KR20090066381A - 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저온의 LNG용 밸브에 대한 것으로, 특히 초저온 밸브의 백시트에 자동 감압수단을 장착하되, 자동 감압수단은 백시트에 보닛 내부와 유로를 관통하는 리턴홀을 형성하고 그 리턴홀의 하측에는 나사체결부를 형성하여 이에 승강시트와 스프링 및 지지구를 순차 결합 형성하며, 상기 승강시트와 지지구에는 유도홈과 배출공을 각각 형성함으로써,

승강하는 밸브축과 그 백시트의 사이에 필연적으로 발생하는 틈새로 인해 유출되는 유체가 그 보닛 내부에서 팽창하더라도 그 팽창 압력에 의해 자동으로 작동하는 감압수단을 통해 팽창된 유체를 밸브의 내측으로 리턴시키게 되므로 밸브의 외부로 유체가 누출되는 것을 방지함은 물론 밸브의 외부로 유체가 누출되지 아니하므로 그에 대한 안전사고의 예방 및 밸브축과 보닛 간의 밀봉패킹부의 수명을 연장시키게 되므로 더욱 안정적이고 합리적인 사용을 가능케 하는 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브에 관한 것이다.

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Description

자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브 {Cryogenic valve with automatic decompression means}

본 발명은 초저온의 LNG용 밸브에 대한 것으로, 특히 보닛 하부에 내재하는 백시트에 자동으로 작동되는 감압수단을 설치하여, 백시트 선단의 축밀봉부 내에 동유체가 축적되어 외부의 열로부터 팽창하여 발생하는 높은 압력을 상기 감압장치를 통해 밸브 본체의 내부로 리턴시켜 가스 누출 방지는 물론 밸브 축봉부의 기밀성이 향상되게 한 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 초저온(-196℃)용 밸브(Globe/Gate)는 LNG 수송선박이나 육상의 LNG 저장 및 운송용 터미널에 LNG 배출로의 개폐용으로 사용하는 것이다.

이와 같은 초저온 밸브는 도 1의 도시와 같이 밸브본체(100)의 내측으로 횡방향의 유로(101)가 형성되어 있고, 그 밸브본체(100)의 상측에는 수직으로 배치된 보닛(110)이 형성되어 있으며, 그 보닛(110)과 밸브본체(100)의 내측에는 상기한 유로(101)를 개폐할 수 있게 된 밸브시트(122)를 갖는 디스크(121)와 함께 밸브축(120)이 내장되어 있는 것이다.

또한, 상기한 보닛(110)의 하단에는 그 밸브축(120)에 끼워지는 백시트(130)를 형성하여, 그 백시트(130)에 의해 유로(101) 상에서 발생하는 고압의 유체가 보닛(110)의 내부를 통해 외부로 유출되는 것을 방지하는 구성을 갖는 것이다.

이에 따라 상기한 밸브축(120)을 핸들이나 엑츄에이터 등의 구동수단을 통해 회전시켜 그 밸브축(120)이 상,하 방향으로 승강되게 하면 밸브축(120) 하단의 디스크(121)가 유로(101)를 개방시키거나 밀폐시켜 그 유로(101) 상의 유체가 배출되거나 배출 차단 상태가 되게 하는 것이다.

그러나, 이와 같은 초저온 밸브는 백시트 만을 보닛 입구에 설치함으로써, 백시트에서 밸브축이 상하 운동을 하는 경우 본체 내부의 유체가 이들 틈새 즉, 백시트와 밸브축 사이의 틈새로 유출되어 그 밸브축과 보닛 사이의 공간으로 충전되는 경우가 발생한다.

