KR102535388B1

KR102535388B1 - 전기밸브

Info

Publication number: KR102535388B1
Application number: KR1020217021849A
Authority: KR
Inventors: 밍 엘브이; 바이지앙 시안
Original assignee: 저장 산후아 클라이메이트 앤드 어플라이언스 컨트롤스 그룹 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2023-05-26
Also published as: KR20210096676A; US20240068574A1; US11835145B2; CN111765252B; CN111765252A; US20220049773A1; US20240060567A1

Abstract

밸브 몸체부(10), 밸브 시트부(20), 및 밸브 코어부(30)를 포함하는 전기밸브이다. 밸브 코어부(30)는 밸브 몸체부(10)의 내부 공동에 구비된다. 밸브 코어부(30)는 밸브 코어(31)를 포함한다. 밸브 코어(31)는 실질적으로 관형이다. 밸브 코어(31)는 하부 세그먼트부(311)를 포함한다. 하부 세그먼트부(311)의 외경은 실질적으로 균일하게 설정되고, 하부 세그먼트부(311)의 내경은 실질적으로 균일하게 설정된다. 밸브 베이스부(20)는 제1 실링부(211)를 포함한다. 하부 세그먼트부(311)의 단부는 제1 실링부(211)에 맞닿게 되거나 그로부터 분리될 수 있다. 밸브 몸체부(10)는 부싱부(12)를 포함한다. 밸브 코어부(30)는 제2 실링부(321)를 포함한다. 제2 실링부(321)의 외측 가장자리를 하부 세그먼트부의 단면 상에 축방향으로 투영한 루프의 직경을 D1으로 정의하고, 하부 세그먼트부(311)의 외경을 D2로 정의하며, 하부 세그먼트부(311)의 내경을 D3로 정의하면, 0.2 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 이다. 전기밸브는 전기밸브를 차단하는 동안의 내부 누설을 감소시킬 수 있다.

Description

전기밸브

본원은 아래 두 중국 특허출원에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 두 출원 모두 본원에 참조로 포함된다.

1) 2019년 4월 2일에 중국 특허청에 출원된 "전기밸브"라는 명칭의 중국 특허출원 제201910260394.7호; 및

2) 2019년 5월 8일에 중국 특허청에 출원된 "전기밸브"라는 명칭의 중국 특허출원 제201910381370.7호

본원은 유체제어 기술분야에 관한 것으로, 특히 전기밸브에 관한 것이다.

도 11은 배경기술에 있어서 전기밸브 부분구조의 개략도이다. 도 11에 도시된 바와 같은 전기밸브는 밸브 시트(01), 유체 유입구(02) 및 유체 유출구(03)를 포함한다. 밸브 시트(01)는 밸브 포트부(011)를 포함하고, 밸브 코어(04)는 축방향으로 이동하여 밸브 포트부(011)에 맞닿거나 그로부터 분리됨으로써 전기밸브의 밸브 포트(012)를 닫거나 열 수 있다. 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설을 줄이는 방법은 통상의 기술자가 늘 해결하고자 하는 기술적 과제이다.

본 개시의 목적은 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설이 감소되는 전기밸브를 제공하는 것이다.

본 개시에 따른 전기밸브는 밸브 몸체 부품, 밸브 시트 부품, 및 밸브 몸체 부품의 내부 챔버에 구비된 밸브 코어 부품을 포함한다. 밸브 코어 부품은 밸브 코어를 포함하고, 밸브 코어는 실질적으로 관형이며, 밸브 코어는 몸체부와 하부 섹션을 포함하고, 하부 섹션은 실질적으로 환형이다. 하부 섹션은 외경이 실질적으로 균일하고 내경이 실질적으로 균일하다. 밸브 시트 부품은 제1 실링부를 포함하고, 하부 섹션의 단부는 제1 실링부에 맞닿거나 그로부터 분리되도록 구성된다. 밸브 몸체 부품은 부싱 부품을 포함한다. 밸브 코어 부품은 제2 실링부를 포함하며, 밸브 코어 부품은 제2 실링부를 통해 부싱 부품과 슬라이딩 끼워맞춤되고, 제2 실링부는 부싱 부품의 내벽에 맞닿는다. 내부 챔버는 밸브 코어 부품 위쪽에 위치한 제1 챔버를 포함하고, 밸브 코어 부품은 균등화 유로를 포함하며, 하부 섹션이 제1 실링부에 맞닿게 될 때, 제1 챔버는 균등화 유로를 통해 전기밸브의 제1 유체 포트와 연통된다. 제2 실링부의 외측 가장자리를 하부 섹션의 단면 상에 축방향으로 투영한 원형 라인의 직경은 D1이다. 하부 섹션의 외경은 D2이고, 내경은 D3이다. D1, D2, 및 D3는 0.2 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 관계를 충족한다.

본원에 의해 제공되는 전기밸브에서, 하부 섹션은 실질적으로 환형이고, 하부 섹션은 외경이 실질적으로 균일하고 내경이 실질적으로 균일하며, 밸브 코어 부품은 제2 실링부를 포함하고, 제2 실링부의 외측 가장자리를 하부 섹션에 축방향으로 투영한 원형 라인의 직경은 D1이며, 하부 섹션의 외경은 D2이고, 내경은 D3이다. D1, D2, 및 D3는 0.2 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 를 충족하여, 밸브 폐쇄시의 전기밸브 내부 누설을 감소시킨다.

