KR20040094317A

KR20040094317A - 조절 밸브

Info

Publication number: KR20040094317A
Application number: KR1020040028132A
Authority: KR
Inventors: 코르베타안토니오; 바고안토넬로
Original assignee: 피비비쎄 에스.피.에이.
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2004-11-09
Also published as: DE602004002509D1; US20040217312A1; EP1473498A1; JP2004332932A; CA2463224A1; KR101118554B1; CA2463224C; HK1069623A1; EP1473498B1; ES2273152T3; CN1542314A; TWI317000B; TW200508532A; DE602004002509T2; US7044436B2; CN100378385C; JP4615890B2; ATE340958T1; ITMI20030889A1

Abstract

유체를 위한 볼 밸브는 유입구(12) 및 유출구(13)가 설치되고, 내부에 관통하는 소통 주통로(17)를 가지면서 회전 가능하도록 수용된 볼 장치(15)를 가진 몸체(11)를 포함한다. 상기 볼 장치는 상기 통로가 유입구와 유출구를 실질적으로 가로지르도록 설치되어 밸브가 완전히 닫혀진 상태로 되는 경사진 위치와 상기 주통로가 소통을 형성하기 위하여 유입구 및 유출구와 함께 정렬되면서 밸브가 완전히 열린 상태로 되는 경사진 위치 사이에 회전 가능하다. 상기 볼 장치(15)는 상기 소통 주통로의 측면으로 설치된 감소된 단면적의 두 번째 소통 통로(19)를 포함한다. 상기 두 번째 통로는 볼 밸브가 상기 완전히 열린 경사진 위치와 완전히 닫힌 경사진 위치 사이의 중간적인 각도 상의 범위 내에 있는 경우에 밸브 유입구와 유출구가 서로 소통되도록 한다.

Description

조절 밸브{A Regulation Valve}

본 발명은 혁신적인 볼 형태의 조절 밸브와 관련된다 당해 업계에 공지된 것으로서, 무엇보다도 가스 형태의 유체(gaseous fluids)가 사용될 때, 흐름 조절(flow regulation)의 일시적인 개폐 상태 및 중간적인 위치와 관련하여 볼 밸브에 대하여 문제가 발생한다.

상기와 같은 밸브의 실행을 개선하려는 시도에서, 여러 가지 서로 다른 해결 방법이 당해 업계에서 제안되어 왔다. 예를 들어, 볼 장치를 통과하는 도관(duct) 내부로 적당하게 관통이 된 조절 장치(baffles)가 특별한 방법으로 닫혀지도록 하는 그러한 도관의 입구가 제안되었다. 상기 장치는 부분적으로 닫혀있고 그리고 관통된 영역이 볼의 중간적인 회전 위치에서 향상된 조절을 제공하여야 한다. 불행하게도, 상기 해결방법은 충분히 열린 밸브를 가질 가능성을 배제할 수 없으며, 이로 인하여 관통된 조절 장치(baffle)가 부분적으로 도관(duct)을 방해할 수 있다. 추가적으로, 관통이 된 조절장치 및 그들 내에 존재하는 통로로 인하여 형성된 부착 가장자리의 특별한 형태로 인하여, 어떤 작동 조건 아래에서는 허용할 수 없는 진동 및 소음이 발생되고, 무엇보다도 유체의 속도가 높은 경우에 진동 및 소음이 발생한다.

본 발명의 목적은 공지의 볼 밸브의 단점을 방지하는 것이며, 볼 밸브가 온/오프(ON/OFF)로 작동되도록 허용할 뿐만 아니라, 매우 높은 차이를 나타내는 압력(high differential pressures) 또는 더 낮은 차이를 나타내는 압력을 가지지만 높은 유용한 조절 각을 가진 흐름을 조절할 가능성을 제공하며, 상기 볼 밸브의 강건하고 간단한 구조 작동은 심지어 높은 유체 흐름에서도 만족스러울 만큼 소리 없이 작동한다.

