KR101416382B1 - 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템은, 공급라인을 통해서 에어컴프레셔로부터 에어를 공급받아 에어와 이물질을 분리하는 세퍼레이터쿨러, 상기 세퍼레이터쿨러에서 분리된 이물질을 외부로 배출하는 드레인밸브, 상기 세퍼레이터쿨러를 통해서 이물질이 분리된 에어를 건조시키는 드라이어, 및 상기 드라이어를 통해서 공급된 에어를 저장하는 에어탱크를 포함하고, 상기 드레인밸브는, 이물질을 배출하는 드레인통로가 형성되고, 상기 드레인통로와 연결되는 피스톤실린더가 형성되며, 상기 피스톤실린더의 일단부와 연결되어 컨트롤에어를 공급받는 컨트롤에어포트가 형성되는 밸브하우징, 상기 드레인통로를 개폐하도록 배치되고 상기 피스톤실린더에 대응해서 피스톤이 형성되는 피스톤로드, 상기 피스톤로드가 상기 드레인통로를 폐쇄하도록 상기 피스톤로드를 일측 방향으로 지지하는 메인스프링, 및 상기 컨트롤에어포트에 장착되는 프로텍션밸브를 포함하고, 상기 프로텍션밸브는, 그 외주면이 상기 컨트롤에어포트의 내주면과 밀착되는 밸브시트, 및 일단은 상기 밸브시트와 연결되고, 타단은 상기 피스톤로드의 일단부에 지지되는 컨트롤스프링을 포함할 수 있다.

Description

드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템{AIR PROCESSING SYSTEM INCLUDING DRAIN VALVE}
본 발명은 공급된 압축공기에 포함된 수분성분과 이물질 등을 걸러내는 동시에 이를 냉각시켜 에어처리장치로 안정적으로 공급하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 에어 컴프레셔로부터 발생된 고압의 압축공기를 에어탱크에 저장하여 두고, 차량의 제동시 에어 탱크내의 압축공기를 에어브레이크장치에 공급하여 제동력으로 사용하고 있다.
에어 컴프레셔에서 발생된 고압의 압축공기는 압축 공기 처리 장치인 세퍼레이터쿨러와 에어드라이어를 경유하여 냉각 및 정화된 후, 분기밸브를 통해 복수개의 에어탱크로 공급된다.
통상적으로 에어 컴프레셔에서 발생된 고압의 압축공기는 고온이므로 외부와의 온도 차이에 의해 수분이 발생하고, 에어 컴프레셔에는 원활한 작동을 위하여 오일이 공급되는 것이므로, 이 오일이 토출되는 압축공기에 함유된다.
따라서, 에어 컴프레셔와 에어탱크 사이에 구비된 압축공기 처리 장치의 에어 드라이어가 압축공기에 포함된 이물질, 수분, 유분 등을 제거하여 정화된 압축공기를 에어탱크로 공급될 수 있도록 한다.
에어 컴프레셔와 에어 드라이어 사이에 드레인밸브와 세퍼레이터쿨러를 구성하고, 이러한 드레인밸브 및 세퍼레이터쿨러는 에어 컴프레셔로부터 공급된 고온의 압축공기를 1차적으로 냉각시킨다. 또한 압축공기에 포함된 이물질, 수분 및 유분을 배출하여 압축공기의 정화효율을 높일 수 있다.
