KR20120079832A - 증기 공급 시스템 및 거기에 사용하는 체크 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 감압(減壓) 밸브에 의한 증기의 제어 정밀도를 높인다. 증기 공급로(1)에 감압 밸브(3)를 설치하고, 증기 공급로(1)에서의 감압 밸브(3)의 하류측에 증기 이젝터(ejector)(4)를 설치하고, 또한 증기 이젝터(4)의 흡인부(4a)와 복수(復水) D1을 재증발시키는 재증발 탱크(2)를 흡인로(9)와 접속하고, 감압 밸브(3)의 통과 증기 S'를 증기 이젝터(4)의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS를 증기 이젝터(4)에 의해 흡인하여 통과 증기 S'와 혼합하는 구성으로 하고, 또한 재증발 탱크(2)로의 증기의 역류를 억지(抑止)하는 체크 밸브(10)가 흡인로(9)에 설치되어 있는 증기 공급 시스템으로서, 증기 공급로(1)에서의 증기 이젝터(4)의 하류측의 증기의 온도 또는 압력에 따라 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 체크 밸브(10)를, 체크 밸브(10)의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역(小開度域)과 밸브개방도가 큰 대개도역(大開度域)에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 증대율이 대개도역보다 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 한다.

Description

증기 공급 시스템 및 거기에 사용하는 체크 밸브{STEAM SUPPLY SYSTEM AND CHECK VALVE USED FOR SAME}

본 발명은, 증기 플랜트 등의 설비에 있어서 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 데 사용되는 증기 공급 시스템 및 거기에 사용하는 체크 밸브에 관한 것이다.

종래, 이 종류의 증기 공급 시스템으로서는, 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압(減壓) 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터(ejector)를 설치하고, 그 증기 이젝터의 흡인부와 복수(復水)를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고, 상기 감압 밸브의 통과 증기를 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한 상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지(抑止)하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치한 것이 알려져 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 참조).

즉, 이 증기 공급 시스템은, 증기 공급로에 설치한 증기 이젝터에 의한 흡인 작용으로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 증기 사용 기기에 대한 공급 증기에 활용함으로써 증기 플랜트 등의 설비 전체의 에너지 절약화를 도모하고 있다.

그리고, 종래에는, 재증발 증기를 최대한 신속하게 통과시켜 즉시 밸브폐쇄 상태로 하는 것이 역류의 확실한 방지로 이어지므로, 상기 흡인로에 설치하는 상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 큰 대개도역(大開度域)보다 밸브개방도가 작은 소개도역(小開度域)으로 커지는 고유 유량 특성[도 2 중 (a)에 나타내는 고유 유량 특성]를 가지는 구조로 하고 있었다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 밸브 포트(41) 측의 면(42a)이 평면으로 되는 디스크형 밸브 커버부(42)를 밸브체(43)에 설치하는 구조로 하고 있었다. 그리고, 부호 "44"는 유입로, 부호 "45"는 유출로, 부호 "46"은 압축 코일 스프링(상기 가압 수단의 일례), 부호 "47"은 밸브실, 부호 "48"은 환형의 밸브 시트이다. 또한, 도 8의 (a)는 밸브폐쇄 상태를 나타내고, 도 8의 (b)는 유량(구체적으로는, 후술하는 Cｖ값)의 약 20% 시의 밸브개방 상태를 나타낸다.

도 8에 나타낸 체크 밸브는, 유체(流體)의 유체압에 의한 밸브체(43)의 이동에 따라 밸브체(43)의 밸브 시트 접촉부[밸브 커버부(42)의 하면(42a)의 외주부]와 환형의 밸브 시트(48)와의 사이에 형성되는 환형(環形)의 간극 A1의 면적이 유체의 유입 통로의 최소 면적으로 되므로, 밸브개방 시에 있어서의 환형의 간극 A1의 면적에 의해 유체의 통과 유량이 결정되게 되지만, 밸브체(43)의 밸브 시트(48)로부터 이격(離隔)되는 측으로의 이동량(스트로크)에 기초한 밸브개방도의 증대에 따른 간극 A1의 면적의 증대율이 밸브개방도의 증대로 이어져 서서히 작아지므로, 도 2의 (a)에 나타낸 타입의 고유 유량 특성을 가지는 것으로 된다.

그런데, 최근, 극히 소(小) 유량의 재증발 증기도 증기 이젝터의 흡인 작용을 이용하여 설비 전체의 에너지 절약 효과를 보다 높이는 것과, 증기 사용 기기의 종별이나 이것을 구비하는 기본 설비의 종별 또는 설비 관리자의 의향 등의 각종 사정에 따라 증기 사용 기기에 대한 공급 증기 등을 정밀하게 제어하는 것과의 양쪽이 동시에 요구되고 있다. 그리고, 이 증기 사용 기기에 대한 공급 증기 등은 감압 밸브의 개방도 조정에 의한 증기 이젝터의 흡입압의 조정으로 제어된다.

