KR101306908B1 - 유량조절 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체는, 유체 시스템의 유체 유입부에 연결되고 제 1 오리피스를 갖는 제 1 밸브 몸체, 제 1 오리피스를 개폐하기 위한 제 1 밸브 플러그 및 제 1 밸브 플러그에 결합되는 플러그 작동부재를 갖는 제 1 밸브 플러그 조립체, 유체 시스템의 유체 유출부에 연결되고 제 2 오리피스를 갖는 제 2 밸브 몸체, 제 2 오리피스를 개폐하기 위한 제 2 밸브 플러그와 내부에 다이아프램 챔버가 구비된 다이아프램 하우징 및 다이아프램 챔버에 배치되어 다이아프램 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고 제 2 밸브 플러그와 결합되는 다이아프램를 갖는 제 2 밸브 플러그 조립체, 제 1 밸브 몸체의 내부와 다이아프램 하우징의 상부 챔버를 유체 이동이 가능하게 연결하는 바이패스 파이프를 포함하고, 제 1 밸브 몸체 내부의 유체 압력이 제 2 밸브 몸체 내부의 유체 압력보다 커지면, 바이패스 파이프를 통해 제 1 밸브 몸체 내부로부터 상부 챔버로 유입되는 유체에 의해 상부 챔버의 압력이 상승하여 다이아프램이 탄성 변형함으로써 제 2 밸브 플러그가 움직여 상기 제 2 오리피스의 개도량을 감소시킨다.

Description

유량조절 밸브 조립체{Valve assembly for regulating flow rate}

본 발명은 유량조절 밸브 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체 시스템에 결합되어 유체 시스템의 운전에 필요한 적절한 유량이 유체 시스템을 통과할 수 있도록 유체의 유량을 제어하는 유량조절 밸브 조립체에 관한 것이다.

밸브는 유체 라인에 설치되어 다양한 유체의 유량을 제어하는데 사용된다. 밸브의 종류로는 볼 밸브, 글로브 밸브, 플러그 밸브, 게이트 밸브, 체크 밸브, 니들 밸브, 후로트 밸브 등이 있다.

볼 밸브(ball valve)는 밸브의 실린더 내에 내부가 관통된 볼이 삽입된 것으로, 핸들의 조작에 의해 볼이 회전함으로써 유로를 개폐하는 구조로 이루어진다. 글로브 밸브(globe valve)는 핸들의 작동에 의해 스핀들이 상하로 작동하여 시트가 노즐을 막아 유로를 차단하는 형식의 밸브이다.

플러그 밸브(plug valve)는 콕(cock)과 같은 형태로 원추형의 플러그를 축 주위에서 90°회전시켜 유로를 개폐한다. 게이트 밸브(gate valve)는 핸들의 조작에 따라 유로의 직각방향에 설치된 밸브판이 시트를 폐쇄시켜 직선 운동을 하는 형태의 밸브이다. 이 밖에, 버터플라이 밸브(butterfly valve)는 원판상의 폐자(閉子)를 회전시킴에 따라 유로를 개폐하는 것으로, 유량을 가감할 수 있는 가장 간단한 구조의 밸브이다.

이러한 다양한 종류의 밸브는 유체 시스템의 유입부 또는 유출부에 설치되어 수동 또는 자동으로 작동하여 유로를 따라 유동하는 유체의 유량을 조절한다. 경우에 따라 유체 시스템에는 다양한 종류의 밸브 다수가 설치되어 유체가 유체 시스템 내에서 원활하게 작용할 수 있도록 유체의 유량이나 유속을 조절한다.

예컨대, 자동제어 난방시스템에는 온수공급관을 통해 온수공급헤더로 유입되는 온수를 각 방에 제공하기 위한 온수관마다 온수공급밸브와 온수조절밸브가 설치되고, 온수관을 따라 유동한 온수를 환수하기 위한 온수배출관에 정유량밸브가 설치된다. 온수공급밸브는 사용자에 의해 수동으로 작동하여 온수관을 통한 유체의 공급을 단속하는데 이용되고, 온수조절밸브는 자동으로 작동하여 온수관을 통한 온수의 유량과 유속을 조절하는데 이용된다. 그리고 정유량밸브는 난방시스템으로 공급되는 온수의 전체 유량을 제한한다.

