KR20180036785A - 밸브 - Google Patents

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KR20180036785A
KR20180036785A KR1020187006988A KR20187006988A KR20180036785A KR 20180036785 A KR20180036785 A KR 20180036785A KR 1020187006988 A KR1020187006988 A KR 1020187006988A KR 20187006988 A KR20187006988 A KR 20187006988A KR 20180036785 A KR20180036785 A KR 20180036785A
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KR
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valve
plunger
slot
housing
pressure
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Application number
KR1020187006988A
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압둘 바쉐르 쿠테체리
Original Assignee
제네럴 일렉트릭 테크놀러지 게엠베하
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Abstract

밸브(1)는 측벽(7), 천장(8) 및 개방 단부(9)를 갖는 공동(6)을 형성하는 하우징(5)과, 공동(6) 내에서 슬라이딩 가능한 플런저(11), 그리고 플런저(11) 이동을 유발하는 제어 디바이스를 포함한다. 공동(6)은 측벽(7)에 하나 이상의 슬롯(20)을 갖는다.

Description

밸브
본 발명은 밸브에 관한 것이며, 구체적으로 상기 밸브는 통상 발전소나 산업용 플랜트의 연도 가스를 클리닝하기 위한 대형 직물 필터와 같은 직물 필터의 필터 주머니 클리닝을 제어하도록 마련되는 타입의 것이다. 이러한 밸브는 필터 주머니를 클리닝하고 필터 주머니의 외면에 쌓인 먼지 덩어리를 제거하기 위해 필터 주머니를 통과하게 지향되는 압축 공기의 흐름을 제어하도록 압력 탱크와 필터 주머니 사이에 위치한다.
직물 필터는 통상, 복수 개의 필터 주머니(최대 수백 또는 수천개)가 배열되는 하우징을 갖는다. 클리닝 대상 가스가 하우징에 진입하고 필터 주머니를 통과함으로써, 필터 주머니의 외면 상에 먼지가 퇴적된다; 청정 가스가 필터 주머니를 통과하고, 이어서 배출된다.
먼지 덩어리를 제거하는 것에 의해 필터 주머니를 클리닝하기 위해, 노즐을 갖는 매니폴드에 연결되는 압력 탱크가 마련된다; 압력 탱크로부터의 압축 공기 배출을 제어하기 위해 밸브가 마련된다.
필터 주머니를 클리닝해야만 하는 경우, 밸브(압력 탱크로부터의 압축 공기 배출을 방지하기 위해 통상적으로 폐쇄 구성임)가 개방되고, 압축 공기가 압력 탱크로부터 밸브를 통해 필터 주머니에 도달하여, 필터 주머니를 클리닝하고, 먼지 덩어리가 필터 주머니로부터 제거되게 된다.
밸브는 공동을 형성하는 하우징을 갖고, 공동 내에서 플런저가 슬라이딩 가능하다. 밸브가 폐쇄 구성에서 개방 구성으로 또는 그 반대로 이동하게 하기 위해 제어 디바이스가 마련된다. EP 2 816 269에는 이러한 타입의 밸브가 개시되어 있다.
플런저와 하우징의 표면 사이에는 갭이 형성되어, 압축 가스(예컨대, 공기)가 플런저의 일측부로부터 타측부로 통과하게 함으로써 밸브가 폐쇄되게 한다.
환형 갭의 크기는 작은 것이 바람직한데, 그 이유는 이것이 플런저의 신속한 이동과 이에 따른 밸브의 신속한 개방을 돕기 때문이다.
추가로, 갭의 크기는 너무 작아서도 안 되는데, 그 이유는 이것이 밸브의 결함이 있는 폐쇄(예컨대, 밸브의 비폐쇄)를 유발하기 때문이고, 갭의 크기는 너무 커서도 안 되는데, 그 이유는 이것이 누설로 인해 밸브의 개방을 방지하기 때문이다.
사실상, 갭 크기는 소정 범위 이내이다. 예컨대, 소정 범위는 0.15 내지 0.35 밀리미터일 수 있다.
본 발명의 양태는, 플런저의 신속한 이동은 허용하지만(예컨대, 기존의 밸브에서보다 빠름), 결함이 있는 폐쇄 문제가 없는 밸브를 제공하는 것을 포함한다.
