KR100277924B1 - 배관용 콘트롤 밸브의 유량 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배관에 연결하여 배관 내를 흐르는 유량이나 압력을 조절하기 위해 사용되는 콘트롤 밸브에 관한 것으로, 특히 유체의 유로를 이중으로 개폐하여 장기간 사용할 때에도 우수한 기밀성이 유지되게 하고 밸브의 초기 개방시 유량이 적게 흐를 때 출구측의 급격한 압력강하와 이로 인한 캐비테이션 현상을 감소시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명은 밸브 몸체 내에 고정된 시트링과 상기 시트링의 일측 개방부를 개폐하는 플러그로 구성된 유량 조절장치에서 상기 플러그(5)의 외경부위에 유선형 곡선부(6b)와 단턱부(6a)가 있는 보조플러그(6)를 설치하고 상기 시트링(4)의 외경면에는 밸브 폐쇄시 보조 플러그와 접촉하여 유로를 폐쇄하도록 단턱부(7a)가 있는 보조 시트링(7)을 형성하여서 된 배관용 콘트롤 밸브의 유조절장치이다.

Description

배관용 콘트롤 밸브의 유량 조절 장치

본 발명은 배관에 연결하여 배관 내를 흐르는 유량이나 압력을 조절하기 위해 사용되는 콘트롤 밸브에 관한 것으로, 기밀효과를 높이고 밸브의 개방 초기 유량이 적게 흐를 때 케비테이션(Cavitation)의 발생을 억제 할 수 있는 콘트롤 밸브의 유량 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로 콘트롤 밸브는 배관 내를 흐르는 유량이나 압력을 조절하기 위한 밸브로서 도 1의 예시도와 같이 밸브몸체(1)와, 상기 몸체 내에 내장된 시트링(4)과, 상기 시트링의 개방부를 개폐하여 입구측(2)으로 부터 들어온 유체나 기체를 출구측(3)으로 보내주거나 차단시키는 플러그(5) 등을 구비하고 있다.

또한 상기 플러그(5)는 유량조절 용도에 따라 직경과 높이가 다양하고 형상도 다양하며, 도시되지 않는 구동부에 연결되어 구동부위 구동에 따라 직선 이동을 하면서 유로를 개폐하고 유량을 조절한다.

그리고 상기 플러그(5)는 형상이 다양하게 설계되지만, 포물선 형상으로 된 플러그가 다른 형상에 비하여 비교적 제작이 용이하고 밸브를 닫았을 때의 기밀 효과가 뛰어나기 때문에 포물선 형상의 플러그가 많이 사용된다.

도 2는 포물선 형상으로 된 플러그가 적용된 콘트롤 밸브의 유량조절부 단면도로서, 플러그(5)는 콘트롤 밸브의 구동부에 연결되고 구동부는 동력을 전달받아 플러그(5)를 직선 이동시키게 되며, 이와 같은 플러그(5)의 움직임에 의해 플러그(5)의 외경면과 시트링(4)의 내경면 사이의 간격인 유로 면적이 변화된다.

또한 상기 플러그(5)는 밸브 고유의 유량 특성에 적합하도록 높이에 따른 직경이 다르게 설계되어 플러그의 이동거리에 대한 유로 면적의 변화도 다양하게 이루어진다.

상기 시트링(4)은 플러그(5)의 이동을 가이드하면서 밸브몸체의 입구측(2)으로 들어온 유체를 출구측(3)으로 안내하여 주는 역할을 하며 상기 시트링(4)은 밸브몸체에 고정되어 있다.

상기와 같은 유량조절부에서 플러그(5)와 시트링(4)은 밸브의 폐쇄시 선접촉을 이루면서 기밀을 유지하게 되며, 상기 플러그(5)와 시트링(4)의 재질로는 스테인레스 스틸이 사용된다.

