KR101819584B1 - 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치 - Google Patents

고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치는 챔버의 개구부를 밀봉 가능하게 개폐하는 도어부재와, 도어부재를 상하방향으로 승강하여 도어부재를 개폐하는 승강유닛과, 도어부재를 개구부에 전후방향으로 이동시켜 도어부재가 개구부에 밀봉되도록 하는 푸시유닛으로 구성되어, 고압 및 고압의 챔버에서도 도어부재를 정밀하게 개폐할 수 있고, 챔버 내의 밀봉성능을 향상시킬 수 있다.

Description

고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치{DOOR OPENING AND CLOSING DEVICE FOR PRESSURE CHAMBER}
본 발명은 본 발명은 고온 및 고압의 압력 챔버의 입구 및 출구에 설치되어 물품의 반입 및 반출시 자동으로 도어를 개폐하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압력챔버 내부의 고온 및 고압 환경에 의한 열변형과 하중 하에서도 기밀을 유지할 수 있는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치에 관한 것이다.
다양한 환경과 운전조건이 요구되는 산업현장에서 하나의 일정 규격화된 처리품이 여러 차례에 걸친 변화된 압력과 온도변화를 거치는 생산 조건의 경우 기존의 방법은 대부분 여러 대의 압력챔버를 설치하며 입구에 반입 및 반출용 도어 개폐장치를 설치하여 공정 순서대로 압력챔버에 처리품을 반입 및 반출을 반복 실시한다.
이때 처리품의 반출을 위해서는 압력챔버 내에 압력을 모두 제거해야 하고, 처리품을 압력챔버에 반입한 후에는 압력챔버 내부를 일정한 압력으로 가압하여야 한다.
즉석밥 제조장치의 경우 한국 공개특허공보 10-2012-0003307(2012년 01월 10일)에 개시된 바와 같이, 일정 이상의 고온고압 스팀이 공급되는 하나의 챔버 내에 복수의 공정 모듈을 가지는 일반적 쌀밥 또는 혼합밥의 제조장치이고, 고온고압의 조절된 스팀으로 채워져 상부 개방 용기에 담긴 내용물을 멸균함과 동시에 일차로 익히는 단계를 수행하는 찜 모듈과, 고온고압의 조절된 스팀으로 채워져 상기 개방 용기에 담긴 내용물을 추가 멸균함과 동시에 상기 내용물에 수분을 공급하여 완전 조리하는 단계를 수행하는 쿠킹 모듈과, 완전 조리된 내용물에 청정 질소가스 공급 및 용기 상단에 리드 필름지로 씰링하는 단계를 수행하는 씰링 모듈을 포함하고 찜 모듈, 쿠킹 모듈 및 씰링 모듈은 하나의 챔버 내에 상부 개방 용기의 반입 및 반출이 가능하게 순차적으로 연결 구비되도록 구성된다.
이와 같은 종래의 즉석밥 제조장치는 각각의 챔버마다 용기를 반입 및 반출하기 위한 도어가 설치되고, 도어는 챔버를 밀봉 가능하게 닫히고 열 수 있어야된다.
하지만, 종래의 즉석밥 제조장치의 도어는 챔버 내부의 고온 고압에 의해 변형이 발생되고, 도어 개폐장치가 오작동될 우려가 있고, 챔버 내의 압력이 밖으로 새는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 10-2012-0003307(2012년 01월 10일)
따라서, 본 발명의 목적은 챔버에 개폐 가능하게 장착되는 도어 개폐장치의 구조를 개선하여 챔버 내의 고온 및 고압에 의해 챔버와 도어에 변형이 발생되어도 압력 챔버의 기밀을 유지할 수 있는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치는 챔버의 개구부를 밀봉 가능하게 개폐하는 도어부재와, 도어부재를 상하방향으로 승강하여 도어부재를 개폐하는 승강유닛과, 도어부재를 개구부에 전후방향으로 이동시켜 도어부재가 개구부에 밀봉되도록 하는 푸시유닛을 포함한다.
