KR20020042662A - 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치 - Google Patents

유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치 Download PDF

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KR20020042662A KR1020027002948A KR20027002948A KR20020042662A KR 20020042662 A KR20020042662 A KR 20020042662A KR 1020027002948 A KR1020027002948 A KR 1020027002948A KR 20027002948 A KR20027002948 A KR 20027002948A KR 20020042662 A KR20020042662 A KR 20020042662A
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Abstract

본 발명은 압축성 또는 비 압축성 유체의 흐름 속도 및 압력을 제어하기 위한 유체 저항장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 초 고압 유체를 각 굴곡부에 와류(Vortex)발생 공간이 형성된 입체형 굴곡 유로를 통과케 함으로써, 유체에 작용하는 국부 저항을 효과적으로 유도하여, 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시켜 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 부식, 마모, 침식 및 이 물질 막힘을 방지하는 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치에 관한 것이다.
본 발명은 원판(Disc)들을 축 방향으로 중첩시킨 실린더 형상의 원판 기둥(Disc Stack)이 유체의 유입구와 배출구 사이에서 유체의 유동을 제어하며, 이 원판 기둥은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로, 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성케 하였다. 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 횡단면적이 사각 형상인 다수 개의 굴곡형 유로들을 형성하고, 유로의 각 굴곡부마다 유동에 대해 높은 국부 저항이 작용하도록 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단 평면상에 두 개의 직각방향 전환 굴곡부가 반복 배치되고, 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간이 형성되어 있는 구조를 가지는 특성이 있다. 또한 각 원판에 형성된 관통구멍 형상은 원판 상에 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형패턴(Pattern)으로 형성되어 있으며, 상기 굴곡 유로 구조는 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 유로를 형성하고 그 유로는 대칭성을 가지고 반경방향 및 원주방향으로 주기적으로 형성되어 반복되는 다수개의 굴곡 유로를 형성하고 있다. 상기 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되며 축 방향으로 연속하여 중첩 결합된 원판 기둥 축 상으로 상기 입체 유로가 주기적으로 반복되어 다수개의 굴곡 유로가 형성이 된다. 그리하여 원판기둥의 축 방향 및 내부 원주방향으로 주기적으로 배치된 원판의 유입구로 유입된 유체는 연속 중첩된 원판에 의해 형성된 입체적인 굴곡 유로를 따라 반경방향, 원주방향 그리고 축 방향으로 순차적으로 형성된 반복 주기경로를 통과하여 최초로 유입된 원판에 형성된 배출구로 배출되도록 한 구조이다.

Description

유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치 {Resistance Device for Controlling Flow Rate and Reducing Pressure of Fluid}
일반적으로 초 고압의 극한 조건에서 압력 또는 유속에 대한 제어 정밀성이 요구되는 분야에서는 유체의 유속과 압력을 적절히 제어하고 긴 수명과 양호한 상태를 유지하기 위해 오리피스(Orifice)형, 래비린스(Labyrinth)형 또는 굴곡(Tortuous)형 유로가 있는 유체의 저항장치가 사용된다.
유체의 저항장치에서 발생하는 유동 속도는 이 장치의 전단과 후단에 부가되는 유체의 압력차, 유로의 형태와 레이놀즈 수(Reynolds Number)에 의해 결정되는 총 저항계수 및 유체의 밀도와 직접적인 관계가 있다. 즉, 유체의 저항장치의 압력 강하량은 총 저항계수, 유체의 밀도, 그리고 유동 속도의 제곱에 비례하며 다음과 같이 나타낸다.
여기서, △P는 유체의 압력 강하량, ξ는 총 저항계수, ρ는 유체의 밀도, ω는 유체의 속도이다. 이러한 압력 강하량은 특정 적용조건에 따라 결정되는 값이므로 유체의 저항장치 내에서 유로의 각 굴곡부에서의 국부저항을 크게 하면 총 저항계수가 커지게 되므로 유체의 속도와 압력을 효과적으로 제어할 수 있고, 유체의 저항장치를 보다 컴팩트하게 할 수 있게 된다. 여기에서 각 굴곡부의 국부저항은 굴곡부의 꺽임 각도, 형상, 단면적, 거칠기와 굴곡부들간의 거리, 굴곡부들이 이루는 유로의 방향 등 기하학적 구조(Geometry)에 의해 결정되므로 이것들을 효과적으로 이용하면 상대적으로 큰 국부저항과 총 저항계수를 얻을 수 있다. 이러한 관계를 간단히 식으로 나타내면 다음과 같이 표현할 수 있다.
여기서, ξ1은 한 개의 굴곡부에 대한 저항계수, k△는 유로 거칠기에 대한 계수, kRe는 레이놀즈 수에 대한 계수, C1은 유로 횡단면 형상에 대한 계수, A는 방향전환 각도에 대한 계수, ξloc는 굴곡부 특정 형상에 대한 저항계수이다.
상기와 같은 이론적인 근거 하에 다양한 종류의 유체의 저항장치가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 장치들은 모두가 미합중국 특허인 제5,941,281호, 제5,819,803호, 제4,921,014호, 제4,617,963호, 제4,567,915호, 제4,407,327호, 제4,352,373호, 제4,279,274호, 제4,105,048호에 잘 나타나 있다.
종래의 유체 저항장치는 대부분 포개어 놓거나 겹쳐 놓은 것처럼 형성된 일련의 원판이나 실린더에 기초를 두고 있으며, 이렇게 만든 원판이나 실린더는 다수 개로 분리된 유로에 유로의 방향을 전환시키거나 유로 단면적의 변화를 주어 유체의 에너지를 분산시켜 장치의 압력 또는 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한 소음과 캐비테이션 문제점을 해결하기 위해서 다중 유로 및 다단계(Multipath and Multistage) 조합을 적용하면서 각 유로마다 유동 저항이 크게 하기 위한 특정한 래비린스 또는 굴곡 형태를 제시해 오고 있다.
