KR102506477B1 - Scr 콘트롤 밸브 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선택적 촉매 환원(SCR)의 제어에 적용되는 콘트롤 밸브 장치에 있어서: 케이싱(11)의 내면에 부착된 환형의 홀더(13)와 회전 가능하게 지지되는 구동축(15)을 갖춘 본체(10); 상기 케이싱(11)의 유로를 개폐하도록 구동축(15)에 장착되고, 가장자리의 접촉부(25)에 구배를 지닌 블레이드(20); 및 상기 홀더(13) 상에 리테이너(32)를 개재하여 신축성 소재의 패킹재(35)를 지지하는 시일부재(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 디젤엔진의 배기계통 등에서 대기 환경오염 방지를 위한 SCR 시스템에 적용함에 550℃ 이상의 고온 환경에서 요구되는 주요 성능을 보장하여 PDV 기반의 리크리스 댐퍼를 구현하는 효과가 있다.
이에 따라, 디젤엔진의 배기계통 등에서 대기 환경오염 방지를 위한 SCR 시스템에 적용함에 550℃ 이상의 고온 환경에서 요구되는 주요 성능을 보장하여 PDV 기반의 리크리스 댐퍼를 구현하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 SCR 제어 밸브 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 디젤엔진의 배기계통 등에서 대기 환경오염 방지와 연계되도록 설치되는 SCR 콘트롤 밸브 장치에 관한 것이다.
SCR(Selective Catalytic Reduction)은 엔진에서 발생하는 배기가스에 환원제를 분사하여 촉매반응을 유발함으로 인체에 무해한 질소와 수증기로 변환시키는 촉매장치이다. SCR 시스템에는 관로상의 배기가스나 유체의 흐름을 바꾸거나 유체의 양을 조절ㆍ차단하기 위해 버터플라이밸브 구조의 PDV(Pneumatic Damper Valve)가 설치된다. PDV는 배기가스의 고온에서 낮은 리크(Leak) 성능을 유지해야 하고 작동부의 마찰접촉에 견디는 내마모성도 갖추어야 한다.
이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제0693028호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제2188910호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 관로와 연결되며 내주면에 가이드림부가 형성된 댐퍼바디, 회전축에 의해 이중편심되어 회전 가능하게 지지되는 블레이드, 가이드림부의 일측면에 부착되는 연질소재의 밸브시트, 가이드림부에 부착되어 밸브시트를 가이드림부에 밀착고정하는 커버링 등을 포함한다. 이에, 블레이드와 밸브시트간의 마찰이 감소하고 기밀성이 향상되는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 밸브몸체에 평행하게 배치되고 회전축을 기준으로 서로 반대방향으로 편심되는 한쌍의 블레이드; 다수의 조각으로 이루어지고 블레이드의 둘레를 따라 일측이 겹쳐지게 장착되는 조작시트; 밸브몸체의 내면에 조작지트와 접하도록 형성되는 바디림; 등을 포함한다. 이에, 밀폐성이 높고 부품의 마모가 적으며 블레이드의 작동저항이 작은 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에 의하면 SCR 시스템의 550℃의 고온 환경에서 성능을 유지하기 미흡하여 개선의 여지를 보이고 있다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 디젤엔진의 배기계통에서 대기 환경오염 방지를 위한 SCR 시스템에 적용함에 550℃ 이상의 고온 환경에서 요구되는 주요 성능을 보장하기 위한 SCR 콘트롤 밸브 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선택적 촉매 환원(SCR)의 제어에 적용되는 콘트롤 밸브 장치에 있어서: 케이싱의 내면에 부착된 환형의 홀더와 회전 가능하게 지지되는 구동축을 갖춘 본체; 상기 케이싱의 유로를 개폐하도록 구동축 상에 장착되고, 가장자리의 접촉부에 구배를 지닌 블레이드; 및 상기 홀더 상에 리테이너를 개재하여 신축성 소재의 패킹재를 지지하는 시일부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체는 