자동제어 난방시스템에 있어서 온수에 의한 난방 효율을 높이고 불필요한 온수의 낭비를 막기 위해서는 난방시스템의 운전 부하에 따라 적절량의 온수가 난방시스템을 통과해야 한다. 자동제어 난방시스템 이외의 유체 시스템에서도 유입되는 유체 시스템의 운전 부하에 따라 적절량의 유체가 유체 시스템을 통과할 수 있도록 유체의 유량을 제어하면 유체 시스템의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유체 시스템의 운전에 필요한 적절한 유량이 유체 시스템을 통과할 수 있도록 유체의 유량을 제어하여 유체 시스템의 운전 효율을 향상시킬 수 있는 유량조절 밸브 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체는, 유체 시스템의 유체 유입부에 연결되고 제 1 내부 유로와 상기 제 1 내부 유로의 중간에 배치되는 제 1 밸브 시트 및 상기 제 1 밸브 시트에 마련되는 제 1 오리피스를 갖는 제 1 밸브 몸체, 상기 제 1 오리피스를 개폐하기 위해 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 배치되는 제 1 밸브 플러그 및 사용자 조작에 의해 상기 제 1 밸브 플러그를 이동시킬 수 있도록 상기 제 1 밸브 플러그에 결합되는 플러그 작동부재를 갖는 제 1 밸브 플러그 조립체, 유체 시스템의 유체 유출부에 연결되고 제 2 내부 유로와 상기 제 2 내부 유로의 중간에 배치되는 제 2 밸브 시트 및 상기 제 2 밸브 시트에 마련되는 제 2 오리피스를 갖는 제 2 밸브 몸체, 상기 제 2 오리피스를 개폐하기 위해 상기 제 2 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 배치되는 제 2 밸브 플러그와 상기 제 2 밸브 몸체에 결합되고 내부에 다이아프램 챔버가 구비된 다이아프램 하우징 및 상기 다이아프램 챔버에 배치되어 상기 다이아프램 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고 상기 제 2 밸브 플러그와 결합되는 다이아프램를 갖는 제 2 밸브 플러그 조립체, 일단은 상기 제 1 밸브 몸체에 결합되고 타단은 상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 제 1 밸브 몸체의 제 1 내부 유로와 상기 다이아프램 하우징의 상부 챔버를 유체 이동이 가능하게 연결하는 바이패스 파이프를 포함하고, 상기 제 1 내부 유로의 유체 압력이 상기 제 2 내부 유로의 유체 압력보다 커지면, 상기 바이패스 파이프를 통해 상기 제 1 내부 유로로부터 상기 상부 챔버로 유입되는 유체에 의해 상기 상부 챔버의 압력이 상승하여 상기 다이아프램이 탄성 변형함으로써 상기 제 2 밸브 플러그가 움직여 상기 제 2 오리피스의 개도량을 감소시킨다.

상기 제 2 밸브 플러그 조립체는, 상기 다이아프램에 결합되는 축 결합부재, 상기 축 결합부재에 나사 결합되고 스프링 가압부를 갖는 조정축, 일단이 상기 가압부에 접하여 상기 조정축에 대해 상기 다이아프램으로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함하여, 상기 다이아프램의 변형은 상기 스프링의 탄성력에 영향을 받을 수 있다.

상기 제 2 밸브 플러그 조립체는, 상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 스프링 및 상기 조정축을 덮는 스프링 커버, 상기 조정축의 내부에 길이 방향으로 마련된 관통구멍에 삽입되되 상기 조정축이 상대 회전은 불가능하고 슬라이드 직선 이동은 가능하게 결합되는 조정키, 상기 조정키가 부분적으로 삽입되는 관통구멍을 갖고 상기 스프링 커버에 나사 결합되는 핸들 축을 더 포함하고, 사용자가 상기 조정키를 돌리면 상기 조정축이 상기 축 결합부재와의 나사 운동에 의해 상기 조정키를 따라 직선 이동하여 상기 스프링의 탄성력이 조절되고, 사용자가 상기 핸들 축을 돌기면 상기 핸들 축이 상기 스프링 커버와의 나사 운동에 의해 이동하여 상기 조정키를 통해 상기 축 결합부재를 가압하여 상기 다이아프램을 탄성 변형시킬 수 있다.

상기 제 1 밸브 플러그 조립체는, 중간에 상기 제 1 밸브 플러그가 결합되고 일단에 상기 플러그 작동부재가 결합되며 타단이 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 마련되는 축 결합구멍에 나사 결합되어 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 상기 제 1 오리피스를 관통하도록 배치되는 플러그 축을 더 포함하고, 사용자가 상기 플러그 작동부재를 돌리면 상기 플러그 축이 회전하면서 상기 제 1 밸브 몸체와의 나사 운동에 의해 이동하여 상기 제 1 밸브 플러그가 이동할 수 있다.

상기 제 1 밸브 플러그 조립체는, 상기 제 1 오리피스를 통과하는 유체 중에 함유된 이물질을 걸러내기 위해 상기 제 1 오리피스 둘레에 배치되는 거름망, 상기 플러그 작동부재가 삽입되는 관통구멍을 갖고 상기 제 1 내부 유로와 연결되도록 상기 제 1 밸브 몸체의 일측에 형성된 관통구멍에 결합되어 상기 제 1 밸브 몸체의 관통구멍을 막는 마개를 더 포함하고, 상기 마개가 상기 제 1 밸브 몸체로부터 분리되면 상기 제 1 밸브 몸체의 관통구멍이 개방되어 상기 거름망이 상기 제 1 밸브 몸체의 관통구멍을 통해 외부로 배출될 수 있다.

상기 제 2 밸브 플러그에는 상기 제 1 내부 유로의 유체가 유입될 수 있는 플러그 내부 유로 및 상기 플러그 내부 유로에서 상기 제 2 밸브 플러그의 외측면까지 연장된 연결 통로가 마련되며, 상기 플러그 내부 유로로 유입된 유체는 상기 연결 통로를 통해 상기 제 2 밸브 플러그의 외면과 상기 다이아프램 하우징의 내면 사이의 틈새를 통해 상기 다이아프램 하우징의 하부 챔버로 유입될 수 있다.

본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체는 제 1 밸브 몸체를 통해 유체 시스템으로 유입되는 유체의 압력이 변하여 제 1 밸브 몸체 내부의 유체 압력과 제 2 밸브 몸체 내부의 유체 압력이 차이가 나면 제 2 밸브 몸체의 제 2 밸브 플러그가 움직여 유체 시스템을 통과한 유체의 배출을 위한 제 2 오리피스의 개도량이 조절된다. 따라서 유체 시스템의 운전 부하에 따른 적절량의 유체가 유체 시스템을 통과할수 있도록 함으로써 유체 시스템의 운전 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체는 별도의 전자장치의 도움없이 유체 시스템을 통과하는 유체의 유량을 자동으로 조절할 수 있다.

