KR101042327B1 - 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파일럿 밸브에 관한것으로서, 본 발명에 따른 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브는 메인 밸브에 장착되는 파일럿 밸브에 있어서, 메인 밸브에 연결되는 제1유입구와 제1유출구가 형성되며, 상기 제1유입구와 제2유출구에 연결된 유로를 개폐시키는 시트부가 형성된 본체와, 상기 본체 내부에 설치되며, 상기 제1유입구를 통해서 전달되는 메인 밸브의 압력에 의해서 상기 시트부를 작동시켜서 상기 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 제1다이어프램부와, 상기 제1다이어프램부 상측에 설치되며, 상기 제1다이어프램부를 하방으로 가압시키는 탄성 스프링과, 메인 밸브로부터 유입되는 유체를 통해서 작동되는 제2다이어프램이 설치되고, 상기 제2다이어프램에 연동되어 상기 탄성 스프링을 가압시키는 피스톤이 설치된 수압식 액추에이터를 포함하며, 상기 수압식 액추에이터는 몸체와, 상기 몸체에 설치되는 제2다이어프램과, 상기 제2다이어프램을 통해서 형성된 상부 챔버와 연결되도록 상기 몸체에 형성되며, 메인 밸브로부터 유체가 유입되는 제2유입구 및 제2유출구와, 일단은 상기 제2다이어프램에 연결되고 타단은 상기 탄성 스프링의 상부면에 접촉되는 피스톤을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브{a piolt valve using water pressure typed actuator}
본 발명은 파일럿 밸브에 관한 것으로서, 메인 밸브의 수압 변화에 따라서 작동되는 액추에이터를 이용하여 파일럿 밸브의 압력을 자동으로 조정할 수 있는 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브에 관한 것이다.
파일럿 밸브(piolt valve)메인 밸브를 개폐하기 위해 많은 힘이 드는 밸브의 경우, 밸브를 통과하는 유체를 이용하여 밸브를 개폐하는 안내밸브이며, 대용량의 감압밸브, 정수위밸브, 정유량밸브, 차압밸브로 많이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 파일럿 밸브를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 파일럿 밸브는 유로를 개폐시키는 시트부(3)가 다이어프램(5)에 연동되어 설치되고, 상기 다이어프램(5)의 상측에는 상기 다이어프램(5)을 수직 밀어서 시트부가 유로를 폐쇄시키도록 하는 탄성 스프링(7)가 설치된다.
여기서, 상기 탄성 스프링(7)의 상부에는 상기 탄성 스프링(7)의 탄성력을 조정하기 위한 압력조절 나사(10)가 설치된다.
즉, 상기 압력조절 나사(10)를 통해서 탄성 스프링(7)의 압축 상태를 조정하여 유입되는 유체의 압력에 따른 시트부의 개폐 상태를 조정할 수 있다.
이러한 압력조절 나사의 작동은 수동에 의하거나, 이를 개선하여 모터를 이용하여 압력조절 나사를 회전시키는 방식이 많이 사용되고 있다.
