KR102521696B1 - 안전 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안전 밸브에 관한 것으로, 밸브 바디, 상기 밸브 바디 내에서 직선 이동하는 스템, 상기 스템과 결합되는 밸브 시트, 유체가 유입되는 유입 유로가 형성되고, 상기 밸브 시트와 접촉 가능하게 배치되는 시트 프레임, 상기 스템을 탄성 지지하는 스프링, 및 상기 밸브 바디 내부에 수용되고 내부에 상기 스프링을 수용하는 스프링 가이드를 포함하고, 상기 스프링은 상기 밸브 시트에 탄성력을 인가하는 제1 스프링 및 상기 제1 스프링에 탄성력을 인가하는 제2 스프링을 포함하여 제2 스프링이 제1 스프링의 변형에 대응하여 탄성력을 인가하면서 댐퍼 역할을 수행하면서 채터링 현상의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

안전 밸브 {SAFETY VALVE}

본 발명은 안전 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압의 조건에서 채터링 현상이 발생하는 것을 방지하는 안전 밸브에 관한 것이다.

밸브는 배관 내에서 유동하는 유체의 흐름을 조절하기 위하여 이용되는 장치로, 유체가 유동하는 배관의 중간이나 끝단에 장착되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.

이러한 밸브는 주로 자동차 등의 기계 장치나 플랜트 등의 배관에 장착되어 유체의 흐름을 제어하는데 이용되며, 유체를 원하는 부위로 적시에 공급하도록 유체의 흐름을 제어하는데 중요한 역할을 수행하고 있다.

한편, 안전밸브는 기체와 같이 압축성 유체를 사용하는 설비에 설치되어, 계통압력이 설계상 허용되는 임계압력 이상으로 높아질 때, 자동적으로 동작되어 과도한 압력을 안전하게 외부로 방출함으로써 계통압력을 정상적으로 감압시키는 안전장치이다.

그러나 종래의 안전밸브는 임계압력 부근에서 유체 압력이 인가될 때, 밸브가 연속적으로 개폐되며 밸브 시트를 두드리는 채터링 현상이 발생할 수 있다. 채터링 현상이 발생되면, 밸브의 연속 개폐에 의하여 소음 및 진동이 발생될 수 있고, 밸브 시트가 파손되어 내구성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 안전 밸브가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로 채터링 현상의 발생을 방지할 수 있는 안전 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 안전 밸브는, 밸브 바디; 상기 밸브 바디 내에서 직선 이동하는 스템; 상기 스템과 결합되는 밸브 시트; 유체가 유입되는 유입 유로가 형성되고, 상기 밸브 시트와 접촉 가능하게 배치되는 시트 프레임; 상기 스템을 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 밸브 바디 내부에 수용되고, 내부에 상기 스프링을 수용하는 스프링 가이드;를 포함하고, 상기 스프링은, 상기 밸브 시트에 탄성력을 인가하는 제1 스프링; 및 상기 제1 스프링에 탄성력을 인가하는 제2 스프링;을 포함할 수 있다.

상기 스프링 가이드는, 상기 제2 스프링의 상측 단부가 접촉되는 상부 가이드; 및 상기 상부 가이드의 내부에 직선 이동 가능하게 결합되고, 상기 제1 스프링의 하측 단부가 접촉 지지되는 하부 가이드; 상기 상부 가이드와 상기 하부 가이드 사이에 배치되고, 상기 제1 스프링의 상측 단부와 상기 제2 스프링의 하측 단부가 접촉되는 연결 가이드;를 포함할 수 있다.

상기 스프링 가이드는, 오리피스 홀이 형성될 수 있다.

상기 밸브 바디는, 내부에 상기 스프링 가이드를 수용하는 상부 바디;를 포함하고, 상기 상부 바디와 상기 스프링 가이드 사이에는 상기 오리피스 홀과 연통되고 공기가 수용될 수 있는 댐핑 챔버가 형성될 수 있다..

본 발명의 안전 밸브는, 상기 밸브 바디에 삽입되고, 상기 스템의 일측 단부를 내부에 수용하는 조절 스크류;를 더 포함하고, 상기 조절 스크류는, 상기 스프링 가이드의 상측 단부와 접촉 지지될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 안전 밸브에 의하면, 유체의 압력에 의하여 제1 스프링이 압축 또는 신장될 경우, 제2 스프링이 제1 스프링의 변형에 대응하여 탄성력을 인가하면서 댐퍼 역할을 수행하면서 채터링 현상의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유체의 압력에 의하여 스프링이 압축 또는 신장될 경우, 오리피스 홀을 통하여 밸브 바디 내부의 공기가 유동하여 에어 댐퍼 역할을 수행하면서 채터링 현상의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 상부 바디에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 하부 바디에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 시트 프레임에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 인서트 홀더에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 스프링 및 스프링 가이드를 설명하기 위한 도 1의 부분 확대도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 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 포함할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브를 설명하기 위한 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 상부 바디에 대한 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 하부 바디에 대한 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 시트 프레임에 대한 단면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 인서트 홀더에 대한 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브에서 스프링 및 스프링 가이드를 설명하기 위한 도 1의 부분 확대도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 안전 밸브(1)는 밸브 바디(10), 시트 프레임(20), 스템(30), 스템 캡(40), 밸브 시트(50), 인서트 홀더(60), 조절부(70), 스프링(80) 및 스프링 가이드(90)를 포함한다.

