KR101613460B1 - Fluid pressure (temperature) control, Decompression jet-trim(Circular) expansion valve - Google Patents
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Abstract
본 발명은 터보냉동기의 팽창밸브에 관한 것으로, 본 발명에서는 냉매의 팽창과 냉매 유량조절을 냉방부하 온도 설정 값에 따라 전기적인 모터구동제어기(31) 메커니즘을 이용하여 제어되도록 고안되었으며,
터보냉동기에 사용되는 제트트림 팽창밸브는 기존 산업용으로 널리 이용되는 플랜지형 볼밸브를 이용하여 볼밸브의 밸브본체 내측 전단에 제1단 제트트림(51) 유동제어장치를 장착함으로서 압축기에서 발생시킨 고온, 고압 액체상태의 냉매(R-134a)를 응축기(실외기)를 통과하면서 5도 정도 온도를 떨어트리고 팽창밸브 내에 설치된 제1단 제트트림(51)을 통과하면서 압력을 3 바(bar) 이하로 유지시킴으로서 기체화된 냉매(R-134a)가스 온도를 3도 이하로 유지시켜 냉동능력(RT)를 극대화시키고,
볼밸브 내의 볼(40) 내부의 볼 개구부(42)에 장착된 또 다른 제2단 제트트림(71)에 의해 2단 감압을 시켜줌으로서 기체화된 냉매가스 압력을 2 바(bar) 조건으로 냉매온도를 초저온의 -10도 이하로 유지시켜줌으로서 냉동능력(RT)를 향상시킴으로서 냉동기의 압축기 최소전력(kW/RT)을 향상시켜 에너지절감을 극대화시켰고,
여름철 피크의 냉방부하 증가에 따른 볼밸브의 개도범위를 9도(10%)에서 90도(100%)까지 증, 감하여도 압력변동이 생기지 않도록 개발되어 냉매온도를 일정온도 이하로 유지되고 냉매유량만 증, 감 되므로 사용처의 냉방부하 소요량 증, 감에 따른 볼밸브의 냉매가스 제어범위가 저개도 9도(10%)에서 상개도 90도(100%)까지 다양하게 사용되도록 발명되었다.
그러므로 사용처의 냉방부하 소요량 증, 감에 따른 수용가(사용처)의 냉방면적에 관계된 냉방유량을 저 개도에서 상 개도에 이르기 까지 다양하게 비례제어함으로서, 냉방능력(RT)과 냉동기 최소전력(kW/RT)이 비례관계로 운전 형성되어 기존기술(17%) 대비 제트트림 팽창밸브는 83%가 에너지절감효과가 되었다.The present invention relates to an expansion valve of a turbo chiller. In the present invention, the refrigerant expansion and the refrigerant flow rate control are designed to be controlled by an electric motor drive controller (31)
The jet trim expansion valve used in the turbo chiller is equipped with a flange ball valve which is widely used in the conventional industry, and a first-stage jet trim (51) flow control device is mounted on the inner front side of the valve body of the ball valve, (R-134a) is passed through the condenser (outdoor unit) and the temperature is lowered by about 5 degrees. The refrigerant passes through the first stage jet trim (51) provided in the expansion valve, By maintaining the temperature of the gasified refrigerant (R-134a) at 3 degrees or less, the refrigeration capacity (RT) is maximized,
Stage pressure reduction by a second second stage jet trim 71 mounted on the ball opening 42 inside the ball 40 in the ball valve to provide a gasified refrigerant gas pressure of 2 bar By maintaining the temperature below -10 degrees Celsius, the compressor's minimum power (kW / RT) of the refrigerator is improved by improving the refrigeration capacity (RT)
It is developed to prevent the pressure fluctuation even if the opening range of the ball valve is increased or decreased from 9 (10%) to 90 (100%) due to increase of the cooling load of summer peak, It was invented so that the control range of the refrigerant gas of the ball valve can be varied from 9 degrees (10%) to 90 degrees (100%) depending on the increase in the cooling load requirement.
Therefore, the cooling capacity (RT) and the minimum power of the refrigerator (kW / RT) can be controlled by variously controlling the cooling flow rate related to the cooling area of the customer (destination) ), And 83% of the jet trim inflation valve compared to the existing technology (17%) was energy saving effect.
Description
본 발명은 터보냉동기의 팽창밸브에 관한 것으로, 오리피스 면적제어방식의 볼밸브 밸브본체 내측 전단에 제1단 감압 제트트림(51) 유동제어장치를 장착함으로서 압축기에서 발생시킨 고온, 고압 액체상태의 냉매(R-134a)를 응축기(실외기)를 통과하면서 5도 정도 온도를 떨어트리고 팽창밸브 내에 설치된 제1단 감압 제트트림(51)을 통과하면서 압력을 5 바(bar) 이하로 유지시킴으로서 기체화된 냉매(R-134a)가스 온도를 20도 이하로 유지시켜 냉동능력(RT)를 극대화시키고,The present invention relates to an expansion valve of a turbo chiller, in which a first-stage reduced-pressure-throttle (51) flow control device is mounted at an inner front side of an orifice area-controlled ball valve valve body, (R-134a) was passed through a condenser (outdoor unit), the temperature was decreased by about 5 degrees, and the pressure was maintained at 5 bar or less while passing through the first stage decompression jet trim (51) provided in the expansion valve. By maintaining the refrigerant (R-134a) gas temperature at 20 degrees or less, the refrigeration capacity (RT) is maximized,
볼밸브 내의 볼(40) 내부의 볼 개구부(42)에 장착된 또 다른 제2단 감압 제트트림(71)에 의해 2단 감압을 시켜줌으로서 기체화된 냉매가스 압력을 공조용은 4 바(bar) 조건으로 냉매온도를 저온의 10도 이하로 유지시키고, 빙축열용은 냉매가스 압력을 3 바(bar), 냉매온도를 초저온의 -10도 이하로 유지시켜줌으로서 냉동능력(RT)를 향상시킴으로서 냉동기의 압축기 최소전력(kW/RT)을 향상시켜 에너지절감을 극대화시켰고,The pressure of the refrigerant gas vaporized by the second stage depressurizing
여름철 피크의 냉방부하 증가에 따른 볼밸브의 개도범위를 9도(10%)에서 90도(100%)까지 증, 감하여도 압력변동이 생기지 않도록 개발되어 냉매온도를 일정온도 이하로 유지되고 냉매유량만 증, 감 되므로 사용처의 냉방부하 소요량 증, 감에 따른 볼밸브의 냉매가스 제어범위가 저개도 9도(10%)에서 상개도 90도(100%)까지 다양하게 사용되도록 발명되었다.