550℃ 이상의 내열성을 위해 SB410 소재의 케이싱을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 블레이드는 접촉부에서 리테이너에 대한 최소 거리를 1.1~1.5㎜, 축방향 기준으로 구배 각도를 7~7.5˚범위로 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 블레이드는 유로의 개폐 과정에서 고른 열팽창과 복원력을 유지하도록 환테부 및 접촉부 중 적어도 어느 하나의 규격을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 시일부재는 그라파이트, 테프론 및 실리콘으로 형성된 패킹재를 부가하여 신축성과 경도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 패킹재는 그라파이트 70~75wt%, 테프론 15~20wt% 및 실리콘 5~10wt%의 함량을 유지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 패킹재는 그라파이트 섬유를 기재로 하여 테프론과 실리콘을 편직하거나 함침하여 편조된 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 디젤엔진의 배기계통 등에서 대기 환경오염 방지를 위한 SCR 시스템에 적용함에 550℃ 이상의 고온 환경에서 요구되는 주요 성능을 보장하여 PDV 기반의 리크리스 댐퍼를 구현하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 전체적으로 나타내는 사진
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 패킹재를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 시험예를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 패킹재를 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 시험예를 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 선택적 촉매 환원(SCR)의 제어에 적용되는 콘트롤 밸브 장치에 관하여 제안한다. 디젤엔진 등에서 발생하는 배기가스의 촉매반응을 유발하는 제어 공정(장치)에 소요되는 밸브를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 탈황설비, 화학 플랜트, 선박 등에서 PDV(Pneumatic Damper Valve) 또는 리크리스 댐퍼(Leakless Damper)의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 본체(10)는 케이싱(11)의 내면에 부착된 환형의 홀더(13)와 회전 가능하게 지지되는 구동축(15)을 갖춘 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 본체(10)를 구성하는 케이싱(11), 홀더(13), 구동축(15) 등이 나타난다. 케이싱(11)은 내부에 유로를 형성하고 양단에 플랜지를 갖춘 관형 구조이다. 환형 링 구조의 홀더(13)는 케이싱(11)의 내면에서 유로를 개폐하는 위치에 용접으로 고정된다. 구동축(15)은 홀더(13)에 인접한 위치에서 케이싱(11)의 내외를 관통하도록 장착된다. 구동축(15)의 적어도 일단에는 회전을 유발하도록 액추에이터(40)가 연결된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체(10)는 550℃ 이상의 내열성을 위해 SB410 소재의 케이싱(11)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
