KR100513381B1 - Pipe with Orifice Plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 버터플라이 밸브가 설치된 배관에 관한 것이며, 특히, 배관을 따라 흐르는 유체의 유속을 균일하게 하여 플래싱 및 공동의 발생을 감소시켜 배관의 진동 및 손상을 방지하기 위한 것이다.The present invention relates to piping with a butterfly valve, and more particularly, to equalize the flow rate of the fluid flowing along the piping to reduce the occurrence of flashing and cavities to prevent vibration and damage of the piping.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배관(1)의 내부를 가로막는 디스크(11)를 회전시켜 배관(1)을 개폐하는 밸브(10)가 설치된 배관에 있어서, 배관(1)을 따라 유동하는 유체의 진행방향에 있어 밸브(10)의 후방에 위치하여 배관(1)의 내측면에 고정되는 테두리부(110)와, 전방으로 회전하여 개방하는 디스크(11)의 일측에 대응하여 테두리부(110)의 안쪽에 고정된 다공판(120)을 구비하는 오리피스판(100)을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is in the pipe provided with a valve 10 for opening and closing the pipe 1 by rotating the disk 11 blocking the inside of the pipe (1), flow along the pipe (1) The edge portion 110 is located at the rear of the valve 10 in the advancing direction of the fluid to be fixed to the inner surface of the pipe 1 and the edge portion corresponding to one side of the disk 11 that rotates forward and opens. Technical features of including an orifice plate 100 having a porous plate 120 fixed to the inside of (110).
이와 같이 구성된 본 발명의 다공형 오리피스판이 설치된 배관은 그 배관을 따라 흐르는 유체의 유속차를 오리피스판으로 거의 균등한 유속을 유지하도록 함으로써, 플래싱 및 공동현상의 발생을 감소시킨다.The pipe provided with the porous orifice plate of the present invention configured as described above maintains an almost uniform flow rate of the fluid flowing along the pipe to the orifice plate, thereby reducing the occurrence of flashing and cavitation.
Description
본 발명은 버터플라이 밸브가 설치된 배관에 관한 것이며, 특히, 배관을 따라 흐르는 유체의 유속을 균일하게 하여 플래싱 및 공동의 발생을 감소시켜 배관의 진동 및 손상을 방지하기 위한 것이다.The present invention relates to piping with a butterfly valve, and more particularly, to equalize the flow rate of the fluid flowing along the piping to reduce the occurrence of flashing and cavities to prevent vibration and damage of the piping.
도면에서, 도 1은 일반적인 버터플라이 밸브를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 버터플라이 밸브가 설치된 배관을 따라 흐르는 유체의 유동현상을 나타낸 시뮬레이션 사진이다.In the drawings, Figure 1 is a perspective view showing a general butterfly valve, Figure 2 is a simulation picture showing the flow of fluid flowing along the pipe is installed the butterfly valve shown in FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 버터플라이 밸브(이하에서는 '밸브'라 함)(10)는 대표적인 회전운동식 밸브로서, 중량이 가볍고 크기가 작아 취급이 용이하고, 유량특성이 좋아 유체저항이 작아 대구경 밸브의 유체제어에 적합하다. 또한 90o의 회전으로 배관을 완전 개폐 가능함으로서 작동속도가 빠르며, 부식을 방지하기 위한 라이닝이 간단하며, 용량에 비해 경제적이다.As shown in FIG. 1, the butterfly valve (hereinafter referred to as a 'valve') 10 is a representative rotary valve, which is light in weight, small in size, easy to handle, and has good flow characteristics and low fluid resistance. Suitable for fluid control of large diameter valves. In addition, it is possible to open and close the pipe completely by the rotation of 90 o , so the operation speed is fast, and the lining to prevent corrosion is simple and it is economical compared to the capacity.
한편 도 2에 보이듯이, 밸브(10)의 디스크(11)가 회전하며 밸브(10)를 개방 또는 폐쇄함에 있어서, 밸브(10)가 조금 개방되면 개방된 좁은 부위를 유체가 빠른 속도로 통과하게 되므로 그 만큼 압력은 감소하게 되고 주위와의 압력구배가 커져 유동이 불안정하게 된다.On the other hand, as shown in Figure 2, when the disk 11 of the valve 10 rotates and opens or closes the valve 10, when the valve 10 is slightly opened, the fluid passes at a small speed through the open narrow portion at a high speed. As a result, the pressure decreases and the pressure gradient with the surroundings becomes large, resulting in unstable flow.
