KR101096870B1 - 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브의 2차측에 걸리는 역류나 역압을 효과적으로 해소하기 위하여 밸브의 내부에 내경부를 가지는 상부 스템과 오리피스홈을 가지는 하부 스템 및 디스크로 이루어지는 댐핑 유닛을 구비한 것으로서 종래에 비하여 구조가 간결하고 컴팩트하여 조립이나 제작이 쉽고 유지보수가 편리한 제어밸브에 관한 것이다.
본 발명에서는, 유체 유입구와 유체 유출구를 가지는 밸브 바디의 내부 공간이 챔버를 포함하는 상부의 제1공간과 유체 통과공을 포함하는 하부의 제2공간으로 분리하여 구획되는 제어밸브에 있어서, 상기 제1공간의 챔버에 마련되는 다이아프램; 상단부가 상기 다이아프램에 고정 결합하고 하단부가 상기 제2공간까지 연장되는 것으로서 하부 선단으로부터 내측으로 일정한 내경과 깊이의 내경부가 형성되는 상부 스템; 상기 유체 통과공의 상부에 마련되어 승강함으로써 유로를 개폐하는 디스크; 상기 상부 스템의 내경부에 슬라이딩 결합하는 원통 형상의 상단부와, 상기 상단부에서 연장되는 것으로서 하방의 디스크에 고정 결합하는 하단부와, 상기 상단부보다 외경이 크게 상기 상단부와 하단부의 경계 부위에 형성되는 중간단부로 이루어지되, 상기 상단부 외주면에는 종축 방향으로 오리피스홈이 형성되고 상기 중간단부의 측면에는 오리피스 도입홈이 오목하게 형성되어 상기 오리피스홈과 연결되도록 구성되는 하부 스템; 및 상기 제2공간의 상부와 디스크 사이에 장착되는 스프링; 을 포함하여 구성함으로써 역압에 의한 충격시 오리피스홈에 의한 유체 댐핑 작용에 의하여 디스크가 급격하게 동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브에 관하여 개시한다.

Description

댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브{A control valve with a check valve having a damping function}
본 발명은 밸브에 관한 것으로서, 구체적으로는 구조가 간단하여 조립이나 제작이 쉽고 유지보수가 용이하면서도 비정상상태의 역압에 의한 충격이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있도록 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 일체로 내장된 제어밸브에 관한 것이다.
역류방지 또는 역압방지밸브는 통상적으로 유체가 정상적인 흐름의 방향으로만 흐를 수 있도록 제어하고, 비정상적인 상황에서 밸브에 역류나 역압이 걸리는 경우 이를 효과적으로 차단하여 밸브나 밸브에 연결되는 기타 장치에 미치는 영향을 최소화하고자 하는 밸브를 총칭하여 말한다.
종래 이러한 역류 내지는 역압방지밸브로는 다양한 것들이 개발되어 왔으며 또한 다수가 특허로서 출원되고 있는데 등록특허 제10-0731589호 "역류방지용 체크밸브"(2007.06.22), 등록특허 제10-1023799호 "디스크와 스템 분리형 역류방지밸브" (2011.03.21), 등록특허 제10-0425823호 "역압배출수단이 일체화된 감압밸브와 그 조립방법" (2004.04.08), 등록실용신안 제20-0290357호 "역압배출장치를 일체로 갖춘 감압밸브" (2002.09.27)와 같은 것들이 그러한 예이다.
도6은 종래의 역류방지용 체크밸브의 종단면도로서 전기의 등록특허 제10-0731589호 "역류방지용 체크밸브"에 개시된 것이다. 위 종래의 특허에서는 역류를 방지하기 위한 수단으로서 스크류 스핀들(310)의 하단부 내경에 글로브디스크(20)의 결합돌기(21)를 슬라이딩 결합시켜 구성하고 있으나 이러한 구성에 의하면 밸브의 글로브디스크(20)에 큰 역압이 걸리는 경우 스크류 스핀들의 결합홈(34)에서 결합돌기가 매우 빠른 속도로 슬라이딩 이탈하게 되어 밸브 몸체(10)가 역압에 의한 충격을 그대로 받아 파손될 우려가 높다는 단점이 있다.
