KR102222333B1 - 삼방밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼방밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상하로 구동 가능한 플런저를 포함하는 밸브부제를 통해 유체가 흐르는 유로를 선택적으로 개폐가능하고, 그 구조가 견고하며 용이하게 분해 및 정비가 가능한 삼방밸브에 관한 것이다.

Description

삼방밸브{Three-way Valve}
본 발명은 삼방밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상하로 구동 가능한 플런저를 포함하는 밸브부제를 통해 유체가 흐르는 유로를 선택적으로 개폐가능하고, 그 구조가 견고하며 용이하게 분해 및 정비가 가능한 삼방밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 삼방밸브는 밸브몸체에 하나의 유체공급유로와 두 개의 유체배출유로로 구성된 3방향의 유체유로가 형성되면서 유체공급유로를 통해 밸브몸체 내로 유입된 유체가 밸브 포펫의 이동에 의해 두 개의 유체배출유로가 절환 되면서 선택적으로 배출되도록 구성되어 있다.
이때, 삼방밸브를 보일러시스템에 적용할 경우, 유체공급유로는 보일러의 주 열 교환기에 연결될 수 있고, 제1유체배출유로는 난방공급 관에 연결되면서 제2유체배출구는 급탕 열 교환기 측으로 연결된 것으로 구성될 수 있다.
그러나, 종래의 삼방밸브는 하기의 특허문헌 1과 같이 샤프트의 단부에 구비된 패킹이 밸브몸체로부터 해체될 수 없는 구조이거나, 하기의 특허문헌 3과 같이 샤프트의 플런저가 밸브몸체로부터 해체될 수 없도록 구성되어 사용 중 유지보수 또는 교체 등의 정비가 불가능하고, 이로 인해 수명이 단축되는 등의 문제가 있다.
공개특허공보 10-2009-0055322호(보일러용 삼방밸브) 공개특허공보 10-2013-0058595호(전동삼방밸브) 등록특허공보 10-1303125호(삼방밸브)
본 발명은 상하로 구동 가능한 플런저를 포함하는 밸브부제를 통해 유체가 흐르는 유로를 선택적으로 개폐가능하고, 그 구조가 견고하며 용이하게 분해 및 정비가 가능한 삼방밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 삼방밸브로서, 제1유로, 제2유로, 제3유로 및 접속포트를 포함하는 밸브바디; 및 상기 접속포트에 삽입되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 밸브부재; 를 포함하고, 상기 밸브부재는, 상기 밸브부재의 상하로 구동 가능하여 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 플런저; 를 포함하는, 삼방밸브를 제공한다.
본 발명에서는, 상기 플런저는, 상기 제1유로 및 상기 제2유로에 각각 구비된 제1밸브시트 및 제2밸브시트에 접촉하여 유로를 개폐하는 밸브패드; 및 상기 플런저의 구동방향으로 길게 연장되어 상기 밸브패드를 상하로 구동시키는 밸브샤프트; 를 포함하고, 상기 밸브패드는 상기 밸브샤프트에 관통 고정되어 분리될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 플런저는, 상기 밸브패드의 상단에 위치한 치형유로편 부재로 구성되며 상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제1밸브시트에서 유로를 개폐하는 밸브실린더를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 플런저는, 상기 밸브패드의 하단에 위치하여 상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트를 개폐하는 유량편을 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 유량편은, 상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트를 통해 유동되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 하는 유로홈이 구비될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 밸브부재는, 상기 밸브샤프트에 복원력을 가하는 스프링부재; 를 더 포함하고, 상기 스프링부재는, 상기 밸브샤프트에 상기 접속포트 외측 방향으로 힘을 가하고 이에 따라 상기 밸브샤프트의 상단은 상기 밸브부재 외측으로 돌출될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 밸브부재는, 상기 제1밸브시트에 접촉 고정되어 상기 제1유로와 연결된 유로를 형성하는 치형유로편 부재로 이루어지는 실린더를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 실린더는, 상기 제1밸브시트와 접촉되고, 상기 밸브패드와 접촉하여 상기 제1유로의 유체 유동을 제어하는 제3밸브시트가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브샤프트의 직선 상하운동에 따라 제1유로 및 제2유로를 선택적으로 개폐하여 유체의 흐름을 제어할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브바디에 구비된 접속포트에 밸브부재가 회전결합하고, 밸브부재의 각 부품은 멈춤링 등에 의해 결합됨으로써 조립 및 분해가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브부재의 조립 및 분해가 용이하여 삼방밸브의 보수 및 부품교환 등 