KR101803343B1

KR101803343B1 - 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101803343B1
Application number: KR1020160065332A
Authority: KR
Inventors: 곽경민; 이중형
Original assignee: 주식회사 대정밸브
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-12-01

Abstract

본 발명은 단일체로 된 밸브보디에 밸브스템을 바로 결합할 수 있도록 함으로써 구조적 강도를 향상시킴과 동시에 유체의 누설을 방지하여 우수한 내구성과 정밀한 작동성을 보장할 수 있게 한 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 극미세 유량 조절밸브는 유체의 유동을 가능케 하는 밸브보디(100)와, 상기 밸브보디(100) 내부에 승강 가능케 설치되어 유동하는 유체의 유량을 조절하는 밸브스템(200)과, 상기 밸브보디(100)에 설치하여 유체의 누설 방지를 위한 기밀성을 유지하는 패킹(300)과, 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하는 글랜드부시(400)와, 상기 밸브보디(100) 상부에 나사 결합되어 상기 밸브스템(200)의 이탈을 방지하는 글랜드(500)와, 상기 글랜드부시(400)와 글랜드(500) 사이에 개재되어 상기 글랜드(500)의 풀림 방지를 위한 긴장력을 유지하는 접시스프링(600)을 포함하여 구성한다.
본 발명에 따르면, 극미세 유량을 정확하고 정밀하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 구조 간소화와 조립 편의성 개선을 통해 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법{Micro control valve and a method of manufacturing the same}

본 발명은 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 단일체로 된 밸브보디에 밸브스템을 바로 결합할 수 있도록 함으로써 구조적 강도를 향상시킴과 동시에 유체의 누설을 방지하여 우수한 내구성과 정밀한 작동성을 보장할 수 있게 한 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

관로(管路)의 도중이나 용기에 설치하여, 유체를 통하게 하거나 차단 또는 제어하기 위해 통로를 개폐함으로써 유체의 유량·압력 등의 제어를 하는 장치인 밸브(Valve)는 유체의 흐름과 제어하는 방식에 따라 그 종류나 형태가 매우 다양하다.

기술과 산업이 날로 발전함에 따라서 유체의 유량·압력 등을 이용하는 각종 기계장치들의 사용이 증가함에 따라서 그러한 유체를 안전하고 정밀하게 제어하기 위한 밸브의 중요성이 날로 부각되고 있다.

특히 연료전지 제조라인이나 원자력발전소 등과 같이 미세한 양의 유체(가스, 에어 등)를 공급하거나, 정밀한 제어를 필요로 하는 각종 제조라인이나 산업 현장 등에서는 극미세 유량의 제어가 가능한 정밀하고 안전하며 사용이 편리한 밸브가 요구되고 있다.

따라서 정밀성과 안전성, 사용편의성 등을 만족하기 위하여 밸브 자체의 구조도 점점 발전하여 밸브의 구동에 솔레노이드 또는 작동기와 같은 자동제어 개념이 도입되면서 밸브 제어의 편의성 등이 향상되고, 밸브의 내부 구조를 개선하여 정밀하면서도 미세하게 유체를 제어할 수 있도록 발전하고 있다.

상기와 같은 목적과 용도에 적합하게 종래에도 다양한 종류의 미세유량 조절밸브가 개발된 바 있는데, 대표적인 종래기술을 살펴보면 다음과 같다.

등록특허공보 제10-1576523호에는 첨부도면 도 7같이 유체공급홀(102)과 유체배출홀(103)을 형성한 밸브바디(101)와; 상기 밸브바디(101) 내부에서 유체공급홀(102)과 유체배출홀(103)을 연통시키는 제어홀(105)과; 상기 밸브바디(101)의 상부에 패킹(104)과 스프링(106) 및 글랜드(107)를 가지고 결합되는 본넷(Bonnet, 108)을 관통하는 밸브스템(109)과; 상기 밸브스템(109) 하단에 결합되어 제어홀(105)을 개폐하는 밸브시트(110)와; 상기 밸브스템(109)의 상부는 유체공급홀(102)로 공급되는 유체의 양과 유체배출홀(103)을 통하여 배출되는 유체의 양을 감지하여 설정된 양과 비교하여 콘트롤러에 의하여 작동하는 작동기(111)와 연결하여 설정된 유량으로 제어할 수 있도록 구성되는 극미세유량 조절밸브에 있어서;