또한 본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체는 사용자가 제 1 밸브 몸체의 제 1 오리피스나 제 2 밸브 몸체의 제 2 오리피스를 수동으로 개폐할 수 있어 비상시에 신속한 대응이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체가 유체 시스템에 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 일부 구성을 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체를 나타낸 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 제 1 밸브 플러그 조립체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 유입조절밸브의 일부 구성을 분해하여 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 제 2 밸브 플러그 조립체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 유출조절밸브의 작용을 설명하기 위한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체가 유체 시스템에 설치된 상태를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 일부 구성을 분해하여 나타낸 분해 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체를 나타낸 측단면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체(10)는 자동제어 난방시스템과 같은 유체 시스템(1)의 유체 유입부와 유체 유출부 모두에 연결되도록 설치된다. 이러한 유량조절 밸브 조립체(10)는 유체 시스템(1)의 유체 유입부에 연결되는 유입조절밸브(11), 유체 시스템(1)의 유체 유출부에 연결되는 유출조절밸브(12) 및 유입조절밸브(11)와 유출조절밸브(12)를 연결하는 바이패스 파이프(13)를 포함한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 유입조절밸브(11)는 제 1 밸브 몸체(14)와 제 1 밸브 플러그 조립체(15)를 포함하고, 유출조절밸브(12)는 제 2 밸브 몸체(16)와 제 2 밸브 플러그 조립체(17)를 포함한다. 제 1 밸브 몸체(14)와 제 2 밸브 몸체(16)는 연결부(18)를 통해 일체형으로 결합된다.

제 1 밸브 몸체(14)는 유입구(14a), 유출구(14b), 유입구(14a)와 유출구(14b)를 연결하는 제 1 내부 유로(14c), 제 1 내부 유로(14c)의 중간에 배치되는 제 1 밸브 시트(19), 제 1 밸브 시트(19)에 마련된 제 1 오리피스(19a)를 포함한다. 제 1 밸브 몸체(14)의 중간에는 제 1 내부 유로(14c)와 연결되는 관통구멍을 갖는 제 1 플러그 결합부(20)가 구비된다. 제 1 플러그 결합부(20)에는 제 1 밸브 플러그 조립체(15)가 나사 결합된다. 제 1 밸브 몸체(14)의 내부에는 축 결합구멍(14d)이 구비되고, 축 결합구멍(14d) 둘레에는 암나사산이 마련된다.

또한 제 1 밸브 몸체(14)의 외측면에는 바이패스 파이프(13)의 결합을 위한 파이프 결합구멍(14e)이 구비되고, 파이프 결합구멍(14e)의 옆에는 제 1 밸브 몸체(14)의 측면을 관통하는 삽입구멍이 마련된다. 이 삽입구멍은 압력계나 유량계, 온도계 등 제 1 내부 유로(14c)를 통해 유동하는 유체의 물성을 측정하기 위한 측정기구의 결합을 위한 것으로, 플러그(21)에 의해 폐쇄된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제 1 밸브 플러그 조립체(15)는 제 1 오리피스(19a)를 개폐하기 위한 제 1 밸브 플러그(22), 제 1 밸브 플러그(22)를 지지하는 플러그 축(23), 플러그 축(23)의 일단에 결합되는 플러그 작동부재(26), 제 1 플러그 결합부(20)에 나사 결합되는 마개(29), 플러그 작동부재(26)에 결합되는 제 1 핸들 휠(30), 제 1 오리피스(19a)로 유동하는 유체에 함유된 이물질을 걸러내기 위한 원통형의 거름망(31)을 포함한다.

플러그 축(23)은 제 1 밸브 몸체(14)의 축 결합구멍(14d)에 나사 결합될 수 있도록 수나사산(24a)이 마련된 나사부(24)와 플러그 작동부재(26)와 결합되는 결합부(25)를 포함한다. 결합부(25)의 단면 형상은 도시된 것과 같은 다각형, 또는 그 밖의 다양한 비원형 형상으로 이루어질 수 있다. 제 1 밸브 플러그(22)는 플러그 축(23)과 함께 움직일 수 있도록 플러그 축(23)의 중간에 결합된다.

플러그 작동부재(26)는 플러그 축(23) 및 제 1 핸들 휠(30)과 결합된다. 플러그 작동부재(26)의 일단에는 플러그 축(23)의 결합부(25)가 삽입되는 결합구멍(26a)이 마련되고, 플러그 작동부재(26)의 타단에는 제 1 핸들 휠(30)의 결합을 위한 결합부(27)가 구비된다. 결합부(27)의 단면 형상은 도시된 것과 같은 다각형, 또는 그 밖의 다양한 비원형 형상으로 이루어질 수 있다. 플러그 작동부재(26)의 외주면에는 실링부재(28)가 결합된다.

마개(29)는 제 1 플러그 결합부(20)의 암나사산(20a)에 대응하는 수나사산(29a)과 플러그 작동부재(26)가 관통할 수 있는 관통구멍(29b)을 갖는다. 관통구멍(29b)에 플러그 작동부재(26)가 삽입될 때 플러그 작동부재(26)의 실링부재(28)가 마개(29)의 내주면에 밀착되어 플러그 작동부재(26)와 마개(29) 사이의 틈새를 실링한다.

제 1 핸들 휠(30)은 플러그 작동부재(26)의 결합부(27)가 삽입되는 결합구멍(30a)을 갖는다. 결합구멍(30a)은 플러그 작동부재(26)의 결합부(27) 단면 형상에 대응하는 비원형 형상으로 이루어진다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 제 1 밸브 플러그 조립체(15)는 제 1 밸브 몸체(14)의 제 1 플러그 결합부(20)에 결합되어 제 1 밸브 몸체(14)의 제 1 오리피스(19a)를 개폐한다. 플러그 축(23)은 제 1 밸브 몸체(14)의 축 결합구멍(14d)에 나사 결합되고, 마개(29)는 제 1 플러그 결합부(20)에 나사 결합된다. 플러그 축(23)에 결합된 플러그 작동부재(26)는 마개(29)의 관통구멍(29b)을 관통하여 그 결합부(27)가 마개(29)의 외부로 돌출된다. 제 1 핸들 휠(30)은 플러그 작동부재(26)의 결합부(27)에 결합되어 제 1 플러그 결합부(20)의 외부에 배치된다.

