KR101000460B1 - 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3ｗａｙ 절환 밸브 - Google Patents

Abstract

자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너로 공기를 도입시키거나 자기축열식 단일튜브 버너로부터 연소가스를 배기시키는 유로를 선택적으로 절환시키기 위해 채택되는 자기축열식 단일튜브 버너의 3way 절환 밸브를 제공한다. 상기 자기축열식 단일튜브 버너의 3way 절환 밸브는 3방향으로 개방된 유로를 가지며 상기 유로의 개폐를 단속하는 회전개폐부재를 포함하는 제1 절환 밸브 측방에 상기 제1 절환 밸브와 동일한 구성으로 이루어진 제2 절환 밸브를 직렬배치시키고, 유로 개폐를 단속하는 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재와 제2 절환 밸브의 회전개폐부재를 연동가능하게 연결하여 제1 절환 밸브와 제2 절환 밸브가 상호 연동되는 움직임을 가지도록 한 것을 구성의 요지로 한다.

자기축열식 버너, 3way 절환 밸브, 연동

Description

자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3ｗａｙ 절환 밸브{3way switching valve for self regenerative single Radiant-Tube burner}

본 발명은 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브에 관한 것으로, 상세하게는 연소과정에서 발생된 고온의 배기가스가 가지고 있는 열에너지를 축적하고 이를 연소를 위해 도입되는 공기 예열에 재활용할 수 있도록 장치를 구현한 자기축열식 버너에 있어, 상기 자기축열식 버너로 공기를 도입시키거나 자기축열식 버너로부터 연소가스를 배기시키는 유로를 선택적으로 절환시키기 위해 채택되는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브에 관한 것이다.

종래 자기축열식 버너는 일반적으로, 축열체를 내장한 2대의 연소기를 서로 교번 작동시킴로써, 하나의 연소기가 연소중일 때 나머지 하나의 연소기는 연소과정 중 발생한 배기가스를 배기시키면서 그 배기가스에 포함되어 있던 열에너지를 축적하고, 축적된 열에너지를 해당 연소기의 다음 연소 때 활용하는 방식을 채택하고 있다.

즉, 종래 자기축열식 버너는, 2대의 연소기가 일정 시간을 주기로 교번적으 로 작동함으로써, 일측이 화력을 발할 때 타측의 연소기는 열에너지를 축적하여 다음 차례 연소 때 그 축적된 열에너지를 이용, 연소를 위해 도입되는 공기를 예열시켜, 낮은 산소농도 조건하에서도 저 NOx 고효율의 연소가 구현될 수 있도록 장치를 구성하고 있다.

그러나, 위와 같은 종래 자기축열식 버너의 경우, 2대 이상의 복수의 연소기가 요구됨에 따라 제품 초기 제작단가 높고, 제작 시 복잡한 구성으로 인하여 제품의 양산성이 떨어지는 단점이 있었다. 또한, 2대 이상의 복수의 연소기가 요구됨에 따라 이에 비례하여 장치의 전반적인 부피 또한 증가하므로, 설치 시 공간적인 제약이 상당히 크고 설치공간이 협소한 연소로에는 적용하는 것 자체가 어렵다는 단점이 있었다.

상기한 종래의 문제점을 해결하고자, 연소를 위해 요구되는 공기를 버너로 도입시키고 연소과정에서 발생된 배기가스를 로(爐) 바깥으로 배출시키기 위한 유로가 하나의 버너 튜브에 형성된 구조를 가져, 연소용 공기 도입과 배기가스 배기를 위한 유로의 주기적인 절환을 통해 하나의 연소기를 가지고도 종래와 같은 교번 축열방식을 구현해낼 수 있고, 따라서 초기 제작비용 절감 및 설치 시 공간 상의 제약을 해소할 수 있는 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너가 제안된 바 있다.

도 1, 도 2는 각각 종래 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 정면도 및 측면도로서, 상기 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너는 버너본체(40) 및 버너본체(40)에 결합되어 연소용 공기 의 도입 및 연소 후 발생한 배기가스의 배출경로를 절환하는 공기-배기가스 절환장치(30)를 포함한다. 상기 버너본체(40) 정 중앙에는 끝단에 가스노즐공(51)을 형성한 가스유입관(50)이 설치되고, 이러한 가스유입관(50)을 연소공기공급관(70)이 둘러싸 그 사이에 연소공기가 도입될 수 있는 통로를 형성하고 있다.