상기 도어장치는 도어부재와 승강유닛 사이에 설치되어 상기 푸시유닛의 미는 힘이 해제되면 자동으로 도어부재가 챔버의 개구부에서 떨어지도록 하는 도어 분리유닛을 더 포함하고, 상기 도어 분리유닛은 상기 승강유닛의 구동축의 하단에 고정되고 그 내면에 전방에서 후방으로 갈수록 하측방향으로 경사진 경사 슬롯이 형성되는 연결부재와, 상기 도어부재의 상단에 회전 가능하게 지지되고, 경사슬롯에 이동 가능하게 삽입되는 이동핀으로 구성되고, 상기 이동핀은 푸시유닛의 미는 힘에 의해 경사슬롯의 상측에 위치되고, 상기 푸시유닛의 미는 힘이 해제되면 중력에 의해 경사슬롯의 하측으로 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기 승강유닛은 상기 도어부재의 상단에 연결되는 구동축과, 상기 구동축의 상단에 연결되어 구동축을 승강시키는 승강 실린더와, 상기 구동축을 챔버에 밀봉 가능하게 연결함과 아울러 상하방향으로 승강되도록 지지하는 지지유닛을 포함한다.
상기 지지유닛은 챔버의 상측에 일체로 형성되고 구동축이 통과하는 하부 하우징과, 상기 하부 하우징의 상측에 장착되고 구동축이 통과하는 상부 하우징과, 상기 상부 하우징의 내부에 장착되어 구동축이 상하 이동되도록 지지하는 부싱과, 상기 부싱의 내면에 장착되어 부싱과 구동축 사이를 실링하는 실링부재를 포함한다.
상기 상부 하우징과 부싱 사이에는 냉각수 통로가 형성되고, 상부 하우징의 일측에는 냉각수가 주입되는 주입구를 형성하고, 상부 하우징의 타측에는 냉각수가 배출되는 배출구를 형성하여 부싱의 외면에 냉각수를 순환시켜 부싱이 열화에 의해 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 푸시유닛은 도어부재의 후방측에 배치되고 챔버에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 일정 간격을 두고 복수로 설치되어 회전축이 일방향으로 회전되면 도어부재를 전방으로 밀어주고 회전축이 타방향으로 회전되면 도어부재의 미는 힘이 해제되는 캠부재와, 상기 회전축을 회전구동시키는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 회전축으로 전달하는 동력 전달유닛을 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치는 챔버에 개폐 가능하게 장착되는 도어 개폐장치의 구조를 개선하여 챔버 내의 고온 및 고압에 의해 챔버와 도어에 변형이 발생되어도 압력 챔버의 기밀을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력챔버의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력챔버의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 횡 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 종 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 분리유닛의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 분리유닛의 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 승강유닛의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 푸시유닛의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력챔버의 도어 개폐장치의 구성도이다.
일 실시예에 따른 압력 챔버(240)는 그 일측에 처리물이 출입하는 입구가 형성되고, 입구에는 입구를 개폐하는 도어장치(220)가 설치된다.
이러한 압력 챔버(240)는 입구가 하나로 형성되어 도어장치(220)가 입구를 개방하면 입구를 통해 압력 챔버(240) 내부로 처리물(102)을 반입 및 반출하고, 도어장치(220)가 입구를 밀폐하면 압력 챔버(240) 내부를 밀폐되고 처리물(102)을 고온 및 고압 처리를 수행한다.
그리고, 처리물(102)의 고온 및 고압 처리가 완료되면 압력 챔버(240) 내부를 감압하여 압력을 배출한 후 도어장치(220)가 작동되어 입구가 개방되면 처리물(102)을 반출한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 챔버의 도어장치의 구성도이다.
제2실시예에 따른 압력챔버의 도어장치는 복수의 챔버가 일렬로 배열되어 있고, 일렬로 배열된 압력챔버를 처리물이 순차적으로 이동하는 구조이다.