이때 밸브 바디(10)의 하측에 시트 프레임(20)이 결합되고, 스템(30)은 밸브 바디(10)에 삽입 결합될 수 있다. 스템(30)의 하측 단부는 스템 캡(40)에 접촉되고, 스템 캡(40)의 상측 단부는 조절부(70)에 지지될 수 있다. 그리고 스템 캡(40)에는 밸브 시트(50)가 구비될 수 있다. 스템 캡(40)은 인서트 홀더(60)내에 직선 이동 가능하도록 수용될 수 있다. 스템(30)은 스프링(80)에 의하여 탄성지지될 수 있고, 스프링(80)은 스프링 가이드(90)에 수용될 수 있다.

밸브 바디(10)는 안전 밸브(1)의 외관을 형성할 수 있다. 밸브 바디(10)는 내부에 스템(30), 스템 캡(40), 인서트 홀더(60), 스프링(80) 및 스프링 가이드(90)를 수용할 수 있다.

밸브 바디(10)는 상부 바디(11), 댐핑 챔버(12) 및 하부 바디(13)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 바디(11)는 안전 밸브(1)의 상부 하우징 기능을 수행하는 부분으로, 내부에 스프링 가이드(90)가 결합될 수 있고, 스템(30)이 직선 이동 가능하게 삽입 결합될 수 있다.

상부 바디(11)는 상부 바디 본체(111), 스크류 삽입홀(112) 및 스프링 수용홀(113)을 포함할 수 있다.

상부 바디 본체(111)는 안전 밸브(1)의 외관을 형성하고, 하부 바디(13)와 결합되며, 내부에 스템(30), 스프링(80) 및 스프링 가이드(90)를 수용할 수 있다. 예를 들어 상부 바디 본체(111)는 원통과 유사한 형태로 형성될 수 있다.

상부 바디 본체(111)에는 스크류 삽입홀(112)이 형성될 수 있다. 예를 들어 스크류 삽입홀(112)은 상부 바디 본체(111)의 상측에 형성된 홀일 수 있다. 스크류 삽입홀(112)에는 후술할 조절 스크류(71)가 삽입 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 스크류 삽입홀(112)의 측벽에는 나사산이 형성될 수 있고, 조절 스크류(71)가 회전하면서 삽입되어 결합될 수 있다.

상부 바디 본체(111)에는 스프링 수용홀(113)이 형성될 수 있다. 예를 들어 스프링 수용홀(113)은 상부 바디 본체(111)의 하측에 형성된 홀일 수 있다. 스프링 수용홀(113)에는 스프링 가이드(90)가 삽입되어 수용될 수 있다.

또한, 상부 바디 본체(111)의 내부에는 스템(30)이 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 스템(30)의 상측 단부는 조절 스크류(71)에 수용되고, 스템(30)의 적어도 일부는 상부 바디 본체(111) 내에서 직선 왕복 운동할 있다.

또한, 상부 바디 본체(111)의 내부에는 스프링(80)이 수용될 수 있다. 예를 들어, 스프링(80)은 스프링 가이드(90) 내에 수용될 수 있고, 스템(30)의 직선 이동에 따라 상부 바디 본체(111) 내에서 압축 및 신장될 수 있다.

한편, 스프링 수용홀(113)에는 하부 바디(13)가 삽입되어 고정 결합될 수 있다. 이때, 하부 바디(13)의 상측에 결합된 스템 캡(40) 및 인서트 홀더(60)의 적어도 일부는 상부 바디 본체(111)의 내부에 수용될 수 있다.

한편, 스크류 삽입홀(112) 및 스프링 수용홀(113)은 서로 연통될 수 있다. 이때, 스크류 삽입홀(112)을 관통한 조절 스크류(71)의 하측 단부는 소정 길이만큼 스프링 수용홀(113)에 돌출될 수 있다. 그리고, 조절 스크류(71)의 하측 단부는 스프링 가이드(90)의 상측 단부와 서로 접촉 지지될 수 있다. 따라서, 스프링 가이드(90)의 상측 단부와 스프링 수용홀(113)의 상측 단부 사이에는 조절 스크류(71)가 스프링 수용홀(113) 상에 돌출된 길이만큼의 이격 공간이 형성될 수 있고, 이를 댐핑 챔버(12)라고 부를 수 있다.

즉, 댐핑 챔버(12)는 상부 바디(11)와 스프링 가이드(90) 사이에 형성된 공간일 수 있다. 구체적으로, 댐핑 챔버(12)는 스프링 가이드(90)의 상측 단부와 상부 바디 본체(111) 사이에 형성된 공간을 의미할 수 있다. 댐핑 챔버(12)는 스프링 가이드(90)에 형성된 오리피스 홀(92)과 연통되어 공기가 수용될 수 있다. 이러한 구성으로, 스템(30)의 직선 운동에 따라 스프링(80)이 압축 또는 신장되면, 오리피스 홀(91)을 따라 공기가 유동하면서 일종의 유체 댐퍼 역할을 수행할 수 있다.

