KR20180057694A - 증기 밸브 및 증기 터빈 시스템 - Google Patents

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히로유키 가나자와
겐고 이마오카
가츠히사 하마다
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

증기 밸브는, 밸브 케이싱과, 제 1 원통부 및 제 1 단벽부를 갖는 제 1 밸브체와, 제 2 원통부 및 제 2 단벽부를 갖는 제 2 밸브체와, 제 1 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 1 밸브 로드와, 제 2 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 2 밸브 로드와, 제 1 원통부의 내측에 배치되며, 제 1 원통부 및 제 2 원통부가 밸브 시트로부터 이격되어 있을 때에 제 1 원통부 및 제 2 원통부보다 하방으로 돌출하는 돌출부를 갖는 플로우 가이드와, 플로우 가이드를 지지하는 지지부를 구비하고, 지지부는, 밸브 케이싱 또는 제 2 밸브체로부터, 제 1 밸브체에 형성된 관통 구멍을 통해서, 플로우 가이드까지 연장되며, 밸브 케이싱 또는 제 2 밸브체에 대하여 플로우 가이드의 경동을 허용하도록 플로우 가이드를 지지하고 있다.

Description

증기 밸브 및 증기 터빈 시스템
본 개시는 증기 밸브 및 증기 터빈 시스템에 관한 것이다.
증기 터빈으로의 증기 공급로에는, 증기 공급량을 조정 가능한 증기 가감 밸브, 및 증기 공급을 차단 가능한 증기 스톱 밸브가 배치된다.
예를 들면, 특허문헌 1이 개시하는 증기 밸브 장치는 증기 가감 밸브로써 사용 가능하다. 상기 증기 밸브 장치는 밸브체, 및 밸브체의 리세스형부에 배치되는 플로우 가이드를 갖고 있으며, 밸브체 및 플로우 가이드 등에 의해, 전개(全開) 개방도 또는 그 근방에서의 증기 통로부가 형성된다. 이 구성에 의하면, 전개 개방도 또는 그 근방에서의 증기 통로부의 유로 면적의 변화가 적어져, 증기의 흐름이 리세스형부 부근에서 소용돌이를 생기게 하는 일이 없어, 압력 손실이 억제된다고 여겨지고 있다.
한편, 특허문헌 2가 개시하는 증기 밸브는 스톱 밸브 밸브체와 가감 밸브 밸브체를 갖고 있으며, 증기 스톱 밸브 및 증기 가감 밸브로서의 2개의 기능을 단독으로 갖고 있다. 이 때문에 특허문헌 2가 개시하는 증기 밸브를 이용한 경우, 증기 스톱 밸브와 증기 가감 밸브를 별도로 준비한 경우에 비하여, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
일본 특허 공개 제 2008-175267 호 공보 국제 공개 팜플랫 제 WO 2014/098073 호
특허문헌 1이 개시하는 증기 밸브 장치는, 증기 가감 밸브로써 사용 가능하지만, 증기 터빈에 적용할 때에는, 증기 밸브 장치와는 별도로, 증기 스톱 밸브를 준비할 필요가 있다. 이와 같이 증기 가감 밸브와 증기 스톱 밸브를 별도로 준비한 경우, 각각에서 압력 손실이 발생하기 때문에, 압력 손실이 커져 버린다.
이에 반하여, 특허문헌 2가 개시하는 증기 밸브를 이용한 경우, 증기 스톱 밸브와 증기 가감 밸브를 별도로 준비한 경우에 비하여, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
그렇지만, 특허문헌 2가 개시하는 증기 밸브는, 특허문헌 1이 개시하는 증기 밸브 장치가 갖는 플로우 가이드를 갖고 있지 않다. 이 때문에, 특허문헌 2가 개시하는 증기 밸브를 사용한 경우, 밸브 개방도가 전개일 때의 증기 유로부의 유로 면적의 변화가 커서, 압력 손실이 생겨 버린다. 또한, 밸브 개방도가 작을 때에는, 증기의 흐름에 소용돌이가 생겨, 진동이 발생해 버릴 우려가 있다.
