KR102379924B1 - 고압 과열증기용 감압밸브 - Google Patents

Abstract

고압 과열증기용 감압밸브에 대한 발명이 개시된다. 개시된 고압 과열증기용 감압밸브는: 일측으로 과열증기를 유입하기 위한 유입구를 구비하고 타측으로 과열증기를 배출하기 위한 배출구를 갖는 바디, 유입구의 내측에 거치 고정되는 시트링, 시트링에 지지되고 시트링을 통과하는 과열증기를 유입 안내하기 위해 일측으로 개방되며 내부로 유입된 과열증기를 배출구 측으로 유출 안내하기 위해 둘레면에 윈도우창을 통공한 케이지, 평단면상 케이지의 내부에 대응되게 형성되고 케이지의 개방된 타측을 통해 케이지의 내부에서 슬라이드 이동되며 윈도우창의 개도량을 조절하는 플러그, 및 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개가 일정간격으로 유격되게 구비되어 과열증기가 그 사이를 통과 안내되며 균일 유동장을 실현함에 따라 감압 편차를 줄이기 위한 시트가이드윙을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고압 과열증기용 감압밸브{BYPASS VALVE OF STEAM TURBINE}

본 발명은 고압 과열증기용 감압밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감압밸브의 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 일정 간격 유격된 채 시트링의 중심 방향으로 돌출되는 시트가이드윙을 구비하여, 케이지 내부로 유동되는 고압 과열증기가 균일 유동장이 발생되도록 함에 따라 케이지의 윈도우창 전체에 걸쳐 고르게 배출됨으로써, 감압 효과를 실현하고, 과열증기의 유동에 따른 충격음의 발생을 저감하고자 하는 고압 과열증기용 감압밸브에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 관속을 흐르는 유체의 유량, 유속, 압력 등을 제어하는 장치이다. 밸브는 목적에 따라 여러 종류로 구분될 수 있는 데, 증기 밸브는 증기터빈 분야에서 터빈에 증기 공급을 목적으로 사용되고 있으며 특히 고온, 고압의 유체를 이용하는 발전플랜트 분야에서 많이 사용되고 있다.

종래의 증기 밸브의 구성을 보면, 밸브의 하부에는 밸브 시트부가 형성된 밸브 몸체가 배치되어 있으며, 밸브 몸체의 상면에는 그 중심부에 스템이 축방향으로 왕복 이동하는 왕복 통로가 관통 형성된 본넷이 결합되어 있다.

밸브 시트부의 내경면에는 플러그가 축방향으로 왕복 이동 가능하게 내재되어 있고, 플러그에는 그 외주면에 축방향으로 길게 형성된 다수의 스팀 배출홈이 형성되어 있다.

스팀 배출홈은 밸브 헤드 쪽이 곡면을 형성하고 있고, 플러그 말단에서 플러그 헤드의 하면인 플러그 실링면의 가장자리까지 형성되어 있다.

따라서, 스템의 왕복 이동시에는 플러그 말단이 밸브 시트부를 벗어나지 않는 범위 내에서 왕복 운동을 하게 되며, 밸브가 완전히 닫힌 상태에서는 밸브 시트부의 시트 실링면과 플러그 헤드의 플러그 실링면이 맞닿게 되어 스팀 유입구로부터 스팀 배출구로의 스팀의 유동이 차단되게 된다.

관련기술로는 국내실용신안등록공보 제20-0477824호에 제안된 바 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