그러나 상기와 같은 종래의 콘트롤 밸브는 플러그(5)와 시트링(4)이 스테인레스 스틸로 되어 있기 때문에 밸브가 닫혀질 때 철과 철이 선접촉을 하여 마모가 발생되며, 이에 따라 제작 초기에 우수한 성능을 가진 밸브도 장기간 사용할 때에는 마모에 의해 유체 차단 성능이 떨어지는 문제가 있다.

또한 밸브의 내부 유량 흐름은 밸브전체 개방도의 5~10% 정도가 열리는 밸브 개방 초기에 입구측과 출구측의 압력차가 가장 크게 되는데, 종래의 밸브는 플러그와 시트링이 단순한 선접촉을 이루는 구조이어서 유량이 적게 흐르는 개방초기에 입구측의 압력이 출구측에서 급격히 강하하여 압력차에 의한 캐비테이션 현상이 발생할 가능성이 많다.

상기 캐비테이션 현상은 도 4와 같이 밸브의 입구측에서 들어온 유체의 압력이 출구측으로 보내질 때 발생하는 매우 큰 압력 강하에 의해 출구측의 압력이 증기압이하가 되었다가 다시 회복되면서 내부에 기포를 발생시키고 이 기포가 압력회복에 의해 밸브내부 벽에 부딪혀 터지는 현상으로서, 밸브에 치명적인 손상을 주게 된다.

본 발명의 목적은 플러그 이외에 또 하나의 보조 플러그를 설치하여 유체의 유로를 이중으로 개폐할 수 있게 함으로서 기밀성의 저하를 억제하고 밸브의 초기 개방시 발생하는 출구측의 급격한 압력 강하를 완화시킬 수 있는 콘트롤 밸브의 유량 조절 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따라, 플러그의 외경부위에 결합되고 계단형의 단턱부가 형성되어 있는 보조 플러그와 시트링의 외경부위에 결합되고 상기 보조 플러그의 단턱부와 대향하는 형상의 계단형 단턱부가 형성되어 있는 보조 시트링과, 상기 플러그와 보조플러그 사이에 설치되어 기밀을 유지시키는 고무링을 포함하여서 된 배관용 콘트롤 밸브의 유량조절장치가 제공된다.

제1도는 콘트롤 밸브의 일예를 예시한 단면도.

제2도는 종래 콘트롤 밸브의 유량조절부를 나타낸 단면도.

제3도는 제2도의 "A"부분 확대도로서 밸브가 개방된 상태도.

제4도는 종래 콘트롤 밸브의 개방초기 입구부와 출구부의 압력차이를 나타낸 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 유량조절 장치의 단면도.

제6도는 제5도의 일부 확대도로서 밸브가 개방된 상태도.

제7도는 본 발명장치가 적용된 콘트롤 밸브의 개방초기 입구부와 출구부의 압력차이를 나타낸 그래프.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

4 : 시트링 5 : 플러그

6 : 보조플러그 6a : 단턱부

7 : 보조 시트링 7a : 단턱부

8 : 고무링

도 5는 본 발명에 따른 유량조절 장치를 나타낸 단면도이고 도 6은 밸브가 개방된 상태로 도시한 일부 확대도이다.

플러그(5)의 상단 외경부위에 보조 플러그(6)가 결합되어 있으며, 상기 보조 플러그의 저면은 유선형의 곡선부(6b)와 계단형의 단턱부(6a)로 형성되어 있다.

시트링(4)의 외경부위에는 보조 시트링(7)이 있으며, 상기 보조 시트링의 상면에는 상기 보조 플러그의 단턱부(6a)와 대향되는 형상의 단턱부(7a)가 형성되어 이들 단턱부끼리 맞물려 형합됨에 따라 유로를 차단할 수 있도록 되어있다.

상기 보조 시트링(7)은 시트링(4)과 일체로 형성할 수도 있고 시트링과는 별도로 제작하여 시트링에 고정할 수도 있으며, 상기 보조 플러그(6)와 보조 시트링(7)에 형성된 각 단턱부(6a)(7a)는 플러그(5)와 시트링(4)사이의 유로가 차단될 때 서로 맞물려 형합되도록 형성되어 있다.

