KR20160085871A - 제어 밸브용 복수 스테이지 트림 - Google Patents

제어 밸브용 복수 스테이지 트림 Download PDF

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빈첸조 피에탄자
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누보 피그노네 에스알엘
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Abstract

제어 밸브(1)가, 상기 밸브(1)의 입구를 한정하는 제1 개구(3) 및 제2 개구(4) 사이에서 축(Y)을 따라 연장되는 내부 보어(5)를 한정하는 원통형 중공 트림(2)으로서, 상기 축(Y)을 따라 연장되며 그리고 출구를 한정하는 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)을 포함하는, 제1 외측 실린더(11)와, 상기 제1 실린더(11) 내에 수용되며 그리고 상기 제1 실린더와 동축 상에 놓이고, 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)을 포함하는, 제2 실린더(12)를 포함하는 것인, 원통형 중공 트림에 있어서, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(14)은 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(15)보다 더 작으며 그리고 더 많은 수로 구비되고, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 하나의 각각의 구멍(14, 15)에 대한, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 다른 하나 상에서 반경 방향을 따르는 방사가, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15) 중 다른 하나의 각각의 구멍으로부터 이격되는 것인, 원통형 중공 트림; 및 상기 보어(5) 내부에 조립되도록 크기 결정되며 그리고 상기 축(Y)을 따라 미끄럼 이동 가능한 플러그(6)를 포함한다.