보다 상세히 살펴보면, 유체가 흐르는 방향의 전방 쪽으로 회전한 디스크(11)와 밸브(10)의 내벽 사이에는 밸브(10) 내에서 가장 빠른 유속을 보인다. 그리고 그 후방에서는 디스크(11)를 따라 단면적이 확장됨으로써, 유속이 급격하게 떨어진다. 반대로, 후방 쪽으로 회전한 디스크(11)와 밸브(10) 내벽의 사이에서는 유체가 디스크(11)를 따라 후방으로 이동하면서 그 단면적이 점차 작아지면서 유속이 빨라진다. In more detail, the fastest flow velocity in the valve 10 is seen between the disk 11 rotated forward in the direction in which the fluid flows and the inner wall of the valve 10. At the rear, the cross-sectional area extends along the disk 11, whereby the flow velocity drops rapidly. On the contrary, between the disk 11 rotated to the rear side and the inner wall of the valve 10, the fluid flows backward along the disk 11 while the cross-sectional area thereof becomes smaller and the flow velocity becomes faster.
이와 같은 현상에 의해 디스크(11)를 통과한 유체의 한 쪽은 빠른 유속으로 통과한 후 유속이 급변하여 유동이 불안정해지지만, 다른 쪽은 빠른 유속으로 통과한 후 유속 변화는 상대적으로 크지 않다. As a result of this phenomenon, one side of the fluid passing through the disk 11 passes at a high flow rate, and the flow rate changes rapidly, but the flow becomes unstable, while the other side passes through the high flow rate, and the change in the flow rate is relatively large.
한편, 유체는 좁은 개방부위를 통과할 때에 흐르는 힘에 의해 수축부(vena contracta)를 형성하며, 유체의 단면적과 압력은 최소가 되고, 유속은 최대가 된다. 이런 수축부를 지나면 압력은 다시 회복되는데, 밸브마다 그 회복율이 다르다. 밸브는 압력회복율이 글로브 밸브(globe valve)에 비해 크기 때문에 저압에서도 플래싱(Flashing) 또는 공동(Cavitation) 현상이 쉽게 발생한다.On the other hand, the fluid forms a vena contracta by the force flowing when passing through a narrow opening, the cross-sectional area and pressure of the fluid is minimum, the flow rate is maximum. After this contraction, the pressure recovers again, and the recovery rate varies from valve to valve. Since the valve has a higher pressure recovery rate than a globe valve, flashing or cavitation easily occurs even at low pressure.
즉, 밸브를 통과하는 유체는 밸브를 통과하면서 그리고 통과한 후에 압력이 급변하면서 플래싱현상과 공동현상이 많이 발생한다.That is, the fluid passing through the valve undergoes a lot of flashing and cavitation as the pressure changes rapidly through and after the valve.
여기에서, 플래싱 현상은 수축부의 압력이 증기압 보다 낮고, 회복된 압력도 유체의 증기압 보다 낮아 밸브출구 쪽에서 증기가 발생하는 현상을 말하며, 발생한 증기는 액체와 같이 흘러 실제유량을 감소시킨다는 문제점이 있다.Here, the flashing phenomenon refers to a phenomenon in which the pressure of the contraction part is lower than the vapor pressure, and the recovered pressure is lower than the vapor pressure of the fluid to generate steam at the valve exit side, and the generated steam flows with the liquid to reduce the actual flow rate.
또한 공동현상은 수축부의 압력이 그 액체의 증기압보다 낮아지면서 기포가 발생하는 현상을 말한다. 이런 기포는 압력이 상승함에 따라 밸브의 트림(Trim) 이나 바디(Body) 내벽에 부딪혀 붕괴되는데, 이런 기포의 붕괴에 따른 충격에 의해 배관 및 밸브가 손상 및 마모된다는 문제점이 있다. Cavitation also refers to a phenomenon in which bubbles are generated when the pressure of the contraction portion is lower than the vapor pressure of the liquid. These bubbles collide with the trim or body wall of the valve as the pressure rises, and the pipe and the valve are damaged and worn by the impact of the collapse of the bubbles.
