KR102430545B1 - 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체 - Google Patents

바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것으로, 유체가 유입되는 전단부와, 유체가 배출되는 후단부와, 상기 전단부와 상기 후단부 사이에 배치되며 유체가 이동하는 몸체부를 포함하는 메인 밸브; 상기 몸체부에 연결되며, 상기 몸체부를 개폐하면서 상기 몸체부를 통과하는 유량을 조절하는 제1액츄에이터; 상기 전단부에서 분기되는 제1분산 배관; 상기 제1분산 배관과 연결되며, 상기 제1분산 배관의 직경 보다 넓은 폭으로 이루어진 공간이 구비된 완충부; 상기 완충부와 상기 몸체부를 연결하는 제2분산 배관; 상기 완충부와 상기 후단부를 연결하는 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관에 구비된 분산 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체 {Cavitation reduction valve structure using bypass dispersion valve}
본 발명은 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메인 밸브의 몸체부와 후단부 사이에 완충부와 바이패스 배관을 설치하고, 바이패스 배관에 분산 밸브를 설치하여 메인 밸브 내부의 압력을 조절하여 캐비테이션 발생을 저감시킬 수 있는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것이다.
일반적인 발전소에서는 발전소 내 프로세스 제어를 위해 다양한 종류의 밸브가 사용되고 있다. 발전소에서 사용되고 있는 글로브 밸브의 경우, 유체가 글로브 밸브를 통과하는 과정에서 베르누이 방정식에 따라 압력이 낮아지게 된다.
밸브 내부에서 압력이 유체의 포화증기압(Saturated vapor pressure)보다 낮아질 경우 유체 내에 기포가 발생하게 되는데, 이를 공동현상 또는 캐비테이션(Cavitation)이라고 한다.
밸브에 캐비테이션이 발생하면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 밸브에 캐비테이션이 발생하는 경우, 유체가 밸브를 통과한 이후에 유체의 압력이 다시 포화증기압보다 높아지면서 기포가 사라지게 되는데, 기포가 사라지는 과정에서 유체가 밸브의 주요 부품을 손상시키는 문제점이 있다.
따라서 밸브의 주요 부품 손상을 방지하기 위해 밸브 내부에서 캐비테이션이 발생하지 않도록 밸브를 설계하는 것이 매우 중요한 사항이 되고 있다. 종래에는 밸브 내부에 캐비테이션이 발생하지 않도록 하기 위해, 별도의 Anti-Cavitation Trim 부재를 사용하고 있으나, 이 경우 밸브의 제작 가격이 높아지는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 캐비테이션을 방지하기 위해 케이스형 밸브 출구측에 Baffle Plate(Multi-hole orifice 형태)를 설치하였는데, 이와 같은 방법은 밸브 설치공간 외에 별도의 공간이 필요하기 때문에 설치에 제약이 따르는 문제가 있다. 이에 발전소에서 사용하는 밸브에 Baffle Plate를 적용하기 쉽지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 메인 밸브의 몸체부와 후단부 사이에 완충부와 바이패스 배관을 설치하고, 바이패스 배관에 분산 밸브를 설치하여 메인 밸브 내부의 압력을 조절하여 캐비테이션 발생을 저감시킬 수 있는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는, 유체가 유입되는 전단부와, 유체가 배출되는 후단부와, 상기 전단부와 상기 후단부 사이에 배치되며 유체가 이동하는 몸체부를 포함하는 메인 밸브; 상기 몸체부에 연결되며, 상기 몸체부를 개폐하면서 상기 몸체부를 통과하는 유량을 조절하는 제1액츄에이터; 상기 전단부에서 분기되는 제1분산 배관; 상기 제1분산 배관과 연결되며, 상기 제1분산 배관의 직경 보다 넓은 폭으로 이루어진 공간이 구비된 완충부; 상기 완충부와 상기 몸체부를 연결하는 제2분산 배관; 상기 완충부와 상기 후단부를 연결하는 바이패스 배관; 상기 바이패스 배관에 구비된 분산 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 완충부는 구 형상으로 이루어질 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 바이패스 배관에는, 메쉬 구조로 이루어지면서 상기 분산 밸브와 상기 후단부 사이에 배치되는 메시 필터가 구비될 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 제1분산 배관은, 상기 완충부와 상기 전단부의 일측면을 연결하는 제1라인과, 상기 완충부와 상기 전단부의 타측면을 연결하는 제2라인을 포함할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 제2분산 배관은, 상기 완충부와 상기 몸체부의 하단부를 연결할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 분산 밸브는 볼 밸브로 이루어질 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 분산 밸브에는, 상기 분산 밸브의 개폐를 조절할 수 있는 제2액츄에이터가 구비될 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 제2액츄에이터는, 솔레노이드 액츄에이터로 이루어질 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 제어부는, 상기 바이패스 배관의 상기 분산 밸브를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브의 상기 몸체부를 이동하는 유량의 80 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체의 상기 제어부는, 상기 바이패스 배관의 상기 분산 밸브를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브의 상기 몸체부를 이동하는 유량의 50 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어할 수 있다.
