KR20060062622A - 복합식 안전 제어 밸브 시스템 및 안전 밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물이나 증기를 사용하는 설비에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 증기를 배출시키는 안전 제어 밸브 시스템에 관한 것으로서, 밸브로드를 승하강시키는 메인 구동장치; 상기 메인 구동장치와 밸브로드 사이에 설치되고, 유압방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치; 및 상기 메인 구동장치와 밸브로드를 선택적으로 연결하거나 해제하는 클러치수단;을 포함하여 이루어지고, 상기 보조 구동장치는, 상기 밸브로드에 형성된 하우징에 삽입되어 내부의 유압에 따라 길이의 신장 및 수축이 가능한 길이신축부재; 상기 길이신축부재로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하는 공급계; 및 상기 길이신축부재로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 배출계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 메인 구동장치에 급속 개방 기능을 부여하여 전동식과 유압식의 장점을 모두 얻을 수 있는 것으로 장치의 가격과 설비 비용을 절감하고, 정비가 용이하며, 제어 설비가 간단해지고, 주 제어 설비와 연결하여 사용하는 것이 가능하며, 고장 발생률이 작고, 부대 설비의 축소로 설치 공간이 줄어들며, 전동기가 조작중에만 가동되므로 운전 동력을 절약할 수 있고, 작동 유체의 관리가 편리하며, 기계적인 구성으로 설비의 정상 운전 중 정비가 가능하고, 수동 조작을 가능하게 하는 효과를 갖는다.

Description

복합식 안전 제어 밸브 시스템 및 안전 밸브 시스템{Compound safety control valve system and safety valve system}

도 1은 종래의 유압식 안전 제어밸브를 나타내는 개념도이다.

도 2는 종래의 전동식 안전 제어밸브를 나타내는 개념도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합식 안전 제어 밸브 시스템을 나타내는 개념도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 복합식 안전 제어 밸브 시스템을 나타내는 개념도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합식 안전 밸브 시스템을 나타내는 개념도이다.

도 6은 도 3 및 도 4의 클러치와 클러치 구동장치를 나타내는 개념도이다.

도 7은 도 6의 클러치를 나타내는 횡단면도이다.

본 발명은 복합식 안전 제어 밸브 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물이나 증기를 취급하는 시스템에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기 를 배출시키는 복합식 안전 제어 밸브 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고압의 증기를 생산하고 사용하는 플랜트 설비에서 증기의 압력과 온도를 잘 관리하고, 고압, 고온의 증기로부터 설비와 인명을 보호하는 것은 매우 중요한 과제이다.

대부분의 플랜트 설비에서 물이나 증기의 압력과 온도를 조절하는 것은 제어 밸브가 담당하지만, 비정상적인 상황 즉, 압력이 과도하게 증대되는 물이나 증기를 배출시켜서 설비의 파손을 방지할 수 있는 안전 밸브가 설치된다.

최근에는 이러한 제어 밸브와 안전 밸브의 역할을 겸할 수 있도록 안전 제어 밸브가 개발되어 널리 사용되고 있다.

이러한 안전 제어의 목적으로 널리 사용되는 밸브가 고압 바이패스 밸브(HP by-pass valve}이다.

이러한 고압 바이패스 밸브는 보일러를 기동할 때 증기 온도를 맞추어 주기 위하여 과열기측의 증기를 재열기로 배출해 주고, 운전 중 증기 압력이 비정상적으로 올라갈 경우에도 과열기측의 증기를 재열기로 배출시켜서 설비를 보호할 수 있다.

이때, 과열기의 증기 온도가 너무 높아서 재열기 계통을 손상시킬 수 있기 때문에 고압 바이패스 밸브가 열림과 동시에 증기에 물을 분사하여 온도를 조절해주는 과열 저감수 밸브도 동시에 열리도록 하여 온도를 조절해 주어야 한다.

또한, 재열기로 넘어간 증기는 저압 바이패스 밸브(LP by-pass valve)가 열림으로써 복수기로 배출되고, 이때에도 과열 저감수가 공급되어 재열기의 과다한 압력 상승을 방지해 주는 것은 물론, 복수기가 감당할 범위를 넘어서면 안전 밸브가 열려서 증기를 대기로 분출시킴으로써 복수기와 재열기를 보호할 수 있는 것이다.