이렇게 유입조절밸브(11)가 제 1 밸브 몸체(14)에 조립된 상태에서 사용자가 제 1 핸들 휠(30)을 돌리면 플러그 작동부재(26) 및 플러그 축(23)이 회전한다. 플러그 축(23)은 제 1 밸브 몸체(14)의 내부에 나사 결합되어 있으므로, 플러그 축(23)은 회전과 함께 축 방향으로 직선 이동하게 된다. 그리고 플러그 축(23)이 축 방향으로 직선 이동하면 제 1 밸브 플러그(22)가 제 1 밸브 시트(19)에 가까워지거나 멀어지면서 제 1 오리피스(19a)를 개폐하게 된다. 제 1 오리피스(19a)가 개방되면 제 1 밸브 몸체(14)의 유입구(14a)를 통해 제 1 내부 유로(14c)로 유입되는 유체는 제 1 오리피스(19a)를 통과하여 유출구(14b) 쪽으로 유동한다. 제 1 내부 유로(14c)로 유입된 유체는 제 1 오리피스(19a)를 통과하기 전에 거름망(31)을 통과하므로, 유체에 함유되어 있는 이물질은 거름망(31)에 걸려진다.

한편, 도 7에 도시된 것과 같이, 마개(29)를 제 1 플러그 결합부(20)로부터 분리하면 거름망(31)을 제 1 밸브 몸체(14)로부터 분리할 수 있다. 마개(29)를 제 1 밸브 몸체(14)로부터 분리하더라도 제 1 밸브 플러그(22), 플러그 축(23) 및 플러그 작동부재(26)는 제 1 밸브 몸체(14)에 결합된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 유입조절밸브(11)의 모든 구성 요소를 분리하지 않고도 거름망(31)을 분리할 수 있어 거름망(31)의 분리 작업이 용이하고, 거름망(31)의 청소가 용이하다.

다시 도 3 내지 도 5를 참조하면, 제 2 밸브 몸체(16)는 유입구(16a), 유출구(16b), 유입구(16a)와 유출구(16b)를 연결하는 제 2 내부 유로(16c), 제 2 내부 유로(16c)의 중간에 배치되는 제 2 밸브 시트(33), 제 2 밸브 시트(33)에 마련된 제 2 오리피스(33a)를 포함한다. 제 2 밸브 몸체(16)의 중간에는 제 2 내부 유로(16c)와 연결되는 관통구멍을 갖는 제 2 플러그 결합부(34)가 구비된다. 제 2 플러그 결합부(34)에는 제 2 밸브 플러그 조립체(17)가 나사 결합된다. 제 2 밸브 몸체(16)의 중간에는 제 2 밸브 몸체(16)의 측면을 관통하는 삽입구멍이 마련된다. 이 삽입구멍은 압력계나 유량계, 온도계 등 제 2 내부 유로(14c)를 통해 유동하는 유체의 물성을 측정하기 위한 측정기구의 결합을 위한 것으로, 플러그(21)에 의해 폐쇄된다.

도 3 내지 도 5 및 도 8에 도시된 것과 같이, 제 2 밸브 플러그 조립체(17)는 다이아프램 하우징(36), 다이아프램 하우징(36) 내부에 배치되는 다이아프램(43), 다이아프램(43)의 하면에 결합되는 디스크(44), 다이아프램(43)의 움직임에 의해 직선 이동할 수 있도록 디스크(44) 하면에 배치되는 제 2 밸브 플러그(45), 다이아프램(43)의 상면에 배치되는 축 결합부재(47), 축 결합부재(47)에 나사 결합되는 조정축(48), 조정축(48)에 삽입 결합되는 조정키(51), 다이아프램 하우징(36)의 상면에 배치되어 조정축(48)에 대해 상부 방향으로 탄성력을 가하는 스프링(55), 다이아프램 하우징(36)의 상면에 결합되는 스프링 커버(56), 스프링 커버(56)에 나사 결합되는 핸들 축(58), 핸들 축(58)에 결합되는 제 2 핸들 휠(60)을 포함한다.

다이아프램 하우징(36)은 하부 커버(37)와 상부 커버(38)로 구성되며, 다이아프램 하우징(36)의 내부에는 다이아프램 챔버(39)가 마련된다. 다이아프램 챔버(39)는 다이아프램(43)에 의해 상부 챔버(39a)와 하부 챔버(39b)로 구획된다.

하부 커버(37)는 상부 방향으로 개방되고 안쪽으로 오목하게 패인 형상으로 이루어지고, 그 하면 중앙에는 제 2 플러그 결합부(34)에 결합되는 밸브 몸체 결합부(40)가 구비된다. 밸브 몸체 결합부(40)에는 제 2 플러그 결합부(34)의 암나사산(34a)에 대응하는 수나사산(40a)이 마련되어 하부 커버(37)는 밸브 몸체 결합부(40)에 나사 결합된다. 하부 커버(37)의 중앙에는 밸브 몸체 결합부(40)를 관통하는 관통구멍(40b)이 마련된다.

