KR830000394B1 - 바이패스 밸브를 부설한 증기정지변 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

바이패스 밸브를 부설한 증기정지변

제1도는 본 발명의 1실시예인 바이패스 밸브를 부설한 증기 정지변의 단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 방향 단면도.

제3도는 제1도의 Ⅲ-Ⅲ선 방향 단면도.

제4도는 제1도에 나타낸 증기정지변에 있어서의 바이패스 밸브 부분 확대도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예인 바이패스 밸브를 부설한 증기 정지변의 단면도.

제6도는 제5도에 나타낸 증기정지변에 있어서의 바이패스밸브 부분의 확대도.

제7도는 제5도의 Ⅶ-Ⅶ선 방향 단면도.

제8도는 제7도에 있어서의 증기 유입상황을 나타낸 설명도.

제9도는 제5도에 있어서의 스프링 삽입부를 나타낸 부분 단면도.

제10도는 본 발명의 또 다른 실시예인 바이패스 밸브를 부설한 증기정지변의 바이패스밸브 부분을 나타낸 부분 단면도이다.

본 발명은 증기 터어빈에 사용되는 바이패스 밸브를 부설한 증기정지변에 관한 것이며, 특히 침식을 방지하도록 구성된 바이패스밸브를 부설한 증기정지변에 관한 것이다.

종래의 일반적인 바이패스밸브를 부설한 증기정지변은, 미국 특허 제3,141,476호 공보에 나타낸 바와 같이 증기 바이패스 유로(流路)를 가진 모체밸브의 내부에 접동가능하게 배설되어 변봉(辯棒)과 연결된 바이패스 밸브가 설치되어 상기 바이패스 밸브에 의해 그 바이패스 유로를 개폐하는 구조로 되어 있다. 이 바이패스밸브는 터어빈 가동시에 있어서의 터어빈의 열응력을 완화하기 위하여 터어빈내에 소량의 증기가 유입되도록 설치한 것이다.

이 증기 정지변에 있어서, 모체밸브와 바이패스밸브간에 형성되는 증기유로는 좁으면서도 변봉을 향하여 개구하는 유로로 되어 있기 때문에 그 유로를 통과하는 증기가 유속(流速)을 증가하여 제트분류(Jet 噴流)로 되어 변봉에 직격(直擊)하게 된다. 그리고 이 증기중에는 고형 미립자가 포함되어 있기 때문에 정봉이 침식되어 버린다. 그래서 이 변봉이 침식을 방지하기 위하여, 상기의 증기 정지변에 있어서는 변봉 및 그 부싱에 경화재를 두껍게 덧대어 용접하고 있지만, 그러나 전술한 대책을 실시하여도 변봉의 침식을 완전하게 방지하는 것은 불가능하며 증기터어빈의 정기 점검때마다 침식된 부위를 두껍게 보수해야 한다.

또 변봉의 침식을 방지하는 다른 방법으로서 바이패스밸브의 하방에 변봉을 덮도록 스커트부를 형성하여 그 스커트부의 표면에 경화제를 두껍게 용접한 구조의 증기정지변도 알려져 있다. 그렇지만 이 증기변지변에서는 변봉의 침식은 방지할 수 있지만 그 반면 스커트부가 침식을 받게된다.

즉, 스커부와 모체밸브간에서 형성되는 증기유로는 협소한 유로이기 때문에 이 유로를 흐르는 증기가 제트 분류되어 스커트부를 직격하는 것이다. 따라서 스커트부를 경화재로 커버한다고 하드라도 침식은 피할 수 없다. 그리고 최악의 경우에는 스커트부가 파손되어 그 파편이 터어빈내로 흘러들어가 대단한 손상을 입힐 위험성이 있었다.

본 발명의 목적은 변부(辯部)의 침식을 방지할 수 있는 구조의 바이패스 밸브가 부설된 증기정지변을 제공하는데 있다.

