KR20120081818A - 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유압완충식 틸팅 디스트 역지밸브에 관한 것으로서, 유압실린더, 오일이동 주배관 및 오일이동 보조배관을 이용하여 역지밸브 닫힘 충격 진동과 소음을 줄이는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브는, 유체의 흐름을 조절하는 디스크, 상기 디스크를 회전가능하게 지지하고 흐르는 유체와 수직으로 밸브부를 관통하는 편심축 및 내측에 유로가 형성되고 내주면은 디스크의 외주보다 큰 원통형 밸브케이스를 포함하는 밸브부; 상기 밸브부에 흐르는 유량을 조절하기 위하여, 상기 편심축의 양측의 상단에 연결되어 유체의 힘을 상하 운동 에너지로 바꾸는 피스톤 연결부재, 상기 피스톤 연결부재의 상측에 위치하여 피스톤 연결부재로부터 받은 상하 운동에너지를 상쇄시키는 유압실린더, 상기 유압실린더에 오일을 공급하는 오일탱크, 유압실린더의 상측과 하측을 연결하는 오일이동 주배관, 유압실린더의 상측 양단을 연결하는 오일이동 보조배관을 포함하는 조절부; 로 이루어진 것이다.

Description

유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브{HYDRAULIC SHOCK ABSORBING TILTING DISC CHECK VALVE}
본 발명은 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브의 유로를 조절하여 유체를 차단하거나 유량을 조절하기 위하여 유압실린더, 오일이동 주배관 및 오일이동 보조배관을 이용하여 디스크의 회전을 조절하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브에 관한 것이다.
원자력 발전소에 사용되는 기기들은 주기적으로 교체운전을 통한 기기 건전성시험을 실시하며, 기기 및 설비들의 설치 및 구성의 가장 큰 특징은 특이사항 발생시에도 기기 및 설비들이 안정되게 작동할 수 있도록 복수의 안전장치 및 높은 신뢰성이 요구된다. 그러나, 현재 상용되고 있는 대구경 배관(42인치 이상)에 사용되는 유압제어식 역지밸브의 경우, 유압제어장치의 고장시 역지밸브가 심각한 문제점을 가지는바 셀프 브레이크(Self-brake) 시스템을 적용한 유압 실린더 타입의 기계 장치를 포함한 역지밸브 개발이 시급한 문제로 대두되었다. 또한, 역지밸브는 발전소 현장특성이 펌프 출구와 모관이 인접한 구조로 되어 있으며 펌프 정지시 주변의 가동중인 펌프 압력이 해수모관 압력을 유지시키므로 해수 모관 압력은 정지펌프 전단의 역지밸브 역류압으로 곧바로 영향을 끼침으로 고차압을 견딜 것을 요구한다.
그리고, 종래 역지밸브는 소음과 진동이 상당하여 유압시스템의 불안정을 일으켰으며 마모로 인한 내구성의 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유압실린더, 오일이동 주배관 및 오일이동 보조배관을 이용하여 역지밸브 닫힘시 충격 진동과 소음을 줄이는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브를 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 유체의 흐름을 조절하는 디스크, 상기 디스크를 회전가능하게 지지하고 흐르는 유체와 수직으로 밸브부를 관통하는 편심축 및 내측에 유로가 형성되고 내주면은 디스크의 외주보다 큰 원통형 밸브케이스를 포함하는 밸브부; 상기 밸브부에 흐르는 유량을 조절하기 위하여, 상기 편심축의 양측의 상단에 연결되어 유체의 힘을 상하 운동 에너지로 바꾸는 피스톤 연결부재, 상기 피스톤 연결부재의 상측에 위치하여 피스톤 연결부재로부터 받은 상하 운동에너지를 상쇄시키는 유압실린더, 상기 유압실린더에 오일을 공급하는 오일탱크, 유압실린더의 상측과 하측을 연결하는 오일이동 주배관, 유압실린더의 상측 양단을 연결하는 오일이동 보조배관을 포함하는 조절부; 를 포함하는 것을 특징으로한다.
또한 바람직하게는, 상기 조절부는 상기 편심축의 양측 또는 일측의 하단에 연결되는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 유압실린더는 유압실린더 내측에서 작동유를 이동시키는 피스톤, 상기 피스톤 연결부재로부터 상하 운동 에너지를 전달하는 피스톤 하단에 연결된 피스톤 로드 및 피스톤 내측에 위치하는 보조 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 오일이동 주배관은 오일이동 주배관의 중단부에 작동유의 유량을 조절하는 급속닫힘단계 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 오일이동 보조배관은 오일이동 보조배관의 중단부에 작동유의 유량을 조절하는 완화닫힘단계 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게는, 상기 조절부는 디스크의 닫힘개도가 0 내지 86%일때 오일이동 주배관으로 작동유가 흐르고 디스크의 닫힘개도가 86% 내지 100%일때 오일이동 보조배관으로 작동유가 흐르는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 유압실린더, 오일이동 주배관 및 오일이동 보조배관을 이용하여 역지밸브 닫힘시 소음 및 진동을 현저하게 완화, 제거하는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 밸브 닫힘시에만 압력상승이 일어나고 밸브가 닫힌 이후에는 유압실린더내 압력 균등화가 이뤄지는 셀프 브레이크(Self-brake)하여 상시적 고압형성에 따른 유압시스템의 불안정성을 배제하여 종래보다 높은 신뢰성을 가지는 효과도 있다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브를 나타낸 개략도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브의 조절부를 나타낸 구성도.
