KR100954736B1 - 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치 - Google Patents

상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치에 관한 것으로, 그 목적은 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직결하여 로터리 밸브를 미처리가스의 섞임 없이 회전토록 구성한 축열식연소장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 연소장치(1)와 로터리밸브(200)를 포함한 축열식 연소장치에 있어서, 상기 연소장치(1)는 촉매층(20) 및 축열재층(10)이 적층된 하부에 다수개로 분할된 차단벽(104)을 가지는 분리챔버(100)가 형성되고, 분리챔버 하부에는 차단벽의 간격에 대응하게 다수개로 분할된 디퓨저 등간격 칸막이(123)를 가지는 디퓨저플레이트(120)가 설치되도록 구성되고, 상기 로터리밸브(200)는 연소장치(1)의 하부 디퓨저플레이트(120)와 직결되어 회전하고, 디퓨저플레이트(120)와의 틈새(214)를 밀봉하기 위한 퍼지에어가 토출되는 로터 디퓨저(130)와, 로터리밸브의 하중을 지지하면서 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수하는 벨로즈 실린더(600);를 포함하여 구성된 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치를 특징으로 한다.
축열식 연소장치, 벨로즈실린더, 로터리밸브, 에어커튼, 에어포켓

Description

상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치{Regenerative combustion apparatus having removable rotary valve contacted directly upper combustion apparatus and capability of adjusting gab of contacting by thermal expansion}
본 발명은 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치에 관한 것으로, 자세하게는 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직접 면접시켜 로터리 밸브가 회전토록 구성하되, 회전에 따른 면접부가 열팽창에 의한 가변이 생길때 밀봉부분의 틈새를 통한 미처리된 유해가스의 배출을 막기 위해 퍼지 에어시스템을 구비하고, 면접부간의 원활한 회전을 위해 적정 간극을 유지하도록 로터리밸브 하부에 벨로즈 실린더를 구비하여 상부방향으로 일정한 압력을 가하도록 한 구성한 축열식연소장치에 관한 것이다.
공장에서 발생되는 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 폐가스를 처리하는 방법으로 고온(800℃ 정도)에서 연소시키거나 촉매를 이용하여 낮은 온도(350℃ 정도)에 서 연소시킬 수 있다.
이때 처리된 가스는 높은 열을 가지고 있으므로 이 폐열을 회수하는 방법으로 일반 열교환기를 사용하거나 축열재를 이용하는 방법이 있는데, 이중 축열재를 이용하면 높은 열의 회수가 가능하다.
이렇게 축열재를 이용해서 연소시키는 축열식 연소장치와, 촉매를 이용한 축열식 촉매연소장치가 있는데 축열재가 축열하는 층(Bed)과 축열된 열을 방열하는 층(Bed)으로 구성되어 처리되며 가스가 방열하는 층으로부터 열을 받아 타실에서 처리 온도까지 승온 된 후 축열층에 열을 주고 나오는 방식으로 운전되며, 축열층 과 방열층이 주기적으로 교체되면서 작동된다.
축열층과 방열층이 주기적으로 교체되려면 처리될 가스의 풍향을 변환시켜 주는 밸브가 필요한데 이에는 베드형과 원통형이 있다.
베드(Bed)형은 한 Bed에 급기 밸브 배출 밸브가 각각 2개 혹은 3개씩 부착되어 밸브의 숫자가 많고 1∼2분 주기로 변환(열림, 닫힘) 작동을 하므로 수명과 누설의 문제가 있고 변환되는 순간 압력 변동이 발생하여 공정에 문제가 될 수 있다.
그리고 상기 원통형을 사용한 종래 기술로는 대한민국 실용신안 등록번호 20-0199716호가 있는데, 원통형은 축열재가 들어 있는 부분이 원통형으로 되어 있고 그 하부 중앙에 코어 부분에 축열층과 방열층을 주기적으로 교체시켜 주는 회전형 풍향전환 밸브가 부착되어 있으나 축열재 통 하부 중앙코어 부에 삽입된 상태로 되어 고장시 보수가 힘들고, 회전체와 고정 부분이 회전시 마찰에 의해 마모가 되고, 이로써 처리가 안 된 가스가 대기 중으로 배출되어 환경 문제를 야기 시킬 수 있다.
그리고 원통형의 회전식 풍향전환 장치에는 풍향전환시 미처리 된 가스가 유입되는 부분과 처리된 가스들이 배출되는 부분이 서로 바뀌게 되는데 이때 유입되 는 부분의 미처리된 가스 일부가 풍향 전환 직후 대기중으로 배기 될 수 있다는 단점이 있었다.
이러한 문제점을 해결한 기술로 도 7a 내지 도 7d에 개시된 바와 같은 기술들이 있다. 도 7a 내지 도 7d는 종래 사각기둥 및 원통형의 연소장치에 수평형 및 수직형 로터리 밸브가 장착된 축열식 연소장치의 사시도이고, 도 8a 및 8b는 도 7a의 단면도이고, 도 8c 및 8d는 도 7d의 단면도이고, 도 9는 종래 로터리밸브의 상부면 평단면구조이다.
