KR970002338B1 - 열반응작동식 스팀트랩 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

열반응작동식 스팀트랩

제1도는 본 발명의 1실시예에 관한 열반응작동식 스팀트랩의 밸브개방 상태를 도시하는 단면도.

제2도는 제1도에 대응하는 스팀트랩의 밸브폐쇄 상태를 도시하는 단면도.

[기술분야]

본 발명은 각종 증기사용기기 또는 증기배관에서 발생하는 복수의 자동적으로 배출하는 스팀트랩에 관한 것이며, 보다 상세히는 증기로 가열되어 팽창하고 복수로 냉각되어 수축하는 매체를 포함하는 온도제어기 요소를 사용하여 소정온도 이하의 복수를 시스템 밖으로 배출하는 열반응작동식 스팀트랩에 관한 것이다.

[배경기술]

반응작동식 스팀트랩은 증기나 복수가 도입되는 밸브실을 내부에 형성하는 본체와 이 밸브실에 배열설치되는 온도제어기 요소를 구비하여 형성되어 있다. 이 스팀트랩에 사용되는 온도제어기 요소는 상하 2개의 접시형상 벽부재와 이들 벽부재 사이에 설치된 다이어프램부재를 가지며, 다이어프램부재가 그 외측가장자리부에 있어서 양 벽부재에 고착되고, 상측 벽부재와 다이어프램부재에 의해 형성된 내부공간에 온도에 따라 체적변화하는 팽창매체가 수용되어 있다.

또 팽창 매체측과 반대측의 다이어프램상에는 밸브부재가 있다.

이와 같은 스팀트랩에 있어서는 다이어프램부재와 밸브부재가 변위함으로써 밸브부분의 개폐를 행하므로, 특히 얇은 부재로 형성된 다이어프램부재는 때때로 파손되어 스팀트랩으로서의 기능을 상실하게 된다.

그래서, 강도보강을 위하여, 독일특허공고 제2630038호에 개시된 바와 같이 다이어프램브재를 복수의 다이어프램시트로 구성하는 것이 광범위하게 행해지고 있다. 미국특허 제4955536호 등에도, 각각 제안된 기술내용과의 연관에 불구하고, 복수개의 다이어프램이 도면에 도시되어 있다. 또 미국특허 제4013220호나 유럽특허출원공개 제0012267호에 개시된 바와 같은 상태로 복수의 다이어프램을 구비한 스팀트랩도 알려져 있다.

또한, 본 발명자는 다이어프램부재가 파손된 경우에도 복수를 배출할 수 있는 열반응작동식 스팀트랩을 미국특허출원 제07/851,388호, 유럽특허출원 제92104066.3호, 호주특허출원 제12181/92호 및 한국특허출원 제92-4215호로서 출원하고, 특허가 부여되었다(미국특허 제5,197,669호, 호주특허 제638184호).

이것은 상측벽부재와 제1다이어프램과의 사이의 수용실에 팽창매체가 봉입되고, 제2다이어프램에 밸브부재가 연결되며, 더구나 제2다이어프램과 밸브부재에 각각 관통구멍이 형성된 온도제어기 요소를 구비한 것이다.

상기와 같은 복수의 다이어프램을 구비한 열반응작동식 스팀트랩에 있어서, 밸브실내의 고온의 증기가 유입해 오면, 팽창매체가 팽창하여 각 다이어프램을 밸브폐쇄방향으로 변위시키고, 그 결과 하측의 다이어프램(제2다이어프램)에 있는 밸브부재 내지 다이어프램 자체를 밸브시트부재에 착좌시키며, 따라서, 밸브시트부재에 형성된 도출로를 폐쇄한다. 이것에 의해 증기의 배출이 방지된다.

한편, 밸브실내에 저온의 복수가 유입되어 오면, 팽창매체는 수축하고, 입구측의 유체압력에 의해 각 다이어프램을 밸브개방방향으로 변위시켜 밸브부재 내지 다이어프램 자체를 밸브시트부재로부터 이좌시켜 도출로를 개방하고, 복수를 시스템 밖으로 배출한다.

