KR101756137B1 - 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서: 상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고: 상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치를 제공한다.

Description

가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치{AUTOMATIC BACK FIRE PROTECTOR EQUIPPED IN GAS FIRED FACILITY}

본 발명은 가스 연소 설비의 역화 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 연소 설비에서 역화된 화염의 확산을 방지하고 이를 제거할 수 있는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 관한 것이다.

현재 여러 산업분야에서는 LPG, LNG, 아세틸렌 또는 브라운가스 등의 가스를 연소원으로 사용하는 가스 연소 설비가 설치되어 운용되고 있다.

이러한 가스 연소 설비에서 가스 점화 사용시 설비에 이상이 발생한다던가, 가스토치 또는 가스절단기 팁 등의 화구가 막히거나 과열되었을 때 화염이 설비 본체 내로 역행하여 타 들어가는 역화가 발생하고, 역화가 발생하면 내폭이 일어나 순간적으로 폭발되어 중대 재해로 이어진다.

이 때문에 가스 연소 설비에는 대부분 역화방지기가 설치되어 화염의 역화를 막아 폭발을 방지하고 있다.

일례로 종래의 역화방지기는 가스발생장치(1)와 가스를 연소시키는 버너(5) 사이에 설치되어 있는 주공급관(2) 상에 설치된 상측 밸브, 보조공급관(3), 상기 보조공급관(3) 상에 설치된 화염조절제탱크(4), 상기 화염조절제탱크(4)의 상류측에 설치된 하측 밸브로 구성되어 있고, 점화시 또는 소화시에 상측 밸브는 차단하고 하측 밸브는 개방하여 가스발생장치(1)에서 발생된 가스가 화염조절제탱크(4)를 통과하여 버너(5)로 흐르도록 하여 가스와 화염조절제를 혼합시켜 역화를 방지하고 있다.

그러나, 유기용제가 연소되어 공해물질로 배출되고, 가스는 수중에서도 연소되기 때문에 역화를 확실하게 방지할 수 없으며, 가스가 대용량인 경우에는 그 문제는 더욱 심각해 지는 문제가 있다.

또한, 종래기술로 역화감지센서를 이용하여 역화의 발생을 감지하고, 역화방지기의 내부에 가스 구멍이 형성된 격막과 원통형의 화염제거재를 구비하여 화염의 역화를 방지하는 기술이 특허문헌 1에 개시되어 있다.

이러한 기술은 LPG, LNG, 아세틸렌 등의 일반 가스의 경우 화염의 역화를 어느 정도 방지할 수는 있지만, 브라운가스의 경우 연소속도가 200m/s ~ 3,600m/s에 이르러 일반 가스에 비하여 화염의 전파속도가 10배 이상 빠르기 때문에, 격막과 화염제거재 만으로는 화염의 역류를 확실하게 방지할 수 없어 안정성이 보장되지 못하고, 이로 인하여 설비의 본체 내부에서 강력한 응폭(implosion)이 발생하여 작업자를 사상시키고 설비가 파괴되어 안전한 작업환경을 제공할 수 없는 문제가 있다.

더불어, 종래기술로 하우징과, 하우징의 내외로 연결된 가스공급관과 가스배출관과, 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부와, 설비에 설치된 각종 모터와 솔레노이드 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하되, 상기 역화방지부는 구동장치와 연결된 회전샤프트가 내부 공간에 설치되어 회전샤프트의 회전으로 발생된 송풍에 의해 역화를 방지하는 기술이 특허문헌 2에 개시되어 있다.

그러나, 상술한 종래기술은 회전샤프트의 날개가 몸체와 지속적으로 접촉되면서 마모되어, 날개와 몸체 사이에 공극이 발생하게 되므로 역화가 발생할 수 있으며, 역화방지부의 과열을 방지할 수 없는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0867074호(2008.11.04. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1370139호(2014.03.04. 공개)

본 발명은 상술한 문제점들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 화염의 내부 확산과 내폭을 방지하고, 역화된 화염을 신속하고 안전하게 처리하여 제거할 수 있는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치의 제공에 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서: 상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고: 상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치를 제공한다.

