KR101376393B1 - 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9) 밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유동제어장치(9)는 유동체 외경 크기를 작게 하여 밸브를 소형화하는 기술로, 3 종류의 유동체로 분류되어 조립용 볼트 관통구멍(14)에 의해 동심유지 조합되고,
상기 유동제어장치(9)의 최 하단에 복층으로 배치되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)는 피라미드모양을 갖는 굴곡턴수를 증가시켜 초고차압 유로를 형성하여 밸브의 저 개도 20% 이하 구간의 오픈, 크로스(Open and Close)시점에서 전, 후단의 변동차압과 후단압력의 제로(Zero)에 가까운 초고차압으로 인한, 고 진동을 방지하여 밸브를 보호하며,
상기 유동제어장치(9) 중단에 조합되며, 압력제어 또는 유량제어시간이 가장 많은 중 개도 구간에 사용되고, 차압효과가 서로 다른 4종류의 다중패턴 복합유로로 구성하여, 변동차가 심한 초고압유체를 균형차압을 유지하면서 미세한 유량범위까지 유량조절을 실현하고, 하층 유동판(23)에 유체 입, 출구 구멍(80,81)을 형성함에 병목구간(유량정체)을 방지하여 정밀한 유량, 압력조절을 실현케 하는 고차압 다중패턴 대칭유로 유동체(40,50) 및
상기 유동제어장치(9) 상단에 조합되어, 계통운전의 고 개도 이상의 구간에서 밸브후단의 공급유량 부족에 대응하기위해, 고 개도 위치에 설치, 사용되고 일시적으로 대유량을 내보내어 계통운전을 유지하는 중차압 단일패턴 대칭유로 유동체(20,30)와, 본 발명은 상기의 유동체 종류별로 유량제어특성을 조합하여 유동제어장치를 구성함으로서, 종래의 기술적 문제점을 해결하고 유동제어장치를 소형화하면서, 유체가 고온 및 초고압의 증기를 사용하는 계통에 있어서 초고차압을 동반한 유량제어를 목적으로 사용되는 밸브가, 유동제어장치에 초고차압을 형성하여 밸브 전단의 고온고압 유체가 가지고 충격파에너지를 흡수하여 밸브내의 소음, 진동을 방지하고, 초고차압 형성에 따른 유동제어장치의 외경을 최소화하여 밸브의 대형화를 방지하면서 초고차압 제어를 구현하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9) 밸브에 관한 것이다.

Description

다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브{MultiStage Pattern Symmetry Route Disk Stack, High Delta Pressure Control Valve}

본 발명은 원자력발전소 및 화력발전소, 정유화학공장 등에서 사용되는 글로브형 제어밸브에 있어서, 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화력발전소의 경우 고온고압을 이송하는 보일러피드워터펌프(Boiler Feed Water Pump)에 의해 보일러 또는 보일러 급수탱크(Boiler Feed Water Tank)에 포화수이상의 고온증기를 공급 또는 제어하는 보일러 주급수제어밸브 또는 유량제어밸브( BFP Feed Water Control Valve ) 를 포함하여,

200MW이하의 발전소는 보일러피드워터펌프가 인버터가 구비되어있지 않아 BFP의 속도제어가 불가함에, 계통 조건상 BFP펌프는 계속 운전되어야 하므로, 과도한 유량이 발생될 때에는 과도유량을 바이패스(By Pass) 재순환시켜야 한다.

유량제어밸브 전단에 설치되고, BFP펌프 토출 측 5m전방에 설치된 BFP재순환밸브(BFP Recirculation Valve)가 평상시에 크로스(Close) 되어 있다가 과도유량 발생 시 개방되어 BFP전단의 순환수탱크로 재순환(Return)시키는 BFP 재순환밸브( BFP Recirculation Valve )에 사용되는 유동제어장치에 관한 것으로서,

순환수탱크에는 포화수온도의 물이 가지고 있는 자체압력이 9.2kg/㎠ 이고, BFP펌프 토출압력이 270kg/㎠ 정도 되어 밸브기준 전, 후단 차압이 초고차압 수준이며, 유체가 고온 및 초고압의 증기를 사용하는 계통에 있어서 초고차압을 동반한 유량제어를 목적으로 사용되는 밸브에 적용함에 있어서, 본 발명의 유동제어장치에 초고차압을 형성하여 밸브 전단의 고온고압 유체가 가지고 충격파에너지를 흡수하여 밸브내의 소음, 진동을 방지하고, 초고차압 형성에 따른 유동제어장치의 외경을 최소화하여 밸브의 대형화를 방지하면서 초고차압 제어를 구현하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9) 밸브에 관한 것이다.

본 발명의 고차압 계통의 압력제어목적으로 발명되는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)가 적용되는 밸브의 발전소 운전계통을 설명하면,

화력발전소의 경우 석탄, 기름, 가스등의 연료를 절감하기위해 보일러에서 380℃이상으로 가열하면 압력이 220 kg/㎠ 정도 상승되어 과열증기를 생산하여 터빈을 회전시킨다.

그에 따른 보일러에 급수를 공급하기위해서 화학 세정된 물을 순환수탱크(온도 180℃ 로 가열하면 자체 압력이 9.2kg/㎠까지 도달)에서 보일러에 이송시키는 보일러 피드워터 펌프(Boiler Feed Water Pump, 일명 BFP)는 보일러 압력보다 40~50 kg/㎠ 정도 높은 토출압력이 270 kg/㎠ 로, 보일러 전단에 있는 보일러 피드워터 저장탱크((Boiler Main Feed Water Storage Tank)에 공급되며, BFP 펌프와 저장탱크 사이에 유량조절 목적으로 보일러 피트워터 컨트롤밸브(Boiler Feed Water Flow Control Valve)가 설치되는데, 이때 사용되는 밸브장치가 대유량 조건을 동반하는 보일러 피트워터 컨트롤밸브가 적용된다.

500MW이상의 발전소는 BFP 펌프가 인버터가 구비되어 펌프, 모터를 속도 조절되어 계통운전의 유량조절이 원활하지만, 200MW이하의 발전소는 BFP 펌프가 속도조절이 안되어, 보일러 피트워터 컨트롤밸브(Boiler Feed Water Flow Control Valve)의 과도한 유량을 순환수탱크(온도 180℃에서 포화수가 가지고 있는 자체압력 9.2kg/㎠)로 재순환시키기 위해, 보일러 피트워터 컨트롤밸브 전단에 설치되고 사용되는 밸브가 BFP 재순환밸브( BFP Recirculation Valve )이며, 이때 사용되는 밸브장치가 초고차압 조건을 동반하는 본 발명의 고차압 계통 제어용으로 발명되는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)의 밸브가 적용된다.

초고차압 조건을 동반하는 BFP 재순환밸브(Boiler Feed Water Pump, Recirculation Valve)에 적용되는, 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)의 경우 유동제어장치(9)에서 과도하게 밸브 후단압력을 떨어트리게 되면 순환수탱크가 가지고 있는 자체압력 9.2kg/㎠이므로 매우 좋으나, 차압장치(9)에서 과도한 굴곡미로는 밸브 대형화를 초래한다.

따라서 종래의 기술의 문제점을 해결하고, 성능을 향상시켜 밸브수명을 연장하여 에너지절약에 일조하고자, 초고압으로 운전되는 BFP 재순환밸브에 적용되는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9) 밸브가 발명의 배경이 되었다.

도 18의 (A)의 선행기술의 특징은, 유동제어장치 외측에는 복층디스크방식으로 십(+)자 형상의 다수의 굴절 홈 형상을 갖는 디스크 한 개를 단품으로 하여 다수의 복층으로 조합하여 차압을 형성하고, 내측에는 단품의 실린더구조의 케이지에 크기가 매우 작은 다수의 원형 관통구멍을 마련하여, 홈 구조 디스크방식과 단품 실린더방식을 조합하여 차압형 유로를 형성한 중 차압 계통에 적용되는 방식이다.

또한, 내측의 단품실린더 외경부 표면에는 외측 디스크(차압조절부재) 유로와 내측 단품실린더의 관통구멍이 유로가 형성되게 하기 위해 단이 진 소정의 공간이 마련되어있어 압력을 회복하는 환상실(회복실)기능을 한다.

