KR20230001101A - 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브 - Google Patents

원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내측에 원통형의 밸브실을 가지고, 상기 밸브실의 양측에 입구와 출구가 각각 형성되는 바디; 상기 밸브실 내에서 회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 상기 회전축의 외주면을 따라 원료를 수용하기 위한 포켓이 다수로 마련되는 로터; 및 상기 밸브실의 상단에 상기 입구를 통해 인입되는 원료의 흐름을 가이드하도록 V자 형태로 형성되는 가이드라인;을 포함하는 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 가이드라인에 의해 로터에서의 원료가 바디와의 접촉 면적을 줄임으로써, 원료의 손상을 방지할 수 있고, 초퍼에 의해 원료가 가이드라인을 따라 흐르는 유동을 유도함으로써, 원료와 바디와의 접촉 면적을 줄임과 아울러, 원료의 이송이 원활하도록 할 수 있으며, 퍼지 에어(Purge air)에 의한 내부 압력의 리크(leak)를 방지하도록 하는 효과를 가진다.

Description

원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브{Rotary valve with guideline for preventing damage to raw materials}
본 발명은 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료의 손상을 방지하고, 원료의 이송이 원활하도록 하며, 내부 압력의 리크를 방지하도록 하는 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 로터리 밸브는 분체나 입체의 원료를 하방으로 정량 공급하면서, 원료의 이송 과정에서, 기체의 흐름을 방지하기 위하여 기밀을 유지하기 위해 사용되고 있다. 로터리 밸브는 호퍼에 투입되는 분체나 입체의 원료 배출을 개방 및 차단하기 위하여 이용되고, 밸브실의 내부에 설치되는 로터의 회전시 원료를 배출시키고, 로터의 정지시 원료의 배출 역시 정지시키도록 한다.
이러한 로터리 밸브는 내부 압력, 원료의 종류, 용량 등에 따라 다양한 종류를 가지게 된다.
이와 같은 로터리 밸브와 관련되는 종래 기술로서, 한국등록특허 제10-1718956호의 "기밀성과 내구성이 향상된 로터리밸브"가 제시된 바 있는데, 이는 수평방향으로 길이를 갖는 원통 형상으로 형성되어 분진이 유입되는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 길이방향 양단을 덮어 밀폐시키는 엔드플레이트와, 상기 밸브하우징과 나란한 중공관 형상으로 형성되어 상기 엔드플레이트의 외측면에 결합되는 케이싱으로 구성되는 사이드커버; 상기 밸브하우징의 내부를 길이방향으로 관통하되 길이방향 끝단이 상기 엔드플레이트와 상기 케이싱을 순차적으로 관통하도록 장착되는 임펠러샤프트; 상기 케이싱의 끝단을 덮어 밀폐시키되, 상기 임펠러샤프트 중 상기 케이싱을 관통하여 돌출된 부위를 둘러싸도록 장착되는 베어링하우징; 상기 임펠러샤프트의 외주면 중 상기 엔드플레이트와 접촉되는 부위와 상기 케이싱 내에 위치하는 부위를 감싸도록 결합되어, 상기 임펠러샤프트와 일체로 회전하는 제1 슬리브; 상기 임펠러샤프트의 외주면 중 상기 베어링하우징과 접촉되는 부위를 감싸도록 결합되어, 상기 임펠러샤프트와 일체로 회전하는 제2 슬리브; 링 형상으로 형성되어 상기 제1 슬리브의 외주면에 접촉가능하게 장착되고, 상기 임펠러샤프트의 끝단을 향해 순차적으로 배열된 제1 랜턴링, 제1 립실 및 그랜드패킹; 상기 임펠러샤프트의 길이방향으로 이동 가능한 구조로 상기 케이싱 내부에 장착되어, 상기 임펠러샤프트의 길이방향 중단을 향해 이동될 때 상기 그랜드패킹을 상기 제1 랜턴링 측으로 가압하는 그랜드패킹푸셔; 상기 임펠러샤프트의 길이방향 중단을 향하는 방향으로 상기 그랜드패킹푸셔에 탄성력을 인가하는 가압스프링; 상기 제1 랜턴링, 제1 립실 및 그랜드패킹의 외주면을 덮어 상기 제1 슬리브를 향해 가압하는 그랜드패킹커버; 및 링 형상으로 형성되어 상기 제2 슬리브의 외주면에 접촉가능하게 장착되는 제2 랜턴링과 제2 립실;을 포함하고, 상기 제1 슬리브와 상기 제2 슬리브는 일정한 간격을 두고 상기 임펠러샤프트 착탈가능하게 설치되고, 상기 제1 슬리브의 내주면에 제1 오링이 구비되고 상기 제2 슬리브의 내주면에 제2 오링이 구비된다.