나머지 특허문헌들에서 개시한 역류 내지는 역압방지용 밸드들은 저마다 역압을 방지하고 배출하기 위한 수단들을 내장하고는 있으나 그 구조가 지나치게 복잡하여 밸브의 조립이나 제작이 매우 어려워 제작비용이 높을 뿐 아니라 기능 이상이 발생하는 경우 유지보수 및 관리가 어려운 단점이 있다.
따라서, 비정상적인 작동 상태에서 발생하는 역류나 역압을 효과적으로 차단하여 밸브 장치에 미치는 영향을 최소화하면서도 그 구조가 간단하여 조립이나 제작이 쉽고 유지보수가 용이한 밸브장치의 개발이 필요하게 되었다.
등록특허 제10-0731589호 "역류방지용 체크밸브"(2007.06.22) 등록특허 제10-1023799호 "디스크와 스템 분리형 역류방지밸브" (2011.03.21) 등록특허 제10-0425823호 "역압배출수단이 일체화된 감압밸브와 그 조립방법" (2004.04.08) 등록실용신안 제20-0290357호 "역압배출장치를 일체로 갖춘 감압밸브" (2002.09.27) 공개특허공보 제10-2009-0127459호 "듀얼 체크밸브를 구비한 역류방지장치"(2009.12.14) 등록특허 제10-0483536호 "역류방지밸브"(2005.04.19) 공개특허공보 제10-2008-0008539호 "복수 개의 오리피스가 형성된 밸브 시트를 구비한 릴리프밸브"(2008.01.24)
본 발명은 밸브의 정상 작동 상태나 비정상 작동 상태에서 발생하게 되는 유체의 역류나 역압에 의하여 밸브나 이에 연결되는 장치의 파손을 방지할 수 있도록 하는 댐핑 수단을 밸브 바디의 내부에 마련하되, 종래보다 구조가 간단하여 조립이나 제작이 쉬워 제작비용이 적게 들고 유비보수가 편리한 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 유체 유입구와 유체 유출구를 가지는 밸브 바디의 내부 공간이 챔버를 포함하는 상부의 제1공간과 유체 통과공을 포함하는 하부의 제2공간으로 분리하여 구획되는 제어밸브에 있어서, 상기 제1공간의 챔버에 마련되는 다이아프램; 상단부가 상기 다이아프램에 고정 결합하고 하단부가 상기 제2공간까지 연장되는 것으로서 하부 선단으로부터 내측으로 일정한 내경과 깊이의 내경부가 형성되는 상부 스템; 상기 유체 통과공의 상부에 마련되어 승강함으로써 유로를 개폐하는 디스크; 상기 상부 스템의 내경부에 슬라이딩 결합하는 원통 형상의 상단부와, 상기 상단부에서 연장되는 것으로서 하방의 디스크에 고정 결합하는 하단부와, 상기 상단부보다 외경이 크게 상기 상단부와 하단부의 경계 부위에 형성되는 중간단부로 이루어지되, 상기 상단부 외주면에는 종축 방향으로 오리피스홈이 형성되고 상기 중간단부의 측면에는 오리피스 도입홈이 오목하게 형성되어 상기 오리피스홈과 연결되도록 구성되는 하부 스템; 및 상기 제2공간의 상부와 디스크 사이에 장착되는 스프링; 을 포함하여 구성함으로써 역압에 의한 충격시 오리피스홈에 의한 유체 댐핑 작용에 의하여 디스크가 급격하게 동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브를 제안한다.