It is developed to prevent the pressure fluctuation even if the opening range of the ball valve is increased or decreased from 9 (10%) to 90 (100%) due to increase of the cooling load of summer peak, It was invented so that the control range of the refrigerant gas of the ball valve can be varied from 9 degrees (10%) to 90 degrees (100%) depending on the increase in the cooling load requirement.
도 10을 통해 일반적인 터보냉동기의 냉동사이클을 개략적으로 살펴보면, 압축기에서 압축되어 고온 고압으로 형성된 과열 냉매 가스는 냉각탑의 응축기를 통과하는 동안 냉각수와 열교환 하게 되면서 5도 정도의 열을 대기로 방출시켜 냉매 액으로 응축된다.Referring to FIG. 10, a refrigerating cycle of a general turbo chiller is schematically illustrated. A superheated refrigerant gas compressed by a compressor and having a high temperature and a high pressure is heat-exchanged with cooling water while passing through a condenser of a cooling tower, Lt; / RTI >
이때 응축된 고압의 냉매(약 35)는 팽창밸브 내에 설치된 제1단 감압 제트트림(51)에 의해 저압, 저온으로 변화되어 증발기로 유입되고, 증발기에서 냉수와의 열교환을 통해 증발된 냉매 가스는 압축기에서 압축되어 고온 고압으로 형성된 과열 냉매 가스는 다시 응축기로 들어가는 순환을 계속하게 되어 터보냉동기의 냉동사이클을 이루게 된다.At this time, the condensed high-pressure refrigerant (about 35) is changed to low pressure and low temperature by the first step-reducing jet trim (51) installed in the expansion valve and flows into the evaporator. The refrigerant gas evaporated through heat exchange with cold water in the evaporator The superheated refrigerant gas compressed in the compressor and formed at a high temperature and a high pressure continues to circulate back into the condenser, thereby forming a refrigeration cycle of the turbo refrigerator.
상기와 같은 냉동사이클을 가지는 터보냉동기에는 냉동기부하를 증, 감하기 위해 냉매의 유량을 가변적으로 조절하는 팽창밸브가 설치되어 있는데, 주로 채용하고 있는 팽창밸브는 도 13과 도14의 버터플라이밸브, 볼밸브, 게이트밸브 등이 주로 사용되고 있다.In the turbo chiller having the refrigeration cycle as described above, an expansion valve is provided for variably controlling the flow rate of the refrigerant to increase or decrease the load on the refrigerator. The expansion valve mainly employed is a butterfly valve of FIGS. 13 and 14, Ball valves, gate valves, etc. are mainly used.
기존 볼밸브는 도 11에서와 같이 밸브 개도 70도 이상부터 냉동능력(RT)와 냉동기 성능을 나타내는 성적계수(COP)가 급격히 하락되어 에너지낭비요소가 되고 있다.
As shown in FIG. 11, the existing ball valve has become a factor of energy waste due to a sudden drop in the refrigerating capacity (RT) and the coefficient of performance (COP) indicating the performance of the refrigerator from a valve opening degree of 70 degrees or more.
그런데, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 터보냉동기에 사용되는 기존의 팽창밸브는 도 13의 구조를 갖는 버터플라이밸브와 도 14의 구조를 갖는 볼밸브가 사용되고 있으며, 기존기술의 차압방식이 오리피스 면적제어방식을 채용하고 있어 도 11에서 제시된 바와 같이 냉방부하 증가량에 따른 밸브 내 냉매 유량을 중개도 70도(80%)에서 상개도 90도(100%)로 증가시키는 동안 밸브 후단압력이 급격히 상승과 동시에 온도 및 유량이 동반 상승되어 냉방능력(RT)은 감소되고 냉동기 최소전력(kW/RT)이 상승되는 등 에너지 낭비원인이 되고 있는 실정이며, 또한, 압축기 가동시간이 증가하여 전력비가 동반 상승되므로 중개도 45도(50%) 이하로 운전되어야하는 문제점을 가지고 있으며,However, in the prior art expansion valve used in the turbo refrigerator in the background art of the present invention, a butterfly valve having the structure of FIG. 13 and a ball valve having the structure of FIG. 14 are used, As shown in FIG. 11, when the refrigerant flow rate in the valve according to the cooling load increase amount is increased from 70 degrees (80%) to 90 degrees (100%), At the same time, the temperature and the flow rate are increased at the same time, so that the cooling capacity (RT) is decreased and the refrigerator minimum power (kW / RT) is increased. As a result, the operation time of the compressor is increased and the power ratio is increased (50%) or less,
그리고 저개도 25도(28%)이하에서는 후단압력과 냉방유량이 급격히 감소되어 냉방능력(RT)이 감소되고 압축기 소요전력(kW/RT)이 상승되어 에너지 낭비원인이 되고 있다.When the opening degree is below 25 degrees (28%), the rear end pressure and the cooling flow rate are drastically decreased, and the cooling capacity (RT) is decreased and the power required by the compressor (kW / RT) is increased.