상기 연소공기공급관(70)은 다시 그 일측이 상기 버너본체(40)에 접합된 급기-배기차단관(41)이 둘러싸고 있으며, 급기-배기차단관(41)의 우측에는 열교환기관(80)이 접합되고, 열교환기관(80)의 라디언트 튜브측 끝단에는 외측 공기노즐(81)이 설치되어 있다. 이때, 상기 열교환기관(80)과 연소공기공급과(70)의 사이에는 내측 열교환기핀(82)이, 열교환기관(80)과 버너본체 외곽튜브 사이에는 외측 열교환핀(83)이 위치한다.

상기 공기-배기가스 절환장치(30)는 2개의 축열체를 내장한 축열체실(10)을 가지며, 상기 축열체실(10)를 기준으로 상부와 하부에는 각각, 저온측 댐퍼부(21) 고온측 댐퍼부(31)가 형성된 구성으로 이루어진다. 상기 저온측 댐퍼부(21)와 고온측 댐퍼부(31)는 동일한 구성으로 이루어져 있으며, 축열체실(10)를 사이에 두고 대향 설치되어, 상기 축열체실(10)과 대향하여 마주하는 측이 축열체실(10)과 연통되어 있다.

상기 댐퍼부(21)(31)는 구체적으로, 공기공급관(22)(32)과 배기가스배출관(23)(33)을 형성한 밸브바디(24)(34)를 구비한다. 이러한 밸브바디(24)(34)는 좌, 우 한 쌍의 통로를 형성하고 있는 연결덕트(25)(35)를 매개로 상기 축열체실(10)과 연통되고, 그 내부에는 상기 공기공급관(22)(32) 또는 배기가스배출 관(23)(33)을 연결덕트(25)(35)에 형성된 통로와 선택적으로 연통시켜 연소용 공기와 배기가스의 이동경로를 선택적으로 제어하는 회전 밸브체(110)를 구비하고 있다.

도 3은 상기한 단일튜브 형식의 자기축열식 버너에 적용된 3way밸브의 구성을 개략적으로 도시한 사시도로서, 도 2 내지 도 3에서와 같이, 상기 밸브 바디(24,34)의 정 중앙에 위치한 회동 밸브체(110)는, 에어실린더나 모터(미도시)로 작동되는 지지축(112) 및 지지축(112) 외연에 서로 대향되는 방향으로 뻗은 날개(113)로 구성된다.

여기서, 상기 날개(113)는 지지축(112)의 회전에 따라 지정된 각도범위(좌, 우 90도) 내에서 회동하면서 밸브바디(24)(34)에 형성된 공간을 2개의 다른 방향으로 분리 구획시키며, 이처럼 날개에 의해 분리 구획된 공간 중 서로 같은 공간 안에 위치한 공기공급관(22)(32) 또는 배기가스배출관(23)(33)과 연결덕트(25)(35)에 형성된 통로가 상호 연통됨으로써 연소용 공기 및 배기가스의 흐름이 제어된다.

미설명 부호 114는 상기 날개의 이동을 통한 유로제어가 지정된 각도범위 안에서 수행될 수 있도록, 날개 회전방향에 대해 90° 간격으로 설치된 스토퍼를 가르킨다.

상기한 종래기술에 따른 자기축열식 버너에 의하면, 외부로부터 도입되는 공기가 축열체 챔버(41)를 거치면서 항상 고온의 연소용 공기로 열교환 된 채 버너 전방으로 제공될 수 있도록, 외부로부터 도입되는 연소용 공기 및 연소 후 배기되는 배기가스의 그 흐름 경로를 주기적으로 절환시키기 위한 수단으로서, 전술한 바 와 같은 구성을 가진 3way 절환 밸브를 채택하고 있다.

종래기술에 채택된 상기 3way 절환 밸브의 경우, 하나의 밸브로서 연소를 위한 공기 도입 및 배기가스 배출을 위한 유로를 동시에 제어 가능한 구성으로 이루어져 장치 레이아웃 상 유리하다는 장점을 가지지만, 구조적으로 날개를 통해 분리 구획된 2개 공간을 서로 완벽하게 격리시켜 기밀(氣密) 유지시키기 위해 날개에 채택된 씰링부재(미도시)가 밸브 절환 시 밸브 바디 및 연결덕트와 잦은 면접촉으로 인해 쉽게 마모될 수 밖에 없는 구조이다.