그러나, 이와 같은 종래 기술은 이송 대상인 원료가 바디와의 접촉면적이 넓을수록 손상됨에도, 이를 개선시키기 위한 어떠한 방안도 제시하고 있지 않다는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 가이드라인에 의해 로터에서의 원료가 바디와의 접촉 면적을 줄임으로써, 원료의 손상을 방지하고, 초퍼에 의해 원료가 가이드라인을 따라 흐르는 유동을 유도함으로써, 원료와 바디와의 접촉 면적을 줄임과 아울러, 원료의 이송이 원활하도록 하며, 퍼지 에어(Purge air)에 의한 내부 압력의 리크(leak)를 방지하도록 하는 목적을 가진다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 내측에 원통형의 밸브실을 가지고, 상기 밸브실의 양측에 입구와 출구가 각각 형성되는 바디; 상기 밸브실 내에서 회전축에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 상기 회전축의 외주면을 따라 원료를 수용하기 위한 포켓이 다수로 마련되는 로터; 및 상기 밸브실의 상단에 상기 입구를 통해 인입되는 원료의 흐름을 가이드하도록 V자 형태로 형성되는 가이드라인;을 포함하는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브가 제공된다.
상기 가이드라인은, 상기 로터의 포켓을 향하는 홈으로 이루어질 수 있다.
상기 입구의 내측에서 상기 가이드라인의 상측에 마련되고, 상기 입구로 인입되는 원료가 상기 가이드라인을 따라 흐르도록 유도하는 초퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 초퍼는, 끝단으로 갈수록 폭과 중심부의 높이가 감소하도록 형성됨으로써 횡단면이 삼각형으로 이루어질 수 있다.
상기 바디와 상기 로터 사이에 퍼지 에어를 주입하여 내부 압력의 리크를 방지하도록 상기 바디에 마련되는 퍼지에어주입로를 더 포함할 수 있다.
상기 회전축은, 상기 바디에 개폐 가능하게 설치되는 커버와의 사이에 끝단으로 갈수록 라비린스씰, 랜턴링 및 립씰이 순차적으로 설치되고, 상기 퍼지에어주입로는 상기 랜턴링과 상기 라비린스씰을 통해서 상기 바디와 상기 로터 사이로 퍼지 에어가 주입되도록 상기 커버에 형성될 수 있다.
상기 바디는, 상기 커버가 양측에 각각 개폐 가능하도록 형성됨으로써, 상기 커버마다 상기 퍼지에어주입로가 형성되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브에 의하면, 가이드라인에 의해 로터에서의 원료가 바디와의 접촉 면적을 줄임으로써, 원료의 손상을 방지할 수 있고, 초퍼에 의해 원료가 가이드라인을 따라 흐르는 유동을 유도함으로써, 원료와 바디와의 접촉 면적을 줄임과 아울러, 원료의 이송이 원활하도록 할 수 있으며, 퍼지 에어(Purge air)에 의한 내부 압력의 리크(leak)를 방지하도록 하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 단면 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 다른 방향에서 도시한 단면 사시도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 측단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브가 적용된 원료 공급 시스템을 도시한 측면도이다.
본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일 내지 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 도시한 단면 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브를 여러 방향에서 도시한 단면 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브(100)는 바디(Body; 110), 로터(Rotor; 120) 및 가이드라인(Guide line; 130)을 포함할 수 있다. 여기서, 원료는 일례로 펠릿(Pellet)이 적용될 수 있으나, 이에 반드시 한하는 것은 아니며, 다양한 형태 및 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브(100)는 그 사용 압력에 대해서 한정하지 않으나, 비교적 중간 압력(Medium Pressure)에 해당하는 0~1.5 bar의 사용 압력을 가지는 밸브를 예를 들어 설명하기로 한다.
바디(110)는 내측에 원통형의 밸브실(111)을 가지고, 밸브실(111)의 양측에 입구(112)와 출구(113)가 각각 형성된다. 입구(112)와 출구(113)는 분체 또는 입체의 원료가 밸브실(111)로 유입되어 배출되기 위한 통로를 제공하도록 밸브실(111)의 상측과 하측에 각각 형성될 수 있다.
바디(110)는 내부를 개폐시킬 수 있도록 양측에 개구를 형성할 수 있고, 개구마다 커버(114)가 볼팅에 의해 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 바디(110)는 입구(112)와 출구(113) 각각에 원료의 이송을 위한 경로를 제공하는 파이프나 이송장치 등과의 관이음을 위하여, 상부플랜지(115)와 하부플랜지(116)가 각각 마련될 수 있으며, 일측에 배기구(117)가 형성될 수 있다.