이때, 상기 역화방지관은 내주면이 후방부에 제1단차부가 형성되고, 중간부에 제2단차부가 형성되며, 전방부에 제3단차부가 형성되도록 하향 계단식으로 이루어지되, 상기 제1단차부에 삽입 결합된 테프론관의 내측면과, 상기 제2단차부에 장착된 리테이너와 베어링의 내측면이 서로 수평을 이루도록 구비되고, 상기 제3단차부에 커버관이 결합된 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 회전샤프트는 외주에 나선 형상의 날개가 복수 개의 줄로 형성된 것에도 그 특징이 있다.

상기 회전샤프트는 외주에 나선 형상의 날개가 형성된 것에도 그 특징이 있다.

여기서, 상기 날개는 후방부에 1개 이상의 날개홈이 형성된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 회전샤프트는 전방부로 갈수록 날개 사이의 피치가 점차 좁아지도록 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 냉각유로는 역화방지관과 축관에 걸쳐 형성되고, 상기 냉각유로와 연통된 유입공 및 유출공 중 어느 하나는 역화방지관에 형성되고 나머지 하나는 축관에 형성된 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 커버관은, 스테인리스강으로 이루어지고, 내주면이 가스유출구 측으로 테이퍼지도록 형성되며, 상기 회전슬리브와 접촉되는 후단부에 이탈방지턱이 형성된 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 베어링의 전·후단 쪽에 각각 상기 리테이너가 장착된 것에도 그 특징이 있다.

더불어, 상기 회전슬리브는 체결부재를 통해 상기 회전샤프트의 날개와 체결되는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 회전슬리브는 날개와의 사이에 고정핀이 삽입되어 고정되는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 화염의 내부 확산을 방지하고, 역화된 화염을 신속하고 안전하게 처리하여 제거할 수 있는 바, 즉 가스 연소 설비에서 가스토치, 가스절단기 팁 등의 점화 사용시 회전샤프트의 회전 작동을 통하여 역화된 화염이 설비 본체로 확산되어 내폭되는 것을 방지하고, 역화된 화염이 역화방지기 내부에서 신속하고 안전하게 처리되어 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 역화 방지 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 역화 방지 장치의 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역화 방지 장치의 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 역화방지부의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 회전샤프트의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 역화 방지 장치의 역화감지부와 교체부의 구성 및 작용을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 교체부의 일부 구성을 나타낸 도면이다.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 가스 연소 설비의 역화 방지 장치는 하우징(H)이 구비되고, 상기 하우징(H)에 가스공급관(200)과 가스배출관(300)이 설치되며, 상기 가스공급관(200)과 가스배출관(300)의 사이에 역화방지기에 해당하는 역화방지부(100)가 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하여 화염을 신속하고 안전하게 처리하여 제거하고, 제어부를 구비하여 설비에 설치된 모터와 솔레노이드밸브를 제어하여 가스의 흐름을 개방 또는 차단 제어한다.

이때, 상기 하우징(H)의 내부에는 역화 방지 장치의 여러 구성들이 설치되어 있고, 상기 하우징(H)의 일측엔 에어콤프레셔에 의해 토출된 에어가 내부로 유입되는 에어유입구(H1)가 형성되고, 에어유입구(H1)를 통해 하우징(H) 내부로 유입된 에어는 상기 하우징(H)의 타측에 형성된 에어유출구(H2)를 통해 외부로 유출되며, 상기 에어유출구(H2)는 배출도어(H3)의 개폐에 따라 개방 또는 폐쇄된다.

