KR20080062280A - 컨트롤 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 내부에 유체가 유동 되는 유동통로를 형성한 몸체와, 몸체 상부에 위치하여 제어장치의 조절에 따라 작동되는 액추에이터로 구비되는 컨트롤 밸브에 있어서, 액추에이터에 연결되어 액추에이터의 작동에 따라 상하 이송되는 스템과; 스템의 일단부에 결합 되며, 일단부에는 원추형상의 돌출부가 구비된 상태로 스템의 이송에 따라 상하 이송되면서 유체를 개폐하는 플러그; 및 중앙에는 관통공이 형성된 상태로 플러그의 상하 이송을 안내하고, 외측에는 관통공으로 통하는 복수개의 유동공이 형성된 케이지를 포함하는 컨트롤 밸브가 개시된다. 개시된 컨트롤 밸브에 의하면, 복수개의 케이지로 구비된 유로를 유량 통과 단면적의 증감을 갖도록 형성하여 유동하는 유체의 압력강하를 점차적인 강하와 회복의 반복 과정을 통해 점차적인 압력강하를 유도함으로써 밸브 내의 캐비테이션(cavitation)현상을 방지할 수 있도록 하며, 유량이 작은 범위에서도 작용하도록 플러그 전단 돌출부위에 유량 통과 단면적이 증감되게 구성하여 밸브의 입구에서부터 점차적인 압력강하를 유도함으로써 밸브 내의 캐비테이션(cavitation) 현상을 방지할 수 있도록 한다.

컨트롤 밸브, 플러그, 케이지, 캐비테이션

Description

컨트롤 밸브{Control valve}

도 1은 종래의 컨트롤 밸브를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컨트롤 밸브의 사시도,

도 3은 도 2의 부분 확대도,

도 4는 도 2의 컨트롤 밸브가 열린 상태의 플러그 확대측면도,

도 5는 도 2의 컨트롤 밸브가 닫힌 상태의 플러그 확대측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...컨트롤 밸브 200...몸체

210...유동통로 220...시트베이스

300...액추에이터 400...스템

500...플러그 510...돌출부

520...요철 600...케이지

610...관통공 620...유동공

630...시트부 640...보조케이지

650...유체구멍

본 발명은 컨트롤 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체가 유입되는 밸브의 입구의 압력과 유체가 배출되는 출구의 압력에 있어서 유체의 급격한 압력저하에 따라 밸브를 손상시키는 캐비테이션(cavitation)현상을 방지할 수 있도록 하는 컨트롤 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 컨트롤 밸브는 밸브의 손상의 원인을 억제하거나 방지하는 수단으로 유체가 통과하는 밸브 내에 압력을 점차적으로 낮추고 완화하여 유체가 증기압 이하로 낮아지지 않도록 복수개의 유동공이 형성된 케이지를 구비하거나, 유체의 흐름 경로를 변경하도록 하는 것으로서 도 1에 도시한 바와 같은 구조가 일반적으로 사용된다.

도면을 참조하면, 종래의 컨트롤 밸브(10)는 밸브본체(20)의 제어장치(미도시)에 의해 작동되는 엑추에이터가(30)가 구비되며, 상기 밸브본체(20) 하부에 연결되어 내부로는 유체가 유동 되는 유동통로(41)를 형성하는 몸체(40)를 구비한다.

그리고, 상기 엑추에이터(30)에 연결되는 스템(50)과, 상기 스템(50)에 연결되어 상하 이송되는 플러그(60)와, 중앙에 관통공에 형성되어 상기 플러그(60)가 이송되며, 외측에는 복수개의 유동공이 형성된 케이지(70)와, 상기 케이지 하부에 구비되어 상기 플러그(60)의 일단부와 접촉되는 밸브시트(80)를 구비한다.

