KR20000009026A - 밸브의 유체흐름 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축성 및 비압축성 유체 등의 여러 유체의 처리에 사용되는 기계적 기술과 관련하며, 밸브작동,저항부여작동,배압제어 및 전체적 작용을 제어하고 특정한 흐름에 적용하면서 가용체적을 최대한 이용하여 유체속도를 제어하고, 캐비테이션(Cavitation),플래싱(Flashing),이물질 막힘,내부부품의 손상을 최대한 방지하는 복합적 구조의 유로를 가진 밸브의 유체흐름 제어장치에 관한 것으로, 몸체(8)의 유입구(1)와 배출구(2) 사이에 케이지(3)가 결합되어 플러그(7)가 이동하면서 유체흐름을 제어하는 밸브(5)에 있어서, 플러그(7)와 밀착되는 다수의 구멍(28)과 턱(51)이 축방향과 반경방향으로 일정하게 형성된 내측원통(25),축방향과 반경방향으로 일정하게 다수의 구멍(28)을 가진 외측원통(22), 내,외측 원통(25,22) 사이에 중첩결합되어 축방향으로 직각단면엘보우를 형성하는 다수의 요철홈(27)에 다수의 구멍(28)이 형성된 내부원통(23),축방향과 반경방향으로 일정하게 다수의 구멍(28)을 가지며 내부원통(23)사이에 결합되는 내부원통(24),내,외측(25,22)과 내부원통(23,24)을 결합하는 상하단의 원반형 받침판(21,26)으로 된 케이지(3),상기 케이지(3)와 대치할 수 있는 원반형 케이지(110),시트(9)와 접촉하는 밀봉부(102)와 유체흐름통로 개폐부(103)로 나누어지고 개폐부(103)상부 홈(104)을 통해 개폐부(103)와 연통하는 수 개의 구멍(105)으로 된 플러그(7)를 포함하는 것에 요지가 있다.

Description

밸브의 유체흐름 제어장치

본 발명은 압축성 및 비압축성 유체 등의 여러 가지 유체의 처리에 사용되는 기계적 기술과 관련하는 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 작동, 저항부여 작동, 배압 제어 및 전체적 작용을 제어하고, 특정한 흐름에 적용하면서 가용체적을 최대한 이용하여 유체의 속도를 제어하고, 캐비테이션(Cavitation), 플래싱(Flashing), 이물질 막힘 및 내부 부품의 손상을 최대한 방지할 수 있게 하는 복합적인 구조의 유로를 가진 밸브의 유체흐름 제어장치에 관한 것이다.

본 발명의 특성은 유체흐름 저항장치, 배압장치 및 다른 장치들로 집약될 수 있으며, 다중 오리피스(Orifice)와 다중통로 밸브, 또한 어떤 경우에는 이와 유사한 흐름의 제어장치 및 차단장치에 관한 분야에 적용할 수 있다.

통상 밸브와 저항장치에 관한 장치들은 광범위한 적용 범위를 가지며, 그것들 중 몇몇은 다중 통로형 밸브로 통칭된다.

특히, 다중 통로형 밸브는 극한 상황에서 그리고 정밀성이 요구되는 분야에 사용된다.

이러한 밸브는 유체의 속도제어가 가능하고 밸브의 긴 수명과 좋은 상태를 유지할 필요가 있는 장치에 사용된다.

이는 소음과 캐비테이션을 제어하는 분야나 유압 및 무압 유체를 조절하는 고밀도 제어분야에 응용되고 있으며, 또한, 화력발전, 원자력발전, 석유와 가스 제조, 화학적 공정, 석유 화학적 제조 및 처리, 정제 등을 포함한 다방면의 산업분야에 사용되고 있다.

전술한 각종 분야에 적용되는 종래의 다중 통로형 밸브의 유체흐름 저항장치는 포개어 놓거나 겹쳐 놓은 것처럼 형성된 일련의 원반(Disc)이나 원통(Cylinder)에 기초를 두고 있다.

이렇게 만든 디스크나 실린더에는 다수 개로 분리된 통로와 굴곡들이 형성되며, 이들 통로가 밸브의 전장에 걸쳐 장치의 압력 또는 유량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

굴곡통로를 통과하는 유체는 속도수두손실(Velocity Head Loss)이 생긴다. 독자적 흐름 통로의 저항성이 특정 상태에 적용되어 배출속도가 감소, 유지되므로 작동 중 액체의 캐비테이션, 부식, 마모, 소음 및 진동을 억제하는 것이다.

이와 같은 다중 통로형 밸브나 압력저항장치의 특징은 내부 원반이나 실린더에 방향성 통로와 와권선회형(渦捲旋回形) 통로가 형성되어 있다.

유체흐름 저항장치 안쪽에는 플러그가 상하로 이동할 수 있도록 하여 상기 플러그의 선단(先端)이 유체흐름 저항장치의 유체흐름 통로들을 개폐하여 밸브를 통과하는 전체적인 유체의 흐름을 조절해 주고, 플러그 선단이 시트에 접촉하여 유체흐름을 차단, 밀봉하도록 하는 두 가지 기능을 가지고 있다.

어떤 경우에는 플러그가 유체흐름 조건에서 상하 이동을 보다 안정적으로 수행하고 플러그와 시트와의 동심축 접촉이 이루어지도록 하기 위해 플러그 하부 측면에 수 개의 원주방향 홈을 만든 래비린스 플러그(Labyrinth Plug)가 사용되기도 한다.

이와 같이 종래의 밸브용 유체흐름 저항장치에서는 필요한 만큼의 속도수두손실을 일으키기 위해 작은 유체흐름통로와 단순한 굴곡 형성으로 유체흐름 저항장치의 체적이 커지게 된다.

또한, 이로 인해 밸브 전체의 용적이 커지게 되고, 밸브의 전체적인 재료가 추가될 뿐만 아니라 밸브를 설치할 공간도 크게 확보해야 한다.

그리고, 플러그 선단 밀봉부는 압력비가 큰 유체흐름 저항장치의 유체흐름 통로 또는 시트와 틈새를 이루는 인접 위치에서 오리피스 원리에 의한 베나 콘트랙타(Vena Contracta)를 형성하여 유체의 급속한 속도 증가 및 압력 감소로 유체흐름 저항장치, 플러그, 시트 등에 캐비테이션, 플래싱, 침부식, 소음 및 진동 등을 일으키게 된다.

이러한 현상은 래비린스 플러그의 구조에서도 발생하게 된다.