도시된 바와 같이 그 구성은 사각 축열재 및 촉매재가 적층 배열되어 장착되도록 축열층(10) 및 촉매층(20)을 사각형으로 형성하고, 이 형상에 맞게 외형을 사각기둥 형태로 구성한 도 7a 및 도 7b의 연소장치(1)와 변형예로 부채꼴 축열재 및 촉매재가 적층 배열되어 장착되도록 축열층(10) 및 촉매층(20)을 부채꼴형으로 형성한 도 7c 및 도 7d의 연소장치(1)가 도시되어 있고, 그 하단부에 설비의 소형화와 배기 가스처리 효율향상, 보수의 용이성 향상을 위해 분리 조립되는 수직형 또는 수평형 풍향전환장치가 장치된 모습을 가진다.
보다 자세히 상기 풍향전환장치를 살펴보면 아래와 같다.
축열식 연소장치(1)의 축열층(10)의 하부에 일측이 설치되어, 1/2은 유해가 스 급기를 1/2은 청정공기를 배출하도록 원형으로 다수 배열된 분리유로(110)와;
상기 각각의 분리유로 타측과 연결되며, 외벽(101)과 분리챔버바렐(103)간을 등간격으로 분리한 차단벽(104)과 내부원주면의 분리챔버바렐(103)에 형성된 분리홀(102)로 구성된 분리챔버(100)와;
상기 분리챔버(100)의 내부에서 회전하는 2단 원통형 구조로 구성되어, 그 내부를 급기 및 배기용으로 구분된 분리칸막이(210)가 설치되고, 일측단은 둘레부분이 개방 형성하되, 급기 경계면쪽에는 데드죤(250)을, 배기 경계면 쪽에는 퍼지존(260)을 대칭 형성하며, 타측단은 상기 구분된 분리칸막이를 기준으로 배기쪽 1/2은 원통구조의 둘레가 개방되어 배기구(221)가 형성되고, 나머지 급기쪽 1/2은 원통구조의 원판쪽이 개방되어 급기구(222)가 형성된 밸브급기 케이스(211)로 구성되고, 이러한 구성에 회전력을 제공하도록 축방향으로 관통하여 일측에 연결된 동력장치(500)에 의하여 일정속도로 회전력을 제공하는 동력축(310)과; 이 동력축을 감싸고 일측단에는 퍼지에어홀(401)과 타측단 퍼지존(260)에는 퍼지에어 토출구(403)가 형성된 비동력축(300)을 포함하는 로터리밸브(200)와;
상기 로터리 밸브를 감싸고, 급기 덕트(1a)가 형성된 급기챔버(2), 배기 덕트(1b)가 형성된 배기챔버(3), 퍼지 에어급기 덕트(400)가 형성된 퍼지챔버(4)로 구성된 챔버부로 구성된다.
또한 로터리 밸브(200)의 일측단 둘레부분이 개방 형성된 부분에 등간격으로 등간격칸막이(212)를 배분하여 형성되었고, 상기 로터리밸브(200)의 밸브 배기케이스(211) 양측단 또는 좌,우측 그리고 밸브 등간격칸막이(212)의 일측 또는 좌측 원 주면에는 누설 방지용 FCDPR SEAL(215)을 형성하여 챔버부를 밀봉하였으며, 상기 데드존(250)에는 데드존블럭(251)을 형성하고 CR SEAL(252)을 구비하여 실링(SEALING)하고, 퍼지존(260)에는 중앙에 형성된 퍼지에어 토출구(403)양측에 퍼지존블럭(261)을 형성하여 CR SEAL(262)을 구비하여 실링(SEALING)토록 구성되어 있다.
하지만 상기와 같은 종래의 축열식연소장치는 상부 연소장치(1)에 격리되어 적층된 축열재에 맞게 급기 및 배기를 위해 복잡하게 형성된 다수개의 분리유로(110)가 구비되어야 하고, 이러한 분리유로에 맞게 상기 각각의 분리유로 타측과 연결되며, 외벽(101)과 분리챔버바렐(103)간을 등간격으로 분리한 차단벽(104)과 내부원주면의 분리챔버바렐(103)에 형성된 분리홀(102)로 구성된 분리챔버(100)가 구비되어야 하고, 또한 분리챔버(100)에서 회전하는 로터리밸브(200)에는 일측단 둘레부분이 개방 형성된 부분에 등간격으로 등간격칸막이(212)가 구비된 로터리밸브(100)를 구비함으로 인해 그 구조가 대단히 복잡하여 설계가 복잡하고, 이러한 구조를 만드는데 드는 부품과 비용이 과다하게 소요된다는 문제점이 있다.
또한 상기와 같이 구성함으로 인해 로터리밸브는 유해가스의 누설방지 및 급기 및 배기 가스간의 혼합을 막기 위해 형성된 FCDPR SEAL(215)에서의 미세한 누설이 이루질 수도 있다는 구조적인 문제점이 있다. 즉, 분리 챔버 바렐(103) 및 배기챔버바렐(105)과 접하여 실링하는 FCDPR SEAL(215)에서는 원형가공된 FCDPR SEAL(215)이 진원을 이루지 않고 장착될 경우 바렐과의 틈새가 생겨 로터리밸브가 회전시 FCDPR SEAL(215)을 기준으로 상하방향간에 미세하게 급기 및 배기가스가 혼합될 수 있다는 구조적인 문제점이 있다.
