KR940002492B1

KR940002492B1 - Operating check valve by underwater pressure

Info

Publication number: KR940002492B1
Application number: KR1019910012179A
Authority: KR
Inventors: 김용성
Original assignee: 재단법인 한국원자력연구소; 임창생
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1994-03-25
Also published as: KR930002718A

Abstract

The check valve actuated by a small pressure difference in the under water, is used for the cooling system of the atomic reactor or, if the pump fails, for forming flow passage by a temperature difference values of the fluid. The valve comprises a stationary chamber (5) with flow passages (5a)(5a') in the pipe (4), plug (3) inserted to the chamber (5) connected with an upper hollow balancer (1) by a connecting rod (2).

Description

Check valve operated by micro differential pressure in water

제1-2도는 본 발명의 원리도.1-2 is a principle diagram of the present invention.

제3도는 본 발명의 동작원리 및 계통도.3 is a principle of operation and schematic diagram of the present invention.

제4도는 본 발명의 형상 및 유로 형성 원리도.4 is a shape of the present invention and the flow path formation principle.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 발란서 2 : 코넥팅로드1: Balance 2: Connecting Rod

3 : 프라그 4 : 파이프3: plag 4: pipe

5 : 쳄버 5,5' : 유로5: Chamber 5,5 ': Euro

본 발명은 수중에서 미소차압에 의하여 작동되는 체크밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a check valve actuated by micro differential pressure in water.

발명의 기본 개념은 물체가 수중에서 떠오르려는 부력의 원리를 이용한 것으로 물체의 부피 및 자중등의 형상을 변화시킴으로써 일정한 크기의 부력을 갖도록 할 수 있다.The basic concept of the invention is to use the principle of buoyancy to float the object in the water can be made to have a certain amount of buoyancy by changing the shape of the volume and the weight of the object.

물체에 작용하는 부력과 자중의 차가 미세하도록 형상을 결정하여 이 미세한 힘의 크기에 상응하는 힘이 부력 방향과 반대방향 즉, 중력 방향으로 작용시 물체가 물속으로 더 깊이 갈아 낮도록한 원리의 응용이다.Application of the principle that the shape is determined so that the difference between the buoyancy and the self-weight acting on the object is minute so that the force corresponding to the magnitude of the minute force is lowered deeper into the water when the force acting in the opposite direction to the buoyancy direction, that is, gravity direction to be.

이는 실험을 통하여 100㎩의 압력차에서 상하방향으로 밸브의 개폐가 가능함이 입증되었으며 이 원리를 응용하여 수중의 관내에서 미소차압이 발생시 자동적인 개폐가 가능한 밸브의 프라그로 응용한 것이다. 유체내의 미소차압 발생시 외부전원 및 구동력 없이도 작동이 요구되고 극소량의 누수만을 허용하며 작동에 신뢰성이 요구되는 원자로 냉각계통에서 펌프 작동 불능시 자연대류에 의한 냉각방법이 적용되는 분야와 유체의 온도차에 의한 유로의 형성이 요구되는 분야에 제공될 수 있는 체크 밸브에 관한 것이다.This experiment proved that the valve can be opened and closed at the pressure difference of 100㎩ in the vertical direction. This principle is applied to the valve's plag that can open and close automatically when the micro differential pressure occurs in the underwater pipe. When the differential pressure in the fluid is generated, it is required to operate without external power and driving force, and only a small amount of leakage is allowed, and the cooling method by natural convection is applied when the pump is inoperable in the reactor cooling system that requires reliability. A check valve that can be provided to a field in which formation of a flow path is required.

종래에는 체크 밸브로서 카운트 웨이트 형식, 듀얼 형식 등이 사용되었으나 이 구조는 기기자체의 마찰력, 작동횟수, 오염물질에 대한 대응력 결여 등으로 인한 신뢰성에 문제가 있으며 이를 보완하여 자체의 고유한 신뢰성 개념을 갖고 부력을 이용한 미소차압에 의하여 작동되는 밸브의 구조는 없었다.Conventionally, a count valve type, a dual type, etc. have been used as check valves, but this structure has a problem in reliability due to the frictional force of the device itself, the number of operations, and the lack of coping with contaminants. There was no structure of the valve which was operated by the small differential pressure using buoyancy.

