KR102256186B1 - 레귤레이터 - Google Patents

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KR102256186B1
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valve
regulator
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poppet valve
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KR1020190167267A
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노은식
김현수
정우석
김영우
이동건
이행선
김성준
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디케이락 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체의 유동을 제어하는 레귤레이터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터는 몸체를 형성하는 바디부와, 바디부 내에 장착되어 유체의 유동을 제어하는 밸브 조립체와, 밸브 조립체에 가압력을 인가하는 압력 조절부와, 압력 조절부와 밸브 조립체 사이에 위치하는 센싱 조립체를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체는, 중심부에 관통보어가 형성된 밸브 하우징과, 밸브 하우징의 일측에 구비되며 중심부에 관통홀이 형성된 밸브시트와, 밸브시트의 관통홀을 개폐하는 포핏 밸브를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브는 제1 부재와, 상기 제1 부재와 분리 가능하게 결합되는 제2 부재와, 제1 부재와 제2 부재 사이에 개재되어 장착되는 실링부재를 포함하고, 실링부재는 외주면에 축방향을 따라 직경이 변화되는 경사면을 구비해 상기 경사면을 통해 밸브시트에 형성된 관통홀을 개폐하도록 구성될 수 있다.

Description

레귤레이터{REGULATOR}
본 발명은 유체의 유동을 조절하는 레귤레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 유동을 조절하는 밸브 조립체의 구조를 개선해 기능성 및 유지보수성을 향상시킬 수 있도록 구성된 레귤레이터에 관한 것이다.
[본 발명은 산업통상자원부 한국산업기술진흥원의 혁신도시 공공기관연계 육성사업(공공기관 연계형)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다: 과제고유번호: P0002065, 연구과제명: 12,000psi급 수소 충전소 제어시스템용 초고압 레귤레이터 개발]
레귤레이터는 배관 라인에 장착되어 유체의 유동을 조절하는 기능을 수행하는 장치로, 주로 유입구를 통해 고압의 유체를 공급받아 일정한 압력으로 감압한 다음 감압된 유체를 배출구를 통해 배출하는 기능을 수행한다.
도 1을 참조하면 배관 라인에 장착되어 유체의 유동을 제어하는데 이용되는 레귤레이터(10)가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 레귤레이터(10)는 몸체를 형성하는 바디부(20) 내에 형성된 유로를 밸브장치(30)를 통해 개폐하면서 유체의 흐름을 제어하도록 작동하게 된다.
구체적으로, 레귤레이터(10)는 바디부(20)에 유체가 유입되는 유입구(22)와 유체가 배출되는 배출구(24)가 구비되고 유입구(22)와 배출구(24) 사이에 유로(26)가 구비된 구조로 형성되며, 바디부(20)에 형성된 유로(26)에 밸브장치(30)가 장착되어 밸브장치(30)의 작동에 따라 유로(26)를 통해 유동하는 유체의 흐름을 제어하도록 구성된다.
한편, 레귤레이터(10)의 밸브장치(30)에는 중심부가 관통된 밸브시트(32)가 구비되며, 밸브시트(32)를 관통해 포핏(34)이 탄성부재(36)에 의해 가압된 상태로 장착되어, 포핏(34)의 이동에 따라 밸브시트(32)의 중심부에 형성된 관통홀이 개폐되면서 유체의 유동이 제어되도록 구성되게 된다.
또한, 밸브장치(30)의 일측에는 압력 조절부(40)가 구비되어 밸브장치(30)의 작동을 제어하도록 구성된다. 예컨대, 압력 조절부(40)는 조작레버(42)가 스템 부재(44) 등을 통해 연결되도록 구성되어 조작레버(42)의 작동에 따라 밸브장치(30)에 가압력을 인가하도록 구성될 수 있으며, 조작레버(42)를 일측 방향으로 작동시키면 스템 부재(44)를 통해 밸브장치(30)의 포핏(34)이 가압되어 이동해 밸브시트(32)와 포핏(34) 사이가 개방되면서 유체의 유동이 허용되고, 조작레버(42)를 반대방향으로 작동시키면 포핏(34)이 반대측으로 이동해 밸브시트(32)의 중심부에 형성된 관통홀이 포핏(34)에 의해 폐쇄되면서 유체의 흐름이 폐쇄되도록 작동하게 된다.