그러나, 이와같은 구성의 열반응작동식 스팀트랩에 있어서는, 입구측의 유체가 충분한 압력을 가지고 있지 않는 경우에 도출로를 개방할 수 없다고 하는 문제가 있다. 즉, 팽창매체가 수축하면 팽창매체를 수요한 실이 부압으로 되므로, 상측의 다이어프램(제1다이어프램)은, 밸브개방방향으로 변위하나, 입구측의 유체압력이 저압에서는 특히 밸브부재를 부착하고 있으면, 하측의 다이어프램이 상측의 다이어프램에 따라 갈 수 없고, 즉 밸브개방 방향으로 변위할 수 없어 밸브부재가 밸브시트로부터 이좌하지 않으므로, 도출로를 개방할 수 없다.

예컨대, 증기 사용기기 등에서는 증기수송의 초기단계에서 시스템내의 압력 및 온도가 낮고, 상측의 다이어프램은 밸브개방방향으로 변위하고 있기는 하나, 하측 다이어프램이 밸브폐쇄위치에 멈추기 때문에 조속히 복수를 배출할 수 없고, 상당한 양의 복수가 스팀트램내에 고여 기계효율을 떨어뜨리는 원인이 되고 있다.

또한, 이와같은 복수의 다이어프램을 가지는 열반응작동식 스팀트랩에 있어서, 이들 복수의 다이어프램이 밸브부재에 일체적으로 연결된 구성이나, 하측의 다이어프램에 밸브부재 기능을 겸하게 한 구성에서는, 팽창 매체가 밸브의 개폐 동작 전환 전후의 온도인 경우에, 온도변동에 의해 다이어프램이 조금씩 변위하고, 밸브의 개폐가 미세하게 진동하는 것처럼 반복하게 되어, 증기의 누설로 오인할 우려가 있다. 또 이와같은 조금씩의 변위는 밸브부의 조기마모를 야기시켜 증기누설의 원인이 된다.

[발명의 개시]

그 때문에 본 발명은, 입구측의 유체압력이 비교적 낮은 경우에 있어서도 도출로를 개방할 수가 있고, 초기단계에서부터 작동이 안전된 스팀트랩을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 증기 누설의 오인이나 밸브의 조기마모를 방지하기 위하여 밸브의 개폐가 간헐적인 동작으로 행해지는 스팀트랩을 제공하는 것도 목적으로 한다.

상기 양목적을 달성하기 위하여, 밸브케이싱에 입구와 밸브실 및 출구가 형성되고, 밸브실과 출구와의 사이에 도출로를 가지는 밸브시트부재가 배치되고, 밸브실내에 2개의 접시형상 벽부재와 이 벽부재 사이에 외주가장자리가 고착된 적어도 2개의 다이어프램과 하측의 다이어프램에 부착된 밸브부재를 가지며 팽창매체를 상측벽부재와 상측다이어프램과의 사이에 봉입한 온도제어기 요소가 배치된 열반응작동식 스팀트랩에 있어서, 하측의 다이어프램을 상측 다이어프램보다도 압력변화에 민감하도록 형성된다.

상측의 다이어프램을 팽창매체측으로 휘게하여 팽창매체의 체적변화에 저항하는 판스프링기능을 구비시키면, 제2의 목적이 보다 확실하게 달성된다.

적어도 하측의 다이어프램에 파문을 형성하고, 상하 다이어프램의 형상적 상이함에 의해 양 다이어프램간의 접촉이 선 내지 점 접촉으로 되도록 하는 것이 가장 적절하다.

하측의 다이어프램을 상측의 다이어프램보다 얇게 형성하도록 해도 무방하다.

하측의 다이어프램을 상측의 다이어프램보다 탄성적인 재료로 형성하고 있는 것도 무방하다.

[바람직한 실시예]

실시예를 이하에 예시하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 제1도에 있어서, 상부 케이싱(1)과 하부 케이싱(2)을 나사결합하여 내부에 밸브실(3)을 가지는 밸브 케이싱이 형성된다. 상부 케이싱(1)에 입구(4)가 하부 케이싱(2)에 출구(5)가 형성된다.

밸브실(3)과 출구(5)와의 사이에 격벽(6)에 밸브시트부재(7)가 나사결합되어 있다. 밸브시트부재(7)의 중앙에 밸브실(3)과 출구(5)를 연통하는 관통 도출로(8)가 형성되어 있다.