도 1은 본 개시에 따라 제공된 전기밸브의 닫힌 상태 개략구조도이고,
도 2는 도 1의 I1 부분의 부분확대도이며,
도 3은 도 1의 밸브 코어의 개략구조도이고,
도 4a는 도 3의 I2 부분의 부분확대도이며,
도 4b는 도 3의 I2 부분의 제1 변형예의 개략구조도이고,
도 4c는 도 3의 I2 부분의 제2 변형예의 개략구조도이며,
도 4d는 도 3의 I2 부분의 제3 변형예의 개략구조도이고,
도 5a는 유체가 정방향으로 들어갈 때 밸브 코어 부품의 힘 분석의 개략도이며,
도 5b는 유체가 역방향으로 들어갈 때 밸브 코어 부품의 힘 분석의 개략도이고,
도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따라 제공된 전기밸브의 개략구조도이며,
도 7은 도 6의 부분개략구조도이고,
도 8은 도 6의 밸브 코어의 개략구조도이며,
도 9는 본 개시의 제3 실시예에 따라 제공된 전기밸브의 개략구조도이고,
도 10은 도 9의 전기밸브의 부분개략구조도이며,
도 11은 배경기술에 있어서 전기밸브 부분구조의 개략도이다.

통상의 기술자가 본 개시의 기술적 해법을 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위해, 도면 및 구체적인 실시예를 참조하여 본 개시를 더욱 상세하게 설명한다.

여기서, 본원에 포함된 위로, 아래로 같은 방향 용어는 본원의 도면에 표시된 위치에 있는 구성요소와 함께 정의되며, 이는 기술적 해법에 대한 설명을 명확하고 용이하게 하기 위한 것일 뿐임에 유의해야 한다. 본원에서 사용되는 방향 용어가 본원의 보호범위를 제한하지 않아야 한다는 점을 이해할 것이다.

본원에서 "고정 연결된"다는 것은 두 구성요소가 직접적으로 고정 연결될 수 있거나, 두 구성요소가 다른 구성요소에 의해 고정 연결될 수 있다는 것, 즉, 두 구성요소가 간접적으로 고정 연결되는 것을 의미한다.

도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 전기밸브의 개략구조도이다. 도 2는 도 1의 I1 부분의 부분확대도이다. 도 3은 도 1의 밸브 코어의 개략구조도이다. 도 4a는 도 3의 I2 부분의 부분확대도이다.

도 1 내지 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 전기밸브는 밸브 몸체 부품(10), 밸브 시트 부품(20), 밸브 코어 부품(30), 및 실링 조립체를 포함한다. 밸브 몸체 부품(10)은 밸브 몸체(11)를 포함하고, 밸브 몸체(11)에는 제2 유체 포트(A)가 형성된다. 밸브 시트 부품(20)은 밸브 시트(21) 및 실링 링(22)을 포함하고, 밸브 시트(21)에는 제1 유체 포트(B)가 형성된다. 밸브 코어 부품(30)은 밸브 몸체 부품(10)의 내부 챔버에 배치되고, 밸브 코어 부품(30)은 밸브 코어(31)를 포함하며, 밸브 코어(31)는 실질적으로 관형이다. 밸브 코어(31)는 원형 하부 섹션(311)(여기서는 절대적으로 균일한 외경과 절대적으로 균일한 내경을 갖는 링을 의미할 뿐만 아니라, 공차 등으로 인해 약간의 불규칙성을 갖는 링도 의미함)을 포함하고, 하부 섹션(311)의 내경은 실질적으로 균일하게 설정되고, 하부 섹션(311)의 외경은 실질적으로 균일하게 설정된다. 실링 링(22)은 제1 실링부(221)를 포함하고, 하부 섹션(311)의 단부는 제1 실링부(221)에 맞닿거나 그로부터 분리되도록 구성되어 제2 유체 포트(A)가 제1 유체 포트(B)와 연통될 수 있게 하거나 연통되지 않게 한다. 밸브 몸체 부품(10)은 부싱 부품(12)을 더 포함하고, 밸브 코어 부품(30)은 제2 실링부(321)를 포함하며, 밸브 코어(31)는 제2 실링부(321)를 통해 부싱 부품(12)과 슬라이딩 끼워맞춤되고, 제2 실링부(321)는 부싱 부품(12)의 내벽에 맞닿는다. 밸브 몸체 부품(10)의 내부 챔버는 밸브 코어 부품(30)의 위쪽에 위치한 제1 챔버(50)를 포함한다. 밸브 코어 부품(30)은 균등화 유로(E)를 포함한다. 밸브 코어(31)가 실링 링(22)에 맞닿게 될 경우, 제1 챔버(50)는 제2 유체 포트(A)와 연통되지 않으며, 제1 챔버(50)는 균등화 유로(E)를 통해 제1 유체 포트(B)와 연통된다. 도면을 참조하면, 이러한 설계가 밸브 코어 부품(30)의 힘 균형에 유익하다는 것을 이해할 수 있다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 코어(31)는 몸체부(312)를 포함하고, 밸브 코어(31)의 몸체부(312)는 소직경 섹션(3121) 및 대직경 섹션(3122)을 포함한다. 즉, 대직경 섹션(3122)의 외경은 소직경 섹션(3121)의 외경보다 크다. 부싱 부품(12)은 부싱(121)을 포함하고, 부싱(121)의 외벽은 용접에 의해 밸브 몸체 부품(10)에 고정되며, 부싱(121)은 실질적으로 관형인 제1 관형 부분(1211)을 포함하고, 제1 관형 부분(1211)은 내경이 실질적으로 균일하다. 밸브 코어 부품(30)은 실링 조립체를 더 포함하고, 실링 조립체는 소직경 섹션(3121)의 외벽과 제1 관형 부분(1211)의 내벽 사이에 맞닿게 된다. 구체적으로, 실링 조립체는 실링 링(35) 및 개스킷(36)을 포함한다. 몸체부(312)의 대직경 섹션(3122)은 제1 관형 부분(1211)의 내벽에 대해 슬라이딩 가능하다. 실링 링(35)은 개스킷(36)과 소직경 섹션(3121) 사이에 배치되며, 실링 링(35)의 내벽은 소직경 섹션(3121)의 외벽에 맞닿게 되고, 개스킷(36)의 외벽은 제1 관형 부분(1211)의 내벽에 맞닿게 되어, 밸브 코어(31)와 부싱 부품(12) 사이에 동적 시일을 형성한다. 동적 시일은 실링 조립체가 부싱(121)에 대해 슬라이딩 가능함을 의미하며, 실링 조립체는 밸브 코어 부품(30)과 부싱(121) 사이에도 시일을 형성한다. 즉, 실링 조립체 위쪽과 실링 조립체 아래쪽은 이 위치에서 연통되지 않는다. 개스킷(36)은 제2 실링부(321)를 포함한다. 제2 실링부(321)의 외측 가장자리를 하부 섹션(311)에 축방향으로 투영한 원형 라인의 직경은 D1이다. 본 실시예에서, 제1 관형 부분(1211)의 내경은 D1이다. 하부 섹션(311)의 외경은 D2이고 내경은 D3이다. 제2 실링부(321)의 외측 가장자리를 하부 섹션(311)에 축방향으로 투영한 원형 라인의 직경(D1), 하부 섹션(311)의 외경(D2), 및 하부 섹션(311)의 내경(D3)은 1 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 관계를 충족하여, 밸브 폐쇄시의 전기밸브 내부 누설을 감소시킨다.