또한 종래의 로터리 밸브가 장착된 연소장치는 단순한 밀봉방법으로 인하여 밀봉 부위가 마찰에 의해 마모되거나 열팽창으로 인하여 밀봉 부분의 틈새가 커지거나 필요이하로 좁아질 수 있어 틈새가 커질 때는 미처리된 가스가 청정공기와 혼합되어 대기로 배출되는 양이 많아 환경오염을 일으킬 수 있으며 틈새가 필요이하로 좁아지면 밀봉부위가 끼임 현상으로 인해 로터리 밸브가 부동되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직결하여 로터리 밸브를 미처리가스의 섞임 없이 회전토록 구성한 축열식연소장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 다른 목적은 열팽창에 의해 로터리 밸브의 변형량이 발생하여 밀봉 부분의 틈새가 커져서 로터리 밸브가 회전하면서 풍향 전환시 미처리된 가스가 대기로 배출되지 않도록 하고 밀봉 부분의 틈새가 항상 적정한 간격으로 유지될 수 있도록 열팽창에 의한 변형량에 따라 완충 작용을 통해 자동으로 세팅되도록 로터리밸브 하부에 벨로즈 실린더를 구비하여 상부방향으로 일정한 압력을 가하도록 구성한 축열식연소장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직접 면접시켜 회전시 면접부가 열팽창에 의한 가변이 생길때 밀봉부분의 틈새를 통한 미처리된 유해가스의 배출을 막기 위한 에어커튼홈과 에어포켓홈을 구비한 축열식연소장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 분리식 로터리밸브의 회전에 따른 FCDPR SEAL에서의 상하방향간 미세 누설로 인한 미처리된 유해 폐가스의 대기 방출로 인한 환경 오염을 방지하기 위한 미세 퍼지수단이 구비된 로터리밸브를 포함하는 축열식연소장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 촉매층 및 축열재층이 적층된 연소장치와; 연소장치 하부에 위치하여 분리조립되도록 설치되어, 풍향을 전환하면서 분리칸막이에 의해 나뉘어진 1/2쪽은 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 폐가스를 급기하고 나머지 1/2쪽은 연소장치에서 배출된 배기가스를 배출하게 구성된 로터리밸브를 포함하여 구성되는 축열식 연소장치에 있어서,
상기 연소장치는 촉매층 및 축열재층이 적층된 하부에 다수개로 분할된 차단벽을 가지는 분리챔버가 형성되고, 분리챔버 하부에는 차단벽의 간격에 대응하게 다수개로 분할된 디퓨저 등간격 칸막이를 가지는 디퓨저플레이트가 설치되도록 구성되고,
상기 로터리밸브는 연소장치의 하부 디퓨저플레이트와 직결되어 회전하고, 디퓨저플레이트와의 틈새를 밀봉하기 위한 퍼지에어가 토출되는 로터 디퓨저와, 로터리밸브의 하중을 지지하면서 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수하는 벨로즈 실린더;를 포함하여 구성하되,
상기 로터리밸브의 둘레쪽 배기챔버바렐과 접하는 부분에 배기 또는 급기가스간의 밀봉을 위해 설치된 FCDPR SEAL에 형성되어 퍼지 공기를 공급하는 미세퍼지관을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치를 제공함으로써 달성된다.
상기 미세퍼지관은 일측단이 로터리밸브에 설치된 비동력축의 내부 공간에 형성된 급기유로에서 분지되고, 타측단은 FCDPR SEAL이 삽입되는 FCDPR SEAL 지지체를 상하부로 나누고 그 사이에 위치하도록 형성하여 FCDPR SEAL과 이를 지지하는 FCDPR SEAL 지지체 간의 틈새로 퍼지에어를 토출토록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 미세퍼지관은 급기유로에서 4개가 원형배열되어 분지된 것을 특징으로 하는 한다.
상기 디퓨저플레이트는 각각의 디퓨저 등간격 칸막이 하부에 퍼지에어가 공급되는 에어커튼홈과; 디퓨저플레이트의 둘레면 하부에 원주방향으로 형성된 요철구조의 에어포켓홈;이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 디퓨저플레이트는 중심부에 형성된 디퓨저홀의 둘레 하부면에는 필요한 부분에만 퍼지에어를 공급할 수 있도록 디퓨저배플홈이 형성된 것을 특징으로 한 다.