하부 바디(13)는 안전 밸브(1)의 중간 하우징 기능을 수행하는 부분으로, 상부 바디(11)와 결합되고, 내부에 시트 프레임(20) 및 인서트 홀더(60)가 삽입 결합될 수 있다. 예를 들어, 하부 바디(13)의 하측으로 시트 프레임(20)이 삽입 결합될 수 있고, 하부 바디(13)의 상측으로 인서트 홀더(60)가 삽입 결합될 수 있다.

구체적으로, 하부 바디(13)는 하부 바디 본체(131), 홀더 삽입홀(132), 시트 프레임 삽입홀(133) 및 배출 유로(P2)를 포함할 수 있다.

하부 바디 본체(131)는 상부 바디(11)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 하부 바디 본체(131)는 상측 일부가 상부 바디(11)에 압입 등의 방식으로 삽입되어 고정 결합될 수 있다.

하부 바디 본체(131)에는 홀더 삽입홀(132)이 형성될 수 있다. 예를 들어 홀더 삽입홀(132)은 하부 바디 본체(131)의 상측에 형성될 수 있다. 홀더 삽입홀(132)에는 인서트 홀더(60)가 삽입 결합될 수 있다.

또한, 하부 바디 본체(131)에는 시트 프레임 삽입홀(133)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 시트 프레임 삽입홀(133)은 하부 바디 본체(131)의 하측에 형성될 수 있다. 시트 프레임 삽입홀(133)에는 시트 프레임이 삽입 결합될 수 있다.

또한, 하부 바디 본체(131)의 내부에는 스템 캡(40) 및 밸브 시트(50)가 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 예를 들어, 스템 캡(40) 및 밸브 시트(50)는 인서트 홀더(60) 내에서 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 시트 프레임(20)에 형성된 유입 유로(P1)로부터 한계압력을 초과하는 압력이 인가되면, 스템 캡(40)이 상측으로 이동되면서 본 발명의 안전 밸브(1)가 개방될 수 있다.

하부 바디 본체(13)에는 배출 유로(P2)가 형성될 수 있다. 배출 유로(P2)는 후술할 시트 프레임(20)에 형성된 유입 유로(P1)로부터 유입된 유체가 배출될 수 있다. 예를 들어, 배출 유로(P2)는 하부 바디 본체(131)의 측면에 형성된 홀을 의미할 수 있다.

한편, 홀더 삽입홀(132), 시트 프레임 삽입홀(133) 및 배출 유로(P2)는 서로 연통될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 시트 프레임 삽입홀(133)에 형성된 유입 유로(P1)를 따라 상측으로 상승하는 유체는 스템 캡(40) 및 밸브 시트(50)를 상측으로 이동시키고, 배출 유로(P2)를 따라 측면으로 배출될 수 있다.

시트 프레임(20)은 밸브 바디(10) 및 인서트 홀더(60)와 결합되고, 유입 유로(P1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 시트 프레임(20)은 하부 바디(13)의 시트 프레임 삽입홀(133)에 장착될 수 있다. 또한, 시트 프레임(20)의 상측 단부는 인서트 홀더(60)에 삽입 결합될 수 있다.

시트 프레임(20)은 후술하는 스템(30)과의 상호작용을 통해 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 형성된 유로를 개폐할 수 있다. 시트 프레임(20)은 밸브 시트(50)와 접촉 가능하게 구비되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.

시트 프레임(20)은 대략 원통형의 구조로 형성될 수 있으며, 시트 프레임(20)의 중심부에는 유입 유로(P1)가 형성될 수 있다.

유입 유로(P1)는 시트 프레임(20)에 형성되어 유체가 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 본 실시예에서는 유입 유로(P1)의 직경이 하측 단부에서부터 점차 좁아지다가 소정 직경을 유지한 후, 다시 확경되나 이에 한정되는 것은 아니고, 일정한 직경을 가지도록 형성될 수 있고, 작동 환경에 따라 다양하게 변경 가능하다.

시트 프레임(20)은 홀더 결합부(21), 바디 결합부(22) 및 유체 유입부(23)를 포함할 수 있다.

홀더 결합부(21)는 시트 프레임(20)에서 상측에 배치되고, 인서트 홀더(60)에 삽입 결합되도록 형성될 수 있다. 이때, 홀더 결합부(21)는 인서트 홀더(60)에 걸려 고정되도록 외주면 상에서 원주 방향을 따라 스토퍼가 돌출 형성되고, 상기 스토퍼에서부터 상측 단부까지 외경이 점차 작아지는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 구성으로 홀더 결합부(21)는 인서트 홀더(60)에 용이하게 삽입 결합될 수 있고, 반대로 인서트 홀더(60)에서 이탈은 방지되는 효과가 있다.

바디 결합부(22)는 홀더 결합부(21)의 하측에 배치되고, 하부 바디(13)의 스트 프레임 삽입홀(133)에 삽입 결합될 수 있다. 바디 결합부(22)의 외경은 홀더 결합부(21)의 외경보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 바디 결합부(22)가 하부 바디(13)에 결합되면서 바디 결합부(22)의 상측 단부의 면이 인서트 홀더(60)의 하측 면과 접촉될 수 있고, 서로 지지될 수 있다.

