KR101374744B1 - 연료유량 가변형 조절 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 연료유량 가변형 조절 밸브는, 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 하부에 구비되는 유입챔버; 상기 유입챔버의 상부에 구비되는 유출챔버; 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 통로를 개폐정도를 조절하는 회전체; 및 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로 형상을 형성하는 유로형성판;을 포함하고, 상기 유로형성판은 서로 다른 유로형상의 복수개의 유로형성판 중 어느 하나로 교체될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연료유량 가변형 조절 밸브{FUEL FLOW VARIABLE CONTROL VALVE}

본 발명은 연료의 유량을 조절할 수 있는 밸브에 관한 것으로, 상황에 적합하게 유량별 정밀도를 수정할 수 있는 연료유량 가변형 조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 연료의 유량을 조절하는 조절밸브는, 연료의 유로의 개방정도를 조절하여 유량을 조절하는 구조를 가진다. 이러한 조절을 자동으로 정밀하게 수행하기 위해 연료의 유로 개폐수단에 구동모터와 감속기어를 구비하기도 한다.

연료를 조절하는 밸브의 경우, 다양한 유량 및 정밀도를 조절하기 위하여 유로형성을 다양하게 할 수 있다. 예를 들어, 전 구간에 일정한 유량과 동일한 정밀도를 가지고 유량을 조절해야 하는 경우 유로가 리니어(linear)하게 형성된 부품을 사용할 수 있다. 또한, 초기에는 많은 유량 투입과 낮은 정밀도를 요구하고, 요구유량에 근접해서는 정밀한 유량제어가 필요한 경우에는 스퀘어루트(square root)하게 형성된 부품을 사용할 수 있다. 또한, 초기에 정밀한 유량제어가 필요하고 이후에는 낮은 정밀도로 많은 유량이 투입되어야 하는 상황에서는 이퀄퍼센트(equal percent)하게 형성된 부품을 사용할 수 있다. 물론 전술한 예들 이외에도 여러가지 조합을 통해 원하는 유량에서의 정밀도를 조절하는 것도 가능하다.

하지만, 일반적인 경우, 연료를 사용하여 운용하는 기기에서 연료를 조절하여 사용해야 하는 경우 밸브의 총 유량과 정밀도를 사전에 결정하여 밸브 사양을 선정하게 된다. 일단 밸브의 사양이 결정되어 제작이 완료된 경우 유량별로 정밀도를 수정하는 것은 불가능하게 된다. 그에 따라 기존의 유량과 다른 특성을 가지는 유량별 정밀도가 요구되는 경우에는 밸브 전체를 다시 제작해야 하는 문제점을 가진다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교체 가능한 유로형상이 다른 유로형성판들을 구비하여 상황에 맞추어 하나의 밸브로 단계별 유량 및 정밀도를 조절할 수 있는 교체형 연료유량 가변형 조절 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 해결수단을 제공한다.

본 발명의 연료유량 가변형 조절 밸브의 일 실시예는, 밸브 하우징; 상기 밸브 하우징의 하부에 구비되는 유입챔버; 상기 유입챔버의 상부에 구비되는 유출챔버; 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 통로를 개폐정도를 조절하는 회전체; 및 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로 형상을 형성하는 유로형성판;을 포함하고, 상기 유로형성판은 서로 다른 유로형상의 복수개의 유로형성판 중 어느 하나로 교체될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 측면은, 교체 가능한 유로형성판을 구비하도록 하여, 유로형상이 다른 유로형성판을 상황에 맞추어 교체하여 사용할 수 있도록 하여, 하나의 밸브로 단계별 유량 및 정밀도를 조절할 수 있도록 한다.

상기 회전체에는 원주를 따라 일정 폭의 관통공이 형성되어 있어서, 상기 회전체는 회전된 정도에 따라 상기 관통공과 상기 유로형상의 중첩되는 정도를 조절하여 유량을 조절한다.