D1, D2, 및 D3가 D1*(D2-D3) ≥ 1 mm² 의 관계를 충족하므로, 축방향 투영 원형 라인의 직경(D1)이 그대로 유지되는 상태에서는 하부 섹션(311)의 벽이 너무 얇지 않을 수 있으며, 이는 가공에 편리하다. 다른 한편, 밸브 코어(31)의 강도 신뢰성이 적정하고, 실링 신뢰성이 적정하다. 더욱이, 밸브 코어(31)가 후술하는 실링 링(22)에 맞닿게 되어 밸브를 닫을 때, 실링 링(22)이 고무 재료와 같은 연질 재료로 만들어진다면, 이러한 설계는 하부 섹션(311)이 실링 링(22)의 재료가 버티는 한계를 초과할 위험을 감소시키고, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)이 실링 링(22)에 미치는 영향을 감소시키며, 실링 링의 사용수명을 연장하는 데 유리하므로, 밸브 코어(31)가 실링 링(22)과 더 잘 매칭되어, 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설을 감소시키고, 전기밸브 폐쇄의 신뢰성에 도움이 된다.

식 D1*(D2-D3)의 범위는 위에 주어져 있고, 범위의 하한은 1 mm² 이다. 실링 링(22)의 재료에 따라 식 D1*(D2-D3)의 하한을 조정할 수 있음은 이해할 수 있다. 실링 링(22)이 연질의 재료로 만들어졌다는 전제하에, 재료의 경도가 비교적 높으면, 하한을 비교적 작아지도록 조정할 수 있고, 식 D1*(D2-D3)의 범위는 커지며; 재료의 경도가 비교적 낮으면, 하한이 비교적 커지도록 조정할 수 있으며, 식 D1*(D2-D3)의 범위는 비교적 작아진다. 하한은 최소값인 0.2 mm² 까지 조정할 수 있고, 즉, D1*(D2-D3) ≥ 0.2 mm² 이고, 이 하한으로도 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설을 감소시키고자 하는 목표를 여전히 달성할 수 있다. 예를 들어, 실링 링(22)이 PTFE 플라스틱으로 만들어진 경우, PTFE 플라스틱의 경도가 일반 고무 재료보다 높기 때문에, D1*(D2-D3)의 한계를 0.2 mm² 로 조정할 수 있다.

축방향 투영 원형 라인의 직경(D1)을 그대로 유지하는 경우, 만약 D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 라면, 전기밸브의 개방 저항이 최적화되고, 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설이 감소되며, 이는 전기밸브 개방의 신뢰성에 유리하다. 구체적인 구성은 아래에서 더 자세히 설명한다.

더욱이, 실링 링(22)은 전기밸브 폐쇄시의 실링 성능을 향상시키기 위해 연질의 재료로 만들어진다. 구체적으로, 실링 링(22)은 니트릴 고무와 같은 고무 재료로 만들어진다. 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 단부는 제1 실링부(221)에 맞닿거나 그로부터 분리되어 제2 유체 포트(A)가 제1 유체 포트(B)와 연통될 수 있게 하거나 연통되지 않게 하도록 구성된다. 여기서 "연통되지 않음"은 내부 누설이 없다면 전기밸브가 막혀있음을 의미한다. 그러나, 실제 제품에서는, 공정상 이유 및 기타 이유로 인해 약간의 내부 누설이 있을 수 있다. 따라서, 본원의 효과 중 하나는 내부 누설을 줄이는 것이며, 이상적인 목표는 내부 누설을 없애는 것이다. 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 단부가 제1 실링부(221)에 맞닿게 될 때, 밸브 몸체 부품(10)의 내부 챔버는 밸브 코어(31)와 밸브 몸체 부품(10) 사이에 위치한 제2 챔버(60)를 포함한다. 즉, 제2 챔버(60)는 밸브 몸체 부품의 내부 챔버에서 밸브 코어 부품의 외부에 위치하고 제1 챔버(50)와 연통되지 않는 공간을 지칭한다. 밸브 코어(31)와 제1 실링부(221) 사이의 접촉부에 내부 누설이 없는 경우, 제2 챔버(60)는 제1 유체 포트(B)와 연통되지 않는다.

실링 링(22)의 재료 특성으로 인해, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 반경 치수는 0.1 mm < D2-D3 < 0.6 mm 를 충족하도록 구성되어, D2-D3 > 0.1 mm 가 되며, 이는 밸브 코어(31)의 가공에 편리하고, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)이 실링 링(22)에 맞닿게 되어 전기밸브를 닫을 때 실링 링(22)의 손상을 줄인다.