상기 제어홀(105)은, 유체배출홀(103)과 연결되면서 밸브시트(110)가 작동할 수 있게 형성되는 작동홀(115)과 유체공급홀(102) 사이를 밸브스템(109)의 축 중심과 일치되게 밸브바디(101)의 종방향으로 형성하고; 상기 밸브시트(110)는, 밸브스템(109)의 하방에 형성되는 나사부(116)에 너트(119)로 고정하는 시트(117) 및 시트하우징(118)과; 상기 밸브스템(109)의 하단에 일체로 형성하여 제어홀(105)에 삽입되어 제어홀(105)의 상, 하방향어로 움직여 유체의 유통량을 결정하는 제어핀(125)을 포함하고; 상기 제어홀(105)과 제어홀(105)에 결합된 제어핀(125) 사이의 갭과 제어홀(105)과 제어핀(125)의 길이방향에 대한 저항을 이용하여 유량을 미세하게 제어하는 것을 특징으로 하는 극미세유량 조절밸브가 게재되어 있다.

등록특허공보 제10-1576523호(2015. 12. 10.)

상기와 같은 종래기술의 극미세유량 조절밸브는 유체의 양을 극 미세하게 조절하여 유통시킬 수 있도록 함으로써 정밀 산업분야에서 목적하는 유량을 용이하게 제어하여 유체장비의 원활한 작동성을 보장하는 것은 물론, 급격한 유체 량의 변화로 야기될 수 있는 생산성의 저하와 생산제품의 불량발생을 최소화하면서, 안전사고의 우려를 배제할 수 있는 등 다양한 효과를 가지고 있다.

그러나 상기 종래기술의 극미세유량 조절밸브는 첨부도면 도 7에서 도시한 바와 같이 유체가 유동하는 밸브바디(101) 상부에 기밀을 위한 패킹(104)과 스프링(106) 및 글랜드(107)를 구비한 본넷(108)을 결합한 후, 상기 본넷(108)을 관통하게 밸브스템(109)을 설치하여, 상기 밸브스템(109)의 하단에 결합되는 밸브시트(110)에 밸브바디(101) 내부의 제어홀(105)이 개폐되게 함으로써 유체의 공급 제어가 이루어지게 된다.

따라서, 상기 종래기술의 극미세유량 조절밸브를 고압용으로 사용하는 경우에, 상기 밸브바디(101)와 본넷(108)의 결합부에서 유체가 누설될 가능성이 크기 때문에 고압용으로 사용하기 곤란하여 사용범위가 한정되는 단점이 있다.

또한, 상기 종래기술은 유체가 유동하는 밸브바디(101)와, 밸브스템(109)이 설치되는 본넷(108)을 개별적으로 제조한 후, 이를 다시 볼트 결합을 통해 조립하는 구조로 되어 있기 때문에, 고강도를 요구하는 밸브바디(101)와, 본넷(108)를 각각 제조해야 함으로써 생산효율성이 떨어지고, 각각 제조된 부품을 조립하여 제품을 생산하기 때문에 제품의 조립에 따른 생산 시간 지연으로 인해 생산성 저하가 불가피한 단점도 있다.

또한, 상기 종래기술은 밸브스템(109)이 설치되는 본넷(108)의 작동홀(115) 내부를 격벽으로 구획하여 기밀 유지를 위한 패킹(104)과 스프링(106) 및 글랜드(107)는 격벽 상부에 형성된 구멍에 설치하고, 밸브스템(109)이 밸브바디(101) 내부의 제어홀(105)이 개폐하는 과정에서 제어홀(105) 상부의 기밀림(120)을 개폐하는 밸브시트(110)는 격벽 하부에 형성된 구멍에 설치함으로써 본넷(108) 내부에 밸브스템(109)을 설치하는 과정에서 본넷(108) 내부의 격벽을 기준으로 상하부에 걸쳐 밸브스템(109)의 조립 과정이 이루어지기 때문에 조립 과정이 복잡하고, 작업 능률도 떨어짐으로써 생산성 저하를 가중시키는 단점도 있다.

