KR100400273B1 - 유체 흐름 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배관시스템에 마련되어 유체의 흐름을 제어하는 유체 흐름 제어장치에 관한 것으로서, 유체가 유입되는 유입부와; 유입부와 소정의 각도를 형성하며 유체를 배출하는 배출부와; 유입부와 배출부 사이에 마련되어 유입부로부터 유입된 유체를 배출부로 안내하는 안내부와; 유입부의 반대측으로 안내부의 단부로부터 연장형성된 돌출부와; 돌출부의 일측 개구를 폐쇄하며 안내부 내로 유입된 유체가 충돌하는 유체충돌판과; 유체충돌판의 반대측에 마련되어 일단이 안내부의 내주면에 결합되는 결합부와, 타단이 배출부를 가로지르며 안내부 및 돌출부의 내주면과 유체충돌판의 판면과 소정 이격되는 이격부를 가지는 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 배관 내의 유체의 흐름을 안정화하고 배관시스템의 진동 소음을 완화시키며 유체에 의한 침식을 방지하고 배관의 수명을 연장할 수 있다.

Description

유체 흐름 제어장치{FLUID FLOW CONTROL APPARATUS}

본 발명은, 유체 흐름 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유체의 흐름을 제어하는 구조를 개선한 유체 흐름 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 배관에 유체가 흐르면 곡관부 및 곡관부 부근의 배관에서 유체의천이현상이 발생하여 와류가 형성되면서 곡관부 및 곡관부 부근의 배관에 충돌하게 된다.

즉, 배관에 흐르는 유체가 곡관부의 내부를 강하게 소용돌이치면서 충돌하며 흐르게 되어, 곡관부 및 곡관부 부근의 배관에서 유체의 속도와 압력분포가 상승하게 된다.

이로 인해, 배관에 소음 및 진동이 발생할 뿐만 아니라 특히 곡관부 및 곡관부 부근의 배관에서 유체 충돌로 인한 침식이 지속적으로 발생하게 된다.

따라서, 곡관부 및 곡관부 부근의 배관에서 지속적으로 마모가 일어나 파손되어 배관 내의 유체가 외부로 누출될 뿐만 아니라 배관의 수명이 단축되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 배관 내의 유체의 흐름을 안정화하고 배관시스템의 진동 소음을 완화시키며 유체에 의한 침식을 방지하고 배관의 수명을 연장할 수 있는 유체 흐름 제어장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 흐름 제어장치의 사시도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 유체 흐름 제어장치 내의 유체 흐름 상태를 도시한 상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 유입부 14 : 배출부

16 : 안내부 20 : 돌출부

22 : 유체충돌판 24 : 유체 분배돌기

30 : 오리피스 32 : 결합부

34 : 이격부 36 : 오리피스 페어링

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 배관시스템에 마련되어 유체의 흐름을 제어하는 유체 흐름 제어장치에 있어서, 유체가 유입되는 유입부와; 상기 유입부와 소정의 각도를 형성하며 유체를 배출하는 배출부와; 상기 유입부와 상기 배출부 사이에 마련되어 유입부로부터 유입된 유체를 배출부로 안내하는 안내부와; 상기 유입부의 반대측으로 상기 안내부의 단부로부터 연장형성된 돌출부와; 상기돌출부의 일측 개구를 폐쇄하며 상기 안내부 내로 유입된 유체가 충돌하는 유체충돌판과; 상기 유체충돌판의 반대측에 마련되어 일단이 상기 안내부의 내주면에 결합되는 결합부와, 타단이 상기 배출부를 가로지르며 상기 안내부 및 상기 돌출부의 내주면과 상기 유체충돌판의 판면과 소정 이격되는 이격부를 가지는 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어장치를 제공한다.

