KR102635612B1

KR102635612B1 - 잠금 기능을 가지는 밸브

Info

Publication number: KR102635612B1
Application number: KR1020220173522A
Authority: KR
Inventors: 이상선
Original assignee: (주)플로닉스
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-02-13
Also published as: KR20210120390A; JP2023518577A; WO2021194279A1; KR102478698B1; EP4108966A4; CN115362326A; EP4108966A1; KR20230002175A

Abstract

간단한 구조로 잠금 기능을 실현하는 밸브가 개시된다. 상기 밸브는 핸드 휠, 상기 핸드 휠의 공간으로 삽입된 잠금 작동 부재 및 고정 잠금부를 포함한다. 여기서, 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부의 적어도 일부분이 결합됨에 따라 상기 밸브가 잠가지고, 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부가 분리됨에 따라 상기 밸브의 잠금이 해제되며, 상기 잠금 작동 부재는 상기 핸드 휠에 삽입된 상태에서 상기 핸드 휠이 회전에 응답하여 회전 가능하고, 상기 고정 잠금부는 고정된 상태로 상기 밸브의 잠금 동작을 위해 사용된다.

Description

잠금 기능을 가지는 밸브{VALVE HAVING LOCKING FUNCTION}

본 발명은 잠금 기능을 가지는 밸브에 관한 것이다.

밸브는 유체의 흐름을 개폐하기 위한 수단이다. 다만, 종래의 밸브에는 잠금 기능이 구현되어 있지 않아서, 관리자 외의 타인이 상기 밸브를 임의로 조작할 수 있는 문제점이 있었다.

한국등록특허공보 제1019364호 (등록일 : 2011년 2월 24일)

본 발명은 간단한 구조로 잠금 기능을 실현하는 밸브를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브는 핸드 휠; 상기 핸드 휠의 공간으로 삽입된 잠금 작동 부재; 및 고정 잠금부를 포함한다. 여기서, 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부의 적어도 일부분이 결합됨에 따라 상기 밸브가 잠가지고, 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부가 분리됨에 따라 상기 밸브의 잠금이 해제되며, 상기 잠금 작동 부재는 상기 핸드 휠에 삽입된 상태에서 상기 핸드 휠이 회전에 응답하여 회전 가능하고, 상기 고정 잠금부는 고정된 상태로 상기 밸브의 잠금 동작을 위해 사용된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브는 핸드 휠; 및 상기 핸드 휠의 공간으로 삽입된 잠금 작동 부재를 포함한다. 여기서,상기 잠금 작동 부재를 상기 공간에 삽입시킨 상태에서 상기 핸드 휠의 중앙부 방향으로 밀거나 상기 핸드 휠의 외부 방향으로 빼면 상기 밸브의 잠금 상태가 가변된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잠금 동작을 위해 사용되는 잠금 작동 부재는 몸체; 및 상기 몸체로부터 길이 연장된 삽입부를 포함한다. 여기서, 상기 몸체의 내측에 공간이 형성되고, 상기 몸체의 내측면 중 일부분에 잠금 돌기가 형성되며, 상기 잠금 돌기는 외부 잠금부의 돌기와 결합시 잠금 동작을 수행하고, 상기 잠금 돌기가 상기 외부 잠금부의 돌기와 분리시 잠금이 해제되며, 상기 잠금 돌기와 상기 돌기의 결합 또는 분리는 상기 삽입부의 움직임에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 밸브는 잠금 작동 부재의 돌기와 본넷의 잠금 돌기를 치합시키거나 분리시켜서 상기 밸브를 잠그거나 잠금을 해제할 수 있다. 결과적으로, 타인이 임의로 상기 밸브를 조작할 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금이 해제된 밸브의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠궈진 밸브의 구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 분해 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금 작동 장치의 동작을 도시한 도면들이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 이송공의 구조를 도시한 도면들이다.
도 11은 도 10의 곡선들의 비율을 나타낸 표를 도시한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명은 잠금 기능을 가지는 밸브, 예를 들어 다이어프램 밸브에 관한 것으로서, 간단한 구조로 상기 밸브의 회전축 방향에서 제어하여 상기 밸브의 잠금 기능을 실현할 수 있다. 이 때, 상기 밸브의 중심축 방향에서는 잠금 기능이 구현되지는 않는다.

구체적으로는, 상기 밸브를 잠갔을 때에는 회전축 방향에서 핸드 휠이 회전하지 않으며, 상기 밸브의 잠금이 해제된 때에는 상기 핸드 휠의 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금이 해제된 밸브의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잠궈진 밸브의 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 분해 구조를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 단면 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 잠금 작동 장치의 동작을 도시한 도면들이다. 도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 이송공의 구조를 도시한 도면들이며, 도 11은 도 10의 곡선들의 비율을 나타낸 표를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 밸브는 예를 들어 다이어프램 밸브이며, 핸드 휠(Hand wheel, 100), 잠금 작동 부재(102), 본넷(104), 바디(106), 적어도 하나의 플랜지 부재(108), 캡(114), 잠금 부재(200), 다이어프램(Diaphragm, 300), 스핀들 부쉬(304), 상하 운동 부재(306), 완충 부재(308) 및 고정부(400)를 포함할 수 있다.

