로써,

종래의 게이트 나이프 밸브 및 라인 밸브가 갖고 있던 제반의 문제점을 합리적으로 극복한 특징의 분체이송설비용 라인 개폐밸브를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 개폐구의 양측에는 엑츄에이터와 결합되는 구동축과 밸브몸체에 결합된 회전축의 단부가 각기 삽입되는 편차결합부를 형성하고, 상기 구동축과 회전축의 단부에는 편차결합부의 내측으로 삽입되는 편차돌기를 형성하여 구성하며, 상기 상부결합체의 내측으로는 개폐구의 표면에 밀착되는 압축링을 결합하여 구성하고, 상기 밸브몸체의 상측 내면에는 개폐구의 회전을 간섭하는 스토퍼를 돌출 형성하며, 밸브몸체의 하측으로는 저면에 체결나사공이 형성된 연장부를 일체로 형성하되,

상기 개폐구의 하측 표면과 연장부의 내면 전체에는 보호피막부를 형성하여 이루어진 것이다.

본 발명은, 주 밀폐장치인 신축형 밀폐부를 보호하고 분체누설을 방지하여 보다 신뢰성 있는 내마모성 분체용 라인밸브를 제공하면서도, 고속의 마모성 이송분체를 취급함으로서 발생되는 밸브 개폐구 및 밸브몸체의 마모를 방지하기 위하여 밸브몸체 내부에서 분체와 접촉하는 부분에 대하여 내마모성 재질의 세라믹코팅을 한 보호피막부를 형성하여 마모성 분체 이송시 마모에 대비하고 누설에 대응하는 신뢰성 있는 라인밸브를 제공하여 환경오염 유발을 방지하고 분체이송 설비 전체의 수명과 안전한 설비운영의 수단을 제공할 수 있는 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 요부 확대 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 측단면도, 도 4는 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 또 다른 측단면도이다.

본 발명에서는 기존의 나이프 게이트 밸브 대신 벌크헤드 연결 형태로 사용하고 있는 반구형 밸브를 라인의 관로 상에 설치할 수 있도록 수정 보완하여 마모와 분체누설을 방지하고 신뢰성있는 시스템의 구축하기 위한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 원형 밸브는 수직 관통의 유로(11)가 형성된 밸브몸체(10)를 구비하고, 상기 밸브몸체(10)의 내부에는 별도의 엑츄에이터(20)로부터 동력을 전달받아 회전하는 반구형 돔 형태의 개폐구(30)가 내장되어 있는 것이다.

상기 개폐구(30)의 양측은 밸브몸체(10)에 회전 가능하도록 결합된 구동축(21)과 회전축(21')에 결합되어 있는 것으로서, 상기의 구동축(21)은 엑츄에이터(20)와 결합되어 있어 회전력을 직접 전달하는 것이고 상기의 회전축(21')은 밸브몸체(10)로부터 자유회전 가능하도록 결합되어 있어 상기의 개폐구(30)가 안정적인 회전 개폐작용을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

특히, 상기 개폐구(30)의 양측 하단에는 편차결합부(31)(31')가 각각 형성되어 있고, 상기 편차결합부(31)(31')의 내면에는 상,하로 서로 어긋나 돌출된 걸림턱(32)(32')이 형성되어 있는 것이다. 또한, 상기 편차결합부(31)(31')로 삽입되는 구동축(21)과 회전축(21') 단부의 편차돌기(22)(22')에는 외면의 상,하측으로 서로 어긋나 돌출된 계지턱(23)(23')이 각각 형성되어 있는 것이다.

또한, 상기 밸브몸체(10)의 유로(11) 내측에는 상기 개폐구(30)의 회전을 억 제하기 위한 스토퍼(12)가 일측으로 돌출 형성되어 있는 것이고, 상기의 밸브몸체(10) 선단에는 기존의 신축밀폐구(60)를 결합고정하기 위한 밸브시트(50)와 상부결합체(40)를 결합하여 구성한 것이며, 상기 상부결합체(40)의 내측면에는 밀폐 상태로 회전된 개폐구(30)의 외면에 밀착되는 연질 탄력재로 된 압축링(70)이 노출 상태로 삽입되어 있는 것이다.

여기서, 상기의 신축밀폐구(60)는 외부로부터 제공되는 공기압에 의해 유로(11)의 내측을 향해 팽창되는 것으로 팽창 상태의 신축밀폐구(60)에 의해 개폐구(30)와 유로(11) 간의 틈새를 완전히 제거하여 우수한 기밀성을 유지하게 되는 것이다.

특히, 상기의 압축링(70)은 개폐구(30)의 표면에 잔류하거나 미세 유출되는 분체를 일차적으로 차단하기 위한 역할을 하는 것으로서, 상기의 압축링(70)과 개폐구(30)가 일차적으로 밀착되면 분체의 차단이 이루어짐에 따라 상기 개폐구(30)의 표면에는 분체가 잔류하지 않게 되는 것이고, 이와 같은 상태에서 신축밀폐구(60)가 팽창하게 하여 더욱 뛰어난 밀폐 작용을 기대할 수 있는 것이다.