그러나, 드레인밸브를 통해서 공급라인의 에어가 외부로 해소되어 에어컴프레셔의 효율이 저하될 수 있고, 에어탱크의 압력을 설정범위로 유지하기 위해서 에어컴프레셔의 아이들 상태에서 작동되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 드레인밸브를 통해서 외부로 해소되는 에어의 소모를 줄이고, 에어컴프레셔의 펌핑동작을 신속하게 복귀시킴으로써 전체적인 효율이 상승되는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템은, 공급라인을 통해서 에어컴프레셔로부터 에어를 공급받아 에어와 이물질을 분리하는 세퍼레이터쿨러, 상기 세퍼레이터쿨러에서 분리된 이물질을 외부로 배출하는 드레인밸브, 상기 세퍼레이터쿨러를 통해서 이물질이 분리된 에어를 건조시키는 드라이어, 및 상기 드라이어를 통해서 공급된 에어를 저장하는 에어탱크를 포함하고, 상기 드레인밸브는, 이물질을 배출하는 드레인통로가 형성되고, 상기 드레인통로와 연결되는 피스톤실린더가 형성되며, 상기 피스톤실린더의 일단부와 연결되어 컨트롤에어를 공급받는 컨트롤포트가 형성되는 밸브하우징, 상기 드레인통로를 개폐하도록 배치되고 상기 피스톤실린더에 대응해서 피스톤이 형성되는 피스톤로드, 상기 피스톤로드가 상기 이물질통로를 폐쇄하도록 상기 피스톤로드를 일측 방향으로 지지하는 메인스프링, 및 상기 컨트롤포트에 장착되는 프로텍션밸브를 포함하고, 상기 프로텍션밸브는, 그 외주면이 상기 컨트롤포트의 내주면과 밀착되는 밸브시트, 및 일단은 상기 밸브시트와 연결되고, 타단은 상기 피스톤로드의 일단부에 지지되는 컨트롤스프링을 포함할 수 있다.
상기 컨트롤스프링과 상기 피스톤로드의 일단부 사이에 개재되는 가이드를 더 포함할 수 있다.
상기 에어탱크에 충진되는 에어의 압력을 감지하고, 감지되는 압력이 미리 설정된 컷오프값에 도달하면, 상기 컨트롤포트를 통해서 컨트롤에어를 공급하고, 상기 밸브시트가 상기 컨트롤스프링을 압축시키고, 상기 메인스프링을 압축시키면서 상기 컨트롤스프링을 통해서 상기 피스톤로드를 움직이도록 하여 상기 드레인통로를 개방하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 컨트롤포트로 컨트롤에어가 공급되면, 상기 에어탱크로 공급되는 공급라인을 차단하고, 상기 피스톤로드가 상기 드레인통로를 개방하여 상기 공급라인의 압력이 해소되면, 상기 컨트롤포트로 컨트롤에어를 공급하지 않을 수 있다.
상기 컨트롤포트로 컨트롤에어가 공급되지 않으면, 상기 컨트롤포트에 설치되는 상기 컨트롤스프링이 신장되면서 상기 밸브시트를 외측으로 밀어낼 수 있다.
상기 밸브시트가 외측으로 밀려나면서 상기 컨트롤라인과 상기 공급라인의 압력을 일정수치로 상승시킬 수 있다.
상기 밸브시트가 외주면에 설치되는 리테이너를 더 포함하고, 상기 컨트롤스프링은 상기 리테이너를 통해서 상기 밸브시트와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템에서, 프로텍션밸브는 컨트롤에어라인과 공급라인의 압력을 미리 생성시킴으로써 에어 컴프레셔의 기능을 신속하게 정상화 시킨다.
따라서, 전체적인 에어 펌핑의 효율을 향상시킨다. 아울러, 프로텍션밸브는 피스톤로드의 움직임을 안정적으로 유지하고, 컨트롤에어가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 세퍼레이터쿨러와 드레인밸브의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 세퍼레이터쿨러와 드레인밸브의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브의 일부 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에어탱크의 압력과 공급라인의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브로 컨트롤에어가 공급되지 않은 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브로 컨트롤에어가 공급되는 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브가 공급되다가 공급되지 않은 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 에어 처리 시스템은 에어컴프레셔(100), 세퍼레이터쿨러(110), 드레인밸브(140), 에어드라이어(120), 에어탱크(130), 및 제어부(150)를 포함한다. 상기 에어컴프레셔(100)에서 상기 세퍼레이터쿨러(110)로 공급라인(105)이 형성되고, 상기 에어드라이어(120)에서 상기 드레인밸브(140)로 컨트롤에어라인(122)이 형성된다.
