KR20220146078A - 선박용 스팀 제어 밸브 - Google Patents

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KR20220146078A
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Abstract

본 발명은 스트레이너를 포함하고, 또한 스트레이너의 관리가 매우 편리한 선박용 스팀 제어 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박 엔진의 연료 또는 윤활유를 스팀을 이용하여 가열하는 가열 장치의 열교환기에 공급되는 스팀의 양을 조절하는 선박용 스팀 제어 밸브에 있어서, 스팀이 공급되는 공급배관과 스팀이 배출되는 배출배관이 연결되며, 전체 구조를 지지하는 금속 재질의 몸체; 상기 몸체 내부에 형성되어 공급된 스팀이 유동하는 내부공간; 상기 몸체 상단에 부착되어 상기 내부공간의 유동면적을 조절하여 배출되는 스팀 양을 제어하는 액추에이터; 상기 몸체 하단을 통하여 삽입되며, 상기 내부공간에 스트레이너를 경사지게 배치시켜 모든 스팀이 상기 스트레이너의 내면으로 유입된 후, 외면에 형성된 홀로 배출되도록 안내하는 스트레이너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 스팀 제어 밸브{Steam control valve for vessel}
본 발명은 선박용 스팀 제어 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트레이너가 일체로 형성된 선박용 스팀 제어 밸브에 관한 것이다.
선박의 엔진에 주로 사용되는 중연료유는 상온에서 점도가 매우 높기 때문에연료의 엔진측으로 이송이나 공급을 위해 별도의 가열 장치를 이용하여 일정한 온도 이상으로 가열하여 점도를 저하시킨 후 사용하며, 또한 엔진용 윤활유 역시 동일한 방식으로 가열하여 사용한다.
이러한 선박용 중연료유의 가열에 사용되는 가열 장치는 내부에 스팀이 순환하는 열교환기를 이용하여 중연료유를 가열하는 방식이 주로 적용된다.
예를 들면, 공개실용신안 제2010-0000717호에 개시된 바와 같이, 선박의 오일탱크 내부에 설치되어 증기와 연료의 열교환을 유도하고, 이를 통해 연료의 온도유지 및 점도를 낮추기 위한 가열장치에 있어서, 반원형 드럼을 적용하여 기존 원통형 드럼이나 도넛형 드럼과 설치공간은 동일하면서도 증기의 열전달면적을 효과적으로 확장하기 위한 선박용 연료 가열 장치를 들 수 있다.
한편, 스팀을 이용한 열교환기의 경우, 대부분 온도를 기준으로 공급되는 스팀을 조절하기 위하여 스팀 제어 밸브를 사용하고 있다.
상기 스팀 제어 밸브는 상기 열교환기의 온도에 따라 밸브의 개폐률을 변화시켜, 결과적으로 열교환기로 공급되는 스팀양을 조절하여 열교환기의 온도를 조절하는 기능을 수행한다.