또한, 가스발생장치 또는 가스저장탱크(미도시)로부터 가스가 공급되는 가스공급관(200)이 상기 하우징(H)의 내·외에 걸쳐 설치되고, 상기 가스공급관(200)을 통해 공급된 가스는 가스배출관(300)을 거쳐 상기 가스배출관(300) 말단의 화구(T)에 구비된 가스토치 또는 가스절단기 팁 등을 통하여 점화된 상태로 배출되면서 소정의 작업을 수행하게 된다

상기 역화방지부(100)는 가스공급관(200)과 가스배출관(300)의 사이에 연결 설치되되, 박스형 또는 원통형으로 이루어진 바디를 구비하고, 이러한 바디는 구동장치와 연결된 회전축(115)이 삽입 결합되는 축관(110)과, 축관(110) 앞쪽에 연결되어 상기 가스공급관(200)과 연통되는 가스유입구(121) 및 상기 가스배출관(300)과 연통되는 가스유출구(122)가 형성된 역화방지관(120)을 구비한다.

상기 바디의 외측에는 작동모터(160)가 설치되고, 상기 작동모터(160)의 모터축(161)이 풀리를 갖는 타이밍벨트 등의 연결부재(170)에 의해 회전축(115)과 연결되어 회전한다.

또한, 상기 회전축(115)은 전단부가 상기 축관(110)을 거쳐 상기 역화방지관(120)의 내부까지 돌출되게 형성되고, 상기 역화방지관(120)의 내부로 돌출된 회전축(115)의 외주면에 회전샤프트(130)가 결합되어 상기 회전축(115)과 함께 회전한다.

상기 역화방지관(120)은 관내면 후방부에 테프론관(126)이 삽입 결합되어 회전샤프트(130)의 회전시 역화방지관(120)과의 금속끼리 직접 접촉되어 발생될 수 있는 불꽃을 차단하여 폭발을 방지하고, 마찰열 상기 테프론관(126)은 유리가 10 내지 20 중량% 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어짐으로써 내열성과 내마모성이 우수하여 내구성이 증가된다.

더불어, 상기 역화방지관(120)은 관내면 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관(127)과, 상기 테프론관(126)과 커버관(127)의 사이의 관내면에 장착되는 리테이너(R)와 베어링(B)과, 상기 날개(131)의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너(R) 및 베어링(B)과 접촉되면서 상기 회전샤프트(130)와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브(140)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 역화방지관(120)의 내주면은 후방부에 제1단차부(123)가 형성되고, 중간부에 제2단차부(124)가 형성되며, 전방부에 제3단차부(125)가 형성되되, 상기 제1단차부(123), 제2단차부(124), 제3단차부(125)가 차례대로 하향 계단식으로 이루어진다. 여기서, 상기 제1단차부(123)에는 상기 테프론관(126)이 장착 결합되고, 상기 제2단차부(124)에는 리테이너(R)와 베어링(B)이 장착되고, 상기 제3단차부(125)에는 커버관(127)이 결합된다.

이때, 상기 제2단차부(124)에는 중간에 1개 또는 복수 개의 베어링(B)이 장착되어 회전샤프트(130)의 원활환 회전이 가능하고, 회전샤프트(130)가 유동되는 것을 방지하여 공극이 발생되지 않게 되어 역화를 방지할 수 있다.

더불어, 상기 베어링(B)이 장착된 부위의 전·후단 쪽에 리테이너(R)가 장착되어 씰링이 이루어짐으로써, 가스유입구(121)로부터 유입된 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 화염이 설비 내로 역행하여 타 들어가는 것을 차단할 수 있다.

이와 함께, 장착된 상기 테프론관(126)의 내측면과, 리테이너(R) 및 베어링(B)의 내측면은 서로 수평을 이루어 회전샤프트(130) 날개(131)의 회전과 송풍이 방해받지 않고 원활하게 이루어지게 한다.

상기 커버관(127)은, 스테인리스강으로 이루어지고, 내주면이 가스유출구(122) 측으로 테이퍼지도록 테이퍼면(127a)이 형성되며, 상기 회전슬리브(140)의 전단부와 접촉되는 커버관(127)의 후단부에 이탈방지턱(127b)이 형성됨으로써, 상기 회전샤프트(130)와 함께 회전하는 회전슬리브(140)의 이탈을 방지한다.