여기서, 상기 오리피스홈은 하부 스템의 상단부 외주면 상에 오목하게 종축 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 오리피스홈은 상기 오리피스 도입홈과 연결되는 제1오리피스홈과, 상기 제1오리피스홈에서 홈의 폭이 점점 좁아지도록 연장되는 제2오리피스홈과, 상기 제2오리피스홈의 말단부에서 일정한 폭으로 연장되는 제3오리피스홈으로 이루어지고, 상기 상부 스템의 내경면에는 나사산을 가지는 나선 내경부가 형성되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 오리피스홈은 홈의 단면 형상이 'V'자가 되도록 브이커팅 가공되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 오리피스홈은 하부 스템의 상단부의 축 중심부를 종축 방향으로 관통하도록 형성되도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면 오리피스홈을 가지는 하부 스템과 상부 스템의 역압에 의한 댐핑 기능에 의하여 정상 상태 또는 비정상 상태하에서 발생하는 역압을 효과적으로 감쇄시킬 수 있게 되므로 역압에 의한 충격에 의하여 밸브나 기타 장치에 미치는 악영향을 예방할 수 있게 된다.
더욱이 본 발명의 상부 스템과 하부 스템을 포함하는 댐핑 유닛은 그 구조가 간단하여 조립이나 제작이 용이하므로 밸브의 생산단가를 낮출 수 있으며, 간결하고 컴팩트한 구조로 인하여 밸브의 유지보수나 고장 난 부품의 교체가 간편하다는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 제어밸브의 단면 구조도.
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시도.
도3는 본 발명의 제2실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시도.
도4는 본 발명의 제3실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시도.
도5는 본 발명의 댐핑 유닛의 동작 상태를 설명하기 위한 작동 개념도.
도6은 종래의 역류방지용 체크밸브의 종단면도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리에 관하여 상술한다.
도1은 본 발명의 제어밸브의 단면 구조도인데, 본 발명의 제어밸브(100)는 크게 내부에 유로가 형성되는 메인 바디(110)와, 상기 메인 바디(110)의 상부에 결합하는 분할 바디(120)와, 상기 분할 바디(120)의 상부에 결합하는 커버(130)와, 상기 분할 바디(120)와 상부 커버(130)에 의하여 형성되는 상부 공간인 챔버(140) 내에 마련되는 다이아프램(141)과, 상단부가 상기 다이아프램(141)에 고정 결합하고 하단부가 상기 분할 바디(120)와 메인 바디(110) 사이에 형성되는 제2공간까지 연장되는 상부 스템(150)과, 상단부가 상기 상부 스템(150)의 내경에 결합하고 하단부에는 메인 바디(110) 내부의 유체 통과공을 개폐하는 디스크(170)에 고정 결합하는 하부 스템(160)을 포함하여 이루어진다.
상기 메인 바디(110)의 내부에는 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되는데 바디의 일 측에는 유체 유입구(101)가 타 측에는 유체 유출구(102)가 형성되며, 중앙부에는 유체 유입구(101)과 유체 유출구(102)를 연결하는 유체 통과공(103)이 형성된다.
상기 메인 바디(110)의 상부에는 분할 바디(120)가 체결 볼트(113)에 의하여 고정 결합함으로써 후술할 디스크(170)가 승강하는 제2공간을 형성한다.
상기 분할 바디(120)의 상부에는 커버(130)가 체결 볼트(133)에 의하여 고정 결합함으로써 후술할 다이아프램(141)이 승강하는 제1공간인 챔버(140)를 형성한다.
따라서 제어밸브(100)의 내부에는 다이아프램(141)이 마련되어 작동하는 제1공간과 디스크(170)가 장착되어 작동하는 제2공간이 상호 간에 분리하여 구획된다.
상기 메인 바디(110)의 양 측단에는 배관 라인과의 연결을 위한 플랜지(111a,111b)가 형성되고, 중앙의 유체 통과공(103)의 상단 내주연에는 링 형상의 밸브 시트(112)가 형성된다.