일반적인 스팀 제어 밸브는 전방에 내부의 스팀의 오염물을 걸러주는 스트레이너를 배관 형태로 별도로 부착하여 사용하나, 상기 방식은 스트레이너가 일정한 공간을 차지하여 선박 등에 설치하기에 공간적으로 불리한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 스트레이너를 포함하고, 또한 스트레이너의 관리가 매우 편리한 선박용 스팀 제어 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박 엔진의 연료 또는 윤활유를 스팀을 이용하여 가열하는 가열 장치의 열교환기에 공급되는 스팀의 양을 조절하는 선박용 스팀 제어 밸브에 있어서, 스팀이 공급되는 공급배관과 스팀이 배출되는 배출배관이 연결되며, 전체 구조를 지지하는 금속 재질의 몸체; 상기 몸체 내부에 형성되어 공급된 스팀이 유동하는 내부공간; 상기 몸체 상단에 부착되어 상기 내부공간의 유동면적을 조절하여 배출되는 스팀 양을 제어하는 액추에이터; 상기 몸체 하단을 통하여 삽입되며, 상기 내부공간에 스트레이너를 경사지게 배치시켜 모든 스팀이 상기 스트레이너의 내면으로 유입된 후, 외면에 형성된 홀로 배출되도록 안내하는 스트레이너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 몸체는 내부에 나사부를 포함하는 접촉고정부가 형성되며, 상기 접촉고정부에 상기 액추에이터와 대응하는 접촉부재가 나사 결합하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 액추에이터는: 상기 몸체에 고정되는 베이스; 상기 베이스에서 연장형성되며, 끝단이 상하로 이송되는 작동로드; 및 상기 작동로드 끝단에 부착되는 접촉팁을 포함하며, 상기 접촉부재의 중앙에는 스팀이 유동하는 유동홀이 형성되고, 상기 접촉팁과 상기 유동홀의 거리에 따라 배출되는 스팀의 양이 조절되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 스트레이너는 몸체의 중심선에 대하여 30도 내지 60도로 경사진 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 내부공간은 스팀이 유입되는 유입구, 상기 유입구와 연통되고 상기 스트레이너가 배치되는 하단부, 상기 하단부와 상기 유동홀에 의하여 연통되며, 액추에이터가 배치되는 상단부 및 상기 상단부와 연통되며 스팀이 배출되는 유출구를 포함하며, 스팀은 유입구, 하단부, 상단부 및 유출구 순으로 유동하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 몸체의 하단에는 스트레이너의 경사와 동일한 각도로 형성되고 나사부를 포함하는 하단홀이 형성되고, 상기 스트레이너 모듈은 상기 스트레이너를 고정하는 고정부와 상기 고정부에 결합하는 드레인밸브를 포함하고, 상기 고정부는 상기 하단홀에 형성된 나사부와 나사결합하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 고정부의 중앙에는 상기 스트레이너의 내부와 연통하는 관통구가 형성되고, 상기 드레인밸브는 상기 관통구를 개방 또는 밀폐하는 볼밸브인 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 스트레이너와 상기 고정부와 상기 드레인밸브는 중심선이 일치하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 드레인밸브는 개폐를 조절하는 조작 레버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 스트레이너는 몸체의 중심선에 대하여 45도로 경사진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선박용 스팀 제어 밸브은 몸체, 상기 몸체에 수평으로 형성되는 유입구와 유출구, 상기 몸체에 수직으로 설치되는 액추에이터, 상기 몸체 내부에 설치되는 접촉부재, 상기 몸체에 경사진 형태로 삽입되는 스트레이너 모듈을 포함하여 구성되어, 요구되는 설치 공간이 상대적으로 작으면서, 내부 스트레이너의 유지 보수가 편리한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 스팀 제어 밸브의 단면도이며,
도 2는 도 1에 도시된 몸체의 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 내부공간의 구성도이며,
도 4는 도 1에 도시된 접촉부재의 구성도이며,
도 5는 도 1에 도시된 액추에이터의 구성도이며,
도 6은 도 1에 도시된 스트레이너 모듈의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 선박용 스팀 제어 밸브(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(10), 상기 몸체 내부에 형성되는 내부공간(20), 상기 몸체(10)의 외면에 수직 방향으로 결합하는 액추에이터(40), 상기 내부공간(20)의 결합하여 상기 액추에이터(40)와 대응하여 내부의 스팀 유량을 조절하는 접촉부재(50) 및 상기 몸체(10)의 하단의 경사진 형태로 상기 몸체(10)에 삽입되어 상기 내부공간(20)에 배치되는 스트레이너(60)를 포함하는 스트레이너 모듈(70)을 포함하여 구성된다.
먼저 상기 몸체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 강철, 주철 또는 스테인리스 스틸 중 하나의 재질로 구성되며, 표면 및 내부공간(20) 형성을 위한 다양한 기계적 가공이 적용되며, 전체 구조를 지지하는 역할을 하므로, 기본적인 강도가 구현되는 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 수평 방향으로 양측면에는 측면플랜지(11)가 형성되어 있어, 플랜지가 형성되는 다른 배관들과 결합할 수 있다.
