KR20120050443A

KR20120050443A - 고로 장입 설비를 위한 실링 밸브 장치

Info

Publication number: KR20120050443A
Application number: KR1020127003122A
Authority: KR
Inventors: 가이 타일렌; 자크 루트슈; 페트릭 햇매터; 프레드릭 파라슈
Original assignee: 풀 부르스 에스.에이.
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2012-05-18
Also published as: WO2011000966A1; PL2449327T3; CN102472577B; US8568653B2; US20120091378A1; WO2011000966A9; AU2010267925A1; CN102472577A; EA201200090A1; JP5557908B2; EP2449327A1; JP2012531517A; EA020598B1; KR101702830B1; UA104193C2; BR112012000067A2; CA2765481A1; LU91583B1; CN201582404U; DE10730164T1

Abstract

본 발명은 고로(shaft furnace) 장입 설비(charging installation)를 위한 상부 또는 하부(upper or lower) 실링 밸브 장치(sealing valve arrangement)에 관한 것이다. 상기 배치는, 밸브 시트(valve seat)(12)와 접하는 실링의 폐쇄 위치(closed position in sealing)와 상기 밸브 시트로부터 떨어진(remote) 개방 위치(open position) 사이에서 셔터(10)를 이동시키는 셔터 구동장치(shutte-actuating device)(20; 120; 220; 320; 420)를 포함한다. 셔터 구동장치는 듀얼 모션 타입(dual-motion type)으로, 더 상세하게는, 실질적으로 평행축(parallel axis)(29;39)에 대하여 두 회전의 중첩(superpoaition)을 셔터에 부여(confer)하도록 구성된 형태이다. 이는 제 1 축을 정의하는 제 1 틸팅 샤프트(tilting shaft)(24) 상에 제 1 틸팅 암(primary tilting arm)(22)을 가지며, 제 1 틸팅 암(22)을 지지하는 베어링(bearings)(26)이 설치된다. 제 2 틸팅 암(32)은 셔터(10)가 제 2의 실질적으로 평행인 축(39)을 정의하는 제 2 틸팅 샤프트(34)에 연결되도록 하고 제 1 틸팅 암(32) 상에 제 2 틸팅 암을 지지하는 베어링을 가진다. 셔터 구동장치는, 제 1 틸팅 암(22)이 기울어지면 제 2 틸팅 암(32)을 기울이도록 구성된 메커니즘(100; 200; 300; 400)을 가진다. 본 발명에 따르면, 제 1 틸팅 샤프트(24)가 속이 빈 슬리브 샤프트(hollow sleeve shaft)로 구성되고, 셔터 구동장치(20; 120; 220; 320; 420)는 제 1 틸팅 샤프트(24)를 통하여 연장하는 기준 로드(reference rod)(42)를 포함한다. 이러한 기준 로드는 고정된 구조(stationary structure)에 연결되는 말단부(distal end portion)와, 메커니즘(100; 200; 300; 400)의 구동면(driven side)을 위해 운동 기준 프레임(kinematic reference frame)을 형성하는 기준부재(reference menber)(48; 248; 354; 454)를 가지는 기단부(proximal end portion)를 가진다.

Description

고로 장입 설비를 위한 실링 밸브 장치{Sealing valve arrangement for a shaft furnace charging installation}

본 발명은, 일반적으로, 고로(shaft furnace) 장입 설비(charging installation)를 위한 실링 밸브 장치(sealing valve arrangement)에 관한 것이며, 더 상세하게는, 용광로(blast furnace) 장입 설비에서 로 가스 손실(furnace gas loss)을 방지하기 위한 상부 또는 하부(upper or lower) 실링 밸브 장치에 관한 것이다.

BELL LESS TOP® 형태의 고로 장입 설비는 지난 수십 년간 산업 분야에서 널리 사용되어 왔다. 그러한 설치의 예는, 예를 들면, 미국특허 US 4,071,166호에 개시되어 있다. 이러한 설치는, 하나 이상의 중간 장입물(intermediate charge material) 저장호퍼(storage hopper)를 수문(sluice) 또는 에어록(airlock) 방법으로 조작함으로써 로구(furnace throat)로부터 용광로 가스의 유출을 최소화한다. 이러한 효과를 위해, 각각의 호퍼는, 호퍼 입구와 출구의 폐쇄를 각각 봉인하는 상부 실링 밸브 및 하부 실링 밸브를 가진다. 호퍼를 채우는 동안, 상부 실링 밸브는 개방되고, 반면, 하부 실링 밸브는 폐쇄된다. 재료가 호퍼로부터 로 내로 장입되면, 하부 실링 밸브는 개방되고, 반면, 상부 실링 밸브는 폐쇄된다. 미국특허 US 4,071,166호는, 셔터가 단일 샤프트(single shaft)에 대하여 기울어질 수 있는(tiltable), 통상적으로 사용되는 플랩 타입 밸브(flap-type valve)를 가지는 실링 밸브 장치를 개시하고 있다. 이러한 샤프트의 축은 대략 밸브 시트의 평면(plane) 배치된다. 개방 위치에서 재료의 유로(flow path)로부터 셔터가 완전히 제거되어야 하므로, 미국특허 US 4,071,166호에 따른 구조는 수직 방향, 하부 실링 밸브 하우징 내부 및 각각의 중간 저장호퍼 내부 모두에 대하여 상당한(considerable) 공간이 요구된다(본 발명의 도 1 참조). 다시 말하면, 이러한 밸브 장치는, 실링 밸브 하우징 내부에 일정한 빈 높이(free height)가 요구되어 호퍼의 최대 적재 높이(maximum filling height)가 제한된다.

수직 구조적 공간의 "손실"을 줄이기 위해, 개선된 "듀얼 모션(dual-motion)" 셔터 구동장치(shutter-actuating device)가 제안되었다. 미국특허 US 4,514,129호는 그러한 듀얼 모션 셔터 구동장치를 제시하고 있다. 이러한 장치는 제 1 축에 대하여 밸브를 기울이고(tilt), 제 1축에 수직인 제 2 축에 대하여 셔터를 그것의 마운팅 암(mounting arm)과 함께 개별적으로(separately) 피봇(pivot) 하도록 구성된다. 이러한 듀얼 모션 셔터 구동장치는, 시트의 측면(laterally) 및 위의 일부에(partially above) 위치된 더 높은 적재 위치(parking position)로 셔터를 이동시키게 한다. 따라서 미국특허 US 4,514,129호에 따른 밸브 장치는 요구되는 구조적 높이(constructional height)를 현저히 감소한다. 미국특허 US 4,755,095호는, 상부 실링 밸브 장치가 유사한, 즉, 호퍼의 입구를 봉인하기 위한 셔터 구동장치를 개시하고 있다. 그러나 이러한 형태의 셔터 구동장치들은, 플랩 타입 밸브와 비교하면, 추가적인 제 2의 액츄에이터를 필요로 한다는 점에서 단점이 있는 것이었다.