일본공개특허 제2007-332859호 공보

그런데, 상기 종래의 증기 공급 시스템에서는, 상기 흡인로에 설치한 체크 밸브가, 밸브개방도가 작은 소개도역에서 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증가율이 비교적 큰 고유 유량 특성을 가지므로, 그 체크 밸브의 밸브개방도에 기초한 최소 조정 가능 유량이 그다지 작지는 않다[환언하면, 레인지 어빌리티(range ability)가 그다지 넓은 것은 아니다]. 그러므로, 이 증기 공급 시스템에서는, 극히 소 유량의 재증발 증기를 활용하기 위해 감압 밸브에 의한 밸브개방도의 조정으로 증기 이젝터의 흡입압을 매우 낮게 유지하도록 했을 때, 체크 밸브가 근소한 밸브개방 상태와 밸브폐쇄 상태를 반복하는(밸브체가 반복하여 밸브 시트를 치는) 불안정한 상태[이른바, 채터링(chattering)]가 발생하고, 이에 의해, 증기 이젝터의 흡입압이 불안정하게 되어 감압 밸브에 의한 증기의 제어가 정밀하지 않게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 행해진 것으로서, 그 주된 과제는, 흡인로의 역지부(逆止部)의 합리적인 개량에 의해, 상기와 같은 문제점을 효과적으로 해소하는 점에 있다.

본 발명의 제1 특징적 구성은, 증기 공급 시스템에 관한 것이며, 그 특징은, 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,

상기 감압 밸브의 통과 증기를 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한

상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,

상기 증기 공급로에서의 상기 증기 이젝터의 하류측의 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한

상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 한 점에 있다.

즉, 상기 구성에 의하면, 전술한 종래 시스템에 비하여, 상기 흡인로에 설치한 체크 밸브의 상기 소개도역에서의 상기 증대율이 작아지므로, 그만큼, 체크 밸브의 밸브개방 상태에서의 최소 조정 가능 유량이 작게 되므로, 전술한 채터링이 체크 밸브에 발생하지 않는 안정된 상태로 보다 소 유량의 재증발 증기를 통과시킬 수 있다.

따라서, 보다 소 유량의 재증발 증기를 활용하기 위해 감압 밸브의 개방도의 조정으로 증기 이젝터의 흡입압을 낮게 유지하는 경우라도, 체크 밸브의 채터링의 발생으로 증기 이젝터의 흡입압이 불안정하게 되는 것을 억지할 수 있어, 감압 밸브의 증기 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

그러므로, 증기 공급로에서의 증기 이젝터의 하류측의 증기의 온도 또는 압력에 따라 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 상기 구성에 있어서, 증기 이젝터의 하류측의 증기의 온도 또는 압력을 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 정밀하게 제어된 증기를 필요로 하는 증기 사용 기기에 대해서도 재증발 증기를 이용한 에너지 절약 효과가 높은 증기 공급을 행할 수 있다.

또한, 전술한 종래 시스템에 비하여, 전술한 상기 체크 밸브의 상기 대개도역에서의 상기 증대율이 커지므로, 채터링이 발생할 수 없는 대개도역에서는 대 유량의 재증발 증기에 신속하게 대응하여, 그 대 유량의 재증발 증기를 신속하게 통과시킬 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 체크 밸브의 채터링의 발생을 억지함으로써, 그 채터링의 발생으로 체크 밸브의 밸브체나 밸브 시트의 마모나 손상도 억지할 수 있어, 시스템의 유지 비용의 저렴화도 도모할 수 있다.

본 발명의 제2 특징적 구성은, 증기 공급 시스템에 관한 것이며, 그 특징은, 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,

상기 감압 밸브의 통과 증기를 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한

상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,

상기 감압 밸브의 통과 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한

상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 한 점에 있다.

즉, 상기 구성에 의하면, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 전술한 종래 시스템에 비하여, 상기 흡인로에 설치한 체크 밸브의 상기 소개도역에서의 상기 증대율이 작아지므로, 그만큼, 체크 밸브의 밸브개방 상태에서의 최소 조정 가능 유량이 작아지게 되어, 전술한 채터링이 체크 밸브에 발생하지 않는 안정된 상태로 보다 소 유량의 재증발 증기를 통과시킬 수 있다.

