KR19990056322A - 유체밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 유로중에 설치되는 유체밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체밸브는, 그 작동시에 점진적으로 변화되는 유동단면적을 제공하도록 된 절제부를 가지는 밸브체를 구비하고 있으므로, 유로의 개폐가 급격하게 이루어지는 것이 억제되어, 유로의 개폐에 따른 급격한 유량변화를 초래하지 않게 된다.

Description

유체밸브

본 발명은 유체밸브에 관한 것으로서, 특히 가스터빈엔진의 연소실에 설치된 메인노즐로 연료가스를 공급하는 유로상에 설치되는 연료분배기로서 적합한 유체밸브에 관한 것이다.

유체를 취급하는 기기에는 그 유체의 흐름을 제어하기 위한 각종 유체밸브가 설치된다. 예를 들어 가스터빈엔진의 연소실에 설치되어 그 연소실로 연료가스를 분사하는 메인노즐과 파일럿노즐로 향하는 유로중에도 상술한 유체밸브들이 설치되는데, 상기 메인노즐의 통과유량이나 노즐경은 파일럿노즐의 통과유량이나 노즐경과 서로 다르므로, 상기 메인노즐과 파일럿노즐로 각각 적정유량의 연료를 분배할 필요가 있다. 이를 위하여 종래에는 상기 메인노즐로 통하는 유로와 파일럿노즐로 통하는 유로에 각각 서로 다른 용량의 펌프를 설치하였다. 그런데, 이처럼 2개의 펌프를 사용하게 되면 정확한 연료분배가 이루어질 수는 있으나 비용이 증대된다는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여 도 1에 구조적으로 나타내 보인 바와 같이 하나의 펌프(1)와 소위 연료분배기라고 불리우는 유체밸브(2)를 사용하여 연소기(3) 내로 분사될 연료가스를 분배하는 방법도 사용되고 있다. 즉, 그 펌프(1)의 출구측에 한 쌍의 유로(1a,1b)를 병렬로 형성하고 그 중 하나의 유로(1a)는 메인노즐(4)로 그리고 다른 하나의 유로(1b)는 파일럿노즐(5)로 통하도록 구성한 후 상기 메인노즐(4)로 통하는 유로(1a) 중에 유체밸브(2)를 설치하여 그 유체밸브(2)의 개폐에 의해 메인노즐(4)과 파일럿노즐(5)로의 적정한 연료분배가 이루어지도록 하였다. 도 1에서 괄호 내의 참조부호 100은 본 발명을 설명하기 위하여 부여해 둔 부호이다. 그런데, 상술한 연료분배기로서 사용되는 종래의 유체밸브(2)는 그 개폐에 따른 유체의 유동 및 차단이 급격하게 이루어지게 되므로, 예를 들어 그 유체밸브(2)의 개방시에 메인노즐(4)로 향하는 유량이 순간적으로 증대되는 경우가 발생된다. 이러한 경우에 파일럿노즐(5)로의 유량의 순간적감소가 수반되는데, 이처럼 파일럿노즐(5)로의 유량이 순간적으로 감소되면, 잘 알려진 바와 같이 실화의 가능성이 있으며 메인밸브로부터 공급되는 연료가스의 연소가 원활하게 행해지지 않게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유체의 유로의 차단 및 개방이 보다 완만하게 행해지도록 구성되어, 그 유로의 개폐시에 유량의 급격한 증대 및 감소가 억제될 수 있도록 개선된 유체밸브를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 유체밸브의 사용예를 보이는 개략적 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 유체밸브의 일 실시예의 개략적 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 유체밸브의 주요부위의 확대도,

도 4는 도 2에 도시된 밸브체의 절제부 부위의 개략적 사시도,

도 5는 도 3에 도시된 상태로부터 밸브체가 제2위치측으로 이동된 상태의 개략적 단면도,

도 6은 본 발명의 유체밸브에 적용될 수 있는 다른 형상의 절제부를 가지는 밸브체의 주요부위의 개략적 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...유체밸브 110...케이싱