도 3 는 종래 역지밸브의 진동 측정결과 그래프.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스 역지밸브의 진동 측정결과 그래프.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
참고로, 상기 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브는 2 단계 닫힘과정을 통해 디스크 닫힘속도를 조절하여 충격진동 및 소음을 저감시키는데, 제 1 단계는 역지밸브 급속닫힘단계로 역지밸브를 신속하게 닫힌 후, 제 2 단계는 역지밸브 완화닫힘단계로 역지밸브를 서서히 닫는 단계로 구성된다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브를 나타낸 개략도로서, 도시된 바와 같이 밸브부(100) 및 조절부(200)를 포함하여 이루어진다.
상기 밸브부(100)는 유체가 흘러가는 공간으로, 상기 밸브부(100)를 흐르는 유체의 문 역할을 하고 밸브부(100) 내측과 동일한 형상을 가지는 디스크(110), 밸브부(100) 중심축에서 가장자리에 편향된 편심축(120), 유체가 흐르는 관통역할을 하고 편심축(120)과 조절부(200)를 연결할 수 있도록 양측에 통공을 가지는 밸브케이스(130)로 구성된다.
상기 디스크(110)는 하부에 하부추가 설치되고 유체의 흐름을 조절하는 문 역할하는 것으로, 밸브케이스(130) 내측에 위치하여 유체의 압력을 받아 편심축(120)을 통해 조절부(200)로 전달하고 또한 조절부(200)로부터 편심축(120)을 통해 전달받아 유체의 흐름을 조절한다.
상기 편심축(120)은 밸브부(100)에서 편심되어 벨브케이스(130)의 양측의 통공을 관통하여 밸브케이스(130) 내측에 디스크(110)를 유체흐름방향과 수직으로 고정 시키고 밸브 케이스(130) 외측으로 조절부(200)와 연결되어 유체의 흐름에 따른 압력을 디스크(110)로부터 받아 조절부(200)로 전달하고 조절부(200)로부터 받은 압력을 디스크(110)로 전달한다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브의 조절부(200)를 나타낸 구성도로서, 도시된 바와 같이 상기 조절부(200)는 상기 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브에 흐르는 유체의 양을 조절하기 위하여, 편심축(120)의 회전에너지를 상하운동에너지로 전달하는 피스톤 연결부재(210), 급속닫힘단계에서 편심축(120)의 회전 운동에너지를 피스톤 연결부재(210)를 통해 받아 오일이동 주배관을 통해 작동유를 신속히 이동시키고 완화닫힘단계에서는 오일이동 보조배관을 통해 작동유를 완만히 이동시키는 유압실린더(220), 상기 유압실린더(220)의 작동유를 공급하고 이동시키는 오일탱크(230), 급속닫힘단계에서 작동유를 신속히 유압실린더 상단에서 하단으로 이동시키는 오일이동 주배관(240), 완화닫힘단계에서 유압실린더의 일측 상단에서 타측 상단으로 이동시키는 오일이동 보조배관(250)를 포함한다.
상기 피스톤 연결부재(210)는 유압실린더(220)와 편심축(120)사이에 위치하여, 편심축(120)의 회전 운동을 유압실린더(220)에 상하 운동으로 바꾸어 전달한다.
상기 유압실린더(220)는 피스톤(221), 상기 피스톤(221)과 피스톤연결부재(210)를 연결하는 피스톤로드(223), 상기 피스톤(221)과 상측에 결합되어 급속닫힘단계에서 오일이동 주배관을 막는 보조피스톤(225)로 구성되며, 밸브부(100)의 디스크(110)에 역류압이 걸리면 편심축(120)과 피스톤 연결부재(210)를 통해 유압작동유를 상향 이동한다.
상기 오일탱크(230)은 상기 오일이동 주배관(240)에 연결되어 작동유를 공급한다.
상기 오일이동 주배관(240) 및 오일이동 보조배관(250)은 유압실린더(220)의 상측에서 수직방향으로 설치되며 오일이동 주배관(240)은 유압실린더(220) 상부와 하부를 연결하며 중단부에 오일탱크(230)로부터 오일을 공급받고 또한 급속닫힘단계 조절밸브가 위치하여 오일이동 주배관(240)의 유량을 조절할 수 있다. 그리고, 오일이동 보조배관(250)의 상측에는 완화닫힘단계 조절밸브가 위치하여 상기 완화닫힘단계 조절밸브를 통해 오일이동 보조배관(250)의 유량을 조절할 수 있다.
그리고 바람직하게는, 급속닫힘단계에서 역지밸브의 디스크 회전토크를 강화시키는 무게추(260)을 상기 편심측의 양측 또는 일측에 설치한다.
이하에서는 상기 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정 및 그 과정에서 발생되는 효과를 설명하도록 한다.