본 발명의 바이패스밸브를 부설한 증기 정지변의 특징은 증기정지변의 모체밸브내에 변봉의 축심방향을 따라 복수의 바이패스 유로를 형성하고, 상기의 모체밸브의 두부(頭部)에 취부된 캡부재와 모체밸브간에는 상하방향으로 접동 가능한 상태로 배치되는 한편 변봉과 연결되는 중간디스크 부재를 설치하고 중간디스크부재에는 그 바이패스 유로를 각각 개폐하는 바이패스 밸브를 설치한 것이다.

다음에 본 발명의 1실시예인 바이패스 밸브를 부설한 증기 정지변을 도면을 참조하여 설명한다.

제1도~제3도에 나타낸 바이패스밸브를 부설한 증기 정지변에 있어서, 증기 정지변의 변체인 모체밸브(16)는 변봉(17)의 주위에 복수의 바이패스 밸브(37)를 분산 수납할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 모체밸브(16)는, 그 내부에 변봉(17)의 축심을 따라 배설되는 한편 변봉(17)의 주위에 상호 120도의 각도를 가지고 분산 위치되어 있는 3개의 증기 바이패스(22)를 설치하고 있다. 그리고 이 모체밸브(16)의 두부에는 자루모양의 캡(14)을 볼트(31)로서 고착하고 있다.

상기 캡(14)내에는 이것에 접동 가능하게 감합하여 변봉(17)의 선단부에 나착하는 중간디스크(21)를 설치하고 있다. 중간디스크(21)는 그 외주에 각 증기 바이패스 유로(22)의 상방에 달하는 방사상의 3개의 아암(21a)을 연설하는 한편, 하부에 모체밸브(16)의 두부에 당접할 수 있는 돌출부(18)를 연설하고 있다. 각 아암(21a)은 중간디스크(21)의 회전정지를 하기 위하여 캡(14)에 개설한 홈(34)에 삽입되어 있으며 또 돌출부(18)는 그 당접면을 구면(球面) 凸부(18a)에 형성하여 모체밸브의 두부에 형성된 구면 凹부(11a)와 구면 접촉하도록 되어 있다. 또 각 아암(21a)은 바이패스밸브 취부구멍(36)을 가지고 있어 바이패스 유로(22)를 개폐할 수 있는 원주모양의 바이패스밸브(37)를 삽입시키고 있다. 바이패스밸브(37)는 상기한 구멍(36)에 대하여 적당한 캡(gap)을 형성하기 위해 그 외경을 공경(孔徑)보다도 작게하고 있다.

또 바이패스 밸브(37)는 구멍(36)에 유감(遊嵌)됨과 동시에 핀(23)에 의해 아암(21a)에 연결되어 있다.

이 핀(23)은 바이패스밸브(37)의 핀구멍(38)에 대하여 적당한 갭을 형성하기 위하여 그 외경을 핀구멍(38)의 직경보다도 작게하고 있다. 이 때문에 바이패스밸브(37)는 그 폐쇄시에 바이패스 밸브(37)의 하단 구면부(37a)가 변좌부(辨座部)(16a)와 틈이 없이 접하도록 되어 있다. 그리고 바이패스 밸브(37)는 그 견부(肩部)와 중간디스크의 아암(21a)간에 약간의 간격(δ)을 형성하고 있다.

그리고 증기유입구(35)는 모체밸브(16)에 개구하여 증기 바이패스 유로(22)에 연통하여 있다.

다음 본 발명의 증기 정지변의 동작에 관하여 설명한다.