로터(120)는 밸브실(111) 내에서 회전축(121)에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 회전축(121)의 외주면을 따라 원료를 수용하기 위한 포켓(122)이 다수로 마련된다. 회전축(121)은 일단이 바디(110)로부터 돌출됨으로써, 모터(미도시)로부터 스프로킷이나 체인을 비롯하여 다양한 회전력 전달수단에 의해 회전력을 제공받아 로터(120)가 회전할 수 있도록 한다.
회전축(121)은 바디(110)에 개폐 가능하게 설치되는 커버(114)와의 사이에 끝단으로 갈수록 라비린스씰(Labyrinth seal; 123), 랜턴링(Lantern ring; 124) 및 립씰(Lip seal; 125)이 순차적으로 설치될 수 있는데, 외주면에 라비린스씰(123), 랜턴링(124) 및 립씰(125)과 함께, 스페이서(126), 베어링(127) 등이 설치될 수 있다.
가이드라인(130)은 밸브실(111)의 상단에 입구(112)를 통해 인입되는 분체나 입체의 원료 흐름을 가이드하도록 V자 형태로 형성된다. 가이드라인(130)은 로터(120)의 포켓(122)을 향하는 홈으로 이루어질 수 있고, 홈 내측으로 유입되는 원료가 중심부로 모이면서 로터(120)의 포켓(122) 측으로 유입되도록 가이드하게 된다. 가이드라인(130)은 앞서 설명한 비교적 중간 압력(0~1.5 bar)의 사용 압력을 가진 밸브에 적용될 뿐만 아니라, 비교적 고압에 해당하는 1.5~3.5 bar의 사용 압력을 가진 밸브에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
원료가 입구(112)로 인입되면, 로터(120)를 따라 회전하면서, 바디(110)의 하부로 이동한다. 이 때 로터(120)는 로터(120) 상부의 원료가 가이드라인(130) 측으로 이동되도록 하는 회전방향을 가지게 되는데, 가이드라인(130)은 밸브실(111) 내에 존재하는 홈을 제공하여 원료가 이를 따라 흐르도록 가이드함으로써, 로터(120) 내부에 원료가 다 채워지고, 로터(120)의 포켓(122) 위로 쌓여있는 원료가 회전하면서, 바디(110)와 접촉하는 면적을 줄여 원료가 손상되는 것을 최소화하도록 한다. 즉 가이드라인(130)는 원료가 바디(110)와의 접촉에 의해 커팅되는 것을 최소화함으로써 원료의 손상을 방지하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브(100)는 초퍼(Chopper; 140)와 퍼지에어주입로(150)를 더 포함할 수 있다.
초퍼(140)는 바디(110)의 입구(112) 내측에서 가이드라인(130)의 상측에 마련되고, 입구(112)로 인입되는 원료가 가이드라인(130)을 따라 흐르도록 유도한다. 초퍼(140)는 입구(112)에서 인입되는 원료가 바디(110)와의 접촉 면적을 줄여 주는 역할을 하게 되는데, 가이드라인(130)을 따라 흐를 수 있도록 원료의 유동을 유도하는 역할을 하게 된다.
초퍼(140)는 끝단으로 갈수록 폭과 중심부의 높이가 감소하도록 형성됨으로써 횡단면이 삼각형으로 이루어질 수 있고, 이로 인해 원료의 이송 가이드가 보다 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 초퍼(140)는 가이드라인(130)과 마찬가지로, 앞서 설명한 비교적 중간 압력(0~1.5 bar)의 사용 압력을 가진 밸브에 적용될 뿐만 아니라, 비교적 고압에 해당하는 1.5~3.5 bar의 사용 압력을 가진 밸브에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
퍼지에어주입로(150)는 바디(110)와 로터(120) 사이에 퍼지 에어를 주입하여 내부 압력의 리크를 방지하도록 바디(110)에 마련될 수 있다. 바디(110)는 커버(114)가 양측에 각각 개폐 가능하도록 형성됨으로써, 커버(114)마다 퍼지에어주입로(150)가 형성되도록 할 수 있고, 이로 인해 로터(120) 양측에서의 퍼지 에어 주입을 가능하도록 함으로써, 퍼지 에어의 작용을 증대시키도록 할 수 있다.