밸브시트부재(7)의 윗쪽에 위치하도록 온도제어기 요소(9)가 격벽(6)과 밸브시트부재(7) 사이에 바닥면 내주가 끼워진 바닥있는 원통형상의 부착부재(22)내에 수용되어 있다. 부착부재(22)의 주위벽에는 복수의 복수(復水)통과용 창(26)이 열려져 있다.

온도제어기 요소(9)는 상부벽부재(11)와 제1다이어프램(14)과, 팽창매체(15)와, 밸브부재(16)와, 이 밸브부재(16)와 별도의 고리형상부재(17)에 끼워지는 제2다이어프램(18)과, 밸브부재(16)가 돌입가능한 중앙구멍을 구비한 하부벽부재(19)를 가지고 구성된다. 밸브부재(16)와 고리형상부재(17) 및 제2다이어프램(18)에는 제1다이어프램(14)의 하부면과 도출로(8)를 연통하는 관통구멍(21)이 각각 형성되어 있다.

상부벽부재(11)와, 제1다이어프램(14)으로 형성되는 수용실(13)내에 상부벽부재(11)의 주입구(10)로부터 팽창매체(15)가 주입되고, 이 주입구(10)를 마개부재(12)로 막음으로써 밀봉되어 있다. 팽창매체(15)는 물, 물보다 비등점이 낮은 액체, 또는 그것들의 혼합물이다.

밸브부재(16)는 밸브시트부재(17)에 이착좌(離着座)하여 도출로(8)를 개폐한다. 제1다이어프램(14)과 제2다이어프램(18)의 각각의 외주가장자리는, 상부벽부재(11)와 하부벽부재(19)에 끼워져 고착되어 있다.

상부벽부재(11)의 하부면 중앙영역에는 팽창매체(15)의 수측에 의한 다이어프램(14,18)의 변위를 제한하는 스토퍼(20)가 고착되어 있다.

제1도에서 이해할 수 있듯이, 제1다이어프램(14)은 윗쪽으로 볼록하게 만곡형성되어 있다. 한편, 제2다이어프램(18)은 동심원형상의 복수의 파문이 형성되어 있다. 제2다이어프램의 파문은 밸브부재(16)가 일체화된 다이어프램 변위의 경우에 있어서의 변위 저항을 감소시키는 것을 고려하여 형성되어 있다.

만곡형성된 제1다이어프램(14)의 판스프링 기능이 그 두께등에 의하여 소정 이상인 경우에는 제1다이어프램(14)에도 파문을 형성하여 강도와 판스프링기능 및 변위성의 균형을 취하도록 하여도 무방하다. 일반적으로는, 제2다이어프램의 파문보다도 작은 파문을 제1다이어프램에 형성한다.

이들 다이어프램은 각각 복수개의 시트로 구성되어 있어도 무방하다.

제1다이어프램과 제2다이어프램의 표면형상이 상이함으로 인해, 이들 양 다이어프램은 서로 선접촉할 뿐으로, 서로 밀착하여 일체적으로 움직이는 것은 확실히 회피된다.

제2다이어프램(18)의 아래면이 맞닿는 하부벽부재(19)의 표면은, 밸브부재(16)가 밸브시티부재(7)에 착좌된 단계에서, 제2다이어프램의 파형에 대략 일치하도록 만곡이 부여되어 있다.

받이 케이싱(1)과 부착부재(22)로 협지된 여과용 스크린(23)과, 온도제어기 요소(9)의 상부벽부재(11)와의 사이에 원추형상 코일스프링(24)이 배치되며, 온도제어기 요소(9)를 아래쪽으로 가압하고, 그 결과, 부착부재(22)의 내면에 형성된 단부(25)에 하부벽부재(19)의 외주하부면이 압접된다.

입구(4)로부터 밸브실(3)에 유입되는 유체가 저온의 복수인 경우, 제1도에 도시된 바와 같이, 팽창매체(15)는 수축하고, 그 수축작용에 의해 제1다이어프램(14)은 윗쪽으로 변위하며, 제2다이어프램(18)은 밸브실(3)내의 유체압력에 의해 들어올려진다. 제2다이어프램의 윗쪽변위에 의해 밸브부재(16)는 밸브시트부재(7)로부터 이좌하여 도출로(8)를 개방한다. 이것에 의해 복수가 출구(5)에 배출된다.