상기 유로형성판에 형성된 유로형상은, 원주방향을 따라 균일한 폭의 리니어(linear) 형상 또는 일정하게 폭이 줄어드는 스퀘어루트(square root) 형상 또는 일정하게 폭이 증가하는 이퀄퍼센트(equal percent) 형상 중 어느 하나를 가진다.

상기 밸브는, 상기 회전체의 회전을 구동시키는 구동모터를 더 포함하여, 회전체를 구동모터에 정밀하게 제어하여 회전시켜, 유량 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한 상기 밸브는, 상기 유입챔버로의 연료 유입 정도를 일정하게 유지시켜주기 위한 댐퍼를 더 포함한다. 상기 구성의 측면은, 밸브로 연료가 급격하게 유입되는 것을 방지하여 유로형성판으로 일정한 양의 연료만 공급될 수 있도록 한다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 교체 가능한 유로형성판을 구비하고, 유로형상이 다른 유로형성판을 상황에 맞추어 교체하여 사용할 수 있도록 하여, 하나의 밸브로 단계별 유량 및 정밀도를 조절할 수 있도록 한다. 그에 따라 밸브 전체의 재구매가 필요하지 않고 부품을 교체형으로 사용할 수 있어서, 비용과 시간적 측면에서 효율성 및 경제성을 향상시키는 효과를 가진다.

또한, 회전체를 구동모터에 정밀하게 제어하여 회전시켜, 유량 및 정밀도를 향상시키는 효과를 가진다. 또한, 밸브로 연료가 급격하게 유입되는 것을 방지하여 유로형성판으로 일정한 양의 연료만 공급될 수 있도록 하여 밸브의 유량 조절의 정밀도 및 안정성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 연료유량 가변형 조절 밸브의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 실시예에서 유로의 개방정도를 조절하는 회전체의 정면도와 저면도.
도 3은 도 1의 실시예에서 유로형성판의 다양한 실시예들을 도시한 개략도.
도 4는 도 1의 실시예에서 연료의 유동경로를 보여주는 개략도.
도 5는 도 1의 실시예에서 회전체의 회전 정도에 따라 유로의 개방정도가 달라지는 것을 보여주는 동작도.
도 6은 유로형성판의 교체 과정을 보여주는 개략도.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 밸브의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 연료유량 가변형 조절 밸브의 일 실시예를 도시한 개략도를, 도 2는 도 1의 실시예에서 유로의 개방정도를 조절하는 회전체의 정면도와 저면도를, 도 3은 도 1의 실시예에서 유로형성판의 다양한 실시예들을 도시한 개략도를, 도 4는 도 1의 실시예에서 연료의 유동경로를 보여주는 개략도를, 도 5는 도 1의 실시예에서 회전체의 회전 정도에 따라 유로의 개방정도가 달라지는 것을 보여주는 동작도를, 도 6은 유로형성판의 교체 과정을 보여주는 개략도를 보여준다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 연료유량 가변형 조절 밸브의 일 실시예는, 밸브 하우징(10), 상기 밸브 하우징의 하부에 구비되는 유입챔버(30), 상기 유입챔버의 상부에 구비되는 유출챔버(20), 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 통로를 개폐정도를 조절하는 회전체(40), 및 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로 형상을 형성하는 유로형성판(50)을 포함하여 구성된다.

상기 밸브 하우징(10)은 조절밸브의 외관을 형성하는 구성으로, 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 단순한 원기둥형태의 예를 보여주지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 이는 밸브가 사용되는 환경에 따라서 여러가지 형상을 가질 수 있기 때문이다.

상기 밸브 하우징(10)은 내부에 다른 구성요소들이 수용될 수 있는 공간을 형성한다. 따라서, 내부가 비어있는 구조를 가진다. 다만, 가스 등의 연료를 사용하는 경우 연료가 누출되는 것을 방지하기 위해 밀폐는 이루어져야 하는 것은 당연한 요구조건이다.