이를 보다 상세히 설명하면, 상기한 밸브축은 그 밸브 본체 내의 유로를 개폐하기 위한 디스크를 상,하로 작동시키기 위해 반복적인 승강 운동을 하게 되는 것이고, 그 밸브축의 하부 외측에 삽입되어 있는 백시트는 본체의 유로를 따라 흐르는 고압의 유체 압력이 본체 외부로 유출되는 것을 방지하면서도 상기한 밸브축이 수직으로 승강되기 위한 지지구의 역할을 하게 되는 것으로서, 고정체인 백시트와 유동체인 밸브축 간에는 상기한 밸브축이 유동하기 위한 최소한의 틈새가 확보되어야 하는 것이다.

이에 따라 상기한 백시트와 밸브축 간에 생성된 틈새를 통해 그 밸브 본체 내의 고압 유체가 그 틈새를 통해 유출되는 것이며, 상기와 같이 유출된 유체는 보닛과 밸브축 간의 공간으로 충전되는 것인데, 상기와 같이 보닛과 밸브축 간의 공간은 외기에 노출되어 있어 상온 상태인 것이므로 초저온 상태의 유체가 상온 상태의 공간부로 유출되는 경우에는 그 유체의 급격한 팽창이 발생하게 되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 유출 유체의 팽창으로 인해 팽창 상태의 유체는 결국 보닛과 밸브축 선단의 회전 구동부를 통해 외부로 누출되는 문제점이 발생하게 된 다.

이와 같은 누출 유체는 자칫 심각한 안전 사고를 유발시킬 수 있으면서도, 팽창 압력이 증가할수록 누출되는 유체의 량이 증대하고 누출 유체를 방지하기 위한 밀봉패킹 등이 경화되거나 틈새가 벌어지면서 점차 누출량이 증대하게 되므로 그에 따른 안전대책이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 초저온 밸브의 백시트에 자동 감압수단을 장착하되, 그 자동 감압수단은 보닛 내부와 유로를 관통하는 리턴홀을 형성하고 그 리턴홀의 하측에는 나사체결부를 형성하여 이에 승강시트와 스프링 및 지지구를 순차 결합 형성하며, 상기 승강시트와 지지구에는 유도홈과 배출공을 각각 형성함으로써, 보닛 내부로 유출된 유체가 팽창하는 경우 그 팽창압력에 의해 승강시트를 하강시켜 이들을 통해 고압의 팽창 유체가 유로 내측으로 리턴되게 한 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명의 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브는, 승강하는 밸브축과 그 백시트의 사이에 필연적으로 발생하는 틈새로 인해 유출되는 유체가 그 보닛 내부에서 팽창하더라도 그 팽창 압력에 의해 자동으로 작동하는 감압수단을 통 해 팽창된 유체를 밸브의 내측으로 리턴시키게 되므로 밸브의 외부로 유체가 누출되는 것을 방지함은 물론 밸브의 외부로 유체가 누출되지 아니하므로 그에 대한 안전사고의 예방 및 밸브축과 보닛 간의 밀봉패킹부의 수명을 연장시키게 되므로 더욱 안정적이고 합리적인 사용을 가능케 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 초저온 밸브를 도시한 전체 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 초저온 밸브의 백시트부 상세 단면 사시도이다.

도시와 같이 본 발명 초저온 밸브는 밸브몸체(10) 내의 유로(11)를 따라 흐르는 고압의 유체가 백시트(40)와 밸브축(30)의 틈새를 통해 보닛(20)의 내부로 유출되어 팽창하는 압력을 신속하게 저감시키기 위한 자동 감압수단이 내장된 것으로서,

주지한 바와 같이 일반적인 초저온 밸브는 백시트(40)와 밸브축(30)의 틈새를 통해 그 보닛(20)의 내부로 가스 등의 유체가 유출되는 것이며, 초저온 상태의 유체는 상온 상태에서 노출되어 있는 보닛(20)의 내부로 유출됨과 동시에 극도로 팽창하여 급격한 압력 상승이 발생하게 된다.

