KR101503895B1 - 댐퍼장치 - Google Patents

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Abstract

덕트 내부에서 공기 흐름에 의한 와류 발생을 최소화하거나 유증기에 의한 폭발의 가능성을 줄일 수 있는 댐퍼장치가 개시된다. 상기 댐퍼장치는, 모터의 회전에 의해 회전하는 구동기어; 상기 구동기어와 기어 결합한 종동기어; 상기 구동기어와 종동기어에 각각 단부가 고정된 한 쌍의 회전축; 및 상기 회전축 각각에 일측이 고정되고, 타측이 일정한 간극으로 연접하여 덕트의 단면에 대응하는 한 쌍의 개폐판을 포함하며, 상기 한 쌍의 개폐판은 상기 덕트 단면의 수평 중간에서 분리된다.

Description

댐퍼장치{Damper apparatus}
본 발명은 덕트 내에 설치되는 댐퍼장치에 관한 것으로, 특히 덕트 내부에서 공기 흐름에 의한 와류 발생을 최소화하거나 유증기에 의한 폭발의 가능성을 줄일 수 있는 댐퍼장치에 관련한다.
일반적으로 공기 반송용 덕트에 사용하는 댐퍼는 공기가 통과하는 양을 조절하여 공급하게 하거나 배기하는 장치로서 널리 사용되고 있다.
그러나 이와 같은 댐퍼장치는, 공기가 통과하는 공기압이나 주변설비 등의 진동에 의하여 개폐판이 열리거나 닫히는 일이 없어야 하고, 공기량을 정확히 조절하기가 간편하여야 한다.
종래에도 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 레버를 사용하여 내부의 개폐판이 회동하도록 구성하고, 스프링에 의하여 레버가 탄설되는 구조를 가지도록 하여 불필요한 힘에 의하여 개폐판이 회동되는 현상을 방지하였다.
그러나, 상기와 같이 레버를 사용하여 내부의 개폐판을 회동하는 방식은 스프링에 탄설된 레버를 고정하기 위하여 일정 거리마다 고정홈을 형성하고, 레버의 돌출구가 고정홈에 걸려 고정되는 구조이기 때문에 개폐판의 각도가 일정하게 고정되어 있어 원하는 풍량을 얻기 위해서는 전체적인 설계가 복잡해지는 문제점이 있다. 이는 일정 거리마다 고정홈을 반복 형성하고 있어 그 중간값을 얻을 수가 없기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 국내등록특허 제0815921호에서는, 덕트와 좌우로 연결되는 덕트연결용 하우징과, 상기 하우징내에 장착되어 개폐되는 개폐판과, 상기 개폐판을 회동시키기 위한 구동부를 구성하고, 상기 구동부는 제1기어의 고정축이 하우징을 관통하게 고정되며, 그 제1기어에는 순차적으로 제2기어, 제3기 어가 서로 맞물리도록 구성된 스퍼기어부와, 상기 제3기어의 상부는 보호편을 통하여 고정되는 손잡이와, 상기 제1기어의 상부 기어축에 고정되며, 일측 안내구가 보호편의 장홈내에서 안내구를 통하여 보호편 하부에 체결되는 가이드편과, 상기 제1기어의 상,하부 축이 볼트에 의하여 하우징내에 체결시 고정되는 부싱으로 구성된 댐퍼장치를 개시하고 있다.
따라서 원하는 풍량의 크기를 기어비로 조절할 수가 있어 정밀한 풍량의 조절이 필요한 제조공정에 사용되는 공조시스템에 사용할 수가 있으며, 풍량조절 후 단순하게 자체의 기어들 및 부싱 등의 저항력에 의하여 풍량개폐용 개폐판이 공기 등의 부하에 의하여 영향을 받는 것을 방지할 수가 있다.
