KR100438047B1 - Resistance Device for Controlling Flow Rate and Reducing Pressure of Fluid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축성 또는 비 압축성 유체의 흐름 속도 및 압력을 제어하기 위한 유체 저항장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 초 고압 유체를 각 굴곡부에 와류(Vortex)발생 공간이 형성된 입체형 굴곡 유로를 통과케 함으로써, 유체에 작용하는 국부 저항을 효과적으로 유도하여, 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시켜 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 부식, 마모, 침식 및 이 물질 막힘을 방지하는 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid resistance device for controlling the flow rate and pressure of a compressible or non-compressible fluid, and more particularly, by passing the ultra-high pressure fluid through a three-dimensional bent flow path having a vortex generating space in each bend, It effectively induces local resistance to the fluid and reduces it to the desired flow rate and pressure, thereby providing resistance to the fluid velocity and pressure drop control device to prevent noise, vibration, cavitation, corrosion, abrasion, erosion and clogging. It is about.
본 발명은 원판(Disc)들을 축 방향으로 중첩시킨 실린더 형상의 원판 기둥(Disc Stack)이 유체의 유입구와 배출구 사이에서 유체의 유동을 제어하며, 이 원판 기둥은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로, 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성케 하였다. 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 횡단면적이 사각 형상인 다수 개의 굴곡형 유로들을 형성하고, 유로의 각 굴곡부마다 유동에 대해 높은 국부 저항이 작용하도록 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단 평면상에 두 개의 직각방향 전환 굴곡부가 반복 배치되고, 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간이 형성되어 있는 구조를 가지는 특성이 있다. 또한 각 원판에 형성된 관통구멍 형상은 원판 상에 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형패턴(Pattern)으로 형성되어 있으며, 상기 굴곡 유로 구조는 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 유로를 형성하고 그 유로는 대칭성을 가지고 반경방향 및 원주방향으로 주기적으로 형성되어 반복되는 다수개의 굴곡 유로를 형성하고 있다. 상기 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되며 축 방향으로 연속하여 중첩 결합된 원판 기둥 축 상으로 상기 입체 유로가 주기적으로 반복되어 다수개의 굴곡 유로가 형성이 된다. 그리하여 원판기둥의 축 방향 및 내부 원주방향으로 주기적으로 배치된 원판의 유입구로 유입된 유체는 연속 중첩된 원판에 의해 형성된 입체적인 굴곡 유로를 따라 반경방향, 원주방향 그리고 축 방향으로 순차적으로 형성된 반복 주기경로를 통과하여 최초로 유입된 원판에 형성된 배출구로 배출되도록 한 구조이다.According to the present invention, a cylindrical disc stack in which discs are axially superimposed axially controls the flow of fluid between an inlet and an outlet of the fluid, and the disc pillars have a plurality of through holes at the same angle and interval. The same discs formed in the same rotation are rotated at a constant angle to each other and overlapped, and each flow path was formed three-dimensionally bent flow paths through the through-holes for the flow path formed in each disc of the four discs continuously stacked in the axial direction. The through-holes for forming the flow path of each disc form a plurality of curved flow paths having a rectangular cross-sectional area, and on each of the bent portions of the flow paths, on two flow path crossing planes perpendicular to each other so that high local resistance to flow is exerted. Two orthogonal direction switching bends are repeatedly arranged, and each curved part has a structure in which a vortex forming space is formed immediately before the direction change of the flow path. In addition, the through-hole shape formed in each of the disks is formed in a radial pattern (Pattern) that is periodically repeated in the circumference and radial direction with each symmetry (angular symmetry) on the disk, the curved flow path structure is the four disk axis To form a three-dimensional flow path that is continuously superimposed in a direction, and the flow path has a symmetry and forms a plurality of bent flow paths that are periodically formed in the radial and circumferential directions and are repeated. The four discs serve as a unit module for forming a bent flow path, and the three-dimensional flow path is periodically repeated on a disc pillar axis that is continuously coupled in the axial direction to form a plurality of bent flow paths. Thus, the fluid flowing into the inlet of the disk periodically arranged in the axial direction and the inner circumferential direction of the disk column is a repeating periodic path sequentially formed in the radial, circumferential and axial directions along the three-dimensional curved channel formed by the successive overlapping disks. It is a structure that is discharged through the outlet formed in the first introduced plate through the.
Description
일반적으로 초 고압의 극한 조건에서 압력 또는 유속에 대한 제어 정밀성이 요구되는 분야에서는 유체의 유속과 압력을 적절히 제어하고 긴 수명과 양호한 상태를 유지하기 위해 오리피스(Orifice)형, 래비린스(Labyrinth)형 또는 굴곡(Tortuous)형 유로가 있는 유체의 저항장치가 사용된다.Generally, in the field where control precision of pressure or flow rate is required under extreme conditions of ultra-high pressure, orifice type and labyrinth type to properly control the flow rate and pressure of the fluid and maintain long life and good condition Alternatively, a fluid resistance device with a tortuous flow path is used.
유체의 저항장치에서 발생하는 유동 속도는 이 장치의 전단과 후단에 부가되는 유체의 압력차, 유로의 형태와 레이놀즈 수(Reynolds Number)에 의해 결정되는 총 저항계수 및 유체의 밀도와 직접적인 관계가 있다. 즉, 유체의 저항장치의 압력 강하량은 총 저항계수, 유체의 밀도, 그리고 유동 속도의 제곱에 비례하며 다음과 같이 나타낸다.The flow velocity that occurs in a fluid resistance device is directly related to the total resistance coefficient and fluid density, which are determined by the pressure difference of the fluid added to the front and rear ends of the device, the shape of the flow path and the Reynolds Number. . That is, the pressure drop of the resistance device of the fluid is proportional to the total resistance coefficient, the density of the fluid, and the square of the flow velocity, and is expressed as follows.
여기서, △P는 유체의 압력 강하량, ξ는 총 저항계수, ρ는 유체의 밀도, ω는 유체의 속도이다. 이러한 압력 강하량은 특정 적용조건에 따라 결정되는 값이므로 유체의 저항장치 내에서 유로의 각 굴곡부에서의 국부저항을 크게 하면 총 저항계수가 커지게 되므로 유체의 속도와 압력을 효과적으로 제어할 수 있고, 유체의 저항장치를 보다 컴팩트하게 할 수 있게 된다. 여기에서 각 굴곡부의 국부저항은 굴곡부의 꺽임 각도, 형상, 단면적, 거칠기와 굴곡부들간의 거리, 굴곡부들이 이루는 유로의 방향 등 기하학적 구조(Geometry)에 의해 결정되므로 이것들을 효과적으로 이용하면 상대적으로 큰 국부저항과 총 저항계수를 얻을 수 있다. 이러한 관계를 간단히 식으로 나타내면 다음과 같이 표현할 수 있다.Where ΔP is the pressure drop of the fluid, ξ is the total resistance coefficient, ρ is the density of the fluid, and ω is the velocity of the fluid. Since the pressure drop is a value determined according to a specific application condition, increasing the local resistance at each bend of the flow path in the fluid resistance device increases the total resistance coefficient, thereby effectively controlling the speed and pressure of the fluid. The resistance device can be made more compact. Here, the local resistance of each bend is determined by the geometry such as the bending angle, shape, cross-sectional area of the bend, the distance between the roughness and the bend, and the direction of the flow path of the bent parts. And the total resistance coefficient can be obtained. A simple expression of such a relationship can be expressed as:
여기서, ξ1은 한 개의 굴곡부에 대한 저항계수, k△는 유로 거칠기에 대한 계수, kRe는 레이놀즈 수에 대한 계수, C1은 유로 횡단면 형상에 대한 계수, A는 방향전환 각도에 대한 계수, ξloc는 굴곡부 특정 형상에 대한 저항계수이다.Where ξ 1 is the resistance coefficient for one bend, k △ is the coefficient for the channel roughness, k Re is the coefficient for the Reynolds number, C 1 is the coefficient for the cross-sectional shape of the flow path, A is the coefficient for the turning angle, ξ loc is the coefficient of resistance for the bend specific shape.
상기와 같은 이론적인 근거 하에 다양한 종류의 유체의 저항장치가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 장치들은 모두가 미합중국 특허인 제5,941,281호, 제5,819,803호, 제4,921,014호, 제4,617,963호, 제4,567,915호, 제4,407,327호, 제4,352,373호, 제4,279,274호, 제4,105,048호에 잘 나타나 있다.Resistance devices of various types of fluids have been developed and used on the basis of the above-mentioned theoretical principles, and these devices are all US Patent Nos. 5,941,281, 5,819,803, 4,921,014, 4,617,963, 4,567,915, 4,407,327 4,352,373, 4,279,274, 4,105,048.