Description

제어 밸브용 복수 스테이지 트림{MULTISTAGE TRIM FOR CONTROL VALVES}
본 발명은 복수 스테이지 제어 밸브에 관한 것이다.
제어 밸브들을 위한 복수 스테이지 트림에 대한 종래 기술은, 많은 가능한 구성을 구비한다. 가장 일반적인 유형들 중 하나는, 동심으로 뚫린 중공 실린더들로 구성된다.
이러한 유형의 트림은, 2개의 주요 해법을 갖는다.
a) 첨부된 도 1a 내지 도 1b에 도시되는, 제1 해법에서, 행정(stroke)이, 분리된 축 방향 레벨들로 분할된다. 중앙 플러그가, 가장 내측의 실린더 내부에서, 트림의, 밸브 완전 폐쇄 위치에 대응하는 하나의 축 방향 단부로부터, 밸브 완전 개방 위치에 대응하는 반대편 축 방향 단부로 미끄럼 이동한다. 자체의 스트로크를 따라, 플러그는 처음부터 마지막까지 밸브의 축 방향 레벨들을 연속적으로 점진적으로 개방한다.
b) 제2 해법은 EP1408265에서 설명된다. 이 경우, 중앙 플러그는 가장 내측 실린더 내부에서, 내측 실린더를 따라 제공되는 복수의 구멍을 점진적으로 개방하도록, 미끄럼 이동하며, 환형 플리넘(환형 플리넘)이, 내측 실린더와 제2 복수의 구멍을 구비하는 제2 외측 실린더 사이에 제공된다. 환형 플리넘은, 내측 실린더 및 외측 실린더의 모든 구멍들과 연통된다. 내측 실린더의 구멍들을 통과하는 기체는, 환형 플리넘 내에서 팽창한 다음, 외측 실린더의 구멍들을 통과함에 의해 트림을 빠져 나간다.
이러한 해법들의 불리한 특징들이, 개별적으로, 다음과 같다.
a) 기체가 트림을 통해 팽창함에 따라 어떠한 제한 하에서 유체의 속도를 유지하기 위해, 구멍들의 크기가 반드시 입구 실린더로부터 출구 실린더로 갈수록 증가되어야 한다. 이는, 트림의 가장 외측 실린더에 대응하는, 마지막 스테이지에서 소음을 증가시킨다.
b) 플러그가 미끄럼 이동함에 따라, 스테이지들 사이에서 압력 강하의 분포가 변화된다. 특히, 낮은 밸브 개도에서, 제1 스테이지는, 매우 높은 압력 손실 및 소음 생성에 종속된다. 부가적으로, 마지막 스테이지 상류에서의 분출은, 완전히 벗어나지 않고 가려지지 않는다.
유사한 불편함이 또한, CA1003727 및 US4617963과 같은 문헌들에서 설명되는 해법들에 존재한다.
따라서, 이점들을 유지할 수 있으며 그리고 이상의 해법들 양자 모두의 불편함을 회피할 수 있는, 개선된 밸브를 제공하는 것이 바람직하다.
그러한 목적은, 제어 밸브로서,
상기 밸브의 입구를 한정하는 제1 개구 및 제2 개구 사이에서 축을 따라 연장되는 내부 보어를 한정하는 원통형 중공 트림으로서,
상기 축을 따라 연장되며 그리고 상기 트림의 출구를 한정하는, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍을 포함하는, 외측의 제1 실린더와,
상기 제1 실린더 내에 수용되며 그리고 상기 제1 실린더와 동축 상에 놓이는 제2 실린더고, 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍을 포함하는, 제2 실린더를 포함하는 것인, 원통형 중공 트림,
상기 보어 내부에 조립되도록 크기 결정되며 그리고, 상기 제1 개구 근처의 폐쇄 위치와 상기 제2 개구 근처의 완전 개방 위치 사이에서 복수의 부분적 개방 위치를 통과하여, 상기 축을 따라 미끄럼 이동 가능한 플러그로서, 상기 완전 개방 위치에서, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 모든 구멍은 상기 내부 보어와 연통되며, 그리고 상기 부분적 개방 위치들 각각에서, 단지 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들 중 각각의 일부만이 상기 내부 보어와 연통되는 것인, 플러그
를 포함하는 것인, 제어 밸브에 있어서,
상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들은 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들보다 직경이 더 작으며,
상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들은 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들보다 더 많은 수로 구비되고,
상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 중 하나의 각각의 구멍에 대한, 상기 제1 실린더 및 상기 제2 실린더 중 다른 하나 상에서 반경 방향을 따르는 방사(projection)가, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍 중 다른 하나의 각각의 구멍으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 제어 밸브를 통해 달성된다.
이상의 해법은 뒤따르는 이점들을 달성하는 것을 허용한다.
모든 유동 상황에서 제1 종래 기술의 해법(도 1a 및 도 1b 참조)보다 더 낮은 소음.
부분적 밸브 개방 상태에서 제2 종래 기술의 해법(EP1408265)보다 더 낮은 소음.
본 발명의 다른 목적, 특징, 및 이점들이, 뒤따르는 도면들과 함께 취해지는 본 발명의 실시예들에 대한 뒤따르는 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 밸브의 구성요소에 대한 사시도 및 단면도이고;
도 2는 본 발명에 따른 밸브의 절개 사시도이며;
도 3a 및 도 3b는 각각, 도 2의 밸브의 구성요소에 대한 2개의 상이한 실시예에 대한 단면도들이고;
도 4 및 도 5는 도 3a 내의 구성요소에 대한 상세도들이다.
본 발명의 제1 실시예(도 2, 도 3a, 도 4 및 도 5 참조)를 참조하면, 복수 스테이지 제어 밸브(1)가, 축(Y)을 따라 연장되는 원통형 중공 트림(2) 및, 보어(5) 내부에 조립되도록 크기 결정되며 그리고 축(Y)을 따라 미끄럼 이동 가능한 플러그(6)를 포함한다. 중공 트림(2)은, 제1 원형 개구(3) 및 제2 원형 개구(4) 사이에 축(Y)을 따라 지향하게 되는 내부 보어(5)를 한정한다. 제1 개구(3)는 밸브(1)의 입구를 한정한다. 트림(2)은, 축(Y)을 따라 연장되며 그리고 밸브(1)의 출구를 한정하는 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)을 포함하는, 제1 외측 실린더(11)를 포함한다. 트림(2)은 또한, 제1 실린더(11) 내에 수용되며 그리고 상기 제1 실린더와 동축 상에 놓이는 제2 실린더(12)를 포함한다. 제2 실린더(12)는 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)을 포함한다.