이로써, 상기 회전샤프트(130)의 회전력에 의해 바람이 발생되고, 발생된 바람은 가스유출구(122)를 향해 지속적으로 송풍되므로, 가스유입구(121)로부터 유입된 가스의 배출이 원활해 지고, 역화된 화염이 상기 화염방지부(100)의 내부로 확산되는 것을 차단할 뿐만 아니라, 역화된 화염을 소화할 수 있는 것이다.

상기 회전샤프트(130)는 상기 역화방지관(120) 내부에 설치되고, 외주면이 상기 가스유출구(112) 측으로 소정의 각도로 테이퍼지도록 형성됨으로써, 상기 회전샤프트(130)의 회전에 의해 발생된 바람의 송풍속도를 증가시켜 송풍되는 바람에 의해 화염의 역행을 방지하고, 역화된 화염을 소화 제거하여 역화를 신속하고 안전하게 처리할 수 있다.

더불어, 상기 회전샤프트(130)는 외주면의 길이 방향을 따라 나선 형상의 날개(131)가 형성되고, 이로써 날개(131)의 주변에는 나선 형상의 나선홈(132)이 형성되어 상기 회전샤프트(130)가 회전함에 따라 강한 송풍력과 함께 난류를 발생시킬 수 있으므로 화염의 역행 방지와 제거 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.

이때, 상기 회전샤프트(130)는 나선 형상의 날개(131)가 1줄로 형성될 수도 있으나, 복수 개의 줄로 형성되는 것이 송풍력을 증가시킬 수 있어 바람직하다.

상기 날개(131)는 후방부에 1개 이상의 날개홈(131a)이 형성되어 송풍량을 증가시킬 수 있고, 가스유입구(121)를 통해 유입된 가스가 가스유출구(122) 쪽으로 원활하게 송풍되도록 한다.

상기 날개(131)는 전방부로 갈수록 날개편(131b) 사이의 거리인 피치(P)가 점차 좁아지도록 형성됨으로써, 회전에 의해 발생되어 가스유출구(122) 쪽으로 송풍되는 바람의 송풍 압력을 증가시켜 화염 역행 방지 및 화염의 소화 제거에 대한 효과를 증대시킬 수 있다.

상기 회전슬리브(140)는 회전방지관(120)의 내부에 삽입 장착되어 회전샤프트(130)의 날개(131)와 밀착된 상태로 회전샤프트(130)와 함께 회전 구동되도록 설치되는 바, 만약 이러한 회전슬리브(140)가 설치되지 않는다면 회전샤프트(130)의 회전시 날개(131)와 베어링(B) 사이에 공극이 발생하게 되어 역화를 방지할 수 없게 된다.

이때, 상기 회전슬리브(140)는 원활한 송풍을 위하여 후단부가 가스유출구(122) 쪽을 향하여 테이퍼지도록 형성되는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 회전슬리브(140)는 역화방지관(120)의 내측에서 체결부재(141)를 통해 상기 회전샤프트(130)의 날개(131)와 체결되거나, 상기 회전슬리브(140)의 전단부와 가장 전단부에 구비된 날개(131)와의 사이에 고정핀(142)을 삽입 고정함으로써, 회전슬리브(140)가 회전샤프트(140)의 날개(131)에 밀착됨으로써 회전시 유동되거나 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 역화방지부(100)의 외측 가장자리 부분에는 냉각 하우징(150)을 형성하고, 냉각 하우징(150)의 내부에는 냉각수 탱크(미도시)와 호스를 통해 연통된 냉각유로(151)가 형성되며, 상기 냉각유로(151)는 냉각수가 유출입되는 유입공(152)과 유출공(153)이 연통 형성되며, 유입공(152)을 통해 유입된 냉각수가 역화방지부(100)의 관체를 순환한 후 유출되므로 역화방지부의 과열이 방지된다.