따라서, 보다 소 유량의 재증발 증기를 활용하기 위해 감압 밸브의 개방도의 조정으로 증기 이젝터의 흡입압을 낮게 유지하는 경우라도, 체크 밸브의 채터링의 발생으로 증기 이젝터의 흡입압이 불안정하게 되는 것을 억지할 수 있어, 감압 밸브의 증기 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

그러므로, 상기 감압 밸브를 통과 중인 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 상기 구성에 있어서, 감압 밸브의 통과 증기(환언하면, 증기 이젝터의 구동 증기)의 온도 또는 압력을 그 증기 이젝터의 구조나 요구되는 성능 등에 따른 바람직한 것으로 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 증기 이젝터의 고효율화나 장기 수명화를 효과적으로 달성할 수 있다.

또한, 전술한 종래 시스템에 비하여, 전술한 상기 체크 밸브의 상기 대개도역에서의 상기 증대율이 커지므로, 채터링이 발생할 수 없는 대개도역에서는 대 유량의 재증발 증기에 신속하게 대응하여, 그 대 유량의 재증발 증기를 신속하게 통과시킬 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 체크 밸브의 채터링의 발생을 억지함으로써, 그 채터링의 발생으로 체크 밸브의 밸브체나 밸브 시트의 마모나 손상도 억지할 수 있어, 시스템의 유지 비용의 저렴화도 도모할 수 있다.

본 발명의 제3 특징적 구성은, 증기 공급 시스템에 관한 것이며, 그 특징은,

증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,

상기 감압 밸브의 통과 증기를 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한

상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,

상기 재증발 탱크 내의 재증발 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한

상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 한 점에 있다.

즉, 상기 구성에 의하면, 상기 제1, 제2의 특징적 구성과 마찬가지로, 전술한 종래 시스템에 비하여, 상기 흡인로에 설치한 체크 밸브의 상기 소개도역에서의 상기 증대율이 작아지므로, 그만큼, 체크 밸브의 밸브개방 상태에서의 최소 조정 가능 유량이 작아지게 되어, 전술한 채터링이 체크 밸브에 발생하지 않는 안정된 상태로 보다 소 유량의 재증발 증기를 통과시킬 수 있다.

따라서, 보다 소 유량의 재증발 증기를 활용하기 위해 감압 밸브의 개방도의 조정으로 증기 이젝터의 흡입압을 낮게 유지하는 경우라도, 체크 밸브의 채터링의 발생으로 증기 이젝터의 흡입압이 불안정하게 되는 것을 억지할 수 있어, 감압 밸브의 증기 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

그러므로, 상기 재증발 탱크 내의 재증발 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 상기 구성에 있어서, 재증발 탱크 내의 재증발 증기의 온도 또는 압력을 소정값으로 고정밀도로 제어할 수 있으므로, 예를 들면, 재증발 증기가 소기의 온도 또는 압력보다 높아지는 것 등에 의해 재증발 증기의 이용율이 저하되는 문제를 효과적으로 회피할 수 있다.

또한, 전술한 종래 시스템에 비하여, 전술한 상기 체크 밸브의 상기 대개도역에서의 상기 증대율이 커지므로, 채터링이 발생할 수 없는 대개도역에서는 대 유량의 재증발 증기에 신속하게 대응하여, 그 대 유량의 재증발 증기를 신속하게 통과시킬 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 체크 밸브의 채터링의 발생을 억지함으로써, 그 채터링의 발생으로 체크 밸브의 밸브체나 밸브 시트의 마모나 손상도 억지할 수 있어, 시스템의 유지 비용의 저렴화도 도모할 수 있다.

본 발명의 제4 특징적 구성은, 체크 밸브에 관한 것이며, 그 특징은, 상기 제1 내지 제3의 특징적 구성 중 어느 하나에 기재된 증기 공급 시스템에 사용하는 체크 밸브로서,

밸브 포트의 외주 에지부에 설치한 환형의 밸브 시트의 전체 주위에 면 접촉하는 상태로 밸브 시트에 착석하여 밸브 포트를 폐쇄하는 밸브체를 설치하고, 가압 수단의 가압력에 의해 상기 밸브체를 폐쇄측으로 가압하고, 또한 상기 밸브 포트로부터의 유체 유입압에 의해 상기 가압 수단의 가압력에 저항하여 밸브체가 밸브 시트로부터 이격되는 쪽으로 이동하여 밸브 포트를 개방하는 구조로 하고, 또한

상기 밸브체가 상기 밸브 시트로부터 이격되는 쪽으로 이동할 때 밸브체의 밸브 시트 접촉부와 밸브 시트와의 사이에 형성되는 간극의 면적보다 밸브 포트의 내면과의 사이에 형성되는 간극의 면적을 작게 유지하는 형태로 유체의 통과 유량을 제어하는 유량 제어용의 돌출부를 밸브체의 밸브 포트측에 설치하고,

상기 고유 유량 특성을 가지도록 상기 유량 제어용 돌출부의 외곽 형상을 구성한 점에 있다.

