KR200274149Y1 - cryogenic service butterfly valve for lng ship - Google Patents

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KR200274149Y1 KR2020010033085U KR20010033085U KR200274149Y1 KR 200274149 Y1 KR200274149 Y1 KR 200274149Y1 KR 2020010033085 U KR2020010033085 U KR 2020010033085U KR 20010033085 U KR20010033085 U KR 20010033085U KR 200274149 Y1 KR200274149 Y1 KR 200274149Y1
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조영득
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Abstract

본 고안은 엘엔지(LNG) 운반선용 초저온 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 밸브를 구성하는 바디와 본넷의 구성을 주조방법으로 구성하고, 밸브의 주요부품인 디스크, 바디, 축, 본넷에 대한 FEM(Finite Element Method -유한요소해석-)구조해석을 통해, 내구성과 저온기밀 유지하도록 하여, 엘엔지 운반선이나 엘엔지 인수기수 및 운반 하역시설, 내열발전, 액화가스산업 등 냉동 및 저온의 시설물에 사용되는 밸브로 사용할 수 있도록 하여, 밸브가 접하는 온도가 -196° 저온상태에서, 밸브의 안전된 사용이 보장되는 밸브를 사용할 수 있도록 고안한 것이다The present invention relates to a cryogenic butterfly valve for LNG carriers, and the body and the bonnet constituting the valve by a casting method, and the FEM (Finite) for the disc, body, shaft, and bonnet which are the main parts of the valve. Element Method-Finite element analysis-) Structural analysis ensures durability and low temperature confidentiality, which can be used as valves for refrigeration and low temperature facilities such as LNG carriers, LNG take-up and transport unloading facilities, heat-resistant power generation, and liquefied gas industry It is designed to use a valve that ensures the safe use of the valve when the valve contact temperature is -196 ° low temperature.

Description

엘엔지 운반선용 초저온 버터플라이 밸브{cryogenic service butterfly valve for lng ship}Cryogenic butterfly valve for lng carrier {cryogenic service butterfly valve for lng ship}

본 고안은 엘엔지(LNG) 운반선용 초저온 버터플라이 밸브에 관한 것으로 상세하게는, 엘엔지 운반선이나 엘엔지 인수기수 및 운반 하역시설, 내열발전, 액화가스산업 등 냉동 및 저온의 시설물에 사용되는 밸브로서, 밸브가 접하는 온도가-196° 저온상태에서, 밸브의 안전된 사용이 보장되는 밸브를 사용할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an ultra low temperature butterfly valve for LNG carriers. Specifically, the valve is used for refrigeration and low temperature facilities such as LNG carriers, LENG take-up water and transport unloading facilities, heat-resistant power generation, and liquefied gas industry. At temperatures close to -196 °, the valve can be used to ensure safe use of the valve.

일반적으로 산업 플랜트용 용수나 기름 또는 해수 등의 각종 유체의 흐름을 차단하거나, 또는 개통상태로 유지하기 위해 일반 밸브의 비해 경량이면서도, 개폐작동이 원활한 이점을 갖는 버터플라이 밸브를 다수 설치되어 사용되고 있다.In general, in order to block or maintain the flow of various fluids such as water, oil or sea water for industrial plants, a number of butterfly valves which are lighter than general valves and have a smooth opening and closing operation are installed and used. .

이렇게 사용되는 버터플라이 밸브는, 유체를 차단하거나 개방하는 실링의 구성이, 디스크에 고무로 형성된 시트를 금속으로 된 밸브 플랜지에 접하거나 금속 디스크를 고무 시트가 형성된 밸브 플랜지에 접하는 방법으로 실링 기능을 가질 수 있도록 한 것으로, 그 구성이 밸브의 디스크는 밸브의 플랜지에 축으로 형성되고, 밸브 플랜지에 디스크와 접합되는 과정에서, 디스크 또는 밸브 플랜지 어느 한곳에 형성된 고무 시트를 통해, 밸브 플랜지와 디스크의 기밀성을 얻어 밀착되는 시트의 접합으로, 관로에 이동되는 유체를 차단하거나 개방하는 방법으로, 관로를 통하여 유체를 이송하는 밸브로 사용하는 것이다.The butterfly valves used in this way have a sealing function that blocks or opens the fluid. The butterfly valve is provided with a sealing function by contacting a sheet of rubber formed on the disk with a metal valve flange or a metal disk with a valve seat formed with a rubber sheet. In this configuration, the disk of the valve is formed axially on the flange of the valve, and in the process of joining the disk to the valve flange, through the rubber seat formed on the disk or the valve flange, the airtightness of the valve flange and the disk It is to use as a valve for transferring the fluid through the pipeline in such a way that the fluid to be moved to the pipeline is blocked or opened by joining the sheets to be in close contact with each other.