따라서 기존 볼밸브와 버터플라이밸브는 사용처의 냉방부하 소요량 증, 감에 따른 볼밸브의 냉매가스 제어범위가 에너지 절감을 기준하면 저개도 25도(28%)에서 중개도 45도(50%) 이하로 제한될 수밖에 없는 구조의 문제점을 가지고 있다.Therefore, the existing ball valve and butterfly valve can be used in the range of low opening degree 25 degrees (28%) to less than 45 degrees (50%) when the refrigerant gas control range of the ball valve is increased And the like.
따라서, 본 발명은 볼밸브 내부에 당사 핵심기술인 제트트림(51)을 볼밸브 내부의 입구 및 볼(40) 내부에 장착하여 압력(온도)를 저압, 저온으로 일정하게 유지시키고, 냉방부하의 용량에 따라 밸브개도를 저에서 상개도로 냉매유량을 증, 감 제어함으로서 일정압력(온도) 유지에 따른 에너지 절감 및 냉동능력을 증가시키는 팽창밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, in the present invention, the jet trims 51, which are core technologies of our company, are installed inside the ball valve and at the inlet of the ball valve and inside the
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본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 터보냉동기의 에너지절감 및 냉동능력의 향상 요청에 따라 응축기와 증발기를 연결하는 냉매 라인에 구비되어 냉매의 팽창과 유량을 조절하는 터보냉동기용 팽창밸브로서, 본 발명은 위와 같은 기계적인 문제를 해결하기 위해 당사 특허 등록된 선행기술을 도 12의 글로브제어방식으로 빙축열시스템에 적용 시 최상의 에너지절감을 기대할 수 있으며,In order to achieve the above object, the present invention provides an expansion valve for a turbo refrigerator, which is provided in a refrigerant line connecting a condenser and an evaporator in accordance with a request for improvement of energy saving and refrigeration capability of a turbo refrigerator, In order to solve the above-mentioned mechanical problem, the present invention can expect the best energy saving when the prior art registered with the patent is applied to the ice storage heat system by the globe control system of FIG. 12,
또한, 본 발명의 과제는 터보냉동기의 에너지절감 및 냉동능력의 향상 요청에 따라 경제성 측면에서 1000RT 이하에서 사용되도록 도 11의 제트트림 볼 컨트롤 팽창밸브는 볼밸브본체(37)내부에 당사 핵심기술인 제1단 제트트림(51)을 밸브내부의 입구 및 볼(40) 내부에 장착함으로서 압력(온도)를 저압, 저온으로 일정하게 유지시키고, 냉방부하의 용량에 따라 밸브개도를 저에서 상개도로 냉매유량을 증, 감 제어함으로서 일정압력(온도) 유지에 따른 에너지 절감 및 냉동능력을 증가시키는 팽창밸브가 제공된다.In order to reduce the energy of the turbo chiller and improve the refrigeration capacity, the jet trim ball control expansion valve of Fig. 11 is used in the
또, 본 발명의 다른 과제는, 고압냉매의 압력변동에 대한 본 발명의 제트트림 유동제어장치에 의해 밸브 동작의 안정성을 달성할 수 있는 팽창밸브가 제공된다.
Another object of the present invention is to provide an expansion valve capable of achieving stability of valve operation by the jet flow control device of the present invention with respect to the pressure fluctuation of the high-pressure refrigerant.
본 발명에서는 기계적 및 전기적 메커니즘에 의해 유량 제어되는 팽창밸브는 밸브 내 장착된 제트트림에 의해 압력(온도)를 일정하게 함으로서 냉매의 팽창을 유지시키고 볼(40)의 개도율에 따라 냉매의 유량조절이 이루어 질수 있도록 함으로써 냉동능력을 증가시키고, 터보냉동기에서 채용하고 있는 종래의 팽창밸브에 비해 압축기 일 량을 줄여 소비동력을 절감함으로서 에너지절감용 팽창밸브를 개발함으로서 기존 팽창밸브의 에너지가 낭비되는 냉방도둑을 해결함으로써 에너지전력수급에 일조할 수 있게 되었다.In the present invention, the expansion valve controlled flow rate by mechanical and electrical mechanisms maintains the expansion of the refrigerant by keeping the pressure (temperature) constant by the jet trim mounted in the valve and controls the flow rate of the refrigerant according to the opening rate of the ball The expansion valve for energy saving is developed by reducing the consumption power by reducing the amount of compressor compared with the conventional expansion valve adopted in the turbo refrigerator and thus the energy of the existing expansion valve is wasted, By solving thieves, it became possible to contribute to supply and demand of energy.
아울러 별도의 유지보수 없이 제트트림 팽창밸브는 영구적으로 사용할 수 있으며, 나아가 기능상실이나 오동작으로 인한 터보냉동기의 손상과 성능저하를 방지할 수 있다.