밸브 장치의 본체(10)는 후술하는 여타 구성품과 더불어 선박 엔진 등의 배기계통에서 550℃ 이상의 내열성을 요구한다. 물론 밸브의 개별 구성품은 내열성에 한정되지 않고 기밀성, 내마모성, 탄성 등을 차등적으로 적용한다. 본체(10)의 케이싱(11)은 가장 많은 소재가 사용되므로 내열성과 함께 경제성을 감안하여 SB410 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 가장자리의 접촉부(25)에 구배를 지닌 블레이드(20)가 상기 케이싱(11)의 유로를 개폐하도록 구동축(15) 상에 장착되는 구조를 이루고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 블레이드(20)를 구성하는 환테부(22), 접촉부(25) 등이 나타난다. 블레이드(20)는 케이싱(11)과 동등 이상의 물성(내열성)을 지닌 소재로 형성하고 다수의 브라켓을 개재하여 구동축(15)에 긴밀하게 고정된다. 블레이드(20)의 소재로 SB410, SUS304, SM400B 등을 사용할 수 있다. 환테부(22)는 블레이드(20)의 가장자리에서 여타 부분보다 두껍게 형성된다. 접촉부(25)는 환테부(22) 상에서 후술하는 패킹재(35)와 접촉하도록 구배로 형성된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 블레이드(20)는 접촉부(25)에서 리테이너(32)에 대한 최소 거리를 1.1~1.5㎜, 축방향 기준으로 구배 각도를 7~7.5˚범위로 유지하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 블레이드(20)가 화살표 방향으로 회전하면서 접촉부(25)에서 패킹재(35)와 밀착되는 상태를 나타낸다. 블레이드(20)와 리테이너(32)의 최소 거리는 부호 D로 나타내며, 블레이드(20)의 접촉부(25)가 리테이너(32)와 이루는 틈새이다. 블레이드(20)와 리테이너(32)의 축방향의 구배 각도는 부호 A로 나타내며, 최소 거리의 상태에서 접촉부(25)와 리테이너(32)의 경사 정도이다. 최소 거리(D)와 구배 각도(A)가 적정 범위를 벗어나면 SCR의 배기계통에서 열변형에 기인한 기밀성/내마모성의 약화를 유발한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 블레이드(20)는 유로의 개폐 과정에서 고른 열팽창과 복원력을 유지하도록 환테부(22) 및 접촉부 중 적어도 어느 하나의 규격을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 블레이드(20)가 가동과 정지(셧다운)를 반복하거나 유로를 개폐하는 과정에서 팽창 및 수축되는 상태를 나타낸다. 블레이드(20)의 모든 방향에서 고른 열팽창과 복원력을 유지함은 기밀성, 내마모성, 내구성에 큰 영향을 끼친다. 열팽창과 복원력은 최소한 체크포인트 CP1~CP6의 6개소에서 실측을 통하여 확인된다. 구동축(15)에 의하여 구속되는 방향의 변형량이 가장 작고 이와 직교하는 방향의 변형량이 가장 크다. 블레이드(20)의 고른 열팽창과 복원력을 위해 환테부(22)의 반경 방향 폭이나 두께를 차등화할 수 있고 접촉부(25)의 구배 각도를 차등화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 시일부재(30)가 상기 홀더(13) 상에 리테이너(32)를 개재하여 신축성 소재의 패킹재(35)를 지지하는 구조를 이루고 있다.
도 2에서, 시일부재(30)를 구성하는 리테이너(32), 패킹재(35) 등이 나타난다. 패킹재(35)는 리테이너(32)와 볼트(도시 생략)를 개재하여 홀더(13) 상에 긴밀하게 밀착된다. 리테이너(32)는 패킹재(35)와 면접촉이 아닌 선접촉으로 구성할 수 있다. 패킹재(35)가 고온에서 블레이드(20)의 접촉부(25)와 가압ㆍ마찰되는 과정에서 신축성(탄성)을 유지해야 기밀성/내마모성 확보에 유리하다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 시일부재(30)는 그라파이트, 테프론 및 실리콘으로 형성된 패킹재(35)를 부가하여 신축성과 경도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
그라파이트는 고온에서 열 저항성과 강도 증가가 가능하고 낮은 열팽창과 더불어 자기 윤활성도 갖춘다. 다만 그라파이트는 어느 정도 취성을 갖기 때문에 테프론과 실리콘으로 물성을 보완하는 것이 좋다. 테프론은 마찰계수를 낮추고 실리콘은 완충성을 높인다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 패킹재(35)는 그라파이트 70~75wt%, 테프론 15~20wt% 및 실리콘 5~10wt%의 함량을 유지하는 것을 특징으로 한다.