추가적인 액츄에이터를 사용하지 않고 요구되는 구조적 높이를 감소하기 위해, 유럽 특허출원 EP 2000547호는 장입 설비를 위한 선택적인(alternative) 하부 밸브 장치를개시하고 있다. 이러한 구조도 또한, 밸브 시트와 접하는 실링의 폐쇄 위치와 밸브 시트로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 셔터를 이동하기 위한 듀얼 모션 셔터 구동장치를 가진다. 그러나 이러한 구동장치는, 평행한 2개의 오프셋 축(offset axes)에 대하여 두 회전의 중첩(superposition)을 셔터에 부여(confer)하도록 구성된다. 이러한 효과를 위해, 상기한 구동장치는 제 2 틸팅 암을 회전 가능하게 지지하는(rotatably supports) 제 1 틸팅 암(primary tilting arm)을 가진다. 제 1 틸팅 암은 결합된(combined) L-U 형태(shape)를 가지고, 제 1 축을 정의하며 밸브 하우징 상에 제 1 틸팅 암을 회전 가능하게 지지하는 2개의 제 1 틸팅 샤프트 중 하나에 시트의 반대측에 연결된다. 단일의 액츄에이터에 의해 두 개의 평행한 회전을 셔터 상에 중첩하기 위해, EP 2000547호에 따른 구조는, 제 1 틸팅 암이 제 1 축에 대하여 기울여지는 것과 같이 제 2 틸팅 암을 제 2 축에 대하여 기울이도록 구성된 메커니즘(mechanism)이 더 설치된다. 이러한 효과를 위해, U자형 제 2 암의 짧은 측은 각각, 고정된(stationary) 밸브 하우징에 차례대로 회전가능하게 연결되는 2개의 연결 로드(connecting rods) 중 하나에, 회전가능하게 연결된다. 한편, 제 1 틸팅 샤프트, 제 2 틸팅 샤프트 및 각각의 연결 로드의 2개의 로터리 연결(rotary connection)은, 암과 연결 로드의 결합으로, 링크로서, 단일의 액츄에이터 수단에 의해 주 회전 및 중첩된 제 2 회전을 셔터에 부여하도록 구성되는 4바 연결(four-bar linkage)을 형성한다.

단일의 액츄에이터에 의해 듀얼 모션이 가능하더라도, EP 2000547호에 따른 구조의 주된 단점은, 정렬 오차(misalignment)에 대한 감수성(susceptibility)과, 예를 들면, 수리 또는 교체와 같은, 번거로운 설치(cunbersome installation) 및 제거 과정(removal proscedure)에 있다. 실제로, 밸브 시트의 각 측의 회전축(rotation axes)의 2개의 그룹 사이와, 각 그룹의 축 사이의 정렬 오차는, 예를 들면, 밸브 하우징의 비대칭적 열팽창(asymmetrical thermal dilatation) 또는 부적절한 가공(improper machining)으로 인해 발생할 수 있다. 그러한 정렬 오차는 조기 마모(premature wear), 셔터와 시트 사이의 불충분한 실링 접촉(insufficient sealing contact) 및 셔터 구동장치의 완전 파손(complete blockage) 또는 재밍(jamming)을 야기할 수 있다.

상기한 바와 같은 관점에서, 본 발명의 제 1 목적은, 재밍의 경향이 보다 적고 설치 및 제거에 시간이 덜 걸리는 듀얼 모션 셔터 구동장치를 가지는 실링 밸브 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1항에 기재된 구성에 의해 달성된다.

본 발명은 고로(shaft furnace), 특히, 용광로(blast furnace)의 장입 설비(charging installation)를 위한 하부(lower) 또는 상부(upper) 실링 밸브 장치(sealing valve arrangement)에 관한 것이다. 상기한 구조는, 밸브 시트(valve seat)와 연동하는(cooperates) 셔터(shutter)와, 셔터를 밸브 시트와 실링 접촉(sealing contact)하는 폐쇄 위치(closed position)와 밸브 시트로부터 떨어진(remote) 개방 위치(open position) 사이에서 이동시키는 듀얼 모션(dual-motion) 셔터 구동장치(shutter-actuating device)를 포함한다.

상기한 셔터 구동장치는, 실질적으로 평행하고, 예를 들면, 수직보다는 수평에 더 가까운 상대 방향(relative orientation)을 가지는, 오프셋 축(offset axes)에 대하여 두 회전의 중첩(superposition)을 셔터에 부여하도록(confer) 구성된 형태의 장치이다. 이러한 효과를 위해, 상기 장치는,

제 1 틸팅 샤프트(tilting shaft) 상에 지지되는 제 1 틸팅 암(primary tilting arm);

셔터를 이동시키고 제 2 틸팅 샤프트 상에 지지되는 제 2 틸팅 암; 및

제 1 틸팅 암이 제 1 축에 대하여 회전하는 것과 동시에 제 2 틸팅 암에 제 2 축에 대한 회전을 부여하도록(impart) 구성된 메커니즘(mechanism);을 포함하고,

상기한 제 1 틸팅 샤파트는, 일반적으로, 하부 실링 밸브 하우징 또는 중간 저장 호퍼(intermediate storage hopper)의 쉘(shell) 상에, 고정된(immobile) 제 1 축에 대하여 회전가능한 방식으로, 고정된 구조(stationary structure) 상에 제 1 틸팅 암을 회전가능하게(rotatably) 지지하기 위한 베어링(bearings)이 구비되고(equipped),

상기한 제 2 틸팅 샤프트는, 제 1 축에 대하여 본질적으로 평행하고 제 2 틸팅 암과 함께 이동하는 제 2 축에 대하여 회전가능한 방식으로, 제 1 틸팅 암 상에 제 2 틸팅 암을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비된다.

상기한 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제 1 틸팅 샤프트가 속이 빈 슬리브 샤프트(hollow sleeve shaft)로 구성되고, 셔터 구동장치는, 제 1 틸팅 샤프트를 통하여 연장하며, 바람직하게는, 후자(latter)에 동축으로(coaxially) 지지되는 기준 로드(reference rod)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 기준 로드는, 고정된 구조에 연결되는 말단부(distal end portion)와, 기준 부재(reference member)를 가지는 기단부(proximal end portion)를 가진다. 상기한 로드 자체의 기단부는 기준 부재를 형성할 수도 있고, 또는, 마찬가지로, 그것에 탑재되는 전용의(dedicated) 기준 부재를 가질 수도 있다. 상기한 기단부의 기준 부재는, 제 1 틸팅 암이 회전하는 동안 제 2 틸팅 암에 제 2 축에 대한 회전을 부여하는 메커니즘에 대하여 고정된 운동 기준 프레임(stationary kinematic reference frame)으로서 기능한다. 따라서 메커니즘은 기준 부재와 결합(engagemant) 되는 구동면(driven side)을 가진다.

속이 빈 제 1 틸팅 샤프트와 기준 로드의 동축 배치(coaxal arrangement)의 이점에 의해, 예를 들면, 하부 실링 밸브 하우징 또는 호퍼 쉘과 같은, 고정된 구조에 정밀하게 가공된(precisely machined) 오직 하나의 개구부만이 필요하다. 아울러, 셔터 구동장치가 지지되는 구조의 열적 변형(thermally induced deformation)이 더 이상 재밍을 야기하지 않을 수 있고, 이는, 지지구조와는 독립적으로, 장치 자체에 의해 모든 축이 평행 및 적절한 거리로 유지되기 때문이다. 더욱이, 셔터 구동장치는 설치 및 유지관리 동안 단일의 유닛(single unit)으로서 취급될 수 있다.

비용 및 공간을 절약하는 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 틸팅 암은 모두 캔틸레버 암(cantilever arm)이다. 따라서 이들은, 제 2 틸팅 샤프트에 의해 제 2 암 및 제 1 틸팅 샤프트에 의해 제 1 틸팅 암이, 일단부(one end portion)에서만 지지된다. 기계적으로 안정되고(mechaincally stable) 신뢰성 있는 구성(reliable configuration)에 있어서, 기준 로드는, 바람직하게는, 2개의 축방향으로 간격을 가지는(axially spaced) 베어링의 수단에 의해, 속이 빈 제 1 틸팅 샤프트의 내측에 동축으로 지지되는 실린더형 샤프트(cylindrical shaft)이다.