본 발명은 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것으로, 메인 밸브의 몸체부와 후단부 사이에 완충부와 바이패스 배관을 설치하고, 바이패스 배관에 분산 밸브를 설치하여 메인 밸브 내부의 압력을 조절함에 따라 캐비테이션 발생을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 제어부를 통해 제1액츄에이터와 제2액츄에이터의 작동을 제어하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3a는 캐비테이션이 발생할 때의 밸브 내부 압력을 나타내는 것이며, 도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체를 통해 메인 밸브의 차압을 감소시켜 캐비테이션을 방지할 때의 밸브 내부 압력을 나타내는 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 밸브를 열리게 하였을 때, 메인 밸브의 개폐율에 따라 메인 밸브의 몸체부를 이동하는 유량과 분산 밸브를 통과하는 유량을 나타내는 표이다.
도 5는 도 4의 표를 그래프로 나타낸 것이다.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어, 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것으로, 메인 밸브의 몸체부와 후단부 사이에 완충부와 바이패스 배관을 설치하고, 바이패스 배관에 분산 밸브를 설치하여 메인 밸브 내부의 압력을 조절하여 캐비테이션 발생을 저감시킬 수 있는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 메인 밸브(110), 제1액츄에이터(120), 제1분산 배관(130), 완충부(140), 제2분산 배관(150), 바이패스 배관(160), 분산 밸브(170)를 포함한다.
상기 메인 밸브(110)는 발전소에서 사용하는 다양한 종류의 밸브일 수 있으며, 상기 메인 밸브(110)는 유체가 유입되는 전단부(111)와 유체가 배출되는 후단부(113)와 상기 전단부(111)와 상기 후단부(113) 사이에 배치되며 유체가 이동하는 몸체부(112)를 포함하는 것이다.
상기 전단부(111)는 상기 메인 밸브(110) 내부로 유체가 유입되는 지점이며, 상기 후단부(113)는 상기 메인 밸브(110)에서 외부로 유체가 배출되는 지점이다. 상기 몸체부(112)는 상기 전단부(111)와 상기 후단부(113) 사이에 배치되면서 유체가 이동하는 지점이다.
상기 제1액츄에이터(120)는 상기 몸체부(112)에 연결되며, 상기 몸체부(112)를 개폐하면서 상기 몸체부(112)를 통과하는 유량을 조절할 수 있는 것이다. 상기 제1액츄에이터(120)는 상기 몸체부(112)의 상부에 배치되면서, 상, 하로 슬라이드 이동할 수 있는 것이다.
상기 제1액츄에이터(120)는 상, 하로 슬라이드 이동하면서 상기 몸체부(112)를 개폐시킬 수 있는 것으로, 상기 제1액츄에이터(120)를 통해 상기 메인 밸브(110)의 개폐율을 조절할 수 있게 된다. 상기 메인 밸브(110)의 개폐율에 따라 상기 메인 밸브(110)를 통과하는 유량이 조절될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 다르면, 상기 메인 밸브(110)는 글로브 밸브 형태로 이루어질 수 있는 것이지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 메인 밸브(110)는 상기 전단부(111), 상기 후단부(113), 상기 몸체부(112)를 포함하면서 상기 제1액츄에이터(120)를 통해 개폐될 수 있는 것이라면 다양한 종류의 밸브로 이루어질 수 있다.
