KR102120460B1 - 릴리프 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 효과적으로 진동과 소음을 줄일 수 있는 새로운 구조의 릴리프 밸브에 관한 것으로, 유체가 유입되는 입력단과 유체가 외부로 나가는 출력단 및 유체의 압력이 높아질 경우에 유체를 배출하는 리턴라인이 형성된 하우징; 상기 입력단과 상기 출력단의 사이에 움직일 수 있도록 설치되며, 유체의 압력이 소정 압력 이상이 될 때에만 상기 리턴라인을 개방하도록 탄성지지되어 있는 스풀; 및 상기 스풀의 움직임에 연동되어, 상기 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 구비함으로써, 리턴라인이 개방될 때에 발생하는 진동과 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 릴리프 밸브는 출력단 측의 유체를 입력단 측으로 보냄으로써 리턴라인 개방 시의 충격을 감소시키는 바이패스라인을 설치하되, 바이패스라인을 선택적으로 개방하는 바이패스조절수단을 구비함으로써 상시 개방에 따른 단점이 없어지는 효과가 있다.

Description

릴리프 밸브{RELIEF VALVE}

본 발명은 배관 내 유체의 압력을 줄이는 릴리프 밸브에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 릴리프 밸브가 동작하는 과정에서 발생하는 진동과 소음을 줄일 수 있는 릴리프 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 릴리프 밸브(Relief valve)는 유체가 흐르는 유로(배관)의 압력이 설정 압력에 도달하면 배관 내에 흐르는 작동유체의 일부 또는 전량을 배출시켜 배관의 압력을 설정치 이하로 유지하여 배관 및 배관에 설치된 주요 부품의 파손을 방지하는 압력 제어밸브이다.

종래의 릴리프 밸브는 설정 압력에 도달하여 작동유체를 배출시키는 과정에서, 급격한 유체의 배출과정에서 스프링이 정압과 부압을 번갈아 받아 생기는 채터링 현상으로 발생한 급격한 압력 변동에 의해 진동과 함께 소음이 발생하는 단점이 있었다. 나아가 진동에 의한 충격은 배관 및 배관에 설치된 주요 부품의 수명을 단축시키는 원인이 되고 있다.

밸브 동작 시의 진동과 소음을 줄이기 위한 기술로서 대한민국 등록특허 10-1265550은 별도의 오리피스 라인을 추가하는 방법을 적용하고 있으나, 릴리프 밸브 동작 시에 유체를 배출하는 배출유로와 오리피스 라인 사이의 위치 및 간격으로 인하여, 배출유로로 유체가 배출되기 시작하는 시간과 오리피스 라인으로 유체가 이동하기 시작하는 시간 사이에 차이가 발생하여 진동과 소음을 저감하는효과가 뛰어나지 못한 단점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1265550

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 효과적으로 진동과 소음을 줄이고, 압력 배출 시에는 압력이 부드럽게 강하하고 복귀 시에는 부드럽고 빠른 압력 생성을 할 수 있는 새로운 구조의 릴리프 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 릴리프 밸브는, 유체가 유입되는 입력단과 유체가 외부로 나가는 출력단 및 유체의 압력이 높아질 경우에 유체를 배출하는 리턴라인이 형성된 하우징; 상기 입력단과 상기 출력단의 사이에 움직일 수 있도록 설치되며, 유체의 압력이 소정 압력 이상이 될 때에만 상기 리턴라인을 개방하도록 탄성지지되어 있는 스풀; 및 상기 스풀의 움직임에 연동되어, 상기 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 릴리프 밸브는 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 구비함으로써, 리턴라인이 개방될 때에 발생하는 진동과 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이때, 스풀과 관경조절수단 사이에 연결체가 설치되며, 연결체는 스풀이 유로에 평행한 방향으로 움직이는 수평운동을 관경조절수단이 유로에 수직한 방향으로 움직이는 수직운동으로 변환하는 구성이다.

리턴라인과 출력단의 사이에 위치하는 유체를 상기 입력단과 리턴라인 사이로 되돌리는 바이패스라인을 더 포함하고, 바이패스라인의 입구에는 바이패스라인의 개방을 조절하는 바이패스조절수단이 설치된 것이 바람직하다.

본 발명의 릴리프 밸브는 출력단 측의 유체를 입력단 측으로 보냄으로써 리턴라인 개방 시의 충격을 감소시키는 바이패스라인을 설치하되, 바이패스라인을 선택적으로 개방하는 바이패스조절수단을 구비함으로써 상시 개방에 따른 단점이 없어지는 효과가 있다.

