KR102016852B1 - 배관용 자동 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물, 기름 또는 가스 등과 같은 유체를 유동시키는 배관에 연결되어 유체 유동을 단속 및 단속 해제시키는 자동 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하면 유체를 유동시키는 중공이 각각 형성된 헤드블럭과 몸체블럭이 서로 연결되고, 상기 헤드블럭의 내부에 형성된 제1중공에는 시트체가 내입되며, 상기 몸체블럭의 내부에 형성된 제2중공에는 공압 또는 유압과 같은 외압에 의하여 전진 및 후진 이동하며 상기 시트체와 맞닿거나 맞닿음 해제되어 유체의 유동을 개폐시키는 단속관이 내입되는 배관용 자동 밸브에 관한 것이다.

Description

배관용 자동 밸브{Automatic valves for pipe}

본 발명은 물, 기름 또는 가스 등과 같은 유체를 유동시키는 배관에 연결되어 유체 유동을 단속 및 단속 해제시키는 자동 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하면 유체를 유동시키는 중공이 각각 형성된 헤드블럭과 몸체블럭이 서로 연결되고, 상기 헤드블럭의 내부에 형성된 제1중공에는 시트체가 내입되며, 상기 몸체블럭의 내부에 형성된 제2중공에는 공압 또는 유압과 같은 외압에 의하여 전진 및 후진 이동하며 상기 시트체와 맞닿거나 맞닿음 해제되어 유체의 유동을 개폐시키는 단속관이 내입되는 배관용 자동 밸브에 관한 분야이다.

유로를 개폐하는 고압밸브는 메인밸브 헤드의 구동방식에 따라 스크류핸들을 이용한 수동개폐방식과 액추에이터를 이용한 자동개폐방식으로 나눌 수 있다.

또한 수동개폐방식의 고압밸브는 밸브작동에 필요한 큰 힘을 내기 위해 보통 스크류핸들의 피치와 리드각을 작게 설정하지만 그만큼 개폐속도가 느리다는 단점이 있다. 이 같은 느린 개폐속도를 보완하기 위해 별도의 액추에이터를 이용하여 밸브개폐속도를 향상시킨 자동 개폐식의 고압밸브가 있다. 이 같은 자동식 고압밸브의 개폐 동력원으로는 공압 피스톤을 이용한 공압 액추에이터가 널리 쓰인다.

참고로, 유압 액추에이터는 그 자체만으로 밸브를 작동시킬 경우에 작동 행정의 말단부에서 완충작용이 적어 밸브 헤드와 시트에 충격이 누적되며, 그 외에도 다수 밸브에 적용 시에 각각의 독립된 액추에이팅 회로 구성이 힘든 단점이 있어 특수한 목적의 고압밸브를 제외하고는 널리 이용되지 않는다.

또한 밸브의 개폐를 위하여 자동개폐방식의 밸브에 포함되는 밸브 헤드와 시트는 밸브의 작동시에 유체에 의한 압력을 크게 받기 때문에, 시트에 대한 밸브 헤드의 이동시에 큰 작동력이 요구되는데, 상기와 같은 작동력을 제공하는 공압 또는 유압과 같은 외압의 원활한 공급을 위하여, 유체의 압력이 클수록 더 큰 용량을 가지는 공압생성장치 또는 유압생성장치가 설치되어야 하는 어려움이 있었다.

다음은 자동개폐방식의 밸브에 관한 대표적인 종래기술이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1578382호는 파일럿유체 제어용 공압 액추에이터를 구비한 고압밸브에 관한 것으로서, 내부에 유입부가 형성되고 상기 유입부의 위쪽으로 몸체실린더가 형성된 몸체블록과; 상기 몸체실린더 내부에 수납되고, 상부 내경이 하부 내경보다 확장된 2단 실린더 구조로 형성되며 그 중 상단 실린더 벽에 파일럿유체충전홀이 형성되는 메인하우징과; 상기 메인하우징에 수납되어 승강 운동하며, 상부 외경이 하부 외경보다 확장된 2단 피스톤 구조의 메인헤드와; 상기 몸체블록 상단에 결합되어 상기 메인하우징을 밀폐하는 헤드블록과; 상기 메인하우징의 하단에 배치되며 상기 메인헤드의 하단 모서리가 안착되는 메인헤드시트와; 상기 메인헤드 상면에 형성되어, 일부분이 상기 헤드블록을 관통한 상태로 상기 메인헤드와 연동운동하는 메인헤드컬럼; 및 상기 메인하우징의 내주면 일부와 상기 메인헤드의 외주면 일부에 둘러싸여 형성되는 파일럿유체충전부;를 포함하여 구성되는 고압밸브를 제시하였다.

또한 상기 종래기술은 회전절삭을 이용한 간단한 실린더와 피스톤 가공으로 매우 효과적인 파일럿유체충전 공간을 밸브 헤드 근처에 만들 수 있으므로 소용량의 파일럿액추에이터 만으로도 대용량의 직동식 공압액추에이터와 동등한 기능을 수행할 수 있는 효과를 실현하였으나, 유체의 압력에 의하여 밸브의 여닫음을 위한 큰 외압 요구를 근원적으로 해소하지는 못하는 어려움이 있어서, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1578382호(2015.12.11.) 대한민국 등록특허공보 제10-1542383호(2015.07.31.)