그러나, 상기 특허에 의하면, 단일의 개폐판을 적용하고 있어 아주 적은 풍량으로 공기를 공급하기 위해 개폐판을 미세하게 여는 경우, 덕트 내벽과 개폐판의 가장자리 사이의 좁은 간극을 통하여 통과하는 공기 흐름에 의해 와류가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 풍량조절 후 기어들 및 부싱 등의 저항력에 의하여 개폐판이 공기 압력에 의해 영향을 받지 않음으로써 오히려 폭발의 가능성이 크다는 문제점이 있다. 구체적으로, 상기 특허의 댐퍼장치가 보일러나 소각로 등에 적용되는 경우, 보일러나 소각로의 연소실에 공급되는 연료 중 일부가 연소하지 않고 잔류하다가 증발하여 유증기 형태로 존재할 수 있는데, 댐퍼장치의 개폐판이 유증기의 압력에 영향을 받지 않기 때문에 유증기가 배출되지 못하고 연소실 내부에 채워진 상태에서 연소가 이루어지면 폭발이 일어날 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 공기 흐름에 의한 와류 발생을 최소화한 댐퍼장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유증기에 의한 폭발의 가능성을 줄일 수 있는 댐퍼장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 모터의 회전에 의해 회전하는 구동기어; 상기 구동기어와 기어 결합한 종동기어; 상기 구동기어와 종동기어에 각각 단부가 고정된 한 쌍의 회전축; 및 상기 회전축 각각에 일측이 고정되고, 타측이 일정한 간극으로 연접하여 덕트의 단면에 대응하는 한 쌍의 개폐판을 포함하며, 상기 한 쌍의 개폐판은 상기 덕트 단면의 수평 중간에서 분리된 댐퍼장치에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 모터의 회전에 의해 회전하는 클러치 유닛; 상기 클러치 유닛과 분리 가능하게 결합하는 구동기어; 상기 구동기어와 기어 결합한 종동기어; 상기 구동기어와 종동기어에 각각 단부가 고정된 한 쌍의 회전축; 및 상기 회전축 각각에 일측이 고정되고, 타측이 일정한 간극으로 연접하여 덕트의 단면에 대응하는 한 쌍의 개폐판을 포함하는 댐퍼장치에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 클러치 유닛은, 일단에서 상기 모터의 모터 축에 결합하는 클러치 디스크; 상기 클러치 디스크의 타단에 결합하고 내부에 스프링이 수납된 통 형상의 하우징; 상기 하우징의 상부에 결합하는 깊이에 따라 상기 스프링에 가하는 장력을 조절하는 장력조절 볼트; 및 상기 하우징에 대응하여 상기 클러치 디스크에 형성된 관통구멍과 상기 관통구멍에 대응하여 상기 구동기어에 형성된 수납 홈에 끼워져 상기 스프링의 탄성 복원력에 의해 가압되는 볼을 포함한다.
바람직하게, 상기 회전축의 직경이나 설치 위치를 조정하거나, 상기 개폐판이 결합한 상기 회전축의 부분과 반대측에 보조 개폐판을 결합하여 상기 회전축과 상기 덕트 내벽 사이의 간극을 차단할 수 있다.
바람직하게, 상기 구동기어와 상기 종동기어는 상기 회전축 각각의 상단에 결합하고, 상기 회전축 각각의 하단에 서로 기어 결합하는 다른 한 쌍의 종동기어가 추가로 결합할 수 있다.
상기의 구조에 의하면, 기어를 이용함으로써 원하는 풍량을 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 한 쌍의 개폐판 사이가 열리거나 닫히는 구조이기 때문에 공기 흐름에 의한 와류가 발생하지 않게 된다.
또한, 클러치 유닛을 적용함으로써, 유증기에 의한 압력이 급격하게 증가하는 경우, 개폐판이 개방되도록 하여 폭발의 가능성을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 댐퍼장치가 설치된 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 댐퍼장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 클러치 유닛을 보여준다.