바이패스조절수단이 스풀의 움직임에 연동되어 동작하도록 구성함으로써, 리턴라인의 개방에 맞추어 바이패스라인을 개방할 수 있다.

스풀과 움직임이 연동된 관경조절수단과 바이패스조절수단 사이에 제2연결체가 설치되며, 제2연결체는 관경조절수단이 유로의 수직한 방향으로 움직이는 수직운동을 바이패스조절수단이 유로에 평행한 방향으로 움직이는 수평운동으로 변환하는 것이 바람직하다.

그리고 스풀이 탄성지지된 탄성체에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함함으로써, 스풀의 움직임에 따라서 배관의 압력 상태를 모니터링 할 수 있다. 이때, 압력센서는 압력 스위치일 수 있다.

스풀의 위치를 감지하여 위치신호를 생성하는 수단을 더 포함할 수 있으며, 위치신호를 생성하는 수단이, 마그네틱과 상기 마그네틱에서 발생하는 자장의 세기에 따라서 아날로그 신호를 발생하는 아날로그트랜스미터로 구성될 수 있다.

이때, 스풀의 위치에 따른 위치신호를 기준으로 배관 내에서 유체를 이동시키는 모터의 동작을 제어하는 제어신호를 발생시킴으로써, 진동과 소음을 더욱 줄일 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 구비함으로써, 리턴라인이 개방될 때에 발생하는 진동과 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 릴리프 밸브는 출력단 측의 유체를 입력단 측으로 보냄으로써 리턴라인 개방 시의 충격을 감소시키는 바이패스라인을 설치하되, 바이패스라인을 선택적으로 개방하는 바이패스조절수단을 구비함으로써 상시 개방에 따른 단점이 없어지는 효과가 있다.

나아가 본 발명의 릴리프 밸브는 스풀이 탄성지지된 탄성체에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함함으로써, 스풀의 움직임에 따라서 배관의 압력 상태를 모니터링 할 수 있는 효과가 있다.

그리고 스풀의 위치를 감지하여 위치신호를 생성하고, 이 위치신호를 기준으로 배관 내에서 유체를 이동시키는 모터의 동작을 제어하는 제어신호를 발생시킴으로써, 진동과 소음을 더욱 부드럽게 줄일 수 있는 동시에, 배관 내의 압력을 빠른 시간 안에 일정한 수준으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 릴리프 밸브에 소정 압력 이하에서 유체가 일방향으로 흐르는 경우를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 릴리프 밸브가 소정 압력 이상으로 유체의 압력이 높아져서 릴리프 밸브 동작을 수행하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 릴리프 밸브를 적용한 경우의 배관에서의 유체압력을 측정한 결과이다.
도 4는 본 실시예에 따른 릴리프 밸브를 적용한 경우의 배관에서의 유체압력을 측정한 결과이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 또는 “구비”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 릴리프 밸브의 구조 및 동작을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1은 소정 압력 이하에서 유체가 일방향으로 흐르는 경우를 도시한 도면이고, 도 2는 소정 압력 이상으로 유체의 압력이 높아져서 릴리프 밸브 동작을 수행하는 경우를 도시한 도면이다.

하우징(10)에는 유체가 유입되는 입력단(12)과 외부로 나가는 출력단(14)이 형성되며, 유체의 압력이 높아질 경우에 유체를 배출하여 탱크 등으로 보냄으로써 압력을 낮추기 위한 리턴라인(16)도 형성된다.

본 실시예의 릴리프 밸브는 입력단(12)과 출력단(14)이 유체가 흐르는 유로를 따라서 나란하게 배열되며, 리턴라인(16)은 입력단(12)과 출력단(14)의 사이에 위치한다.

스풀(20)은 입력단(12)과 출력단(14)의 사이에 움직일 수 있도록 설치되되, 출력단(14) 측에 위치하는 스프링(22)으로 탄성지지되어, 소정 압력 이내에서 유체가 흐를 때에는 도 1과 같이 리턴라인(16)을 막고 있으나, 유체의 압력이 높아지면 유체의 방향으로 이동하여 소정 압력을 넘을 때에 도 2와 같이 리턴라인(16)을 개방함으로써 배관에 흐르는 유체의 압력을 낮추는 릴리프 밸브의 동작을 수행한다.

관경조절수단(30)은 스풀(20)의 움직임에 따라서 출력단(14)으로 이어지는 유체 통로에서 유체가 흐르는 폭(관경)을 좁히기 위한 구성으로서, 도 1과 같이 리턴라인(16)이 개방되지 않은 경우에는 유체 통로의 관경과 무관한 위치에 위치하지만, 스풀(20)이 움직여서 리턴라인(16)이 개방되는 도 2와 같은 경우에는 유체 통로의 중심을 향하여 이동함으로써 유체 통로의 관경을 좁힌다.