본 발명은 배관용 자동 밸브의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 배관용 자동 밸브는 모터에 의한 구동력, 공압 또는 유압에 의한 외압으로 작동되는 게이트 밸브 또는 볼 밸브 등과 같은 종류의 것으로 구성되기 때문에, 게이트 또는 볼에 가해지는 유체의 압력에 의하여 밸브의 여닫음을 위한 구동력 또는 외압이 크게 요구되는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

유체가 유동되는 제1중공이 내부에 형성되고, 상기 제1중공의 내부에 제1중공의 내경보다 작은 외경을 가지는 시트체가 내입된 헤드블럭; 상기 헤드블럭의 후단에 전단이 연결되고, 상기 제1중공에서 유동된 유체가 유동되는 제2중공이 내부에 형성되며, 상기 제2중공에 전진 및 후진 방향으로 이동 가능하도록 내입되어 상기 시트체 후단의 테두리와 전단부가 맞닿거나 맞닿음 해제되는 단속관이 내입된 몸체블럭;을 포함하여 구성되고, 상기 단속관은 외부에서 공급받은 외압에 의한 가압력으로 전진 및 후진 방향으로 이동 가능하도록 구성되는 배관용 자동 밸브를 제시한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 배관용 자동 밸브는 몸체블럭의 제2중공 내부에 내입된 단속관이 공압 또는 유압과 같은 외압에 의하여 전진 및 후진 방향으로 이동하며 시트체의 테두리와 맞닿거나 맞닿을 해제되어 유체의 유동을 단속 및 단속 해제시킬 수 있기 때문에, 단속관에 가해지는 유체의 압력이 작아 작은 외압으로도 밸브를 용이하게 여닫을 수 있는 효과를 얻을 수 있고;

특히, 헤드블럭의 제1중공에서 유동되는 유체의 압력을 단속관의 외측과 몸체블럭의 제2중공 내주면 사이에 형성된 제3중공에 전달시킬 수 있는 바이패스관이 더 구비된 경우에는, 단속관의 전진 이동시에 제1중공의 유체압이 단속관에 가해질 수 있어서, 시트체와 단속관의 맞닿음을 위한 외압이 작아도 밸브의 닫음을 용이하게 실현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브를 나타내는 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브의 열림 상태를 나타내는 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브의 닫힘 상태를 나타내는 측단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브에 배출관이 더 구비된 경우를 나타내는 측단면도.

본 발명은 물, 기름 또는 가스 등과 같은 유체를 유동시키는 배관에 연결되어 유체 유동을 단속 및 단속 해제시키는 자동 밸브에 관한 것으로서, 유체가 유동되는 제1중공(11)이 내부에 형성되고, 상기 제1중공(11)의 내부에 제1중공(11)의 내경보다 작은 외경을 가지는 시트체(20)가 내입된 헤드블럭(10); 상기 헤드블럭(10)의 후단에 전단이 연결되고, 상기 제1중공(11)에서 유동된 유체가 유동되는 제2중공(31)이 내부에 형성되며, 상기 제2중공(31)에 전진 및 후진 이동 가능하도록 내입되어 상기 시트체(20) 후단의 테두리와 전단부가 맞닿거나 맞닿음 해제되는 단속관(40)이 내입된 몸체블럭(30);을 포함하여 구성되고, 상기 단속관(40)은 외부에서 공급받은 외압에 의한 가압력으로 전진 및 후진 이동 가능하도록 구성되는 배관용 자동 밸브에 관한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 5를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의한 배관용 자동 밸브(이하, ‘밸브’라 칭함.)는 물, 기름 또는 가스 등과 같은 유체를 유동시키는 배관에 연결되어, 배관에서 유동되는 유체의 흐름을 단속할 수 있도록 하는 장치이다.

또한 본 발명에 의한 밸브의 길이방향 양쪽 단부 중 어느 하나 이상의 단부에는 플랜지가 구비되어, 배관의 단부에 구비된 플랜지와 맞닿으며 체결되는 구성을 할 수 있다.

아울러 본 발명에 의한 밸브는 별도로 마련된 공압생성장치 또는 유압생성장치로부터 공압 또는 유압과 같은 외압을 공급받아 밸브의 여닫힘을 위한 작동력을 공급받을 수 있고, 이하, 본 발명은 상기 외압이 공압인 경우를 바람직한 실시예로 설명하겠다.

이하, 본 발명의 구체적인 설명에 있어서 유체는 전진에서 후진 방향(도 3의 좌측에서 우측 방향)으로 유동되는 경우를 바람직한 실시예로 설명하겠다.

즉, 본 발명에 의한 밸브는 거시적으로 시트체(20)를 구비하는 헤드블럭(10)과 외압에 의하여 전진 및 후진 이동하는 단속관(40)이 구비된 몸체블럭(30)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 헤드블럭(10)은 유체가 유동되는 제1중공(11)이 내부에 형성되고, 상기 제1중공(11)의 내부에 제1중공(11)의 내경보다 작은 외경을 가지는 시트체(20)가 내입되는 구성으로서, 시트체(20)와 하기 단속관(40) 전단 간의 맞닿음 및 맞닿음 해제에 의하여 유체의 유동을 단속 및 단속 해제시키는 부분이다.

보다 상세하면, 상기 헤드블럭(10)의 전단부 외측에는 배관의 플랜지와 체결되는 플랜지가 구비되고, 내부에는 전후 방향으로 길이를 가지는 제1중공(11)이 형성되어, 제1중공(11)을 통하여 유체를 유동시키는 구성을 한다.