상기 구성에 의하면, 밸브 포트의 외주 에지부에 설치한 환형의 밸브 시트의 전체 주위에 면 접촉하는 상태로 밸브 시트에 착석하여 밸브 포트를 폐쇄하는 밸브체를 설치하는 것에 대하여, 밸브체의 밸브 포트측에 형성된 유량 제어용 돌출부의 외곽 형상에 따라 상기 고유 유량 특성을 가지는 것으로 하므로, 밸브체의 밸브체 접촉부와 환형의 밸브 시트의 전체 주위가 면 접촉하는 것에 의한 밸브폐쇄 시의 높은 지수(止水) 성능을 얻으면서도, 고장이나 오작동이 적은 안정된 상태로 상기 고유 유량 특성을 발휘하게 할 수 있다.

본 발명의 제5 특징적 구성은, 제4 특징적 구성의 실시에 바람직한 구성이며, 그 특징은,

상기 밸브체를 상기 밸브 포트의 개구면과 직교하는 방향을 따라 이동 안내하는 밸브축을 설치하고, 또한

상기 유량 제어용 돌출부를, 상기 밸브 포트의 개구면의 중심 축심(軸芯) 주위에서 대칭성 또는 대략 대칭성을 가지는 형상으로 구성한 점에 있다.

상기 구성에 의하면, 먼저는, 상기 밸브체를 상기 밸브 포트의 개구면과 직교하는 방향을 따라 이동 안내하는 밸브축에 따라서 유체의 유입압에 의한 밸브체의 이동(밸브폐쇄 자세로부터 밸브개방 자세로의 이동)을 효율적으로 행하게 할 수 있다.

그리고, 상기 유량 제어용 돌출부를, 상기 밸브 포트의 개구면의 중심 축심 주위에서 대칭성(이른바, 회전 대칭성) 또는 대략 대칭성을 가지는 형상으로 구성되어 있으므로, 유체의 유입압을 받아 밸브체가 개구면과 직교하는 방향을 따라 이동할 때 유체의 유입압을 유체의 유입 방향에서 균등하게 받아 흐르는 형태로 그 유체의 유입압을 이용하여 밸브체를 소정 자세로 일정하게 유지할 수 있다.

따라서, 밸브체의 이동 시에서의 밸브체의 소정 자세로부터의 변동으로 밸브축의 지지부 주위나 밸브축과 밸브체와의 접속부 주위 등의 밸브축과의 간섭 부위에 손상이나 마모가 생기는 문제점을 효과적으로 억지할 수 있어, 소기의 성능을 길게 유지할 수 있다.

본 발명의 제6 특징적 구성은, 제4 또는 제5 특징적 구성의 실시에 바람직한 구성이며, 그 특징은,

상기 유량 제어용 돌출부를, 상기 밸브체가 상기 밸브 시트에 가까워지는 측으로 이동하여 밸브 시트에 착석할 때까지의 이동 과정에 있어서 상기 밸브 포트의 내주면 또는 밸브 시트에 접촉하지 않는 외곽 형상으로 구성한 점에 있다.

상기 구성에 의하면, 밸브폐쇄 동작에 따른 유체 제어용 돌출부와 밸브 포트의 내주면 및 밸브 시트와의 접촉에 의해 유체 제어용 돌출부의 외면 형상이 변화되는 문제점을 방지할 수 있으므로, 유체 제어용 돌출부의 외곽 형상이 변화되는 것에 따른 유량 제어의 정밀도의 저하를 억지할 수 있다.

도 1은 증기 공급 시스템의 제1 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 2는 체크 밸브에서의 밸브개방도와 유량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (a)는 체크 밸브의 밸브폐쇄 상태를 나타낸 종단면도, (b)는 주요부의 확대도이다.
도 4의 (a)는 체크 밸브의 밸브개방 상태를 나타낸 종단면도, (b)는 주요부의 확대도이다.
도 5는 증기 공급 시스템의 제2 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 6은 증기 공급 시스템의 제3 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 7은 증기 공급 시스템의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 8의 (a)는 종래의 체크 밸브의 밸브폐쇄 상태를 나타낸 종단면도, (b)는 종래의 체크 밸브의 밸브개방 상태를 나타낸 종단면도이다.

[제1 실시예]

도 1은, 증기 플랜트 등의 증기 사용 설비에 사용되는 증기 공급 시스템의 개략도를 나타내고, 증기 사용 기기(도시하지 않음)에 증기 S(본 예에서는, 중압 또는 저압의 증기)를 공급하는 증기 공급로(1)에 감압 밸브(3)를 설치하고, 또한 증기 공급로(1)에서의 감압 밸브(3)의 하류측에 증기 이젝터(4)를 설치하고 있다.