유체 유입부(23)는 시트 프레임(20)에서 최하측에 배치되고, 유체가 유입되도록 배관 등에 결합될 수 있다. 유체 유입부(23)의 상측 단부는 하부 바디(13)와 접촉 지지될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 안전 밸브(1)의 내부에는 제어부재가 구비되어 제어부재의 이동에 의해 안전 밸브의 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 형성된 유로가 개폐되면서 유체의 공급이 제어되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부재는 시트 프레임(20)과 상호작용해 유체의 이동을 개방 및 차단하는 스템(30)과 이에 결합되어 스템(30)을 이동시키는 기능을 수행하는 스템 캡(40)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 스템(30)은 밸브 바디(10)를 관통하고, 밸브 바디(10) 내에서 직선 이동을 통하여 밸브 시트(50)를 시트 프레임(20)과 접촉 또는 분리시키면서 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이의 유로를 개폐할 수 있다.

스템(30)은 스템 본체(31) 및 지지턱(32)을 포함할 수 있다.

스템 본체(31)는 대략 봉 형태와 유사하게 형성될 수 있고, 스템 본체(31)의 상측 단부는 조절 스크류(71)에 수용될 수 있으며, 스템 본체(31)의 타측 단부는 후술할 스템 가이드(41)에 접촉될 수 있다.

스템 본체(31)는 소정 직경을 갖는 봉 형태로 형성되되, 스템 본체(31)의 하측 단부는 직경이 점차 감소하여 뾰족해지는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 스템 본체(31)의 하측 단부는 원뿔 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스템 본체(31)는 스템 가이드(41)와 정확한 위치에 결합될 수 있고, 유체의 압력 및 스프링의 복원력을 정확하게 전달할 수 있다(작동 신뢰성 향상).

지지턱(32)은 스템 본체(31)의 외주면에서 원주 방향을 따라 반경 방향 외측으로 돌출 형성될 수 있다. 지지턱(32)에는 스프링 가이드(90)가 지지될 수 있다. 구체적으로, 지지턱(32)의 상측에 스프링 가이드(90)의 하부 가이드(93)의 하측 면이 접촉 지지될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 지지턱(32)은 스템 본체(31)가 유체의 압력을 받아 상측으로 이동될 때, 하부 가이드(93)를 눌러 스프링(80)을 압축시킬 수 있다. 또한, 지지턱(32)은 압축된 스프링(80)이 복원력에 의하여 신장될 때, 복원력을 전달받아 스템 본체(31)를 하측으로 이동시킬 수 있다.

스템 캡(40)은 밸브 시트(50)와 결합되고, 스템(30)과 접촉되어 스템(30)을 이동시킬 수 있다.

스템 캡(40)은 시트 프레임(20)에 형성된 유입 유로(P1)를 통해 유입되는 유체의 압력과 스프링(80)의 탄성력 등에 의해 스템 캡(40)에 연결된 스템(30)을 왕복 운동시키는 기능을 수행한다.

이를 위해, 스템 캡(40)은 인서트 홀더(60)에 형성된 공간의 내주면에 대응하는 크기의 외경을 갖도록 형성되고, 하측 단부에는 밸브 시트(50)가 결합되는 시트 수용홈(41)이 형성되며, 상측 단부에는 스템(30)이 삽입되는 스템 삽입홈(42)이 형성되고, 스템 삽입홈(42)에는 스템 가이드(43)가 구비될 수 있다.

시트 수용홈(41)에는 밸브 시트(50)가 결합될 수 있다. 예를 들어 시트 수용홈(41)은 밸브 시트(50)를 내부에 수용하도록 원형의 홈 형태로 형성될 수 있다.

스템 삽입홈(42)에는 스템(30)의 하측 단부가 수용될 수 있다. 예를 들어 스템 삽입홈(42)의 내경은 스템(30)의 외경보다 클 수 있다. 스템 삽입홈(42) 내부에는, 하측에 스템 가이드(43)가 결합될 수 있고, 스템 가이드(43)의 상측으로 스템(30)의 하측 단부가 삽입되어 스템 가이드(43)와 접촉될 수 있다.

스템 가이드(43)는 스템 삽입홈(42)의 내부에 구비될 수 있고, 스템(30)과 접촉될 수 있다. 예를 들어 스템 가이드(43)의 상측에는 스템(30)의 하측 단부의 위치를 가이드할 수 있는 스템 가이드 홈(431)이 형성될 수 있다. 스템 가이드 홈(431)은 스템 가이드(43)의 상측 단부에서 하측으로 갈수록 내경이 점차 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 스템 가이드 홈(431)은 원뿔 형태의 홈이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스템(30)의 하측 단부는 스템 가이드 홈(431)에 의하여 결합 위치를 가이드 받을 수 있고, 유체의 압력 및 스프링의 복원력을 정확하게 전달할 수 있다.

