KR100828341B1 - 유체 흐름 자동 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력의 개방 및 폐쇄가 원활하게 이루어지고 양방향 제어가 가능하며 구조가 비교적 단순하도록, 내면 중앙에 병목부가 형성되고 압력의 입출력을 위한 한쌍의 제1포트 및 제2포트가 병목부를 사이에 두고 형성되는 실린더부재와, 실린더부재의 양쪽 끝부분에 유체를 격리수용시키는 한쌍의 제1플런저 및 제2플런저가 설치되고 제1포트를 통하여 설정된 압력이 입력되면 실린더부재의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체에 압축력을 가하도록 이동하고 제2포트를 통하여 설정된 압력이 입력되면 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체에 압축력을 가하도록 이동하는 피스톤부재와, 실린더부재의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체를 다른쪽 끝부분으로 이송시키는 제1이송라인과, 실린더부재의 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체를 한쪽 끝부분으로 이송시키는 제2이송라인과, 병목부를 폐쇄한 상태에서 피스톤부재가 한쪽 끝부분 또는 다른쪽 끝부분으로 이동함에 따라 병목부를 개방시키는 개폐장치를 포함하여 이루어지는 유체 흐름 자동 제어 밸브를 제공한다.

압력, 밸브, 개폐, 제어, 유체, 실린더, 플런저, 피스톤, 스프링

Description

유체 흐름 자동 제어 밸브 {Valve for Automatic Controlling of Fluid Flow}

본 발명은 유체 흐름 자동 제어 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대칭형의 구조를 갖으므로 제조가 쉽고 용이하며 양방향의 압력을 제어하는 것이 가능하고 탄성력에 의존하여 개폐동작이 이루어지지 않으므로 개폐동작이 정확하며 원활하게 이루어지는 유체 흐름 자동 제어 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 압력 제어 밸브는 유체 회로상의 임의 개소에 설치되며 유체의 압력을 일정하게 유지하거나 최고압력을 제한하는 것에 의하여 기기를 보호하게 된다.

상기 압력 제어 밸브는 기능상으로 분류하면 릴리프 밸브, 감압밸브, 시퀀스밸브, 카운터밸런스 밸브, 압력스위치 등이 있으며, 상기 릴리프 밸브는 다시 직동형 릴리프 밸브와 파일럿형 릴리프 밸브 등으로 구분할 수 있다.

상기에서 직동형 릴리프 밸브는 릴리프압력을 조정스프링으로 설정하게 되어 있으며, 압력이 다이어프램에 작용하면 조정스프링에 균형되는 릴리프압력으로 밸브가 열려 출구를 통하여 압력의 배출이 이루어진다.

그리고 상기에서 파일럿형 릴리프 밸브는 상기 조정스프링 대신에 파일럿압력으로 릴리프압력을 설정하게 되어 있으며, 파일럿압력보다 릴리프 설정압력이 커지면 밸브가 열려 압력의 배출이 이루어진다.

그런데 상기 종래 릴리프 밸브에 있어서는 상기 직동형 릴리프밸브의 경우 구조는 비교적 단순하지만, 스프링의 탄성력에 의해 압력을 설정하므로 정확한 압력제어가 힘들고 장시간 사용시 스프링의 노후 등으로 인해 오작동의 우려가 있다.

그리고 상기 파일럿형 릴리프밸브의 경우 구조가 비교적 복잡하므로 제조원가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 제조가 쉽고 용이하며 양방향의 압력을 제어하도록 대칭형의 구조를 취하고 유체의 압력으로 릴리프압을 설정하는 것에 의하여 정확하고 원활하게 압력의 개방 및 폐쇄가 이루어지고 코일스프링 등과 같은 탄성체를 거의 사용하여 않으므로 부품의 절감이 가능한 유체 흐름 자동 제어 밸브를 제공하는 데, 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 유체 흐름 자동 제어 밸브는 내면 중앙에 병목부가 형성되고 압력의 입출력을 위한 한쌍의 제1포트 및 제2포트가 상기 병목부를 사이에 두고 형성되는 실린더부재와, 상기 실린더부재의 양쪽 끝부분에 유체를 격리수용시키는 한쌍의 제1플런저 및 제2플런저가 설치되고 상기 제1포트를 통하여 설정된 압력이 입력되면 실린더부재의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체에 압축력을 가하도록 이동하고 상기 제2포트를 통하여 설정된 압력이 입력되면 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체에 압축력을 가하도록 이동하는 피스톤부재와, 상기 실린더부재의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체를 다른쪽 끝부분으로 이송시키는 제1이송라인과, 상기 실린더부재의 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체를 한쪽 끝부분으로 이송시키는 제2이송라인과, 상기 병목부를 폐쇄한 상태에서 상기 피스톤부재가 한쪽 끝부분 또는 다른쪽 끝부분으로 이동함에 따라 상기 병목부를 개방시키는 개폐장치를 포함하여 이루어진다.