따라서 종래기술의 단점이 밸브바디(101)와 본넷(108) 결합구조를 개선함과 동시에 밸브스템(109)의 설치구조를 개선함으로써 구조적 강도를 향상시킴과 동시에 유체의 누설을 방지하여 우수한 내구성과 정밀한 작동성을 보장하면서 제품의 조립성을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있는 극미세 유량 조절밸브의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명의 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서, 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하며, 상기 공급공(101)과 배출공(102)을 연결하는 유량제어공(104)을 내부에 수직으로 형성하여, 상기 유량제어공(104)과 연통되는 스템설치공(103)을 유량제어공(104) 상부에 수직으로 형성하여 유체의 유동을 가능케 하는 밸브보디(100)와;

상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 걸림돌부(203)를 형성하여 상기 스템설치공(103) 내부에 승강 가능케 설치되어 상기 밸브보디(100)에서 유동하는 유체의 유량을 조절하는 밸브스템(200)과;

상기 스템설치공(103) 상부의 걸림턱에 다층 구조로 안착되어 스템설치공(103)과 상기 밸브스템(200) 간의 기밀성을 유지하는 패킹(300)과;

상기 밸브스템(200)의 걸림돌부(203) 외경에 대응하는 내주면 하부에 걸림돌부(203)가 걸리는 단턱부(401)를 구비한 원통체로 되어 상기 패킹(300) 상부에 안착되어 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하는 글랜드부시(400)와;

상기 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 형성하고 상기 중심공(501) 내주면에 적어도 하나 이상의 오링(502)을 설치하여 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 나사 결합하여 상기 밸브스템(200)의 이탈을 방지하는 글랜드(500)와;

상기 글랜드부시(400)와 글랜드(500) 사이에 다층 구조로 설치되어 상기 글랜드(500)의 풀림 방지를 위한 긴장력을 유지하는 접시스프링(600)을 포함하여 극미세 유량 조절밸브를 구성한다.

또한, 고강도 금속 소재를 이용하여 밸브보디(100)를 단조 성형하는 단계와;

상기 밸브보디(100)의 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하는 단계와;

상기 밸브보디(100)의 상면 중심부에서 밸브스템(200)이 설치되는 2단 구조의 스템설치공(103)을 소정 깊이로 수직 형성하여 스템설치공(103) 상부에 암나사부(103a)를 형성하는 단계와;

상기 밸브보디(100)의 저면에서 상기 스템설치공(103)의 바닥면까지 관통하여 스템설치공(103)과 연통되는 유량제어공(104)을 형성하는 단계와;

상기 밸브보디(100)의 저면에 위치하는 유량제어공(104)의 하단부 입구가 밀폐되도록 용접으로 마감 처리하는 단계와;

상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 환상의 걸림돌부(203)를 형성한 밸브스템(200)의 상기 걸림돌부(203) 하부에, 단턱부(401)를 구비한 원통형으로 된 글랜드부시(400)를 끼워서 결합하는 단계와;

상기 글랜드부시(400) 하부에 위치하도록 밸브스템(200)의 하부에 다층 구조로 패킹(300)을 끼워서 결합하는 단계와;

상기 글랜드부시(400)와 패킹(300)이 결합된 밸브스템(200)을 상기 스템설치공(103) 내부에 삽입한 후, 상기 걸림돌부(203)의 상부에 안착되도록 다수의 접시스프링(600)을 밸브스템(200)에 끼운 후, 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 구비한 글랜드(500)를 나사 결합하는 단계를 포함하여 극미세 유량 조절밸브 제조 방법을 구성한다.