미합중국 특허 제4,105,048호와 미합중국 특허 제5,819,803호의 경우를 비교하면 전술한 바와 같이 모두 다중 유로 및 다단계(Multipath and Multistage) 조합을 적용하는 유체의 유동 방향이 바뀌는 굴곡 유로를 가지면서 각 유동 저항부에서의 에너지를 분산시키기에 효과적인 특정 형태로 바뀌고 있음을 주지해야 하며, 본 발명도 이러한 분야에 적용할 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.
특히, 미합중국 특허 제4,105,048호에서는 유동에 대한 국부저항이 상대적으로 작은 단순한 굴곡을 형성함에 따라 특정 적용 조건에서 필요한 만큼의 속도수두 손실을 일으키기 위해서 다수의 굴곡 유로를 형성시키고 있으며, 2개의 판을 통해 유로가 형성되도록 하는 경우에는 별도의 격판(Baffle Plate)를 사용하여야 하므로 유체의 저항장치가 상대적으로 커지게 되며, 이것을 장착한 설비의 부피와 무게도 상대적으로 커지게 되고, 재료와 제작비도 상대적으로 많이 소요되며, 이러한 설비를 설치할 공간도 크게 점유하게 된다. 또한 미합중국 특허 제5,819,803호는 유로 횡단면적의 급 축소와 급 확대를 이용하므로 국부적으로 유동 속도 증가와 압력의 급 변화를 일으킴에 따라 소음, 진동, 부식 또는 마모 등으로 취약해질 수 있으며, 특히 산업계의 유체 제어 공정에서 유체의 고 순도를 유지하고 유체 내에 이물질의 극도로 제한하기 어려운 점을 감안하면 유로의 횡단면적의 급 축소 부위에는 유체에 포함되어 있는 이물질(용접 찌꺼기, 고용물, 부식 생성물 등)로 막혀 장치의 성능을 저하시키게 된다. 또한 유로를 형성하기 위해 최소한 2개 이상의 평판에 각기 다른 형상의 공간 또는 구멍을 각기 다른 치수로 형성하게 되므로 상대적으로 제작이 복잡해지고 비용이 많이 드는 결점이 있다.
유체를 처리하는 설비에서 유체의 유속이 빨라지면 침식, 부식, 소음이 증가하게 된다. 물의 경우 탄소강으로 제작된 설비에서 유동 속도가 30∼40 ft/sec 이상이면 침식을 유발하는 것으로 알려져 있다. 특정 부위(예를 들면 오리피스나 밸브의 국부 위치)에서 유체의 유동 속도가 빨라지면 소음을 매우 증가시킨다. 또한 속도 증가에 따라 액체의 압력이 떨어지고 이때의 압력이 기화압력(Vapor Pressure) 이하로 감소하면 액체가 기화하면서 플래싱(Flashing)이 발생하고, 후단에서 압력이 기화 압력이상으로 회복되면 캐비테이션이 발생하게 된다. 이러한 설비에서는 소음, 진동, 침식, 부식 등이 심각해지게 되므로 특정조건에 적용하는 유체의 저항장치에서는 급격한 압력과 속도를 변화시키지 않아야 한다.
유체의 제어장치의 주요 소음원은 공기 동력학적 소음 (Aerodynamic Noise)으로, 이 소음 에너지(Acoustic Power)의 정도는 질량 유량률, 상류측 절대압력과 하류측 절대압력에 의한 압력비, 기하학적 구조 및 유체의 물리적 특성과 관련되어 있으며, 특정 부위에서 압력비가 크면 음속유동(Sonic Flow) 또는 쵸크 유동(Chocked Flow)이 발생하여 높은 소음원이 되는 것으로 알려져 있다.
이러한 유체처리 장치에서의 부작용을 해소하기 위해서 Guy Borden(Control Valves : Practical Guides for Measurement and Control, Instrument Society of America, 1998)은 유체의 배출구측 운동에너지(Kinetic Energy)를 낮추어야 하고 손상이나 소음 기준정도에 따라 유체의 배출구 측 운동에너지를 제한하도록 하도록 권고하고 있다. 또한 IEC(International Electrotechnical Commision) Standard(IEC-534-8-3-1995, "Indurstrial-Process Control Valves, Part 8 : Noise Considerations, Section 3 : Control Valve Aerodynamic Noise PredictionMethod")를 참조하면 소음을 감소시키기 위해서는 유체의 속도를 감소(Acoustic Efficiency 접근 방법)시키는 방법과 소음 주파수를 높이는 방법(주파수 변경 접근 방법)을 알 수 있다. 즉 유체의 질량 유량(Mass Flow)과 속도에 대한 운동에너지(Kinetic Energy)를 낮추면 소음 효율(Acoustic Efficiency), 소음 크기(Acoustic Power), 소음 수준(Sound Pressure Level)을 낮출 수 있다. 또한 유체가 통과하는 구멍을 여러 개로 나누면 소음의 첨두 주파수(Peak Frequency)가 높은 쪽으로 이전하게 되므로, 이에 따라 사람의 가청 소음 주파수 범위를 넘어서게 되고 소음의 전송손실(Transmission Loss)도 증가되어 결과적으로 소음이 감소하게 된다.
