KR100439644B1 - 압력완화방식의 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브를 개폐하는 디스크의 상하부 압력차이를 해소하여 원활한 밸브개폐를 실시할 수 있는 압력완화방식의 밸브장치에 관한 것으로, 밸브 몸체인 바디(1)의 상단부에 그랜드 너트(3)를 고정시키고, 그랜드 너트(3)의 외주부에 결합되는 핸들(16)에 고정되는 스핀들(6)을 그랜드 너트(3)의 내부에 설치하며, 스핀들(6)과 나사식으로 체결되어 스핀들(6)의 회전시 승강하는 스템(5)과, 스템(5)의 하단에 상단부가 고정되어 스템(5)과 연동되어 승강되는 샤프트(7)에, 하부면에 유통공(4d)이 형성되어 오리피스(1c)를 개폐시키는 디스크(4)를 설치함으로써 형상기억합금 스프링(10)과 코일스프링(9)을 액츄에이터로 사용하는 경우에는 형상기억합금 스프링(10)이 팽창 또는 수축에 의해 디스크(4)가 오리피스(1c)를 폐쇄 또는 개방시키도록 하고, 핸들 조작시에는 핸들과 연동되는 스핀들(6)의 회동에 의해 디스크(4)가 오리피스(1c)를 개폐토록 한 것이며, 핸들의 동작을 자동화하여 원거리에서도 리모컨트롤에 의한 밸브의 개폐조작도 가능하도록 한 것이다.

Description

압력완화방식의 밸브장치{valve for reducing pressure resistance}

본 발명은 압력완화방식에 의하여 유로를 개폐하는 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤프트의 승강동작을 안정화시켜 밸브 좌면의 면접촉이 균일해짐으로써 누수 발생을 방지하도록 하고, 실링재가 밸브 샤프트와 접촉되지 않아 실링재의 마모 방지로 인해 정확한 온도제어가 가능하도록 한 압력완화방식의 밸브장치에 관한 것이다.

압력완화방식에 의한 밸브장치는 입구측으로부터 유입된 압력(P1)이 개구부를 통과시 압력완화디스크에 의해 P2-1과 P2-2로 압력이 분산되어 통과하는데, 이때 실질적으로 디스크는 중간부위에 떠있는 상태가 되어 디스크를 움직이는 작동소자의 힘이 작더라도 큰 수압에 의해 닫혀있는 밸브를 개폐할 수 있는 원리이다. 즉, 디스크의 하측에서 위로 작용되는 압력 P1과, 디스크의 내부구멍을 통과한 물에 의해 디스크를 하측으로 밀어주는 압력 P2는 동일하게 작용되어 디스크가 유입되는 유체의 압력에 의한 영향을 받지 않게 되는 것이다.

종래 기술에 의한 압력완화방식에 의한 밸브장치의 일예는 도 1에 도시한 바와 같이, 인입구(22)와 배출구(23) 사이의 시트(29)에 오리피스(21a)가 형성되고 상부가 개방된 밸브몸체(21)와, 밸브대(25)가 상부 내측에 제공되며 밸브몸체(21)의 상부 외벽과 체결된 마개부(24)와, 상부면이 개방되어 밸브대(25)의 하단에 체결되며 하부면에 다수의 유통공(28b)이 형성되어 마개부(24)의 승강에 따라 오리피스(21a)를 개폐하는 디스크(28)와, 유통공(28b)으로 유입된 유체가 마개부(24)로부터 외부로의 누수를 방지하기 위하여 밸브몸체(21)의 상부 내벽과 체결되고 밸브대(25)의 상하운동을 방해하지 않기 위한 밀봉재(27)가 조립된 밀봉부재(26)와, 밀봉부재(26)와 디스크(28) 사이에 개재된 형상기억합금 스프링(29)과, 디스크(28)의 하단에서 탄성지지하는 바이어스 스프링(30) 등을 포함하여 구성되어 있다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 압력완화방식의 밸브장치는 밸브의 좌면인 디스크(28)의 하면과 오리피스(21a)이 접촉면이 불균일하여 누수가 발생됨으로써 제품의 치명적인 결함을 불러오는 문제가 있다. 이는 밸브대(25)의 길이가 길고, 전체 길이에 비하여 밸브대(25)의 지지점은 밀봉부재(26)와 디스크(28)에 의해 2개소의 지지점에서 불안정한 상태로 지지되어 있어 밸브대(25)의 승강시 유동이 발생됨으로써 밸브의 좌면이 균일하게 접촉되지 못하는 것이다.