상부 커버(38)는 하부 방향으로 개방되고 안쪽으로 오목하게 패인 형상으로 이루어지고, 그 하면 중앙에는 스프링 커버(56)가 나사 결합되는 커버 결합부(41)가 구비된다. 커버 결합부(41)의 내주면에는 암나산(41a)이 마련된다. 상부 커버(38)의 중앙에는 커버 결합부(41)를 관통하는 관통구멍(41b)이 마련된다. 상부 커버(38)의 상면에는 바이패스 파이프(13)가 결합되는 파이프 결합부(42)가 구비된다. 파이프 결합부(42)에는 바이패스 파이프(13)의 고정 니플(63)이 나사 결합되는 결합구멍(42a)이 마련되고, 이 결합구멍(42a)은 상부 커버(38)의 내부에 마련되는 연결 유로(38a)와 연결된다. 연결 유로(38a)는 다이아프램 하우징(36)의 상부 챔버(39a)와 연결된다.

다이아프램(43)은 얇은 디스크 형상을 가지며 탄성 변형 가능한 소재로 이루어진다. 다이아프램(43)은 그 테두리부가 하부 커버(37)와 상부 커버(38)의 합착부 사이에 개재되어 다이아프램 챔버(39) 중간에 배치된다. 다이아프램(43)의 하면에는 디스크(44)가 결합된다. 다이아프램(43)과 디스크(44) 각각의 중앙에는 축 결합부재(47)가 삽입되는 관통구멍이 마련된다.

제 2 밸브 플러그(45)는 제 2 밸브 몸체(16)의 제 2 오리피스(33a)를 개폐하기 위한 것으로, 축 결합부재(47)의 하단에 결합되어 하부 커버(37)의 관통구멍(40b)을 통해 제 2 밸브 몸체(16)의 내부에 슬라이드 이동 가능하게 배치된다. 제 2 밸브 플러그(45)의 외면에는 제 2 밸브 플러그(45)의 외면과 하부 커버(37)의 내면 사이를 실링하기 위한 실링부재(46)가 결합된다. 축 결합부재(47)의 하단에는 수나산이 마련되고 제 2 밸브 플러그(45)의 내면에는 축 결합부재(47)의 수나산에 대응하는 암나산이 마련되어 제 2 밸브 플러그(45)는 축 결합부재(47)에 나사 결합된다. 물론, 제 2 밸브 플러그(45)와 축 결합부재(47)의 결합 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

도 4에 도시된 것과 같이, 제 2 밸브 플러그(45)에는 플러그 내부 유로(45a)와 연결되는 연결 통로(45b)가 구비된다. 플러그 내부 유로(45a)는 제 2 밸브 플러그(45)의 하부 끝단에서 내부로 연장된다. 연결 통로(45b)는 플러그 내부 유로(45a)에서 제 2 밸브 플러그(45)의 외측면까지 연장된다. 제 2 밸브 플러그(45)의 플러그 내부 유로(45a)에는 제 2 밸브 몸체(16)의 제 2 내부 유로(16c)를 통과하는 유체가 유입된다. 플러그 내부 유로(45a)로 유입되는 유체는 연결 통로(45b)를 통과하여 제 2 밸브 플러그(45)의 외면과 다이아프램 하우징(36)의 내면 사이의 틈새를 통해 다이아프램 하우징(36)의 하부 챔버(39b)로 유입된다.

축 결합부재(47)는 중공관 형상으로 이루어지고, 그 내주면에 암나산(47a)이 구비된다. 축 결합부재(47)는 다이아프램(43)의 중앙에 결합되어 회전 운동은 억제되지만 다이아프램(43)이 탄성 변형할 때 상하 방향으로 직선 운동할 수 있다.

축 결합부재(47)에는 조정축(48)이 나사 결합된다. 조정축(48)은 중공관 형상의 축부(49)와 축부(49)의 상부 끝단에 배치되는 도넛 형상의 스프링 가압부(50)를 포함한다. 축부(49)의 하단에는 축 결합부재(47)의 암나산(47a)에 대응하는 수나사산(49a)이 마련된다. 조정축(48)에는 조정키(51)가 삽입 결합된다.

조정키(51)는 조정축(48)에 삽입되는 몸체부(52)와 몸체부(52)의 상부 끝단에 배치되는 머리부(53)를 포함한다. 머리부(53)의 상단부에는 키홈(53a)이 마련되고, 머리부(53)의 외면에는 실링부재(54)가 결합된다. 조정키(51)의 몸체부(52)는 그 단면 형상이 다각형 형상으로 이루어지고, 이것이 삽입되는 조정축(48)의 관통구멍은 몸체부(52)의 단면 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 따라서 조정축(48)과 조정키(51)는 상대 회전 운동은 불가능하지만 상대 직선 운동은 가능하다. 즉 조정축(48)과 조정키(51)는 함께 회전하며, 조정축(48)은 조정키(51)의 몸체부(52)를 따라 상하 직선 이동할 수 있다.

조정축(48)과 조정키(51)의 결합 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 즉 조정축(48)의 관통구멍 형상과 조정키(51)의 몸체부(52) 단면 형상은 도시된 것과 같은 다각형으로 한정되지 않고, 상대 회전이 억제될 수 있는 비원형의 다른 형상으로 변경될 수 있다.

조정축(48)은 스프링(55)에 의해 상부 방향으로 탄성력을 받는다. 스프링(55)은 그 하부 끝단이 다이아프램 하우징(36)의 상부 커버(38) 상면에 접하고, 그 상부 끝단이 조정축(48)의 스프링 가압부(50) 하면에 접한다. 따라서 스프링(55)은 조정축(48)이 외력을 받아 하강하면 압축되고, 하강한 조정축(48)을 원래 위치로 복귀시키는 역할을 한다.