또한, 유체흐름 저항장치는 필요한 속도수두손실을 이루기 위해 작은 단면적을 가진 여러 통로로 만들어지므로 밸브 입구로 이물질이 유입되면 유체흐름 저항장치의 각 통로나 입구가 막혀 밸브의 기능을 저하시키며, 유체의 흐름이 플러그 하부로부터 유체흐름 저항장치를 통과하는 형식의 밸브에서는 유체흐름 저항장치의 통로 입구에 걸린 이물질로 인해 축방향으로 움직이는 플러그 선단 밀봉부가 손상을 입기도 하여 밀봉 기능이 급격히 저하된다.

이러한 경우에는 밸브 입구로 유입되는 이물질을 걸러 주기 위해 밸브의 유체 유입구에 별도의 스크린 장치를 추가로 설치하고 있다.

본 발명은 전술한 종래의 결점을 해결하기 위해 다중통로형 밸브의 유체흐름 저항장치의 특성을 보유하면서 이와 동시에 쉽고 간단하게 정밀한 밸브를 조립, 생산할 수 있게 하고, 또 다른 한편으로는 유체흐름 저항장치가 이물질 유입을 구조적으로 제한하고 플러그와 유체흐름 저항장치의 흐름통로 사이에 일정한 공간을 갖게 함으로써 밸브의 유체 입구에 별도의 스크린 장치를 설치하지 않아도 유체흐름 저항장치가 이물질로 막히거나 이물질이 플러그와 상호 작용하는 것을 방지하고자 하는 것이다.

또한, 유체흐름통로의 각 저항부마다 속도수두손실을 크게 하여 밸브에 작용하는 일정한 차압조건에서 흐름통로당 단면적을 크게 할 수 있게 함으로써 유체흐름통로가 밸브를 통과하는 이물질에 의해 막히지 않고 일정한 체적내에서 유체의 유량을 보다 크게 하면서도 정밀하고 콤팩트한 밸브의 제작이 가능하게 하고자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 유체흐름과 상호 작용하는 장치에서의 구조적인 기능 분할과 유체흐름을 분산하여 높은 압력차가 형성되는 유체흐름 폐쇄 근접위치에서도 베나 콘트랙타를 방지함으로써 유체흐름 저항장치, 플러그 및 시트 등에 캐비테이션, 플래싱, 침부식, 진동 및 소음 등이 발생하지 않도록 하고, 이를 위한 구성의 콤팩트화를 추구한 것이다.

도 1은 유체의 흐름을 제어하는 밸브의 부분 단면도

도 2는 도 1의 밸브에서 원통 케이지가 포함된 부분 단면도

도 3은 도 2의 케이지의 배열에 대한 부분 단면도

도 4는 도 2의 케이지중 내측 원통에 대한 사시도

도 5는 도 2의 케이지중 요철홈이 있는 내부 원통에 대한 부분 단면도

도 6은 도 2의 케이지중 외측 원통에 대한 사시도

도 7은 도 2의 케이지중 내부 원통의 형성 및 배열에 대한 부분 단면도

도 8은 도 2의 케이지중 내부 원통의 형성 및 배열에 대한 부분 단면도

도 9,9a는 도 2의 케이지중 내부 원통의 형성 및 배열에 대한 부분 단면도

도 10은 도 2의 케이지중 내,외측 원통의 다른 실시예를 보인 결합상태 단면도

도 11은 도 1의 밸브에서 원반기둥을 포함한 밸브의 단면도

도 12는 도 11의 원반기둥의 원반 한 쌍에 대한 부분 평면도

도 13은 도 11의 원반 한쌍에 대한 부분 사시도

도 14는 도 11의 원반기둥중 단일 원반 유체흐름 통로에 대한 부분 평면도

도 14a는 도 14의 작용도

도 15,15a,15b는 도 11의 원반 한 쌍에 대한 부분 단면도와 측면도

도 16,16a,16b,16c는 도 1의 밸브에서 기능분리 플러그 및 시트를 포함한 부분 단면도

도 17,17a는 도 16의 기능분리 플러그와 시트에 턱과 홈이 형성된 부분 단면도

도 18은 도 1의 밸브에서 케이지와 시트가 일체인 장치와 도 16의 기능분리 플러그가 조합된 유체흐름 제어장치의 부분 단면도

☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜

1;유입구 2;배출구

3;케이지 4;유체흐름저항장치

5;밸브 6;보넷트

7;플러그 8;몸체

9;시트 10;스템

21,26;원반형 받침판 22;외측원통

23,24;내부 원통 25;내측원통

27;요철홈 28;구멍

29,30;턱

31;직각단면엘보우

40;유체흐름저항장치 41;시트

42;구멍 43,48;돌출홈

44,46;턱 45;틈새

51;턱 52;장방향홈

71,72;원통 73;철(凸)부분

74;구멍 75;요(凹)부분

81,82;원통 83,84;구멍

85,86;요(凹)부분

91;원통 92;요철홈

93,94;구멍 95;요(凹)부분

102;플러그 및 시트의 밀봉부 103;유체흐름통로 개폐부

104;홈 105;구멍

106;턱 107;돌출홈

108;돌출턱

110;유체흐름저항장치 111,112;원반

113,114;홈 115,116;턱

117,117',117a,117a';직각단면엘보우 118,119;받침판

124,124',125,125';턱 126;리세스 홈

128;직각단면엘보우

130;입구 131;출구

132;,134;턱 133;홈

135;원반 136;홈

137;턱

본 발명의 유체흐름 저항장치는 원통과 원반에 기초를 두고 각 유체흐름통로의 저항부는 속도수두손실이 크도록 오리피스, 직각단면엘보우(Rectangular Section Elbows) 및 리세스 홈(Elbow With Recess)을 복합적으로 응용한 유체흐름 저항장치로서,

특히 본 발명의 직각단면엘보우는 입구 단면적과 출구 단면적을 구조적으로 다르게 함으로써 유체흐름에 대한 속도수두손실이 매우 크게 되도록 한 것이다. 유체흐름 통로에서 발생하는 압력 강하량은 저항부의 유로의 형태와 레이놀즈수에 의해 결정되는 손실계수, 유체의 밀도, 그리고 속도의 제곱에 비례한다.

이러한 압력 강하량은 밸브의 작동 조건에 따라 결정되는 값이므로 총 속도수두손실이 커지면 자연히 유체의 속도를 효과적으로 제어할 수 있게 되며, 속도수두손실은 유체흐름 저항장치에서의 유체흐름 통로별로 저항부가 많을수록, 또는 유체흐름 통로의 단면적이 작을수록, 또는 저항부의 손실계수가 클수록 총 속도수두손실은 커진다.