제 2 틸팅 암에 회전을 부여하는 메커니즘의 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 메커니즘은, 제 2 틸팅 샤프트 상에서 회전하도록 고정된 제 2 틸팅 암을 가지고, 제 2 축에 대하여 제 2 틸팅 암에 회전을 부여하기 위한 제 2 틸팅 샤프트와 결합하는 구동면(driving side)을 가진다. 이러한 실시예에 있어서, 제 2 틸팅 샤프트는 제 1 틸팅 암 또는 케이싱(casing)의 구멍(bore)을 통과하도록 배치된다. 이러한 구멍은 외부(outside)에 대하여 케이싱의 내부를 봉인하는 실이 구비된다. 후자의 구성은, 일반적으로 극한 환경(severe atmosphere)에 노출되는 회전 메커니즘을 신뢰성 있게 보호한다(reliably protect).

상기한 메커니즘의 간단하고 신뢰성 있는 실시예에 있어서, 제 2 틸팅 샤프트는 크랭크샤프트(crankshaft)로 구성되고, 상기한 메커니즘은 제 2 틸팅 암에 회전을 부여하기 위한 크랭크샤프트에 일단이 연결된 연결 로드(connecting rod)를 포함한다. 한편, 연결 로드는, 예를 들면, 고정된 기준 부재 상에 편심 피봇(eccentric pivot)을 결합하도록 구성될 수도 있다. 또한, 기준 부재의 캠 그루브(cam groove) 내에 가이드되는 캠 팔로워 핀(cam follower pin)을 가질도록 구성될 수도 있다. 캠 그루브는, 바람직하게는, 폐쇄 위치에서 개방 위치로의 움직임의 초기 단계(initial phase) 동안 캠 팔로워 핀과 제 1 축 사이의 거리인 윤곽선(contour)을 가진다. 후자의 실시예는, 개방시의 최초 단계와 폐쇄시의 최종 단계(final phase) 동안 밸브 시트로부터 축방향으로 근접하여 셔터를 올릴(lifting) 수 있도록 한다. 이러한 실시예에 있어서, 메커니즘은, 바람직하게는, 캠 필로워 핀을 기준 캠 그루브(reference cam groove)에 결합 상태로 유지하고 연결 로드의 제 2 단부가 캠 팔로워 핀의 동작을 제 1 틸팅 암에 대하여 선형 동작(linear motion)으로 구속하도록(constrain) 유도하는 선형 가이드(linear guide)를 가진다.

선택적으로, 링크형 설계(linklage type esign) 대신에, 상기한 메커니즘은 휠 타입 구동(wheel-type drive)에 근거한 것일 수 있다. 따라서 상기한 메커니즘은, 제 2 틸팅 샤프트 상의 제 2 축에 동축으로 고정된 구동 휠(driven wheel) 및 기준 부재 상이 제 1 축에 동축으로 고정된 구동 휠을 가질 수 있다. 상기한 메커니즘은 기어휠 구동(gearwheel drive) 또는 벨트/체인 구동(belt/chain drive)으로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 제안된 구조는 단일의 액튜에이터만을 이용하여 밸브를 동작하도록 할 수 있다. 후자는, 바람직하게는, 제 1 틸팅 암에 제 1 축에 대하여 회전을 부여하기 위한 제 1 틸팅 샤프트에 연결된다.

제 1 틸팅 암은, 제 2 틸팅 샤프트의 2개의 축방향으로 떨어진(axially spaced) 베어링 중 하나를 각각 지지하며, 상기한 메커니즘이 두 개의 판 사이에 배치되는, 2개의 분리된(spaced-apart) 긴(elongated) 평행판(parallel plates)을 가지는 포크 형태(fork-shaped)일 수 있다. 제 2 틸팅 암은, 제 2 틸팅 샤프트에 회전이 어려운(rotationally stiff) 방식으로 고정된 제 1 단부 및 셔터가 제 2 틸팅 암에 탑재되는 글로브 조인트(globe joint)가 구비되는 제 2 단부를 가지는 L자 형태(L-shaped)일 수 있다.

상기한 바와 같이, 제안된 밸브 장치는, 특히, 용광로의 bell-less top® 타입 장입 설비의 하부 실링 밸브 다운스트림(downstream)으로서 사용될 수 있다. 그러나 상기한 설계는, 그러한 설치의 중간 저장 호퍼의 입구에 상부 실링 밸브로서도 마찬가지로 적용 가능하다.

본 발명은, 본 발명에 첨부된 청구항에 정의된 발명과 같은 상기한 제 1 목적을 달성하기 위한 해결방법(solution)에 대한 보호를 청구하는 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 다른 발명들의 정의(definition)에 대한 지지를 본 발명이 포함하는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 이는, 예를 들면, 분할 및/또는 연속 출원의 청구항에 개시된 주제(sunject matter)와 같이, 독립적으로 청구될 수 있다. 그러한 주제는, 상기한 제 1 목적 이외의 목적을 달성하기 위한 신규하고 진보성이 있는 해결방법을 제공하는, 여기에 개시된 특징들의 임의의 결합에 의해 정의될 수 있다.

본 발명의 보다 구체적인 내용 및 장점들은, 첨부된 도면을 참조하여 제한되지 않은 몇 가지 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 실링 밸브 장치의 제 1 실시예를 나타내는 부분(partial section) 사시도(perspective view)이다.
도 2는 도 1에 나타낸 듀얼 모션 셔터 구동장치를 더욱 구체적으로 나타내는 부분 확대 사시도이다.
도 3은 도 1 내지 도 2에 나타낸 듀얼 모션 셔터 구동장치에 의해 생성되는 셔터 부재의 외부(outer portions)의 궤적(trajectory)을 나타내는 수직 단면도이다.
도 4는 선택적인 듀얼 모션 셔터 구동장치가 구비된 실링 밸브 장치의 제 2 실시예를 나타내는 부분 및 부분 분해(partially exploded) 확대 사시도이다.
도 5는 듀얼 모션 셔터 구동장치의 다른 예를 가지는 실링 밸브의 제 3 실시예를 나타내는 부분 사시도이다.
도 6은 듀얼 모션 셔터 구동장치의 또 다른 예를 가지는 실링 밸브의 제 4 실시예를 나타내는 부분 사시도이다.
도면에 있어서, 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 부분을 나타낸다.

도 1 내지 도 3은 고로 장입 설비, 특히, 용광로 장입 설비를 위한 실링 밸브 장치의 제 1 실시예를 나타낸다. 상기한 구조는, 가스 타이트 폐쇄(gas-tight closure)를 위한 원뿔형(conical) 밸브 시트(12)와 연동하는(cooperates) 디스크형(disc-shaped) 셔터(10)(폐쇄부재(closure member))를 가진다. 본 실시예에 있어서, 밸브 시트(12)는, 일반적으로, 재료 게이트 밸브(material gate valve)를 통하여, 중간 저장 호퍼(intermediate storage hopper)(도시 안 함)의 하부 출구(lower outlet)과 연결되는(communicates), 튜브형 채널(tublar channel)의 하단(lower end)에 배치된다. 따라서 도 1 내지 도 3에 있어서, 밸브 시트(12) 및 셔터(10)는 장입물질 분배장치(charge material distribution device)에 재료를 공급하는 깔때기형(funnel shaped) 하부 실링 밸브 하우징(14) 출구에 배치된다. 후술하는 바와 같이, 제안된 구조는, 중간 저장 호퍼(도시 안 함)의 입구를 봉인하는 상부 실링 밸브 장치로서도 마찬가지로 사용될 수 있다. 도 1 내지 도 3은, 셔터(10)가 밸브 시트(12)와 실링 접촉(sealing contact)된, 폐쇄 위치(closed position)를 나타내고 있다. 개방 동작에 있어서, 도 3의 좌측에 점선으로 나타낸 바와 같이, 셔터(10)는 튜브형 채널과 케이싱(14)의 사이, 즉, 밸브 시트(12)의 측면 및 위의 일부분의 수평 적재공간(lateral parking space)에 위치된다.