종래의 유체 저항장치는 대부분 포개어 놓거나 겹쳐 놓은 것처럼 형성된 일련의 원판이나 실린더에 기초를 두고 있으며, 이렇게 만든 원판이나 실린더는 다수 개로 분리된 유로에 유로의 방향을 전환시키거나 유로 단면적의 변화를 주어 유체의 에너지를 분산시켜 장치의 압력 또는 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한 소음과 캐비테이션 문제점을 해결하기 위해서 다중 유로 및 다단계(Multipath and Multistage) 조합을 적용하면서 각 유로마다 유동 저항이 크게 하기 위한 특정한 래비린스 또는 굴곡 형태를 제시해 오고 있다.Most conventional fluid resistance devices are based on a series of discs or cylinders formed as if they are stacked or superimposed, and the discs or cylinders made in this way are divided into a plurality of flow paths and change the direction of the flow path or change the cross-sectional area of the fluid. It is possible to control the pressure or flow rate of the device by dispersing the energy. In order to solve the noise and cavitation problems, a combination of multipath and multistage has been proposed, and a specific labyrinth or bend shape has been proposed to increase flow resistance in each channel.
미합중국 특허 제4,105,048호와 미합중국 특허 제5,819,803호의 경우를 비교하면 전술한 바와 같이 모두 다중 유로 및 다단계(Multipath and Multistage) 조합을 적용하는 유체의 유동 방향이 바뀌는 굴곡 유로를 가지면서 각 유동 저항부에서의 에너지를 분산시키기에 효과적인 특정 형태로 바뀌고 있음을 주지해야 하며, 본 발명도 이러한 분야에 적용할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.Comparing the case of U.S. Patent No. 4,105,048 and U.S. Patent No. 5,819,803, as described above, the flow direction of the fluid applying the multipath and the multipath and multistage combination all have different flow paths in each of the flow resistance sections. It should be noted that the invention is changing to a specific form that is effective for dissipating energy, and the present invention also relates to an apparatus for application in this field.
특히, 미합중국 특허 제4,105,048호에서는 유동에 대한 국부저항이 상대적으로 작은 단순한 굴곡을 형성함에 따라 특정 적용 조건에서 필요한 만큼의 속도수두 손실을 일으키기 위해서 다수의 굴곡 유로를 형성시키고 있으며, 2개의 판을 통해 유로가 형성되도록 하는 경우에는 별도의 격판(Baffle Plate)를 사용하여야 하므로 유체의 저항장치가 상대적으로 커지게 되며, 이것을 장착한 설비의 부피와 무게도 상대적으로 커지게 되고, 재료와 제작비도 상대적으로 많이 소요되며, 이러한 설비를 설치할 공간도 크게 점유하게 된다. 또한 미합중국 특허 제5,819,803호는 유로 횡단면적의 급 축소와 급 확대를 이용하므로 국부적으로 유동 속도 증가와 압력의 급 변화를 일으킴에 따라 소음, 진동, 부식 또는 마모 등으로 취약해질 수 있으며, 특히 산업계의 유체 제어 공정에서 유체의 고 순도를 유지하고 유체 내에 이물질의 극도로 제한하기 어려운 점을 감안하면 유로의 횡단면적의 급 축소 부위에는 유체에 포함되어 있는 이물질(용접 찌꺼기, 고용물, 부식 생성물 등)로 막혀 장치의 성능을 저하시키게 된다. 또한 유로를 형성하기 위해 최소한 2개 이상의 평판에 각기 다른 형상의 공간 또는 구멍을 각기 다른 치수로 형성하게 되므로 상대적으로 제작이 복잡해지고 비용이 많이 드는 결점이 있다.In particular, US Pat. No. 4,105,048 forms simple bends with relatively small local resistance to flow, forming multiple bend flow paths in order to cause as much velocity head loss as necessary under certain application conditions. When the flow path is formed, a separate plate (Baffle Plate) must be used, so the resistance of the fluid becomes relatively large, and the volume and weight of the equipment equipped with this are relatively large, and the material and manufacturing cost are also relatively high. It takes a lot of space, and occupies a lot of space for installing such equipment. In addition, U.S. Patent No. 5,819,803 utilizes rapid reduction and rapid expansion of the cross-sectional area of the euro, so that the flow rate and pressure change suddenly may be localized, and thus may be vulnerable to noise, vibration, corrosion or abrasion. Given the high purity of the fluid in the fluid control process and the extreme limitation of foreign matter in the fluid, foreign matter contained in the fluid (such as welding dregs, solids, and corrosive products) is included at the abruptly reduced area of the flow path. It will block the performance of the device. In addition, since at least two flat plates having different shapes of spaces or holes are formed in different dimensions to form a flow path, there is a relatively complicated and expensive manufacturing defect.
유체를 처리하는 설비에서 유체의 유속이 빨라지면 침식, 부식, 소음이 증가하게 된다. 물의 경우 탄소강으로 제작된 설비에서 유동 속도가 30∼40 ft/sec 이상이면 침식을 유발하는 것으로 알려져 있다. 특정 부위(예를 들면 오리피스나 밸브의 국부 위치)에서 유체의 유동 속도가 빨라지면 소음을 매우 증가시킨다. 또한 속도 증가에 따라 액체의 압력이 떨어지고 이때의 압력이 기화압력(Vapor Pressure) 이하로 감소하면 액체가 기화하면서 플래싱(Flashing)이 발생하고, 후단에서 압력이 기화 압력이상으로 회복되면 캐비테이션이 발생하게 된다. 이러한 설비에서는 소음, 진동, 침식, 부식 등이 심각해지게 되므로 특정조건에 적용하는 유체의 저항장치에서는 급격한 압력과 속도를 변화시키지 않아야 한다.In a fluid handling facility, a faster flow rate of the fluid increases erosion, corrosion and noise. Water is known to cause erosion if the flow rate is more than 30 to 40 ft / sec in a facility made of carbon steel. Faster flow rates of fluid at certain locations (eg orifices or localized locations of valves) greatly increase noise. In addition, if the pressure of the liquid drops as the speed increases and the pressure decreases below the vapor pressure, flashing occurs as the liquid vaporizes, and cavitation occurs when the pressure recovers above the vaporizing pressure in the rear stage. do. Since noise, vibration, erosion, and corrosion become serious in such a facility, the resistance device of a fluid applied to a specific condition should not change sudden pressure and speed.
유체의 제어장치의 주요 소음원은 공기 동력학적 소음 (Aerodynamic Noise)으로, 이 소음 에너지(Acoustic Power)의 정도는 질량 유량률, 상류측 절대압력과 하류측 절대압력에 의한 압력비, 기하학적 구조 및 유체의 물리적 특성과 관련되어 있으며, 특정 부위에서 압력비가 크면 음속유동(Sonic Flow) 또는 쵸크 유동(Chocked Flow)이 발생하여 높은 소음원이 되는 것으로 알려져 있다.The main source of noise of the control device of the fluid is Aerodynamic Noise. The degree of this acoustic energy is determined by the mass flow rate, the ratio of pressure by the upstream absolute pressure and the downstream absolute pressure, the geometry and the It is related to physical properties, and it is known that a large pressure ratio at a specific site causes a sonic flow or choked flow to become a high noise source.
이러한 유체처리 장치에서의 부작용을 해소하기 위해서 Guy Borden(Control Valves : Practical Guides for Measurement and Control, Instrument Society of America, 1998)은 유체의 배출구측 운동에너지(Kinetic Energy)를 낮추어야 하고 손상이나 소음 기준정도에 따라 유체의 배출구 측 운동에너지를 제한하도록 하도록 권고하고 있다. 또한 IEC(International Electrotechnical Commision) Standard(IEC-534-8-3-1995, "Indurstrial-Process Control Valves, Part 8 : Noise Considerations, Section 3 : Control Valve Aerodynamic Noise PredictionMethod")를 참조하면 소음을 감소시키기 위해서는 유체의 속도를 감소(Acoustic Efficiency 접근 방법)시키는 방법과 소음 주파수를 높이는 방법(주파수 변경 접근 방법)을 알 수 있다. 즉 유체의 질량 유량(Mass Flow)과 속도에 대한 운동에너지(Kinetic Energy)를 낮추면 소음 효율(Acoustic Efficiency), 소음 크기(Acoustic Power), 소음 수준(Sound Pressure Level)을 낮출 수 있다. 또한 유체가 통과하는 구멍을 여러 개로 나누면 소음의 첨두 주파수(Peak Frequency)가 높은 쪽으로 이전하게 되므로, 이에 따라 사람의 가청 소음 주파수 범위를 넘어서게 되고 소음의 전송손실(Transmission Loss)도 증가되어 결과적으로 소음이 감소하게 된다.To address these side effects in fluid handling devices, Guy Borden (Control Valves: Practical Guides for Measurement and Control, Instrument Society of America, 1998) has to lower the kinetic energy at the outlet of the fluid, It is recommended to limit the kinetic energy at the outlet side of the fluid. See also the International Electrotechnical Commision (IEC) Standard (IEC-534-8-3-1995, "Indurstrial-Process Control Valves, Part 8: Noise Considerations, Section 3: Control Valve Aerodynamic Noise PredictionMethod") to reduce noise. Know how to reduce the velocity of the fluid (acoustic efficiency approach) and increase the noise frequency (frequency alteration approach). In other words, lowering the kinetic energy of the mass flow and velocity of the fluid can lower the acoustic efficiency, the acoustic power, and the sound pressure level. In addition, dividing the hole through which the fluid passes through will cause the peak frequency of the noise to move higher, thus exceeding the human audible noise frequency range and increasing the transmission loss of the noise. This decreases.