본 발명의 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법은 이상과 같은 구성을 통해서 극미세 유량을 정확하고 정밀하게 제어를 가능케 함과 동시에 원활한 작동성을 보장하고, 조립 편의성을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있게 한 목적을 달성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 극미세 유량 조절밸브는 유체의 양을 극미세하게 조절하여 유동시킬 수 있도록 함으로써 정밀 산업분야에서 유량의 정밀 공급 제어가 용이하여 유체장비의 원활한 작동성을 보장하는 것은 물론, 급격한 유체 량의 변화로 야기될 수 있는 유체 장비의 이상이나 불량 발생을 최소화함으로써 유체를 사용하는 제조라인의 안정적인 가동을 보장하여 생산성 저하를 방지함과 동시에 유체 제어 불량으로 인해 발생할 수 있는 각종 안전사고의 위험을 현저히 줄일 수 있어 극미세 유량 제어의 정밀성을 요구하는 산업 전반에 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 구조를 간소화하여 구성 부품을 수를 줄이고, 조립 편의성을 개선하여 부품 제조와 조립에 소요되는 시간을 단축함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조립에 필요한 노동력을 줄임으로써 인건비 절감에 따른 제조원가 절감 효과를 얻을 수 있는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 실시 예에 따른 사시도.
도 2는 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 실시 예에 따른 단면 사시도.
도 3은 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 실시 예에 따른 단면도.
도 4는 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 실시 예에 따른 밸브 닫힘 상태를 나타낸 도 4의 A부분 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 실시 예에 따른 밸브 열림 상태를 나타낸 도 4의 A부분 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 극미세 유량 조절밸브 제조방법의 실시 예에 따른 유량제어공의 하단부 입구를 밀폐되게 용접으로 마감한 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 종래기술의 극미세 유량 조절밸브를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명의 극미세 유량 조절밸브 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 극미세 유량 조절밸브는 유체의 유동을 가능케 하는 밸브보디(100)와, 상기 밸브보디(100) 내부에 승강 가능케 설치되어 유동하는 유체의 유량을 조절하는 밸브스템(200)과, 상기 밸브보디(100)에 설치하여 유체의 누설 방지를 위한 기밀성을 유지하는 패킹(300)과, 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하는 글랜드부시(400)와, 상기 밸브보디(100) 상부에 나사 결합되어 상기 밸브스템(200)의 이탈을 방지하는 글랜드(500)와, 상기 글랜드부시(400)와 글랜드(500) 사이에 개재되어 상기 글랜드(500)의 풀림 방지를 위한 긴장력을 유지하는 접시스프링(600)을 포함하여 구성한다.

상기 밸브보디(100)는 유체의 유동을 가능케 하기 위하여 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하며, 상기 공급공(101)과 배출공(102)을 연결하는 유량제어공(104)을 내부에 수직으로 형성하여, 상기 유량제어공(104)과 연통되는 스템설치공(103)을 유량제어공(104) 상부에 수직으로 형성한다.

상기 공급공(101)과 배출공(102)은 횡방향으로 형성하여 사이 유량제어공(104)과 직접 연통하게 할 수 있으나, 극미세 유량 제어를 위해 공급공(101)과 배출공(102) 및 유량제어공(104)이 연통하는 부분의 직경은 최소화하는 것이 바람직할 뿐만 아니라, 상기 공급공(101)과 배출공(102)에는 각각 유체가 유동하는 배관 연결을 위한 암나사부(103a)를 구비하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 공급공(101)과 배출공(102)은 밸브보디(100)의 일측면과 타측면의 동일한 높이에 위치하도록 소정 깊이로 형성하되, 상기 공급공(101) 내측 단부에는 공급공(101)의 내경보다 작은 내경을 가지면서 내측으로 갈수록 하방으로 경사진 연결공(101a)을 형성하여 그 연결공(101a)을 상기 유량제어공(104)의 하단부와 연통하게 한다.

또한, 상기 배출공(102) 내측 단부에는 배출공(102)의 내경보다 작은 내경을 가지면서 내측으로 갈수록 상방으로 경사진 연결공(102a)을 형성하여 상기 연결공(102a)은 상기 유량제어공(104) 상부에 연통된 스템설치공(103)의 하단부와 연통되게 하는 것이 바람직하다.

상기 유량제어공(104)의 직경은 극미세 유량을 제어하는 것임을 고려하여 2㎜ 이내로 형성하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 극미세 유량 조절밸브를 사용하는 유체장비나 제조시설 등에서 실제 사용하는 유체의 종류나, 유량, 압력, 온도 등 여러 사용 조건에 따라서 유량제어공(104)의 직경은 달라질 수 있다.

상기 유량제어공(104)의 상단부에는 상기 밸브스템(200)에 개폐시에 밸브스템(200)과의 접촉 면적을 넓혀 기밀성 유지를 통해 정밀한 유량 제어가 가능하도록 경사면(104a)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 밸브스템(200)은 상기 밸브보디(100)에서 유동하는 유체의 유량을 조절하기 위하여 상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 걸림돌부(203)를 형성하여 상기 스템설치공(103) 내부에 승강 가능케 설치한다.

상기 제어핀(201)의 봉체로 형성하되, 제어핀(201)의 외경은 극미세유량의 조절이 가능케 하기 위하여 상기 유량제어공(104)의 내경보다 0.1 내지 0.2㎜ 작게 형성하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 극미세 유량 조절밸브를 사용하는 유체장비나 제조시설 등에서 실제 사용하는 유체의 종류나, 유량, 압력, 온도 등 여러 사용 조건에 따라서 제어핀(201)의 외경뿐만 아니라, 제어핀(201)과 유량제어공(104) 간의 유격은 달라질 수 있음은 물론이다.