113...유체유입구 114...유체유출구

120...파이프부재 123...관통공

130...밸브체 132...홈부

135...절제부 140...압축코일스프링

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유체밸브는, 유체유입구 및 유체유출구를 가지는 케이싱과; 상기 케이싱 내에 그 일단부가 상기 유체유입구와 통하도록 설치되며, 그 내외주면을 관통하며 상기 유체유출구와 통하는 관통공을 가지는 파이프부재와; 상기 파이프부재 내에 동축적으로 삽입되며, 상기 유체유입구에 인접된 단면에서부터 그 길이방향을 따라 점진적으로 좁아지는 폭으로 절제된 절제부를 가지며, 상기 유체유입구와 상기 관통공 사이의 유로를 차단하는 제1위치와 상기 절제부에 의해 상기 유체유입구와 상기 관통공 사이의 유로가 형성되는 제2위치 사이에서 슬라이딩 가능한 밸브체와; 상기 밸브체를 상기 제1위치 측으로 탄성 바이어스시키는 탄성수단;을 구비하여 된 점에 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 도면을 참조하며 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유체밸브의 일 실시예의 개략적 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 유체밸브의 주요부위의 확대도이다. 그리고, 도 4는 도 2에 도시된 밸브체의 절제부 부위의 개략적 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 유체밸브(100)는 케이싱(110)과, 파이프부재(120)와, 밸브체(130)를 구비하고 있다.

상기 케이싱(110)은 파이프상의 하우징부(111)와 그 하우징부(111)의 일단부를 폐쇄하는 덮개부(112)를 구비하고 있으며, 하우징부(111)에는 유체유입구(113)와 유체유출구(114)가 형성되어 있다.

상기 파이프부재(120)는 상기 케이싱(110) 내에 설치되는 것으로서 그 일단부는 케이싱(110)의 유체유입구(113)와 통한다. 파이프부재(120)의 소정부위에는 그 내주면에 대해 소정깊이 인입된 고리상의 내측홈(121)과 그 외주면에 대해 소정깊이 인입된 고리상의 외측홈(122)이 형성되어 있다. 파이프부재(120)에는 또한, 그 내외주면을 관통하는 구체적으로는 내외측홈(121,122)의 바닥면들을 관통하는 관통공(123)들이 형성되어 있다. 각 관통공(123)은 외측홈(122)을 통해 케이싱(110)의 유체유출구(114)와 통하도록 되어 있다.

상기 밸브체(130)는 파이프부재(120) 내에 동축적으로 삽입되어 있으며 그 파이프부재(120)의 길이방향으로 슬라이딩 가능한 것으로서, 케이싱(110)의 유체유입구(113)에 인접된 단부에는 절제부(135)가 형성되어 있다. 이 절제부(135)는 케이싱(110)의 유체유입구(113)에 인접된 단면(131)에서부터 밸브체(130)의 길이방향을 따라 절제된 것으로서, 절제부의 폭(W)은 상기 단면(131)에서부터 그 밸브체(130)의 길이방향을 따라 타측 단부측으로 갈수록 점진적으로 좁아지도록 되어 있다. 이 절제부(135)는 케이싱(110)의 유체유입구(113)와 상기 파이브부재(120)의 관통공(123) 사이의 유로를 차단하거나 개방하는 역할을 하는데, 밸브체(130)가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1위치에 위치할 때는 유체유입구(113)와 관통공(123) 사이의 유로를 차단하며, 도 5에 실선으로 도시한 바와 같이 제2위치에 위치할 때는 상기 절제부(135)에 의해서 유체유입구(113)와 관통공(123) 사이의 유로가 형성된다. 한편, 밸브체(130)에는 젤제부(135)가 형성된 단부의 단면(131)으로부터 그 밸브체(130)의 길이방향으로 소정깊이 인입된 홈부(132)가 형성되고, 절제부(135)는 밸브체(130)의 외주와 상기 홈부(132)를 연통시키도록 형성되는 것이 유체의 유동성면에서 바람직하다.

본 실시예의 유체밸브(100)에는 또한 압축코일스프링(140)이 구비되어 있다. 이 압축코일스프링(140)은 밸브체(130)를 상기 제1위치 측으로 탄성 바이어스시키기 위한 탄성수단에 포함되는 것으로서, 일단부는 밸브체(130)에 지지되어 있으며 타단부는 케이싱(110) 내의 지지체(150)에 지지되어 있다. 이 지지체(150)는, 케이싱(110)의 덮개부(112)에 체결되어 일단이 케이싱(110) 내로 돌출된 나사부재(160)의 체결시에 밸브체(130) 측으로 전진되고 그 나사부재(160)의 이완시에 압축코일스프링(140)에 의해 후퇴될 수 있도록 되어 있다. 이에 따라 압축코일스프링(140)의 스프링력은 나사부재(160)의 체결 및 이완에 의해 적절히 조절될 수 있다.