따라서 저항부를 많게 하고 유체흐름 통로의 단면적을 작게 만들면 유체흐름 저항장치의 크기가 커지거나 밸브를 통과해야 하는 적량의 유량을 얻기가 어렵고, 또 유체흐름통로의 단면적을 크게 만들면 유체흐름 저항장치의 크기가 커져서 유체의 속도 및 캐비테이션의 조절이 어렵다.

이러한 유체의 유동학적 특성에 따라 본 발명은 유체 흐름에서 일정한 압력강하량과 속도를 얻기 위해서 각 유체흐름 통로의 저항부마다 손실계수가 커지도록 하고, 또 유체흐름 저항장치의 일정한 체적내에서 저항부가 많도록 함으로써 궁극적으로 밸브의 일정한 압력강하량에서 유체흐름통로의 단면적을 크게 하는 것이다.

이러한 유동과 구조적 특성에 따라 본 발명의 원통을 기초로 하는 유체흐름 저항장치에서는 유체의 통로가 플러그의 축방향에 따라 나누어지고, 각 통로에는 오리피스, 직각단면엘보우 및 리세스 홈의 구조를 형성하는 홈이 유체의 흐름을 제어하는 구조로 구성되어 이들 구멍과 홈을 정렬하여야 하는 별도의 작업을 필요로 하지 않게 하여 종래의 값비싼 굴곡통로형 밸브 구조를 사용하지 않고서도 정밀한 성능을 가지는 밸브를 저렴가로 제작, 사용할 수 있게 하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 원반을 기초로 한 유체흐름 저항장치는 두 장의 원반이 한 쌍을 이루고 유체흐름통로의 흐름방향에 대한 단면적이 크도록 오리피스, 직각단면엘보우, 리세스 홈 및 래비린스 구조를 복합적으로 응용, 제작하여 반경방향과 축방향으로 유체의 흐름을 형성함으로써 유체흐름 저항장치의 가용체적을 최대한 활용한 것이다.

이러한 유체흐름통로는 여러 장의 원반을 통해 유체의 흐름이 형성되도록 하거나 한 장의 원반에서도 이와 유사한 구조의 흐름통로를 가지며 반경방향으로 유체의 흐름이 형성되도록 한 것이다.

본 발명의 유체흐름 저항장치들은 사용 조건에 따라 저항부의 배열과, 흐름 통로 단면적과 크기가 다른 여러 가지 형태로 만들어 이를 조합하여 사용하고 교환할 수 있다.

유체흐름 저항장치의 각 원통이나 원반에 대한 두께와 홈의 크기는 유체 조건에 따라 다르게 만들게 된다.

각 장치의 제일 얇은 단면의 두께는 구조적으로나 가공에 있어서 안정한 범위 내에서 가능한 한 얇게 제작하며, 이 두께의 안정성 여부는 구조 해석을 통해 확인하게 된다.

본 발명의 유체흐름 저항장치는 유체 입구측에 유체흐름 저항장치 내부의 유체흐름통로 크기와 같거나 약간 작은 구멍, 홈 또는 구조적인 턱을 만든 것으로 유체흐름통로 단면적을 크게 하는 것과 병행함으로서 유체흐름 저항장치가 유체의 이물질에 막히는 종래의 문제점을 해소할 수 있게 한다.

본 발명의 기능 분리 플러그는 시트와 접촉하는 밀봉부와 유체흐름 저항장치의 유체흐름통로의 개폐부로 나누어 기능을 분할하고, 개폐부 상부측 표면에는 홈과 구멍을 만들어서 유체흐름에 의한 압력 분산과 배압을 형성하도록 하여 종래와 같이 관련장치가 유체의 흐름작용으로 손상되는 문제점을 해소하고자 한다.

상기한 플러그의 구조적인 기능 분리를 통해 유체가 플러그 하부와 시트 사이를 흐를 때 유체 속도가 높아지지 않게 한다.

또한, 플러그의 유체흐름통로 개폐부 상부측 표면에는 원주방향의 홈과 유체흐름통로 개폐부를 가로지르는 유체흐름통로를 만들어 유체흐름통로 개폐부가 높은 압력차에서 미세하게 유체흐름통로를 형성하여도 이 부분에 작용하는 유체의 흐름을 분산하거나 배압을 유지토록 함으로써 유체 흐름 속도가 높아지지 않게 하는 구조로서 캐비테이션과 손상 등이 발생하지 않게 한다.

그리고, 본 발명은 유체흐름 제어장치의 제반 유동 특성을 응용하여 유체흐름 저항장치와 시트를 일체로 만든 케이지와 상기 기능분리 플러그에 압력수두손실 발생 구조를 갖게 하여 단순한 제작공정을 가지면서도 미세한 유체흐름통로 형성시에도 단계별로 유체의 흐름을 적절하게 제어하게 된다.

이러한 복합적 구조의 단순한 장치로도 속도수두손실을 가감하고 유체 압력을 분산하거나 배압을 유지하게 하여 특정부분에서 유체속도의 증가가 없고 캐비테이션과 소음 등을 제거함은 물론 보다 많은 유체의 흐름을 형성하는 것이다.

또한, 본 발명 밸브는 여러 가지 형태의 유체용으로 사용할 수 있도록 압력유체흐름 저항장치(Atmospheric Resister), 유통밸브(Flow Valve), 배압밸브, 압력감소장치, 균형 또는 불균형 밸브, 경질 또는 연질 시트를 갖는 밸브 형태로도 구성할 수 있으며, 유체의 흐름을 밀봉시켜 주는 기능분리 플러그 형태는 압력방출밸브, 안전밸브와 또한 여러 종류의 밸브에 적용하여 밀봉부 폐쇄 근접위치에서 과도한 유체흐름을 제한함으로써 관련 부품의 손상을 방지하는데 사용할 수 있게 하였다.

이하 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 밸브의 전체 구조도로서, 도시한 밸브5는 제어가 필요한 곳에 사용되는 보넷트6, 플러그7, 몸체8, 스템10 등으로 구성된 것으로서, 이와 같은 구성의 밸브5는 일반적인 것이다.

본 발명은 상기한 밸브5의 유입구1와 배출구2간의 흐름통로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 케이지3, 플러그7, 시트9와 관련한다.

밸브5의 제어기능은 케이지3와 시트9에 대한 플러그7의 위치 관계에 따라 소정량의 유체가 유통되게 작용하는 것으로, 밸브5에는 유입구1에서 배출구2의 방향으로 나가는 흐름 통로가 있고, 역으로 배출구2에서 유입구1로 나가는 또 다른 방향의 흐름 통로가 있다.

