KR101170096B1 - 탈기기용 스프레이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복귀스프링이 변판의 하부에 설치된 탈기기용 스프레이 밸브의 개폐 안정성을 기하여 작동신뢰도를 높임으로써 탈기효율증대에 이바지할 수 있는 탈기기용 스프레이 밸브를 제공하려는 것으로서, 탈기기 상에서 용수의 수압이 정격수압 이상으로 유지될 때 삿갓형 변판이 탈기기를 향하는 유로를 개방하여 용수를 수막형태로 분사하고, 용수가 정격수압을 밑돌 경우에는 즉시 변판을 복귀시켜 유로를 차단하며, 플랜지 일체형 스프링지지대에 매단 밸브 안내축의 하단과 변판의 천장 저면 사이에 복귀스프링이 장전되고, 상기 변판은 천장의 복판이 상기 밸브 안내축에 끼운 부싱에 결합되어 동기토록 한 탈기기용 스프레이 밸브를 바탕으로 하되, 부싱은 상기 밸브 안내축에 억지끼움하여 유동성을 배제하여 안정시키고, 상기 부싱의 겉에는 부싱을 축삼아 부드럽게 미끄러져 오르내리는 슬리브를 끼우며, 이 슬리브의 상단부가 변판의 천장 중앙을 관통한 후 고정되어 변판이 흔들림 없는 정숙한 움직임으로 유로 개폐기능의 안정성과 개폐신뢰도를 높인 탈기기용 스프레이 밸브를 특징으로 한다.

Description

탈기기용 스프레이 밸브{SPRAY VALVE FOR DEAERATOR}

본 발명은 발전소 및 소각플렌트 등 산업용 증기발생설비에 사용되는 탈기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탈기기 내부에 설치되어 용수를 탈기기로 분사하는 스프레이 밸브의 개폐기능 안정으로 탈기성능 향상에 이바지할 수 있게 한 탈기기용 스프레이 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 발전 및 소각플렌트 등과 같은 각종 산업분야에서는 열기기와 연관된 산업용 증기발생설비를 사용하며, 보일러 급수를 스팀드럼에 보내기 전에 급수 내의 용존산소 및 탄산가스를 분리 제거하기 위해서 탈기기를 설치하여 급수 중에 용존되어 있는 산소 및 탄소가스를 분리 제거한다.

상기한 용존가스는 비응축성가스로 증기사용설비의 전열면에 단열 가스층을 만들고 열전달을 방해하여 설비의 효율을 감소시키며, 용존산소는 금속에 대한 부식성이 탄산가스에 비해서 10배 정도이고, 고온고압에 있어서는 상온시에 비해서 약 20배 이상에 달하기 때문에 이를 방지하기 위해서 탈기기를 설치하여 급수에 함유되어 있는 산소농도는 최대로 감소시킨다.

탈기기는 다른 경로를 통하여 그 내부로 공급되는 증기에 수막을 통과시켜 용수의 수온을 높임으로써 탈기작용이 이루어지며, 탈기기 내부로 유입된 급수를 분사시키도록 스프레이밸브가 설치되어 있다.

스프레이 밸브는 용존산소와 비응축가스가 함유된 채 탈기기로 유입되는 용수를 분사하여 원통상의 수막을 형성하는 데 쓰이는 것으로, 최소 0.13kg/cm² 이상의 수압이 유지되는 가운데 용수의 유로를 개방하여 원형관 모양의 수막으로 분사하여 탈기를 돕는다. 탈기기의 탈기성능은 곧 스프레이 밸브의 설치수가 좌우할 정도로 중요한 구성요소이다.

본 발명에 참고되는 선행기술의 스프레이 밸브는 공개특허공보 제2004-100492호이며, 특히 상기 선행기술의 공보에서 제2 실시예로 설명된 스프레이 밸브(동 공보의 도 7,8 참조)이다.