식 (D2-D3)의 범위는 위에 주어져 있고, 범위의 하한은 0.1 mm 이다. 전술한 바와 같이, 식 (D2-D3)의 하한은 실링 링(22)의 재료에 따라 조정할 수 있다. 실링 링(22)이 연질의 재료로 만들어졌다는 전제하에, 재료의 경도가 비교적 높으면, 하한을 비교적 작아지도록 조정할 수 있고, 식 (D2-D3)의 범위는 커지며; 재료의 경도가 비교적 낮으면, 하한이 비교적 커지도록 조정할 수 있으며, 식 (D2-D3)의 범위는 비교적 작아진다. 하한은 최소값인 0.05 mm 까지 조정할 수 있다. 즉, (D2-D3) ≥ 0.05 mm 이다. 예를 들어, 실링 링(22)이 PTFE 플라스틱으로 만들어진 경우, PTFE 플라스틱의 경도가 일반 고무 재료보다 높기 때문에, (D2-D3)의 한계를 0.05 mm 로 조정할 수 있다.

D2-D3 > 0.6 mm 의 경우와 비교하여, D2-D3 < 0.6 mm 의 경우는 밸브 코어 부품(10)에 가해지는 차압력을 감소시킬 수 있으며, 하부 섹션(311)의 비교적 두꺼운 벽으로 인한 전기밸브 개방의 신뢰성에 대한 단점을 회피할 수 있다. 또한, 밸브를 작은 개방도 위치에 있도록 여는 방향으로 밸브 코어(31)가 작동될 때(예를 들어, 밸브개방 펄스가 완전개방 펄스의 10% 이하), 유체는 하부 섹션(311)과 실링 링(22) 사이에서 빠르게 흐를 수 있게 되어, 전기밸브의 작동 성능을 더욱 향상시킨다. 또한, 본 실시예에서, D1 = 16.2 mm, 및 D2-D3 = 0.2 mm 인 경우, 전기밸브의 정방향 및 역방향 작동 성능은 전기밸브가 양방향 밸브일 때 잘 보장되며, 실링 링(22)의 사용수명 역시 보장된다.

실링 링(22)은 고무와 같은 연질 재료로 만들어지기 때문에, 실링 링(22)은 일정한 탄성을 가지며, 외력을 받으면 탄성적으로 변형된다. 하부 섹션(311)의 외경(D2)은 실질적으로 균일하게 설정되고, 하부 섹션(311)의 내경(D3)은 실질적으로 균일하게 설정된다. 밸브 코어(31)가 아래로 이동하여 제1 실링부(221)에 맞닿아 전기밸브를 닫는 경우, 밸브 코어(31)의 하향 이동시 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)과 실링 링(22) 사이의 접촉 면적을 제어하기 위해, 접촉 면적의 크기는 하부 섹션(311)의 벽 두께(즉, D2-D3 의 값)에 의해 결정된다. 밸브 코어(31)에 의한 밸브 개폐의 신뢰성이 밸브 코어(31)가 받는 유체 차압력의 변화(접촉 면적의 변화에 기인함)에 영향받는 것을 방지하기 위해, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 높이(L)는 0.4 mm 이상이 되도록 구성된다.

더욱이, 밸브 코어(31)는 전이부(313)를 더 포함하고, 전이부(313)는 몸체부(312)와 하부 섹션(311) 사이에 구비된다. 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)과 실링 링(22) 사이의 접촉 면적의 제어를 용이하게 하기 위해, 전이부(313)는 하부 섹션(311)과 연결된 제1 전이 섹션(3131)을 포함하고, 제1 전이 섹션(3131)의 길이방향 섹션은 실질적으로 원뿔형이며, 도 4a에 도시된 바와 같이, 제1 전이 섹션(3131) 상단부의 내경은 제1 전이 섹션(3131) 하단부의 내경보다 작다. 구체적으로, 제1 전이 섹션(3131)의 내벽과 수평 방향 사이에 제1 예각(α)이 형성된다. 제1 전이 섹션(3131) 상단부의 외경은 제1 전이 섹션(3131) 하단부의 외경보다 크다. 구체적으로, 제1 전이 섹션(3131)의 외벽과 수평 방향 사이에 제2 예각(β)이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전이부(313)는 몸체부(312)와 연결된 제2 전이 섹션(3132)을 더 포함하며, 제2 전이 섹션(3132)의 상단부의 내경은 제2 전이 섹션(3132)의 하단부의 내경보다 작고, 제2 전이 섹션(3132)의 상단부의 외경은 제2 전이 섹션의 하단부의 외경보다 작으며, 제2 전이 섹션(3132)의 상단부의 외경은 하부 섹션(311)의 내경보다 크고, 제2 전이 섹션(3132)의 상단부의 외경은 하부 섹션(311)의 외경보다 크다. 이러한 구성에 의해, 제2 실링부(321)의 외부 가장자리를 밸브 코어(31) 상에 축방향으로 투영한 원형 라인(M)은 하부 섹션(311)의 단면에 위치하며, 이는 밸브 코어 부품(30)의 힘 균형에 유리하다. 여기서 "힘 균형"은 균형에 가까운 것을 의미하는 것으로, 꼭 절대적인 균형을 의미하는 것은 아니며, 약간의 힘의 불균형이 있는 경우, 전기밸브의 구동 부품의 힘을 적절히 변경하여 조정할 수 있다.

밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 길이방향 섹션의 하단부는 실질적으로 원호 형상으로 형성하여, 밸브 코어(31)로부터의 실링 링(22)의 마모를 감소시키고 실링 링(22)의 사용수명을 향상시킨다. 이 방안에서, 밸브 코어(31)의 하단 표면은 원호 형상이 아닐 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 밸브 코어(31)의 하단 표면은 실질적으로 작은 평면 형상이다. 또한, 하부 섹션(311)의 길이방향 섹션의 하단부가 실질적으로 원호 형상인 경우, 원호 부분은 비교적 작으며, 전체 하부 섹션(311)의 외경 및 내경이 각각 균일한 직경을 갖도록 구성되고, 원호 부분은 하부 섹션(311)의 전반적인 구조에 거의 영향을 미치지 않는다는 점에 유의해야 한다.