이러한 고압 바이패스 밸브나, 고압 과열 저감수 밸브나, 저압 바이패스 밸브나, 저압 과열 저감수 밸브나, 재열기 안전 밸브 등이 바로 안전 제어 밸브에 속한다.

한편, 스프링이 설치되는 종래의 스프링 방식의 안전 밸브는 조정과 시험이 어렵고 설비의 신뢰도가 낮아 사용되지 않는 추세이다.

즉, 안전 제어 밸브는 설비의 안전을 위해 설치되기 때문에 매우 신속한 동작을 필요로 한다. 증기의 압력 증가 속도는 대단히 빨라 동작이 지연될 경우 설비에 치명적인 손상이 발생할 수 있기 때문이다.

또한, 그 다음으로 요구되는 안전 제어 밸브의 특성은 필요한 상황이 발생되면 정확하게 동작하는 신뢰성이다.

이러한 설비의 신뢰성은 기계적인 상황과 제어적인 상황을 포함하는 것으로서, 이러한 신속성과 신뢰성을 확보하기 위하여 기계적으로 강력한 파워를 필요로 하고 제어적으로 보호계통을 다중화하여 일부 부품이 고장이 있더라도 여분의 보호장치에 의해 필요한 동작을 취할 수 있도록 하고 있다.

따라서, 이러한 신속한 동작과 신뢰도를 확보하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 안전 제어 밸브는, 유압식 안전 제어 밸브가 주로 사용되고 있다.

즉, 종래의 유압식 안전 제어 밸브는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브로드 (100)와 연결되는 유압 실린더(101), 상기 유압 실린더(101)에 공급되는 작동 유체의 공급 방향과 공급량을 조절해주는 전류/유압 변환기(102)(E/H:Electro-Hydraulic converter), 급속한 밸브 개방시 상기 유압 실린더(101)의 밀폐측 작동 유체를 개방측으로 보내주는 급속 개방 밸브(103), 상기 전류/유압 변환기(102)로 보내지는 작동 유체의 압력을 조정하는 차징 밸브(104)(Charging valve), 상기 작동 유체에 압력을 발생시키는 유체 펌프(105), 상기 작동 유체를 순환시키는 순환펌프(106), 상기 작동유체를 정화하는 필터(107), 상기 작동 유체를 냉각시키는 냉각기(108), 상기 냉각기(108)를 공냉시키는 냉각팬(109) 및 외부 냉각팬(110)을 구비하여 이루어지는 구성이다.

특히, 이러한 안전 제어 밸브는, 상기 유압 실린더(101)의 외력이 사라지면 보일러의 압력에 의해 자연 밸브로드(100)가 스스로 상승되어 자연 개방되는 구성이다.

즉, 패일 세이프(Fail safe)의 개념에 의해 유압이 상실되면 밸브가 자동으로 열리면서 부품에 고장이 발생하더라도 설비를 보호할 수 있도록 설계된다.

그러나, 이러한 종래의 유압식 안전 제어 밸브는, 첫째 유압 실린더(101) 내의 피스톤과 피스톤 링이 미세하게 마모되어 작동 유체가 누설되고, 설사 마모되지 않더라도 기계적인 특성으로 작동 유체가 소량씩 누설되는 것을 완전히 막을 수 없다.

따라서, 이러한 누설로 인하여 유압 펌프(105)는 연속적으로 운전되어야 하고, 누설로 인하여 유압 실린더(101)의 압력이 저하된 경우에는 차징 밸브(104)가 개방되고, 유체 펌프(105)에 의해 작동 유체를 끊임없이 공급해 주어야 하는 것으로서, 동력의 소모가 많고 차징 밸브(104)나 유체 펌프(105)가 2세트로 준비되어 있다고 하더라도 유압 실린더(101) 내부의 작동 유체의 압력이 일정치 이하로 떨어지면 2세트 모두 가동되어야만 하기 때문에 2세트 중 한 부품이라도 고장나면 사고가 발생할 수 있는 가능성이 상존하고, 배관의 과도한 누설이나 피스톤 링의 과도한 마모는 설비를 정지하거나 비상조치를 취하지 않고 정비하거나 복구할 수 있는 방법이 전혀 없다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 유압식 안전 제어 밸브는, 유체 펌프(105)에 의해 끊임없이 순환하는 작동 유체를 사용하기 때문에 작동 유체의 오염을 피할 수 없고, 오염된 작동 유체는 전류/유압 변환기의 미세 부품의 정밀한 동작을 방해하여 오동작을 일으키는 중대한 문제점이 있었다.