상기 유체 통과공(103)의 밸브 시트(112)에는 디스크(170)가 승강식으로 접촉하게 되는데 상기 디스크(170)는 최상단의 디스크 리테이너(171)와, 상기 디스크 리테이너(171)의 하방에 결합하는 고무나 수지 재질의 씰디스크(172)와, 상기 씰디스크(172)의 하방에 결합하는 씰디스크와셔(173)로 이루어지고, 씰디스크(172)와 씰디스크와셔(173)는 체결 볼트(174)에 의하여 상기 디스크 리테이너(171)에 고정 결합한다.
상기 씰디스크와셔(173)의 직경은 상기 디스크 리테이너(171)보다 작게함으로써 중간의 씰디스크(172)가 상기 밸브 시트(112)에 직접 접촉하여 기밀을 유지하도록 한다.
상기 디스크(170)의 중앙부에는 원통 형상의 하부 스템(160)이 고정 결합한다. 상기 하부 스템(160)은 원통 형상으로서 오리피스홈이 형성되는 상단부(161)와, 상기 상단부(161)보다 외경이 크게 돌출하여 형성되는 중간단부(162) 및 상기 중간단부(162)에서 연장되는 하단부(163)로 이루어지며, 하단부(163)가 상기 디스크(170)의 중앙부를 관통하여 결합한다. 상기 하단부(163)의 외주면 상에는 디스크(170)와의 결합에 사용되는 너트(160b)가 나합하도록 나사부(160a)가 형성된다. 하부 스템(160)에 관하여 자세한 사항은 후술한다.
상기 하부 스템(160)의 상단부(161)에는 상부 스템(150)이 결합하는데, 구체적으로는 상부 스템(150)의 하단부 내부에 형성되는 내경부에 슬라이딩 삽입하여 결합한다. 상부 스템(150)의 상단부는 다이아프램(141)과의 결합을 위하여 상기 챔버(140)까지 연장되며 내경부가 형성되는 하단부는 상기 제2공간에 위치한다.
상기 분할 바디(120)의 중앙부에는 상부 스템(150)이 통과하도록 관통공(120a)이 형성되며, 상기 관통공(120a)과 상부 스템(150)의 외주면 사이에 베어링(125) 내지 부쉬가 장착된다. 상부 스템(150)에 관하여 자세한 사항은 후술한다.
상기 분할 바디(120)의 관통공(120a)의 양 측으로는 제2공간과 제1공간인 챔버(140) 간을 연결하는 제1 및 제2챔버 유입관(121,122)이 형성된다.
상기 분할 바디(120)의 저면과 상기 디스크(170)의 상면 사이에는 코일 스프링(181)이 장착되어 디스크(170)에 대하여 하방으로 향하는 탄성력을 가한다.
상기 챔버(140)에 위치하는 다이아프램(141)의 외곽 테두리는 커버(130)와 분할 바디(120)의 사이에 삽입되어 가압됨으로써 고정되며, 다이아프램(141)은 상면과 하면에 장착되는 다이아프램와셔(142)에 의하여 상부 스템(150)의 상단부에 고정 결합한다. 상기 상부 스템(150)의 상단부 외주면 상에는 너트(150b)와의 나사 결합을 위한 나사부(151)가 형성된다.
상기 커버(130)에는 제1 및 제2파일롯 제어홀(131a,131b)이 챔버(140)와 연통하도록 형성되는데, 제1파일롯 제어홀(131a)은 메인 바디(110)의 측면에 형성되는 제1파일롯관 연결부(114a)에 파일롯관(미도시)에 의하여 연결되고, 상기 제2파일롯 제어홀(131b)은 제2파일롯관 연결부(114b)에 파일롯관에 의하여 연결된다.
따라서, 메인 바디(110) 내부의 유체는 제1 및 제2파일롯 제어홀(131a,131b)을 통하여 다이아프램(141) 상부의 챔버(140)로 유입 또는 유출된다. 도1의 미설명부호 132는 커버 플러그를 나타낸다.
또한, 도면의 기타 미설명부호 112a,120b, 125a,125c, 132a, 142a 및 171a는 모두 오링을 나타낸다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 댐핑 유닛은 상부 스템(150)과 이에 결합하는 하부 스템(160)으로 이루어진다.