In addition, without additional maintenance, the jet trim expansion valve can be used permanently and furthermore, it can prevent the damage and deterioration of the turbo chiller due to malfunction or malfunction.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).의 사시도,
도 2는 도 1의 모터구동제어기(31)에 볼밸브본체(37)의 단면절개 사시도,
도 3은 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 90 도(100%) 개방된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도,
도 4는 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 45 도(50%) 절반 개방된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도,
도 5는 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 0 도(0%) 폐쇄된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도,
도 6은 제1단 감압 제트트림(51)의 완성도를 나타내는 사시도 이고, 원형 제트유로(54)의 형상을 나타낸 유로 확대도.
도 7은 도 6의 원형 제트유로(54)가 형성됨을 나타낸 확대 단면도,
도 8은 도 7의 단면방향(A-A)에서 제1 속도감속판(52)에 대유량구멍(56)과 입구원형(대)구멍(57), 입구원형(중)구멍(58) 및 원형(대)슬롯홈(59), 원형(중)슬롯홈(60)의 배열상태가 도시된 우측면도,
도 9는 도 6의 제2 속도감속판(53)에 대유량구멍(56)과 출구원형(대)구멍(61)과 출구원형(중)구멍(62)의 배열상태가 도시된 우측면도,
도 10은 본 발명의 실시예 2의 2단 압축 2단 팽창밸브의 운전조건 및 성능을 설명한 설명도,
도 11은 기존기술과 본 발명의 팽창밸브의 개도별 운전조건에 따른 성능(COP, RT)을 나타낸 설명도,
도 12은 당사 핵심기술의 글로브 팽창밸브(10)의 구조를 설명한 단면도,
도 13는 기존기술의 버터플라이밸브에서 버터플라이의 개구부방향이 중개도의 50 퍼센트 개방(45도)된 상태를 나타내는 단면도.
도 14는 기존기술의 볼밸브에서 볼 개구부 방향이 100퍼센트 개방(90도)된 상태를 나타낸 단면도1 is a perspective view of a jet trim (circular)
Fig. 2 is a cross-sectional perspective view of the
3 shows a state in which the first stage reduced
4 shows a state in which the first stage reduced
5 shows a state in which the first stage reduced
Fig. 6 is a perspective view showing the completion of the first-stage reduced
7 is an enlarged sectional view showing that the circular
8 shows a state in which the
9 is a right side view showing the arrangement state of the large
10 is an explanatory view for explaining the operating conditions and performance of the two-stage compression two-stage expansion valve according to the second embodiment of the present invention,
FIG. 11 is an explanatory view showing performance (COP, RT) according to the existing technology and the operating conditions of the expansion valve of the present invention,
12 is a cross-sectional view illustrating the structure of the globally expanding
13 is a sectional view showing a state in which the opening direction of the butterfly in the butterfly valve of the conventional technique is opened by 50 percent (45 degrees) of the degree of mediation.
14 is a cross-sectional view showing a state in which the ball opening direction in the ball valve of the conventional technique is opened by 100 percent (90 degrees)
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여 하기의 수단을 도모하였다.The present invention has the following means in order to achieve the above object.
즉, 본 발명의 팽창밸브는, 볼밸브본체(37)와, 상기 볼밸브본체 내에 설치된 제트트림 유동제어장치와 볼 및 볼의 방향제어하여 유량을 제어하는 모터구동제어기(31)로 크게 3가지로 분류되며,That is, the expansion valve of the present invention includes a ball valve
상기 볼은 상기 볼밸브본체(37)에 장착된 모터구동제어기(31)에 의하여 구동되는 것을 특징으로 한다.And the ball is driven by a motor drive controller (31) mounted on the ball valve body (37).
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 터보냉동기 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of a jet trim (circular) expansion valve for controlling the fluid pressure (temperature) of a turbo chiller according to the present invention, with reference to the accompanying drawings.
(실시예 1)(Example 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1의 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).의 사시도이며,1 is a perspective view of a jet trim (circular)
도 2는 도 1의 모터구동제어기(31)에 볼밸브본체(37)의 단면절개 사시도이다.2 is a cross-sectional cutaway perspective view of the
도 3은 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 90 도(100%) 개방된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도이며,3 shows a state in which the first stage reduced
도 4는 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 45 도(50%) 절반 개방된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도이고,4 shows a state in which the first stage reduced
도 5는 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 볼밸브본체(37)내에 설치되어 볼 개구부(42)방향이 0 도(0%) 폐쇄된 상태가 도시된 볼밸브본체(37)의 확대 단면도이다.5 shows a state in which the first stage reduced
도 6은 제1단 감압 제트트림(51)의 완성도를 나타내는 사시도 이고, 원형 제트유로(54)의 형상을 나타낸 유로 확대도이며,6 is a perspective view showing the completeness of the first stage reduced
도 7은 도 6의 원형 제트유로(54)가 형성됨을 나타낸 확대 단면도이고,7 is an enlarged cross-sectional view showing that the circular
도 8은 도 7의 단면방향(A-A)에서 제1 속도감속판(52)에 대유량구멍(56)과 입구원형(대)구멍(57), 입구원형(중)구멍(58) 및 원형(대)슬롯홈(59), 원형(중)슬롯홈(60)의 배열상태가 도시된 우측면도이며,8 shows a state in which the
도 9는 도 6의 제2 속도감속판(53)에 대유량구멍(56)과 출구원형(대)구멍(61)과 출구원형(중)구멍(62)의 배열상태가 도시된 우측면도이다.