증기 터어빈 가동시에 상기의 바이패스 밸브를 부설한 증기 정지변을 개변 조작하는 데, 우선 유압기구(도시않음)를 동작시킴으로써 변봉(17)이 상승하면 그 변봉(17)의 선단은 중간디스크(21)의 나사구멍 단면(21b)에 접촉한다. 이 상태로 유압기구를 동작시켜 다시 변봉(17)을 상승시키면 중간디스크(21)가 그변봉(17)과 함께 상방으로 이동하지만 이 중간디스크(21)의 아암(21a)은 바이패스밸브(37)가 계합 지지되어 있어 그 중간디스크(21)와 함께 바이패스밸브(37)는 상승되기 때문에 바이패스유로(22)의 개구가 개방된다.

또 변봉(17)이 다시 상승되면 바이패스 밸브(37)의 두부가 캡(14)의 하면에 당접되어 있어 그 캡(14)을 상승시킨다. 즉, 캡(14)이 취부되어 있는 모체밸브(16)가 상방으로 상승되어 증기 정지변의 주(主) 유로를 개방한다.

상기 바이패스 밸브(37)가 증기 바이패스 유로(22)를 약간 개방한 때 증기유입구(35)에서 유입되는 증기는 상기의 바이패스 밸브(37)의 하단부와 증기 바이패스 유로(22)의 개구부간에서 구획 형성되는 원환상의 유로를 통하여 상기 증기 바이패스 유로(22)내의 전주위에서 균등하게 그 증기 바이패스 유로(22)내에 유입된다. 따라서 제4도에 나타낸 바와 같이 증기의 제트 분류는 변좌(辯座)(16a)의 모든 주변에서 균등한 분포로 유입하여 증기 바이패스 유로(22)내를 흘러내리게 된다.

이 증기중에 고형 미립자가 포함되는 경우에도 미립자는 실선(46)으로 나타낸 바와 같이 제트 분류에 충돌하여 그 에너지를 소멸시키기 때문에 증기 바이패스 유로(22)의 내벽에 직격하지 않으며 침식을 방지할 수 있다. 또한 변봉(17)은 증기 바이패스 유로(22)와 격리되어 있기 때문에 변봉(17)의 침식도 발생하지 않는다.

또한 밸브의 전폐시에 있어서는 중간 디스크(21)의 돌출부(18)가 모체밸브(16)의 두부(11a)에 당접하여 즉, 스톱퍼의 역활을 하기 때문에 바이패스밸브(37) 및 핀(23)에는 충격이 작용하지 않는다. 또 바이패스밸브(37)의 견부와 중간디스크(21)의 아암(21a)간에는 틈(δ)이 형성되기 때문에 변봉(17)으로 부터의 증기 누설은 방지된다.

그리고 증기 바이패스 유로(22)의 침식방지를 확실하게 하는점 및 바이패스 밸브 전폐시의 시일을 확실하게 하기 위해서는 바이패스 밸브(37)의 터치면 및 증기 바이패스 유로(22)의 상부 내벽에 스텔리트(stellit)등의 경화재(44), (45)를 각각 두껍게 덧대면 좋다.

그리고 모체밸브(16)의 캡(14)은 자루모양으로 형성되어 있기 때문에 중간디스크(21)의 가이드부에 이질물이 혼입하는 일도 없으며 변봉(17)의 스틱킹도 방지할 수 있다. 따라서 상기 구조의 증기 정지변에 의하면 증기 바이패스시에 있어서의 변봉등의 침식을 확실하게 방지할 수 있다.

다음에 본 발명의 다른 실시예 제5도~제9도로서 설명한다.

이 실시예에 있어서 제1도~제4도를 나타낸 것과 동일부호를 붙인 것에 관한 중복 설명은 생략한다.

39는 바이패스 밸브(37)의 하단에 하향 돌설된 봉상(棒狀)의 돌출부로서 그 돌출부(39)의 지름은 증기 바이패스 유로(22)의 내경보다 작고, 그 돌출부 외주와 증기 바이패스 유로(22)의 내주간에 증기 통과용 슬롯부(40)가 형성된다.

