KR100635332B1 - 부구형 스팀트랩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스팀트랩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스팀트랩 내에 부구가 형성된 부구형 스팀트랩을 내부에 가스배출부를 별도로 형성하여 보일러 등의 열교환기의 작동으로 발생한 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 부구형 스팀트랩이다.

Description

부구형 스팀트랩{Steam trap with float}

도 1은 스팀트랩의 설치예시도

도 2는 본 발명의 구성예시도

도 3은 본 발명에 의한 가스배출부의 구성예시도

도 4의 응축수가 스팀트랩 몸체 내로 들어오지 않은 초기 상태도

도 5는 가스배출부의 작동도

도 6는 응축수가 스팀트랩 몸체 내에 일정량 차 있는 상태를 도시한 상태도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 몸체 2. 유입관 3. 배출관

4. 배출통로 5. 커버 6. 부구

7. 아암 8. 레버 9. 게이트

10. 힌지 11. 밸브플러그 12. 오링

13. 체결볼트 14. 핀 15. 오리피스

16, 16a. 스트레이너 20. 가스배출부 21. 머리부

22. 이동부 21a. 통공 21b. 드라이브 홈

22. 이동부 23. 벨로우즈 밸브 24. 볼트

25. 볼 26. 패킹

본 발명은 스팀트랩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스팀트랩 내에 부구가 형성된 부구형 스팀트랩을 내부에 가스배출부를 별도로 형성하여 보일러 등의 열교환기의 작동으로 발생한 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 부구형 스팀트랩이다.

일반적으로 스팀트랩은 열교환기에 주로 사용하며, 드럼이나 관 속의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 효율적으로 제거하고 실증기(스팀)의 누출은 없도록 설계된 일종의 자동밸브와 같은 장치이다.

종래의 스팀트랩으로서는 미국특허번호 4,630,633호와 5,065,785호와 같은 것들이 있었다. 이런 종래의 스팀트랩은 머리부 내에서 버켓이 스팀 및 응축수에 의해 이동하도록 형성하고 상기 버켓의 상부 일측에 벤트(vent)를 만들어 유입되는 스팀의 힘으로 버켓이 상부의 배출구를 막고 상기 벤트로 스팀이 빠져나가면 버켓의 자중으로 인해 배출구가 열리게 되며, 상기와 같은 동작을 주기적으로 반복동작하여 스팀과 응축수를 배출시키는 원리로 되어있다.

일반적으로 스팀트랩은 관로에 응축수가 생기면 배출하도록 형성되어 있는데, 위와 같은 종래의 버켓이 머리부(21) 내에 형성된 스팀트랩은 응축수가 없이도 주기적으로 반복동작을 하고 응축수가 스팀트랩 내부에 있어도 버켓의 요동만으로 배출하는 구조로 되어 있어서, 스팀의 유출이 많을 수밖에 없었다.

예로서, 세탁소의 경우 굴뚝에서 스팀이 빠져나가는 것은 버켓형 스팀트랩의 문제점에서 발생하는 것이며, 보일러의 스팀압력 셋팅시에 기존 버켓형 스팀트랩에서 발생하는 스팀손실로 인하여 보일러가 연속적으로 가동하여야 하므로 보일러 가동에 필요한 가스, 전기, 물 등의 에너지 손실이 막대하다.

또한, 보일러의 연속가동으로 보일러 및 주변장치들의 수명이 단축되고, 상기 보일러 용량이 사용량보다 크게 설치되어 사용되어지고 있다.

상기 버켓형 스팀트랩의 단점을 보완하기위해 부구형 스팀트랩이 개발되어 사용되고 있는데 그 예로서 미국특허번호 4,623,091호와 같은 것이 있다. 미국특허번호 4,623,091호의 경우 유입관과 배출구가 직각으로 형성되어 있어서 응축수가 자중으로 기계의 내부에 혹은 스팀배관의 하부에서 흘러서 이동되어 스팀트랩으로 모여져 배출되어야 하는데 기계의 높이가 낮은 경우에는 사용이 불가능하고, 배출되는 관로의 배관이 복잡해지며 밸브플러그(valve plug)가 배출구를 닫는 구조가 불합리하여 정확한 밀폐가 어려우며, 밸브플러그, 아암, 부구 등의 무게를 이기는 부력을 얻고자하면 부구는 핀(힌지)으로부터 멀리 떨어져 있어야만 하므로 용량에 비해 스팀트랩의 크기가 대형화될 수밖에 없으며 제작단가 또한 높아지게 된다.