상기 목적의 관점에서 본 발명에 따르면, 다양한 유체(fluids)를 위한 볼 밸브가 유입구와 유출구 및 내부 챔버(inner chamber)가 설치된 몸체를 포함하고, 상기 챔버는 볼 장치(ball element)가 통과하는 주통로(main communication passageway)를 가진 볼 장치가 회전 가능하게 수용하고, 상기 볼 장치는 상기 주통로가 유입구와 유출구를 실지적으로 가로지르면서 밸브가 완전히 닫혀진 상태로 되는 경사진 위치(an angular position)와 상기 주통로는 그들 사이에 소통이 이루어지도록 밸브 유입구와 유출구와 함께 정렬되어 밸브가 완전히 열린 상태로 되는 경사진 위치 사이에 회전 가능하고, 볼 장치(ball element)는 상기 주통로에 대하여 경사지도록 설치되며 감소된 단면적을 가지는 두 번째 유동로를 포함하는 것을특징으로 하고, 상기 볼 장치가 상기 충분히 열려지고 충분히 닫혀진 위치 사이의 중간 경사진 위치에 있는 경우 상기 두 번째 유동로는 밸브 유입구와 밸브 유출구가 서로 소통이 되도록 설계된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브의 개략적인 단면을 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 밸브의 볼 장치의 정면도를 도시한 것이다.

본 발명의 개혁적인 기술 사상과 당업계에 공지된 발명과 비교할 때 제공하는 이점을 보다 잘 설명하기 위하여 상기 원칙을 적용시키는 가능한 예시적인 실시 형태가 아래에서 기술될 것이며, 상기 실시 예는 첨부되는 도면을 참조하여 설명된다.

도 1을 참조하면, 특정한 가스 내에 있는 유체를 위한 볼 밸브가 도 1에 도시되어 있고 볼 밸브 전체는 도면부호 10으로 표시되어 있다. 상기 볼 밸브(10)는 유입구(12) 및 유출구(13)가 설치된 몸체(11)를 포함하고, 상기 유입구(12)와 유출구(13)는 내부 챔버(14)의 반대편 끝에 동축으로(coaxial)으로 설치되고, 상기 챔버(14) 내에는 볼 차단 장치(15)가 회전 가능하도록 수용되어 있다. 상기 볼 장치는 축(16) 주위로 도시되지 않았지만 공지된 수단을 이용하여 회전 가능하고, 볼 장치를 관통하는 주통로(17)가 설치되어 있다. 공지된 수력 공학적 실링 장치(18)가 볼 장치와 챔버 사이에 설치되어 있다.

상기와 같은 방법으로, 상기 볼 장치는 상기 주통로(17)는 공통의 유입구 및 유출구 축을 실질적으로 가로지르도록 설치된 축을 가지면서 상기 밸브가 충분히 닫힌 상태에 있는 경사진 위치와 충분히 열려진 위치에 잇는 경사진 위치 사이에서 회전 가능하고, 상기 충분히 열려진 상태에서는 상기 주통로(17)는 그들 사이에 소통(communication)이 형성되도록 하기 위하여 밸브 입구 및 밸브 출구와 함께 정렬된다.

유리한 형태로서 주통로(17)는 실질적으로 챔버 내에 있는 유입구 도관(12) 및 유출구 도관(13)의 입구 직경(opening diameter)에게 매우 밀접한 직경을 가진다.

주통로(17)에 추가하여, 볼 장치(15)는 분리된 두 번째 통로(19)를 포함하고, 상기 유동 통로(19)는 주통로에 평행하도록 측면에 설치되고 주통로와 비교하여 감소된 단면적을 가진다.

도 1에 도시된 것처럼, 상기 볼 장치는 상기에서 언급된 것처럼 충분히 열린 위치와 충분히 닫힌 상태 사이의 중간적인 경사진 위치의 범위에 있는 경우 두 번째 통로(19)는 밸브 유입구와 밸브 유출구가 서로 소통이 되도록 한다.