상기 유입챔버(30)는 외부에서 밸브 하우징으로 연료가 되는 가스 등이 유입되는 공간을 형성한다. 도 1에서는 예시적으로 상기 유입챔버가 상기 밸브 하우징(10)의 하부에 형성되어 있다.

상기 유입챔버(30)는 연료가 일시적으로 주입되는 공간을 형성한다. 상기 유입챔버(30)의 일측에는 유입되는 연료가 유입되는 경로인 유입구(35)가 형성되어 있다. 상기 유입구(35)는 상기 유입챔버를 밸브 하우징의 외부와 연통시켜 준다. 따라서, 상기 유입구(35)에는 유입관(미도시)이 연결되어 연료가 유입될 수 있다.

상기 유입챔버(30)에는 연료 유입 정도를 일정하게 유지시켜주기 위한 댐퍼(60)가 구비된다. 상기 댐퍼(60)는 밸브로 연료가 급격하게 유입되는 것을 방지하여 후술할 유로형성판(50)으로 일정한 양의 연료만 공급될 수 있도록 한다.

도 1을 참고하면 상기 댐퍼(60)는 원통형 구성으로 상부는 개방되어 있되, 하부는 밀폐되어 있다. 또한, 측면에는 일정량의 연료만 통과될 수 있도록 원형으로 개방된 개구(65)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 유입구(35)를 통해 상기 유입챔버로 유입된 연료는 일정한 면적을 가지는 상기 개구(65)를 통해 제한된 양만큼만 상기 댐퍼의 상부로 유출될 수 있다.

도 1에서 상기 유입챔버에서 상기 댐퍼가 이격된 것으로 도시되어 있으나, 이는 구성요소간의 구별이 쉽게 이루어지도록 개략적으로 도시한 것에 불과하고, 실제로는 상기 댐퍼가 유입챔버의 측면 등에 밀착되어 있어서 유입되는 연료가 댐퍼를 통해서만 유동될 수 있도록 상기 유입챔버는 밀폐되어 있다.

도 1을 참고하면 상기 유출챔버(20)는 상기 유입챔버의 상부에 형성되어 있다. 상기 유출챔버(20)는 유동량이 조절되어 상기 유입챔버를 통과한 연료가 일시적으로 주입되는 공간을 형성한다. 상기 유출챔버(20)의 일측에는 연료가 유출되는 경로인 유출구(25)가 형성되어 있다. 상기 유출구(25)는 상기 유출챔버를 밸브 하우징외 외부와 연통시켜 준다. 따라서 상기 유출구(25)에는 유출관(미도시)이 연결되어 연료가 유출될 수 있다.

상기 유출챔버(20)의 내부에는 상기 유입챔버(30)로부터 상기 유출챔버(20)로의 통로를 개폐정도를 조절하는 회전체(40)가 구비된다. 도 2에는 이러한 회전체가 상세하게 도시되어 있다.

도 2를 참고하면, 상기 회전체(40)는 단면이 사다리꼴인 잘려진 원기둥 형태의 구성이다. 상기 회전체의 저면에는 원주를 따라 일정 폭의 관통공(41)이 형성되어 있다. 상기 관통공(41)은 상기 회전체를 따라 회전체 내부로 연장되어 회전체의 측면에서 외부와 연통되는 내부유로(42)를 형성한다.

상기 유입챔버(30)를 통해 유입되는 연료는 상기 관통공(41)을 통해서만 유출챔버(20)로 유입될 수 있다. 즉, 도 1에서는 유입챔버와 유출챔버 사이가 개방된 것으로 도시되어 있으나, 이는 구성요소간의 구별이 쉽게 이루어지도록 개략적으로 도시한 것에 불과하고, 실제로는 상기 회전체를 통하지 않고는 유입챔버로부터 유출챔버로의 연료 유동은 이루어지지 않도록 밀폐되어 있다.