이러한 밸브의 사용은 밸브의 관로를 통과하는 유체의 온도가 저온상태를 유하여도 초저온 상태로 유지되지 않으므로, 일반적인 유체의 이송을 위한 밸브로 사용하는데는 어려움이 없지만, 이송되는 유체가 저초온일 경우에는 밸브가 유체의 온도를 견디지 못하는 문제점이 발생한다.The use of such a valve does not maintain the ultra low temperature even if the temperature of the fluid passing through the pipeline of the valve is low, so it is not difficult to use it as a valve for general fluid transfer. There is a problem that the valve does not withstand the temperature of the fluid.

천연가스의 개발과 사용범위의 확대를 가져오면서 청정연료인 엘엔지(LNG)의 수요는 급속도로 증가하고 있지만, 운송방법은 육로 연결이 가능한 지역과 극히 파이프라인을 통한 경우 외에는 산발적으로 존재하는 해양의 천연가스전으로 부터 운송수단으로 사용되는 것은 선박이 유일한 수단인 것이다.With the development and expansion of natural gas, the demand for clean fuel (LNG) is increasing rapidly, but the transportation method is sporadically existing except for land connection and extremely pipelines. Ships are the only means of transport from natural gas fields.

그러나 엘엔지의 특성상 높은 압력과 -160℃ 이하의 초저온에서 유지되는 액체상태로 저장·운반이 되고 있어, 이러한 환경조건에서 양호한 물리적, 화학적 특싱을 지니는 버터플라이 밸브가 안출되어 있지 않아, 특히 엘엔지 운반선용 버터플라이 밸브를 이용한 관로 이송을 하지 못하는 문제점이 있었다.However, due to the characteristics of LENGG, it is stored and transported in a liquid state maintained at high pressure and ultra low temperature of -160 ° C or lower, and there are no butterfly valves having good physical and chemical characteristics under these environmental conditions. There was a problem that can not be transferred to the pipe using a butterfly valve.

본 고안은 상기의 문제점을 감안하여, -196℃ 저온상태에서 밸가 안정되게 사용을 보장받을 수 있도록, 밸브를 구성하는 바디와 본넷의 구성을 주조방법으로 구성하고, 밸브의 주요부품인 디스크, 바디, 축, 본넷에 대한 'FEM'(Finite Element Method-유한요소해석-)구조해석을 통해, 내구성과 저온기밀 유지하도록 한 것으로, 첨부된 도면에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention, in view of the above problems, in order to ensure the stable use of the valve at -196 ℃ low temperature state, the body of the valve and the configuration of the bonnet by the casting method, the main parts of the valve disk, body 'FEM' (Finite Element Method-finite element analysis-) structural analysis for the, shaft, bonnet to maintain durability and low temperature, as described in detail by the accompanying drawings as follows.