다만, 상기 제어핀(201)의 외경을 비롯하여 제어핀(201)과 유량제어공(104) 간의 유격이 달라지더라도, 극미세 유량의 제어를 위해서 제어핀(201)과 유량제어공(104) 간에 유격은 반드시 확보하고, 상기 유량제어공(104)과 제어핀(201)의 길이 방향에 대한 유체의 흐름 저항을 이용하여 극미세 유량의 제어가 가능하도록 제어핀(201)의 전체 길이는 유량제어공(104)의 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 밸브스템(200)을 최대 높이로 상승시키더라도, 제어핀(201)은 유량제어공(104)을 완전히 이탈하지 않는 길이로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 밸브시트부(202)는 상기 유량제어공(104) 정밀한 개폐를 가능케 하기 위하여 유량제어공(104)의 경사면(104a)과 접하는 넓은 접촉면을 가지도록 쐐기형으로 형성하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 밸브시트부(202) 표면에는 기밀성이나 내마모성 향상을 위한 표면코팅부를 형성하거나, 밸브스템(200)과 다른 금속, 고무, 테플론 등의 소재로 된 밸브시트를 더 구비할 수 있다.

상기 밸브스템(200) 상단부에는 수나사부(204)를 형성하여 상기 밸브보디(100)의 공급공(101)으로 공급되는 유체의 양과 배출공(102)을 통하여 배출되는 유체의 양을 감지하여 필요에 따라서 밸브스템(200)을 자동으로 승강시키는 유량제어 자동컨트롤러를 상기 수나사부(204)에 나사 결합할 수 있다.

상기 유량제어 자동컨트롤러는 본 발명의 기술분야에서 주지된바, 그에 대한 도면의 도시나 구체적인 설명은 생략한다.

상기 패킹(300)은 상기 스템설치공(103)과 상기 밸브스템(200) 간의 기밀성을 유지하기 위하여 상기 스템설치공(103) 상부의 걸림턱에 다층 구조로 안착되게 설치한다.

상기 패킹(300)은 유체의 누설 방지를 위해서 통상적으로 사용하는 고무, 가죽, 천연섬유, 테플론과 같은 합성수지, 금속 등 다양한 소재로 된 것을 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 글랜드부시(400)는 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하기 위하여 상기 밸브스템(200)의 걸림돌부(203) 외경에 대응하는 내주면 하부에 걸림돌부(203)가 걸리는 단턱부(401)를 구비한 원통체로 되어 상기 패킹(300) 상부에 안착되게 설치한다.

상기 글랜드부시(400)의 외경은 상기 밸브보디(100)의 스템설치공(103)의 내경과 최소한의 유격을 가지도록 형성함과 동시에 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하는 과정에서 걸림돌부(203)와의 마찰에 의한 내주면의 마모를 최소화하기 위하여 내마모성이 우수한 금속재로 제조하며, 내주면의 내마모성 향상을 위해서 내주면에는 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 글랜드(500)는 상기 밸브스템(200)의 이탈을 방지하기 위하여 상기 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 형성하고 상기 중심공(501) 내주면에 적어도 하나 이상의 오링(502)을 설치하여 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 나사 결합한다.

즉, 상기 글랜드(500)는 상기 스템설치공(103) 내부에 설치되는 모든 부속의 이탈을 방지함과 동시에 스템설치공(103) 내부에 설치되는 부속의 손상시, 유지 보수를 가능케 하기 위하여 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 나사 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 중심공(501) 내주면에는 상기 밸브스템(200)이 관통하여 극미세 유량 제어를 위해 상하로 승강하는 과정에서 밸브스템(200)의 상하 정밀한 승강을 안내함과 동시에 추가적인 기밀성 유지를 위하여 중심공(501)의 상부와 하부에는 적어도 각각 하나 이상의 오링(502)을 설치하는 것이 바람직하다.

상기 접시스프링(600)은 상기 글랜드(500)의 풀림 방지를 위한 긴장력을 유지하기 위하여 상기 글랜드부시(400)와 글랜드(500) 사이에 다층 구조로 설치된다.