도 1에서 보듯이, 상기 선행기술은 탈기기 내부 방향으로 개방되어 용수를 수막형태로 분사하게 하다가 그 수압이 규정치를 밑돌 경우에는 즉시 삿갓형 변판(1)을 복귀시켜 유로를 차단토록 하기 위하여 플랜지(2)의 상면 쪽으로 일체화된 다지형 스프링지지대(3)의 저면과 변판(1)의 상면 사이의 변판 안내축(4) 부분에 장전되던 복귀스프링(5)을 상기 변판 안내축(4)의 하단에 설치된 스프링시트(6)와 변판(1)의 천장(7) 저면 사이로 이설한 것이다.

상기 변판 안내축(4)에는 테프론제 부싱(8)이 헐겁게 끼워져서 변판이 하강 개방 및 상승 폐쇄할 때 변판에 동기하여 변판 안내축을 빈번히 오르내릴 때 변판의 천장 한복판에 뚫린 축공 대용의 부싱공(9)이 밸브 안내축에 직접 접촉하지 못하게 함으로써 변판의 축공 대용 부싱공(9)을 보호하고 변판의 개폐성능이 저하되지 않게 한다.

그런데, 도 1과 같이 스프링지지대(3)의 중앙 구멍(H)에 헐겁게 관통한 변판 안내축(4), 변판 안내축(4)과 부싱(8) 사이의 공차, 또한 부싱(8)과 변판의 부싱공(9) 사이의 공차 때문에 변판 조립체의 작동이 부정확해지는 문제점이 발생되었다.

다시 말해서, 도 2에서와 같이 첫째는 스프링지지대의 중앙 구멍(H)에 끼워진 변판 안내축(4)의 유동(작은 화살표;P)이 문제점이고, 둘째는 부싱공(9)에 끼워진 변판(1)의 유동(큰 화살표:B)이 문제점이며, 이들 첫째 및 둘째 문제점을 가진 전체 조립체의 유동성은 매우 크기 때문에 용수의 정격수압에 의하여 변판(1)이 유로를 열었을 때나 수압이 정격수준 이하로 낮아져 유로를 차단할 때 변판의 동작이 정숙치 못하고 도 1 및 도 2의 화살표시(B)처럼 변판(1)이 사방으로 유동되고 뒤뚱거리는 문제점이 있으며, 이로 인하여 변판의 유로기능에 대한 신뢰도가 저하되고, 신뢰도 저하로 인한 수막의 부위별 두께 차 때문에 탈기의 효율성이 저하된다는 사실이 밝혀진 것이다.

특히 밸브를 오래 사용할수록 유동이 점차 심하기 때문에 자주 수리하거나 교체하는 등 수명이 짧은 것도 문제점이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 시정하기 위해서 이루어진 것으로, 복귀스프링이 변판의 하부에 설치된 탈기기용 스프레이 밸브에서 변판의 개폐 안정성을 확보하여 작동신뢰도를 높임으로써 탈기효율 향상에 이바지할 수 있는 탈기기용 스프레이 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 과제는, 탈기기 상에서 용수의 수압이 정격수압 이상으로 유지될 때 삿갓형 변판이 탈기기를 향하는 유로를 개방하여 용수를 수막형태로 분사하고, 용수가 정격수압을 밑돌 경우에는 즉시 변판을 복귀시켜 유로를 차단하며, 플랜지 일체형 스프링지지대에 매단 변판 안내축의 하단과 변판의 천장 저면 사이에 복귀스프링이 장전되고, 상기 변판은 천장의 복판이 상기 밸브 안내축에 끼운 부싱에 상향끼움되어 동기토록 한 탈기기용 스프레이 밸브를 바탕으로 하되, 스프링지지대와 변판 안내축을 주물 또는 다이케스팅으로 일체화함과 동시에, 부싱은 상기 변판 안내축에 억지끼움하여 유동성을 배제함으로써 1차적으로 변판의 작동 자세를 안정시키고, 상기 부싱의 겉에는 부싱을 축삼아 부드럽게 미끄러져 오르내리는 변판 일체형 슬리브를 끼워서 흔들림 없고 정숙한 변판의 동작에 의한 유로 개폐 기능의 안정성과 유로 개폐신뢰도 향상에 이바지하도록 구성한 탈기기용 스프레이 밸브로 달성할 수 있다.

