KR101264068B1 - 밸브 후단의 압력충격 완화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브의 전단과 후단 사이에 큰 압력 차이가 있는 배관시스템에 있어서, 밸브의 급격한 개방에 의해 발생할 수 있는 밸브 후단의 압력 충격으로부터 배관시스템 및 그 구성품들을 보호할 수 있는 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 밸브의 전단 배관에 형성되며 배관의 내경보다 큰 내경을 가지는 하우징; 상기 하우징 내부에 포핏 고정탄성체로 고정되어 배관에 장착되는 포핏; 상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 포핏에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달부; 및 상기 압력전달부에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 의하면, 배관시스템에 있어서 설치된 밸브 개방 시에 발생하는 급작스러운 유체의 흐름을 줄여줌으로써 밸브 후단의 충격을 감소시켜 밸브의 급격한 개방에 의해 발생할 수 있는 밸브 후단의 압력 충격으로부터 배관시스템 및 그 구성품들을 보호할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

밸브 후단의 압력충격 완화장치{SUPPRESSION DEVICE FOR PRESSURE IMPACT OF VALVE DOWNSTREAM}

본 발명은 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브의 전단과 후단 사이에 큰 압력 차이가 있는 배관시스템에 있어서, 밸브의 급격한 개방에 의해 발생할 수 있는 밸브 후단의 압력 충격으로부터 배관시스템 및 그 구성품들을 보호할 수 있는 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 관한 것이다.

배관시스템에 있어서, 설치된 밸브의 전단과 후단의 압력 차이가 큰 상태에서 밸브의 급격한 개방에 따른 후단의 압력 충격을 완화하기 위해서는 밸브를 천천히 개방하거나 배관 내부에 오리피스를 설치하여 후단의 압력이 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 배관시스템에 설치된 밸브가 개방 속도를 조절할 수 없고 빠르게 동작하는 밸브인 경우, 혹은 배관시스템의 목적에 의하여 오리피스를 설치하여 배관의 유로를 줄이면 안 되는 경우에는 위의 방식들을 사용할 수 없는 문제점이 있다.

또 다른 방식으로는, 배관시스템에 설치된 밸브의 전단과 후단 사이를 바이패스(by-pass) 배관으로 연결하고 직경이 작은 밸브를 추가로 장착하는 방법을 사용할 수 있다. 먼저 작은 직경의 바이패스 밸브를 개방하여 주 밸브 전단과 후단의 압력 차이를 감소시킨 후 주 밸브를 개방함으로써 주 밸브 후단의 압력 충격을 완화하는 방식이다. 그러나 바이패스 밸브에 의해 주 밸브 후단의 압력이 어느 정도 상승한 상태이더라도 주 밸브가 급격하게 개방된다면 밸브 후단의 충격을 피할 수 없다. 혹은 바이패스 밸브에 의해 주 밸브 후단의 압력을 전단과 동일하게 상승시킨 후 주 밸브를 개방할 수 있으나, 배관시스템의 목적에 의해 이러한 운용이 허용되지 않을 수도 있다는 문제점이 있다.

또한, 배관시스템에서 밸브에 의해 고압 상태인 유체의 흐름이 차단되어 있고, 밸브 후단의 압력은 없거나 낮은 상태를 유지하는 경우를 고려할 수 있다. 이 때, 밸브가 급격하게 개방되면 밸브 후단에 압력 충격이 발생하게 되는데, 배관의 직경이 클수록, 밸브 전단과 후단의 압력 차이가 클수록, 볼(ball)밸브와 같이 유로 면적이 큰 밸브를 사용하는 경우, 밸브의 동작 속도가 클수록 충격은 커지게 된다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 밸브의 전단에 충격 완화장치를 설치하여 밸브 개방 시에 발생하는 급작스러운 유체의 흐름을 줄여줌으로써 후단의 충격을 감소시킬 수 있는 밸브 후단의 압력충격 완화장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 상시적으로 유로를 조절하여 유체의 흐름을 제어하는 것이 아니라, 밸브가 개방되는 시점에서 유체의 흐름이 급격하게 증가하는 것을 완화시킬 수 있는 밸브 후단의 압력충격 완화장치를 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 밸브의 전단 배관에 형성되며 배관의 내경보다 큰 내경을 가지는 하우징; 상기 하우징 내부에 포핏 고정탄성체로 고정되어 배관에 장착되는 포핏; 상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 포핏에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달부; 및 상기 압력전달부에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 압력전달부 내부에는 플레이트가 플레이트 고정탄성체에 의하여 장착되며, 상기 플레이트는 연결봉으로 상기 포핏과 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 포핏 고정탄성체는 스프링이며, 상기 플레이트 고정탄성체는 벨로우즈인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 하우징의 내부 상부면 전반부에 초기 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 하우징의 내부 상부면에 상기 초기 스토퍼의 후측으로 개방 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 의하면, 배관시스템에 있어서 설치된 밸브 개방 시에 발생하는 급작스러운 유체의 흐름을 줄여줌으로써 밸브 후단의 충격을 감소시켜 밸브의 급격한 개방에 의해 발생할 수 있는 밸브 후단의 압력 충격으로부터 배관시스템 및 그 구성품들을 보호할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 의하면, 상시적으로 유로를 조절하여 유체의 흐름을 제어하는 것이 아니라, 밸브가 개방되는 시점에서 유체의 흐름이 급격하게 증가하는 것을 완화시킬 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 배관시스템에서 밸브가 닫혀 있는 상태에서 밸브의 전단에 고압의 유체가 있는 상태를 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 배관시스템에서 밸브가 개방된 후 내부에 완전한 유로가 형성되어 있는 상태 혹은 밸브의 전단과 후단에 압력 차이가 없이 동일한 상태를 나타내는 개념도.