밸브5는 내부에 시트9와 유체흐름 저항장치4인 케이지3가 결합되고 플러그7가 케이지3에서 시트9 사이를 이동하면서 유입구1과 배출구2간에 형성되는 흐름 통로를 개폐함으로써 유체의 흐름을 제어하게 된다.

여기서 케이지3는 통상과 같이 시트9 위에서 보넷트6로 밀착된다.

도 1은 밸브5 상하 중심선에 놓여 있는 플러그7를 좌우로 나누어 도시한 것으로 플러그7 좌측부분은 플러그7가 시트9와 접촉하여 유체 흐름을 완전히 폐쇄하는 상태이고, 우측부분은 플러그7가 유체흐름 저항장치4의 상부로 이동하여 유체의 통과가 가능한 상태를 도시한 것이다.

액체 또는 이물질이 포함된 유체 등의 비압축성인 유체는 플러그7 위로부터 흘러서 케이지3가 막히지 않게 하고 시트9의 접촉부분을 상하지 않게 하는 것이 일반적인 규칙이다.

증기가 포함된 압축성 유체는 플러그7 아래로부터 흘러서 유체의 특성에 따른 여러 잇점을 주게 된다.

본 발명의 케이지3는 원통 또는 원반을 기초로 한 유체흐름 저항장치4이다.

상기 밸브5는 유체가 케이지3를 통과하여 플러그7 하부쪽으로 흐를 수 있는 구조이며, 또한 유체가 플러그7 하부로부터 케이지3 쪽으로 흐를 수도 있는 구조로서, 이렇게 유체의 흐름 방향이 다른 경우에도 유체가 케이지3를 통과할 때 작용받는 저항은 동일한 원리이다.

이하에 원통을 기초로한 유체흐름 저항장치4, 즉 케이지3 구성에 대하여 우선 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 원통을 기초로 한 케이지3가 시트9 및 플러그7와 함께 조립된 단면도이다.

원통형 케이지3는 플러그7를 둘러싸고 있는 내측 원통25, 케이지3의 외측 원통22과, 이들 사이에 중첩되어 내설되는 여러 개의 원통23,24과, 원통23,24 상하 양단의 받침판21,26으로 구성된다.

내측 원통25의 상하부 종단은 원반형 받침판21,26의 원주형 턱29,30에 밀착결합된다.

원통형 케이지3를 구성하는 외,내측 원통22,25과, 이들 사이의 내부 원통23,24에는 구멍28이 형성되는 바, 내부 원통23,24은 수 개의 요철(凹凸)홈27이 형성된 원통23과 단지 구멍28만이 형성된 원통24이 상호 교대로 중첩 삽입되는 구조로 결합된다.

상기 각 원통22,23,24,25의 구멍28은 도 4와 같이 장방향홈52와 대치되거나 혼용될 수 있다.

내부 원통23의 요철홈27은 직각단면엘보우 형태의 통로를 이루어 유체가 축방향 흐름이 되거나 구멍28을 통과한 유체가 굴곡흐름을 형성하거나 확산되도록 하기도 한다.

또한, 유체가 유입되는 쪽의 원통(22 또는 25)의 유체흐름통로 구멍28은 다른 원통(22 또는 23 또는 24 또는 25)의 유체흐름통로 구멍28과 요철홈27의 측면 거리의 크기33 또는 직각단면엘보우31 통로의 측면거리의 크기34 보다 작거나 같도록 하여 유체의 이물질이 케이지3 안의 유체흐름통로에서 막히지 않도록 한다.(도 3참조)

상기 케이지3는 원통형 소재를 선반, 밀링머신, 드릴머신 등의 재래식 공작기계를 이용한 절삭가공으로도 간단하고 신속하게 제작할 수 있으며, 다중드릴구멍케이지(Multiple Drilled Hole Cage)와 허쉬트림(Hush Trim) 등에서 유체흐름통로를 정렬하는 별도의 작업이 본 발명의 원통형 케이지3에서는 필요로 하지 않는다.

또한, 유체의 흐름 통로가 축방향으로 나누어져 있고 높은 속도수두손실을 일으키는 저항부가 형성되어 있어 정밀한 제어능력을 가지며 밸브5에 작용하는 고차압 조건에서 캐비테이션 및 소음 등을 방지하게 된다.

케이지3의 각 원통22,23,24,25의 상하부 종단은 원반형 받침판21,26의 원주형 턱29,30과 같은 방법 또는 도 10의 외부원통21과 내부원통25과 같은 방법으로 밀착결합하거나, 밸브의 사용조건에 따라 브레이저 용접 또는 레이저 용접으로 접합시켜 사용할 수 있다.

도 3은 원통으로 제작한 저항장치의 일부 저항부를 확대 도시한 것으로, 유체의 흐름이 구멍28과 요철형 홈27으로 형성되는 것으로서, 각 저항부에서의 유동 특성을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

케이지3를 통과하는 유체의 흐름은 먼저 구멍28을 통과하면서 속도수두손실이 일어난다.

그리고 유체의 흐름이 양쪽 직각단면엘보우(직각방향)31에 의해 나누어져 꺽이고, 각각의 직각단면엘보우31에서 꺽이게 되는데 이때 각 단계별로 유체흐름 단면적(32,35)이 바뀌면서 직각으로 꺽일 때마다 속도수두손실이 발생한다.

이후 유체는 내부 원통23 각각의 구멍28을 통과하고 다시 직각단면엘보우31에서 꺽인 다음 배출하는 구멍28의 입구에서 유체가 직각으로 꺾이며, 구멍28을 통과한다.

여기에서 중요한 것으로 직각단면엘보우31의 손실계수는 유체가 유입되는 입구의 단면적(구멍28과 직각단면엘보우31간의 간격32에 의해 이루어지는 유체 흐름방향 단면적 또는 요철홈27의 구멍28을 통과하고 확산되어 직각으로 꺽이기 전의 유체 흐름방향 단면적36)과 출구의 단면적(요철홈27의 구멍28을 통과하기 전의 유체 흐름방향 직각단면적35 또는 직각단면엘보우31와 구멍28간의 간격33에 의해 이루어지는 유체 흐름방향 단면적)에 관계가 있고 출구(35,33)의 단면적이 작아질수록 손실계수는 지수함수적으로 증가한다.

이러한 유동특성을 응용하여 각 직각단면엘보우의 입구 단면적과 출구 단면적이 같으면서 반복되게 배열하는 것보다 출구 단면적35이 큰 직각단면엘보우31 다음에 다시 출구 단면적33이 작은 직각단면엘보우31를 배열하면 총 손실계수는 증가한다.