도 4는 본 발명의 댐퍼장치의 개폐상태를 보여준다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 댐퍼장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 댐퍼장치가 설치된 상태를 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 댐퍼장치를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 댐퍼장치(100)는 덕트 조인트(joint, 10)와 결합하여 댐퍼 어셈블리를 구성하는데, 덕트 조인트(10)의 양단에 플랜지(12, 14)가 형성되어 있어 간단하게 덕트의 원하는 위치에 설치할 수 있다.
기어(210, 220, 230, 240)
각 기어(210, 220, 230, 240)는 얇은 판상으로 형성되어 덕트 조인트(10)의 외부에 설치되며, 가령 90도의 사잇각을 갖는 부채 형상으로 구성되지만, 이에 한정되지는 않는다.
기어(210, 220)와 기어(230, 240)는 각각 서로 기어 결합하여 수평으로 쌍을 이루며, 기어(210, 230)와 기어(220, 240)는 각각 회전축(250, 252)에 각각 결합하여 수직으로 쌍을 이룬다.
기어(210)는 모터(400)의 모터 축(410)에 직접 결합하거나 후술하는 클러치 유닛을 개재하여 결합하여 회전하는 구동기어이고, 나머지 기어(220, 20, 240)는 기어(210)에 기어 결합하거나 회전축(250, 252)을 개재하여 연결된 종동기어이다.
이러한 구조에 의하면, 모터(400)의 모터 축(410)에 클러치 디스크(300)를 개재하여 연결된 기어(210)가 모터 축(410)의 회전에 따라, 기어(210) - 기어(220) - 회전축(252) - 기어(240)의 경로와 기어(210) - 회전축(250) - 기어(230) - 기어(240)의 경로를 통하여 전체 기어(210, 220, 230, 240)가 동시에 회전하게 된다.
각 기어(210, 220, 230, 240)에는, 각 기어(210, 220, 230, 240)와 회전축(250, 252)의 양단을 결합하기 위한 나사구멍(222, 232, 242)이 형성되어 나사(미도시)에 의해 결합된다.
이 실시 예에서는, 수평으로 쌍을 이루도록 상부에 배치된 기어(210, 220)와 하부에 배치된 기어(230, 240)를 예로 들고 있지만, 하부에 배치된 기어(230, 240)는 생략할 수 있다.
개폐판(260, 262)
개폐판(260, 262)은 수평으로 연접하여 배치되고, 일측은 회전축(250, 252)에 결합하여 고정되고, 타측은 미세한 간극으로 대향한다.
회전축(250, 252)의 회전에 따라 개폐판(260, 262)이 연동하여 회전함으로써 개폐판(260, 262) 사이의 간극이 벌어지거나 좁혀져 개도가 조절된다.
이러한 구조에 의하면, 개폐판(260, 262) 사이의 경계가 덕트 단면의 수평 중간에 위치하기 때문에 공기 흐름이 층류를 이루어 와류의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 개폐판(260, 262)이 고정된 회전축(250, 252)의 반대측에는 보조 개폐판(261, 263)이 설치될 수 있는데, 보조 개폐판(261, 263)은 회전축(250, 252)과 덕트 내벽 사이의 간극을 차단하는 역할을 한다.
그러나, 보조 개폐판(261, 263)을 제거하고, 회전축(250, 252)의 설치 위치를 조정하거나 회전축(250, 252)의 직경을 조정하여 회전축(250, 252)과 덕트 내벽 사이의 간극을 제거할 수 있다. 즉, 회전축(250, 252)의 설치 위치나 직경을 조정하여 회전축(250, 252)이 표면이 덕트 내벽에 거의 근접하도록 설치함으로써 회전축(250, 252)과 덕트 내벽 사이의 간극을 거의 없앨 수 있다.
회전축(250, 252)
회전축(250, 252)은 기둥 또는 통 형상으로, 상기한 것처럼, 개폐판(260, 262)의 일측이 결합하여 고정된다.