구체적으로, 스풀(20)에 일단이 연결된 연결체(32)의 타단이 관경조절수단(30)에 연결되고, 스풀(20)의 움직임에 따라 연결체(32)의 일단이 함께 이동하면서, 연결체(32)의 타단에 연결된 관경조절수단(30)이 유체 통로 내측으로 이동하도록 구성한다. 연결체(32)는 도면을 기준으로 스풀(20)이 수평방향으로 움직일 때에서 관경조절수단(30)을 수직한 방향으로 움직이기 위하여, 도시된 것과 같이, 스풀(20)에 연결된 일단이 관경조절수단(30)에 연결된 타단에 비하여 관경의 중심에서 더 먼 위치에 위치하도록 한다.

그리고 스풀(20)의 이동방향과 관경조절수단(30)의 이동방향이 서로 수직하므로, 연결체(32)로서 휘어질 수 있는 재질을 적용하는 것이 좋으며, 연결체(32)의 양단 또는 일단을, 힌지 구조와 같이, 회전 가능한 구조로 연결할 수도 있다.

바이패스 라인(40)은, 리턴라인(16)이 형성된 위치를 지나간 출력단(14) 측의 유체를 리턴라인(16) 이전의 입력단(12) 측으로 보낼 수 있는 추가적인 통로이며, 도 1과 같이 리턴라인(16)이 개방되지 않은 경우에는 바이패스조절수단(42)에 의해서 막혀있지만, 스풀(20)이 움직여서 리턴라인(16)이 개방되는 도 2와 같은 경우에는 바이패스조절수단(42)도 함께 움직여서 개방된다.

구체적으로 관경조절수단(30)에 일단이 연결된 제2연결체(44)의 타단이 바이패스조절수단(42)에 연결되고, 도 1과 같이 저압 상태에서 바이패스조절수단(42)은 바이패스 라인(40)을 막고 있다. 유체의 압력 상승에 따른 스풀(20)의 움직임에 따라서 관경조절수단(30)이 유체 통로의 내측으로 이동하면서 제2연결체(44)의 일단이 함께 이동하고, 제2연결체(44)의 타단에 연결된 바이패스조절수단(42)이 밀려서 움직임으로써 바이패스 라인(40)이 개방된다. 도시된 도면에서는 제2연결체(44)가 바이패스 라인(40)을 막는 것처럼 보일 수도 있겠으나, 이는 구성요소를 표현하기 위한 결과이며, 제2연결체(44)는 형태적으로 바이패스 라인(40)을 피하여 움직이도록 설계되거나, 바이패스 라인(40) 내측으로 움직이는 경우에는 바이패스 라인(40)의 관경보다 얇게 제작하여 유체가 흐를 수 있도록 한다.

한편, 바이패스 라인(40)이 열리는 타이밍은, 제2연결체(44)의 길이와 연결 위치 등에 따라서 조절이 가능하며, 스풀(20)에 의해서 리턴라인(16)이 열리는 타이밍을 기준으로 적절히 조절할 수 있다. 예를 들면, 필요에 따라서, 리턴라인(16)보다 바이패스 라인(40)이 빨리 열리거나 늦게 열리도록 구성하거나 리턴라인(16)과 바이패스 라인(40)이 동시에 열리도록 구성할 수 있다. 또한, 제2연결체(44)도 휘어질 수 있는 재질을 적용하는 것이 좋으며, 제2연결체(44)의 양단 또는 일단을, 힌지 구조와 같이, 회전 가능한 구조로 연결할 수도 있다.

본 실시예의 릴리프 밸브는 스풀(20)의 움직임에 따라서 유체 통로의 관경을 좁히는 관경조절수단(30)과 입력단(12) 측으로 유체를 이송하는 바이패스 라인(40) 및 바이패스 라인(40)의 개방여부 및 타이밍을 조절하는 바이패스조절수단(42)을 통해서, 리턴라인(16)이 개방된 순간에 배관 내부의 압력이 급격하게 변동되는 것을 방지함으로써, 진동과 소음이 감소할 뿐만 아니라 진동에 의한 배관과 기계의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 실시예의 릴리프 밸브는 스풀(20)의 이동압력을 전달하는 전달봉(52)을 압력스위치(50)와 연결함으로써, 스풀(20)의 움직임에 따라서 밸브에 흐르는 유체에 의한 압력 상태를 모니터링 할 수 있다. 본 실시예에서는 소정 압력에서의 동작여부를 판단하기 용이한 압력스위치(50)를 적용하여 모니터링을 위한 구조를 구성하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 압력을 측정할 수 있는 다양한 수단이 모두 적용될 수 있을 것이다.