9 is a right side view showing the arrangement state of the large
즉, 청구항 1에 기재된 본 발명의 팽창밸브는, 볼밸브본체(37)는 제1 밸브몸통(35)과 제2 밸브몸통(36)으로 구분되어 형성됨과That is, in the expansion valve of the present invention described in
상기 제1 밸브몸통(35)내의 입구에 제1단 감압 제트트림(51)이 마련되어있어 제1단 감압(감온)을 형성함과, 상기 제1 밸브몸통(35) 중앙부에 제1 밀봉부재시일(38)이 장착되어 밸브 닫힘 시 1차 기밀을 형성하고, 상기 제1 밀봉부재시일(38)의 우측에 볼(40)을 장착되어 상기 볼(40) 내부에 제2단 감압 제트트림(71)이 마련되어있어 제2단 감압(감온)을 형성함과,The
상기 볼(40) 위쪽은 볼 슬롯홈(41)이 마련되어있고 상기 볼 슬롯홈(41)에 삽입되어 동력을 전달하는 회전축(33)과 당해 회전축(33)은 위쪽을 향하여 형성됨과 상기 회전축(33)에 연결되어 동력원을 공급하는 모터구동제어기(31)는 0 에서 90 도 방향으로 비례제어 되어 제어신호(압력 설정값 또는 온도 설정값)에 의해 볼(40)이 개폐량을 조절함으로서 냉매 유량을 조절할 수 있으며,The
상기 제1단 감압 제트트림(51) 및 제2단 감압 제트트림(71)은 원형 제트유로(54)가 형성되어 있어 터보냉동기의 2단 압축을 하는 압축기와 응축기를 통과한 고온, 고압 액체상태의 냉매가스가 상기 제1단 감압 제트트림(51)을 통과하면서 1차 감압(감온)이 형성되고 또 다른 감압 제트트림인 제2단 감압 제트트림(71)을 통과하면서 2차 감압(감온)이 형성되어, 기체화된 냉매가스를 저온으로 유지시켜 냉동능력을 증가시키고 압축기 가동시간을 줄여 에너지절감 되는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21)이다.The first stage reduced pressure jet trim (51) and the second stage reduced pressure jet trim (71) are formed in a circular jet oil path (54) (Temperature decrease) while the refrigerant gas of the refrigerant gas passes through the first end reduced
청구항 2에 기재된 본 발명의 팽창밸브는, 상기 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)은 가변 두께를 가진 제1 속도감속판(52)에 대유량구멍(56)을 구비하고 외측에 복수개의 입구원형(대)구멍(57)과 입구원형(중)구멍(58)을 마련하고 상기 입구원형(대)구멍(57)과 입구원형(중)구멍(58)의 위치에 해당하는 연결구멍에 원형(대)슬롯홈(59)과 원형(중)슬롯홈(60)을 구비하여 원형 제트유로(54)를 형성함을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21)에 관한 것이다.In the expansion valve according to the second aspect of the present invention, the first stage reduced pressure jet trim (51) and the second stage reduced pressure jet trim (71) are provided with a large flow rate hole (56) in the first speed reduction plate (52) (Large)
청구항 3에 기재된 본 발명의 팽창밸브는, 상기 제1단 감속 제트트림(51)과 제2단 감속 제트트림(71)은 가변 두께를 가진 제2 속도감속판(53)에 상기 원형(대)슬롯홈(59)과 원형(중)슬롯홈(60)의 연결구멍 위치에 복수개의 출구원형(대)구멍(61)과 출구원형(중)구멍(62)을 마련하여 원형 제트유로(54)를 형성함을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21)이다.The expansion valve according to the third aspect of the present invention is characterized in that the first stage reduced speed jet trim (51) and the second stage reduced speed jet trim (71) are connected to a second speed reduction plate (53) A plurality of outlet
청구항 4에 기재된 본 발명의 팽창밸브는, 상기 원형 제트유로(54)가 형성되는 상기 제1 속도감속판(52)과 제2 속도감속판(53)의 용접면취부(55)에 알곤 용접함으로서 상기 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 형성됨을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21)이다.The expansion valve of the present invention as set forth in
다음에 본 발명의 팽창밸브의 조립순서를 설명한다.Next, the assembling procedure of the expansion valve of the present invention will be described.
제1 밸브몸통(35) 내부의 좌측에 제1단 감압 제트트림(51)을 장착하고, 우측으로 제1 밀봉부재시일(38)을 장착한 후에 볼(40)의 볼 개구부(42)에 단을 주어 제2단 감압 제트트림(71)을 장착한 후 볼(40)을 삽입 후에 볼 슬롯홈(41) 상단에 회전축(33)을 삽입하여 제1 밸브몸통(35)에 밀착시킨다.A first end reduced
제2 밸브몸통(36) 내부에는 제2 밀봉부재시일(39)를 삽입한 후에 제1 밸브몸통(35)과 결합한 후에 본체볼트(34)로 조립하여 밸브본체(37)를 완성하여 상단에 모터구동제어기(31)를 안착하여 제트트림(원형) 팽창밸브를 완성한다.After the second
(실시예 2)(Example 2)
다음에 실시예 2에 대하여 도 10 ~ 도 14을 참조하여 설명한다.Next, Embodiment 2 will be described with reference to Figs. 10 to 14. Fig.
