KR100375176B1 - 고압수 제어용 버티컬 타입 스프레이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브에 관한 것으로, 주 유로(13)가 관통형성되고 그 주 유로(13)를 가로질러 관통하여 포트(14)를 형성한 스풀홀(15)이 구비된 몸체(10)와, 상기 스풀홀(15)을 슬라이드 이동하고 축방향으로 관통홀(21)이 형성되며 하부에 다수의 디스크홀(22)이 형성된 스풀(20)과, 상기 몸체(10)의 스풀홀(15)을 가로질러 관통연결된 실린더실(30) 및, 상기 스풀(20)의 외주에 끼워져 고정설치된 피스톤(40), 상기 실린더실(30)과 연통되어 그 실린더실(30)에 공기를 유출입시키는 제 1공기유입관(50)과 제 2공기유입관(51)으로 이루어진 구조로 되어, 작은 힘으로도 밸브의 개폐가 가능하고, 밸브의 개폐동작을 신속할 수 있을 뿐만 아니라 유량을 정밀하게 제어 할 수 있도록 된 것이다.

Description

고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브{ Vertical type spray valve for high pressure water }

본 발명은 밸브에 관한 것으로, 특히 냉각 및 산화스케일제거용 고압수분사장치에 사용되어 고압수를 제어하는 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브에 관한 것이다.

밸브는 유체가 흐르는 관과 관의 사이에 설치되어 유체의 통로를 개폐하여 유체의 흐름을 제어하는 장치로서, 일반적으로 유체가 고압일 경우에는 액츄에이터를 사용하고 압력이 크지 않을 경우에는 수동으로 밸브를 개폐시켜 유체의 흐름을 제어하게 되는 것이다.

밸브는 관의 특성이나 유체의 압력에 따라 볼밸브, 버터플라이밸브, 글로브밸브, 밸로우즈밸브등의 다양한 형태로 나누어 진다.

한편, 제철소에서 철판을 생산하는 공정 중 고압의 냉각수를 분사하여 철판을 공정적정온도까지 냉각시키고 철판의 표면에 발생된 산화스케일을 제거하는 장치에 사용되어 고압수를 공급/차단하는 밸브로는 글로브밸브가 보편적으로 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 글로브밸브는, 유체가 흐르는 관로와 일직선상에 위치하는 입구(111)와 출구(112) 및 그 입구(111)와 출구(112)을 관통연결시키는 밸브포트(113)가 형성된 몸체(110)가 구비되고, 상기 밸브 몸체(110)의 대략 중앙에 수직방향으로 밸브로드(120)가 상하 이동가능하게 설치되며, 상기 밸브로드(120)의 하단에 상기 밸브포트(113)에 접촉되어 유로를 개폐하는 디스크(121)가 고정설치되고, 상기 밸브로드(120)의 상부에 그 밸브로드(120)를 회전시키는 액츄에이터(130)가 고정설치된 것이다.

종래의 글로브밸브는 상기의 구조로 되어, 상기 액츄에이터(130)를 사용하여 밸브로드(120)를 회전시켜 상하이동시킴으로써 그 밸브로드(120)의 하단에 고정설치된 디스크(121)가 밸브포트(113)를 개폐하게 되어 유체의 흐름을 제어하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 글로브밸브는 유체의 압력이 상기 디스크(121)에 수직으로 작용하여 유체의 압력에 정비례하여 디스크(121)에 압력이 가해지므로 유체의 압력을 변화시키게 되면 기존의 액츄에이터(130)로는 밸브로드(120)를 작동시킬 수 없어 액츄에이터(130)를 교체해야 하는 문제점이 있었다.

한편, 상기 밸브포트(113)의 선단에는 밸브시트(114)가 형성되어 디스크(121)와 접촉하게 되는데, 고압의 유체가 디스크(121)에 가해지게 되면 유체가 디스크(121)를 밀어 올리는 힘에 의해 디스크(121)와 밸브시트(114)의 사이에 기밀을 유지하기가 어려워지는 문제점이 있었다.

