KR101970972B1 - 분체 혼합 기체용 밸브 - Google Patents

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정우현
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이종하
김준석
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한국서부발전(주)
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Abstract

분체 혼합 기체용 밸브가 개시된다. 본 발명의 분체 혼합 기체용 밸브는, 하부 공간부와 상부 공간부로 구획되며 상부 공간부와 연통 되는 가스 주입구와 가스 출구가 마련된 밸브 본체; 상부 공간부에 마련되어 가스 주입구와 가스 출구를 연결하는 가스 유로를 개폐시키는 가드판; 및 밸브 본체에 마련되어 가드판을 가스 주입구로 승강시키는 가드판 작동부를 포함하고, 가드판 작동부는 하부 공간부에 배치되는 피스톤 및 피스톤과 연결되며 상부 공간부에 배치되어 가드판을 펼쳐서 승강시키는 실링 헤드를 포함하고, 피스톤은 기어 맞물림 방식으로 승강 되는 것을 특징으로 한다.

Description

분체 혼합 기체용 밸브{VALVE FOR MIXING POWER GAS}
본 발명은, 분체 혼합 기체용 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고체 분진 입자를 포함한 혼합 기체의 유로 제어를 위한 분체 혼합 기체용 밸브에 관한 것이다.
기존의 기체 유로에 대한 밸브의 경우 밸브의 개폐시 기밀성 유지를 위하여 동작부와 실링부가 서로 마찰되는 구조로 되어 있다. 이러한 동작부와 실링부의 마찰은 기밀성 유지를 위하여 필수적으로 기존의 가스 유로에 대하여 일정 횟수 이상의 성능 안전성을 보장하고 있으나, 유체에 고체상 입자가 포함되어 있을 경우 표면에 침적된 입자가 압착 및 마찰됨으로써 표면에 홈을 발생시켜 결과적으로 밸브의 기밀성을 파괴하는 문제를 발생시킨다.
고체상 분체가 포함된 혼합가스 유로에서 고체의 표면 침적은 초기에는 정전기적 인력과 같은 약한 상호작용에 의하여 일어나며, 일단 침적이 일어나게 되면 해당 부위를 기점으로 응집현상이 발생하며 이는 시간이 갈수록 가속되는 특징이 있다.
그러나 침적 입자와 침적표면과의 상호 작용력이 약하여 유속의 증가 또는 응집 입자의 밀도증가에 의하여 자연 해소가 되기도 한다. 하지만 이러한 표면침적이 발생한 상태에서 밸브가 동작하게 되면 표면과 약한 상호작용으로 침적된 입자는 실링부와 구동부 사이에서 압착된다. 압착된 입자는 밀도와 경도가 높아지게 되며, 표면에 대한 흡착력이 비약적으로 상승한다.
따라서 마찰표면에 경도가 높아진 침적 고체에 의하여 홈이 파이는 영구손상이 일어난다. 결과적으로 밸브의 잦은 개폐 시 밸브의 기밀성이 담보되지 못하는 문제가 발생하므로 이에 대한 개선책이 요구된다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국등록특허공보 제10-0915877호(비디아이 주식회사) 2009. 08. 31. 한국등록특허공보 제10-1361669호(고등기술연구원연구조합) 2014. 02. 05.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 밸브의 잦은 개폐에도 기밀성을 유지할 수 있고 유체의 압력에 의해 피스톤이 밀려나지 않으며 정밀 제어를 통해 유량 조절이 가능한 분체 혼합 기체용 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하부 공간부와 상부 공간부로 구획되며 상기 상부 공간부와 연통 되는 가스 주입구와 가스 출구가 마련된 밸브 본체; 상기 상부 공간부에 마련되어 상기 가스 주입구와 상기 가스 출구를 연결하는 가스 유로를 개폐시키는 가드판; 및 상기 밸브 본체에 마련되어 상기 가드판을 상기 가스 주입구로 승강시키는 가드판 작동부를 포함하고, 상기 가드판 작동부는 상기 하부 공간부에 배치되는 피스톤 및 상기 피스톤과 연결되며 상기 상부 공간부에 배치되어 상기 가드판을 펼쳐서 승강시키는 실링 헤드를 포함하고, 상기 피스톤은 기어 맞물림 방식으로 승강 되는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브가 제공될 수 있다.
상기 가드판 작동부는 상기 실링 헤드의 단부에 마련되어 상기 상부 공간부와 접하는 영역의 상기 가스 주입구를 청소하는 브러쉬 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 공간부와 접하는 영역의 상기 가스 주입구에는 원추형의 밀폐 헤드가 마련되고, 상기 브러쉬 부재는 상기 밀폐 헤드를 청소할 수 있다.
상기 가드판 작동부는 상기 실링 헤드의 최상단부에 마련되어 상기 가드판에 고정되는 고정 멈치를 더 포함할 수 있다.
상기 실링 헤드는 원추형 형상을 가질 수 있다.
상기 피스톤의 외벽에는 제1 스퍼기어와 나선편이 마련될 수 있다.
상기 하부 공간부에 마련되며 상기 피스톤의 제1 스퍼기어와 기어 맞물림 되어 상기 피스톤을 승강시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 밸브 본체는 상기 하부 공간부와 상부 공간부를 구획하는 분리판을 더 포함하고, 상기 피스톤과 상기 실링 헤드는 상기 분리판을 관통하는 연결축에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기 밸브 본체는 상기 연결축이 관통되는 상기 분리판의 영역에 마련되는 차단 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 가드판은 일측부는 상기 실링 헤드의 전진 방향으로 타측부는 상기 실링 헤드의 후퇴 방향으로 뒤틀린 판형의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 피스톤이 기어 맞물림 방식으로 승강 되므로 유체의 압력에 의해 피스톤이 밀려나가지 않고, 기어의 회전 제어를 통해 실링 헤드의 전후진 거리를 통제하므로 이격 거리의 정밀 제어를 통한 유량 조절이 가능하며, 유량 조절을 위해 실링 헤드가 잦은 왕복 운동을 하는 경우 가드판이 노출된 실링 헤드의 표면을 덮음으로써 분진이 실링 헤드의 표면에 침적되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합 기체용 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3은 도 1에서 피스톤이 일정 높이로 상승 된 것을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에서 피스톤이 최대로 상승 되어 가스 유로를 차단한 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합 기체용 밸브를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 단면도이고, 도 3은 도 1에서 피스톤이 일정 높이로 상승 된 것을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 피스톤이 최대로 상승 되어 가스 유로를 차단한 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 분체 혼합 기체용 밸브(1)는, 하부 공간부(110)와 상부 공간부(120)로 구획되며 상부 공간부(120)와 연통 되는 가스 주입구(140)와 가스 출구(150)가 마련된 밸브 본체(100)와, 상부 공간부(120)에 마련되어 가스 주입구(140)와 가스 출구(150)를 연결하는 가스 유로를 개폐시키는 가드판(200)과, 밸브 본체(100)에 마련되어 가드판(200)을 가스 주입구(140)로 승강시키는 가드판 작동부(300)와, 가드판 작동부(300)를 승강시키는 구동부(400)를 구비한다.