41은 바이패스 밸브(37)의 상면 중앙에 돌설된 기둥모양 돌기로 그 돌기(41)의 상단은 밸브캡(14)의 홈(34)이 위치하는 곳에 윗쪽으로 형성된 구멍(42)에서 상, 하로 움직일 수 있게 감합되어 있으며 그 구멍(42)속에는 바이패스 밸브(37)를 하방향으로 압압하는 스프링(24)이 내장되어 있다.

또 제7도에 나타낸 바와 같이 이 실시예에 있어서의 증기유입구(35)는 그 측벽(35b)을 바이패스 밸브(37)의 외주면과 그 측벽(35b)간의 간격(g)이 증기 정지변의 중앙을 향해 점차로 협소해지는 곡율을 가지고 형성되어 있다.

다음에 상기 구조의 증기 정지변의 작용에 관하여 설명한다.

변봉(17)이 도시하지 않은 구동기구에 의해 약간 상승하여 변봉(17)이 상단과 디스크(21)내경하면 (Y면)이 접촉하여 변봉(17)이 다시 상승하면 디스크(21)도 상방으로 이동하여 제6도에 나타낸 바와 같이 디스크(21)의 3개의 아암(21a)에 설치한 구멍(36)의 견부(肩部)(36a)가 바이패스 밸브(37)의 콜러부(Collar 部)(37b)와 접하게 될때 그 바이패스 밸브는 스프링(24)의 압압력에 대항하여 상승한다. 변봉(17)이 약간 상승됨과 동시 바이패스 밸브의 구면부가 변좌부(16a)에서 약간 떨어지면서 틈이 생겨 제6도에 나타낸 바와 같이 증기(a)는 변좌부(16a)와 바이패스밸브(37)간의 틈을 통해 증기 바이패스 유로(22)로 분출된다.

여기서 틈으로 부터 분출되는 분출류(噴出流) 또는 미립자는 바이패스밸브(37)선단의 돌출부(39)의 작용에 의해 점선(42a)으로 나타낸 바와 같이 증기 바이패스 유로(22)를 지름방향으로 횡단하여 흐르지 않고 실선(43)으로 나타낸 바와 같이 상, 하 방향으로 흐르게 되는 한편 제트 분류의 에너지가 감쇠되기 때문에 증기 바이패스 유로(22)의 내면(22a)에 고형 미립자의 직격이 없게되어 증기 바이패스 유로(22)벽면의 침식이 방지된다. 그리고 증기 바이패스 유로(22)의 침식방지를 확실하게 하는점 및 바이패스 밸브 전폐시의 시일을 확실하게 하기 위해서는 바이패스 밸브(37)의 터치면 및 돌출부(39)외면 및 증기 바이패스 유로(22)의 상부 내벽에 스텔리트 등의 경화재(47),(48)를 각각 두껍게 용접하면 좋다.

또 증기유입구(35)의 측벽면(35b)은, 제8도의 횡단면에 나타낸 바와 같이 곡율을 갖는 반원형(R)면으로 형성되어 있기 때문에 바이패스 밸브의 미개상태(微開狀態)에 있어서는 증기(a)는 측변면(35b)의 반원형(R)면을 따라 흐르게 되고, 바이패스 밸브(37)의 모든 주위로 균일하게 분배되어 증기 바이패스 유로(22)에 흘러 들어가기 때문에 그 바이패스 유로(22)내에 유입하는 분류 증기끼리 충돌됨으로써 증기의 에너지가 감쇠되고 그로 인해 침식방지 효과는 보다 조장된다.

또 바이패스 밸브(37)를 압압하도록 설치된 스프링(24)에 의해 바이패스밸브(37)가 개동작(開動作)하는 과정에 있어서는 제9도에 나타낸 바와 같이 바이패스밸브(37)의 콜러부(37b)를 중간디스크(21)의 바이패스 밸브 취부아암(21a)의 견부(36a)에서 압압하면서 바이패스밸브(37)가 상향 구동되기 때문에 고온 고압증기의 흐름에 의한 바이패스 밸브(37)의 진동이 억제되어 진동에 의한 바이패스 밸브의 마모를 방지할 수 있다. 도 스프링(24)으로 바이패스밸브(37)를 하방으로 압압하고 있기 때문에 바이패스 밸브(37)의 전폐상태가 좋아져 증기의 시일을 완전하게 행할 수 있다.