일 예로, 압력챔버는 일렬로 배열되게 배치되는 제1압력 밸런스 챔버(242), 압력챔버(244) 및 제2압력 밸런스 챔버(246)로 구성되고, 제1압력 밸런스 챔버(242)의 전방에는 제1도어장치(110)가 설치되고, 제1압력 밸런스(242)의 후방 및 압력챔버(244)의 전방에는 제2도어장치(112)가 설치되고, 압력챔버(244)의 후방 및 제2압력 밸런스 챔버(246)의 전방에 배치되는 제3도어장치(114)가 설치되고, 제2압력 밸런스 챔버(246)의 후방에 제4도어장치(116)가 설치된다.
이와 같은 다른 실시예에 따른 압력 챔버의 작용을 살펴보면, 제1도어장치(110)가 개방되면 처리물(102)이 제1압력 밸런스 챔버(242)로 반입되고, 제1도어장치(110)가 닫히면 제1압력 밸런스 챔버(242) 내부에 가압을 실시하여 압력챔버 (244) 내의 압력과 평형으로 이루도록 한다.
그런 후 제2도어장치(112)가 개방되면 처리물(102)은 압력챔버(244)로 이동되고, 제2도어장치(112)가 닫히면 제1압력 밸런스 챔버(242)는 압력을 배출하여 감압을 실시한다.
그리고, 제1도어장치(110)의 전방에는 후속 처리물이 반입을 대기한다.
압력챔버(244) 내에서 처리물의 고온 고압 처리가 완료되면 제2압력 밸런스 챔버(246) 내부에 가압을 실시하여 압력챔버(244)와 압력평형을 이루도록 한 후 제3도어장치(114)가 개방되면 처리물(102)이 제2압력 밸런스 챔버(246)로 이동된다.
그리고, 제3도어장치(114)가 닫히면 제2압력 밸런스 챔버(246) 내에 압력을 배출하여 감압을 실시한 후 제4도어장치(116)가 개방되어 처리물(102)이 외부로 반출된다.
이와 같은 공정이 순차적으로 반복하여 실시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치가 구비된 챔버의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 횡 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어장치의 종 단면도이다.
도어장치(220)는 챔버(240)의 개구부(600)를 밀봉 가능하게 개폐하는 도어부재(602)와, 도어부재(602)를 상하방향으로 승강하여 도어부재(602)를 개폐하는 승강유닛(700)과, 도어부재(602)를 개구부(600)에 전후방향으로 이동시켜 도어부재(602)가 개구부(600)에 밀봉되도록 하는 푸시유닛(800)을 포함한다.
챔버(240)의 개구부(600) 외주면에는 도어부재(602)가 닫히면 밀봉될 수 있도록 밀봉패드(604)가 장착된다. 이러한 밀봉패트(604)는 개구부(600) 이외에 도어부재(602)의 전면에도 장착될 수 있다.
푸시유닛(800)은 도어부재(602)를 챔버(240)의 개구부(600)로 밀어주어 챔버(240)의 개구부(600)에 도어부재(602)가 밀착되도록 한다. 따라서, 푸시유닛(800)가 후퇴되면 도어부재(602)는 챔버(240)의 개구부(600)에 밀착된 상태를 유지하게 되고, 이러한 상태에서, 승강유닛(700)이 작동되어 도어부재(602)가 상승되면 개구부(600)에 장착된 밀봉패드(604)에 손상이 발생될 우려가 있고, 도어부재(602)의 승강이 원활하게 이루어지지 못하게 된다.
이러한 문제를 해결하고자, 본 발명에서는 도어부재(602)와 승강유닛(700) 사이에 푸시유닛(800)의 미는 힘이 없어지면 도어부재(602)를 챔버(240)의 개구부(600)에서 자동으로 떨어지게 하는 도어 분리유닛(900)이 구비된다.
도어 분리유닛(900)은 도 6에 도시된 바와 같이, 승강유닛(700)의 구동축(702)의 하단에 고정되고 그 내면에 전방에서 후방으로 갈수록 하측방향으로 경사진 경사슬롯(904)이 형성되는 연결부재(902)와, 도어부재(602)의 상단에 회전 가능하게 지지되고, 경사슬롯(904)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 이동핀(906)을 포함한다.