상기 상부 스템(150)은 전체적으로 원통 형상을 가지는데, 최상단 외주면에 나사부(151)가 형성되는 소경부(152)와 상기 소경부(152)와 단차를 이루도록 연장되는 대경부(153)로 이루어진다. 상기 대경부(153)는 외경이 상기 소경부(152) 보다 큰 원통 형상을 이룬다.
상기 대경부(153)의 축방향 중심에는 일정한 내경과 깊이를 가지는 내경부(154)가 형성되어 대경부(153)의 하단이 개방된다. 본 실시예에서는 내경부(154)의 내경면(155)이 매끄러운 곡면을 가지도록 형성된다.
상기 하부 스템(160)은 크게 세 부분으로 구분되는데, 매끄러운 외주면을 가지는 원통 형상의 상단부(161)와, 외주면 일부에 나사부(160a)가 형성되는 하단부(163)와, 상기 상단부(161)와 하단부(163)의 경계 부위에 형성되어 디스크 리테이너(171)의 외부로 노출되는 중간단부(162)로 이루어진다. 상기 중간단부(162)의 외경은 상기 상단부(161)와 하단부(163)의 외경보다 크도록 돌출 형성한다.
상기 하부 스템(160)의 상단부(161)의 외주면 상에는 단면이 'V'자로 V형 커팅된 오리피스홈(164)이 하부 스템(160)의 종축 방향을 따라서 오목하게 형성되고, 상기 중간단부(162)의 원주면에는 상기 오리피스홈(164)과 연결되는 오리피스 도입홈(167)이 형성된다. 상기 오리피스 도입홈(167) 역시 단면 형상이 'V'자로 할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 상부 스템(150)의 내경부(154)에는 상기 하부 스템(160)의 상단부(161)가 삽입하도록 장착되는데 하부 스템(160)의 상단부(161)의 외경이 이와 결합하는 상부 스템(150)의 내경부(154)의 내경보다 수마이크론 정도 크게 형성한다. 따라서 양 자간에는 접촉하는 금속면 간에 틈새공차가 거의 없는 메탈 슬라이드 동작이 가능하도록 하는 결합력이 유지된다. 즉, 상기 상부 스템(150)의 내경부(154)의 내경은 상기 하부 스템(160)의 상단부(161)의 외경보다 약 1/1000 ~ 1/100 mm(H7 공차) 정도 크게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 댐핑 유닛이 역압에 대처하는 원리를 살펴보면 다음과 같다. 즉, 제어 밸브(100)의 유체 유출구(102)측에 예기치 않은 크기의 역류나 역압이 발생하는 경우 역압이 디스크(170)를 하방으로 누르는 고압이 발생하게 되므로 하부 스템(160)의 상단부(161)가 상부 스템(150)의 내경부(154)에서 슬라이딩하여 빠져나오려고 하는 힘을 받게 된다.
이때 본 발명에서는 하부 스템(160)의 상단부(161) 외주면에 형성되는 오리피스홈(164)에 의하여 역압 발생 초기에 하부 스템(160)의 상단부(161)가 상부 스템(150)의 내경부(154)에서 순간적으로 큰 힘을 받아 일정 부분 신속하게 슬라이딩하여 하강하나 일정 부분이 슬라이딩 이동한 후에는 서서히 슬라이딩 하강하여 디스크(170)가 천천히 유체 통과공(103)을 폐쇄하게 된다.
즉, 유체 유출구(102) 측에 걸리는 고압의 역압에 의하여 초기에는 디스크(170)에 고정 결합한 하부 스템(160)의 상단부(161)가 신속하게 상부 스템(150)의 내경부(154)에서 빠져나와 하강하려고 하는데 상단부(161)가 일정 거리만큼 슬라이딩 하강하게 되면 내경부(154)의 내부에 진공압이 발생하게 되어 상단부(161)의 급격한 슬라이딩 이동이 저지된다. 이렇게 내경부(154)에 진공압이 발생하는 이유는 상부 스템(150)의 내경부(154)와 하부 스템(160)의 상단부(161)가 아주 미세한 공차(수 마이크로 미터의 범위) 범위 내에서 서로 밀착하여 결합하기 때문이다.