첫째로 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 굴곡 유로에 의해 방향이 전환되는 부위에 유체의 급속 변화에 의한 충격량(Impulse)을 흡수함과 동시에 와류(Vortex)를 발생시킬 수 있는 공간들을 각 직각 굴곡부에 형성하고, 유동장 변화부에서 큰 압력차(다른 말로는 전술한 소음 유발과 관련한 압력비)를 발생시키는 급격한 유로 횡단면적의 변화가 없으면서 유체의 운동에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 특수한 굴곡 유로를 형성함에 있다. 종래 기술(미합중국 특허 5,819,803)에 의한 입체형 유로 구조는 단순히 유로 횡단면적을 급 확대 및 급 축소하여 단순 직각굴곡 유로를 형성한 구조로써, 이는 반경방향의 유체 흐름과 반경방향의 유체흐름을 유도하는 각각 다른 형상을 가진 한 쌍의 원판이 굴곡 유로를 형성하는 단순 구조로써, 국부적으로 속도 증가와 압력의 급 변화를 일으킴에 따라 소음, 진동, 부식 또는 마모 등으로 취약해 지는 단점을 보완코자 함에 있다. 즉, 본 발명은 유체의 열역학적 그리고 유체역학적 특성을 이용하여 유로 내의 각 굴곡부마다 자체 저항 계수가 아주 크도록 모든 굴곡부마다 유로 방향 전환 직전에 와류 형성용 공간을 형성하였다.
본 발명에 의한 굴곡부에서 유로 전환 직전에 와류 형성용 공간이 존재하면 이 굴곡부의 저항계수(ξs)는 와류 형성용 공간이 없는 굴곡부의 저항계수 값보다 약 1.2배까지 증가함을 알 수 있었다.
이는 와류형성 공간에서 유체가 와류를 형성케 함으로써 유체가 회전에너지 손실을 가져와, 와류 형성 굴곡 공간을 통과한 유체의 운동에너지는 와류형성 회전에너지만큼 손실을 가져오게 한다. 만일 외부적인 요인에 의해, 급격한 압력 변화가 있을 시(유체의 급 가속상태)에는 직각으로 유체가 굴곡하기 전에 와류형성공간에서 충격량을 흡수를 할 수 있는 완충 작용을 할 수 있는 공간으로 작용하여 효과적으로 운동에너지를 감소시키게 한다.
둘째로 본 발명은 이러한 유체의 운동에너지를 감소를 효과적으로 시키고, 유체의 배출구에서의 운동에너지를 원하는 기준으로 제어함과 동시에 소음의 첨두 주파수를 높은 쪽으로 이전시키기 위해서, 원판에 형성된 주기 패턴과 입체 유로 형성을 위한 원판 모듈의 조합으로 효율적인 입체형 굴곡 유로 구조를 이루면서 유체의 배출 유로가 여러 개로 나누어지는 형상을 이루고자 함에 있다. 본 발명은 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되게 하여, 원주 방향의 유속흐름을 반경방향의 유체 흐름과 함께 하여 유입 또는 배출되는 원판 층상으로 유도한다. 즉, 본 발명은 원판 구조 특성상 유체의 흐름에 의해 배출구 쪽으로 증가되는 유체의 원주방향 회전 운동에너지(Rotational Kinetic Energy)를 감소시키기 위해, 원주방향의 유로를 축방향의 유로와 함께 단일평면상에서 구성을 하고 각 굴곡 유로에 의해 형성된 입체형 굴곡 유로를 형성하기 위해 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형 패턴(Pattern)을 각 원판에 형성하며, 상기 패턴에 의해 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 굴곡 유로는 높은 대칭적 구조를 갖는 다수개의 굴곡 유로를 형성한다. 본 발명에 의해 높은 대칭 구도를 가진 유체 굴곡 유로는 한정된 공간에서도 국부저항을 효과적으로 유도함과 동시에 단위 모듈의 원판 상에 부가되는 유체의 벡터 성분의 상호 상쇄 작용으로 축 방향과 원주방향으로 안정된 모듈을 형성함에 있으며, 상기한 패턴으로 이루어진 유로 구조는 저항장치 배출구에서의 유체 속도를 더욱 감소시키고 첨두 주파수를 높은 쪽으로 이전시키기 위해 출구 유로가 여러 개로 나누어진 구조를 가지도록 함에 있다.
상기에 상술한 요체로 이루어진, 본 발명은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로 고성능의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 상대적으로 쉽게 설계하고 저렴하게 제작하기 위한 것이다. 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성하고, 각 유로는 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단 평면상에 두 개의 직각방향 전환 굴곡부가 배치되고 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간을 형성하여 한정된 공간에서 국부저항을 효과적으로 유도함에 따라 유체의 초 고압 조건에서도 효과적으로 유동 속도와 압력 강하를 제어할 수 있으면서 궁극적으로는 일반적인 밸브나 장치에도 적용할 만큼 소형의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 제작하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 각 원판이 이루는 유로의 입구부터 출구까지 상대적으로 큰 횡단면적을 가지면서도 급 축소 부위가 없어 유체의 유동 속도 및 압력을 급변화하지 않도록 하여 소음, 진동, 침식, 부식 등을 제한하고, 유체내의 이물질에 의해 유로 내부가 막히지 않도록 하여 장치의 성능이 저하되지 않도록 한 것이다.
더욱이, 본 발명은 특정 적용조건에 따라 원판의 설계 특성을 바꾸면 장치의 성능을 쉽게 바꿀 수 있다. 즉, 각 원판의 두께, 원판의 외경과 내경, 원판의 면적, 원판의 관통 구멍이 원판을 통해 이루는 유로의 횡단면적 및 거칠기, 원판을 통해 이루는 유로의 굴곡 수, 원판의 수 등을 변경하면 유체특성에 적합한 구조로 설계를 쉽게 변경할 수 있다.
본 발명은 압축성 또는 비 압축성 유체의 흐름 속도 및 압력을 제어하기 위한 유체 저항장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 초 고압 유체를 각 굴곡부에 와류(Vortex) 발생 공간이 형성된 입체형 굴곡 유로를 통과케 함으로써, 유체에 작용하는 국부 저항을 효과적으로 유도하여, 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시켜 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 부식, 마모, 침식 및 이 물질 막힘을 방지하는 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치에 관한 것이다.