밸브 시트(50)는 스템 캡(40)의 시트 수용홈(41)에 장착될 수 있고, 구체적으로 시트 프레임(20)에 형성된 유입 유로(P1)의 토출구와 마주보는 위치에 배치될 수 있다.

밸브 시트(50)는 스템 캡(40)을 통하여 스템(30)과 결합될 수 있다. 밸브 시트(50)는 스템(30)과의 상호작용을 통해 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 형성된 유로를 개폐할 수 있다. 즉, 밸브 시트(50)는 시트 프레임(20)과 접촉 가능하게 구비되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.

밸브 시트(50)는 대략 원기둥의 구조로 형성될 수 있다. 밸브 시트(50)는 시트 프레임(20)의 상측 단부와 접촉 지지될 수 있다. 밸브 시트(50)는 시트 프레임(20)과 접촉되어 실링할 수 있는 소재로 형성될 수 있다.

밸브 시트(50)는 유입 유로(P1)로부터 유입되는 유체의 압력을 인가받아 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 형성된 유로를 개방할 수 있다.

또한, 밸브 시트(50)는 스프링(80)의 탄성력을 인가받아 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 형성된 유로를 폐쇄할 수 있다. 이때, 밸브 시트(50)는 시트 프레임(20)과의 접촉으로 인하여 발생될 수 있는 충격을 흡수할 수 있다.

인서트 홀더(60)는 하부 바디(13)에 삽입 결합되고, 내부에 시트 프레임(20)의 상측 단부가 삽입 결합되며, 내부에 스템 캡(40)이 직선 이동 가능하게 수용될 수 있다. 인서트 홀더(60)의 적어도 일부는 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 배치될 수 있다.

인서트 홀더(60)는 홀더 본체(61), 캡 가이드홀(62), 시트 프레임 삽입홀(63) 및 연통홀(64)를 포함할 수 있다.

홀더 본체(61)는 원통 형태로 형성되어 하부 바디(13)에 삽입 결합될 수 있다. 이때, 홀더 본체(61)의 상측은 하부 바디(13)의 홀더 삽입홀(132)에 삽입되어 고정될 수 있고, 홀더 본체(61)의 하측 단부는 시트 프레임(20)과 접촉 지지될 수 있다. 예를 들어 홀더 본체(61)에서 상부의 외경은 하부의 외경보다 클 수 있다. 이러한 구성으로, 홀더 본체(61)가 하부 바디(13)에 용이하게 삽입될 수 있고, 유입 유로(P1)와 배출 유로(P2) 사이에 배치된 두께는 최소화할 수 있다.

캡 가이드홀(62)은 홀더 본체(61)의 상부에 형성될 수 있다. 캡 가이드홀(62)의 내경은 스템 캡(40)의 외경에 대응하여 형성될 수 있다. 캡 가이드홀(62)의 내경은 스템 캡(40)의 외경과 같거나 스템 캡(40)의 외경보다 클 수 있다. 또한, 캡 가이드홀(62)의 내주면에는 반경 방향 외측으로 오링이 수용될 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 이러한 구성으로, 스템 캡(40)이 캡 가이드홀(62)을 따라 직선 이동할 수 있다.

시트 프레임 삽입홀(63)은 홀더 본체(61)의 하부에 형성될 수 있다. 시트 프레임 삽입홀(63)의 내경은 시트 프레임(20)의 홀더 결합부(21)의 외경에 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 시트 프레임 삽입홀(63)의 내경은 시트 프레임(20)의 홀더 결합부(21)의 외경과 동일하게 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 시트 프레임(20)의 홀더 결합부(21)가 인서트 홀더(60)에 삽입되어 고정될 수 있다.

연통홀(64)은 홀더 본체(61)의 측면에 형성될 수 있다. 이때, 연통홀(64)은 캡 가이드홀(62)과 시트 프레임 삽입홀(63)의 경계선 상에 배치될 수 있다. 즉, 연통홀(64)은 홀더 결합부(21)의 상측 단부와 동일 평면 상에 형성될 수 있다. 이는 유입 유로(P1)에서 유입되는 유체가 바로 연통홀(64)을 통과할 수 있도록 하기 위함이다.

연통홀(64)은 배출 유로(P2)와 연통되도록 형성될 수 있다. 또한, 연통홀(64)은 시트 프레임(20)과 밸브 시트(50) 사이가 개방된 상태에서 유입 유로(P1)와 연통될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 시트 프레임(20)과 밸브 시트(50) 사이가 개방되면, 유입 유로(P1)를 통하여 유입된 유체는 연통홀(64) 및 배출 유로(P2)를 통과하여 외부로 배출될 수 있다.

조절부(70)는 상부 바디(11)와 결합하고, 스프링(700)의 탄성력을 조절할 수 있도록 구비될 수 있다.

조절부(70)는 조절 스크류(71), 잼 너트(72) 및 캡(73)을 포함할 수 있다.

조절 스크류(71)는 상부 바디(11)의 스크류 삽입홀(112)을 관통하여 삽입되고, 후술할 상부 가이드(91)와 접촉 지지되어 가압할 수 있으며, 내부에 스템(30)을 수용할 수 있다.

조절 스크류(71)는 스크류 본체(711) 및 스템 수용홈(712)을 포함할 수 있다.

