KR100725781B1 - 방류형 제트밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 댐에 설치되는 방류형 제트밸브에 관한 것으로, 더 상세하게 댐의 방류관에 장착되어 유압에 의해 개폐가 이루어지도록 하고, 관체와 밸브의 연결부분에는 경사면을 갖는 가이드환이 장착되어 방류수가 경사면에 부딪쳐 중앙에 집중되어 진행됨으로 방류수가 가이드환의 후방인 밸브장착부분과 접촉되지 않고 배출이 가능하도록 하는 방류형 제트밸브에 관한 것이다.

본 발명은, 상기 댐의 방류관 중단부에 개재되는 방류형 제트밸브에 있어서, 담수된 방류수가 유입되는 유입방류관과 유입된 방류수를 외부로 배출하는 배출방류관 사이에 본체를 개재하고, 상기 본체에는 방류관의 유로와 수직방향으로 가이드홈이 형성되어 가이드홈상에서 판상의 디스크가 상하이동되어 방류관을 개폐하도록 하고, 상기 디스크의 하단부는 방류수가 유입되는 면의 후방을 상향경사면으로 형성하고, 상기 디스크의 상측에는 유압실린더에 의해 상하이동되는 이동봉의 일단을 일체로 형성하여 유압실린더에 의해 디스크가 상하 이동되도록 하고, 상기 본체의 상부에는 수용지지대를 장착하여 상부로 이동된 디스크가 수용되도록 한 것을 특징으로 한다.

제트밸브, 댐방류, 디스크, 유압실린더, 가이드환

Description

방류형 제트밸브{JET VALVE OF DISCHARGE TYPE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 방류형 제트밸브를 도시한 부분 단면사시도이고,

도 2는 본 발명이 바람직한 실시일예에 따른 디스크의 하단부를 도시한 단면도이고,

도 3은 도 1의 A부분을 도시한 확대단면도이고,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 방류형 제트밸브 및 확장관이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 방류형 제트밸브 11 : 유입방류관

12 : 배출방류관 13 : 확장관

20 : 본체 21 : 가이드홈

22 : 가이드환 23 : 고정환

24 : 볼트 25 : 패킹

30 : 디스크 31 : 경사면

32 : 연장돌기대 40 : 수용지지대

50 : 이동봉 51 : 유압실린더

본 발명은 댐에 설치되는 방류형 제트밸브에 관한 것으로, 더 상세하게 댐의 방류관에 장착되어 유압에 의해 개폐가 이루어지도록 하고, 관체와 밸브의 연결부분에는 경사면을 갖는 가이드환이 장착되어 방류수가 경사면에 부딪쳐 중앙에 집중되어 진행됨으로 방류수가 가이드환의 후방인 밸브장착부분과 접촉되지 않고 배출이 가능하도록 하는 방류형 제트밸브에 관한 것이다.

일반적으로 댐등의 수문에는 이중구조의 밸브를 장착하여 방류에 대한 안정성을 유지하고 있다. 상기 댐에 장착되는 밸브 중 대표적인 것이 방류관의 수직방향으로 설치되어 판체형 디스크의 상하 이동에 따라 관체를 개폐하도록 한 방류형 게이트밸브이다.

상기 게이트밸브는 방류관에 개재되는 몸체와, 상기 몸체에서 상하이동되는 디스크와, 상기 디스크를 조정하기 위해 일단이 디스크에 연결되고 타단이 관체의 상부로 연장형성된 이동봉과, 상기 이동봉을 보호하고 디스크의 내장공간이 형성된 수용지지대로 구성된다. 이때 상기 몸체는 디스크가 유속에 방해를 받지 않고 수직방향으로만 이동될 수 있도록 가이드대 또는 가이드홈을 형성하고 있다.