본 발명은 복귀스프링이 변판의 하부에 설치된 탈기기용 스프레이 밸브에서 변판의 개폐작동을 안내하는 변판 안내축이 축지지대와 단일체로 형성되어 있어서 용수의 수압에 따라 변판이 유로를 개폐할 때의 동작이 정숙하므로 유로 개폐신뢰도가 확보된다.

또, 변판이 유로를 개폐할 때 변판과 일체를 이룬 슬리브가 변판 안내축에 고정된 부싱에 미끄럼 접촉될 뿐 변판과 부싱과의 직접 접촉이 없으므로 오랜 사용으로 인하여 변판의 축공이 마모되어 확공된다든지 혹은 부싱의 외주면이 변판의 축공에 긁히고 마손되어 감경되는 일이 없는 것도 변판의 기능신뢰도 향상에 기여하는 바 크다.

따라서 본 발명의 스프레이 밸브는 개폐작동이 안정되고 정확하며 제품의 신뢰성이 크게 향상되어 탈기기용으로는 물론 각종 산업용기기에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 변판 하부 복귀스프링 장전형 종래 스프레이 밸브의 종단면도
도 2는 종래 밸브의 분리구성도
도 3은 본 발명에 의한 스프레이 밸브의 닫힘상태를 보인 종단면도
도 4는 본 발명에서 변판이 하강하여 유로를 개방한 상태의 종단면도
도 5는 본 발명 밸브의 전체구성을 보인 분리 단면도

도 3은 본 발명의 스프레이 밸브가 닫혀진 상태의 단면도로서, 탈기기의 용수 유입구단에 부착된 플랜지(10)의 상면 복판에는 다지형 축지지대(11)가 일체상으로 형성되어 있다.
본 발명은 축지지대(11)의 저면 중앙에 종형 변판 안내축(12)을 단일체로 형성한 것이 하나의 특징이며, 상기 축지지대(11)와 변판 안내축(12)의 일체화로 변판안내축(12)의 유동이 방지된다.

플랜지(10)의 저면에는 상기 변판 안내축(12)을 중심으로 하는 변좌(13)가 형성되어 있다. 이 변좌(13)는 후술하는 변판이 상승하여 그 상면 가장자리가 밀착되었을 때 용수의 유로가 완벽하게 차단되도록 한다.

상기 축지지대(11)와 일체로 형성된 변판 안내축(12)에는 상단에 걸림턱(15)을 가진 부싱(14)이 움직이지 않도록 억지끼움되어 일체형으로 고정되어 있다. 이로써 부싱(14)은 변판(17)이 오르내리면서 용수의 유로를 여닫을 때 변판(17)의 움직임으로 인한 유동성이 배제되어 변판(17)의 유로 개폐동작을 안정시키며, 부싱(14)은 자기윤활특성으로 윤활제의 도움을 빌리지 않고도 그 외주면에 끼워지는 슬리브(16)의 미끄럼운동을 원활히 할 수 있도록 테프론 재질로 형성되어 있다.
본 발명은 변판(17)의 중앙부에 긴 소켓관 형태의 슬리브(16)를 일체로 형성한 구성이 종래의 선행기술과 차별화되는 또 다른 개선된 기술이며, 상기 슬리브(16)는 비유동체인 부싱(14)의 외주면에 끼워진 상태로 승강작동된다.
또한 슬리브(16)를 설치함에 의해서 변판이 좌우 흔들림(유동)없이 승강작동하여 안정된 개폐작동을 수행한다.