이들 및 다른 양태는 첨부되는 청구범위에 따른 밸브를 제공하는 것에 의해 달성된다.
유리하게는, 본 발명의 실시예에 따른 밸브는 필터 주머니에서의 갑작스러운 압력 강하 - 예컨대, 밸브의 펄싱(pulsing) 중에 발생할 수 있음 - 를 감소시킬 수 있다.
다른 특징 및 장점은 밸브의 바람직하지만 비배타적인 설명 - 첨부도면에서 비제한적인 예로써 예시됨 - 으로부터 더 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2는 압력 탱크에 연결된 밸브의 예를 보여주는 도면이고,
도 3은 투시 섹션에서 본 밸브의 예를 보여주는 도면이며,
도 4는 도 5의 밸브의 선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면을 보여주는 도면이고,
도 5 및 도 6은 상이한 섹션 평면을 따른 폐쇄 구성의 밸브의 단면을 보여주는 도면이며,
도 7 및 도 8은 상이한 섹션 평면을 따른 부분 개방 구성의 밸브의 단면을 보여주는 도면이고,
도 9 및 도 10은 상이한 섹션 평면을 따른 개방 구성의 밸브의 단면을 보여주는 도면이며,
도 11은, 밸브가 개방되었을 때의 밸브 유출구에서의 압력과 시간 간의 관계를 보여주는 도면이고,
도 12는 도 5의 일부의 확대도이며,
도 13은 도 7의 일부의 확대도이고,
도 14는 도 9의 일부의 확대도이다.
도면을 참고하면, 이들 도면은 압력 탱크(2)에 연결된 밸브(1)를 보여주며, 압력 탱크에는 압력 탱크(2)에 수용된 공기와 같은 압축 공기를 배출하기 위한 파이프(3)가 마련된다.
밸브(1)는, 예컨대 2개 이상의 부재로 이루어질 수 있고, 측벽(7), 천장(8) 및 개방 단부(9)를 갖는 공동(6)을 형성하는 하우징(5)을 포함한다.
밸브(1)는 공동(6) 내에서 슬라이딩 가능한 플런저(11)를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 하우징(5)은 공동의 체적을 줄이기 위해 공동(6) 내로의 돌출부(27)를 형성한다; 이는 플런저(11)의 보다 신속한 이동과 소음 저감을 허용한다. 추가로, 바람직하게는 플런저(11)는 공동(6)의 벽(7)과 접촉하도록 슬라이딩 가능하다. 이 경우, 플런저는 컵 형상을 가질 수 있고, 이때 외면이 벽(7)에 대하여 슬라이딩한다.
플런저(11)와 하우징(5) 사이, 특히 하우징(5)이 왕복동 슬라이딩 접촉하는 플런저(11)의 부분과 하우징(5) 사이에 갭(12, 13)이 형성된다.
플런저(11)는 개구(14)를 갖는다.
밸브(1)는 플런저의 이동을 유발하기 위한 제어 디바이스를 더 갖는다; 제어 디바이스는 하우징(5) 내에서 슬라이딩 가능한 피스톤(15)을 포함하고, 개구(14)와 정렬된다; 도시한 예에는 피스톤(15)을 안내하는 원통형 안내부(17)가 마련된다; 그러나, 다른 예에서는 안내부(17)가 마련되지 않을 수도 있다.
제어 디바이스(15)는 전자 밸브와 같은 제어 밸브(18)를 더 가지며, 제어 밸브는 외부 환경으로부터 하우징 내로의 공기 진입 또는 하우징으로부터 외부 환경으로의 공기 배출을 유발하도록 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
도 5 및 도 6은, 플런저(11)가 파이프(3)의 단부에 대해 지지되어, 압력 탱크(2) 내부로부터 파이프(3) 내로의 가스 통과를 방지하는 폐쇄 위치의 밸브를 보여준다; 도 7 및 도 8과 도 9 및 도 10은 부분 개방 구성(도 7 및 도 8) 및 개방 구성(도 9 및 도 10)의 밸브(1)를 보여준다; 이들 구성에서, 플런저(11)는 파이프(3)의 단부로부터 거리를 두고 있기 때문에, 압축 탱크(2)의 내부로부터 파이프(3) 내로의 가스 통과가 가능하다(화살표 F4 참고).