도 10은 본 발명의 실시예 2의 2단 압축 2단 팽창밸브의 운전조건 및 성능을 설명한 설명도이며,FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the operating conditions and performance of the two-stage compression two-stage expansion valve according to the second embodiment of the present invention,
도 11은 기존기술과 본 발명의 팽창밸브의 개도별 운전조건에 따른 성능(COP, RT)을 나타낸 설명도이고,11 is an explanatory view showing the performance (COP, RT) according to the existing technology and the operating condition of the expansion valve according to the opening degree of the present invention,
도 12은 당사 핵심기술의 글로브 팽창밸브(10)의 구조를 설명한 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating the structure of the globally expanding
도 13는 기존기술의 버터플라이밸브에서 버터플라이의 개구부방향이 중개도의 50 퍼센트 개방(45도)된 상태를 나타내는 단면도이고,13 is a cross-sectional view showing a state in which the opening direction of the butterfly in the butterfly valve of the conventional art is opened by 50 percent (45 degrees)
도 14는 기존기술의 볼밸브에서 볼 개구부 방향이 100퍼센트 개방(90도)된 상태를 나타낸 단면도이다.
14 is a cross-sectional view showing a state in which the ball opening direction in the ball valve of the conventional technique is opened by 100 percent (90 degrees).
실시예 2를 이해하기 위해 냉동기 사이클의 원리를 설명하도록 한다.To understand the second embodiment, the principle of the refrigerator cycle will be explained.
증발기에서 열교환 되어 돌아온 냉매기체를 압축기로 압축하면 액체화되면서 온도가 올라갑니다. 온도가 올라간 액체 냉매를 응축기 냉각펜(규모가 큰 경우에는 냉각탑에서 물로 냉각시킴)으로 냉각하여 다시 팽창밸브로 보내면 액체상태의 냉매가 팽창밸브(Expansion Valve)에서 기체화되어 온도가 내려가며 저온의 기체가 증발기에서 외부의 공기와 접촉하여 열을 흡수하게 되어 외부공기의 온도가 내려가게 됩니다. 이러한 과정이 계속적으로 반복되는 것이 냉동기 사이클의 원리이다
When the refrigerant gas, which has been heat exchanged in the evaporator, is compressed by the compressor, the temperature rises as the liquid becomes liquid. When the liquid refrigerant with a raised temperature is cooled by a condenser cooling pen (in the case of a large scale, it is cooled with water from a cooling tower) and then sent to the expansion valve, liquid refrigerant is gasified from the expansion valve, The gas contacts the outside air from the evaporator and absorbs the heat, which lowers the temperature of the outside air. Continuously repeating this process is the principle of the refrigerator cycle
실시예 2의 이해를 돕기 위해 냉동사이클 장치의 기능을 설명한다.The functions of the refrigeration cycle apparatus will be described to facilitate understanding of the second embodiment.
1. 압축기(Compressor) : 액체냉매를 압축하여 액체상태로 만드는 장치.1. Compressor: A device that compresses liquid refrigerant into a liquid state.
2. 응축기 냉각펜, 냉각탑(Cooling fan) : 압축된 고온의 엑체 냉매를 냉각시키는 장치.2. Condenser cooling pen, cooling tower (Cooling fan): a device to cool compressed high-temperature liquid refrigerant.
3. 팽챙밸브(Expansion Valve) : 액체상태의 냉매를 기체상태로 바꾸는 역할을 하는 장치.(스프레이 모기약의 꼭지부분과 같은 원리임) 3. Expansion Valve (Expansion Valve): A device that changes the liquid refrigerant into gas. (It is the same principle as the nozzle part of spray mosquito)
4. 증발기 : 증발기의 기능은 증발기내의 저온의 냉매기체와 환기펜으로 순환되는 외부공기와 접촉을 시켜 열교환을 시키는 장치임.
4. Evaporator: The function of evaporator is to make heat exchange by making contact with low temperature refrigerant gas in evaporator and outside air circulated by ventilating pen.
실시예 2의 이해를 돕기 위해 팽창밸브(Expansion Valve)의 기능을 설명한다.The function of the expansion valve will be described in order to facilitate understanding of the second embodiment.
팽창밸브는 냉동기에서 가장 기본적인 냉매유량제어기 이다The expansion valve is the most basic refrigerant flow controller in the freezer
냉매 액이 팽창밸브 오리피스를 통과하여 교축을 받을 때 압력이 저하하고 냉매액의 일부가 증발하게 되므로 그 온도가 급격하게 낮아지고 체적이 현저하게 증가한다.When the refrigerant liquid passes through the expansion valve orifice, the pressure drops and a part of the refrigerant liquid evaporates, so that the temperature is drastically lowered and the volume is significantly increased.
냉매 액이 팽창밸브를 통과할 때 교축작용을 받아 열의 주고받음이 없이 단열팽창을 하게 되므로 냉매는 팽창밸브 전후로 엔탈피의 변화가 없고 압력이 현저하게 저하되어 온도가 내려간다.As the refrigerant passes through the expansion valve, it receives a thermal expansion without heat exchange due to the throttling action. Therefore, the refrigerant has no change in enthalpy before and after the expansion valve, and the pressure is remarkably lowered and the temperature is lowered.
터보냉동기에서 사용되는 팽창밸브는 오리피스타입의 버터플라이밸브와 볼밸브가 사용되며 냉매순환조절위한 부하운전은 25~100%에서 최적의 순환 사이클을 형성한다.The expansion valve used in the turbo chiller uses an orifice type butterfly valve and ball valve, and the load operation for controlling the refrigerant circulation forms an optimal circulation cycle at 25 to 100%.
팽창밸브는 밸브 개도를 너무 많이 열면 저압이 상승하고 증발온도가 상승하며 액 해머에 의한 압축기 파손 우려가 발생한다.If the valve opening degree of the expansion valve is excessively increased, the low pressure rises, the evaporation temperature rises, and the compressor may be damaged by the liquid hammer.