도 1 내지 도 3의 폐쇄 위치에서 밸브 시트(23)로부터 떨어진 개방 위치 및 그 반대로 셔터(10)를 이동시키기 위해, 상기한 구조는 듀얼 모션 셔터 구동장치(dual-motion shutter-actuating device)(20)를 포함한다. 셔터 구동장치(20)는, 제 1 틸팅 샤프트(24)에 고정되는 포크 형상(fork-shaped)의 제 1 틸팅 암(22)을 포함한다. 제 1 틸팅 샤프트(24)는, 한 쌍(pair)의 외부의(external) 축방향으로 이격된(axially spaced) 롤러 베어링(roller bearing)(26)의 수단에 의해, 하우징(14)에 부착되는 속이 빈 실린더형 서포트(hollow cylindrical support)(28) 내부에, 회전가능하게 지지된다. 따라서, 제 1 틸팅 샤프트(24)는 제 1 틸트축(29)을 정의하고, 도 1 내지 도 3의 경우는 하부 실링 밸브 하우징(14)인, 고정된 구조(stationary structure)상에 제 1 틸팅 암(24)을 회전가능하게 지지한다. 제 1 틸트축(29)은 본질적으로 밸브 시트(12)의 평면(plane)에 평행하다. 셔터 구동장치(20)는, 제 1 단부에, 제 2 틸팅 샤프트(34)에 대하여 회전이 어려운 방식으로(in rotationally stiff manner) 고정되는, L자형(L-shaped) 제 2 틸팅 암(32)을 더 포함한다. 제 2 틸팅 샤프트(34)는, 이격되고(spaced-apart) 평행하도록 견고하게(rigidly) 서로 연결되는(interconnected), 포크형 제 1 틸팅 암(22)의 길게 늘어진 평판(oblong elongated plates) 또는 플랜지(flanges)의 동축 구멍(coaxial bores)에 탑재되는, 한 쌍의 축방향으로 이격된 롤러(axially spaced roller) 또는 평면 베어링(plane bearing)(36)의 수단에 의해 회전가능하게 지지된다. 따라서, 제 2 틸팅 샤프트(34)는 제 2 틸팅 암(32)을 제 1 틸팅 암(22) 상에 회전가능하게 지지하고 제 2 틸트축(39)을 정의한다. 반면, 제 1 틸트축(29)은 하우징(14)(또는 호퍼)에 대하여 고정되고, 제 2 틸트축(29)은 제 2 틸팅 암(32)과 함게 움직인다. 그러나 두 틸트축(29, 39) 모두 일정한 거리(constant distance)에 의해 실질적으로 평행 및 오프셋이 유지됨을 알 수 있을 것이다. 따라서 제 2 틸트축은 또한, 본질적으로 밸브 시트(12)의 평면에 평행하다. 여기서, 틸트축(29, 39)은, 바람직하게는 기술적으로 평행인(technically paralell) 반면, 정확하게 평행일 필요는 없으며, 예를 들면, 10˚까지, 틸트축(29, 39) 사이의 수 도 정도의 작은 각을 가지는 약간의 비의도적 또는 의도적인(unintensional or intensional) 구조적 변위(constructional deviations)는 가능하다는 점에 유념해야 한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제 2 틸팅 암(32)은 셔터(10)를 운반한다. 바람직하게는, 제 2 틸팅 암(32)은, 셔터의 중심이 제 2 틸팅 암(32)에 탑재되는 글로브 조인트(globe joint)(38)를 가지는, 제 2 단부(end portion)에 구비된다. 글로브 조인트의 사용은, 제 1 틸트축(29)과 제 2 틸트축(39) 및/또는 밸브 시트(12)의 평면 사이의 마이너 정렬오차(minor misalignment)의 경우 밸브 시트(12) 상에 셔터의 실링 결합(sealing engagement)을 보증한다(warrant). 셔터(10)는 그 중심축이 일반적으로 L자형 제 2 틸팅 암(32)의 위쪽으로 연장하는 부분(upwardly wxtending portion)에 평행하도록 탑재된다.

상기한 바와 같이, 틸팅 암(22, 32)은 모두 캔틸레버 암(cantilever arm)으로 구성된다. 더 상세하게는, 제 1 틸팅 암(22)은 제 1 틸팅 샤프트(24)에 의해 그 단부 중 하나에서만 지지되고, 반면, 제 2 틸팅 암(32)은 제 2 틸팅 샤프트(34)에 의해 그 단부 중 하나에서만 지지된다. 양면 서포트(double-sided support)에 대향하여, 셔터(10)의 캔틸레버 서포트(cantilevered support)는 듀얼 모션 셔터 구동장치(20)의 재밍(jamming)의 위험을 현저히 감소한다. 더욱이, 장치(20)가 하나의 유닛(unit)으로서 취급될 수 있고, 밸브 시트(12)에 대향하는 추가적인 공간이 얻어지며 고정된 지지구조(stationary suppory structure)의 가공(machining)이 최소화되므로, 설치 및 교체가 용이하다.