본 발명은 원판(Disc)들을 축 방향으로 중첩시킨 실린더 형상의 원판 기둥(Disc Stack)이 유체의 유입구와 배출구 사이에서 유체의 유동을 제어하며, 이 원판 기둥은 동일한 각도와 간격으로 다수개의 관통 구멍을 형성한 동일한 원판들이 서로 일정한 각도로 회전되어 중첩 결합한 것으로, 각 유로는 축 방향으로 연속 중첩된 4개의 원판이 각 원판에 형성된 유로용 관통 구멍들을 통해 다수 개의 굴곡 유로들을 입체적으로 형성케 하였다. 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 횡단면적이 사각형상인 다수 개의 굴곡형 유로들을 형성하고, 유로의 각 굴곡부마다 유동에 대해 높은 국부 저항이 작용하도록 수직을 이루어 교차하는 두 개의 유로 횡단평면상에 두 개의 직각 방향 전환 굴곡부가 반복 배치되고, 각 굴곡부마다 유로의 방향전환 직전에 와류 형성용 공간이 형성되어 있는 구조를 가지는 특성이 있다. 또한 각 원판에 형성된 관통구멍 형상은 원판 상에 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지고 원주 및 반경방향으로 주기적으로 반복 배치된 방사형 패턴(Pattern)이 형성되어 있으며, 즉, 상기 굴곡 유로 구조는 4개의 원판들이 축 방향으로 연속 중첩되어 이룬 입체 유로를 형성하고 그 유로는 대칭성을 가지고 반경방향 및 원주방향으로 주기적으로 형성되어 반복되는 다수개의 굴곡 유로를 형성하고 있다. 상기 4개의 원판이 굴곡 유로 형성을 위한 단위 모듈이 되며 축 방향으로 연속하여 중첩 결합된 원판 기둥 축 상으로 상기 입체 유로가 주기적으로 반복되어 다수개의 굴곡 유로가 형성이 된다. 그리하여 원판기둥의 축 방향 및 내부 원주방향으로 주기적으로 배치된 원판의 유입구로 유입된 유체는 연속 중첩된 원판에 의해 형성된 입체적인 굴곡 유로를 따라 반경방향, 원주방향 그리고 축 방향으로 순차적으로 형성된 반복 주기 경로를 통과하여 최초로 유입된 원판에 형성된 배출구로 배출되도록 한 구조이다.
본 발명 장치는 초고압 하에서 급격한 압력강하가 필요한 극한 조건에서 사용할 수 있는 고 성능의 유체의 속도 및 압력 강하 제어용 저항장치로써 유체의 유동 속도, 압력, 소음의 제어가 필요한 압력제어 밸브, 유량제어 밸브, 감압 밸브, 배압 장치, 소음기 또는 이와 유사한 유체의 유동량을 증감 또는 조절하는 모든 유체 처리장치에 적용할 수 있다.
도 1은 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치가 장착된 밸브의 부분 단면도
도 2a는 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 단위 굴곡 유로 구조의 개략도
도 2b는 배출구가 나누어지도록 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 굴곡 유로 구조의 개략도
도 3a은 도 2a의 유로 구조를 형성하게 하는 원판에 대한 평면도
도 3b은 도 2b의 유로 구조를 형성하게 하는 원판에 대한 평면도
도 4는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 이루는 다수의 원판과 두 개의 끝판이 결합되는 형태의 사시도
도 5은 조립이 완료된 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 사시도
도 6a는 도 3a의 원판에서 모서리가 둥근 관통 구멍이 형성된 원판의 평면도
도 6b는 도 6a의 관통 구멍들의 모서리 확대도
☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜
1;밸브 2;몸체 3:보닛(Bonnet) 4;플러그(Plug) 5;스템(Stem) 6;밀봉링(SeatRing) 7; 유체의 저항장치 8,9;끝판 10; 원판 결합 볼트 11,13;유체의 유입 방향 12,14;유체의 배출 방향 15; 원판(Disk) 21,22; T-자형 직각 방향전환 유로 23,24; 요입부 형성 유로 25;배출 유로 26,27,28,29; 원판 통과 관통 구멍 30,31,32,33,34,35,36,37;와류 형성 공간 41;원판 내경부 42;원판 외경부 43;유체 유입구 44: 직각 방향전환 유로용 유입 관통 구멍 45,46; 직각 방향전환 유로용 관통 구멍 47,47-1,47-2;배출 관통 구멍 48,48-1,48-2;유체의 배출구 49,50,51; 직각 방향전환 유로용 관통 구멍 51-1; 방향전환 유로용 관통 구멍 52,53,54,55,56,57,57-1,57-2; 요입부 형성 유로용 관통 구멍 58,59,60,61; 볼트 체결 구멍 62,63,64,65; 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍 71,72,73,74,75,75; 원판15와 동일한 원판 83,84,85,86,87,88,89;볼트 체결 구멍 91,92,93,94; 볼트 체결 너트 95;유로 구멍
본 발명의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 일반적인 밸브의 전체 구조도로써, 도시한 밸브(1)는 몸체(2), 보넷트(Bonnet)(3), 플러그(Plug)(4), 스템(Stem)(5), 밀봉링(Seat Ring)(6), 유체의 저항장치(7) 등으로 구성되어 있다.
이러한 일반적인 밸브(1)의 기능은 유체의 저항장치(7)와 밀봉링(6)에 대한 플러그(4)의 축방향 위치 관계에 따라 소정량의 유체가 유통되게 작용하는 것으로, 유체는 유입구(11)에서 배출구(12)의 방향으로 유동하거나, 이와는 반대방향인 유입구(13)에서 배출구(14)로 유동하게 할 수 있다. 액체와 같은 비 압축성인 유체는 유체 저항장치(7)의 바깥쪽에서 흘러 플러그(4)가 결합되는 유체의 저항장치(7)의 안쪽으로 유동하도록 하는 것이 일반적인 규칙이며, 증기와 같은 압축성 유체는 플러그(4)와 결합된 유체의 저항장치(7)의 안쪽에서 바깥쪽으로 유동하도록 하여 유체의 특성에 따른 여러 이점을 주게 된다.