도어부재(602)의 상단에는 이동핀(906)의 양단이 회전 가능하게 지지되는 힌지 브라켓(910)이 장착되고, 연결부재(902)에는 이동핀(906)이 이탈되는 것을 방지하는 커버부(912)가 장착된다.
이와 같이 구성되는 도어 분리유닛(900)의 작용을 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 푸시유닛(800)이 도어부재(602)를 푸시하면 이동핀(906)이 푸시유닛(800)의 미는 힘에 의해 연결부재(902)에 형성된 경사슬롯(904)을 타고 올라간 상태로 되고 도어부재(602)가 챔버(240)의 개구부(600)에 밀착된 상태로 된다.
이러한 상태에서 도어부재(602)를 개방할 때 푸시유닛(800)이 후퇴되어 도어부재(602) 미는 힘이 해제되면 도 7에 도시된 바와 같이, 이동핀(906)이 중력에 의해 경사슬롯(904)을 타고 내려오면서 도어부재(602)가 챔버(240)의 개구부(600)에서 떨어진다.
승강유닛(700)은 도 8에 도시된 바와 같이, 도어부재(602)의 상단에 연결되는 구동축(702)과, 구동축(702)의 상단에 연결되어 구동축(702)을 승강시키는 승강 실린더(710)와, 구동축(702)을 챔버(240)에 밀봉 가능하게 연결함과 아울러 상하방향으로 승강되도록 지지하는 지지유닛(720)을 포함한다.
구동축(702)의 상단은 승강 실린더(710)에 유시버셜 조인트(704)에 의해 연결된다.
지지유닛(720)은 챔버(240)의 상측에 일체로 형성되고 구동축(702)이 통과하는 하부 하우징(722)과, 하부 하우징(722)의 상측에 장착되고 구동축(702)이 통과하는 상부 하우징(724)과, 상부 하우징(722)의 내부에 장착되어 구동축(702)이 상하 이동되도록 지지하는 부싱(730)과, 부싱(730)의 내면에 장착되어 부싱(730)과 구동축(702) 사이를 실링하는 실링부재(732)를 포함한다.
이와 같은 지지유닛(720)은 부싱(730)의 내면에서 구동축(702)이 상하방향으로 승강될 때 구동축(702)과 부싱(730) 사이의 마찰로 인하여 부싱(730)이 열화에 의해 손상될 우려가 있다.
본 발명에서는 이와 같은 부싱(730)의 열화를 방지하기 위해 상부 하우징(724)과 부싱(730) 사이에 냉각수 통로(740)를 형성하고, 상부 하우징(724)의 일측에는 냉각수가 주입되는 주입구(742)를 형성하고, 상부 하우징(724)의 타측에는 냉각수가 배출되는 배출구(744)를 형성하여 부싱(730)의 외면에 냉각수를 순환시켜 부싱(730)이 열화에 의해 손상되는 것을 방지한다.
그리고, 구동축(702)에도 길이방향으로 냉각수 통로(750)이 형성되고, 냉각수가 주입되는 주입구(752)와 냉각수가 배출되는 배출구(754)가 형성될 수 있다.
그리고, 구동축(702)과 승강 실린더(710)가 연결되는 부위에는 구동축(702)에서 발생되는 열이 승강 실린더(710)로 전달되는 것을 차단하는 단열부재(760)가 설치된다.
푸시유닛(800)은 도 9에 도시된 바와 같이, 도어부재(602)의 후방측에 배치되고 챔버(240)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(810)과, 회전축(810)에 일정 간격을 두고 복수로 설치되어 회전축(810)이 일방향으로 회전되면 도어부재(602)를 전방으로 밀어주고 회전축(810)이 타방향으로 회전되면 도어부재(602)를 미는 힘이 해제되는 캠부재(820)와, 회전축(810)을 회전구동시키는 구동모터(850)와, 구동모터(850)의 회전력을 회전축으로 전달하는 동력 전달유닛(830,832,834,836)을 포함한다.