먼저 유압완충식 틸팅디스크(110) 역지밸브는 개방된 상태에서 상기 유압완충식 틸팅디스크(110) 역지밸브에 연결된 펌프가 정지하면 모관의 역류압은 상기 역지밸브 편심축(120)을 중심으로 디스크(110)를 회전시키는 토크로 작용한다.
상기 유압완충식 틸팅 디스크(110) 역지밸브는 2 단계 닫힘과정을 통해 디스크(110) 닫힘속도를 조절하여 충격진동 및 소음을 저감시키는데, 제 1 단계는 역지밸브 급속닫힘단계로서, 무게추(260)와 디스크(110) 하부추에 의해 닫힘 토크로 인한 역류압이 최대로 미치기 전에 편심축(120)에 연결된 디스크(110)가 급속히 닫힌다. 그리고 디스크(110)와 연결된 편심축(120)으로부터 운동에너지를 전송받아 피스톤 연결부재(210)와 유압실린더(220)의 피스톤은 상향 이동하고 유압실린더(220)내 작동유는 오일이동 주배관(240)을 따라 이동하여 오일탱크(230) 및 실린더 하부로 이동하게 된다. 그리고, 상기 급속닫힘단계의 밸브닫힘개도는 0 내지 84%인 것이 바람직하다.
이후, 제 2 단계는 완화닫힘단계로서, 피스톤과 일체되어있는 보조피스톤(225)이 실린더 상부 챔버안에 진입하고 작동유는 오일이동 주배관(240)이 닫히게 되어 오일이동 보조배관(250)을 통하여 이동한다. 이때, 완화닫힘단계에서 밸브 닫힘개도는 84 내지 100%인 것이 바람직하다. 그러므로, 오일이동 주배관(240) 보조배관(250)의 직경차이 및 유체 점성저항에 의해 실린더가 천천히 상향으로 이동하게 되어 실리더와 연결된 디스크(110) 닫힘속도를 감소시켜 충격진동 및 소음이 현저히 저감된다.
그리고, 급속닫힘단계에서 완화닫힘단계 진입시스템 내부 순간압력은 77 bar까지 상승하므로 통상적인 작동유의 비압축성 특성이 상당부분 압축성 유체로서 작용하므로 압축비가 작은 작동유를 쓰는 것이 바람직하다. 일예로 석유계 작동유에서 터빈제어 작동유를 사용하면 압축률을 줄여 유압완충식 틸팅디스크(110) 역지밸브의 신뢰도가 상승한다.
도 3 과 도 4 는 종래 역지밸브와 본 발명의 일실시예에 따른 유압완충식 틸팅 디스 역지밸브의 진동 측정결과 그래프로서, 도시된 바와 같이 기존 역지밸브의 충격진동값은 909mm/sec에서 7.5mm/sec로 축소시켰다. 또한 소음값도 기존 역지밸브의 경우 115db에서 35db로 감소시켰다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : 메인본체 110 : 디스크
120 : 편심축 130 : 벨브케이스
200 : 조절부 210 : 피스톤 연결부재
220 : 유압실린더 230 : 오일탱크
240 : 오일이동 주배관 250 : 오일이동 보조배관
260 : 무게추

Claims (6)

  1. 유체의 흐름을 조절하는 디스크, 상기 디스크를 회전가능하게 지지하고 흐르는 유체와 수직으로 밸브부를 관통하는 편심축 및 내측에 유로가 형성되고 내주면은 디스크의 외주보다 큰 원통형 밸브케이스를 포함하는 밸브부;
    상기 밸브부에 흐르는 유량을 조절하기 위하여, 상기 편심축의 양측의 상단에 연결되어 유체의 힘을 상하 운동 에너지로 바꾸는 피스톤 연결부재, 상기 피스톤 연결부재의 상측에 위치하여 피스톤 연결부재로부터 받은 상하 운동에너지를 상쇄시키는 유압실린더, 상기 유압실린더에 오일을 공급하는 오일탱크, 유압실린더의 상측과 하측을 연결하는 오일이동 주배관, 유압실린더의 상측 양단을 연결하는 오일이동 보조배관을 포함하는 조절부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    상기 편심축의 양측 또는 일측의 하단에 연결되는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압실린더는,
    유압실린더 내측에서 작동유를 이동시키는 피스톤, 상기 피스톤 연결부재로부터 상하 운동 에너지를 전달하는 피스톤 하단에 연결된 피스톤 로드 및 피스톤 내측에 위치하는 보조 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오일이동 주배관은,
    오일이동 주배관의 중단부에 작동유의 유량을 조절하는 급속닫힘단계 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오일이동 보조배관은,
    오일이동 보조배관의 중단부에 작동유의 유량을 조절하는 완화닫힘단계 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조절부는,
    디스크의 닫힘개도가 0 내지 86%일때 오일이동 주배관으로 작동유가 흐르고 , 디스크의 닫힘개도가 86% 내지 100%일때 오일이동 보조배관으로 작동유가 흐르는 것을 특징으로 하는 유압완충식 틸팅 디스크 역지밸브.
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