그런데, 이러한 레귤레이터(10)는 포핏(34)이 밸브시트(32)에 접촉된 상태와 이격된 상태 사이에서 반복 작동하는 과정에서 접촉면에 손상이 발생하거나 레귤레이터의 압력 조절 범위를 변경하기 위해 밸브시트(32) 및/또는 포핏(34)의 교체가 요구되는 경우가 있는데, 종래의 레귤레이터(10)는 이러한 경우 포핏(34) 또는 포핏(34)이 장착되는 밸브장치(30)의 전체 교체가 요구되어 레귤레이터의 압력 조절 범위를 변경하거나 레귤레이터를 유지보수하는데 비용이 많이 소요되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 레귤레이터 내에서 유체의 흐름을 제어하는 밸브 조립체의 구조를 개선해 기능성 및 유지보수성이 향상된 레귤레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유체의 유동을 제어하는 레귤레이터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터는 몸체를 형성하는 바디부와, 바디부 내에 장착되어 유체의 유동을 제어하는 밸브 조립체와, 밸브 조립체에 가압력을 인가하는 압력 조절부와, 압력 조절부와 밸브 조립체 사이에 위치하는 센싱 조립체를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체는, 중심부에 관통보어가 형성된 밸브 하우징과, 밸브 하우징의 일측에 구비되며 중심부에 관통홀이 형성된 밸브시트와, 밸브시트의 관통홀을 개폐하는 포핏 밸브를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브는 제1 부재와, 상기 제1 부재와 분리 가능하게 결합되는 제2 부재와, 제1 부재와 제2 부재 사이에 개재되어 장착되는 실링부재를 포함하고, 실링부재는 외주면에 축방향을 따라 직경이 변화되는 경사면을 구비해 상기 경사면을 통해 밸브시트에 형성된 관통홀을 개폐하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브의 제1 부재는 밸브 하우징의 관통보어 내로 삽입되어 장착되는 헤드부와, 헤드부의 일측에 구비되며 외주면에 실링부재가 장착되는 장착부와, 장착부로부터 축방향으로 연장하여 형성되어 제2 부재와 결합하는데 이용되는 결합부를 포함하고, 포핏 밸브의 제2 부재는 상기 제1 부재의 결합부와 결합되는 대응 결합부를 포함하고, 상기 제1 부재는 제1 부재의 결합부와 제2 부재의 대응 결합부 사이의 결합에 의해 제2 부재에 분리 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브의 제2 부재는 실링부재가 위치하는 축방향 단면에 실링부재가 장착되는 안착면을 구비하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 안착면은 축방향으로 함몰된 리세스 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브의 제1 부재에 구비되는 결합부와 포핏 밸브의 제2 부재에 구비되는 대응 결합부는 나사결합을 통해 상호 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브의 실링부재는 폐쇄위치에서 실링면이 상기 밸브시트의 중심부에 형성된 관통홀의 일측 모서리에 접촉해 유로를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브는 밸브 스프링을 통해 밸브시트의 관통홀을 폐쇄하는 방향으로 탄성가압되는 상태로 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱 조립체는 피스톤을 구비하는 피스톤 센싱 조립체로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱 조립체는 내부에 축방향을 따라 형성된 보어부를 구비하며 일측면에 바디부의 수용챔버를 향해 개방된 관통구멍을 구비하는 피스톤 하우징과, 피스톤 하우징의 보어부에 장착되는 피스톤 로드와, 피스톤 로드에 탄성력을 인가하는 피스톤 스프링을 포함하여 구성될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 레귤레이터에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터는 유체의 유동을 제어하는 포핏 밸브가 제1 부재와 제2 부재가 서로 분리가능하게 결합되어 형성되며 제1 부재와 제2 부재 사이에 밸브시트를 개폐하는 실링부재가 개재되어 장착되도록 구성되어 있어, 밸브시트를 개폐하는 실링부재의 교체가 요구될 경우 포핏 밸브 또는 이러한 포핏 밸브를 구비하는 밸브 조립체 전체를 교체하지 않고 포핏 밸브의 실링부재만 교체하면서 이용할 수 있고, 이로 인해 레귤레이터의 유지보수성 등을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터는 