팽창밸브를 너무 적게 열면 저압이 저하되고 흡입가스가 과열되며 고내온도가 상승하여 토출온도가 상승한다, 또한 냉동기 오일 열화가 발생하고 냉동능력이 감소되고 냉동기 소요동력이 증대된다.When the expansion valve is opened too little, the low pressure is lowered, the suction gas is overheated, the inside temperature rises, the discharge temperature rises, the refrigerator oil deteriorates, the refrigerating capacity is reduced, and the power required for the refrigerator is increased.
팽창밸브는 될 수 있는 대로 증발기 가까이 설치한다.The expansion valve should be installed as close to the evaporator as possible.
증발기로 공급하는 냉매량이 과다, 과소를 반복하면 팽창밸브의 헌팅(Hunting)이 발생하여 냉매의 압력과 온도가 계속 변동한다.
If the amount of refrigerant supplied to the evaporator is excessive or repeated, hunting of the expansion valve occurs and the pressure and temperature of the refrigerant continuously fluctuate.
실시예 2의 이해를 돕기 위해 터보냉동기(R-134a 냉매) 팽창밸브의 발전성을 설명한다.To facilitate the understanding of the second embodiment, the development of the turbo chiller (R-134a refrigerant) expansion valve will be described.
R-22 냉매는 사용규제로 냉매가격이 매년 상승하고 있으며, 2016년부터 생산량 동결예정이며 2030년 전폐예정이다.The price of refrigerant is rising every year due to regulations on use of R-22 refrigerant. The production volume is expected to be frozen from 2016 and is expected to be fully discharged in 2030.
터보냉동기에 사용되는 R-134a 냉매는 대체냉매로 사용규제가 없어 수요가 급증할 것으로 예상된다.R-134a refrigerants used in turbo chillers are not regulated as alternative refrigerants and demand is expected to surge.
터보냉동기의 압축원리는 임펠러의 회전력에 의한 원심력에 의해 발생한 냉매가스의 속도에너지를 압력에너지로 바꾸면서 압축되며, 적용용량은 250~1,000RT 의 산업용, 공조용, 빙축열 대용량에 사용되고 있으며, 특징은 정밀한 용량제어가 가능하고 부분 부하 특성이 좋고, 25%미만의 부분부하 운전시 Surging이 발생할 수 있다.The compression principle of the turbo chiller is compressed by changing the velocity energy of the refrigerant gas generated by the centrifugal force due to the centrifugal force of the impeller to pressure energy. The applied capacity is 250 ~ 1,000RT for industrial, air conditioning and ice storage capacity. Capacity control is possible, partial load characteristics are good, and Surging may occur when partial load operation is less than 25%.
터보냉동기의 내구년수는 15~20년으로 비교적 길고 소음 또한 83~87dB 이하로 적으며 소비전력은 1000RT 기준 560kW가 소요되므로 냉동능력 대비 소비전력이 적게 드는 장점이 있다.
The durability of the turbo chiller is relatively long, 15 ~ 20 years, less noise than 83 ~ 87dB, and the power consumption is 560kW based on 1000RT.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 특허청구범위에 기재된 범위 안에서 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명한 것으로 한다.
Although the present invention has been fully described by way of example with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention.
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 : 본네트 어셈블리(Bonnet Assembly)
7 : 글로브밸브 몸체(Body)
9 : 제트트림 유동제어장치 밸브
10 : 제트트림 글로브 팽창밸브
11 : 버터플라이
12 : 버터플라이밸브 본체
13 : 버터플라이 팽창밸브
21 : 제트트림(원형) 팽창밸브
31 : 모터구동제어기
33 : 회전축
34 : 본체볼트
35 : 제1 밸브몸통
36 : 제2 밸브몸통
37 : 볼밸브본체
38 : 제1 밀봉부재시일
39 : 제2 밀봉부재시일
40 : 볼
41 : 볼 슬롯홈
42 : 볼 개구부
43 : 제1 통로
44 : 제2 통로
45 : 제3 통로
51 : 제1단 감압 제트트림(유동제어장치)
52 : 제1 속도감속판
53 : 제2 속도감속판
54 : 원형 제트유로(감속유로)
55 : 용접면취부
56 : 대유량구멍
57 : 입구원형(대)구멍
58 : 입구원형(중)구멍
59 : 원형(대)슬롯홈
60 : 원형(중)슬롯홈
61 : 출구원형(대)구멍
62 : 출구원형(중)구멍
71 : 제2단 감압 제트트림(유동제어장치)DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
1: Globe type Balancing Plug
2: Valve seat-ring
3: Seat-ring Gasket
4: Bonnet Gasket
5: Packing Box
6: Bonnet Assembly
7: Globe valve body (Body)
9: Jet trim flow control valve
10: Jet trim globe expansion valve
11: Butterfly
12: Butterfly valve body
13: Butterfly expansion valve
21: Jet trim (circular) expansion valve
31: Motor drive controller
33:
34: Body bolt
35: first valve body
36: second valve body
37: Ball valve body
38: a first sealing member
39: second sealing non-working case
40: view
41: Ball slot groove
42: Ball opening
43: first passage
44: second passage
45: third passage
51: First stage decompression jet trim (flow control device)
52: First speed reduction plate
53: second speed sense plate
54: Circular jet oil path (deceleration path)
55: welding face mounting
56: Large flow hole
57: Entrance circle (large) hole
58: Entrance circular (middle) hole
59: Circular (large) slot groove
60: Round (middle) slot groove
61: Outlet circle (large) hole
62: Outlet round (middle) hole
71: Second stage decompression jet trim (flow control device)
Claims (4)