본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 제거코져 수중에서 미소차압에 의하여 작동되는 체크 밸브의 구조를 창출한 것으로서 그 요지를 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is to create a structure of a check valve operated by a micro-differential pressure in the water to remove such a conventional defect as described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도와 같이 동작부위는 속이 비어 있는 발란서 1과 코넥팅로드 2 및 프라그 3이 일체가 되어 파이프 4내의 유체의 압력차이에 따라 쳄버 5내에서 상하운동을 하는 것이며 제2도와 같이 고정부위는 파이프 4내에 유로 5a, 5a'가 형성될 수 있는 쳄버 5로서 구성된 것이다.As shown in Fig. 1, the moving part is the hollow balancer 1, the connecting rod 2, and the prag 3, which are integrated together to move up and down in the chamber 5 according to the pressure difference of the fluid in the pipe 4. It is comprised as the chamber 5 in which the flow paths 5a and 5a 'can be formed in the pipe 4. As shown in FIG.

작동원리는 발란서 1 및 코넥팅로드 2, 프라그 3의 무게와 속이 빈 발란서 1의 부피를 조성하여 유체내에 요구되는 차압에서 개방되도록 하는 것이고 작동상태는 제2도와 같이 파이프 4내의 압이 P₁보다 높을 경우 유로 5a, 5a'가 형성되지 못하나 파이프 4내의 압력이 떨어짐에 따라 조정된 차압에서 프라그 3가 하부로 내려옴으로서 유로 5a, 5a' 열리게 형성되어 있다.The principle of operation is to create the weight of the balancer 1, the connecting rod 2, the plaque 3 and the volume of the hollow balancer 1 so as to open at the required differential pressure in the fluid. If it is higher than ₁ , the flow paths 5a and 5a 'are not formed, but as the pressure in the pipe 4 drops, the prag 3 is lowered at the adjusted differential pressure, so that the flow paths 5a and 5a' are opened.

본 발명을 적용할 수 있는 계통도에 대하여 상세히 설명하면 제3도와 같은 계통내에서 발열체에서 발생하는 열량은 냉각펌프를 운전시켜서 열교환기로부터 냉각되낟.Referring to the schematic diagram to which the present invention can be applied, the heat generated in the heating element in the system as shown in FIG. 3 is cooled from the heat exchanger by operating a cooling pump.

그러나 냉각 펌프의 손실에 의해서 펌프가 운전되지 않을 때 발열체에서 발생하는 잠열이 발열체 주변의 온도를 상승시킴으로써 계통에 위해한 영향을 줄 수 있다.However, the latent heat generated by the heating element when the pump is not operated due to the loss of the cooling pump can increase the temperature around the heating element, which may have a detrimental effect on the system.

본 밸브는 이한 잠열을 제거하기 위하여 고안되었다. 밸브는 유체의 흐름이 없이 초기에서 프라그의 부력에 의해서 닫혀 있다가 발열체 주변의 수온이 상승함에 따라 밸브 입구와 출구에서 발생되는 온도체에 의해 야기되는 미소차압(P₁-P₂)으로 프라그가 열리기 시작함으로써 냉각 유로가 형성되게 된다.The valve is designed to eliminate this latent heat. The valve is initially closed without the fluid flow by the plaque buoyancy, and then the plaque is released at a small differential pressure (P ₁ -P ₂ ) caused by the temperature generated at the valve inlet and outlet as the water temperature rises around the heating element. By starting to open, a cooling flow path is formed.

온도차가 클수록 밸브를 여는 구동력은 더 커지게 된다. 즉 더욱 위해한 조건이 될수록 이에 비례하여 밸브의 프라그는 더 잘 열리게 되어 스스로 더욱 안전한 상태를 만들어 주려는 방향으로 동작하게 된다.The larger the temperature difference, the greater the driving force to open the valve. In other words, the more dangerous the condition, the more the valve plaque opens in proportion to it, and the more it operates in the direction of making it safer.

