KR20210056662A - 에어 실링 댐퍼 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 배기라인에 설치되어 배기가스의 역류를 방지하는 댐퍼 밸브에 관한 것으로서, 내부에 유로가 형성된 댐퍼 하우징과, 상기 댐퍼 하우징의 내측에 회동 가능하게 설치하되, 테두리면이 상기 댐퍼 하우징의 내측면과 이격되어 소정의 간극이 형성되도록 설치됨과 아울러, 상기 회동에 따라 상기 유로를 차단 또는 개방시키는 디스크 블레이드와, 상기 간극을 따라 상기 댐퍼 하우징의 내측면에 설치되어, 상기 테두리면을 향해 에어를 다중 분사하는 에어 시트링, 및 상기 에어 시트링에 에어를 주입하는 에어 주입부로 구성됨으로써, 디스크 블레이드의 회동 구조를 단순화할 수 있고, 제작 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 기밀 안정성을 향상시킬 수 있는 에어 실링 댐퍼 밸브에 관한 것이다.

Description

에어 실링 댐퍼 밸브{AIR SEALING DAMPER VALVE}

본 발명은 선박 엔진에 연결되는 배기관의 내부 유로를 차단 또는 개방시킬 수 있는 댐퍼 밸브(damper valve)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 댐퍼 하우징 내에 설치되는 회동형 디스크 블레이드의 테두리면을 따라 에어를 고속으로 다중 분사하여, 에어 커튼이 형성되도록 함으로써, 배기가스의 흐름이나 역류 등을 차단할 수 있는 기밀성을 향상시킴과 아울러, 밸브의 장착 및 해체가 용이하고, 제작 단가를 절감할 수 있는 에어 실링 댐퍼 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진(main engine)과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 보조 엔진(auxiliary engine)은 물론, 온도 조절을 위한 다수의 보일러(boiler) 등이 설치되어 운영되고 있다.

이러한 메인 엔진과 발전용 보조 엔진 및 보일러 등은, 작동 과정에서 필연적으로 배기가스를 발생시키게 되므로, 이 배기가스를 외부로 배출시키기 위한 배기관이 연결 설치된다.

이때, 각각의 엔진과 보일러 등에 구비되는 배기관들은 통상적으로 하나의 공유 배출관에 연결되도록 설치되어 있기 때문에, 각각의 배기관을 통해 배출되는 배기가스는 공유 배출관 내에서 취합된 후, 외부로 배출된다.

한편, 이들 디젤 엔진과 보일러 등으로부터 배출되는 배기가스에는, 분진이나 미세 먼지 등 다수의 부유성 미립자가 포함되어 있을 뿐 아니라, 질소 산화물인 NOx, 그리고 황산화물인 SOx 등의 다수의 유해성 기체상 물질 등이 다수 포함되어 있기 때문에, 이들 유해 물질들을 걸러내기 위한, 스크러버(Scrubber, SOx 제거) 장치나 입자상 물질을 제거하는 매연여과장치(DPF:Diesel Particulate Filter) 등이 엔진의 배기라인에 설치되어 운영되고 있다.

이러한 유해 물질 집진 장치는 각각의 엔진과 보일러 등에 연결된 배기관 또는 공유 배출관에 설치됨으로써, 배기가스의 유해 물질을 제거하는 역할을 하게 된다.

상기와 같은 다수의 배기관과 공유 배출관, 집진 장치 등은 서로 연통되도록 연결되어 있는 구조이기 때문에, 배기가스의 유로를 변경시킬 필요가 있거나, 또는, 배기가스의 역류를 방지하기 위하여, 각 배기관에는 내부 유로를 필요에 따라 차단 또는 개방시킬 수 있는 댐퍼 밸브가 설치된다.

특히, 다수의 엔진 중, 어느 하나의 엔진이 정지하는 경우에는, 나머지 엔진이나 보일러 등으로부터 배출되는 배기가스가 정지된 엔진으로 역류되어 엔진 부품을 부식시키거나 작동 불량을 초래하는 문제가 있었다.

따라서, 댐퍼 밸브는, 각 배기관의 내부 유로를 차단 또는 개방시킴으로써, 배기가스의 이동 경로를 변경시키거나, 또는, 배기가스의 역류를 방지하는 역할을 하게 되는 것이다.

그러나 종래의 일반적인 댐퍼 밸브는, 회동 가능한 버터 플라이 타입(butterfly type)의 댐퍼 블레이드(damper blade)와 개스킷(gasket)의 밀착에 의해 기밀 구조를 유지하는 방식으로서, 열팽창이나, 부품의 오차 등으로 인한 기밀성 저하는 물론, 시간의 경과에 따른 개스킷의 마모로 인해, 댐퍼 블레이드의 테두리면과 개스킷의 사이에 틈새가 발생하게 됨으로써, 이 틈새를 통해 배기가스가 누설되거나, 또는, 역류하여 엔진 부품을 부식시키는 등의 문제가 있었다.