도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 틸팅 샤프트(24)는, 제 1 틸팅 암(22)을 기울이도록(tilt) 제 1 틸팅 샤프트(24)를 구동하기 위해 연결된, 예를 들면, 선형 수압 실린더(linear hydraulic cylinder)와 같은, 단일 액츄에이터의 구조(single actuator of arrangement)에 구동 레버(actuating lever)(40)가 구비된 밸브 시트(12)로부터의 말단을 가진다. 제 1 틸팅 암(22)에 대하여 제 2 틸팅 암(32)을 동시에 기울이기 위해, 상기한 장치(20)는, 제 1 틸팅 암(22)이 제 1 축(29)에 대하여 회전하도록 구동되는 것과 동시에, 즉, 제 2의 부가적인 액츄에이터 없이, 제 2 틸팅 암(32)이 제 2 축(39)에 대하여 회전하도록 구동하는 적절한 메커니즘이 구비된다. 도 2 내지 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 각각 참조하여, 그러한 메커니즘의 몇 가지 바람직한 실시예들을 이하에 설명한다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 제 1 틸팅 샤프트(24)가 속이 빈 슬리브 샤프트(hollow sleeve shaft)(퀼 샤프트(quill shaft)라고도 한다)로서 구성되는 것을 알 수 있을 것이다. 도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이, 셔터 구동장치(20)는, 예를 들면, 제 1 틸팅 샤프트(24) 내의 실린더형 공간을 통해 연장하는, 실린더형 샤프트(cylindricall shaft)와 같은, 실린더형 기준 로드(cylindrical reference rod)(42)를 포함한다. 기준 로드(42)는 셔터로부터 떨어져(remote) 돌출하는(protruding) 말단부(distal end portion)(44)를 가진다. 단부(44)는 기준 로드(44)를 고정된 구조에 연결하도록 한다. 이를 위해, 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예에 있어서, 속이 빈 실린더형 서포트(28)에 말단부(44)를 연결하고 그것에 의해 고정된 하부 실링 밸브 하우징(14)에 연결하는 연결판(connecting plate) 또는 브래킷(bracket)과 같은, 임의의 적합한 연결(link)이 사용될 수 있다. 기준 로드(42)와, 예를 들면, 하우징(14)과 같은, 고정된 구조 사이의 연결은, 예를 들면, 댐핑 목적(damping purpose) 및/또는 정지 스위치(도시 안 함)를 제한하는 구동(actuating)을 위해, 약간의 축 및 반경 방향 움직임을 허용하도록 단단하거나 유연(rigid or flrxible)할 수 있다. 예를 들면, 기준 로드(42)와 고정된 구조는, 교차 제한 축(abutment-restricted axial) 및 회전 스프링 연결(rotational spring connection)의 임의의 적절한 수단에 의해 연결될 수 있다. 그러나 어떠한 경우도, 이러한 연결은 마이너만을 허용하고 기준 로드(42)와 고정된 구조, 예를 들면, 하우징(14) 사이의 상대적인 움직임(relative movement)을 제한하도록 구성된다. 기준 로드(42)는, 셔터(10)의 측면에 속이 빈 제 1 틸팅 샤프트(24)를 넘어서(beyond) 돌출하는 기단부(proximal end portion)(46)를 더 가진다. 기준 부재(487)는 이러한 기준 로드(42)의 기단부(46)에 단단하게 고정된다. 기준 부재(48)는 임의의 적절한 형태를 가질 수 있고 일반적으로 기준 로드(42) 보다 큰 폭(transverse dimensions)을 가진다. 후술하는 바와 같이, 기준 부재(48)는, 기준 로드(42)를 통하여 고정된 구조에 연결되고, 틸팅 암(22, 32)의 어느 것과도 일체로(in unison) 회전하지 않는다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 실린더형 기준 로드(42)는, 바람직하게는, 한 쌍의 보조 베어링(auxiliary bearing)(50)의 수단에 의해 슬리브형(sleeve-type) 제 1 틸팅 샤프트(24) 내의 축(29)에 동축으로 유지된다. 베어링(50)은 축방향으로 이격되고(axially spaced) 평면(plane) 또는 롤러 베어링(roller bearing)일 수 있다. 이하의 설명으로부터 명확해지는 바와 같이, 고정된 구조에 대하여 소폭으로 제한된(minor limited) 축방향 및 회전 변위(displacement)가 허용 가능하더라도, 기준 부재(48)는, 추가적인 액츄에이터 없이 제 2 틸트축(39)에 대하여 제 2 틸팅 암(32)을 기울이기 위해 사용되는 메커니즘의 구동면(driven side)에 대하여 "고정된" 기준 프레임(운동 방향(kinematic sense)으로)을 제공한다. 속이 빈 제 1 틸팅 샤프트(24)를 통과하는 기준 로드(42)의 구성은, 제 1 틸트축(29)에 대하여 기준 부재(48), 즉, 운동 프레임(kinematic frame)의 적절한 포지셔닝을 보증하고(warrant), 단일 유닛으로서 셔터 구동장치의 교체(replacement)를 용이하게 한다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여, 제 1 틸팅 암(22)에 회전을 부여하는 동시에 제 2 틸팅 암(32)을 기울이는 이점을 취하기 위한 메커니즘(100)의 제 1 변형예(variant)에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 2 틸팅 샤프트(34)는 크랭크샤프트(crankshaft)로 구성된다. 메커니즘(10)은 연결 로드(connecting rod)(102)를 포함한다. 연결 로드(102)의 제 1 단부는, 예를 들면, 롤러 또는 평면 베어링(roller or plane bearing)과 같은, 제 1 회전 조인트(rotational joint)(104)(도 3 참조)의 수단에 의해 연결 로드(102)가 제 2 틸팅 샤프트(34)의 크랭크에 회전가능하게 연결되는 방식에 의해 브러싱(brushing)을 가진다. 반대측의 제 2 단부에서, 연결 로드(102)는, 제 2 회전 조인트(106)의 수단에 의해, 기준 피봇 핀(reference pivot pin)(108)에 회전가능하게 연결되는 방식으로, 다른 브러싱을 가진다. 기준 피봇 핀(108)은, 기준 부재(48)에 단단하게 고정되고 제 1 틸트축(19) 아래, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같은 후자(latter)의 수직으로 아래에(vertically under), 오프셋을 가지고 위치되는 편심(eccentric)을 형성한다. 따라서 메커니즘(100)은, 기준 부재(48)(운동 프레임으로서의) 상의 피봇 핀(108)을 결합하는 구동면 및 제 2 틸팅 샤프트(34)의 트랭크를 결합하는 구동면을 가진다.

이하, 도 3을 참조하여, 셔터 구동장치(20)의 동작(operation)에 대하여 설명한다. 폐쇄 위치(도 3의 실선)로부터 개방 위치(도 3의 점선)로 셔터(10)를 이동시키기 위해, 제 1 틸팅 암(22)이 화살표(113)를 따라 제 1 틸트축(29)에 대하여 기울어진다(즉, 도 3에서 시계 방향). 개방 동작의 제 1 초기단계(initial phase) 동안, 메커니즘(100)은 동시에 제 2 틸팅 암(32)을 제 2 틸트축(39)에 대하여 화살표(115)를 따라 반대 방향으로 기울인다(즉, 도 3에서 반시계 방향). 이는, 제 2 틸트축(39)과 편심(eccentric) 기준 피봇 핀(108)의 중심축(central axis) 사이의 거리가 감소함으로 인해 연결 로드(102)가 크랭크된(cranked) 제 2 틸팅 샤프트(34) 상에 반작용 토크(counter-acting torque)를 미치기 때문이다. 다시 말하면, 메커니즘(100)은 최초에 제 1 틸트축(29)에 대한 제 1 회전에 반대되는 방향으로 제 2 틸트축(39)에 대한 제 2 회전을 셔터(10)에 부여한다. 그러나 개방 동작의 제 2 완료단계(final phase) 동안, 메커니즘(100)은 제 1 틸팅 암(22)에 부여된 것과 동일한 회전 방향으로 제 2 틸트축(39)에 대하여 제 2 틸팅 암(31)을 기울인다(즉, 도 3에서 시계 방향). 두 단계 사이의 전환(transition)은, 두 축 사이의 거리가 최소인, 제 2 틸트축(39)이 기준 피봇 핀(108)(또는 제 2 조인트(106))의 축을 통하여 수직면(vertical plane)을 통과할 때 발생한다. 제 2 틸트축(39)이 기준 피봇 핀(108)의 축 아래의 이러한 평면을 통과하면, 이들 축 사이의 거리는 다시 증가하기 시작하여 연결 로드(102)가 제 2 단계에서 크랭크된 틸팅 샤프트(34) 상에 코커런트(co-current torque)를 부여하도록 한다. 후술하는 바아 같이, 폐쇄에서 개방 위치로의 역동작(reverse motion)이 발생한다.

도 3은 셔터(10)의 세 지점의 궤적(trajectory)(동작 경로(motion path))(117, 119, 121)를 더 나타내는 도면이다. 궤적의 끝(117)은 대략 개방 위치에서 셔터(10)가 위치되는 가장 높은 부분(highest portion)을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 궤적(117)의 곡선 반경(radius of curvature)은 개방 위치를 향하여 증가한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 궤적(119, 121)의 곡선은 개방 위치를 향하여 감소한다. 궤적의 끝(121)은 개방 위치에서 셔터(10)가 위치되는 가장 낮은 지점(lowermost point)을 나타낸다. 도 3으로부터 명확해지는 바아 같이, 제안된 듀얼 모션 셔터 구동장치(20)는 셔터(10)를 시트(12)를 근접하게 지나는(closely past) 2개의 중첩된 회전으로 움직이고, 개방 위치에서, 셔터(10)는(도 3에 점선으로 나타낸 바와 같이), 시트(12)를 통과하는 흐름 경로(flow path)로부터 완전히 제거된 동안, 시트(12)에 근접하여 일부가 그 위에(partially above) 위치된다.