포핏 밸브의 실링부재를 교체하면서 포핏 밸브를 이용할 수 있기 때문에, 필요에 따라 원하는 구조의 실링부재를 포핏 밸브에 장착해 이용함에 따라 포핏 밸브의 작동 스트로크 및/또는 레귤레이터를 통한 유체의 유동 압력/유량 등을 용이하게 조절하면서 이용할 수 있고, 이로 인해 레귤레이터의 기능성을 한층 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 유체의 유동 제어를 위해 이용될 수 있는 레귤레이터의 일례를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터의 전체적인 구조를 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터의 단면구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터에 이용될 수 있는 밸브 조립체의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터에 이용될 수 있는 포핏 밸브의 분해 사시도를 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터의 작동 원리를 예시적으로 도시한다. [도 6의 (a)는 포핏 밸브에 의해 밸브시트의 관통홀이 폐쇄된 상태를 도시하고, 도 6의 (b)는 밸브시트의 관통홀이 개방된 상태를 도시함]
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일/유사한 구성요소에 대해서는 동일/유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기, 두께, 위치 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 레귤레이터
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)가 예시적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 바디부(200) 내에 밸브 조립체(300)가 구비되어 밸브 조립체(300)의 작동에 따라 바디부(200) 내부에 형성된 유로의 개방상태가 조절되면서 유체의 흐름을 제어하도록 작동하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레귤레이터(100)는 몸체를 형성하는 바디부(200), 바디부(200) 내에 장착되어 유체의 유동을 제어하는 밸브 조립체(300), 밸브 조립체(300)의 일측에 구비되어 밸브 조립체에 가압력을 인가하는 압력 조절부(400), 출구측 압력에 따라 밸브 조립체의 작동을 제어하는 센싱 조립체(500) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 바디부(200)는 레귤레이터(100)의 전체적인 몸체를 형성하는 부분으로, 예컨대 도면에 도시된 바와 같이 제1 바디부(210)와 이에 결합되는 제2 바디부(260)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 바디부(210)는 레귤레이터(100)의 하부 하우징 기능을 수행하는 부분으로, 일측에 외부로부터 유체가 유입되는 유입구(220)가 구비되고 타측에 레귤레이터 내부로 유입된 유체가 배출되는 배출구(230)가 구비되며 유입구(220)와 배출구(230) 사이에 유체가 유동할 수 있는 유로가 형성되도록 구성될 수 있다. 한편, 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유로에는 유체가 수용될 수 있는 유체 수용챔버(240)가 구비될 수 있으며, 수용챔버(240)는 연결홀(225)을 통해 유입구(220)와 연통되고 유도홀(235)을 배출구(230)와 연통되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 바디부(210)는 중심부에 축방향을 따라 연장하는 보어부[하부 보어부(250)]가 구비되어 하부 보어부(250)에 후술하는 밸브 조립체(300)가 장착되어 유체의 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 바디부(210)의 일측에는 제2 바디부(260)가 결합되어 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터의 전체적인 몸체를 형성하도록 구성될 수 있으며, 제2 바디부(260)는 나사결합 등을 통해 제1 바디부(210)에 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 바디부(260)는 중심부에 보어부[상부 보어부(270)]가 구비되어 상부 보어부(270)에 후술하는 압력 조절부(400)의 스템 조립체(420) 등이 수용되어 장착되도록 구성될 수 있다.