플러그(6)는, 제1 개구(3) 근처의 폐쇄 위치와 제2 개구(4) 근처의 완전 개방 위치 사이에서, 복수의 부분적 개방 위치를 통과하여, 미끄럼 이동한다. 완전 개방 위치에서, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 모든 구멍은 내부 보어(5)와 연통된다. 부분적 개방 위치들 각각에서, 단지 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들 중 각각의 일부만이 내부 보어(5)와 연통된다.
트림(2)은, 상기 제1 개구(3) 및 제2 개구(4) 사이에서 축(Y)을 따라 축 방향으로 분포하게 되는 복수의 레벨(첨부된 도 2 내지 도 4의 실시예에서, 9개의 레벨(2a-i))로 상기 트림(2)을 분할하도록 하기 위해, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 하나로부터 다른 하나로 환형의 사이 공간(11a)을 통해 연장되며 그리고 축(Y)과 직교하는, 복수의 환형 격벽(20)을 더 포함한다. 각각의 레벨(2a-i)은, 제1 실린더(11) 및 제2 실린더(12)의 각각의 일부분들 그리고 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 각각의 일부분들을 포함한다. 각각의 레벨(2a-i)은, 부분적 개방 위치들 중 하나를 한정한다.
본 발명의 제1 실시예에서, 밸브(1)는 2개의 스테이지를 포함하며 그리고 트림(2)은 단지 제1 실린더(11) 및 제2 실린더(12)를 포함한다. 밸브(1)가 완전히 또는 부분적으로 개방될 때, 즉, 플러그(6)가 제1 개구(3)로부터 떨어져 있을 때, 유체가, 제1 개구(3)로부터 자체의 에너지 압력을 감소시킴에 의해 레벨들(2a-i) 중 적어도 일부로 유동한다. 여러 레벨로 트림(2)을 분할함에 의해, 소음의 감소뿐만 아니라, 압력의 더욱 효율적인 감소가 달성된다. 유체는, 우선 제1 압력 강하 스테이지를 구성하는 내측의 제2 실린더(12)를 통해, 이어서 환형 사이 공간(11a)을 통해, 그리고 마지막으로 마지막 제2 압력 강하 스테이지를 구성하는 외측의 제1 실린더(11)를 통해 통과한다.
제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들은, 다음과 같은 방식으로 치수 결정되며 그리고 위치 설정된다.
a) 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)의 구멍들은 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들보다 직경이 더 작고,
b) 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)의 구멍들은 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들보다 더 많은 수로 구비되며,
c) 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 하나의 각각의 구멍(14, 15)에 대한, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 다른 하나 상에서 반경 방향을 따르는 방사가, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍 중 다른 하나의 각각의 구멍(15, 14)으로부터 이격된다.
상기한 배치 형태로 인해, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)은, 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)과, 축(Y)과 직교하는 반경 방향을 따라, 부분적으로도 정렬되지 않는다.
제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)은 추가로 다음과 같은 방식으로 치수 결정되고 위치 설정된다:
- 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 2개의 인접한 구멍(14)의 중심들 사이의 거리(l)는, 1.3d 내지 3d 사이에 포함되며, 여기서 'd'는 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(14)의 평균 직경이다. 특히 본 발명의 가능한 실시예에 따르면, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(14)은 모두 동일한 직경(d)을 갖는다;
- 각각의 레벨(2a-i)에서, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(14)의 총 단면적(A)은, 1.1B 내지 3B 사이에 포함되며, 여기서 'B'는 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들의 총 단면적이다.
본 발명의 제2 실시예(도 3b)에서, 밸브(1)는 3개의 스테이지를 포함하며 그리고 트림(2)은 제2 실린더(12) 내에 수용되며 제2 실린더와 동축 상에 놓이는 제3 실린더(13)를 또한 포함한다. 제 3실린더(13)는 제3 복수의 반경 방향 관통 구멍(16)을 포함한다. 제1 실린더(11) 및 제2 실린더(12)와 유사하게, 제2 실린더(12) 및 제3 실린더(13)에 의해 구성되는 인접한 실린더 쌍의 구멍들은, 제2 실린더 및 제3 실린더 중 하나의 각각의 구멍에 대한, 제2 실린더 및 제3 실린더 중 다른 하나 상에서 반경 방향을 따르는 방사가 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍 및 상기 제3 복수의 반경 방향 관통 구멍 중 다른 하나의 각각의 구멍으로부터 이격되는 방식으로, 배치된다. 제2 실시예의 트림은, 제2 실린더(12) 및 제3 실린더(13) 중 하나로부터 다른 하나까지의 제2 환형 사이 공간을 포함한다. 그러한 제2 실시예에서, 유체가, 제1 개구(3)로부터 자체의 에너지 압력을 감소시킴에 의해 레벨들(2a-i) 중 적어도 일부로 유동한다. 유체는, 우선 제1 압력 강하 스테이지를 구성하는 내측의 제3 실린더(13)를 통해, 이어서 제2 환형 사이 공간(12a)을 통해 통과한다. 제2 환형 사이 공간(12a)으로부터, 유체는, 제2 압력 강하 스테이지를 구성하는 내측의 제2 실린더(12)를 통해, 이어서 환형 사이 공간(11a)을 통해, 그리고 마지막으로 마지막 제3 압력 강하 스테이지를 구성하는 외측의 제1 실린더(11)를 통해 통과한다.
다른 실시예(미도시)에 따르면, 밸브(1)는 4개 이상의 스테이지를 포함하며 그리고 트림(3)은, 각각 압력 강하의 개별적인 스테이지에 대응하는, 4개 이상의 실린더를 포함한다.
그러나, 일반적으로, 모든 실시예에 대해, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들은 나아가, 상기한 조건 a), b) 및 c)를 충족하게 되는 방식으로, 치수 결정되고 위치 설정된다.