종래의 모터를 이용하는 파일럿 밸브는 모터의 설치에 따른 파일럿 밸브의 제작 단가가 높아지고, 모터를 정밀하게 제어하기 힘들고, 모터의 제한된 수명으로 인한 잦은 교체가 요구되는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 메인 밸브의 압력을 통해서 작동되는 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브는 메인 밸브에 장착되는 파일럿 밸브에 있어서, 메인 밸브에 연결되는 제1유입구와 제1유출구가 형성되며, 상기 제1유입구와 제2유출구에 연결된 유로를 개폐시키는 시트부가 형성된 본체와, 상기 본체 내부에 설치되며, 상기 제1유입구를 통해서 전달되는 메인 밸브의 압력에 의해서 상기 시트부를 작동시켜서 상기 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 제1다이어프램부와, 상기 제1다이어프램부 상측에 설치되며, 상기 제1다이어프램부를 하방으로 가압시키는 탄성 스프링과, 메인 밸브로부터 유입되는 유체를 통해서 작동되는 제2다이어프램이 설치되고, 상기 제2다이어프램에 연동되어 상기 탄성 스프링을 가압시키는 피스톤이 설치된 수압식 액추에이터를 포함하며, 상기 수압식 액추에이터는 몸체와, 상기 몸체에 설치되는 제2다이어프램과, 상기 제2다이어프램을 통해서 형성된 상부 챔버와 연결되도록 상기 몸체에 형성되며, 메인 밸브로부터 유체가 유입되는 제2유입구 및 제2유출구와, 일단은 상기 제2다이어프램에 연결되고 타단은 상기 탄성 스프링의 상부면에 접촉되는 피스톤을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2유입구 및 제2유출구에는 니들 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 본체의 하부에는 상기 시트부를 유로에 밀착시키는 하부 스프링 어셈블리가 더 포함되는 것을 특징으로 하며, 상기 하부 스프링 어셈블리는 본체의 하부에 결합되는 어셈블리 몸체와, 상기 어셈블리 몸체 상측에 결합되며, 상기 시트부에 접촉되는 플런저와, 상기 플런저의 하부에서 상기 플런저를 탄성지지하는 스프링과, 상기 스프링의 압축 상태를 조절하도록 상기 어셈블리 몸체 하부에 결합되는 조절 나사를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브는 메인 밸브의 압력 변화에 연동되는 다이어프램을 이용하여 탄성 스프링의 압축 상태를 조절할 수 있으므로 종래의 모터를 이용하는 방식과 비교하여 제작 단가를 낮추고, 모터 파손으로 인한 불편함을 해결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 모터를 제어하기 위한 전기적 신호가 아니라 압력 변화에 따른 다이어프램의 이동을 통해서 탄성 스프링의 압축 상태를 조정할 수 있으므로 밸브 제어의 정밀도를 높일 수 있는 장점도 있다.
도 1은 종래의 파일럿 밸브를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 도시하는 작동변화도.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 설치예시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 설치예시도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브(100)는 본체(110), 제1다이어프램부(120), 탄성 스프링(130), 수압식 액추에이터(200)로 이루어진다.
먼저, 본체(110)는 메인 밸브에 연결되는 제1유입구(112)와 제1유출구(114)가 형성되며, 상기 제1유입구(112)와 제2유출구(114)에 연결된 유로(113)를 개폐시키는 시트부(114)가 형성된다.
그리고, 제1다이어프램부는 상기 본체(110) 내부에 설치되며, 상기 제1유입구(112)를 통해서 전달되는 메인 밸브의 압력에 의해서 상기 시트부(114)를 작동시켜서 상기 유로(113)를 개방 또는 폐쇄시키게 된다.
도 2에 도시되지는 않았지만, 제1유입구(112)측 압력이 제1다이어프램의 하부 공간에 전달되기 위한 오리피스가 형성되어야 한다. 다만, 릴리프용 파일럿 밸브의 경우에는 제1배출구(114)측 압력이 제1다이어프램에 전달될 수 있도록 오리피스가 형성되어야 한다.
상기 탄성 스프링(130)은 상기 제1다이어프램부(120) 상측에 설치되며, 상기 제1다이어프램부(120)를 하방으로 가압시키도록 설치된다.
따라서, 제1유입구(112)를 통해서 전달되는 메인 밸브의 압력과 탄성 스프링의 지지력의 차이에 의해서 파일럿 밸브의 작동이 결정되며, 상기 탄성 스프링의 압축 정도를 결정하는 것이 액추에이터이다.
도 2에 도시된 상태는 액추에이터에 의해서 시트부(116)가 유로(113)를 개방시킨 상태이다.