틸트축(29, 39)의 위치, 그들의 대응하는 회전 반경(rotation radius) 및 메커니즘(100)은, 요구되는 동작 공간(motion space)을 최소화하도록 구성된다. 후술하는 바와 같이, 연결 로드(102) 및 크랭크된 제 2 틸팅 샤프트(34)의 레버 암(lever arm)의 유효 길이(active length)는, 축(39)에 대한 제 2 회전이 축(29)에 대한 제 1 회전보다 느리게 되도록 선택된다. 특히, 연결 로드(102)의 유효 길이, 즉, 그 회전 조인트(104, 106)의 축 사이의 거리는, 틸트축(29, 39) 사이의 일정한 거리(constant distance)보다 짧다. 시트(12)로부터 멀어지는 셔터(10)의 최초부터 수직인 동작을 얻기 위해, 셔터 구동장치(20)는, 바람직하게는, 틸트축(29, 39)에 의해 정의된 평면이 실질적으로 도 3에 나타낸 바와 같이 시트(12)의 평면과 평행이 되도록 구성된다. 실제로, 폐쇄 위치에서 두 평면 사이의 많아도 30˚의 경사는 허용될(tolerated) 수 있다. 도 3에 나타낸 메커니즘의 폐쇄 위치에서, 회전 조인트(104, 106)의 축에 의해 정의된 평면 또한, 틸트축(29, 39)에 의해 정의된 평면에 평행하나, 제 2 틸트축(39)은, 이러한 필수 조건(necessary criteria) 없이, 셔터(10)의 중심축과 동일 평면상에 있다(coplanar).

도 4는, 주로 기준 로드(42)에 의해 지지되는 운동 프레임, 즉, 기준 부재(248) 및 제 2 틸팅 암(32)에 제 2 회전을 중첩하기(superposing) 위한 선택적인 메커니즘(200)의 구성의 구성에 있어서 도 1 내지 도 3과 다른 듀얼 모션 셔터 구동장치(220)의 추가적인 실시예를 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 것과 동일한 구성요소 및 기능에 대하여는 그 상세한 설명을 생략한다. 도 4의 메커니즘(200)은 또한, 제 2 틸팅 샤프트(34)의 크랭크 상에 회전 조인트(204)를 형성하기 위해 제 1 단에 브러싱 및 베어링이 구비된 연결 로드(202)를 포함한다. 그러나 그 반대 단에서, 연결 로드(202)는 기준 부재(248) 내로 가공된 기준 캠 그루브(reference cam groove)(208)에 가이드되는 캠 팔로워 핀(cam follower pin)(206)이 설치된다. 도 1 내지 도 3에 나타낸 실시예와 유사한(동일할 필요는 없음) 개방 동작을 얻기 위해, 캠 그루브(208)는, 폐쇄에서 개방 위치로의 초기단계 동안 캠 팔로워 핀(206)과 고정된 제 1 틸트축(29) 사이의 거리를 증가시키는 윤곽(contour)을 가진다. 따라서, 적어도 동작의 최초 단계 동안, 연결 로드(202)는, 제 1 틸트축(29)에 대한 제 1 회전에 대향하는 셔터(10)에 제 2 회전을 중첩하기 위해 크랭크된 제 2 틸팅 샤프트(34)에 반작용 토크(counter-acting torque)를 부여(exret) 한다. 도 4에 도시하지는 않았으나, 캠 그루브(208)는, 제 2 단계 동안 코커런트 틸팅(co-current tilting)을 얻기 위한 고정된 제 1 틸트축(29)과 캠 팔로워 핀(206) 사이의 거리를 감소하는, 반사된 윤곽(mirrored contour)을 따라 연속될(continued) 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 메커니즘(200)은 제 1 틸팅 암(22)에 배치된 선형 가이드(linear guide)(210)를 더 포함한다. 선형 가이드(210)는, 캠 팔로워 핀(208)이 캠 그루브(208)에 결합된 상태로 유지하고, 제 1 틸팅 암(22)에 대하여 후자의 세로축(longitudinal axis)을 따라 캠 팔로워 핀(208)의 선형 움직임(linear motion)만을 허용하도록 연결 로드(202)의 제 2 단부가 이동가능하게 가이드 하도록 구성된다. 이러한 효과를 위해, 연결 로드(202)는, 예를 들면, 적절한 직선 슬라이딩 조인트(rectilinear sliding joint)(216)(일부분만 도시)에 부착되는 브러싱(brushing)(216)에 결합되는 가이드 핀(guiding pin)(212)을 포함한다. 브러싱(216)은 또한 캠 그루브(208)와 결합되는 캠 팔로워 핀(206)을 유지하는(retaining)하는 받침(abutment)으로서도 기능한다. 상기한 실시예와 동일 또는 유사한 셔터 동작을 위해, 메커니즘(200)의 캠 그루브(208)는, 원하는 셔터(10)의 궤적의 형상을 얻는데 있어서 추가적인 유연성을 제공한다.

상기한 바와 같이, 도 1 내지 도 3 및 도 4에 관련된 메커니즘(100, 200)은, 예를 들면, 1 - 15˚의 각도로 배치된, 약간 비평행인 축(slightly unparallel axes)(29, 39)을 이용한 구조에 용이하게 적용될 수 있다. 그러한 구조는, 예를 들면, 셔터(10)의 적재 위치(parking position)를 고려한 구조적 제약(constructional constaints)의 경우 유용할 수 있다. 후자의 경우, 예를 들면, 순수한 회전(purely rotational) 제 1 조인트(104, 204)를 대신하여, 또는, 회전 제 2 조인트(106) 대신에, 글로브 타입(globe-type) 또는 유니버설 조인트(universal joint)가 사용된다.

도 5 내지 도 6은 각각 2개의 다른 듀얼 모션 셔터 구동장치(320, 420)의 실시예를 나타내며, 상기한 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다. 두 장치(320, 420) 모두 주로 제 2 틸팅 샤프트(334, 434)에 제 2 회전을 부여하기 위한 메커니즘(300, 400)의 구성에 있어서 상기한 실시예와 다르다. 두 셔터 구동장치(320, 420)에 있어서, 제 2 틸팅 샤프트(334, 434)는, 각각의 구동 휠(driven wheel)(352, 452)이 회전이 어려운 방식(rotationally stiff manner) 및 동축으로 제 2 틸트축(39)에 고정된, 단순한 연속 샤프트(simple continuous shaft)(크랭크샤프트가 아님) 이다. 더욱이, 두 셔터 구동장치(320, 420)는 각각, 기준 로드(42) 상의 제 1 틸트축(29)에 회전이 어려운 방식 및 동축으로 고정된 "구동" 휠("driving" wheel)(354, 454)을 포함한다. 따라서 구동 휠(354, 454)은, 예를 들면, 하부 실링 밸브 하우징(14)와 같은, 메커니즘(300, 400)에 의해 운동 기준 프레임으로서 사용되는 기준 부재를 형성하는 기준 로드(42)의 기전면(proximal front face)을 가지는, 고정된 구조에 연결된다.

도 5의 셔터 구동장치(320)에 있어서, 제 2 틸팅 암(32)에 회전을 부여하기 위한 메커니즘(300)은 기어휠 드라이브(gearwheel drive)로서 구성된다. 따라서 구동 휠(driven wheel)(352) 및 구동 휠(driving wheel)(354)은 기어휠 이다. 이는, 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같은 샤프트 및 베어링 구조의 수단에 의해, 제 1 틸팅 암(22)에 의하여 회전가능하게 지지되는 중간(intermediate) 기어휠(356)을 포함한다. 중간 기어휠(356)은 구동 휠(driven wheel)(352) 및 구동 휠(driving wheel)(354)과 결합, 즉, 맞물린다(mesh). 따라서 제 1 틸팅 암(22)이 구동될 때마다, 메커니즘(200)은 제 2 틸팅 암(32)에 반작용 토크를 전달한다.