여기서, 상기 이격부의 말단부에 마련되고 소정의 곡률반경을 가지는 오리피스 페어링을 더 포함함으로써, 오리피스를 거쳐 유체충돌판에 충돌하여 배출부로 배출되는 유체가 그 흐름방향이 급격하게 변화함에 따른 소용돌이로 인한 유체압력의 불균형을 완화시켜 일정한 유속으로 되돌려 줌으로써 발생된 와류를 완화시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 유체충돌판의 대략 중앙영역에는 판면으로부터 돌출된 원추형상의 유체분배 돌기를 마련함으로써, 오리피스를 거쳐 유체충돌판을 향해 유동하는 유체를 균일한 에너지로 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 유입부와 상기 배출부가 형성하는 각도는 대략 90도인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 흐름 제어장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 유체 흐름 제어장치는, 유체가 유입되는 유입부(10)와, 유체가 배출되는 배출부(14)와, 유입부(10)와 배출부(14) 사이에 마련되어 유입부(10)로부터 유입된 유체를 배출부(14)로 안내하는 안내부(16)와, 안내부(16)의 일측 단부로부터 연장형성된 돌출부(20)와, 안내부(16)로부터 유입된 유체가 충돌하는 유체충돌판(22)과, 안내부(16) 및 돌출부(20)에 수용되어 유입부(10)로부터 유체충돌판(22)으로 유입되는 유체의 흐름을 균일하게 하는 오리피스(30)를 포함한다. 그리고, 오리피스(30)의 일측 말단부에 마련되어 유체충돌판(22)에 충돌하여 배출부(14)를 향해 유동하는 유체의 와류를 완화시키는 오리피스 페어링(36)을 더 포함한다.

유체가 유입되는 유입부(10)의 전단에는 유입부(10)로 유입되는 유체를 안내하는 유입관(12)이 마련되어 있다.

유체가 배출되는 배출부(14)는 유입부(10)와 소정의 각도를 형성하면서 후술할 안내부(16)의 배출구(18)에 연결되며 말단부를 향해 축경되는 파이프 형상을 가진다. 여기서, 유입부(10)와 배출부(14)가 형성하는 각도는 대략 90도인 것이 바람직하다.

유입부(10)와 배출부(14) 사이에는 파이프형상의 안내부(16)가 마련되어 있으며, 안내부(16)의 일측 외주면에는 유체가 배출되는 배출구(18)가 관통형성되어 있으며, 이 배출구(18)는 전술한 바와 같이 배출부(14)와 연결된다.

한편, 유입부(10)의 반대측에 위치한 안내부(16)의 단부에는 소정의 길이로 연장형성된 파이프형상의 돌출부(20)가 마련되어 있다.

유입부(10)의 반대측에 위치한 돌출부(20)의 개구는, 판상의 유체충돌판(22)에 의해 폐쇄되며, 오리피스(30)를 거쳐 유입된 유체는 후술할 유체 분배돌기(24)와 충돌 분산되어 유체충돌판(22)으로 유동하여 충돌하게 된다. 유체가 충돌하는유체충돌판(22)의 판면에는 그 가장자리로부터 중앙영역으로 소정의 곡률반경으로 만곡되게 형성되어 있다. 여기서, 유체충돌판(22)의 판면을 만곡되게 형성하는 곡률반경은 유체충돌판(22)에 충돌하는 유체의 유속에 따라 변경될 수 있다.

유체충돌판(22)의 대략 중앙영역에는 판면으로부터 돌출된 원추형상의 유체 분배돌기(24)가 마련되어 있다. 유체 분배돌기(24)는 오리피스(30)를 거쳐 유체충돌판(22)을 향해 유동하는 유체를 균일한 에너지로 분산시킨다.

안내부(16)와 돌출부(20) 내에 수용되는 다단 파이프형상의 오리피스(30)는, 유체충돌판(22)의 반대측에 마련되어 일단이 안내부(16)의 내주면에 결합되는 결합부(32)와, 타단이 배출부(14)를 가로지르며 안내부(16) 및 돌출부(20)의 내주면과 유체충돌판(22)의 판면과 소정 이격되는 이격부(34)로 구성된다.

결합부(32)의 내주면은 그 유로단면적이 길이방향을 따라 점진적으로 축소되는 형상을 가진다.

또한, 이격부(34)는 그 내주면이 결합부(32)의 최소 내주면과 동일한 직경을 가지고 그 외주면이 결합부(32)의 외주면으로부터 소정의 깊이로 함몰되어, 길이방향을 따라 안내부(16)의 배출구(18)를 가로지르며 연장형성되며 그 말단부가 유체충돌판(22)의 판면과 소정 이격된다. 그리고, 이격부(34)의 외주면은 결합부(32)의 내주면과도 소정 이격된다.