신속하게 하강하던 상단부(161)의 하강 이동이 내경부(154)에 발생하는 진공압에 의하여 저지된 후에는 오리피스 도입홈(167)과 오리피스홈(164)을 통하여 유체가 진공압이 발생한 내경부(154)의 내부로 이동하게 되어 진공압이 해제되기 시작하고 따라서 하부 스템(160)은 서서히 하강하여 결국 디스크(170)가 유체 통과공(103)을 안전하게 폐쇄하게 된다.
이와 같은 상부 스템(150)과 하부 스템(160) 및 오리피스홈(164)에 의한 유체압의 댐핑 작용으로 인하여 유체 유출구(102) 측에 갑작스런 역압이 걸리더라도 디스크(170) 및 밸브 장치 내부에 미치는 수격 작용 등에 의한 설비 손상을 최소화할 수 있게 된다.
도3는 본 발명의 제2실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시이다. 본 실시예에서는 상부 스템(150)의 내부 중심부에 나선 형태의 나선 내경부(154a)가 형성되고, 이에 결합하는 하부 스템(160)의 상단부(161) 외주면 상에 폭에 변화가 있는 오리피스홈(165)이 형성된다.
즉, 상기 상부 스템(150)의 대경부(153)의 내부에는 일정한 깊이와 내경을 가지는 나선 내경부(154a)가 형성되는데, 나선 내경부(154a)의 내주면은 중심을 향하여 돌출하는 내경면(155a)과 외측을 향하여 오목하게 형성되는 내경홈(155b)이 번갈아 연속하여 형성된다. 이와 같은 나선 내경부(154a)는 유체 통로와 하부 스템(160)의 상하 슬라이드 동작시 중심 가이드 역할을 한다.
상기 나선 내경부(154a)는 하부 스템(160)의 외주면에 형성되는 오리피스홈(165)를 통하여 유입되는 유체가 내측으로 이동하기 이한 나선형 이동경로가 되는 것으로서 내경부(154a)의 개방된 입구 근처에는 입구 내경턱(156)이 형성되어 오리피스홈(165)을 통하여 유입되는 유체의 양을 제어한다. 즉, 상기 입구 내경턱(156)의 내주면 직경은 이에 결합하는 하부 스템(160)의 상단부(161)의 외주면 직경과 H7 공차로 끼워 맞춤 결합함으로써 오리피스홈(165)을 통하여 유입되는 유체의 양을 제한하게 되는 것이다.
상기 나선 내경부(154a)의 나선 모양은 그 단면 형상이 사각 형상인 사각 나선인 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
본 실시예에서는 상기 오리피스홈(165)의 폭이 가변되도록 세 부분으로 이루어지는데, 즉 중간단부(162)의 오리피스 도입홈(167a)과 연결되는 제1오리피스홈(165a), 상기 제1오리피스홈(165a)에서 연장하되 폭이 점점 작아지는 제2오리피스홈(165b) 및 상기 제2오리피스홈(165b)의 말단에서 연장하되 상기 제1오리피스홈(165a)보다 작은 폭을 가지는 제3오리피스홈(165c)으로 이루어진다.
본 실시예의 상부 스템(150)과 하부 스템(160)을 구비한 댐핑 유닛 역시 전술한 제1실시예와 유사한 방식으로 작동한다. 즉, 제어밸브(100)의 유체 유출구(102) 측에 역압이 걸리는 경우 역압 발생 초기에는 디스크(170)가 급격하게 하강하려는 힘을 받아 하부 스템(160)의 상단부(161)가 상부 스템(150)의 나선 내경부(154a)에서 신속하게 슬라이딩 하강하여 일정거리를 이동하나 이후 나선 내경부(154a)의 내부 공간에 발생하는 진공압에 의하여 더 이상의 급격한 하강이 제동된다. 따라서, 이후에는 오리피스홈(165)을 통하여 유입되는 유체가 나선 내경부(154a)의 나선 유로를 따라 진공압이 발생한 공간으로 공급됨으로써 진공압이 점차적으로 해소되어 디스크(170)가 서서히 하강하여 유체 통과공(103)을 폐쇄하게 되는 것이다.