유체가 흐르는 방향의 전방 쪽으로 회전한 디스크(11)와 밸브(10)의 내벽 사이에서 유속이 급변하여 유동이 불안정하므로 플래싱현상과 공동현상은 이러한 영역에서 집중적으로 발생하게 된다. Since the flow velocity changes rapidly between the disk 11 and the inner wall of the valve 10 rotated forward in the direction in which the fluid flows, the flow is unstable and flashing and cavitation occur intensively in this region.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 배관에 설치된 밸브가 다소 개방되었을 때에 발생하는 플래싱 또는 공동현상을 방지하기 위한 다공형 오리피스판이 설치된 배관을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the object is to provide a pipe with a porous orifice plate for preventing flashing or cavitation occurring when the valve installed in the pipe is slightly opened. There is this.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배관의 내부를 가로막는 디스크를 회전시켜 배관을 개폐하는 밸브가 설치된 배관에 있어서, 전방으로 회전하여 개방하는 상기 디스크의 일측에 대응하여 상기 밸브의 후방에 위치하며, 상기 배관의 내측면에 고정되는 다공판을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is in the pipe provided with a valve for opening and closing the pipe by rotating the disk blocking the inside of the pipe, it is located in the rear of the valve corresponding to one side of the disk to rotate forward And it is characterized in that it comprises a porous plate is fixed to the inner surface of the pipe.
또한, 본 발명의 상기 밸브의 후방에는 링형태의 테두리부가 상기 배관의 내측면에 고정되고, 상기 다공판은 상기 테두리부의 직경에 대해 편심되어 상기 테두리의 내측에 고정된다.Further, in the rear of the valve of the present invention, a ring-shaped edge portion is fixed to the inner surface of the pipe, and the porous plate is eccentric with respect to the diameter of the edge portion and fixed to the inner side of the edge.
또한, 본 발명의 상기 테두리부의 안쪽에 고정된 다공판을 중심으로 양측에는 상호 단면적이 다른 공간부가 형성된다.In addition, space portions having different cross-sectional areas are formed on both sides of the porous plate fixed to the inside of the edge portion of the present invention.
아래에서, 본 발명에 따른 다공형 오리피스판이 설치된 배관의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a pipe provided with a porous orifice plate according to the present invention will be described in detail.
도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 다공형 오리피스판이 설치된 배관을 흐르는 유체의 유동현상을 나타낸 시뮬레이션 사진이며, 도 4는 도 3에 도시된 오리피스판을 나타낸 사시도이다.3 is a simulation photograph showing a flow phenomenon of a fluid flowing through a pipe having a porous orifice plate according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of the orifice plate shown in FIG.
도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(10)가 설치된 배관(1)에 있어서, 밸브(10)의 후방에 오리피스판(100)을 설치한다. 이런 오리피스판(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 링형의 테두리부(110)와, 이런 테두리부(110)의 내측을 편심되게 연결하는 다공판(120)을 포함한다.As shown in FIG. 3, in the pipe 1 provided with the valve 10, an orifice plate 100 is provided behind the valve 10. The orifice plate 100 includes a ring-shaped edge portion 110 as shown in FIG. 4, and a porous plate 120 for eccentrically connecting the inside of the edge portion 110.
보다 상세하게는 상기 다공판(120)은 테두리부(110)의 내경 반지름보다 작은 폭을 가지며 다공판(120)의 양측변은 테두리부(110)의 내측과 떨어져 유체가 통과할 수 있는 제1, 제2 공간부(111, 112)를 형성한다. 즉, 오리피스판(100)은 편심된 다공판(120)을 기준으로 양측에 제1 공간부(111)와 제2 공간부(112)가 형성되는데, 제1 공간부(111)는 제2 공간부(112)에 비해 그 단면적이 작다.In more detail, the porous plate 120 has a width smaller than the inner diameter radius of the edge portion 110 and both sides of the porous plate 120 are separated from the inner side of the edge portion 110 to allow fluid to pass therethrough. , Second space portions 111 and 112 are formed. That is, the orifice plate 100 is formed with the first space 111 and the second space 112 on both sides with respect to the eccentric porous plate 120, the first space 111 is a second space Compared with the part 112, the cross section is small.
이런 오리피스판(100)은 밸브(10)의 후방에 위치하여 배관(1) 내측에 테두리부(110)의 외측이 용접 고정된다. 밸브(10)의 디스크(11)가 그 회전축(13)을 중심으로 회전하는 방향에 있어서, 다공판(120)은 전방으로 선회하면서 개방하는 디스크(11)의 일측에 대응하여 위치하도록 오리피스판(100)의 테두리부(110)를 배관(1)의 내측면에 용접 고정한다. The orifice plate 100 is located behind the valve 10 so that the outside of the edge portion 110 is welded and fixed to the inside of the pipe 1. In the direction in which the disk 11 of the valve 10 rotates about its rotary shaft 13, the orifice plate 120 is positioned so as to correspond to one side of the disk 11 that opens while pivoting forward. The edge portion 110 of 100 is welded to the inner surface of the pipe 1.