상기 로터 디퓨저는 배기 경계면에는 데드존을, 급기 경계면에는 퍼지존(260)을 대칭으로 형성하고, 나머지 면적은 개방되어 배기 및 급기가 이루어지도록 구성하되,
중심부에는 상기 디퓨저플레이트의 중심부에 형성된 로터디퓨저홀의 둘레 하부면에 형성된 디퓨저플레이트 배플홈에 삽입되는 로터디퓨저 미세퍼지배플이 돌출형성되고, 둘레부에는 상기 디퓨저플레이트의 둘레면 하부에 원주방향으로 형성된 요철구조의 에어포켓홈에 삽입되는 로터디퓨저에어포켓 배플이 돌출형성되어, 밀봉역할 및 퍼지에어의 유로를 이루는 틈새를 형성토록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 로터 디퓨저의 중심부 데드존 구역쪽에는 급기유로의 퍼지에어를 공급받는 미세퍼지홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 벨로즈 실린더는 디퓨저플레이트와 로터 디퓨저간 간격을 유지토록 설정된 압력의 공기가 충전된 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 에어포켓홈과 로터디퓨저 에어포켓배플 사이에는 SGB SEAL을 충전하여 밀봉 작용을 하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 로터 디퓨저는 데드존 및 퍼지존 각각의 면적은 전체면적의 1/4~1/6로 구성하고, 디퓨저플레이트의 디퓨저 등간격 칸막이에 의해 나뉘어진 공간은 이보다 작게 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 축열식연소장치를 구성하는 상부 연소장치와 하부 로터리 밸브가직접 면접되게 구성됨으로 인해 장치구성이 간단하여 설계 및 조립이 간단하다는 장점과, 이로 인해 축열식 연소장치의 수리가 간단하고 제조단가가 획기적으로 저감된다는 장점과,
또한 로터리 밸브의 회전에 의해 연속적으로 유해가스의 급기가 이루어지고 유해가스를 완전 연소시켜 청정 공기로 처리되며 또한 처리 과정에서 잔류하고 있는 유해가스를 퍼지 에어시스템을 이용하여 처리함으로써 유해가스가 대기중으로 배기될 수 없도록 하여 환경오염을 예방한다는 장점과,
또한 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직접 면접시켜 회전시 면접부가 열팽창에 의한 가변이 생길때 밀봉부분의 틈새를 통한 미처리된 유해가스의 배출을 막기 위한 퍼지 에어시스템을 구비함으로써 대기오염을 현저하게 줄였다는 장점과,
또한 분리식 로터리밸브의 회전에 따른 FCDPR SEAL에서의 상하방향간 미세 누설로 인한 미처리된 유해 폐가스의 대기 방출로 인한 환경오염을 방지하기 위한 미세 퍼지수단을 구비하였다는 장점과,
또한 연소장치의 하부와 로터리 밸브의 상부간을 직접 면접시 원활한 회전을 위해 적정 간극을 유지하도록 로터리밸브 하부에 벨로즈 실린더를 구비하여 상부방 향으로 일정한 압력을 가하도록 구성함으로써 밀봉력을 높임과 동시에 로터리밸브의 내구성을 증대시켰다는 장점과,
또한 상기 로터리 밸브에 의해 풍향이 전환됨으로써 축열층을 일정한 온도로 유지시키며 급기 되는 유해가스를 예열시켜, 방열층을 통과한 가스를 완전 연소시키게 되며, 축열층은 연소가스의 폐열을 흡수하여 축열된 상태로 새로 급기되는 유해가스에 축열된 열을 이용함으로써 에너지 비용을 절감한다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 축열식 연소장치의 분리사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 로터리밸브의 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A' 단면을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-A' 단면을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 디퓨저플레이트와 로터디퓨저간의 결합을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명 축열식 연소장치의 기본 구성은 원통형 연소장치(사각기둥 형태 가능) 안에 부채꼴형상 축열재(사각 축열재 가능)가 축열층(10) 및 촉매층(20)에 적층 배열되고, 그 하단부에 설비의 소형화와 배기 가스처리 효율향상, 보수의 용이성 향상을 위해 분리 조립되며, 그 상부에 위치한 연소장치(1)의 분리챔버(100) 하부와 직결되어 설치된 수직형 로터리밸브(200)를 구비한다.
상기 연소장치(1)는 도면에서 하부에 로터리밸브(200)가 설치되어 하중을 지지하는 것처럼 도시되었으나, 실제로는 연소장치의 하중은 도시되지 않는 지지구조에 의해 하중이 지지된다.
또한 로터리밸브는 연소장치의 하부에 위치한 분리챔버와 미세한 간격을 가지게 이격되어 회전하도록 구성된다. 이 로터리밸브의 하중은 후술되는 벨로즈 실린더에 의해 지지된다.
본 발명의 연소장치(1)는 전술한 종래의 연소장치와 달리 촉매층(20) 및 축열재층(10)이 적층된 하부에 다수개로 분할된 차단벽(104)을 가지는 분리챔버(100)가 형성되어 있다.
또한 분리챔버(100)의 하부 중심부에는 홀을 가공하여 상기 원형 배열된 차단벽의 간격에 대응하게 분할된 디퓨저 등간격 칸막이(123)를 가지는 디퓨저플레이트(DIFFUSER PLATE)(120)가 설치되어 있다. 따라서 로터리밸브를 통해서 상부방향으로 공급되는 급기가스 및 연소장치로부터 하부방향으로 배출되는 배기가스는 이 디퓨저플레이트(120)를 통하게 된다.
이와 같이 구성된 디퓨저플레이트(120)를 연소장치 하부에 구비함으로써 종래의 분리유로와 같은 복잡한 구성을 구비하지 않아도 된다.
상기 디퓨저플레이트(DIFFUSER PLATE)(120)는 다수개로 분할되어 형성된 디퓨저 등간격 칸막이(123) 하부에 퍼지에어가 공급되는 에어커튼홈(121)이 각각 형성되어 급기가스와 배기가스간의 혼합을 막도록 구성되고, 에어커튼홈의 바깥방향 즉, 디퓨저플레이트의 끝단방향에는 면상의 하부에는 원주방향으로 에어포켓홈(122)을 형성하였고 이 에어포켓홈은 요철 단면 형상을 가진 다단 밀폐 구조를 가지는 홈 형상인데, 이에 맞물리는 로터디퓨저(130)의 상부에 형성된 로터디퓨저 에어포켓배플(131)이 이홈에 맞물려 에어포켓홈(122)이 형성된다.이 양측간 틈새인 에어포켓홈(122)에는 회전이 가능토록 SGB SEAL(132)을 충전하여 밀봉함으로써 급기가스와 배기가스간의 혼합을 막게 된다.