상기 제어부(150)는 엔진(미도시)을 통해서 상기 에어컴프레셔(100)의 작동을 컨트롤하고, 상기 드레인밸브(140)의 작동을 컨트롤하며, 상기 에어드라이어(120)의 작동을 컨트롤하며, 상기 에어탱크(130)의 압력을 감지한다. 아울러, 상기 드레인밸브(140)를 동작시키기 위해서 상기 컨트롤에어라인(122)을 통해서 컨트롤에어를 공급한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 세퍼레이터쿨러와 드레인밸브의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 세퍼레이터쿨러(110)에는 공기흡입구(202)와 공기배출구(210)가 형성되고, 열을 외부로 배출하는 냉각핀(230)이 외측에 형성된다. 아울러, 상기 드레인밸브(140)는 하부측에 배치된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 세퍼레이터쿨러와 드레인밸브의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 세퍼레이터쿨러(110)는 메인바디(220)를 포함하고, 상기 메인바디(220)의 외측에 냉각핀(230)이 형성되고, 상부 측면부에 공기흡입구(202)가 형성되고, 상부로 개방되는 공기배출구(210)가 형성된다.
상기 메인바디(220)의 내부에는 스크류파이프(300)가 배치되고, 상기 스크류파이프(300)의 내부는 상기 공기배출구(210)와 연결된다.
상기 스크류파이프(300)의 외주면에는 스크류(310)가 돌출되어 형성되고, 상기 공기흡입구(202)를 통해서 유입된 공기는 상기 스크류(310)와 상기 스크류파이프(300)의 경로를 따라서 회전하면서 하부로 이동하면서 냉각되고, 상기 스크류파이프(300)의 내부로 유입된다.
상기 스크류파이프(300)의 내부에서 수분을 포함하는 이물질이 하부로 이동하고, 공기는 공기배출구(210)를 통해서 상기 에어드라이어(120)로 공급된다.
상기 메인바디(220)의 내부 하부에는 이물질저장공간(320)이 형성되고, 상기 이물질저장공간(320)의 하부에 드레인밸브(140)가 배치된다.
상기 드레인밸브(140)는 밸브하우징(350), 피스톤로드(360), 스토퍼(370), 메인스프링(380), 및 프로텍션밸브(390)를 포함한다. 상기 밸브하우징(350)에는 상기 이물질저장공간(320)과 연결되는 드레인통로(354)가 형성되고, 상기 드레인통로(354)와 연결되는 피스톤실린더(352)가 형성된다.
상기 피스톤실린더(352) 내부에 상기 피스톤로드(360)가 배치되고, 상기 피스톤로드(360)의 일단부에는 피스톤(362)이 형성된다. 그리고, 상기 밸브하우징(350)에는 상기 피스톤실린더(352)의 일단부와 연결되는 컨트롤에어포트(398)가 형성된다.
상기 메인스프링(380)은 상기 스토퍼(370)에 지지되어 상기 피스톤로드(360)를 일방향으로 탄성 지지하여 상기 드레인통로(354)를 폐쇄한다.
상기 컨트롤에어포트(398)로 상기 컨트롤에어라인(122)을 통해서 컨트롤에어가 공급되면, 상기 프로텍션밸브(390)를 통해서 상기 피스톤로드(360)를 타측 방향으로 밀어내고, 상기 피스톤로드(360)가 상기 드레인통로(354)를 개방하여 이물질이 하부로 배출된다.
여기서, 상기 에어탱크(130)의 압력이 미리 설정된 컷오프값에 도달하면, 상기 컨트롤에어포트(398)로 컨트롤에어가 공급되어 이물질이 배출되고, 이 때 상기 에어컴프레셔(100)는 압축 동작을 멈추고, 상기 공급라인(105)의 압력은 외부로 해소된다.
그리고, 상기 에어탱크(130)의 압력이 미리 설정된 컷인값에 도달하면, 상기 에어컴프레셔(100)는 압축동작을 시작하여, 상기 공급라인(105)으로 공기를 공급하기 시작한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브의 일부 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 밸브하우징(350)에는 피스톤실린더(352)와 컨트롤에어포트(398)가 형성된다. 상기 피스톤실린더(352)에는 상기 피스톤로드(360)의 상기 피스톤(362)이 배치되고, 상기 컨트롤에어포트(398)에는 프로텍션밸브(390)가 배치된다.
상기 프로텍션밸브(390)는 가이드(392), 컨트롤스프링(394), 및 밸브시트(396)를 포함한다. 상기 밸브시트(396)는 별도의 리테이너(미도시)의 외주면에 고정되고, 상기 컨트롤스프링(394)의 일단은 상기 리테이너를 통해서 상기 밸브시트(396)와 고정된다.
상기 컨트롤스프링(394)의 타단부에 상기 가이드(392)가 삽입되어 체결되고, 상기 가이드(392)가 상기 피스톤(362)의 일단부에 밀착된다.