이때, 상기 시트체(20)는 상기 제1중공(11)의 내경보다 작은 외경을 가지는 형태로 구성되어, 제1중공(11)의 내주면과 시트체(20)의 외주면 사이에 형성된 빈공간(12)으로 유체가 유동될 수 있도록 한다.

또한 상기 시트체(20)는 제1중공(11)의 길이방향 중앙에 중심이 위치될 수 있도록 구성되어 상기 빈공간(12)의 폭이 링형태로 일정할 수 있도록 함으로써, 빈공간(12)을 통하여 유동되는 유체의 압력이 빈공간(12)에 균일하게 형성될 수 있도록 하여, 빈공간(12)에서의 부분적인 유체압 차이로 인한 밸브의 진동이 발생하지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 시트체(20)는 제1중공(11)에 내입될 수 다양한 형태로 구성될 수 있고, 바람직하게는 헤드블럭(10)의 제1중공(11) 전방에 내입체결되는 링형태의 가드링(21) 및 상기 가드링(21)의 내부에 형성된 중공에 방사형을 이루며 이격 설치되는 복수 개의 가이드 절편(22)으로 구성된 가이드체에 의하여 제1중공(11)에 고정 내입되는 것이 바람직하다.

이때, 시트체(20)는 상기 복수 개의 가이드 절편(22)의 중앙에 시트체(20)의 외측이 체결된 상태로 위치고정된다.

더불어 상기 시트체(20)는 전단부가 중앙이 전방으로 돌출된 원추형으로 형태로 구성되어, 시트체(20)에 대한 유체의 저항을 줄일 수 있도록 구성될 수도 있다.

또한 상기 시트체(20) 후단의 테두리에는 링형태의 기밀부재(23)가 더 구비되어, 하기 단속관(40) 전단부가 시트체(20)의 후단 테두리에 맞닿았을 경우에 시트체(20) 후단의 테두리와 단속관(40) 전단부 간의 기밀성 증대시킬 수도 있다.

아울러 상기 몸체블럭(30)은 상기 헤드블럭(10)의 후단에 전단이 연결되고, 상기 제1중공(11)에서 유동된 유체가 유동되는 제2중공(31)이 내부에 형성되며, 상기 제2중공(31)에 전진 및 후진 이동 가능하도록 내입되어 상기 시트체(20) 후단의 테두리와 전단부가 맞닿거나 맞닿음 해제되는 단속관(40)이 내입되는 구성으로서, 제2중공(31)을 통하여 유체를 유동시킴과 동시에 상기 시트체(20)에 대한 맞닿음을 형성시켜 유체의 유동을 단속하는 단속관(40)을 내입시키는 구성이다.

즉, 상기 제2중공(31)은 제1중공(11)과 연통되는 구성을 하여 제1중공(11)을 통하여 유동된 유체를 전방에서 후방으로 유동시키는 구성이다.

또한 상기 제2중공(31)의 내부에는 제2중공(31)의 길이방향으로 길이를 가지는 단속관(40)을 내입시키고, 상기 단속관(40)은 제2중공(31)의 길이방향으로 전진 및 후진 이동가능한 상태를 가진다.

더불어 상기 단속관(40)은 내부에 유체를 유동시키는 중공이 형성되는 구성을 하고, 이때 단속관(40)의 중공은 단속관(40)이 내입된 부분을 제외한 제2중공(31)의 일부분에 해당한다.

또한 상기 단속관(40)의 전단부는 상기 시트체(20) 후단의 테두리와 맞닿을 수 있을 정도의 내경을 가지도록 구성되어야 함은 자명할 것이고, 단속관(40)의 외경은 제2중공(31)의 내경과 동일한 크기를 가져 단속관(40)의 외주면과 제2중공(31)의 내주면 사이로 유체가 유출되지 않도록 구성되어야 함은 자명할 것이다.

아울러 본 발명은 단속관(40)의 외주와 제2중공(31)의 내주면 사이에 복수 개의 기밀부재(43, Seal)가 내입되어 단속관(40)의 외주면과 제2중공(31)의 내주면 사이로의 유체 유출을 차단시킬 수도 있고, 상기 기밀부재는 몸체블럭(30)의 제2중공(31)의 내주면에 위치고정된 상태를 가지는 것이 바람직하다.

더불어 상기 구성의 단속관(40)은 외부에서 공급받은 외압에 의한 가압력으로 제2중공(31)에서 전진 및 후진 이동하며 시트체(20)와의 맞닿을 여부가 이루어지는데, 이때, 외압에 의한 단속관(40)의 전진 및 후진 이동을 위한 구성을 당업자의 판단에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 이에 대한 보다 구체적인 설명은 하기에서 다시 하겠다.