상기 접시스프링(600)은 밑바닥이 없는 접시 모양의 스프링(600)으로서, 상기 글랜드부시(400)의 상면과 상기 글랜드(500)의 저면 사이에 여러 개를 상하로 번갈아 뒤집은 상태로 겹쳐서 설치하여 최하단부의 접시스프링(600)은 상기 글랜드부시(400)의 상면에 밀착되게 하고, 최상단부의 접시스프링(600)은 상기 글랜드(500)의 저면에 밀착되게 함으로써 상기 글랜드부시(400)를 하향으로 가압하게 되고, 그로 인해 글랜드부시(400)가 하부에 설치된 패킹(300)을 압축함으로써 패킹(300)의 기밀성을 향상시킴과 동시에 패킹(300)을 하방으로 압축하는 과정에서 작용하는 압축 탄성이 스템설치공(103)의 암나사부(103a)에 나사 결합된 글랜드(500)의 저면에 작용하여 글랜드(500)가 임의로 회전하는 것을 억제함으로써 글랜드(500)의 풀림을 방지한다.

한편, 본 발명의 극미세 유량 조절밸브 제조 방법은 고강도 금속 소재를 이용하여 밸브보디(100)를 단조 성형하는 단계와; 상기 밸브보디(100)의 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하는 단계와; 상기 밸브보디(100)의 상면 중심부에서 밸브스템(200)이 설치되는 2단 구조의 스템설치공(103)을 소정 깊이로 수직 형성하여 스템설치공(103) 상부에 암나사부(103a)를 형성하는 단계와; 상기 밸브보디(100)의 저면에서 상기 스템설치공(103)의 바닥면까지 관통하여 스템설치공(103)과 연통되는 유량제어공(104)을 형성하는 단계와; 상기 밸브보디(100)의 저면에 위치하는 유량제어공(104)의 하단부 입구가 밀폐되도록 용접으로 마감 처리하는 단계와; 상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 환상의 걸림돌부(203)를 형성한 밸브스템(200)의 상기 걸림돌부(203) 하부에, 단턱부(401)를 구비한 원통형으로 된 글랜드부시(400)를 끼워서 결합하는 단계와; 상기 글랜드부시(400) 하부에 위치하도록 밸브스템(200)의 하부에 다층 구조로 패킹(300)을 끼워서 결합하는 단계와; 상기 글랜드부시(400)와 패킹(300)이 결합된 밸브스템(200)을 상기 스템설치공(103) 내부에 삽입한 후, 상기 걸림돌부(203)의 상부에 안착되도록 다수의 접시스프링(600)을 밸브스템(200)에 끼운 후, 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 구비한 글랜드(500)를 나사 결합하는 단계를 포함하여 구성한다.

상기 밸브보디(100)를 단조 성형하는 단계는 통상의 단조프레스를 이용하여 알루미늄합금이나 합금강 소재를 단조 성형하는 것이 바람직하다.

상기 밸브보디(100)의 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하는 단계는 통상의 공작기계를 이용하여 밸브보디(100)의 일측면과 타측면에 각각 동일한 높이의 소정 깊이로 형성하되, 공급공(101)과 배출공(102)의 내면에는 암나사부(103a)를 함께 형성하는 것이 바람직하다.

상기 밸브보디(100)의 상면 중심부에 밸브스템(200)이 설치되는 2단 구조의 스템설치공(103)을 형성하는 단계 역시, 통상의 공작기계를 이용하며 스템설치공(103)을 형성하는 과정에서 스템설치공(103) 상부에 암나사부(103a)를 함께 형성한다.

상기 유량제어공(104)을 형성하는 단계는 상기 통상의 공작기계를 이용하여 상기 밸브보디(100)의 저면에서 상기 스템설치공(103)의 바닥면까지 관통하게 형성하는 것이 발마직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

즉, 설계 과정에서 밸브보디(100)의 높이가 높지 않은 경우에 상기 스템설치공(103)을 형성한 후, 스템설치공(103)을 통해 유량제어공(104)을 형성하는 것도 가능함은 물론이다.

상기 유량제어공(104)의 하단부 입구를 용접으로 마감 처리하는 단계는 상기와 같이 공작기계를 이용하여 상기 밸브보디(100)의 저면에서 상기 스템설치공(103)의 바닥면까지 관통하게 유량제어공(104)을 형성한 경우에, 밸브보디(100)와 동일한 소재를 이용하여 밸브보디(100)의 저면에 위치하는 유량제어공(104)의 하단부 입구를 용접으로 밀폐한다.