도1은 본 고안의 구성도1 is a block diagram of the subject innovation

도2는 본 고안의 종단면도Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view of the present invention

도3은 도2의 (A)부분 확대도3 is an enlarged view of part (A) of FIG.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1;스테인레스 스틸 주조 바디 2;스테인레스 스틸 주조 본넷1; stainless steel casting body 2; stainless steel casting bonnet

3;디스크 4;축(stem) 5;1차 금속 시트 6;2차 PTFE3; disk 4; stem 5; primary metal sheet 6; secondary PTFE

7;버터플라이 밸브7; butterfly valve

스테인레스 스틸를 주조로 하여 바디(1)와 본넷(2)을 구성하고, 상기의 바디(1)에 디스크(3)를 연결하고, 편심으로 형성되는 축(4)에 연결되는 상기의 디스크(3)의 형태는, 교합표면이 구면 가공 처리된 이중 편심구조로 구성하고, 디스크(3)에 형성되는 시트의 구성은 1차 금속 시트(5)와 2차 PTFE(6)로 형성되며, 디스크(3)에서 발생하는 밸브의 패킹실은, 확장구조로 설계된 그래파이트(graphit)로 구성된 것이다.The above-mentioned disk 3 connected to the shaft 4 formed by eccentricity, which comprises the body 1 and the bonnet 2 by casting stainless steel, connects the disk 3 to the body 1, and is formed eccentrically. The shape of the structure is composed of a double eccentric structure in which the occlusal surface is spherical processed, and the structure of the sheet formed on the disk 3 is formed of the primary metal sheet 5 and the secondary PTFE 6, and the disk 3 The packing chamber of the valve generated in) is composed of graphite designed with an extension structure.

이와 같이 된 본 고안을 상세하게 설명하면,If the present invention described in detail described in detail,

본 고안에서 바디(1) 및 본넷(2)의 구조는 라인내 유체의 압력 및 온도에 의한 변형이 적고, 내부압력과 온도에 충분히 견딜 수 있는 강도를 지녀야 하며, 상대 프랜지와 체결할 수 있는 프랜지 타입으로서 축(stem)(4)과 시트(5)(6) 및 작동기와 같은 다른 부품을 조립할 수 있는 공간을 제공하는 동시에, 온도가 떨어질 때 내부압력을 방지하기 위해 바디(1) 또는 본넷(2)은 볼트로써 체결할 수 있는 구조를 가지며, 또한 온도가 -196℃ 이하로 떨어지더라도 얼지 않도록 하기 위해 확장 본넷(2)을 형성한 것으로, 바디(1) 내부는 유체와 직접 첩촉하므로 인해 초저온 극한상태에서도 견딜 수 있도록 가장 신뢰할 수 있는 초저온용 주조 스테인레스 스틸로 구성된 것이다.In the present invention, the structure of the body 1 and the bonnet 2 should be less deformed by the pressure and temperature of the fluid in the line, and should have sufficient strength to withstand the internal pressure and temperature, and the flange can be fastened with the mating flange. As a type it provides space for assembling the stem 4 and the seats 5 and 6 and other parts such as actuators, while at the same time the body 1 or the bonnet ( 2) has a structure that can be tightened with a bolt, and also formed an expansion bonnet (2) to prevent freezing even if the temperature drops below -196 ℃, the body (1) inside because it is in direct contact with the fluid The most reliable cryogenic cast stainless steel withstands extreme conditions.

본 고안에서 디스크(3)의 구조는 파이프 라인 내경과 거의 유사한 크기의 바디 내경에 고정된 상태로 유체의 흐름을 조절하거나 차단하는 역할을 하는 디스크(3)로서, 유체의 압력 및 초저온 극한상태에서 견딜 수 있는 충분한 강도를 지녀야 하고, 바디(1) 또는 디스크(3)에 조립되어 있는 축(4)이 기밀을 유지할 수 있도록, 디스크(3)의 변형량이 일정 하중에 대해 충분히 대응 할 수 있는 범위에 들도록 구성한 것이다.In the present invention, the structure of the disk 3 is a disk 3 which serves to control or block the flow of the fluid in a state fixed to a body inner diameter of a size substantially similar to that of the pipeline. A range in which the amount of deformation of the disk 3 can sufficiently cope with a certain load so that it must have sufficient strength to withstand and maintain the airtightness of the shaft 4 assembled to the body 1 or the disk 3. It is configured to listen to.