아울러 본 발명은 몸체블럭(30)의 후방에 제2중공(31)에 내입된 단속관(40)의 후방으로의 이탈을 방지시키기 위하여 아웃터 커버(33)가 더 체결되는 구성을 할 수 있다. 이때, 상기 아웃터 커버(33)는 링형태의 것으로 구성되어 외측은 몸체블럭(30)의 제2중공(31) 후방에 체결되고, 내측에 형성된 중공으로는 유체를 유동시킬 수 있으며, 아웃터 커버(33)의 중공은 단속관(40)의 중공과 동일한 내경을 가지도록 구성되어 단속관(40)의 후단부가 아웃터 커버(33)에 걸림으로써 단속관(40)이 제2중공(31)에서 후방으로 이탈되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 아웃터 커버(33)와 몸체블럭(30)의 사이 및 아웃터 커버(33)와 단속관(40)의 외주사이에는 오링과 같은 기밀부재(34)가 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

즉, 밸브가 열린 상태에는, 상기 단속관(40)은 제2중공(31)의 후방쪽으로 후진 이동하여 시트체(20) 후단의 테두리와 단속관(40) 전단부 간의 맞닿음이 해제되어, 시트체(20)의 외측에 형성된 빈공간(12)으로 유동된 유체가 시트체(20) 후단의 테두리와 단속관(40) 전단부의 사잇공간(13)으로 유동된 후 단속관(40)의 중공으로 유동되는 상태를 가지고; 상기와 반대로 밸브가 닫힌 상태에서는, 상기 단속관(40)은 제2중공(31)의 전방쪽으로 전진 이동하여 시트체(20) 후단의 테두리와 단속관(40) 전단부 간의 맞닿은 상태를 이루고, 그 결과 시트체(20) 후단의 테두리와 단속관(40) 전단부의 사잇공간(13)이 차단되어 상기 빈공간(12)으로 유동된 유체의 유동이 차단된 상태를 가진다.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 단속관(40)은 외압에 의한 가압력으로 전진 및 후진 이동하며 시트체(20)와 맞닿거나 맞닿은 해제될 수 있으면 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 바람직하게는 상기 몸체블럭(30)의 제2중공(31)은 상기 단속관(40)의 외측에 형성되는 제3중공을 더 포함하여 구성되고, 상기 단속관(40)의 외주에는 상기 제3중공의 외주면과 기밀되는 기밀링(41)이 단속관(40)의 길이방향으로 서로 이격된 상태를 이루며 돌출 형성되며, 상기 기밀링(41)에 의하여 제3중공이 분할되어 형성된 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)에는 상기 외압이 공급되거나 배출되어 단속관(40)을 전진 및 후진 이동시키도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 제3중공은 제2중공(31)의 내주면과 단속관(40)의 외측에 더 형성되는 중공으로써 외부에서 공급되는 외압이 채워지는 구성이다. 이때, 상기 제3중공은 제2중공(31)의 외측 일부분이 제3중공의 역할을 하도록 구성될 수 있고, 상기 제2중공(31)의 내주면은 제3중공의 외주면과 동일한 면이 된다.

또한 상기 단속관(40)의 외주에는 말단이 제3중공의 외주면과 맞닿아 기밀되는 기밀링(41)이 외측으로 돌출 형성되는 구성을 하여, 제3중공이 기밀링(41)에 의하여 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)으로 분할되도록 한다.

이때, 상기 기밀링(41)의 외주에는 오링과 같은 기밀부재(42) 구비되어, 기밀링(41)에 의하여 분할된 한 쌍의 이격공간(32a, 32b) 각각으로 공급된 외압이 서로 다른 이격공간으로 유출되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)은 단속관(40)의 길이방향으로 각각 형성되는 구성을 하고, 각각의 이격공간에는 외압이 공급되거나 배출되어 외압에 의한 가압력으로 기밀링(41)이 전방 또는 후방으로 이동되어 단속관(40)이 전진 또는 후진 이동될 수 있도록 한다.

보다 상세하면, 단속관(40)의 길이방향으로 순차적으로 형성된 상기 한 쌍의 이격공간(32a, 32b) 중 전방에 위치한 이격공간(이하, ‘전방 이격공간(32a)’이라 칭함.)에는 단속관(40)의 후진 이동을 위한 외압(이하, ‘후진용 외압’이라 칭함.)이 채워질 수 있고, 한 쌍의 이격공간(32a, 32b) 중 후방에 위치한 이격공간(이하, ‘후방 이격공간(32b)’이라 칭함.)에는 단속관(40)의 전진 이동을 위한 외압(이하, ‘전진용 외압’이라 칭함.)이 채워질 수 있다.

즉, 상기 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)은 기밀링(41)의 전방에 위치되는 전방 이격공간(32a)과; 기밀링(41)의 후방에 위치되는 후방 이격공간(32b);을 포함하여 구성되고, 상기 전방 이격공간(32a)에는 상기 단속관(40)을 후진 이동시키기 위한 후진용 외압이 공급되며, 상기 후방 이격공간(32b)에는 상기 단속관(40)을 전진 이동시키기 위한 전진용 외압이 공급되는 구성을 할 수 있다.

구체적으로, 상기 전방 이격공간(32a)은 전방이 몸체블럭(30)의 전단부(전단부의 내주면은 단속관(40)의 외주면에 기밀된 상태로 맞닿아 있는 상태임.)에 의하여 가로막힌 상태를 가지고, 전방 이격공간(32a)의 후방은 단속관(40)의 외주에 형성된 기밀링(41)에 의하여 가로막힌 상태를 가진다. 이때, 상기 전방 이격공간(32a)에 후진용 외압이 채워지면 상기 전방 이격공간(32a)은 길이가 길어지며 확장되고, 그 결과 기밀링(41)은 후방으로 이동하여 단속관(40)을 후진 이동시킬 수 있다.