외측은 복층디스크구조로서, 도 18의 (C)와 같은 유동패턴형상은 다르나, 유로 흐름이 십(+)자 형상의 다수의 굴절 홈 형상을 가공하는 방법에는 동일하다.

도 18의 (A)의 선행기술의 단점은 복층으로 조합된 디스크의 유로는, 내측에 단품실린더의 미세한 관통구멍에 유로를 조합하기가 매우 어려운 구조이며 그에 따른 추가적인 환상실(회복실)을 구배해야하며, 디스크두께를 수정가공 또는 타 종류에 비해 제작시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

도 18의 (A)는 도 18의 (C)에 비해 제작비상승, 제작기간이 길고, 수치해석인 유동해석이 어렵고, 실증시험 장치를 통하여 유량, 차압을 확인할 수 있다.

도 18의 (B)의 선행기술의 특징은, 유동제어장치는 홈 유로 정면에 다수의 돌출 홈 사이로 유체가 충돌을 반복하면서 유체 속도를 감압시키는 원리며, 다수의 돌출 홈 형상을 갖는 디스크 한 개를 단품으로 하여 다수의 복층으로 조합하여 차압형 굴곡유로를 형성시킨 돌출 홈 구조의 중유량 , 고차압 계통에 적용되는 디스크 스택이다.

도 18의 (B)의 선행기술 단점은, 종류가 같은 한 개의 디스크 상부에는 다수의 돌출 홈 형상이 매우 복잡하게 형성되어, 다축머신센터로 가공하면 제작비와 제작기간이 많이 들며, 주조(주물)로 하면 제작이 간편하나, 표면이 거칠은 단점이 있다.

속도 제어형 차압장치로는 성능이 매우 좋으나, 우리나라와 같이 소량 다품종 밸브를 최급함에 있어서 제작비와 제작기간을 비추어 어렵지 않나 생각됩니다.

도 18의 (C)의 선행기술 특징은, 유동 제어요소(24)는 굴곡 홈이 다른 3 종류의 디스크로 구성되었으며 상층에 저차압용 디스크를 복층으로 배치하고, 중간 중층에 는 중차압용 디스크를 복층으로 배치하며, 하층에 고차압용 디스크를 복층으로 배치되는, 디스크 1단 1유로의 굴곡 홈으로 굴곡유로를 3종으로 형성한 복층 디스크방식이며, 굴곡턴수가 최대 16개로, 중차압 계통에 적용되는 구조이다.

도 18의 (C의 선행기술 단점은, 굴곡턴(Turn)수가 명세서상에 중간 상층에 설치되는 저차압용은 유로가 9개, 굴곡턴 수 10개, 중간 중층에 설치되는 중차압용은 유로 8개, 굴곡턴 수 12개, 중간 하부에 설치되는 고차압용은 유로 10개, 굴곡턴 수가 16개로 형성되어, 경험으로 비추어 볼 때, 16개의 턴 수는 차압이 16 kg/㎠ 이하로 걸리므로 디스크구조의 핵심은 고차압 기술인데, 30 kg/㎠ 이상의 고차압 계통에 적용하기에는 다소 무리가 있다고 사료됩니다.

조립용 볼트 관통구멍(14)이 없는 구조로 보아 유동체 표면에 Tag 용접으로 조립되지 않았나 생각됩니다.

도 18의 (D)의 선행기술 특징은, 유동제어장치는 “유로를 형성하는 관통구멍형상이 2 종류로 구성된 화살표 형상의 한 개의 디스크”를 다수 제작하여, 상층과 하층에 유로가 형성될 각도로 하층 디스크를 회전하여 한 쌍의 유로가 형성되고, 또 다른 한 쌍의 디스크를 다음 하층에 격판기능을 할 수 있는 각도로 회전 및 조합하여 설치되는 구조로 4개의 디스크 조합에 의해 2개의 굴곡유로가 형성되는 구조이다.

한 개의 디스크가 두 쌍의 디스크 조합(동일 디스크 1종을 4개로 지그재그 조합)하여 디스크 4단에 2단의 굴곡유로가 형성됨을 특징으로 하는 관통구멍 형상의 디스크 방식이나, 굴곡턴수가 7개 이하로 중차압 이하의 계통에 적용되는 기술이라 생각됩니다.

상기와 인용 발명된 출원인이 동일한 2건의 선행기술 또한, 디스크의 관통구멍형상이 상기의 화살표 형상에서 하기의 “T"자 형상만 다르며, 동일형상의 한 개의 디스크를 총 4개로 조합하여 디스크 4단에 2단의 굴곡유로가 형성됨은 동일하다.

도 18의 (D)의 선행기술 단점과 인용 발명된 “T"자형 선행기술을 포함하여, 화살표모양의 관통패턴은 좌측에 3개, 우측에 3개, 그래서 총 굴곡턴(Turn)수는 7개이며, 경험으로 비추어 볼 때, 7개의 턴 수는 차압이 7 kg/㎠ 이하로 걸리므로 디스크구조의 핵심은 고차압 기술인데, 30 kg/㎠ 이상의 고차압 계통에 적용되기에는 다소 무리가 있는 구조이다.

그럼, 하기를 설명하기에 앞서 트림의 종류를 언급하면, 트림의 종류는 크게 압력 제어 형과 속도 제어 형으로 구분할 수 있는데,

압력 제어 형 트림은 유체가 오리피스 교 축 부을 통과하면서 압력을 잃고 다시 회복하는 것을 반복하면서 차압이 형성되는 현상을 이용한 것이고,

속도 제어 형 트림은 유체가 유로마찰저항에 의해 구불구불한 미로를 통과하면서 압력을 잃어가는 것을 이용하여 제어하는 트림이다.

상기의 도 18의 (A)는 외측에 복층으로 구성된 십자형상 홈구조의 디스크를 복층으로 조립되었고, 안쪽에 단품실린더의 외표면에 단이 진 소정의 공간이 마련되어있어 압력을 회복하는 환상실(회복실)기능을 갖추고 있어 압력 제어형 트림에 가까운 기술이다.

상기의 도 18의 (B)부터 (D)까지는 차압형 트림인데 속도 제어형 트림에 속하며, 밸브 전단압력이 높은 고차압 계통 또는 후단 압력제어 목적으로 사용되기 위해 안출된 기술이다.

본 발명의 기술과 선행기술을 비교하여 결론적으로 요약하면, 글로브밸브에 사용되는 유동제어장치의 제작비, 제작기간을 고려하고, 유동제어장치의 외경부 사이즈를 작게 하여 밸브를 소형화하는 선행기술을 종합하면,

본 발명의 「다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브」의 최하단에 배치되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)는 굴곡 턴(Turn)수가 총 54회로, 굴곡턴수 만 비교했을 때, 도 18의 (C) 선행기술이 유동체 최하단의 굴곡턴 수가 16개로 형성되어, 선행기술의 디스크 1단에 홈 유로 방식보다 본 발명의 디스크 3단에 관통형상의 3단 유로가 제한된 면적 안에서 굴곡턴수의 증가와 유로 입, 출구수를 증가 시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

또한 선행기술의 홈 유로 방식은 디스크마다 방목구간이 발생하는 구조이다.

도 18의 (D)는 디스크에 관통형상으로 굴곡유로를 형성하는 구조이나, 격판용 디스크를 없애는데 초점을 주어 병목구간을 방지하기 위해 디스크 4단에 2개의 입, 출구를 형성하는 대표적인 선행기술이며, 이 기술의 특징은 병목구간은 없으나, 굴곡턴수가 7회로 차압형성이 매우 작고, 반드시 디스크 4장이 겹쳐야만 입, 출구 유로가 형성되는 구조로 디스크 2장을 기준으로 형성되는 총 유로가 4개로 제한된 공간안에서 입출구 유로 개수가 매우 작아 고차압장치로 사용되기에는 한계가 있는 기술이다.