본 발명은 상기한 밸브(1) 또는 이와 유사한 장치에서 유체의 유입구(11),(13)와 배출구(12),(14) 사이에 설치되어 있는 유체의 저항장치(7)와 관련한 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치이다. 여기에서 유체의 저항장치(7)는 다수의 원판(15)과 끝판(End Plate)(8),(9)을 적층하고 볼트(10)와 너트(16)를 이용하여 결합한 것으로 통상과 같이 밀봉링(6) 위에서 보넷트(3)로 밀착된다. 필요에 따라서는 볼트(10)와 너트(16)를 이용하는 대신에 핀이나 다수의 원판(15)과 끝판(End Plate)(8),(9)을 서로 용접하여 결합시킬 수도 있다.
고온 고압에 적용되는 유체의 저항장치(7)에는 유입구(11),(13)에 매우 높은 압력이 작용하거나 유입구(11),(13)와 배출구(12),(14) 사이의 높은 압력차이가 작용하며, 이러한 조건에서 유체의 저항장치(7)에 형성되어 있는 굴곡 유로가 유체의 속도와 압력을 일정한 수준으로 감소시키게 된다.
도 2a 는 도 1의 유체의 저항장치(7)에서 4개의 원판을 통해 유로가 형성되는 구조의 개략도이다.
유체는 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)가 형성하는 유입 유로로부터 유동 방향과 일직선상에 있는 와류형성 공간(30) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되어 흐르며, 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)와 두 번째 원판이 접촉하여 이루는 와류형성 공간(31) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 첫 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(21)와 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(26)을 따라 두 번째 원판으로 유입된다. 이후 유체는 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 세 번째 원판의 요입부 형성 유로(23)가 이루는 와류형성 공간(32) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)의 와류형성 공간(33) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 첫 번째 원판이 접촉하여 이루는 와류 형성 공간(34) 앞에서 유동방향이 90°로 전환되고, 두 번째 원판의 T-자형 직각 방향전환 유로(22)와 첫 번째 원판의 배출 유로(25)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(28)을 따라 첫 번째 원판으로 유입된다. 다시 유체는 첫 번째 원판의 배출 유로(25)와 네 번째 원판의 요입부 형성 유로(24)가 접촉하여 이루는 와류 형성 공간(35) 앞에서 유동 방향이 90°로 전환되어 첫 번째 원판의 배출 유로(25)로 흐르는 구조이다.
따라서 유로는 수직을 이루는 두 개의 평면상에 90°로 유동방향을 전환할 수 있는 두 개의 굴곡부가 반복 배치되는 구조이며, 첫 번째 원판에 유입된 유체가 다른 원판 3개에 의해 형성되는 입체적인 유로를 통해 다시 첫 번째 원판에 유입될때까지 90°각도의 유동방향 전환이 모두 6번 이루어지고, 유체의 유동방향이 90°로 전환되는 굴곡부마다 와류를 형성하는 공간(30),(31),(32),(33),(34),(35)이 배치되어 있으므로 와류형성에 의한 에너지 손실과 방향전환에 의한 에너지 손실을 이용하여 효과적으로 운동에너지를 감소시키게 된다.
도 2b는 배출구가 나누어지도록 4개의 원판을 통해 형성된 입체형 굴곡 유로 구조의 개략도로서, 상기구조는 도 3b에 예시한 원판형상과 같이 도 2a의 굴곡 구조와 조합하여 유체가 배출되는 최종 유로에 적용시킬 수 있으며, 유체의 유체 역학적인 특성에 따라 굴곡 구조인 도 2a와 조합하여 다양한 형상의 굴곡구조로 이루어낼 수 있다. 도 2b에 의한 굴곡 구조도 상기 상술한 도 2a와 동일한 기술적 요체로서 형성이 되며, 와류 형성공간 (30),(31),(32),(33),(34),(35),(36),(37)을 통과한 유체는 배출시 2개의 대칭 형상을 가진 배출구를 통해 배출되는 구조를 가지므로 배출구에서의 유체의 운동에너지를 더욱 낮게 할 수 있다.
이러한 유로 구조가 입체적으로 반복되는 유로를 형성하면 공간을 최대한 활용할 수 있으며, 유동에 대해 높은 유동 저항을 부여하고, 굴곡부에서 유로의 급축소와 급확대가 없으므로 유체의 압력이 극히 높은 조건에서 유체의 속도와 압력이 급변하지 않고 이를 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 유로 단면적의 급 변화가 없어 유로 내부에 이물질로 막히지 않으며, 유체의 높은 압력을 보다 쉽게 감소시킬 수 있으므로 장치의 컴팩트화를 이룰 수 있다.
유체의 압력 및 속도 변화 허용 범위내에서 첫 번째 원판의 유로(21),(25)와 두 번째 원판의 유로(22)가 접촉하여 이루는 원판 통과 관통 구멍(26),(28)을 엇갈리게 하여 유통 면적을 보다 작게 만들면, 유체의 래비린스 작용을 이용할 수 있으므로 보다 큰 유동 저항을 형성할 수 있는 잇점이 있으므로 이물질이 포함되어 있지 않은 유체의 저항장치에 적용할 수 있다.