상기 사정을 감안하여, 본 발명의 적어도 일 실시형태의 목적은, 간단한 구성으로, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있는 동시에, 밸브 개방도가 작을 때의 진동이 억제되는 증기 밸브, 및 상기 증기 밸브를 구비하는 증기 터빈 시스템을 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 증기 밸브는,
밸브실, 상기 밸브실에 개구하는 입구 유로, 상기 밸브실에 개구하는 출구 유로, 및 상기 출구 유로의 개구를 둘러싸는 밸브 시트를 갖는 밸브 케이싱과,
상기 밸브실에 수용된 제 1 밸브체로서, 상기 밸브 시트에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는 제 1 원통부, 및 상기 제 1 원통부의 타단측에 일체로 형성된 제 1 단벽부를 갖는 제 1 밸브체와,
상기 밸브실에 수용된 제 2 밸브체로서, 상기 제 1 원통부와 동축으로 배치되며 또한 상기 제 1 원통부보다 외측에서 상기 밸브 시트에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는 제 2 원통부, 및 상기 제 2 원통부의 타단측에 일체로 형성된 제 2 단벽부를 갖는 제 2 밸브체와,
상기 제 1 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 1 밸브 로드와,
상기 제 2 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 2 밸브 로드와,
상기 제 1 원통부의 내측에 배치되며, 상기 제 1 원통부 및 상기 제 2 원통부가 상기 밸브 시트로부터 이격되어 있을 때에 상기 제 1 원통부 및 상기 제 2 원통부보다 하방으로 돌출하는 돌출부를 갖는 플로우 가이드와,
상기 플로우 가이드를 지지하는 지지부를 구비하고,
상기 지지부는, 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체로부터, 상기 제 1 밸브체에 형성된 관통 구멍을 통해서, 상기 플로우 가이드까지 연장되며, 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체에 대하여 상기 플로우 가이드의 경동(傾動)을 허용하도록 상기 플로우 가이드를 지지하고 있다.
상기 구성(1)에 의하면, 증기 밸브가 제 1 밸브체 및 제 2 밸브체를 갖고 있으며, 증기 밸브가 증기 스톱 밸브 및 증기 가감 밸브로서의 2개의 기능을 갖고, 상기 증기 밸브를 이용한 경우, 증기 스톱 밸브 및 증기 가감 밸브를 별도로 준비하는 경우보다, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 구성(1)에 의하면, 증기 밸브가 플로우 가이드를 가지므로, 밸브 개방도가 클 때의 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 구성(1)에 의하면, 증기 밸브가 플로우 가이드를 가지므로, 밸브 개방도가 작을 때, 증기의 흐름에 소용돌이가 발생하는 것이 억제되며, 이에 의해 제 1 밸브체나 제 2 밸브체의 진동의 발생이 억제된다.
한편, 상기 구성(1)에 의하면, 지지부가 제 1 밸브체에 형성된 관통 구멍을 통하여 플로우 가이드까지 연장되어 있으며, 간단한 구성으로, 플로우 가이드가 지지된다.
또한 한편, 제 2 밸브체의 밸브 개방도가 큰 경우, 제 2 밸브체가 경사지는 경우가 있다. 이 경우, 플로우 가이드가 지지부를 거쳐서 제 2 밸브체에 의해 지지되어 있으면, 플로우 가이드에 의해, 제 1 밸브체의 동작이 저해될 우려가 있다. 이 점, 상기 구성(1)에서는, 플로우 가이드가 밸브 케이싱 또는 제 2 밸브체에 대하여 경동 가능하므로, 플로우 가이드에 의해, 제 1 밸브체의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
(2) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성(1)에 있어서,
상기 지지부는 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체에 대한 상기 플로우 가이드의 경동을 허용하는 강성을 갖는다.
상기 구성(2)에서는, 지지부가 플로우 가이드의 경동을 허용하는 강성을 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드에 의해, 제 1 밸브체의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
(3) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성(1)에 있어서,
상기 플로우 가이드는 상기 제 2 밸브체에 대한 상기 플로우 가이드의 경동을 허용하는 구면(球面) 시트를 갖는다.
상기 구성(3)에서는, 플로우 가이드가 플로우 가이드의 경동을 허용하는 구면 시트를 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드에 의해, 제 1 밸브체의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성(1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 지지부는, 제 1 원통부의 직경방향으로 상기 제 1 원통부를 관통하여, 상기 제 2 원통부와 상기 플로우 가이드의 사이를 연장하는 적어도 1개의 로드를 갖는다.
상기 구성(4)에서는, 지지부가 제 1 원통부를 관통하는 로드를 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드를 지지할 수 있다.
(5) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 지지부는, 상기 제 1 단벽부를 관통하여, 상기 제 2 단벽부와 상기 플로우 가이드의 사이를 상하 방향으로 연장하는 적어도 1개의 로드를 포함한다.
상기 구성(5)에서는, 지지부가 제 1 단벽부를 관통하는 로드를 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드를 지지할 수 있다.
(6) 몇 가지 실시형태에서는, 상기 구성(1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 밸브 케이싱에 각각 장착되며, 상기 밸브 시트의 주위에 배치된 복수의 베인을 구비하고,
상기 복수의 베인 중 적어도 1개의 베인은 상기 지지부의 일부를 구성하며, 상기 지지부는, 상기 적어도 1개의 베인을 거쳐서, 상기 밸브 케이싱과 상기 플로우 가이드의 사이를 연장하고 있다.
상기 구성(6)에서는, 지지부가 적어도 1개의 베인을 포함하므로, 간단한 구성으로, 지지부가 증기의 흐름을 저해하지 않고, 플로우 가이드를 지지할 수 있다.