따라서, 상기 유입챔버(30)를 통해 유입되는 연료는 상기 관통공(41)을 통과하여 내부유로(42)를 지나 유출챔버(20)로 유입된 후, 유출구(25)를 통해 밸브 하우징의 외부로 유출된다.

한편, 상기 회전체(40)는 회전에 의해 후술한 유로형성판에 형성된 유로형상과의 중접정도에 의해 유량을 조절한다. 따라서, 상기 회전체는 회전 구동된다. 수동으로 이루어질 수도 있지만, 도 1에서는 구동모터(70)에 의해 회전에 이루어지는 예를 도시하고 있다.

상기 구동모터(70)는 회전력을 형성하여 회전축(71)을 통해 회전력을 전달한다. 이 경우, 회전체의 정밀한 제어를 위해 감속기어(75)를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회전체(40)와 댐퍼(60)의 사이에는 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로 형상을 형성하는 유로형성판(50)이 구비된다. 상기 유로형성판(50)은 소정의 두께를 가지는 원형의 판상부재에 해당한다. 상기 유로형성판에는 상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로(51)가 형성되어 있다. 보다 상세하게는 댐퍼(60)의 상부로부터 회전체의 관통공(41)으로의 유로가 형성되어 있다.

도 3에는 상기 유로형성판(50)의 다양한 실시예가 도시되어 있다. 도 3의 (a)에는 원주방향을 따라 균일한 폭의 리니어(linear) 형상의 유로(51a)가 형성되어 있다. 도 3의 (b)에는 일정하게 폭이 줄어드는 스퀘어루트(square root) 형상의 유로(51b)가 형성되어 있다. 도 3의 (c)에는 일정하게 폭이 증가하는 이퀄퍼센트(equal percent) 형상의 유로(51c)가 형성되어 있다.

도 4는 연로의 이동경로를 보여준다. 도 4를 참고하면, 유입구(35)를 통해 유입된 연료는 댐퍼(60)를 통해 유로형성판(50)으로 유입된다. 이 경우, 연료는 유로형성판의 유로(51)를 통해 회전체의 관통공(41)으로 유입된 후, 내부유로(42)를 통과하여 유출구(25)로 유출될 수 있다. 여기서, 상기 회전체(40)는 회전된다. 그에 따라 상기 회전체(40)는 회전된 정도에 따라 상기 관통공(41)과 상기 유로(51)형상의 중첩되는 정도를 조절하여 유량을 조절한다.

도 5는 회전체의 회전정도에 따른 유량 조절을 보여준다. 도 5에서는 예시적으로 상기 유로형성판에 형성된 유로가 리니어 형상의 유로(51a)인 경우를 보여준다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서 상기 유로형성판(50)은 고정된 상태이고 회전체(40)만 회전된다. 초기상태인 도 5의 (a)에서는 상기 관통공(41)과 유로형성판의 유로(51a)가 중첩된 부분이 없다. 이러한 경우에는 연료는 회전체를 통해 유출챔버로 유입될 수 없으며, 밸브를 통해 외부로 유출될 수 없는 유로가 폐쇄된 상태이다.

도 5의 (b)에서는 상기 회전체가 소정의 각도로 회전된 상태이다. 이 경우, 상기 관통공(41)과 유로형성판의 유로(51a)는 일정부분(A) 만큼 중첩되어 있다. 그에 따라 연료가 회전체를 통해 유출챔버로 유입될 수 있는 유로가 중첩된 일정부분(A) 만큼 형성되어, 그만큼의 유량으로 연료가 회전체를 통해 유출챔버로 유입될 수 있으며, 밸브를 통해 외부로 유출될 수 있다. 따라서, 밸브는 약간 정도만큼 개방된 상태이다.