상기 밸브스템(200)의 하부에 상기 글랜드부시(400)와 상기 패킹(300)을 순차적으로 결합하는 단계는 상기 밸브보디(100)의 스템설치공(103) 내부에 밸브스템(200)을 설치할 때, 조립의 편의성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 글랜드부시(400)와 상기 패킹(300)을 스템설치공(103) 내부에 먼저 삽입 설치한 후, 밸브스템(200)을 상기 스템설치공(103) 내부에 삽입 설치하는 것도 가능함은 물론이다.

상기와 같이 패킹(300)과 글랜드부시(400) 및 밸브스템(200)의 설치가 완료된 후에는 상기 밸브스템(200)의 걸림돌부(203)의 상부에 안착되도록 다수의 접시스프링(600)을 밸브스템(200)에 끼운 후, 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 구비한 글랜드(500)를 나사 결합함으로써 본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 조립이 신속하고 간편하게 이루어지게 된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 기술이 적용된 극미세 유량 조절밸브의 작동 관계를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 극미세 유량 조절밸브의 밸브보디(100)에 형성된 공급공(101)과 배출공(102)에 각각 유체의 유동을 안내하는 유체라인(700)을 연결하고, 밸브스템(200)의 상부에는 사전 설정된 제어값에 따라서 공급공(101)과 배출공(102)을 유동하는 유체의 유량을 감지수단(도시하지 않음)을 이용해 자동 감지하여 유량을 조절하는 밸브스템(200)의 높이를 자동 제어하는 유량제어 자동컨트롤러(도시하지 않음)를 설치함으로써 사전 설정된 제어값에 따라서 극미세 유량 조절이 이루어지게 된다.

즉, 극미세 유량 조절을 위해서는 상기 유량제어 자동컨트롤러에 의해 밸브스템(200)이 자동으로 승강하게 되는데, 밸브스템(200)이 최대하강하면 밸브스템(200)의 밸브시트부(202)가 유량제어공(104) 상단부에 형성된 경사면(104a)에 밀착하면서 유량제어공(104)을 완전히 밀폐함으로써 공급공(101)을 통해서 공급되는 유체가 유량제어공(104)을 통과하는 것을 차단하여 유량은 제로(0) 상태가 된다.

반면에, 유량제어 자동컨트롤러에 의해 밸브스템(200)이 상승하면, 밸브시트부(202)가 유량제어공(104)의 경사면(104a)에서 이탈하면서 유량제어공(104)이 개방되고, 그로 인해 공급공(101)을 통해서 공급되는 유체가 공급압력에 의해 유량제어공(104)과 제어핀(201)과의 유격을 통과하여 스템설치공(103)의 하부로 공급된 후, 배출공(102)을 통해 배출됨으로써 유체의 유동이 이루어진다.

이때, 상기 유량제어공(104)을 통과하는 유체의 유량은 상기 유량제어공(104)에 삽입되어 있는 제어핀(201)의 길이에 따른 저항에 따라서 달라진다.

즉, 제어핀(201)이 유량제어공(104) 내에 투입된 길이가 긴 경우에는 유체가 유량제어공(104)과 제어핀(201) 사이의 갭을 통과하여야 하는 길이가 길어지게 되고 결국에는 저항이 많이 발생하게 되므로 유량은 감소한다.

반면에 제어핀(201)이 유량제어공(104) 내에 투입된 길이가 짧은 경우에는 유체가 유량제어공(104)과 제어핀(201) 사이의 갭을 통과하여야 하는 길이가 짧아지게 되므로 저항이 줄어들어 유량은 증가한다.

따라서 밸브스템(200)의 승강을 통해 유량제어공(104) 내부에 투입된 제어핀(201)의 투입 정도를 조절함으로써 극미세 유량의 정확하고 정밀한 제어가 가능케 된다.

또한, 밸브스템(200)을 최대 높이로 상승시키더라도, 제어핀(201)은 유량제어공(104)을 완전히 이탈하지 않도록 함으로써 유량제어공(104)과 제어핀(201)의 직경이 작아도 안정적이고 정밀한 유량 제어가 가능케 되어 작동과정에서 제어핀(201)의 파손이나 변형을 방지할 있게 된다.

