KR20120117281A - 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 밸브 본체 내에서 회전하면서 유로를 개폐하는 밸브 디스크와 밸브 본체 상호간의 접촉 부위에 기밀 유닛이 마련되어 유로 차단시 기밀 상태를 유지하며, 밸브 디스크 내부와 밸브 본체와 밸브 디스크의 접촉 부위를 따라 냉각 유닛이 마련되어 고온, 고압 상태의 분체를 이송할 때 밸브 본체와 밸브 디스크가 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 위하여 본 발명은 작동 에어를 밸브 디스크에 공급하여 밸브 본체의 유로를 밸브 디스크가 차단하면 기밀 유닛에 고압 가스를 주입하여 팽창시켜 기밀 상태를 유지하고, 고온, 고압의 분체 이송을 위하여 유로를 개방하고자 고압 가스를 기밀 유닛으로부터 배출시킨 후, 밸브 디스크에 작동 에어를 공급하여 밸브 디스크의 회전에 따른 유로의 개방이 이루어지는 일련의 단계가 연속적으로 이루어지도록 하는 실시예의 적용이 가능하다.

Description

분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법{POWDER TRANSFERRING VALVE MODULE AND OPERATING METHOD OF IT}
본 발명은 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로의 차단시에는 확고한 기밀 성능을 유지할 수 있음은 물론, 고온 고압의 분체 이송에 따른 과열 또한 전체적으로 냉각시켜 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
팽창시트 밸브는 일반적으로 발전 및 화학플랜트에 다양한 분체를 이송하여 특정 공정에 필요한 위치까지 공급하거나 배출시키는 데 주로 사용되는 것으로, 분체가 이송되는 유로를 개폐하는 밸브 디스크의 형태 및 작동 방법에 따라 돔(dome) 밸브, 버터플라이(butterfly)밸브, 게이트(gate)밸브 등으로 분류된다.
이러한 팽창시트 밸브는 모두 기밀 유지를 위하여 마련된 밸브시트에 기밀용 유체를 공급하여 밸브시트를 팽창시킨 후 밸브 디스크의 외면에 밀착시키는 구조를 가진다.
이러한 팽창시트 밸브는 유로를 통과하는 유체에 포함된 분체가 밸브 디스크와 밸브시트 사이에 존재하더라도 기밀 유지가 가능하므로, 분체 수송 공정에 널리 사용되는 것이다.
이러한 팽창시트 밸브에 사용되는 밸브시트는 탄성이 있는 고무, 합성 고무 등과 같은 재질을 사용하는데, 일반적으로 고무 재질은 70 ~ 80℃ , 불소고무인 바이톤(VITON) 재질의 경우는 150℃ 이하가 활용에 적절한 온도 대역이라 알려져 있으므로, 발전, 제철, 제강 및 화학 플랜트 등과 같은 설비에서 고온, 고압인 분체를 이송하기에는 제한적일 수 밖에 없는 것이다.
전술한 고무, 합성 고무 등과 같은 재질의 밸브시트가 고온, 고압 하에서 손상될 경우는 인체 및 환경에 유해한 유체가 누출되는 등의 치명적인 위험에 노출될 수 있다.