따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해서는, 주기적으로 개스킷을 교체해주어야 하기 때문에, 관리가 매우 번거롭고, 개스킷의 교체에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점을 개선하기 위하여, 에어(air)의 압력을 이용하여 실링(sealing)하는 방법으로서, 하기의 특허 문헌 1에서와 같은 에어 댐퍼가 개발되어 적용되고 있었다.

이러한 에어를 이용한 댐퍼 밸브는, 유로를 차단 또는 개방시키는 2개의 밸브 디스크(valve disc)가 구동축을 사이에 두고 상호 이격되도록 구비됨으로써, 이들 복수의 밸브 디스크의 회동에 의해 유로를 차단 또는 개방시키는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 특허 문헌 1의 에어 댐퍼는, 두 개의 밸브 디스크에 의해 유로가 폐쇄된 경우, 이들 밸브 디스크 사이에는 소정의 공간(S)이 형성되고, 이러한 공간(S)으로 실링용 에어가 강제 주입되어 충전됨으로써, 이 에어의 압력으로 인해, 밸브 디스크의 테두리면과 밸브 케이싱의 내측면과의 사이에 형성된 간극이 실링되도록 하는 기밀 구조를 형성하게 된다.

그러나 상기와 같은 에어 댐퍼는 다음과 같은 문제점들이 있었다.

첫째, 두 개의 블레이드를 동시에 회동시켜 유로를 차단 또는 개방시켜야 하기 때문에, 블레이드의 구조 및 회동 구조가 복잡해지게 되고, 이로 인해, 제작 단가가 증가할 뿐 아니라, 유지 보수가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

둘째, 구조적 특성상, 밸브 전체의 부피가 커지게 됨으로써, 장착성은 물론 공간 활용성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

셋째, 두 개의 블레이드 사이에 형성되는 공간에 에어를 강제 주입하여 기밀을 유지하는 구조이기 때문에, 선박 엔진의 배기관의 직경이 통상적으로 1~1.5m에 이르는 것을 고려해 볼 때, 매우 큰 압력으로 에어를 대량 주입해야 할 필요가 있었고, 따라서 기존의 에어 공급용 콤프레서(compressor)에 큰 부하를 주게 되거나, 또는, 에어 댐퍼를 위한 별도의 대형 콤프레서를 부설해야 하는 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 10-1461255호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 하나의 디스크 블레이드를 구동하여 기밀을 유지할 수 있게 함으로써, 회동 구조를 단순화시킬 수 있을 뿐 아니라, 댐퍼 밸브 전체의 크기나 부피 또는 중량을 현저히 감소시켜 소형화, 콤팩트화 할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 디스크 블레이드의 테두리면을 따라 에어를 다중 분사시켜 기밀이 유지되도록 함으로써, 공급되는 에어의 압력과 주입량을 현저히 축소시킬 수 있게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 72개의 다수의 에어 분사공을 통해 디스크 블레이드의 테두리면과 댐퍼 하우징 사이의 간극에 에어가 다중 분사되도록 함으로써, 기밀성을 향상시킬 수 있게 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 유체가 이동할 수 있는 유로가 형성되도록, 내부가 비어 있고 양단이 개방된 댐퍼 하우징과, 상기 댐퍼 하우징의 내측에 회동 가능하게 설치하되, 테두리면이 상기 댐퍼 하우징의 내측면과 이격되어 소정의 간극이 형성되도록 설치됨과 아울러, 상기 회동에 따라 상기 유로를 차단 또는 개방시키는 디스크 블레이드와, 상기 디스크 블레이드의 테두리면과 이격되어 마주보도록, 상기 간극을 따라 상기 댐퍼 하우징의 내측면에 설치하되, 상기 테두리면을 향해 에어를 다중 분사하는 에어 시트링, 및 상기 에어 시트링에 에어를 주입하는 적어도 하나 이상의 에어 주입부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 디스크 블레이드는, 상기 댐퍼 하우징을 관통하여 설치되는 회동축에 일측면이 결합되어 회동 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동축은, 상기 디스크 블레이드의 중심선으로부터 일측 방향으로 일정 거리 편심되어 상기 디스크 블레이드에 결합되도록 할 수 있다.