상기의 종래의 기술적 문제점을 해결하고, 밸브 운전특성을 이해하여 저 개도구간에서 변동차압으로 인한, 소음, 진동을 방지하고 중 개도 구간의 미세 압력(유량)조절구간과, 상 개도구간은 밸브 후단의 공급유량을 최대로 늘리고자 할 때 사용되는 대유량 구간으로 유동체를 단계별로 구성됨을 특징으로 하여 본 발명이 안출되었으며, 저 개도 구간의 하단부는 초고차압용 디스크 3단 2유로의 굴곡횟수가 54개이며, 중단부는 핵심기술인 디스크 3단에 3유로가 형성됨을 특징으로 하고 굴곡횟수가 27개이며 다수의 대칭축을 기준으로 4종류로 구성되는 다중패턴 대칭유로로 구성되어 발전소의 고차압 계통에 흔히 발생되는 변동차압의 압력 제어를 함에 있어 균형차압으로 유지하면서 압력제어를 실현하는 핵심기술이며 미세 압력 및 유량조절시간이 가장 많은 구간에 적용된다.

도 13에 도시된 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)는 상기 유동제어장치(9)의 최 하단에 복층으로 배치되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60) (이하 “초 고차압 유동체(60)”라 한다)를 구성하는 세부분류로 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62) 및 하층에 격판기능을 하는 스택 베이스(12)와 함께 조립용 볼트 관통구멍(14) (이하“조립구멍(14)”라 한다)에 의해 디스크 2단 구조로 조합됨으로서 형성되는 2단 유로는 상기 유동판(61,62)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 초고차압 일자패턴 하강유로(64)와 우측에 초고차압 일자패턴 상승유로(65)가 구비되어 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어 초고차압 유동체(60)를 형성함으로서 디스크 2단구조의 2유로로 구성됨을 특징으로 하여,

상기 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62)은 제한된 면적 안에서 초고차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시키기 위해 플러그(1) 동심원을 기준으로 평면상에 피라미드모양을 갖는 각각의 유동판(61,62)에 좌표와 관통방향이 다른 다수의 일자패턴 관통구멍으로 이루어진 연속유로를 배치하여 초고차압 유로가 형성됨에, 밸브의 저 개도 20% 이하 구간의 오픈, 크로스(Open and Close)시점에서 전, 후단의 변동차압과 후단압력의 제로(Zero)에 가까운 초고차압으로 인한, 고 진동을 방지하여 밸브를 보호하는 것을 특징으로 형성하는 단계를 포함하고,

도 11에 도시된 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)는 상기 유동제어장치(9)의 중 하단에 복층으로 배치되는 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50) (이하 “1종 유동체(50)”라 한다)를 구성하는 세부분류로 상층1종 유동판(51)과 중층1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 상기 유동판(51,52,43)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 다중패턴 좌대칭 상승유로(54A)와 우측에 다수의 다중패턴 우대칭 하강유로(54B) 및 다중패턴 병목방지유로(48)가 구성되어 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어 1종 유동체(50)를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여, 밸브 운전 중 제어시간이 적은 중개도 40% 이하에서 다소 정밀한 압력(유량)제어를 수행할 목적으로 배치되는 단계를 포함하고,

도 10에 도시된 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)는 상기 유동제어장치(9)의 중 중단에 복층으로 배치되는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40) (이하 “4종 유동체(40)”라 한다)를 구성하는 세부분류로 상층4종 유동판(41)과 중층4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 상기 유동판(41,42,43)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 다중패턴(A,C,E,G) 좌대칭 하강유로(44A,45C,46E,47G)와 우측에 다수의 다중패턴(B,D,F,H) 우대칭 상승유로(44B,45D,46F,47H) 및 다중패턴 병목방지유로(48)를 구비한 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 4종으로 지그재그 연속 배치되는 4종 유동체(40)를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여,

상기의 다중패턴유로는 총 4개로 구성되어 180도 각도로 배치되고, 다품종의 복합패턴으로 구성된 다중패턴유로(44A,B와 45C,D)는 형상패턴이 매우 복잡하여 차압효과가 우수하여 변동차압을 균형차압으로 유지하고,

다중패턴유로(46E,F와 47G,H)는 형상패턴이 비슷하여 차압효과는 떨어지나, 공급유량을 유지하는 효과가 우수하여, 밸브 운전 중 제어시간이 가장 많은 중개도 40%~60% 이하에서 정밀한 압력(유량)제어를 수행하면서 발생되는 밸브 전, 후단의 변동차가 심한 초고압유체를 균형차압을 유지하여 진동을 흡수하고 밸브를 보호하는 것을 특징으로 하는 단계를 포함하며,

상기 1종 유동판(51,52,43)과 4종 유동판(41,42,43)은 제한된 면적 안에서 입, 출구 유로를 증가시키며, 고차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시키기 위해 플러그(1) 동심원을 기준으로 평면상에 피라미드모양을 갖는 각각의 유동판에 좌표와 관통형상이 다른 다수의 다중패턴 관통구멍으로 이루어진 대칭유로를 마련하여 고차압 유로가 형성됨을 포함하여,

도 7에 도시된 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)은 상기 유동제어장치(9)의 중 상단에 복층으로 배치되는 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)(이하 “대칭(역)유로 유동체(30)”라 한다)를 구성하는 세부분류로 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 상기 유동판(31,32,23)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 단일패턴 좌대칭 상승유로(34)와 우측에 다수의 단일패턴 우대칭 하강유로(35) 및 단일패턴 병목방지유로(28)가 구성되어 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되는 대칭(역)유로 유동체(30)를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여, 밸브 운전 중 제어시간이 적은 중개도 60%~80% 이하에서 밸브 후단의 공급유량(압력) 부족시 제어될 목적으로 배치되는 단계를 포함하고,

도 6에 도시된 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)는 상기 유동제어장치(9)의 최 상단에 복층으로 배치되는 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)(이하 “대칭( 정)유 로 유동체(20)”라 한다)를 구성하는 세부분류로 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 상기 유동판(21,22,23)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 단일패턴 좌대칭 하강유로(24)와 우측에 다수의 단일패턴 우대칭 상승유로(25) 및 단일패턴 병목방지유로(28)가 구성되어 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되는 대칭(정)유로 유동체(20)를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여, 밸브 운전 중 제어시간이 적은 중개도 80%~100% 이하에서 밸브 후단의 공급유량(압력) 부족시 제어될 목적으로 배치되는 단계를 포함하고,

상기 대칭(역)유로 유동판(31,32,23)과 대칭(정)유로 유동판(21,22,23)은 제한된 면적 안에서 유로 입, 출구 내경을 크게 하여 공급유량을 증대시키고 중차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시키기 위해 플러그(1) 동심원을 기준으로 평면상에 피라미드모양을 갖는 각각의 유동판에 좌표와 관통형상이 다른 다수의 단일패턴 관통구멍으로 이루어진 대칭유로를 마련하여 중차압 유로가 형성됨을 포함하여,

상기의 3 종류의 유동체를 구성하는 각각의 유동판에 마련된 4개의 조립구멍(14)에 고정되는 육각렌지머리볼트(13)에 의해 동심유지 조합되어, 각각의 차압조건과 유량특성 및 성능을 달리하는 각각의 유동체의 조합으로 초고압계통의 밸브에 적용됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브이다.

상기의 유동제어장치(9)는 최상단에 설치되는 밸런스 부시(8a)가 탈착식으로 분해 및 조립되어, 유동제어장치 상층부 안쪽에 설치되는 U 시일(8)을 장착하여 고차압 계통의 구동력을 작게 하기 위해 플러그(1)의 발란스 구조에 밀봉부재로 형성됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브이다.

상기 각각의 유동판은 두께가 얇고 해수에 녹이 슬지 않는 스테인레스 304 또는 316계열의 판재에 제작되며 CAD(computer-aided design)의 전산응용 설계화 된 자료를 CAM(computer-aided manufacturing)의 전산 (도움) 제조와 연계되어 레이저가공에 의한 제작비와 제작시간이 단축됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브이다.