또한 에어커튼홈(121)에서 토출되는 미세퍼지가스는 서로 이웃하는 디퓨저 등간격 칸막이(123)간의 틈새(214)를 통해 가스가 이웃하는 공간으로 이동하는 것을 막게 된다.
마찬가지로 에어포켓홈(122)도 틈새(214)를 통해 바깥방향으로 이동하는 가스간의 혼합을 막게 된다.
상기 틈새(214)라는 것은 디퓨저플레이트(DIFFUSER PLATE)(120)와 로터디퓨저(130)간의 결합에 따라 구조적으로 발생하는 미세한 틈새로 이러한 부분의 실링이 이루어지지 않으면 급기가스와 배기가스가 경계부에서 섞여 배기되는 가스에 일부 급기가스가 섞여 배출됨으로써 환경오염을 유발하게 되므로 필히 실링 구조가 구비되어야 한다.
또한 디퓨저플레이트(120)는 중앙부가 천공되어 디퓨저홀(125)이 형성되는데, 여기에 로터리밸브의 상부에 돌출된 비동력축의 끝단부 축이 삽입되어 축 회전하게 된다.
또한 디퓨저플레이트(120)는 디퓨저홀(125)의 둘레 하부면에 디퓨저플레이트 배플홈(126)이 형성되어 로터디퓨저 미세퍼지배플(133)이 조립되어 회전하게 된다.
상기한 디퓨저플레이트(120)의 하부에는 로터리밸브(200)가 위치하여 회전하면서 디퓨저 플레이트의 일측으로 급기가스를 공급하여, 촉매층(20) 및 축열재층(10)을 거치면서 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 폐가스가 처리된 배기가스는 타측으로 하강하여 배출되게 된다.
이와 같이 본 발명의 로터리밸브(200)는 종래와 달리 연소장치(1)의 하부에 형성된 디퓨저플레이트(120)와 직결되어 회전하면서 급기가스와 배기가스간의 섞임을 방지하기 위해 퍼지공기를 배출하여 실링하게 된다.
구체적으로 본 발명에 따른 로터리밸브(200)구조를 살펴본다.
로터리밸브의 상부구조는 연소장치(1)의 디퓨저플레이트(120)가 삽입되는 로터 디퓨저(130)로 구성된다. 즉, 디퓨저플레이트(120)의 로터디퓨저홀(125)은 로터디퓨저(130)의 중앙부 상부에 돌출된 비동력축(300)이 삽입되는데, 이때 로터 디퓨저(130)의 상부에 돌출된 로터디퓨저 미세퍼지배플(133)과 로터디퓨저 에어포켓배 플(131)에 대응하는 디퓨저플레이트(120)의 디퓨저플레이트 배플홈(126)에 결합되어 근접되면서 틈새(214)를 형성하게 된다. 에어커튼홈(121)은 디퓨저플레이트(120)하부에 가공된 상태로 조립됨으로써 자동으로 미세퍼지에어의 유로가 되는 것이다. 이 틈새는 퍼지에어에 의해 배기가스 급기가스 또는 배기가스보다 압이 높아 항시 밀봉이 유지된다.
상기 미세퍼지배플(133)은 원둘레 전체중에 일부분만 남겨놓고 설치하여 퍼지가 필요한 챔버에만 퍼지에어가 공급될 수 있도록 한 구성하였다. 또한 미세퍼지홀(4022)은 로터디퓨저(130)에 형성된 것으로써 로터디퓨저(130)과 디퓨저플레이트(120)가 결합되면 에어커튼홈(121)이 자동으로 생기게 되면서 순차적으로 퍼지가 필요한 부분에만 퍼지에어를 공급되도록 하였다.
이에 더불어 본 발명에서는 로터디퓨저 에어포켓배플(131)과 에어포켓홈(122) 사이에 SGB(SEAL GLASS BEAD) SEAL(132)를 충전하여 밀봉 작용을 하도록 하였다. SGB SEAL(132)은 일종의 그리스 같은 성분으로 윤활역할과 밀봉역할을 하게 된다.
또한 로터 디퓨저(130)는 배기 경계면에는 데드존(DEAD ZONE)(250)을 급기 경계면에는 퍼지존(PURGE ZONE)(260)을 대칭으로 형성하였다.
또한 로터 디퓨저(130)는 동력축이 연속회전하여 로터리밸브(200)가 연속 회전시 급기와 배기 경계면에서 혼합하지 못하도록 로타 디퓨저(130)의 데드존 및 퍼 지존 각각의 면적은 전체면적의 1/4~1/6로 구성하였다. 이러한 면적을 가지면 디퓨저 등간격 칸막이(123)에 의해 1/4~1/6보다 작게 다수의 구역으로 나뉘어진 디퓨저플레이트(120)의 개별 공간보다 데드존 및 퍼지존 각각의 면적이 크게 됨으로써 밀봉을 유지하게 된다.