한편, 제2 바디부(260)의 일측에는 도 3에 도시된 바와 같이 축방향을 따라 연장하여 형성된 가이드 슬롯(280)이 형성되어, 후술하는 압력 조절부(400)의 가이드 부재(480)가 가이드 슬롯(280)에 수용되어 압력 조절부(400)의 축방향 이동을 안내하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체(300)는 바디부(200)의 내부에 장착되어[예컨대, 제1 바디부(210)에 형성된 하부 보어부(250)에 장착되어], 바디부에 형성된 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유로를 개폐하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체(300)는 제1 바디부(210)에 형성된 보어부[하부 보어부(250)]에 장착되며 내부에 유체가 유동할 수 있는 유로[예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 유입구(220)와 수용챔버(240)를 연통시키는 유로]가 형성된 밸브 하우징(310)과 밸브 하우징(310)에 장착되어 밸브 하우징(310)에 형성된 유체의 유로를 개폐하는 포핏 밸브(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 하우징(310)은 밸브 조립체(300)의 기본 몸체를 형성하는 부분으로, 내부에 유체가 유동할 수 있는 관통보어(315)를 구비해 유입구(220)와 수용챔버(240) 사이를 연통시키도록 구성될 수 있으며, 밸브 하우징(310)의 일측에는 후술하는 포핏 밸브(330)와 상호작용하는 밸브시트(320)가 구비되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 밸브 하우징(310)은 도 4에 도시된 바와 같이 중심부의 하부측 단부에 밸브시트(320)가 형성되도록 구성되어 밸브시트(320)가 후술하는 포핏 밸브(330)와 상호작용하여 밸브 하우징(310)에 형성된 유로[관통보어(315)]를 개폐하도록 구성될 수 있다.
다만, 도면에 도시된 실시형태에서는 밸브시트(320)가 밸브 하우징(310)의 일측에 직접 형성되도록 구성되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터는 이러한 구조로 한정되어 형성되어야 하는 것은 아니며, 도 1에 도시된 레귤레이터에서와 같이 밸브시트(320)가 별도의 부재로 형성되어 밸브 하우징(310)의 일측에 장착되도록 구성되어도 무방하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 하우징(310)의 중심부에는 관통보어(315)가 형성되어 바디부에 형성되는 수용챔버(240)를 유입구(220) 측으로 연통시키도록 구성될 수 있으며, 밸브 하우징(310)의 중심부에 형성된 관통보어(315)에는 후술하는 포핏 밸브(330)가 부분적으로 삽입되어 장착되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브(330)는 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀과 동축으로 장착되어, 포핏 밸브(330)의 실링부재(360)가 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀의 일측 모서리에 접촉/이격되면서 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀 및 밸브 하우징(310)의 중심부에 형성된 관통보어를 개폐하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브(330)는 밸브시트(320)와 상호작용하는 실링부재(360)가 교체 가능하게 장착되어 이용되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 도면에 도시된 바와 같이 포핏 밸브(330)가 상호 결합되는 제1 부재(340) 및 제2 부재(350)를 포함하도록 구성되며, 이러한 제1 부재(340)와 제2 부재(350) 사이에 실링부재(360)가 개재되어 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 부재(340)는 밸브 하우징(310) 내에 형성된 관통보어(315) 내로 삽입되어 장착되는 헤드부(342), 헤드부(342)의 일측에 구비되며 실링부재(360)가 장착되어 결합되는 장착부(344), 장착부(344)로부터 축방향을 따라 일측으로 연장하여 형성되는 결합부(346) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 헤드부(342)는 외주면이 밸브 하우징(310)에 구비된 관통보어(315)의 내주면과 이격된 공간을 형성하도록 구성되어, 이러한 공간을 통해 유체가 유동할 수 있도록 구성될 수 있다.