상기와 연관하여, 상기 후방 이격공간(32b)은 전방이 상기 기밀링(41)에 의하여 가로막힌 상태를 가지고, 후방 이격공간(32b)의 후방은 몸체블럭(30)의 후단부에 의하여 가로막힌 상태를 가진다(이때, 상기 몸체블럭(30)의 후단부는 상기 아웃터 커버(33)가 될 수 있다.). 이때, 상기 후방 이격공간(32b)에 전진용 외압이 채워지면 상기 후방 이격공간(32b)은 길이가 길어지며 확장되고, 그 결과 기밀링(41)은 전방으로 이동하여 단속관(40)을 전진 이동시킬 수 있다.

더불어 상기 몸체블럭(30)에는 상기 전방 이격공간(32a)과 외부(공압생성장치 또는 유압생성장치)를 연결시키는 후진용 외압공급홀(36)이 형성되고, 상기 후방 이격공간(32b)과 외부(공압생성장치 또는 유압생성장치)를 연결시키는 전진용 외압공급홀(35)이 형성되는 구성을 할 수 있다. 이때, 상기 전진용 외압공급홀(35)은 몸체블럭(30)에 형성되지 않고 하기 실린더 어세이(50)의 실린더바디(52)에 형성되는 구성을 할 수도 있다.

구체적으로, 본 발명은 상기 몸체블럭(30)에는 실린더실(51)이 형성된 실린더바디(52), 상기 실린더실(51)에 내입된 피스톤(53) 및 상기 피스톤(53)을 실린더바디(52)에 이동가능하도록 지지시키는 로드(54)를 포함하는 실린더 어세이(50)가 더 구비되도록 구성하고, 상기 피스톤(53)의 상부에 해당하는 실린더실(51)의 상부에는 상기 전진용 외압이 공급되고, 상기 피스톤(53)의 하부에 해당하는 실린더실(51)의 하부에는 상기 후방 이격공간(32b)과 연통되도록 구성하며, 상기 실린더실(51)의 하부 및 후방 이격공간(32b)에는 유압유가 충진되도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 구성의 몸체블럭(30)은 상기 후방 이격공간(32b)에 유압유가 충진되고, 상기 유압유는 실린더 어세이(50)로 공급된 전진용 외압에 의하여 가압될 수 있도록 하는 구성이다.

구체적으로, 상기 실린더 어세이(50)는 실린더실(51)이 형성된 실린더바디(52), 상기 실린더실(51)에 내입된 피스톤(53) 및 상기 피스톤(53)을 실린더바디(52)에 이동가능하도록 지지시키는 로드(54)를 포함하는 구성으로서, 일반적인 실린더와 동일한 구조를 가지되, 실린더실(51)에 내입된 피스톤(53)을 기준으로 나뉘어진 실린더실(51)의 하부는 상기 후방 이격공간(32b)과 연통되고, 실린더실(51)의 상부는 전진용 외압이 공급되는 구성을 한다.

이때, 상기 실린더실(51)의 상부에 전진용 외압이 공급되면, 상기 피스톤(53)은 진진용 외압의 가압력에 의하여 실린더실(51)의 하부쪽으로 이동하고, 실린더실(51)의 하부 및 후방 이격공간(32b)에 충진된 유압유는 피스톤(53)의 하방 이동에 의하여 가압되어 상기 기밀링(41)을 전방으로 가압하여 단속관(40)이 전진 이동할 수 있도록 한다.

아울러 상기 구성의 유압유는 전진용 외압을 대신하여 후방 이격공간(32b)에서의 가압매체로 이용되기 때문에, 전진용 외압 또는 하기 유체(바이패스관(60)을 통하여 제1중공(11)에서 공급되는 유체)가 후방 이격공간(32b)으로 유입되어 기밀링(41), 아웃터 커버(33)와 몸체블럭(30)의 사이 또는 아웃터 커버(33)와 단속관(40)의 외주사이에 각각 구비되는 기밀부재(42, 34)를 부식시키는 것을 방지시킬 수 있다.

또한 상기 실린더 어세이(50)는 상기와 같이 몸체블럭(30)에 체결되는 실린더바디(52), 상기 실린더바디(52)의 내부에 형성된 실린더실(51), 말단에 피스톤(53)을 구비하고 상기 실린더실(51)에서 승하강 이동하는 로드(54)를 포함하는 구성을 하면 다양한 형태의 것으로 구성될 수 있고, 바람직하게는 상기 제1중공(11)에서 유동되는 유체의 유동압이 바이패스관(60)을 통하여 실린더 어세이(50)에 공급된 이후에 후방 이격공간(32b)으로 전달되어, 유체의 유동압이 전진용 외압과 함께 단속관(40)의 전진 이동을 위한 가압력으로 작용될 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 실린더 어세이(50)의 실린더실(51)은 상기 후방 이격공간(32b)과 연통되는 제1실린더실(51a); 상기 피스톤(53)에 의하여 상기 제1실린더실(51a)과 분리되며 상기 제1실린더실(51a)의 상부에 형성되는 제2실린더실(51b); 상기 제2실린더실(51b)의 상부를 가로막되, 로드(54)를 관통시키는 로드홀(51c-1)이 형성된 격판(51c) 및; 상기 격판(51c)의 상부에 형성되되, 상기 로드(54)의 중간부분에 더 구비되는 보조 피스톤(55)을 내입시키는 제3실린더실(51d);을 포함하여 구성되고, 상기 보조 피스톤(55)의 상부에 해당하는 제3실린더실(51d)의 상부에는 상기 전진용 외압이 공급되도록 구성되며, 상기 제2실린더실(51b)은 상기 헤드블럭(10)의 제1중공(11)과 연결되는 바이패스관(60)이 연결되는 구성을 할 수 있다.