이에 따라 상기한 보닛(20)과 밸브축(30)의 선단 틈새를 통해 상기한 고압의 팽창 유체가 누출되는 사고가 빈번하게 발생하였으나 본 발명에서는 자동 감압수단을 통해 그 팽창 유체를 유로(11)의 내부로 회수시켜 고압 팽창 유체의 누출을 차 단하는 것이다.

즉, 도 4의 도시와 같이 상기한 밸브축(30)을 상승시켜 디스크(31)가 함께 상승하면 밸브몸체(10) 내의 유로(11)가 개방되면서 유체의 이동이 시작되는 것이다. 이때의 유체는 초저온 및 고압 상태이므로 밸브축(30)의 하단을 지지 고정하고 있는 백시트(40)와 밸브축(30) 간의 틈새를 통해 소량의 유체가 보닛(20)의 내부 공간으로 유출되는 것이다.

이와 같이 유출된 상태의 유체는 상온에 노출된 상태의 보닛(20) 내부 온도에 의해 급격하게 팽창하여 고압 상태가 되는 것인데, 이렇게 팽창압력이 발생하면 상기한 백시트(40)에 형성된 감압수단(50)이 작동하여 상기한 과압 상태의 유체를 유로(11) 내측으로 리턴시키게 된다.

즉, 도 5의 도시와 같이 과압 상태의 유체는 백시트(40)에 형성된 리턴홀(41)을 통해 리턴홀(41) 하측의 수용홈(42) 내에 위치한 감압시트(51)를 하강시키게 된다.

이때의 감압시트(51)는 스프링(52)에 의해 상향 밀착되어 있으므로 정상적인 압력 상태에서는 유로(11) 내부의 유체가 그 리턴홀(41)을 통해 유출되지 않는 반면 상기와 같이 보닛(20) 내부가 과압 상태가 되면 그 압력이 리턴홀(41)을 통해 감압시트(51)를 하강시키게 된다.

특히, 상기한 감압시트(51)의 상부 중앙에는 그 리턴홀(41)과 대응하는 크기를 갖는 압력저항홈(57)이 형성되어 있는 것으로서, 리턴홀(41)의 내부 압력에 의해 상기한 감압시트(51)가 하강되기 시작하면 그 리턴홀(41) 내의 유체 압력은 수 직으로 영향을 끼치게 되므로 그 압력 진행방향에 위치하는 압력저항홈(57)은 상기한 감압시트(51)의 작동성을 향상시키는 특징을 갖게 된다.

이와 같이 상기한 감압시트(51)가 과압에 의해 하강을 하게 되면 리턴홀(41) 을 통해 영향을 끼치는 압력은 감압시트(51)의 양측에 수직으로 형성된 유도홈(54)(54')을 따라 하강하게 되는 것이며, 감압시트(51)를 지나 스프링(52)의 내부 공간을 통해 결국 수용홈(42) 최하단의 지지구(53) 중앙에 형성된 배출공(55)을 통해 유로(11)의 내부로 리턴되는 것이다.

이에 따라, 고온에 의해 팽창 상태의 유체는 상대적으로 저압 상태인 유로(11) 내부로 리턴되므로 자연스럽게 보닛(20)의 내부 압력은 유로(11)와 평형 상태를 갖게 된다.

또한, 상기한 보닛(20)의 내측으로 백시트(40)와의 틈새를 통해 유체가 재차 유입되어 팽창하게 되면 그 팽창압력에 의해 즉각적으로 자동 반응하는 감압수단을 통해 그 보닛(20) 내부의 압력을 저하시키므로 과도한 압력에 의해 밸브 외측으로 유체가 누출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 것이다.

여기서, 상기한 감압시트(51)는 경질의 합성수지재를 사용하는 것이 이상적인 것으로서, 금속보다는 무른 합성수지재의 특성으로 인해 백시트(40)와의 밀착성을 향상시키는 것이 중요할 것이고, 상기한 지지구(53)는 백시트(40)와의 조립성을 용이하도록 하기 위하여 그 수용홈(42)의 하단에는 암나사부(43)를 형성하고 지지구(53)의 외면에는 수나사부(56)를 형성하여 이들이 서로 견고하게 나사 체결될 수 있게 한 것이다.