정비가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플런저에 치형유로편으로 구성되는 밸브실린더를 포함하여 상하로 구동하는 플런저의 내구성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플런저의 밸브실린더가 제1밸브시트에 삽입되어 상하운동 함으로써 플런저가 이탈하지 않도록 하여 동작안정성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유량편 및 밸브실린더의 형상에 의해 플런저의 구동에 따른 유로의 개폐에 의해 발생할 수 있는 수격현상을 최소화 할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부재를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플런저를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브피스톤의 동작을 개략적으로 도시하는 사용 상태도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플런저 및 실린더를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브는 제1유로(110), 제2유로(120), 제3유로(130) 및 접속포트(140)를 포함하는 밸브바디(100); 및 상기 접속포트(140)에 삽입되어 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있는 밸브부재(200); 를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 상기 밸브바디(100)에는 세 개의 유로(110)(120)(130)와 하나의 접속포트(140)가 십자형으로 배치되어 있고, 상기 접속포트(140)에 밸브부재(200)가 삽입될 수 있다. 이 때, 상기 밸브부재(200)가 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제3유로(130)와 연결되는 유로를 선택하여 연결된 유로간의 유체의 흐름을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 밸브부재(200)는, 상기 밸브부재(200)의 상하로 구동 가능하여 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있는 플런저(210); 를 포함할 수 있다.
상기 플런저(210)는 상기 접속포트(140)에 삽입되어 고정되는 밸브부재(200)에서 상하로 구동 가능하여, 상기 밸브바디(100)내에 구비된 제1유로(110), 제2유로(120) 및 제3유로(130)를 연결하는 연결유로에서 이동함으로써 유로를 형성 또는 폐쇄할 수 있고, 이를 통해 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 밸브부재(200)는 상기 접속포트(140)에 구비된 나사산을 통해 회전결합 할 수 있고, 상기 플런저(210)는 상기 밸브부재(200)에서 상하로 구동하여 상기 밸브바디(100)내에서 상하로 이동할 수 있다.
이와 같이 상기 밸브부재(200)가 상기 접속포트(140)에 회전결합 함으로써 용이하게 분리 결합할 수 있고, 이에 따라 용이하게 상기 삼방밸브의 유지 보수를 수행할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부재를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 밸브부재(200)는 상기 접속포트(140)에 고정되는 밸브바디(220); 및 상기 밸브부재(200)의 상하로 구동 가능하여 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있는 플런저(210); 를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 밸브바디(220)는 상기 접속포트(140)에 구비된 나사산과 결합하기 위하여 나사산(221)을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 플런저(210)는, 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)에 각각 구비된 제1밸브시트(111) 및 제2밸브시트(121)에 접촉하여 유로를 개폐하는 밸브패드(211); 상기 플런저(210)의 구동방향으로 길게 연장되어 상기 밸브패드(211)를 상하로 구동시키는 밸브샤프트(212); 상기 밸브패드(211)의 상단에 위치한 치형유로편 부재로 구성되며 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 제1밸브시트(111)에서 유로를 개폐하는 밸브실린더(213); 및 상기 밸브패드(211)의 하단에 위치하여 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트(121)를 개폐하는 유량편(214); 을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면 상기 밸브실린더(213), 상기 밸브패드(211) 및 상기 유량편(214)은 상기 밸브샤프트(212)에 관통 고정되어 분리될 수 있다. 이 때 상기 밸브실린더(213), 상기 밸브패드(211) 및 상기 유량편(214)은 멈춤링(215)에 의해 상기 밸브샤프트(212)에 고정될 수 있다.
상기 밸브실린더(213), 상기 밸브패드(211) 및 상기 유량편(214) 외에도 상기 밸브샤프트(212)에 고정되는 부품들 또한 멈춤링(215)에 의해 고정됨으로써 용이하게 상기 밸브샤프트(212)로부터 분리될 수 있다.