구체적으로, 상기 구성의 실린더실(51)은 하부에서 상부 방향으로 상기 피스톤(53)이 내입되는 제1실린더실(51a), 바이패스관(60)이 연결되는 제2실린더실(51b), 및 전진용 외압이 공급되고 보조 피스톤(55)이 내입되는 제3실린더실(51d)이 순차적으로 배치되는 구성을 하고, 상기 제2실린더실(51b)과 제3실린더실(51d)의 사이는 격판(51c)으로 가로막힌 구성을 한다.

보다 상세하면, 상기 제1실린더실(51a)과 제2실린더실(51b)은 상기 피스톤(53)에 의하여 분리되고, 피스톤(53)의 하부에는 제1실린더실(51a)이 형성되며, 피스톤(53)의 상부에는 제2실린더실(51b)이 형성되는 구성을 한다.

이때, 상기 제1실린더실(51a)은 상기 후방 이격공간(32b)과 연통되는 구성을 하여, 후방 이격공간(32b)에 충진된 유압유가 제1실린더실(51a)에도 충진되는 구성을 하고, 피스톤(53)이 하강되면 제1실린더실(51a)과 후방 이격공간(32b)에 충진된 유압유가 상기 기밀링(41)을 전방으로 가압하여 단속관(40)이 전진 이동할 수 있도록 하며, 상기와 반대로 피스톤(53)이 상승되면 제1실린더실(51a)의 용적이 증가되어 후방 이격공간(32b) 및 후방 이격공간(32b)에 충진된 유압유의 압력이 감소하여 단속관(40)이 후진 이동할 수 있도록 한다.

또한 상기 제2실린더실(51b)은 피스톤(53)의 상부에 형성되는 공간으로서, 헤드블럭(10)의 제1중공(11)과 연결된 바이패스관(60)으로부터 공급되는 유체의 압력을 전달받아 피스톤(53)에 가압력을 가하는 구성이다.

즉, 상기 바이패스관(60)은 길이방향 일측이 제1중공(11, 바람직하게는 상기 빈공간(12))과 연통되는 구성을 하고, 타측은 제2실린더실(51b)과 연통되는 구성을 하여, 제1중공(11)에서 유동되는 유체가 제2실린더실(51b)로 유입될 수 있도록 하며, 이때, 상기 제2실린더실(51b)은 제1중공(11)과 동일한 유체압을 받을 수 있다.

아울러 상기와 같이 제2실린더실(51b)에서 형성된 유체압은 피스톤(53)을 계속적으로 하방으로 가압하고, 이때, 제1실린더실(51a)과 후방 이격공간(32b)은 계속적으로 피스톤(53)의 하강에 의한 유체압을 받고 있는 상태를 유지하며, 그 결과 단속관(40)의 전진 이동시에 전진용 외압으로 하강하는 하기 보조 피스톤(55)에 의한 가압력이 유체압만큼 작게 소요되는 효과를 실현시킬 수 있다.

더불어 상기 격판(51c)은 상기 제2실린더실(51b)의 상부를 가로막아 제2실린더실(51b)에 채워지는 유체에 의한 가압력이 피스톤(53)을 하강시키는 목적으로만 작용할 수 있도록 하는 구성이다. 다만, 격판(51c)의 중앙에는 상하부를 관통하는 로드홀(51c-1)이 형성되는 구성을 하고, 상기 로드홀(51c-1)에는 로드(54)가 수직방향으로 길이를 가지며 관통하는 구성을 한다.

이때, 상기 로드홀(51c-1)의 내주에는 로드(54)의 외주와의 기밀성을 확보시키기 위하여 오링과 같은 기밀부재(51c-2)가 구비되는 구성을 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제3실린더실(51d)은 상기 격판(51c)의 상부에 형성되되, 상기 로드(54)의 중간부분(로드(54) 길이의 중간을 특정하는 것이 아니고 격판(51c)의 상부에 위치되는 로드(54)의 길이방향 일정부분을 일컬음.)에 더 구비되는 보조 피스톤(55)을 내입시키는 구성으로서, 보조 피스톤(55)의 상부에 해당하는 제3실린더실(51d)의 상부로는 실린더 바디(52)의 상부(또는 상측부)에 형성된 전진용 외압공급홀(35)을 통하여 상기 전진용 외압이 공급되는 구성을 한다.

이때, 상기 보조 피스톤(55)의 하부에 해당하는 상기 제3실린더실(51d)의 하부에는 외부와 통기되는 핀홀(51d-1)이 형성되는 구성을 하여, 보조 피스톤(55)이 하강시에 제3실린더실(51d)의 하부에서 압축되는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하고, 상기와 반대로 보조 피스톤(55)의 상승시에 제3실린더실(51d)의 하부에 형성되는 음압을 감소시키기 위하여 외부공기가 제3실린더실(51d)의 하부로 유입될 수 있도록 할 수 있다.

즉, 상기 제3실린더실(51d)의 상부로 공급된 전진용 외압은 보조 피스톤(55)을 하강시키고, 보조 피스톤(55)의 하강에 의하여 로드(54) 역시 하강하여, 상기 제1실린더실(51a)과 제2실린더실(51b)의 사이에 배치된 상태로 로드(54)의 하부에 구비된 피스톤(53)을 하강시킬 수 있다. 이때, 전진용 외압은 상기 유압유를 가압하는 주된 가압력을 제공한다.

