KR101131122B1 - 누설단속용 트림 및 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누설단속용 트림 및 밸브에 관한 것으로, 유체를 일측으로 유입하여 타측으로 유동 안내하는 메인케이지, 이 메인케이지의 내측에 승하강 가능하게 형성되어 메인케이지의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 단속하는 플러그부, 및 이 플러그부에 의한 유체의 흐름 단속 여부에 따라 메인케이지와 플러그부 사이의 틈새를 선택적으로 밀봉하는 밀봉부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 기술과 달리 밸브를 닫음시에만 보조적으로 구비되는 밀봉부재로써 틈새를 밀봉 처리함에 따라 이 밀봉부재의 내구성을 향상시키고, 유체의 압력강하를 최소화함으로써 밸브의 미소유량 제어시 공동화현상, 플래싱 현상과 질식유동을 방지할 수 있다.

밸브, 트림, 누설, 단속, 밀봉부재

Description

누설단속용 트림 및 밸브{LEAK CONTROL TRIM AND VALVE}

본 발명은 누설단속용 트림 및 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브를 닫음시에만 보조적으로 구비되는 밀봉부재로써 틈새를 밀봉 처리함에 따라 이 밀봉부재의 내구성을 향상시키고, 유체의 압력강하를 최소화함으로써 밸브의 미소유량 제어시 공동화현상, 플래싱 현상과 질식유동을 방지할 수 있도록 한 누설단속용 트림 및 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 발전 플랜트의 급수 가열기에 적용되는 글로브 밸브(Globe Valve)는 워터 레벨 컨트롤 밸브(Water Level Control Valve)의 한 종류이다. 즉, 급수 가열기의 글로브 밸브는 복수기에 저장된 유체의 담수량 정도에 따라 개도량을 자동 조절함으로써 복수기의 담수량을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

이때, 급수 가열기의 글로브 밸브는 압력이 100bar 이상, 온도가 320℃ 이상의 고온, 고압 유체의 공정제어계통에 사용된다.

특히, 급수 가열기에 적용되는 기존의 글로브 밸브 중 트림(trim) 타입의 글 로브 밸브는 씰링재의 적용 범위에 해당되는 작동유체의 온도를 300℃ 미만으로 한정하였다.

아울러, 급수 가열기에 적용되는 기존의 트림 타입의 글로브 밸브는 고온, 고압에서 누설을 방지하기 위해 트림부분의 플러그(plug)에 스프링을 설치하는 파일럿 트림 타입(Pilot Trim Type)을 적용하거나, 엑츄에이터의 부피를 증가시키거나, 유압용 엑츄에이터를 사용하여 셧오프력(Shutoff Force)을 증가시켰다.

기존 발전 플랜트의 급수 가열기에 사용되는 트림 타입 글로브 밸브는 작동유체의 온도가 300℃를 초과할 경우 공동화(cavitation) 현상, 플래싱(flashing) 현상, 부식(erosion) 등에 의해 손상을 초래할 뿐만 아니라 유체누설에 의한 수충격을 유발시켜 진동과 소음의 원인이 된다.

또한, 기존 발전 플랜트의 급수 가열기에 사용되는 트림 타입 글로브 밸브는 고온, 고압에서 발생하는 누설을 방지하기 위해 별도의 스프링을 설치하거나 엑츄에이터의 부피를 증가시킴으로써 설비비가 많이 드는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 플러그의 하강으로 밸브에서 유체의 흐름을 막을 경우에만 케이지와 플러그 사이 틈새를 막거나 케이지와 플러그 사이 틈새로 유체의 누설 발생시 고압으로 인해 팽창하 는 밀봉부재를 구비함으로써 케이지와 플러그 사이 틈새를 최대한 밀봉할 수 있도록 하는 누설단속용 트림 및 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 유체의 흐름량을 제어하는 플러그의 상승 정도로 인해 밸브의 개도량이 적을 때와 충분할 때에 따라 케이지의 허용 유량을 충분히 확보함으로써 밸브 내외측으로 압력 차이를 줄여 밸브의 미소유량에 따른 공동화현상, 플래싱 현상과 질식유동을 방지할 수 있는 누설단속용 트림 및 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 누설단속용 트림은: 유체를 일측으로 유입하여 타측으로 유동 안내하는 메인케이지, 이 메인케이지의 내측에 승하강 가능하게 형성되어 메인케이지의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 단속하는 플러그부, 및 이 플러그부에 의한 유체의 흐름 단속 여부에 따라 메인케이지와 플러그부 사이의 틈새를 선택적으로 밀봉하는 밀봉부재를 포함한다.

상기 메인케이지는 상하 방향으로 개방되고, 둘레면에 다수 개의 메인유입홀을 형성함이 바람직하다.

상기 메인케이지는 상기 플러그부의 위치에 따라 상기 밀봉부재와 선택적으로 접하도록 내측면에 덧살부재를 형성함이 바람직하다.

상기 플러그부는, 상기 메인케이지의 내측에서 승하강되며 유체의 상기 메인케이지 내부 유입량을 제어하는 슬리브, 상기 슬리브의 둘레면에 형성되어 상기 밀 봉부재를 지지하는 지지턱부재, 및 상기 슬리브에 분리 가능하게 형성되어 상기 지지턱부재를 향하는 방향과 반대되는 방향으로 상기 밀봉부재의 이탈을 방지하는 캡을 포함한다.