한편, 상기 에어 시트링은, 상기 디스크 블레이드의 테두리면과 이격되어 마주보도록 설치됨과 아울러, 상기 에어를 분사하는 다수의 분사공이 관통 형성되는 분사면과, 상기 분사면이 상기 댐퍼 하우징의 내측면과 이격되어 소정의 유로를 형성하도록, 상기 분사면의 양측부로부터 각각 연장되어 상기 댐퍼 하우징의 내측면에 결합되는 한 쌍의 지지벽으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 분사공은, 상기 분사면을 따라 일정 간격으로 이격 형성하되, 상기 에어가 상기 디스크 블레이드의 중심을 향해 분사되도록 방사상으로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 에어 주입부는, 상기 댐퍼 하우징의 벽면을 따라 일정 간격으로 이격되어 관통 설치됨과 아울러, 상기 에어 시트링의 유로에 연통되도록 구비되는 것이 바람직하다

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 하나의 디스크 블레이드를 구동하여 기밀을 유지할 수 있게 됨으로써, 디스크 블레이드의 회동 구조를 단순화할 수 있어, 제작 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 유지 보수가 용이한 효과가 있다.

둘째, 댐퍼 밸브를 소형화, 콤팩트화 할 수 있게 됨으로써, 장착성은 물론 공간 활용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 상대적으로 작은 에어 압력과 에어 주입량으로 기밀 유지가 가능하게 됨으로써, 기존 콤프레서에 대한 로드(load) 증가를 최소화할 수 있고, 또한, 별도의 전용 콤프레서의 추가 설치가 필요 없어, 밸브의 설치 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 방사상으로 다중 분사되는 에어로 인해 기밀성을 향상시킬 수 있게 됨으로써, 제품의 성능과 신뢰성은 물론 기밀 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 엔진과 스크러버 장치의 연결 라인에 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브가 설치된 일예의 설명도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어 실링 댐퍼 밸브의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 에어 실링 댐퍼 밸브의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브에 설치된 에어 시트링의 정면도이다.
도 5는 도 3의 "A-A"의 단면도이다.
도 6은 에어 시트링을 통해 에어가 분사되는 상태의 부분 확대도이다.

이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브의 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브의 설치 예를 간략히 설명한다.

여기서, 도 1은 엔진과 스크러버 장치의 배기 연결 라인에 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브가 설치된 일예의 설명도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 선박에는 선박의 추진을 위한 메인 엔진(100)과 다수의 발전용 보조 엔진(200) 등이 탑재되어 있고, 도시하지는 않았지만, 다수의 보일러 등도 탑재되어 운영되고 있다.

이들 엔진(100, 200)들은 각각의 배기관(110, 210)을 통해 배기가스를 배출시키게 되고, 이 배기관(110, 210)들은 공유 배출관(300)에 연결된다.

한편, 스크러버 장치(400)는 배기가스에 포함된 유해 물질을 제거하는 집진 장치 중의 하나로서, 기체와 액체의 접촉 및 응집 효과를 통해 각 엔진과 보일러 등으로부터 배출되는 배기가스에 포함된 이물질이나, 황산화물인 SOx 등의 기체상 물질 등을 제거하여 배기가스를 정화시키는 역할을 하는 것으로서, 도시된 바와 같이, 공유 배출관(300)에 연결되도록 설치된다.

여기서, 스크러버 장치(400)는 화살표(420)와 같이 해수 순환관(410)을 통해 해수를 내부로 순환시켜 베기가스를 정화시키게 된다.

따라서, 각 엔진(100, 200)에서 배출되는 배기가스는 배기관(110, 210)과 공유 배출관(300)을 순차적으로 경유하여 스크러버 장치(400) 내로 진입한 후, 해수로 정화되어 스크러버 장치(400)의 상방으로 배출되는 것이다.

이때, 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도시된 바와 같이, 각각의 엔진(100, 200)에 연결된 배기관(110, 210)에 각각 설치된다.

상기와 같은 엔진(100, 200)과 스크러버 장치(400)의 연결 라인에 있어서, 각 엔진(100, 200)의 배기관(110, 210)은 공유 배출관(300)을 통해 서로 연통되어 있기 때문에, 어느 하나의 엔진(100, 200)이 정지하는 경우에는, 이 정지된 엔진(100, 200)으로 다른 엔진(100, 200)의 배기가스가 역류할 수 있으므로, 이를 차단하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도시된 바와 같이, 각 배기관(110, 210)에 설치됨으로써, 공유 배출관(300)에 연결된 모든 엔진(100, 200)이 작동하는 경우에는, 각 배기관(110, 210)의 유로를 모두 개방하여 배기가스가 공유 배출관(300)을 통해 스크러버 장치(400)로 유입될 수 있도록 하고, 어느 하나의 엔진(100, 200)이 정지한 경우에는, 정지된 엔진(100, 200)의 배기관(110, 210)에 설치된 에어 실링 댐퍼 밸브(1)만, 해당 배기관(110, 210)의 유로를 차단함으로써, 다른 엔진의 배기가스가 정지된 엔진(100, 200)으로 역류하는 것을 방지하게 된다.