위와 같이 씰링부재가 마모될 경우, 마모에 따른 틈새를 통해 유체가 손실될 우려가 있어 개폐의 정밀도 및 유로에 대한 기밀성이 떨어질 수 밖에 없으며, 이러한 문제가 발생되지 않도록 하기 위해서는 상기 씰링부재의 주기적인 교체가 요구되어야 하지만, 이 경우, 장치 전반에 걸친 유지, 보수에 상당한 비용과 인력소모가 수반될 수 밖에 없다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 개폐의 정밀도 및 해당 유로에 대한 기밀성이 우수하며, 씰링부재의 주기적인 교체가 요구되지 않아 장치 전반에 걸친 유지, 보수 비용을 절감시킬 수 있는 구조를 가진 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브를 제공한다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 자기축열식 버너의 본체 상, 하 또는 좌, 우방에 설치되어 연소를 위한 도입공기와 연소 후 배기되는 배기가스의 흐름을 주기적으로 절환시키는 자기축열식 버너의 절환 밸브에 있어서, 상기 절환 밸브는, 3방향으로 개방된 유로를 가지며 상기 유로의 개폐를 단속하는 회전개폐부재를 포함하는 제1 절환 밸브 측방에 상기 제1 절환 밸브와 동일한 구성으로 이루어진 제2 절환 밸브가 직렬배치 됨과 동시에 상호 연동가능하게 연결되어, 유로 개폐를 단속하는 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재와 제2 절환 밸브의 회전개폐부재가 상호 연동되는 움직임을 갖는 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브를 제공한다.

본 발명에 적용된 상기 제1 절환 밸브 및 제2 절환 밸브는 각각, 제1 유로, 상기 제1 유로와 동축선 상에 형성된 제2 유로, 상기 제1 유로와 제2 유로와 수직으로 교차하는 제3 유로를 형성하고 있고, 상기 제1 유로와 제2 유로에는 밸브 시 트를 형성한 밸브 바디와; 상기 밸브 바디 중앙에 가로방향으로 회전가능하게 축설되고, 상기 제1 유로 또는 제2 유로에 형성된 밸브 시트 중 어느 하나의 시트에 선택적으로 접촉하는 밸브 디스크를 가져, 회전에 따라 상기 제1 유로 또는 제2 유로를 선택적으로 개폐시키는 상기 회전개폐부재;를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재와 제2 절환 밸브의 회전개폐부재가 상호 연동되는 움직임을 가지도록 장치를 구현함에 있어서는, 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재를 구성하는 회전축과 상기 제2 절환 밸브의 회전개폐부재를 구성하는 회전축을 상호 축 연결시킴으로써 제1, 제2 절환 밸브의 회전개폐부재가 상호 연동되는 움직임을 가지도록 장치를 구현함이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재를 구성하는 밸브 디스크와, 상기 제2 절환 밸브의 회전개폐부재를 구성하는 밸브 디스크의 위치가 180°도의 위상차를 가지도록 각각의 회전개폐부재를 구성하는 회전축이 상호 축 연결되도록 구성함이 바람직하다. 이 경우, 유로 절환을 위해 회전개폐부재가 회전하면 각각의 절환 밸브에 형성된 서로 다른 방향 유로가 동시에 개방 또는 폐쇄되므로, 주기적인 유로 절환을 통해 축적된 열에너지를 재사용하는 자기축열식 버너에 채택함에 있어 적합하다.

또한, 상기 제1 절환 밸브 및 제2 절환 밸브의 상기 회전개폐부재는 각각, 상기 밸브 바디 내부를 좌, 우 수평방향으로 가로질러 밸브 바디 양 측벽에 그 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝이 회전가능하게 지지되는 봉형상의 회전축과; 상기 회전축에 비해 큰 직경을 가지면서 상기 회전축 상에 일체로 형성되고, 그 중앙에는 스프링 홈 및 중앙 단턱을 기준으로 상기 스프링 홈과 분리 구획되면서 상호 연통된 조립구멍을 포함하는 관통홀이 상기 회전축의 길이방향 축선과 직교하는 방향으로 관통 형성된 회전체와; 상기 회전체의 조립구멍을 통해 조립되어 상기 스프링 홈으로 연장되는 스프링 가이드와; 상기 스프링 홈으로 연장된 상기 스프링 가이드 선단에 체결되며, 상기 회전체 회전 시 상기 밸브 바디의 제1 유로 또는 제2 유로에 형성된 밸브 시트에 밀착되어 해당 유로를 선택적으로 폐쇄시키는 밸브 디스크와; 및 상기 스프링 홈으로 연장된 상기 스프링 가이드에 외연에 끼워져 상기 밸브 디스크를 밸브 시트에 밀착시키는 방향으로 탄성을 제공하는 압축 스프링;을 포함하는 구성일 수 있다.