기존의 바이패스 밸브 내부에 설치되는 플러그는 시트부 하측 날개부 사이에 형성되는 증기 통로부의 폭이 시트부와 접촉하는 상측과 같은 폭으로 이루어짐에 따라, 각각의 증기 통로부를 통해 유입되는 고온, 고압의 과열증기가 시트부와 접촉하는 부위에서 서로 모여지게 되어 과열증기의 밀도가 급격히 높아지게 되는 현상이 발생하게 되며, 과열증기가 모여져 밀도가 급격히 높아지는 부분에서 발생되는 충격력에 의해 플러그의 시트부가 파손이 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 감압밸브의 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 일정 간격 유격된 채 시트링의 중심 방향으로 돌출되는 시트가이드윙을 구비하여, 케이지 내부로 유동되는 고압 과열증기가 균일 유동장이 발생되도록 함에 따라 케이지의 윈도우창 전체에 걸쳐 고르게 배출됨으로써, 감압 효과를 실현하고, 과열증기의 유동에 따른 충격음의 발생을 저감하고자 하는 고압 과열증기용 감압밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 밸브의 바디 내부에 고정된 시트링에 시트가이드윙을 구비함에 따라 과열증기가 안정적인 유선(流線)을 형성한 채 유동 안내하고자 하는 고압 과열증기용 감압밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 케이지의 둘레면에 원주 방향을 따라 구비되는 윈도우창을 높이 방향으로 장방형을 형성함에 따라 과열증기의 배출 흐름을 원활히 확보하고자 하는 고압 과열증기용 감압밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 고압 과열증기용 감압밸브는: 일측으로 과열증기를 유입하기 위한 유입구를 구비하고, 타측으로 과열증기를 배출하기 위한 배출구를 갖는 바디;

상기 유입구의 내측에 거치 고정되는 시트링; 상기 시트링에 지지되고, 상기 시트링을 통과하는 과열증기를 유입 안내하기 위해 일측으로 개방되며, 내부로 유입된 과열증기를 상기 배출구 측으로 유출 안내하기 위해 둘레면에 윈도우창을 통공한 케이지; 평단면상 상기 케이지의 내부에 대응되게 형성되고, 상기 케이지의 개방된 타측을 통해 상기 케이지의 내부에서 슬라이드 이동되며 상기 윈도우창의 개도량을 조절하는 플러그; 및 상기 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개가 일정간격으로 유격되게 구비되어, 과열증기가 그 사이를 통과 안내되며 균일 유동장을 실현함에 따라 감압 편차를 줄이기 위한 시트가이드윙을 포함한다.

상기 시트가이드윙은, 상기 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 일정간격 유격된 채 상기 시트링의 내부 중심 방향으로 돌출되는 베이스블록; 상기 시트링의 원주 방향으로, 상기 베이스블록 각각의 양측면에 하향 곡률지도록 형성되어 과열증기의 유동저항을 감소시키는 사이드아치; 및 상기 시트링에 축 삽입된 상기 플러그에 접하거나 근접되도록 상기 베이스블록 각각에서 상기 시트링의 내부 중심 방향으로 연장되고, 상기 베이스블록의 너비보다 좁게 형성되는 가이드리브를 포함한다.

상기 가이드리브는 과열증기의 유동 방향을 따라 상기 시트링의 중심 방향으로 점차적으로 경사지거나 또는 곡률지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 윈도우창은 상기 케이지의 어퍼프레임과 로어프레임을 잇는 윈도우리브에 의해 장방형으로 형성되고, 상기 윈도우리브는 상기 케이지의 원주 방향을 따라 일정간격 유격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 바디는 상기 유입구 측의 내부에서 상기 시트링 방향으로 개방되게 형성되는 이너케이싱을 구비하고,

상기 이너케이싱은 상기 유입구 방향으로 막히게 형성되며, 둘레면에 복수 개의 개구홀을 통공하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압 과열증기용 감압밸브는 종래 기술과 달리 감압밸브의 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 일정 간격 유격된 채 시트링의 중심 방향으로 돌출되는 시트가이드윙을 구비하여, 케이지 내부로 유동되는 고압 과열증기가 균일 유동장이 발생되도록 함에 따라 케이지의 윈도우창 전체에 걸쳐 고르게 배출됨으로써, 감압 효과를 실현할 수 있고, 과열증기의 유동에 따른 충격음의 발생을 저감할 수 있다.

본 발명은 밸브의 바디 내부에 고정된 시트링에 시트가이드윙을 구비함에 따라 과열증기가 안정적인 유선(流線)을 형성한 채 유동 안내할 수 있다.