도 4b는 도 3의 밸브 코어(31)의 I2 부분의 제1 변형예의 개략구조도이다. 본 실시예의 밸브 코어에서, 전이부(313B)의 제1 전이 섹션(3131B)은 제1 전이 섹션(3131B)의 외경이 하부 섹션(311B)의 외경과 동일하다는 점에서 도 4a의 구조와 상이하다. 도 4c는 도 3의 밸브 코어(31)의 I2 부분의 제2 변형예의 개략구조도이다. 본 실시예의 밸브 코어에서, 전이부의 제1 전이 섹션(3131C)은 제1 전이 섹션(3131C)의 내경이 하부 섹션(311C)의 내경과 동일하다는 점에서 도 4a의 구조와 상이하다. 이러한 구성의 유리한 효과는 도 4a의 밸브 코어의 구조의 효과와 동일하므로, 여기서 반복하지 않는다. 도 4d는 도 3의 I2 부분의 제3 변형예의 개략구조도이다. 본 실시예의 밸브 코어에서, 전이부(313D)에는 제2 전이 섹션(3132)만이 있으며, 도 4a 내지 도 4c의 제1 전이 섹션은 제공되지 않는다. 그러나, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311D)과 실링 링(22) 사이의 접촉 면적의 제어를 용이하게 하기 위해, 하부 섹션(311D)의 길이(L)는 비교적 길고, L ≥ 0.4 mm 이어서, 제2 전이 섹션(3132)이 실링 링(22)에 압착되는 것을 방지한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 시트 부품(20)은 내부 부싱(25) 및 압력 블록(26)을 더 포함한다. 밸브 시트(21)는 축방향 관통구멍(27)을 포함하고, 내부 부싱(25)의 적어도 일부는 축방향 관통구멍(27)에 배치되고 용접에 의해 밸브 시트(21)에 고정된다. 실링 링(22)은 내부 부싱(25)의 외측과 밸브 시트(21) 사이에 배치된다. 밸브 시트(21)는 제1 단차부(215)를 포함하고, 밸브 시트(21)의 상단부는 크림핑에 의해 밸브 시트(21)의 제1 단차부(215)의 단차면에 압력 블록(26)을 고정한다. 압력 블록(26)의 하단 표면은 실링 링(22)의 상단 표면과 대향하여, 실링 링(22)을 축방향으로 더 제한한다. 압력 블록(26)의 하단 표면이 실링 링(22)에 맞닿을 수도 아닐 수도 있음은 이해할 수 있다. 압력 블록(26)은 베이스부(261) 및 가이드부(262)를 포함한다. 가이드부(262)의 내경은 베이스부(261)의 내경보다 크다. 하부 섹션(311)이 실링 링(22)의 제1 실링부(221)에 맞닿게 되는 경우, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)은 내부 부싱(25) 및 압력 블록(26)의 베이스부(261)와 헐거운 끼워맞춤된다. 여기서 헐거운 끼워맞춤은 이상적인 상태에서, 밸브 코어(31)가 간섭을 피하기 위해 내부 부싱(25) 및 압력 블록(26)과 헐거운 끼워맞춤됨을 뜻한다. 그러나, 조립 및 가공과 같은 요소를 고려하면, 밸브 코어(31)가 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 대신 내부 부싱(25) 또는 압력 블록(26)과 간섭되는 바람직하지 못한 상황이 존재할 수 있다. 또한, 가이드부(262)의 내경은 아래에서 위로 점진적으로 증가한다. 즉, 가이드부(262)의 내부 구멍은 아래에서 위로 점진적으로 확장된다. 이와 같이, 밸브 코어(31)의 축방향 이동은 가이드부의 내측에 의해 안내되고, 밸브 코어(31)의 하부 섹션(311)의 단부가 실링 링(22)의 제1 실링부(221)에 맞닿게 될 때 밸브 코어(31)의 외측과 압력 블록(26)의 내벽 사이에 유동 안내 공간(Q)이 형성되는데, 이는 유체 유동에 유리하다. 또한, 압력 블록(26)에 대한 밸브 코어(31)의 축방향 이동 중에, 이 둘은 유량을 조정하기 위해 협력작동할 수 있는데, 이는 편리하고 비용이 저렴하다.

본원의 실시예에 따른 전기밸브는 양방향 유동 기능을 갖는 전기밸브일 수 있다. 즉, 전기밸브가 열리면, 유체의 유동 방향이 제2 유체 포트(A)에서 유입되어 제1 유체 포트(B)에서 유출(이하 정방향이라 함)되거나, 또는 전기밸브가 열리면, 유체의 유동 방향이 제1 유체 포트(B)에서 유입되어 제2 유체 포트(A)에서 유출(이하 역방향이라 함)된다. 실시예의 전기밸브는 단방향 유동만을 허용할 수 있다.

도 1에 도시된 실시예에서, 전기밸브가 닫힌 상태일 때, 제2 실링부(321)를 밸브 코어(31) 상에 축방향으로 투영한 원형 라인(M)은 하부 섹션(311)의 단면의 중앙 원형 라인과 실질적으로 일치한다. 이러한 설계는 밸브 코어 부품(30)의 힘 균형에 유리하다. 더욱이, 제2 실링부(321)를 밸브 코어(31) 상에 축방향으로 투영한 원형 라인(M)의 외측 가장자리의 직경(D1)과 D2-D3 의 값을 알고 있는 경우, D2와 D3의 값은 이 설계에 따라 편리하고 쉽게 설계할 수 있다.

도 5a는 유체가 정방향으로 들어갈 때 밸브 코어 부품의 힘 분석의 개략도이고, 도 5b는 유체가 역방향으로 들어갈 때 밸브 코어 부품의 힘 분석의 개략도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 압력이 P인 유체가 정방향으로 흐를 때, 밸브 코어 부품(30)에 대한 주된 차압력은 폐쇄 상태에서 F_forward = Pπ(D2² - D1²)이고 힘의 작용 방향은 아래쪽이며, 압력이 P인 유체가 역방향으로 흐를 때, 밸브 코어 부품(30)에 대한 주된 차압력은 폐쇄 상태에서 F_reverse = Pπ(D1² - D3²)이고, 힘의 작용 방향은 아래쪽이며; 이는 밸브 폐쇄의 신뢰성에 도움이 되고 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설을 감소시키는 데에도 도움이 된다.