결론은, 본 발명의 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)를 형성함에 있어, 밸브 경량화 기술인 유동체 외경부 사이즈를 최소화하면서 제한된 면적(공간)내에 다수의 굴곡미로를 부여하여 차압을 높이는 기술로 다중패턴의 유로 형상을 피라미드구조의 대칭축을 기준으로 좌 대칭 하향유로와, 우 대칭 상승유로 및 병목방지유로가 디스크마다 각각 구성되어 디스크 3단에 3유로를 형성함에 가장 많은 굴곡미로를 형성되게 하고, 총 4종류의 다중패턴 유로형상은 골곡횟수는 차이가 없으나, 다중패턴유로(46E,F와 47G,H)에 비해 다품종의 복합패턴으로 구성된 다중패턴유로(44A,B와 45C,D)가 차압효과(△P=5)가 우수함에 지그재그 배열하여, 포화수증기와 같은 비중을 동반한 변동차가 심한 초고압유체가 유동체로 들어올 때 변동차압을 균형차압으로 유지한다.

본 발명에 따른 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9) 밸브는 유동체 외경 크기를 작게 하여 밸브를 소형화하는 기술로, 3 종류의 유동체로 분류되어 조립용 볼트 관통구멍(14)에 의해 동심유지 조합되고, 두께가 얇은 디스크를 사용하여 가공방법이 동일한 복수개의 다중패턴의 관통구멍 형상으로 구성하여 가공시간 및 제작비를 절감하는 효과가 있으며,

상기 유동제어장치(9)의 최 하단에 복층으로 배치되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)는 디스크 2단 구조로 조합됨으로서 형성되는 2단 유로는 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어 초고차압 유동체(60)를 형성함으로서 디스크 2단구조의 2유로로 구성됨을 특징으로 하여, 유동체를 구성하는 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62)은 제한된 면적 안에서 초고차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시켜 초고차압 유로가 형성됨에, 밸브의 저 개도 20% 이하 구간의 오픈, 크로스(Open and Close)시점에서 전, 후단의 변동차압과 후단압력의 제로(Zero)에 가까운 초고차압으로 인한, 고 진동을 방지하여 밸브를 보호하는 효과가 있었으며,

상기 유동제어장치(9)의 중단에 복층으로 배치되는 고차압 다중패턴 대칭유로 유동체(50,40)는 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 4종으로 지그재그 연속 배치되어 고차압 유동체를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여, 유동체를 구성하는 1종 유동판(51,52,43)과 4종 유동판(41,42,43)은 제한된 면적 안에서 입, 출구 유로를 증가시키며, 고차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시켜 밸브 운전 중 제어시간이 가장 많은 중개도 20%~60% 이하에서 정밀한 압력(유량)제어를 수행하면서 발생되는 밸브 전, 후단의 변동차가 심한 초고압유체를 균형차압을 유지하여 진동을 흡수하고 밸브를 보호하는 효과가 있고,

상기 유동제어장치(9)의 최 상단에 복층으로 배치되는 중차압 단일패턴 대칭유로 유동체(20,30)는 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 유로는 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어 중차압 유동체를 형성함으로서 복층의 디스크 6단구조의 6유로로 구성됨을 특징으로 하여, 유동체를 구성하는 대칭(역)유로 유동판(31,32,23)과 대칭(정)유로 유동판(21,22,23)은 제한된 면적 안에서 유로 입, 출구 내경을 크게 하여 공급유량을 증대시키고 중차압에 준하는 굴곡턴(Turn)수를 증가시켜 밸브 운전 중 제어시간이 적은 중개도 60%~100% 이하에서 밸브 후단의 공급유량(압력) 부족시 제어되는 효과가 있다.

도 1은 상부의 구동기 파트를 제외한 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)가 밸브내의 구성품에 장착되어 조립된 전체 단면도이다.
도 2는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)가 최상단에 마련된 중차압 구간의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)와 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30) 및 중단에 마련된 고차압 유량제어구간에 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)와 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50) 및 하단부의 변동차압구간에는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)가 각각의 유동체별로 절단되어 도시된 등각사시도이다.
도 3은 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)가 각각의 유동체 종류별로 조립되어 도시된 등각사시도이다.
도 4는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)의 정면도이다.
도 5는 최상단에 마련된 중차압 구간의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)가 1단과 2단에 배치되고, 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)가 3단과 4단에 배치되어 각각의 유동체를 나타내기 위해 절단면으로 구분되어 도시된 등각 사시도이다.
도 6은 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)가 절단면으로 구분되어 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)의 단일패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.
도 6의 하단에 또 다른 단일패턴 좌대칭 하강유로(2024)와 단일패턴 우대칭 상승유로(2025) 및 단일패턴 병목방지유로(2048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.
도 7은 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)가 절단면으로 구분되어 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)의 단일패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.
도 7의 하단에 또 다른 단일패턴 좌대칭 상승유로(3034)와 단일패턴 우대칭 하강유로(3025) 및 단일패턴 병목방지유로(2048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.
도 8의 (20)은 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)의 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)이 조합되어 평면상에 단일패턴 좌대칭 하강유로(2024)가 형성되는 과정과 단일패턴 우대칭 상승유로(2025)의 형성과정 및 단일패턴 병목방지유로(2028)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하게 배치된다.
도 8의 (30)은 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)의 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)이 조합되어 평면상에 단일패턴 좌대칭 상승유로(3034)가 형성되는 과정과 단일패턴 우대칭 하강유로(3035)의 형성과정 및 단일패턴 병목방지유로(2028)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하게 배치된다.
도 8의 (5054A,B)는 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)의 상층 1종 유동판(51)과 중층 1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중패턴 좌대칭 상승유로(5054A)가 형성되는 과정과 다중패턴 우대칭 하강유로(5054B)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(5048)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하다.
도 9는 중단에 마련된 고차압 구간의 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)가 1단과 2단에 배치되고, 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)가 3단과 4단에 배치되어 각각의 유동체를 나타내기 위해 절단면으로 구분되어 도시된 등각 사시도이다.
도 10은 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)가 절단면으로 구분되어 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)의 다중패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.
도 10의 하단에 또 다른 다중A패턴 좌대칭 하강유로(4044A)와 다중B패턴 우대칭 상승유로(4044B) 및 다중패턴 병목방지유로(4048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.
도 11은 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)가 절단면으로 구분되어 상층 1종 유동판(51)과 중층 1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)의 다중패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.
도 11의 하단에 또 다른 다중패턴 좌대칭 상승유로(5054A)와 다중패턴 우대칭 하강유로(5054B) 및 다중패턴 병목방지유로(5048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.
도 12의 (4044A,B)는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)의 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중A패턴 좌대칭 하강유로(4044A)가 형성되는 과정과 다중B패턴 우대칭 상승유로(4044B)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(4048)가 형성되는 과정을 설명한 평면도이다.
도 12의 (4045C,D)는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)의 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중C패턴 좌대칭 하강유로(4045C)가 형성되는 과정과 다중D패턴 우대칭 상승유로(4045D)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(4048)가 형성되는 과정을 설명한 평면도이다.
도 12의 (4046E,F)는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)의 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중E패턴 좌대칭 하강유로(4046E)가 형성되는 과정과 다중F패턴 우대칭 상승유로(4046F)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(4048)가 형성되는 과정을 설명한 평면도이다.
도 12의 (4047G,H)는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)의 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중G패턴 좌대칭 하강유로(4047G)가 형성되는 과정과 다중H패턴 우대칭 상승유로(4047H)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(4048)가 형성되는 과정을 설명한 평면도이다.
상기 도 12의 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하며, 360도 기준으로 (4044A,B)가 4개, (4045C,D)가 4개, (4046E,F)가 4개, (4047G,H)는 3개로 각각 구성되어있다.
도 13은 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)가 절단면으로 구분되어 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62)의 일자패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.
도 13의 하단의 좌측에는 초고차압 일자패턴 하강유로(6064)와 도 13의 하단의 우측에는 초고차압 일자패턴 상승유로(6065)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.
상기 도 13의 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하며, 360도 기준으로 하강유로(6064)가 8개, 상승유로(6065)가 7개로 지그재그형태의 분할각으로 각각 구성되어 있다.
도 14의 하층 유동판(23)은 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)과 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)가 공용으로 사용되는 등각 사시도이다.
도 15의 하층 유동판(43)은 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)과 고차압 단일패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)가 공용으로 사용되는 등각 사시도이다.
도 16은 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)에 포함되어있는, 최상단의 중차압 단일패턴 대칭유로 유동체(20,30)와 중단에 마련된 고차압 다중패턴 대칭유로 유동체(40,50), 그리고 최하단의 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)에 대한 유체의 유동흐름에 따른 유동체 내부의 압력변화(Static Pressure)의 유동특성곡선과 비례관계인, 속도변화(Velocity Curve) 그래프를, 각각의 유동체 종류별로 유량조절특성을 유동해석을 통하여 유추하여 본 결과 값을 토대로 그래프로 제시되었다.
또한, 도 16의 우측 하단에는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)의 밸브 개도율 0~100% 운전조건에 따른 유량계수(Cv)의 변화량과 기존 선행기술의 유량계수(Cv)의 변화량을 꺽은 선형 그래프로 나타내었다.
도 17은 본 발명인 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)의 유량특성을 유추하여 성능을 예시로 제시하기위해서 예시로 제시된 밸브크기 및 등급 3인치 2500파운드(LB)를 기준하여 변동차압이 가장심한 보일러 재순환밸브의 설계온도 180℃와 설계유량 시간당 95톤의 조건에 맞는 차압조건을 부여하여 도출된 밸브 유량계수(Cv)값 및 차압(△P)을 유동해석 결과 값으로 제시되었다.
도 18은 고차압 계통에 적용되는 종래의 선행기술을 (A)부터 (D)까지 도시되었다.