이러한 특성에 따라 일정한 압력강하조건에서 유체흐름 통로의 단면적을 보다 크게 할 수 있으므로 밸브 구조에서 여러 잇점을 가지게 된다.

도 4는 플러그7와 접촉하는 케이지3의 내측 원통25에 대한 사시도로서, 내측 원통25 안쪽은 축방향과 반경방향의 일정한 간격으로 여러 개의 원주방향 턱51과 이 턱51 사이에 유체가 통과할 수 있는 여러 개의 구멍28이 형성된다.

상기 구멍28은 장방향홈52으로 대치하거나 혼용하여 형성할 수 있다.

원주방향 턱51들은 플러그7와 접촉하면서 래비린스 역할을 한다.

또한, 도 15a,15b와 같이 턱51과 플러그7의 접촉면적을 작게 하면 플러그7 축방향 이동에 따른 유체흐름통로의 원활한 개폐로 제어기능을 좋게 한다.

케이지3의 각 유체흐름통로에서 흘러나오는 유체가 플러그7에 닿기 전에 먼저 이 턱51에 의해 형성된 공간에서 압력이 균일해지도록 하여 플러그7에 작용하는 반경방향 힘을 없애주는 역할을 한다.

유체가 플러그7 하부로부터 케이지3로 흘러들어 가는 경우에는 케이지3의 최하단 턱51은 접촉하는 플러그7 하부 선단에 과도한 차압이 발생하지 않도록 하는 배압장치의 역할을 한다.

이러한 역할들을 이용하여 플러그7 하단부와 케이지3의 접촉부에서의 손상을 방지한다.

또한, 래비린스 플러그와 마찬가지로 플러그7가 유체흐름 조건에서 상하 이동을 보다 안정되게 수행하고, 플러그7와 시트9와의 동심축 접촉이 되도록 한다. 상기 구멍28이나 장방향홈52의 상하 간격은 플러그7 위치에 따라 반경방향으로 각각의 유체흐름통로를 이룬다.

도 5는 케이지3의 내부 원통23에 대한 단면도로서, 원통23 안쪽과 바깥쪽 표면에 직각단면엘보우31를 형성하기 위해 원주방향으로 요철홈27을 파고 그 요철홈27에 일정한 간격으로 여러 개의 구멍28을 형성한다.

물론, 상기 구멍28은 도 4의 장방향홈52으로 대치되거나 혼용될 수 있다.

상기 요철홈27과 구멍28으로 이루어지는 요철부는 플러그7의 위치 관계에 따라 유체의 흐름 통로를 제공하고, 요철부위에서 반경방향과 축방향의 유체흐름을 제공한다.

도 6은 케이지3의 내부 원통24를 도시한 것으로, 도 4의 내측 원통25의 경우와 같이 일정한 간격으로 여러 개의 구멍28을 형성하며, 이 구멍28 역시 도 4의 장방향홈52으로 대치되거나 혼용될 수 있다.

도 7, 도 8, 도 9는 요철홈 원통만으로도 여러 가지 유체흐름이 형성되면서 저항부가 적용되는 것을 나타내는 부분 단면도로서,

우선 도 7과 같이 한쪽 원통71은 도 5의 내부 원통23과 같으며, 다른 쪽 원통72은 철(凸)부분73에 구멍74을 형성한 것으로, 요(凹)부분75은 유체흐름에서 리세스 홈(Elbow With Recess) 역할을 하게 된다.

상기 구멍74은 도 4의 장방향홈52으로 대치되거나 혼용될 수 있다.

도 8은 요철홈27을 가진 원통만으로 조립해 놓은 부분 단면도로서, 한쪽 원통81은 요철홈27 아래에 구멍83을 만든 것이고, 다른 한쪽 원통82은 위쪽에 구멍84을 만든 것이다.

이 구멍83,84는 도 4의 장방향홈52으로 대치되거나 혼용될 수 있다.

여기에서 구멍이나 홈이 없는 요(凹)부분(85,86)은 유체흐름에서 리세스 홈 역할을 하게 된다.

도 9, 9a는 원통91의 한쪽면에 요철홈92을 만들어 조립해 놓은 부분 단면도로서, 요철홈92내의 구멍93,94가 서로 엇갈리게 형성되어 구멍93,94이 없는 요(凹) 부분95은 유체흐름에서 리세스 홈 역할을 하도록 한 것이다.

도 10은 케이지3를 구성하는 내측 원통25과 하부 받침판26을 일체로 형성한 단면도로서, 외측 원통22과 상부 받침판21을 일체로 형성하여 상하로 조립토록 한 것이다.

상기에서 플러그7와 작용할 때 플러그7의 하부 선단에 유체흐름에 대한 배압장치로 저항을 제공하는 턱51은 래비린스 역할을 제공, 플러그7와 케이지3 사이의 환형공간을 제공하여 유체흐름 분산 및 플러그7에 작용하는 힘이 균일하도록 하며 이물질이 플러그와 상호 작용하는 것을 방지한다.

상기 턱51의 형상은 각도를 가진 테이퍼형이나 둥근 모서리 등으로 실시가능한 것으로, 상기 테이퍼형이나 둥근모서리 등으로 턱51을 형성할 때 플러그7와 접촉하는 면적이 구조해석의 안전범위내에서 작도록 하여 플러그7 축방향 이동에 따른 유체흐름통로 전환의 원활화에 기여하여 제어능을 향상시킨다.

또한, 상기한 구성에서 내측 원통25과 일체로 형성된 하부 원반형 받침판26은 시트9와 일체로 형성할 수 도 있고, 시트9와 분리 형성하는 것도 가능하다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 원반111,112을 기초로 한 유체흐름 저항장치110가 플러그7를 둘러싸고 시트9 위에 놓여져 있는 구성의 단면도이다.

상기 유체흐름 저항장치110는 원통을 기초로한 케이지3를 대치한 것으로 원반111,112을 축방향으로 적층하여 원반기둥을 이루고 있다.

원반111,112 내부에 가공된 여러 개의 홈113,114이 상하로 일부가 겹치게 형성됨으로써 홈113,114을 따라 유체의 흐름이 형성된다.

이 유체흐름 저항장치110의 안쪽과 바깥쪽에는 구조적인 턱115,116이 형성되어 있으며, 이 턱115,116의 주요 기능은 유체에 포함되어 있는 이물질을 걸러주어 유체흐름 저항장치110가 막히지 않도록 하는 것으로, 턱115,116의 높이는 각 유체흐름통로의 최소 단면거리와 같거나 이보다 작도록 만든 것이다.