여기서, 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 엔진(100, 200)과 스크러버 장치(400)의 연결라인에 설치된 예를 설명하였지만, 이 외에도 다수의 엔진과 보일러 등이 연결 설치되는 발전 설비 등에 있어서도, 유체(가스, 증기 등)의 이동 경로를 변경시키거나, 또는, 역류를 차단하는 것이 필요한 관로에 다양하게 설치되어 운영될 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)의 구성을 상세히 설명한다.

먼저, 도 2, 3을 참조하여 본 발명에 따른 에어 실링 댐퍼 밸브(1)의 전체 구성을 상세히 설명한다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 에어 실링 댐퍼 밸브의 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에 도시된 에어 실링 댐퍼 밸브의 정면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10), 디스크 블레이드(disc blade)(20), 에어 시트링(air sheet ring)(30), 및 에어 주입부(70)로 구성된다.

댐퍼 하우징(10)은 배기관에 연결 설치되는 것으로서, 설치하고자 하는 배기관에 대응하도록 소정의 직경을 가지는 원형 관체 구조로 구성됨과 아울러, 내부가 비어 있고, 양단이 개방됨으로써, 배기가스가 통과할 수 있는 유로가 내부에 형성된다.

일반적으로 배기관은 엔진의 크기나 용량 등에 따라 수십 센티미터(cm)에서 1m가 넘는 직경으로도 제작되기 때문에, 댐퍼 하우징(10)은 이러한 배기관에 상응하도록 제작되며, 양단부에는 이들 배기관과 연결시킬 수 있도록 둘레면을 따라 플랜지(flange)(15) 구조가 설치되어 있다.

따라서, 댐퍼 하우징(10)은, 별도의 실링 부재(도시하지 않음) 등과 함께, 플랜지(15)를 이용하여 볼트 등의 체결구로 배기관에 결합시킴으로써, 설치할 수 있다.

또한, 댐퍼 하우징(10)의 두께(폭)는 설치되는 배기관의 크기나, 사용 환경 등을 고려하여 적절히 선택하여 적용할 수 있다.

한편, 댐퍼 하우징(10)의 외주면에는 일정 간격으로 다수개의 보강 브래킷(12)이 설치될 수 있다,

이 보강 브래킷(12)은 댐퍼 하우징(10)의 크기를 고려하여, 댐퍼 하우징(10)의 원주면을 따라 두께(폭) 방향으로 다수개가 수평하게 이격 설치되는 것으로서, 양단부가 플랜지(15)에 각각 결합됨으로써, 플랜지(15)의 트위스트(twist)나 휨 등을 방지하는 역할을 하게 된다.

한편, 댐퍼 하우징(10)의 내측부에는 디스크 블레이드(20)가 설치된다.

디스크 블레이드(20)는 댐퍼 하우징(10)의 내부 유로를 개폐시키는 역할을 하는 것으로서, 댐퍼 하우징(10) 내에서 회동 가능하게 설치된다.

이때, 디스크 블레이드(20)는 소정의 직경과 두께를 가지는 원판 형상으로 구비되며, 댐퍼 하우징(10)의 내경보다 작은 직경을 가지도록 구비된다.

따라서, 디스크 블레이드(20)는, 테두리면이 댐퍼 하우징(10)의 내측면과 일정 간격을 이루도록 이격됨으로써, 댐퍼 하우징(10)의 내측면을 따라 소정의 링(ring) 모양의 간극이 형성되도록 설치된다.

이때, 이 간극에는 하기에서 설명하는 에어 시트링(30)이 설치된다.

한편, 디스크 블레이드(20)는, 댐퍼 하우징(10)의 내측면을 따라 설치되는 에어 시트링(30)(도 4, 5 참조)의 분사면(32)이 형성하는 직경보다도 작은 직경을 가지도록 형성됨으로써, 테두리면과 에어 시트링(30)의 분사면(32)과의 사이에 1~1.5mm 정도의 원형의 링 형상의 간극(G)(도 5 참조)이 형성되도록 한다.

따라서, 디스크 블레이드(20)는 댐퍼 하우징(10) 내에서 회동할 때, 그 테두리면이 에어 시트링(30)에 접촉하지 않는 조건하에서, 댐퍼 하우징(10)의 내부 유로를 차단 또는 개방시키게 되므로, 관련 부재의 열팽창이나, 부품 오차 등에 의한 작동 불량을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 디스크 블레이드(20)의 두께는 대략 7~10mm 정도로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 배기관의 크기 및 배기가스의 압력 등을 고려하여 적절히 조정하여 적용할 수 있다.