제10도는 본 발명의 또 다른 실시예로서 이것은 증기 바이패스유로(22)를, 그 하류 즉, 증기 유출측으로 점차 확대되는 직경 차이를 갖는 바이패스유로(54)로 구성한 것이다.

이와 같은 유로 형상으로 하면 제트분류는 바이패스유로(54)의 내면(54a)을 직격하는 일이 상기 실시예의 것보다 더욱 적어져 침식 방지효과가 더욱 커진다.

이상 기술한 바와 같이 상기의 증기 정지변에 있어서는 바이패스 밸브 하부에 설치된 돌출부에 의해, 바이패스 밸브와 그 변좌 부분과의 틈으로 부터 분출하는 증기 및 증기중에 함유된 고형 미립자의 에너지가 배플(Baffle)작용으로 감쇠됨으로서 바이패스 증기 통로의 침식을 방지할 수 있다.

이 바이패스 증기통로의 침식방지효과는 상기 실시예와 같이 증기 유입구의 측벽면을 곡율을 갖게하여 형성하는 점과, 또는 증기 통로를 점차적으로 확대시켜 형성하는 것에 의해 조장됨과 동시에 바이패스 밸브를 압압하는 스프링을 설치하는 것에 의해 전폐시의 증기 시일이 완전하게 되고 바이패스 밸브 전폐시의 증기 누설에 의한 바이패스 증기통로의 침식이 방지된다. 그리고 상기 실시예에 있어서는 모체밸브(16)에 증기유입구의 곡율을 가진 측벽면(35b)을 형성하고 있지만, 이 곡율을 가진 측벽면을 밸브 캡(14)의 측에도 형성할 수도 있다.

그러나 캡의 구조가 홈(34)과 이 관계에서 쓸데없이 복잡해지기 때문에 모체밸브(16)에 곡율을 갖도록 측벽면을 형성하는 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명은 효과적으로 변부의 침식을 방지할 수 있는 구조의 바이패스 밸브를 부설한 증기정지변을 제공하는 것이다.

Claims (1)

1. 변봉(17)의 축심방향을 따라 복수의 바이패스유로(22)를 배설한 모체밸브(16)와, 바이패스유로(22)를 개폐 제어하는 복수의 바이패스밸브(37)등을 구비하여 모체밸브(16)에 배설한 바이패스유로(22)의 개구부를 원형의 형상으로 하는 한편 그 주위에 바이패스밸브의 변좌부(16a)를 형성하고, 상기 바이패스 밸브를 각 바이패스유로에 대응시켜 그 개구부의 상방에 위치하도록 각각 설치함과 동시에, 그 횡단면이 원형의 형상이 되도록 형성하고, 바이패스밸브가 취부되는 지지부재인 중간디스크(21)를 상하방향으로 접동 가능하도록 변봉(17)에 계합시켜, 모체밸브(16)의 상부에는 그 중간디스크(21)의 리프트량을 규제하는 두부(頭部) 부재인 캡(14)을 설치하는 한편 바이패스유로의 개구부의 주위에 공간부를 가지며 모체밸브(16)의 주위에서 증기를 도입하는 증기유입구(35)를 모체밸브와 지지부재인 중간디스크간에 구획 형성한 바이패스밸브를 설치한 통상의 증기정지변에 있어서, 바이패스밸브의 하단부 중앙에 바이패스 유로(22)의 직경보다도 지름이 작은 돌출부(39)를 설치한 것을 특징으로 하는 바이패스 밸브를 부설한 증기정지변.

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