또한, 종래에는 밸브대(25)가 회전되면서 승강될 때, 밀봉재(27)는 밀봉부재(26)의 내부에 밸브대(25)의 외주면에 접촉된 상태로 결합되어 있기 때문에 밸브대(25)의 회전시 밀봉재(27)가 마모되어 누수가 발생되는 문제가 있다.

그리고 종래 디스크(28)의 유통공(28b)은 관통공(28a)의 주위에 4지점에 각각 별개로 형성된 원형공이기 때문에 유통공(28b)을 통과하는 유체에 포함된 스케일(scale)이 유통공(28b)을 차단하게 되면, 원활한 유체의 흐름이 방해되어 압력완화 효과를 저하시키는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 밸브 좌면의 접촉면이 균일해지도록 함으로써 누수 발생을 방지한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 샤프트의 상단에서의 밀봉부재의 파손으로 인한 누수 발생을 방지한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유체에 포함된 스케일에 의해 디스크의 압력완화를 위한 유통공이 차단되는 것을 방지한 것이다.

본 발명은 또한, 밸브의 개폐동작을 리모트 컨트롤(remote control)에 의해 밸브조작의 자동화가 가능하도록 한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 압력완화방식의 밸브장치의 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치의 분해사시도.

도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 밸브장치의 폐쇄상태를 도시한 것으로,

도 4는 형상기억합금 스프링의 동작에 의한 폐쇄상태 단면도.

도 5는 핸들 조작에 의한 폐쇄상태 단면도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

1 ; 밸브 바디 1a ; 인입구

1b ; 배출구 1c ; 오리피스(orifice)

1d ; 시트 2 ; 캡

3 ; 그랜드 너트(gland nut) 4 ; 디스크(disc)

5 ; 스템(stem) 6 ; 스핀들(spindle)

7 ; 샤프트 8 ; 록너트

9 ; 코일스프링 10 ; 형상기억합금 스프링

11,12,13,14 ; O링 15 ; E링

16 ; 핸들(handle) 17 ; 셋 스크류

18 ; 컨트롤 플레이트 19 ; 핸들 커버

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양측으로 인입구와 배출구가 형성되고, 인입구와 배출구 사이에는 오리피스가 형성된 시트가 구비되며, 상하단부가 개구되어 관통된 바디와; 상기 바디의 하부에 체결되는 캡과; 상기 바디의 상단부에 고정결합되는 그랜드 너트와; 상기 그랜드 너트의 외주부에 결합되는 핸들과; 상기 그랜드 너트의 내부에 설치되어 상기 핸들에 고정되는 스핀들과; 상기 스핀들과 나사식으로 체결되어 스핀들의 회전시 상승 및 하강하는 스템과; 상기 스템의 하단에 상단부가 고정되어 스템과 연동되어 승강되는 샤프트와; 하부면에 유통공이 형성되고, 상기 샤프트에 결합되어 상기 오리피스를 개폐시키는 디스크를 포함하여 구성된다.

상기 디스크와 스템 사이에는 유체의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 형상기억합금 스프링이 개재되어 유체의 온도에 의해 디스크를 승강시켜 밸브를 개폐시키도록 하고, 상기 디스크의 하부에는 디스크를 상측으로 탄성지지하는 코일스프링이 설치된 것이 바람직하다.

상기 디스크의 유통공은 샤프트가 관통되는 관통공과 사방으로 연통되는 십자형으로 형성된 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치의 분해사시도이다.