고 차압계통의 초고차압 조건을 동반하는 BFP 재순환밸브(Boiler Feed Water Pump, Recirculation Valve)에 적용되는, 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)는, 도 17에 제시된 유동체 종류별 유동해석 결과값에 의해 예시된바와 같이 밸브 전, 후단의 전체 차압을 △P=34.6 kg/㎠로 하여도 설계유량 Q=95 [㎥/hr]를 충족하므로, 저 개도 0~10%구간의 Open, Close시점에서 변동차압이 매우 심하고 계통차압이 너무 커서 강력한 진동이 발생되는 구간에 적용되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)가 최대 차압을 △P=100kg/㎠까지 전단압력을 떨어뜨리므로 밸브 내에 진동, 소음이 발생하지 않는다.

유동해석측면에서, 발전 플랜트에서의 유체 배관설계는 5 m/s 이하로 관경을 결정하고 사용압력 등급에 따라 고압배관은 스케줄(SCH.) 160 이상의 이음매 없는 강관을 사용한다.

밸브 전, 후단의 차압이 없는 경우의 속도 제어 형 트림은 50 ft/sec (15.3 m/s) 이하로 설계하도록 권장되어 있지만, 밸브 전, 후단의 차압이 있는 경우, 또는 밸브 소형화 및 밸브를 보호할 목적으로 차압을 형성하려할 때에는 트림 또는 유동제어장치(9)의 내부속도는 30% 를 상향조정한 65 ft/sec (20 m/sec)이하까지 허용하여 밸브설계를 한다.

체적평균속도를 기준으로 3가지 유형의 예를 들어 설명하면, 동일 조건으로 ① 밸브 시트링(2) 내부속도 V=15.8 m/sec 로 동일, ② 밸브시트링(2) 내경 동일, ③ 밸브 전단압력 P1=270 kg/㎠ 동일, ④ 유체 온도 180℃ 동일, ⑤ 밸브유량 Q=95 [㎥/hr] 동일, ⑥적용배관 3인치 기준 등, 총 6가지 조건이 동일 설계조건이라고 가정하면,도 17에 제시된 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)는 초고차압계통의 BFP 재순환밸브로 사용되도록 설계되었으며 과도한 진동에 따른 소음방지 목적으로 밸브 전, 후단 차압을 △P= 34.6 kg/㎠ 으로 하고 공급유량을 Q=95 [㎥/hr]로 할 때에 밸브의 최대 유량계수(Cv) 값은 17.8 [gpm(US)] 이 된다.

또 다른 밸브 유량계수(Cv) 예로, 밸브 전, 후단 차압이 △P= 1.0 kg/㎠ 의 차압이 없는 경우에는 밸브의 최대 유량계수(Cv) 값은 92.9 [gpm(US)] 로 상승되어, 저차압계통의 대유량 6인치 이상 밸브에 적용되거나, 불필요한 유동체 내경이 커진다는 의미와 같다.

하기의 밸브 유량계수 산출식은 포화수온도조건의 증기를 아래 식으로 적용한다.

도 2의 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)는 도 16의 우측 하단에 제시한 X축 개도율 대비 유량계수( Cv )값을 꺽은 선형 그래프의 결과 값에 따르면, 본 고안의 유동제어장치(9)의 특허출원 유량계수(Cv)는 도 17에 제시된 저 개도 10% 구간의 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)의 유량계수 값이 Cv = 0.5 [gpm(US)]로 매우 낮게 초고차압 조건을 형성하여, 중 개도 60%이하 압력제어구간의 고차압 다중패턴 대칭유로 유동체(40,50)에서 Cv = 6.2(합 6.7) [gpm(US)]로 고차압 조건으로 계속 진행되다가, 고 개도 60% 이상부터 100% 구간의 중차압 단일패턴 대칭유로 유동체(20,30)에서 최대 유량계수 값 Cv = 11 (합 17.8)[gpm(US)]까지 완만한 일직선을 나타내어 유동체 종류별로 병목현상의 정체유량이 발생되지 않았다.

도 2의 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)는 본 발명에 해당되는 도 17에 제시된 유동체 종류별 유동해석 결과값을 기준으로 설명하면, 중차압 단일패턴 대칭유로 유동체(20,30)는 도 16의 좌측 상단에 제시한 유동해석 결과 된 속도변화 그래프에 따르면, 유동체내에서의 최적평균속도는 유동해석에 소요된 시간(iteration) 대비 유동체 입구에서 21 m/s 로 들어와 완만하게 수평을 유지하면서, 유동체 출구에서 20 m/s 로 나타내어, 최적평균속도의 평균값은 도 17의 17 m/s 이하에서 본 발명이 제시한 예의 설계조건인 △P=25 kg /㎠ 의 차압조건을 유지하면서 중차압 설계조건을 수렴했다.

고차압 다중패턴 대칭유로 유동체(40,50)는 도 16의 우측 상단에 제시한 유동해석 결과 된 속도변화 그래프에 따르면, 유동체내에서의 최적평균속도는 유동해석에 소요된 시간(iteration) 대비 유동체 입구에서 20 m/s 로 들어와 완만하게 수평을 유지하면서, 유동체 출구에서 18 m/s 로 나타내어, 최적평균속도의 평균값은 도 17의 19 m/s 이하에서 본 발명이 제시한 예의 설계조건인 △P=50 kg /㎠ 의 차압조건을 유지하면서 고차압 설계조건을 수렴했다.

초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)는 도 16의 좌측 하단에 제시한 유동해석 결과 된 속도변화 그래프에 따르면, 유동체내에서의 최적평균속도는 유동해석에 소요된 시간(iteration) 대비 유동체 입구에서 17 m/s 로 들어와 완만하게 수평을 유지하면서, 유동체 출구에서 18 m/s 로 나타내어, 최적평균속도의 평균값은 도 17의 18 m/s 이하에서 본 발명이 제시한 예의 설계조건인 △P=100 kg /㎠ 의 초고차압조건을 형성함으로서,

다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)를 구성하는 유동체 종류별 설계조건을 토대로 종합하면, 토탈 유량계수 Cv = 17.8 [gpm(US)]에 설계유량 시간당 95톤을 유지하면서 전체차압 △P=34.6 kg /㎠을 유지하였다.

도 2와 도 3 및 도 4는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치(9)가 최상단에 마련된 중차압 구간의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)와 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30) 및 중단에 마련된 고차압 유량제어구간에 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)와 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50) 및 하단부의 변동차압구간에는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)가 각각의 유동체별로 절단되어 도시된 등각사시도와 정면도가 제시되었다.

도 5는 최상단에 마련된 중차압 구간의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)가 1단과 2단에 배치되고, 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)가 3단과 4단에 배치되어 각각의 유동체를 나타내기 위해 절단면으로 구분되어 도시된 등각 사시도이다.

도 6은 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)가 절단면으로 구분되어 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)의 단일패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.