또한, 이러한 작동 유체는 오일을 주로 사용하고, 이러한 작동 유체가 안전 제어 밸브의 설치 위치 즉, 보일러까지 근접되어 순환되기 때문에 작동 유체의 누설시 화제가 발생할 가능성이 매우 높은 문제점이 있었다.

이외에도 종래의 유압식 안전 제어 밸브는 급속 개방은 가능하나 급속 폐쇄는 불가하며 설치 위치가 까다롭고, 설치 장소의 제약이 많으며, 작동 유체의 압력의 발생 부위가 안전 제어 밸브로부터 멀리 떨어져서 곤란한 점이 있고, 보일러의 근접한 작동 유체의 온도가 올라가서 작동 유체의 특성이 악화되며, 이러한 작동 유체의 온도로 인해 별도의 외부 냉각 팬이나, 작동 유체의 공급/회수 배관과 조절 장치, 보호 장치 등 유압계통을 유지하기 위하여 시스템이 전반적으로 매우 복잡해 지기 때문에 설치와 유지에 많은 인력과 비용이 요구되는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하고자 개발된 안전 제어 밸브가 바로 전동식 안전 제어 밸브이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 종래의 전동식 안전 제어 밸브는, 구동력을 발생시키는 전동기, 각종 기어로 제작되는 1차, 2차 감속 장치, 정회전 및 역회전을 선택하는 스위치, 관성의 제어를 위한 제동장치, 위치 검출장치 및 전동기를 보호하기 위한 보호 장치 등으로 이루어지는 전동 구동장치(200)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

이러한 전동 구동장치(200)를 갖는 안전 제어 밸브는 그 구성이 매우 간단한 것으로서, 상기 밸브로드(100)와는 케이블로 연결되어 있을 뿐이다.

이러한 종래의 전동식 안전 제어 밸브는, 설치비와 유지비를 절감할 수 있고, 설치 면적 및 고장 발생의 위험을 줄일 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 전동식 안전 제어 밸브는, 설비의 비정상적인 운전 상태에 의해 긴박한 상황에서 신속하게 동작하여 치명적인 상황에 대비하여야 하는데, 그 구동 속도가 일정하고 유압식에 비하여 느리기 때문에 신속한 밸브의 개방이 불가능하며, 밸브의 개방 속도를 빨리하는 등 개방 속도의 신속한 제어가 불가능하다는 문제점이 있었다.

또한, 전동기의 용량을 무한정 크게 할 수 없기 때문에 최대 구동 속도가 제한되고 이러한 제한으로 말미암아 안전 제어 밸브로 널리 적용되고 있지 못하다는 문제점이 있었다.