이에 도시한 바와 같이, 밸브의 바디(1)는 일측에 인입구(1a)가 형성되어 있고, 타측에는 배출구(1b)가 형성되어 있으며, 인입구와 배출구 사이에는 오리피스(1c)가 형성된 시트(1d)가 구비되어 있고, 바디는 상하단부가 개구되어 연통되어 하부에 캡(2)이 결합되어 있고, 상부에는 그랜드 너트(3)가 결합되어 있다.

그랜드 너트(3)의 내주벽으로는 단면이 동일한 형상의 다각형으로 형성된 외주벽을 갖는 스템(5)이 삽입되며, 스템(5)의 하단에는 샤프트(7)의 상단부가 고정되어 있다.

스템(5)의 내주면 상부에는 나사부(5a)가 형성되어 있어 스핀들(6)이 체결되어 있으며, 스핀들(6)은 상단부가 셋 스크류(17)에 의해 핸들(16)과 결합되어 있다.

스핀들(6)의 중공에는 탭(6a)이 형성되어 있고, 스핀들의 외주부에는 복수의 O링(14)이 결합되어 있으며, 셋 스크류(17)의 상면에는 핸들 커버(19)가 복개되어 있고, 핸들(16)과 스핀들(6) 사이에는 E링(15)이 개재되어 있다.

샤프트(7)에는 바디의 오리피스(1c)를 개폐하는 원통형의 디스크(4)가 결합되어 있으며, 디스크(4)의 상하부 외주면은 바디의 내주벽과 습동되는 습동부(4a)(4b)가 돌출되어 있다.

본 발명에서는 디스크(4)의 상부측 압력과 하부측 압력 간의 차이를 해소하기 위하여 디스크(4)의 중앙에 사프트(7)가 관통삽입되는 관통공(4c)과 연통되어 사방으로 연결되어 디스크 상하부의 압력을 완화시키는 유통공(4d)이 십자형상으로 형성되어 있다.

바디(1)와 캡(2)의 접촉부위에는 O링(11)이 설치되어 있고, 디스크(4)의 상부측 습동부(4a)에는 O링(12)이 결합되어 있으며, 그랜드 너트(3)의 하면과 바디(1)의 상단부 내주면 사이에도 O링(13)이 설치되어 있어 누수를 방지하도록 한다.

또한, 스템(5)과 디스크(4) 사이에는 형상기억합금 스프링(10)이 개재되어있고, 디스크(4)의 하측에는 샤프트(7)의 하단에 체결되는 록너트(8)에 의해 디스크를 상측으로 탄성지지하는 코일스프링(9)이 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호 18은 컨트롤 플레이트이다.

이와 같이 구성되는 본 발명 일 실시예에 의한 밸브 장치의 작용을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

본 발명에 의한 밸브장치는 디스크(4)의 유통공(4d)을 통해 유입된 유체의 일부가 디스크(4)의 상부 공간에 충전되기 때문에 인입구(1a)로부터 유입되는 유체가 디스크(4)의 하부면을 가압하는 압력과 디스크(4)의 상부 공간에 충전된 유체로 인한 압력이 서로 상쇄되거나, 감쇄되는 작용을 갖아 디스크(4)에 작용되는 유체의 압력이 완화된다.

이와 같은 밸브장치의 동작은 형상기억합금 스프링(10)과 코일스프링(9)을 액츄에이터로 사용하는 경우에는 유체의 온도 변화에 따라 형상기억합금 스프링이 팽창 및 수축되어 밸브의 개폐된다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 밸브장치를 통과하는 유체의 온도가 설정된 온도보다 높은 경우에는 형상기억합금 스프링(10)이 팽창되기 때문에 디스크(4)가 형상기억합금 스프링(10)의 탄성력에 의해 하측으로 이동되어 오리피스(1c)를 폐쇄하므로 밸브가 닫히게 되고, 유체의 온도가 설정온도보다 낮은 경우에는 형상기억합금 스프링(10)이 본래의 크기로 수축되면서 도 3과 같이, 디스크(4)가 상측으로 이동되어 오리피스(1c)를 개방하게 된다.