상기에서 피스톤부재는 상기 실린더부재의 병목부를 관통하며 양쪽 끝부분이 상기 제1플런저와 제2플런저와 결합되는 연결봉을 포함하여 이루어진다.

상기 개폐장치는 병목부를 사이에 두고 상기 연결봉에 길이방향을 따라 이동가능하게 지지되는 제1시트 및 제2시트와, 상기 제1시트와 제1플런저 및 제2시트와 제2플런저 사이에서 서로 간의 거리가 멀어지는 쪽으로 각각 힘을 가하도록 형성하여 설치되는 한쌍의 제1탄성부재 및 제2탄성부재 포함하여 이루어진다.

상기 피스톤부재의 연결봉 중앙에는 상기 피스톤부재가 한쪽 끝부분으로 이동함에 따라 상기 병목부의 한쪽 모서리에서 상기 제1시트를 이격시키고 상기 피스톤부재가 다른쪽 끝부분으로 이동함에 따라 병목부의 다른쪽 모서리에서 상기 제2시트를 이격시키는 추진돌기가 형성되는 것도 가능하다.

상기에서 탄성부재는 상기 제1포트 또는 제2포트를 통하여 입력되는 압력보다 작은 힘으로 상기 제1시트 및 제2시트에 미는 힘을 가하도록 각각 형성하여 설치된다.

상기 제1이송라인 및 제2이송라인은 상기 병목부를 우회하고 상기 실린더부재를 관통하며 유체를 각각 이송시키는 통로를 형성하고 통로에는 한쌍의 체크밸브가 각각 설치된다.

상기 제1이송라인 및 제2이송라인의 통로에는 설정된 압력이 입력됨에 따라 통로를 개방하는 한쌍의 보조제어밸브가 더 설치되는 것도 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브에 의하 면, 각 부품이 대칭형의 구조를 취하는 것에 의하여 양방향 제어가 가능하고 제조가 쉽고 간편하다.

그리고 유체의 압력으로 릴리프압을 설정하는 것에 의하여 정확하고 원활하게 압력의 개방 및 폐쇄가 이루어지고 코일스프링 등과 같은 탄성체를 거의 사용하여 않으므로 부품이 절감된다.

본 발명에 따른 유체 흐름 제어 밸브의 일실시예는 도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 병목부(16)가 형성되는 실린더부재(10)와, 상기 실린더부재(10)의 내부에 설치되는 피스톤부재(30)와, 상기 실린더부재(10)에 각각 형성되는 제1이송라인(20) 및 제2이송라인(26)과, 상기 실린더부재(10)에 형성되는 병목부(16)를 개방시키는 개폐장치(40)를 포함하여 이루어진다.

도 2에서 화살표는 제1포트(12)를 통하여 설정 압력이 입력되어 이동하는 방향을 나타낸다.

그리고 도 3에서 화살표는 제2포트(14)를 통하여 설정 압력이 입력되어 이동하는 방향을 나타낸다.

상기 실린더부재(10)는 대략 원통형상으로 이루어지고 내면 중앙에 상기 병목부(16)가 형성된다.

상기 실린더부재(10)의 양쪽에는 압력의 입출력을 위한 한쌍의 제1포트(12) 및 제2포트(14)가 상기 병목부(16)를 사이에 두고 형성된다.