이러한, 상기 컨트롤 밸브(10)는 상기 몸체(40)의 유동통로(41)로 유체가 유입되면 상기 액추에이터(30)가 작동되면서 상기 스템(50)에 의해 상기 플러그(60)가 상하 이송되어 상기 밸브시트(80)와 접촉되거나 이격 되면서 유체의 흐름을 개 폐하게 된다.

그리고 상기 플러그(60)의 개폐 여부에 따라 상기 플러그(60)를 통과한 유체는 상기 케이지(70)의 유동공(71)을 통해 상기 몸체(40)의 배출구로 배출된다.

이러한, 종래의 컨트롤 밸브(10)는 유체의 최대유량 즉, 완전 열림에서는 유체의 유입압력과 유출의 압력차가 상대적으로 크지 않고 정상적으로 작동된다.

그러나 상기 컨트롤 밸브(10)의 제어유량이 적을 경우에는 상기 플러그(60)의 단면적이 작고, 상기 밸브시트(80)의 사이공간이 좁기 때문에 입구압력과 출구압력 차가 크게 발생 되어 압력이 급격히 하강하게 되고, 캐비테이션 현상이 일어나기 쉽다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 밸브의 유입구와 배출구의 급격한 압력변화에 따른 캐비테이션과 같은 유해현상의 발생을 방지하여 밸브의 수명이 연장될 수 있도록 그 구조를 개선시킨 컨트롤 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 컨트롤 밸브는, 내부에 유체가 유동 되는 유동통로를 형성한 몸체와, 상기 몸체 상부에 위치하여 제어장치의 조절에 따 라 작동되는 액추에이터로 구비되는 컨트롤 밸브에 있어서, 상기 액추에이터에 연결되어 액추에이터의 작동에 따라 상하 이송되는 스템과; 상기 스템의 일단부에 결합 되며, 일단부에는 원추형상의 돌출부가 구비된 상태로 상기 스템의 이송에 따라 상하 이송되면서 유체를 개폐하는 플러그; 및 중앙에는 관통공이 형성된 상태로 상기 플러그의 상하 이송을 안내하고, 외측에는 관통공으로 통하는 복수개의 유동공이 형성된 케이지를 포함한다.

여기서, 상기 플러그의 돌출부 외주면에는 유체 유동간의 압력변화에 따라 케이테이션이 방지 되도록 원주방향으로 복수개의 요철이 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 케이지의 관통공 내주면에는 상기 플러그의 일단부가 접촉되어 유체의 흐름을 차단하게 되는 시트부가 돌출되며, 외주면에는 상기 유동공을 통과하는 유체의 압력이 단계적으로 하강하도록 외측에 복수개의 유체구멍이 형성된 상태로 상호 겹쳐지게 배치되는 복수개의 보조케이지가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 컨트롤 밸브를 나타낸 사시도 및 부분확대도, 그리고 확대측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 컨트롤 밸브(100)는 내부로 유체가 유동 되는 몸체(200)와, 상기 몸체(200) 상부에 위치하여 제어장치(미도시)에 의해 작동하는 액추에이터(300)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 액추에이터(300)에 연결되는 스템(400)과, 상기 스템(400)의 일단부에 결합 되는 플러그(500)와, 상기 플러그(500)의 상하 이송을 안내하는 케이지(600)를 구비하고 있다.

상기 몸체(200)는 내부로 유체가 유동 되도록 하는 부재이다.

이러한, 상기 몸체(200)는 일측에 유체가 유입되는 유입구가 형성되고 타측에는 유체가 배출되는 배출구가 형성된 상태로 내부에는 상기 유입구로 유입된 유체가 상기 배출구로 배출되도록 유동통로(210)를 형성한다.

그리고, 상기 몸체(200)의 유동통로(210) 내에는 유체의 기밀을 유지하는 시트베이스(220)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 액추에이터(300)는 상기 몸체(200) 상부에 위치하여 공급되는 에너지에 의해 밸브를 작동시키는 부재로서, 제어장치(미도시)와 연결된 상태로 제어장치에 서 입력되는 신호에 의해 상기 컨트롤 밸브(100)를 작동하게 된다.