(7) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 구성(1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 제 1 단벽부와 상기 제 2 단벽부의 사이에서 상기 제 2 원통부에 의해 둘러싸인 상측 공간과 상기 제 2 원통부의 외측의 공간을 연통 가능한 제 2 밸브체용 균압 기구(pressure equalizing mechanism)와,
상기 제 1 단벽부와 상기 돌출부의 사이에서 상기 제 1 원통부에 의해 둘러싸인 하측 공간과, 상기 상측 공간을 연통 가능한 제 1 밸브체용 균압 기구를 추가로 구비하고,
상기 플로우 가이드는, 상기 돌출부를 관통하여, 상기 출구 유로와 상기 하측 공간의 사이를 연통하는 균압 구멍을 갖는다.
상기 구성(7)에서는, 제 1 밸브체용 균압 기구 및 균압 구멍에 의해, 제 1 밸브체에 대하여 상방향에 작용하는 압력과 하방향에 작용하는 압력이 서로 균형을 이룬다. 이 때문에, 제 1 밸브체를 작은 부세력으로 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 구성(7)에서는, 제 2 밸브체용 균압 기구에 의해, 제 2 밸브체에 대하여 상방향에 작용하는 압력과 하방향에 작용하는 압력이 서로 균형을 이룬다. 이 때문에, 제 2 밸브체를 작은 부세력으로 동작시킬 수 있다.
(8) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 증기 터빈 시스템은,
상기 구성(1) 내지 (7) 중 어느 하나의 증기 밸브와,
상기 증기 밸브로부터 증기가 공급되도록 구성된 증기 터빈을 구비한다.
상기 구성(8)에서는, 증기 터빈에 대하여, 상기 구성(1) 내지 (7) 중 어느 하나의 증기 밸브로부터 증기가 공급되므로, 증기 터빈 시스템 전체에서의 압력 손실이 저감되는 동시에, 증기 밸브의 밸브 개방도가 작을 때의 진동이 억제된다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 간단한 구성으로, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있는 동시에, 밸브 개방도가 작을 때의 진동이 억제되는 증기 밸브, 및 상기 증기 밸브를 구비하는 증기 터빈 시스템이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 증기 밸브가 적용된 증기 터빈 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 증기 밸브의 구성을 일부를 단면으로 하여 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2 중의 영역(Ⅲ)을 확대하여 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 다른 실시형태에 따른 증기 밸브에 있어서의, 도 3 중의 영역(Ⅳ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 증기 밸브에 있어서의, 도 2 중의 영역(Ⅲ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 증기 밸브에 있어서의, 도 2 중의 영역(Ⅲ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다.
도 7은 도 6 중의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따르는, 플로우 가이드, 제 1 밸브체, 제 2 밸브체 및 지지부의 개략적인 단면을 베인과 함께 도시하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있는 또한 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이에 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들면, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라서」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은 엄밀하게 그러한 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있는 정도의 각도나 거리를 가지고 상대적으로 변위하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차(公差), 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있는 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를 「마련하다」, 「갖추다」, 「구비하다」, 「포함하다」, 또는, 「가진다」라는 표현은 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 증기 밸브(1)가 적용된 증기 터빈 시스템(2)의 개략적인 구성을 도시하고 있다.
증기 터빈 시스템(2)은 증기 밸브(1)와, 증기 밸브(1)로부터 증기(급기 증기)가 공급되는 증기 터빈(4)을 구비하고 있다. 증기 터빈(4)은 공급된 증기의 에너지를 동력으로 변환하여 출력 가능하며, 에너지를 취출한 증기(배기 증기)가 증기 터빈(4)으로부터 배출된다. 예를 들면, 증기 터빈(4)이 출력한 동력은 발전기(6)에 전달되고, 동력을 이용하여 발전기(6)가 발전한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 증기 밸브(1(1a))의 구성을 일부를 단면으로 하여 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2 중의 영역(Ⅲ)을 확대하여 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4는 다른 실시형태에 따른 증기 밸브(1(1b))에 있어서의, 도 3 중의 영역(Ⅳ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다. 도 5는 다른 실시형태에 따른 증기 밸브(1(1c))에 있어서의, 도 2 중의 영역(Ⅲ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다. 도 6은 다른 실시형태에 따른 증기 밸브(1(1d))에 있어서의, 도 2 중의 영역(Ⅲ)에 상당하는 영역의 확대 단면도이다. 도 7은 도 6 중의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따르는, 플로우 가이드, 제 1 밸브체, 제 2 밸브체 및 지지부의 개략적인 단면을 베인과 함께 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 증기 밸브(1(1a))는 밸브 케이싱(10)과, 제 1 밸브체(12)와, 제 2 밸브체(14)와, 제 1 밸브 로드(16)와, 제 2 밸브 로드(18)와, 플로우 가이드(20)와, 지지부(22)를 갖고 있다.
밸브 케이싱(10)은, 밸브 케이싱(10)의 내부에 구획된 밸브실(24), 밸브실(24)에 개구하는 입구 유로(26), 밸브실(24)에 개구하는 출구 유로(밸브 구멍)(28), 및 출구 유로(28)의 개구를 둘러싸는 밸브 시트(30)를 갖고 있다. 예를 들면, 출구 유로(28)는 상하 방향으로 연장되며, 밸브 시트(30)는 상방을 향하여 서서히 확개되는 나팔 형상을 갖고 있다.