또한, 핸들의 조작에 의해 수동으로 밸브를 개폐하는 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이, 핸들(16)을 시계방향으로 회전시키면, 핸들(16)에 체결된 스핀들(6)이 시계방향으로 회전되어 스핀들(6)의 하부에 나사결합된 스템(5)이 반시계방향으로 회전되는데, 이때 스핀들(6)은 제자리에서 회전되고 이에 대하여 스템(5)은 회전되면서 하측으로 이동되어 스템(5)에 상단이 고정된 샤프트(7)도 동시에 하측으로 이동된다. 이에 따라 샤프트(7)에 결합된 디스크(4)가 하측으로 이동되므로 이동되는 디스크(4)가 오리피스(1c)를 닫게 된다.

밸브를 개방하기 위해서는 핸들(16)을 반시계 방향으로 회전시켜 스핀들(6)이 반시계 방향으로 회전되면, 상대적으로 스템(5)은 시계방향으로 회전되면서 상측으로 이동되어 샤프트(7)에 결합된 디스크(4)는 상측으로 이동됨으로써 오리피스(1C)가 개방되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치는 도면에는 도시하지 않았으나, 수온을 감지하는 센서와, 이러한 센서의 신호를 검출하는 제어부에 의해 구동되는 액츄에이터에 의해 자동으로 핸들을 조작하여 밸브를 개폐시킬 수 있으며, 리모컨트롤러에 의해 원거리에서도 선택적으로 액츄에이터를 구동시켜 밸브를 개폐시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 압력완화방식의 밸브장치는 샤프트의 길이가 종래의 밸브장치와 비교하여 현저하게 짧아지고, 샤프트의 상단부가 고정되어 있는 스템이 그랜드 너트에 의해 안정적으로 샤프트의 승강동작을 규제하고 있기 때문에 밸브의 좌면이 균일하게 접촉되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 그랜드 너트의 내부에 고정되어 있는 스핀들의 외주면에 O링이 설치되어 있어 O링이 샤프트와 직접 접촉되지 않는 구조이기 때문에 O링의 마모발생이 방지되어 디스크의 상측으로 공급된 유체의 누수발생을 방지하는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 디스크는 상하부 압력을 완화시키기 위한 유통공이 샤프트가 삽입되는 관통공과 연통되도록 십자형상으로 형성되어 있기 때문에 유체에 포함되어 있는 스케일에 의한 유통공의 차단을 방지하도록 한 것이다.

Claims (3)

1. 양측으로 인입구(1a)와 배출구(1b)가 형성되고, 인입구(1a)와 배출구(1b) 사이에는 오리피스(1c)가 형성된 시트(1d)가 구비되며, 상하단부가 개구되어 관통된 바디(1)와;

   상기 바디(1)의 하부에 체결되는 캡(2)과;

   상기 바디(1)의 상단부에 고정결합되는 그랜드 너트(3)와;

   상기 그랜드 너트(3)의 외주부에 결합되는 핸들(16)과;

   상기 그랜드 너트(3)의 내부에 설치되어 상기 핸들(16)에 고정되는 스핀들(6)과;

   상기 스핀들(6)과 나사식으로 체결되어 스핀들(6)의 회전시 상승 및 하강하는 스템(5)과;

   상기 스템(5)의 하단에 상단부가 고정되어 스템(5)과 연동되어 승강되는 샤프트(7)와;

   하부면에 유통공(4d)이 형성되고, 상기 샤프트(7)에 결합되어 상기 오리피스(1c)를 개폐시키는 디스크(4)와;

   상기 디스크(4)와 스템(5) 사이에는 유체의 온도에 따라 팽창 및 수축하는 형상기억합금 스프링(10)이 개재되어 유체의 온도에 의해 디스크(4)를 승강시켜 밸브를 개폐시키도록 하고, 상기 디스크(4)의 하부에는 디스크를 상측으로 탄성지지하는 코일스프링(9)이 설치된 것을 특징으로 하는 압력완화방식의 밸브장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디스크의 유통공(4d)은 샤프트(7)가 관통되는 관통공(4c)과 사방으로 연통되는 십자형으로 형성된 것을 특징으로 하는 압력완화방식의 밸브장치.