스프링(55)은 다이아프램 하우징(36)에 결합되는 스프링 커버(56)에 의해 덮인다. 스프링 커버(56)는 중공관 형상으로 이루어지고, 그 상단부에는 핸들 축(58)이 나사 결합되는 축 결합부(57)가 구비된다. 축 결합부(57)의 내주면에는 암나사산(57a)이 마련된다. 스프링 커버(56)는 상부 커버(38)의 커버 결합부(41)에 나사 결합되며, 이를 위해 스프링 커버(56)의 외면에는 부분적으로 커버 결합부(41)의 암나사산(41a)에 대응하는 수나사산(56a)이 구비된다.

스프링 커버(56)의 축 결합부(57)에는 핸들 축(58)이 나사 결합된다. 이를 위해 핸들 축(58)의 외면에는 부분적으로 수나산(58a)이 마련된다. 핸들 축(58)은 중공관 형상으로 이루어져 조정키(51)의 머리부(53)를 덮는다. 핸들 축(58)의 상단부에는 제 2 핸들 휠(60)이 결합되는 결합부(59)가 구비된다. 결합부(59)는 그 단면 형상이 도시된 것과 같은 다각형 등 비원형 형상으로 이루어진다.

제 2 핸들 휠(60)은 핸들 축(58)의 결합부(59)에 결합되어 스프링 커버(56)의 외부에 배치된다. 제 2 핸들 휠(60)에는 핸들 축(58)의 결합부(59) 단면 형상에 대응하는 형상의 결합구멍(60a)이 구비된다. 사용자는 제 2 핸들 휠(60)을 돌려 스프링 커버(56)에 나사 결합된 핸들 축(58)을 상승시키거나 하강시킬 수 있다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 바이패스 파이프(13)는 유입조절밸브(11)와 유출조절밸브(12)를 연결한다. 바이패스 파이프(13)의 일단에 마련되는 고정 니플(62)은 제 1 밸브 몸체(14)의 결합구멍(14e)에 결합되고, 바이패스 파이프(13)의 타단에 마련되는 고정 니플(63)은 다이아프램 하우징(36)의 결합구멍(42a)에 결합된다. 따라서 제 1 밸브 몸체(14)의 제 1 내부 유로(14c)를 통과하는 유체는 바이패스 파이프(13)를 통과하여 다이아프램 하우징(36)의 연결 유로(38a)를 통해 다이아프램(43)의 상부 챔버(39a)로 유입될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 유량조절 밸브 조립체의 작용에 대하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 공급 유체는 제 1 밸브 몸체(14)를 통과하여 유체 시스템(1;도 1참조)으로 유입되고, 유체 시스템(1)을 거친 유체는 제 2 밸브 몸체(16)을 통과하여 외부로 배출된다. 제 1 밸브 몸체(14)와 제 2 밸브 몸체(16)에서 유체의 유동을 보다 구체적으로 살펴보면, 공급 유체는 제 1 밸브 몸체(14)의 유입구(14a)를 통해 제 1 내부 유로(14c)로 유입되며, 제 1 내부 유로(14c) 중간의 제 1 오리피스(19a)를 통과한 후 유출구(14b)를 통해 유체 시스템(1) 내부로 유입된다. 그리고 유체 시스템(1)에서 배출되는 유체는 제 2 밸브 몸체(16)의 유입구(16a)를 통해 제 2 내부 유로(14c)로 유입되고, 제 2 내부 유로(14c) 중간의 제 2 오리피스(33a)를 통과한 후 유출구(16b)를 통해 외부로 배출된다.

제 1 밸브 몸체(14) 및 제 2 밸브 몸체(16)를 통해 유체가 유동하는 동안, 사용자는 제 1 밸브 플러그 조립체(15)의 제 1 핸들 휠(30)을 돌려 제 1 밸브 플러그(22)를 이동시킴으로써 제 1 오리피스(19a)의 개도량을 조절하거나 제 1 오리피스(19a)를 개폐할 수 있다. 제 1 오리피스(19a)의 개도량을 크게 하면 제 1 밸브 몸체(14)를 통해 공급되는 유체의 유량을 증가시킬 수 있고, 제 1 오리피스(19a)의 개도량을 작게 하면 제 1 밸브 몸체(14)를 통해 공급되는 유체의 유량을 감소시킬 수 있다.

그리고 제 2 밸브 플러그(45)가 제 2 밸브 시트(33)에 멀어져 제 2 오리피스(33a)의 개도량이 커지면 제 2 밸브 몸체(16)를 통해 배출되는 유체의 유량이 증가하고, 제 2 밸브 플러그(45)가 제 2 밸브 시트(33)에 가까워져 제 2 오리피스(33a)의 개도량이 작아지면 제 2 밸브 몸체(16)를 통해 배출되는 유체의 유량이 감소한다. 제 2 밸브 플러그(45)의 동작은 제 1 밸브 몸체(14) 내부의 유체 압력과 제 2 밸브 몸체(16) 내부의 유체 압력 차이에 의해 자동으로 조절될 수 있다.

예컨대, 제 1 오리피스(19a)의 개도량이 작아지거나 유체 시스템(1)의 운전 부하가 작아지면 제 1 밸브 몸체(14)를 통과하는 유체의 압력이 제 2 밸브 몸체(16)를 통과하는 유체의 압력보다 커지게 된다. 이때 도 9에 도시된 것과 같이, 제 1 밸브 몸체(14)를 통과하는 유체의 일부가 바이패스 파이프(13) 및 연결 유로(38a)를 통해 다이아프램 하우징(36) 내부의 상부 챔버(39a)로 유입된다. 유체의 유입으로 상부 챔버(39a)의 압력이 커지면 다이아프램(43)이 탄성 변형되면서 다이아프램(43)의 중앙 부분이 하부 챔버(39b) 쪽으로 하강한다. 이때 다이아프램(43)에 결합된 축 결합부재(47) 및 제 2 밸브 플러그(45)가 하강하면서 제 2 밸브 시트(33)에 접근한다. 따라서 제 2 오리피스(33a)의 개도량이 감소하고 제 2 밸브 몸체(16)를 통과하는 유체의 유량이 감소하게 되어 유체 시스템(1)을 통과하는 전체 유량이 감소하게 된다.