이와같은 구조에서 상기 밸브의 디스크를 개방하면 방류수가 방류되는데 이 때 상기 디스크가 유압에 의해 밀려나는 것을 방지하도록 형성한 가이드홈 또는 가 이드대가 유로상에 위치함으로, 유체가 직접 닿게되면 저항에 의한 와류 및 진동이 발생되어 관체와 밸브의 파손이 발생되는 문제점이 있었다.

즉, 디스크를 지지하기 위한 가이드홈이 형성되기 때문에 방류시 진행되는 방류수가 가이드홈에 부딪쳐 와류가 발생됨으로 진행에 방해를 받게 되어 유속이 저하된다. 또한, 가이드홈에 작용하는 수압과 와류에 의해 진동이 발생되며, 발생된 진동은 밸브와 방류관에 전달됨으로 점차 피로가 누적되어 장치 파손이 발생되는 원인이 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

방류관을 개폐하는 밸브 디스크의 하단면을 경사면으로 형성하여 와류의 발생을 억제하여 저항없이 유속이 진행되도록 하는 방류형 제트밸브의 제공을 목적으로 한다.

또한, 상기 밸브 디스크의 이동을 안내하는 가이드홈 전면부에 점진적으로 작은 직경을 갖는 경사면을 형성하여 유체가 가이드홈이 형성된 밸브통과할 때 방류수를 중앙에 집중되도록 함으로써 방류수가 가이드홈에 닿지 않고 배출이 이루어지도록 하는 등 가이드홈에 의한 와류및 진동을 최소화하는 밸브의 제공을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 유체가 유입되는 밸브 전면에는 관체의 지름이 점차적으로 확장되는 확장관을 더 장착하여 밸브를 통과하는 방류수를 관체 중앙에 집중되는 집중도를 더욱 증가시켜 상대적으로 낮은 수압에서도 안정적인 배출이 가능한 밸브의 제공을 또 다른 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 방류형 제트밸브는,

댐의 방류관 중단부에 개재되는 방류형 제트밸브에 있어서, 담수된 방류수가 유입되는 유입방류관과 유입된 방류수를 외부로 배출하는 배출방류관 사이에 본체를 개재하고, 상기 본체에는 방류관의 유로와 수직방향으로 가이드홈이 형성되어 가이드홈상에서 판상의 디스크가 상하이동되어 방류관을 개폐하도록 하고, 상기 디스크의 하단부는 방류수가 유입되는 면의 후방을 상향경사면으로 형성하고, 상기 디스크의 상측에는 유압실린더에 의해 상하이동되는 이동봉의 일단을 일체로 형성하여 유압실린더에 의해 디스크가 상하 이동되도록 하고, 상기 본체의 상부에는 수용지지대를 장착하여 상부로 이동된 디스크가 수용되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크 하단의 경사면 하부에는 연장돌기대를 형성하여 고압으로 방류되는 수류면이 돌출된 길이만큼 하부에 형성되도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체는, 유입방류관과 접하는 부분의 가이드홈 일측 본체면에 점차적으로 작은 직경을 갖게 테이퍼진 가이드환을 장착하여 본체 유입구의 유입단면을 축소시키고, 상기 가이드환은 고정환으로 지지되어 볼트에 의해 본체에 고정되며, 상기 가이드환과 본체 사이에는 패킹이 개재되어 누수를 방지하도록 한다.

그리고, 상기 유입방류관과 접하는 본체에는 점차적으로 큰직경을 갖도록 테 이퍼진 확장관이 더 장착될 수 있다.

아울러, 상기 확장관의 테이퍼각은 7 ~ 10 °로 형성하고, 확장관의 최대직경은 유입방류관의 직경보다 1.1 ~ 1.3배로 형성하고, 상기 가이드환의 테이퍼각은 40 ~ 50°로 형성하고, 가이드환의 내경은 유입방류관 직경과 동일/유사하게 형성하고, 배출방류관의 직경은 가이드환의 내경보다 1.1 ~ 2배로 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방류형 제트밸브에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 방류형 제트밸브를 도시한 부분 단면사시도이고, 도 2는 본 발명이 바람직한 실시일예에 따른 디스크의 하단부를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 A부분을 도시한 확대단면도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시일예에 따른 방류형 제트밸브 및 확장관이 장착된 상태를 도시한 단면도이다.