제 1 밸브체(12)는 밸브실(24)에 수용되어 있다. 제 1 밸브체(12)는 밸브 시트(30)에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는 제 1 원통부(32), 및 제 1 원통부(32)의 타단측에 일체로 형성된 제 1 단벽부(34)를 갖는다.
제 2 밸브체(14)도 또한 밸브실(24)에 수용되며, 제 2 원통부(36) 및 제 2 단벽부(38)를 갖는다. 제 2 원통부(36)는, 제 1 원통부(32)와 동축으로 배치되며 또한 제 1 원통부(32)보다 제 1 원통부(32)의 직경방향 외측에서 밸브 시트(30)에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는다. 제 2 단벽부(38)는 제 2 원통부(36)의 타단측에 일체로 형성되어 있다.
제 1 밸브 로드(16)는 제 1 밸브체(12)를 상하 방향으로 부세 가능하다. 제 1 밸브체(12)는, 제 1 밸브 로드(16)에 의해 부세되는 것에 의해, 밸브 시트(30)에 대하여 상하 방향으로 접속분리 가능하다.
예를 들면, 제 1 밸브 로드(16)는 밸브 케이싱(10)의 상부를 기밀하게 관통하고 있으며, 제 1 단벽부(34)로부터 밸브 케이싱(10)의 외부까지 연장되어 있다. 제 1 밸브 로드(16)의 외단에는 제 1 액추에이터(40)가 연결되며, 제 1 액추에이터(40)의 구동력에 의해, 제 1 밸브 로드(16)는 제 1 밸브체(12)를 부세 가능하다. 예를 들면, 제 1 액추에이터(40)는 유압 실린더 등에 의해 구성 가능하다.
제 2 밸브 로드(18)는 제 2 밸브체(14)를 상하 방향으로 부세 가능하다. 제 2 밸브체(14)는, 제 2 밸브 로드(18)에 의해 부세되는 것에 의해, 밸브 시트(30)에 대하여 상하 방향으로 접속분리 가능하다.
예를 들면, 제 2 밸브 로드(18)는 밸브 케이싱(10)의 상부를 기밀하게 관통하고 있으며, 제 2 단벽부(38)로부터 밸브 케이싱(10)의 외부까지 연장되어 있다. 제 2 밸브 로드(18)의 외단에는 제 2 액추에이터(42)가 연결되며, 제 2 액추에이터(42)의 구동력에 의해, 제 2 밸브 로드(18)는 제 2 밸브체(14)를 부세 가능하다. 예를 들면, 제 2 액추에이터(42)는 유압 실린더 등에 의해 구성 가능하다.
그리고 예를 들면, 제 2 밸브 로드(18)는 중공 원통 형상을 가지며, 제 1 밸브 로드(16)는 제 2 밸브 로드(18)의 내부를 기밀하게 관통하며 연장되어 있다.
플로우 가이드(20)는 제 1 원통부(32)의 내측에 배치되며, 제 1 원통부(32) 및 제 2 원통부(36)가 밸브 시트(30)로부터 이격되어 있을 때에 제 1 원통부(32) 및 제 2 원통부(36)보다 하방으로 돌출하는 돌출부(44)를 갖고 있다. 돌출부(44)는, 제 1 밸브체(12) 및 제 2 밸브체(14)가 밸브 시트(30)로부터 이격되어 있을 때에, 밸브실(24)과 출구 유로(28)의 합류부에 있어서의 유로 면적의 변화가 작아지는 형상을 갖는다. 예를 들면, 돌출부(44)는 하방을 향하여 뾰족해진 형상을 갖는다.
지지부(22)는 플로우 가이드(20)를 지지하고 있다. 지지부(22)는, 밸브 케이싱(10) 또는 제 2 밸브체(14)로부터, 제 1 밸브체(12)에 형성된 관통 구멍(46)을 통하여, 플로우 가이드(20)까지 연장되어 있다.
상기 구성에 의하면, 증기 밸브(1)가 제 1 밸브체(12) 및 제 2 밸브체(14)를 갖고 있으며, 증기 밸브(1)가 증기 스톱 밸브 및 증기 가감 밸브로서의 2개의 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 증기 밸브(1)를 이용한 경우, 증기 스톱 밸브 및 증기 가감 밸브를 별도로 준비하는 경우보다, 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 증기 밸브(1)가 플로우 가이드(20)를 가지므로, 제 1 밸브체(12) 및 제 2 밸브체(14)의 밸브 개방도가 클 때의 압력 손실의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 상기 구성에 의하면, 증기 밸브(1)가 플로우 가이드(20)를 가지므로, 제 1 밸브체(12) 또는 제 2 밸브체(14)의 밸브 개방도가 작을 때, 증기의 흐름에 소용돌이가 발생하는 것이 억제되며, 이에 의해 제 1 밸브체(12)나 제 2 밸브체(14)의 진동의 발생이 억제된다.