상기 제1 밸브몸통(35)내의 입구에 제1단 감압 제트트림(51)이 마련되어있어 제1단 감압(감온)을 형성함과, 상기 제1 밸브몸통(35) 중앙부에 제1 밀봉부재시일(38)이 장착되어 밸브 닫힘 시 1차 기밀을 형성하고, 상기 제1 밀봉부재시일(38)의 우측에 볼(40)이 장착되어 상기 볼(40) 내부에 제2단 감압 제트트림(71)이 마련되어있어 제2단 감압(감온)을 형성함과,
상기 볼(40) 위쪽은 볼 슬롯홈(41)이 마련되어있고 상기 볼 슬롯홈(41)에 삽입되어 동력을 전달하는 회전축(33)과 당해 회전축(33)은 위쪽을 향하여 형성됨과 상기 회전축(33)에 연결되어 동력원을 공급하는 모터구동제어기(31)는 0 에서 90 도 방향으로 비례제어 되어 제어신호(압력 설정값 또는 온도 설정값)에 의해 볼(40)이 개폐량을 조절함으로서 냉매 유량을 조절할 수 있으며,
상기 제1단 감압 제트트림(51) 및 제2단 감압 제트트림(71)은 원형 제트유로(54)가 형성되어 있어 터보냉동기의 2단 압축을 하는 압축기와 응축기를 통과한 고온, 고압 액체상태의 냉매가스가 상기 제1단 감압 제트트림(51)을 통과하면서 1차 감압(감온)이 형성되고 또 다른 감압 제트트림인 제2단 감압 제트트림(71)을 통과하면서 2차 감압(감온)이 형성되어, 기체화된 냉매가스를 저온으로 유지시켜 냉동능력을 증가시키고 압축기 가동시간을 줄여 에너지절감 되는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).
The valve body 37 is divided into a first valve body 35 and a second valve body 36,
The first valve body 35 has a first end reduced pressure jet trim 51 formed at an inlet thereof to form a first end reduced pressure and a second end closed at a central portion of the first valve body 35. The ball 40 is mounted on the right side of the first sealing member shaft 38 so that a second stage decompression jet trim 71 ) To form a second-stage depressurization (reduced temperature)
The ball 40 is provided with a ball slot groove 41 and a rotary shaft 33 inserted into the ball slot groove 41 to transmit power and the rotary shaft 33 are formed upward, And the motor drive controller 31 for supplying the power source is proportionally controlled from 0 to 90 degrees so that the ball 40 adjusts the opening and closing amount by the control signal (pressure setting value or temperature setting value) Adjustable,
The first stage reduced pressure jet trim (51) and the second stage reduced pressure jet trim (71) are formed in a circular jet oil path (54) (Temperature decrease) while the refrigerant gas of the refrigerant gas passes through the first end reduced pressure jet trim 51 and is passed through the second end reduced pressure jet trim 71 which is another reduced pressure jet trim, (Circular) expansion valve (21) for controlling the fluid pressure (temperature) which is formed by maintaining the gasified refrigerant gas at a low temperature to increase the refrigerating capacity and reduce the compressor operation time.
상기 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)은 가변 두께를 가진 제1 속도감속판(52)에 대유량구멍(56)을 구비하고 외측에 복수개의 입구원형(대)구멍(57)과 입구원형(중)구멍(58)을 마련하고 상기 입구원형(대)구멍(57)과 입구원형(중)구멍(58)의 위치에 해당하는 연결구멍에 원형(대)슬롯홈(59)과 원형(중)슬롯홈(60)을 구비하여 원형 제트유로(54)를 형성함을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).
The method according to claim 1,
The first stage decompression jet trim 51 and the second stage decompression jet trim 71 are provided with a large flow rate hole 56 in a first speed reduction plate 52 having a variable thickness and a plurality of inlet circular (Large) hole 57 and an inlet circular (middle) hole 58 are provided in the circular hole (large hole) 57 and the circular circular hole (large hole) (Circular) expansion valve (21) for controlling a fluid pressure (temperature), characterized in that it has a slot groove (59) and a circular slot groove (60) to form a circular jet oil path (54).
상기 제1단 감속 제트트림(51)과 제2단 감속 제트트림(71)은 가변 두께를 가진 제2 속도감속판(53)에 상기 원형(대)슬롯홈(59)과 원형(중)슬롯홈(60)의 연결구멍 위치에 복수개의 출구원형(대)구멍(61)과 출구원형(중)구멍(62)을 마련하여 원형 제트유로(54)를 형성함을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).
3. The method of claim 2,
The first speed reduction jet trim 51 and the second speed reduction jet trim 71 are connected to the second speed reduction plate 53 having a variable thickness by the circular (large) slot groove 59 and the circular Wherein a plurality of outlets (61) and outlets (62) are provided at the connection hole positions of the fluid passage (60) to form the circular jet oil passage (54) Controlled jet trim (circular) expansion valve (21).
상기 원형 제트유로(54)가 형성되는 상기 제1 속도감속판(52)과 제2 속도감속판(53)의 용접면취부(55)에 알곤 용접함으로서 상기 제1단 감압 제트트림(51)과 제2단 감압 제트트림(71)이 형성됨을 특징으로 하는 유체압력(온도) 제어용 제트트림(원형) 팽창밸브(21).The method according to claim 2 or 3,
The first stepped reduction jet trim (51) and the second stepped reduction jet trim (51) are formed by argon welding the welding surface mounting portion (55) of the first speed sensitive plate (52) (Circular) expansion valve (21) for controlling the fluid pressure (temperature), characterized in that the reduced pressure jet trim (71) is formed.
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