예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 헤드부(342)가 밸브 하우징(310)의 관통보어(315)의 내주면에 대응되는 크기의 외주면을 갖도록 형성되어 밸브 하우징(310)의 관통보어(315)에 삽입되어 결합되도록 구성되어 있으며, 헤드부(342)의 외주면에 축방향을 따라 절단된 절단면(342a)이 형성되어 밸브 하우징(310)의 관통보어(315)와 헤드부(342)의 절단면(342a) 사이에 형성되는 공간을 통해 유입구(220)를 통해 유입된 유체가 수용챔버(240) 측으로 유동될 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 장착부(344)는 후술하는 실링부재(360)가 장착되는 부분으로, 도면에 도시된 실시형태와 같이 실링부재(360)의 중심부에 형성된 관통된 결합홀(362) 내에 제1 부재(340)의 장착부(344)가 삽입되어 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 결합부(346)는 제1 부재(340)를 제2 부재(350)에 결합시키는 부분으로, 도면에 도시된 바와 같이 장착부(344)로부터 축방향을 따라 일측으로 연장하는 원통형 구조로 형성될 수 있으며, 일측면에 나사부 등이 구비되어 제2 부재(350)와 분리 가능하게 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 부재(350)는 제1 부재(340)와 결합해 포핏 밸브(330)를 형성하는 구성으로, 제2 부재(350)는 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이 일측으로 연장하는 대략 원통형 구조로 형성될 수 있으며, 제2 부재(350)의 일측 외주면에는 반경방향 외측으로 돌출하는 결합 플랜지(352)를 구비하고, 제2 부재(350)의 일측 축방향 단면[예컨대, 제1 부재(340) 및 실링부재(360)가 위치하는 축방향 단면]에는 축방향으로 함몰된 리세스 구조의 안착면(354)이 구비되어 안착면(354)에 실링부재(360)가 수용되어 장착되도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 부재(350)에는 제1 부재(340)의 결합부(346)에 대응되는 구조의 대응 결합부[356; 예컨대, 제1 부재(340)의 결합부(346)에 대응하는 구조의 나사부를 갖는 대응 결합부]가 구비되어 제1 부재(340)의 결합부(346)와 제2 부재(350)의 대응 결합부(356) 사이의 결합에 의해 제1 부재(340)와 제2 부재(350)가 서로 분리 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실링부재(360)는 제1 부재(340)와 제2 부재(350) 사이에 개재되어 장착되며, 밸브시트(320)와 상호작용해 유입구(220)와 수용챔버(240) 및/또는 배출구(230) 사이를 개방하거나 폐쇄하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실링부재(360)는 중심부에 관통된 구조의 결합홀(362)이 구비된 대략 링형상의 구조로 형성될 수 있으며, 실링부재(360)의 반경방향 외주면에는 밸브시트(320)와 상호작용해 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀을 개폐하는 실링면(364)이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실링부재(360)의 실링면(364)은 축방향을 따라 직경이 변화하는 경사면을 포함하도록 형성되어, 이러한 경사면이 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀의 일측 모서리에 접촉/이격되면서 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀[및 밸브 하우징(310)에 형성된 관통보어(315)]을 개폐하도록 구성될 수 있다.
다만, 도면에 도시된 실시형태의 경우에는 실링부재(360)가 하나의 일체형 부재로 형성된 형태로 도시되어 있으나, 실링부재(360)는 제1 부재(340) 및 제2 부재(350) 사이에 결합되는 대략 링형상의 프레임 부재에 밸브시트와 상호작용하는 실링부가 결합되는 등의 다른 구조로 변형되어 실시되어도 무방하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 포핏 밸브(330)는 탄성 부재[밸브 스프링(370)]를 통해 일측으로 가압된 상태로 밸브 조립체에 장착되도록 구성될 수 있으며[예컨대, 밸브 스프링(370)에 의해 밸브시트(320)의 관통홀을 폐쇄하는 방향으로 가압된 상태로 장착되도록 구성됨], 제1 부재(340)의 일측에는 커넥팅 로드(380) 등의 연결부재가 구비되어 압력 조절부(400) 등을 통해 인가되는 압력이 전달되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 커넥팅 로드(380)는 밸브 조립체(300)에 압력을 인가하는 압력 조절부(400)를 포핏 밸브(330)에 