본 발명은 케이지의 둘레면에 원주 방향을 따라 구비되는 윈도우창을 높이 방향으로 장방형을 형성함에 따라 과열증기의 배출 흐름을 원활히 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 스템과 플러그를 바디에서 분리한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 감압밸브와 스템 및 시트링이 결합된 상태의 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 감압밸브와 스템 및 시트링을 분리한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링의 절개도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 케이지의 절개도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링과 케이지의 내부에 플러그가 상하 이동되는 상태를 보인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 스템과 플러그를 바디에서 분리한 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 감압밸브와 스템 및 시트링이 결합된 상태의 저면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 감압밸브와 스템 및 시트링을 분리한 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링의 절개도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브의 케이지의 절개도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트링과 케이지의 내부에 플러그가 상하 이동되는 상태를 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 과열증기용 감압밸브(100)는 바디(110), 시트링(120), 케이지(130), 플러그(140) 및 시트가이드윙(150)을 포함한다.

본 발명에 따른 감압밸브(100)는 고압 과열증기를 유입 후 일정 감압 후 배출 안내하는 밸브로서, 바디(110)에 의해 외형을 형성한다.

특히, 바디(110)는 과열증기를 유입하기 위해 일측에 유입구(112)를 구비하고, 감압 후 과열증기를 배출 허용하기 위해 타측에 배출구(114)를 갖는다. 아울러, 바디(110)는 유입구(112)와 배출구(114)를 연결하도록 내부에 채널(116)을 형성한다.

편의상, 유입구(112)는 바디(110)의 하부 방향으로 개방되어 형성되는 것으로 하고, 배출구(114)는 바디(110)의 둘레면 일부가 개방되게 형성되는 것으로 한다.

그리고, 바디(110)는 상부 방향으로 개방되게 형성된다.

또한, 시트링(120)은 유입구(112)의 내측, 특히 유입구(112)에서 배출구(114) 방향으로 방향 전환되는 채널(116)의 해당 부위에 거치 고정된다.

시트링(120)은 케이지(130)와 플러그(140) 등을 지지하는 역할을 한다. 시트링(120)은 배출구(114) 측의 내부 바닥면과 유사한 높이를 유지하도록 채널(116)에 안착되어 고정된다. 이를 위해, 채널(116)은 해당 부위에 원주 방향을 따라 지지턱(117)을 형성한다. 그래서, 시트링(120)은 지지턱(117)에 안착된다.

특히, 시트링(120)은 평면상 가장자리가 원형 궤적을 따라 원형으로 이루어지는 것으로 한다. 이로써, 적어도 유입구(112) 측의 내부 단면은 원형으로 형성된다.

아울러, 시트링(120)은 플랜지(122)를 상부 가장자리에서 외측으로 연장 형성한다. 그래서, 시트링(120)의 하측이 지지턱(117)에 접할 때, 플랜지(122)는 채널(116)의 내측면에 접한다. 그래서, 시트링(120)이 유입구(112) 측으로 임의적으로 이탈되는 것이 방지된다.

이때, 시트링(120)은 지지턱(117)에 억지 끼움되는 등 다양한 방식으로 채널(116)에 고정 설치된다.

그리고, 케이지(130)는 하측면이 시트링(120) 특히 플랜지(122)에 접하여 지지되고, 설정된 높이의 원형 관 형상으로 이루어진다. 이때, 시트링(120)의 내부 직경이 케이지(130)의 내부 직경과 동일하거나 유사하고, 상호 대응되게 구비된다.

이를 위해, 시트링(120)의 중심축 방향을 따라 양측으로 개방되는 홀과, 케이지(130)의 중심축 방향을 따라 양측으로 개방되는 홀이 일치되도록, 플랜지(122)는 홀의 가장자리를 따라 위치설정턱(124)을 돌출 형성한다. 그래서, 케이지(130)의 내측면이 위치설정턱(124)에 접함으로써, 케이지(130)는 시트링(120)에 정위치하게 된다.

그리고, 케이지(130)는 시트링(120)을 통과하는 과열증기를 유입 안내하기 위해 일측으로 개방되며, 내부로 유입된 과열증기를 배출구(114) 측으로 유출 안내하기 위해 둘레면에 윈도우창(138)을 통공한다. 이때, 케이지(130)는 플러그(140)를 축 삽입하기 위해 타측 즉 상부 방향으로 개방되게 형성된다.

즉, 케이지(130)는 링 형상의 어퍼프레임(132), 링 형상의 로어프레임(134), 및 어퍼프레임(132)과 로어프레임(134)을 잇는 복수 개의 윈도우리브(136)를 포함한다. 이때, 로어프레임(134)은 내측면이 위치설정턱(124)에 접하게 된다.