따라서 이러한 자연대류 냉각 방식이 인위적으로 냉각수를 공급하여 주는 방법보다 더욱 확실한 냉각 방식을 제공하여 주게 된다.Therefore, this natural convection cooling method provides a more reliable cooling method than the method of artificially supplying the cooling water.

제4도는 차압(P₁-P₂)일 일어날 때 냉각 유로가 형성된 상태를 낸다. 프라그가 열리기 위한 조건은 다음과 같다(발란서를 고려하지 않을때).4 shows a state in which a cooling flow path is formed when the differential pressure P ₁ -P ₂ occurs. The conditions for the plaque to open are as follows (when the balancer is not considered):

Fp＞Fb-Fw+FfFp ＞ Fb-Fw + Ff

여기서, Fb : 차압이 프라그 단면에 가하는 전압력Where Fb: voltage force exerted by the differential pressure on the cross section of the plaque

Fw : 프라그가 물속에서 받는 부력Fw: The buoyancy that Prag receives in the water

Fw : 프라그 무게Fw: prag weight

Ff : 프라그와 밸브와의 마찰력Ff: Friction between plaque and valve

밸브의 유로 면적을 A, 프라그의 외경을 D, 프라그의 길이를 L, 유체의 밀도를 각각라고 하면The flow path area of the valve A, the outer diameter of the plaque D, the length of the plaque L, the density of the fluid, respectively Say

Fp=(P₁-P₂)AFp = (P ₁ -P ₂ ) A

Fb=1/4 πD²L_FgFb = 1/4 πD ² L _F g

Fw=1/4 πD²L_PgFw = 1/4 πD ² L _P g

가 된다. 또한 밸브의 입출구에서 차압이 없을 때 프라그는 부력만으로 닫힌 상태를 유지하기 위하여 다음 조건이 성립해야 한다.Becomes In addition, when there is no differential pressure at the inlet and outlet of the valve, the plaque must maintain the following conditions in order to remain closed by buoyancy alone.

Fb＞FwFb ＞ Fw

따라서 차압이 결정될 때 두 부등식을 이용하여 밸브의 직경, 길이, 재질을 결정할 수 있다. 실제로 당소에서는 차압을 100Pa로 하였을 때 밸브의 개폐 및 유로의 형성과정을 알아 보기 위한 실험을 수행하였다. 100㎩의 차압을 만들기 위해서 오버플로우를 형성시켰다. 그래서 미소차압이 있을 때 밸브가 개방되어 유로가 형성됨을 알 수 있었다. 밸브의 크기를 작게할 필요가 있을 경우에는 프라그의 코넥팅 로드 상단에 발란서를 설치함으로써 부력을 크게 할 수 있다.Therefore, when the differential pressure is determined, two inequalities can be used to determine the diameter, length, and material of the valve. In fact, the experiment was conducted to find out the process of opening and closing the valve and forming the flow path when the differential pressure was 100 Pa. Overflow was formed to create a differential pressure of 100 kPa. Therefore, it can be seen that the valve opens when there is a micro differential pressure. If the size of the valve needs to be reduced, the buoyancy can be increased by installing a balancer on top of the connecting rod of the prag.

이상과 같은 형성 및 기능을 갖는 밸브는 시장조사 결과 전 세계적으로 아직 개발되지 않았으며 본 밸브가 개발됨으로써 원자력 산업 및 미소 차압으로 유로를 형성할 필요가 있는 산업 분야에 적용이 가능한 것이다.The valve having the above-mentioned formation and function has not yet been developed globally as a result of market research, and this valve can be applied to the nuclear industry and industrial fields that need to form a flow path with a small differential pressure.

Claims

The chamber 5, in which the flow paths 5a and 5a 'are formed, is fixed in the pipe 4, and the plug 3 is inserted into the chamber 5, and the connecting rod 2 is connected to the hollow rod at the top thereof. A check valve operated by micro-differential pressure in water, characterized in that connected to the balancer (1).