본 실시예에서는 오리피스홈(165)이 폭이 서로 다른 세 부분으로 이루어지므로 디스크(170)의 급격한 하강에 대한 제동이 이루어진 후의 초기에는 제1오리피스홈(165a)에 의하여 디스크(170)가 다소 신속하게 하강하며, 이후 제3오리피스홈(165c)에 의하여 디스크(170)가 매우 천천히 안정적으로 유체 통과공(103)에 안착하여 유로를 폐쇄하게 된다.
도3에서는 제1오리피스(165a) 구간을 DS1으로 표시하고, 제3오리피스(165c) 구간을 DS2로 표현하였는데, DS1 구간은 제1오리피스홈(165a)의 폭이 넓어서 유입되는 유체의 이동량이 상대적으로 커서 디스크(170)의 하강 속도가 상대적으로 빠른 가속구간이 되고, DS2 구간은 제2오리피스홈(165c)의 폭이 좁아서 유체의 이동량이 상대적으로 작으므로 디스크(170)의 하강 속도가 느려지는 감속구간으로 기능한다.
도4는 본 발명의 제3실시예에 의한 댐핑 유닛의 부분 절개 정면도 및 사시도인데, 본 실시예에서는 전술한 실시예들과는 달리 오리피스홈(166)이 하부 스템(160)의 내부 중심부를 종축 방향으로 관통하여 형성되는 특색이 있다.
즉, 오리피스홈(166)이 하부 스템(160)의 상단부(161)의 축 중심을 따라서 그 길이방향으로 관통하도록 형성되고 중간단부(162)에는 이와 연통하는 오리피스 도입홈(167b)이 형성된다.
상부 스템(150)의 내부 중심부에는 전술한 실시예들과 마찬가지로 종축 방향의 내경부가 형성되는데, 제1실시예와 같이 내주면이 매끄러운 내경면(155)을 가지거나 혹은 제2실시예와 같이 내주면에 나선이 형성되는 나선 내경부(154a)로 할 수도 있다. 도면에서는 나선 내경부(154a)를 형성하는 것으로 하였다.
본 실시예의 작동원리는 전술한 실시예들과 마찬가지이므로 이에 대하여 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도5는 본 발명의 댐핑 유닛의 동작 상태를 설명하기 위한 작동 개념도이다. 도면의 (a)는 밸브가 정상 작동시 밸브가 유로를 개방한 상태를 나타내고, (b)는 정상 작동시 밸브가 유로를 폐쇄한 상태를 나타내며, (c)는 유체 유출구(102) 측에 역압이 걸렸을 때 댐핑 작용에 의하여 디스크(170)가 유로를 폐쇄한 상태를 나타낸 것이다.
도시한 바와 같이, 제어밸브(100)의 유체 유출구(102) 측에 역압이 걸리는 경우 오리피스홈(164)이 형성된 하부 스템(160)의 상단부(161)가 상부 스템(150)의 대경부(153)의 내경부(154)에서 신속하게 이탈하면서 슬라이딩 하강하게 된다. 이때 내경부(154)의 내측단과 상단부(161)의 선단 사이에 형성되는 공간에는 도시한 바와 같이 진공압(VA)이 발생하게 된다. 진공압의 발생에 의하여 상단부(161)는 더 이상 급격하게 하강하지 않고 오리피스홈(164)으로 유입되는 미세한 유체의 작용에 의하여 서서히 마무리 하강하여 유체 통과공(103)을 디스크(170)가 닫게 되는 것이다.