상기 슬리브와 상기 캡 중 어느 하나는 상기 메인케이지의 내측면에 항상 접하는 가이드링을 형성함이 바람직하다.

상기 밀봉부재는, 상기 메인케이지와 상기 플러그부 사이에 형성되는 몸체, 상기 몸체의 내부에 형성되는 공간부, 및 상기 몸체가 상기 메인케이지와 상기 플러그부에 양측을 접한 상태에서 틈새를 강제 밀봉하기 위해 상기 몸체의 둘레면에 개방되게 형성된 개방부를 포함한다.

본 발명에 따른 밸브는: 양측으로 개방되어 유체의 흐름을 안내하는 채널을 형성한 밸브바디, 및 상기 채널에 연결되게 형성되어 상기 밸브바디의 일측에서 타측으로 유동하는 유체의 흐름을 단속하는 정도에 따라 밀봉 여부를 결정하며 유체의 압력강하를 최소화하는 누설단속용 트림을 포함한다.

상기 누설단속용 트림은, 상기 밸브바디에 지지 고정되어 일측으로 유입되는 유체 전부를 통과시키며 타측으로 유동 안내하기 위해 둘레면에 다수 개의 메인유입홀을 형성하는 메인케이지, 상기 메인케이지의 내측에 승하강 가능하게 형성되어 상기 메인케이지의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 단속하는 플러그부, 및 상기 플러그부에 의한 유체의 흐름 단속 여부에 따라 상기 메인케이지와 상기 플러그부 사이의 틈새를 선택적으로 밀봉하는 밀봉부재를 포함한다.

상기 메인케이지는 둘레면에 서브케이지를 형성하고, 상기 서브케이지는 상 기 메인유입홀과 연결되는 서브유입홀을 다수 개 형성함이 바람직하다.

상기 메인케이지는 상기 서브케이지의 상측을 지지하기 위해 둘레면에 플랜지부재를 형성하고, 상기 서브케이지의 하측을 지지하기 위해 분리 가능한 마감부재를 형성함이 바람직하다.

상기 메인케이지는 상기 메인유입홀과 상기 서브유입홀을 일대다(一對多) 연결 가능하도록 동일 평면상에 형성되는 메인유입홀을 잇는 연결홈부를 형성함이 바람직하다.

상기 메인유입홀과 상기 서브유입홀은 다른 직경으로 형성됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 누설단속용 트림 및 밸브는 플러그의 하강으로 밸브에서 유체의 흐름을 막을 경우, 케이지와 플러그 사이 틈새를 막거나 케이지와 플러그 사이 틈새로 유체의 누설 발생시 고압으로 인해 팽창하는 밀봉부재를 구비함으로써 케이지와 플러그 사이 틈새를 최대한 밀봉할 수 있고, 플러그의 단순한 구조를 통해 정비와 성능을 개선할 수 있다.

그리고, 본 발명은 유체의 흐름량을 제어하는 플러그의 상승 정도로 인해 밸브의 개도량이 적을 때와 충분할 때에 따라 케이지의 허용 유량을 충분히 확보함으로써 밸브 내외측의 압력 강하와 유속을 줄여 밸브의 미소유량에 따른 공동화현상, 플래싱 현상과 질식유동을 방지할 수 있으며, 유량제어를 안정적으로 할 수 있다.

아울러, 본 발명은 밸브 개도량이 40%에서 100%까지 범위에서 유로의 단면적 을 증가시킴으로써 충분한 압력강하와 충분한 유량이 공급될 수 있다.

또한, 본 발명은 밸브 개도가 0%에서 40%까지는 유로의 형상을 변경시켜 유체를 분산시킴으로써 충분한 압력강하와 충분한 유량을 공급할 수 있다.

더불어, 본 발명은 플러그부에 가이드링을 구비하여 고온의 유체로 인한 열 변형을 통해 금속끼리 붙는 현상과 고압의 유체로 인해 발생하는 충격을 통해 플러그부의 흔들림을 방지하며, 밸브의 일차적인 밀봉 역할을 실현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 누설단속용 트림 및 밸브의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림을 구비한 밸브의 내부도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 누설단속용 트림 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부 분해 사시도이다.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부의 위치에 따른 밀봉부 재의 상태를 나타낸 확대도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 메인케이지와 서브케이지의 분해 사시도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부를 소정 높이 상승시 밸브 내부 상태도이고, 도 9는 도 8의 유체 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부를 완전한 상승시 밸브 내부 상태도이며, 도 11은 도 10의 유체 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브는 발전 플랜트의 급수 가열기(도시하지 않음)에 사용되는 것으로서, 밸브바디(100) 및 누설단속용 트림(200)을 포함한다.

밸브바디(100)는 밸브의 외형을 형성하는 것으로서, 액체나 기체와 같은 유동성을 갖는 유체의 흐름을 안내하기 위해 양측으로 개방된 채널(110)을 형성한다.

이때, 채널(110)은 유체를 일측에서 타측으로 유동 안내하는 역할을 하는데, 다양한 형상으로 적용 가능하다.