즉, 이러한 전동식 안전 제어 밸브는, 유압식 안전 제어 밸브에 비하여, 설비의 가격이나 구성, 고장시 정비, 제어 설비, 설치 공간, 운전 동력 등에 있어서 유리한 점이 있으나, 매우 중요한 장치의 신뢰도나 밸브의 동작 속도나 제어의 유연성의 측면에서 불리했었기 때문에 널리 적용되지 못하였던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 메인 구동장치에 급속 개방 또는 폐쇄 기능이 가능한 보조 구동장치를 추가 설치하여 전동식과 유압식의 장점을 모두 얻을 수 있는 것으로 장치의 가격과 설비 비용을 절감하고, 정비가 용이하며, 제어 설비가 간단해지고, 주 제어 설비와 연결하여 사용하는 것이 가능하며, 고장 발생률이 작고, 부대 설비의 축소로 설치 공간이 줄어들며, 전동기가 조작중에만 가동되므로 운전 동력을 절약할 수 있고, 작동 유체의 관리가 편리하며, 기계적인 구성으로 설비의 정상 운전 중 정비가 가능하고, 수동 조작을 가능하게 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템 및 안전밸브 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합식 안전 제어 밸브 시스템은, 물이나 증기를 사용하는 설비에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기를 배출시키는 안전 제어 밸브 시스템을 구성함에 있어서, 전동기나 유압(공압)에 의해 밸브로드를 승하강시키는 메인 구동장치; 상기 메인 구동장치와 밸브로드 사이에 설치되고, 유압방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치; 및 상기 메인 구동장치와 밸브로 드를 선택적으로 연결하거나 해제하는 클러치수단;을 포함하여 이루어지고, 상기 보조 구동장치는, 상기 밸브로드에 형성된 하우징에 삽입되어 내부의 유압에 따라 길이의 신장 및 수축이 가능한 길이신축부재; 상기 길이신축부재로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하는 공급계; 및 상기 길이신축부재로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 배출계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로는, 상기 보조 구동장치의 길이신축부재는, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드가 보일러 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계를 통해 급속히 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 상기 실린더 하우징을 기준으로 그 위치가 급속히 상승하여 전체 길이가 줄어드는 피스톤이거나, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드가 보일러 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계를 통해 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 그 길이가 수축되는 벨로우즈(Bellows)인 것이 가능하다.

또한, 상기 클러치수단은, 제어모드시 상기 메인 구동장치와 밸브로드가 연결되어 상기 메인 구동장치에 의한 밸브로드의 상승을 가능하게 하고, 안전모드시 상기 메인 구동장치와 밸브로드가 해제되어 상기 길이신축부재에 의한 밸브로드의 상승이 가능하도록 상기 메인 구동장치와 밸브로드 사이에 설치되고, 클러치와 상기 밸브로드의 하우징을 자력 또는 유압에 의해 서로 결속 및 분리시키는 클러치 구동장치인 것이 가능하다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합식 안전 밸브 시스템은, 물이나 증기를 사용하는 설비에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기를 배출시키는 안전 밸브 시스템을 구성함에 있어서, 밸브로드를 하강시키는 방향으로 복귀력이 작용하는 스프링; 및 상기 밸브로드에 설치되고, 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치;를 포함하여 이루어지고, 상기 보조 구동장치는, 상기 밸브로드에 형성된 하우징에 삽입되어 내부의 유압에 따라 길이의 신장 및 수축이 가능한 길이신축부재; 상기 길이신축부재로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하는 공급계; 및 상기 길이신축부재로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 배출계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 여러 실시예에 따른 복합식 안전 제어 밸브 시스템 및 안전 밸브 시스템을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복합식 안전 제어 밸브 시스템은, 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기를 배출시키는 것으로서, 크게 메인 구동장치(1)와, 보조 구동장치(2) 및 클러치장치(3)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

즉, 상기 메인 구동장치(1)는, 전동기나 유압식(공기식) 구동장치에 의해 밸브로드를 승하강시키는 것으로서, 이러한 메인 구동장치(1)는 그 내부에 감속 장치나 스위치나 제동 장치나 보호 장치 등이 설치되는 일반적인 메인 구동장치(1)의 기술이 적용되는 것이다.

또한, 본 발명의 보조 구동장치는, 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100) 사이에 설치되고, 유압(공압)방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 길이가 신축 가능한 것으로서, 크게 길이신축부재(4)와, 공급계(5) 및 배출계(6)로 이루어지는 구성이다.