나아가 본 실시예의 릴리프 밸브는 스풀(20)의 위치에 따른 신호를 생성하여 배관 라인에서 유체를 이송하는 모터의 움직임을 제어할 수 있도록, 마그네틱(60)과 아날로그트랜스미터(62)를 스풀(20)과 하우징(10)에 각각 형성하였다. 마그네틱(60)과 아날로그트랜스미터(62)의 거리에 따라서 아날로그트랜스미터(62)는 4~20mA의 아날로그 신호를 발생시킨다. 발생된 신호에 따라서 스풀(20)의 위치를 특정할 수 있으며, 스풀(20)이 특정 위치에 도달하는 경우(그에 해당하는 신호가 발생된 경우)에 모터의 구동 속도가 줄어들도록 설정하는 등의 모터의 동작을 제어하는 제어 신호를 발생시킴으로써, 과도한 압력에 의해서 발생하는 진동과 소음을 줄이면서 배관과 기계의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 종래의 릴리프 밸브를 적용한 경우의 배관에서의 유체압력을 측정한 결과이고, 도 4는 본 실시예에 따른 릴리프 밸브를 적용한 경우의 배관에서의 유체압력을 측정한 결과이다.

종래의 릴리프 밸브를 사용하는 경우에는, 릴리프 밸브의 동작에 따른 초기 압력 차이가 매우 크며, 이는 과도한 진동과 소음을 유발할 뿐만 아니라 배관과 기계의 수명이 짧아지는 요인이 되었다.

본 실시예의 릴리프 밸브를 적용한 경우에는, 릴리프 밸브의 동작에 따른 초기 압력 차이가 크게 감소한 것을 알 수 있으며, 결국 진동과 소음이 감소할 뿐만 아니라 배관과 기계의 파손이 감소하는 효과를 얻을 수 있었다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 하우징 12: 입력단
14: 출력단 16: 리턴라인
20: 스풀 22: 스프링
30: 관경조절수단 32: 연결체
40: 바이패스라인 42: 바이패스조절수단
44: 제2연결체 50: 압력스위치
52: 전달봉 60: 마그네틱
62: 아날로그트랜스미터

Claims (10)

1. 유체가 유입되는 입력단과 유체가 외부로 나가는 출력단 및 유체의 압력이 높아질 경우에 유체를 배출하는 리턴라인이 형성된 하우징;
   상기 입력단과 상기 출력단의 사이에 움직일 수 있도록 설치되며, 유체의 압력이 소정 압력 이상이 될 때에만 상기 리턴라인을 개방하도록 탄성지지되어 있는 스풀; 및
   상기 스풀의 움직임에 연동되어, 상기 리턴라인이 개방될 때에 유체가 흐르는 관경을 좁히는 관경조절수단을 포함하며,
   상기 스풀과 상기 관경조절수단 사이에 연결체가 설치되고, 상기 연결체는 상기 스풀이 유로에 평행한 방향으로 움직이는 수평운동을 상기 관경조절수단이 유로에 수직한 방향으로 움직이는 수직운동으로 변환하는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 리턴라인과 상기 출력단의 사이에 위치하는 유체를 상기 입력단과 상기 리턴라인 사이로 되돌리는 바이패스라인을 더 포함하고,
   상기 바이패스라인의 입구에는 바이패스라인의 개방을 조절하는 바이패스조절수단이 설치된 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 바이패스조절수단은 상기 스풀의 움직임에 연동되어 동작하는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스풀과 움직임이 연동된 상기 관경조절수단과 상기 바이패스조절수단 사이에 제2연결체가 설치되며,
   상기 제2연결체는, 상기 관경조절수단이 유로의 수직한 방향으로 움직이는 수직운동을 상기 바이패스조절수단이 유로에 평행한 방향으로 움직이는 수평운동으로 변환하는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스풀이 탄성지지된 탄성체에 가해지는 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 압력센서가 압력 스위치인 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 스풀의 위치를 감지하여 위치신호를 생성하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   위치신호를 생성하는 수단이, 마그네틱과 상기 마그네틱에서 발생하는 자장의 세기에 따라서 아날로그 신호를 발생하는 아날로그트랜스미터로 구성된 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.
   
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 스풀의 위치에 따른 위치신호를 기준으로 배관 내에서 유체를 이동시키는 모터의 동작을 제어하는 제어신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 릴리프 밸브.

Images