특히, 가스화 플랜트나 발전 플랜트 또는 화학 플랜트 등에서는 다양한 원료, 촉매 및 첨가물의 공급 공정, 포집된 촤(char) 및 회재(ash)의 배출 공정 등이 대부분 고온에서 이루어지고 있으므로, 이러한 극한 상황에서 사용되는 밸브류의 국산화가 미진한 관계로, 국내 대부분의 시설에는 초고가의 외제 밸브를 사용하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 유로의 차단시에는 확고한 기밀 성능을 유지할 수 있음은 물론, 고온 고압의 분체 이송에 따른 과열 또한 전체적으로 냉각시켜 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고온, 고압 상태의 분체가 일방향으로 이송되는 유로가 형성된 밸브 본체와, 상기 유로와 직교하는 방향으로 양단이 상기 밸브 본체에 회전 가능하게 축결합되어 상기 유로를 개폐하는 밸브 디스크와, 상기 밸브 디스크가 상기 유로를 밀폐하는 상태에서 상기 밸브 디스크 및 상기 밸브 본체에 각각 형성되어 이송되는 분체에 의하여 가열된 상기 밸브 본체 및 상기 밸브 디스크를 냉각시키는 냉각 유닛과, 상기 밸브 본체에 장착되고 고압 가스의 공급에 따라 상기 밸브 본체로부터 팽창하여 돔 형상인 상기 밸브 디스크의 표면에 접촉되어 기밀 상태를 유지하는 기밀 유닛을 포함하며, 상기 밸브 디스크는 상기 밸브 본체와 상기 밸브 디스크 상호간의 기밀을 유지하는 상기 기밀 유닛에 의하여 회전 동작의 제한을 받는 실시예의 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 밸브 본체 내부의 유로와 직교하는 회전축 상에 장착된 돔 형상의 밸브 디스크가 상기 유로를 차단하도록 상기 회전축의 일단부에 장착된 제1 공압 액추에이터로 작동 에어를 공급하는 제1 단계와, 상기 밸브 디스크가 상기 유로를 차단하면 상기 밸브 본체에 장착된 기밀 유닛이 팽창하여 상기 밸브 디스크 표면에 밀착되도록 상기 기밀 유닛으로 고압 가스를 주입하는 제2 공압 액추에이터에 작동 에어를 공급하는 제2 단계와, 제2 공압 액추에이터의 작동으로 고압 가스가 상기 기밀 유닛을 팽창시키면 상기 제1 공압 액추에이터로의 작동 에어 공급을 차단하는 제3 단계와, 고온, 고압 상태의 분체가 이송되도록 상기 기밀 유닛에 주입된 고압 가스를 배출시켜 상기 기밀 유닛을 수축시키고 상기 제1 공압 액추에이터측으로 작동 에어를 공급하여 상기 밸브 디스크의 회전으로 상기 유로가 개방되는 제4 단계를 포함하며, 상기 제1 내지 제4 단계는 상기 유로의 개폐에 따라 반복적으로 이루어지고, 상기 제1, 2 공압 액추에이터는 에어 배관으로 상호 연통되는 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 기밀 유닛을 팽창시켜 밸브 디스크의 표면에 밀착시키는 방법으로 기밀을 유지하는 구조를 채택함으로써 일반 밸브류에 비하여 뛰어난 기밀 성능을 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명은 기밀 유닛이 팽창하여 밸브 디스크의 표면에 밀착되면 밸브 디스크의 회전 동작을 제한하고 냉각 유닛에 의한 냉각수 공급이 이루어지도록 하는 알고리즘을 채택함으로써 밸브 디스크와 밸브 시트의 손상을 방지할 수 있음은 물론, 밸브 본체의 작동 오류를 극소화하고, 내구성을 향상시킬 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명은 밸브 본체를 포함한 일련의 구성요소가 모듈 형태로 제공되므로, 기존의 설비에도 대폭적인 교체나 증설 등의 번거로운 추가 작업을 요하지 않고 간단히 장착하여 전술한 일련의 효과를 도모할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 밸브 모듈 및 밸브 모듈의 운용을 위한 알고리즘 등 전반적인 기술을 적용하면 밸브 시트를 포함한 기밀 유닛이 고온, 고압 상태에서의 공정에도 적용할 수 있으므로, 고온, 고압의 가스 및 분체 수송을 요하는 가스화 플랜트, 발전 플랜트, 화학 플랜트 등의 설비에서 다양한 원료, 촉매 및 첨가물을 공급하는 공정에 적용이 가능함은 물론, 촤(char) 및 회재(ash)의 배출 공정 등에 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 기존의 설비에 적용되어 온 초고가인 외제 밸브류를 대체할 수 있으므로, 가격경쟁력 면에서도 유리할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈에 의하여 유로가 개방된 상태를 나타낸 단면 개념도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈의 운용 방법을 나타낸 블록 선도
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈을 포함한 밸브 시스템에 의하여 유로가 개폐되는 상태를 나타낸 개념도
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈의 전체적인 구조를 나타낸 단면 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈에 의하여 유로가 개방된 상태를 나타낸 단면 개념도이다.