특히, 상기 길이신축부재(4)는, 상기 밸브로드(100)에 형성된 하우징(7)에 삽입되어 내부의 유압에 따라 신장 및 수축이 가능한 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드(100)가 보일러 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계(6)를 통해 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 그 길이가 수축되는 벨로우즈(8)(Bellows)가 적용되거나, 후술될 피스톤/실린더의 조합이 적용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공급계(5)는, 상기 길이신축부재(4)나 실린더로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하는 것으로서, 매우 다양한 유압 기계가 설치될 수 있으나, 바람직하기로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 보일러 내부와 연결되어 보일러 압력이 전달되는 압력 공급관(9)과, 상기 압력 공급관(9)과 연결되어 작동 유체가 저장되는 압력 챔버(10)와, 상기 압력 챔버(10)와 상기 길이신축부재(4)나 실린더를 연결하는 공급라인(11)과, 상기 공급라인(11)에 설치되고, 상기 길이신축부재(4)의 신장 속도(회복 속도)를 제어하는 오리피스(12)나 전자 밸브 등의 회복속도조절밸브(14)와, 상기 공급라인(11)에 설치되고, 고장시나 청소시 상기 공급라인(11)을 통한 작동 유체의 흐름을 수동으로 조절가능하도록 설치되는 수동밸브(13)를 포함 하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출계(6)는, 상기 길이신축부재(4)로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 것으로서, 이 역시 매우 다양한 유압 기계가 설치될 수 있으나, 바람직하기로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 길이신축부재(4)나 실린더와 연결되는 배출라인(15)과, 상기 배출라인(15)에 설치되고, 밸브 개방 신호를 인가받아 상기 길이신축부재(4)나 실린더 내부의 작동 유체가 상기 배출라인(15)을 따라 외부로 배출될 수 있도록 상기 배출라인(15)을 개방하는 전자 밸브(14) 및 상기 배출라인(15)을 통한 작동 유체의 흐름을 수동으로 조절가능하도록 설치되는 수동밸브(16)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 클러치장치(3)는, 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100)를 선택적으로 연결하거나 해제하는 것으로서, 제어모드시 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100)가 연결되어 상기 메인 구동장치(1)에 의한 밸브로드(100)의 상승을 가능하게 하고, 안전모드시 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100)가 해제되어 상기 길이신축부재(4)나 하우징(7)에 설치된 피스톤(17)에 의한 밸브로드(100)의 상승이 가능하도록 상기 메인 구동장치(1)측에 설치되는 클러치(18)와, 상기 클러치(18)가 상기 밸브로드(100)의 하우징(7)에 결속될 수 있도록 자력에 의해 상기 클러치(18)를 전진 및 후진시키는 전자석(19) 및 상기 클러치(18) 사이에 설치되는 인장스프링(20)을 포함하는 클러치 구동장치(21)가 적용될 수 있고, 여기서 상기 전자석(19)을 대신하여, 도시하진 않았지만 전자 밸브에 의해 구동되는 유압식 실린더가 설치될 수도 있는 것이다.

따라서, 이러한 본 발명의 복합식 안전 제어 밸브 시스템의 작동 과정을 설명하면, 밸브의 급속 개방 기능이 불필요한 상태, 즉, 보조 구동장치(2)의 힘을 받는 면적을 밸브가 내부 압력을 받는 면적보다 크게 하여 보조 구동장치(2)의 힘이 더 크므로 밸브를 누르고 있는 상태에서 상기 메인 구동장치(1)를 구동시키지 않거나 상기 메인 구동장치(1)로만 밸브로드(100)를 천천히 상승시키면서 압력을 조절할 수 있는 제어모드시, 상기 솔레노이드 클러치(18)는 제어모드 신호를 인가받아 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100)가 서로 연결되도록 상기 메인 구동장치(1)의 클러치(18)와 상기 밸브로드(100)의 하우징을 자력 또는 유압으로 서로 결속시키면, 상기 밸브로드(100)는 상기 메인 구동장치(1)의 가동만으로 승하강하는 것이 가능해지고, 메인 구동장치(1)의 조작중에만 가동되므로 운전 동력을 크게 절약할 수 있는 것이다.

이어서, 밸브의 급속 개방 기능이 필요한 상태, 즉 압력이 과다하거나 급격하게 증가하여 밸브로드(100)를 급속하게 상승시킴으로써 보일러 증기나 물을 급속하게 배출시키는 안전모드시, 상기 솔레노이드 클러치(18)는 안전모드 신호를 인가받아 상기 메인 구동장치(1)와 밸브로드(100)가 서로 분리되도록 상기 메인 구동장치(1)의 클러치(18)와 상기 밸브로드(100)의 하우징(7)을 반자력으로 서로 해제시키는 동시에, 상기 전자 밸브(14)는, 밸브 개방 신호를 인가받아 상기 길이신축부재(4)에 충만되어 있던 작동 유체를 상기 배출라인(15)을 통해 급격하게 배출시킴으로써 상기 길이신축부재(4) 또는 실린더 내부 압력을 유압방식으로 급격하게 떨어뜨려서 상기 길이신축부재(4)의 길이가 급격하게 축소되거나 실린더가 급격하게 상승하면 상기 길이신축부재(4)의 내부 압력과 균형을 이루고 있던 밸브의 내부 압력이 길이신축부재(4)의 내부 압력을 급격하게 이기고 상기 밸브로드(100)가 급격하게 상승되어 증기나 물을 급속하게 배출시킬 수 있게 되는 것이다.