이와 더불어 틈새(214)를 밀봉하는 에어커튼홈(121)과 에어포켓홈(122)과 함께 밀봉이 항상 유지되게 된다.
로터리밸브(200)의 구조는 디퓨저플레이트(DIFFUSER PLATE)(120)와 상호 밀봉을 유지하며 회전하는 원통형 구조로 구성되는데, 이 원통구조를 수직방향으로 형성된 분리칸막이(210)에 의해 1/2은 급기쪽 유로가 되고 나머지 1/2은 배기쪽 유로가 된다.
즉, 분리칸막이(210)를 기준으로 배기쪽 1/2은 원통구조의 둘레가 개방되어 배기구(221)가 형성되고, 나머지 급기쪽 1/2은 원통구조의 하부 원판쪽이 개방되어 급기구(222)가 형성된 밸브급기 케이스(211)로 구성되고, 이러한 구성에 회전력을 제공하도록 일측에 연결된 동력장치에 의하여 일정속도로 회전력을 제공하는 동력축(301)과; 이 동력축의 상부를 감싸고 일측단에는 퍼지 에어홀(401)이 타측단 퍼지존(260)에는 퍼지에어 토출구(403)가 형성된 비동력축(300)을 포함하여 구성된다.
이때 급기용 및 배기용으로 구분된 분리칸막이(210)는 데드존 및 퍼지존의 단면적 공간만큼 확보하도록 급기쪽과 배기쪽에 각각 형성하였다.
상기 로타리 밸브(200)에 연결되어 일정한 속도의 회전력을 제공하는 동력장치(500)는 정해진 시간에 간헐적으로 회전 시킬수 있는 에어 실린더, 유압 실린더, 간헐 기어가 장착된 모터에 의한 간헐 회전, 모터 파워 실린더, 유성 감속기에 의한 연속 회전등 적어도 어느 하나의 형태로 동력을 전달해도 무방하다.
또한 본 발명의 로터리밸브(200)는 중요한 구성으로는 상부에 위한 디퓨저플레이트(120)와 하부에 위치한 로터 디퓨저(130)간의 밀폐를 위한 미세퍼지홀(4022)에 퍼지에어를 공급하는 구조와, 로터리밸브의 하부 원판 둘레에 형성되어 회전에 따라 급기가스와 배기가스가 상하방향으로 섞이는 것을 방지하기 위한 미세퍼지관(4021)에 퍼지에어 공급하는 구조를 특징으로 한다.
먼저, 미세퍼지홀(4022)을 포함한 본 발명의 구성을 살펴본다.
로터 디퓨저(130)의 상부에 돌출된 로터디퓨저 미세퍼지배플(133)과 로터디퓨저 에어포켓배플(131)과 대응하는 디퓨저플레이트(120)의 디퓨저플레이트 배플홈(126)과 결합되어 근접되면서 형성된 틈새(214)에 미세 퍼지기능을 위한 퍼지공기의 공급은 로터 디퓨저의 구역중에서 중심부 쪽, 비동력축의 돌출된 축 근처에 다수개의 미세퍼지홀(4022)이 형성되어 퍼지에어가 공급된다. 즉, 미세퍼지홀(4022)이 형성된 곳은 비동력축(300) 내부 공간에 형성된 급기유로(402)의 상부에 미세한 홀을 수직방향으로 가공하여 퍼지에어를 토출시키게 된다. 이 퍼지에어는 퍼지 에어 급기 덕트(400)를 통해 유입된 퍼지에어가 퍼지 챔버(4)에 모인 후, 퍼지에어홀(401)을 통해 유입된 것으로, 주 목적은 퍼지에어 토출구(403)를 통해 퍼지에어를 퍼지존(403)에 공급하여 급배기 변경전에 일정구역을 퍼지시키기 위한 에어이다.
또한 미세퍼지관(4021)을 포함한 본 발명의 로터리밸브의 구성을 살펴본다.
미세퍼지관(4021)은 로터리밸브(200)의 둘레쪽 배기챔버바렐(105)과 접하는 부분에 설치된 FCDPR SEAL(215)쪽에 형성되어 있다. 여기서 FCDPR SEAL(215)은 로터리 밸브(200)의 둘레에서 급배기 경계를 이루는 급기챔버(2) 및 배기챔버(3)의 밀봉을 위해 로터리밸브의 원둘레에 설치하여 밀봉함으로써 유해가스를 청정 공기와 혼합하지 못하도록 하는 구조이다.
이를 위해 각각의 FCDPR SEAL(215)가 삽입되는 FCDPR SEAL 지지체(216)를 상하부로 나누고 그 사이에 미세퍼지관(4021)을 형성하였다. 미세퍼지관(4021)에 공급되는 퍼지공기는 급기유로(402)를 통해 공급되는 것으로 이를 위해 급기유로(402)는 FCDPR SEAL(215)이 설치된 지점에서 분지되도록 가공하였다.
이때 각각의 FCDPR SEAL(215)이 설치된 지점에서의 분지된 숫자는 최소 1개만 있어도 그 퍼지공기의 압력에 의해 충분히 밀봉되나 신속히 퍼지 공기를 공급하기 위해 다수개로 배열하여 분지하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 4개로 원형 배열하여 분지시켜 퍼지공기를 분배 공급하도록 구성하였다.