참고로, 도 1에서 점선으로 표시된 화살표는 고압 가스의 이동 방향을, 실선으로 표시된 화살표는 냉각수의 이동 방향을 각각 나타낸다.
본 발명은 도시된 바와 같이 밸브 본체(100) 내에서 회전하면서 유로를 개폐하는 밸브 디스크(200)와 밸브 본체(100) 상호간의 접촉 부위에 기밀 유닛(400)이 마련되어 유로 차단시 기밀 상태를 유지하며, 밸브 디스크(200) 내부와 밸브 본체(100)와 밸브 디스크(200)의 접촉 부위를 따라 냉각 유닛(300)이 마련되어 고온, 고압 상태의 분체를 이송할 때 밸브 본체(100)와 밸브 디스크(200)가 과열되는 것을 방지할 수 있도록 한 구조임을 알 수 있다.
밸브 본체(100)는 고온, 고압 상태의 분체가 일방향으로 이송되는 유로(500)가 형성된 것으로, 특별히 도시하지 않았으나 고온, 고압 상태의 분체를 이송하는 배관 사이에를 연결하고 전술한 분체의 이송을 중지하거나 지속하도록 조작하는 부분이라 할 수 있다.
밸브 디스크(200)는 유로(500)와 직교하는 방향으로 양단이 밸브 본체(100)에 회전 가능하게 축결합되어 유로를 개폐하는 부재이며, 후술할 기밀 유닛(400)이 접촉하는 면적을 제공한다.
냉각 유닛(300)은 밸브 디스크(200)가 유로(500)를 밀폐하는 상태에서 밸브 본체(100) 및 밸브 디스크(200)에 각각 형성되어 이송되는 분체에 의하여 가열된 밸브 본체(100) 및 밸브 디스크(200)를 냉각시키는 부재의 집합체이다.
기밀 유닛(400)은 밸브 본체(100)에 장착되고 고압 가스의 공급에 따라 밸브 본체(100)로부터 팽창하여 돔 형상인 밸브 디스크(200)의 표면에 접촉되어 기밀 상태를 유지하는 부재의 집합체이다.
밸브 디스크(200)의 표면이 돔 형상인 것은 회동 동작에 따른 미세한 위치 조정, 즉 유로(500)의 개폐 정도가 가능하도록 하기 위함이며, 밸브 디스크(200)와 접촉되는 밸브 본체(100)의 내부는 밸브 디스크(200)의 전술한 돔 형상인 표면에 대응하여 반구 내지는 구 형상으로 이루어지도록 함이 바람직하다.
여기서, 밸브 디스크(200)는 오작동에 따른 유로(500)의 예기치 않은 개폐를 방지하기 위하여 밸브 본체(100)와 밸브 디스크(200) 상호간의 기밀을 유지하는 기밀 유닛(400)에 의하여 회전 동작의 제한을 받는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 이하에서 설명할 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
밸브 본체(100)는 전술한 바와 같이 고온, 고압의 분체를 이송하는 유로(500)가 형성된 것으로, 도 1 및 도 2와 같이 밸브 디스크 챔버(110)를 기준으로 일측에 연결 몸체(120)가 장착되고, 후술할 밸브 디스크(200)의 개폐 동작을 위하여 구동 어셈블리(130)가 장착되는 구조임을 알 수 있다.
밸브 디스크 챔버(110)는 유로(500)와 연통하고, 돔 형상인 밸브 디스크(200)가 회전하는 동작에 대응하여 일측이 반구 형상으로 형성되고, 연결 몸체(120)는 밸브 디스크 챔버(110)의 일측 가장자리에 체결되며 유로(500)가 차단된 상태에서 밸브 디스크(200)의 돔 형상인 표면에 유로(500)와 연통된 하부측 가장자리가 접촉되는 부재이다.
구동 어셈블리(130)는 밸브 디스크(200)의 양측으로부터 연장되어 밸브 디스크 챔버(110)의 양측을 관통하는 회전축(201)을 지지하며, 회전축(201)의 일단부에 결합되는 액추에이터(131)를 포함하며, 실질적으로 밸브 디스크(200)의 회전 동작에 필요한 구동력을 부여하게 된다.