상기 컨트롤에어포트(398)로 컨트롤에어가 공급되면, 상기 밸브시트(396)가 왼쪽으로 움직이고, 상기 컨트롤스프링(394)이 압축된다. 상기 컨트롤에어의 압력이 높아지면, 상기 컨트롤스프링(394)이 더 압축되면서 상기 피스톤(362)과 함께 상기 피스톤로드(360)를 왼쪽으로 밀어내는 구조를 갖는다.
그리고, 컨트롤에어가 공급되지 않으면, 상기 메인스프링(380)이 상기 피스톤로드(360)를 오른쪽으로 움직이고, 상기 컨트롤스프링(394)이 신장되면서 상기 밸브시트(396)를 오른쪽으로 밀어낸다.
따라서, 상기 컨트롤에어포트(398)의 에어는 상기 컨트롤에어라인(122)을 통해서 상기 공급라인(105)의 압력을 상승시켜 전체적인 상기 에어컴프레셔(100)의 압축동작을 신속하게 정상화한다.
상기 프로텍션밸브(390)는 상기 피스톤로드(360)의 상기 피스톤(362)을 통해서 컨트롤에어가 외부로 배출되는 것을 미연에 방지하여, 에어의 소모를 줄이는 기능도 한다. 뿐만 아니라, 상기 컨트롤스프링(394)의 압축 신장을 통해서 상기 피스톤로드(360)의 리턴 동작을 용이하게 하고, 작동 안정성을 향상시킨다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 에어탱크의 압력과 공급라인의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 압력을 나타낸다.
상기 에어탱크(130)의 압력은 미리설정된 하한값인 컷인값과 미리설정된 상한값인 컷오프값 사이로 유지된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 에어컴프레셔(100)의 동작에 의해서 상기 에어탱크(130)의 압력은 컷오프값에 도달한다. 상기 에어탱크(130)의 압력이 컷오프값에 도달하면, 상기 에어컴프레셔(100)가 펌핑동작을 멈추고, 상기 에어탱크(130)로 공급되는 라인이 폐쇄된다. 상기 에어탱크(130)의 압력은 소모되는 에어에 의해서 점차 컷인값을 향해서 줄어든다.
그리고, 상기 드레인밸브(140)의 상기 컨트롤에어포트(398)로 컨트롤에어가 공급되어 상기 피스톤로드(360)가 드레인통로(354)를 개방하면, 이물질이 배출되고 상기 공급라인(105)의 압력은 대기압과 동등하게 줄어든다.
상기 공급라인(105)의 압력이 급격히 줄어들고 나서, 다시 컨트롤에어는 상기 드레인밸브(140)로 공급되지 않는다. 그러므로, 상기 피스톤로드(360)는 상기 드레인통로(354)를 폐쇄하고, 상기 프로텍션밸브(390)의 움직임에 의해서 상기 컨트롤에어라인(122)과 상기 공급라인(105)의 압력은 미리 상승한다.
그리고, 상기 에어탱크(130)의 압력이 컷인값에 도달하면, 바로 상기 에어컴프레셔(100)가 펌핑동작을 수행하여 상기 공급라인(105)을 통해서 상기 에어탱크(130)로 에어를 펌핑한다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브로 컨트롤에어가 공급되지 않은 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다. 도 6a는 도 5의 상태ⓐ에 대응한다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브로 컨트롤에어가 공급되는 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다.
도 6b는 도 5의 상태ⓑ에 대응하는 것으로, 상기 밸브시트(396)가 컨트롤에어의 압력상승에 의해서 왼쪽으로 움직이고, 상기 컨트롤스프링(394)은 압축된다. 그리고, 상기 피스톤로드(360)도 상기 컨트롤스프링(394)의 힘에 의해서 왼쪽으로 움직인다. 그리고, 상기 드레인통로(354)를 개방한다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 에어 처리 시스템에 구비되는 드레인밸브가 공급되다가 공급되지 않은 상태를 보여주는 일부 확대 단면도이다.