미세퍼지관(4021)에 의해 공급된 퍼지공기는 FCDPR SEAL 지지체(216)와 FCDPR SEAL(215)간의 틈새(214)로 토출됨으로써 상부와 하부에서 유입되는 급기 또는 배기가스보다 높은 압을 형성하여 상하부로부터의 각각 유입되는 서로 다른 가 스 성분간의 섞임을 막게 된다.
따라서 로터리밸브가 회전시 원형가공된 FCDPR SEAL(215)이 진원을 이루지 않고 장착될 경우에도 배기챔버바렐(105)과 접하는 부분에서의 틈새로 유입될 수 있는 상하방향간에 미세한 급기 및 배기가스가 혼합을 원천적으로 방지하게 된다.
또한 본 발명의 로타리밸브(200)는 동력축(301) 하부에 위치한 벨로즈 실린더(600)가 구비되어 하중을 지지하게 되는데, 이 벨로즈 실린더(600)는 상기 로터리 밸브(200)가 열팽창에 의한 변형량을 흡수하기 위하여 로터리 밸브(100)의 하부에 완충, 복원역할을 하도록 구성하여 항상 밀봉 개소가 적정한 간격으로 자동 유지되게 하였다.
이 벨로즈 실린더(600)는 내부에 공기가 충전되어 있어서 팽창력을 가지게 되는데, 최초 공기를 주입시 로터리 밸브(200)의 하중을 계산하여 연소장치(1)의 하부에 형성된 디퓨저플레이트(120)와 로터리밸브의 상부에 형성된 로터디퓨저(130)이 미세하게 근접한 상태로 또는 접촉하더라도 부하가 적게 접촉하여 회전하도록 구성한다. 그 이유는 벨로즈 실린더(600)의 압이 높으면 상부방향으로 로터리 밸브(200)를 밀착시켜 회전이 불가능하게 되기 때문이다.
하지만 이를 감안하여 주입되는 공기압을 설정하게 되면 디퓨저플레이트(120)와 로터디퓨저(130)간의 회전이 원활하게 된다. 이때 디퓨저플레이트(120)와 로터디퓨저(130)가 이루는 틈새(214)는 상기한 본 발명의 에어커튼홈(121)에서 분출되는 퍼지에어에 의해 밀봉이 유지된다.
만약 디퓨저플레이트(120)와 로터디퓨저(130)가 유입되는 급기가스의 온도에 의한 열팽창 또는 접촉에 의한 열팽창으로 인한 미세한 간극의 벌어짐 즉, 틈새의 간격이 커지는 변형이 발생하더라도 적정압력을 가진 벨로즈 실린더(600)가 상부방향으로 항시 밀어줌으로써 변형량을 조정하게 된다. 이 경우 전술한 바와 마찬가지로 그 압력은 디퓨저플레이트(120)와 로터디퓨저(130)의 회전이 가능할 정도의 압력이다.
도 6은 본 발명에 따라 로터디퓨저(130)가 회전하면서 퍼지하는 과정을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 로터리밸브가 회전하면서 그 상부면을 형성하는 로터디퓨저(130)가 디퓨저플레이트(120)와 접촉하여 회전하게 되는데, 이때 상호간에 밀봉을 위해 로터디퓨저(130)의 상부면 데드존(250)쪽에 형성된 미세퍼지홀(4022)을 통해 급기유로(402)를 통해 공급된 퍼지에어가 토출되어 디퓨저플레이트(120)의 디퓨저 등간격 칸막이(123) 하부에 형성된 에어커튼홈(121)을 통해 퍼지에어가 토출됨을 알 수 있고, 이러한 퍼지에어는 데드존(250)의 회전에 따라 이동함을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그 와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 축열식 연소장치의 분리사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 로터리밸브의 사시도이고,
도 3은 도 1의 A-A' 단면을 도시한 단면도이고,
도 4는 도 1의 B-B' 단면을 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 디퓨저플레이트와 로터디퓨저간의 결합을 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명에 따라 로터디퓨저가 회전하면서 퍼지하는 과정을 보인 예시도이고,
도 7a 내지 도 7d는 종래 사각기둥 및 원통형의 연소장치에 수평형 및 수직형 로터리 밸브가 장착된 축열식 연소장치의 사시도이고,
도 8a 및 8b는 도 7a의 단면도이고,
도 8c 및 8d는 도 7d의 단면도이고,
도 9는 종래 로터리밸브의 상부면 평단면구조이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 연소장치 (1a) : 급기덕트
(1b) : 배기 덕트 (2) : 급기 챔버
(3) : 배기 챔버 (4) : 퍼지 챔버
(10) : 축열재층 (20) : 촉매층
(30) : 연소실 (100) : 분리 챔버
(105) : 배기챔버바렐 (120) : 디퓨저플레이트
(121) : 에어커튼홈 (122) : 에어포켓홈
(123) : 디퓨저 등간격 칸막이 (124) : 로터디퓨져 배플홈
(125) : 로터디퓨저홀 (126) : 디퓨저플레이트 배플홈
(130) : 로터 디퓨저 (131) : 로터디퓨저 에어포켓 배플
(132) : SGB SEAL (133) : 로터디퓨저 미세퍼지배플
(200) : 로터리 밸브 (210) : 분리칸막이
(211) : 밸브급기케이스 (214) : 틈새
(215) : FCDPR SEAL (216) : FCDPR SEAL 지지체
(221) : 배기구 (222) : 급기구
(250) : 데드존 (260) : 퍼지존
(300) : 비동력축 (301) : 동력축