상기 제1분산 배관(130)은 상기 전단부(111)에서 분기되는 것이다. 상기 제1분산 배관(130)은 상기 메인 밸브(110)의 상기 전단부(111)의 측면에서 분기되는 배관일 수 있다.
상기 완충부(140)는 상기 제1분산 배관(130)과 연결되며, 상기 제1분산 배관(130)의 직경 보다 넓은 폭으로 이루어진 공간이 구비된 것이다. 상기 완충부(140)는 내부에 공간이 형성된 버퍼팟(Buffer pod)으로 이루어질 수 있는 것으로, 상기 완충부(140)를 통해 상기 메인 밸브(110) 내부의 압력을 균일하게 낮출 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 완충부(140)는 구 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1분산 배관(130)은 제1라인(131)과 제2라인(132)을 포함할 수 있다.
상기 완충부(140)는 구 형상으로 이루어지면서, 상기 제1분산 배관(130)을 통해 상기 전단부(111)와 연결될 수 있다. 다만, 상기 완충부(140)의 형상은 구 형상으로 한정되지는 않으며, 내부에 공간이 형성되는 것이라면 상기 완충부(140)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 제1분산 배관(130)의 상기 제1라인(131)은 상기 완충부(140)와 상기 전단부(111)의 일측면을 연결하는 것이며, 상기 제1분산 배관(130)의 상기 제2라인(132)은 상기 완충부(140)와 상기 전단부(111)의 타측면을 연결할 수 있는 것이다.
도 1을 참조하면, 상기 전단부(111)는 상기 전단부(111)의 양측면에서 분기되는 상기 제1라인(131) 및 상기 제2라인(132)을 통해 2개의 배관으로 상기 완충부(140)와 연결될 수 있다.
상기 제2분산 배관(150)은 상기 완충부(140)와 상기 몸체부(112)를 연결하는 것이다. 상기 제2분산 배관(150)은 상기 완충부(140)와 상기 몸체부(112)를 연결하는 배관일 수 있으며, 상기 제2분산 배관(150)은 상기 완충부(140)와 상기 몸체부(112)의 하단부를 연결하는 배관일 수 있다.
상기 바이패스 배관(160)은 상기 완충부(140)와 상기 후단부(113)를 연결하는 것이다. 상기 바이패스 배관(160)은 상기 완충부(140)와 상기 후단부(113)를 연결하는 배관일 수 있으며, 상기 완충부(140)에 저장된 유체는 상기 바이패스 배관(160)을 통해 상기 후단부(113)로 이동될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1분산 배관(130)을 통해 상기 전단부(111)와 상기 완충부(140)를 연결하고, 상기 제2분산 배관(150)을 통해 상기 몸체부(112)와 상기 완충부(140)를 연결함에 따라 상기 완충부(140)로 유체가 모일 수 있게 된다.
상기 제1분산 배관(130)과 상기 제2분산 배관(150)을 통해 상기 완충부(140)로 유체가 모임에 따라 상기 메인 밸브(110)의 압력을 균일하게 낮출 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 완충부(140)는 상기 제1분산 배관(130)의 상기 제1라인(131), 상기 제1분산 배관(130)의 상기 제2라인(132), 상기 제2분산 배관(150) 사이에서 차압을 일정하게 유지시킴에 따라 상기 메인 밸브(110)의 압력을 균일하게 낮출수 있게 된다.