도 2를 참조하면, 회전축(250, 252)의 상단과 하단은 각각 기어(210, 220, 230, 240)에 형성된 나사구멍(222, 232, 242)에 끼워져 나사 결합에 의해 기어(210, 220, 230, 240)에 고정된다.
상기한 것처럼, 하부에 배치된 기어(230, 240)가 생략되는 경우, 회전축(250, 252)의 하단은 덕트 자체에 회전 가능하게 결합한다.
클러치 유닛
클러치 유닛은 예상하지 않은 압력의 증가에 의해 모터(400)를 포함하는 구동부와 기어(210)를 분리하기 위한 장치이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 클러치 유닛을 보여준다.
클러치 디스크(300)의 일단은 모터 축(410)의 단부에 고정되고, 타단에는 내부에 장력조절 스프링(330)이 수납된 하우징(310)이 결합하며, 하우징(310)이 설치된 위치에 대응하여 관통구멍(302)이 형성된다. 이때, 관통구멍(302)은 반구 형상으로 형성되어 후술하는 볼(304)을 용이하게 수납할 수 있다.
하우징(310)의 상단에는 나사구멍(312)이 형성되어 장력조절 볼트(320)가 끼워지는데, 장력조절 볼트(320)가 깊게 끼워짐에 따라 스프링(330)에 더 큰 장력이 인가되고, 결과적으로 스프링(330)의 탄성 복원력이 증가함으로써 스프링(330)이 볼(304)을 누르는 압력이 증가한다.
또한, 기어(210)의 표면에서 클러치 디스크(300)의 관통구멍(302)에 대응하는 위치에 수납 홈(214)이 형성되며, 수납 홈(214)은 반구 형상으로 형성되어 후술하는 볼(304)을 용이하게 수납할 수 있다.
금속 재질의 볼(ball, 304)은 구 형상으로, 상기한 것처럼, 관통구멍(302)과 수납 홈(214)에 각각 반씩 수납되며, 볼(304)에 의해 클러치 디스크(300)와 기어(210)는 일정한 간격을 유지함과 동시에 스프링(330)에 의해 눌리는 압력에 의해 클러치 디스크(300)와 기어(210)가 같이 회전하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 댐퍼장치의 작동에 대해 도 1 내지 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 댐퍼장치의 개폐상태를 보여준다.
도 4(a)는 덕트가 개폐판(260, 262)에 의해 완전히 닫혀진 상태를 나타내는데, 이때 제어부(미도시)에 의해 모터(400)가 구동되어 모터 축(410)이 도 4(a)에 도시한 화살표 방향으로 회전한다고 가정한다.
그에 따라, 모터 축(410)에 결합한 클러치 디스크(300)가 회전하고, 클러치 디스크(300)의 회전에 따라 볼(304)을 개재하여 클러치 디스크(300)와 결합한 기어(210)가 회전한다.
상기한 것처럼, 클러치 디스크(300)가 볼(304)을 개재하여 기어(210)와 결합하는 힘은 장력조절 볼트(320)를 하우징(310)에 삽입하는 깊이에 따라 달라지는데, 볼(304)을 개재한 결합을 유지할 수 있도록 하는 임계압력으로 스프링(330)에 인가하는 장력을 설정한다.
특히, 이 임계압력은 모터 축(410)의 회전속도, 즉 클러치 디스크(300)의 회전속도와 밀접하게 관련되므로 회전속도를 고려하여 임계압력을 설정하는 것이 바람직하다.
기어(210)의 회전에 의해, 상기한 것처럼, 기어(210) - 기어(220) - 회전축(252) - 기어(240)의 경로와 기어(210) - 회전축(250) - 기어(230) - 기어(240)의 경로를 통하여 전체 기어(210, 220, 230, 240)가 동시에 회전하게 되어, 결과적으로 도 4(b)에 나타낸 것처럼, 개폐판(260, 262)이 완전하게 열린다.