도시된 바와같이 본 발명의 방류형 제트밸브(10)는 댐에 담수된 물을 배출하는 밸브로 방류관 사이에 개재된다. 즉, 제트밸브(10)의 일단에는 유입방류관(11)이 결합되고 타단에는 배출방류관(12)이 결합되어 제트밸브에 내재된 디스크(30)의 상하이동에 의해 개폐가 이루어지도록 하는 것이다.

상기 제트밸브를 구성하는 본체(20)는 방류관 축과 수직인 방향으로 가이드홈(21)이 형성되어 상기 가이드홈 상에서 디스크(30)가 상하이동되도록 하는 것이다. 이러한 가이드홈은 디스크(30)를 지지하여 수압에 의해 디스크가 밀려나는 것 을 방지하도록 한 것이다. 이러한 가이드홈(21)은 디스크의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있는 것으로, 디스크가 원형으로 형성될 경우에는 방류관의 내주연을 따라 동일한 깊이로 형성될 수 있고, 디스크가 사각 판체형일 경우에는 가이드홈도 밑면이 평평한 사각홈으로 형성될 수 있는 것이다.

또한, 상기 디스크(30)는 하단부가 경사면(31)으로 형성될 수 있다. 상기 경사면은 디스크의 설치상태에서 유입방류관(11)이 설치된 부분으로부터 배출방류관(12)이 설치된 방향으로 상향 경사를 갖도록 하는 것이다.

상기 경사면(31)을 형성하는 것은 방류시 이동되는 방류수가 디스크의 하단면에 접하여 유속이 저하되는 것을 방지하기 위해 고압고속으로 방류수를 진행시켜 밸브통과시 가이드홈(21)에 방류수가 접하지 않고 통과되도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 유속이 저하시킬 수 있는 저항을 최소화한 것으로, 제트밸브(10)의 디스크 저면을 경사면으로 함으로써, 디스크를 통과한 방류수가 확산에 의해 디스크의 저면에 부딪치는 것을 방지하여 유속에 대한 저항을 최소화 한 것이다.

또한, 상기 디스크의 저면은 도 2를 참조한 바와같이 유입방류관과 접하는 부분에 하향으로 돌출된 연장돌기대(32)를 더 형성하여 확산되는 방류수가 형성한 기상과 액상의 경계면인 수류면(F)이 연장돌기대의 돌출길이만큼 하향에 형성되도록 한 것이다.

한편, 상기 본체(20)의 상부에는 상부로 이동된 디스크(30)가 안치되는 수용 지지대(40)가 형성되고, 상기 수용지지대의 상부에는 유압실린더(51)가 설치 구성되며, 일단이 디스크의 상부에 결합된 이동봉(50)이 유압실린더(51)에 장착되어 유압실린더의 유압에 의해 디스크가 상하이동되도록 하는 것이다. 또한, 상기 수용지지대(40)는 내부에 다수의 격벽을 형성하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 이와같은 구성에 있어서, 상기 이동봉(50)은 다각형의 단면을 갖는 스핀들로 구성하고 상기 유압실린더 이외에 모터등을 이용하여 회전에 의해 디스크를 상하이동가능하도록 할 수 있다.

또한, 도 3을 참조한 바와같이 본 발명의 제트밸브 본체(20)에는 점차적으로 작은 직경을 갖도록 테이퍼진 가이드환(22)을 더 장착할 수 있다. 상기 가이드환(22)은 본체 내주연에 장착되어 방류수의 배출방향으로 안내하는 것으로, 고정환(23)과 볼트(24)를 이용하여 본체(20)와 견고하게 결합된다.