특히, 채널(110)은 밸브바디(100) 내부에서 일직선으로 형성될 수 있으나, 편의상 대략 'S'자 궤적을 따라 형성되는 것으로 한다.

물론, 밸브바디(100)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.

또한, 누설단속용 트림(200)은 밸브바디(100)에 형성되어 유체의 흐름을 단속 및 흐름량을 조절하는 역할을 한다.

다시 말해서, 누설단속용 트림(200)은 채널(110)에 연결되게 형성되어 밸브바디(100)의 일측에서 타측으로 유동하는 유체의 흐름을 단속하는 정도에 따라 밀 봉 여부를 결정하는 역할을 하고, 유체의 압력강하를 최소화하는 역할을 한다.

즉, 누설단속용 트림(200)은 채널(110)과 연결되도록 밸브바디(100)의 둘레면 내부에 형성되어 유체의 흐름을 차단하는 닫힘 상태에서 밀봉을 유지하고, 유체의 흐름을 개방하는 열림 상태에서 밀봉 해제하는 역할을 한다.

아울러, 누설단속용 트림(200)은 밸브바디(100)의 채널(110)을 미소유량 개도시 유체의 유속이 국부적으로 빨라짐에 따른 공동화(cavitation) 현상, 플래싱(flashing) 현상과 질식유동(check flow)을 방지하기 위해 밸브바디(100) 내부의 압력을 강제로 강하시키는 역할을 한다.

여기서, '누설단속'이란, 후술할, 밀봉부재(230)가 메인케이지(210)의 덧살부재(214)와 선택적으로 접하며 밀봉 상태를 달리함을 의미한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 누설단속용 트림(200)은 메인케이지(210), 플러그부(220) 및 밀봉부재(230)를 포함한다.

메인케이지(210)는 밸브바디(100)의 내부에 지지 고정된다. 다시 말해서, 메인케이지(210)는 채널(110)의 하부방향으로 굴곡진 부위에 지지되어 단면상 채널(110) 전체를 막는다.

그리고, 메인케이지(210)는 플러그부(220) 및 밀봉부재(230)를 상부에서 하부 방향으로 삽입하여 장착 가능하도록 상측으로 개방되게 형성된다.

아울러, 메인케이지(210)는 둘레면에 다수 개의 메인유입홀(212)을 내외측 연통되게 형성한다. 그래서, 밸브바디(100)의 일측으로부터 유동하는 유체는 메인유입홀(212)을 통해 메인케이지(210) 내부로 유입된다.

또한, 메인케이지(210)는 내부로 유입된 유체를 채널(110)의 하부방향 굴곡된 부위를 통해 밸브바디(100)의 타측으로 안내하기 위해 하측을 개방되게 형성한다.

물론, 메인케이지(210)는 하측에 다수 개의 홀을 형성하여 유체를 토출 안내할 수 있지만, 유체 유동의 저항을 줄이기 위해 하측 전체를 개방함이 바람직하다.

이때, 메인케이지(210)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.

따라서, 메인케이지(210)는 밸브바디(100) 일측으로 유입되는 유체 전부를 통과시켜 밸브바디(100)의 타측으로 유동 안내하는 역할을 한다.

한편, 플러그부(220)는 메인케이지(210)의 내측에 승하강 가능하게 형성된다.

즉, 플러그부(220)는 메인케이지(210)의 상측으로 돌출되는 샤프트(223)를 구비한다.

이 샤프트(223)는 외부의 동력전달요소(도시하지 않음)에 연결되어 플러그부(220)에 승하강 작동력을 전달하게 된다. 즉, 샤프트(223)와 플러그부(220)는 동력전달요소에 의해 메인케이지(210)의 축방향을 따라 상승 또는 하강 가능하게 된다.

특히, 샤프트(223)는 플러그부(220)의, 후술할, 슬리브(222) 상측에 끼움이나 나사 결합 등 다양한 방식에 의해 연결된다. 물론, 샤프트(223)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.

그리고, 플러그부(220)는 메인케이지(210)의 내부에서 승하강됨에 따라 양측 으로 개방되어 유체의 유입을 안내하는 메인유입홀(212)의 개수를 조절함으로써 유체의 흐름을 단속하고, 흐름량을 제어하는 역할을 한다.

또한, 밀봉부재(230)는 플러그부(220)에 의한 유체의 흐름 단속 여부에 따라 메인케이지(210)와 플러그부(220) 사이의 틈새를 선택적으로 밀봉하는 역할을 한다.

다시 말해서, 플러그부(220)의 둘레면에 형성되어 메인케이지(210) 내부에서 플러그부(220)의 상승위치 또는 하강위치에 따라 플러그부(220)와 메인케이지(210) 사이 틈새의 밀봉 여부를 결정하는 역할을 한다.

이 밀봉부재(230)는 고무 등 다양한 재질로 적용 가능한데, 메인케이지(210) 내측면과의 마찰을 견딜 수 있도록 내구성이 우수한 재질로 적용됨이 바람직하다.

한편, 플러그부(220)는 밀봉부재(230)를 쉽게 조립 가능하고, 이 밀봉부재(230)를 견고하게 고정함이 바람직하다.