여기서, 후술할 냉각 유닛(300)의 일부는 구조적 특성과 냉각 효과의 극대화를 위하여 연결 몸체(120)의 하부측 가장자리를 따라 밸브 디스크(200)에 근접하게 형성되고, 후술할 기밀 유닛(400)은 구조적 특성과 기밀 효과의 극대화를 위하여 밸브 디스크 챔버(110)의 상부측 가장자리를 따라 형성되도록 한다.
이때, 냉각 유닛(300)은 전술한 바와 같이 가열된 밸브 본체(100) 및 밸브 디스크(200)를 냉각시키기 위한 것으로, 도시된 바와 같이 제1 냉각 어셈블리(310)와 제2 냉각 어셈블리(320)를 포함하는 구조임을 알 수 있다.
제1 냉각 어셈블리(310)는 밸브 디스크(200)의 접촉 부위를 따라 밸브 본체(100), 즉 연결 몸체(120)의 내측 가장자리를 따라 형성되며, 주입되는 냉각수에 의하여 밸브 디스크(200)와 연결 몸체(120)의 접촉 부위를 냉각시키고, 제1 링 냉각관로(312) 하측에 제2 링 냉각관로(314)가 연장된 구조이다.
제1 링 냉각관로(312)는 밸브 디스크(200)와 접촉하는 부위를 따라 밸브 본체(100), 즉 연결 몸체(120) 내부에 형성되어 링 형상을 이루고, 직경 방향의 단면이 직사각형이며, 냉각수의 주입을 위하여 주입 노즐(311)이 마련되고 냉각수의 배출을 위항 제1 링 냉각관로(312)와 연통되게 배출 노즐(이하 미도시)도 마련되도록 한다.
제2 링 냉각관로(314)는 제1 링 냉각관로(312)의 내측 가장자리로부터 하부측으로 연장되고, 직경 방향의 단면이 상부측으로 갈수록 점차 넓어지는 직각 삼각형으로 이루어지며 후술할 기밀 유닛(400)의 밸브 시트(410)와 근접하게 배치되면서 밸브 시트(410)의 과열을 방지하기 위해 형성된 것이다.
제2 냉각 어셈블리(320)는 돔 형상인 밸브 디스크(200)가 회전 지지되는 부위 및 밸브 디스크(200)의 내부를 관통하여 주입되는 냉각수로 밸브 디스크(200)와 밸브 본체(100)를 냉각시키는 역할을 하는 것으로, 내부 냉각관로(322)와 외부 냉각관로(324)가 상호 연통되는 구조임을 알 수 있다.
내부 냉각관로(322)는 밸브 디스크(200) 내부에 형성되어 냉각수가 통과하는 공간을 형성함으로써 이루어진 것이며, 외부 냉각관로(324)는 내부 냉각관로(322)와 연통되고, 회전축(201)의 내부에 회전축(201)의 길이 방향을 따라 형성되며, 냉각수가 통과하는 공간을 형성함으로써 이루어진 것이다.
한편, 기밀 유닛(400)은 전술한 바와 같이 고압 가스에 의한 팽창으로 밸브 디스크(200)의 표면에 밀착되어 기밀 상태를 유지하기 위한 것으로, 밸브 시트(410)와 가스주입 어셈블리(이하 미도시)를 포함하는 것을 알 수 있다.
밸브 시트(410)는 밸브 본체(100), 즉 연결 몸체(120)에 고정되어 주입되는 고압 가스에 의하여 연결 몸체(120)의 내측으로부터 노출된 일측 가장자리가 팽창하여 돔 형상인 밸브 디스크(200)의 표면에 밀착되는 탄성 재질의 것으로, 접촉편(412)의 양측 가장자리에 고정편(414) 및 걸림편(416)이 각각 순차적으로 연장 형성된 부재임을 알 수 있다.
가스주입 어셈블리는 고압 가스가 주입되게 밸브 시트(410)의 내측, 즉 후술할 접촉편(412)과 연통되고 밸브 본체(100), 즉 연결 몸체(120)에 장착되는 것으로, 냉각 유닛(300)의 일부, 즉 제1 링 냉각 어셈블리(310)는 냉각 효율의 향상을 위하여 밸브 시트(410), 더욱 상세하게는 고정편(414) 및 걸림편(416)과 근접하게 장착되는 것이 바람직하다.