이하, 첨부된 도면들 및 후술 되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 배관시스템에서 밸브가 닫혀 있는 상태에서 밸브의 전단에 고압의 유체가 있는 상태를 나타내는 개념도이며, 도 2는 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 배관시스템에서 밸브가 개방된 후 내부에 완전한 유로가 형성되어 있는 상태 혹은 밸브의 전단과 후단에 압력 차이가 없이 동일한 상태를 나타내는 개념도이다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 도 1 내지 도 2에서 도시한 바와 같이 밸브(10)의 전단 배관(12)에 형성되며 배관의 내경보다 큰 내경을 가지는 하우징(1); 상기 하우징(1) 내부에 포핏 고정탄성체(3)로 고정되어 배관에 장착되는 포핏(2); 상기 하우징(1)의 하부에 연결되어 상기 포핏(2)에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달부(11); 및 상기 압력전달부(11)에 밸브의 후단 배관(13)의 압력을 전달하는 압력전달유로(7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 압력전달부(11) 내부에는 플레이트(5)가 플레이트 고정탄성체(4)에 의하여 장착되며, 상기 플레이트(5)는 연결봉(6)으로 상기 포핏(2)과 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 상기 포핏 고정탄성체(3)는 스프링이며, 상기 플레이트 고정탄성체(4)는 벨로우즈인 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 고압 유체의 흐름을 차단하고 있는 밸브(1)의 바로 전단 배관(12)에 내부 유로의 면적이 조절되는 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치를 설치한다. 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 유로를 형성하는 하우징(housing, 1)과 유로의 면적을 조절하는 포핏(poppet, 2), 그리고 포핏의 움직임을 제어하는 포핏 고정탄성체(3)로서 스프링과 플레이트 고정탄성체(4)로서 벨로우즈의 조합으로 구성되어 있다. 또한 밸브의 후단 배관(13)으로부터 가지배관, 즉 압력전달유로(7)를 분기하여 밸브의 전단 배관(12)의 압력전달부(11)에 연결한다.

본 발명에서 하우징 내부의 포핏은 스프링과 밸브 전후단의 압력차이에 의해 이동하게 되고, 이로 인하여 유로의 면적이 조절된다. 즉, 밸브가 닫혀 있는 상태에서 밸브의 전단에 유체에 의한 압력이 가해지면 유로는 작게 유지된다. 밸브가 급격하게 개방되더라도 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치에 의해 유로가 작게 형성되어 있으므로 많은 유량이 흐르지 못한다. 그 후 밸브 후단의 압력이 상승하기 시작하면 포핏이 이동하여 완전히 개방된 유로를 형성하게 된다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 유로가 증가하기 시작하는 압력 혹은 유로의 증가 속도 등은 시스템의 운용 조건에 맞게 상기 스프링과 벨로우즈 사이의 힘 평형을 고려하여 결정할 수 있다. 본 발명은 상시적으로 개도를 조절하는 것이 아니라, 밸브가 열리는 시점에 있어서 짧은 시간 동안에 유체가 급격하게 흐르지 않도록 해주고, 그 이후에는 완전히 개방된 유로를 유지하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는, 도 1 내지 도 2에서 도시한 바와 같이 상기 하우징(1)의 내부 상부면 전반부에 초기 스토퍼(8)를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 이와 함께 상기 하우징(1)의 내부 상부면에 상기 초기 스토퍼(8)의 후측으로 개방 스토퍼(9)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 먼저 배관시스템에 유체가 없어 도 2에서 도시한 바와 같은 상태를 유지하고 있다고 생각해 볼 수 있다. 밸브(10)가 닫혀 있는 상태에서 밸브의 전단이 고압의 유체로 채워지면 플레이트(5) 양단에 걸리는 압력 차이에 의해 발생하는 힘으로 인하여 포핏(2)은 도 1에서 도시한 바와 같은 상태로 이동하게 된다. 이 경우 스프링(3) 및 벨로우즈(4)는 압축 상태가 된다. 이 때 주의할 것은 포핏(2)이 하우징(1)에 밀착하여 기밀 상태가 되지 않도록 해야 한다는 것이다. 포핏(2)과 하우징(1)이 밀착되어 기밀이 유지된다고 가정하면 밸브(10)가 개방되더라도 유체가 흐르지 못한다.