이와 같이 상기 접속포트(140)에 삽입되는 밸브부재(200)가 용이하게 분리 결합이 가능하여 보수 및 부품교환 등 정비가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 밸브부재(200)는, 상기 밸브샤프트(212)에 복원력을 가하는 스프링부재(230); 를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 스프링부재(230)의 일단은 상기 밸브샤프트(212)에 고정된 멈춤링(215)에 접촉되고, 타단은 상기 밸브바디(220)에 접촉됨으로써 상기 밸브샤프트(212)가 상기 밸브바디(220)에 대해 복원력을 받을 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 스프링부재(230)는, 상기 밸브샤프트(212)에 상기 접속포트(140) 외측 방향으로 힘을 가하고 이에 따라 상기 밸브샤프트(212)의 상단은 상기 밸브부재(200) 외측으로 돌출될 수 있다. 도 2에는 이와 같이 돌출된 상기 밸브샤프트(212)의 상단이 도시되어 있다.
이와 같이 돌출된 상기 밸브샤프트(212)의 상단에 누르는 힘을 가하여 상기 플런저(210)를 하강시킬 수 있고, 상기 밸브샤프트(212)의 상단에 누르는 힘을 제거함으로써 상기 스프링부재(230)에 의해 상기 플런저(210) 상승시킬 수 있다.
이와 같은 플런저(212)의 하강 및 상승에 의해 삼방밸브는 연결된 유로를 선택적으로 개폐할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플런저를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 4에는 상기 도 3에 도시된 플런저(120)의 구성품 중 밸브패드(211), 밸브실린더(213), 유량편(214) 및 멈춤링(215)을 상세히 도시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 밸브실린더(213)는 치형유로편으로 구성되어 있다. 도 4에 도시된 것과 같이 상기 밸브실린더(213)는 복수의 유로격벽(213.1)과 상기 유로격벽(213.1)과 이웃한 유로격벽(213.1) 사이를 연결하는 격벽이음부(213.2)를 포함할 수 있다. 상기 유로격벽(213.1)과 이웃한 유로격벽(213.1) 사이의 공간을 통해 유체가 유동할 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에서 상기 격벽이음부(213.2)는 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형태를 취할 수 있다. 이 때 상기 격벽이음부(213.2)는 기설정된 곡선 형태를 취하여 상기 밸브실린더(213)를 통해 형성되는 유로의 면적을 조절하여 유량을 제어할 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유량편(214)은, 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 하는 유로홈(214.1)이 구비될 수 있다. 특히 상기 유로홈(214.1)은 하부로 갈수록 점점 그 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 유량편(214)가 상승함에 따라 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동하는 유량이 커지도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 유량편(214)은 하부로 갈수록 점점 그 폭이 넓어지고, 폭의 증가율 또한 증가하는 곡선 형태를 취할 수 있다. 이와 같은 곡선 형태를 취함으로써 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동하는 유량을 정밀하게 제어 가능하고, 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 유로가 개방 혹은 폐쇄됨에 따라 발생할 수 있는 수격현상을 방지할 수 있도록 할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브에서 상기 플런저(210)가 하강하여 저점에서 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 제2유로(120) 상단에 마련된 제2밸브시트(121)에 접촉되고, 이에 따라 상기 제2유로(120)가 차단된 모습이 도시되어 있다. 이 때 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130) 사이에 위치한 제1밸브시트(111) 사이에는 밸브실린더(213)가 위치하지만, 상기 밸브실린더(213)는 치형유로편 부재로 구성되어 구비된 치형유로를 통해 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브에서 상기 플런저(210)가 저점과 고점의 중간에 위치하여 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 제2유로(120) 상단에 마련된 제2밸브시트(121)와 이격 되어 있고, 이에 따라 상기 제2유로(120)가 개방된 모습이 도시되어 있다. 이 때 상기 제1밸브시트(111) 사이에는 도 5와 마찬가지로 밸브실린더(213)가 위치하지만, 치형유로를 통해 유체가 유동할 수 있다. 즉, 도 6의 사용상태에서는 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)가 모두 개방되어 양 측의 유로에서 동시에 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브에서 상기 플런저(210)가 고점에서 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로 사이에 위치한 제1밸브시트(111)에 접촉되고, 이에 따라 상기 제1유로(110)가 차단된 모습이 도시되어 있다. 이 때 상기 제2유로 상단에 마련된 제2밸브시트(121) 사이에는 유량편(214)이 위치하지만, 상기 유량편에는 유로홈이 구비되어 있어 상기 유로홈을 통해 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플런저(210)의 경우 상기 밸브실린더(213)가 상기 제1밸브시트(111)에 삽입되어 상하로 구동함으로써 상기 플런저(210)가 좌우로 이탈되지 않고, 상하로 구동할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 밸브실린더(213)가 치형유로편으로 구성되어 상기 플런저(210)가 도 5에서와 같이 하강한 경우 밸브실린더(213)의 유로격벽(213.1) 사이에 마련된 유로를 통해 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130)사이의 유체의 유동을 제어할 수 있다. 이 때, 상기 유로격벽(213.1)을 연결하는 격벽이음부(213.2)의 형태를 조절함으로써 상기 밸브실린더(213)의 상하 구동에 따라 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130)사이에 형성되는 유로의 면적을 조절하고, 이에 따라 유량을 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브피스톤의 동작을 개략적으로 도시하는 사용 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브피스톤(213)이 상기 제1밸브시트(111)에서 상하로 구동함에 따라 형성되는 유로의 형태를 도시하고 있다.