한편, 상기 구성에 의하면, 지지부(22)가 제 1 밸브체(12)에 형성된 관통 구멍(46)을 통하여 플로우 가이드(20)까지 연장되어 있으며, 간단한 구성으로, 플로우 가이드(20)가 지지된다.
또한, 상기 구성에서는, 증기 터빈(4)에 대하여, 증기 밸브(1)로부터 증기가 공급되므로, 증기 터빈 시스템(2) 전체에 있어서의 압력 손실이 저감되는 동시에, 증기 밸브(1)의 밸브 개방도가 작을 때의 진동이 억제된다.
또한, 상기 구성에 있어서, 제 1 밸브체(12) 및 제 2 밸브체(14) 중 어느 것을 스톱 밸브로써 사용하여도 좋고, 어느 것을 가감 밸브로써 사용하여도 좋지만, 예를 들면, 제 1 밸브체(12)를 가감 밸브로써 사용하고, 제 2 밸브체(14)를 스톱 밸브로써 사용할 수 있다.
몇 가지 실시형태에서는, 지지부(22)는, 밸브 케이싱(10) 또는 제 2 밸브체(14)에 대한 플로우 가이드(20)의 경동을 허용하도록 플로우 가이드(20)를 지지하고 있다.
제 2 밸브체(14)의 밸브 개방도가 큰 경우, 제 2 밸브체(14)가 경사지는 경우가 있다. 이 경우, 플로우 가이드(20)가 지지부(22)를 거쳐서 제 2 밸브체(14)에 의해 지지되어 있으면, 플로우 가이드(20)에 의해, 제 1 밸브체(12)의 동작이 저해될 우려가 있다. 이 점, 상기 구성에서는, 플로우 가이드(20)가 밸브 케이싱(10) 또는 제 2 밸브체(14)에 대하여 경동 가능하므로, 플로우 가이드(20)에 의해, 제 1 밸브체(12)의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
몇 가지의 실시형태에서는, 지지부(22)는 밸브 케이싱(10) 또는 제 2 밸브체(14)에 대한 플로우 가이드(20)의 경동을 허용하는 강성을 갖는다.
상기 구성에서는, 지지부(22)가 플로우 가이드(20)의 경동을 허용하는 강성을 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드(20)에 의해, 제 1 밸브체(12)의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 플로우 가이드(20)는 제 2 밸브체(14)에 대한 플로우 가이드(20)의 경동을 허용하는 구면 시트(48)를 갖는다.
상기 구성에서는, 플로우 가이드(20)가 플로우 가이드(20)의 경동을 허용하는 구면 시트(48)를 가지므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드(20)에 의해, 제 1 밸브체(12)의 동작이 저해되는 것이 방지된다.
또한, 이 경우, 지지부(22)는 구면 시트(48)에 대하여 미끄럼 운동 가능한 오목면을 갖는 결합부(49)를 갖는다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 지지부(22)는, 제 1 원통부(32)의 직경방향으로 제 1 원통부(32)를 관통하여, 제 2 원통부(36)와 플로우 가이드(20)의 사이를 연장하는 적어도 1개의 로드(50)를 갖는다.
상기 구성에서는, 지지부(22)가 제 1 원통부(32)를 관통하는 로드(50)를 갖고, 로드(50)에 의해 플로우 가이드(20)를 지지하므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드(20)를 지지할 수 있다. 이 경우, 관통 구멍(46)은 제 1 원통부(32)에 형성되며, 지지부(22)에 대한 제 1 원통부(32)의 상대적인 변위를 허용하도록, 상하 방향으로 기다란 긴 구멍 형상을 갖는다.
또한, 로드(50)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 복수의 로드(50)는 방사상으로 배열된다. 각 로드(50)는 용접이나 볼트 등에 의해 고정할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 지지부(22)는, 제 1 단벽부(34)를 관통하여, 제 2 단벽부(38)와 플로우 가이드(20)의 사이를 상하 방향으로 연장하는 적어도 1개의 로드(51)를 포함한다. 이 경우, 관통 구멍(46)은 제 1 단벽부(34)를 상하 방향으로 관통하며, 관통 구멍(46)과 로드(51)의 사이에는 시일 부재(52)가 배치되어 있다.
상기 구성에서는, 지지부(22)가 제 1 단벽부(34)를 관통하는 로드(51)를 갖고, 로드(51)에 의해 플로우 가이드(20)를 지지하므로, 간단한 구성으로, 플로우 가이드(20)를 지지할 수 있다.
또한, 로드(51)의 수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 복수의 로드(51)는 제 1 원통부(32)의 둘레 방향으로 배열된다. 각 로드(51)는 용접이나 볼트 등에 의해 고정할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 증기 밸브(1(1d))는 복수의 베인(53)을 갖고 있다. 복수의 베인(53)은 밸브 케이싱(10)에 각각 장착되며, 밸브 시트(30)의 주위에 배치되어 있다.