여기서, 밸브 시트(410)의 접촉편(412)은 돔 형상인 밸브 디스크(200)의 표면을 따라 링 형상으로 접촉하며 직경 방향의 단면이 직사각형이다.
고정편(414)은 접촉편(412)의 양측 가장자리로부터 상호 멀어지는 방향으로 각각 경사지게 연장되어 연결 몸체(120)에 고정되며, 걸림편(416)은 고정편(414)의 단부 가장자리로부터 상호 직교되게 연장되어 연결 몸체(120)에 고정되는 부재이다.
이때, 제1 냉각 어셈블리(310)는 전술한 바와 같이 냉각 효과의 향상을 위하여 접촉편(412) 양측의 고정편(414) 중 일측의 고정편(414)과 평행하게 형성되도록 한다.
그리고, 연결 몸체(120)에는 고정편(414)과 걸림편(416)이 형성하는 밸브 시트(410)의 내부 공간과 대응되는 장착 돌기(121)가 마련되며, 장착 돌기(121)에는 접촉편(412)의 내측과 연통되는 가스 주입로(122)가 적어도 하나 이상 마련되어 가스주입 어셈블리와 연결되는 것이다.
따라서, 고압 가스는 가스주입 어셈블리로부터 가스 주입로(122)를 통하여 공급되어 접촉편(412)에 압력을 가하면서 밸브 시트(410)가 팽창하여 밸브 디스크(200)의 표면에 밀착되도록 한다.
상기와 같은 구조의 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 이송용 밸브 모듈을 이용한 운용 방법에 대하여 도 3 내지 도 5를 참고로 설명한다.
참고로, 도면 상에서 표기되지 않은 도면의 부호는 도 1 및 도 2를 참고하며, 도 4 및 도 5에서 굵게 표시된 화살표는 작동 에어 및 고압 가스의 이동 방향을 각각 나타낸 것으로 진한 것은 작동 에어, 투명한 것은 고압 가스의 이동 방향이라 정의한다.
우선, 본 발명은 작동 에어를 밸브 디스크(200)에 공급하여 밸브 본체(100)의 유로(500)를 밸브 디스크(200)가 차단하면 기밀 유닛(400)에 고압 가스를 주입하여 팽창시켜 기밀 상태를 유지하고, 고온, 고압의 분체 이송을 위하여 유로(500)를 개방하고자 고압 가스를 기밀 유닛(400)으로부터 배출시킨 후, 밸브 디스크(200)에 작동 에어를 공급하여 밸브 디스크(200)의 회전에 따른 유로(200)의 개방이 이루어지는 일련의 단계가 연속적으로 이루어지도록 하는 실시예의 적용이 가능하다.
제1 단계(S10)에서는 밸브 본체(100) 내부의 유로(500)와 직교하는 회전축(201) 상에 장착된 돔 형상의 밸브 디스크(200)가 유로(500)를 차단하도록 회전축(201)의 일단부에 장착된 제1 공압 액추에이터(610)로 작동 에어를 공급하는 작업이 이루어진다.
제2 단계(S20)에서는 밸브 디스크(200)가 유로(500)를 차단하면 밸브 본체(100)의 연결 몸체(120)에 장착된 기밀 유닛(400)의 밸브 시트(410)가 팽창하여 밸브 디스크(200) 표면에 밀착되도록 밸브 시트(410)로 고압 가스를 주입하는 제2 공압 액추에이터(620)에 작동 에어를 공급하는 작업이 이루어진다.
제3 단계(S30)에서는 제2 공압 액추에이터(620)의 작동으로 고압 가스가 밸브 시트(410)를 팽창시키면 제1 공압 액추에이터(610)로의 작동 에어 공급을 차단하고, 유로(500)를 개방할 준비를 한다.