전기밸브의 밸브 코어 이외의 구조물의 크기가 고정된 경우, 즉, D1이 고정된 경우, (D2-D3)가 증가하도록 할 수 있는 세 가지 상황이 있다: 첫째, D2는 그대로 유지되고, D3는 감소한다; 둘째, D2는 증가하고, D3는 그대로 유지된다; 셋째, D2와 D3 모두 증가한다.

D2는 그대로 유지되고 D3가 감소하는 경우, F_forward는 기본적으로 그대로이고, F_reverse는 증가한다. 즉, 유체가 정방향으로 흐를 때에는, 이 경우는 전기밸브의 개폐 동작에 거의 영향을 미치지 않는다; 유체가 역방향으로 흐를 때에는, 전기밸브의 개방 저항이 증가하는데, 이는 유체가 역방향으로 흐를 때 전기밸브 개방의 신뢰성에 도움이 되지 않으며, D2-D3 의 값이 클수록, 부작용이 더 크다.

D2는 증가하고 D3는 그대로 유지되는 경우, F_forward는 증가하고, F_reverse는 기본적으로 그대로이다. 즉, 유체가 정방향으로 흐를 때에는, 전기밸브의 개방 저항이 증가하는데, 이는 유체가 정방향으로 흐를 때 전기밸브 개방의 신뢰성에 도움이 되지 않으며, D2-D3 의 값이 클수록, 부작용이 더 크다; 유체가 역방향으로 흐를 때에는, 이 경우는 전기밸브의 개폐 동작에 거의 영향을 미치지 않는다.

D2와 D3가 모두 증가하는 경우, F_forward는 증가하고, F_reverse는 감소한다. 즉, 유체가 정방향으로 흐를 때에는, 전기밸브의 개방 저항이 증가하는데, 이는 유체가 정방향으로 흐를 때 전기밸브 개방의 신뢰성에 도움이 되지 않으며, D2-D3 의 값이 클수록, 부작용이 더 크다; 유체가 역방향으로 흐를 때에는, 이 경우는 전기밸브의 개방 동작에 도움이 된다.

따라서, 이 방안에 따른 전기밸브는 1 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 로 설계되어, 전기밸브가 양방향 전기밸브인 경우, 정방향 및 역방향 전기밸브 개방의 신뢰성이 적정한 정도로 제어되는 한편, 내부 누설 성능과 전기밸브 폐쇄의 신뢰성이 향상된다.

상기 설계는 또한 제품의 직렬화에 유리하다. 즉, D1이 결정된 경우, D2-D3 의 값 범위는 위의 수치 관계를 통해 계산될 수 있다. 즉, 밸브 스템의 하부 섹션(311)의 벽 두께를 얻을 수 있다. 마찬가지로, D2-D3 의 범위가 결정된 경우에도, 위의 수치 관계를 통해 D1의 값 범위를 계산할 수 있다.

전술한 기술적 방안의 설명에 기초하여, 실시예에 따른 전기밸브는 유체 유동을 조절할 수 있는 전자식 팽창밸브, 또는 솔레노이드 밸브나 양방향 솔레노이드 밸브와 같은 온-오프 밸브일 수 있음에 유의해야 한다.

도 6은 본 개시의 제2 실시예에 따라 제공된 전기밸브의 개략구조도이다. 도 7은 도 6의 부분개략구조도이다. 도 8은 도 6의 밸브 코어의 개략구조도이다.

본 실시예의 전기밸브와 이전 실시예의 전기밸브의 차이점은 실링 조립체가 실링 시트 부품의 일부이고, 밸브 코어 부품이 실링 조립체와 슬라이딩 끼워맞춤된다는 점에 있다. 밸브 코어는 제2 실링부를 포함한다. 자세한 설명은 아래과 같다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브 시트 부품은 내부 부싱(25E) 및 압력 블록(26E)을 더 포함한다. 부싱 부품(12E)은 부싱(121E) 및 실링 조립체를 포함하고, 부싱(121E)은 제2 관형 부분(1211E)을 포함한다(도면에는 일부만 도시됨). 실링 조립체는 부싱(121E)에 고정되거나 제한되고, 실링 조립체는 실링 링(35E) 및 개스킷(36E)을 포함한다. 밸브 코어(31E)는 몸체부(312E) 및 하부 섹션(311E)을 포함하고, 개스킷(36E)의 적어도 일부는 몸체부(312E)의 내벽에 맞닿게 되고, 실링 링(35E)은 부싱(121E)의 내벽에 맞닿게 된다. 몸체부(312E)는 실링 조립체에 대해 슬라이딩 가능하다. 몸체부(312E)는 외경이 실질적으로 균일하다. 몸체부(312E)의 외벽은 제2 실링부(321E)를 포함한다. 몸체부(312E)의 외벽을 밸브 코어(31E) 상에 축방향으로 투영한 원형 라인(N)의 직경은 D1이다. 밸브 코어(31E)의 하부 섹션(311E)의 내경은 실질적으로 균일하고, 하부 섹션(311E)의 외경은 실질적으로 균일하다. 하부 섹션(311E)의 외경은 D2이고, 하부 섹션(311E)의 내경은 D3이다. 직경(D1), 하부 섹션(311E)의 외경(D2), 및 하부 섹션의 내경(D3)은 1 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 를 충족한다. 본 실시예의 다른 구조는 제1 실시예를 참조하여 이해될 수 있다. 제1 실시예의 하부 섹션의 다양한 변형 및 힘 관계는 본 실시예에도 적용 가능하다. 따라서, 본 실시예는 또한 제1 실시예와 동일한 유익한 효과를 가지며, 이는 제1 실시예를 참조하여 이해될 수 있고 여기서 반복하지 않는다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서, D1 = 9.2 mm, D2-D3 = 0.5 mm 이다. 전기밸브의 정방향 및 역방향 작동 성능은 전기밸브가 양방향 밸브일 때 잘 보장되며, 실링 링(22)의 사용수명 역시 보장된다.