부호 "2"는, 복수 D1[본 예에서는, 증기 S보다 고압의 증기로부터 생긴 고온의 복수(復水)]를 재증발시키는 재증발 탱크이며, 이 재증발 탱크(2)에는, 복수 D1을 유입시키는 복수 유입로(5)를 접속하고 있다. 재증발(2) 탱크의 하층 측에는, 재증발 후의 복수 D2를 배출하는 복수 배출로(6)를 접속하고 있다. 또한, 복수 배출로(6)에는, 증기 트랩(7)이 설치되어 있다.

그리고, 재증발 탱크(2)의 상층역과 증기 이젝터(4)의 흡인부(8)를 흡인로(9)에 의해 접속하고, 또한 이 흡인로(9)에는, 재증발 탱크(2)로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브(10)를 설치하고 있다.

즉, 이 증기 공급 시스템은, 감압 밸브(3)의 통과 증기 S'를 증기 이젝터(4)의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS를 증기 이젝터(4)에 의해 흡인하여 통과 증기 S와 혼합하고, 이 혼합 증기 MA를 증기 사용 기기에 공급하는 구성으로 하고 있다.

또한, 혼합 증기 MS의 압력을 검출하는 압력 센서(11)를 증기 공급로(1)에서의 증기 이젝터(4)의 하류측에 설치하고, 또한 이 압력 센서(11)와 상기 감압 밸브(3)를 전기적으로 접속하고, 압력 센서(11)의 검출값에 따라 혼합 증기 MS의 압력이 소정값으로 되도록 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성[증기 공급로(1)에서의 증기 이젝터(4)의 하류측의 증기의 온도 또는 압력에 따라 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성의 일례]으로 하고 있다.

상기 체크 밸브(10)로서는, 밸브개방도[밸브체(24)의 이동량에 기초한 밸브개방도] d의 증대에 따른 유량 r[본 예에서는, 유량 계수(Cｖ값)]의 증대율이 밸브개방도 d가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성[도 2 중의 (b)로 나타내는 고유 유량 특성] 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성[도 2 중의 (c)로 나타내는 고유 유량 특성]을 가지는 구조의 것이 바람직하고, 본 예에서는, 후자의 고유 유량 특성을 가지는 구조의 것을 사용하고 있다.

그리고, Cｖ값은, 밸브의 용량을 나타내는 수치로서, 구체적으로는 다음 식에 의해 표시된다.

Cｖ= Q√(G/Δp)

Q: 유량[gal(US)/min]

G: 비중

Δp: 차압(差壓)(1lbf/in²)

즉, 이 증기 공급 시스템에서는, 흡인로(9)에 설치하는 체크 밸브(10)로서, 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 것을 채용함으로써, 체크 밸브(10)의 소개도역에서의 작은 상기 증대율로서 밸브개방 상태에서의 최소 조정 가능 유량을 작게 하는 형태로 체크 밸브(10)에 채터링이 발생하지 않는 상황 하에서 극히 소 유량의 재증발 증기 FS를 활용 가능하도록 하고, 또한 대개도역에서의 큰 상기 증대율로서 채터링이 발생할 수 없는 대개도역에서는 대 유량의 재증발 증기에 신속하게 대응하여 통과시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 감압 밸브(3)의 하부에는, 감압 밸브(3)로의 유입 증기 S로부터 복수를 분리하도록 기액(氣液) 분리기(12)와 증기 트랩(13)을 일체로 설치하고, 또한 기액 분리기(12)와 증기 트랩(13)을 거쳐 분리된 복수 D3를 재증발 탱크(2)의 위쪽 영역으로 안내하는 연통관(14)을 설치하고 있다. 이들에 의해, 증기 이젝터(4)의 흡입부(4a)에 내장된 노즐부(도시하지 않음)에 복수의 혼입율이 극히 낮은 통과 증기 S'를 공급하는 구성으로 하고 있다. 그리고, 부호 "15"는 연통관(14)에 설치한 체크 밸브(15)이다.

도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 흡인로(9)에 설치된 상기 체크 밸브(10)는, 밸브실(16) 및 유출로(17)를 내부에 가지는 출구측 밸브 케이스(18)와, 유입로(19) 및 환형의 밸브 시트(23)를 가지는 대략 원통형의 입구측 밸브 케이스(21)를 기밀 상태로 일체로 조립하여 구성되어 있다.

상기 밸브실(16)에는, 유입로(19)를 밸브실(16)에 개구시키는 밸브 포트(22)의 외주 에지부에 형성한 상기 밸브 시트(23)의 전체 주위에 면 접촉하는 상태로 밸브 시트(23)에 착석하여 밸브 포트(22)를 폐쇄 가능한 밸브체(24)를 내장하고 있다. 밸브실(16)에서의 밸브체(24)와 출구측 밸브 케이스(18)와의 사이에는, 밸브체(24)를 폐쇄측으로 가압하는 압축 코일 스프링(25)(가압 수단의 일례)이 설치되어 있다.