한편, 디스크 블레이드(20)에는 회동축(50)이 결합된다.

회동축(50)은, 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)을 관통하여 회전 가능하도록 설치되어 있으며, 디스크 블레이드(20)의 일측면을 반경 방향으로 가로질러 디스크 블레이드(20)에 결합됨으로써, 중심축선(C1)을 기준으로 디스크 블레이드(20)를 회동시키게 된다.

이때, 회동축(50)은, 한 쌍의 고정 블록(52)에 의해 디스크 블레이드(20)의 일측면에 결합되고, 따라서, 외주면은 디스크 블레이드(20)의 일측면과 접촉하지 않게 된다.

여기서, 고정 블록(52)은 회동축(50)이 관통 결합되어 있고, 후측면이 디스크 블레이드(20)의 일측면에 결합된다.

회동축(50)과 고정 블록(52) 및 디스크 블레이드(20)는 용접 결합이나 또는 다수의 볼트 등과 같은 체결구를 이용하여 결합시킬 수 있을 것이다.

이와 같이, 회동축(50)은, 외주면이 디스크 블레이드(20)의 일측면과 접촉하지 않고, 전방으로 약간 이격되도록 설치됨으로써, 회동축(50)의 회전 중심이 되는 중심축선(C1)도 디스크 블레이드(20)의 일측면으로부터 이격되어 위치하게 된다.

회동축(50)이 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)을 따라 디스크 블레이드(20)를 반경 방향으로 관통하여 설치되는 경우에는, 회동축(50)이 하기에서 설명하는 에어 시트링(30)도 관통하게 하므로, 이를 방지하기 위하여, 회동축(50)을 디스크 블레이드(20)의 일측면으로부터 전방으로 이격되도록 설치하는 것이다.

또한, 회동축(50)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)으로부터 일측 방향으로 편심되어 설치됨으로써, 중심축선(C1)이 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)과 이격되어 평행하게 위치하게 된다.

따라서, 회동축(50)은, 디스크 블레이드(20)의 일측면으로부터 전방으로 이격 설치됨과 아울러, 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)으로부터도 일측으로 약간 편심되어 결합됨으로써, 디스크 블레이드(20)의 댐퍼 하우징(10) 내에서의 회동 작동시, 디스크 블레이드(20)의 테두리면이 에어 시트링(30)과 간섭되는 양을 감소시킬 수 있고, 이로 인해, 테두리면과 에어 시트링(30)의 분사면(32)과의 사이에 형성되는 간극(G)을 최소화시킬 수 있다.

이에 대한 상세한 설명은 도 5의 설명 부분에서 다시 설명한다.

한편, 회동축(50)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)의 원주면의 두께 방향에서의 중앙부를 관통하여 회전 가능하게 설치되어 있고, 상단부는, 댐퍼 하우징(10)의 상측부에 설치된 축지지부(55)에 결합된다.

회동축(50)은 워셔 너트(washer nut), 베어링(bearing) 등을 이용하여 댐퍼 하우징(10)과 축지지부(55)에 결합되어 지지되도록 할 수 있을 것이다.

한편, 축지지부(55)는 회동축(50)을 회전 지지할 수 있도록, 회동축(50)이 축 결합되는 다수개의 지지 브래킷으로 이루어져 있으며, 이때 하기에서 설명하는 구동부(도시하지 않음)가 이 축지지부(55)의 회동축(50)에 연결됨으로써, 회동축(50)을 회전시키게 된다.

구동부는, 회동축(50)을 회전시켜 디스크 블레이드(20)를 회동시키는 역할을 하는 것으로서, 에어(air)나 전기 등을 이용하여 작동하는 액츄에이터(actuator) 장치로 구성될 수 있으며, 종래의 댐퍼 밸브에 적용되는 액츄에이터 장치와 축지지부(55)를 사용할 수 있는 것이므로, 구동부의 구조 등에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 에어 시트링(30)을 상세히 설명한다.

여기서, 도 4는 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브에 설치된 에어 시트링의 정면도를 나타낸 것이고, 도 5는 도 3의 "A-A"의 단면도를 나타낸 것이며, 도 6은 에어 시트링을 통해 에어가 분출되는 상태의 부분 확대도를 나타낸 것이다.

에어 시트링(30)은, 디스크 블레이드(20)의 테두리면과 댐퍼 하우징(10)의 내측면과의 사이에 형성되는 간극에 설치되는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 직경을 가지는 환형의 링 형상으로 형성된다.