즉, 스팀을 공급하는 공급배관과 배출된 스팀을 열교환기측으로 안내하는 배출배관이 각각 결합한다.
물론 상기 측면플랜지(11)에는 다른 부재와의 결합을 위한 결합홀(12)이 형성되어 있으며, 상기 결합홀(12)에 나사가 배치되어 다른 부재와 결합한다.
필요한 경우 상기 측면플랜지(11)는 나사 형태로 구성하여 공급배관 및 배출배관과 각각 나사 결합하는 형태로도 구현될 수 있다.
또한 상기 몸체(10) 상단에는 액추에이터(40)와의 결합을 위한 상단플랜지(13)가 형성되어 있으며, 상기 액추에이터(40)의 고정을 위한 복수의 결합홀(12)이 형성되어 있다.
물론 필요한 경우, 상기 상단플랜지(13)는 몸체(10)에 형성되는 나사로 대체될 수 있으며, 이때 상기 액추에이터(40)는 상기 나사에 대응되는 별도의 나사를 구비할 수 있다.
또한 상기 몸체(10) 하단에는 경사진 형태로 상기 스트레이너 모듈(70)을 수용하기 위한 하단홀(15)이 형성되어 있다.
또한 상기 하단홀(15)의 내면에는 상기 스트레이너 모듈(70)과 결합을 위한 나사부(16)가 형성되어 있다.
여기서 상기 하단홀(15)의 각도(a)는 도 1에 도시된 바와 같이, 측면플랜지(11), 즉, 몸체(10)의 중심선에 대하여 30도 내지 60도 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 각도(a)가 30도 미만인 경우에는 스트레이너 모듈(70)의 중심선에 투영되는 길이가 상대적으로 커서 밸브(100) 전체의 측면 길이가 커져서 부적절하고, 60도를 초과하는 경우에는 밸브(100)의 상하 높이가 커져 부적절하다.
상기 각도(a)가 45도인 경우가 내부공간(20) 형성과 전체 밸브(100) 크기를 고려하는 경우 가장 바람직하다.
또한 상기 몸체(10)의 내부에는 상기 액추에이터(40)와 대응되는 접촉부재(50)와 결합을 위한 접촉고정부(17)가 형성된다.
상기 접촉고정부(17) 역시 상기 접촉부재(50)의 고정을 위하여 내면에 나사부(18)가 형성되어 있다.
상기 내부공간(20)은 도 3에 도시된 바와 같이, 스팀이 유입하며 좌측 측면플랜지(11) 내부에 형성되는 유입구(21), 상기 유입구(21)와 연통되며, 상기 몸체(10)의 하단에서 상기 고정부(17) 사이에 형성되어 상기 스트레이너 모듈(70)을 수용하는 하단부(22), 상기 고정부(17)의 상단에 형성되어 상기 액추에이터(40)가 배치되는 상단부(23) 및 상기 상단부(23)와 연통하고 상기 우측 측면플랜지(11) 내부에 형성되는 유출구(24)를 포함하여 구성된다.
이때 스팀은 상기 유입구(21), 하단부(22), 상단부(23) 및 유출구(24) 순으로 유동한다.
물론 상기 유출구(24)에서 배출되는 스팀은 연료 가열을 위한 열교환기로 이송된다.
한편, 상기 접촉부재(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 축대칭 형상으로 구성되며, 중앙에 스팀이 유동하는 유동홀(51)이 형성되고, 측면에는 나사(52)가 형성되어 상기 몸체(10) 내부에 형성된 접촉고정부(17)의 나사부(18)와 결합한다.
따라서 상기 스팀은 상기 하단부(22)에서 상기 유동홀(51)을 통하여 상기 상단부(23)로 유동된다.
특히 상기 접촉부재(50)는 별도의 금속 재질로 구성되며, 기계적 가공을 통하여 제작된 후, 상기 몸체(10)에 결합하는 형태로 구성된다.