스크류 본체(711)는 상부 바디(11)의 스크류 삽입홀(112) 및 잼 너트(72)를 관통하여 상부 바디(11)에 결합될 수 있다.

스크류 본체(711)는 대략 원통 형태로 형성되되, 외주면에 나사산이 형성될 수 있다. 따라서, 스크류 본체(711)가 회전되면서 스크류 삽입홀(112) 및 잼 너트(72)를 관통할 수 있고, 스크류 본체(711)의 회전 정도에 따라 하방으로 이동되는 길이를 조절할 수 있다. 이러한 구성으로, 사용자가 조절 스크류(711)를 돌려 조절 스크류(711)가 상부 가이드(91)를 하방으로 누르는 길이를 조절할 수 있고, 스프링(80)의 탄성력을 설정할 수 있다.

스템 수용홈(712)은 스크류 본체(711)에 형성되어 스템(30)을 내부에 수용할 수 있다. 일 예로, 스템 수용홈(712)은 스크류 본체(711)의 하측 단부에서부터 축 방향을 따라 상측으로 오목하게 형성된 원형의 홈일 수 있다. 이때, 스템 수용홈(712)의 내경은 스템(30)의 외경에 대응하는 크기일 수 있다. 일 예로, 스템 수용홈(712)의 내경은 스템(30)의 외경과 같거나 클 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스템(30)의 상부는 조절 스크류(71)에 의하여 상면 및 측면이 둘러싸일 수 있고, 유체의 압력에 의하여 스템(30)이 이동하더라도, 스템(30)과 부딪히면서 스템(30)을 지지하고, 스템(30)으로부터 인가되는 충격을 흡수할 수 있다.

잼 너트(72)는 상부 바디(11)의 상측에 배치되고, 조절 스크류(71)가 관통하여 결합될 수 있다. 잼 너트(72)의 내주면에는 나사산이 형성되어 조절 스크류(71)와 나사 결합될 수 있다. 본 실시예에서는, 상부 바디(11)의 스크류 삽입홀(112)에 나사산이 형성되고, 잼 너트(72)에도 나사산이 형성되며, 조절 스크류(71)가 상부 바디(11) 및 잼 너트(72)에 이중으로 나사 결합되어 진동이 발생하더라도 진동에 의하여 조절 스크류(71)가 풀리는 것을 방지하는 효과가 있다.

캡(73)은 잼 너트(72)의 상측에 결합되며, 본 발명의 안전 밸브(1)의 상측 외관을 형성할 수 있다. 또한, 캡(73)은 조절 스크류(71)의 상부를 덮을 수 있다.

스프링(80)은 스프링 가이드(90)에 수용될 있고, 스프링 가이드(90), 스템(30), 스템 캡(40) 및 밸브 시트(50)에 탄성력을 인가시킬 수 있다. 예를 들어 스프링(80)은 코일 스프링일 수 있고, 스템(30)의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있다.

본 발명에서의 스프링(80)은 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)을 포함할 수 있다.

이때, 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 스프링(81)은 하부 가이드(93) 및 연결 가이드(95) 사이에 배치될 수 있고, 제2 스프링(82)은 연결 가이드(95)와 상부 가이드(91) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 스프링(81)은 하부 가이드(93)의 상측 면과 연결 가이드(95)의 하측 면과 접촉하여 탄성 지지할 수 있고, 제2 스프링(82)은 연결 가이드(95)의 상측 면과 상부 가이드(91)의 하측 면과 접촉하여 탄성 지지할 수 있다.

제1 스프링(81)은 외력에 의하여 압축 또는 신장될 경우 탄성력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 조절 스크류(71)에 의하여 제1 스프링(81)이 압축되면, 탄성력에 의하여 밸브 시트(50)를 하측으로 가압할 수 있다. 또한, 제1 스프링(81)은 스템(30)을 탄성 지지하여 밸브 시트(50)를 하방으로 가압할 수 있다.

그리고, 제2 스프링(82)은 제1 스프링(81)에 탄성력을 인가할 수 있다.

한편, 본 발명에서 제1 스프링(81)은 제2 스프링(82)보다 큰 탄성력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 스프링(81)은 제2 스프링(82)보다 큰 용수철 상수 값을 가질 수 있다. 이와 같은 구성으로, 제1 스프링(81)과 제2 스프링(82)이 포함된 스프링(80) 전체의 탄성력은 제1 스프링(81)의 탄성력에 가까울 수 있다. 즉, 본 발명에서 제1 스프링(81)은 스프링 가이드(90)와 스템(30)과 스템 캡(40) 및 밸브 시트(50)를 하방으로 가압하는 기능을 주로 수행하고, 제2 스프링(82)은 제1 스프링(81)의 압축 및 신장에 따라 이를 상쇄하도록 압축 및 신장하면서 채터링 현상이 발생하는 것을 방지하는 기능을 주로 수행할 수 있다.