이와 같이 구성된 실시예의 유체밸브(100)는 유체를 취급하는 여러 산업분야에서 널리 사용될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 가스터빈엔진의 메인노즐(4)로의 유로(1a)에 설치되는 연료분배기로서 적용된 경우를 예로 들어 그 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 초기에는 유체밸브(100)의 밸브체(130)가 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 압축코일스프링(140)에 의해 제1위치 측으로 탄성바이어스 되어 유로(1a)를 차단하게 되고, 이에 따라 펌프(1)로부터 공급되는 연료가스는 유로(1b)를 따라 파일럿노즐(5)로 공급되어 그 파일럿노즐(5)을 통해 연소기(3) 내로 공급되어 불꽃을 형성하게 된다. 그 후, 펌프(1)로부터 공급되는 연료가스의 압력을 높이게 되면, 밸브체(130)는 케이싱(110)의 유체유입구(113)를 통해 유입되는 연료가스의 압력에 의해서 압축코일스프링(140)의 스프링력을 극복하면서 도 5에 실선으로 도시한 바와 같은 제2위치측으로 이동되게 된다. 이에 따라 그 밸브체(130)의 절제부(135)에 의해 케이싱(110)의 유체유입구(113)와 파이브부재(120)의 관통공(123) 사이에 유로가 형성되게 되어, 케이싱(110)의 유체유입구(113)로 유입되는 연료가스는 밸브체의 절제부(135)와 파이프부재(120)의 관통공(123) 및 외측홈(122)을 통해 케이싱(110)의 유체유출구(114)로 토출되게 되고 그 연료가스는 메인노즐(4)을 통해 연소기(3) 내에 분사되게 된다.

한편, 밸브체(130)가 제2위치 측으로 이동되면서 절제부(135)를 통해 유로를 개방하는 과정에서, 절제부(135)는 폭이 좁은 부위부터 상기 관통공(123)이 형성된 내측홈(121) 측으로 위치이동되므로, 절제부(130)에 의한 연료가스의 유동단면적(즉, 상기 관통공이 형성된 내측홈(121)과 이동되는 절제부(135)에 의해 형성되는 유로의 단면적)이 증대가 점진적으로 이루어지게 된다. 따라서, 종래의 유체밸브에 있어서 유로가 급격히 개방되던 것과는 달리, 본 실시예의 유체밸브(100)에 있어서는 연료가스의 통과를 위한 유로가 서서히 점진적으로 개방되게 되어 유체밸브를 통과하는 연료가스의 유량은 점진적으로 증대되게 된다. 이에 따라, 유로(1b)를 통해 파일럿노즐(5)로 향하는 유량의 급속한 순간적 감소가 발생되지 않게 되므로, 파일럿노즐(5)로부터 분사되는 연료가스에 의한 불꽃이 꺼지는 것이 방지된다.

이상 본 실시예의 유체밸브(100)를 가스터빈엔진의 메인노즐(4)로 연료가스를 공급하는 유로(1a) 상에 설치하는 것에 대해 설명하였으나, 본 발명의 유체밸브는 다른 각종 유체취급장치에도 널리 적용될 수 있다.

또한, 상기 밸브체에 형성되는 절제부의 형태는 도 2 내지 도시된 형태에 한정되지 않고 여러 가지 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 밸브체(130a)의 단면(131a)을 직경방향으로 관통하는 형태의 절제부(135a)를 형성하더라도 그 절제부(135a)의 폭이 그 단면(131a)으로부터 밸브체(130a)의 길이방향을 따라 갈수록 점진적으로 줄어들도록 형성되어 있으면, 본 발명의 목적이 충분히 달성될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 유체밸브는, 그 작동시에 점진적으로 변화되는 유동단면적을 제공하도록 된 절제부를 가지는 밸브체를 구비하고 있으므로, 유로의 개폐가 급격하게 이루어지는 것이 억제되어, 유로의 개폐에 따른 급격한 유량변화를 초래하지 않게 된다.

Claims (2)

1. 유체유입구 및 유체유출구를 가지는 케이싱과;

   상기 케이싱 내에 그 일단부가 상기 유체유입구와 통하도록 설치되며, 그 내외주면을 관통하며 상기 유체유출구와 통하는 관통공을 가지는 파이프부재와;

   상기 파이프부재 내에 동축적으로 삽입되며, 상기 유체유입구에 인접된 단면에서부터 그 길이방향을 따라 점진적으로 좁아지는 폭으로 절제된 절제부를 가지며, 상기 유체유입구와 상기 관통공 사이의 유로를 차단하는 제1위치와 상기 절제부에 의해 상기 유체유입구와 상기 관통공 사이의 유로가 형성되는 제2위치 사이에서 슬라이딩 가능한 밸브체와;

   상기 밸브체를 상기 제1위치 측으로 탄성 바이어스시키는 탄성수단;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 유체밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밸브체에는 절제부가 형성된 단부의 단면으로부터 그 밸브체의 길이방향으로 소정깊이 인입된 홈부가 형성되고,

   상기 절제부는 상기 밸브체의 외주와 상기 홈부를 연통시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 유체밸브.