또한, 상기 제1분산 배관(130)과 상기 제2분산 배관(150)을 통해 유입되는 유체가 상기 완충부(140)에서 모인 이후에 상기 바이패스 배관(160)으로 이동함에 따라, 상기 바이패스 배관(160)으로 이동되는 유체의 유량을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
상기 분산 밸브(170)는 상기 바이패스 배관(160)에 구비될 수 있는 것으로, 상기 분산 밸브(170)는 상기 바이패스 배관(160)을 개폐할 수 있는 것이다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 분산 밸브(170)에는 상기 분산 밸브(170)의 개폐를 조절할 수 있는 제2액츄에이터(171)가 구비될 수 있으며, 상기 제2액츄에이터(171)를 통해 상기 분산 밸브(170)를 개폐할 수 있게 된다.
상기 제2액츄에이터(171)를 통해 상기 분산 밸브(170)를 개폐를 조절함에 따라 상기 바이패스 배관(160)을 개폐할 수 있게 된다. 상기 분산 밸브(170)는 볼 밸브로 이루어질 수 있으며, 상기 분산 밸브(170)는 개폐시간이 매우 짧은 On-Off 밸브로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 분산 밸브(170)는 상기 제2액츄에이터(171)를 통해 열리거나 닫힌 상태로 있을 수 있다. 상기 분산 밸브(170)는 볼 밸브로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 분산 밸브(170)는 다양한 종류의 On-Off 밸브로 이루어질 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제2액츄에이터(171)는 릴레이(173)가 구비된 솔레노이드 액츄에이터(172)로 이루어질 수 있다. 상기 솔레노이드 액츄에이터(172)는 솔레노이드 또는 솔레노이드와 공압이 결합된 구조의 액츄에이터일 수 있으며, 상기 솔레노이드 액츄에이터(172)는 상기 릴레이(173)를 통해 전원이 공급될 수 있다.
다만, 상기 제2액츄에이터(171)는 상기 솔레노이드 액츄에이터(172)로 한정되지는 않으며, 상기 분산 밸브(170)를 개폐할 수 있다면 다양한 종류의 액츄에이터로 이루어질 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 바이패스 배관(160)에는 메쉬 구조로 이루어지면서 상기 분산 밸브(170)와 상기 후단부(113) 사이에 배치되는 메쉬 필터(161)가 구비될 수 있다.
상기 메쉬 필터(161)는 상기 분산 밸브(170)의 출구 측에 배치되는 것으로, 상기 바이패스 배관(160)에서 상기 후단부(113)로 배출되는 유체의 압력을 낮추기 위해 구비된 것이다.
상기 메쉬 필터(161)는 메쉬망이 형성된 메쉬 구조로 이루어지는 것으로, 상기 바이패스 배관(160)에서 상기 후단부(113)로 배출되는 유체가 상기 메쉬 필터(161)를 통과함에 따라 유체가 흩어지면서 배출될 수 있게 된다. 이를 통해 특정점에서 유체가 집중되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어할 수 있는 제어부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(180)는 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)를 연계하여 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어할 수 있는 것이다.
상기 제어부(180)는 제어 신호를 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)로 송신하는 마이크로 컨트롤러(181), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 수 있는 A/D 인터버, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변경할 수 있는D/A 인터버 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부(180)는 상기 제1액츄에이터(120)를 통해 상기 메인 밸브(110)를 열리게 하는 시점에, 상기 제2액츄에이터(171)를 통해 상기 분산 밸브(170)를 열리게 하여 상기 메인 밸브(110)에 발생하는 차압을 분산시킬 수 있게 되며, 이를 통해 상기 메인 밸브(110)에 캐비테이션이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 메인 밸브(110) 운전 중, 상기 메인 밸브(110)에 차압이 크게 발생하는 조건에서 상기 제어부(180)는 상기 제2액츄에이터(171)를 통해 상기 분산 밸브(170)를 열리게 한다.
상기 분산 밸브(170)가 열리게 되면, 유체는 상기 바이패스 배관(160)을 통해 상기 메인 밸브(110)의 상기 후단부(113)로 배출되면서 차압 변화에 따른 캐비테이션을 억제할 수 있게 된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 밸브의 차압은 상기 전단부(111)로 유입되는 유체의 압력(P1, Inlet pressure)와 상기 후단부(113)로 배출되는 유체의 압력(P2, outlet pressur)로 정의될 수 있다.