공동(6)은 그 측벽(7)에 하나 이상의 슬롯(20)을 갖는다. 예컨대, 슬롯(20)은 3개일 수 있고, 둘레 방향으로 120도만큼 이격될 수 있다. 상이한 개수의 슬롯과 상이한 각도 거리가 기본적으로 가능하며, 예컨대 1개, 2개 또는 3개를 초과하는 슬롯이 가능하다.
슬롯(20)은 측벽(7)의 중간 부분으로부터 바람직하게는 최대 천장(8)까지 연장된다.
추가로, 슬롯(20)에 있어서 임의의 배향이 가능하지만, 슬롯(20)은 밸브(1)의 종축(21)과 거의 평행한 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 하우징(5)의 제1 부재와 제2 부재 사이에 시트가 형성되며, 이 시트는 고무 링과 같은 댐핑 요소(24)를 수용한다. 시트는 댐핑 요소(24)를 유지할 수 있어, 댐핑 요소의 우연한 이탈을 방지한다.
추가로, 하우징(5)은 개방 단부(9)를 부분 폐쇄하는 돌출 경계부(25)를 갖고, 플런저(11)는 하우징(5)의 돌출 경계부(25)와 중첩되는 돌출 경계부(26)를 갖는다; 이 구성은 밸브가 단일 요소가 되도록 하여, 밸브가 압력 탱크(2)에 연결되지 않을 때에 플런저(11)가 하우징으로부터 빠져나갈 수 없다. 추가로, 돌출 경계부(25)는 하우징 변형에 대한 강성을 부여한다.
일실시예에서, 갭(13)은 작동 중에 플런저(11)의 일측부로부터 타측부로 통과하는 가스의 양을 규정하는 것일 수 있다. 예컨대, 갭(13)은 0.15 밀리미터 미만, 예컨대 0.05 내지 0.15 밀리미터 범위, 바람직하게는 약 0.075 밀리미터의 크기를 가질 수 있다. 갭을 통한 용이한 가스 통과를 허용하고, 단지 플런저(11)가 공동(6) 밖으로 이동하는 것을 방지하기 위해 갭(12)이 더 클 수 있다; 예컨대, 갭(12)은 0.3 내지 0.6 밀리미터 범위, 바람직하게는 약 0.4 밀리미터의 크기를 가질 수 있다. 아래에서는, 본 실시예를 참고한다.
플런저(11)는 천장(8)과 함께 체적(6a)을 그리고 경계부(25)와 함께 체적(6b)을 형성한다. 체적(6a, 6b)은 플런저(11)의 양측부에 있다.
플런저(11)와 하우징(5) 사이의 갭(13)은 소형으로 형성될 수 있고, 구체적으로는 종래기술에 따라 요구되는 것보다 작게 형성될 수 있는데, 그 이유는 슬롯(20)이 체적(6a)과 체적(6b) 사이의 가스 통과를 허용하기 때문이며, 따라서 문제 없이 밸브의 폐쇄를 가능하게 한다. 이와 대조적으로, 종래기술에서 플런저(11)는 플런저에 걸친 제한된 흐름으로 인해 꼼짝 못하게 된다.
밸브의 작동은 설명과 예시로부터 명백하며, 실질적으로 후속한다.
개방
폐쇄 구성(도 5 및 도 6)에서, 밸브(1)는 플런저(11)가 파이프(3)의 단부에 맞닿아 지지된다; 체적(6a) 내부의 압력은 [기밀하지 않은 갭(12, 13)을 통한 누설로 인해] 압력 탱크(2) 내의 압력과 동일하다; 밸브(18)는 폐쇄되고(밸브를 통한 가스 유출 방지) 피스톤(15) 상부의 압력이 피스톤(15)을 플런저(11) 위로 압박하고, 개구(14)를 폐쇄한다.
밸브(1)를 개방하기 위해, 밸브(18)가 개방된다; 이것은 가스가 밸브(18)를 통해 빠져나가게 하고, 이에 따라 화살표 F1으로 나타낸 바와 같은 피스톤의 이동을 유발한다.
이에 따라 개구(14)는 개방되고, 체적(6a) 내에 수용된 가스가 화살표 F2로 나타낸 바와 같이 개구(14)와 파이프(3)를 통해 체적(6a) 밖으로 이동한다.