또한, 상기 디스크(121)와 밸브시트(114)의 사이로 고압의 유체가 통과하기 시작하는 시점과 차단되는 시점에서는 접촉면의 틈새로 고속의 유체가 통과하여 캐비테이션현상이 발생하고, 이에 따라 디스크(121)의 표면과 밸브시트(114)를 비롯한 다른 접촉면이 손상되어 기밀유지가 점차 어려워질 뿐만 아니라 캐비테이션현상에 의한 소음과 진동이 가속화되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 밸브를 개폐하는 데 필요한 힘을 줄이고, 개폐시 소음과 진동의 발생을 감소시킬 뿐만 아니라 부품의 손상을 줄일 수 있는 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주 유로가 관통형성되고, 그 주 유로를 가로질러 스풀홀이 형성된 몸체가 구비되며, 상기 스풀홀에 스풀이 슬라이드이동가능하게 삽입되고, 상기 스풀에 축방향으로 관통홀이 형성됨과 더불어 하부에 상기 스풀홀과 연통하는 다수의 디스크홀이 형성되며, 상기 몸체의 스풀홀을 가로질러 실린더실이 형성되고, 상기 스풀의 외주에 피스톤이 끼워져 실린더실에 삽입되며, 상기 실린더실과 연통되어 제 1공기유입관과 제 2공기유입관이 형성된 구조이다.

본 발명은 상기의 구조로 되어, 상기 제 1공기유입관으로 공기를 실린더실에 유입시키면 피스톤이 하방이동하게 되고, 이에 따라 피스톤에 고정결합된 스풀이 하방으로 슬라이드이동하여 상기 스풀홀에 형성된 디스크홀을 닫게 되며, 반대로 상기 제 2공기유입관으로 공기를 실린더실에 유입시키게 되면 피스톤이 상방이동함으로써 스풀을 상방으로 슬라이드이동시켜 디스크홀을 통해 유체가 출구로 배출되는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브의 내부구조를 나타낸 단면도,

도 2은 본 발명에 따른 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브의 내부구조를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 스풀과 피스톤을 나타낸 사시도,

도 4는 본 발명의 스풀의 관통홀과 디스크홀을 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 밸브의 개방시의 작동상태를 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 몸체 11 : 입구

12 : 출구 13 : 주 유로

14 : 포트 15 : 스풀홀

20 : 스풀 21 : 관통홀

22 : 디스크홀 30 : 실린더실

40 : 피스톤 50 : 제 1공기유입관

51 : 제 2공기유입관

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2은 본 발명에 따른 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브의 내부구조를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 스풀과 피스톤을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 스풀의 관통홀과 디스크홀을 나타낸 사시도이다.

상기한 도면에 의한 본 발명은, 입구(11)와 출구(12)를 구비한 주 유로(13)가 관통형성되고 그 주 유로(13)를 가로질러 관통하여 포트(14)를 형성한 스풀홀(15)이 구비된 몸체(10)와, 상기 스풀홀(15)을 슬라이드 이동하면서 상기 스풀홀(15)의 포트(14)를 개폐하고 축방향으로 관통홀(21)이 형성되며 하부에 상기 스풀홀(15)과 연통하는 다수의 디스크홀(22)이 형성되어 주 유로(13)를 개폐하는 스풀(20)과, 상기 몸체(10)의 스풀홀(15)을 가로질러 관통연결된 실린더실(30) 및, 상기 스풀(20)의 외주에 끼워져 고정설치된 상태로 실린더실(30)에 상하이동가능하게 삽입되어 스풀(20)을 슬라이드이동시키는 피스톤(40), 상기 실린더실(30)과 연통되어 그 실린더실(30)에 공기를 유출입시킴으로써 상기 피스톤(40)을 상하이동시키는 제 1공기유입관(50)과 제 2공기유입관(51)으로 이루어진 구조이다.