또한, 상기 밸브실(16)에는, 밸브체(24)를 밸브 포트(22)의 개구면과 직교하는 X 방향을 따라 이동 안내하는 밸브축(26)이 설치되어 있다. 이 밸브축(26)은, 유체(본 예에서는, 재증발 증기 FS)의 통과 방향(본 예에서는 상기 X 방향)을 따라 일직선 상으로 되도록 밸브체(24)의 양단 측으로 돌출된 한쌍의 봉형부(棒形部)로 구성되어 있다.

상기 밸브실(16)에서의 유출로(17) 측의 부위에는, 밸브축(26)의 일단측(도면 중의 상단측)을 밸브 포트(22)의 개구면과 직교하는 X 방향을 따라 이동 가능하게 지지하는 일단측 베어링(27)이 설치되어 있다. 유입로(19)의 내부에는, 밸브축(26)의 타단측을 상기 X 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 지지하는 타단측 베어링(28)이 설치되어 있다.

즉, 이 체크 밸브(10)는, 기본적으로는, 압축 코일 스프링(25)의 가압력으로 밸브 포트(22)를 폐쇄한 밸브폐쇄 상태(도 3에 나타낸 상태)로 하여 두고, 소정의 유체 유입압을 받았을 때만, 그 유체 유입압으로 압축 코일 스프링(25)의 가압력에 저항하여 밸브체(24)가 밸브 시트(23)로부터 이격되는 쪽(도 3 중의 상방측)으로 이동함으로써 밸브 포트(22)를 개방한 밸브개방 상태(도 4에 나타낸 상태)로 되는 구조로 되어 있다. 그리고, 도 4에 나타낸 밸브개방 상태는 Cｖ값이 약 20%의 상태이다.

상기 밸브체(24)는, 밸브축(26)의 직경 방향을 따라 콜러형(collar)으로 돌출하는 밸브 커버부(29)와, 밸브체(24)가 밸브 시트(23)로부터 이격되는 쪽으로 이동할 때 밸브체(24)의 밸브 시트 접촉부[구체적으로는, 밸브 커버부(29)의 하면의 외주부]와 밸브 시트(23)와의 사이에 형성되는 환형의 간극(개구면) A1의 면적보다 밸브 포트(22)의 내면과의 사이에 형성되는 간극(개구면) A2의 면적을 작게 하는 형태로 재증발 증기 FS의 통과 유량을 제어하도록 밸브 커버부(29)의 밸브 포트(22) 측의 면의 중앙 위치로 돌출된 유량 제어용 돌출부(30)와, 상기 밸브축(26)이 일체로 형성되어 있다.

상기 유량 제어용 돌출부(30)의 형상(구체적으로는, 외곽 형상)은, 밸브개방도 d의 증대에 따른 유량 r의 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성[도 2의 (c)에 나타내는 고유 유량 특성]을 가지도록 구성되어 있다. 상세하게는, 유량 제어용 돌출부(30)의 형상은, 밸브체(24)의 상방측으로의 이동량에 대한 밸브 커버측 반부(半部)(30a)(도면 중의 상반부)에서의 간극 A2의 면적의 증대율이 밸브 포트측 반부(30b)(도면 중의 하반부)에서의 간극 A2의 면적의 증대율보다 작아지도록 밸브 커버측 반부(30a)보다 밸브 포트측 반부(30b)가 급격하게 수렴(收斂)하는 형상, 구체적으로는, 밸브 포트(22)의 개구면의 중심 축심 주위[본 예에서는, 상기 X 방향을 따른 축심 주위, 밸브축(26)의 축심 주위]에서 대칭성(이른바, 회전 대칭성)을 가지는 반구형 또는 대략 반구형으로 구성되어 있다.

또한, 유량 제어용 돌출부(30)의 밸브 커버부(29) 측단의 외경 R1[즉, 유량 제어용 돌출부(30)의 최대 직경]을 유입로(19)의 내경 R2와 동일하게 구성하고, 또한 밸브 포트(22)의 내측 에지부를 모따기(chamfered)하여 밸브 포트(22)의 내경 R3를 유량 제어용 돌출부(30)의 밸브 커버부(29) 측단의 외경 R1보다 약간 크게 구성함으로써, 밸브체(24)가 밸브 시트(23)에 가까워지는 측으로 이동하여 밸브 커버부(29)가 밸브 시트(23)에 착석할 때까지의 이동 과정에 있어서 유량 제어용 돌출부(30)가 밸브 포트(22)의 내주면 및 밸브 시트(23) 및 유입로(19)의 내주면의 어딘가에도 접촉되지 않도록 구성되어 있다.