유리한 형태로서, 두 번째 통로(19)는 적절하게 비틀린 형태의 유체를 위한 복수 개의 통로를 포함하고, 상기 비틀린 형태의 통로는 볼 장치가 상기와 같은 중간적인 위치에 있는 경우 높은 양의 유체 에너지를 산란시켜 결과적으로 밸브 유입구와 밸브 유출구 사이의 중요한 압력 차이를 발생하도록 하기 위함이다. 필요에 따라, 상기 압력 차는 통로들을 적당한 크기로 만들면서 상당히 높은 값이 되도록 할 수 있다.

도 2에 명백히 도시된 것처럼, 두 번째 통로는 상기 주통로 주위의 모서리(angle)에서 연장되는 단면적을 가진다. 상기 연장되는 크기 α는 0도 내지 360 도의 값을 포함하고, 적절하게는 45도 내지 180도가 되고, 보다 적절하게는중심 통로 주위로 약 90도의 값이 된다.

두 번째 통로의 작은 구멍의 연장 각은 각각의 부분들을 위하여 서로 다른 값이 될 수 있고, 상기 서로 다른 값은 압축성을 가진 유체의 팽창되는 부분이 두 번째 통로를 따라 흐를 수 있도록 하기 위함이다. 그러므로, 구형 표면의 관통된 영역은 기능(service)의 형태에 따라 서로 다른 형태와 각으로 연장되어야 하고 그리고 상기 관통된 영역은 0도 내지 90도의 각 사이에 포함되어야 하며 이는 상기 연장은 시트(seat)보다 더 크지 않는 것이 필요하기 때문에 요구되는 거이지만, 그러나, 연속되는 영역(sectors)에서는 전체 원주를 덮을 수 있도록 각도 상으로(angularly) 연장될 수 있다.

예를 들어, 선택된 각은 측면 통로 부분이 챔버 내의 소통 도관의 유입구를 통하여 유체의 통로를 위하여 전체 클리어런스(clearance) 20(도 2에서 점선 형태로 개략적으로 도시가 되어 있는 것처럼)이 되는 그런 크기로 연장될 수 있다.

도 2에 도시된 것처럼, 두 번째 통로(19)는 회전 축(16)을 가로지르는 볼 장치의 중간 평면(21)과 관련하여 아크-형태의 구조로 대칭적으로 연장되는 단면적을 가진다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 밸브의 유리한 실시 형태로서, 상기 밸브는 볼 장치 내에 있는 시트(23) 내에 삽입되는 토로이드 장치(22)를 포함하고, 상기 토로이드 장치(22)는 그 자체로서 주통로를 둘러싸기 위하여 주통로(17)의 축과 일치하는 축을 가진다. 적절한 실시 형태로서, 상기 토로이드 장치는 유리한 형태로서 시트(23) 내에 삽입되어 밀집된 다수 개의 관통된 디스크 또는 와셔(22)를 이용하여 권선 형태로(in turn) 만들어진다.

상기와 같은 방식으로, 주통로(17)가 정렬된 중앙의 구멍(24)을 통하여 형성된다. 상기 디스크에는 상기 두 번째 통로의 부분(segments)을 형성하기 위하여 중앙의 구멍 주위로 미리 만들어진 경사진 연장 부분(angular extension)을 위하여 설치된 복수 개의 구멍(25)이 설치된다. 구멍이 정렬되거나 정렬 상태를 벗어나도록 적당하게 조절함으로서, 두 번째 통로로 통하는 유체 통로에 대한 보다 크거나 보다 작은 장애가 만들어질 수 있다.