그리고, 복수의 베인(53) 중 적어도 1개의 베인(53a)은 지지부(22)의 일부를 구성하며, 지지부(22)는, 적어도 1개의 베인(53a)을 거쳐서, 밸브 케이싱(10)과 플로우 가이드(20)의 사이를 연장하고 있다.
상기 구성에서는, 지지부(22)가 적어도 1개의 베인(53a)을 포함하므로, 간단한 구성으로, 지지부(22)가 증기의 흐름을 저해하지 않고, 플로우 가이드(20)를 지지할 수 있다.
이 경우, 지지부(22)는 상기의 흐름을 방해하지 않도록 하는 형상을 갖고, 예를 들면, 지지부(22)는 L자 형상의 판(54)에 의해 구성된다. 판(54)은, 제 1 원통부(32)에 마련된 관통 구멍(46) 및 제 2 원통부(36)에 마련된 관통 구멍(55)을 관통하여 연장되어 있다. 예를 들면, 관통 구멍(46)은, 지지부(22)에 대한 제 1 원통부(32)의 상대적인 변위를 허용하도록, 상하 방향으로 기다란 긴 구멍 형상을 갖는다. 마찬가지로, 관통 구멍(55)은, 지지부(22)에 대한 제 2 원통부(36)의 상대적인 변위를 허용하도록, 상하 방향으로 기다란 긴 구멍 형상을 갖는다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 증기 밸브(1(1a, 1c, 1d))는 제 2 밸브체용 균압 기구(56) 및 제 1 밸브체용 균압 기구(58)를 갖고, 그리고 플로우 가이드(20)는 균압 구멍(60)을 갖는다.
제 2 밸브체용 균압 기구(56)는, 제 1 단벽부(34)와 제 2 단벽부(38)의 사이에서 제 2 원통부(36)에 의해 둘러싸인 상측 공간(62)과 제 2 원통부(36)의 외측의 밸브실(24) 내의 공간(64)을 연통 가능하다. 또한, 필요에 따라서, 제 2 밸브체용 균압 기구(56)는 상측 공간(62)과 공간(64)의 사이의 연통을 차단 가능하다.
제 1 밸브체용 균압 기구(58)는 제 1 단벽부(34)와 돌출부(44)의 사이에서 제 1 원통부(32)에 의해 둘러싸인 하측 공간(66)과, 상측 공간(62)을 연통 가능하다. 또한, 필요에 따라서, 제 1 밸브체용 균압 기구(58)는 하측 공간(66)과, 상측 공간(62)의 사이의 연통을 차단 가능하다.
균압 구멍(60)은, 플로우 가이드(20)의 돌출부(44)를 관통하여, 출구 유로(28)와 하측 공간(66)의 사이를 연통하고 있다. 균압 구멍(60)은, 상시, 출구 유로(28)와 하측 공간(66)의 사이를 연통하고 있다. 균압 구멍(60)의 수나 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 구성에서는, 제 1 밸브체용 균압 기구(58) 및 균압 구멍(60)에 의해, 제 1 밸브체(12)에 대하여 상방향에 작용하는 압력과 하방향에 작용하는 압력이 서로 균형을 이룬다. 이 때문에, 제 1 밸브체(12)를 작은 부세력으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 제 1 액추에이터(40)로써 소형의 것을 이용할 수 있다.
또한, 상기 구성에서는, 제 2 밸브체용 균압 기구(56)에 의해, 제 2 밸브체(14)에 대하여 상방향에 작용하는 압력과 하방향에 작용하는 압력이 서로 균형을 이룬다. 이 때문에, 제 2 밸브체(14)를 작은 부세력으로 동작시킬 수 있다. 따라서, 제 2 액추에이터(42)로써 소형의 것을 이용할 수 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 밸브체용 균압 기구(58)는 제 1 균압용 축방향 구멍(68), 제 1 균압용 밸브체(70), 제 1 균압용 상측 밸브 시트(72), 및 제 1 균압용 하측 밸브 시트(74)를 갖는다.
제 1 균압용 축방향 구멍(68)은 제 1 단벽부(34)의 중앙부를 상하 방향으로 관통하고 있다.
제 1 균압용 밸브체(70)는 제 1 밸브 로드(16)의 하단에 장착되며, 제 1 균압용 축방향 구멍(68) 내에 상하 방향으로 변위 가능하게 배치되어 있다.
제 1 균압용 상측 밸브 시트(72)는 제 1 균압용 축방향 구멍(68)의 상측 개구 주변에 마련되며, 제 1 균압용 밸브체(70)는, 상방을 향하여 변위하는 것에 의해, 제 1 균압용 상측 밸브 시트(72)에 접촉 가능하다.
제 1 균압용 하측 밸브 시트(74)는 제 1 균압용 축방향 구멍(68)의 하측 개구 주변에 마련되며, 제 1 균압용 밸브체(70)는, 하방을 향하여 변위하는 것에 의해, 제 1 균압용 하측 밸브 시트(74)에 기밀하게 접촉 가능하다.