일반적으로 회전샤프트(130)와 회전슬리브(140)의 고속 회전에 따라 고열이 발생되는데 이는 리테이너(R)와 베어링(B)의 수명을 크게 단축시킬 수 있으므로, 역화방지부(100)의 외측에 냉각 하우징(150)을 용접 결합하고, 냉각 하우징(150)의 상부에 형성된 냉각수가 유출입될 수 있는 유입공(152)과 유출공(153)을 호스 등을 통해 냉각수 탱크와 연결시키는 것이다.

여기서, 축관(110)에도 열이 발생하기 때문에 상기 냉각유로(151)는 역화방지관(120) 뿐만 아니라 축관(110)에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 유입공(152) 및 유출공(153) 중 어느 하나는 역화방지관(120)에 형성되고 나머지 하나는 축관(110)에 형성될 수 있다.

상기 역화방지부(100)와 가스배출관(300)의 사이에는 우회로(400)가 연결 설치되어 역화된 화염의 흐름이 우회하여 통과하도록 유도함으로써, LPG, LNG, 아세틸린 등의 일반 가스는 물론이고 화염의 전파속도가 매우 빠른 브라운가스의 경우에도 직결시킨 경우에 비하여 화염의 전파속도를 지연시키고 압력을 강하시킴으로써 역화된 화염의 내부 확산을 최대한 방지하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 역화 방지 장치는 종래처럼 역화감지센서를 이용하여 빛이나 압력을 센싱하여 역화의 발생을 감지하는 것이 아니라, 권취기(610)에 의해 지속적으로 공급되는 감지판(S)과 역화감지부(500)의 리미트 스위치(540)를 이용하여 역화의 발생을 감지함으로써, 역화를 확실하게 감지하여 가스의 공급을 신속히 차단할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 가스배출관(300)의 상측에는 토출관(520)이 설치되되, 상기 가스배출관(300)의 상단에 하부 플랜지(310)가 형성되고, 상기 토출관(520)의 하단에 상부 플랜지(521)가 형성되어, 상기 상부 플랜지(521)와 하부 플랜지(310)의 사이에 감지판(S)이 게재되어 끼워진다.

이때, 상기 감지판(S)은 알루미늄판 또는 나일론이 혼입된 알루미늄판으로 이루어지는 것이 바람직하고, 이러한 재질의 감지판(S)은 평상시의 일반적인 운전 조건에서는 게재된 상태 그대로 유지되다가, 역화가 발생되어 압력이 4bar 이상으로 급속히 상승하게 되면 감지판(S) 중 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 게재된 부분이 권취기(610)에 권취된 감지판(S)으로부터 분리되어 상기 토출관(520)을 통해 상측으로 토출된다.

이때, 분리된 감지판(S)이 감지편(530)에 충격되어 리미트 스위치(540)와의 접촉에 의해 역화가 감지되면, 제어부(700)에 전기적 신호를 송신하게 되고, 상기 제어부(700)는 이러한 신호를 수신받아 가스 공급용 솔레노이드 밸브(V1)를 차단하여 가스 공급을 차단하고, 가스 배출용 솔레노이드 밸브(V2)를 개방하여 공급된 잔류 가스를 드레인관(900)을 통하여 외부로 배출시키는 것이다.

상기 역화감지부(500)는, 스위치함(510), 토출관(520), 감지편(530), 리미트 스위치(540)를 포함하여 이루어진다.

상기 스위치함(510)은 상기 하우징(H)의 상단에 설치되고, 상측에 개폐도어(511)가 형성되며, 역화 감지시 상기 개폐도어(511)는 자동으로 개방된다.

상기 토출관(520)은 상단이 상기 스위치함(510) 내에 위치되도록 설치되고, 역화 발생시 분리된 감지판(S)이 개방된 상기 개폐도어(511)를 통하여 외부로 토출된다.

상기 감지편(530)은 상기 스위치함(510) 내에 구비되고, 감지편 고정대(531)의 상단에 설치된 베어링(532)에 연결되어 분리된 감지판(S)의 토출 충격에 의하여 회전한다.