이와 같은 구성으로, 조절 스크류(71)를 소정 길이만큼 이동시켜 스프링(80)을 하방 압축시키면, 스프링(80)은 소정 한계압력(Ps) 만큼의 압력으로 밸브 시트(50)를 하방으로 가압할 수 있다. 그리고, 유입 유로(P1)를 통하여 상방으로 유입되는 유체의 압력이 상기 한계압력(Ps)을 초과하면, 밸브 시트(50)가 상방으로 이동되면서 스프링(80)은 압축될 수 있다.

또한, 본 실시예에서의 스프링(80)은 제2 스프링(82)이 제1 스프링(81)의 진동을 감소시켜(댐핑하여), 채터링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

스프링 가이드(90)는 스템(30)과 결합되고, 스프링(80)을 내부에 수용하며, 상부 바디(11)의 내부에 수용될 수 있다.

스프링 가이드(90)는 상부 가이드(91), 오리피스 홀(92), 하부 가이드(93) 및 댐퍼 스크류(94)를 포함할 수 있다.

상부 가이드(91)는 원통 형태로 형성되고, 중심에 스템(30)이 관통 결합되며, 조절 스크류(71)와 접촉 지지될 수 있다.

구체적으로, 상부 가이드(91)는 상부 플레이트(911), 외측벽(912) 및 가이드벽(913)을 포함할 수 있다.

상부 플레이트(911)는 디스크 형태로 형성되어 중심에 스템(30)이 관통 결합되고, 상부 플레이트(911)의 상측 면은 조절 스크류(71)가 접촉되며, 상부 플레이트(911)의 하측 면은 제2 스프링(82)과 접촉 지지될 수 있다. 즉, 조절 스크류(71)가 회전되면서 하방으로 이동되면, 상부 플레이트(911)는 조절 스크류(71)로부터 인가되는 힘을 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)에 전달하여, 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)을 가압할 수 있다.

한편, 상부 플레이트(911)에는 원주 방향을 따라 소정 간격을 두고 복수 개의 오리피스 홀(92)이 형성될 수 있다. 오리피스 홀(92)에 대해서는 후술하기로 한다.

외측벽(912)은 상부 플레이트(911)의 반경 방향 외측 단부에서 하방으로 절곡 연장 형성되고, 상부 바디(11)의 스프링 수용홀(113)에 끼워져 결합되며, 내부에 스프링(80)을 수용할 수 있다. 이때, 외측벽(912)의 연장 길이는 스프링(80)의 길이보다 클 수 있다. 즉, 상부 가이드(91)의 하측 단부는 하부 가이드(93)의 하측 단부보다 하측에 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스프링(80)이 압축 또는 신장되더라도 스프링(80)을 안정적으로 수용 및 지지할 수 있다.

가이드벽(913)은 상부 플레이트(911)의 하측 면에서 원주 방향을 따라 하방으로 돌출 연장 형성되고, 가이드벽(913)의 내주면에는 스템(30)이 통과하며, 가이드벽(913)의 외주면은 제2 스프링(82)과 접촉될 수 있다. 따라서, 제2 스프링(82)은 상부 가이드(91)의 외측벽(912) 및 가이드벽(913) 사이에 수용될 수 있다.

오리피스 홀(92)은 상부 가이드(91)에 형성되고, 밸브 바디(10) 내부의 공기가 유동될 수 있다. 오리피스 홀(92)은 상부 플레이트(911)에 복수 개 형성될 수 있다. 일 예로, 오리피스 홀(92)은 스템(30)을 중심으로 하여 원주 방향을 따라 소정 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로, 스프링(80)이 압축 또는 신장될 때, 밸브 바디(10) 내부의 공기가 균일하게 유동할 수 있다.

한편, 오리피스 홀(92)은 댐핑 챔버(12)와 연통될 수 있다. 여기서 댐핑 챔버(12)는 상부 플레이트(911)와 상부 바디(11)의 상측 면 사이에 형성된 공간일 수 있다.

종래의 안전 밸브에서는 밸브 바디와 스템에 스프링이 직접 결합되어, 스프링의 압축 또는 신장 시에 공기 저항이나 공기 압축 또는 공기 팽창 등이 발생되지 아니하였다. 따라서, 유체의 압력과 스프링의 탄성력이 비슷한 경우에는 밸브 시트(50)와 시트 프레임(20)이 계속적으로 충돌하는 채터링 현상이 발생되었다.

그러나, 본원 발명에서는 스프링의 압축 또는 신장이 발생하는 경우에는 스프링(80)이 수용되는 상부 가이드(91)와 하부 가이드(93) 사이의 공간에 있는 공기가 오리피스 홀(92)을 통과하여 댐핑 챔버(12)로 유동하면서 일종의 유체 댐퍼 역할을 할 수 있고, 채터링 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

하부 가이드(93)는 상부 가이드(91)의 내부에 직선 이동 가능하게 결합되고, 중심에 스템(30)이 관통 결합되며, 스템(30)의 지지턱(32)과 접촉 지지될 수 있다.

구체적으로, 하부 가이드(91)는 하부 플레이트(931) 및 가이드벽(933)을 포함할 수 있다.