밸브 작동을 위하여 특별히 유리한 형태는 도 1에 명백히 도시되어 있는 것처럼 각각의 디스크의 구멍(25)이 첫 번째 길이에 걸쳐서 첫 번째 직경을 가지고 그리고 두 번째 길이에 대하여 첫 번째 직경과는 다른 두 번째 직경을 가지도록 형성되어, 모든 도관이 첫 번째 직경과 두 번째 직경을 가지는 교차적인 부분으로 형성되도록 하는 것임이 밝혀졌다. 내부에 상기 주 통로를 형성하는 파이프(26)는 유리한 형태로서 밀집된 디스크의 중앙 구멍을 이용하여 형성된 통로 내부로 삽입된다. 도 1에서 실선으로 도시된 것처럼, 파이프(26)는 적어도 밀집된 디스크의 바깥으로 연장되는 부분을 가지며, 이는 상기 입구 부분이 중앙 통로의 끝에서 볼 장치에 의하여 확인되는 가상적인 구형의 표면에 가까이 설치되도록 하기 위함이다. 밸브가 중간 정도의 열리진 상태에 있는 경우 상기와 같은 구성은 흐름이 적절하게 유도되도록 한다. 또한, 파이프의 단지 일부분만이 서로 다른 연장 부분들을 가지도록 만드는 것에 의하여 특별한 통로들이 만들어 지도록 할 수 있으며 밸브 내에서 불필요한 과도한 압력 또는 부정적인 영향을 미치는 압력 영역이 발생하는 것이 방지될 수 있다.

유리한 형태로서 상기 디스크 시트 내에 적당하게 형성된 플러그(27)가 삽입될 수 있고, 상기 플러그(27)는 두 번째 통로(19)를 이용하여 적어도 조절 장치(register) 내에서 구멍을 통하여 형성되고 그리고 볼 장치의 표면을 연결한다. 상기 플러그는 실링 장치(18)의 가장 자리를 따라서 밀봉된 상태로 미끄러지도록 하기 위하여 설계된 볼 장치의 표면과 연결된 외부 표면을 가진다. 위와 같은 설명에 의하여 본 발명의 의도된 목적이 이루어진다는 것은 명백하다. 본 발명에 따라 만들어진 밸브는 충분히 열려진 상태 및 충분히 닫혀진 상태 양쪽이 만족스러운 조절 범위가 되도록 할 뿐만 아니라 단일한 밸브 내에 존재하는 것을 허용한다. 또한, 공지된 밸브에서 존재하는 일시적으로 열려지고 닫혀짐으로서 발생하는 문제들을 제거한다. 추가적으로, 두 번째 통로의 변형 형태를 적절하게 선택하는 것에 의하여, 밸브가 완전히 열린 위치에 도달하기 전에 높은 차이를 나타내는 압력 또는 보다 낮은 차이를 나타내는 압력을 가지지만 충분히 유용한 조절 각도를 이용하는 조절 특성을 가지는 조절 범위를 얻을 수 있다. 만약 필요하다면, 중앙 통로 주위로 보다 큰 통로의 연장 부분을 공급하는 것에 의하여 가스의 팽창이 허용된다.

물론, 본 발명의 창작적인 사상을 적용하는 실시 형태에 대한 상기와 같은 기술이 단지 실시 예에 의하여 주어진 것이므로 청구된 본 발명의 권리를 제한하는 것으로 간주되어서는 아니 된다. 예를 들어, 통로(19)는 구멍(holes), 채널(channels) 또는 다소 복잡한 미로 형태가 될 수 있으며, 상기 형태는 실질적인 사용과 제조 요구 사항에 따라 달라진다.

필요하다면, 다른 통로 또는 채널이 두 번째 통로 및 주 통로 사이의 연결을 위하여 설치될 수 있으며(예를 들어, 채널 축을 따라서 분리된 위치에 설치될 수 있다), 이는 추가적인 액체의 팽창을 허용하기 위함이다.

본 발명은 공지의 볼 밸브의 단점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 볼 밸브가 온/오프(ON/OFF)로 작동되도록 허용하고, 매우 높은 차이를 나타내는 압력(high differential pressures) 또는 더 낮은 차이를 나타내는 압력을 가지지만 높은 유용한 조절 각을 가진 흐름을 조절할 가능성을 제공하여 높은 유체 흐름에서도 만족스러울 만큼 소리 없이 작동할 수 있도록 한다.