[제2 실시예]

전술한 제1 실시예에서는, 상기 증기 공급로(1)에서의 상기 증기 이젝터(4)의 하류측의 증기의 압력에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성을 예로 나타냈으나, 상기 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS의 압력에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 해도 된다.

본 실시예에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS의 압력을 검출하는 압력 센서(32)를 재증발 탱크(2)에 설치하고, 또한 이 압력 센서(32)와 상기 감압 밸브(3)를 전기적으로 접속하고, 압력 센서(32)의 검출값에 따라 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS의 압력이 소정값으로 되도록 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고 있다.

그리고, 그 외의 구성은, 제1 실시예에서 설명한 구성과 동일하므로, 동일한 구성 개소에는, 제1 실시예와 동일한 번호를 부기하여 그 설명은 생략한다.

[제3 실시예]

전술한 제1 실시예에서는, 상기 증기 공급로(1)에서의 상기 증기 이젝터(4)의 하류측의 증기의 압력에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성을 예로 나타냈으나, 상기 감압 밸브의 통과 증기 S'의 압력에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 해도 된다.

본 실시예에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 증기 공급로(1)에서의 감압 밸브(3)와 증기 이젝터(2) 사이의 개소에 감압 밸브(3)의 통과 증기 S'의 압력을 검출하는 압력 센서(33)를 설치하고, 또한 이 압력 센서(33)에 의해 상기 감압 밸브(3)를 전기적으로 접속하고, 압력 센서(33)의 검출값에 따라 재증발 탱크(2) 내의 재증발 증기 FS의 압력이 소정값으로 되도록 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고 있다.

그리고, 그 외의 구성은, 제1 실시예에서 설명한 구성과 동일하므로, 동일한 구성 개소에는, 제1 실시예와 동일한 번호를 부기하여 그 설명은 생략한다.

[다른 실시예]

전술한 각각의 실시예에서는, 압력 센서(11, 32, 33)의 검출값에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성을 예로 나타냈으나, 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 파일럿 관(34)을 통한 파일럿압에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 기계적으로 조정하는 구성으로 해도 된다.

전술한 각각의 실시예에서는, 압력 센서(11, 32, 33)의 검출값에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성을 예로 나타냈으나, 포화 증기의 압력과 온도는 일정한 관계를 나타내므로, 압력 센서 대신에 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서의 검출값에 따라 상기 감압 밸브(3)의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 해도 된다.

전술한 각각의 실시예에서는, 상기 체크 밸브(10)를, 그것의 밸브개방도 d의 증대에 따른 유량 r의 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성[도 2의 (c)에 나타낸 고유 유량 특성]을 가지는 구조로 하는 경우를 예로 나타냈으나, 상기 체크 밸브(10)를, 밸브개방도 d의 증대에 따른 유량 r의 증대율이 밸브개방도 d가 작은 소개도역과 밸브개방도 d가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성[도 2의 (b)에 나타낸 고유 유량 특성]을 가지는 구조로 해도 된다.

상기 유량 제어용 돌출부(30)의 형상 등의 구체적 구성은, 전술한 반구형 또는 대략 반구형에 한정되지 않고, 원추형(圓錐形), 원추 대형(臺形), 각추형(角錐形), 각추 대형 등, 원하는 고유 유량 특성을 가지도록 적절하게 변경하면 된다.

전술한 각각의 실시예에서는, 체크 밸브(10)의 가압 수단이 압축 코일 스프링(25)으로 구성되어 있는 경우를 예로 나타냈으나, 고무 등의 탄성체나 중력을 가압력으로 하는 밸브 구조 등으로 구성되어 있어도 된다.

전술한 각각의 실시예에서는, 밸브체(24)가 밸브 시트(23)에 가까워지는 측으로 이동하여 밸브 커버부(29)가 밸브 시트(23)에 착석할 때까지의 이동 과정에 있어서 유량 제어용 돌출부(30)가 밸브 포트(22)의 내주면 및 밸브 시트(23) 및 유입로(19)의 내주면 중 어디에도 접촉되지 않도록 구성하기 위해, 유량 제어용 돌출부(30)의 밸브 커버부(29) 측단의 외경 R1을 유입로(19)의 내경 R2와 동일하게 구성하고, 밸브 포트(22)의 내측 에지부를 모따기하여 밸브 포트(22)의 내경 R3를 유량 제어용 돌출부(30)의 밸브 커버부(29) 측단의 외경 R1보다 약간 크게 구성하는 경우를 예로 나타냈으나, 예를 들면, 유량 제어용 돌출부(30)의 밸브 커버부(29) 측단의 외경 R1을 유입로(19)의 내경 R2 및 밸브 포트(22)의 내경 R3보다 작게 구성해도 된다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명은, 증기 사용 기기를 구비하는 각종 설비에 바람직하게 이용할 수 있다.