상기 스템(400)은 상기 액추에이터(300)의 연결되어 동력을 전달하는 부재이다.

이러한, 상기 스템(400)은 상기 액추에이터(300)의 일측에 연결되어 상기 액추에이터(300)의 작동에 따라 상하 이송되면서 상기 액추에이터(300)의 동력을 전달하는 연결축의 기능을 하게 된다.

상기 플러그(500)는 상기 스템(400)의 일단부에 결합 되어 유체의 흐름을 개폐하는 부재이다.

이러한, 상기 플러그(500)는 일단부에 원추형상의 돌출부(510)가 구비된 상태로 상기 스템(400)의 일단부에 결합 되어 상기 스템(400)의 상하 이송에 따라 이동되면서 상기 케이지(600) 내주면에 접촉되거나 이격 되어 유체를 개폐하게 된다.

그리고, 상기 돌출부(510)의 외주면에는 유동 되는 유체의 압력이 단계적으로 강하 되도록 원주방향으로 복수개의 요철(520)이 구비된다.

여기서, 복수개의 상기 요철(520)은 유동 되는 유체의 압력을 단계적으로 강하시켜 급격한 압력변화에 따라 발생 되는 캐비테이션(cavition)현상을 방지하게 된다.

상기 케이지(600)는 상기 플러그(500)에 의해 유동 되는 유체를 통과시키는 부재이다.

이러한, 상기 케이지(600)는 상부에 돌출부가 형성되어 상기 몸체(200) 내부에 인입 고정되고, 하부는 상기 몸체(200) 내부에 구비된 상기 시트베이스(220)에 고정되며, 중앙에는 관통공(610)이 형성된 상태로 상기 플러그(500)의 상하 이송을 안내한다.

그리고, 상기 케이지(600) 외측에는 상기 관통공(610)으로 통하는 복수개의 유동공(620)이 형성된다.

여기서, 상기 케이지(600)의 관통공(610) 내주면에는 상기 플러그(500)의 일단부가 접촉되거나 이격 되면서 유체의 흐름을 개폐하는 시트부(630)가 돌출된다.

따라서, 상기 플러그(500)에 의해 상기 케이지(600)의 관통공(510)으로 유동 되는 유체는 상기 플러그(500)의 상하 이송에 따른 복수개의 상기 유동공(620)의 개방정도에 따라 유량을 조절하게 된다.

또한, 상기 케이지(600) 외주면에는 복수개의 상기 유동공(620)을 통과하는 유체의 압력이 단계적으로 하강하도록 외측에 복수개의 유체구멍(650)이 형성된 상태로 상호 겹쳐지게 배치되는 복수개의 보조케이지(640)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 컨트롤 밸브(100)의 작동을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 몸체(200)의 유입구로부터 유체가 유입되면 유체는 상기 유동통로(210)를 통해 상기 시트베이스(220)에 고정된 상기 케이지(600)의 관통공(610) 하부로 유입하게 된다.

그리고, 상기 플러그(500)는 상기 액추에이터(300)의 작동에 따라 상하 이송되는 상기 스템(400)에 의해 상기 케이지(600)의 관통공(610)에 인입된 상태로 하 부로 이동한다.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 플러그(500)의 일단부가 상기 케이지(600)의 관통공(610)에 돌출된 시트부(630)에 접촉되면서 유동 되는 유체를 차단하게 된다.

그런 다음, 상기 플러그(500)가 상기 액추에이터(300)의 작동에 의해 서서히 상승하게 되면 도 5에 도시한 바와 같이 상기 플러그(500)의 일단부가 상기 시트부(630)와 이격 되면서 유체가 유동하게 된다.

여기서, 유체는 상기 플러그(500)의 돌출부(510) 외주면에 구비된 복수개의 상기 요철(520)을 통과하게 되는데, 상기 요철(520)과 상기 요철(520)에 의해 형성된 홈에 의해 압력이 하강 되었다가 회복되는 과정을 반복함으로써 유동 되는 유체의 압력이 서서히 하강하게 된다.