회전축(810)은 도어부재(602)의 후방측에 상하방향으로 일정 간격으로 배열되는 제1회전축(812) 및 제2회전축(814)을 포함하고, 회전축(810)은 챔버(240)에 고정되는 베어링 유닛(860)에 회전 가능하게 지지된다.
캠부재(820)는 하나의 회전축(810)에 적어도 하나 이상 설치되고 회전축(810)에 편심되게 장착되어 면적이 넓은 부분이 도어부재(602)의 후면에 접촉되면 도어부재(602)를 밀어주는 역할을 하고, 면적이 좁은 쪽이 도어부재(602)의 후면에 배치되면 도어부재(602)를 미는 것이 해제된다.
동력 전달유닛은 상호 물림되는 제1기어(830), 제2기어(832), 제3기어(834) 및 제4기어(836)로 구성되어 제1회전축(812) 및 제2회전축(814)에 동일한 회전력을 전달한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
102: 처리물 240: 챔버
220: 도어장치 602: 도어부재
700: 승강유닛 800: 푸시유닛
900: 도어 분리유닛

Claims (6)

  1. 챔버의 개구부를 밀봉 가능하게 개폐하는 도어부재;
    도어부재를 상하방향으로 승강하여 도어부재를 개폐하는 승강유닛; 및
    도어부재를 개구부에 전후방향으로 이동시켜 도어부재가 개구부에 밀봉되도록 하는 푸시유닛;을 포함하고,
    상기 승강유닛은 상기 도어부재의 상단에 연결되는 구동축;
    상기 구동축의 상단에 연결되어 구동축을 승강시키는 승강 실린더; 및
    상기 구동축을 챔버에 밀봉 가능하게 연결함과 아울러 상하방향으로 승강되도록 지지하는 지지유닛을 포함하며,
    상기 지지유닛은 챔버의 상측에 일체로 형성되고 구동축이 통과하는 하부 하우징;
    상기 하부 하우징의 상측에 장착되고 구동축이 통과하는 상부 하우징;
    상기 상부 하우징의 내부에 장착되어 구동축이 상하 이동되도록 지지하는 부싱; 및
    상기 부싱의 내면에 장착되어 부싱과 구동축 사이를 실링하는 실링부재를 포함하는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도어부재와 승강유닛 사이에 설치되어 상기 푸시유닛의 미는 힘이 해제되면 자동으로 도어부재가 챔버의 개구부에서 떨어지도록 하는 도어 분리유닛을 더 포함하고,
    상기 도어 분리유닛은 상기 승강유닛의 구동축의 하단에 고정되고 그 내면에 전방에서 후방으로 갈수록 하측방향으로 경사진 경사 슬롯이 형성되는 연결부재;
    상기 도어부재의 상단에 회전 가능하게 지지되고, 경사슬롯에 이동 가능하게 삽입되는 이동핀으로 구성되고,
    상기 이동핀은 푸시유닛의 미는 힘에 의해 경사슬롯의 상측에 위치되고, 상기 푸시유닛의 미는 힘이 해제되면 중력에 의해 경사슬롯의 하측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 하우징과 부싱 사이에는 냉각수 통로가 형성되고, 상부 하우징의 일측에는 냉각수가 주입되는 주입구를 형성하고, 상부 하우징의 타측에는 냉각수가 배출되는 배출구를 형성하여 부싱의 외면에 냉각수를 순환시켜 부싱이 열화에 의해 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 푸시유닛은 도어부재의 후방측에 배치되고 챔버에 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    상기 회전축에 일정 간격을 두고 복수로 설치되어 회전축이 일방향으로 회전되면 도어부재를 전방으로 밀어주고 회전축이 타방향으로 회전되면 도어부재의 미는 힘이 해제되는 캠부재;
    상기 회전축을 회전구동시키는 구동모터; 및
    상기 구동모터의 회전력을 회전축으로 전달하는 동력 전달유닛을 포함하는 고온 및 고압의 압력챔버용 도어 개폐장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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