또한 밸브(7)의 개폐를 반복할 때 축(4)에 대한 불필요한 접촉을 제거하여 내구성을 향상시키고, 관로의 유체 흐름을 방해하는 구조를 지향하여, 와류발생 및 진공발생를 최소화하여, 유체가 밸브를 통과 할 때 생기는 손실 수두를 줄여주도록 구성한 것이다.In addition, by repeating the opening and closing of the valve (7) to eliminate unnecessary contact with the shaft (4) to improve the durability, and to the structure that obstructs the flow of fluid in the pipeline, to minimize the generation of vortex and vacuum, the fluid It is designed to reduce the head loss caused when passing through.

본 고안에서 초저온 디스크(3)는, 디스크(3) 중심에서 이동된 곳에 축(4)에 조립되는 이중 편심구조(double eccentric)를 사용하여, 디스크(3)의 개방시 디스크(3)의 움직임에 의한 불필요한 축(4)과 접촉을 배제하고, 디스크(3) 표면에 코발드 합금 등으로 마모를 예방을 하여, 이러한 구조적 특성으로 인해 운전수명을 향상시켜, 우수한 내구성을 확복할 수 있도록 구성한 것이다.In the present invention, the cryogenic disk 3 uses a double eccentric assembly on the shaft 4 where it is moved from the center of the disk 3, so that the disk 3 moves when the disk 3 is opened. This eliminates unnecessary contact with the shaft 4 and prevents abrasion from the surface of the disk 3 by cobalt alloy, and improves the service life due to such structural characteristics, thereby extending the durability. .

또한 1차 금속 시트(5)와의 간섭량을 균일하게 보장할 수 있도록 1차 금속 시트(5)와 접촉되는 디스크(3)의 교합표면은 구면 가공처리한 것이다.In addition, the occlusal surface of the disk 3 in contact with the primary metal sheet 5 is spherical processed so that the amount of interference with the primary metal sheet 5 can be uniformly ensured.

본 고안에서 축(stem)(4)은 밸브(7)의 바디(1)와 디스크(3)를 연결하여, 디스크(3)에 회전운동을 전달하여 작동이 가능하도록 하고, 관내의 유체의 흐름과 디스크(3)의 위치 변동시 발생하는 비틀림 모멘트를, 작동기에 절달 또는 반대의 경우 충분한 강도를 가질 수 있도록 구성한 것이다.In the present invention, the stem 4 connects the body 1 and the disk 3 of the valve 7 to transmit the rotational motion to the disk 3 so that the disk 4 can be operated and the flow of fluid in the tube. And the torsional moment generated when the position of the disc 3 changes, and is configured to have sufficient strength in the case of delivery to the actuator or vice versa.

특히 초저온 버터플라이 밸브(7)는 단일체로 구성되며, 축(4)과 디스크(3)의 연결을 견고히 하여 사용 중 유체가 누설이 되지 않도록하고, 사용되는 재료로는 초저온 극산상태에서 충분히 결될 수 있는 스테인레스 스틸로 구성하고, 밸브(7)에 사용되는 축의 위치가 중심으로 부터 이동시킨 편심축으로 구성하여, 1차 금속 시트(5)와 2차 PTFE(6)에 부단한 접촉을 가능하게 한 것이다.In particular, the cryogenic butterfly valve 7 is composed of a single body, and the shaft 4 and the disk 3 are firmly connected to prevent fluid leakage during use, and the material used may be sufficiently formed in the cryogenic polar acid state. It is composed of stainless steel, and the position of the shaft used for the valve 7 is composed of an eccentric shaft which is moved from the center, thereby enabling uninterrupted contact with the primary metal sheet 5 and the secondary PTFE 6. .

본 고안에서 1차 금속 시트(seat)(5)와 2차 PTFE(6)은 양방향에 대해 완벽하게 기밀을 유지할 수 있도록 구성된 것으로, 초저온 버터플라이 밸브(7)의 특성상 높은 압력과 -196℃ 이하의 초저온 상태의 환경조건에서 작동될 수 있도록, 1차 금속 시트(5)는 스테인레스 스틸로 구성되고 2차 시트는 초저온 상태에서 신뢰성을가지는 PTFE(6)를 적용하고, 디스크(3)와의 간섭량을 최소화하여 기밀 상태이전의 불필요한 변형에 대해 자유로울 수 있는 구조로 구성한 것이다.In the present invention, the primary metal seat (5) and the secondary PTFE (6) are configured to maintain perfect airtightness in both directions, and are characterized by high pressure and -196 ° C or less due to the characteristics of the cryogenic butterfly valve (7). The primary metal sheet 5 is made of stainless steel so that the secondary sheet is made of PTFE (6), which is reliable in the cryogenic state, and the amount of interference with the disk (3). It is composed of a structure that can be minimized and free from unnecessary deformation before the airtight state.