도 8에 도시된 실시예에서 상기 밸브피스톤(213)의 격벽이음부(213.2)는 2차 곡선의 형태를 가진다. 이를 통해 상기 유로격벽(213.1) 및 격벽이음부(213.2)에 의해 형성되는 유로 또한 2차곡선의 형태를 갖게 된다.
도 8의 (a)는 상기 밸브피스톤(213)이 고점에서 하강하여 상기 제1밸브시트(111)에서 유로가 형성된 모습을 도시하고 있다. 상기 밸브피스톤(213)은 상기 격벽이음부(213.2)와 상기 제1밸브시트(111)에 의해 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130)를 연결하는 유로를 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 유로가 상기 도 8에서 어둡게 표시되어 있다. 이 때, 상기 격벽이음부(213.2)에 의하여 형성된 유로의 높이가 h1이라 하면, 상기 유로의 단면적은 하기와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019071202219-pat00001
이 때 n은 상기 유로격벽(213.1) 및 상기 격벽이음부(213.2)에 의하여 형성되는 유로의 수 이고, a는 상수이다.
또한, 도 8의 (b)는 상기 밸브피스톤(213)이 더욱 하강하여 상기 제1밸브시트(111)에서 유로가 형성된 모습을 도시하고 있다. 이 때, 상기 격벽이음부(213.2)에 의하여 형성된 유로의 높이가 h2라 하면, 상기 유로의 단면적은 하기와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019071202219-pat00002
또한, 도 8의 (c)는 상기 밸브피스톤(213)이 더욱 하강하여 상기 제1밸브시트(111)에서 유로가 형성된 모습을 도시하고 있다. 이 때, 상기 격벽이음부(213.2)에 의하여 형성된 유로의 높이가 h3이라 하면, 상기 유로의 단면적은 하기와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112019071202219-pat00003
이와 같이 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 밸브피스톤(213)이 상하로 구동하여 형성되는 상기 제1유로 및 상기 제3유로 사이의 유로의 면적은 상기 격벽이음부(213.2)에 의하여 형성된 유로의 높이의 3/2제곱에 비례하게 된다. 즉, 상기 플런저(210)의 상하 구동량에 따라 상기 제1유로 및 상기 제3유로 사이의 유로의 면적을 제어할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 밸브피스톤(213)의 유로격벽(213.1)과 격벽이음부(213.2)의 형상에 따라 상기 플런저(210)의 상하구동에 따른 상기 제1유로 및 상기 제3유로 사이의 유로의 면적의 관계를 설정할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 플런저(210)의 구동에 따른 유로 면적의 변화를 제어함으로써 상기 플런저(210)의 상하구동에 따라 상기 제1밸브시트의 유로가 개폐됨에 따라 발생할 수 있는 수격현상을 방지할 수 있다.
도 9 내지 도 12에는 도 1 내지 도 8에 도시된 것과 다른 실시예에 따른 삼방밸브가 도시되어 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 9를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브는, 제1유로(110), 제2유로(120), 제3유로(130) 및 접속포트(140)를 포함하는 밸브바디(100); 및 상기 접속포트(140)에 삽입되어 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있는 밸브부재(200); 를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이 상기 밸브바디(100)에는 세 개의 유로(110)(120)(130)와 하나의 접속포트(140)가 십자형으로 배치되어 있고, 상기 접속포트(140)에 밸브부재(200)가 삽입될 수 있다. 이 때, 상기 밸브부재(200)가 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐함으로써 상기 제3유로(130)와 연결되는 유로를 선택하여 연결된 유로간의 유체의 흐름을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 밸브부재(200)는, 상기 밸브부재(200)의 상하로 구동 가능하여 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있는 플런저(210); 를 포함할 수 있다.