1: 증기 공급로
2: 재증발 탱크
3: 감압 밸브
4: 증기 이젝터
4a: 흡인부
9: 흡인로
10: 체크 밸브
22: 밸브 포트
23: 밸브 시트
24: 밸브체
25: 가압 수단
26: 밸브축
30: 유량 제어용 돌출부
S: 증기
S': 감압 밸브의 통과 증기
FS: 재증발 증기
MS: 혼합 증기
d: 밸브개방도
r: 유량
A1: 간극
A2: 간극

Claims (6)

1. 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압(減壓) 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터(ejector)를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수(復水)를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,
   상기 감압 밸브의 통과 증기를 상기 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 상기 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한
   상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지(抑止)하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,
   상기 증기 공급로에서의 상기 증기 이젝터의 하류측의 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한
   상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량(流量)의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역(小開度域)과 밸브개방도가 큰 대개도역(大開度域)에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 되어 있는, 증기 공급 시스템.
2. 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,
   상기 감압 밸브의 통과 증기를 상기 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 상기 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한
   상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,
   상기 감압 밸브의 통과 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한
   상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 되어 있는, 증기 공급 시스템.
3. 증기 사용 기기에 증기를 공급하는 증기 공급로에 감압 밸브를 설치하고, 상기 증기 공급로에서의 감압 밸브의 하류측에 증기 이젝터를 설치하고, 또한 상기 증기 이젝터의 흡인부와 복수를 재증발시키는 재증발 탱크를 흡인로에 의해 접속하고,
   상기 감압 밸브의 통과 증기를 상기 증기 이젝터의 구동 증기로 하는 형태로 재증발 탱크 내의 재증발 증기를 상기 증기 이젝터에 의해 흡인하여 상기 통과 증기와 혼합하는 구성으로 하고, 또한
   상기 재증발 탱크로의 증기의 역류를 억지하는 체크 밸브를 상기 흡인로에 설치하고 있는 증기 공급 시스템으로서,
   상기 재증발 탱크 내의 재증발 증기의 온도 또는 압력에 따라 상기 감압 밸브의 밸브개방도를 조정하는 구성으로 하고, 또한
   상기 체크 밸브를, 상기 체크 밸브의 밸브개방도의 증대에 따른 유량의 증대율이 밸브개방도가 작은 소개도역과 밸브개방도가 큰 대개도역에서 동등해지는 고유 유량 특성 또는 상기 증대율이 상기 대개도역보다 상기 소개도역에서 작아지는 고유 유량 특성을 가지는 구조로 되어 있는, 증기 공급 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   밸브 포트의 외주 에지부에 설치한 환형(環形)의 밸브 시트의 전체 주위에 면 접촉하는 상태로 밸브 시트에 착석하여 밸브 포트를 폐쇄하는 밸브체를 설치하고, 상기 가압 수단의 가압력에 의해 상기 밸브체를 밸브폐쇄측으로 가압하고, 또한 상기 밸브 포트로부터의 유체(流體) 유입압(流入壓)에 의해 상기 가압 수단의 가압력에 저항하여 상기 밸브체가 상기 밸브 시트로부터 이격(離隔)되는 쪽으로 이동하여 상기 밸브 포트를 개방하는 구조로 하고, 또한
   상기 밸브체가 상기 밸브 시트로부터 이격되는 쪽으로 이동할 때 상기 밸브체의 밸브 시트 접촉부와 밸브 시트와의 사이에 형성되는 간극의 면적보다 상기 밸브 포트의 내면과의 사이에 형성되는 간극의 면적을 작게 유지하는 형태로 상기 유체의 통과 유량을 제어하는 유량 제어용의 돌출부를 상기 밸브체의 밸브 포트측에 설치하고,
   상기 고유 유량 특성을 가지도록 상기 유량 제어용 돌출부의 외곽 형상이 구성되어 있는, 체크 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   상기 밸브체를 상기 밸브 포트의 개구면과 직교하는 방향을 따라 이동 안내하는 밸브축을 설치하고, 또한
   상기 유량 제어용 돌출부는, 상기 밸브 포트의 개구면의 중심 축심 주위에서 대칭성 또는 대략 대칭성을 가지는 형상으로 구성되어 있는, 체크 밸브.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 유량 제어용 돌출부는, 상기 밸브체가 상기 밸브 시트에 가까워지는 측으로 이동하여 상기 밸브 시트에 착석할 때까지의 이동 과정에 있어서 상기 밸브 포트의 내주면 또는 밸브 시트에 접촉하지 않는 외곽 형상으로 구성되어 있는, 체크 밸브.
   

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