상기 피스톤부재(30)는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 실린더부재(10)의 양쪽 끝부분에 유체(2)를 격리수용시키는 한쌍의 제1플런저(32) 및 제2플런저(34)와, 상기 병목부(16)를 관통하여 제1플런저(32)와 제2플런저(34)를 연결하며 고정되는 연결봉(36)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1플런저(32) 및 제2플런저(34)는 대략 원기둥형상으로 형성되고 원둘레를 따라 링형상의 한쌍의 패킹(33)이 각각 설치된다.

상기에서 실린더부재(10)의 내부 공간은 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제1플런저(32) 및 제2플런저(34)와 대응하는 원형 단면을 갖도록 형성되고, 실린더부재(10)의 내면과 제1플런저(32) 및 제2플런저(34)는 상기 패킹(33)을 통하여 밀봉이 이루어진다.

상기 병목부(16)는 상기 실린더부재(10)의 내부 공간 중 다른 부분에 비하여 내경이 작은 원형 단면을 갖는 통로를 갖는다.

상기 제1플런저(32)와 병목부(16)의 한쪽 끝부분 모서리 사이에는 상기 제1포트(12)가 항상 위치한다.

그리고 상기 제2플런저(34)와 병목부(16)의 다른쪽 끝부분 모서리 사이에는 상기 제2포트(14)가 항상 위치하게 된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제1이송라인(20)은 상기 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체(2)를 다른쪽 끝부분으로 이송시키도록 형성된다.

도 5에서 점선으로 도시한 화살표는 제1이송라인(20)의 유체의 압력 작용을 나타내고 이점쇄선으로 도시한 화살표는 제2이송라인(26)의 유체의 압력 작용 방향을 나타낸다.

그리고 상기 제2이송라인(26)은 상기 실린더부재(10) 다른쪽 끝부분에 격리 수용된 유체(2)를 한쪽 끝부분으로 이송시키도록 형성된다.

상기에서 제1이송라인(20)은 상기 실린더부재(10)를 관통하며 상기 병목부(16)를 우회하여 유체(2)를 이송시키는 통로를 형성한다.

즉 상기 실린더부재(10)의 내부 공간과 일정 간격을 두고 실린더부재(10)의 길이방향을 따라 길게 형성되고 양쪽 끝부분에는 대략 "ㄱ"형상으로 굽어져 내부 공간의 양쪽 끝부분과 연통된다.

상기 제1이송라인(20)의 통로에는 체크밸브(21)가 설치된다.

상기 제2송라인(20)에 있어서도 상기 제1이송라인(26)과 마찬가지로 상기 실린더부재(10)를 관통하며 상기 병목부(16)를 우회하여 유체(2)를 이송시키는 통로를 형성하고 통로에는 체크밸브(27) 설치된다.

상기 체크밸브(21), (27)는 통로의 입구 쪽에 설치되며 중간부 또는 출구 쪽에 설치되는 것도 가능하다.

상기 개폐장치(40)는 상기 병목부(16)를 사이에 두고 상기 연결봉(36)에 길이방향을 따라 이동가능하게 지지되는 제1시트(42) 및 제2시트(44)와, 상기 제1시트(42)와 제1플런저(32) 사이에 설치되고 서로 간의 거리가 멀어지는 쪽으로 항상 힘을 가하도록 형성하여 설치되는 제1탄성부재(46)와, 상기 제2시트(42)와 제2플런저(32) 사이에 설치되고 서로 간의 거리가 멀어지는 쪽으로 항상 힘을 가하도록 형성하여 설치되는 제2탄성부재(48)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1시트(42)와 제2시트(44)는 대략 한쪽이 테이퍼(taper)(43), (45)로 형성되는 원기둥형상으로 이루어지고 테이퍼(43), (45)쪽 끝면이 마주보고 설치된 다.

상기 테이퍼(43), (45) 외면은 상기 병목부(16)의 폐쇄가 이루어지는 경우 병목부(16)의 내부에 끝부분이 삽입되며 병목부(16)의 모서리와 밀착된다.

상기에서 제1시트(42) 및/또는 제2시트(44)는 상기한 형상에 한정되는 것이 아니고 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.