또한 이 턱115은 래비린스 역할을 하고 유체흐름 방향에 따라 유체의 압력 분산과 배압 유지 기능을 한다.

도 12는 두 장이 한 쌍을 이루어 수 개의 홈113,114을 통해 유체의 흐름이 형성되는 원반111,112에 대한 부분 평면도이다.

실선으로 표시된 홈113은 상부 원반111이며, 점선으로 표시된 홈114은 하부 원반112의 홈이다.

이 홈113,114은 직각단면엘보우117가 연속되도록 한 것으로, 안쪽 직각부에는 오리피스 및 리세스 홈(Elbow With Recess) 역할을 제공하는 턱124,124',125,125'이 만들어져 있다.

또한, 한 원반111,112의 각 홈113,114은 직각단면엘보우가 흐름방향으로 입구 단면적과 출구 단면적을 달리하는 기준 요소의 형태로 만들어 진다.

이러한 홈113,114은 방전가공, 레이저 가공 또는 여러 가공 방법으로 가공될 수 있다.

이렇게 한 쌍으로 가공된 원반111,112을 유체흐름통로가 형성되도록 적층하고, 양단에 받침판118,119을 적층하여 유체흐름 저항장치110인 원반기둥을 만들게 된다.

적층방법은 원반111,112에 축방향으로 여러 개의 구멍을 만들어 보울트나 핀 등으로 고정하는 방법과 브레이저 용접 또는 레이저 용접으로 접합시키면 된다.

유체의 흐름 경로는 화살표 방향120에서 화살표 방향121의 원반 안쪽에서 바깥쪽으로 흐르는 방향이 될 수도 있으며, 화살표 방향122에서 화살표 방향123의 원반 바깥쪽에서 안쪽으로 흐르는 방향이 될 수 도 있다.

유체흐름 경로에 대한 저항작용을 살펴보면; 우선 유체가 들어오는 입구120에서 축소 흐름에 대한 속도수두손실이 발생하고, 축소흐름통로를 거치면 통로가 확대되고 리세스 홈126의 반대방향의 직각단면엘보우117 형태로 꺽이면서 속도수두손실이 발생한다.

이후 유체 흐름방향 입구단면적과 출구 단면적이 다른 직각단면엘보우117의 오리피스 및 리세스 홈124,124',125,125'에서 복합적인 유동저항에 의한 속도수두손실이 발생한다.

그 다음에 유체의 흐름은 상부원반111에서 하부원반112 사이의 직각단면엘보우117a로 꺽인 다음 래비린스 역할로 확산되고, 하부 원반112에서 상기와 같이 직각단면엘보우 형태117'로 꺽이고 다시 직각단면엘보우117a'로 꺽인 다음 래비린스 역할로 확산되면서 상부원반111에서 하부원반112으로의 반경방향 및 축방향 흐름을 통해 각 단계마다 속도수두손실이 발생한다.

즉, 원반111,112 두 개를 한 쌍으로 구성하면 각 한 개의 기준요소의 홈113,114에서 유체흐름방향으로 오리피스 및 리세스 홈을 가진 직각단면엘보우117이 8번이나 반복된다.

이것은 앞의 원통 케이지3에서 설명한 것처럼 입출구 단면적이 같은 직각단면엘보우 배열보다 입출구 단면적이 다른 직각단면엘보우에 오리피스 및 리세스 홈, 래비린스 역할을 제공하는 방법을 복합적으로 응용함으로써 총 손실계수가 커지고 일정한 압력강하조건에서 유체흐름 통로의 단면적을 보다 크게 할 수 있으므로 밸브5 구조에서 여러 잇점을 가지게 된다.

또한, 상부 원반111과 하부 원반112과의 유체흐름통로117a,117a'를 원주방향으로 서로 엇갈리는 정도를 다르게 하면 원반111,112 상하부간 통로 단면적이 줄어들고 더욱 큰 래비린스 효과를 얻게 되므로 속도수두손실이 더욱 증가하게 된다.

이러한 방법은 유체의 특정 흐름 조건에서 원하는 압력강하와 유체 속도를 만들기 위해 병행할 수 있는 것이다.

도 13은 유체의 흐름이 원반 바깥쪽에서 안쪽으로 형성되도록 한 한 쌍의 원반111,112에 대한 사시도로, 통로에 대한 입구130와 출구131가 상부 원반111으로만 형성되도록 한 것이다.

물론, 한쪽 원반111에 유체흐름통로 입구를 형성하고 다른 쪽 원반112에 유체흐름통로 출구를 만들 수도 있다.

또한, 이물질에 의해 흐름 통로가 막히지 않도록 흐름 통로 입구130에 턱132을 만들었고, 이 턱132은 상부 원반111 유체흐름통로 입구130 단면 상부 선단과의 거리가 유체흐름통로 단면중 최소 길이보다 작아지는 높이가 되게 만든 것이다.

또한, 하부 원반112의 턱132과 상부 원반111의 크기에 의해 구성된 홈133의 간격은 상부 원반111과 하부 원반112의 유체흐름통로 단면중 최소 길이보다 같거나 작게 형성한 것이다.

여기에서 유체의 흐름이 원반 안쪽에서 바깥쪽으로 형성되는 경우라면 원반 바깥쪽의 턱132와 홈133은 만들지 않아도 된다.

유체흐름 통로 출구131측의 턱134은 플러그7와 접촉면적을 작게 모서리를 만들어 플러그7 이동에 따른 유체통로 개폐가 원활하게 진행되도록 하며, 유체의 흐름을 분산시켜 플러그7에 미치는 반경방향 힘을 없애주고, 플러그7와 접촉하여 래비린스 역할을 하게 함으로써 플러그7의 이동에 따라 유체 흐름을 보다 선형적이고 원활하게 수행할 수 있게 한 것이다.

여기에서 유체의 흐름이 원반 안쪽에서 바깥쪽으로 형성되는 경우라면 턱 134은 플러그7 주위에 환형공산을 형성하여 플러그7 선단에 배압을 제공하고 이물질과의 상호작용을 방지하게 된다.

도 14는 한 장의 원반135에 도 12와 같이 오리피스 및 리세스 홈을 가지면서 직각단면엘보우가 반복되는 홈136을 형성하고 턱137을 형성한 모양을 보여주고 있다.

이러한 저항장치의 형태, 크기 및 개수는 유체의 속도 및 압력 강하에 따라 적절히 조절, 산정하게 된다.

도 14a는 한 장의 원반135이 적층된 모습을 나타내는 부분 작용도로서 유체 흐름형태를 보여주고 있다.