Claims (5)

  1. 제어 밸브(1)로서,
    상기 밸브(1)의 입구를 한정하는 제1 개구(3) 및 제2 개구(4) 사이에서 축(Y)을 따라 연장되는 내부 보어(5)를 한정하는 원통형 중공 트림(2)으로서,
    상기 축(Y)을 따라 연장되며 그리고 상기 트림의 출구를 한정하는, 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)을 포함하는, 외측의 제1 실린더(11)와,
    상기 제1 실린더(11) 내에 수용되며 그리고 상기 제1 실린더와 동축 상에 놓이고, 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)을 포함하는, 제2 실린더(12)를 포함하는 것인, 원통형 중공 트림(2);
    상기 보어(4) 내부에 조립되도록 크기 결정되며 그리고, 상기 제1 개구(3) 근처의 폐쇄 위치와 상기 제2 개구(4) 근처의 완전 개방 위치 사이에서 복수의 부분적 개방 위치를 통과하여, 상기 축(Y)을 따라 미끄럼 이동 가능한 플러그(6)로서, 상기 완전 개방 위치에서, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 모든 구멍은 상기 내부 보어(5)와 연통되며, 그리고 상기 부분적 개방 위치들 각각에서, 단지 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들 중 각각의 일부만이 상기 내부 보어(5)와 연통되는 것인, 플러그
    를 포함하는 것인, 제어 밸브(1)에 있어서,
    상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)의 상기 구멍들은 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들보다 직경이 더 작으며,
    상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)의 상기 구멍들은 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들보다 더 많은 수로 구비되고,
    상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 하나의 각각의 구멍(14, 15)에 대한, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 다른 하나 상에서 반경 방향을 따르는 방사가, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14) 및 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15) 중 다른 하나의 각각의 구멍으로부터 이격되며,
    상기 트림(2)은, 상기 제1 개구(3) 및 제2 개구(4) 사이에서 축(Y)을 따라 축 방향으로 분포하게 되는 복수의 레벨(2a-i)로 상기 트림(2)을 분할하도록 하기 위해, 상기 제1 실린더(11) 및 상기 제2 실린더(12) 중 하나로부터 다른 하나로 환형의 사이 공간(11a)을 통해 연장되며 그리고 상기 축(Y)과 직교하는, 복수의 환형 격벽(20)을 더 포함하며, 각각의 상기 레벨(2a-i)은, 상기 부분적 개방 위치들 중 하나를 한정하는 것을 특징으로 하는 제어 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트림(2)은, 상기 제2 실린더(12) 내에 수용되며 상기 제2 실린더와 동축 상에 놓이는 적어도 하나의 제3 실린더(13)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 제 3실린더(13)는 개별적으로 제3 복수의 반경 방향 관통 구멍(16)을 포함하고, 상기 트림(2) 내에서 각각의 인접한 실린더들의 쌍(11, 12; 12, 13)의 구멍들은, 상기 인접한 실린더들 중 하나(11, 12; 12, 13)의 각각의 구멍에 대한, 상기 인접한 실린더들 중 다른 하나(12, 11; 13, 12) 상에서 반경 방향을 따르는 방사가, 상기 인접한 실린더들 중 다른 하나의 상기 복수의 반경 방향 관통 구멍의 각각의 구멍으로부터 이격되는 방식으로, 배치되는 것인, 제어 밸브.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 2개의 구멍(14)의 중심들 사이의 거리(l)는, 'd'가 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들의 평균 직경일 때, 1.3d 보다 크고 3d 보다 작은 것인, 제어 밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍의 구멍들(14)은 모두, 동일한 직경(d)을 갖는 것인, 제어 밸브.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 레벨에서, 상기 제1 복수의 반경 방향 관통 구멍(14)의 구멍들의 총 단면적(A)은, 'B'가 상기 제2 복수의 반경 방향 관통 구멍(15)의 구멍들의 총 단면적(B)일 때, 1.1B 보다 크고 3B 보다 작은 것인, 제어 밸브.
KR1020167015641A 2013-11-15 2014-11-14 제어 밸브용 복수 스테이지 트림 KR102242216B1 (ko)

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