이에 따라 본 발명 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브는 불가피하게 유출되는 유체로 인한 팽창 압력을 신속하게 감압시켜 주어 그에 따른 외부 누출 사고를 사전에 예방할 수 있으면서도 과도한 압력 팽창을 억제하여 각종 밀봉패킹 및 수밀패킹부가 오랫동안 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 초저온 밸브를 도시한 전체 단면도

도 2는 본 발명에 의한 초저온 밸브를 도시한 전체 단면도

도 3은 본 발명에 의한 초저온 밸브의 백시트부 상세 단면 사시도

도 4는 본 발명에 의한 초저온 밸브의 백시트부를 통해 유체가 유출되는 상태의 단면 확대도

도 5는 본 발명에 의한 초저온 밸브의 백시트부에 형성된 감압수단이 작동하는 상태의 단면 확대도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 밸브몸체 11 : 유로

20 : 보닛

30 : 밸브축 31 : 디스크

40 : 백시트 41 : 리턴홀

42 : 수용홈 43 : 암나사부

50 : 감압수단 51 : 감압시트

52 : 스프링 53 : 지지구

54,54' : 유도홈 55 : 배출공

56 : 수나사부 57 : 압력저항홈

Claims (4)

1. 밸브몸체(10)에 횡방향의 유로(11)가 형성되고, 그 밸브몸체(10)의 상부에는 수직의 보닛(20)을 형성하며, 상기 밸브몸체(10)와 보닛(20)의 내부에는 그 유로(11)를 개폐하는 디스크(31)를 갖는 밸브축(30)을 형성하고, 상기 밸브축(30)의 하부에는 보닛(20)의 내측에 고정된 백시트(40)를 삽입 형성하여 된 초저온 밸브에 있어서,

   상기한 백시트(40)에는 보닛(20) 내부와 유로(11)가 서로 관통되게 한 리턴홀(41)을 형성하고, 그 리턴홀(41)의 하측에는 그 리턴홀(41)의 내경보다 큰 내경을 갖는 수용홈(42)을 형성하여 그 수용홈(42)의 내측에 감압수단(50)를 내장하여 구성함을 특징으로 하는 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   감압수단(50)은, 수용홈(42)의 내측 선단에 위치하는 감압시트(51)와, 그 감압시트(51)의 하측에 위치하는 스프링(52)과, 그 스프링(52)의 하측에 위치하여 수용홈(42)과 고정 상태인 지지구(53)로 이루어지고,

   상기한 감압시트(51)의 측부에는 수직의 유도홈(54)(54')을 형성하고, 상기한 지지구(53)의 중앙에는 관통의 배출공(55)을 형성하여,

   리턴홀(41)을 통해 상기한 스프링(52) 반발력을 이길 정도의 압력이 제공되 면 그 감압시트(51)가 하강하여 유도홈(54)(54')과 배출공(55)을 통해 백시트(40) 내의 팽창 유체가 유로(11)의 내부로 리턴되게 구성함을 특징으로 하는 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   수용홈(42)의 하측에는 암나사부(43)를 형성하고, 상기한 지지구(53)의 외면에는 수나사부(56)를 형성하여 이들이 서로 나사 체결되게 구성함을 특징으로 하는 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브.
4. 제 2항에 있어서,

   감압시트(51)의 상부 중앙에는 리턴홀(41)의 내경과 일치하는 크기의 압력저항홈(57)을 형성하여, 상기 리턴홀(41)로부터 발생하는 고압의 유체 압력이 상기 압력저항홈(57)을 통해 감압시트(51)에 정확하게 전달되어 그 감압시트(51)의 작동성이 향상되게 함을 특징으로 하는 자동 감압수단을 갖는 초저온 밸브.

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