이때, 에어 시트링(30)은 도 5에 도시된 바와 같이, 디스크 블레이드(20)의 테두리면에 대향하도록 댐퍼 하우징(10)의 내측면을 따라 설치된다.

여기서, 에어 시트링(30)은, 디스크 블레이드(20)의 테두리면과 소정 거리 이격되어 마주보도록 설치되어, 테두리면을 향해 에어를 고속 분사시킴으로써, 테두리면과의 간극(G)에 에어 커튼(air curtain)을 형성하여 배기가스가 이 간극을 통해 역류하는 것을 차단하는 기능을 수행하게 된다.

이때, 에어 시트링(30)은 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 분사면(32)과 한 쌍의 지지벽(36)으로 구성된다.

분사면(32)은 디스크 블레이드(20)의 테두리면과 마주보도록 설치되어 있고, 지지벽(36)은 분사면(32)의 양단부로부터 대략 직각으로 절곡되어 전방으로 연장됨과 아울러, 댐퍼 하우징(10)의 내측면에 결합된다.

따라서, 에어 시트링(30)은 도 5에 도시된 바와 같이, 'ㄷ'자 형상으로 형성되어, 개구부측이 댐퍼 하우징(10)의 내측면에 결합됨으로써, 내부에 에어가 이동할 수 있는 환형의 유로(37)가 형성된다.

이때, 지지벽(36)의 상단면은 댐퍼 하우징(10)의 내측면을 따라 용접 등을 통해 결합시킬 수 있다.

한편, 분사면(32)에는, 디스크 블레이드(20)의 테두리면을 향해 방사상으로 에어를 고속 분사할 수 있도록 일정 간격으로 이격되어 분사공(35)이 관통 형성된다.

분사공(35)은 원형의 통공으로 형성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 분사면(32)을 따라 72개가 일정 간격으로 형성될 수 있다.

분사공(35)의 직경과 개수는 72개로 특별히 한정하는 것은 아니며, 댐퍼 하우징(10)과 디스크 블레이드(20)의 크기에 대응하여 에어 실링 효과를 달성할 수 있도록, 적절한 개수와 직경은 물론, 그 간격을 조정하여 적용할 수 있다.

한편, 에어 시트링(30)은, 분사면(32)의 폭이 도 5에 도시된 바와 같이, 디스크 블레이드(20)의 폭과 동일하거나, 또는 약간 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하며, 또한, 디스크 블레이드(20)의 테두리면과의 간극(G)은 대략 1~1.5mm 정도가 유지되도록 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 간극(G)이 커지게 되면, 에어 실링 효과가 저하될 수 있기 때문에, 보다 큰 압력으로 에어를 공급해야 함으로써, 상대적으로 더 큰 용량의 콤프레서를 구비해야 하는 문제가 있고, 간극(G)이 작으면, 기밀성은 높아질 수 있으나, 디스크 블레이드(20)의 테두리면과 에어 시트링(30)의 간섭으로 인해, 작동 불량이 발생할 우려가 높아질 수 있으므로, 적정 간극이 형성되도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 디스크 블레이드는 대략 7~10mm 정도의 두께를 가지도록 형성되는 것이 바람직하므로, 간극(G)은, 디스크 블레이드(20)의 직경과 두께 및 에어 실링 효과를 고려하여, 디스크 블레이드(20)의 회동시, 부재 간의 간섭이 발생하지 않는 한도 내에서 최소화 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 댐퍼 하우징에(10)에는 에어 시트링(30)의 내부 유로(37)에 에어를 주입하는 에어 주입부(70)가 구비된다.

여기서, 에어 주입부(70)는 에어를 에어 시트링(30)의 내부 유로(37)에 주입시킬 수 있는 분사 노즐(nozzle)로 이루어진 것으로서, 이 분사 노즐은 별도로 구비되는 에어 공급 튜브(tube)나 공급관을 통해 에어 콤프레서(도시하지 않음)에 연결된다.

이 에어 주입부(70)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)의 둘레면을 따라 다수개가 설치될 수 있다.

에어 주입부(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)의 둘레를 따라 4개가 이격 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 에어 실링 댐퍼 밸브(1)의 크기에 대응하여 그 개수 및 간격을 적절히 조정할 수 있다.

또한, 에어 주입부(70)는 도 6에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)을 관통하여 에어 시트링(30)의 유로(37)와 연통되도록 설치됨으로써, 콤프레서로부터 유입되는 에어를 에어 시트링(30)의 유로(37) 내에 주입시키게 된다.