상기 부싱(14)의 외주면에 끼워진 슬리브(16)의 상단부는 변판(17)의 천장 복판을 뚫고 올라가도록 결합한 후 이들의 결합부를 용접하여 일체화로 제작되었다. 슬리브(16)는 변판(17) 대신에 변판 안내축(12)의 외주면에 축방향으로 미끄럼 접촉하여 변판(17)이 용수의 유로를 정숙하게 개폐하도록 안내하는 것으로, 그 중공과 상기 부싱(14)의 외주면 간에는 회전축과 그 축공 간에 주어지는 기계적 허용공차 정도의 미세한 틈만 허용하여 변판(17)의 움직임이 정숙해지고 좌우로 유동되는 현상이 전혀 없다.

상기 슬리브(16)와 변판(17)의 일체화는 주물, 다이캐스팅, 또는 용접으로 가능하며, 변판(17)의 상면과 그 위로 돌출된 슬리브(16)의 상부(w)사이 부분은 변판(17)이 열리게 하는 힘으로 작용할 용수 압력의 충전공간(S)이다(도 5 참조).

본 발명은 평시에는 도 3과 같이 변판용 복귀스프링(18)은 상기 변판 안내축(12)의 하단에 설치된 스프링 시트(19)와 상기 변판(17)의 천장 저면 사이에 장전되어 용수가 정격수압 이하로 낮아지는 즉시 복귀스프링(18)의 탄성에 의해서 변판(17)을 상승 복귀시켜 용수의 유로를 차단하게 한다.

이같이 탈기기 내부에 위치하는 용수 유입관(A)의 단부에 본 발명에 의한 스프레이 밸브가 연결 설치된 상태에서, 용수 유입관(A)을 통해서 밸브실에 들어찬 용수가 정격수압 이상으로 차이면 도 4와 같이 변판(17)이 그 수압에 밀려 복귀스프링(18)을 압축하면서 하강하여 유출구(변좌;13)를 개방하게 된다. 유출구의 개방과 동시적으로 용수는 파이프상으로 분사되어 별도의 경로를 통해 유입되는 증기를 통과하면서 탈기가 이뤄진다.

이와 같이 변판(17)이 용수의 유로를 개방하는 방향으로 하강할 때 부싱(14)은 변판 안내축(12)에 긴밀하게 끼워져 있기 때문에 미동도 하지 않고 제자리에 머문다.

변판(17)을 따라 움직이는 건 긴 관체로 형성된 슬리브(16)뿐이다. 슬리브(16)는 변판(17)과 동일몸체이므로 변판(17)에 종동되는 것은 당연하다. 이때, 슬리브(16)는 부싱(14)에 의지하여 움직이지만, 이들 간에 주어진 공차가 적으므로 좌우로 유동되거나 뒤뚱거리지 않는다. 변판(17)이 닫힐 때도 마찬가지다.

바로 이 같은 슬리브(16)의 역할 때문에 변판(17)의 개폐동작이 더욱 정숙해지고, 변판(17)의 특히 정숙한 유로 개폐동작은 수막의 두께 균등화가 구현되므로 용수의 분사품질 향상과 이에 따른 탈기효율의 증대가 가능해지는 것이다.

11: 축지지대
12: 변판 안내축
14: 부싱
16: 슬리브
17: 변판

Claims (3)

1. 축지지대에 결합 된 변판 안내축에 부싱과 변판을 끼우고 변판과 스프링시트 사이에 복귀스프링을 장전하여 상기 변판 안내축에 끼워진 변판과 부싱이 복귀스프링에 의해서 위로 들려져 유로를 막아주게 된 탈기기용 스프레이 밸브에 있어서,
   상기 축지지대와 변판 안내축을 일체로 형성하고, 상기 부싱은 변판 안내축의 외주면에 움직이지 않도록 고정 설치하며, 상기 변판은 중앙부에 소켓관 형태의 슬리브를 일체로 형성하여 부싱 외주면에 승강작동이 용이하게 끼워 설치한 것을 특징으로 하는 탈기기용 스프레이 밸브.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 변판과 일체화되는 슬리브는 길다란 관체인 것을 특징으로 하는 탈기기용 스프레이 밸브.
   
3. 제1항에 있어서, 변판의 상면 위로 슬리브 상단이 돌출되게 형성한 것을 특징으로 하는 탈기기용 스프레이 밸브.

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