본 고안에서 실(seal)은 패킹 누름부(gland)가 초저온 극한 사항에 대비하여, 압력을 완화시킬 수 있도록 확장구조로 형성되며, 패킹부는 밸브에서 축을 분리하지 않아도 실의 교환이 가능하도록 하였으며, 재질은 온도, 압력조건 등를 감안하여, 그래파이트(graphit)로 구성된 것이다.본 고안에서 사용되는 'FEM'는 'Finite Element Method (유한요소해석)'으로 컴퓨터의 프로그램을 이용하여, 밸브의 구조 및 강도에 대한 해석방법으로 설명한 것이며, 'PTFE'는 'Poly Tetra Flouord Ethyline'의 약어로, 미국 DUPONT사의 불소탄화물계의 고유등록 상표중 TOW-COAT 방식의 불소수지(사용온도가 가장 높음)를 설명한다.In the present invention, the seal is formed in the expansion structure so that the packing gland may relieve the pressure in preparation for the extremely low temperature extreme, and the packing part is capable of exchanging the seal without removing the shaft from the valve. The material is composed of graphite in consideration of temperature, pressure conditions, etc. The 'FEM' used in the present invention is the 'Finite Element Method', which uses a computer program to design the structure and strength of the valve. 'PTFE' is an abbreviation of 'Poly Tetra Flouord Ethyline' and describes TOW-COAT type fluorine resin (highest use temperature) among DUPONT's fluoride carbide-based trademarks. .

상기에서 상세하게 설명한 바와 같이, 주조 스테인레스 스틸로 구성된 밸브(7)는, 초저온 상태에서도 유체를 이송하는 함에 있어, 안전성을 유지할 수 있으며, 내구성 기밀유지 등이 우수하여, 게이트(gate) 밸브와 함께 버터플라이 밸브(7)를, 엘엔지 운반선용 밸브로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described in detail above, the valve 7 made of cast stainless steel can maintain safety in transporting fluid even in an ultra low temperature state, and is excellent in durability and airtightness, and together with the gate valve. There is an effect that the butterfly valve 7 can be used as a valve for LENG carrier.

Claims (1)

스테인레스 스틸를 주조로 하여 바디(1)와 본넷(2)을 구성하고, 상기의 바디(1)에 디스크(3)를 연결하고, 편심으로 형성되는 축(4)에 연결되는 상기의 디스크(3)의 형태는, 교합표면이 구면 가공 처리된 이중 편심구조로 구성하고, 디스크(3)에 형성되는 시트의 구성은 1차 금속 시트(5)와 2차 PTFE(6)로 형성되며, 디스크(3)에서 발생하는 밸브의 패킹실은, 확장구조로 설계된 그래파이트(graphit)로 구성된 것을 특징으로 하는, 엘엔지 운반선용 초저온 버터플라이 밸브.The above-mentioned disk 3 connected to the shaft 4 formed by eccentricity, which comprises the body 1 and the bonnet 2 by casting stainless steel, connects the disk 3 to the body 1, and is formed eccentrically. The shape of the structure is composed of a double eccentric structure in which the occlusal surface is spherical processed, and the structure of the sheet formed on the disk 3 is formed of the primary metal sheet 5 and the secondary PTFE 6, and the disk 3 The packing chamber of the valve generated in the) is composed of graphite (graphit) designed in an expansion structure, cryogenic butterfly valve for an LG carrier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102295804B1 (en) 2021-03-11 2021-08-31 (주)금우정공 Butterfly valve suitable for super low temperature liquid

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