이런 종래의 스팀트랩은 그 작동속도가 늦어서 통공을 여닫는 시간이 많이 소요되어 스팀의 손실이 많을 수밖에 없었다.

또한, 도 1과 같이 가스, 스팀이나 응축수가 배출되는 배관의 높이가 유입관로(30)보다 유출관로(40)의 높이가 낮은 경우에 스팀트랩(50)이 설치되어 있으면, 열교환기로 인해 가스가 발생하게 되면 응축수가 없는 상태에서는 스팀트랩(50) 내의 배출관이 막혀있어서 가스가 배출되지 않아 스팀트랩(50)이 작동하지 않을 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하고자 스팀트랩 내부에 가스배출부를 별도로 구성하여 배관의 어느 위치에서도 설치가 가능한 부구형 스팀트랩을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 가스배출부를 스팀트랩에 형성된 관로에서 위치조절될 수 있으며, 가스배출부 내의 이동부가 머리부를 따라 이동될 수 있도록 하여 사용환경에 따라 소망하는 작동상태가 될 수 있는 스팀트랩을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 열교환기에 주로 사용하며, 드럼이나 관 속의 증기가 응축하여 발생된 응축수를 효율적으로 제거하고 실증기(스팀)의 누출은 없도록 설계된 일종의 자동밸브와 같은 스팀트랩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스팀트랩 내에 부구가 형성된 부구형 스팀트랩을 내부에 가스배출부를 별도로 형성하여 보일러 등의 열교환기의 작동으로 발생한 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 부구형 스팀트랩이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명의 구성예시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 가스배출부의 구성예시도로서, 본 발명에 의한 부구형 스팀트랩은 응축수 및 스팀이 들어오고 나가는 유입관(2), 배출관(3) 및 배출통로(4)가 형성된 몸체(1)와, 상기 몸체(1)에 결합되는 커버(5)와, 상기 몸체(1) 내에 형성된 부구(6)를 포함하여 구성된 스팀트랩에 있어서,

상기 부구(6)의 하단 중심부에 결합되어 있는 아암(7)과, 상기 아암(7)과 힌지(10) 결합되어 있는 레버(8)와, 상기 레버(8)와 핀(14) 결합되며 내부에 오리피스(15)가 형성된 게이트(9)와, 상기 게이트(9)의 오리피스(15)를 개폐하는 밸브플러그(11)와, 상기 부구(6)의 상부에 형성된 스트레이너(16)와, 상기 스트레이너(16) 내부에 형성된 가스배출부(20)로 구성되어 있다.

미설명부호는 오링(12), 체결볼트(13)이다.

여기서, 상기 가스배출부(20)는 관로에 나사 결합되며 내부에 통공(21a)이 형성된 머리부(21)와, 상기 머리부(21) 내에 나사 결합되어 이동이 가능한 이동부 (22)와, 상기 이동부(22)에 고정 결합되어 있으며 온도에 따라 신축되는 벨로우즈 밸브(23)와, 상기 벨로우즈 밸브(23)의 일단에 형성되어 머리부(21)의 통공(21a)을 개폐할 수 있는 볼(25)로 구성되어 있다.

상기 이동부(22)의 일측에는 벨로우즈 밸브(23) 내의 액체가 밖으로 새는 것을 방지할 수 있는 패킹(26)이 부가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 패킹(26)은 이동부에 결합되어 있는 볼트로서 밀착시킬 수 있다.

또한, 상기 패킹은 고온에서도 녹지 않는 금속재로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 벨로우즈 밸브(23)는 온도에 따라 신축되는데, 내부에는 열에 따라 팽창 및 수축되는 기화성 액체를 넣는 것이 바람직하다. 기화성 액체로는 물, 알콜 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 물 등에 부동액을 섞어서 사용할 수도 있다.