한편, 이격부(34)의 말단부에는 소정의 곡률반경을 가진 오리피스 페어링(36)이 더 마련되어 있다. 오리피스 페어링(36)은, 오리피스(30)를 거쳐 유체충돌판(22)에 충돌하여 배출부(14)를 향해 유동하는 유체가 그 흐름방향이 급격하게 변화함에 따른 소용돌이로 인한 유체압력의 불균형을 완화시켜, 일정한 유속으로 되돌려 줌으로써 발생된 와류를 완화시킨다. 여기서, 오리피스 페어링(36)의 곡률반경은 오리피스 페어링(36)을 통과하는 유체의 유속에 따라 변경될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 유체 흐름 제어장치 내의 유체의 흐름상태를 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

유입관(12)을 통해 유입되는 유체는 유입부(10)를 거쳐 오리피스(30)의 결합부(32) 및 이격부(34)의 내주면을 통과하면서 균일한 흐름상태와 관성력을 가지게 되고 유체 분배돌기(24)에 충돌하게 된다. 유체 분배돌기(24)에 충돌한 유체는 유체 분배돌기(24)에 의해 분산되고 유체충돌판(22)으로 유동되어 충돌하게 된다.

그리고, 유체충돌판(22)에 충돌한 유체는 그 흐름방향이 180도 선회하게 되어 돌출부(20) 내에서 와류가 발생하고, 와류가 형성된 유체는 안내부(16) 및 돌출부(20)의 외주면과 이격부(34)의 외주면이 형성하는 공간을 향해 유동하게 된다. 이 때, 돌출부(20) 내에서는 유체의 와류발생으로 이격부(34)의 외주면으로 향하는 유체는 압력손실이 증대되고 관성력이 줄어들게 된다.

유체충돌판(22)에서 충돌하여 이격부(34)의 외주면으로 향하는 와류가 형성된 유체는 이격부(34)의 말단부에 위치한 오리피스 페어링(36)에 의해 와류가 완화된다.

오리피스 페어링(36)을 통과한 유체는 안내부(16) 및 돌출부(20)의 내주면과 이격부(34)의 외주면에 의해 형성된 급격하게 넓어진 유로를 통과하면서 유속이 급격히 저하됨과 동시에 압력이 상승하게 되고 균일한 흐름을 가지며 안내부(16)의배출구(18)에 연결된 배출부(14)를 통하여 배출된다.

이와 같이, 오리피스를 통과하면서 균일한 흐름을 가지며 관성력을 갖는 유체를 유체 분배돌기와 유체충돌판에 충돌시켜 유체 흐름 방향을 바꾸어 와류를 발생시켜 유체의 압력손실을 증대시킴과 동시에 유체의 관성력이 줄어들게 하여, 균일한 흐름 상태를 가진 유체를 배출부를 통해 배출시킴으로써, 배관 내의 유체의 흐름이 안정화되고 유체 흐름 제어장치의 후단의 배관에 작용하는 유체력이 감소되어 배관의 침식을 완화시켜 배관의 수명을 연장할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배관 내의 유체의 흐름을 안정화하고 배관시스템의 진동 소음을 완화시키며 유체에 의한 침식을 방지하고 배관의 수명을 연장할 수 있다.

Claims (4)

1. 배관시스템에 마련되어 유체의 흐름을 제어하는 유체 흐름 제어장치에 있어서,

   유체가 유입되는 유입부와;

   상기 유입부와 소정의 각도를 형성하며 유체를 배출하는 배출부와;

   상기 유입부와 상기 배출부 사이에 마련되어 유입부로부터 유입된 유체를 배출부로 안내하는 안내부와;

   상기 유입부의 반대측으로 상기 안내부의 단부로부터 연장형성된 돌출부와;

   상기 돌출부의 일측 개구를 폐쇄하며 상기 안내부 내로 유입된 유체가 충돌하는 유체충돌판과;

   상기 유체충돌판의 반대측에 마련되어 일단이 상기 안내부의 내주면에 결합되는 결합부와, 타단이 상기 배출부를 가로지르며 상기 안내부 및 상기 돌출부의 내주면과 상기 유체충돌판의 판면과 소정 이격되는 이격부를 가지는 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이격부의 말단부에 마련되고 소정의 곡률반경을 가지는 오리피스 페어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유체충돌판의 대략 중앙영역에는 판면으로부터 돌출된 원추형상의 유체분배 돌기가 마련되는 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 유입부와 상기 배출부가 형성하는 각도는 대략 90도인 것을 특징으로 하는 유체 흐름 제어장치.