상기 리미트 스위치(540)는 상기 스위치함(510) 내에 구비되고, 상기 감지편(530)이 회전하여 접촉되어 역화가 감지되면 제어부(700)에 전기적 신호를 송신한다.

본 발명은 분리된 감지판(S)을 새로운 감지판(S)으로 교체하기 위한 교체부(600)를 더 포함하되, 권취기(610), 권취용 기어드모터(620), 감속기(630), 및 승강기(640)을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 감지판(S)은 상기 권취기(610)의 양측 보빈(611)에 의해 코일의 형태로 감겨 권취되어 있고, 역화 발생시 상기 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 게재된 감지판(S) 부분이 분리되어 상측으로 토출되면, 권취기(610)에 권취된 감지판(S)을 수평으로 이동시켜 상기 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 장착되도록 교체하는 것이다.

상기 권취기(610)는 상기 토출관(520)의 양측에 보빈(611)이 구비되어 감지판(S)을 코일 형태로 권취하고, 상기 권취용 기어드모터(620)는 상기 권취기(610)의 일측에 벨트 등 동력전달수단에 의해 연결 설치되어 상기 권취기(610)를 회전 작동시켜 감지판(S)을 수평 이동시키며, 상기 감속기(630)는 상기 보빈(611)의 보빈축과 감속벨트(631)로 연결되어 상기 권취기(610)의 회전속도를 감속시킨다.

한편, 분리되어 외부로 토출된 감지판(S) 대신에 권취기(610)에 권취된 감지판(S)을 수평 이동시켜 상기 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 게재함으로써 감지판(S)을 교체하기 위해서는, 상기 토출관(520)이 위로 상승하여 상기 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 소정의 간격이 존재해야 한다.

이를 위하여, 상기 승강기(640)는 승강용 기어드모터(641)를 구비하고, 상기 승강용 기어드모터(641)의 구동에 의하여 회전하는 나사산이 형성된 회전부재(642)가 설치된다.

또한, 상기 회전부재(642)와 연결되어 상기 회전부재(642)의 회전에 따라 승강 이동하되, 일측은 토출관(520)의 상부 플랜지(521)와 연결되고, 타측은 가이드부재(644)와 연결되어, 상기 승강부재(643)의 승강 이동에 따라 상기 토출관(520)이 승강 이동하게 된다.

아울러, 상기 가스공급관(200)에는 가스 공급용 솔레노이드밸브(V1) 및 안전변(800)이 설치되고, 상기 가스공급관(200)과 연결된 드레인관(900)에는 가스 배출용 솔레노이드밸브(V2)가 설치된다.

이때, 상기 안전변(800)은 스프링을 구비하고, 상기 스프링은 포트와 연결되어 있는데, 역화 발생시 관 내부 압력이 급격히 팽창하여 셋팅된 배출압을 초과할 경우 스프링이 포트를 밀어내어 역화된 가스를 외부로 배출시킨다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

가스배출관(300)의 단부에 구비된 화구(T)에 가스토치나 가스절단기 팁을 설치하고, 가스토치나 가스절단기 팁에서 가스가 점화되어 유출되는 과정에서 화염이 역화되어 가스배출관(300)을 타고 역류하게 되면 관 내부 압력이 급격히 팽창하여 4bar 이상으로 상승되며, 감지판(S) 중 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 게재되어 끼워진 부분이 권취기(610)에 권취된 감지판(S)으로부터 분리되어 토출관(520)을 통해 상측으로 토출된다.

이때, 스위치함(510)의 개폐도어(511)가 개방되고, 분리된 감지판(S)이 감지편(530)에 충격되어 감지편(530)이 회전하면서 리미트 스위치(540)와 접촉되어 역화가 감지됨과 동시에 제어부(700)에 전기적 신호를 송신하게 되며, 제어부(700)는 이러한 신호를 수신받아 가스 공급용 솔레노이드 밸브(V1)를 차단하여 가스 공급을 차단하고, 가스 배출용 솔레노이드 밸브(V2)를 개방하여 공급된 잔류 가스를 드레인관(900)을 통하여 외부로 배출시킨다.