하부 플레이트(931)는 디스크 형태로 형성되어 중심에 스템(30)이 관통 결합되고, 하부 플레이트(931)의 상측 면은 제1 스프링(81)과 접촉 지지되며, 하부 플레이트(931)의 하측 면은 스템(30)의 지지턱(32)과 접촉될 수 있다. 즉, 유체의 압력에 의하여 스템(30)이 상방으로 직선 이동되면, 하부 플레이트(931)는 스템(30)으로부터 인가되는 힘을 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)에 전달하여, 제1 스프링(81) 및 제2 스프링(82)을 가압할 수 있다. 이때, 하부 플레이트(931)는 상방으로 직선 이동되면서 상부 가이드(91)과 하부 가이드(93) 사이의 공간에 있는 공기를 상방으로 가압하는 역할을 수행할 수 있다. 이렇게 가압된 공기는 오리피스 홀(92)을 통과하여 댐핑 챔버(12)로 이동될 수 있다.

가이드벽(933)은 하부 플레이트(931)의 상측 면에서 원주 방향을 따라 상방으로 돌출 연장 형성되고, 가이드벽(933)의 내주면에는 스템(30)이 통과하며, 가이드벽(933)의 외주면은 제1 스프링(81)과 접촉될 수 있다.

댐퍼 스크류(94)는 상부 가이드(91)에 결합되고, 스템(30)이 관통 결합될 수 있다. 예를 들어, 댐퍼 스크류(94)는 원판 형태로 형성되되, 댐퍼 스크류(94)의 외주면에는 나사산이 형성되어 외측벽(912)의 내주면에 형성된 나사산을 따라 결합될 수 있다. 이와 같은 구성으로 스템(30) 또는 스프링 가이드(90)에 충격이 인가될 경우 충격을 분산시킬 수 있다.

연결 가이드(95)는 상부 가이드(91)와 하부 가이드(93) 사이에 배치되고, 제1 스프링(81)의 상측 단부와 제2 스프링(82)의 하측 단부가 접촉될 수 있다.

연결 가이드(95)는 디스크 형태로 형성될 수 있다. 연결 가이드(95)의 중심은 스템(30)이 관통할 수 있다.

연결 가이드(95)는 제1 스프링(81)의 탄성력을 제2 스프링(82)에 전달할 수 있다. 또한, 연결 가이드(95)는 제2 스프링(82)의 탄성력을 제1 스프링(81)에 전달할 수 있다.

따라서, 제1 스프링(81)의 상측 단부는 상부 플레이트(911)에 지지되고, 제1 스프링(81)의 하측 단부는 연결 가이드(95)에 지지되며, 제2 스프링(82)의 상측 단부는 연결 가이드(95)에 지지되고, 제2 스프링(82)의 하측 단부는 하부 플레이트(931)에 지지되며, 스프링(80)의 외측은 상부 가이드(91)의 외측벽(912)에 의하여 둘러싸이고, 스프링(80)의 내측은 상부 가이드(91)의 가이드벽(913) 및 하부 가이드(93)의 가이드벽(933)에 의하여 지지될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 안전 밸브
10: 밸브 바디
11: 상부 바디
12: 댐핑 챔버
13: 하부 바디
20: 시트 프레임
30: 스템
40: 스템 캡
43: 스템 가이드
50: 밸브 시트
60: 인서트 홀더
70: 조절부
71: 조절 스크류
80: 스프링
81: 제1 스프링
82: 제2 스프링
90: 스프링 가이드
91: 상부 가이드
92: 오리피스 홀
93: 하부 가이드
95: 연결 가이드

Claims (5)

1. 밸브 바디;
   상기 밸브 바디 내에서 직선 이동하는 스템;
   상기 스템과 결합되는 밸브 시트;
   유체가 유입되는 유입 유로가 형성되고, 상기 밸브 시트와 접촉 가능하게 배치되는 시트 프레임;
   상기 스템을 탄성 지지하는 스프링; 및
   상기 밸브 바디 내부에 수용되고, 내부에 상기 스프링을 수용하는 스프링 가이드;
   를 포함하고,
   상기 스프링은,
   상기 밸브 시트에 탄성력을 인가하는 제1 스프링; 및
   상기 제1 스프링에 탄성력을 인가하는 제2 스프링;
   을 포함하고,
   상기 스프링 가이드는,
   상기 제2 스프링의 상측 단부가 접촉되는 상부 가이드; 및
   상기 상부 가이드의 내부에 직선 이동 가능하게 결합되고, 상기 제1 스프링의 하측 단부가 접촉 지지되는 하부 가이드;
   상기 상부 가이드와 상기 하부 가이드 사이에 배치되고, 상기 제1 스프링의 상측 단부와 상기 제2 스프링의 하측 단부가 접촉되는 연결 가이드;
   를 포함하는 안전 밸브.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 스프링 가이드는,
   오리피스 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 밸브 바디는,
   내부에 상기 스프링 가이드를 수용하는 상부 바디;
   를 포함하고,
   상기 상부 바디와 상기 스프링 가이드 사이에는 상기 오리피스 홀과 연통되고, 공기가 수용될 수 있는 댐핑 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 바디에 삽입되고, 상기 스템의 일측 단부를 내부에 수용하는 조절 스크류;
   를 더 포함하고,
   상기 조절 스크류는,
   상기 스프링 가이드의 상측 단부와 접촉 지지되는 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
   

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