한편, 상기 액추에이터(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상단플랜지(13)에 결합하는 베이스(41)와 상기 베이스(41) 중심에서 이송하는 작동로드(42) 및 상기 작동로드(42) 끝단에 부착되는 단면이 원호 형태이면서 축대칭인 접촉팁(43)을 포함하여 구성된다.
문론 상기 베이스(41) 내부에는 외부 온도에 의하여 상기 작동로드(42)를 이송시키는 서모스탯을 포함하여 구성된다.
상기 서모스탯은 열교환기의 온도에 대응되어 동작되며, 고온인 경우 상기 작동로드(42)를 하방향에 위치하고, 저온인 경우 상기 작동로드(42)를 상방향에 위치시킨다.
상기 작동로드(42)는 상하로 이송하고, 하방향으로 완전 이송된 경우 상기 접촉팁(43)이 상기 접촉부재(50)의 유동홀(51)을 막아 전체 밸브(100)를 폐쇄하고, 상기 작동로드(42)를 상방향으로 이송하는 경우, 이송 정도에 따라 상기 밸브(100)의 개방 정도가 결정된다.
즉, 상기 액추에이터(40)는 온도에 따라 상기 접촉팁(43)과 상기 접촉부재(50)의 유동홀(51)사이의 거리에 따른 유동면적을 조절하여 스팀양을 제어한다.
상기 유동홀(51)과 상기 접촉팁(43)이 가장 멀리 위치하는 경우 가장 넓은 유동면적을 갖고, 상기 접촉팀(43)이 상기 유동홀(51)에 완전히 접촉하는 경우 영의 유동면적을 가져 스팀 배출이 중지된다.
필요한 경우 상기 서모스탯은 온도 센서와 상기 작동로드(42)를 이송하는 솔레노이드를 포함하는 전기식 형태로도 구현될 수 있다.
한편, 상기 스트레이너 모듈(70)은 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형상의 스트레이너(60)와 상기 스트레이너(71)의 일단에 결합하고, 상기 몸체(10) 하단홀(15)의 나사부(17)와 결합하는 고정부(73), 상기 고정부(73)에 결합하는 드레인밸브(76)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 스트레이너(60)는 양측면에 개방된 원통형상으로 구성되며, 표면에 다수의 홀(61)이 형성되어 있다.
이때 스팀은 개방된 측면으로 유입된 후, 상기 홀(61)을 통하여 외면으로 배출되는 구조이며, 일부 이물질들이 걸러진다.
특히 상기 스트레이너(60)의 일측면은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 내부공간(20) 하단에 형성된 몸체(10)와 접촉되어 스팀이 상기 스트레이너(60) 내면으로 안내되도록 한다.
또한 상기 스트레이너(60)의 타측면은 상기 고정부(73)에 형성된 단턱에 결합하여 스팀이 항상 상기 홀(61)로 배출되도록 한다.
상기 고정부(73) 역시 축대칭 형상으로 구성되고, 외면에는 나사(74)가 형성되어 상기 몸체(10)의 나사부(17)와 결합한다.
또한 상기 하단홀(15)과 상기 고정부(73) 사이에는 밀봉을 위한 밀봉재가 배치될 수 있다.
또한 상기 고정부(73) 중앙에는 관통구(75)가 형성되어 있어, 상기 스트레이너(60)의 내면과 연통된다.
한편, 상기 고정부(73)의 외면으로는 드레인밸브(76)가 장착되며, 상기 드레인밸브(76)는 상기 관통구(75)를 외부와 개방 또는 밀폐시키는 기능을 수행하는 볼밸브로 구성되며, 개방을 위한 별도의 조작 레버(77)을 포함하고 있으며, 상기 관통구(75) 내면에 형성된 나사와 결합하는 별도의 나사부를 포함한다.
따라서 상기 드레인밸브(76)는 나사결합 방식으로 상기 고정부(73)에 결합하고, 사용자는 필요한 경우 상기 스트레이너(60) 내부의 쌓여진 이물질들을 상기 상기 조작 레버(77)를 조작으로 상기 관통구(75)를 개방하여 외부로 배출시킬 수 있으며, 긴급 상황 등에는 상기 관통구(75)를 개방하여 스팀을 드레인시킬 수 있다.