퍼지에어주입로(150)는 랜턴링(124)과 라비린스씰(123)을 통해서 바디(110)와 로터(120) 사이로 퍼지 에어가 주입되도록 커버(114)에 형성될 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, P1의 압력이 이젝터(Ejector; 400)를 지나면서, P2, P3의 압력으로 나뉘는데, P2 압력은 버터플라이밸브가 설치된 배출부(300)를 지나서 로터리 밸브(100) 내부로 흘러 들어간다. 이 때, 로터(120)를 따라 P4 압력으로 호퍼(200) 측으로 유입되거나, 배기구(117) 및 벤트라인(Vent line; 500)으로 P5 압력으로 흘러 들어가게 되는데, 만약, P4 압력으로 많은 양의 에어가 유입되면, 원료의 공급량이 줄어 로터리 밸브(100)의 처리 용량이 감소하게 된다. 또한 P2 압력이 커버(114) 안쪽으로도 흘러 들어가게 되는데, 퍼지에어주입로(150)로부터 주입되는 퍼지 에어의 압력이 이 두가지를 상쇄시키는 역할을 하게 된다. 즉, 퍼지에어주입로(150)를 통해 주입되는 퍼지 에어는 로터(120) 내부로 들어가는 에어 유입을 막고, 원료의 공급량에 방해를 받지 않도록 P3 압력으로 공급되는 양을 증가시키는 역할을 하게 된다. 이러한 퍼지 에어는 커버(114)로 들어오는 원료와 P6 압력(도 5 참조)을 막음으로써, 로터(120)의 원활한 회전과 압력의 리크(leak)를 줄여주도록 하고, 로터(120) 하부에서 나와서 P2 압력에 영향을 끼쳐서 P4 압력으로 나가는 양을 상쇄하여, 원료의 공급량에도 영향을 미친다.
이와 같은 본 발명에 따른 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브에 의하면, 가이드라인에 의해 로터에서의 원료가 바디와의 접촉 면적을 줄임으로써, 원료의 손상을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 초퍼에 의해 원료가 가이드라인을 따라 흐르는 유동을 유도함으로써, 원료와 바디와의 접촉 면적을 줄임과 아울러, 원료의 이송이 원활하도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 퍼지 에어(Purge air)에 의한 내부 압력의 리크(leak)를 방지하도록 할 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 바디 111 : 밸브실
112 : 입구 113 : 출구
114 : 커버 115 : 상부플랜지
116 : 하부플랜지 117 : 배기구
120 : 로터 121 : 회전축
122 : 포켓 123 : 라비린스씰
124 : 랜턴링 125 : 립씰
126 : 스페이서 127 : 베어링
130 : 가이드라인 140 : 초퍼
150 : 퍼지에어주입로 200 : 호퍼
300 : 배출부 400 : 이송관

Claims (7)

  1. 내측에 원통형의 밸브실(111)을 가지고, 상기 밸브실(111)의 양측에 입구(112)와 출구(113)가 각각 형성되는 바디(110);
    상기 밸브실(111) 내에서 회전축(121)에 의해 회전 가능하도록 설치되고, 상기 회전축(121)의 외주면을 따라 원료를 수용하기 위한 포켓(122)이 다수로 마련되는 로터(120); 및
    상기 밸브실(111)의 상단에 상기 입구(112)를 통해 인입되는 원료의 흐름을 가이드하도록 V자 형태로 형성되는 가이드라인(130);
    을 포함하는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드라인(130)은,
    상기 로터(120)의 포켓(122)을 향하는 홈으로 이루어지는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 입구(112)의 내측에서 상기 가이드라인(130)의 상측에 마련되고, 상기 입구(112)로 인입되는 원료가 상기 가이드라인(130)을 따라 흐르도록 유도하는 초퍼(140)를 더 포함하는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 초퍼(140)는,
    끝단으로 갈수록 폭과 중심부의 높이가 감소하도록 형성됨으로써 횡단면이 삼각형으로 이루어지는,원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 바디(110)와 상기 로터(120) 사이에 퍼지 에어를 주입하여 내부 압력의 리크를 방지하도록 상기 바디(110)에 마련되는 퍼지에어주입로(150)를 더 포함하는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 회전축(121)은,
    상기 바디(110)에 개폐 가능하게 설치되는 커버(114)와의 사이에 끝단으로 갈수록 라비린스씰(123), 랜턴링(124) 및 립씰(125)이 순차적으로 설치되고,
    상기 퍼지에어주입로(150)는
    상기 랜턴링(124)과 상기 라비린스씰(123)을 통해서 상기 바디(110)와 상기 로터(120) 사이로 퍼지 에어가 주입되도록 상기 커버(114)에 형성되는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 바디(110)는,
    커버(114)가 양측에 각각 개폐 가능하도록 형성됨으로써, 상기 커버(114)마다 상기 퍼지에어주입로(150)가 형성되도록 하는, 원료 손상 방지용 가이드 라인을 가지는 로터리 밸브.
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WO2023146151A1 (ko) 2022-01-27 2023-08-03 (주) 엘지화학 폴리에스테르 수지 조성물, 이의 제조방법 및 이로부터 제조된 성형품

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