제2다이어프램(18)에는 밸브부재(16)가 부착되어 있으나, 밸브부재와의 전체 중량을 고려하여 가압작용에 의해 변위되기 쉬운 형태로 형성되어 있으므로, 입구측의 유체압력이 비교적 낮은 작동초기에 있어서도, 밸브개방동작이 원활하게 된다.

저온유체인 복수기 배출되어 고온의 증기에 의해 밸브실(3)내의 온도가 상승하면 팽창매체(15)가 팽창하고, 제2도에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2다이어프램(14,18)을 아래쪽으로 변위시키고, 밸브부재(16)를 밸브시트부재(7)로 착좌시켜서 도출로(8)를 폐쇄하여 증기유출을 방지한다.

밸브부재(16)가 밸브시트부재(7)에 착좌된 단계에서, 제2다이어프램(18)의 아래면과 하부벽부재(19)의 윗면과의 사이에는 약간의 틈이 있고, 팽창매체(15)가 더욱 팽창(과열상태)하면 온도제어기 요소(9)는 코일스프링(24)의 가압력에 저항하여 부착부재(22)내를 윗쪽으로 변위하여 제2다이어프램(18)의 아래면과 하부벽부재(19)의 윗면이 실질적으로 밀착된다.

상기 실시예에서는 제1다이어프램의 윗쪽으로 볼록한 만곡을 부여함으로써 팽창매체의 체적변화에 대한 저항기능을 부여하는 동시에, 상하의 다이어프램에 형상적인 상이함을 부여하여, 일견 상반하는 (ⅰ) 입구측의 저압상태에서의 원활한 도출로의 개방과, (ⅱ) 간헐적인 밸브개폐의 양쪽을 실현시키고 있으나, 그것에 대신하여 양 다이어프램의 두께를 서로 다르게 하여도 무방하다.

즉, 양 다이어프램 윗쪽에 볼록한 만곡을 부여하여, 팽창매체의 체적변화에 대하여 저항시키는 동시에, 제2다이어프램을 보다 얇게 함으로써 저압시의 밸브개방작동의 문제를 해결한다.

또, 선택적으로 양 다이어프램의 재질을 다르게 하여도 무방하다. 가령, 제1다이어프램을 스테인레스강 또는 하스텔로이(Hastelloy, 상품명)로 대표되는 니켈·몰리브덴계 합금, 니켈·크롬·몰리브덴·철계합금으로, 제2다이어프램을 인청동 또는 내열성 고무로 구성하는 것이 좋다. 또, 동일한 스테인레스강을 사용하여도 함유 탄소량을 변경하거나 화학성분이 상이한 것을 사용하도록 해도 무방하다.

Claims (5)

1. 밸브케이싱에 입구와 밸브실 및 출구가 형성되고, 밸브실과 출구와의 사이에 도출로를 가지는 밸브시트 부재가 배치되고, 밸브실내에 2개의 접시형상벽부재와 이 벽부재 사이에 외주가장자리가 고착된 적어도 2개의 다이어프램과 하측의 다이어프램에 부착된 밸브부재를 가지고 팽창매체를 상측벽부재와 상측다이어프램과의 사이에 봉입한 온도제어기 요소가 배치된 열반응작동식 스팀트랩에 있어서, 상기 하측의 다이어프램이 상측 다이어프램보다도 압력변화에 민감하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열반응작동식 스팀트랩.
2. 제1항에 있어서, 상기 상측의 다이어프램이 팽창매체측으로 휘여, 팽창매체의 체적변화에 저항하는 판스프링 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 열반응작동식 스팀트램.
3. 제1항에 있어서, 적어도 하측의 다이어프램에 파문이 형성되고, 상하 다이어프램의 형상적 상이함에 의해 양 다이어프램간의 접촉이 선 내지 점접촉으로 되는 것을 특징으로 하는 열반응작동식 스팀트랩.
4. 제1항에 있어서, 하측의 다이어프램이 상측의 다이어프램보다도 얇게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열반응작동식 스팀트랩.
5. 제1항에 있어서, 하측의 다이어프램이 상측의 다이어프램보다도 탄성적인 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열반응작동식 스팀트랩.