도 6의 하단에 또 다른 단일패턴 좌대칭 하강유로(2024)와 단일패턴 우대칭 상승유로(2025) 및 단일패턴 병목방지유로(2048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.

도 7은 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)가 절단면으로 구분되어 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)의 단일패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.

도 7의 하단에 또 다른 단일패턴 좌대칭 상승유로(3034)와 단일패턴 우대칭 하강유로(3025) 및 단일패턴 병목방지유로(2048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.

도 8의 (20)은 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)의 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)이 조합되어 평면상에 단일패턴 좌대칭 하강유로(2024)가 형성되는 과정과 단일패턴 우대칭 상승유로(2025)의 형성과정 및 단일패턴 병목방지유로(2028)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하게 배치된다.

상기 도 8 (20)의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)의 단일패턴 좌대칭 하강유로(2024)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

상층(정) 유동판의 입구 "I"자 패턴(2170)을 통하여 유체가 인입되어->중층(정) 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(2277)->상층(정) 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(2176)->중층(정) 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(2277)->상층(정) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(2178)->중층(정) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(2274)->상층(정) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(2175)->중층(정) 유동판의 출구 "I"자 패턴(2271)으로 연결되는 유체는 굴곡 턴(Turn)수가 총 20회의 감압(속도제어)형 굴곡유로를 통과하면서 충격파에너지 및 속도에너지가 감압되어 밸브내부의 충돌을 완화하여 소음, 진동을 방지하고 유동체내부로 진입된다.

상기 도 8 (20)의 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)의 단일패턴 우대칭 상승유로(2025)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

중층(정) 유동판의 입구 "I"자 패턴(2270)을 통하여 유체가 인입되어->상층(정) 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(2176)->중층(정) 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(2284)->상층(정) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(2178)->중층(정) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(2274)->상층(정) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(2175)->중층(정) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(2274)->상층(정) 유동판의 출구 "I"자 패턴(2171)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

상기 도 8 (20)의 단일패턴 병목방지유로(2028)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

하층 유동판의 입구 병목방지 "I"자 패턴(2380)을 통하여 유체가 인입되어->중층(정) 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(2284)->상층(정) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(2178)->중층(정) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(2274)->상층(정) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(2175)->중층(정) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(2274)->하층 유동판의 출구 병목방지 "I"자 패턴(2381)을 통과한 후 개도운전에 따른 유량을 배출하여 병목현상을 방지한다.

도 8의 (30)은 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)의 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)이 조합되어 평면상에 단일패턴 좌대칭 상 승유로(3034)가 형성되는 과정과 단일패턴 우대칭 하강유로(3035)의 형성과정 및 단일패턴 병목방지유로(2028)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하게 배치된다.

상기 도 8 (30)의 단일패턴 좌대칭 상승유로(3034)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

중층(역) 유동판의 입구 "I"자 패턴(3270)을 통하여 유체가 인입되어->상층(역) 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(3177)->중층(역) 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(3276)->상층(역) 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(3177)->중층(역) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(3278)->상층(역) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(3174)->중층(역) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(3275)->상층(역) 유동판의 출구 "I"자 패턴(3171)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

상기 도 8 (30)의 단일패턴 우대칭 하강유로(3035)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

상층(역) 유동판의 입구 "I"자 패턴(3170)을 통하여 유체가 인입되어->중층(역) 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(3276)->상층(역) 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(3184)->중층(역) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(3278)->상층(역) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(3174)->중층(역) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(3275)->상층(역) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(3174)->중층(역) 유동판의 출구 "I"자 패턴(3271)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

상기 도 8 (30)의 단일패턴 병목방지유로(3028)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

하층 유동판의 입구 병목방지 "I"자 패턴(2380)을 통하여 유체가 인입되어->중층(역) 유동판의 중간 병목방지 "ㅁ"자 패턴(3283)->상층(역) 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(3184)->중층(역) 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(3278)->상층(역) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(3174)->중층(역) 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(3275)->상층(역) 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(3174)->중층(역) 유동판의 출구 "I"자 패턴(3271)과 동일 평면상에 배치되는->하층 유동판의 출구 병목방지 "I"자 패턴(2381)을 통과한 후 개도운전에 따른 유량을 배출하여 병목현상을 방지한다.

상기의 단일패턴 병목방지유로(2028)과 (3028)에 사용되는 하층 유동판(23)은 공용으로 사용된다.

도 9는 중단에 마련된 고차압 구간의 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)가 1단과 2단에 배치되고, 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)가 3단과 4단에 배치되어 각각의 유동체를 나타내기 위해 절단면으로 구분되어 도시된 등각 사시도이다.

도 10은 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)가 절단면으로 구분되어 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)의 다중패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.

도 10의 하단에 또 다른 다중A패턴 좌대칭 하강유로(4044A)와 다중B패턴 우대칭 상승유로(4044B) 및 다중패턴 병목방지유로(4048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.

도 11은 고차압 단일패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)가 절단면으로 구분되어 상층 1종 유동판(51)과 중층 1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)의 단일패턴 관통형상이 도시된 등각사시도이다.

도 11의 하단에 또 다른 단일패턴 좌대칭 상승유로(5054A)와 단일패턴 우대칭 하강유로(5054B) 및 다중패턴 병목방지유로(5048)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.

도 12는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40)의 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 다중A,C,E,G패턴 좌대칭 하강유로(4044A,4045C,4046E,4047G)가 형성되는 과정과 다중B,D,F,H패턴 우대칭 상승유로(4044B,4045D,4046F,4047H)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(4048)가 형성되는 과정을 설명한 평면도이다.

상기 좌대칭 하강유로와 우대칭 상승유로 및 병목방지유로의 유로를 형성하는 패턴형상만 다른뿐 형성과정은 동일하므로 4044A와 4044B 및 4048 만을 설명한다.

상기 도 12의 다중A패턴 좌대칭 하강유로(4044A)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

상층4종 유동판의 입구 "I"자 패턴(4170)을 통하여 유체가 인입되어->중층4종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(4277)->상층4종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(4176)->중층4종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(4277)->상층4종 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(4178)->중층4종 유동판의 중간 "I"자 패턴(4272)->상층4종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(4176)->중층4종 유동판의 중간 역"ㄷ"자 패턴(4279)->상층4종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(4175)->중층4종 유동판의 출구 "I"자 패턴(4271)의 굴곡 턴(Turn)수가 총 27회의 감압(속도제어)형 유로를 통과하면서 유체는 속도가 저하되어 차압이 형성된다

상기 도 12의 다중B패턴 우대칭 상승유로(4044B)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

중층4종 유동판의 입구 "I"자 패턴(4270)을 통하여 유체가 인입되어->상층4종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(4176)->중층4종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(4277)->상층4종 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(4178)->중층4종 유동판의 중간 "I"자 패턴(4272)->상층4종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(4176)->중층4종 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(4284)->상층4종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(4175)->중층4종 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(4274)->상층4종 유동판의 출구 "I"자 패턴(4171)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

상기 도 12의 다중패턴 병목방지유로(4048)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

하층 유동판의 입구 병목방지 "I"자 패턴(4380)을 통하여 유체가 인입되어->중층4종 유동판의 중간 "I"자 패턴(4272)->하층 유동판의 중간 병목방지 "I"자 패턴(4382)->중층4종 유동판의 중간 "I"자 패턴(4272)->하층 유동판의 중간 병목방지 "I"자 패턴(4382)->중층4종 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(4284)->상층4종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(4175)->중층4종 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(4274)->상층4종 유동판의 출구 "I"자 패턴(4171)->하층 유동판의 출구 병목방지 "I"자 패턴(4381)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

도 8의 (5054A,B)는 고차압 단일패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50)의 상층 1종 유동판(51)과 중층 1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)이 조합되어 평면상에 단일패턴 좌대칭 상승유로(5054A)가 형성되는 과정과 단일패턴 우대칭 하강유로(5054B)의 형성과정 및 다중패턴 병목방지유로(5048)가 형성되는 과정을 설명한 부분평면도이고, 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하다.