이때, 상기 회전체 양 측면에는, 밸브 바디 양측벽 내면에 내향 돌출된 원형의 돌기부가 맞물려 회전개폐부재의 회전이 가이드될 수 있도록, 상기 돌기부에 대응하는 원형의 요홈이 일정 깊이로 함몰 형성되도록 구성함이 바람직하며, 상기 요홈과 상기 돌기부 사이에는 링형상의 패킹부재를 개입시킴으로써 이들 틈새를 통해 에너지를 가진 유체 예컨대, 공기가 새어나가 손실되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 좋은 데, 상기 패킹부재로는, 고온에 대한 내열성이 우수하면서 고온조건에서도 씰성을 유지할 수 있는 흑연계 그라파이트를 소재로 하여 제작함이 바람직하다.

나아가, 상기 회전개폐부재를 구성하는 밸브 디스크는, 밸브 바디의 유로에 형성된 밸브 시트에 접촉하는 접촉면이 상기 유로를 폐쇄하는 방향에 대해 만곡진 곡선 상의 원호를 갖는 반구형인 볼 밸브 타입 밸브 디스크가 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 절환 밸브의 밸브 바디 외측으로 연장된 회전축과 결합하여 상기 회전개폐부재에 회전력을 제공하는 액츄에이터;를 더 포함한다.

상기 액츄에이터는, 모터 또는 회전형 공압 실린더 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 제1 절환 밸브의 회전축과의 연결에 있어서는 보다 정밀한 회전개폐부재의 회동각 제어을 위해, 상기 액츄에이터의 회전축 선단과 상기 회전개폐부재의 회전축 선단에 각각, 구동기어와 종동기어를 설치함으로써, 한 쌍의 기어전동을 통해 상기 액츄에이터가 회전개폐부재와 전동가능한 연결구성을 가지도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 구동기어와 종동기어의 경우 1:2의 기어비를 채택함으로써, 상기 액츄에이터가 90°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계방향으로 정/역회전 할 경우 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재는 180°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계 방향으로 정/역회전될 수 있도록 구성하는 것이 좋다.

상기한 구성의 본 발명에 의하면, 2개의 절환 밸브가 연소용 공기 도입 또는 배기가스 배기를 위한 2개의 유로를 각각 하나씩 제어하면서 서로는 연동가능한 구성으로 이루어져, 개폐의 정밀도 및 해당 유로에 대한 기밀성이 우수하며, 씰링부재의 주기적인 교체가 요구되지 않아 장치 전반에 걸친 유지, 보수 비용을 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브의 분해 사시도이며, 도 5 도 4에 따른 3way 절환 밸브의 결합 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 제1 절환 밸브를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 자기축열실 버너의 3way 절환 밸브는 3방향으로 개방된 유로를 가지며 상기 유로의 개폐를 단속하는 회전개폐부재(10)를 포함하는 제1 절환 밸브(1)와, 상기 제1 절환 밸브(1) 측방에 직렬배치되는 제2 절환 밸브(2) 및 상기 절환 밸브(1)(2)들을 구동시키기 위한 액츄에이터(3)를 포함한다.

상기 제1 절환 밸브(1)와 제2 절환 밸브(2)는 그 구조가 동일하며, 각각의 절환 밸브를 구성하는 회전개폐부재(10)(20)는 회전방향으로 일정 각도 위상차를 가지면서 상호 연동가능하게 연결된다. 따라서, 상기 액츄에이터(3)를 통한 유로 절환 시 상기 회전개폐부재의 상호 연동된 움직임을 통해 각각의 절환 밸브(1)(2)에 형성된 서로 다른 방향 유로가 동시에 개방 또는 폐쇄될 수 있다.