특히, 윈도우리브(136)는 장방형 형상으로 이루어지고, 단면상 원형 또는 다각형 형상으로 이루어진다. 아울러, 윈도우리브(136)는 케이지(130)의 원주 방향을 따라 일정간격 유격되게 배치된다. 그래서, 윈도우창(138)은 비교적 넓게 형성되어 과열증기의 안정적 배출을 유도할 수 있다.

또한, 플러그(140)는 평단면상 케이지(130)의 내부에 대응되게 형성되고, 케이지(130)의 개방된 타측을 통해 케이지(130)의 내부에서 슬라이드 이동되며 윈도우창(138)의 개도량을 조절하는 역할을 한다. 즉, 케이지(130)가 원형 관 형상으로 이루어짐에 따라, 플러그(140)는 원기둥 형상으로 이루어져, 둘레면이 윈도우리브(136)에 접하거나 근접된 채 직선 왕복 이동된다.

이때, 플러그(140)는 축 형상인 스템(142)을 바디(110)의 개방된 상측으로 연장 형성하고, 스템(142)은 외력에 의해 축 방향을 따라 왕복 이동된다.

한편, 시트가이드윙(150)은 시트링(120)의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개가 일정간격으로 유격되게 구비되어, 과열증기가 그 사이를 통과 안내되며 균일 유동장을 실현하고, 이를 통해 감압 편차를 줄이는 역할을 한다.

상세히, 시트가이드윙(150)은 베이스블록(152), 사이드아치(154) 및 가이드리브(156)를 포함한다.

베이스블록(152)은 시트링(120)의 내측면에 원주 방향을 따라 일정간격 유격된 채 시트링(120)의 내부 중심 방향으로 돌출된다. 이때, 베이스블록(152)은 시트링(120)에 일체로 제작되고, 가이드리브(156)보다 굵게 형성되어 가이드리브(156)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다.

시트링(120)의 내측면에서 시트링(120)의 내부 중심 방향으로 돌출되는 베이스블록(152)의 개수는 시트가이드윙(150) 사이를 통과하는 과열증기의 원활한 흐름이 가능하도록 구비된다.

그리고, 사이드아치(154)는 시트링(120)의 원주 방향으로, 베이스블록(152) 각각의 양측면에 하향 곡률지도록 형성된다. 그래서, 사이드아치(154)는 과열증기의 유동저항을 감소시키는 역할을 하고, 이를 통해 과열증기의 유동에 의해 베이스블록(152)과 가이드리브(156)에 가해지는 내부응력을 감소시키는 역할을 한다.

또한, 가이드리브(156)는 시트링(120)에 축 삽입된 플러그(140)에 접하거나 근접될 때까지 베이스블록(152) 각각에서 시트링(120)의 내부 중심 방향으로 연장된다. 그래서, 과열증기는 이웃한 시트가이드윙(150)의 사이를 통해 유동되고, 모든 시트가이드윙(150) 사이를 통해 대체적으로 균일하게 유동된다. 이로 인해, 과열증기가 케이지(130)의 내부로 균일하게 퍼진 상태로 공급된 후, 각 윈도우창(138)을 통해 배출되는 유량의 편차가 적게 된다.

결과적으로, 과열증기가 케이지(130) 내부의 특정 부위로 집중 공급됨에 따른 원활하지 않은 흐름이 방지되고, 충격음이 발생이 방지 또는 저감된다.

이때, 가이드리브(156)는 대응되는 베이스블록(152)의 너비보다 좁게 형성된다. 이는, 과열증기가 이웃한 가이드리브(156) 사이로 통과하는 양을 충분히 확보하기 위함이다.

아울러, 가이드리브(156)는 과열증기의 유동 방향을 따라 시트링(120)의 중심 방향으로 점차적으로 경사지거나 또는 곡률지게 형성된다. 이는, 가이드리브(156)를 따라 유동되는 과열증기의 유동 저항을 줄이기 위함이다.

특히, 소정 흔들림에 의해, 플러그(140)가 임의의 가이드리브(156)의 상측에 부딪히면서 시트링(120)에 진입되지 않을 수 있다.