이와 같이, 상부 챔버(39a)로 유체가 유입될 때, 제 2 밸브 몸체(16) 내부로 유동하는 유체 중 일부가 제 2 밸브 플러그(45)의 플러그 내부 유로(45a)로 유입된 후 제 2 밸브 플러그(45)의 연결 통로(45b)를 통과하여 제 2 밸브 플러그(45)의 외면과 다이아프램 하우징(36)의 내면 사이를 통해 다이아프램 하우징(36)의 하부 챔버(39b)로 유입될 수 있다. 하부 챔버(39b)에 유체가 채워지면 제 2 밸브 몸체(16)의 제 2 내부 유로(16c)를 통과하는 유체의 흐름에 영향을 받아 다이아프램(43)이 더욱 원활하게 탄성 변형될 수 있다.

다이아프램(43)이 탄성 변형하여 축 결합부재(47) 및 제 2 밸브 플러그(45)가 움직일 때 축 결합부재(47)와 나사 결합된 조정축(48)도 함께 움직인다. 조정축(48)은 스프링(55)에 의해 상부 방향으로 탄성력을 받으므로, 제 2 밸브 플러그(45)의 움직임은 스프링(55)의 탄성력에 영향을 받는다. 즉 스프링(55)의 탄성력이 약하면 다이아프램(43)의 변형 및 제 2 밸브 플러그(45)의 이동은 쉬워지지만, 스프링(55)의 탄성력이 세면 다이아프램(43)의 변형 및 제 2 밸브 플러그(45)의 이동은 어려워진다. 따라서 스프링(55)의 탄성력을 조절하면 다이아프램(43)의 변형 및 제 2 밸브 플러그(45)의 이동을 제어할 수 있다.

도 10에 도시된 것과 같이, 사용자가 조정키(51)의 키홈(53a)에 맞는 도구(5)를 제 1 핸들 휠(30) 및 핸들 축(58)을 통과시켜 키홈(53a)에 삽입한 후 도구(5)를 돌려 조정키(51)를 돌리면, 조정축(48)이 조정키(51)와 함께 회전한다. 조정축(48)은 축 결합부재(47)에 나사 결합되어 있고, 축 결합부재(47)는 다이아프램(43)에 결합되어 회전할 수 없으므로, 조정축(48)과 축 결합부재(47) 간의 나사 운동에 의해 조정축(48)이 조정키(51)의 몸체부(52)를 따라 슬라이드 이동한다. 조정축(48)이 상승하면 스프링(55)의 탄성력이 작아져 상부 챔버(39a)에 작은 압력이 발생하더라도 다이아프램(43)이 탄성 변형될 수 있다. 반면, 조정축(48)을 하강시키면 스프링(55)의 탄성력이 세져 상부 챔버(39a)의 압력이 더욱 커져야 다이아프램(43)의 탄성 변형할 수 있다.

한편, 사용자는 제 2 핸들 휠(60)을 돌려 제 2 오리피스(33a)의 개도량을 수동으로 조절할 수도 있다. 사용자가 제 2 핸들 휠(60)을 돌리면 스프링 커버(56)에 나사 결합된 핸들 축(58)이 회전하여 핸들 축(58)이 상승하거나 하강한다. 핸들 축(58)을 하강시키면 핸들 축(58)이 조정키(51)를 가압하고, 조정키(51)는 축 결합부재(47)를 하부 방향으로 가압함으로써 제 2 밸브 플러그(45)가 제 2 밸브 시트(33)에 접근하여 제 2 오리피스(33a)의 개도량이 감소된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 유량조절 밸브 조립체(10)는 제 1 밸브 몸체(14)를 통해 유체 시스템(1)으로 유입되는 유체의 압력이 변하여 제 1 밸브 몸체(14) 내부의 유체 압력과 제 2 밸브 몸체(16) 내부의 유체 압력이 차이가 나면 제 2 밸브 몸체(16)의 제 2 밸브 플러그(45)가 움직여 유체 시스템(1)을 통과한 유체의 배출을 위한 제 2 오리피스(33a)의 개도량이 조절된다. 따라서 유체 시스템(1)의 운전 부하에 따른 적절량의 유체가 유체 시스템(1)을 통과할 수 있도록 함으로써 유체 시스템(1)의 운전 효율을 높일 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 유량조절 밸브 조립체 11 : 유입조절밸브
12 : 유출조절밸브 13 : 바이패스 파이프
14, 16 : 제 1, 2 밸브 몸체
15, 17 : 제 1, 2 밸브 플러그 조립체
18 : 연결부 19, 33 : 제 1, 2 밸브 시트
22, 45 : 제 1, 2 밸브 플러그 23 : 플러그 축
26 : 플러그 작동부재 29 : 마개
30, 60 : 제 1, 2 핸들 휠 31 : 거름망
36 : 밸브 하우징 37 : 하부 커버
38 : 상부 커버 43 : 다이아프램
44 : 디스크 47 : 축 결합부재
48 : 조정축 50 : 스프링 가압부
51 : 조정키 55 : 스프링
56 : 스프링 커버 58 : 핸들 축

Claims (6)