첫째로 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 굴곡 유로에 의해 방향이 전환되는 부위에 유체의 급속 변화에 의한 충격량(Impulse)을 흡수함과 동시에 와류(Vortex)를 발생시킬 수 있는 공간들을 각 직각 굴곡부에 형성하고, 유동장 변화부에서 큰 압력차(다른 말로는 전술한 소음 유발과 관련한 압력비)를 발생시키는 급격한 유로 횡단면적의 변화가 없으면서 유체의 운동에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 특수한 굴곡 유로를 형성함에 있다. 종래 기술(미합중국 특허 5,819,803)에 의한 입체형 유로 구조는 단순히 유로 횡단면적을 급 확대 및 급 축소하여 단순 직각굴곡 유로를 형성한 구조로써, 이는 반경방향의 유체 흐름과 반경방향의 유체흐름을 유도하는 각각 다른 형상을 가진 한 쌍의 원판이 굴곡 유로를 형성하는 단순 구조로써, 국부적으로 속도 증가와 압력의 급 변화를 일으킴에 따라 소음, 진동, 부식 또는 마모 등으로 취약해 지는 단점을 보완코자 함에 있다. 즉, 본 발명은 유체의 열역학적 그리고 유체역학적 특성을 이용하여 유로 내의 각 굴곡부마다 자체 저항 계수가 아주 크도록 모든 굴곡부마다 유로 방향 전환 직전에 와류 형성용 공간을 형성하였다.First, the technical problem to be achieved by the present invention is to absorb the amount of impact (Impulse) due to the rapid change of the fluid in the direction change direction by the bending flow path and at the same time the spaces that can generate the vortex (Vortex) And a special curved flow path capable of effectively absorbing the kinetic energy of the fluid without a sudden change in the cross-sectional area of the flow field that causes a large pressure difference (in other words, the pressure ratio related to noise generation mentioned above) in the flow field change portion. The three-dimensional flow path structure according to the prior art (US Pat. No. 5,819,803) is a structure in which a simple rectangular bend flow path is simply formed by rapidly expanding and rapidly reducing the flow passage cross-sectional area, which induces a radial fluid flow and a radial fluid flow. It is a simple structure in which a pair of disks having different shapes forms a bent flow path, and is intended to compensate for the weakness of noise, vibration, corrosion, or wear due to a local speed increase and rapid change in pressure. That is, the present invention uses the thermodynamic and hydrodynamic characteristics of the fluid to form a space for vortex formation immediately before the flow path direction change at every bend so that the self-resistance coefficient is very large at each bend in the flow path.
본 발명에 의한 굴곡부에서 유로 전환 직전에 와류 형성용 공간이 존재하면 이 굴곡부의 저항계수(ξs)는 와류 형성용 공간이 없는 굴곡부의 저항계수 값보다 약 1.2배까지 증가함을 알 수 있었다.In the bend according to the present invention, if there is a space for vortex formation just before the flow path switching, the resistance coefficient (ξ s ) of the bent portion is found to increase by about 1.2 times the value of the resistance coefficient of the bent portion without the space for vortex formation.
이는 와류형성 공간에서 유체가 와류를 형성케 함으로써 유체가 회전에너지 손실을 가져와, 와류 형성 굴곡 공간을 통과한 유체의 운동에너지는 와류형성 회전에너지만큼 손실을 가져오게 한다. 만일 외부적인 요인에 의해, 급격한 압력 변화가 있을 시(유체의 급 가속상태)에는 직각으로 유체가 굴곡하기 전에 와류형성공간에서 충격량을 흡수를 할 수 있는 완충 작용을 할 수 있는 공간으로 작용하여 효과적으로 운동에너지를 감소시키게 한다.This causes the fluid to form a vortex in the vortex forming space, which causes the fluid to lose rotational energy, and the kinetic energy of the fluid passing through the vortex forming bending space causes a loss as much as the vortex forming rotational energy. If, due to external factors, there is a sudden change in pressure (a rapid acceleration of the fluid), it acts as a space that can absorb the impact amount in the vortex forming space before the fluid bends at a right angle, effectively It reduces the kinetic energy.
둘째로 본 발명은 이러한 유체의 운동에너지를 감소를 효과적으로 시키고, 유체의 배출구에서의 운동에너지를 원하는 기준으로 제어함과 동시에 소음의 첨두 주파수를 높은 쪽으로 이전시키기 위해서, 원판에 형성된 주기 패턴과 입체 유로 형성을 위한 원판 모듈의 조합으로 효율적인 입체형 굴곡 유로 구조를 이루면서 유체의 배출 유로가 여러 개로 나누어지는 형상을 이루고자 함에 있다. 본 발명은 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되게 하여, 원주 방향의 유속흐름을 반경방향의 유체 흐름과 함께 하여 유입 또는 배출되는 원판 층상으로 유도한다. 즉, 본 발명은 원판 구조 특성상 유체의 흐름에 의해 배출구 쪽으로 증가되는 유체의 원주방향 회전 운동에너지(Rotational Kinetic Energy)를 감소시키기 위해, 원주방향의 유로를 축방향의 유로와 함께 단일평면상에서 구성을 하고 각 굴곡 유로에 의해 형성된 입체형 굴곡 유로를 형성하기 위해 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형 패턴(Pattern)을 각 원판에 형성하며, 상기 패턴에 의해 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 굴곡 유로는 높은 대칭적 구조를 갖는 다수개의 굴곡 유로를 형성한다. 본 발명에 의해 높은 대칭 구도를 가진 유체 굴곡 유로는 한정된 공간에서도 국부저항을 효과적으로 유도함과 동시에 단위 모듈의 원판 상에 부가되는 유체의 벡터 성분의 상호 상쇄 작용으로 축 방향과 원주방향으로 안정된 모듈을 형성함에 있으며, 상기한 패턴으로 이루어진 유로 구조는 저항장치 배출구에서의 유체 속도를 더욱 감소시키고 첨두 주파수를 높은 쪽으로 이전시키기 위해 출구 유로가 여러 개로 나누어진 구조를 가지도록 함에 있다.Secondly, the present invention provides a periodic pattern and a three-dimensional flow path formed in a disk to effectively reduce the kinetic energy of the fluid, and to transfer the peak frequency of the noise upward while controlling the kinetic energy at the outlet of the fluid to a desired standard. In order to achieve an efficient three-dimensional curved flow path structure by the combination of the disk module for forming, the discharge flow path of the fluid is divided into several. The present invention allows the four disks to be a unit module for forming the bent flow path, leading the circumferential flow velocity into the disk layer that is introduced or discharged along with the radial fluid flow. That is, in order to reduce the circumferential rotational kinetic energy of the fluid which is increased toward the outlet by the flow of the fluid, the present invention is configured in a single plane along with the axial flow path. In order to form a three-dimensional curved flow path formed by each curved flow path, a radial pattern (Pattern) periodically and circumferentially arranged in the circumferential and radial directions with each symmetry is formed. The three-dimensional bend channel formed by continuous superimposition of the discs in the axial direction forms a plurality of bend channels having a high symmetrical structure. According to the present invention, the fluid flexion path having a high symmetrical composition effectively induces local resistance even in a limited space, and at the same time, forms a stable module in the axial direction and the circumferential direction by mutual offsetting of the vector components of the fluid added on the disc of the unit module. The flow path structure of the above pattern is to have a structure in which the outlet flow path is divided into several parts in order to further reduce the fluid velocity at the resistor outlet and to transfer the peak frequency upward.
상기에 상술한 요체로 이루어진, 본 발명은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로 고성능의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 상대적으로 쉽게 설계하고 저렴하게 제작하기 위한 것이다. 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성하고, 각 유로는 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단 평면상에 두 개의 직각방향 전환 굴곡부가 배치되고 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간을 형성하여 한정된 공간에서 국부저항을 효과적으로 유도함에 따라 유체의 초 고압 조건에서도 효과적으로 유동 속도와 압력 강하를 제어할 수 있으면서 궁극적으로는 일반적인 밸브나 장치에도 적용할 만큼 소형의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 제작하기 위한 것이다.Consisting of the above-described main body, the present invention is a combination of the same discs formed by forming a plurality of through holes at the same angle and interval are rotated at a constant angle to each other overlapping easily the resistance device for controlling the speed and pressure drop of high performance fluid relatively easily It is designed and manufactured at a low cost. Each flow path forms a plurality of curved flow paths three-dimensionally through the through-holes for flow paths formed in each of the four disks which are sequentially superimposed in the axial direction, and each flow path is perpendicular to the two flow paths crossing the two flow path crossing planes. The right-angle switching bend is arranged and the vortex forming space is formed in each bend just before the direction change of the flow path to effectively induce local resistance in the limited space, so that the flow velocity and pressure drop can be effectively controlled even under the ultra high pressure condition of the fluid. Ultimately, it is intended to produce a resistance device for controlling the speed and pressure drop of a fluid small enough to be applied to a general valve or a device.