일례로써, 도 4를 참조하면, 플러그부(220)는 슬리브(222), 지지턱부재(226) 및 캡(228)을 포함한다.

슬리브(222)는 메인케이지(210)의 내측에서 승하강된다. 특히, 슬리브(222)는 샤프트(223)와 연결되고, 이 샤프트(223)는 동력전달요소에 의해 승하강된다.

따라서, 슬리브(222)는 동력전달요소에 간접적으로 연결되어 메인케이지(210) 내부에서 승하강 작동하게 된다.

이때, 메인케이지(210)는 축방향을 따라 일정한 높이 범위 사이에 해당되는 둘레면에 다수 개의 메인유입홀(212)을 내외측 연통되게 형성함에 따라, 슬리 브(222)는 메인케이지(210) 내부에서 승하강되며 메인유입홀(212)을 통해 유입되는 유체의 유량을 제어하는 역할을 한다.

즉, 슬리브(222)는 메인케이지(210) 내부에서 축방향을 따라 승하강되며 전체 메인유입홀(212)에 대해 개방되는 메인유입홀(212)의 개수를 결정함으로써 메인케이지(210) 내부로 유입되는 유체의 유량을 결정하는 역할을 한다.

특히, 슬리브(222)는 메인케이지(210)의 내측면 전체에 접하거나 일부에 접하며 승하강함이 바람직하다. 이는, 슬리브(222)와 메인케이지(210) 사이의 틈새를 통해 유체가 밸브바디(100)의 상측으로 누설되는 것을 방지하고, 메인케이지(210)의 축방향을 따라 승하강되는 슬리브(222)의 흔들림을 방지하기 위함이다.

물론, 슬리브(222)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.

그리고, 지지턱부재(226)는 슬리브(222)의 둘레면에 형성되어 밀봉부재(230)를 지지하는 역할을 한다.

더욱 상세히, 지지턱부재(226)는 슬리브(222)의 상측 둘레면을 따라 연속되게 형성된다.

이 지지턱부재(226)의 높이는 밀봉부재(230)의 너비에 따라 결정된다.

아울러, 캡(228)은 슬리브(222)에 분리 가능하게 형성되어 밀봉부재(230)가 지지턱부재(226) 반대방향으로 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.

다시 말해서, 캡(228)은 슬리브(222)의 상측에 분리 가능하게 형성된다. 이때, 캡(228)은 체결부재(225)에 의해 슬리브(222)의 상측에 분리 가능하게 형성됨이 바람직하다. 여기서, 체결부재(225)는 볼트 등 기계체결요소로 함이 바람직하 다.

그리고, 캡(228)은 샤프트(223)를 상부로 돌출시키기 위해 평면상 원형 또는 다각형의 링 형상으로 형성됨이 바람직하다.

물론, 캡(228)은 다양한 형상 및 다양한 재질로 변형 가능하다.

아울러, 캡(228)의 하측 가장자리는 밀봉부재(230)의 상측을 지지한다. 즉, 캡(228)의 하측 가장자리는 항상 밀봉부재(230)의 상측과 접할 수도 있고, 채널(110)에서 유체에 의해 고압 발생으로 상승하는 밀봉부재(230)의 상측과 접할 수도 있다.

이에 따라, 밀봉부재(230)는 하측을 지지턱부재(226)에 지지하고, 상측을 캡(228)의 하측 가장자리에 지지한다.

그래서, 밀봉부재(230)는 캡(228)의 분리시 쉽게 슬리브(222)에 끼워 지지턱부재(226)에 접하게 장착할 수 있고, 캡(228)을 슬리브(222)에 결합함으로써 지지턱부재(226)를 향하는 방향과 반대되는 방향으로 이탈되지 않게 된다.

특히, 캡(228)의 하측 가장자리는 다양한 형상으로 변형 가능하다.

또한, 슬리브(222)와 캡(228) 중 어느 하나는 가이드링(227)을 형성한다.

편의상, 이 가이드링(227)은 캡(228)의 둘레면에 형성되어 플러그부(220)와 메인케이지(210) 사이 틈새로 유체의 누설을 방지하는 역할을 한다. 즉, 가이드링(227)은 일차적으로 유체의 누설을 방지하는 역할을 한다.

물론, 가이드링(227)은 내구성과 방청성을 갖는 다양한 재질로 이루어짐이 바람직하다.

아울러, 가이드링(227)은 메인케이지(210)의 내측면과 항상 접하게 형성함으로써 메인케이지(210)의 축방향을 따라 승하강되는 슬리브(222)를 안정적으로 이동하도록 지지하는 역할을 한다.

특히, 캡(228)은 둘레면에 폐곡선을 이루는 설치홈(229)을 함몰 형성하고, 가이드링(227)은 설치홈(229)에 장착된다.

물론, 가이드링(227)은 다양한 방식에 의해 캡(228) 또는 슬리브(222)의 둘레면에 형성될 수 있다. 아울러, 가이드링(227)은 캡(228) 또는 슬리브(222)에 일체로 사출 성형이나 금형 제작될 수 있다.