유체의 흐름은 원반 바깥쪽에서 안쪽으로 또는 안쪽에서 바깥쪽으로 흐르게 할 수 있다.

도 15는 상부 원반111과 적절한 깊이로 가공한 원반112을 적층하였을 때 유체가 원반의 유체 입구130 및 출구131를 통과하는 여러 가지 흐름 형태와 래비린스 작용을 보여주고 있다.

즉, 원반의 유체 입구130 및 출구131에 대한 유체의 흐름 형태는 상부 원반111→상부 원반112, 상부 원반111→하부 원반111, 하부 원반112→상부 원반111, 하부 원반112→하부 원반112으로 유체의 조건과 밸브5의 운전 조건 등에 따라 결정하게 된다.

내측의 플러그7 접촉부는 도 15a,15b와 같이 둥근 모서리 또는 모따기로 형성하여도 무방한 것으로, 이는 플러그7 상하 이동으로 유체흐름이 상하부 원반111,112의 유체 증감이 단속되지 않도록 하고, 유체제어 원활화에 기여하며, 좁은 접촉면으로도 래비린스 역할을 제공할 수 있는 기능을 부여하게 된다.

도 16,16a,16b,16c는 기능분리 플러그7, 시트 9, 받침판(26 또는 118)의 부분 단면도로서, 플러그7를 봉형태 소재의 하단부를 절삭하여 원통의 형태로 만든 것이다.

시트9와 접촉하는 밀봉부102와 유체흐름 저항장치4의 유체흐름통로의 개폐부103로 나누어지도록 가공하여 플러그7의 기능을 분리한다.

플러그7의 시트9 밀봉부102는 시트9와 완전한 밀착이 되도록 상호 작용하는 모서리에 각도를 가지도록 만들거나 둥글게 만들 수 도 있다.

유체흐름통로 개폐부103의 상부 표면에 홈104을 만들고 이 홈104을 통해서 유체흐름통로 개폐부103를 가로지를 수 있는 여러 개의 구멍105을 만들어 유체흐름통로 개폐부103로 흐르는 유체흐름을 분산되게 한다.

구멍105은 도 4의 장방향 홈52과 같은 형태로 대치 될 수 있다.

플러그7의 시트9 밀봉부102와 유체흐름통로 개폐부103는 상호 거리는 넓게 하여도 좋으나 유체흐름 저항장치4의 유체흐름통로와의 거리를 고려하여 만들게 된다.

상기 플러그7는 유체흐름 저항장치4 안쪽에서 상하부로 이동하는 플러그7가 하부로 이동하여 도 16a 와 같이 플러그의 유체흐름통로 개폐부103가 유체흐름통로를 폐쇄하는 근접위치에 있을 때 개폐부103 상부의 홈104과 구멍105으로 유체의 흐름이 형성되어 플러그7의 유체흐름통로 개폐부103에 작용하는 압력을 분산시켜 유체속도가 높아지지 않게 함으로써 유체흐름저항장치4의 플러그 접촉부와 플러그7 유체흐름통로 개폐부103 부분에서도 캐비테이션과 손상이 발생하지 않게 된다.

이후 플러그7가 하부로 더욱 이동하여 시트9의 밀봉부102와 접촉하기 전에 도 16b와 같이 유체흐름통로 개폐부103가 유체흐름 저항장치4의 유체흐름통로를 막은 다음 도 16c와 같이 플러그7와 시트9의 밀봉부102가 서로 접촉하여 유체의 흐름에 대해 완전한 밀봉을 이루게 하며, 이와 반대로 플러그7가 시트9에 완전한 밀봉상태에서 플러그7가 상부로 이동하면 시트9 밀봉부102가 먼저 열린 다음 유체흐름 저항장치4의 유체흐름통로가 열리게 되므로 유체가 플러그7 하부와 시트9 사이를 흐를 때 시트9 밀봉부102에 높은 유체흐름속도가 발생하지 않아 플러그7 밀봉부102와 시트9 밀봉부102의 손상을 방지한다.

여기에서 시트 9, 받침판(26 또는 118)은 밸브 및 유체조건을 고려하여 일체로 만들어도 된다.

도 17은 플러그7의 유체흐름통로 개폐부103와 밀봉부102 사이에 원주방향 턱106을 한 개 추가하고, 시트9 밀봉부102 상부에도 플러그7가 삽입될 수 있고 플러그7의 턱106과 대응하는 원주방향 턱107을 만들어 시트 밀봉부102와 플러그7의 개폐부103가 접촉하기 전에 직각단면엘보우를 형성하여 유체의 흐름에 저항을 줌으로써 플러그7의 개폐부103가 손상되지 않게 한 것이다.

즉, 상기 플러그7의 홈104, 구멍105, 유체흐름통로 개폐부103 및 이와 접촉하는 부분의 제작 공차 등의 오차에 의해 발생될 수 있는 기계적 손상과 유체 흐름을 보다 효과적으로 조절하고 방지하기 위한 것으로 보다 안정적인 조건하에서는 이러한 직각 턱 형상만으로 구성하여도 무방할 것이다.

상기 턱106,107은 유체의 조건에 따라 여러 개의 턱103,07을 형성하여 다단계의 압력손실이 가능하게 함은 당연하다.

또, 17a와 같이 다단계의 직각단면엘보우로 유체 흐름에 저항을 주기 위해 플러그7 밀봉부102 상부에 턱103에 홈106을 형성하고 시트9 밀봉부102의 턱107에 돌출턱108을 형성하여 실시하는 것 역시 가능한 것으로, 이때 시트9에 형성되는 최상부 원주방향 턱107의 돌출턱108과 시트9 최상면의 높이는 다른 하부 원주방향 턱107의 돌출턱108의 높이 보다 높게 구성하여야 만이 시트9의 밀봉부102가 먼저 이격되어 밀봉부102의 손상 방지는 물론 전체적으로 원활한 제어기능을 수행하는 데에 바람직할 것이다.

도 18은 유체흐름 저항장치40 및 시트41가 일체로 되어 있는 모양의 본 발명의 또 다른 실시예로서,

원통형태로 가공하여 유체의 흐름 통로인 여러 개의 구멍42과 돌출홈43과 턱44을 가공하여 만드는 것이며, 플러그7는 상기한 돌출홈43과 턱44에 부합되어 원주방향으로 틈새45를 가지고 삽입될 수 있는 홈48과 턱46을 형성한 것이다.