또한 본 발명은 각 원판이 이루는 유로의 입구부터 출구까지 상대적으로 큰 횡단면적을 가지면서도 급 축소 부위가 없어 유체의 유동 속도 및 압력을 급변화하지 않도록 하여 소음, 진동, 침식, 부식 등을 제한하고, 유체내의 이물질에 의해 유로 내부가 막히지 않도록 하여 장치의 성능이 저하되지 않도록 한 것이다.In addition, the present invention has a relatively large cross-sectional area from the inlet to the outlet of each of the disks, but does not have a sharply reduced portion does not change the flow rate and pressure of the fluid to limit the noise, vibration, erosion, corrosion, etc. Therefore, the inside of the flow path is not blocked by foreign substances in the fluid so that the performance of the device is not degraded.
더욱이, 본 발명은 특정 적용조건에 따라 원판의 설계 특성을 바꾸면 장치의 성능을 쉽게 바꿀 수 있다. 즉, 각 원판의 두께, 원판의 외경과 내경, 원판의 면적, 원판의 관통 구멍이 원판을 통해 이루는 유로의 횡단면적 및 거칠기, 원판을 통해 이루는 유로의 굴곡 수, 원판의 수 등을 변경하면 유체특성에 적합한 구조로 설계를 쉽게 변경할 수 있다.Moreover, the present invention can easily change the performance of the device by changing the design characteristics of the disc according to the specific application conditions. That is, if the thickness of each disk, the outer diameter and the inner diameter of the disk, the area of the disk, the cross-sectional area and roughness of the flow path formed by the disc through the disc, the number of bends of the flow path formed through the disc, the number of discs, etc. Designs can be easily changed to suit the characteristics.
본 발명은 압축성 또는 비 압축성 유체의 흐름 속도 및 압력을 제어하기 위한 유체 저항장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 초 고압 유체를 각 굴곡부에 와류(Vortex) 발생 공간이 형성된 입체형 굴곡 유로를 통과케 함으로써, 유체에 작용하는 국부 저항을 효과적으로 유도하여, 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시켜 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 부식, 마모, 침식 및 이 물질 막힘을 방지하는 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluid resistance device for controlling the flow rate and pressure of a compressible or non-compressible fluid, and more particularly, by passing the ultra-high pressure fluid through a three-dimensional curved flow path formed with a vortex generating space in each bent portion, It effectively induces local resistance to the fluid and reduces it to the desired flow rate and pressure, thereby providing resistance to the fluid velocity and pressure drop control device to prevent noise, vibration, cavitation, corrosion, abrasion, erosion and clogging. It is about.
본 발명은 원판(Disc)들을 축 방향으로 중첩시킨 실린더 형상의 원판 기둥(Disc Stack)이 유체의 유입구와 배출구 사이에서 유체의 유동을 제어하며, 이 원판 기둥은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로, 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성케 하였다. 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 횡단면적이 사각형상인 다수 개의 굴곡형 유로들을 형성하고, 유로의 각 굴곡부마다 유동에 대해 높은 국부 저항이 작용하도록 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단평면상에 두 개의 직각 방향 전환 굴곡부가 반복 배치되고, 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간이 형성되어 있는 구조를 가지는 특성이 있다. 또한 각 원판에 형성된 관통구멍 형상은 원판 상에 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형 패턴(Pattern)이 형성되어 있으며, 즉, 상기 굴곡 유로 구조는 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 유로를 형성하고 그 유로는 대칭성을 가지고 반경방향 및 원주방향으로 주기적으로 형성되어 반복되는 다수개의 굴곡 유로를 형성하고 있다. 상기 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되며 축 방향으로 연속하여 중첩 결합된 원판 기둥 축 상으로 상기 입체 유로가 주기적으로 반복되어 다수개의 굴곡 유로가 형성이 된다. 그리하여 원판기둥의 축 방향 및 내부 원주방향으로 주기적으로 배치된 원판의 유입구로 유입된 유체는 연속 중첩된 원판에 의해 형성된 입체적인 굴곡 유로를 따라 반경방향, 원주방향 그리고 축 방향으로 순차적으로 형성된 반복 주기 경로를 통과하여 최초로 유입된 원판에 형성된 배출구로 배출되도록 한 구조이다.According to the present invention, a cylindrical disc stack in which discs are axially superimposed axially controls the flow of fluid between an inlet and an outlet of the fluid, and the disc pillars have a plurality of through holes at the same angle and interval. The same discs formed in the same rotation are rotated at a constant angle to each other and overlapped, and each flow path was formed three-dimensionally bent flow paths through the through-holes for the flow path formed in each disc of the four discs continuously stacked in the axial direction. The through-holes for forming the flow path of each disc form a plurality of curved flow paths having a rectangular cross-sectional area, and each of the bent portions of the flow path is formed on two flow path cross planes perpendicular to each other so that high local resistance to flow is exerted. Two orthogonal direction switching bends are repeatedly arranged, and each bend has a structure in which a space for forming a vortex is formed immediately before the direction change of the flow path. In addition, the through-hole shape formed in each of the disks has an angular symmetry (angular symmetry) is formed on the disk and the radial pattern (Pattern) is arranged periodically and circumferentially and radially formed, that is, the curved channel structure has four disks These three-dimensional flow paths are formed by successive overlapping in the axial direction, and the flow paths are symmetrical to form a plurality of bent flow paths which are periodically formed in the radial and circumferential directions and are repeated. The four discs serve as a unit module for forming a bent flow path, and the three-dimensional flow path is periodically repeated on a disc pillar axis that is continuously coupled in the axial direction to form a plurality of bent flow paths. Thus, the fluid flowing into the inlet of the disk periodically arranged in the axial direction and the inner circumferential direction of the disk column is sequentially formed in the radial, circumferential and axial directions along the three-dimensional curved channel formed by the successive overlapping disks. It is a structure that is discharged through the outlet formed in the first introduced plate through the.
본 발명 장치는 초고압 하에서 급격한 압력강하가 필요한 극한 조건에서 사용할 수 있는 고 성능의 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치로써 유체의 유동 속도, 압력, 소음의 제어가 필요한 압력제어 밸브, 유량제어 밸브, 감압 밸브, 배압 장치, 소음기 또는 이와 유사한 유체의 유동량을 증감 또는 조절하는 모든 유체 처리장치에 적용할 수 있다.The device of the present invention is a high performance fluid speed and pressure drop control device that can be used in extreme conditions requiring rapid pressure drop under ultra high pressure, a pressure control valve, a flow control valve, It can be applied to any fluid treatment device that increases or decreases the flow rate of a pressure reducing valve, back pressure device, silencer or similar fluid.
도 1은 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치가 장착된 밸브의 부분 단면도1 is a partial cross-sectional view of a valve equipped with a resistance device for controlling the speed and pressure drop of a fluid
도 2a는 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 단위 굴곡 유로 구조의 개략도Figure 2a is a schematic diagram of a three-dimensional unit curved channel structure formed through four discs
도 2b는 배출구가 나누어지도록 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 굴곡 유로 구조의 개략도Figure 2b is a schematic diagram of the three-dimensional curved flow path structure formed through the four disks so that the discharge port is divided
도 3a은 도 2a의 유로 구조를 형성하게 하는 원판에 대한 평면도FIG. 3A is a plan view of a disc for forming the flow path structure of FIG. 2A
도 3b은 도 2b의 유로 구조를 형성하게 하는 원판에 대한 평면도FIG. 3B is a plan view of a disc for forming the flow path structure of FIG. 2B
도 4는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 이루는 다수의 원판과 두 개의 끝판이 결합되는 형태의 사시도Figure 4 is a perspective view of a plurality of disks and two end plates are combined to form a resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid
도 5은 조립이 완료된 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 사시도Figure 5 is a perspective view of the resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid is assembled
도 6a는 도 3a의 원판에서 모서리가 둥근 관통 구멍이 형성된 원판의 평면도FIG. 6A is a plan view of a disc with rounded through holes formed in the disc of FIG. 3A; FIG.
도 6b는 도 6a의 관통 구멍들의 모서리 확대도6B is an enlarged view of the corners of the through holes of FIG. 6A.
☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜☞ Explanation of symbols used in the main part of the drawing ☜
1;밸브 2;몸체 3:보닛(Bonnet) 4;플러그(Plug) 5;스템(Stem) 6;밀봉링(SeatRing) 7; 유체의 저항장치 8,9;끝판 10; 원판 결합 볼트 11,13;유체의 유입 방향 12,14;유체의 배출 방향 15; 원판(Disk) 21,22; T-자형 직각 방향전환 유로 23,24; 요입부 형성 유로 25;배출 유로 26,27,28,29; 원판 통과 관통 구멍 30,31,32,33,34,35,36,37;와류 형성 공간 41;원판 내경부 42;원판 외경부 43;유체 유입구 44: 직각 방향전환 유로용 유입 관통 구멍 45,46; 직각 방향전환 유로용 관통 구멍 47,47-1,47-2;배출 관통 구멍 48,48-1,48-2;유체의 배출구 49,50,51; 직각 방향전환 유로용 관통 구멍 51-1; 방향전환 유로용 관통 구멍 52,53,54,55,56,57,57-1,57-2; 요입부 형성 유로용 관통 구멍 58,59,60,61; 볼트 체결 구멍 62,63,64,65; 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍 71,72,73,74,75,75; 원판15와 동일한 원판 83,84,85,86,87,88,89;볼트 체결 구멍 91,92,93,94; 볼트 체결 너트 95;유로 구멍1; valve 2; body 3: Bonnet 4; Plug 5; Stem 6; SealRing 7; Resistance devices for fluids 8, 9; end plates 10; Disc coupling bolt 11,13; fluid inflow direction 12,14; fluid discharge direction 15; Disk 21,22; T-shaped right angle turning flow paths 23,24; Recessed part formation flow path 25; discharge flow paths 26, 27, 28, and 29; Disc through hole 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37; Vortex forming space 41; Disc inner diameter 42; Disc outer diameter 43; Fluid inlet 44: Inlet through hole 45 ; Through hole 47,47-1,47-2 for right-angle turning channel; discharge hole 48,48-1,48-2; outlet 49,50,51 of fluid; Through-hole 51-1 for right-angle direction changing flow path; Through-holes 52,53,54,55,56,57,57-1,57-2 for diverting flow paths; Through-holes 58,59,60,61 for concave portion forming flow paths; Bolted fastenings 62,63,64,65; Through-holes 71,72,73,74,75,75 of four discs for forming unit bend flow paths; Discs 83,84,85,86,87,88,89 identical to disc 15; bolt fastening holes 91,92,93,94; Bolt fastening nut 95; Euro hole
본 발명의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the configuration and operation of the present invention in detail.
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 일반적인 밸브의 전체 구조도로써, 도시한 밸브(1)는 몸체(2), 보넷트(Bonnet)(3), 플러그(Plug)(4), 스템(Stem)(5), 밀봉링(Seat Ring)(6), 유체의 저항장치(7) 등으로 구성되어 있다.1 is a general structural diagram of a general valve to which the present invention can be applied, and the illustrated valve 1 includes a body 2, a bonnet 3, a plug 4, and a stem. (5), a seal ring 6, a fluid resistance device 7, and the like.
이러한 일반적인 밸브(1)의 기능은 유체의 저항장치(7)와 밀봉링(6)에 대한 플러그(4)의 축방향 위치 관계에 따라 소정량의 유체가 유통되게 작용하는 것으로, 유체는 유입구(11)에서 배출구(12)의 방향으로 유동하거나, 이와는 반대방향인 유입구(13)에서 배출구(14)로 유동하게 할 수 있다. 액체와 같은 비 압축성인 유체는 유체 저항장치(7)의 바깥쪽에서 흘러 플러그(4)가 결합되는 유체의 저항장치(7)의 안쪽으로 유동하도록 하는 것이 일반적인 규칙이며, 증기와 같은 압축성 유체는 플러그(4)와 결합된 유체의 저항장치(7)의 안쪽에서 바깥쪽으로 유동하도록 하여 유체의 특성에 따른 여러 이점을 주게 된다.The function of this general valve 1 is to act as a flow of a certain amount of fluid in accordance with the axial positional relationship of the plug 4 with respect to the resistance device 7 and the sealing ring 6 of the fluid, the fluid being the inlet ( 11, may flow in the direction of the outlet 12, or may flow from the inlet 13 opposite to the outlet 14. Non-compressible fluids, such as liquids, flow from the outside of the fluid resistor 7 and allow the plug 4 to flow inside the resistor 7 of the fluid to which the plug 4 is coupled. The fluid associated with (4) allows the fluid to flow from the inside to the outside of the resistance device (7) to give a number of advantages depending on the characteristics of the fluid.
본 발명은 상기한 밸브(1) 또는 이와 유사한 장치에서 유체의 유입구(11),(13)와 배출구(12),(14) 사이에 설치되어 있는 유체의 저항장치(7)와 관련한 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치이다. 여기에서 유체의 저항장치(7)는 다수의 원판(15)과 끝판(End Plate)(8),(9)을 적층하고 볼트(10)와 너트(16)를 이용하여 결합한 것으로 통상과 같이 밀봉링(6) 위에서 보넷트(3)로 밀착된다. 필요에 따라서는 볼트(10)와 너트(16)를 이용하는 대신에 핀이나 다수의 원판(15)과 끝판(End Plate)(8),(9)을 서로 용접하여 결합시킬 수도 있다.The present invention relates to the velocity of a fluid in relation to a resistance device (7) of a fluid installed between the inlets (11), (13) and outlets (12), (14) of the fluid in the valve (1) or the like. And a resistance device for controlling the pressure drop. Here, the resistance device 7 of the fluid is formed by stacking a plurality of discs 15 and end plates 8 and 9 and using a bolt 10 and a nut 16 to be sealed as usual. It is in close contact with the bonnet 3 on the ring 6. If necessary, instead of using the bolt 10 and the nut 16, the pin or the plurality of disk 15 and the end plate (End Plate) 8, 9 may be joined by welding.
고온 고압에 적용되는 유체의 저항장치(7)에는 유입구(11),(13)에 매우 높은 압력이 작용하거나 유입구(11),(13)와 배출구(12),(14) 사이의 높은 압력차이가 작용하며, 이러한 조건에서 유체의 저항장치(7)에 형성되어 있는 굴곡 유로가 유체의 속도와 압력을 일정한 수준으로 감소시키게 된다.A very high pressure acts on the inlets 11, 13 or the high pressure difference between the inlets 11, 13 and the outlets 12, 14 in the resistance device 7 of the fluid applied to high temperature and high pressure. In this condition, the bending flow path formed in the resistance device 7 of the fluid reduces the speed and pressure of the fluid to a certain level.
도 2a 는 도 1의 유체의 저항장치(7)에서 4개의 원판을 통해 유로가 형성되는 구조의 개략도이다.FIG. 2A is a schematic diagram of a structure in which a flow path is formed through four discs in the resistance device 7 of the fluid of FIG. 1.
유체는 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)가 형성하는 유입 유로로부터 유동 방향과 일직선상에 있는 와류형성 공간(30) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되어 흐르며, 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)와 두 번째 원판이 접촉하여 이루는 와류형성 공간(31) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)와 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(26)을 따라 두 번째 원판으로 유입된다. 이후 유체는 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 세 번째 원판의 요입부 형성 유로(23)가 이루는 와류형성 공간(32) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)의 와류형성 공간(33) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 첫 번째 원판이 접촉하여 이루는 와류 형성 공간(34) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 첫 번째 원판의 배출 유로(25)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(28)을 따라 첫 번째 원판으로 유입된다. 다시 유체는 첫 번째 원판의 배출 유로(25)와 네 번째 원판의 요입부 형성 유로(24)가 접촉하여 이루는 와류 형성 공간(35) 앞에서 유동 방향이 90°로 전환되어 첫 번째 원판의 배출 유로(25)로 흐르는 구조이다.The fluid flows from the inflow channel formed by the T-shaped right-angle turning channel 21 of the first disk in a 90 ° direction in front of the vortex forming space 30 in line with the flow direction. The flow direction is changed to 90 ° in front of the vortex forming space 31 formed by the contact of the T-shaped right angle turning direction channel 21 and the second disc, and the T-shaped right angle turning direction 21 and the second disc The T-shaped right-angle turning channel 22 of the first disc flows into the second disc along the disc through hole 26 formed in contact. The fluid is then diverted to 90 ° in front of the vortex forming space 32 formed by the T-shaped right-angle turning channel 22 of the second disk and the recess forming channel 23 of the third disk, and the second disk Vortex formed when the flow direction is changed to 90 ° in front of the vortex forming space 33 of the T-shaped right angle turning channel 22 of the first disc and the first disc is in contact with the T-shaped right angle turning channel 22 of the second disc. The disk through-hole 28 formed by contacting the flow direction by 90 ° in front of the formation space 34 and making contact between the T-shaped right-angled turning channel 22 of the second disk and the discharge channel 25 of the first disk. Along the first disc. Again, the fluid flows to 90 ° in front of the vortex forming space 35 formed by the contact of the discharge passage 25 of the first disc and the concave forming passage 24 of the fourth disc, so that the fluid flows through the discharge passage 25 of the first disc. 25) flows into the structure.
따라서 유로는 수직을 이루는 두 개의 평면상에 90°로 유동방향을 전환할 수 있는 두 개의 굴곡부가 반복 배치되는 구조이며, 첫 번째 원판에 유입된 유체가 다른 원판 3개에 의해 형성되는 입체적인 유로를 통해 다시 첫 번째 원판에 유입될때까지 90°각도의 유동방향 전환이 모두 6번 이루어지고, 유체의 유동방향이 90°로 전환되는 굴곡부마다 와류를 형성하는 공간(30),(31),(32),(33),(34),(35)이 배치되어 있으므로 와류형성에 의한 에너지 손실과 방향전환에 의한 에너지 손실을 이용하여 효과적으로 운동에너지를 감소시키게 된다.Therefore, the flow path is a structure in which two bent portions which can switch the flow direction at 90 ° on two perpendicular planes are arranged repeatedly, and a three-dimensional flow path in which the fluid introduced into the first disc is formed by three different discs. The flow direction of the 90 ° angle is made six times until the flow into the first disk through the space, and the spaces 30, 31, 32 to form a vortex for each bend in which the flow direction of the fluid is converted to 90 ° ), (33), (34), and (35) are disposed so that the kinetic energy is effectively reduced by using the energy loss due to the vortex formation and the energy loss due to the change of direction.