이때, 가이드링(227)은 고온의 유체로 인한 열 변형을 통해 캡(228)과 메인케이지(210) 끼리 붙는 현상을 방지하고, 고압의 유체의 충격에 의한 플러그부(220)의 흔들림을 방지하며, 일차적인 밀봉 역할을 한다.

한편, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 축방향을 따라 승하강 이동시, 밀봉부재(230)는 선택적으로 메인케이지(210)의 내측면과 접하게 형성됨이 바람직하다.

더욱 상세히, 슬리브(222)가 채널(110)의 전체 길이에 대한 일부분을 완전히 막게 되면, 밀봉부재(230)는 메인케이지(210)의 내측면과 접하게 된다.

반대로, 슬리브(222)가 채널(110)을 소정 이상 열게 되면, 밀봉부재(230)는 메인케이지(210)의 내측면과 유격된다.

특히, 슬리브(222)가 채널(110)의 일부분 특히 굴곡진 부위를 완전히 막게 되면, 밸브바디(100)의 일측에서부터 메인케이지(210)까지인 채널(110)의 일부분은 외부에서 지속적으로 유입되려는 유체에 의해 내부 압력이 상승하게 된다.

이로 인해, 채널(110) 내부의 압력이 밸브바디(100)의 외측 즉 외압보다 높게 됨에 따라 채널(110) 내부의 유체가 가이드링(227)과 메인케이지(210) 사이 미세한 틈새로 누설될 수 있다.

그래서, 도 5 및 도 6에서처럼, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 축방향을 따라 최저점에 위치하며 채널(110)을 완전히 막을 경우, 밀봉부재(230)가 이차적으로 슬리브(222)와 메인케이지(210) 사이를 밀봉하는 역할을 한다.

다시 말해서, 슬리브(222)가 유체를 메인케이지(210) 내부로 유입 안내하는 메인유입홀(212) 전체를 막을 경우, 밀봉부재(230)는 슬리브(222)와 메인케이지(210) 사이를 한번 더 밀봉하는 역할을 한다.

특히, 밀봉부재(230)는 몸체(232), 공간부(234) 및 개방부(236)를 포함한다.

여기서, 몸체(232)는 밀봉부재(230)의 외형을 형성하는 것으로서, 메인케이지(210)와 플러그부(220) 사이에 형성된다.

즉, 몸체(232)는 슬리브(222) 둘레면에 형성된 지지턱부재(226)에 안착되고, 캡(228)의 하측 가장자리에 지지된다.

그리고, 몸체(232)는 잘 휘도록 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 물론, 몸체(232)는 내구성과 방청성을 갖는 다양한 재질로 적용 가능하다.

아울러, 공간부(234)는 몸체(232)의 내부에 형성되는 공간이고, 개방부(236)는 슬리브(222)로써 메인유입홀(212) 전체를 막을 때 누설되려는 유체를 공간부(234) 내부로 수용하도록 몸체(232)의 둘레면에 내외측 개방되게 형성된다.

따라서, 채널(110) 내부에서 발생하는 고압의 유체가 개방부(236)를 통해 공 간부(234)로 유입됨에 따라 가요성을 갖는 몸체(232)는 공간부(234)의 중심을 기준으로 벌어지는 팽창력을 받게 된다.

이로 인해, 밀봉부재(230)의 몸체(232)는 일측을 슬리브(222) 둘레면에 밀착하고, 타측을 메인케이지(210) 내측면에 밀착하게 된다.

특히, 몸체(232)는 다양한 형상으로 변형 가능하나, 편의상 'C' 형상으로 형성되는 것으로 한다.

한편, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 축방향을 따라 승하강할 때, 채널(110) 내부의 고압으로 인해 부가적으로 밀봉을 행하는 밀봉부재(230)는 항상 메인케이지(210)의 내측면과 접할 경우 마찰로 인한 마모를 유발함으로써 내구성이 약하게 된다.

그래서, 밀봉부재(230)는 슬리브(222)의 최저점 부근으로 하강하며 채널(110)을 막을 때에만 메인케이지(210) 내측면에 접함이 바람직하다.

일례로써, 메인케이지(210)는 플러그부(220)의 위치에 따라 밀봉부재(230)와 선택적으로 접하도록 내측면에 덧살부재(214)를 형성함이 바람직하다.

다시 말해서, 메인케이지(210)는 슬리브(222)의 최저점 부위에 해당되는 둘레면에 덧살부재(214)를 돌출 형성한다. 즉, 덧살부재(214)를 돌출 형성한 부위에 해당되는 메인케이지(210)의 내경이 덧살부재(214)를 형성하지 않는 부위에 해당되는 메인케이지(210)의 내경보다 작게 된다.

물론, 덧살부재(214)는 다양한 형상으로 적용 가능하고, 메인케이지(210)로부터 분리 가능하게 형성될 수 있으나 일체로 사출 성형 또는 금형 제작됨이 바람 직하다.

결과적으로, 슬리브(222)가 최저점까지 하강하게 되면, 밀봉부재(230)는 슬리브(222)와 덧살부재(214) 사이에 꽉 끼이게 된다. 즉, 밀봉부재(230)와 덧살부재(214) 사이의 간격은 '0'(L1=0)이다.