유체가 상기 메인 밸브(110)를 통과할 때 밸브의 차압이 커지면, 도 3a와 같이 밸브 내부에서 압력(PVC)이 유체의 포화증기압(PV, Saturated vapor pressure) 보다 낮아지면서 캐비테이션이 발생할 수 있게 된다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는, 상기 분산 밸브(170)를 통해 상기 메인 밸브(110)의 차압을 감소시킴에 따라 상기 메인 밸브(110)를 통과하는 유체의 압력에 변화를 줄 수 있게 된다.
구체적으로, 도 3b를 참조하면, 상기 분산 밸브(170)를 통해 상기 메인 밸브(110)의 차압을 감소시킴에 따라 상기 전단부(111)로 유입되는 유체의 압력 P1은 P1'와 같이 변화되고, 밸브 내부의 압력 PVC가 PVC'와 같이 변하게 된다.
상기 메인 밸브(110) 내부의 압력이 PVC'로 변하게 되면서, 밸브를 통과하는 유체는 기포를 형성하는 압력 이하로 내려가지 못하게 되고, 이를 통해 밸브 내부에 캐비테이션이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부(180)는 상기 제1액츄에이터(120)에 4~20mA의 개폐 신호를 송신하여, 상기 메인 밸브(110)의 개폐율을 조절할 수 있다.
상기 제어부(180)를 통해 상기 제1액츄에이터(120)로 개폐 신호를 송신할 때, 상기 제어부(180)의 상기 마이크로 컨트롤러(181)를 통해 상기 제1액츄에이터(120)로 가는 개폐 신호를 조정하여 상기 제2액츄에이터(171)로 개폐 신호를 송신할 수 있으며, 이를 통해 상기 분산 밸브(170)를 개폐하여 유량을 제어할 수 있게 된다.
즉, 상기 제어부(180)는 상기 제1액츄에이터(120)를 통해 상기 메인 밸브(110)를 개폐할 때, 상기 제2액츄에이터(171)를 연계하여 개폐시킬 수 있는 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 메인 밸브(110)는 상기 제어부(180)에서 상기 제1액츄에이터(120)로 송신하는 메인 밸브 개폐 신호에 따라 점차적으로 열릴 수 있다. 이때, 상기 제어부(180)의 상기 마이크로 컨트롤러(181)는 상기 제2액츄에이터(171)를 열리게 하여 상기 메인 밸브(110)의 차압을 분산시킬 수 있다.
여기서, 상기 분산 밸브(170)는 On-Off 밸브로, 상기 분산 밸브(170)는 한 번에 열릴 수 있는 것이다. 따라서 도 4 및 도 5에서 상기 메인 밸브(110)는 점차적으로 개폐율이 상승되며, 상기 분산 밸브(170)는 한 번에 열림 상태(100%)로 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부(180)는 상기 제1액츄에이터(120)를 통해 상기 메인 밸브(110)를 개폐할 때, 상기 메인 밸브(110)의 개폐율에 따라 상기 몸체부(112)를 이동하는 유량과 상기 바이패스 배관(160)의 상기 분산 밸브(170)를 통과하는 유량을 서로 유사하도록 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어할 수도 있다.