상기한 구조로 된 본 발명은, 상기 입구(11)로 유입된 유체가 상기 스풀(20)의 하부에 형성된 디스크홀(22)을 통과하여 출구로 빠져나가도록 된 것으로, 스풀(20)의 상하이동에 따라 디스크홀(22)을 선택적으로 개폐할 수 있도록 된 것이다.

즉, 상기 제 1공기유입관(50)으로 공기를 실린더실(30)에 유입시킴과 동시에 제 2공기유입관(51)으로 공기를 배출시키게 되면 피스톤(40)이 하방이동하게 되고, 이에 따라 피스톤(40)에 고정결합된 스풀(20)이 하방으로 슬라이드이동하게 되는것이다.

상기 몸체(10)에는 양단에 입구(11)와 출구(12)가 형성되고 그 사이를 연통하는 주 유로(13)가 형성되어 있고, 그 주 유로(13)를 가로질러 원통형의 스풀홀(15)이 주 유로와 연통하여 형성되어 있다.

상기 스풀홀(15)에는 상기 스풀(20)의 하부에 형성된 디스크홀(22)이 개폐되는 포트(14)가 형성되고, 상기 피스톤(40)이 슬라이드이동가능하게 삽입되는 실린더실(30)이 형성되어 있다.

상기 디스크홀(22)은 스풀(20)의 하부측벽을 관통하여 원주방향을 따라 다수개 형성되어 유체가 빠져나가도록 된 것으로, 스풀(20)의 길이방향으로 긴 형상으로 되어 상기 스풀(20)이 상방으로 이동하는 정도에 따라, 디스크홀(22)이 포트(14) 위쪽의 주 유로(13)로 노출되는 정도가 달라져 빠져나가는 유체의 양이 달라지는 것이다.

그러므로, 상기 스풀(20)을 상방으로 미세하게 이동하도록 조절함으로써 상기 디스크홀(22)이 포트(14) 위쪽의 주 유로(13)로 노출되는 정도를 미세하게 조절할 수 있게 되어 유량의 조절이 정밀하게 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 디스크홀(22)을 통해 유체가 통과하도록 되어, 밸브의 개폐시에 캐비테이션현상이 발생하지 않아 부품의 손상이 줄어 들게 된다.

상기 실린더실(30)에는 제 1공기유입관(50)과 제 2공기유입관(51)이 상하에 각각 형성되어 있다.

즉, 상기 피스톤(40)을 공기유입관(50,51)으로 유입되는 공기의 압력에 의해상하이동시킴으로써 유압식에 비해 상대적으로 가하는 압력은 작으나 공기를 압입하고 압출하는 속도가 빨라 피스톤(40)을 신속하게 제어할 수 있는 것이다.

다시 말하면, 상기 실린더실(30)과 피스톤(40) 및 공기유입관(50,51)은 상기 스풀(20)을 구동시키는 액츄에이터의 역할을 하는 것이다.

상기 포트(14)는 상기 몸체(10)가 주 유로(13)상에 돌출되어 원형으로 형성된 것으로, 상기 주 유로(13)는 포트(14)를 기준으로 상하로 구분된다.

또한, 상기 포트(14)는 스풀(20)이 슬라이드이동하는 스풀홀(15)의 하단부를 형성하고 있어 상기 스풀(20)의 외측벽과 접촉함으로써 스풀(20)이 하방으로 이동한 상태에서는 포트(14)와 스풀(20)에 의해 유체가 통과할 수 없도록 된 것이다.

상기 스풀(20)은 스풀홀(15)에 삽입되어 상하로 슬라이드이동하도록 된 것으로, 중심축을 따라 관통홀(21)이 형성되어 유체가 스풀(20)을 관통하여 통과할 수 있도록 된 것이다.

따라서, 상기 입구(11)를 통과한 유체는 스풀(20)의 관통홀(21)을 따라 스풀(20)의 상부로 유입되어 스풀(20)이 하방으로 이동한 상태에서는 스풀(20)의 위쪽에 형성된 공간으로 유체가 유입되는 것이다.