상기 도 8의 다중패턴 좌대칭 상승유로(5054A)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

중층1종 유동판의 입구 "I"자 패턴(5270)을 통하여 유체가 인입되어->상층1종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(5177)->중층1종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(5276)->상층1종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(5177)->중층1종 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(5278)->상층1종 유동판의 중간 "I"자 패턴(5172)->중층1종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(5276)->상층1종 유동판의 중간 역"ㄷ"자 패턴(5179)->중층1종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(5275)->상층1종 유동판의 출구 "I"자 패턴(5171)의 굴곡 턴(Turn)수가 총 27회의 감압(속도제어)형 유로를 통과하면서 유체는 속도가 저하되어 차압이 형성된다

상기 도 8의 다중패턴 우대칭 하강유로(5054B)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

상층1종 유동판의 입구 "I"자 패턴(5170)을 통하여 유체가 인입되어->중층1종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(5276)->상층1종 유동판의 중간 역"ㄴ"자 패턴(5177)->중층1종 유동판의 중간 "ㄷ"자 패턴(5278)->상층1종 유동판의 중간 "I"자 패턴(5172)->중층1종 유동판의 중간 "ㄴ"자 패턴(5276)->상층1종 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(5184)->중층1종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(5275)->상층1종 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(5174)->중층1종 유동판의 출구 "I"자 패턴(5271)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

상기 도 8의 다중패턴 병목방지유로(5048)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

하층 유동판의 입구 병목방지 "I"자 패턴(4380)을 통하여 유체가 인입되어->중층1종 유동판의 중간 "I"자 패턴(5272)->하층 유동판의 중간 병목방지 "I"자 패턴(4382)->중층1종 유동판의 중간 "I"자 패턴(5272)->하층 유동판의 중간 병목방지 "I"자 패턴(4382)->중층1종 유동판의 중간 병목방지 "ㅁ"자 패턴(5283)->상층1종 유동판의 중간 병목방지 연결유로패턴(5184)->중층1종 유동판의 중간 역"ㄱ"자 패턴(5275)->상층1종 유동판의 중간 "ㄱ"자 패턴(5174)->중층1종 유동판의 출구 "I"자 패턴(5271)->하층 유동판의 출구 병목방지 "I"자 패턴(4381)을 통과한 후 굴곡미로에 의해 충격파에너지가 감압되어 유동체내부로 진입된다.

도 13은 최하단에 마련된 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60)가 절단면으로 구분되어 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62)의 일자패턴 관통형상이 도시된 등각사시도와 도 13의 하단의 좌측에는 초고차압 일자패턴 하강유로(6064)와 도 13의 하단의 우측에는 초고차압 일자패턴 상승유로(6065)의 유로흐름 경로가 돌출형상의 등각으로 설명된 사시도이다.

상기 도 13의 대칭유로 분할각에 의한 또 다른 대칭유로 형성과정도 상기와 동일하며, 360도 기준으로 하강유로(6064)가 8개, 상승유로(6065)가 7개로 지그재그형태의 분할각으로 각각 구성되어 병목구간을 방지한다.

상기 도 13의 초고차압 일자패턴 하강유로(6064)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

상층 유동판의 입구 "I"자 패턴(6170)을 통하여 유체가 인입되어->중층 유동판의 중간 "-"자 패턴(6273)을 경유하여->상층(61)과 중층(62)의 일자패턴 관통형상을 상하 지그재그로 반복하면서 통과하면서->중층 유동판의 출구 "I"자 패턴(6271)을 통과한 후 굴곡 턴(Turn)수가 총 54회의 감압(속도제어)형 미로를 통과하면서 유체는 속도가 저하되어 차압이 형성된다.

상기 도 13의 초고차압 일자패턴 상승유로(6065)의 흐름이 형성되는 과정을 설명하면 하기와 같다.

중층 유동판의 입구 "I"자 패턴(6270)을 통하여 유체가 인입되어->상층 유동판의 중간 "-"자 패턴(6173)을 경유하여->중층(62)과 상층(61)의 일자패턴 관통형상을 상하 지그재그로 반복하면서 통과하면서->상층 유동판의 출구 "I"자 패턴(6171)을 통과한 후 굴곡 턴(Turn)수가 총 54회의 감압(속도제어)형 미로를 통과하면서 유체는 속도가 저하되어 차압이 형성된다.

본 발명의 유동제어장치는 하기의 밸브 구성품과 조합되어 밸브체가 형성됨에 도 1에 관련된 부호를 부가적으로 설명하기로 한다.

글로브 타입 플러그(1)는 구동기 스템(Actuator Stem) 또는 Fail To Close 방식의 경우 구동기 상부에 장착된 Spring의 힘에 의해 구동력을 전달받아 밸브 플러그(1)를 상, 하 방향으로 움직이는 부분으로서, 밸브 운전조건의 Open, Close 및 개도율에 따라 유량 및 압력을 조절하는 부분으로 본내트 어셈블리(Bonnet Assembly)(6)를 스탬(Stem)이 관통하여 설치된다.

밸브 시트링(Valve Seat-ring)(2)은 밸브 바디 내에 플러그가 안착될 때 유체의 누설을 방지하고, 밀봉을 목적으로 설치되는 부품이다.

패킹박스(Packing Box)(3)는 유체가 Valve Stem을 따고 본네트 밖으로 누출되지 않도록 차단시켜주는 부분으로 패킹의 재질로는 크게 분류하여 와이퍼 패킹[Wiper Packing], 테프론(Teflon), 그라파이트 몰드패킹 링[Graphite Mold Packing Rings], 카본부싱[Carbon Sleeves] 등으로 구성되어 있다.

본네트(Bonnet)(6)는 밸브 바디(Body)와 요크(Yoke) 사이에 있으며 패킹(Packing), 패킹박스(Packing Box)로 구성되어 있고, 바디와 함께 공정의 압력과 유체를 밀봉시키는 기능을 가지고 있다.

스택 베이스(Stack base)(12)는 동심도를 유지하면서 밸브 시트링에 안착되는 부품을 말하며, 하부에는 카운터보어(Counter Bore)가 2~4개가 가공되어 있어, 조립용 육각 렌지머리볼트(13)와 함께 상층의 다수의 유동체에 마련된 조립용 볼트 관통구멍(Bolting Holes)(18) 을 따라 조립되는 유동제어장치 최하단층의 베이스부품이다.

밸런스 해드(Balance Head)(11)는 밸런스 해드(11)의 하부 배면방향에 4개의 볼트 체결용 탭(Tap)이 마련되어 있어, 다수의 유동체를 스택 베이스(12)와 함께 조립용 육각 렌지머리볼트(13)로 체결되는 유동제어장치 최상층 부품을 말하며, 밸런스 부시(8a)를 동반하여 플러그(1)의 상,하 개도율에 따라 운전시 밸런스 역할을 함께 병행한다.

다운 플로우형, 플로 투 클로즈(Down Flow, Flow to close)(19)는 배관과 밸브 몸체(Body)(7)의 설치방향이 유체의 1차쪽 압력이 밸브 플러그(디스크)를 닫는 방향으로 밸브 바디가 설치되어 유체가 흐르는 유로로, 본 고안의 출원기술은 다운 플로우(19)로 설명된다.