아울러, 본 발명의 극미세 유량 조절밸브는 밸브보디(100)를 단일체로 형성함과 동시에 밸브스템(200)의 구조를 간소화함으로써 종래기술의 극미세 유량 조절밸브와 대비할 때, 구성 부품의 수가 현저히 줄어 각 부품의 제조와 조립에 소요되는 시간을 단축할 수 있기 때문에 제품의 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 단일체로 된 밸브보디(100)를 사용함으로써 극미세 유량 제어의 정밀성과 신뢰성을 높일 수 있어 고정밀을 요구하는 산업 전반에 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시나 응용이 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시나 응용 예는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

100: 밸브보디 101: 공급공
102: 배출공 101a, 102a: 연결공
103: 스템설치공 104: 유량제어공
104a: 경사면 200: 밸브스템
201: 제어핀 202: 밸브시트부
203: 걸림돌부 204: 수나사부
300: 패킹 400: 글랜드부시
401: 단턱부 500: 글랜드
501: 중심공 502: 오링
600: 접시스프링

Claims

일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하며, 상기 공급공(101)과 배출공(102)을 연결하는 유량제어공(104)을 내부에 수직으로 형성하여, 상기 유량제어공(104)과 연통되는 스템설치공(103)을 유량제어공(104) 상부에 수직으로 형성하여 유체의 유동을 가능케 하는 밸브보디(100)와;
상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 걸림돌부(203)를 형성하여 상기 스템설치공(103) 내부에 승강 가능케 설치되어 상기 밸브보디(100)에서 유동하는 유체의 유량을 조절하는 밸브스템(200)과;
상기 스템설치공(103) 상부의 걸림턱에 다층 구조로 안착되어 스템설치공(103)과 상기 밸브스템(200) 간의 기밀성을 유지하는 패킹(300)과;
상기 밸브스템(200)의 걸림돌부(203) 외경에 대응하는 내주면 하부에 걸림돌부(203)가 걸리는 단턱부(401)를 구비한 원통체로 되어 상기 패킹(300) 상부에 안착되어 상기 밸브스템(200)의 승강을 안내하는 글랜드부시(400)와;
상기 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 형성하고 상기 중심공(501) 내주면에 적어도 하나 이상의 오링(502)을 설치하여 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 나사 결합하여 상기 밸브스템(200)의 이탈을 방지하는 글랜드(500)와;
상기 글랜드부시(400)와 글랜드(500) 사이에 다층 구조로 설치되어 상기 글랜드(500)의 풀림 방지를 위한 긴장력을 유지하는 접시스프링(600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 유량 조절밸브.
금속 소재를 이용하여 밸브보디(100)를 단조 성형하는 단계와;
상기 밸브보디(100)의 일측면에 유체를 공급하는 공급공(101)을 형성하고, 타측면에 유체를 배출하는 배출공(102)을 형성하는 단계와;
상기 밸브보디(100)의 상면 중심부에서 밸브스템(200)이 설치되는 2단 구조의 스템설치공(103)을 소정 깊이로 수직 형성하여 스템설치공(103) 상부에 암나사부(103a)를 형성하는 단계와;
상기 밸브보디(100)의 저면에서 상기 스템설치공(103)의 바닥면까지 관통하여 스템설치공(103)과 연통되는 유량제어공(104)을 형성하는 단계와;
상기 밸브보디(100)의 저면에 위치하는 유량제어공(104)의 하단부 입구가 밀폐되도록 용접으로 마감 처리하는 단계와;
상기 유량제어공(104)과 미세 유격을 가지도록 유량제어공(104)의 내경보다 작은 외경을 가진 제어핀(201)을 하단부에 형성하고, 상기 제어핀(201) 상단부에는 상기 유량제어공(104)의 상단부에 형성된 경사면(104a)에 대응하는 밸브시트부(202)를 형성하며, 상부에는 환상의 걸림돌부(203)를 형성한 밸브스템(200)의 상기 걸림돌부(203) 하부에, 단턱부(401)를 구비한 원통형으로 된 글랜드부시(400)를 끼워서 결합하는 단계와;
상기 글랜드부시(400) 하부에 위치하도록 밸브스템(200)의 하부에 다층 구조로 패킹(300)을 끼워서 결합하는 단계와;
상기 글랜드부시(400)와 패킹(300)이 결합된 밸브스템(200)을 상기 스템설치공(103) 내부에 삽입한 후, 상기 걸림돌부(203)의 상부에 안착되도록 다수의 접시스프링(600)을 밸브스템(200)에 끼운 후, 상기 스템설치공(103) 상부의 암나사부(103a)에 밸브스템(200)이 관통하는 중심공(501)을 구비한 글랜드(500)를 나사 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극미세 유량 조절밸브 제조 방법.