도 6c는 도 5의 상태ⓒ에 대응하는 것으로, 상기 밸브시트(396)가 컨트롤에어의 압력해소에 의해서 오른쪽으로 움직이고, 상기 컨트롤스프링(394)은 신장된다. 그리고, 상기 피스톤로드(360)도 상기 컨트롤스프링(394)의 힘 감소에 의해서 오른쪽으로 움직인다. 그리고, 상기 드레인통로(354)를 폐쇄한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 에어컴프레셔 105: 공급라인
110: 세퍼레이터쿨러 120: 에어드라이어
130: 에어탱크 122: 컨트롤에어라인
140: 드레인밸브 150: 제어부
202: 공기흡입구 210: 공기배출구
220: 메인바디 230: 냉각핀
300: 스크류파이프 310: 스크류
320: 이물질저장공간 350: 밸브하우징
352: 피스톤실린더 354: 드레인통로
360: 피스톤로드 362: 피스톤
370: 스토퍼 380: 메인스프링
390: 프로텍션밸브 392: 가이드
394: 컨트롤스프링 396: 밸브시트
398: 컨트롤에어포트

Claims (8)

  1. 공급라인을 통해서 에어컴프레셔로부터 에어를 공급받아 에어와 이물질을 분리하는 세퍼레이터쿨러; 상기 세퍼레이터쿨러에서 분리된 이물질을 외부로 배출하는 드레인밸브; 상기 세퍼레이터쿨러를 통해서 이물질이 분리된 에어를 건조시키는 드라이어; 및 상기 드라이어를 통해서 공급된 에어를 저장하는 에어탱크; 를 포함하고,
    상기 드레인밸브는,
    이물질을 배출하는 드레인통로가 형성되고, 상기 드레인통로와 연결되는 피스톤실린더가 형성되며, 상기 피스톤실린더의 일단부와 연결되어 컨트롤에어를 공급받는 컨트롤에어포트가 형성되는 밸브하우징; 상기 드레인통로를 개폐하도록 배치되고 상기 피스톤실린더에 대응해서 피스톤이 형성되는 피스톤로드; 상기 피스톤로드가 상기 드레인통로를 폐쇄하도록 상기 피스톤로드를 일측 방향으로 지지하는 메인스프링; 및 상기 컨트롤에어포트에 장착되고 공급되는 컨트롤에어의 압력에 의해서 상기 피스톤로드를 밀도록 배치되는 프로텍션밸브; 를 포함하고,
    상기 프로텍션밸브는,
    그 외주면이 상기 컨트롤에어포트의 내주면과 밀착되는 밸브시트; 및
    일단은 상기 밸브시트와 연결되고, 타단은 상기 피스톤로드의 일단부에 지지되는 컨트롤스프링; 를 포함하고,
    제어부는
    상기 에어탱크에 충진되는 에어의 압력을 감지하고, 감지되는 압력이 미리 설정된 컷오프값에 도달하면, 상기 컨트롤에어포트를 통해서 컨트롤에어를 공급하고, 상기 밸브시트가 상기 컨트롤스프링을 압축시키고, 상기 메인스프링을 압축시키면서 상기 컨트롤스프링을 통해서 상기 피스톤로드를 움직이도록 하여 상기 드레인통로를 개방하는 것을 특징으로 하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 컨트롤스프링과 상기 피스톤로드의 일단부 사이에 개재되는 가이드; 를 더 포함하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 제어부는
    상기 컨트롤에어포트로 컨트롤에어가 공급되면, 상기 에어탱크로 공급되는 공급라인을 차단하고,
    상기 피스톤로드가 상기 드레인통로를 개방하여 상기 공급라인의 압력이 해소되면, 상기 컨트롤에어포트로 컨트롤에어를 공급하지 않는 것을 특징으로 하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 컨트롤에어포트로 컨트롤에어가 공급되지 않으면, 상기 컨트롤에어포트에 설치되는 상기 컨트롤스프링이 신장되면서 상기 밸브시트를 외측으로 밀어내는 것을 특징으로 하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 밸브시트가 외측으로 밀려나면서 상기 컨트롤에어포트와 상기 공급라인의 압력을 일정수치로 상승시키는 것을 특징으로 하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 밸브시트가 외주면에 설치되는 리테이너; 를 더 포함하고,
    상기 컨트롤스프링은 상기 리테이너를 통해서 상기 밸브시트와 연결되는 것을 특징으로 하는 드레인밸브를 포함하는 에어처리시스템.
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