또한, 제 1 균압용 밸브체(70)가 제 1 균압용 하측 밸브 시트(74)로부터 이격되어 있을 때, 하측 공간(66)과 상측 공간(62)이 연통된다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 2 밸브체용 균압 기구(56)는 제 2 균압용 축방향 구멍(76), 제 2 균압용 직경방향 구멍(78), 제 2 균압용 밸브체(80), 제 2 균압용 상측 밸브 시트(82), 및 제 2 균압용 하측 밸브 시트(84)를 갖는다.
제 2 균압용 축방향 구멍(76)은 제 2 단벽부(38)의 중앙부를 상하 방향으로 관통하고 있다. 제 2 균압용 직경방향 구멍은 제 2 단벽부(38)의 내부를 직경방향으로 연장하여, 제 2 균압용 축방향 구멍(76)과 제 2 단벽부(38)의 외주면의 사이를 연장하고 있다.
제 2 균압용 밸브체(80)는 제 2 밸브 로드(18)의 하단에 장착되며, 제 2 균압용 축방향 구멍(76) 내에 상하 방향으로 변위 가능하게 배치되어 있다.
제 2 균압용 상측 밸브 시트(82)는 제 2 균압용 축방향 구멍(76)의 상측 개구 주변에 마련되며, 제 2 균압용 밸브체(80)는, 상방을 향하여 변위하는 것에 의해, 제 2 균압용 상측 밸브 시트(82)에 기밀하게 접촉 가능하다.
제 2 균압용 하측 밸브 시트(84)는 제 2 균압용 축방향 구멍(76)의 하측 개구 주변에 마련되며, 제 2 균압용 밸브체(80)는, 하방을 향하여 변위하는 것에 의해, 제 2 균압용 하측 밸브 시트(84)에 기밀하게 접촉 가능하다.
또한, 제 2 균압용 밸브체(80)가 제 2 균압용 하측 밸브 시트(84)로부터 이격되어 있을 때, 제 2 균압용 축방향 구멍(76) 및 제 2 균압용 직경방향 구멍(78)을 통하여, 상측 공간(62)과 제 2 밸브체(14)의 외측의 밸브실(24) 내의 공간(64)이 연통된다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 2 균압용 밸브체(80)와 일체로 슬리브(86)가 마련되며, 제 1 균압용 밸브체(70)와 일체로 축부(88)가 마련된다. 슬리브(86)는 제 2 균압용 밸브체(80)로부터 하방을 향하여 연장되고, 축부(88)는 제 1 균압용 밸브체(70)로부터 상방을 향하여 연장되며, 그리고, 슬리브(86)의 하단측에 대하여 축부(88)의 상단측이 미끄럼 운동 가능하게 끼워맞추어져 있다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 원통부(32) 또는 제 1 단벽부(34)와, 제 2 원통부(36)의 사이에, 환상의 시일 부재(90)가 배치된다. 시일 부재(90)는 제 1 원통부(32)와 제 2 원통부(36)의 사이의 간극에서의 증기의 흐름을 제한한다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 원통부(32)와 플로우 가이드(20)의 사이에, 적어도 2개의 환상의 시일 부재(92)가 배치된다. 적어도 2개의 환상의 시일 부재(92)는, 상하 방향으로 지지부(22)의 상하, 즉 관통 구멍(46)의 상하에 위치하도록 배치되며, 지지부(22)를 위해 제 1 원통부(32)에 마련된 관통 구멍(46)을 통한 증기의 흐름을 제한한다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 플로우 가이드(20)는 돌출부(44)와 일체로 형성된 원통부(94)로 한다. 원통부(94)는 제 1 원통부(32)의 내측에 배치된다. 원통부(94)는 중공(中空)이어도, 중실(中實)이어도 좋다.
몇 가지의 실시형태에서는, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 원통부(32)의 하단부(시일부)의 외경은 제 1 원통부(32)의 중간부의 외경보다 크고, 제 1 원통부(32)의 하단부는, 제 1 원통부(32)의 중간부 또는 제 2 원통부(36)의 하단부(시일부)보다 제 1 원통부(32)의 직경방향으로 두껍게 형성되어 있다. 그리고, 제 2 원통부(36)는 단을 갖는 원통 형상을 갖고, 제 2 원통부(36)의 하단측은 제 2 원통부(36)의 상단측보다 큰 직경을 갖고, 제 1 원통부(32)의 하단측과 제 2 원통부(36)의 하단측의 사이의 간극은 제 1 원통부(32)의 상단측과 제 2 원통부(36)의 하단측의 사이의 간극보다 크다.
본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시형태에 변경을 추가한 형태나, 이들 형태를 조합한 형태도 포함한다.