도 2a 또는 도 2b 에서는 유체의 유입 유로부터 유체 배출구까지 일정한 유로의 횡단면적을 도시하였지만, 가스와 같은 압축성 유체의 경우에는 압력 강하에 따른 체적의 팽창을 수용하거나 특정한 목적을 위해서 유체의 유입 유로가 이루는 초기 횡단면적(A0)이 유동 진행에 따라 점차 확대되는 횡단면적(A1)의 유로를 만들 수도 있다. 또는 원판의 반경방향으로의 공간을 최대한 활용하기 위해 원판의 반경방향 유로의 폭(B)은 넓게 하고 원주방향 유로의 폭(A)은 작게 하여 유로 횡단적의 크기를 변경하면 동일한 횡단면적의 굴곡 유로보다 높은 유동 저항을 형성할 수 있는 이점이 있다. 이 경우에 서로 다른 유로의 횡단면적은 초기의 횡단면적(A0)보다 큰 상태가 되도록 하여 유입된 이물질이 유로내에서 막히지 않도록 한다.
상기의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치는 특정 적용조건에 따라 2개의 원판을 통해 유로가 형성되도록 만들 수도 있다. 즉, 첫 번째 원판의 T-자형 직각방향 전환 유로(21)와 두 번째 원판의 T-자형 직각방향 전환 유로(22)가 반복되면서 유체의 유입 유로(36)로 유입된 유체가 유체 배출구(37)로 배출되는 유로 구조를 형성하면 된다.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2a 및 도2b의 입체적인 유로 구조를 형성하게 하는 원판(15)에 대한 평면도이며, 도 3a는 유체가 유체의 저항장치(7)의 가운데 공간에서 원판(15)의 유입구(43)로 유입되어 반경방향, 원주방향 및 축방향의 굴곡 유로를 따라 배출구(48)를 통해 원판(15)의 바깥쪽으로 배출되는 형식이며, 도 3b는 원판에 유입된 유체가 각 굴곡 유로를 따라 두 개의 배출구(48-1),(48-2)를 통해 바깥쪽으로 배출되는 형식이다. 이와 반대로 도 2a 및 도 2b의 유로 구조가 원판(15)의 바깥쪽에서 안쪽으로 형성되도록 만들면 유체는 원판(15)의 바깥 공간에서 원판으로 유입되어 원판의 입체적인 굴곡 유로를 따라 원판(15)의 가운데 공간으로 배출되는 형식이 된다.
도 3a는 한 개의 원판(15)마다 6개의 유체 유입구(43)를 가지는 T-자형 직각방향 전환 유로용 유입 관통 구멍(44)과 6개의 유체의 배출구(48)를 가지는 배출 관통구멍(47)이 있으며, 4개의 원판들을 통해 도 2a와 같은 입체적인 유로 구조가 3번 반복되고 유체의 유동 방향이 90˚ 각도로 바뀌는 굴곡부가 18개인 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 만들기 위한 것이다. 이러한 유로 구조는 유체에 대한 특정 적용조건을 만족시키기 위해 각 유로에 대한 유로 형성용 관통 구멍의 개수, 각 관통 구멍의 횡단면적, 방향 전환 굴곡부들 간의 거리, 유로 표면의 거칠기, 관통 구멍 모서리의 형상을 고려하여 결정하면 된다.
원판(15)은 내경부(41)와 외경부(42)를 가지고 있으며, 원판(15) 중심의 한 각도를 기준으로 하여 내경부(41)에 T-자형 직각방향전환 유로(21) 형성용 유체 유입구(43)가 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 두 번째와 세 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(45),(46)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 유체의 배출구(48)를 가지는 배출 관통 구멍(47)이 형성되어 있다. 이 1차 관통구멍 패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(62)에 정렬되어 있다.
상기의 1차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 T-자형 직각방향전환 관통 구멍(49)이 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 두 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(50)이 형성되어 있고, 이에 반경방향으로 인접하여 세 번째의 T-자형 직각방향전환 유로용 관통 구멍(51)이 형성되어 있다. 이 2차 관통 구멍 패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(63)에 정렬되어 있다.
상기의 2차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 요입부 형성 유로형 관통 구멍(52)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 두 번째, 세 번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(53),(54)이 형성되어 있다. 이 3차 관통 구멍패턴은 4개 이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(64)에 정렬되어 있다.
상기의 3차 관통구멍 패턴의 시계방향으로 특정 각도를 기준으로 하여 원판 안쪽에 요입부 형성 유로형 관통 구멍(55)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 두 번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(56)이 형성되어 있고, 이에 인접하여 세번째의 요입부 형성 유로형 관통 구멍(57)이 형성되어 있다. 이 4차 관통 구멍패턴은 4개이상의 동일한 원판을 각각 반시계 방향으로 특정 각도만큼 회전시켜 쌓아 결합하였을 때 도 2a의 입체적인 단위 굴곡 유로 형성을 위한 4개 원판의 관통 구멍(65)에 정렬되어 있다.
상기와 같이 네 개의 패턴들이 원판의 시계방향으로 특정 각도만큼 반복적으로 형성되어 있어 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이룬다.
전술한 '특정 각도'는 원판(15)의 원주방향으로 각 관통 구멍 패턴들이 이루는 일정한 각도이며, 이 각도는 (360/4n)˚로 표현할 수 있다. 여기서 n 은 한 개의 원판(15)에 형성되는 유체의 유입구 개수이다.
도 3b는 도 3a의 경우보다 유체의 배출구측 운동에너지를 더욱 낮게 하기 위해서 도 3a의 배출 관통구멍(47). T-자형 직각방향전환 관통구멍(51), 요입부 형성 유로용 관통구멍(57) 대신에, 각 관통 구멍 패턴마다 두 개의 배출 관통 구멍(47-1),(47-2), 방향전환 유로용 관통구멍(51-1), 두 개의 요입부 형성 유로용 관통구멍(57-1),(57-2)를 형성한 것이며, 원판(15)의 원주방향의 공간이 허용하는 한 각 유로의 배출구를 유사한 방법으로 2개 이상으로 만들 수 있다.