본 발명에 따른 액추에이터는 수압식으로 작동되며, 보다 상세히 수압식 액추에이터에 대해 살펴보면,
도 2에 도시된 바와 같이 액추에이터(200)는 메인 밸브로부터 유입되는 유체를 통해서 작동되는 제2다이어프램(220)이 설치되고, 상기 제2다이어프램(220)에 연동되어 파일럿 밸브(100)의 탄성 스프링(130)을 가압시키는 피스톤(230)이 설치된다.
본 발명에 따른 수압식 액추에이터는 몸체(210)와, 상기 몸체(210)에 설치되는 제2다이어프램(220)과, 상기 제2다이어프램(220)을 통해서 형성된 상부 챔버와 연결되도록 상기 몸체(210)에 형성되며 메인 밸브로부터 유체가 유입되는 제2유입구(212) 및 제2유출구(214)와, 일단은 상기 제2다이어프램(220)에 연결되고 타단은 상기 탄성 스프링(130)의 상부면에 접촉되는 피스톤(230)을 포함하여 구성된다.
상기 피스톤(230)과 탄성 스프링(130)의 상부면 사이에는 지지판(132)이 삽입되어 원활한 접촉이 가능하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 상기 제2유입구(212) 및 제2유출구(214)에는 니들 밸브(240, 250)가 설치될 수도 있다. 상기 니들 밸브(240, 250)를 조절하면 압력이 변경되는 속도를 조절할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 수압식 액추에이터의 작동 원리에 대해 살펴보면,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 도시하는 작동변화도이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 제2다이어프램(220)의 상측에 형성된 상부 챔버(S1)에 유체이 압력이 전달되지 않으면, 피스톤(230)의 하부에 접촉되고 있는 탄성 스프링의 탄성력때문에 피스톤(230)이 상측으로 이동된 상태가 된다.
여기서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제2유입구(212)를 통해서 메인 밸브의 압력이 전달되면, 상부 챔버(S1)에 전달되는 압력이 탄성 스프링의 탄성력보다 크게 되면 제2다이어프램(220)이 하방으로 이동되면서 상기 피스톤(130)이 탄성 스프링을 더욱 압축 상태로 만들게 된다.
본 발명에 따른 수압식 액츄에이터를 이용한 파일럿 밸브의 다른 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 단면도이다.
도 4에 도시된 파일럿 밸브는 상기 본체(110)의 하부에는 상기 시트부(116)를 유로(113)에 밀착시키는 하부 스프링 어셈블리(140)가 더 포함되는 것이다.
상기 하부 스프링 어셈블리(140)는 본체(110)의 하부에 결합되는 어셈블리 몸체(142)와, 상기 어셈블리 몸체(142) 상측에 결합되며 상기 시트부(116)에 접촉되는 플런저(144)와, 상기 플런저(144)의 하부에서 상기 플런저(144)를 탄성지지하는 스프링(146)과, 상기 스프링(146)의 압축 상태를 조절하도록 상기 어셈블리 몸체(142) 하부에 결합되는 조절 나사(148)를 포함하여 구성된다.
상기 하부 스프링 어셈블리(140)를 통해서 파일럿 밸브의 작동되는 초기 압력을 설정할 수 있다.
즉, 스프링(146)이 시트부(116)를 밀착시키는 초기 압축력보다 큰 압력이 다이어프램에 작동되어야만 시트부(116)가 개방되는 것이다.
다음으로, 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 사용 태양에 대해 살펴보기로 한다.
도 5와 도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브의 설치예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 메인 밸브(10)의 1차측 유로에 연결된 제1보조 유로(12)에서 제2보조 유로(14)와 제3보조 유로(16)가 분지되고, 제2보조 유로(14)는 파일럿 밸브(100)의 제1유입구(112)에 연결되며, 제3보조 유로(16)는 액추에이터(200)의 제2유입구(212)에 연결된다.
또한, 제3보조 유로에는 솔레노이드 밸브(300)가 설치된다.
이 경우 파일럿 밸브(100)는 설정된 임의의 압력값을 가지게 되며, 액추에이터(200)의 상부 챔버에 메인 밸브의 압력이 전달되면 피스톤이 탄성 스프링을 압축하여 다른 압력설정값을 가지게 된다.