이때, 물론 상기 길이신축부재(4) 내부 압력의 저하 속도보다는 못하지만 상기 메인 구동장치(1) 역시 동시에 작동하면서 상기 밸브로드(100)의 상승 속도를 증대시킬 수 있는 것이다.

이 후, 다시 압력이 떨어져서 정상을 되찾으면, 밸브 폐쇄 신호를 인가받은 전자 밸브(14)가 배출라인(15)을 차단하고, 상기 공급계(5)의 압력 공급관(9)의 압력을 전달받아 공급라인(11)을 통해 작동 유체가 상기 길이신축부재(4)에 서서히 공급되어 상기 길이신축부재(4)의 길이가 신장되면서 다시 제어모드 상태로 회복될 수 있는 것이다. 이때 상기 오리피스(12) 크기에 따라 회복 속도가 결정될 수 있고, 오리피스(12) 대신 전자 밸브(14)를 설치하면 회복 속도의 조절도 가능하다.

여기서, 이러한 오리피스(12)의 크기는 안전모드시 작동유체의 유입량과 제어모드시 회복 속도를 고려하여 결정될 수 있다.

따라서, 장치가 매우 간단하고, 종래와 같이 작동 유체가 펌프에 의해 항상 순환되어 동력 손실과 오동작의 위험성을 항상 내포하는 것이 아니라, 상기 길이신축부재(4)의 길이 신장 및 수축시에만 작동 유체가 상기 길이신축부재(4) 내부로 공급되거나 외부로 배출되어 동력 손실이 거의 없고, 상기 압력 공급관(9)의 길이나 면적을 충분히 길게 할 수 있는 것은 물론, 증기가 압력 챔버로 유입될 때, 응축 냉각되기 때문에 작동 유체의 과열이나 누출에 따른 위험성을 최소화할 수 있는 것이다.

한편, 상기 길이신축부재(4)는 내부 작동 유체의 압력에 따라 그 길이가 신장 및 수축될 수 있는 것으로서, 상기 벨로우즈(8) 이외에도, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드(100)가 보일러 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계(6)를 통해 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 상기 하우징(7)을 기준으로 그 위치가 상승하게 되는 피스톤(17)인 것도 가능하다.

여기서, 상기 길이신축부재(4)가 피스톤(17)인 경우, 상기 하우징(7)은 실린더의 역할을 하는 것으로서, 상기 실린더 내부에 충만되어 공급되거나 배출되는 작동 유체에 의하여 상기 피스톤(17)의 위치가 신장 및 수축되면서 상기 밸브로드(100)를 신장 및 수축시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안전 밸브 시스템은, 안전 제어 밸브 시스템과는 달리, 상기 메인 구동장치(1) 대신 스프링(22)으로 밸브 내부에 압력이 전혀 없는 상태에서 밸브가 닫기도록 밸브로드(100)를 눌러주어 클러치 장치가 제거될 수 있는 구성인 것으로서, 밸브로드(100)를 하강시키는 방향으로 복귀력이 작용하는 스프링(22) 및 상기 밸브로드(100)에 설치되고, 유압방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치(2)를 포함하여 이루어지도록 하여 장치를 간편화하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 복합식 안전 제어 밸브 시스템은, 메인 구동장치에 급속 개방 기능이 가능한 보조 구동장치를 부여하여 전동식과 유압식의 장점을 모두 얻을 수 있는 것으로 장치의 가격과 설비 비용을 절감하고, 정비가 용이하며, 제어 설비가 간단해지고, 주 제어 설비와 연결하여 사용하는 것이 가능하며, 고장 발생률이 작고, 부대 설비의 축소로 설치 공간이 줄어들며, 전동기가 조작중에만 가동되므로 운전 동력을 절약할 수 있고, 작동 유체의 관리가 편리하며, 기계적인 구성으로 설비의 정상 운전 중 정비가 가능하고, 수동 조작을 가능하게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (7)