선박에는, 탑재된 여러 장비 등에 에어를 공급하는 다수의 콤프레서가 설치되어 있으므로, 이를 에어 주입부(70)에 연결하여 사용하거나, 또는, 별도의 콤프레서를 부설하여 사용할 수도 있다.

에어 주입부(70)를 구성하는 분사 노즐과 이 분사 노즐에 연결되는 에어 튜브나 공급관 및 콤프레서 등은 일반적으로 사용되는 제품을 적용할 수 있으므로, 각 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브의 작동 과정을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는 배기가스의 역류 등을 방지하기 위해 작동시키는 것이므로, 엔진(100, 200)이 작동 중인 경우에는, 디스크 블레이드(20)를 배기가스의 유동 방향으로 회동시켜 유로가 개방된 상태를 유지하도록 하고, 특정 엔진만이 정지되는 경우에, 정지된 엔진에 설치된 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 디스크 블레이드(20)를 배기가스의 유동 방향과 교차하는 방향으로 회동시킴과 아울러, 디스크 블레이드(20)의 테두리면에 에어를 분사시켜 유로를 폐쇄시키게 된다.

이때, 에어 주입부(70)는 도 6에 도시된 바와 같이, 댐퍼 하우징(10)을 관통하여 에어 시트링(30)에 연통되어 있기 때문에, 콤프레서를 통해 에어가 공급되면, 에어는 에어 공급관(도시하지 않음)과 에어 주입부(70)를 순차적으로 경유하여 화살표와 같이, 에어 시트링(30)의 내부 유로(37)로 진입하게 된다.

에어 시트링(30)의 내부 유로(37)에 주입된 에어는, 분사면(32)에 부딪힌 후, 유로(37)를 따라 좌우로 분산되어 고속으로 유동하게 되고, 이 유동 과정에서 분사면(32)에 관통 형성된 분사공(35)을 통해 디스크 블레이드(20)의 테두리면을 향해 각각 분사되는 것이다.

이때, 본 실시예에서는 에어 주입부(70)가 댐퍼 하우징(10)의 둘레면을 따라 4개가 이격 설치되어 있기 때문에, 에어는 4개의 에어 주입부(70)로부터 동시에 에어 시트링(30)의 내부로 진입한 후, 좌우로 분산되어 이동하게 된다.

여기서, 유로(37)를 따라 이동하는 에어는, 도 6에 도시된 화살표와 같이, 72개의 분사공(35)을 통해 디스크 블레이드(20)의 테두리면에 동시에 분사되는 것이다.

분사공(35)을 통해 지속적으로 분사되는 에어는, 디스크 블레이드(20)의 테두리면에 부딪힌 후, 여러 방향으로 확산되면서, 디스크 블레이드(20)의 테두리면과 분사면(32)의 사이에 형성된 간극(G)을 채우게 됨으로써, 이 간극에 에어 커튼을 지속적으로 형성하게 되는 것이다.

따라서 디스크 블레이드(20)와 분사면(32) 사이의 간극(G)에 형성되는 에어 커튼은, 배기가스의 통과를 차단하게 되고, 이로 인해, 에어가 공급되는 동안에는 배기가스의 흐름이 차단되는 것이다.

한편, 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 정지된 엔진이 다시 작동하게 되는 경우에는, 구동부를 통해 디스크 블레이드(20)를 도 5에 도시된 화살표(600, 650) 방향으로 직각으로 회동시켜 댐퍼 하우징(10)의 내부 유로를 개방시킴과 아울러, 에어 공급을 차단함으로써, 내부 유로를 개방하게 된다.

여기서, 회동축(50)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 중심축선(C1)이 디스크 블레이드(20)의 일측면으로부터 전방으로 약간 이격되어 위치하기 때문에, 회동축(50)의 중심축선(C!)과 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)이 일치하는 경우에 비해, 디스크 블레이드(20)가 화살표(600, 650)와 같이 회동할 때, 도 5에 있어서, 디스크 블레이드(20)의 상측부 테두리면의 우측 모서리부가 에어 시트링(30)과 간섭될 수 있는 양이 약간 더 커지게 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 디스크 블레이드(20)의 회전 중심이 되는 회동축(50)의 중심축선(C1)이, 디스크 블레이드(20)의 일측면으로부터 이격 설치됨과 아울러, 디스크 블레이드(20)의 중심선(C2)으로부터도 일측(도 5에서의 하방)으로 편심되도록 함으로써, 도 5의 상측부에 위치하는 디스크 블레이드(20)의 테두리면의 우측 모서리부와, 에어 시트링(30)의 간섭 양을 축소시킬 수 있다.