예를 들면, 상기 제1시트(42) 및/또는 제2시트(44)는 한쪽이 원뿔형으로 형성되는 것도 가능하고, 단차가 형성되는 원기둥형상으로 형성되는 것도 가능하다.

상기 제1시트(42) 및 제2시트(44)는 고무를 사용하여 이루어지며, 합성수지 등을 사용하는 것도 가능하다.

상기 탄성부재(46), (48)는 상기 연결봉(36)의 둘레를 나선형으로 감아서 원통형상으로 형성하여 설치된다.

상기 탄성부재(46), (48)로는 압축코일스프링 등을 사용하여 이루어진다.

상기와 같은 탄성부재(46), (48)는 제1포트(12) 또는 제2포트(14)를 통하여 입력되는 압력에 보다 작은 힘으로 상기 제1시트(42) 및 제2시트(44)에 힘이 가해지도록 각각 형성하여 설치된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 일실시예에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서는 상기 제1이송라인(20) 및 제2이송라인(26)의 통로에 각각 설치되고 설정된 압력이 입력됨에 따라 통로를 개방하는 한쌍의 보조제어밸브(50)를 더 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상기에서 제1이송라인(20) 및 제2이송라인(26)에는 각각 유체(2)가 수용된 다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명 따른 유체 흐름 제어 밸브의 작동과정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 제1포트(12)나 제2포트(14)를 통하여 설정치보다 낮은 압력이 입력되는 경우에는 상기 개폐장치(40)의 제1시트(42) 및 제2시트(44)가 상기 실린더부재(10)의 병목부(16) 양쪽면을 폐쇄한 상태를 유지하도록 피스톤부재(30)가 실린더부재(10)의 내부 공간 중앙에 위치한다.(도 1 참조)

상기와 같은 상태에서 제1포트(12)를 통하여 압력이 입력되고 상기 제1플런저(32)와 제1시트(42) 사이에 입력되는 압력이 증가하여 설정치가 되면 상기 제1플런저(32)가 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분으로 이동하기 시작한다.

그리고 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분에 격리된 유체(2)는 제1이송라인(20)을 통하여 통로의 다른쪽 끝부분에 위치하는 보조제어밸브(50)를 통과한 후 실린더부재(10)의 다른쪽 끝부분으로 이동하고 그에 따라 상기 제2플런저(34)에 상기 제2시트(44) 쪽으로 유체(2)의 압력이 가해지므로 이동하는 피스톤부재(30)를 밀어 주게 되고 피스톤부재(30)는 제1플런저(32)가 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분에 근접할 때까지 이동하게 된다.(도 2 참조)

상기와 같이 피스톤부재(30)가 이동함에 따라 피스톤부재(30)의 연결봉(36)에 형성되는 추진돌기(38)에 의해 상기 제1시트(42)가 상기 제1탄성부재(46)의 탄성력을 이기고 병목부(16)의 한쪽 모서리로부터 이격된다.

상기와 같이 제1시트(42)를 이격시킴에 따라 상기 제1포트(12)로 입력되는 압력이 상기 병목부(16)의 내부로 유입되고 그에 따라 제2시트(42)가 제2탄성부재(48)의 탄성력을 이기고 후진하게 되므로 병목부(16)로 유입되는 압력이 유출되고 상기 제2포트(14)로 유출된다.

상기와 같은 상태에서 제1포트(14)를 통하여 입력된 압력이 설정한 압력보다 낮게 되는 경우에는 피스톤부재(30) 및 개폐장치(40)가 원상태로 복귀되어 상기 병목부(16)가 제1시트(42) 및 제2시트(44)를 밀폐하여 이동하는 압력을 차단한다.

상기에서 제2포트(14)를 통하여 설정된 압력이 입력되는 경우의 작동과정에 있어서도 상기 제1포트(12)를 통하여 설정된 압력이 입력되는 경우와 대칭인 것을 제외하고는 마찬가지의 과정으로 이루어진다.(도 3 참조)

상기에서는 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명, 첨부한 도면의 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위내에 속한다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예를 나타내는 폐쇄상태 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 제1포트를 통하여 설정 압력이 입력된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 제2포트를 통하여 설정 압력이 입력된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 실린더부재를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 제1이송라인 및 제2이송라인의 압력 작용 방향을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 피스톤부재 및 개폐장치를 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 유체 흐름 자동 제어 밸브의 일실시예에 있어서 개폐장치의 제1시트 및 제2시트를 나타낸 사시도이다.