1. 유체 시스템의 유입부 쪽 유로와 연결되는 제 1 내부 유로, 상기 제 1 내부 유로의 중간에 배치되는 제 1 밸브 시트, 상기 제 1 밸브 시트에 마련되는 제 1 오리피스를 갖는 제 1 밸브 몸체;
   상기 제 1 오리피스를 개폐하기 위해 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 배치되는 제 1 밸브 플러그 및 사용자 조작에 의해 상기 제 1 밸브 플러그를 이동시킬 수 있도록 상기 제 1 밸브 플러그에 결합되는 플러그 작동부재를 갖는 제 1 밸브 플러그 조립체;
   상기 유체 시스템의 유출부 쪽 유로와 연결되는 제 2 내부 유로, 상기 제 2 내부 유로의 중간에 배치되는 제 2 밸브 시트, 상기 제 2 밸브 시트에 마련되는 제 2 오리피스를 갖는 제 2 밸브 몸체;
   상기 제 2 오리피스를 개폐하기 위해 상기 제 2 밸브 몸체의 내부에 이동 가능하게 배치되는 제 2 밸브 플러그, 상기 제 2 밸브 몸체에 결합되고 내부에 다이아프램 챔버가 구비된 다이아프램 하우징, 상기 다이아프램 챔버에 배치되어 상기 다이아프램 챔버를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고 상기 제 2 밸브 플러그와 결합되는 다이아프램을 갖는 제 2 밸브 플러그 조립체; 및
   일단은 상기 제 1 밸브 몸체에 결합되고 타단은 상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 제 1 밸브 몸체의 제 1 내부 유로와 상기 다이아프램 하우징의 상부 챔버를 유체 이동이 가능하게 연결하는 바이패스 파이프;를 포함하고,
   상기 제 1 내부 유로의 유체 압력이 상기 제 2 내부 유로의 유체 압력보다 커지면, 상기 바이패스 파이프를 통해 상기 제 1 내부 유로로부터 상기 상부 챔버로 유입되는 유체에 의해 상기 상부 챔버의 압력이 상승하여 상기 다이아프램이 탄성 변형함으로써 상기 제 2 밸브 플러그가 움직여 상기 제 2 오리피스의 개도량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 밸브 플러그 조립체는,
   상기 다이아프램에 결합되는 축 결합부재,
   상기 축 결합부재에 나사 결합되고 스프링 가압부를 갖는 조정축, 및
   일단이 상기 가압부에 접하여 상기 조정축에 대해 상기 다이아프램으로부터 멀어지는 방향으로 탄성력을 가하는 스프링을 더 포함하며,
   상기 다이아프램의 변형은 상기 스프링의 탄성력에 영향을 받는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 밸브 플러그 조립체는,
   상기 다이아프램 하우징에 결합되어 상기 스프링 및 상기 조정축을 덮는 스프링 커버,
   상기 조정축의 내부에 길이 방향으로 마련된 관통구멍에 삽입되되 상기 조정축이 상대 회전은 불가능하고 슬라이드 직선 이동은 가능하게 결합되는 조정키,
   상기 조정키가 부분적으로 삽입되는 관통구멍을 갖고 상기 스프링 커버에 나사 결합되는 핸들 축을 더 포함하고,
   사용자가 상기 조정키를 돌리면 상기 조정축이 상기 축 결합부재와의 나사 운동에 의해 상기 조정키를 따라 직선 이동하여 상기 스프링의 탄성력이 조절되고,
   사용자가 상기 핸들 축을 돌기면 상기 핸들 축이 상기 스프링 커버와의 나사 운동에 의해 이동하여 상기 조정키를 통해 상기 축 결합부재를 가압하여 상기 다이아프램을 탄성 변형시키는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 밸브 플러그 조립체는,
   중간에 상기 제 1 밸브 플러그가 결합되고 일단에 상기 플러그 작동부재가 결합되며 타단이 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 마련되는 축 결합구멍에 나사 결합되어 상기 제 1 밸브 몸체의 내부에 상기 제 1 오리피스를 관통하도록 배치되는 플러그 축을 더 포함하고,
   사용자가 상기 플러그 작동부재를 돌리면 상기 플러그 축이 회전하면서 상기 제 1 밸브 몸체와의 나사 운동에 의해 이동하여 상기 제 1 밸브 플러그가 이동하는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 밸브 플러그 조립체는,
   상기 제 1 오리피스를 통과하는 유체 중에 함유된 이물질을 걸러내기 위해 상기 제 1 오리피스 둘레에 배치되는 거름망, 및
   상기 플러그 작동부재가 삽입되는 관통구멍을 갖고 상기 제 1 내부 유로와 연결되도록 상기 제 1 밸브 몸체의 일측에 마련된 제 1 플러그 결합부의 관통구멍에 삽입 결합되는 마개를 더 포함하고,
   상기 마개가 상기 제 1 밸브 몸체로부터 분리되면 상기 제 1 밸브 몸체의 관통구멍이 개방되어 상기 거름망이 상기 제 1 밸브 몸체의 관통구멍을 통해 외부로 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 밸브 플러그에는 상기 제 2 내부 유로의 유체가 유입될 수 있는 플러그 내부 유로 및 상기 플러그 내부 유로에서 상기 제 2 밸브 플러그의 외측면까지 연장된 연결 통로가 마련되며,
   상기 플러그 내부 유로로 유입된 유체는 상기 연결 통로를 통해 상기 제 2 밸브 플러그의 외면과 상기 다이아프램 하우징의 내면 사이의 틈새를 통해 상기 다이아프램 하우징의 하부 챔버로 유입되는 것을 특징으로 하는 유량조절 밸브 조립체.

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