물론, 상기에서 유체흐름 저항장치40가 일체로 된 시트41는 원통 또는 원반을 기초한 저항장치4로 대치할 수 도 있고, 시트41는 별도 분리 구성할 수 있는 것이며, 유체 통로 즉, 구멍42의 형상은 도 4의 장방향홈52이나 역삼각형 등의 여러 형상으로 변형하여 실시할 수 있는 것임은 극히 당연하다.

이와 같은 상기 구성은 두 개의 장치가 서로 밀착되면 두 장치의 밀봉부가 밀봉되며, 플러그7가 유체흐름 저항장치40의 축방향으로 이동하면 두 장치의 홈43,48과 턱44,46은 직각단면 엘보우의 유체흐름통로를 형성하며 유체흐름에 대하여 속도수두손실을 제공하여 유체 속도의 특별한 가속이 일어나지 않고 일정한 속도변화를 주면서 유체흐름의 양을 충분하게 할 수 있다.

특히 이 장치는 밀봉부가 유체의 흐름작용으로 손상되지 않으므로 시트를 별도로 사용하지 않아도 되며 유체흐름 통로가 미세하게 개방된 상태에서도 유체의 단계별 저항부가 배가되었으며, 쇄선으로 나타낸 것처럼 두 장치가 보다 개방된 상태에서도 원주방향과 축방향으로 직각단면엘보우의 형상의 저항작용이 바뀌면서 보다 정밀한 유체흐름 제어 기능을 가지도록 한다.

위에서 설명한 유체흐름 제어장치에 적용하는 방법은 전체 압력감소장치와 배압감소 장치에도 동일하게 적용된다.

따라서 본 발명의 장치는 일정한 양의 유체의 흐름을 증감 또는 조절하는 모든 유체제어장치의 모든 부품에 사용될 수 있다.

또한 기능분리 플러그는 유체의 폐쇄가 필요한 모든 유체장치에 적용하여 관련 부품의 손상을 방지하는데 사용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 압축성 및 비압축성 유체 등의 여러 가지 유체의 처리에 사용되는 기계적 기술과 관련하여 밸브 작동, 저항부여 작동, 배압 제어 및 전체적 작용을 제어하고, 특정한 흐름에 적용하면서 가용체적을 최대한 이용하여 유체의 속도 제어, 캐비테이션, 플래싱, 이물질 막힘 및 내부 부품의 손상을 최대한 방지할 수 있는 것이며, 특히 기존과 달리 유체흐름통로의 각 저항부마다 속도수두손실을 크게 하여 밸브에 작용하는 일정한 차압조건에서 흐름통로당 단면적을 크게 할 수 있게 함으로써 유체흐름통로가 밸브를 통과하는 이물질에 의해 막히지 않고 일정한 체적내에서 유체의 유량을 보다 크게 하면서도 정밀하고 콤팩트한 밸브의 제작이 가능하게 되는 등의 잇점과 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (6)

1. 유입구1와 배출구2를 갖는 몸체8와, 유체흐름을 제어하기 위하여 유입구1와배출구2 사이에서 이동되는 플러그7와, 플러그7가 내측에 밀착되어 이동되는 다수의 구멍과 홈으로 형성된 케이지3를 포함하는 밸브5에 있어서,

   플러그7와 밀착되는 다수의 구멍28과 턱51이 축방향과 반경방향으로 일정하게 형성된 내측 원통25과, 축방향과 반경방향으로 일정하게 다수의 구멍28을 가진 외측 원통22과, 내,외측 원통25,22 사이에 중첩 결합되어 축방향으로 직각단면엘보우와 리세스 홈을 형성하는 다수의 요철홈27과 상기 요철홈27에 다수의 구멍28이 형성된 내부 원통23과, 축방향과 반경방향으로 일정하게 다수의 구멍28을 가지며 상기 내부 원통23사이에 결합되는 내부 원통24과, 내,외측 원통25,22과 내부 원통23,24을 상하단에서 밀착결합하는 받침판21,26으로 이루어진 케이지3와,

   하부 선단에 시트9와 접촉하는 밀봉부102와 개폐부103가 형성되고, 개폐부103 상부의 홈104을 통해 유체흐름통로 개폐부103과 연통되는 수 개의 구멍105으로 구성되어 상기 케이지3 내측에서 이동하면서 시트9를 개폐하고 유체 흐름을 제어하는 플러그7, 플러그7에 내접하는 시트9를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   유체가 유입되는 원통22,24,25의 유체흐름통로 구멍28과 내부 원통23의 요철홈27간의 측면 거리의 크기32는 다른 원통22,24,25의 유체흐름통로 구멍28과 요철홈27의 측면 거리의 크기33 또는 직각단면엘보우31 통로의 측면거리의 크기34 보다 작거나 같도록 구성함을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이지3는 내측 원통25과 하부 받침판26이 일체로 형성되고 외측 원통22과 상부 받침판21이 일체로 형성되어 상하로 결합할 수 있게 함을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.
4. 유입구1와 배출구2를 갖는 몸체8와, 유체흐름을 제어하기 위하여 유입구1와배출구2 사이에서 이동되는 플러그7와, 플러그7가 내측에 밀착되어 이동되는 다수개의 구멍과 홈으로 형성된 케이지3를 포함하는 밸브5에 있어서,

   상하로 적층 결합되는 상하부 원반111,112과, 상하부 원반111,112 사이에 형성되어 유체의 흐름을 제어하는 수 개의 홈113,114으로 이루어진 유체흐름 저항장치110를 가지며, 하부 원반111에는 내,외측에 턱115,116이 형성되어 구성되는 케이지3를 포함하고, 상기 홈113,114은 직각단면엘보우117,117',117a,117a'가 연속되며, 직각단면엘보우117,117',117a,117a'에는 안쪽 직각부의 턱124,125과, 상기 턱124,125 맞은 편의 턱124'125'으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 케이지3는 한 장의 원반135에 직각단면엘보우가 반복되는 홈136을 형성하고 턱137을 구비한 것을 적층 결합하여 구성함을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.
6. 유입구1와 배출구2를 갖는 몸체8와, 유체흐름을 제어하기 위하여 유입구1와배출구2 사이에서 이동되는 플러그7와, 플러그7가 내측에 밀착되어 이동되는 다수개의 구멍과 홈으로 형성된 케이지3를 포함하는 밸브5의 구성에 있어서,

   원통형으로 되고, 유체의 흐름통로인 여러 개의 구멍42과 돌출홈43, 턱44이 다단으로 형성된 유체흐름 저항장치40와 일체로 된 시트41와,

   상기 돌출홈43과 턱44에 부합되어 원주방향으로 틈새45를 가지고 삽입될 수 있는 홈48과 턱46을 가진 플러그7를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브의 유체흐름 제어장치.