도 6의 셔터 구동장치(420)에 있어서, 제 2 틸팅 암(32)에 회전을 부여하기 위한 메커니즘(400)은, 벨트/체인형 드라이브(belt/chain type drive)로 구성된다. 톱니 벨트(toothed-belt) 또는 체인 중 어느 것이 사용되는지에 따라, 휠(452, 454)은 기어 휠 또는 체인 휠이 된다. 따라서 도 6에 나타낸 바와 같이, 메커니즘(400)은, 구동 기어/체인 휠(452) 및 구동 기어/체인 휠(454)과 결합하는 톱니 벨트 또는 체인(456)을 포함한다. 따라서 제 1 틸팅 암(22)이 구동될 때마다, 메커니즘(400)도 제 2 구동 암(32)에 반작용 토크를 전달한다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 실시예의 설계 파라미터(design parameters)와 마찬가지로, 도 5 내지 도 6에 나타낸 실시예의 기어비(gear ratio)는, 시트(12)에 근접하여 지나도록(closely past) 셔터(10)를 이동시키는 동안 시트(12)와 함께 셔터(10)의 충돌(collision)을 회피하도록 선택된다. 도 5 및 도 6의 두 실시예 모두 지지 구조, 즉, 밸브 하우징(14) 또는 중간 호퍼(도시 안 함) 내에 사용되는 이동가능한 파츠(조인트)의 수를 감소하는 이점을 가진다. 그러나 여기서, 도 5 및 도 6의 실시예는, 도 1 내지 도 3 및 도 4와는 대조적으로, 개방 동작의 제 2 단계에서 셔터(10)에 코커런트 틸팅(co-current tilting)을 중첩하지 않는다.

상기한 4개의 실시예는 모두 캔틸레버형(cantilever-type) 제 1 및 제 2 암(22, 32)을 채용하고 있다. 더욱이, 이들은 모두, 셔터(10)의 측면에 운동 기준 프레임을 제공하기 위해 속이 빈 샤프트를 통하여 연장하는 동축(coaxial) 기준 로드(42)를 가지는 속이 빈 슬리브 샤프트를 제 1 틸팅 샤프트(24)로서 채용하고 있다. 또 다른 공통점은, 제안된 셔터 구동장치(20, 220,, 320, 420)가, 먼지 유입(dust deposits) 및 다른 악영향(adverse influence)에 대하여 메커니즘의 구성요소를 보호하기 위해 제 1 틸팅 암(22)에 의해 지지되는 케이싱 내에 그들의 메커니즘(100, 200, 300, 400)을 각각 포함하도록(enclosing) 하는 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 셔터 구동장치(20, 220, 320, 420)는, 포크형(fork-shaped) 제 1 틸팅 암(22)의 주 장판(main elongated plate) 또는 플랜지(flange)에 의해 지지되는 임의의 적절한 형상을 가지는 케이싱 덮개(casing envelope)(60)를 포함한다. 메커니즘의 구성요소를 더욱 보호하기 위해, 각각의 실시예는, 셔터(10)의 측면 상에, 제 2 틸팅 샤프트(34, 334, 434)가 통과하는 제 1 틸팅 암(22)의 구멍(bore)(또는 케이싱 덮개(60))에 제 1 실링 패킹(sealing packing)(62)이 구비된다. 제 1 실링 패킹(62)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 셔터(10)를 둘러싸는 영역에 대하여 케이싱 덮개(60)의 내부를 봉인하고, 이러한 구멍을 통한 로 가스(furnace gas)의 유출(escape)을 방지한다(preclude). 더욱이, 이러한 통로(passage)를 통한 로 가스의 유출을 회피하기 위해 제 1 틸팅 샤프트(24) 및 실린더형 서포트(28) 사이에 제 2 실링 패킹(64)이 설치된다.

주목할 만한(noteworthy) 또 다른 공통적인 특징은, 각각의 메커니즘(100, 200, 300, 400)이, 제 2 틸팅 암(32)에 제 2 회전을 부여하기 위하여 제 2 틸팅 샤프트(34)를 구동하기 위해 제 2 틸팅 샤프트(34)와 결합하는 구동면(driving side)을 가지는 것이다. 이러한 특징은 - 속이 빈 샤프트(24) 및 동축 기준 로드(42)와 조합하여 - 예를 들면, 도 1 내지 도 6에 나타낸 케이싱 덮개(60)의 수단에 의해, 메커니즘의 구성요소를 포함할(encasing) 수 있도록 한다.

도 1 ~ 도 3 117. 궤적
10. 셔터 119. 궤적
12. 밸브 시트 121. 궤적
14. 하부 실링 밸브 하우징 도 4
20. 듀얼 모션 셔터구동장치 200. 메커니즘 (제 2 변형예)
22. 제 1 틸팅 암 202. 연결 로드
24. 제 1 틸팅 샤프트 204. 회전 조인트
26. 베어링 206. 캠 팔로워 핀
28. 속이 빈 실린더형 서포트 208. 캠 그루브
29. 제 1 틸트축 210. 선형 가이드
32. 제 2 틸팅 암 212. 가이드 핀
34. 제 2 틸팅 샤프트 214. (210의) 브러싱
36. 베어링 216. 선형 조인트
38. 글로브 조인트 220. 듀얼 모션 셔터 구동장치
39. 제 2 틸트축 248. 기준 부재
40. 구동 레버 도 5 ~ 도 6
42. 기준 로드 300. 메커니즘 (제 3 변형예)
44. (42의) 말단부 320. 듀얼 모션 셔터 구동장치
46. (42의) 기단부 334. 제 2 틸팅 샤프트
48. (46의) 기준 부재 352. 구동 기어휠
50. 보조 베어링 354. "구동" 기어휠
60. 케이싱 덮개 356. 중간 기어휠
62. 제 1 실링 패킹 400. 메커니즘 (제 4 변형예)
64. 제 2 실링 패킹 420. 듀얼 모션 셔터 구동장치
100. 메커니즘 (제 1 변형예) 434. 제 2 틸팅 샤프트
102. 연결 로드 452. 구동 기어-/체인 휠
104. 제 1 회전 조인트 454. "구동" 기어-/체인 휠
106. 제 2 회전 조인트 456. 톱니 벨트/체인
108. 기준 피봇 핀
113. 회전 방향
115. 회전 방향

Claims

고로(shaft furnace)의 장입 설비(charging installation)를 위한 실링 밸브 장치(sealing valve arrangement)에 있어서,
상기 구조는,
밸브 시트(valve seat)와 연동하는(cooperate) 셔터(shutter); 및
상기 밸브 시트와 실링 접촉(sealing contact)하는 폐쇄 위치(closed position)와 상기 밸브 시트로부터 떨어진(remote) 개방 위치(open position) 사이에서 상기 셔터를 이동시키고, 제 1축에 대한 제 1 회전 및 상기 제 1 축에 대하여 실질적으로 평행하고 오프셋(offset)을 가지는 제 2축에 대한 제 2 회전의 중첩(superposition)을 상기 셔터에 부여하도록(confer) 구성된 듀얼 모션(dual-motion) 셔터 구동장치(shutter-actuating device)를 포함하며,
상기 셔터 구동장치는,
제 1 틸팅 샤프트(tilting shaft)에 연결되는(connected) 제 1 틸팅 암(primary tilting arm);
제 2 틸팅 샤프트에 연결되고 상기 셔터를 운반하는(carrying) 제 2 틸팅 암;
상기 제 1 틸팅 암이 상기 제 1 축에 대하여 회전할 때 상기 제 2 틸팅 암에 상기 제 2 축에 대한 회전을 부여하도록(impart) 구성된 메커니즘(mechanism)을 포함하고,
상기 제 1 틸팅 샤프트는, 상기 제 1 축을 정의하고(define), 고정된 구조(stationary structure) 상에, 특히, 하부 실링 밸브 하우징(lower sealing valve housing) 또는 중간 저장 호퍼(intermediate storage hopper) 상에 회전가능하게(rotatably) 상기 제 1 틸팅 암(primary tilting arm)을 지지하기 위한 베어링(bearings)이 구비되며(equipped),
상기 제 2 틸팅 샤프트는, 상기 제 2 축을 정의하고, 상기 제 1 틸팅 암 상에 상기 제 2 틸팅 암을 회전가능하게 지지하는 베어링이 구비되고,