1(1a 내지 1d): 증기 밸브 2: 증기 터빈 시스템
4: 증기 터빈 6: 발전기
10: 밸브 케이싱 12: 제 1 밸브체
14: 제 2 밸브체 16: 제 1 밸브 로드
18: 제 2 밸브 로드 20: 플로우 가이드
22: 지지부 24: 밸브실
26: 입구 유로 28: 출구 유로(밸브 구멍)
30: 밸브 시트 32: 제 1 원통부
34: 제 1 단벽부 36: 제 2 원통부
38: 제 2 단벽부 40: 제 1 액추에이터
42: 제 2 액추에이터 44: 돌출부
46: 관통 구멍 48: 구면 시트
49: 결합부 50: 로드
51: 로드 52: 시일 부재
53, 53a: 베인 54: 판
55: 관통 구멍 56: 제 2 밸브체용 균압 기구
58: 제 1 밸브체용 균압 기구 60: 균압 구멍
62: 상측 공간 64: 공간
66: 하측 공간 68: 제 1 균압용 축방향 구멍
70: 제 1 균압용 밸브체 72: 제 1 균압용 상측 밸브 시트
74: 제 1 균압용 하측 밸브 시트 76: 제 2 균압용 축방향 구멍
78: 제 2 균압용 직경방향 구멍 80: 제 2 균압용 밸브체
82: 제 2 균압용 상측 밸브 시트 84: 제 2 균압용 하측 밸브 시트
86: 슬리브 88: 축부
90, 92: 시일 부재 94: 원통부

Claims (8)

  1. 밸브실, 상기 밸브실에 개구하는 입구 유로, 상기 밸브실에 개구하는 출구 유로, 및 상기 출구 유로의 개구를 둘러싸는 밸브 시트를 갖는 밸브 케이싱과,
    상기 밸브실에 수용된 제 1 밸브체로서, 상기 밸브 시트에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는 제 1 원통부, 및 상기 제 1 원통부의 타단측에 일체로 형성된 제 1 단벽부를 갖는 제 1 밸브체와,
    상기 밸브실에 수용된 제 2 밸브체로서, 상기 제 1 원통부와 동축으로 배치되며 또한 상기 제 1 원통부보다 외측에서 상기 밸브 시트에 대하여 상하 방향으로 접촉 가능한 일단을 갖는 제 2 원통부, 및 상기 제 2 원통부의 타단측에 일체로 형성된 제 2 단벽부를 갖는 제 2 밸브체와,
    상기 제 1 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 1 밸브 로드와,
    상기 제 2 밸브체를 상하 방향으로 부세 가능한 제 2 밸브 로드와,
    상기 제 1 원통부의 내측에 배치되며, 상기 제 1 원통부 및 상기 제 2 원통부가 상기 밸브 시트로부터 이격되어 있을 때에 상기 제 1 원통부 및 상기 제 2 원통부보다 하방으로 돌출하는 돌출부를 갖는 플로우 가이드와,
    상기 플로우 가이드를 지지하는 지지부를 구비하고,
    상기 지지부는, 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체로부터, 상기 제 1 밸브체에 형성된 관통 구멍을 통해서, 상기 플로우 가이드까지 연장되며, 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체에 대하여 상기 플로우 가이드의 경동을 허용하도록 상기 플로우 가이드를 지지하고 있는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 밸브 케이싱 또는 상기 제 2 밸브체에 대한 상기 플로우 가이드의 경동을 허용하는 강성을 갖는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로우 가이드는 상기 제 2 밸브체에 대한 상기 플로우 가이드의 경동을 허용하는 구면(球面) 시트를 갖는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는, 제 1 원통부의 직경방향으로 상기 제 1 원통부를 관통하여, 상기 제 2 원통부와 상기 플로우 가이드의 사이를 연장하는 적어도 1개의 로드를 갖는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 제 1 단벽부를 관통하여, 상기 제 2 단벽부와 상기 플로우 가이드의 사이를 상하 방향으로 연장하는 적어도 1개의 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 케이싱에 각각 장착되며, 상기 밸브 시트의 주위에 배치된 복수의 베인을 구비하고,
    상기 복수의 베인 중 적어도 1개의 베인은 상기 지지부의 일부를 구성하고,
    상기 지지부는, 상기 적어도 1개의 베인을 거쳐서, 상기 밸브 케이싱과 상기 플로우 가이드의 사이를 연장하고 있는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단벽부와 상기 제 2 단벽부의 사이에서 상기 제 2 원통부에 의해 둘러싸인 상측 공간과 상기 제 2 원통부의 외측의 공간을 연통 가능한 제 2 밸브체용 균압 기구(pressure equalizing mechanism)와,
    상기 제 1 단벽부와 상기 돌출부의 사이에서 상기 제 1 원통부에 의해 둘러싸인 하측 공간과, 상기 상측 공간을 연통 가능한 제 1 밸브체용 균압 기구를 추가로 구비하고,
    상기 플로우 가이드는, 상기 돌출부를 관통하여, 상기 출구 유로와 상기 하측 공간의 사이를 연통하는 균압 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는
    증기 밸브.
  8. 제 1 항에 기재된 증기 밸브와,
    상기 증기 밸브로부터 증기가 공급되도록 구성된 증기 터빈을 구비하는 것을 특징으로 하는
    증기 터빈 시스템.
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