즉, 회동축(50)의 중심축선(C1)으로부터 디스크 블레이드(20)의 도 5의 상측의 테두리면의 우측 모서리부까지의 이격 거리가 상대적으로 길어지게 함으로써, 디스크 블레이드(20)가 화살표(600, 650) 방향으로 회동할 때, 상기 모서리부의 회동 반경이 커지게 되고, 이로 인해, 이 모서리부와 에어 시트링(30)의 분사면(32)과의 간섭 가능성을 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 5에 있어서의 하측부에 위치하는 디스크 블레이드(20)의 테두리면의 양측 모서리부는, 디스크 블레이드(20)의 하측부가 화살표(650) 방향으로 회동하게 되므로, 간섭 발생을 차단할 수 있다.

따라서, 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브(1)는, 회동 구조를 단순화할 수 있을 뿐 아니라, 디스크 블레이드(20)와 에어 시트링(30)의 사이에 형성되는 간극(G)이 커지는 것을 최소화 함으로써, 기밀성을 높일 수 있게 된다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

예를 들면, 에어 시트링(30)은 'ㄷ'자 형태로 설명하였지만, 이외에도 'U'자 형상이나, 사다리꼴 형상 등 에어가 이동할 수 있는 유로를 제공하는 한정하에서, 다양한 형태로 구성할 수 있을 것이다.

또한, 에어 시트링(30)의 분사면(32)에 형성 분사공(35)은, 분사면(32)을 따라 일렬로 이격 배치된 원형의 통공으로 설명하였지만, 이에 한정되는 아니고, 두 개 이상으로 병렬 설치할 수도 있고, 또한, 장공 형상이나 직사각형 통공을 분면(32)을 따라 이격 설치하는 것도 가능하다.

이상 설명한 본 발명의 에어 실링 댐퍼 밸브는, 선박이나 발전 설비 등에서 사용되는 다수의 엔진 또는 보일러 등의 배기가스나 유체의 흐름을 차단하거나 역류 등을 방지하기 위한 실링 댐퍼 밸브로서 다양하게 사용될 수 있을 것이다.

* 도면의 부호의 설명 *
1 : 에어 실링 댐퍼 밸브
10 : 댐퍼 하우징 12 : 보강 브래킷
15 : 플랜지 20 : 디스크 블레이드
30 : 에어 시트링 32 : 분사면
35 : 분사공 36 : 지지벽
37 : 유로 50 : 회동축
52 : 고정 블록 55 : 축지지부
70 : 에어 주입부
100 : 메인 엔진 200 : 보조 엔진
110, 210 : 배기관 300 : 공유 배출관
400 : 스크러버 장치 410 : 해수 순환관
320, 420, 600, 650 : 화살표

Claims (6)

1. 유체가 이동할 수 있는 유로가 형성되도록, 내부가 비어 있고 양단이 개방된 댐퍼 하우징;
   상기 댐퍼 하우징의 내측에 회동 가능하게 설치하되, 테두리면이 상기 댐퍼 하우징의 내측면과 이격되어 소정의 간극이 형성되도록 설치됨과 아울러, 상기 회동에 따라 상기 유로를 차단 또는 개방시키는 디스크 블레이드;
   상기 디스크 블레이드의 테두리면과 이격되어 마주보도록, 상기 간극을 따라 상기 댐퍼 하우징의 내측면에 설치하되, 상기 테두리면을 향해 에어를 다중 분사하는 에어 시트링; 및
   상기 에어 시트링에 에어를 주입하는 적어도 하나 이상의 에어 주입부;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스크 블레이드는,
   상기 댐퍼 하우징을 관통하여 설치되는 회동축에 일측면이 결합되어 회동 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회동축은,
   상기 디스크 블레이드의 중심선으로부터 일측 방향으로 일정 거리 편심되어 상기 디스크 블레이드에 결합되도록 하는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 에어 시트링은,
   상기 디스크 블레이드의 테두리면과 이격되어 마주보도록 설치됨과 아울러, 상기 에어를 분사하는 다수의 분사공이 관통 형성되는 분사면과,
   상기 분사면이 상기 댐퍼 하우징의 내측면과 이격되어 소정의 유로를 형성하도록, 상기 분사면의 양측부로부터 각각 연장되어 상기 댐퍼 하우징의 내측면에 결합되는 한 쌍의 지지벽,
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 분사공은,
   상기 분사면을 따라 일정 간격으로 이격 형성하되, 상기 에어가 상기 디스크 블레이드의 중심을 향해 분사되도록 방사상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
6. 제4항에 있어서,
   상기 에어 주입부는,
   상기 댐퍼 하우징의 벽면을 따라 일정 간격으로 이격되어 관통 설치됨과 아울러, 상기 에어 시트링의 유로에 연통되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 에어 실링 댐퍼 밸브.
   

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