체적(6a) 내의 압력이 감소하기 때문에, 압력 탱크(2)와 체적(6b) 내의 압력에 의해 압박되어 플런저(11)은 화살표 F3로 나타낸 바와 같이 이동한다.
플런저(11)가 파이프(3)의 단부로부터 멀어지게 이동할 때, 압력 탱크(2) 내에 수용된 압축 가스는 화살표 F4로 나타낸 바와 같이 파이프(3) 내로 직접 이동한다.
갭(13)이 작기 때문에, 밸브 개방 중에 플런저(11)의 이동은 신속하다. 이것은 갭(13)을 통한 누설의 감소에 기인한다.
플런저(11)의 이동은, 플런저(11)가 슬롯(20)에 도달할 때까지 신속하다.
플런저(11)가 슬롯(20)에 도달할 때, 가스는 추가로 갭(13)을 통해, 또한 슬롯(20)을 통해 플런저의 일측부에서 타측부[체적(6a, 6b)들 사이에서]로 이동할 수 있다; 이것은 슬롯(20)이 없는 경우보다 체적(6a, 6b) 사이에서의 보다 큰 가스 누설을 유발한다. 그 결과, 플런저(11)의 속도가 감소한다. 이것은 보다 낮은 응력 충격으로 인한 증가된 플런저 수명을 얻는 데 기여한다.
이에 따라, 플런저(11)는, 그 경계부(26)가 댐핑 요소(24)에 도달할 때까지 화살표 F3에 의해 나타낸 바와 같이 더 이동한다.
폐쇄
개방 구성(도 9 및 도 10)에서, 압축 가스(예컨대, 공기)는 안내부(17) 내에서 밸브(18)를 통해 공급된다; 이것은 피스톤(15)이 화살표 F5에 의해 나타낸 바와 같이 이동하게 한다. 피스톤(15)은 개구(14)를 폐쇄하고, 화살표 F5로 나타낸 바와 같이 플런저(11)를 압박하여, 밸브를 개방 위치에서, 플런저(11)가 파이프(3)의 단부에 맞닿아 지지된 상태의 폐쇄 위치로 이동시킨다.
가스는 갭(13)과 슬롯(20)을 통과할 수 있기 때문에, 플런저(11)의 폐쇄 중에 초기 이동은 신속하다. 이어서, 플런저(11)가 슬롯(20)의 단부를 극복하면(도 8), 플런저의 일측부로부터 타측부로의[즉, 체적(6a, 6b)들 사이의] 가스 누설이 감소되고, 이에 따라 플런저의 이동이 더 저속으로 되고, 그 결과 파이프(3)의 단부 폐쇄가 저속이다. 이것은 플런저의 소프트랜딩(soft-landing)을 초래한다.
곡선 A는 빠른 밸브 펄싱(예컨대, 슬롯과, 0.15 내지 0.35의 하우징 벽과 플런저 사이의 갭이 없는 밸브의 작동)의 경우의 압력 코스를 보여준다.
이 도면은, 압력이 곡선 A에서 급작스러운 압력 강하를 경험하는 것 - 이것은 필터 주머니에 위험할 수 있고, 필터 주머니의 파손이나 보다 많은 방출을 유발할 수 있음 - 을 보여준다.
곡선 B는, 곡선 A를 형성하는 데 사용했던 것과 동일한 밸브가 보다 긴 기간 동안 펄싱될 때에 시간에 따른 압력 코스를 보여준다; 이것은 급작스러운 압력 강하(D)는 피하지만, 주위로 배출되는 압축 공기 또는 가스를 희생하여 발생한다.
곡선 C는, 밸브에 슬롯(20)이 마련된 경우에 시간에 따른 압력 코스를 보여준다. 이 경우. 압력 피크(E) 후에 압력이 더 원활하게 감소되며(곡선 C에서 압력 강하 D), 특히 (곡선 A의 압력 강하 D와 같은) 급작스러운 압력 강하가 일어나지 않는다. 이것은, 플런저(11)가 일단 슬롯(20)을 극복(도 8 참고)하고 나면 저속으로 폐쇄되기 때문에 일어난다. 슬롯(20)이 극복되고 난 후, 체적(6a, 6b)들 사이의 가스 흐름이 감소되고(흐름은 단지 갭(13)을 통해서만 일어남), 플런저(11)는 저속으로 폐쇄된다.