도 9는 본 개시의 제3 실시예에 따라 제공된 전기밸브의 개략구조도이다. 도 10은 도 9의 전기밸브의 부분개략구조도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 전기밸브는 구체적으로 플러그(100) 및 가동 철심(101)을 포함하는 솔레노이드 밸브이다. 플러그(100) 및 가동 철심(101)은 구동 부품의 구성요소이다. 밸브 몸체 부품(102)은 용접에 의해 밸브 시트 부품(103)에 고정되고, 밸브 코어(31F)는 몸체부(312F) 및 하부 섹션(311F)을 포함한다. 밸브 시트 부품은 내부 부싱(25F) 및 압력 블록(26F)을 포함한다. 본 실시예에서, 몸체부(312F)의 외벽은 균일한 직경을 갖도록 설계되고, 외벽은 제2 실링부로서 사용된다. 제2 실링부의 직경(D1), 하부 섹션(311F)의 외경(D2), 및 하부 섹션(311F)의 내경(D3)은 1 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 를 충족한다. 솔레노이드 밸브는 전술한 실시예와 같이 전기밸브 폐쇄시의 내부 누설을 감소시키는 동일한 기능을 또한 달성할 수 있고, 솔레노이드 밸브의 다른 구조는 전술한 실시예를 참조하여 설계될 수 있으며, 설계는 또한 본원의 원칙의 틀 안에서 수정될 수 있는데, 이는 여기서 반복하지 않는다.

이상 본원에 따른 전기밸브를 상세히 설명하였다. 본원의 원리 및 실시예는 본원에서 구체적인 예에 의해 예시된다. 예에 대한 상기 설명은 본원의 방법 및 사상의 이해를 용이하게 하기 위한 것일 뿐이다. 통상의 기술자라면, 본 개시의 원리를 벗어나지 않고서 본 개시에 많은 수정 및 개선이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정 및 개선 역시 청구범위에 의해 정의된 본 개시의 보호 범위에 속하는 것으로 간주된다는 점에 유의해야 한다.