또한, 상기의 밸브몸체(10)의 하측으로는 저면에 결합나사공(13)(13')이 방사상으로 분할 형성된 연장부(14)를 일체로 연결 형성한 것으로서, 상기의 연장부(14)는 유로(11)의 연장을 통해 다양한 형태 및 종류의 분체 및 분체를 포함한 기체가 안정적으로 유도 이송될 수 있게 하면서도 분체이송설비에서의 이송관로 상에 직접 체결할 수 있어 라인의 연속성을 유지할 수 있는 것이다.

즉, 상기의 결합나사공(13)(13')을 이용하여 다양한 형태의 이송관로 단부에 형성된 플랜지(도면에는 미도시함)를 맞댄 후 이들을 별도의 체결볼트를 사용하여 간편하게 결합함에 따라 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 용이한 장착이 가능한 것이다.

또한, 상기의 개폐구(30) 저면과 상기 연장부(14)의 내면 전체에는 세라믹 코팅으로 된 보호피막부(15)를 형성한 것으로서, 엑츄에이터(20)의 구동에 의해 유로(11)의 개방 상태로 회전되는 개폐구(30)는 저면과 연장부(14)의 내면은 분체에 노출될 것이므로 마모성 분체의 이송과정에서의 마찰력에 의해 상기 개폐구(30)와 연장부(14)의 내면이 마모되는 것을 방지하기 위하여 상기의 보호피막부(15)를 통해 이들 마찰 간섭부의 마모를 최소화시킨 것이다. 상기의 보호피막부(15)는 전기한 바와 같이 세라믹코팅에 의해 형성된 것으로서 세라믹 코팅층은 뛰어난 경도와 함께 우수한 내마모성을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.

이에 따라, 도 5의 도시와 같이 밸브몸체(10)에 장착된 엑츄에이터(20)를 구동시켜 구동축(21)의 회전에 따라 개폐구(30)가 상향 회전되게 하면 상기의 개폐구(30)는 신축밀폐구(60) 및 압축링(70)과 분리된 상태로 서로 간섭없이 회전하게 된다.

이때, 상기 구동축(21)과 회전축(21')의 편차돌기(22)(22')에 형성된 계지턱(23)(23')은 개폐구(30)의 편차결합부(31)(31')에 형성된 걸림턱(32)(32')과 서로 간섭하여 이들의 간섭력에 의해 상기의 개폐구(30)가 회전되게 한 것이다.

또한, 상기의 개폐구(30)는 밸브몸체(10)의 유로(11) 내측으로 돌출된 스토퍼(12)에 의해 더이상 회전이 이루어지지 않는 상태이므로 상기의 개폐구(30)는 항 상 동일한 위치에서 회전이 억제되므로 안정적인 밸브의 개폐 작용이 이루어질 수 있게 된다.

이와 같은 상태에서 도 6의 도시와 같이 엑츄에이터(20)에 의해 상기의 구동축(21)을 더욱 회전시키면, 상기의 개폐구(30)는 스토퍼(12)에 의해 회전할 수 없는 상태이므로 편차돌기(22)(22')의 계지턱(23)(23')이 더욱 회전함에 따라 편차결합부(31)(31')의 걸림턱(32)(32')과 슬립 현상이 발생하면서 상기의 개폐구(30)가 밸브시트(50) 및 신축밀폐구(60)의 방향으로 상승하게 되는 것이다.

따라서, 상기의 개폐구(30)가 상승을 함에 따라 개폐구(30)의 표면에는 원형 단면으로 된 압축링(70)이 맞닿으면서 유로(11)의 상측으로부터 이동하던 분체의 1차적인 차단 상태가 이루어지게 된다. 이와 같은 분체의 1차적인 차단상태는 상기의 압축링(70)에 의해 개폐구(30)의 표면에 분체가 잔류하지 않게 하는 역할을 하는 것으로서, 반구형 돔 형태로 된 개폐구(30)의 표면에는 분체가 미끄러져 흘러내리게 되므로 매끄러운 표면을 유지하고 있는 상태인 것이다.

이와 같은 상태에서 상기의 신축밀폐구(60)에 고압의 공기를 주입하면 도 7의 도시와 같이 상기의 신축밀폐구(60)가 개폐구(30)를 향하여 팽창하면서 매끄러운 표면의 개폐구(30)와 긴밀한 밀착상태를 유지하게 되는 것이다.

이에 따라 상기의 압축링(70)에 의해 1차적인 분체의 차단이 이루어지면서도 상기 신축밀폐구(60)에 의한 2차 밀폐작용이 이루어지므로 더욱 확실하고 우수한 밀폐 및 차단작용을 수행할 수 있게 되는 것이다.