도 5의 (c)에서는 상기 회전체가 다시 소정의 각도로 회전된 상태이다. 이 경우, 상기 관통공(41)과 유로형성판의 유로(51a)는 전체부분(B) 만큼 중첩되어 있다. 그에 따라 연료가 회전체를 통해 유출챔버로 유입될 수 있는 유로가 중첩된 부분(B) 만큼 형성되어, 그만큼의 유량으로 연료가 회전체를 통해 유출챔버로 유입될 수 있으며, 밸브를 통해 외부로 유출될 수 있다. 따라서, 밸브는 완전 개방된 상태이다.

한편, 상기 유로형성판(50)은 서로 다른 유로형상의 복수개의 유로형성판 중 어느 하나로 교체될 수 있다. 즉, 예를 들어 도 3에 도시된 여러가지 실시예의 유로형성판 중 어느 하나로 교체가능한 것이다.

도 6은 이러한 유로형성판(50)의 교체과정을 보여준다. 도 6을 참고하면, 상기 밸브 하우징의 하부를 통해 댐퍼(60)와 유로형성판(50a)이 분리될 수 있다. 도 6에서는 초기 장착된 임의의 유로형성판(50a)이 도시되어 있으며, 이는 예를 들어 도 3의 실시예들 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 도 6에서는 도시되지 않았지만, 상기 댐퍼의 하부가 접하는 밸브하우징의 저면에도 밀폐하는 구성이 있을 수 있지만, 편의상 생략하였다.

도 6과 같이 밸브 하우징(10)에서 댐퍼(60)와 유로형성판(50a)이 분리되면, 초기에 장착된 유로형성판(50a)는 다른 형상의 유로를 가지는 유로형성판(50b)로 교체된다. 그 후 상기 댐퍼(60)와 유로형성판(50b)은 밸브 하우징(10)에 다시 장착된다.

상기 구성의 측면은, 교체 가능한 유로형성판을 구비하도록 하여, 유로형상이 다른 유로형성판을 상황에 맞추어 교체하여 사용할 수 있도록 하여, 하나의 밸브로 단계별 유량 및 정밀도를 조절할 수 있도록 한다. 즉, 교체형 유로형성판을 사용하여 별도의 밸브 제작 또는 구매를 하지 않아도, 간편하게 유로형성판만 교체하면 하나의 밸브로 단계별 유량 및 정밀도를 조절할 수 있다.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.

10 : 밸브 하우징 20 : 유출챔버
30 : 유입챔버 40 : 회전체
50 : 유로형성판 60 : 댐퍼
70 : 구동모터

Claims (5)

1. 밸브 하우징;
   상기 밸브 하우징의 하부에 구비되는 유입챔버;
   상기 유입챔버의 상부에 구비되는 유출챔버;
   상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 통로를 개폐정도를 조절하는 회전체;
   상기 유입챔버로부터 상기 유출챔버로의 유로 형상을 형성하는 유로형성판;을 포함하고,
   상기 유로형성판은 서로 다른 유로 형상의 복수개의 유로형성판 중 어느 하나로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는,
   연료유량 가변형 조절 밸브.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전체에는 원주를 따라 일정 폭의 관통공이 형성되어 있어서,
   상기 회전체는 회전된 정도에 따라 상기 관통공과 상기 유로형상의 중첩되는 정도를 조절하여 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는,
   연료유량 가변형 조절 밸브.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 유로형성판에 형성된 유로형상은, 원주방향을 따라 균일한 폭의 리니어(linear) 형상 또는 일정하게 폭이 줄어드는 스퀘어루트(square root) 형상 또는 일정하게 폭이 증가하는 이퀄퍼센트(equal percent) 형상 중 어느 하나를 가지는 것을 특징으로 하는,
   연료유량 가변형 조절 밸브.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전체의 회전을 구동시키는 구동모터를 더 포함하는,
   연료유량 가변형 조절 밸브.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 유입챔버로의 연료 유입 정도를 일정하게 유지시켜주기 위한 댐퍼를 더 포함하는,
   연료유량 가변형 조절 밸브.
   

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