Claims

유입구 및 유출구가 설치되고, 내부에 관통하는 소통 주통로를 가지는 볼 장치가 회전 가능하도록 수용된 볼 장치를 가진 내부 챔버를 가지며, 상기 볼 장치는 상기 통로가 밸브 유입구와 유출구를 실질적으로 가로지르도록 설치되어 밸브가 충분히 닫혀진 상태로 되는 경사진 위치(angular position)와 상기 주통로가 밸부 유입구와 유출구와 함께 정렬되어 밸브가 충분히 열려진 상태로 되는 경사진 위치 사이에서 회전 가능하도록 되어 소통로가 형성하도록 설치된 몸체를 포함하는 유체를 위한 볼 밸브에 있어서,

볼 장치는 상기 소통 주통로에 대하여 측면으로 설치된 감소된 단면의 두 번째 소통 통로를 포함하고, 상기에서 볼 장치가 충분히 열리진 상태와 충분히 닫혀진 상태 사이의 중간적인 경사진 위치의 범위에 있는 경우에는 두 번째 소통 통로는 밸브 유입구와 밸브 유출구가 서로 소통이 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 두 번째 통로는 볼 장치가 상기 경사진 위치의 범위에 있는 경우 밸브 유입구와 밸브 유출구 사이에 현저한 압력 차이를 발생시키는 위하여 유체를 위한 다수 개의 통로(paths)를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 두 번째 통로는 상기 주통로 주위의 모서리 또는 각도 상으로 연장되는 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 3에 있어서,

상기 연장은 중심 통로 주위로 45도 내지 180도, 적절하게는 약 90도를 포함하는 각으로 제한되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 3에 있어서,

상기 두 번째 통로는 볼 장치의 회전축을 가로지르는 중간 평면과 관련하여 대칭적으로 연장되는 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 1에 있어서,

볼 장치 내에 있는 시트(seat) 내에 수용되고, 주요 통로를 둘러싸기 위하여 주요 통로의 축과 일치하는 축을 가지며, 그리고 상기 두 번째 통로를 형성하기 위하여 미리 결정된 연장 부분에 걸쳐서 설치된 다수 개의 구멍(holes)이 설치된 토로이드 장치를 포함하는 볼 밸브.
청구항 6에 있어서,

상기 토로이드 장치는 볼 장치 내에 있는 시트 내에 삽입되고 밀집되며 중심이 일치하는 구멍이 형성된 디스크로 형성되며, 상기 두 번째 통로의 부분(segments)을 형성하기 위하여 중심 구멍 주위로 미리 결정된 각도 상으로 연장된 부분에 걸쳐서 설치된 다수 개의 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 7에 있어서,

상기 디스크 각각의 구멍은 첫 번째 길이에 대한 첫 번째 직경과 두 번째 길이에 대한 상기 첫 번째 길이와는 서로 다른 두 번째 직경을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 7에 있어서,

내부에서 주통로를 형성하는 파이프가 밀집된 디스크의 중심 구멍에 의하여 형성된 통로 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 9에 있어서,

적어도 상기 파이프의 일부분은 밀집된 디스크의 바깥으로 연장되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 3에 있어서,

플러그가 상기 시트 내에 삽입되고, 상기 플러그는 두 번째 통로를 이용하여 적어도 조절 장치(register) 내로 구멍을 형성하고(bored), 그리고 볼 장치의 곡선으로 형성된 벽을 연결하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 10에 있어서,

상기 플러그는 볼 장치의 표면과 연결된 외부 표면을 가지고, 챔버 내의 대응되는 유입구 또는 유출구의 입구를 둘러싸고 있는 실링 장치의 가장 자리를 따라서 밀봉되도록 미끄러지도록 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
청구항 1에 있어서,

주통로와 두 번째 통로 사이에 연결을 위한 추가적인 통로를 포함하는 볼 밸브.