연결하는 기능을 수행할 수 있으며, 제1 부재(340)와 별도로 형성되어 제1 부재(340)의 축방향 단부에 연결되도록 구성되거나 제1 부재(340)의 축방향 단부로부터 축방향으로 연장되어 형성되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체(300)의 일측에는 필터 부재(390)가 구비되어 밸브 조립체(300)를 통해 유동하는 유체에 포함되어 있는 불순물을 필터링하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터 부재(390)는 밸브 조립체(300)의 일측에서 적어도 유입구(220) 및/또는 배출구(230)에 대향하여 위치하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 조립체(300)의 일측에는 밸브 조립체(100)에 압력을 인가하는 압력 조절부(400)가 구비될 수 있다. 압력 조절부(400)는 밸브 조립체(300)의 일측에 배치되어 밸브 조립체(300)의 포핏 밸브(330)에 힘을 인가해 포핏 밸브(300)를 이동시키는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압력 조절부(400)는 조작력을 인가하는 조작노브(410)와 조작노브(410)의 조작에 따라 축방향을 따라 이동하는 스템 조립체(420)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조작노브(410)는 레귤레이터(100)의 외부로 노출되어 사용자가 파지하여 작동시킬 수 있는 구조로 형성될 수 있으며, 예컨대 도면에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 회전될 수 있는 회전밸브 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스템 조립체(420)는 조작노브(410)의 작동에 따라 밸브 조립체(300)로 가압력을 전달하는 부분으로, 레귤레이터의 축방향을 따라 연장하는 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 스템 조립체(420)는 도 3에 도시된 바와 같이 조작노브(410)에 연결되는 작동로드(430)가 중심축을 따라 연장하는 작동축(440)과 동축으로 장착되어 작동축(440)을 따라 축방향으로 이동하도록 구성될 수 있으며, 작동로드(430)는 탄성부재[작동 스프링(450)]에 의해 탄성력이 인가된 상태로 장착되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 작동로드(430)는 작동로드(430)에 연결된 상부 스프링판(460)과 이의 하부에 구비되는 하부 스프링판(470) 사이에 작동 스프링(450)이 개재된 상태로 바디부[예컨대, 제2 바디부(260)] 내에 장착되도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스템 조립체(420)의 일측에는 반경방향으로 연장하는 가이드 부재(480)가 구비되어, 가이드 부재(480)가 축방향으로 연장되어 형성된 가이드 슬롯(280) 내에 삽입되어 이동됨으로써 스템 조립체(420)의 축방향 이동이 안내되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압력 조절부(400)와 밸브 조립체(300) 사이에는 센싱 조립체(500)가 구비되어 밸브 조립체(300)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 센싱 조립체(500)는 압력 조절부(400)의 일측에 연결되어 압력 조절부(400)에 의해 인가되는 가압력을 밸브 조립체(300)로 전달하는 기능을 수행할 수 있으며, 레귤레이터 작동시 수용챔버(240) 내의 압력에 따라 축방향을 따라 이동하면서 밸브 조립체(300)를 통해 유동하는 유체의 압력/유량을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱 조립체(500)는 수용챔버(240)와 압력 조절부(400)가 장착되는 상부 보어부(270)를 구획하는 기능을 수행할 수 있으며, 다이어프램 조립체 또는 피스톤 조립체 등으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 실시형태의 레귤레이터(100)는 센싱 조립체(500)를 피스톤 부재가 구비되는 피스톤 센싱 조립체 형태로 형성해 레귤레이터가 보다 고압의 환경에서 작동될 수 있도록 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱 조립체(500; 피스톤 센싱 조립체)는 피스톤 하우징(510) 내에 축방향을 따라 연장하여 형성된 보어부에 피스톤 로드(520)가 탄성부재[피스톤 스프링(530)]를 통해 일측으로 가압된 상태로 장착되도록 구성될 수 있으며, 피스톤 플레이트(540) 등의 연결부재를 통해 바디부에 장착되도록 구성될 수 있다. 한편, 피스톤 하우징(510)의 일측면에는 관통구멍이 형성되어 피스톤 하우징(510) 내부의 공간부(보어부)와 바디부에 형성된 수용챔버(240)가 연통되도록 구성될 수 있다.