또한, 역화된 화염은 가스배출관(300)을 타고 역류하여 우회로(400)를 통과하면서 화염의 전파속도가 지연되고, 압력도 강하된다.

그리고, 상기 우회로(400)를 통과한 화염이 역화방지부(100)의 바디 내부를 거쳐 가스공급관(200) 측으로 역류하려 하지만, 회전샤프트(130)의 회전에 의하여 송풍되는 바람에 의하여 더 이상의 화염의 역행이 차단되고, 역화된 화염을 소화 제거함으로써 역화가 신속하고 안전하게 처리되는 것이다.

더불어, 화염방지관(120)의 내주에 베어링(B)이 장착되어 회전샤프트(130)의 원활환 회전이 가능하고, 회전샤프트(130)가 유동되는 것을 방지하여 공극이 발생되지 않게 되어 역화를 방지할 수 있고, 리테이너(R)가 함께 장착되어 씰링이 이루어지므로 유입된 가스가 외부로 유출되지 않고 화염이 설비 내로 역행하여 타 들어가는 것을 차단할 수 있는 것이다.

이와 함께, 상기 회전샤프트(130)의 날개에 회전슬리브(140)가 밀착된 상태로 함께 회전 가능하게 구비됨으로써 날개와의 사이에 공극이 발생하지 않아 역화 방지 효과가 증대되는 것이다.

또한, 이러한 역화 차단에 의해 역화방지부(100)와 가스 배관 내부의 압력이 상승하게 되면 안전변(800)을 통하여 잔류가스와 압력을 외부로 배출시킨다.

아울러, 역화 방지를 위한 처리 과정이 모두 완료된 경우 설비의 재가동을 위해서는, 제어부(700)가 승강기(640)의 승강용 기어드모터(641)를 정방향으로 구동시키고, 회전부재(642)의 회전에 따라 승강부재(643)가 상승 이동하여 토출관(520)을 상측으로 소폭 이동시키면, 토출관(520)과 가스배출관(300)의 상·하부 플랜지(521,310)의 사이에 소폭의 간격이 벌어지게 된다.

이때, 제어부(700)는 권취용 기어드모터(620)를 구동시켜 권취기(610)에 권취된 감지판(S)을 소정의 거리 만큼 수평 이동시켜 가스배출관(300)과 토출관(520)의 사이에 게재한 상태에서, 승강용 기어드모터(641)를 역방향으로 구동시켜 토출관(520)을 하측으로 이동시키면 감지판(S)이 토출관(520)과 가스배출관(300)의 상·하부 플랜지(521,310)의 사이에 끼워져 장착되어 역화 방지 장치의 준비 상태가 재설정된다.

여기서, 상술한 역화 방지 및 재설정을 위한 모든 과정은 수초 내에 자동으로 이루어진다.

따라서, 신속하고 안전하게 역화를 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 연속운전이 가능하여 지속적으로 역화 방지를 수행할 수 있으므로 작업능률이 향상되고, 작업자의 스트레스가 제거되며, 간편한 교체가 가능한 것이다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

* 종래기술
1. 가스발생장치 2. 주공급관
3. 보조공급관 4. 화염조절제탱크
5. 버너
* 본 발명
100. 역화방지부 110. 축관
115. 회전축 120. 역화방지관
121. 가스유입구 122. 가스유출구
123. 제1단차부 124. 제2단차부
125. 제3단차부 126. 테프론관
127. 커버관 127a. 테이퍼면
127b. 이탈방지턱 130. 회전샤프트
131. 날개 131a. 날개홈
131b. 날개편 132. 나선홈
140. 회전슬리브 141. 체결부재
142. 고정핀 150. 냉각 하우징
151 냉각유로 152. 유입공
153. 유출공 160. 작동모터
161. 모터축 170. 연결부재
200. 가스공급관 300. 가스배출관
310. 하부 플랜지 400. 우회로
500. 역화감지부 510. 스위치함
511. 개폐도어 520. 토출관
521. 상부 플랜지 530. 감지편
531. 감지편 고정대 532. 베어링
540. 리미트 스위치 541. 스위치 고정대
600. 교체부 610. 권취기
611. 보빈 620. 권취용 기어드모터
630. 감속기 631. 감속벨트
640. 승강기 641. 승강용 기어드모터
642. 회전부재 643. 승강부재
644. 가이드부재 700. 제어부
800. 안전변 900. 드레인관
S. 감지판 B. 베어링
H. 하우징 H1. 에어유입구
H2. 에어유출구 H3. 배출도어
P. 피치 R. 리테이너(retainer)
T. 화구 V1. 가스 공급용 솔레노이드 밸브
V2. 가스 배출용 솔레노이드 밸브