이때, 압력이 하강 된 상태의 유체는 상기 케이지(600)에 형성된 복수개의 유동공(620)을 통해 상기 보조케이지(640)에 형성된 복수개의 유체구멍(650)으로 통과하게 된다.

여기서, 유체는 상기 케이지(600)와 보조케이지(640)에 형성된 유동공(620)및 유체구멍(650)과, 상기 보조케이지(650)가 상호 겹쳐져 형성되는 홈 부위를 통과하면서 유체압력의 하강과 회복을 반복하여 압력이 재차 하강하게 된다.

즉, 상기 컨트롤 밸브(100)를 유동하는 유체는 상기 플러그(500)의 요철(520)을 통과하여 상기 케이지(600)가 감당할 수 있는 압력으로 하강한 후 다시 상기 케이지(600) 및 보조케이지(640)를 통과하여 압력이 재차 하강함으로써 상기 컨트롤 밸브(100)에서 발생하는 캐비테이션 현상을 방지하게 된다.

이와 같이, 상기 컨트롤 밸브(100)는 상기 플러그(500)와 케이지(600)에 의해 유체의 압력이 하강과 회복을 반복하는 과정을 거치게 되면서 밸브의 입구와 출구의 급격한 압력변화에 따른 캐비테이션이 일어나지 않도록 하여 밸브 구성요소의 마모를 방지하게 된다.

또한, 상기 컨트롤 밸브(100)는 상기 플러그(500)에 의해 강하된 유체 압력을 상기 케이지(600)를 통해 재차 강하시킴으로써 캐비테이션의 방지효과를 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 컨트롤 밸브에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 플러그의 돌출부에 복수개의 요철이 구비됨으로써 플러그를 유동하는 유체의 압력이 강하와 완화를 반복하는 과정을 통해 캐비테이션을 방지하게 되며, 더욱이 전체 유량에 영향을 주지 않으면서 유량 작은 곳 즉, 캐비테이션이 심화되는 유량 제어구간에서의 효과가 우수하다.

둘째, 플러그에 구비된 복수개의 요철이 구비되면서 다단의 기밀구조를 갖는 효과를 낼 수 있기 때문에 누설의 위험을 미연에 방지할 수 있다.

셋째, 배관상의 별도의 캐비테이션 방지 수단을 구비하지 않고도 플러그 및 케이지에 의해 캐비테이션을 방지할 수 있기 때문에 소음을 억제할 수 있으며, 밸브의 수명이 길어 경제적이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명 되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 내부에 유체가 유동 되는 유동통로를 형성한 몸체와, 상기 몸체 상부에 위치하여 제어장치의 조절에 따라 작동되는 액추에이터로 구비되는 컨트롤 밸브에 있어서,

   상기 액추에이터에 연결되어 액추에이터의 작동에 따라 상하 이송되는 스템과;

   상기 스템의 일단부에 결합 되며, 일단부에는 원추형상의 돌출부가 구비된 상태로 상기 스템의 이송에 따라 상하 이송되면서 유체를 개폐하는 플러그; 및

   중앙에는 관통공이 형성된 상태로 상기 플러그의 상하 이송을 안내하고, 외측에는 관통공으로 통하는 복수개의 유동공이 형성된 케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨트롤 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 플러그의 돌출부 외주면에는 유체 유동간의 압력변화에 따라 케이테이션이 방지 되도록 원주방향으로 복수개의 요철이 구비되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 케이지의 관통공 내주면에는 상기 플러그의 일단부가 접촉되어 유체의 흐름을 차단하게 되는 시트부가 돌출되며, 외주면에는 상기 유동공을 통과하는 유체의 압력이 단계적으로 하강하도록 외측에 복수개의 유체구멍이 형성된 상태로 상호 겹쳐지게 배치되는 복수개의 보조케이지가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 컨트롤 밸브.

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