본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치는 유체의 흐름을 차단하는 것이 아니라, 초기에 큰 유량의 유체가 흐르지 못하도록 유로의 면적을 줄여주는 것이므로, 초기 상태에서도 어느 정도의 유로 면적을 유지하고 있어야 한다. 물론 초기 유로의 면적은 배관시스템의 특성에 맞게 조절되어야 할 것이며 본 발명에서 초기 유로 면적의 확보는 상기 초기 스토퍼(8)에 의해 이루어지는 것으로 상기 초기 스토퍼(8)가 포핏이 하우징에 완전히 밀착되어 유로가 완전히 차단되는 것을 막아준다.

이제 밸브(10)가 개방되었다고 하면 유체는 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치의 좁은 유로를 통과하여 적은 유량으로 흐르게 된다. 밸브(10) 후단에 걸리는 압력은 압력전달유로(7)를 통하여 플레이트(5)에 전달된다. 그러면 플레이트(5) 양단에 걸리는 압력 차이에 의해 발생하는 힘과 스프링(3)에 의한 힘 사이의 평형 관계에 의하여 포핏(2)의 이동이 시작되고 충격 완화장치의 유로는 점점 개방되어진다. 이에 따라 유체의 흐름이 점점 증가하고, 밸브(10) 후단의 압력이 특정 압력에 도달하면 포핏은 개방 스토퍼(9)에 의해 제한되는 지점까지 완전히 이동하여 완전한 유로를 형성하게 된다. 도 1과 도 2는 본 발명의 개념을 나타내는 것으로서 실제 적용을 위한 상세한 설계 혹은 배관시스템의 운용 상태에 맞는 스프링과 플레이트 사이의 힘 평형 계산 등은 추후 설계되어야 할 것이다.

예를 들면, 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치를 다음과 같은 경우에 적용할 수 있다.

밸브 후단에 압력 레귤레이터가 설치되어 있고 그 후단에 부피가 매우 큰 탱크가 있는 배관시스템이 있다. 여기서, 밸브는 고압의 유체 흐름을 차단하고 있으며 밸브가 개방되면 후단에 있는 탱크를 채우기 위해 큰 유량이 흘러야 하며 탱크는 압력 레귤레이터에 설정된 압력까지 유체로 채워진다.

상기와 같은 시스템의 경우 밸브가 개방되면 많은 양의 유체가 급격하게 흐르게 되어 밸브 후단의 압력 레귤레이터에 손상을 끼칠 수 있다. 이와 같은 경우에 본 발명에 따른 밸브 후단의 압력충격 완화장치를 밸브 바로 전단에 설치하면 밸브가 급격하게 개방하더라도 초기에 작은 양의 유체가 흐르도록 하여 후단의 레귤레이터에 가해지는 충격을 줄이고, 밸브 후단 압력이 어느 정도 상승하면 충격 완화장치의 유로가 완전히 개방되어 시스템에서 설계된 큰 유량으로 유체가 흘러 탱크를 정상적으로 채우게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부한 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 하우징(housing) 2 : 포핏(poppet)
3 : 포핏 고정탄성체(스프링, spring)
4 : 플레이트 고정탄성체(벨로우즈, bellows)
5 : 플레이트(plate) 6 : 연결봉
7 : 압력전달유로
8 : 초기 스토퍼(stopper) 9 : 개방 스토퍼(stopper)
10 : 밸브
11 : 압력전달부
12 : 전단 배관
13 : 후단 배관

Claims (5)

1. 밸브의 전단 배관에 형성되며 배관의 내경보다 큰 내경을 가지는 하우징;
   상기 하우징 내부에 포핏 고정탄성체로 고정되어 배관에 장착되는 포핏;
   상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 포핏에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달부; 및
   상기 압력전달부에 밸브의 후단 배관의 압력을 전달하는 압력전달유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 후단의 압력충격 완화장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력전달부 내부에는 플레이트가 플레이트 고정탄성체에 의하여 장착되며, 상기 플레이트는 연결봉으로 상기 포핏과 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 후단의 압력충격 완화장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 포핏 고정탄성체는 스프링이며, 상기 플레이트 고정탄성체는 벨로우즈인 것을 특징으로 하는 밸브 후단의 압력충격 완화장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 하우징의 내부 상부면 전반부에 초기 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 후단의 압력충격 완화장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 하우징의 내부 상부면에 상기 초기 스토퍼의 후측으로 개방 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 후단의 압력충격 완화장치.

Images