제4 단계(S40)에서는 고온, 고압 상태의 분체가 이송되도록 밸브 시트(410)에 주입된 고압 가스를 배출시켜 밸브 시트(410)를 수축시키고, 제1 공압 액추에이터(610)측으로 작동 에어를 공급하면 밸브 디스크(200)가 회전하면서 유로(500)가 개방되어 분체의 이송이 이루어지게 되는 것이다.
여기서, 제1 단계(S10) 내지 제4 단계(S40)는 유로(500)의 개폐에 따라 반복적으로 이루어지며, 제1, 2 공압 액추에이터(610, 620)는 에어 배관으로 상호 연통되어 제2 공압 액추에이터(620)에 작동 에어가 공급될 경우 제1 공압 액추에이터(610)에는 작동 에어의 공급이 차단된다.
이때, 제1 단계(S10) 및 제4 단계(S40)에서 회전축(201)의 정, 역회전에 따라 밸브 디스크(200)가 유로(500)를 개방 또는 차단하는 것은 제1 공압 액추에이터(610)와 전기적으로 연결되어 회전축(201)의 정, 역회전 범위를 제한하는 메카니컬 리미트 스위치(612)에 의하여 구현된다.
메카니컬 리미트 스위치(612)는 제1, 2 공압 액추에이터(610, 620)를 상호 연결하하는 에어 배관 상에 장착되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 단계(S20)에서는 기밀 유닛(400)의 밸브 시트(410)가 팽창하여 밸브 디스크(200)의 표면에 밀착되면 밸브 본체(100), 즉 연결 몸체(120) 내부에 밸브 시트(410)의 형성 방향과 평행하게 링 형상으로 형성된 제1 냉각 어셈블리(310)에 냉각수가 주입되는 제1 냉각과정(S21)이 실시되는 것이 바람직하다.
그리고, 제2 단계(S20) 또는 제4 단계(S40)에서는 밸브 시트(410)가 팽창하여 밸브 디스크(200)의 표면에 밀착되거나, 밸브 디스크(200)가 유로(500)를 개방하면, 밸브 디스크(200) 및 회전축(201)을 냉각하는 제2 냉각과정(S22, S42)이 추가적으로 실시될 수 있다.
제2 냉각과정은 밸브 디스크(200)의 내부에 형성된 내부 냉각관로(322)와 회전축(201)의 길이 방향을 따라 내부 냉각관로(322)와 연통되게 마련된 외부 냉각관로(324)에 냉각수가 주입됨으로써 밸브 디스크 챔버(110)를 포함한 밸브 본체(100)와 밸브 디스크(200)를 전체적으로 냉각시킬 수 있을 것이다.
따라서, 작동 에어의 이동 방향에 따른 밸브 시트(410)의 거동 및 밸브 디스크(200)의 개폐 동작에 관하여 간략히 설명한다.
작동 에어가 도 4와 같이 밸브 디스크(200)측으로 공급되면 제1 공압 액추에이터(610)의 작동을 위하여 우선적으로 메인 솔레노이드 밸브(611)를 거쳐 닫힘 동작을 지시하는 에어 압력이 제1 공압 액추에이터(610)에 전달된다.
이후, 제1 공압 액추에이터(610)가 작동을 개시하면 회전축(201)이 유로(500)를 차단하는 방향으로 밸브 디스크(200)를 회전시키고, 메카니컬 리미트 스위치(612)는 유로(500)가 완전히 차단되는 위치에서 회전축(201)의 회전을 제한하는 신호를 보내면 밸브 디스크(200)의 회전 동작이 정지되고, 작동 에어의 압력은 메카니컬 리미트 스위치(612)를 거쳐 밸브 시트(410)의 작동용 솔레노이드 밸브(622)를 통해 제2 공압 액추에이터(620)에 전달된다.
계속하여, 제2 공압 액추에이터(620)가 작동하여 고압 가스를 밸브 시트(410)의 내측에 공급하면 밸브 시트(410)가 팽창하면서 밸브 디스크(200)에 밀착되는 상태, 즉 투명하고 굵은 화살표 방향으로 고압 가스의 압력이 전달되게 되는 것이다.
이때, 냉각수는 제1 냉각 어셈블리(310)를 통하여 밸브 시트(410) 부근에 링 형상으로 공급되면서 밸브 디스크(200)와 접촉하는 주변부의 냉각을 개시한다.