즉, 가이드홈(21)에 의해 양측으로 분리된 본체(20) 내주연 중 유입방류관(11)과 근접한 내주연의 면에 단턱을 갖도록 하고 상기 단턱과 대응되는 단턱을 가이드환(22)의 외주연에 형성하여 결합하되, 두 단턱사이에는 패킹(25)을 개재하여 누수에 의해 각 부재결합에 틈이 발생되는 것을 방지하도록 하는 것이다. 그리고, 상기 가이드환(22)의 일측면에는 고정환(23)을 접하고 다수의 볼트(24)에 의해 본체에 견고하게 결합하여 가이드환(22)이 가이드홈(21)으로 밀려나는 것을 방지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 가이드환(22)과 고정환(23)은 도시된 바와같은 분리형 이외에 일 체형으로 형성하여 본체에 직접 볼트체결되도록 하거나, 본체에 일체로 형성되도록 할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와같이 유입방류관(11)과 접하는 부분의 제트밸브(10)면에는 확장관(13)을 더 장착할 수 있다. 상기 확장관(13)은 가이드환(22)을 통과하는 방류수의 배출경로를 한정하도록 하는 것으로, 확장관의 외벽을 따라 이동되는 방류수가 가이드환(22)에 의해 관체의 중심으로 방향을 변환하여 중앙에 집중되도록 하는 것이다. 따라서, 최종적으로 제트밸브(10)의 개방된 부분을 통과할 때에는 디스크를 지지하는 가이드홈(21)을 건너뛰어 배출방류관(12)을 통해 배출되는 것이다.

이와같은 역할을 하는 확장관(13)의 테이퍼각(θ1)은 7 ~ 10°로 형성하고, 확장관과 면접된 가이드환(22)의 테이퍼각(θ2)은 40 ~ 50°로 형성하여 두 부재가 120° 내외의 각도로 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이는 두 부재가 이루는 각도가 상기 설정각도 이상으로 이루어질 경우 수압을 직접 받게되어 유속을 저하시키는 단점이 있고, 설정각도 이하의 경우에는 관체의 중앙으로 방류수가 집중되는 집중도가 저하되어 건너뛰는 구간이 짧아지는 단점이 있다.

또한, 확장관(13)의 최대직경(D3)은 유입방류관(D1)의 직경보다 1.1 ~ 1.3배로 형성하고, 가이드환(d)의 내경은 유입방류관 직경(D1)과 동일/유사하게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 확장관(13)의 직경을 한정하는 것은 관체의 중앙을 흐르는 원류에서 멀 어질수록 이격이 발생되어 전체적인 흐름을 저하시킴으로 유입방류관에서 일정크기만 확대되는 것이 바람직하며, 또한 원류의 흐름을 저하시키지 않도록 가이드환의 최소 내경을 유입방류관의 직경과 동일/유사하게 형성하는 것이다.

또한, 배출방류관(12)의 직경(D2)은 가이드환(22)의 내경(d)보다 1.1배 이상으로 형성함이 바람직하다. 상기 배출방류관의 직경을 크게 함으로써 중앙에 집중되어 밸브를 통과한 방류수가 배출방류관의 내벽에 부딪쳐 접하는 면이 밸브로부터 더 먼곳에서 형성되기 때문이다. 즉, 가이드환(22)에 의해 진행방향이 중앙으로 굴절되어 형성되는 가이드환의 뒷부분인 공동구역성이 배출방류관 측으로 길게 형성되는 것이다. 이러한 배출방류관(12)은 도시된 바와같이 길게 형성하여 방류수의 방류를 유도하거나, 배출방류관 없이 밸브에서 직접 방류할 수 있는 것으로, 배출방류관의 설치시에는 유입방류관(11)의 직경보다 1.1 ~ 2 배의 범위로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 서술한 예는, 본 발명을 설명하고자하는 예일 뿐이다. 따라서 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가가 본 상세한 설명을 참조하여 부분변경 사용한 것도 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연한 것이다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 방류형 제트밸브는,

방류관을 개폐하는 밸브 디스크의 하단면을 경사면으로 형성하여 와류의 발 생을 억제하여 저항없이 유속이 진행되도록 하는 것이다.