또한 사용자는 필요한 경우 상기 고정부(73)를 몸체(10)로부터 분리하여 상기 스트레이너(60)의 내부에 쌓여진 이물질들을 배출시킬 수 있으며, 추가하여 상기 스트레이너(60)를 교체할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 선박용 스팀 제어 밸브를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 몸체 11: 측면플랜지
12: 결합홀 13: 상단플랜지
15: 하단홀 16: 나사부
17: 접촉고정부 18: 나사부
20: 내부공간 21: 유입구
22: 하단부 23: 상단부
24: 유출구 40: 액추에이터
41: 베이스 42: 작동로드
43: 접촉팁 50: 접촉부재
51: 유동홀 52: 나사
60: 스트레이너 61: 홀
70: 스트레이너 모듈 73: 고정부
74: 나사 75: 관통구
76: 드레인밸브 77: 조작 레버
100: 선박용 스팀 제어 밸브

Claims (10)

  1. 선박 엔진의 연료 또는 윤활유를 스팀을 이용하여 가열하는 가열 장치의 열교환기에 공급되는 스팀의 양을 조절하는 선박용 스팀 제어 밸브에 있어서,
    스팀이 공급되는 공급배관과 스팀이 배출되는 배출배관이 연결되며, 전체 구조를 지지하는 금속 재질의 몸체;
    상기 몸체 내부에 형성되어 공급된 스팀이 유동하는 내부공간;
    상기 몸체 상단에 부착되어 상기 내부공간의 유동면적을 조절하여 배출되는 스팀 양을 제어하는 액추에이터; 및
    상기 몸체 하단을 통하여 삽입되며, 상기 내부공간에 스트레이너를 경사지게 배치시켜 모든 스팀이 상기 스트레이너의 내면으로 유입된 후, 외면에 형성된 홀로 배출되도록 안내하는 스트레이너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체는 내부에 나사부를 포함하는 접촉고정부가 형성되며, 상기 접촉고정부에 상기 액추에이터와 대응하는 접촉부재가 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터는:
    상기 몸체에 고정되는 베이스;
    상기 베이스에서 연장형성되며, 끝단이 상하로 이송되는 작동로드; 및
    상기 작동로드 끝단에 부착되는 접촉팁을 포함하며,
    상기 접촉부재의 중앙에는 스팀이 유동하는 유동홀이 형성되고,
    상기 접촉팁과 상기 유동홀의 거리에 따라 배출되는 스팀의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 스트레이너는 몸체의 중심선에 대하여 30도 내지 60도로 경사진 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 내부공간은 스팀이 유입되는 유입구, 상기 유입구와 연통되고 상기 스트레이너가 배치되는 하단부, 상기 하단부와 상기 유동홀에 의하여 연통되며, 액추에이터가 배치되는 상단부 및 상기 상단부와 연통되며 스팀이 배출되는 유출구를 포함하며, 스팀은 유입구, 하단부, 상단부 및 유출구 순으로 유동하는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 몸체의 하단에는 스트레이너의 경사와 동일한 각도로 형성되고 나사부를 포함하는 하단홀이 형성되고,
    상기 스트레이너 모듈은 상기 스트레이너를 고정하는 고정부와 상기 고정부에 결합하는 드레인밸브를 포함하고,
    상기 고정부는 상기 하단홀에 형성된 나사부와 나사결합하는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 고정부의 중앙에는 상기 스트레이너의 내부와 연통하는 관통구가 형성되고, 상기 드레인밸브는 상기 관통구를 개방 또는 밀폐하는 볼밸브인 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 스트레이너와 상기 고정부와 상기 드레인밸브는 중심선이 일치하는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 드레인밸브는 개폐를 조절하는 조작 레버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
  10. 청구항 4에 있어서, 상기 스트레이너는 몸체의 중심선에 대하여 45도로 경사진 것을 특징으로 하는 선박용 스팀 제어 밸브.
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