밸브 본체(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 공간부(110)와 상부 공간부(120)로 구획되며, 하부 공간부(110)와 상부 공간부(120)의 사이에는 홀이 마련된 분리판(130)이 마련된다.
본 실시 예에서 고체 분진입자를 포함하는 혼합 기체는 상부 공간부(120)의 상측부에 마련되는 가스 주입구(140)를 통해 상부 공간부(120)로 유입된 후 상부 공간부(120)의 측벽에 상부 공간부(120)와 연통 되도록 마련되는 가스 출구(150)를 통해 다음 공정으로 공급된다.
또한 본 실시 예에서 상부 공간부(120)와 가스 주입구(140)가 접하는 영역에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 밀폐 헤드(160)가 마련된다. 본 실시 예에서 밀폐 헤드(160)는 실링 헤드(330)와 대응되는 형상인 원추형 형상을 가질 수 있고, 밀폐 헤드(160)의 표면에 침적된 고체 분진은 가드판 작동부(300)에 마련된 브러쉬 부재(350)에 의해 청소될 수 있다.
나아가 본 실시 예에서 분리판(130)의 중앙부에는 피스톤(310)과 실링 헤드(330)를 연결하는 연결축(320)이 관통되는 홀이 마련되고, 이 홀에는 하부 공간부(110)와 상부 공간부(120)를 차단하는 차단 부재(170)가 마련될 수 있다. 본 실시 예에서 차단 부재(170)는 실링 부재를 포함한다.
가드판(200)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 공간부(120)의 상측부에 가장자리가 결합되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 실링 헤드(330)의 상승 시 가스 주입구(140)의 방향으로 펼쳐지며, 밸브 개방 시 피스톤(310)의 후퇴 방향으로 실링 헤드(330)를 덮어 가스 유로로부터 실링 헤드(330)를 보호하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 가드판(200)은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상측부는 실링 헤드(330)의 전진 방향으로 하측부는 실링 헤드(330)의 후퇴 방향으로 뒤틀린 판형의 형상을 하고 있으며, 밸브 본체(100)의 내주면을 따라 복수로 배치될 수 있다.
또한 본 실시 예에서 가드판(200)의 저면부에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가드판 브러쉬(210)가 마련되며 이 가드판 브러쉬(210)는 실링 헤드(330)의 상면부에 접촉되어 그 상면부를 마찰에 의해 청소하는 역할을 한다.
가드판 작동부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(100)에 마련되며 가드판(200)을 가스 주입구(140)의 방향으로 승강시켜 가스 유로를 개폐시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 가드판 작동부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 공간부(110)에 승강 가능하게 배치되며 외벽에 제1 스퍼 기어(311)와 나선편(312)이 마련된 피스톤(310)과, 하단부는 피스톤(310)의 상면부에 연결되고 상단부는 분리판(130)을 관통하여 상부 공간부(120)에 배치되는 연결축(320)과, 연결축(320)의 상단부에 마련되며 가드판(200)의 저면부에 접촉되어 가드판(200)을 승강시키는 실링 헤드(330)와, 실링 헤드(330) 상부로 연장된 연결축(320)의 상단부에 마련되고, 오무려진 가드판(200)을 고정시키는 고정 멈치(340)와, 고정 멈치(340)의 하부에 마련되어 밀폐 헤드(160)를 청소하는 브러쉬 부재(350)를 포함한다. 가드판(200)은 밸브 개방 시 즉, 피스톤(310)의 후퇴 방향일 때 실링 헤드(330)를 덮어 가스 유로로부터 실링 헤드(330)를 보호하며, 이때 고정 멈치(340)는 오무려진 가드판(200)을 고정시키는 역할을 한다.
가드판 작동부(300)의 실링 헤드(330)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원추형 형상을 가질 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 가드판(200)의 중앙부를 관통한 후 밀폐 헤드(160)를 막아 가스 주입구(140)를 통해 혼합 기체가 유입되는 것을 차단할 수 있다.
가드판 작동부(300)의 브러쉬 부재(350)는, 실링 헤드(330)의 상승 시 밀폐 헤드(160)를 통과한 후 가스 주입구(140)로 유입되므로 밀폐 헤드(160)를 마찰에 의해 청소할 수 있다.
구동부(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외벽에 피스톤(310)의 제1 스퍼 기어(311)와 기어 맞물림 되는 제2 스퍼 기어(411)가 마련된 밸브 구동축(410)과, 밸브 구동축(410)에 연결되어 밸브 구동축(410)을 정역 방향으로 회전시키는 구동 모터(420)를 포함한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 피스톤이 기어 맞물림 방식으로 승강 되므로 유체의 압력에 의해 피스톤이 밀려나가지 않고, 기어의 회전 제어를 통해 실링 헤드의 전후진 거리를 통제하므로 이격 거리의 정밀 제어를 통한 유량 조절이 가능하며, 유량 조절을 위해 실링 헤드가 잦은 왕복 운동을 하는 경우 가드판이 노출된 실링 헤드의 표면을 덮음으로써 분진이 실링 헤드의 표면에 침적되는 것을 방지할 수 있다.
또한 가드판에 마련된 가드판 브러쉬에 의해 실링 헤드의 표면을 청소함으로써 실링 헤드의 표면 청결성을 유지하여 잦은 구동 환경에서도 밸브의 기밀성을 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 분체 혼합 기체용 밸브
100 : 밸브 본체
110 : 하부 공간부
120 : 상부 공간부
130 : 분리판
140 : 가스 주입구
150 : 가스 출구
160 : 밀폐 헤드
170 : 차단 부재
200 : 가드판
210 : 가드판 브러쉬
300 : 가드판 작동부
310 : 피스톤
320 : 연결축
330 : 실링 헤드
340 : 고정 멈치
350 : 브러쉬 부재
400 : 구동부
410 : 밸브 구동축
420 : 구동 모터