삭제

Claims (6)

1. 내면 중앙에 병목부(16)가 형성되고 압력의 입출력을 위한 한쌍의 제1포트(12) 및 제2포트(14)가 상기 병목부(16)를 사이에 두고 형성되는 실린더부재(10)와,

   상기 실린더부재(10)의 양쪽 끝부분에 유체(2)를 격리수용시키는 한쌍의 제1플런저(32) 및 제2플런저(34)가 설치되고 상기 제1포트(12)를 통하여 설정된 압력이 입력되면 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체(2)에 압축력을 가하도록 이동하고 상기 제2포트(14)를 통하여 설정된 압력이 입력되면 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체(2)에 압축력을 가하도록 이동하는 피스톤부재(30)와,

   상기 실린더부재(10)의 한쪽 끝부분에 격리수용된 유체(2)를 다른쪽 끝부분으로 이송시키는 제1이송라인(20)과,

   상기 실린더부재(10)의 다른쪽 끝부분에 격리수용된 유체(2)를 한쪽 끝부분으로 이송시키는 제2이송라인(26)과,

   상기 병목부(16)를 폐쇄한 상태에서 상기 피스톤부재(30)가 한쪽 끝부분 또는 다른쪽 끝부분으로 이동함에 따라 상기 병목부(16)를 개방시키는 개폐장치(40)를 포함하는 유체 흐름 자동 제어 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 피스톤부재(30)는 상기 실린더부재(10)의 병목부(16)를 관통하며 양쪽 끝부분이 상기 제1플런저(32)와 제2플런저(34)와 결합되는 연결봉(36)을 포함하여 이루어지고,

   상기 개폐장치(40)는 병목부(16)를 사이에 두고 상기 연결봉(36)에 길이방향을 따라 이동가능하게 지지되는 제1시트(42) 및 제2시트(44)와, 상기 제1시트(42)와 제1플런저(32) 및 제2시트(44)와 제2플런저(34) 사이에서 서로간의 거리가 멀어지는 쪽으로 각각 힘을 가하도록 형성하여 설치되는 한쌍의 제1탄성부재(46) 및 제2탄성부재(48) 포함하고,

   상기 피스톤부재(30)의 연결봉(36) 중앙에는 상기 피스톤부재(30)가 한쪽 끝부분으로 이동함에 따라 상기 병목부(16)의 한쪽 모서리에서 상기 제1시트(42)를 이격시키고 상기 피스톤부재(30)가 다른쪽 끝부분으로 이동함에 따라 병목부(16)의 다른쪽 모서리에서 상기 제2시트(44)를 이격시키는 추진돌기(38)가 형성되는 유체 흐름 자동 제어 밸브.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1시트(42) 및 제2시트(44)는 한쪽에 테이퍼가 형성되는 원기둥형상으로 이루어지고 테이퍼가 형성되는쪽 끝면이 서로 마주하여 설치되는 유체 흐름 자동 제어 밸브.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 탄성부재(46), (48)는 상기 제1포트(12) 또는 제2포트(14)를 통하여 입 력되는 압력에 보다 작은 힘으로 상기 제1시트(42) 및 제2시트(44)에 탄성력을 가하도록 각각 형성하여 설치되는 유체 흐름 자동 제어 밸브.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1이송라인(20) 및 제2이송라인(26)은 상기 실린더부재(10)를 관통하며 상기 병목부(16)를 우회하여 유체(2)가 각각 이송하도록 통로를 형성되고 통로에는 한쌍의 체크밸브(21), (27)가 각각 설치되는 유체 흐름 자동 제어 밸브.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1이송라인(20) 및 제2이송라인(26)의 통로에 각각 설치되고 설정된 압력이 입력됨에 따라 통로를 개방하는 한쌍의 보조제어밸브(50)를 더 포함하는 유체 흐름 자동 제어 밸브.

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