상기의 실시 예에서, 클러치 유닛을 제거하고, 모터(400)의 모터 축(410)을 기어(210)에 직접 결합하여 연소실을 구비하지 않은 환경에 적용할 수 있으며, 한쌍의 개폐판(260, 262)이 덕트 단면의 수평 중간을 중심으로 개폐되도록 하여 와류의 발생을 억제하고 층류에 의한 공기 흐름을 생성하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 4(a)와 같이, 덕트가 개폐판(260, 262)에 의해 완전히 닫혀진 상태에서, 가령 연소실에 연료가 잔류하여 유증기가 발생하는 경우, 유증기가 덕트를 통하여 퍼진다.
이때, 댐퍼장치(100)의 개폐판(260, 262)이 닫혀진 상태이므로, 유증기는 외부로 배출되지 못하고 유증기의 압력이 증가하게 된다.
유증기의 압력이, 스프링(330)이 볼(304)을 가압하는 임계압력을 초과하는 경우, 개폐판(260)이 결합된 기어(210)가 볼(304)이 누르는 힘을 극복하여 볼(304)로부터 벗어나 회전하게 된다.
그 결과, 기어(210)와 기어 결합한 기어(220)가 회전하고 각 회전축(250, 252)를 통하여 하부에 배치된 기어(230, 240)도 회전함으로써 개폐판(260, 262)이 열리면서 유증기가 덕트 내부로 퍼져 나갈 수 있어 유증기의 압력을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 댐퍼장치
210, 220, 230, 240: 기어
250, 252: 회전축
260, 262; 개폐판
261, 263: 보조 개폐판
300: 클러치 디스크
310: 하우징
320: 장력조절 볼트
410: 모터 축

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 덕트의 수직 단면에 대응하여 일정한 간극으로 수평으로 연접하는 한 쌍의 개폐판을 구비한 댐퍼장치에 있어서,
    일단에서 모터의 모터 축에 결합하는 클러치 디스크;
    상기 클러치 디스크의 타단에 설치되는 탄성 결합유닛;
    상기 탄성 결합유닛에 분리 가능하게 결합하는 구동기어;
    상기 구동기어와 기어 결합한 종동기어; 및
    상기 구동기어와 종동기어에 각각 단부가 고정된 한 쌍의 회전축을 포함하며,
    상기 한 쌍의 개폐판은 각각 상기 회전축에 일측이 고정되고, 상기 개폐판에 인가되는 기설정된 외부 압력에 의해 상기 구동기어는 상기 탄성 결합유닛과 분리되는 것을 특징으로 하는 댐퍼장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 탄성 결합유닛은,
    상기 클러치 디스크의 타단에 결합하고 내부에 스프링이 수납된 통 형상의 하우징;
    상기 하우징의 상부에 결합하는 깊이에 따라 상기 스프링에 가하는 장력을 조절하는 장력조절 볼트; 및
    상기 하우징에 대응하여 상기 클러치 디스크에 형성된 관통구멍과 상기 관통구멍에 대응하여 상기 구동기어에 형성된 수납 홈에 끼워져 상기 스프링의 탄성 복원력에 의해 가압되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 한 쌍의 개폐판은 상기 덕트 단면의 수평 중간에서 분리된 것을 특징으로 하는 댐퍼장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    ⅰ) 상기 회전축의 직경이나 설치 위치를 조정하거나,
    ⅱ) 상기 개폐판이 결합한 상기 회전축의 부분과 반대측에 보조 개폐판을 결합하여 상기 회전축과 상기 덕트 내벽 사이의 간극을 차단하는 것을 특징으로 하는 댐퍼장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동기어와 상기 종동기어는 상기 회전축 각각의 상단에 결합하고,
    상기 회전축 각각의 하단에 서로 기어 결합하는 다른 한 쌍의 종동기어가 추가로 결합하는 것을 특징으로 하는 댐퍼장치.
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