이를 방지하기 위해, 플러그(140)는 하측으로 하부돌출부(144)를 연장 형성한다. 그래서, 하부돌출부(144)가 가이드리브(156)에 부딪히지 않은 채 시트링(120)에 먼저 삽입됨에 따라, 플러그(140)는 가이드리브(156)로부터 간섭을 받더라도 시트링(120)에 축 삽입될 수 있게 된다.

물론, 플러그(140)는 하측면이 하부 방향으로 볼록하도록 곡률지게 형성될 수도 있다.

한편, 과열증기가 케이지(130) 내부로 유입되기 전에 압력이 소정 저감되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 바디(110)는 유입구(112) 측의 채널(116) 내부에 이너케이싱(118)을 구비한다. 이너케이싱(118)은 시트링(120) 방향으로 개방되게 형성되고, 외측 둘레면이 채널(116)의 내측면을 따라 접하여 고정된다.

이때, 이너케이싱(118)의 상부 개방측 가장자리가 시트링(120)을 지지하기 위한 지지턱(117)이 되는 것으로 한다.

그리고, 이너케이싱(118)은 유입구(112) 방향으로 막히게 형성되고, 유입구(112)의 중심축 방향과 엇갈리도록 둘레면에 복수 개의 개구홀(119)을 통공한다.

그래서, 과열증기는 이너케이싱(118)의 둘레면을 따라 이동 후 방향 전환되며 개구홀(119)을 통과하게 됨으로써 감압 처리된다.

물론, 이너케이싱(118)은 다양한 형상으로 변형 가능하고, 개구홀(119)의 개수 및 크기는 한정되지 않는다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 감압밸브 110: 바디
112: 유입구 114: 배출구
116: 채널 117: 지지턱
118: 이너케이싱 119: 개구홀
120: 시트링 122: 플랜지
124: 위치설정턱 130: 케이지
132: 어퍼프레임 134: 로어프레임
136: 윈도우리브 138: 윈도우창
140: 플러그 142: 스템
144: 하부돌출부 150: 시트가이드윙
152: 베이스블록 154: 사이드아치
156: 가이드리브

Claims (4)

1. 일측으로 과열증기를 유입하기 위한 유입구를 구비하고, 타측으로 과열증기를 배출하기 위한 배출구를 갖는 바디;
   상기 유입구의 내측에 거치 고정되는 시트링;
   상기 시트링에 지지되고, 상기 시트링을 통과하는 과열증기를 유입 안내하기 위해 일측으로 개방되며, 내부로 유입된 과열증기를 상기 배출구 측으로 유출 안내하기 위해 둘레면에 윈도우창을 통공한 케이지;
   평단면상 상기 케이지의 내부에 대응되게 형성되고, 상기 케이지의 개방된 타측을 통해 상기 케이지의 내부에서 슬라이드 이동되며 상기 윈도우창의 개도량을 조절하는 플러그; 및
   상기 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 복수 개가 일정간격으로 유격되게 구비되어, 과열증기가 그 사이를 통과 안내되며 균일 유동장을 실현함에 따라 감압 편차를 줄이기 위한 시트가이드윙을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 과열증기용 감압밸브.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 시트가이드윙은,
   상기 시트링의 내측면에 원주 방향을 따라 일정간격 유격된 채 상기 시트링의 내부 중심 방향으로 돌출되는 베이스블록;
   상기 시트링의 원주 방향으로, 상기 베이스블록 각각의 양측면에 하향 곡률지도록 형성되어 과열증기의 유동저항을 감소시키는 사이드아치; 및
   상기 시트링에 축 삽입된 상기 플러그에 접하거나 근접되도록 상기 베이스블록 각각에서 상기 시트링의 내부 중심 방향으로 연장되고, 상기 베이스블록의 너비보다 좁게 형성되는 가이드리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 과열증기용 감압밸브.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 가이드리브는 과열증기의 유동 방향을 따라 상기 시트링의 중심 방향으로 점차적으로 경사지거나 또는 곡률지게 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 과열증기용 감압밸브.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 윈도우창은 상기 케이지의 어퍼프레임과 로어프레임을 잇는 윈도우리브에 의해 장방형으로 형성되고,
   상기 윈도우리브는 상기 케이지의 원주 방향을 따라 일정간격 유격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 고압 과열증기용 감압밸브.

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