일예로 특정 SCR의 배기계통에 대한 15,000 사이클 시험에서 그라파이트 73wt%, 테프론 19.2wt%, 실리콘 7.8wt%의 함량의 패킹재(35)가 신축성을 비롯한 제반 물성에서 최적으로 나타난다. 본체(10)와 패킹재(35) 간의 기밀도(tightness) 시험은 도 4의 CP1~CP6의 6개소에서 패킹재(35)의 마모 치수 및 형상을 확인하는 과정으로 진행될 수 있다. 블레이드(20)의 15,000회 개폐 운전을 완료한 후에 0.05% 누설(leakage)을 구현한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 패킹재(35)는 그라파이트 섬유를 기재로 하여 테프론과 실리콘을 편직하거나 함침하여 편조된 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 패킹재(35)를 부분적으로 확대하여 편조된 구조를 개략적으로 나타낸다. 그라파이트 섬유, 테프론 섬유, 실리콘 섬유를 모두 편조하는 방식도 가능하고, 그라파이트 섬유만으로 편조한 후에 액상 테프론과 실리콘을 함침하는 방식도 가능하다. 이외에 그라파이트 섬유와 테프론 섬유로 편조한 후에 액상 실리콘을 함침하는 방식을 비롯하여 다양한 조합으로 선택할 수 있다. 어느 경우에나 패킹재(35)의 라파이트, 테프론, 실리콘을 이용한 편조 구조에 의하면 충분한 신축성과 경도를 기반으로 기밀성과 내마모성을 향상한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 본체 11: 케이싱
13: 홀더 15: 구동축
20: 블레이드 22: 환테부
25: 접촉부 30: 시일부재
32: 리테이너 35: 패킹재
40: 액추에이터
13: 홀더 15: 구동축
20: 블레이드 22: 환테부
25: 접촉부 30: 시일부재
32: 리테이너 35: 패킹재
40: 액추에이터
Claims (7)
- 선택적 촉매 환원(SCR)의 제어에 적용되는 콘트롤 밸브 장치에 있어서:
케이싱(11)의 내면에 부착된 환형의 홀더(13)와 회전 가능하게 지지되는 구동축(15)을 갖춘 본체(10);
상기 케이싱(11)의 유로를 개폐하도록 구동축(15) 상에 장착되고, 가장자리의 접촉부(25)에 구배를 지닌 블레이드(20); 및
상기 홀더(13) 상에 리테이너(32)를 개재하여 신축성 소재의 패킹재(35)를 지지하는 시일부재(30);를 포함하되,
상기 본체(10)는 550℃ 이상의 내열성을 위해 SB410 소재의 케이싱(11)을 사용하고,
상기 블레이드(20)는 접촉부(25)에서 리테이너(32)에 대한 최소 거리를 1.1~1.5㎜, 축방향 기준으로 구배 각도를 7~7.5˚범위로 유지하며,
상기 시일부재(30)는 그라파이트, 테프론 및 실리콘으로 형성된 패킹재(35)를 부가하여 신축성과 경도를 유지하고,
상기 패킹재(35)는 그라파이트 섬유를 기재로 하여 테프론과 실리콘을 편직하거나 함침하여 편조된 것을 특징으로 하는 SCR 콘트롤 밸브 장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 블레이드(20)는 유로의 개폐 과정에서 고른 열팽창과 복원력을 유지하도록 환테부(22) 및 접촉부(25) 중 적어도 어느 하나의 규격을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 SCR 콘트롤 밸브 장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 패킹재(35)는 그라파이트 70~75wt%, 테프론 15~20wt% 및 실리콘 5~10wt%의 함량을 유지하는 것을 특징으로 하는 SCR 콘트롤 밸브 장치. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220136395A KR102506477B1 (ko) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | Scr 콘트롤 밸브 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220136395A KR102506477B1 (ko) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | Scr 콘트롤 밸브 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102506477B1 true KR102506477B1 (ko) | 2023-03-06 |
Family
ID=85510043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220136395A KR102506477B1 (ko) | 2022-10-21 | 2022-10-21 | Scr 콘트롤 밸브 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102506477B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100693028B1 (ko) | 2006-10-23 | 2007-03-12 | (주)남광엔지니어링 | 버터플라이 댐퍼 |
| KR20110128984A (ko) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 현대중공업 주식회사 | 선박 엔진용 신축관의 서포터 플랜지와 슬리브 결합구조 |
| JP2016183573A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | ヤンマー株式会社 | 排気浄化装置 |
| KR20180027089A (ko) * | 2016-09-06 | 2018-03-14 | 성도밸브 (주) | 버터플라이밸브의 실링장치 |
| KR102188910B1 (ko) | 2019-11-28 | 2020-12-09 | 주식회사 디에이치콘트롤스 | 고온용 에어실링 버터플라이 밸브 |
-
2022
- 2022-10-21 KR KR1020220136395A patent/KR102506477B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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