상기 벨로우즈 밸브(23)는 온도에 매우 민감하여 온도가 낮으면 수축되어 통공(21a)을 열어주고 온도가 높으면 신축되어 상기 통공(21a)을 닫아주는 작동속도가 매우 빨라서 스팀의 손실을 크게 줄일 수 있다.

상기 머리부(21)는 내부에 나사산이 형성되어 있는 부분 즉, 이동부(22)가 결합되는 부분을 제외하고는 스트레이너(16)를 부가 형성할 수 있는데 이는 머리부(21) 내로 가스나 스팀이 들어올 수 있도록 하기 위해서이다.

또한, 상기 머리부(21)의 외부에는 드라이브 홈(21b)을 형성하여 관로에 결합된 뒤에도 상기 관로에서 이동될 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 드라이브 홈(21b)에 치구를 끼워서 회전시키면 회전 방향에 따라 가스배출부(20)가 전,후진 된다.

상기 가스배출부(20) 전체의 전, 후진과는 별도로 이동부(22)는 머리부(21) 내에서 나사 결합되어 이동될 수 있는데, 상기 이동부(22)의 일측에는 볼트(24)가 결합되어 있어서 상기 볼트(24)를 회전시키게 되면 이동부(22)가 머리부(21) 내의 나사산을 따라 이동된다.

이때 상기 이동부(22)는 벨로우즈 밸브(23)와 고정 결합되어 있으므로 상기 볼트(24)를 더욱 죄게 되면 이동부(22)가 머리부(21) 내로 들어가게 되면서 머리부(21)의 통공(21a)과 벨로우즈 밸브(23)의 볼(25)이 더욱 가까워지게 된다.

따라서, 이동부(22)의 위치조절로 통공(21a)과 볼(25)의 간격이 조절되어 결국 통공(21a) 개폐에 걸리는 작동시간을 조절할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 4는 응축수가 몸체 내로 들어오지 않은 초기 상태도로서, 부구(6)가 밑으로 가라앉아 있는 상태가 되어 밸브플러그(11)가 게이트(9)의 오리피스(15)를 막고 있는 상태이다.

이때에 보일러 등의 열교환기를 가동하게 되면 스팀과 함께 가스가 몸체(1) 내로 들어오게 되는데, 게이트(9)의 오리피스(15)가 밸브플러그(11)에 의해 막혀 있어 배출통로(4)로는 가스와 스팀이 배출되지 못하므로 가스와 스팀의 압력으로 벨로우즈 밸브(23)를 이동부(22) 쪽으로 밀게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 벨로우즈 밸브(23)의 일단은 이동부(22)에 고정되어 있으며, 타단은 자유로운 상태에 놓여 있으므로, 고압의 가스 및 스팀에 의해 벨로우즈 밸브(23)의 단면적(A)에서 볼의 단면적(a)을 뺀 만큼의 면적(A-a)에 이동부(22) 쪽으로 밀어주는 힘(P)이 작용하게 되고, 결국 머리부(21)의 통공(21a)을 막고 있던 볼(25)이 이동부(22) 쪽으로 이동되어 통공(21a)이 열리게 된다.

이후, 상기 통공(21a)을 통해 가스와 스팀이 배출되게 된다.

초기 작동시에 몸체(1) 내에 응축수가 많이 차게 되면 상기 통공(21a)으로 가스, 스팀과 함께 저온의 물도 같이 배출될 수 있다.

이때, 가스와 스팀이 고온이면 벨로우즈 밸브(23)는 열에 의해 팽창을 하게 되어 다시 통공(21a)을 막게 되며, 통공(21a)이 막혀 스팀트랩의 몸체(1) 내가 고압이 되면 스팀은 응축되어 물로 변하게 된다.

도 6은 응축수가 스팀트랩의 몸체(1) 내에 일정량 차 있는 상태를 도시한 상태도로서, 응축수로 인해 부구(6)가 부상되어 밸브플러그(11)가 게이트(9)의 오리피스(15)를 개방한 상태가 되어 응축수가 배출통로(4)를 따라 배출관(3)으로 배출되는 상태이다.