이와 같은 댐핑 유닛에 의하여 유체 유출구(102) 측에 비정상적인 역압이 발생하더라도 밸브 장치에 미치는 영향을 최소화하며 역압을 해소할 수 있게 된다.
본 발명은 역류나 역압을 신속하고 안정적으로 해소함으로써 수격 작용에 의한 충격이 밸브 내부나 밸브와 연결되는 기타 장치에 미치는 것을 예방할 수 있도록 한 것으로서 종래의 역압방지밸브와 비교하여 그 구성이 간단하고 컴팩트하여 제조나 조립이 용이하고 유지보수가 편리한 밸브에 관한 것이다. 따라서 각종의 유체 배관 라인에 널리 적용할 필요가 있을 것이다.
100: 제어밸브 101: 유체 유입구
102: 유체 유출구 103: 유체 통과공
110: 메인 바디 111a,111b: 플랜지
112: 밸브 시트
114a,114b: 제1 및 제2 파일롯관 연결부
120: 분할 바디
121,122: 제1 및 제2 챔버 유입관
125: 베어링 130: 커버
131a,131b: 제1 및 제2 파일롯 제어홀
132: 커버 플러그 140: 챔버
141: 다이아프램 142: 다이아프램와셔
150: 상부 스템 151: 나사부
152: 소경부 153: 대경부
154: 내경부 155: 내경면
156: 입구 내경턱 160: 하부 스템
161: 상단부 162: 중간단부
163: 하단부 164: 오리피스홈
167: 오리피스 도입홈 170: 디스크
171: 디스크 리테이너 172: 씰디스크
173: 씰디스크와셔

Claims (5)

  1. 유체 유입구와 유체 유출구를 가지는 밸브 바디의 내부 공간이 챔버를 포함하는 상부의 제1공간과 유체 통과공을 포함하는 하부의 제2공간으로 분리하여 구획되는 제어밸브에 있어서,
    상기 제1공간의 챔버에 마련되는 다이아프램;
    상단부가 상기 다이아프램에 고정 결합하고 하단부가 상기 제2공간까지 연장되는 것으로서 하부 선단으로부터 내측으로 일정한 내경과 깊이의 내경부가 형성되는 상부 스템;
    상기 유체 통과공의 상부에 마련되어 승강함으로써 유로를 개폐하는 디스크;
    상기 상부 스템의 내경부에 슬라이딩 결합하는 원통 형상의 상단부와, 상기 상단부에서 연장되는 것으로서 하방의 디스크에 고정 결합하는 하단부와, 상기 상단부보다 외경이 크게 상기 상단부와 하단부의 경계 부위에 형성되는 중간단부로 이루어지되, 상기 상단부 외주면에는 종축 방향으로 오리피스홈이 형성되고 상기 중간단부의 측면에는 오리피스 도입홈이 오목하게 형성되어 상기 오리피스홈과 연결되도록 구성되는 하부 스템; 및
    상기 제2공간의 상부와 디스크 사이에 장착되는 스프링;
    을 포함하여 구성함으로써 역압에 의한 충격시 오리피스홈에 의한 유체 댐핑 작용에 의하여 디스크가 급격하게 동작하는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스홈은 하부 스템의 상단부 외주면 상에 오목하게 종축 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오리피스홈은 상기 오리피스 도입홈과 연결되는 제1오리피스홈과, 상기 제1오리피스홈에서 홈의 폭이 점점 좁아지도록 연장되는 제2오리피스홈과, 상기 제2오리피스홈의 말단부에서 일정한 폭으로 연장되는 제3오리피스홈으로 이루어지고,
    상기 상부 스템의 내경면에는 나사산을 가지는 나선 내경부가 형성되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 오리피스홈은 홈의 단면 형상이 'V'자가 되도록 브이커팅 가공된 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스홈은 하부 스템의 상단부의 축 중심부를 종축 방향으로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 기능을 가지는 체크밸브가 내장된 제어밸브.
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