그리고, 슬리브(222)가 설정높이 이상 상승하게 되면, 밀봉부재(230)는 슬리브(222)와 메인케이지(210) 사이 간격보다 작게됨에 따라 메인케이지(210)와 밀봉부재(230) 사이에 틈새가 발생한다. 즉, 밀봉부재(230)와 메인케이지(210) 사이의 유격은 발생(L2＞0)하게 된다.

즉, 밀봉부재(230)는 항상 메인케이지(210)의 내측면과 접하지 않기 때문에 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 슬리브(222)가 순간적으로 상승하면서 메인유입홀(212) 일부를 개방하여 유체를 메인케이지(210) 내부로 유입 유도하면, 정지된 유체가 갑자기 흐름에 따라, 채널(110) 내부에서 공동화(cavitation) 현상, 플래싱(flashing) 현상 및 질식유동(check flow)이 초래된다.

그래서, 슬리브(222)가 상승시, 흐르는 유체의 밸브바디(100) 일측 압력과 밸브바디(100) 타측의 압력 차이를 최소화하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 도 7에서처럼, 메인케이지(210)는 둘레면에 서브케이지(240)를 형성하고, 이 서브케이지(240)는 메인유입홀(212)과 연결되는 서브유입홀(242)을 다수 개 형성한다.

즉, 서브케이지(240)는 메인케이지(210)의 둘레면에 면접되게 형성된다.

이때, 서브케이지(240)는 메인케이지(210)로부터 분리 가능하게 형성됨이 바람직하다.

그래서, 메인케이지(210)는 서브케이지(240)의 상측을 지지하기 위해 둘레면에 플랜지부재(252)를 형성하고, 서브케이지(240)의 하측을 지지하기 위해 분리 가능한 마감부재(254)를 형성함이 바람직하다.

다시 말해서, 서브케이지(240)의 상측은 메인케이지(210)의 플랜지부재(252)에 접할 때까지 메인케이지(210)를 축 삽입한다.

그리고, 메인케이지(210)는 서브케이지(240) 내부에 완전히 삽입된 후 마감부재(254)를 하측에 형성한다.

이 마감부재(254)는 서브케이지(240)의 하측을 지지하는 역할을 한다.

특히, 마감부재(254)는 메인케이지(210)의 내측면에 억지 끼움되도록 끼움돌부(255)를 돌출 형성함이 바람직하다.

이때, 마감부재(254)는 채널(110)의 절곡부위 가장자리를 따라 지지됨이 바람직하고, 플랜지부재(252)는 밸브바디(100)의 상측으로 개방된 부위의 내측면을 따라 밀착됨이 바람직하다.

물론, 서브케이지(240)와 플랜지부재(252) 및 마감부재(254)는 다양한 형상으로 변형 가능하고, 다양한 재질로 이루어질 수 있다.

아울러, 마감부재(254)가 메인케이지(210)에 분리 가능하게 결합되는 방식은 다양하게 변형 가능하다.

그리고, 서브케이지(240)의 서브유입홀(242)은 메인케이지(210)의 메인유입 홀(212)에 연결된다.

다시 말해서, 메인케이지(210)는 메인유입홀(212)과 서브유입홀(242)을 일대다(一對多) 연결 가능하도록 동일 평면상에 형성되는 메인유입홀(212)을 잇는 연결홈부(260)를 형성한다.

이때, 연결홈부(260)는 메인케이지(210)의 둘레면 하측에 형성된 다수 개의 메인유입홀(212) 중 동일 평면상에 위치한 메인유입홀(212)끼리를 연결하는 기능을 한다.

특히, 연결홈부(260)는 메인케이지(210)의 하측에서 소정 높이(H)까지 형성됨이 바람직하다.

그래서, 유체는 서브케이지(240)의 하측에 위치한 서브유입홀(242)을 통해 연결홈부(260)를 따라 유동하며 복수 개의 메인유입홀(212)을 통과 후 메인케이지(210) 내부로 유입된다.

따라서, 슬리브(222)의 순간적 상승으로 인해, 갑자기 유동하는 유체의 흐름이 분산됨에 따라 압력강하 정도가 줄어들고, 이로 인해, 유체는 안정적으로 흐를 수 있게 된다.

또한, 메인유입홀(212)과 서브유입홀(242)은 다른 직경으로 형성됨이 바람직하다.

즉, 유체가 서브케이지(240)의 서브유입홀(242)을 통해 메인케이지(210)의 메인유입홀(212)로 유입될 경우, 서브유입홀(242)의 직경(D2)은 메인유입홀(212)의 직경(D1)보다 작게 됨이 바람직하다.

특히, 연결홈부(260)가 형성되는 부위를 제외한 메인케이지(210)의 상측 둘레면에 형성된 메인유입홀(212)은 이에 대응되는 서브케이지(240)의 서브유입홀(242)과 일대일로 연결됨이 바람직하다.

따라서, 슬리브(222)가 모든 메인유입홀(212) 중 설정치 개수 이상을 개방하도록 상승할 경우, 설정된 직경(D2)인 서브유입홀(242)을 통해 유입되는 유체는 단면적이 증가하는 직경(D1)인 메인유입홀(212)을 통과하면서 압력 강하를 최소화하게 되고, 이로 인해, 유체는 안정적으로 흐를 수 있게 된다.