Claims

밸브 몸체 부품, 밸브 시트 부품, 및 밸브 몸체 부품의 내부 챔버에 구비된 밸브 코어 부품을 포함하는 전기밸브로서,
상기 밸브 코어 부품은 밸브 코어를 포함하고, 상기 밸브 코어는 실질적으로 관형이며, 상기 밸브 코어는 몸체부와 하부 섹션을 포함하고, 상기 하부 섹션은 실질적으로 환형이며, 상기 하부 섹션은 외경이 실질적으로 균일하고 내경이 실질적으로 균일하며;
상기 밸브 시트 부품은 제1 실링부를 포함하고, 상기 하부 섹션의 단부는 상기 제1 실링부에 맞닿거나 그로부터 분리되도록 구성되며;
상기 밸브 몸체 부품은 부싱 부품을 포함하고, 상기 밸브 코어 부품은 제2 실링부를 포함하며, 상기 밸브 코어 부품은 상기 제2 실링부를 통해 상기 부싱 부품과 슬라이딩 끼워맞춤되고, 상기 제2 실링부는 상기 부싱 부품의 내벽에 맞닿도록 구성되며;
상기 내부 챔버는 상기 밸브 코어 부품 위쪽에 위치한 제1 챔버를 포함하고, 상기 밸브 코어 부품은 균등화 유로를 포함하며, 상기 하부 섹션이 상기 제1 실링부에 맞닿게 될 때, 상기 제1 챔버는 상기 균등화 유로를 통해 상기 전기밸브의 제1 유체 포트와 연통되고;
상기 제2 실링부의 외측 가장자리를 상기 하부 섹션의 단면 상에 축방향으로 투영한 원형 라인의 직경은 D1이고, 상기 하부 섹션의 외경은 D2, 내경은 D3이며; D1, D2, 및 D3는 0.2 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 를 충족하는, 전기밸브.
제1항에 있어서, 1 mm² ≤ D1*(D2-D3) ≤ 6 mm² 의 관계를 충족하는, 전기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트 부품은 실링 링을 포함하고, 상기 실링 링은 연질 재료로 만들어지며, 상기 실링 링은 상기 제1 실링부를 포함하고, 상기 하부 섹션의 상기 단부는 상기 제1 실링부에 맞닿거나 그로부터 분리되어 상기 전기밸브의 제2 유체 포트가 상기 제1 유체 포트와 연통될 수 있게 하거나 연통되지 않게 하도록 구성되며, 상기 밸브는 0.1 mm < D2-D3 < 0.6 mm 의 관계를 충족하는, 전기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트 부품은 실링 링을 포함하고, 상기 실링 링은 연질 재료로 만들어지며, 상기 실링 링은 상기 제1 실링부를 포함하고, 상기 하부 섹션의 상기 단부는 상기 제1 실링부에 맞닿거나 그로부터 분리되어 상기 전기밸브의 제2 유체 포트가 상기 제1 유체 포트와 연통될 수 있게 하거나 연통되지 않게 하도록 구성되며, 상기 하부 섹션의 높이(L)는 0.4 mm 이상인, 전기밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트 부품은 실링 링을 포함하고, 상기 실링 링은 연질 재료로 만들어지며, 상기 실링 링은 상기 제1 실링부를 포함하고, 상기 하부 섹션의 상기 단부는 상기 제1 실링부에 맞닿거나 그로부터 분리되어 상기 전기밸브의 제2 유체 포트가 상기 제1 유체 포트와 연통될 수 있게 하거나 연통되지 않게 하도록 구성되며, 상기 하부 섹션의 높이(L)는 0.4 mm 이상이고, 상기 밸브는 0.1 mm < D2-D3 < 0.6 mm 의 관계를 충족하는, 전기밸브.
제4항에 있어서, 상기 몸체부와 상기 하부 섹션 사이에 전이부가 구비되고, 상기 전이부는 상기 하부 섹션과 연결된 제1 전이 섹션을 포함하며, 상기 제1 전이 섹션 상단부의 내경은 상기 제1 전이 섹션 하단부의 내경보다 작은, 전기밸브.
제4항에 있어서, 상기 몸체부와 상기 하부 섹션 사이에 전이부가 구비되고, 상기 전이부는 상기 하부 섹션과 연결된 제1 전이 섹션을 포함하며, 상기 제1 전이 섹션 상단부의 외경은 상기 제1 전이 섹션 하단부의 외경보다 큰, 전기밸브.
제4항에 있어서, 상기 몸체부와 상기 하부 섹션 사이에 전이부가 구비되고, 상기 전이부는 상기 하부 섹션과 연결된 제1 전이 섹션을 포함하며, 상기 제1 전이 섹션 상단부의 내경은 상기 제1 전이 섹션 하단부의 내경보다 작고, 상기 제1 전이 섹션 상단부의 외경은 상기 제1 전이 섹션 하단부의 외경보다 큰, 전기밸브.
제1항에 있어서, 상기 몸체부와 상기 하부 섹션 사이에 전이부가 구비되고, 상기 전이부는 상기 몸체부와 연결된 제2 전이 섹션을 포함하며, 상기 제2 전이 섹션 상단부의 내경은 상기 제2 전이 섹션 하단부의 내경보다 작고, 상기 제2 전이 섹션 상단부의 외경은 상기 제2 전이 섹션 하단부의 외경보다 작으며, 상기 제2 전이 섹션 상단부의 외경은 상기 하부 섹션의 내경보다 큰, 전기밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 코어 부품은 실링 조립체를 더 포함하고, 상기 부싱 부품은 실질적으로 관형인 제1 관형 부분을 포함하며, 상기 실링 조립체는 상기 밸브 코어의 외벽과 상기 제1 관형 부분의 내벽 사이에 맞닿게 되고, 상기 실링 조립체는 상기 제2 실링부를 포함하며, 상기 제2 실링부는 상기 제1 관형 부분의 내벽과 슬라이딩 끼워맞춤되는, 전기밸브.
제10항에 있어서, 상기 실링 조립체는 실링 링 및 개스킷을 포함하고, 상기 몸체부는 소직경 섹션 및 대직경 섹션을 포함하며, 상기 실링 링은 상기 개스킷과 상기 소직경 섹션 사이에 구비되고, 상기 개스킷은 상기 제2 실링부를 포함하며, 상기 밸브 몸체 부품은 밸브 몸체를 더 포함하고, 상기 부싱 부품은 용접에 의해 상기 밸브 몸체에 고정된 부싱을 포함하며, 상기 부싱은 상기 제1 관형 부분을 포함하고, 상기 제1 관형 부분은 내경이 실질적으로 균일하며, 상기 제1 관형 부분의 상기 내벽은 직경이 D1인, 전기밸브.
제10항에 있어서, D1 = 16.2 mm, 및 D2-D3 = 0.2 mm 인, 전기밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부싱 부품은 부싱 및 실링 조립체를 포함하고, 상기 밸브 몸체 부품은 밸브 몸체를 더 포함하며, 상기 부싱은 용접에 의해 상기 밸브 몸체에 고정되고, 상기 부싱은 제2 관형 부분을 포함하며, 상기 실링 조립체는 상기 제2 관형 부분의 내벽과 상기 몸체부의 외벽 사이에 맞닿게 되고, 상기 몸체부는 외경이 실질적으로 균일하며, 상기 몸체부는 상기 제2 실링부를 포함하는, 전기밸브.
제13항에 있어서, D1 = 9.2 mm, 및 D2-D3 = 0.5 mm 인, 전기밸브.
제13항에 있어서, 상기 실링 조립체는 실링 링 및 개스킷을 포함하고, 상기 실링 링은 상기 개스킷과 상기 제2 관형 부분 사이에 구비되며, 상기 개스킷의 적어도 일부는 상기 몸체부의 상기 외벽에 맞닿는, 전기밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트 부품은 밸브 시트, 실링 링, 내부 부싱 및 압력 블록을 더 포함하고, 상기 밸브 시트는 축방향 관통구멍을 포함하며, 상기 내부 부싱의 적어도 일부는 상기 축방향 관통구멍에 배치되고, 상기 실링 링은 상기 내부 부싱의 외측과 상기 밸브 시트 사이에 배치되며, 상기 밸브 시트는 제1 단차부를 포함하고, 상기 압력 블록의 하단 표면은 상기 제1 단차부 및/또는 상기 실링 링에 맞닿게 되는, 전기밸브.
제16항에 있어서, 상기 밸브 시트는 크림핑에 의해 상기 압력 블록에 고정되고, 상기 압력 블록은 상기 실링 링에 맞닿는 베이스부 및 상기 베이스부 위쪽에 배치된 가이드부를 포함하며, 상기 가이드부의 내경은 아래에서 위로 점차 증가하고; 상기 하부 섹션의 상기 단부가 상기 실링 링에 맞닿게 될 때, 상기 하부 섹션은 상기 내부 부싱 및 상기 베이스부와 헐거운 끼워맞춤되는, 전기밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 투영 원형 라인은 상기 하부 섹션의 상기 단면의 중앙 원형 라인과 실질적으로 일치하고, 상기 하부 섹션의 길이방향 섹션의 하단부는 실질적으로 원호 형상인, 전기밸브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기밸브는 전자식 팽창밸브 또는 솔레노이드 밸브인, 전기밸브.
제19항에 있어서, 상기 전자식 팽창밸브는 양방향 전자식 팽창밸브이고, 상기 솔레노이드 밸브는 양방향 솔레노이드 밸브인, 전기밸브.
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