이후, 고압 가스는 도 5와 같이 유로(500)의 개방을 위하여 밸브 시트(410)로부터 배출되면서(투명하고 굵은 화살표 방향 참조), 밸브 시트(410)는 수축하여 밸브 디스크(200)와의 밀착 상태가 해제되면, 작동 에어는 메인 솔레노이드 밸브(611)를 통하여 제1 공압 액추에이터(610)측으로 공급된다.
이때, 제1 공압 액추에이터(610)는 도 4에 도시된 바와 같은 유로(500) 차단 상태의 압력 부여 방향과 역방향으로 작용하여 회전축(201)을 회전시켜 밸브 디스크(200)를 유로(500)가 개방된 상태로 만들게 되며, 냉각수는 제2 냉각 어셈블리(320)를 통하여 밸브 디스크(200)와 회전축(201)을 통해 공급되면서 밸브 본체(100) 및 밸브 디스크(200)의 냉각을 실시하는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 유로의 차단시에는 확고한 기밀 성능을 유지할 수 있음은 물론, 고온 고압의 분체 이송에 따른 과열 또한 전체적으로 냉각시켜 내구성과 안전성을 향상시킬 수 있는 분체 이송용 밸브 모듈 및 그 운용 방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...밸브 본체 200...밸브 디스크
300...냉각 유닛 400...기밀 유닛
500...유로

Claims (9)

  1. 고온, 고압 상태의 분체가 일방향으로 이송되는 유로가 형성된 밸브 본체;
    상기 유로와 직교하는 방향으로 양단이 상기 밸브 본체에 회전 가능하게 축결합되어 상기 유로를 개폐하는 밸브 디스크;
    상기 밸브 디스크가 상기 유로를 밀폐하는 상태에서 상기 밸브 디스크 및 상기 밸브 본체에 각각 형성되어 이송되는 분체에 의하여 가열된 상기 밸브 본체 및 상기 밸브 디스크를 냉각시키는 냉각 유닛; 및
    상기 밸브 본체에 장착되고 고압 가스의 공급에 따라 상기 밸브 본체로부터 팽창하여 돔 형상인 상기 밸브 디스크의 표면에 접촉되어 기밀 상태를 유지하는 기밀 유닛;을 포함하며,
    상기 밸브 디스크는 상기 밸브 본체와 상기 밸브 디스크 상호간의 기밀을 유지하는 상기 기밀 유닛에 의하여 회전 동작의 제한을 받는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브 본체는,
    상기 유로와 연통하고, 돔 형상인 상기 밸브 디스크가 회전하는 동작에 대응하여 일측이 반구 형상인 밸브 디스크 챔버와,
    상기 밸브 디스크 챔버의 일측 가장자리에 체결되며 상기 유로가 차단된 상태에서 상기 밸브 디스크의 돔 형상인 표면에 상기 유로와 연통된 하부측 가장자리가 접촉되는 연결 몸체와,
    상기 밸브 디스크의 양측으로부터 연장되어 상기 밸브 디스크 챔버의 양측을 관통하는 회전축을 지지하며, 상기 회전축의 일단부에 결합되는 액추에이터가 배치되는 구동 어셈블리를 포함하며,
    상기 냉각 유닛의 일부는 상기 연결 몸체의 하부측 가장자리를 따라 상기 밸브 디스크에 근접하게 형성되고, 상기 기밀 유닛은 상기 밸브 디스크 챔버의 상부측 가장자리를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 본체 이송용 밸브 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 유닛은,
    상기 밸브 디스크의 접촉 부위를 따라 상기 밸브 본체에 형성되어 주입되는 냉각수로 상기 밸브 디스크와 상기 밸브 본체의 접촉 부위를 냉각시키는 제1 냉각 어셈블리와,
    돔 형상인 상기 밸브 디스크가 회전 지지되는 부위 및 상기 밸브 디스크의 내부를 관통하여 주입되는 냉각수로 상기 밸브 디스크와 상기 밸브 본체를 냉각시키는 제2 냉각 어셈블리를 포함하며,
    상기 기밀 유닛은 상기 제1 냉각어셈블리와 근접하게 상기 밸브 본체에 장착되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 냉각 어셈블리는,