업 플로우형 & 플로우 투 오픈(Up Flow, Flow to open)(20)는 배관과 밸브 몸체(Body)(7)의 설치방향이 유체의 1차쪽 압력이 밸브 플러그(디스크)를 여는 방향으로 밸브 바디가 설치되어 유체가 흐르는 유로를 말한다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
1 : 글로브 타입 플러그(Globe type Balancing Plug)
2 : 밸브 시트링(Valve Seat-ring)
3 : 시트링 가스켓(Seat-ring Gasket)
4 : 본네트 가스켓(Bonnet Gasket)
5 : 패킹박스(Packing Box)
6 : 본내트 어셈블리(Bonnet Assembly)
7 : 밸브 몸체(Body)
8 : U 시일(U Seal)
8a : 밸런스 부시(Balance Bush)
9 : 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치
(MultiStage Pattern Symmetry Route Disk Stack)
11 : 밸런스 해드(Balance Head)
12 : 스택 베이스(Stack base)
13 : 조립용 육각 렌지머리볼트(Assembly Bolt)
14 : 조립용 볼트 관통구멍(Bolting Holes)
15 : 다운 플로우, 플로 투 클로즈(Down Flow, Flow to close)
16 : 업 플로우, 플로우 투 오픈(Up Flow, Flow to open)
20 : 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체
21 : 상층(정) 유동판
22 : 중층(정) 유동판
23 : 하층 유동판
24 : 단일패턴 좌대칭 하강유로
25 : 단일패턴 우대칭 상승유로
28 : 단일패턴 병목방지유로
30 : 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체
31 : 상층(역) 유동판
32 : 중층(역) 유동판
23 : 하층 유동판
34 : 단일패턴 좌대칭 상승유로
35 : 단일패턴 우대칭 하강유로
28 : 단일패턴 병목방지유로
40 : 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체
41 : 상층 4종 유동판
42 : 중층 4종 유동판
43 : 하층 유동판
44A : 다중A패턴 좌대칭 하강유로
44B : 다중B패턴 우대칭 상승유로
45C : 다중C패턴 좌대칭 하강유로
45D : 다중D패턴 우대칭 상승유로
46E : 다중E패턴 좌대칭 하강유로
46F : 다중F패턴 우대칭 상승유로
47G : 다중G패턴 좌대칭 하강유로
47H : 다중H패턴 우대칭 상승유로
48 : 다중패턴 병목방지유로
50 : 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체
51 : 상층 1종 유동판
52 : 중층 1종 유동판
43 : 하층 유동판
54A : 다중패턴 좌대칭 상승유로
54B : 다중패턴 우대칭 하강유로
48 : 다중패턴 병목방지유로
60 : 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체
61 : 상층 유동판
62 : 중층 유동판
64 : 초고차압 일자패턴 하강유로
65 : 초고차압 일자패턴 상승유로
70 : 입구 "I"자 패턴
71 : 출구 "I"자 패턴
72 : 중간 "I"자 패턴
73 : 중간 "-"자 패턴
74 : 중간 "ㄱ"자 패턴
75 : 중간 역"ㄱ"자 패턴
76 : 중간 "ㄴ"자 패턴
77 : 중간 역"ㄴ"자 패턴
78 : 중간 "ㄷ"자 패턴
79 : 중간 역"ㄷ"자 패턴
80 : 입구 병목방지 "I"자 패턴
81 : 출구 병목방지 "I"자 패턴
82 : 중간 병목방지 "I"자 패턴
83 : 중간 병목방지 "ㅁ"자 패턴
84 : 중간 병목방지 연결유로패턴

Claims (3)

1. 최 하단에 복층으로 배치되는 초고차압 일자패턴 연속유로 유동체(60) (이하 “초고차압 유동체(60)”라 한다)를 구성하는 상층 유동판(61)과 중층 유동판(62) 및 하층에 격판기능을 하는 스택 베이스(12)와 함께 조립용 볼트 관통구멍(14) (이하“조립구멍(14)”라 한다)에 의해 디스크 2단 구조로 조합됨으로서 형성되는 2단 굴곡유로는 상기 유동판(61,62)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 연속 배열되고, 굴곡턴(Turn)수를 증가시키기 위해 플러그(1) 동심원을 기준으로 평면상에 피라미드모양을 갖는 좌측에는 다수의 초고차압 일자패턴 하강유로(64)와 우측에 초고차압 일자패턴 상승유로(65)가 구비되어, 밸브의 저 개도 이하 구간의 오픈, 크로스(Open and Close)운전 중에 전, 후단의 변동차압으로 인한 고 진동을 방지하는 디스크 2단 구조 2유로의 초고차압 유동체(60)와;
   
   상기 초고차압 유동체(60)의 상단에 복층으로 배치되는 고차압 다중패턴 1종 대칭(역)유로 유동체(50) (이하 “1종 유동체(50)”라 한다)를 구성하는 상층 1종 유동판(51)과 중층 1종 유동판(52) 및 하층 유동판(43)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 굴곡유로는 상기 유동판(51,52,43)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 연속 배열되어 좌측에는 다수의 다중패턴 좌대칭 상승유로(54A)와 우측에 다수의 다중패턴 우대칭 하강유로(54B) 및 다중패턴 병목방지유로(48)가 구성되어, 중 개도 이하에서 다소 정밀한 압력(유량)제어를 수행할 목적으로 배치되는 복층의 디스크 6단 구조 6유로의 1종 유동체(50)와;
   
   상기 1종 유동체(50)의 중 중단에 복층으로 배치되는 고차압 다중패턴 4종 대칭(정)유로 유동체(40) (이하 “4종 유동체(40)”라 한다)를 구성하는 상층 4종 유동판(41)과 중층 4종 유동판(42) 및 하층 유동판(43)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 굴곡유로는 상기 유동판(41,42,43)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 연속 배열되어 좌측에는 다수의 다중패턴(A,C,E,G) 좌대칭 하강유로(44A,45C,46E,47G)와 우측에 다수의 다중패턴(B,D,F,H) 우대칭 상승유로(44B,45D,46F,47H) 및 다중패턴 병목방지유로(48)를 구비한 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 4종으로 지그재그 연속 배치되어 형성되는 복층의 디스크 6단 구조 6유로의 4종 유동체(40)와;
   
   상기 4종 유동체(40)의 중 상단에 복층으로 배치되는 중차압 단일패턴 대칭(역)유로 유동체(30)(이하 “대칭(역)유로 유동체(30)”라 한다)를 구성하는 상층(역) 유동판(31)과 중층(역) 유동판(32) 및 하층 유동판(23)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 굴곡 유로는 상기 유동판(31,32,23)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 단일패턴 좌대칭 상승유로(34)와 우측에 다수의 단일패턴 우대칭 하강유로(35) 및 단일패턴 병목방지유로(28)를 구비한 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어, 밸브 후단의 공급유량(압력) 부족시 제어될 목적으로 형성되는 복층의 디스크 6단 구조 6유로의 대칭(역)유로 유동체(30)와:
   
   상기 대칭(역)유로 유동체(30)의 최 상단에 복층으로 배치되는 중차압 단일패턴 대칭(정)유로 유동체(20)(이하 “대칭(정)유로 유동체(20)”라 한다)를 구성하는 상층(정) 유동판(21)과 중층(정) 유동판(22) 및 하층 유동판(23)과 함께 조립구멍(14)에 의해 디스크 3단 구조로 조합됨으로서 형성되는 3단 굴곡 유로는 상기 유동판(21,22,23)의 평면상에 유로 분할각에 의해 구성되는 다수의 대칭축을 기준으로 병목구간(유량정체)을 방지하는 상, 하 지그재그 배열되어 좌측에는 다수의 단일패턴 좌대칭 하강유로(24)와 우측에 다수의 단일패턴 우대칭 상승유로(25) 및 단일패턴 병목방지유로(28)를 구비한 다수의 대칭축에 형성되는 상, 하 대칭유로가 1종으로 지그재그 연속 배치되어, 밸브 후단의 공급유량(압력) 부족시 제어될 목적으로 형성되는 복층의 디스크 6단 구조 6유로의 대칭(정)유로 유동체(20)와:
   
   상기 5종류의 유동체(20,30,40,50,60)를 구성하는 각각의 유동판에 마련된 4개의 조립구멍(14)에 고정되는 육각렌지머리볼트(13)에 의해 동심유지 조합되어, 각각의 차압조건과 유량특성 및 성능을 달리하는 각각의 유동체의 조합으로 초고압계통의 밸브에 적용됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브.
   
2. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브는 최상단에 설치되는 밸런스 부시(8a)가 탈착식으로 분해 및 조립되어, 유동제어장치 상층부 안쪽에 설치되는 U 시일(8)을 장착하여 고차압 계통의 구동력을 작게 하기 위해 플러그(1)의 발란스 구조에 밀봉부재로 형성됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브.
   
3. 청구항 제1항에 있어서,
   상기 각각의 유동판은 두께가 얇고 해수에 녹이 슬지 않는 스테인레스 304 또는 316계열의 판재에 제작되며 CAD(computer-aided design)의 전산응용 설계화 된 자료를 CAM(computer-aided manufacturing)의 전산 (도움) 제조와 연계되어 레이저가공에 의한 제작비와 제작시간이 단축됨을 특징으로 하는 다중패턴 대칭유로 복합유동체 고차압 유동제어장치 밸브.

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