전술한 바와 같은 유사한 방법으로 원판(15)에 1차 관통 구멍 패턴과 2차 관통 구멍 패턴만을 원주방향으로 주기적으로 형성하고 이러한 동일한 원판을 축방향으로 조립하여 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 만들 수도 있다. 즉, 상기 2개의 패턴들이 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이루도록 구성하고, 상기 패턴들이 형성된 동일한 원판들을 원판 기둥 형성을 위해 중첩 결속하되, 2개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되도록 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속된 2개의 원판이 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 상기 2개의 원판들을 주기적 중첩 결속하여 원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축방향으로도 굴곡유로가 배열되도록 하면 된다.
원판(15)에는 유로 형성용 관통구멍 패턴 중간 각도의 위치에 그리고 원판 중심으로부터 일정한 거리에 원판을 결속하기 위한 볼트(또는 핀에도 같이 적용한다, 이하 같다) 체결 구멍(58)을 형성하고 시계방향으로 특정 각도만큼 볼트 체결 구멍들(59),(60),(61)을 형성하며, 이들 패턴의 구멍들을 원판 중심으로부터 일정한 거리에 그리고 각도 90。 간격으로 4군데에 형성한다. 이 동일한 원판들을 도 4에서 설명하는 것과 같이 각각 특정 각도만큼 반 시계방향으로 회전시켜 쌓고 4개의 볼트로 결합시킬 수 있게 한다. 원판들을 3개의 볼트로 결합할 경우는 볼트 체결 구멍들(58),(59),(60),(61)을 중심으로부터 일정한 거리에 120˚간격으로 세 군데에 만들면 된다. 그러나 원판들을 볼트로 결합하지 않고 용접과 같은 방법으로 결합할 경우에는 이러한 볼트 체결 구멍들은 만들지 않아도 된다.
도 4는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 이루는 다수의 원판(15)과 두 개의 끝판(8),(9)이 결합되는 형태의 분해 사시도이다.
유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 끝판(8),(9)은 서로 동일하게 만든 것으로, 가운데 구멍의 크기와 끝판의 외경이 원판(15)과 동일하다. 끝판(8)에는 다수의 원판들을 볼트로 결합시키기 위해서 원판의 볼트 체결 구멍들과 같은위치에 90˚각도마다 4개의 턱이 있는 볼트 체결 구멍(83),(84),(85),(86)을 형성한다.
도 4에서는 원판들과 끝판들의 결합을 간단히 도시하기 위해 도 3a에서 예시한 원판(15)이 6개로만 결합되는 것을 예시하였다. 여러 가지 모양의 관통 구멍들이 있는 6개의 원판(71),(72),(73),(74),(75),(76)들은 도 3a의 원판(15)과 같이 관통 구멍들이 모두 동일하게 형성되어 있는 것들이다.
원판들 (71),(72),(73),(74),(75),(76)을 결속하기 위해서는 도 3a에서 설명한 것처럼 각 원판들은 특정 각도만큼 반시계 방향으로 회전시켜 결합하며 그 순서를 상세히 설명하면 다음과 같다. 하부 끝판(9)의 볼트 체결 구멍(89)를 기준으로 할 때 첫 번째 원판(71)의 볼트 체결 구멍(61), 두 번째 원판(72)의 볼트 체결 구멍(58), 세 번째 원판(73)의 볼트 체결 구멍(59), 네 번째 원판(74)의 볼트 체결 구멍(60), 다섯 번째 원판(75)의 볼트 체결 구멍(61), 여섯 번째 원판(76)의 볼트체결 구멍(58), 그리고 상부 끝판(8)의 볼트체결 구멍(86)을 일직선으로 정렬하여 볼트로 결합하면 되며, 나머지 세 군데의 볼트 결합도 동일하다. 이러한 볼트를 이용한 결합 대신에 도 1에서의 설명한 바와 같이 용접 등으로 결합할 수도 있다.
이렇게 다수의 원판들은 쌓아 결합하면 각 원판의 유로 형성용 관통 구멍들은 양쪽에 인접한 원판들의 유로 형성용 관통 구멍과 관통구멍이 없는 면이 서로 밀착되어 도 2a 또는 도 2b의 유로 구조를 형성하면서 다수의 입체적인 굴곡 유로를 가진 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치가 된다. 즉, 도 2a 또는 도 2b의 단위 굴곡 유로를 형성하기 위한 도 3a 또는 도 3b의 4개의 패턴들이 주기적으로 형성된 동일한 원판(15)들을 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속하여 원판 기둥을 형성하면, 4개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되고, 4개의 원판이 입체형 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 4개의 원판들을 주기적으로 중첩 결속하여 원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축방향으로도 입체형 굴곡유로가 배열된다.
도 5은 조립이 완료된 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치의 사시도이다.
도 4에서 설명한 것과 같이 끝판(8),(9)과 원판(15)들이 4개의 볼트 체결 너트(91),(92),(93),(94)로 결합되어 있으며, 각 원판마다 다수의 유로 구멍(95)이 일정하게 분포되어 있고 어느 한 개의 원판으로 유입된 유체는 그 원판으로 배출된다.
도 5의 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치는 동일한 두께의 원판(15)에 일정한 각도와 간격으로 배열된 다수의 유로 구조를 가지고 있으므로 특정 적용요건에서 각 원판마다 일정한 유체의 유량률이 형성된다. 또한 각 원판(15)의 두께를 다르게 하면 각 원판을 통과하는 유체의 유량률을 바꿀 수 있다.