상기 제 1 틸팅 샤프트는, 속이 빈 슬리브 샤프트(hollow sleeve shaft)로 구성되고,
상기 셔터 구동장치는, 상기 제 1 틸팅 샤프트를 통하여 연장하는 기준 로드(reference rod)를 포함하며,
상기 기준 로드는, 고정된 구조에 연결되는 말단부(distal end portion) 및 기준 부재(reference member)를 가지는 기단부(proximal end portion)를 가지고,
상기 메커니즘은, 상기 기준 부재와 결합(engagement) 하는 구동면(driven side)을 가지는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 틸팅 암은 상기 제 2 틸팅 샤프트에 의해 일단부(one end portion)에서만 지지되는 캔틸레버 암(cantilever arm)이며,
상기 제 1 틸팅 암은 상기 제 1 틸팅 샤프트에 의해 일단부에서만 지지되는 캔틸레버 암인 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 또는 2항에 있어서,
상기 기준 로드는, 축방향으로 이격된(axially spaced) 베어링에 의해, 상기 제 1 틸팅 샤프트의 내부에 동축으로(coaxially) 지지되는 실린더형 샤프트(cylindrical shaft)인 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1, 2 또는 3항에 있어서,
상기 메커니즘은, 상기 제 2 틸팅 암에 상기 제 2 축에 대한 회전을 부여하기 위하여 상기 제 2 틸팅 샤프트를 구동하기 위해 상기 제 2 틸팅 샤프트와 결합하는 구동면(driving side)을 가지며,
상기 제 2 틸팅 암은 상기 제 2 틸팅 샤프트에 회전이 방지된(rotaitionally stiff) 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 셔터 구동장치는, 상기 제 1 틸팅 암에 의해 지지되고 상기 메커니즘을 둘러싸는(enclosing)는 케이싱(casing)을 포함하고,
상기 제 2 틸팅 샤프트는, 상기 제 1 틸팅 암 또는 상기 케이싱의 구멍(bore)을 통과하며,
상기 구멍은 상기 셔터를 둘러싸는 영역(region)에 대하여 상기 케이싱의 내부를 봉인하는 실(seal)이 구비되는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 틸팅 샤프트는, 크랭크샤프트(crankshaft)로 구성되고,
상기 메커니즘은, 상기 제 2 틸팅 암에 상기 제 2 축에 대한 회전을 부여하기 위하여 상기 크랭크샤프트에 회전가능하게 연결된 제 1 단부(end portion)를 구비하는 연결 로드(connecting rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 6항에 있어서,
상기 연결 로드는, 기준 피봇 핀(reference pivot pin)에 회전가능하게 연결된 제 2 단부를 가지고,
상기 피봇 핀은, 상기 제 1 축, 특히, 상기 제 1 축 아래의 오프셋에 대하여 편심적으로(eccentrically) 배치되며, 상기 기준 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 6항에 있어서,
상기 연결 로드는, 상기 기준 부재에 설치된 기준 캠 그루브(reference cam groove) 내에 가이드 되는 캠 팔로워 핀(cam follower pin)을 포함하는 제 2 단부를 가지며,
상기 기준 캠 그루브는, 상기 폐쇄 위치에서 상기 개방 위치로의 움직임(motion)의 초기 단계(initial phase) 동안 상기 캠 팔로워 핀과 상기 제 1 축 사이의 거리를 증가시키는 곡선(curved contour)을 가지는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 8항에 있어서,
상기 메커니즘은, 상기 제 1 틸팅 암 상에 배치된 선형 가이드(linear guide)를 포함하며,
상기 선형 가이드는, 상기 캠 팔로워 핀을 상기 기준 캠 그루브 내에 결합된 상태로 유지하고, 상기 캠 팔로워 핀의 움직임을 상기 제 1 틸팅 암에 대하여 선형 동작(linear motion)으로 제한하도록 상기 연결 로드의 상기 제 2 단부를 가이드 하는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 메커니즘은, 상기 제 2 틸팅 샤프트 상의 상기 제 2 축에 동축으로 고정된(coaxially fixed) 구동 휠(driven wheel) 및 상기 기준 부재 상의 상기 제 1 축에 동축으로 고정된 구동 휠(driving wheel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 10항에 있어서,
상기 메커니즘은, 기어 휠 드라이브(gearwheel drive)로 구성되고,
상기 구동 휠(driven wheel) 및 상기 구동 휠(driving wheel)은 기어 휠이며,
상기 메커니즘은, 상기 제 1 틸팅 암에 의해 회전가능하게 지지되고 상기 구동 기어휠(driving gearwheel) 및 상기 구동 기어휠(driven gearwheel)을 결합하는 중간 기어 휠(intermediate gearwheel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 액츄에이터(actuator)만을 더 포함하고,
상기 액츄에이터는, 상기 제 1 축에 대한 회전을 상기 제 1 틸팅 암에 부여하기 위해 상기 제 1 틸팅 샤프트에 연결되는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
제 1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 틸팅 암은, 2개의 분리된(spaced-apart) 긴(elongated) 평행판(parallel plates)을 가지는 포크 형태(fork-shaped)이고, 상기 제 2 틸팅 샤프트의 2개의 축방향으로 이격된(axially spaced) 베어링 중 하나를 각각 지지하며, 상기 메커니즘은 상기 두 개의 판 사이에 배치되고,
상기 제 2 틸팅 암은, L자 형태(L-shaped)이며, 상기 제 2 틸팅 샤프트에 회전이 방지되는 방식으로 고정된 제 1 단부 및 상기 셔터가 상기 제 2 틸팅 암에 탑재되는 글로브 조인트(globe joint)가 구비된 제 2 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 실링 밸브 장치.
용광로 장입 설비를 위한 하부 실링 밸브 하우징(lower sealing valve housing)에 있어서,
청구항 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 기재된 실링 밸브 장치; 및
상기 하우징에 의해 지지되고 상기 셔터와 연동하는 밸브 시트를 포함하고,
상기 듀얼 모션 셔터 구동장치는, 상기 제 1 축이 상기 밸브 시트의 평면(plane) 위에 배치되고, 상기 셔터가 상기 밸브 시트와 실링 접촉한 상태로 상기 폐쇄 위치일 때 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축이 상기 밸브 시트의 상기 평면에 평행한 평면에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 하부 실링 밸브 하우징.
용광로 장입 설비를 위한 중간 저장 호퍼에 있어서,
청구항 1항 내지 13항 중 어느 한 항에 기재된 실링 밸브 장치; 및
상기 셔터와 연동하고 상부 입구(upper inlet)와 통하도록(communicate) 상기 호퍼에 의해 지지되는 밸브 시트를 포함하고,
상기 듀얼 모션 셔터 구동장치는, 상기 제 1 축이 상기 밸브 시트의 평면(plane) 위에 배치되고, 상기 셔터가 상기 밸브 시트와 실링 접촉한 상태로 상기 폐쇄 위치일 때 상기 제 1 축 및 상기 제 2 축이 상기 밸브 시트의 상기 평면에 평행한 평면에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 중간 저장 호퍼.