Claims (10)

1. 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서:
   상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고:
   상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하며,
   상기 역화방지관은 내주면이 후방부에 제1단차부가 형성되고, 중간부에 제2단차부가 형성되며, 전방부에 제3단차부가 형성되도록 하향 계단식으로 이루어지되, 상기 제1단차부에 삽입 결합된 테프론관의 내측면과, 상기 제2단차부에 장착된 리테이너와 베어링의 내측면이 서로 수평을 이루도록 구비되고, 상기 제3단차부에 커버관이 결합된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
2. 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서:
   상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고:
   상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하며,
   상기 커버관은, 스테인리스강으로 이루어지고, 내주면이 가스유출구 측으로 테이퍼지도록 형성되며, 상기 회전슬리브와 접촉되는 후단부에 이탈방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
3. 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서:
   상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고:
   상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하며,
   상기 회전슬리브는 체결부재를 통해 상기 회전샤프트의 날개와 체결되는 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
4. 하우징; 상기 하우징에 연결된 가스공급관과 가스배출관; 상기 가스공급관과 가스배출관의 사이에 연결 설치되어 역화된 화염의 확산을 방지하는 역화방지부; 및 설비에 설치된 모터와 밸브를 제어하여 가스의 흐름을 제어하는 제어부를 포함하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치에 있어서:
   상기 역화방지부는, 구동장치와 연결된 회전축이 삽입 결합되는 축관; 상기 축관 앞쪽에 연결되어 가스유입구 및 가스유출구가 형성된 역화방지관; 나선 형상의 날개를 구비하여 상기 회전축과 연결되어 상기 역화방지관 내부에 설치되 회전하면서 상기 가스유입구를 통해 유입된 가스를 상기 가스유출구로 송풍시켜 역화를 방지하는 회전샤프트; 역화방지부 외주연에 설치되고 냉각수가 유·출입되는 유입공과 유출공이 연통되며 냉각수가 순환되는 냉각유로를 포함하고:
   상기 역화방지관은, 후방부에 삽입 결합되고 유리가 첨가된 글라스 테프론 재질로 이루어진 테프론관; 전단부에 결합되어 관의 말단부를 커버하는 커버관; 상기 테프론관과 커버관의 사이에 장착된 리테이너와 베어링; 상기 날개의 외측 단부에 연결되어 상기 리테이너 및 베어링과 접촉되면서 상기 회전샤프트와 함께 회전하는 스테인리스강 재질로 이루어진 회전슬리브를 포함하며,
   상기 회전슬리브는 날개와의 사이에 고정핀이 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전샤프트는 외주에 나선 형상의 날개가 1줄 또는 복수 개의 줄로 형성된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 날개는 후방부에 1개 이상의 날개홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전샤프트는 전방부로 갈수록 날개 사이의 피치가 점차 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉각유로는 역화방지관과 축관에 걸쳐 형성되고,
   상기 냉각유로와 연통된 유입공 및 유출공 중 어느 하나는 역화방지관에 형성되고 나머지 하나는 축관에 형성된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
   
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베어링의 전·후단 쪽에 각각 상기 리테이너가 장착된 것을 특징으로 하는 가스 연소 설비의 자동 역화 방지 장치.
10. 삭제

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