본 발명에 적용된 상기 제1 절환 밸브(1) 및 제2 절환 밸브(2)는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 유로(120)(220), 상기 제1 유로(120)(220)와 동축선 상에 형성된 제2 유로(122)(222), 상기 제1 유로(120)(220)와 제2 유로(122)(222)와 수직으로 교차하는 제3 유로(124)(224)를 형성한 밸브 바디(12)(22) 및 상기 밸 브 바디(12)(22) 중앙에 가로방향으로 회전가능하게 축설되는 회전개폐부재(10)(20)를 포함한다.

상기 제1 유로(120)(220)와 제2 유로(122)(222)에는 밸브 시트(121)(221)(123)(223)가 형성되어 있으며, 상기 회전개폐부재(10)(20)는 상기 제1 유로(120)(220) 또는 제2 유로(122)(222)에 형성된 밸브 시트(121)(221)(123)(223) 중 회전 위치에 따라 어느 하나의 시트에 선택적으로 접촉하여 접촉된 해당 유로를 폐쇄하는 밸브 디스크(106)(206)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 제1 절환 밸브(1) 및 제2 절환 밸브(2)의 상기 회전개폐부재(10)(20)는 각각, 회전축(100)(200), 회전체(102)(202), 스프링 가이드(104)(204), 밸브 디스크(106)(206), 압축 스프링(108)(208)으로 구성된다. 회전축(100)(200)은 회전에 유리한 원형 단면을 가진 봉형상을 취하며 상기 밸브 바디(12)(22) 내부를 좌, 우 수평방향으로 가로질러 밸브 바디(12)(22) 양 측벽에 그 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝이 회전가능하게 지지되고, 회전체(102)(202)는 회전축(100)(200)에 비해 큰 직경을 가지면서 상기 회전축(100)(200) 상에 일체로 형성되어 회전축(100)(200)과 함께 회전한다.

상기 회전체(102)(202)의 중앙에는 스프링이 장착될 스프링 홈(116)(216) 및 중앙 단턱을 기준으로 상기 스프링 홈(116)(216)과 분리 구획되면서 상호 연통되는 조립구멍(114)(214)을 포함한 관통홀(112)(212)이 상기 회전축(100)(200)의 길이방향 축선과 직교하는 방향으로 관통 형성되어 있으며, 상기 스프링 가이드(104)(204)는 조립구멍(114)(214)을 통해 스프링 홈(116)(216)으로 연장된다.

스프링 홈(116)(216)으로 연장된 상기 스프링 가이드(104)(204) 선단에는 밸브 디스크(106)(206)가 체결되어 상기 회전체(102)(202) 회전 시 함께 회전함으로써 상기 밸브 바디(12)(22)의 제1 유로(120)(220) 또는 제2 유로(122)(222)에 형성된 밸브 시트(121)(221)(123)(223)에 밀착되어 해당 유로를 선택적으로 폐쇄하며, 스프링 홈(116)(216)으로 연장된 상기 스프링 가이드(104)(204) 외연에는 압축 스프링(108)(208)이 끼워져 상기 밸브 디스크(106)(206)가 밸브 시트에 밀착되는 방향으로 복원력을 가지도록 탄성을 제공한다.

상기 회전체(102)(202) 양 측면에는 밸브 바디(12)(22) 양측 내벽면에 내향 돌출된 원형의 돌기부(126)(226)가 맞물려 회전개폐부재(10)(20)의 회전이 가이드될 수 있도록, 상기 돌기부(126)(226)에 대응하는 원형의 요홈(118)(218)이 일정 깊이로 함몰 형성되어 있으며, 상기 요홈(118)(218)과 상기 돌기부(126)(226) 사이에는 이들 틈새를 통해 에너지를 가진 유체 예컨대, 공기가 새어나가 손실되는 것을 방지하기 위하여 링형상의 패킹부재(119)(219)가 개입된다.

본 발명의 실시예에 따른 절환 밸브는 자기축열식 버너에 연소용 공기를 도입시키거나 고온의 배기가스를 외부로 배기시키는 유로를 형성시킴에 있어 적용되므로, 이러한 설치 환경을 고려했을 때 상기 패킹부재(119)(219)로는 고온에 대한 내열성이 우수하면서 고온조건에서도 씰성을 유지할 수 있는 흑연계 그라파이트를 소재로 하여 제작된 것을 채택함이 바람직하다.