따라서 도 3에 보이듯이, 디스크(11)의 일측이 전방으로 회전하면서 디스크(11) 일측과 밸브(10) 내측의 협소한 공간을 유체는 빠른 유속으로 통과한 후에 디스크(11)를 따라 단면적이 확장됨으로써, 유속이 감소하고, 오리피스판(100)의 다공판(120)과 접하게 된다. 다공판(120)과 접하는 유체는 다공판(120)의 홀(121)을 통과하거나 다공판(120)을 우회하여 제1, 제2 공간부(111, 112)를 통과한다. 이와 같이 디스크(11) 일측과 밸브(10) 내측의 협소한 공간을 통과하고 디스크(11)를 따라 단면적이 확장될 때, 후단에 설치된 다공판(120)에 의해 유동저항이 발생되어, 유속이 급격하게 떨어지지 않고 완만하게 감속된다. 이와 같이 다공판(120)은 유속이 급변하지 않도록 밸브(10) 후단에 설치되어 플래싱 및 공동현상을 감소시킨다. 다공판(120)은 밸브(10)에 가깝게 위치할수록 유동에 대한 영향이 크므로, 밸브(10)와 배관(1)이 연결되는 부분에 끼워 설치될 수도 있다.Accordingly, as shown in FIG. 3, the fluid flows through the narrow space inside one side of the disk 11 and the valve 10 at a high flow rate while one side of the disk 11 rotates forward, and then the cross-sectional area along the disk 11 is changed. By expanding, the flow velocity decreases and comes into contact with the porous plate 120 of the orifice plate 100. The fluid contacting the porous plate 120 passes through the holes 121 of the porous plate 120 or bypasses the porous plate 120 to pass through the first and second spaces 111 and 112. As such, when the cross-sectional area is extended along the disc 11 and passes through a narrow space inside one side of the disc 11 and the valve 10, flow resistance is generated by the porous plate 120 installed at the rear end, so that the flow rate is increased. It slows down slowly without falling sharply. As described above, the porous plate 120 is installed at the rear end of the valve 10 so that the flow rate does not change rapidly, thereby reducing flashing and cavitation. Since the porous plate 120 is located closer to the valve 10, the greater the influence on the flow, it may be fitted to the portion where the valve 10 and the pipe (1) is connected.
앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 다공형 오리피스판이 설치된 배관은 그 배관을 따라 흐르는 유체의 유속이 급격히 감소하지 않고 완만하게 감속되어 압력구배를 완만하게 됨으로써, 플래싱 및 공동현상의 발생을 감소시킨다. 이와 같이 플래싱 및 공동현상을 감소함으로써, 기포의 발생을 억제하여 배관 및 밸브의 진동 및 소음이 감소되며, 배관 및 밸브의 파손을 방지한다.As described in detail above, the pipe provided with the porous orifice plate of the present invention is smoothly decelerated without slowing down the flow velocity of the fluid flowing along the pipe to reduce the pressure gradient, thereby reducing the occurrence of flashing and cavitation. By reducing the flashing and cavitation as described above, the generation of bubbles is suppressed to reduce vibration and noise of the pipe and the valve, and to prevent the pipe and the valve from being damaged.
이상에서 본 발명의 다공형 오리피스판이 설치된 배관에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.In the above description, the technical idea of the pipe provided with the porous orifice plate of the present invention has been described together with the accompanying drawings, but this is only illustrative of the best embodiment of the present invention and is not intended to limit the present invention.
도 1은 일반적인 버터플라이 밸브를 나타낸 사시도이고,1 is a perspective view showing a general butterfly valve,
도 2는 도 1에 도시된 버터플라이 밸브가 설치된 배관을 흐르는 유체의 유동현상을 나타낸 시뮬레이션 사진이고,Figure 2 is a simulation photograph showing the flow phenomenon of the fluid flowing through the pipe installed the butterfly valve shown in Figure 1,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 다공형 오리피스판이 설치된 배관을 흐르는 유체의 유동현상을 나타낸 시뮬레이션 사진이고,3 is a simulation photograph showing the flow phenomenon of the fluid flowing through the pipe installed with a porous orifice plate according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 도시된 오리피스판을 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing the orifice plate shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
1 : 배관 10 : 밸브1: Piping 10: Valve
11 : 디스크 13 : 회전축11 disc 13 rotation axis
100 : 오리피스판 110 : 테두리부100: orifice plate 110: frame portion
111, 112 : 공간부 120 : 다공판111, 112: space part 120: porous plate
121 : 홀121: hall
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