특히, 상기의 개폐구(30) 표면에는 압축링(70)에 의한 분체의 1차 차단작용 으로 인해 분체가 잔류하지 않은 상태에서 신축밀폐구(60)와 밀착되므로 마모성 분체에 의한 개폐구(30) 또는 신축밀폐구(60)의 마모가 발생하지 않게 되므로 우수한 밀착성능은 물론 뛰어난 사용 수명의 연장 효과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같은 밸브의 밀폐상태에서 상기의 밸브를 개방하고자 하는 경우에는 반대로 상기의 엑츄에이터(20)를 역회전시켜 상기의 개폐구(30)가 후퇴방향으로 회전되게 하면 되는 것인데, 편차돌기(22)(22')가 편차결합부(31)(31') 내에서 역진방향으로 회전하면 엇갈린 슬립작용에 의해 상승되어 있는 개폐구(30)가 하강하면서 상기의 계지턱(23)(23')과 걸림턱(32)(32'이 서로 일치하여 계지된 상태가 되는 것이고, 이와 같은 상태에서 구동축(21)과 회전축(21')이 계속하여 역방향으로 회전하면 상기의 편차돌기(22)(22')에 의해 개폐구(30)를 유로(11) 개방의 방향으로 회전시켜 상기의 밸브가 완전히 개방될 수 있게 하는 것이다.

특히, 상기와 같은 개폐구(30)의 개방 회전 작용을 통해 유로(11)가 개방되면 분체를 포함한 기체가 고속으로 배출 또는 이송될 것이므로 상기 분체에 직접 노출되는 개폐구(30)의 저면과 연장부(14)의 내면은 세라믹 코팅층에 의한 보호피막부(15)에 의해 우수한 내마모성을 갖게 되어 마모성 분체에 의한 마모율을 크게 감소시켜 그 사용 수명을 크게 연장시킬 수 있게 된다.

따라서, 우수한 밀폐작용은 물론 분체의 유출이 전혀 발생하지 않으면서도 마모율이 극히 적어 밸브의 사용 수명을 크게 연장시킬 수 있는 것이다.

상기와 같은 밸브 구성품의 재질은 각 사용조건에 맞도록 다양한 재질로 제작 가능하며 압축공기를 이용하는 신축밀폐구(60)의 재질을 다양하게 하여 섭씨 350도 이상에서도 작동하는 밸브를 제공할 수 있는 것이며, 밸브몸체(10)에 연결된 공압식 또는 전동식 엑츄에이터(20)는 전원이나 압축공기의 차단시에도 밸브의 기존상태를 유지하는 성능을 갖는 것으로 하며 밸브크기에 따라 필요한 구동범위를 조절할 수 있는 기능을 갖는다.

이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 분리 사시도

도 2는 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 요부 확대 사시도

도 3은 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 측단면도

도 4는 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 또 다른 측단면도

도 5는 본 발명에 따른 라인 개폐밸브의 개폐구가 밀폐방향으로 회전된 상태도

도 6은 도 5의 상태에서 개폐구가 상승된 상태도

도 7은 도 6의 상태에서 신축밀폐구가 팽창된 상태도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 밸브몸체 11 : 유로

12 : 스토퍼 13,13' : 결합나사공

14 : 연장부 15 : 보호피막부

20 : 엑츄에이터 21 : 구동축

21' : 회전축 22,22' : 편차돌기

23,23' : 계지턱

30 : 개폐구 31,31' : 편차결합부

32,32' : 걸림턱

40 : 상부결합체

50 : 밸브시트

60 : 신축밀폐구

70 : 압축링

Claims (3)

1. 삭제
2. 관통의 유로(11)를 갖는 밸브몸체(10)의 일측에 엑츄에이터(20)를 결합하고, 상기의 엑츄에이터(20)는 유로(11) 내의 돔형 개폐구(30)와 결합되어 상기 개폐구(30)의 회전에 따라 유로(11)가 개폐되게 하며, 상기 밸브몸체(10)의 선단에는 상부결합체(40)와 밸브시트(50)의 결합에 의한 신축밀폐구(60)를 결합하되,

   상기 개폐구(30)의 양측에는 엑츄에이터(20)와 결합되는 구동축(21)과 밸브몸체(10)에 결합된 회전축(21')의 단부가 각기 삽입되는 편차결합부(31)(31')를 형성하고, 상기 구동축(21)과 회전축(21')의 단부에는 편차결합부(31)(31')의 내측으로 삽입되는 편차돌기(22)(22')를 형성하여 구성된 분체이송설비용 라인 개폐밸브에 있어서,

   개폐구(30)는 편차결합부(31)(31')의 내면에 상,하 엇갈려 돌출된 걸림턱(32)(32')을 형성하고, 구동축(21)과 회전축(21')의 편차돌기(22)(22') 외면에는 상,하 엇갈려 돌출된 계지턱(23)(23')을 형성하여, 상기의 편차돌기(22)(22')가 회전됨에 따라 계지턱(23)(23')과 걸림턱(32)(32')이 계지된 상태로 개폐구(30)가 회전되게 하고, 개폐구(30)가 수직인 상태에서는 밸브몸체(10)로부터 유로(11)의 내측으로 돌출된 스토퍼(12)에 의해 회전이 억제되는 동시에 구동축(21)이 더욱 회전함에 따라 상기 계지턱(23)(23')과 걸림턱(32)(32')의 어긋남에 의해 상기 개폐구(30)가 상승되도록 구성함을 특징으로 하는 분체이송설비용 라인 개폐밸브.
3. 삭제

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