상기 회전개폐부재(10)(20)를 구성하는 밸브 디스크(106)(206)는 바람직하게, 유로 폐쇄 시 보다 향상된 기밀성을 유지할 수 있도록, 밸브 바디의 유로에 형 성된 밸브 시트(121)(221)(123)(223)에 접촉하는 접촉면이 상기 유로를 폐쇄하는 방향에 대해 만곡진 곡선 상의 원호를 갖는 반구형인 볼 밸브 타입 밸브 디스크를 적용함이 바람직하며, 이러한 밸브 디스크(106)(206)가 접촉하는 밸브 시트(121)(221)(123)(223) 역시, 상기 밸브 디스크(106)(206)의 접촉면과 기밀한 접촉이 이루어 질 수 있도록 그 시트면이 상기 곡선상의 원호에 대응하는 형상을 가지도록 구성함이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 제1 절환 밸브(1)의 회전개폐부재(10)와 제2 절환 밸브(2)의 회전개폐부재(20)가 상호 연동되는 움직임을 가지도록 장치를 구현함에 있어서는, 상기 제1 절환 밸브(1)의 밸브 바디(12) 외측으로 뻗은 회전축(100)에 상기 제2 절환 밸브(2)의 밸브 바디(22) 외측으로 뻗은 회전축(200)을 스플라인 또는 키를 이용하여 전동하게 연결함으로써 구현이 가능하다.

이때, 상기 제1 절환 밸브(1)의 회전개폐부재(10)를 구성하는 밸브 디스크(106)와, 상기 제2 절환 밸브(2)의 회전개폐부재(20)를 구성하는 밸브 디스크(206)의 위치가 180°도의 위상차를 가지면서 각각의 회전개폐부재(10)(20)를 구성하는 회전축(100)(200)이 상호 연결되도록 함으로써, 유로 절환을 위해 제1 절환 밸브(1) 및 제2 절환 밸브(2) 각각에 형성된 회전개폐부재(10)(20)가 연동 회전할 경우, 각각의 절환 밸브에 형성된 서로 다른 방향 유로가 동시에 개방 또는 폐쇄될 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 적용된 상기 액츄에이터(3)는 도 4 내지 도 5에서와 같이, 상기 제1 절환 밸브(1)의 밸브 바디(12) 타측으로 뻗어나온 회전축(100)과 결 합되고, 이에 따라, 상기 액츄에이터(3)에 의한 회전 구동력은 상기 회전축(100)을 통해 상기한 제1 절환 밸브(1)의 회전개폐부재(10) 및 이와 연동된 제2 절환 밸브(2)의 회전개폐부재(20)에 전달된다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 액츄에이터(3)로는, 모터 또는 회전형 공압 실린더 중 선택적으로 적용이 가능하며, 상기 제1 절환 밸브(1)의 회전축(100)과의 연결에 있어서는 보다 정밀한 회전개폐부재의 회동각 제어을 위해, 상기 액츄에이터(3)의 회전축(30) 선단과 상기 회전개폐부재(10)의 회전축(100) 선단에 각각, 구동기어(미도시)와 종동기어(미도시)를 설치하여, 한 쌍의 기어전동을 통해 상기 액츄에이터(3)로부터 제1 절환 밸브(1)의 회전개폐부재(10)에 동력이 전달될 수 있도록 함이 바람직하다.

위와 같이 구동기어와 종동기어를 통한 기어전동 구조를 채택함에 있어서는, 구동기어와 종동기어 간 1:2의 기어비를 채택함으로써, 상기 액츄에이터가 90°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계방향으로 정/역회전 할 경우, 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재는 180°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계 방향으로 정/역회전될 수 있도록 구성하는 것이 좋다. 이 경우, 구동모듈(액츄에이터)의 적은 회전 만으로 종동모듈(회전개폐부재)을 지정된 범위 내에서 자유로이 정/역구동시킬 수 있으므로 보다 향상된 전동효율을 기대할 수 있다.

다음은 상기한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 의한 3way 절환 밸브를 통해 수행되는 유로절환 및 그에 따른 작동유체의 흐름을 본 발명의 작동과 연계하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 3way 절환 밸브의 밸브 절환 상태에 따른 작동유체의 개략적인 흐름을 보여주기 위한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 3way 절환 밸브를 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너에 적용했을 시 밸브 절환에 따른 연소공기 및 배기가스의 흐름을 보여주는 도면이다. 그리고 도 9, 도 10은 각각 도 8에 도시된 버너를 D-D 및 E-E 방향에서 바라본 단면을 통해 유체의 흐름을 도시한 작동 상태도이다.