    상기 밸브 디스크와 접촉하는 부위를 따라 상기 밸브 본체 내부에 형성되어 링 형상을 이루고, 직경 방향의 단면이 직사각형인 제1 링 냉각관로와,
    상기 제1 링 냉각관로의 내측 가장자리로부터 하부측으로 연장되며, 직경 방향의 단면이 상부측으로 갈수록 점차 넓어지는 직각 삼각형인 제2 링 냉각관로를 포함하며,
    상기 밸브 본체에는 상기 제1 링 냉각관로와 연통되어 냉각수의 주입과 배출을 위한 주입 노즐 및 배출 노즐이 각각 마련되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 냉각 어셈블리는,
    상기 밸브 디스크 내부에 형성되어 냉각수가 통과하는 내부 냉각관로와,
    상기 내부 냉각관로와 연통되고, 상기 밸브 디스크 양측으로부터 연장되어 상기 밸브 본체의 내부와 회전 가능하게 장착되는 회전축의 내부에 상기 회전축의 길이 방향을 따라 형성되며, 냉각수가 통과하는 외부 냉각관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈.
  6. 밸브 본체 내부의 유로와 직교하는 회전축 상에 장착된 돔 형상의 밸브 디스크가 상기 유로를 차단하도록 상기 회전축의 일단부에 장착된 제1 공압 액추에이터로 작동 에어를 공급하는 제1 단계;
    상기 밸브 디스크가 상기 유로를 차단하면 상기 밸브 본체에 장착된 기밀 유닛이 팽창하여 상기 밸브 디스크 표면에 밀착되도록 상기 기밀 유닛으로 고압 가스를 주입하는 제2 공압 액추에이터에 작동 에어를 공급하는 제2 단계;
    제2 공압 액추에이터의 작동으로 고압 가스가 상기 기밀 유닛을 팽창시키면 상기 제1 공압 액추에이터로의 작동 에어 공급을 차단하는 제3 단계; 및
    고온, 고압 상태의 분체가 이송되도록 상기 기밀 유닛에 주입된 고압 가스를 배출시켜 상기 기밀 유닛을 수축시키고, 상기 제1 공압 액추에이터측으로 작동 에어를 공급하여 상기 밸브 디스크의 회전으로 상기 유로가 개방되는 제4 단계;를 포함하며,
    상기 제1 내지 제4 단계는 상기 유로의 개폐에 따라 반복적으로 이루어지고, 상기 제1, 2 공압 액추에이터는 에어 배관으로 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈의 운용 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 단계 및 상기 제4 단계에서,
    상기 회전축의 정, 역회전에 따라 상기 밸브 디스크가 상기 유로를 개방 또는 차단하는 것은 상기 제1 공압 액추에이터와 전기적으로 연결되어 상기 회전축의 정, 역회전 범위를 제한하는 메카니컬 리미트 스위치에 의하여 구현되며,
    상기 메카니컬 리미트 스위치는 상기 제1, 2 공압 액추에이터를 상호 연결하하는 에어 배관 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈의 운용 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 단계에서,
    상기 기밀 유닛이 팽창하여 상기 밸브 디스크의 표면에 밀착되면 상기 밸브 본체 내부에 상기 기밀 유닛의 형성 방향과 평행하게 링 형상으로 형성된 제1 냉각 어셈블리에 냉각수가 주입되는 제1 냉각과정이 실시되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈의 운용 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 단계 또는 상기 제4 단계에서,
    상기 기밀 유닛이 팽창하여 상기 밸브 디스크의 표면에 밀착되거나 상기 밸브 디스크가 상기 유로를 개방하면, 상기 밸브 디스크의 내부에 형성된 내부 냉각관로와 상기 회전축의 길이 방향을 따라 상기 내부 냉각관로와 연통되게 마련된 외부 냉각관로에 냉각수가 주입되는 제2 냉각과정이 실시되는 것을 특징으로 하는 분체 이송용 밸브 모듈의 운용 방법.
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