도 2b는 배출구가 나누어지도록 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 굴곡 유로 구조의 개략도로서, 상기구조는 도 3b에 예시한 원판형상과 같이 도 2a의 굴곡 구조와 조합하여 유체가 배출되는 최종 유로에 적용시킬 수 있으며, 유체의 유체 역학적인 특성에 따라 굴곡 구조인 도 2a와 조합하여 다양한 형상의 굴곡구조로 이루어낼 수 있다. 도 2b에 의한 굴곡 구조도 상기 상술한 도 2a와 동일한 기술적 요체로서 형성이 되며, 와류 형성공간 (30),(31),(32),(33),(34),(35),(36),(37)을 통과한 유체는 배출시 2개의 대칭 형상을 가진 배출구를 통해 배출되는 구조를 가지므로 배출구에서의 유체의 운동에너지를 더욱 낮게 할 수 있다.Figure 2b is a schematic diagram of a three-dimensional curved flow path structure formed through four discs so that the discharge port is divided, the structure is applied to the final flow path in which the fluid is discharged in combination with the curved structure of Figure 2a as the disk shape illustrated in Figure 3b According to the hydrodynamic characteristics of the fluid can be combined with the bending structure of Figure 2a can be made of a curved structure of various shapes. The bending structure according to FIG. 2B is also formed as the same technical element as in FIG. 2A described above, and the vortex forming spaces 30, 31, 32, 33, 34, 35, and 36 The fluid passing through the 37 and 37 has a structure that is discharged through the outlet having two symmetrical shapes when discharged, thereby lowering the kinetic energy of the fluid at the outlet.
이러한 유로 구조가 입체적으로 반복되는 유로를 형성하면 공간을 최대한 활용할 수 있으며, 유동에 대해 높은 유동 저항을 부여하고, 굴곡부에서 유로의 급축소와 급확대가 없으므로 유체의 압력이 극히 높은 조건에서 유체의 속도와 압력이 급변하지 않고 이를 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 유로 단면적의 급 변화가 없어 유로 내부에 이물질로 막히지 않으며, 유체의 높은 압력을 보다 쉽게 감소시킬 수 있으므로 장치의 컴팩트화를 이룰 수 있다.If the flow path structure is formed in three-dimensionally repeating flow path can maximize the space, give a high flow resistance to the flow, there is no sudden shrinkage and expansion of the flow path in the bent portion of the fluid under extremely high pressure conditions of the fluid Not only can the speed and pressure change rapidly, but it can be effectively controlled, and there is no sudden change in the cross-sectional area of the flow path, so it is not clogged with foreign matter inside the flow path, and the high pressure of the fluid can be reduced more easily, thereby making the device compact. .
유체의 압력 및 속도 변화 허용 범위내에서 첫 번째 원판의 유로(21),(25)와 두 번째 원판의 유로(22)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(26),(28)을 엇갈리게 하여 유통 면적을 보다 작게 만들면, 유체의 래비린스 작용을 이용할 수 있으므로 보다 큰 유동 저항을 형성할 수 있는 잇점이 있으므로 이물질이 포함되어 있지 않은 유체의 저항장치에 적용할 수 있다.The disk through-holes 26, 28 formed by contacting the flow paths 21, 25 of the first disc and the flow path 22 of the second disc alternate with each other within the allowable range of the pressure and velocity change of the fluid. If the area is made smaller, the labyrinth action of the fluid can be used, and thus, it can be applied to a resistance device of a fluid that does not contain foreign matter because it has an advantage of forming a larger flow resistance.
도 2a 또는 도 2b 에서는 유체의 유입 유로부터 유체 배출구까지 일정한 유로의 횡단면적을 도시하였지만, 가스와 같은 압축성 유체의 경우에는 압력 강하에 따른 체적의 팽창을 수용하거나 특정한 목적을 위해서 유체의 유입 유로가 이루는 초기 횡단면적(A0)이 유동 진행에 따라 점차 확대되는 횡단면적(A1)의 유로를 만들 수도 있다. 또는 원판의 반경방향으로의 공간을 최대한 활용하기 위해 원판의 반경방향 유로의 폭(B)은 넓게 하고 원주방향 유로의 폭(A)은 작게 하여 유로 횡단적의 크기를 변경하면 동일한 횡단면적의 굴곡 유로보다 높은 유동 저항을 형성할 수 있는 이점이 있다. 이 경우에 서로 다른 유로의 횡단면적은 초기의 횡단면적(A0)보다 큰 상태가 되도록 하여 유입된 이물질이 유로내에서 막히지 않도록 한다.2a or 2b shows a constant cross-sectional area of the flow path from the inflow of the fluid to the outlet of the fluid, in the case of a compressive fluid such as a gas, the inflow flow path of the fluid is adapted to accommodate the expansion of the volume due to the pressure drop or for a specific purpose. It is also possible to create a flow path of the cross-sectional area (A 1 ) that the initial cross-sectional area (A 0 ) to make up gradually increases as the flow progresses. Alternatively, in order to make the most of the radial space of the disk, the width B of the radial flow path of the disk is widened and the width A of the circumferential flow path is small so that the flow path of the same cross-sectional area is changed if the size of the flow path cross-section is changed. There is an advantage that can form a higher flow resistance. In this case, the cross sectional area of the different flow paths is larger than the initial cross sectional area A 0 so that the foreign substances introduced are not blocked in the flow path.
상기의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치는 특정 적용조건에 따라 2개의 원판을 통해 유로가 형성되도록 만들 수도 있다. 즉, 첫 번째 원판의 T-자형 직각방향 전환 유로(21)와 두 번째 원판의 T-자형 직각방향 전환 유로(22)가 반복되면서 유체의 유입 유로(36)로 유입된 유체가 유체 배출구(37)로 배출되는 유로 구조를 형성하면 된다.The resistance device for controlling the velocity and pressure drop of the fluid may be such that a flow path is formed through two discs depending on the specific application conditions. That is, the T-shaped orthogonal direction turning channel 21 of the first disk and the T-shaped orthogonal direction turning channel 22 of the second disk are repeated, and the fluid introduced into the inflow channel 36 of the fluid is discharged from the fluid outlet 37 What is necessary is just to form the flow path structure discharged to
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a 및 도2b의 입체적인 유로 구조를 형성하게 하는 원판(15)에 대한 평면도이며, 도 3a는 유체가 유체의 저항장치(7)의 가운데 공간에서 원판(15)의 유입구(43)로 유입되어 반경방향, 원주방향 및 축방향의 굴곡 유로를 따라 배출구(48)를 통해 원판(15)의 바깥쪽으로 배출되는 형식이며, 도 3b는 원판에 유입된 유체가 각 굴곡 유로를 따라 두 개의 배출구(48-1),(48-2)를 통해 바깥쪽으로 배출되는 형식이다. 이와 반대로 도 2a 및 도 2b의 유로 구조가 원판(15)의 바깥쪽에서 안쪽으로 형성되도록 만들면 유체는 원판(15)의 바깥 공간에서 원판으로 유입되어 원판의 입체적인 굴곡 유로를 따라 원판(15)의 가운데 공간으로 배출되는 형식이 된다.3A and 3B are plan views of the disc 15 which form the three-dimensional flow path structures of Figs. 2A and 2B, respectively, and Fig. 3A shows the flow of the disc 15 in the center space of the fluid resistance device 7. Inflow to the inlet port 43 is discharged to the outer side of the disk 15 through the outlet 48 along the radial, circumferential and axial direction of the curved path, Figure 3b is a fluid flow into the disk of each curved channel It is discharged outward through the two outlets (48-1), (48-2). On the contrary, when the flow path structure of FIGS. 2A and 2B is formed from the outside of the disc 15 to the inside, the fluid flows into the disc from the outer space of the disc 15 to form the center of the disc 15 along the three-dimensional curved path of the disc. It is discharged into space.
도 3a는 한 개의 원판(15)마다 6개의 유체 유입구(43)를 가지는 T-자형 직각방향 전환 유로용 유입 관통 구멍(44)과 6개의 유체의 배출구(48)를 가지는 배출 관통구멍(47)이 있으며, 4개의 원판들을 통해 도 2a와 같은 입체적인 유로 구조가 3번 반복되고 유체의 유동 방향이 90˚ 각도로 바뀌는 굴곡부가 18개인 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 만들기 위한 것이다. 이러한 유로 구조는 유체에 대한 특정 적용조건을 만족시키기 위해 각 유로에 대한 유로 형성용 관통 구멍의 개수, 각 관통 구멍의 횡단면적, 방향 전환 굴곡부들 간의 거리, 유로 표면의 거칠기, 관통 구멍 모서리의 형상을 고려하여 결정하면 된다.FIG. 3A shows an inlet through-hole 44 for a T-shaped right-angled diverting flow path having six fluid inlets 43 per one disc 15 and an outlet through-hole 47 having six outlets 48 of fluid. In this case, the three-dimensional flow path structure as shown in FIG. 2a is repeated three times through four discs, and the fluid flow direction is to make a resistance device for controlling the velocity and pressure drop of the fluid having 18 bends at 90 ° angles. This flow path structure is characterized by the number of flow-through holes for each flow path, the cross-sectional area of each through-hole, the distance between the turning bends, the roughness of the flow path surface, and the shape of the through-hole edges in order to satisfy specific application conditions for the fluid. This can be determined by considering.