먼저, 도 7에서와 같이, 제1 절환 밸브(1)에 형성된 밸브 디스크(106)가 제2 유로(122)를 폐쇄하여 도 7의 B-B선 단면을 나타낸 도면에서와 같이 나머지 제1 유로(120)와 제3 유로(124)가 하나의 유체의 흐름 경로를 형성하면, 제1 절환 밸브(1) 측방에 직렬배치된 상기 제2 절환 밸브(2)의 밸브 디스크(206)는 이러한 제2 절환 밸브(2)에 형성된 제1 유로(220)를 폐쇄하여 도 7의 C-C선 단면을 나타낸 도면에서와 같이 나머지 제2 유로(222)와 제3 유로(224)가 하나의 유체의 흐름 경로를 형성하게 된다.

이에 따라, 본 발명에 적용된 3way 절환 밸브를 도 7에서와 같이 자기축열식 단일 라디안트 튜브버너의 버너본체(4) 위아래로 연소공기 공급측과 배기가스 배출측으로 나눠 한 쌍을 설치했을 때, 도 8 또는 도 9와 같이 상기 제2 절환 밸브(2), 축열체(5) 및 배기가스 배출측의 제2 절환 밸브(부호 생략)를 차례로 거쳐 버너본체(5) 내부로 연소용 공기가 도입된다고 가정하면, 도입 공기를 이용하여 연소가 수행된 후 발생된 배기가스는 도 8 또는 도 10에서와 같이, 상기 제2 절환 밸브(2) 측방에 위치한 제1 절환 밸브(1), 축열체(5), 배기가스 배출측의 제1 절환 밸브(부 호 생략)를 거쳐 외부로 배기될 수 있다(도면의 화살표 방향 참조).

위와 같은 밸브 절환 상태에서 액츄에이터의 구동으로 20 ~ 40초 간격을 주기로 연소공기 공급측과 배기가스 배출측의 절환 밸브의 회전개폐부재는 그 위상이 180° 전환되고, 버너로 도입되는 연소용 공기 및 배기가스의 그 흐름 경로 역시 주기적으로 절환된다. 따라서, 이러한 과정을 통해 상기 절환 밸브를 통해 도입되는 공기는 축열체 챔버(미도시)를 거치면서 항상 고온의 연소용 공기로 열교환 된 채 버너 전방으로 제공될 수 있어서, 버너는 안정된 저 NOx 연소가 구현될 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 2개의 절환 밸브가 연소용 공기 도입 또는 배기가스 배기를 위한 2개의 유로를 각각 하나씩 제어하면서 서로는 연동가능한 구성으로 이루어져, 개폐의 정밀도 및 해당 유로에 대한 기밀성이 우수하여 전반적인 장치의 연소효율을 향상시킴에 있어 유리한 구조이며, 씰링부재의 주기적인 교체가 요구되지 않아 장치 전반에 걸친 유지, 보수 비용을 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명과 관련하여 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 산업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

도 1은 종래 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 정면도.

도 2는 종래 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 측면도.

도 3은 종래 단일 라디안트 튜브 형식의 자기축열식 버너에 적용된 3way밸브의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브의 분해 사시도.

도 5는 도 4에 따른 3way 절환 밸브의 결합 단면도.

도 6은 도 4에 도시된 제1 절환 밸브를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 3way 절환 밸브의 밸브 절환 상태에 따른 작동유체의 개략적인 흐름을 보여주기 위한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 3way 절환 밸브를 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너에 적용한 장착 예시도로서, 밸브 절환에 따른 연소공기 및 배기가스의 흐름을 나타낸 도면.