(400) : 퍼지 에어 급기 덕트 (401) : 퍼지에어홀
(402) : 급기유로 (403) : 퍼지에어 토출구
(500) : 동력장치 (600) : 벨로즈 실린더
(4021) : 미세퍼지관 (4022) : 미세퍼지홀

Claims (11)

  1. 촉매층(20) 및 축열재층(10)이 적층된 연소장치(1)와; 연소장치 하부에 위치하여 분리조립되도록 설치되어, 풍향을 전환하면서 분리칸막이(210)에 의해 나뉘어진 1/2쪽은 휘발성 유기 화합물(VOC)이나 폐가스를 급기하고 나머지 1/2쪽은 연소장치에서 배출된 배기가스를 배출하게 구성된 로터리밸브(200)를 포함하여 구성되는 축열식 연소장치에 있어서,
    상기 연소장치(1)는 촉매층(20) 및 축열재층(10)이 적층된 하부에 다수개로 분할된 차단벽(104)을 가지는 분리챔버(100)가 형성되고, 분리챔버 하부에는 차단벽의 간격에 대응하게 다수개로 분할된 디퓨저 등간격 칸막이(123)를 가지는 디퓨저플레이트(120)가 설치되도록 구성되고,
    상기 로터리밸브(200)는 연소장치(1)의 하부 디퓨저플레이트(120)와 직결되어 회전하고, 디퓨저플레이트(120)와의 틈새(214)를 밀봉하기 위한 퍼지에어가 토출되는 로터 디퓨저(130)와, 로터리밸브의 하중을 지지하면서 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수하는 벨로즈 실린더(600);를 포함하여 구성하되,
    상기 로터리밸브(200)의 둘레쪽 배기챔버바렐(105)과 접하는 부분에 배기 또는 급기가스간의 밀봉을 위해 설치된 FCDPR SEAL(215)에 형성되어 퍼지 공기를 공급하는 미세퍼지관(4021)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세퍼지관(4021)은 일측단이 로터리밸브(200)에 설치된 비동력축(300)의 내부 공간에 형성된 급기유로(402)에서 분지되고, 타측단은 FCDPR SEAL(215)이 삽입되는 FCDPR SEAL 지지체(216)를 상하부로 나누고 그 사이에 위치하도록 형성하여 FCDPR SEAL(215)과 이를 지지하는 FCDPR SEAL 지지체(216) 간의 틈새(214)로 퍼지에어를 토출토록 구성한 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 미세퍼지관(4021)은 급기유로(402)에서 4개가 원형배열되어 분지된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 디퓨저플레이트(120)는 각각의 디퓨저 등간격 칸막이(123) 하부에 퍼지에어가 공급되는 에어커튼홈(121)과; 디퓨저플레이트의 둘레면 하부에 원주방향으로 형성된 요철구조의 에어포켓홈(122);이 형성된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 디퓨저플레이트(120)는 중심부에 형성된 로터디퓨저홀(125)의 둘레 하부면에는 디퓨저플레이트 배플홈(126)이 형성된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터 디퓨저(130)는 배기 경계면에는 데드존(250)을, 급기 경계면에는 퍼지존(260)을 대칭으로 형성하고, 나머지 면적은 개방되어 배기 및 급기가 이루어지도록 구성하되,
    중심부에는 상기 디퓨저플레이트(120)의 중심부에 형성된 로터디퓨저홀(125)의 둘레 하부면에 형성된 디퓨저플레이트 배플홈(126)에 삽입되는 로터디퓨저 미세퍼지배플(133)이 돌출형성되고, 둘레부에는 상기 디퓨저플레이트(120)의 둘레면 하부에 원주방향으로 형성된 요철구조의 에어포켓홈(122)에 삽입되는 로터디퓨저에어포켓 배플(131)이 돌출형성되어, 밀봉역할 및 퍼지에어의 유로를 이루는 틈새(214)를 형성토록 구성한 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 로터 디퓨저(130)의 중심부 데드존(250) 구역쪽에는 급기유로(402)의 퍼지에어를 공급받는 미세퍼지홀(4022)이 형성된 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨로즈 실린더(600)는 디퓨저플레이트(120)와 로터 디퓨저(130)간 간격을 유지토록 설정된 압력의 공기가 충전된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 에어포켓홈(122)과 로터디퓨저에어포켓 배플(131) 사이에는 SGB SEAL(132)을 충전하여 밀봉 작용을 하도록 구성한 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터 디퓨저(130)는 데드존 및 퍼지존 각각의 면적은 전체면적의 1/4~1/6로 구성하고, 디퓨저플레이트(120)의 디퓨저 등간격 칸막이(123)에 의해 나뉘어진 공간은 이보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 상부 연소장치와 직결되고 열팽창에 의한 간극 변형량을 흡수할 수 있는 분리조립형 로터리 밸브를 구비한 축열식연소장치.
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