즉, 상기 스풀(20)에 형성된 관통홀(21)은 유체가 스풀(20)의 위쪽을 채우도록 되어 몸체(10)내부의 압력이 동압상태를 이루도록 함으로써 피스톤(40)에 가하는 공압을 최소로 하여 스풀(20)을 이동시킬 수 있도록 하는 역할을 한다.

한편, 상기 포트(14)와 스풀(20) 외주벽의 사이에는 유체압이 작용하여 유체가 누설될 수 있으나, 유체가 스풀(20)의 위쪽으로 채워짐으로써 포트(14)와스풀(20) 외주벽의 사이에 작용하는 유체압을 분산시킬 수 있는 것이다.

상기 피스톤(40)은 스풀(20)의 외주에 끼워져 고정부착되어 스풀(20)과 함께 슬라이드이동하도록 된 것으로, 상기 실린더실(30)에 형성된 제 1공기유입관(50)과 제 2공기유입관(51)을 통해 유출입하는 공기의 압력에 의해 상하이동하고, 상기 스풀(20)의 상하이동폭은 피스톤(40)의 이동폭에 의해 결정되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 밸브의 개방시의 작동상태를 나타낸 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1공기유입관(50)으로 피스톤(40)하단의 실린더실(30)에 공기를 유입시킴으로써 피스톤(40)이 하방이동하여 피스톤(40)에 고정결합된 스풀(20)이 하방으로 슬라이드이동한 상태에서, 상기 제 2공기유입관(51)을 통해 피스톤(40)하단의 실린더실(30)에 공기를 유입시킴과 동시에 상기 제 1공기유입관(50)을 통해 피스톤(40)상단의 실린더실(30)의 공기를 배출시키게 되면 피스톤(40)이 상방이동하게 되고, 피스톤(40)과 함께 스풀(20)이 상방으로 슬라이드이동하게 된다.

여기서, 상기 스풀(20)의 관통홀(21)로 유입된 유체는 스풀(20)의 하부에 형성된 디스크홀(22)을 통해 빠져나가게 되는데, 상기 스풀(20)이 하방으로 이동하여 포트(14)의 아래에 위치하고 있을 때에는 유체는 출구(12)쪽의 주 유로(13)로 배출되지 않고, 관통홀(21)과 스풀(20)의 위쪽에만 채워지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브에 의하면, 작은 힘으로도 밸브의 개폐가 가능하여 대용량 액츄에이터가 불필요하게 되어 비용이 절감되고, 밸브의 개폐동작을 신속할 수 있을 뿐만 아니라, 부품의 수명이 단축되는 것을 줄일 수 있어 생산성이 향상되고, 보수유지비가 절감되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입구(11)와 출구(12)를 구비한 주 유로(13)가 관통형성되고, 그 주 유로(13)를 가로질러 관통하여 포트(14)를 형성한 스풀홀(15)이 구비된 몸체(10)와;

   상기 스풀홀(15)을 슬라이드 이동하면서 상기 스풀홀(15)의 포트(14)를 개폐하고, 축방향으로 관통홀(21)이 형성되며, 하부에 상기 스풀홀(15)과 연통하는 다수의 디스크홀(22)이 형성되어 주 유로(13)를 개폐하는 스풀(20)과;

   상기 몸체(10)의 스풀홀(15)을 가로질러 관통연결된 실린더실(30) 및;

   상기 스풀(20)의 외주에 끼워져 고정설치된 상태로 실린더실(30)에 상하이동가능하게 삽입되어 스풀(20)을 슬라이드이동시키는 피스톤(40);

   상기 실린더실(30)과 연통되어 그 실린더실(30)에 공기를 유출입시킴으로써 상기 피스톤(40)을 상하이동시키는 제 1공기유입관(50)과 제 2공기유입관(51);으로 이루어진 고압수제어용 버티컬타입 스프레이밸브.