도 9, 도 10은 각각 도 7에 도시된 버너를 D-D 및 E-E 방향에서 바라본 단면을 통해 유체의 흐름을 도시한 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1...제1 절환 밸브 2...제2 절환 밸브

3...액츄에이터 10, 20...회전개폐부재

12, 22...밸브 바디 30, 100, 200...회전축

102, 202...회전체 104, 204...스프링 가이드

106, 206...밸브 디스크 108, 208...압축 스프링

119, 219...패킹부재 120, 220...제1 유로

122, 222...제2 유로 124, 224...제3 유로

121, 123, 221, 223...밸브시트

Claims (12)

1. 제1 유로, 상기 제1 유로와 동축선 상에 형성된 제2 유로, 상기 제1 유로와 제2 유로와 수직으로 교차하는 제3 유로가 형성되며, 상기 제1 유로와 제2 유로에는 밸브 시트가 형성된 밸브 바디, 밸브 바디 중앙에 가로방향으로 회전가능하게 축설되고, 상기 제1 유로 또는 제2 유로에 형성된 밸브 시트 중 어느 하나의 시트에 선택적으로 접촉하는 밸브 디스크를 가져, 회전에 따라 상기 제1 유로 또는 제2 유로를 선택적으로 개폐시키는 회전개폐부재로 구성된 제1 절환 밸브;

   제1 절환 밸브와 동일한 구성으로 상기 제1 절환 밸브 측방에 상호 연동 가능하게 직렬배치되는 제2 절환 밸브;를 포함하되,

   상기 제1 절환 밸브의 밸브 디스크와, 제2 절환 밸브의 밸브 디스크의 위치가 180°도의 위상차를 가지도록 각각의 회전개폐부재를 구성하는 회전축이 상호 축 연결되는 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 절환 밸브 및 제2 절환 밸브의 상기 회전개폐부재는 각각,

   상기 밸브 바디 내부를 좌, 우 수평방향으로 가로질러 밸브 바디 양 측벽에 그 한 쪽 끝과 다른 쪽 끝이 회전가능하게 지지되는 봉형상의 회전축과;

   상기 회전축에 비해 큰 직경을 가지면서 상기 회전축 상에 일체로 형성되고, 그 중앙에는 스프링 홈 및 중앙 단턱을 기준으로 상기 스프링 홈과 분리 구획되면서 상호 연통된 조립구멍을 포함하는 관통홀이 상기 회전축의 길이방향 축선과 직교하는 방향으로 관통 형성된 회전체와;

   상기 회전체의 조립구멍을 통해 조립되어 상기 스프링 홈으로 연장되는 스프링 가이드와;

   상기 스프링 홈으로 연장된 상기 스프링 가이드 선단에 체결되며, 상기 회전체 회전 시 상기 밸브 바디의 제1 유로 또는 제2 유로에 형성된 밸브 시트에 밀착되어 해당 유로를 선택적으로 폐쇄시키는 밸브 디스크와; 및

   상기 스프링 홈으로 연장된 상기 스프링 가이드에 외연에 끼워져 상기 밸브 디스크를 밸브 시트에 밀착시키는 방향으로 탄성을 제공하는 압축 스프링;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라다안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 회전체 양 측면에는,

   밸브 바디 양측벽 내면으로부터 내향 돌출된 원형의 돌기부가 맞물려 회전개폐부재의 회전이 가이드될 수 있도록, 상기 돌기부에 대응하는 형상의 원형의 요홈이 함몰 형성되고,

   상기 요홈과 상기 돌기부 사이에는 링형상의 패킹부재가 개입되는 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 패킹부재는,

   흑연계 그라파이트를 소재로 하여 제작됨을 특징으로 하는 자기축열식 단일라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 회전개폐부재를 구성하는 밸브 디스크는,

   밸브 바디의 유로에 형성된 밸브 시트에 접촉하는 접촉면이 상기 유로를 폐쇄하는 방향에 대해 만곡진 곡선 상의 원호를 갖는 반구형인 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 제1 절환 밸브의 밸브 바디 외측으로 연장된 회전축과 결합하여 상기 회전개폐부재에 회전력을 제공하는 액츄에이터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 액츄에이터는,

    모터 또는 회전형 공압 실린더 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 액츄에이터는,

    상기 액츄에이터의 회전축 선단에 설치되는 구동기어와 상기 회전개폐부재의 회전축 선단에 설치되는 종동기어를 매개로 상기 회전개폐부재와 전동가능하게 연결됨을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 구동기어와 종동기어의 기어비가 1:2 여서, 상기 액츄에이터가 90°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계방향으로 정/역회전 할 경우 상기 제1 절환 밸브의 회전개폐부재는 180°의 회동각 범위 내에서 시계 또는 반시계 방향으로 정/역회전 됨을 특징으로 하는 자기축열식 단일 라디안트 튜브 버너의 3way 절환 밸브.

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