원판(15)은 내경부(41)와 외경부(42)를 가지고 있으며, 원판(15) 중심의 한 각도를 기준으로 하여 내경부(41)에 T-자형 직각방향전환 유로(21) 형성용 유체 유입구(43)가 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 두 번째와 세 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(45),(46)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 유체의 배출구(48)를 가지는 배출 관통 구멍(47)이 형성되어 있다. 이 1차 관통구멍 패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(62)에 정렬되어 있다.The disc 15 has an inner diameter portion 41 and an outer diameter portion 42, and for forming the T-shaped right-angle direction switching flow passage 21 in the inner diameter portion 41 based on an angle of the center of the circular plate 15. A fluid inlet 43 is formed, which is radially adjacent to the through holes 45 and 46 for the second and third T-shaped orthogonal diverting flow paths, and is adjacent to the outlet of the fluid. A discharge through hole 47 having a 48 is formed. The primary through-hole pattern is aligned with the through-holes 62 of the four discs for forming the three-dimensional unit bent flow path of FIG. 2A when four or more identical discs are rotated and stacked in a counterclockwise direction by a specific angle, respectively. .
상기의 1차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 T-자형 직각방향전환 관통 구멍(49)이 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 두 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(50)이 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 세 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(51)이 형성되어 있다. 이 2차 관통 구멍 패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(63)에 정렬되어 있다.A T-shaped right-angled turning through hole 49 is formed in the inner side of the disc in the clockwise direction of the primary through-hole pattern, and the second T-shaped right-angle direction is adjacent to the radial direction. The through-hole 50 for the switching flow path is formed, and the 3rd T-shaped orthogonal direction switching flow-through hole 51 is formed adjacent to the radial direction. This secondary through-hole pattern is aligned with the through-holes 63 of the four discs for forming the three-dimensional unit bend flow path of FIG. 2A when four or more identical discs are rotated and stacked by a specific angle counterclockwise, respectively. .
상기의 2차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 요입부 형성 유로형 관통 구멍(52)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 두 번째, 세 번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(53),(54)이 형성되어 있다. 이 3차 관통 구멍패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(64)에 정렬되어 있다.The recessed part forming flow path through hole 52 is formed in the inner side of the disc in the clockwise direction of the secondary through hole pattern, and the second and third recessed part forming flow path through the adjacent hole is formed. Holes 53 and 54 are formed. The third through hole pattern is aligned with the through holes 64 of the four disks for forming the three-dimensional unit bent flow path of FIG. 2A when four or more identical disks are rotated and stacked by a predetermined angle in the counterclockwise direction, respectively. .
상기의 3차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 요입부 형성 유로형 관통 구멍(55)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 두 번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(56)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 세번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(57)이 형성되어 있다. 이 4차 관통 구멍패턴은 4개이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(65)에 정렬되어 있다.The recessed part forming flow path through hole 55 is formed in the inner side of the disc in the clockwise direction of the third through hole pattern, and the second recessed part forming flow path through hole 56 is adjacent thereto. ) Is formed, and a third recessed part forming flow path through hole 57 is formed adjacent thereto. The fourth through hole pattern is aligned with the through holes 65 of the four discs for forming the three-dimensional unit bent flow path of FIG. 2A when four or more identical discs are stacked and rotated by a predetermined angle in the counterclockwise direction, respectively. .
상기와 같이 네 개의 패턴들이 원판의 시계방향으로 특정 각도만큼 반복적으로 형성되어 있어 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이룬다.As described above, four patterns are repeatedly formed at a specific angle in the clockwise direction of the disc to form a shape arranged periodically with angular symmetry in the circumferential direction.
전술한 '특정 각도'는 원판(15)의 원주방향으로 각 관통 구멍 패턴들이 이루는 일정한 각도이며, 이 각도는 (360/4n)˚로 표현할 수 있다. 여기서 n 은 한 개의 원판(15)에 형성되는 유체의 유입구 개수이다.The above-described 'specific angle' is a constant angle formed by each of the through hole patterns in the circumferential direction of the disc 15, and this angle may be expressed as (360 / 4n) °. Where n is the number of inlets of fluid formed in one disc 15.
도 3b는 도 3a의 경우보다 유체의 배출구측 운동에너지를 더욱 낮게 하기 위해서 도 3a의 배출 관통구멍(47). T-자형 직각방향전환 관통구멍(51), 요입부 형성 유로용 관통구멍(57) 대신에, 각 관통 구멍 패턴마다 두 개의 배출 관통 구멍(47-1),(47-2), 방향전환 유로용 관통구멍(51-1), 두 개의 요입부 형성 유로용 관통구멍(57-1),(57-2)를 형성한 것이며, 원판(15)의 원주방향의 공간이 허용하는 한 각 유로의 배출구를 유사한 방법으로 2개 이상으로 만들 수 있다.FIG. 3B shows the discharge through-hole 47 of FIG. 3A to lower the kinetic energy of the outlet side of the fluid than in FIG. 3A. Instead of the T-shaped right-angle direction changing through hole 51 and the through hole 57 for the recessed part forming flow path, two discharge through holes 47-1 and 47-2 for each through hole pattern. The through holes 51-1 and the two through holes 57-1 and 57-2 for forming the concave inlet portion, and each of the flow paths is allowed as long as the space in the circumferential direction of the disc 15 allows. More than two outlets can be made in a similar way.
전술한 바와 같은 유사한 방법으로 원판(15)에 1차 관통 구멍 패턴과 2차 관통 구멍 패턴만을 원주방향으로 주기적으로 형성하고 이러한 동일한 원판을 축방향으로 조립하여 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 만들 수도 있다. 즉, 상기 2개의 패턴들이 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이루도록 구성하고, 상기 패턴들이 형성된 동일한 원판들을 원판 기둥 형성을 위해 중첩 결속하되, 2개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되도록 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속된 2개의 원판이 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 상기 2개의 원판들을 주기적 중첩 결속하여 원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축방향으로도 굴곡유로가 배열되도록 하면 된다.In a similar manner as described above, only the primary through hole pattern and the secondary through hole pattern are periodically formed in the circumferential direction in the circumferential direction, and the same disc is assembled in the axial direction to form a resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid. You can also make That is, the two patterns are configured to form a periodically arranged shape with angular symmetry in the circumferential direction, and the same original plates on which the patterns are formed are overlapped to form a disc pillar, wherein the two patterns The two overlapping discs are rotated at a specific angle so as to be sequentially arranged in the column axial direction to form a curved flow path in the circumferential and radial directions, and the two discs are periodically overlapped to bond the disc pillars. In this way, the bending flow path may be arranged in the disc column axial direction.
원판(15)에는 유로 형성용 관통구멍 패턴 중간 각도의 위치에 그리고 원판 중심으로부터 일정한 거리에 원판을 결속하기 위한 볼트(또는 핀에도 같이 적용한다, 이하 같다) 체결 구멍(58)을 형성하고 시계방향으로 특정 각도만큼 볼트 체결 구멍들(59),(60),(61)을 형성하며, 이들 패턴의 구멍들을 원판 중심으로부터 일정한 거리에 그리고 각도 90。 간격으로 4군데에 형성한다. 이 동일한 원판들을 도 4에서 설명하는 것과 같이 각각 특정 각도만큼 반 시계방향으로 회전시켜 쌓고 4개의 볼트로 결합시킬 수 있게 한다. 원판들을 3개의 볼트로 결합할 경우는 볼트 체결 구멍들(58),(59),(60),(61)을 중심으로부터 일정한 거리에 120˚간격으로 세 군데에 만들면 된다. 그러나 원판들을 볼트로 결합하지 않고 용접과 같은 방법으로 결합할 경우에는 이러한 볼트 체결 구멍들은 만들지 않아도 된다.The disk 15 is provided with bolts (or the same applies to pins, as described below) for fastening the disk at the intermediate angle of the flow path forming through-hole pattern and at a predetermined distance from the center of the disk, and the clockwise direction. Bolt fastening holes 59, 60, 61 are formed by a specific angle, and holes of these patterns are formed in four places at a constant distance from the center of the disk and at an angle of 90 DEG. These same discs are each rotated counterclockwise by a certain angle, as illustrated in FIG. 4, to be stacked and joined by four bolts. When the discs are joined by three bolts, bolt fastening holes 58, 59, 60, and 61 may be made in three places at 120 ° intervals from a center. However, when the disks are joined by a method such as welding rather than bolted together, these bolt fastening holes do not have to be made.
도 4는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 이루는 다수의 원판(15)과 두 개의 끝판(8),(9)이 결합되는 형태의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a plurality of discs 15 and two end plates 8 and 9 which form a resistance device for controlling the speed and pressure drop of a fluid.