상기 플런저(210)는 상기 접속포트(140)에 삽입되어 고정되는 밸브부재(200)에서 상하로 구동 가능하여, 상기 밸브바디(100)내에 구비된 제1유로(110), 제2유로(120) 및 제3유로(130)를 연결하는 연결유로에서 이동함으로써 유로를 형성 또는 폐쇄할 수 있고, 이를 통해 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)를 선택적으로 개폐할 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에서 상기 밸브부재(200)는, 상기 제1밸브시트(111)에 접촉 고정되어 상기 제1유로(110)와 연결된 유로를 형성하는 치형유로편 부재로 이루어지는 실린더(240)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 상기 실린더(240)는 상기 밸브부재(200)의 밸브바디(200)와 고정되고, 상기 밸브바디(200)가 상기 접속포트(140)에 삽입되어 고정됨에 따라 상기 실린더(240)의 하단부가 상기 제1밸브시트(111)에 접촉 고정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플런저 및 실린더를 개략적으로 도시하는 분해사시도이다.
도 10에는 상기 실린더(240)와 상기 플런저(120)의 구성품이 상세히 도시되어 있다.
도 10을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실린더(240)는, 상기 제1밸브시트(111)와 접촉되고, 상기 밸브패드(214)와 접촉하여 상기 제1유로(110)의 유체 유동을 제어하는 제3밸브시트(112)가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 실린더(240)의 하단은 상기 제1밸브시트(111)와 접촉되어 상기 제1유로(110)를 폐쇄할 수 있다. 다만, 상기 실린더(240)의 하단에 제3밸브시트(241)를 구비하여 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130) 사이에 유로를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 밸브패드(211)는 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 제3밸브시트(241)와 접촉하여 상기 제3밸브시트(241)를 폐쇄함으로써 상기 제1유로(110)의 유체 유동을 제어하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 실린더(240)는 O링(245)을 포함하여 상기 제1밸브시트(111)와 접촉하여 상기 제1밸브시트(111)와 상기 실린더(240) 사이의 유체 유동을 폐쇄하여 상기 제3밸브시트(214)만으로 유체가 유동하도록 할 수 있다.
도 10에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 유량편(214)은, 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 하는 유로홈(214.1)이 구비될 수 있다. 특히 상기 유로홈(214.1)은 하부로 갈수록 점점 그 폭이 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 상기 유량편(214)가 상승함에 따라 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동하는 유량이 커지도록 할 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 유량편(214)은 하부로 갈수록 점점 그 폭이 넓어지고, 폭의 증가율 또한 증가하는 곡선 형태를 취할 수 있다. 이와 같은 곡선 형태를 취함으로써 상기 제2밸브시트(121)를 통해 유동하는 유량을 정밀하게 제어 가능하고, 상기 플런저(210)의 상하 구동에 따라 유로가 개방 혹은 폐쇄됨에 따라 발생할 수 있는 수격현상을 방지할 수 있도록 할 수 있다.
도 11 및 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브의 작동 상태를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 11 및 도 12은 상기 도 9 내지 도 12과 같이 상기 플런저(210)의 상하구동에 따라 상기 제1유로(110) 및 상기 제2유로(120)가 선택적으로 개폐되는 모습을 도시한다.