또한, 상기 밸브 디스크의 이동을 안내하는 가이드홈 전면부에 점진적으로 작은 직경을 갖는 경사면을 형성하여 유체가 가이드홈이 형성된 밸브통과할 때 방류수를 중앙에 집중되도록 함으로써 방류수가 가이드홈에 닿지 않고 배출이 이루어지도록 하는 등 가이드홈에 의한 와류및 진동을 최소화하는 밸브를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제트밸브는 유체가 유입되는 밸브 전면에는 관체의 지름이 점차적으로 확장되는 확장관을 더 장착하여 밸브를 통과하는 방류수의 중앙 집중도를 더욱 증가시킴으로써 배출되는 방류수가 하방으로 건너뛰는 거리를 길게형성하게 하였다. 따라서, 상대적으로 낮은 수압에서도 안정적인 배출이 가능해 와류 및 진동을 최소화하여 밸브의 수명과 안전성을 향상시킨 유용한 제품의 제공이 가능하게 된 것이다.

Claims (5)

1. 댐의 방류관 중단부에 개재되는 방류형 제트밸브에 있어서,

   담수된 방류수가 유입되는 유입방류관(11)과 유입된 방류수를 외부로 배출하는 배출방류관(12) 사이에 본체(20)를 개재하고, 상기 본체(20)에는 방류관의 유로와 수직방향으로 가이드홈(21)이 형성되고 가이드홈상에서 판상의 디스크(30)가 상하이동되어 방류관을 개폐하도록 하고, 상기 디스크(30)의 하단부는 방류수가 유입되는 면의 후방을 상향 경사면(31)을 형성하고, 상기 경사면(31) 하부에는 연장돌기대(32)를 형성하여 고압으로 방류되는 수류면(F)이 연장돌기대의 돌출된 길이만큼 하부에 형성되도록 하고, 상기 디스크의 상측에는 유압실린더에 의해 상하이동되는 이동봉(50)의 일단이 일체로 결합되어 유압실린더에 의해 디스크가 상하 이동되도록 하고, 상기 본체의 상부에는 수용지지대(40)를 장착하여 상부로 이동된 디스크(30)가 수용되도록 한 것을 특징으로 하는 방류형 제트밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 본체(20)는, 유입방류관(11)과 접하는 부분의 가이드홈 일측 본체면에 점차적으로 작은 직경을 갖게 테이퍼진 가이드환(22)을 장착하여 본체 유입구의 유입단면을 축소시키고, 상기 가이드환(22)은 고정환(23)으로 지지되어 볼트(24)에 의해 본체에 고정되며, 상기 가이드환(22)과 본체(20) 사이에는 패킹(25)이 개재되어 누수를 방지하도록 함을 특징으로 하는 방류형 제트밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유입방류관(11)과 접하는 본체(20)에는 점차적으로 큰직경을 갖도록 테이퍼진 확장관(13)이 더 장착됨을 특징으로 하는 방류형 제트밸브.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 확장관(13)의 테이퍼각(θ1)은 7 ~ 10 °로 형성하고, 확장관의 최대직경(D3)은 유입방류관(11)의 직경(D1)보다 1.1 ~ 1.3배로 형성하고, 상기 가이드환(22)의 테이퍼각(θ2)은 40 ~ 50°로 형성하고, 가이드환의 내경(d)은 유입방류관 직경(D1)과 동일하게 형성하고, 배출방류관(12)의 직경(D2)은 가이드환의 내경(d)보다 1.1 ~ 2배로 형성됨을 특징으로 하는 방류형 제트밸브.
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