따라서 플러그(5)가 이동하여 밸브를 폐쇄할 때 플러그(5)가 시트링(4)과 선접촉을 하여 1차적으로 유로를 폐쇄함과 동시에 보조 플러그(6)의 단턱부(6a)와 보조 시트링(7)의 단턱부(7a)가 맞물려 형합되면서 2차적으로 유로를 폐쇄하게 되므로 이중의 기밀이 이루어진다.

또한 상기 플러그(5)와 보조 플러그(6) 사이에는 유로를 따라 흐르는 유체가 플러그와 보조 플러그 사이의 틈새로 누설되는 것을 방지하기 위한 고무링(8)이 설치되어 있다.

상기와 같이된 본 발명은 구동부에 의한 플러그(5)와 보조 플러그(6)의 이동에 따라 유로가 차단되거나 개방되고 유로면적이 변화되어 배관 내에 흐르는 유량을 조절하게 된다.

즉, 플러그(5)가 시트링(4)측으로 이동하면 플러그(5)의 외경면과 시트링(4)의 내경면이 선접촉을 이루어 유로를 차단함과 동시에 보조 플러그(6)의 단턱부(6a)도 보조 시트링(7)의 단턱부(7a)에 밀착하여 유로를 이중으로 차단하게되고 반대로 플러그(5)가 시트링(4)의 반대측으로 이동하면 유로가 개방되어 밸브 몸체(1)의 입구측(2)으로 들어온 유체가 출구측(3)으로 나가게 되며, 유량은 플러그(5)의 이동거리에 따라 변화된다.

이때 밸브의 유량이 전체 유량의 10%이상 흐를 때에는 보조 플러그(6)와 보조 시트링(7)사이의 간격도 커지게 되어 전체의 유량흐름에 영향을 주지 않는다.

또한 밸브의 유량이 전체 유량의 5~10% 전도로 적을 때에는 플러그(5)와 시트링(4)사이의 유로를 통과한 유체가 보조 플러그(6)에 형성된 유선형 곡선부(6b)에 의해 안내되면서 단턱부(6a)(7a)사이의 틈새를 통해 흐르기 때문에 급격한 압력강하가 일어나지 않게 된다.

즉, 종래의 콘트롤 밸브는 기밀을 이루는 부분이 하나이어서 밸브의 개방초기 유량이 적을 때 급격한 출구측의 압력강하가 발생하였지만, 본 발명이 적용된 콘트롤 밸브는 유선형 곡선부(6b)와 단턱부(6a)(7a)에 의해 도 7과 같이 다단계로 압력이 강하하게 되므로 급격한 압력강하에 의한 캐비테이션 현상을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 유로의 차단이 이중으로 이루어져 플러그와 시트링 사이에서 유체가 미세하게 누설되는 경우에도 보조 플러그와 보조 시트링이 누설된 유체를 차단하여 주게 되므로 장기간 사용할 때에도 우수한 기밀성을 유지할 수 있게된다.

또한 보조 플러그와 보조 시트링에 의해 밸브 개방 초기 유량이 적게 흐를 때 출구측의 압력을 다단계로 강하시켜 캐비테이션의 발생을 방지할 수 있게된다.

Claims (2)

1. 밸브 몸체(1)내에 고정된 시트링(4)과 상기 시트링의 일측 개방부를 개폐하는 플러그(5)로 구성된 유량조절 장치에 있어서, 상기 플러그(5)의 외경부위에 유선형 곡선부(6b)와 단턱부(6a)가 있는 보조플러그(6)를 설치하고 상기 시트링(4)의 외경면에는 밸브폐쇄시 보조 플러그(6)와 접촉하여 유로를 폐쇄하도록 단턱부(7a)가 있는 보조 시트링(7)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 배관용 콘트롤 밸브의 유량조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 플러그(5)와 보조 플러그(6) 사이에 유체의 누설방지를 위한 고무링(8)을 설치하여서 된 배관용 콘트롤 밸브의 유량조절장치.