도 6a, 6b는 도 3a, 도 3b의 원판에서 모서리가 둥근 관통 구멍이 형성된 원판의 평면도와 확대도이다. 도 3a 및 도 3b에서와 같이 각 유로 형성용 관통구멍들(44), (45), (46), (47), (47-1), (47-2), (49), (50), (51), (52), (53), (54), (55), (56), (57), (57-1), (57-2)의 모서리를 레이저 머신과 같은 특수가공기계로 직각으로 형성할 수 있으나, 밀링머신 또는 컴퓨터 수치제어머신(CNC Machine) 등으로 이 관통구멍들을 형성할 경우에는 모서리부는 만곡부가 되도록 가공할 수 있다. 이러한 둥근 모서리의 관통구멍은 본 저항장치의 전체적 작용에 큰 영향을 미치지 않으면서도 제작이 용이한 잇점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 유체의 저항장치가 가지는 결점을 보완하는 동시에 고성능의 정밀한 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치를 1개의 동일한 형상의 원판으로 쉽게 설계하고, 상대적으로 저렴한 제작비로 제작할 수 있으며, 특정 적용조건에 따라 각 원판의 설계 특성을 바꾸면 유체의 속도 및 유동 저항장치의 성능을 쉽게 바꿀 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 극히 높은 압력의 유체를 효과적으로 원하는 유동 속도와 압력으로 감소시키고, 유체 저항장치의 유체 배출구를 여러 개로 나누어유체의 운동에너지를 제한하고 소음에 대한 첨두 주파수를 보다 높은 주파수로 이동시킴으로써 유체의 저항장치 및 이를 적용한 설비에서의 소음, 진동, 캐비테이션(Cavitation), 침식, 부식, 마모 및 이 물질 막힘을 방지한다.

Claims (8)

  1. 유체의 유동을 제어하는 원판 기둥형 유체 저항장치(7)에 있어서, 원판의 원주상 바깥 가장 자리부에 원주 방향으로 다수개의 결속용 원형구멍을 형성하고,
    원판 내경 원주상에 유체 유입부를 가지는 사각 요입부(Rectangular Groove)와 원판 외경 원주상에 유체 배출부를 가지는 사각 요입부 사이에는 반경방향(Radial Direction)으로 다수개의 T 자 형 관통 구멍들을 주기적으로 형성시켜 1차 관통 구멍 패턴(Pattern)을 형성하고,
    1차 관통 구멍 패턴과 원주 방향(Circumferential Direction)으로 일정한 각도를 이루어 다수개의 T-자형 유로 관통구멍들을 반경방향으로 주기적으로 형성시켜 2차 관통 구멍 패턴을 형성하고,
    상기 1, 2차 관통 구멍 패턴의 원주 양쪽 방향으로 일정한 각도를 이루게 하여 다수개의 사각 구멍이 반경방향으로 주기적으로 형성되어 3, 4차 관통 구멍 패턴을 형성하고,
    상기 4개의 패턴들이 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이루도록 구성하여,
    상기 패턴들이 형성된 동일한 원판들을 원판 기둥 형성을 위해 중첩 결속하되, 4개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되도록 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속된 4개의 원판이 입체형 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 상기 4개의 원판들을 주기적 중첩결속하여원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축 방향으로도 입체형 굴곡 유로가 배열되도록 함을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    입체형 굴곡 유로는 직각으로 방향 전환 직전에 와류 형성용 공간이 형성되며, 상기 와류 형성용 공간은 원판 기둥의 축 방향으로는 사각 구멍 패턴들에 의해 형성되고, 반경방향 및 원주방향으로는 T-자형 유로 관통 구멍 형상에 의해 와류 형성용 공간이 구성됨을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 입체형 굴곡 유로에 있어서 각 원판의 유입구로 유입된 유체는 그 원판의 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치
  4. 제 1 항에 있어서, 입체형 굴곡 유로는 원판들을 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속시 원판들에 의해 교차되는 유로 단면적을 조절함으로써, 유체의 급 축소 및 급 확대 작용을 이용하여 보다 큰 국부 유동 저항을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    입체형 굴곡 유로는 유로의 초기 횡단면적이 유동 진행에 따라 횡단면적이 커지고 다시 작아지게 반복되면서 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치
  6. 제 1 항에 있어서,
    유로 관통구멍은 원판에 형성한 각 관통 구멍들의 내부 모서리 부에 만곡부(Rounded Edge)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치
  7. 제1 항에 있어서, 입체형 굴곡 유로는 원판 내경 원주상에 유체 유입부를 가지는 사각 요입부(Rectangular Groove)와 원판 외경 원주상에 유체 배출부를 가지는 사각 요입부 사이에는 반경방향(Radial Direction)으로 다수개의 T 자 형 관통 구멍들을 주기적으로 형성시켜 1차 관통 구멍 패턴(Pattern)을 형성하고,
    1차 관통 구멍 패턴과 원주 방향(Circumferential Direction)으로 일정한 각도를 이루어 다수개의 T-자형 유로 관통구멍들을 반경방향으로 주기적으로 형성시켜 2차 관통 구멍 패턴을 형성하고,
    상기 2개의 패턴들이 원주 방향으로 각 대칭성(Angular Symmetry)을 가지면서 주기적으로 배열된 형상을 이루도록 구성하여,
    상기 패턴들이 형성된 동일한 원판들을 원판 기둥 형성을 위해 중첩 결속하되, 2개의 패턴들이 원판 기둥 축 방향(Axial Direction)으로도 순차적으로 배치되도록 특정한 각도로 회전시켜 중첩 결속된 2개의 원판이 굴곡 유로를 원주방향과 반경방향으로 형성시킴과 동시에 상기 2개의 원판들을 주기적으로 중첩 결속하여 원판 기둥을 이룸으로써, 원판기둥 축 방향으로도 입체형 굴곡 유로가 배열되도록 함을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    입체형 굴곡 유로는 2차 패턴의 양 방향 전환 유로용 관통구멍(51)에 대해 1차 패턴의 배출 관통구멍(47-1,47-2)과 4차 패턴의 요입부 형성 유로용 관통구멍(57-1,57-2)이 짝을 이루어 다수 개의 배출구(48-1,48-2)를 구성하는 것을 특징으로 하는 유체의 속도 및 압력강하 제어용 저항장치.
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