결과적으로, 메인케이지(210)는 하측에서 축방향을 따라 소정높이(H)까지의 둘레면에 연결홈부(260)를 형성하여 미소유량 개도시 유체의 흐름을 분산함으로써 유체의 흐름을 안정화하고, 설정치 이상 개도시 서브유입홀(242)의 직경(D1)보다 메인유입홀(212)의 직경(D2)의 직경을 증가시켜 통과하는 유체의 압력 강하를 최소화하고, 이로 인해, 유체는 안정적으로 흐를 수 있게 된다.

더욱 상세히, 도 8을 참조하면, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 최저점까지 하강한 상태인 밸브바디(100)의 채널(110)을 완전히 막은 초기 상태에서, 유체는 흐름이 정지된다.

이 후, 슬리브(222)가 연결홈부(260)를 형성한 높이 만큼인 설정높이(H) 범위 내에서 상승하면, 밸브바디(100)의 일측으로부터 유체가 서브케이지(240)의 서브유입홀(242)을 통해 유입된 후 메인케이지(210)의 연결홈부(260)를 통해 메인케이지(210)의 복수 개의 메인유입홀(212)로 통과하면서 메인케이지(210) 내부로 유입된다.

그리고, 메인케이지(210) 내부로 유입된 유체는 메인케이지(210)의 하측에 연결되는 채널(110)을 통해 밸브바디(100)의 타측으로 이동하게 된다.

이때, 유체는 미소 개도시 빠른 속도로 서브유입홀(242)로 유입되나, 메인유입홀(212)을 통해 분산됨으로써 유속이 안정화되고, 이로 인해, 압력강하가 줄어들게 된다.

그래서, 유체는 밸브바디(100)의 채널(110) 내부에서 미소유량 개도시 공동화(cavitation) 현상, 플래싱(flashing) 현상 및 질식유동(check flow)이 방지된다.

여기서, 연결홈부(260)는 메인케이지(210)의 하측에서부터 전체 메인유입홀(212) 중 40% 내외 개방되는 부위에 해당되는 메인케이지(210)의 둘레면에 해당되는 높이(H)까지 형성됨이 바람직하다.

이때, 슬리브(222)가 40%를 초과하여 개방되면, 서로 다른 직경의 메인유입홀(212)과 서브유입홀(242)이 일대일로 연결될 때와 유속 안정화도가 거의 차이가 없다.

특히, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 축방향을 따라 설정높이(H)만큼 상승하며 미소유량 개도시, 채널(110) 내부의 압력이 높기 때문에 밀봉부재(230)는 양측을 각각 슬리브(222)와 덧살부재(214)에 밀착(L1=0)됨이 바람직하다.

이때, 메인유입홀(212)의 직경과 서브유입홀(242)의 직경은 다를 수 있으나, 편의상 동일한 것으로 도시한다.

도 9는 미소유량 개도시 유체가 분산되는 상태를 나타낸 도면이다.

한편, 도 11을 참조하면, 슬리브(222)가 연결홈부(260)를 형성한 높이 만큼인 소정높이(H)를 초과하여 상승하면, 밸브바디(100)의 일측으로부터 유체가 설정된 직경(D2)인 서브유입홀(242)을 통해 유입된 후 서브유입홀(242)의 직경보다 큰 직경(D1)의 메인유입홀(212)로 통과하면서 메인케이지(210) 내부로 유입된다.

그리고, 메인케이지(210) 내부로 유입된 유체는 메인케이지(210)의 하측에 연결되는 채널(110)을 통해 밸브바디(100)의 타측으로 이동하게 된다.

이때, 유체는 서브유입홀(242)의 직경(D2)보다 메인유입홀(212)의 직경(D1)을 소정 크게 형성하여 흐르는 유체에 대한 단면적을 증가시킴에 따라 유속이 안정화되고, 이로 인해, 압력강하가 줄어들게 된다.

그래서, 유체는 밸브바디(100)의 채널(110) 내부에서 미소유량 개도시 공동화(cavitation) 현상, 플래싱(flashing) 현상 및 질식유동(check flow)이 방지된다.

이때, 슬리브(222)는 전체 메인유입홀(212)에 대해 40%를 초과하는 개수의 메인유입홀(212)이 개방되도록 상승하게 된다.

특히, 슬리브(222)가 메인케이지(210)의 축방향을 따라 소정높이(H)를 초과하여 상승하며 충분한 유체의 흐름을 허용하면, 채널(110) 내부의 압력이 소정 저하되기 때문에 밀봉부재(230)는 일측이 슬리브(222)에 접하며, 타측이 메인케이지(210) 내측면과 소정 유격(L2>0)된다.

따라서, 밀봉부재(230)는 메인케이지(210)와의 마찰이 없어 내구성이 향상되고, 밀봉은 가이드링(227)에 의해 충분히 실현된다.

도 11은 미소유량을 초과하는 개도시 유체가 분산되는 상태를 나타낸 도면이다.

물론, 유체가 밸브바디(100)의 타측에서 일측으로 유동할 경우, 상술한 반대방향으로 유동하게 된다.