따라서, 제3보조 유로(16)에 설치된 솔레노이드 밸브(300)를 제어부(controller)를 이용하여 조정하면, 종래의 2개 파일럿 밸브를 사용하는 효과를 얻을 수 있다.
부가적으로, 앞서 살펴본 니들 밸브를 조절하면 압력이 변화되는 속도까지 조절할 수 있어 더욱더 안정적으로 작동시킬 수 있게 된다.
도 6에 도시된 형태는 도 5에 도시된 형태에서 액추에이터(100)의 제2배출구(214)에 연결된 제4보조 유로(18)에 솔레노이드 밸브(400)를 하나 더 설치한 형태이다.
이러한 방식은 다수의 압력 변화가 필요하거나 설정된 압력값이 다수 개가 필요한 경우에 이러한 형태로 사용할 수 있다.
제어부가 제3보조 유로(16)에 설치된 솔레노이드 밸브(300)와 제4보조 유로(18)에 설치된 솔레노이드 밸브(400)를 각각 제어하면, 제2다이어프램의 상부 챔버에 작용되는 압력을 조절하여 탄성 스프링에 작용하는 탄성력의 크기를 다양하게 조절할 수 있다.
즉, 제어부(controller)의 조작에 의해서 파일럿 밸브의 가용범위 전체를 이용할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
100: 파일럿 밸브
110: 본체
112: 제1유입구
114: 제1유출구
116: 시트부
120: 제1다이어프램부
130: 탄성 스프링
140: 하부 스프링 어셈블리
142: 어셈블리 몸체
144: 플런저
146: 스프링
148: 조절 나사
132: 지지판
200: 액추에이터
210: 몸체
212: 제2유입구
214: 제2유출구
220: 제2다이어프램
230: 피스톤
240,250: 니들 밸브

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 메인 밸브에 장착되는 파일럿 밸브에 있어서,
    메인 밸브에 연결되는 제1유입구와 제1유출구가 형성되며, 상기 제1유입구와 제2유출구에 연결된 유로를 개폐시키는 시트부가 형성된 본체와;
    상기 본체 내부에 설치되며, 상기 제1유입구를 통해서 전달되는 메인 밸브의 압력에 의해서 상기 시트부를 작동시켜서 상기 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 제1다이어프램부와;
    상기 제1다이어프램부 상측에 설치되며, 상기 제1다이어프램부를 하방으로 가압시키는 탄성 스프링과;
    메인 밸브로부터 유입되는 유체를 통해서 작동되는 제2다이어프램이 설치되고, 상기 제2다이어프램에 연동되어 상기 탄성 스프링을 가압시키는 피스톤이 설치된 수압식 액추에이터;를 포함하며,
    상기 수압식 액추에이터는,
    몸체와;
    상기 몸체에 설치되는 제2다이어프램과;
    상기 제2다이어프램을 통해서 형성된 상부 챔버와 연결되도록 상기 몸체에 형성되며, 메인 밸브로부터 유체가 유입되는 제2유입구 및 제2유출구와,
    일단은 상기 제2다이어프램에 연결되고, 타단은 상기 탄성 스프링의 상부면에 접촉되는 피스톤;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2유입구 및 제2유출구에는,
    니들 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 본체의 하부에는,
    상기 시트부를 유로에 밀착시키는 하부 스프링 어셈블리가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부 스프링 어셈블리는,
    본체의 하부에 결합되는 어셈블리 몸체와;
    상기 어셈블리 몸체 상측에 결합되며, 상기 시트부에 접촉되는 플런저와;
    상기 플런저의 하부에서 상기 플런저를 탄성지지하는 스프링과;
    상기 스프링의 압축 상태를 조절하도록 상기 어셈블리 몸체 하부에 결합되는 조절 나사;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수압식 액추에이터를 이용한 파일럿 밸브.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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