구체적으로, 상기 제어부(180)는, 상기 바이패스 배관(160)의 상기 분산 밸브(170)를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브(110)의 상기 몸체부(112)를 이동하는 유량의 80 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제어부(180)는, 상기 바이패스 배관(160)의 상기 분산 밸브(170)를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브(110)의 상기 몸체부(112)를 이동하는 유량의 50 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어할 수도 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기와 같이 상기 메인 밸브(110)의 개폐율에 따라 상기 몸체부(112)(상기 메인 밸브(110))를 이동하는 유량과 상기 바이패스 배관(160)의 상기 분산 밸브(170)를 통과하는 유량을 서로 유사하도록 상기 제1액츄에이터(120)와 상기 제2액츄에이터(171)의 작동을 제어하면, 상기 메인 밸브(110)의 차압을 고르게 분산시킴에 따라 캐비테이션이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 상기 메인 밸브(110)의 과도구간(메인 밸브 개폐 신호 4~5mA, 8~9mA)에서는 유량의 선형성(Linearity)에 약간의 영향을 줄 수는 있으나, 일반적으로 상기 메인 밸브(110)의 개폐율이 0 내지 25%인 경우는 제어 자체가 쉽지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 상기 메인 밸브(110)의 개폐율이 0 내지 25%인 경우에, 정밀한 제어가 필요한 프로세스 조건이 아니라면 캐비테이션 방지 목적으로 상기 분산 밸브(170)를 열리게 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 메인 밸브(110)의 개폐율이 25%가 넘어가면, 캐비테이션이 발생하지 않게 됨에 따라 상기 분산 밸브(170)를 닫히게 할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 메인 밸브의 몸체부와 후단부 사이에 완충부와 바이패스 배관을 설치하고, 바이패스 배관에 분산 밸브를 설치하여 메인 밸브 내부의 압력을 조절함에 따라 캐비테이션 발생을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 캐비테이션이 발생하는 것을 방지함에 따라 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있으며, 캐비테이션에 의해 밸브가 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 케비테이션 방지를 위한 별도의 Anti-Cavitation Trim 부재를 사용하지 않아도 됨에 따라 제작 비용이 저렴한 장점이 있다.
이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 부품이 적기 때문에 제작이 용이하며, 기존의 사용중인 밸브를 교체하지 않고 밸브를 개조하여 제작할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체는 증기 라인을 조절하는 밸브에도 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체가 증기라인에 적용될 경우, 분산 밸브를 단독으로 열어 밸브 후단부의 배관라인을 예열할 수 있으며, 이를 통해 밸브 후단부에 해머링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110...메인 밸브 111...전단부
112...몸체부 113...후단부
120...제1액츄에이터 130...제1분산 배관
131...제1라인 132...제2라인
140...완충부 150...제2분산 배관
160...바이패스 배관 161...메쉬 필터
170...분산 밸브 171...제2액츄에이터
172...솔레노이드 액츄에이터 173...릴레이
180...제어부 181...마이크로 컨트롤러

Claims (11)

  1. 캐비테이션을 저감하기 위한 밸브 구조체에 있어서,
    유체가 유입되는 전단부와, 유체가 배출되는 후단부와, 상기 전단부와 상기 후단부 사이에 배치되며 유체가 이동하는 몸체부를 포함하는 메인 밸브;
    상기 몸체부에 연결되며, 상기 몸체부를 개폐하면서 상기 몸체부를 통과하는 유량을 조절하는 제1액츄에이터;
    상기 전단부에서 분기되는 제1분산 배관;
    상기 제1분산 배관과 연결되며, 상기 제1분산 배관의 직경 보다 넓은 폭으로 이루어진 공간이 구비된 완충부;
    상기 완충부와 상기 몸체부를 연결하는 제2분산 배관;
    상기 완충부와 상기 후단부를 연결하는 바이패스 배관;
    상기 바이패스 배관에 구비된 분산 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 완충부는 구 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스 배관에는, 메쉬 구조로 이루어지면서 상기 분산 밸브와 상기 후단부 사이에 배치되는 메시 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1분산 배관은,
    상기 완충부와 상기 전단부의 일측면을 연결하는 제1라인과, 상기 완충부와 상기 전단부의 타측면을 연결하는 제2라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2분산 배관은, 상기 완충부와 상기 몸체부의 하단부를 연결하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분산 밸브는 볼 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산 밸브에는, 상기 분산 밸브의 개폐를 조절할 수 있는 제2액츄에이터가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2액츄에이터는, 솔레노이드 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바이패스 배관의 상기 분산 밸브를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브의 상기 몸체부를 이동하는 유량의 80 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바이패스 배관의 상기 분산 밸브를 통과하는 유량이, 상기 메인 밸브의 상기 몸체부를 이동하는 유량의 50 내지 100%가 되도록 상기 제1액츄에이터와 상기 제2액츄에이터의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 바이패스 분산 밸브를 이용한 캐비테이션 저감 밸브 구조체.
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