아울러 상기 바이패스관(60)에는 상기 제1중공(11)에서 제2실린더실(51b) 방향으로만 유체를 유동시키는 체크밸브(61)가 구비되는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 체크밸브(61)는 바이패스관(60)을 통하여 유동되는 유체가 제1중공(11)에서 제2실린더실(51b) 방향으로만 유동될 수 있도록 하는 구성으로서, 단속관(40)의 전진 이동된 이후(밸브가 닫힌 상태)에도 제2실린더실(51b) 및 제2실린더실(51b)과 체크밸브(61)의 사이의 바이패스관(60)에 채워진 유체의 압력이 유지될 수 있도록 하여, 단속관(40) 전진 이동을 위한 전진용 외압과 더불어 유체의 압력이 밸브의 닫음을 위한 가압력으로 계속 작용할 수 있도록 하는 효과를 실현시킬 수 있다.

상기와 연관하여, 전진 이동되었던 단속관(40)이 다시 후진 이동하여 밸브의 닫힘을 해제하는 경우에는, 상기 제2실린더실(51b) 및 제2실린더실(51b)과 체크밸브(61)의 사이의 바이패스관(60)에 채워진 유체의 압력이 오히려 후진용 외압을 증가시킬 수 있는 우려가 있는데, 이를 해결하기 위하여 상기 제2실린더실(51b)에는 일방향 솔레노이드 밸브(63)가 구비된 배출관(62)이 더 구비되는 구성을 할 수 있다.

즉, 상기 일방향 솔레노이드 밸브(63)는 단속관(40)이 후진 이동된 상태 및 전진 이동된 상태에서는 닫힌 상태를 유지하고, 단속관(40)이 전진 이동된 후 다시 후진 이동하는 상태에서만 열린 상태를 가질 수 있도록 조절되어, 단속관(40)의 후진 이동에 의하여 피스톤(53)의 상승에 의한 제2실린더실(51b)의 압축 과정시에만 제2실린더실(51b) 및 제2실린더실(51b)과 체크밸브(61)의 사이의 바이패스관(60)에 채워진 유체의 일부가 외부로 배출될 수 있도록 할 수 있다.

이때, 상기 솔레노이드 밸브(63)가 구비된 배출관(62)을 통하여 제2실린더실(51b)에서 배출되는 유체는 외부로 직접 배출되는 구성을 할 수도 있고, 상기 배출관(62)의 배출구(62a)는 몸체블럭(30)에 형성된 제2중공(31)의 후방부와 연결되어 제2중공(31)으로 재공급되는 구성을 할 수도 있다.

아울러 상기 전진용 외압의 공급과 배출, 후진용 외압 공급과 배출 및 솔레노이드 밸브(63)의 작동여부는 본 발명에 의한 배관용 자동 밸브에 별도로 더 마련되는 제어부와 연결되어 자동으로 작동될 수 있음은 자명할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 배관용 자동 밸브의 작동과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3과 같이 시트체(20)의 후단 테두리에서 단속관(40)의 전단부가 이격된 상태에서는 밸브가 열린 상태를 이루고, 이때, 헤드블럭(10)의 제1중공(11)으로 유입된 유체는 시트체(20)와 제1중공(11)의 내주면 사이에 형성된 빈공간(12), 시트체(20) 후단과 단속관(40)의 전단부 사이에 형성된 사잇공간(13)을 순차적으로 통과하여 유동된 후 몸체블럭(30)의 제2중공(31)으로 유동된다.

이때, 후진용 외압은 전방 이격공간(32a)에 충진된 상태이고, 상기 후진용 외압은 계속적으로 전방 이격공간(32a)에 일정의 가압력을 가할 수도 있지만, 가압력 제공이 차단되어도 무방하다. 이는 사잇공간(13)으로 유동되는 유체의 압력이 단속관(40) 전단부에 지속적으로 가해져 단속관(40)을 후방으로 가압하고 있기 때문이다.

또한 상기 상태에서 제1중공(11)에서 유동되는 유체의 일부는 바이패스관(60)을 통하여 제2실린더실(51b)에 유체압을 계속적으로 가하는 상태를 유지한다.

이후, 도 4와 같이 밸브를 닫을 때에는, 전진용 외압은 실린더 어세이(50)의 제3실린더실(51d) 상부로 공급되어 보조 피스톤(55)을 하강시키고, 보조 피스톤(55)의 하강에 의하여 로드(54)가 하강하여 로드(54)의 하부에 구비된 피스톤(53)이 제1실린더실(51a)에 충진된 유압유를 가압한다.