유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 끝판(8),(9)은 서로 동일하게 만든 것으로, 가운데 구멍의 크기와 끝판의 외경이 원판(15)과 동일하다. 끝판(8)에는 다수의 원판들을 볼트로 결합시키기 위해서 원판의 볼트 체결 구멍들과 같은위치에 90˚각도마다 4개의 턱이 있는 볼트 체결 구멍(83),(84),(85),(86)을 형성한다.The end plates 8 and 9 of the resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid are made identical to each other, and the size of the center hole and the outer diameter of the end plate are the same as those of the disc 15. The end plate 8 has bolt fastening holes 83, 84, 85 and 86 with four jaws at 90 ° angles in the same position as the bolt fastening holes of the disc for joining a plurality of discs with bolts. ).
도 4에서는 원판들과 끝판들의 결합을 간단히 도시하기 위해 도 3a에서 예시한 원판(15)이 6개로만 결합되는 것을 예시하였다. 여러 가지 모양의 관통 구멍들이 있는 6개의 원판(71),(72),(73),(74),(75),(76)들은 도 3a의 원판(15)과 같이 관통 구멍들이 모두 동일하게 형성되어 있는 것들이다.In FIG. 4, only six disks 15 illustrated in FIG. 3A are illustrated to simply show the coupling between the disks and the end plates. The six discs 71, 72, 73, 74, 75, and 76 with various through holes have the same through holes as the disc 15 of FIG. 3A. They are formed.
원판들 (71),(72),(73),(74),(75),(76)을 결속하기 위해서는 도 3a에서 설명한 것처럼 각 원판들은 특정 각도만큼 반시계 방향으로 회전시켜 결합하며 그 순서를 상세히 설명하면 다음과 같다. 하부 끝판(9)의 볼트 체결 구멍(89)를 기준으로 할 때 첫 번째 원판(71)의 볼트 체결 구멍(61), 두 번째 원판(72)의 볼트 체결 구멍(58), 세 번째 원판(73)의 볼트 체결 구멍(59), 네 번째 원판(74)의 볼트 체결 구멍(60), 다섯 번째 원판(75)의 볼트 체결 구멍(61), 여섯 번째 원판(76)의 볼트체결 구멍(58), 그리고 상부 끝판(8)의 볼트체결 구멍(86)을 일직선으로 정렬하여 볼트로 결합하면 되며, 나머지 세 군데의 볼트 결합도 동일하다. 이러한 볼트를 이용한 결합 대신에 도 1에서의 설명한 바와 같이 용접 등으로 결합할 수도 있다.In order to bind the discs 71, 72, 73, 74, 75, and 76, as described in FIG. 3A, each of the discs is rotated counterclockwise by a specific angle and combined. When described in detail as follows. Based on the bolt fastening hole 89 of the lower end plate 9, the bolt fastening hole 61 of the first disc 71, the bolt fastening hole 58 of the second disc 72, and the third disc 73 Bolt fastening holes 59 of the fourth disc 74, bolt fastening holes 60 of the fourth disc 74, bolt fastening holes 61 of the fifth disc 75, bolt fastening holes 58 of the sixth disc 76, and the like. And, the bolt fastening holes 86 of the upper end plate 8 may be aligned in a straight line and joined by bolts, and the remaining three bolt joints are also the same. Instead of joining using such bolts, joining may be performed by welding or the like as described in FIG. 1.
이렇게 다수의 원판들은 쌓아 결합하면 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 양쪽에 인접한 원판들의 유로 형성용 관통 구멍과 관통구멍이 없는 면이 서로 밀착되어 도 2a 또는 도 2b의 유로 구조를 형성하면서 다수의 입체적인 굴곡 유로를 가진 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치가 된다. 즉, 도 2a 또는 도 2b의 단위 굴곡 유로를 형성하기 위한 도 3a 또는 도 3b의 4개의 패턴들이 주기적으로 형성된 동일한 원판(15)들을 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속하여 원판 기둥을 형성하면, 4개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되고, 4개의 원판이 입체형 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 4개의 원판들을 주기적으로 중첩 결속하여 원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축방향으로도 입체형 굴곡유로가 배열된다.When the plurality of disks are stacked and combined, the through-holes for forming the flow path of each of the discs are in close contact with each other and the surface without the through-holes for forming the flow paths of the adjacent discs forms a flow path structure of FIG. 2A or 2B. It becomes a resistance device for controlling the velocity and pressure drop of a fluid having a three-dimensional curved flow path. That is, when four patterns of FIG. 3A or 3B for periodically forming the unit bend flow paths of FIG. 2A or 2B are rotated at a specific angle to overlap the same disc 15 to form a disc pillar, four The patterns are arranged sequentially in the disc pillar axial direction, and the four discs form a three-dimensional curved flow path in the circumferential and radial directions, and at the same time, the four discs are periodically overlapped to form a disc pillar. The three-dimensional bend channel is also arranged in the axial direction of the disc column.
도 5은 조립이 완료된 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 사시도이다.Figure 5 is a perspective view of the resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid is assembled.
도 4에서 설명한 것과 같이 끝판(8),(9)과 원판(15)들이 4개의 볼트 체결 너트(91),(92),(93),(94)로 결합되어 있으며, 각 원판마다 다수의 유로 구멍(95)이 일정하게 분포되어 있고 어느 한 개의 원판으로 유입된 유체는 그 원판으로 배출된다.As described in FIG. 4, the end plates 8, 9 and the discs 15 are joined by four bolt fastening nuts 91, 92, 93, and 94. The flow path holes 95 are uniformly distributed, and the fluid flowing into any one disc is discharged to the disc.
도 5의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치는 동일한 두께의 원판(15)에 일정한 각도와 간격으로 배열된 다수의 유로 구조를 가지고 있으므로 특정 적용요건에서 각 원판마다 일정한 유체의 유량률이 형성된다. 또한 각 원판(15)의 두께를 다르게 하면 각 원판을 통과하는 유체의 유량률을 바꿀 수 있다.Since the resistance device for controlling the speed and pressure drop of the fluid of FIG. 5 has a plurality of flow path structures arranged at regular angles and intervals on the disk 15 of the same thickness, a constant flow rate of the fluid is formed for each disk in a specific application requirement. . In addition, by varying the thickness of each disk 15, it is possible to change the flow rate of the fluid passing through each disk.
도 6a, 6b는 도 3a, 도 3b의 원판에서 모서리가 둥근 관통 구멍이 형성된 원판의 평면도와 확대도이다. 도 3a 및 도 3b에서와 같이 각 유로 형성용 관통구멍들(44), (45), (46), (47), (47-1), (47-2), (49), (50), (51), (52), (53), (54), (55), (56), (57), (57-1), (57-2)의 모서리를 레이저 머신과 같은 특수가공기계로 직각으로 형성할 수 있으나, 밀링머신 또는 컴퓨터 수치제어머신(CNC Machine) 등으로 이 관통구멍들을 형성할 경우에는 모서리부는 만곡부가 되도록 가공할 수 있다. 이러한 둥근 모서리의 관통구멍은 본 저항장치의 전체적 작용에 큰 영향을 미치지 않으면서도 제작이 용이한 잇점이 있다.6A and 6B are a plan view and an enlarged view of a disc having rounded through holes formed in the disc of FIGS. 3A and 3B. 3A and 3B, through-holes 44, 45, 46, 47, 47-1, 47-2, 49, and 50 for forming each flow path Special machining machines, such as laser machines, at corners of (51), (52), (53), (54), (55), (56), (57), (57-1) and (57-2) It can be formed at right angles, but when the through-holes are formed by a milling machine or a computer numerical control machine (CNC Machine) or the like, the corners can be machined to be curved. This rounded corner through-hole has the advantage of being easy to manufacture without significantly affecting the overall operation of the resistor.
본 발명은 전술한 종래의 유체의 저항장치가 가지는 결점을 보완하는 동시에 고성능의 정밀한 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 1개의 동일한 형상의 원판으로 쉽게 설계하고, 상대적으로 저렴한 제작비로 제작할 수 있으며, 특정 적용조건에 따라 각 원판의 설계 특성을 바꾸면 유체의 속도 및 유동 저항장치의 성능을 쉽게 바꿀 수 있다.The present invention can compensate for the drawbacks of the above-described conventional fluid resistance device and at the same time easily design the resistance device for high speed and precise fluid speed and pressure drop control with one disc of the same shape, and can be manufactured at a relatively low production cost. However, changing the design characteristics of each disc according to specific application conditions can easily change the speed of the fluid and the performance of the flow resistance device.
이상에서 살펴본 바와 같이 극히 높은 압력의 유체를 효과적으로 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시키고, 유체 저항장치의 유체 배출구를 여러 개로 나누어유체의 운동에너지를 제한하고 소음에 대한 첨두 주파수를 보다 높은 주파수로 이동시킴으로써 유체의 저항장치 및 이를 적용한 설비에서의 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 침식, 부식, 마모 및 이 물질 막힘을 방지한다.As described above, by effectively reducing the extremely high pressure fluid to the desired flow rate and pressure, by dividing the fluid outlet of the fluid resistance device into several to limit the kinetic energy of the fluid and to move the peak frequency for noise to a higher frequency It prevents noise, vibration, cavitation, erosion, corrosion, abrasion and clogging of foreign substances in the resistance device of the fluid and the equipment to which it is applied.
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