전술한 구조에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 바디부(200) 내에 구비된 밸브 조립체(300)를 통해 유체의 유동을 조절하도록 구성될 수 있으며, 밸브 조립체(300) 내에서 유체의 유동을 조절하는 포핏 밸브(330)가 복수의 부재[제1 부재(340) 및 제2 부재(350)]가 서로 분리 가능하게 결합되어 형성되며 이들 사이에 밸브시트(320)와 상호작용하는 실링부재(360)가 개재되어 장착되도록 구성됨으로써, 밸브시트(320) 및/또는 이와 상호 작용하는 실링부재(360)에 손상이 발생하거나 레귤레이터의 작동 압력/유량 범위 등을 변경하고자 할 때 포핏 밸브(330) 또는 이를 구비하는 밸브 조립체(300) 전체를 교체할 필요 없이 포핏 밸브(330)의 실링부재(360)만 교체하여 이용할 수 있게 되고, 이로 인해 레귤레이터(100)의 유지보수 비용을 저감하고 레귤레이터(100)를 보다 다양한 유압/유량 조건에서 이용하는 것이 가능해 질 수 있게 된다.
예컨대, 밸브시트(320)와 상호 작용하는 실링부재(360)에 마모 등의 손상이 발생한 경우 실링부재(360)만 새로운 부품으로 교체해 이용함으로써 용이하게 레귤레이터(100)를 유지보수할 수 있으며, 서로 다른 경사각의 실링면을 구비하는 실링부재(360)로 실링부재(360)를 교체함으로써 레귤레이터(100)의 작동 압력/유량이나 포핏 밸브(300)의 작동 스트로크 등을 용이하게 조절할 수 있게 된다.
한편, 전술한 구조로 형성된 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 예컨대 아래와 같은 방식으로 유체의 유동을 제어하도록 작동할 수 있다.
먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 평상시(비작동시)에는 포핏 밸브(330)의 실링부재(360)가 밸브시트(320)의 일측에 접촉해 밸브시트(320)의 관통홀을 폐쇄하고, 이로 인해 바디부에 형성된 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유로가 차단된 상태로 위치하게 된다.
이러한 상태에서, 사용자가 압력 조절부(400)의 작동노브(410)를 조작하게 되면[예컨대, 작동노브(410)를 일측 방향으로 회전시킴], 작동노브(410) 및 이에 연결된 스템 조립체(420)가 작동축(440)을 따라 일측 방향으로 이동하게 되고, 이러한 스템 조립체(420)의 이동은 센싱 조립체(500) 및 커넥팅 로드(380)를 통해 밸브 조립체(300)의 포핏 밸브(330)에 가압력을 인가해 포핏 밸브(330)를 하방으로 이동시켜 포핏 밸브(330)의 실링부재(360)와 밸브시트(320) 사이의 접촉을 해제하면서 밸브시트(320)의 중심부에 형성된 관통홀을 개방하게 되고, 이로 인해 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유체 유동이 허용되면서 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터(100)는 압력 조절부(400)를 통해 밸브 조립체(300)에 인가된 압력 조건 하에서 유체의 유동을 제어하도록 작동하게 된다.
한편, 이러한 레귤레이터(100)의 작동 과정에서 배출구(230) 측의 압력이 변경되게 되면 레귤레이터(100)는 바디부(200) 내에 형성된 유체 수용챔버(240)의 압력 변화에 따라 센싱 조립체(500)에 의해 밸브 조립체(300)의 작동이 제어되면서 설정된 압력 조건에서 작동하도록 제어되게 된다.