곡선 C에서, 피크 E는 플런저(11)가 슬롯(20)에 도달하기 전에 개방 중에 플런저(11)의 보다 높은 속도로 인해 다른 곡선 A 및 B의 피크보다 높다.
추가로, 펄스는, 슬롯(20)에 걸친 보다 높은 유량으로 인해 50 ms에서 70 ms로 더 급속하게 강하하며, 곡선 C의 경사는 70 ms 후에 감소된다.
따라서, 본 발명의 밸브는 필터 주머니에 더 낮은 범위로 응력을 가하고, 필터 주머니의 수명이 증가될 수 있다.
추가로, 도 11은, 슬롯(20)을 지닌 본 발명의 밸브가 (개방 후) 폐쇄될 때, 파이프(3) 내의 압력이 높고, 특히 슬롯(20)은 없지만 플런저가 신속 이동하는 밸브의 경우에서보다 높은 것을 보여준다. 따라서, 압축 공기는 절감될 수 있고, 필터 주머니를 클리닝하는 데 유용하지 않은(압력 피크는 주로 이것과 관련됨) 압축 공기의 방출이 상쇄된다.
밸브 하류 그리고 이에 따라 필터 주머니에서의 저압이 상쇄된다는 사실은 배출 - 필터 주머니에서의 저압으로 인한 먼지의 재순환에 의해 유발될 수 있음 - 의 감소를 가능하게 한다는 추가의 이점을 갖는다.
물론, 설명된 피쳐(feature)들은 서로 독립적으로 마련될 수 있다.
사실상, 사용되는 재료와 치수는 요건에 따라 기술 상태에 따라 자유롭게 선택될 수 있다.
1 : 밸브 2 : 압력 탱크
3 : 파이프 5 : 하우징
6 : 공동 6a, 6b : 체적
7 : 측벽 8 : 천장
9 : 개방 단부 11 : 플런저
12 : 갭 13 : 갭
14 : 개구 15 : 피스톤
17 : 원통형 안내부 18 : 밸브
20 : 슬롯 21 : 종축
24 : 댐핑 요소 25 : 돌출 경계부
26 : 돌출 경계부 27 : 돌출부
F1 : 밸브 개방 중에 피스톤(15)의 이동
F3 : 파이프(3)를 통해 빠져나가는 공기
F4 : 압력 탱크(2) 내부로부터 파이프(3) 내로의 가스 통과
F5 : 폐쇄 동안의 피스톤(15)의 이동
A : 슬롯(20)이 없는 밸브 하류에서의 개방 중의 압력 코스
B : 슬롯(20) 없는 밸브 하류에서의 개방 중 그리고 곡선 A의 경우보다 긴 기간 동안 펄싱되는 압력 코스
C : 슬롯(20)을 갖는 밸브 하류에서의 개방 중의 압력 코스
D : 압력 강하
E : 압력 피크

Claims (8)

  1. 밸브(1)로서,
    측벽(7), 천장(8) 및 개방 단부(9)를 갖는 공동(6)을 형성하는 하우징(5),
    공동(6) 내에서 슬라이딩 가능한 플런저(11), 및
    플런저(11)의 이동을 유발하는 제어 디바이스
    를 포함하는 밸브에 있어서,
    공동(6)은 측벽(7)에 하나 이상의 슬롯(20)을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬롯(20)은 측벽(7)의 중간 부분에서부터 연장되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬롯(20)은 천장(8)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 슬롯(20)은 밸브(1)의 종축(21)과 거의 평행한 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제1항에 있어서, 하우징(5)은 적어도 2개 부재로 형성되고, 제1 부재와 제2 부재 사이에 시트가 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    하우징(5)은 개방 단부(9)를 부분 폐쇄하는 돌출 경계부(25)를 갖고,
    플런저(11)는 하우징(5)의 돌출 경계부(25)와 중첩하는 돌출 경계부(26)를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 하우징(5)은 공동(6) 내로의 돌출부(27)를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제1항에 있어서, 측벽(7)과 플런저(11) 사이에 적어도 갭(13)이 형성되고, 적어도 갭(13)은 0.15 밀리미터 미만, 바람직하게는 0.05 내지 0.15 밀리미터, 더 바람직하게는 0.075 밀리미터의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
KR1020187006988A 2015-08-12 2016-08-03 밸브 KR20180036785A (ko)

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