이에 따라, 도시하지는 않았지만, 유체는 하나의 메인유입홀(212)로 유입되어 복수 개의 서브유입홀(242)로 분산되고, 소정 직경의 메인유입홀(212)을 지난 후 이 메인유입홀(212)과 일대일로 대응되면서 메인유입홀(212)의 직경보다 큰 서브유입홀(242)을 통과하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림을 구비한 밸브의 내부도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 누설단속용 트림 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 분해 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부 분해 사시도이다.

도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부의 위치에 따른 밀봉부재의 상태를 나타낸 확대도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 메인케이지와 서브케이지의 분해 사시도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부를 설정높이만큼 상승시 밸브 내부 상태도이다.

도 9는 도 8의 유체 흐름도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 누설단속용 트림의 플러그부를 완전한 상승시 밸브 내부 상태도이다.

도 11은 도 10의 유체 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 밸브바디 110: 채널

200: 누설단속용 트림 210: 메인케이지

212: 메인유입홀 220: 플러그부

222: 슬리브 226: 지지턱부재

228: 캡 227: 가이드링

230: 밀봉부재 240: 서브케이지

242: 서브유입홀 252: 플랜지부재

254: 마감부재 260: 연결홈부

Claims (12)

1. 상측과 하측을 개방하고 둘레면에 복수 개의 메인유입홀을 형성하여 유체의 유동을 안내하는 메인케이지;

   외력에 의해 상기 메인케이지의 내측에 승하강 가능하게 구비되어, 상기 메인유입홀을 막는 정도에 따라 상기 메인케이지의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 단속하는 플러그부; 및

   상기 플러그부의 둘레면에 구비되어 상기 메인케이지와 상기 플러그부 사이의 틈새를 막는 밀봉부재를 포함하고,

   상기 플러그부는, 상기 메인케이지의 내측에서 승하강되며 유체의 상기 메인케이지 내부 유입량을 제어하는 슬리브;

   상기 슬리브의 둘레면에 형성되어 상기 밀봉부재를 지지하는 지지턱부재; 및

   상기 슬리브에 분리 가능하게 형성되어 상기 지지턱부재를 향하는 방향과 반대되는 방향으로 상기 밀봉부재의 이탈을 방지하는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 누설단속용 트림.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 메인케이지는 상기 플러그부의 위치에 따라 상기 밀봉부재와 선택적으로 접하도록 내측면에 덧살부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 누설단속용 트림.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 슬리브와 상기 캡 중 어느 하나는 상기 메인케이지의 내측면에 항상 접하는 가이드링을 형성하는 것을 특징으로 하는 누설단속용 트림.
6. 제 1항, 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉부재는,

   상기 메인케이지와 상기 플러그부 사이에 형성되는 몸체;

   상기 몸체의 내부에 형성되는 공간부; 및

   상기 몸체가 상기 메인케이지와 상기 플러그부에 양측을 접한 상태에서 틈새를 강제 밀봉하기 위해 상기 몸체의 둘레면에 개방되게 형성된 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설단속용 트림.
7. 양측으로 개방되어 유체의 흐름을 안내하는 채널을 형성한 밸브바디; 및

   상기 채널에 연결되게 형성되어 외력에 의해 상기 밸브바디의 일측에서 타측으로 유동하는 유체의 흐름을 단속하는 정도에 따라 밀봉 여부를 결정하며 유체의 압력강하를 최소화하는 누설단속용 트림을 포함하고,

   상기 누설단속용 트림은, 상기 밸브바디의 내부에 지지 고정되고, 상측과 하측을 개방하며, 둘레면에 복수 개의 메인유입홀을 형성하여 유체의 유동을 안내하는 메인케이지;

   외력에 의해 상기 메인케이지의 내측에 승하강 가능하게 구비되어, 상기 메인유입홀을 막는 정도에 따라 상기 메인케이지의 내부로 유입되는 유체의 흐름을 단속하는 플러그부; 및

   상기 플러그부의 둘레면에 구비되어 상기 메인케이지와 상기 플러그부 사이의 틈새를 막는 밀봉부재를 포함하며,

   상기 플러그부는, 상기 메인케이지의 내측에서 승하강되며 유체의 상기 메인케이지 내부 유입량을 제어하는 슬리브;

   상기 슬리브의 둘레면에 형성되어 상기 밀봉부재를 지지하는 지지턱부재; 및

   상기 슬리브에 분리 가능하게 형성되어 상기 지지턱부재를 향하는 방향과 반대되는 방향으로 상기 밀봉부재의 이탈을 방지하는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 밸브.
8. 삭제
9. 제 7항에 있어서,

   상기 메인케이지는 둘레면에 서브케이지를 형성하고;

   상기 서브케이지에는 상기 메인유입홀과 연결되는 서브유입홀이 다수 개 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 메인케이지는 상기 서브케이지의 상측을 지지하기 위해 둘레면에 플랜지부재를 형성하고, 상기 서브케이지의 하측을 지지하기 위해 분리 가능한 마감부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 메인케이지는 상기 메인유입홀과 상기 서브유입홀을 일대다(一對多) 연결 가능하도록 동일 평면상에 형성되는 메인유입홀을 잇는 연결홈부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 메인유입홀과 상기 서브유입홀은 다른 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.

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