Claims (10)

  1. 하부 공간부와 상부 공간부로 구획되며 상기 상부 공간부와 연통 되는 가스 주입구와 가스 출구가 마련된 밸브 본체;
    상기 상부 공간부에 마련되어 상기 가스 주입구와 상기 가스 출구를 연결하는 가스 유로를 개폐시키는 가드판; 및
    상기 밸브 본체에 마련되어 상기 가드판을 상기 가스 주입구로 승강시키는 가드판 작동부를 포함하고,
    상기 가드판 작동부는 상기 하부 공간부에 배치되는 피스톤 및 상기 피스톤과 연결되며 상기 상부 공간부에 배치되어 상기 가드판을 펼쳐서 승강시키는 실링 헤드를 포함하고, 상기 피스톤은 기어 맞물림 방식으로 승강 되는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가드판 작동부는
    상기 실링 헤드의 단부에 마련되어 상기 상부 공간부와 접하는 영역의 상기 가스 주입구를 청소하는 브러쉬 부재를 더 포함하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 공간부와 접하는 영역의 상기 가스 주입구에는 원추형의 밀폐 헤드가 마련되고, 상기 브러쉬 부재는 상기 밀폐 헤드를 청소하는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가드판 작동부는
    상기 실링 헤드 상부로 연장된 연결축의 상단부 마련되어 상기 가드판을 고정시키는 고정 멈치를 더 포함하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 헤드는 원추형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 피스톤의 외벽에는 제1 스퍼기어와 나선편이 마련되는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부 공간부에 마련되며 상기 피스톤의 제1 스퍼기어와 기어 맞물림 되어 상기 피스톤을 승강시키는 구동부를 더 포함하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 본체는
    상기 하부 공간부와 상부 공간부를 구획하는 분리판을 더 포함하고,
    상기 피스톤과 상기 실링 헤드는 상기 분리판을 관통하는 연결축에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 밸브 본체는 상기 연결축이 관통되는 상기 분리판의 영역에 마련되는 차단 부재를 더 포함하는 분체 혼합 기체용 밸브.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가드판은 일측부는 상기 실링 헤드의 전진 방향으로 타측부는 상기 실링 헤드의 후퇴 방향으로 뒤틀린 판형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분체 혼합 기체용 밸브.
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