이때에는 스팀이 유입관(2)으로 들어오게 되면 응축수에 의해 냉각되어 물이 되어 몸체(1) 내에 고이게 되고, 상기 응축수에 의해 부구(6)가 부상되어 게이트(9)의 오리피스(15)가 열리게 된다.

보통 스팀트랩 내에는 대기압에 비해 훨씬 고압상태이므로, 응축수는 배출통로(4), 배출관(3)을 통해 밖으로 배출되고 어느 정도 배출되고 난 후에는 부구(6)가 밑으로 가라앉아 오리피스를 닫아주게 되어 응축수의 배출이 중단된다.

결국, 스팀이 스팀트랩의 몸체(1) 내로 들어와서 응축수로 변하고, 상기 응축수는 밖으로 배출되는 동작이 반복되어 고온의 스팀이 배출관(3) 쪽으로 바로 빠져나가지 못하도록 함으로써 보일러 등의 열교환기의 효율을 높일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 스팀트랩은 스팀트랩 내부에 가스배출부가 별도로 구성되어 있으므로 인해 보일러 등의 열교환기가 초기 작동하여 발생할 수 있는 가스를 무리 없이 배출할 수 있다.

또한, 상기 가스배출부가 스팀트랩에 형성된 관로에서 위치 조절될 수 있으며, 상기 가스배출부에 이동부를 구성하여 상기 이동부의 회전으로 벨로우즈 밸브의 작동 간격을 조절할 수 있어 사용환경에 따라 적절한 작동시간을 맞출 수 있다.

더욱이, 비교적 간단한 구성으로서 고온의 스팀은 스팀트랩 내에서 응축수로 변환하여 스팀에 대해 저온인 응축수만 보일러로 재순환시킬 수 있어 보일러 등의 열교환기의 효율을 높일 수 있으며, 빠른 응답속도로 인해 스팀의 손실을 최소화할 수 있다.

Claims (6)

1. 응축수 및 스팀이 들어오고 나가는 유입관(2), 배출관(3) 및 배출통로(4)가 형성된 몸체(1)와, 상기 몸체(1)에 결합되는 커버(5)와, 상기 몸체(1) 내에 형성된 부구(6)를 포함하여 구성된 스팀트랩에 있어서,

   상기 부구(6)의 하단 중심부에 결합되어 있는 아암(7)과, 상기 아암(7)과 힌지(10) 결합되어 있는 레버(8)와, 상기 레버(8)와 핀(14) 결합되며 내부에 오리피스(15)가 형성된 게이트(9)와, 상기 게이트(9)의 오리피스(15)를 개폐하는 밸브플러그(11)와, 상기 부구(6)의 상부에 형성된 스트레이너(16)와, 상기 스트레이너(16) 내부에 형성된 가스배출부(20)로 구성되되,

   상기 가스배출부(20)는 관로에 나사 결합되며 내부에 통공(21a)이 형성된 머리부(21)와, 상기 머리부(21) 내에 나사 결합되어 이동이 가능한 이동부(22)와, 상기 이동부(22)에 결합되어 있으며 온도에 따라 신축되는 벨로우즈 밸브(23)와, 상기 벨로우즈 밸브(23)의 일단에 형성되어 머리부(21)의 통공(21a)을 개폐할 수 있는 볼(25)로 구성된 것이 특징인 부구형 스팀트랩
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 벨로우즈 밸브(23) 내에는 기화성 액체가 들어가 있는 것이 특징인 부구형 스팀트랩
4. 제 1항에 있어서,

   상기 머리부(21)에는 스트레이너(16a)가 부가 형성되어 있는 것이 특징인 부구(6)형 스팀트랩
5. 제 1항에 있어서,

   상기 머리부(21)의 외부에는 드라이브 홈(21b)이 형성되어 치구에 의해 회전이 가능하여 가스배출부(20)의 위치가 관로에서 이동될 수 있는 것이 특징인 부구형 스팀트랩
6. 제 1항에 있어서,

   상기 이동부(22)의 일측에는 벨로우즈 밸브(23) 내의 액체가 밖으로 새는 것을 방지할 수 있는 패킹(26)이 부가 형성되어 있는 것이 특징인 부구형 스팀트랩

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