또한, 레귤레이터(100)를 통한 유체의 유동을 차단하기 위해 사용자가 압력 조절부(400)의 조작노브(410)를 반대방향으로 조작하면, 작동노브(410) 및 이에 연결된 스템 조립체(420)가 작동축(440)을 따라 반대측 방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 포핏 밸브(330), 커넥팅 로드(380), 밸브 스템(500) 등이 반대방향으로 이동하면서 포핏 밸브(330)의 실링부재(360)가 밸브시트(320)에 접촉해 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유로가 폐쇄되고, 이로 인해 유입구(220)와 배출구(230) 사이의 유체 유동이 폐쇄되게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예들에 의해 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 레귤레이터
200: 바디부
210: 제1 바디부
220: 유입구
230: 배출구
240: 유체 수용챔버
250: 하부 보어부
260: 제2 바디부
270: 상부 보어부
280: 가이드 슬롯
300: 밸브 조립체
310: 밸브 하우징
320: 밸브시트
330: 포핏 밸브
340: 제1 부재
342: 헤드부
344: 장착부
346: 결합부
350: 제2 부재
352: 결합 플랜지
354: 안착면
356: 대응 결합부
360: 실링부재
362: 결합홀
364: 실링면
370: 밸브 스프링
380: 커넥팅 로드
390: 필터 부재
400: 압력 조절부
410: 조작노브
420: 스템 조립체
430: 작동로드
440: 작동축
450: 작동 스프링
460: 상부 스프링판
470: 하부 스프링판
480: 가이드 부재
500: 센싱 조립체 (피스톤 센싱 조립체)
510: 피스톤 하우징
520: 피스톤 로드
530: 피스톤 스프링
540: 피스톤 플레이트

Claims (9)

  1. 유체의 유동을 제어하는 레귤레이터이며,
    몸체를 형성하는 바디부와,
    상기 바디부 내에 장착되어 유체의 유동을 제어하는 밸브 조립체와,
    상기 밸브 조립체에 가압력을 인가하는 압력 조절부와,
    상기 압력 조절부와 상기 밸브 조립체 사이에 위치하는 센싱 조립체를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는, 중심부에 관통보어가 형성된 밸브 하우징과, 상기 밸브 하우징의 일측에 구비되며 중심부에 관통홀이 형성된 밸브시트와, 상기 밸브시트의 관통홀을 개폐하는 포핏 밸브를 구비하고,
    상기 포핏 밸브는 제1 부재와, 상기 제1 부재와 분리 가능하게 결합되는 제2 부재와, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 개재되어 장착되는 실링부재를 포함하고,
    상기 실링부재는 외주면에 축방향을 따라 직경이 변화되는 경사면을 구비해 상기 경사면을 통해 밸브시트에 형성된 관통홀을 개폐하도록 구성되고,
    상기 센싱 조립체는 피스톤을 구비하는 피스톤 센싱 조립체로 구성되고,
    상기 센싱 조립체는, 내부에 축방향을 따라 형성된 보어부를 구비하며 일측면에 바디부의 수용챔버를 향해 개방된 관통구멍을 구비하는 피스톤 하우징과, 상기 피스톤 하우징의 보어부에 장착되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드에 탄성력을 인가하는 피스톤 스프링을 포함하는,
    레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포핏 밸브의 제1 부재는 밸브 하우징의 관통보어 내로 삽입되어 장착되는 헤드부와, 상기 헤드부의 일측에 구비되며 외주면에 실링부재가 장착되는 장착부와, 상기 장착부로부터 축방향으로 연장하여 형성되어 상기 제2 부재와 결합하는데 이용되는 결합부를 포함하고,
    상기 포핏 밸브의 제2 부재는 상기 제1 부재의 결합부와 결합되는 대응 결합부를 포함하고,
    상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 결합부와 상기 제2 부재의 대응 결합부 사이의 결합에 의해 상기 제2 부재에 분리 가능하게 결합되도록 구성되는,
    레귤레이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포핏 밸브의 제2 부재는 실링부재가 위치하는 축방향 단면에 실링부재가 장착되는 안착면을 구비하는,
    레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안착면은 축방향으로 함몰된 리세스 형태로 형성되는,
    레귤레이터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 포핏 밸브의 제1 부재에 구비되는 결합부와 상기 포핏 밸브의 제2 부재에 구비되는 대응 결합부는 나사결합을 통해 상호 결합되도록 구성되는,
    레귤레이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포핏 밸브의 실링부재는 폐쇄위치에서 실링면이 상기 밸브시트의 중심부에 형성된 관통홀의 일측 모서리에 접촉해 유로를 폐쇄하도록 구성되는,
    레귤레이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 포핏 밸브는 밸브 스프링을 통해 상기 밸브시트의 관통홀을 폐쇄하는 방향으로 탄성가압되는 상태로 장착되는,
    레귤레이터.
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