이때, 제1실린더실(51a)에서 가압된 유압유는 후방 이격공간(32b)에 채워진 유압유를 가압하여 기밀링(41)의 후방을 가압함으로써 기밀링(41)과 연결된 단속관(40)이 전진 이동하여 단속관(40)의 전단부가 시트체(20) 후단의 테두리에 맞닿도록 하고, 그 결과 사잇공간(13)이 차단되어 밸브가 닫힌 상태를 유지할 수 있도록 한다. 또한 전진용 외압이 작용될 때부터는 상기 후진용 외압의 공급은 차단되거나 역압이 작용하여 전방 이격공간(32a)에 충진되어 있던 후진용 외압은 전방 이격공간(32a)에서 배출된다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

10 : 헤드블럭 11 : 제1중공
12 : 빈공간 13 : 사잇공간
20 : 시트체 21 : 가드링
22 : 가이드 절편 23 : 기밀부재
30 : 몸체블럭 31 : 제2중공
32a : 전방 이격공간 32b : 후방 이격공간
33 : 아웃터 커버 34 : 기밀부재
35 : 전진용 외압공급홀 36 : 후진용 외압공급홀
40 : 단속관 41 : 기밀링
42, 43 : 기밀부재 50 : 실린더 어세이
51 : 실린더실 51a : 제1실린더실
51b : 제2실린더실 51c : 격판
51c-1 : 로드홀 51c-2 : 기밀부재
51d : 제3실린더실 51d-1 : 핀홀
52 ; 실린더바디 53 : 피스톤
54 : 로드 55 : 보조 피스톤
60 : 바이패스관 61 : 체크밸브
62 : 배출관 62a : 배출구
63 : 솔레노이드 밸브

Claims (6)

1. 유체가 유동되는 제1중공(11)이 내부에 형성되고, 상기 제1중공(11)의 내부에 제1중공(11)의 내경보다 작은 외경을 가지는 시트체(20)가 내입된 헤드블럭(10);
   상기 헤드블럭(10)의 후단에 전단이 연결되고, 상기 제1중공(11)에서 유동된 유체가 유동되는 제2중공(31)이 내부에 형성되며, 상기 제2중공(31)에 전진 및 후진 이동 가능하도록 내입되어 상기 시트체(20) 후단의 테두리와 전단부가 맞닿거나 맞닿음 해제되는 단속관(40)이 내입된 몸체블럭(30);을 포함하여 구성되고,
   상기 단속관(40)은 외부에서 공급받은 외압에 의한 가압력으로 전진 및 후진 이동 가능하도록 구성되고,
   상기 몸체블럭(30)의 제2중공(31)은,
   상기 단속관(40)의 외측에 형성되는 제3중공을 더 포함하여 구성되고,
   상기 단속관(40)의 외주에는 상기 제3중공의 외주면과 기밀되는 기밀링(41)이 단속관(40)의 길이방향으로 서로 이격된 상태를 이루며 돌출 형성되며,
   상기 기밀링(41)에 의하여 제3중공이 분할되어 형성된 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)에는 상기 외압이 공급되거나 배출되어 단속관(40)을 전진 및 후진 이동시키도록 구성되며,
   상기 한 쌍의 이격공간(32a, 32b)은,
   기밀링(41)의 전방에 위치되는 전방 이격공간(32a)과;
   기밀링(41)의 후방에 위치되는 후방 이격공간(32b);을 포함하여 구성되고,
   상기 전방 이격공간(32a)에는 상기 단속관(40)을 후진 이동시키기 위한 후진용 외압이 공급되며,
   상기 후방 이격공간(32b)에는 상기 단속관(40)을 전진 이동시키기 위한 전진용 외압이 공급되도록 구성되며,
   상기 몸체블럭(30)에는,
   실린더실(51)이 형성된 실린더바디(52), 상기 실린더실(51)에 내입된 피스톤(53) 및 상기 피스톤(53)을 실린더바디(52)에 이동가능하도록 지지시키는 로드(54)를 포함하는 실린더 어세이(50)가 더 구비되도록 구성되고,
   상기 피스톤(53)의 상부에 해당하는 실린더실(51)의 상부에는 상기 전진용 외압이 공급되고, 상기 피스톤(53)의 하부에 해당하는 실린더실(51)의 하부에는 상기 후방 이격공간(32b)과 연통되도록 구성되며,
   상기 실린더실(51)의 하부 및 후방 이격공간(32b)에는 유압유가 충진되도록 구성되며,
   상기 실린더실(51)은,
   상기 후방 이격공간(32b)과 연통되는 제1실린더실(51a);
   상기 피스톤(53)에 의하여 상기 제1실린더실(51a)과 분리되며 상기 제1실린더실(51a)의 상부에 형성되는 제2실린더실(51b);
   상기 제2실린더실(51b)의 상부를 가로막되, 로드(54)를 관통시키는 로드홀(51c-1)이 형성된 격판(51c) 및;
   상기 격판(51c)의 상부에 형성되되, 상기 로드(54)의 중간부분에 더 구비되는 보조 피스톤(55)을 내입시키는 제3실린더실(51d);을 포함하여 구성되고,
   상기 보조 피스톤(55)의 상부에 해당하는 제3실린더실(51d)의 상부에는 상기 전진용 외압이 공급되도록 구성되며,
   상기 제2실린더실(51b)은 상기 헤드블럭(10)의 제1중공(11)과 연결되는 바이패스관(60)이 연결되도록 구성되며,
   상기 제2실린더실(51b)에는 일방향 솔레노이드 밸브(63)가 구비된 배출관(62)이 더 구비되고, 상기 배출관(62)의 배출구(62a)는 몸체블럭(30)에 형성된 제2중공(31)의 후방부와 연결되는 것을 특징으로 하는 배관용 자동 밸브.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스관(60)에는,
   상기 제1중공(11)에서 제2실린더실(51b) 방향으로만 유체를 유동시키는 체크밸브(61)가 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배관용 자동 밸브.
   

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