1. 물이나 증기를 사용하는 설비에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기를 배출시키는 안전 제어 밸브 시스템을 구성함에 있어서,

   전동기나 유압(공압)에 의해 밸브로드를 승하강시키는 메인 구동장치;

   상기 메인 구동장치와 밸브로드 사이에 설치되고, 유압방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치; 및

   상기 메인 구동장치와 밸브로드를 선택적으로 연결하거나 해제하는 클러치수단;을 포함하여 이루어지고,

   상기 보조 구동장치는, 상기 밸브로드에 형성된 하우징에 삽입되어 내부의 유압에 따라 길이의 신장 및 수축이 가능한 길이신축부재;

   상기 길이신축부재로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하며 공급계; 및

   상기 길이신축부재로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 배출계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 구동장치의 길이신축부재는, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드가 밸브의 내부 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계를 통해 급속히 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 상기 실린더 하우징을 기준으로 그 위치가 급속히 상승하여 전체 길이가 줄어드는 피스톤인 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 구동장치의 길이신축부재는, 클러치수단이 해제되는 안전모드시, 상기 밸브로드가 보일러 압력에 의해 승강(밸브 열림)되는 것이 가능하도록 내부의 작동유체가 상기 배출계를 통해 배출되면 내부 작동유체의 압력저하로 그 길이가 수축되는 벨로우즈(Bellows)인 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 구동장치의 공급계는,

   밸브 앞단의 내부와 연결되어 보일러 압력이 전달되는 압력 공급관;

   상기 압력 공급관과 연결되어 작동 유체가 저장되는 압력 챔버;

   상기 압력 챔버와 상기 길이신축부재를 연결하는 공급라인;

   상기 공급라인에 설치되고, 상기 길이신축부재의 신장 속도(회복 속도)를 제어하는 오리피스나 전자 밸브 등의 회복속도조절밸브;

   상기 공급라인을 통한 작동 유체의 흐름을 수동으로 조절가능하도록 설치되는 수동밸브;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 보조 구동장치의 배출계는,

   상기 길이신축부재와 연결되는 배출라인;

   상기 배출라인에 설치되고, 밸브 개방 신호를 인가받아 상기 길이신축부재 내부의 작동 유체가 상기 배출라인을 따라 외부로 배출될 수 있도록 상기 배출라인을 개방하는 전자 밸브; 및

   고장시나 청소시 상기 배출라인을 통한 작동 유체의 흐름을 수동으로 조절가능하도록 설치되는 수동밸브;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 클러치수단은, 제어모드시 상기 메인 구동장치와 밸브로드가 연결되어 상기 메인 구동장치에 의한 밸브로드의 상승을 가능하게 하고, 안전모드시 상기 메인 구동장치와 밸브로드가 해제되어 상기 길이신축부재에 의한 밸브로드의 상승이 가능하도록 상기 메인 구동장치와 밸브로드 사이에 설치되고, 클러치와 상기 밸브로드의 하우징을 자력 또는 유압에 의해 서로 결속 및 분리시키는 클러치 구동장치인 것을 특징으로 하는 복합식 안전 제어 밸브 시스템.
7. 물이나 증기를 사용하는 설비에서 과도한 압력의 상승을 방지하도록 물이나 증기를 배출시키는 안전 밸브 시스템을 구성함에 있어서,

   밸브로드를 하강시키는 방향으로 복귀력이 작용하는 스프링; 및

   상기 밸브로드에 설치되고, 유압방식으로 신속한 밸브의 개방이 가능하도록 내부 유압의 변화에 따라 급속한 길이 신축이 가능한 보조 구동장치;를 포함하여 이루어지고,

   상기 보조 구동장치는, 상기 밸브로드에 형성된 하우징에 삽입되어 내부의 유압에 따라 길이의 신장 및 수축이 가능한 길이신축부재;

   상기 길이신축부재로 작동유체가 유입되도록 작동유체를 공급하는 공급계; 및

   상기 길이신축부재로부터 작동유체가 배출되도록 작동유체를 드레인하는 배출계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합식 안전 밸브 시스템.

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