도 11에는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브에서 상기 플런저(210)가 하강하여 저점에서 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 제2유로(120) 상단에 마련된 제2밸브시트(121)에 접촉되고, 이에 따라 상기 제2유로(120)가 차단된 모습이 도시되어 있다. 이 때 상기 제1유로(110)와 상기 제3유로(130) 사이에 위치한 제1밸브시트(111)에는 실린더(240)가 위치하고, 상기 실린더(240)의 제3밸브시트(241)를 통해 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
도 12에는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼방밸브에서 상기 플런저(210)가 고점에서 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 실린더(240)의 제3밸브시트(241)에 접촉되고, 이에 따라 상기 제1유로(110)가 차단된 모습이 도시되어 있다. 이 때 상기 제2유로 상단에 마련된 제2밸브시트(121) 사이에는 유량편(214)이 위치하지만, 상기 유량편에는 유로홈이 구비되어 있어 상기 유로홈을 통해 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
도면을 통해 도시되지는 않았지만 도 6에서와 같이, 상기 플런저(210)가 저점과 고점의 중간에 위치하는 경우, 상기 플런저(210)의 밸브패드(211)가 상기 제2밸브시트(121) 및 상기 제3밸브시트(241)와 모두 이격 되어 있고, 이에 따라 상기 제2유로(120)와 상기 제1유로(110) 모두가 개방되어 양 측의 유로에서 동시에 상기 제3유로(130)로 유체가 유동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브샤프트의 직선 상하운동에 따라 제1유로 및 제2유로를 선택적으로 개폐하여 유체의 흐름을 제어할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브바디에 구비된 접속포트에 밸브부재가 회전결합하고, 밸브부재의 각 부품은 멈춤링 등에 의해 결합됨으로써 조립 및 분해가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브부재의 조립 및 분해가 용이하여 삼방밸브의 보수 및 부품교환 등 정비가 용이한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플런저에 치형유로편으로 구성되는 밸브실린더를 포함하여 상하로 구동하는 플런저의 내구성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플런저의 밸브실린더가 제1밸브시트에 삽입되어 상하운동 함으로써 플런저가 이탈하지 않도록 하여 동작안정성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유량편 및 밸브실린더의 형상에 의해 플런저의 구동에 따른 유로의 개폐에 의해 발생할 수 있는 수격현상을 최소화 할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등 물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 밸브바디
110: 제1유로 111: 제1밸브시트
120: 제2유로 121: 제2밸브시트
130: 제3유로 140: 접속포트
200: 밸브부재
210: 플런저 211: 밸브패드
212: 밸브샤프트 213: 밸브실린더
213.1: 유로격벽 213.2: 격벽이음부
214: 유량편 214.1: 유로홈
215: 멈춤링
220: 밸브바디 221: 나사산
230: 스프링부재 240: 실린더
241: 제3밸브시트 245: O링

Claims (7)

  1. 삼방밸브로서,
    제1유로, 제2유로, 제3유로 및 접속포트를 포함하는 밸브바디; 및
    상기 접속포트에 삽입되어 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 밸브부재; 를 포함하고,
    상기 밸브부재는,
    상기 밸브부재의 상하로 구동 가능하여 상기 제1유로 및 상기 제2유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 플런저; 를 포함하고,
    상기 플런저는,
    상기 제1유로 및 상기 제2유로에 각각 구비된 제1밸브시트 및 제2밸브시트에 접촉하여 유로를 개폐하는 밸브패드; 및
    상기 플런저의 구동방향으로 길게 연장되어 상기 밸브패드를 상하로 구동시키는 밸브샤프트; 를 포함하고,
    상기 밸브패드는 상기 밸브샤프트에 관통 고정되어 분리될 수 있고,
    상기 플런저는,
    상기 밸브패드의 상단에 위치한 치형유로편 부재로 구성되며 상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제1밸브시트에서 유로를 개폐하는 밸브실린더; 를 더 포함하고,
    상기 밸브실린더는 복수의 유로격벽 및 상기 유로격벽과 이웃한 유로격벽 사이를 연결하는 격벽이음부를 포함하여 상기 유로격벽과 이웃한 유로격벽 사이의 공간을 통해 유체가 유동할 수 있는 유로가 형성되고,
    상기 격벽이음부는 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형태를 취하는, 삼방밸브.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 플런저는,
    상기 밸브패드의 하단에 위치하여 상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트를 개폐하는 유량편; 을 더 포함하는, 삼방밸브.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유량편은,
    상기 플런저의 상하 구동에 따라 상기 제2밸브시트를 통해 유동되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 하는 유로홈이 구비된, 삼방밸브.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브부재는,
    상기 밸브샤프트에 복원력을 가하는 스프링부재; 를 더 포함하고,
    상기 스프링부재는,
    상기 밸브샤프트에 상기 접속포트 외측 방향으로 힘을 가하고 이에 따라 상기 밸브샤프트의 상단은 상기 밸브부재 외측으로 돌출될 수 있는, 삼방밸브.
  6. 삭제
  7. 삭제
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