핸드 휠(100)은 상기 밸브의 개폐를 제어하기 위한 것으로, 사용자가 핸드 휠(100)을 예를 들어 시계 방향으로 회전시키면 상기 밸브가 폐쇄되고, 핸드 휠(100)을 반시계 방향으로 회전시키면 상기 밸브가 개방될 수 있다. 상기 밸브가 개방되면, 유체 이송공(122)을 통하여 유체가 흐를 수 있다.

일 실시예에 따르면, 핸드 휠(100)의 일부분, 예를 들어 측면에 공간(112, 예를 들어 홀)이 형성되고, 공간(112) 내에 잠금 작동 부재(102)가 삽입될 수 있다. 이 때, 잠금 작동 부재(102)는 핸드 휠(100)과 일체로 결합될 수 있다.

잠금 작동 부재(102)는 밸브의 잠금 기능을 구현하기 위한 부재이다.

일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 잠금 작동 부재(102)가 핸드 휠(100)의 공간(112)으로 완전히 삽입되면 상기 밸브의 잠금이 해제되며, 그 결과 사용자가 핸드 휠(100)의 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜 상기 밸브를 개폐시킬 수 있다.

반면에, 도 2에 도시된 바와 같이 잠금 작동 부재(102)의 일부분이 핸드 휠(100)의 외부로 돌출되면, 핸드 휠(100)이 회전하지 못하게 되며, 즉 상기 밸브가 잠기게 된다. 따라서, 잠금 부재(200, 예를 들어 자물쇠)를 잠금 작동 부재(102)에 채우면, 잠금 부재(200)로 인하여 한 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 공간(112)으로 완전히 삽입시킬 수가 없게 된다. 결과적으로, 핸드 휠(100)이 회전되지 않으므로, 상기 밸브의 개폐 동작을 임의로 제어할 수가 없다.

즉, 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 중앙부 방향으로 전진시키면(밀어 넣으면) 밸브의 잠금이 해제되고, 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 외부 방향으로 후진시키면(잡아 빼면) 상기 밸브를 잠글 수 있다. 이러한 밸브의 잠금 동작에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.

본넷(104)은 예를 들어 볼트를 통하여 바디(106)와 결합되며, 유체 이송공(122)의 개폐를 위한 부재들을 하우징할 수 있다. 여기서, 유체 이송공(122)은 유체가 흐르는 공간으로서, 입구(122a), 출구(122b) 및 개폐구(중앙부, 122c)를 포함할 수 있다.

다이어프램(300)의 하면 중 일부가 개폐구(122c)를 통하여 바디(106) 또는 라이너(120)의 하면(912)의 일부분(912c)에 접촉하면 상기 유체의 흐름이 차단되고, 다이어프램(300)의 하면이 바디(106) 또는 라이너(120)의 하면(912)의 일부분(912c)으로부터 분리되면 상기 유체가 유체 이송공(122)을 통하여 흐르게 된다.

즉, 다이어프램(300)의 중앙부를 상하로 움직여서 상기 유체의 흐름을 개폐할 수 있다. 이 때, 다이어프램(300)의 종단부는 바디(106)에 결합될 수 있다. 결과적으로, 다이어프램(300)을 잡아당기거나 밀면 다이어프램(300)의 중앙부만 상하로 움직이게 되며, 즉 다이어프램(300)의 스트로크가 가변된다. 한편, 다이어프램(300)은 1층으로 이루어질 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 다층, 예를 들어 4층으로 이루어질 수도 있다.

이러한 다이어프램(300)의 움직임을 위해서 스핀들 부쉬(304), 상하 운동 부재(306), 완충 부재(308) 및 고정부(400)가 사용된다.

스핀들 부쉬(304)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 핸드 휠(100)에 결합되며, 그 결과 핸드 휠(100)의 회전에 응답하여 회전할 수 있다. 이러한 스핀들 부쉬(304)는 핸드 휠(100)의 내측 공간에 삽입된 상태로 본넷(104)까지 연장될 수 있다.

상하 운동 부재(306)는 일단이 스핀들 부쉬(304)와 결합되고 타단이 콤프레서(Compressor, 302)와 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 스핀들 부쉬(304)와 상하 운동 부재(306)는 나사 결합될 수 있다. 결과적으로, 스핀들 부쉬(304)가 회전하면, 상하 운동 부재(306)는 상하로 움직이게 된다. 예를 들어, 핸드 휠(100)을 시계 방향으로 회전시켜서 스핀들 부쉬(304)를 회전시키면 상하 운동 부재(306)는 하강하여 다이어프램(300)의 중앙부를 하강시킬 수 있고, 핸드 휠(100)을 반시계 방향으로 회전시켜서 스핀들 부쉬(304)를 회전시키면 상하 운동 부재(306)는 상승하여 다이어프램(300)의 중앙부를 상승시킬 수 있다.

이러한 상하 운동 부재(306)는 예를 들어 핀을 통하여 콤프레서(302)와 결합될 수 있으며, 일단은 본넷(104)의 상단부의 홀(322)을 통하여 연장될 수 있다.

고정부(예를 들어 볼트, 400)는 다이어프램(300)을 고정시키는 역할을 한다. 이 때, 완충 부재(308)가 없으면 상하 운동 부재(306)의 종단이 고정부(400)에 직접적인 충격을 가할 수 있으므로, 고정부(400)에 직접적인 충격이 가해지지 않도록 완충 부재(308)를 상하 운동 부재(306)와 고정부(400) 사이에 배열할 수 있다.

바디(106)는 상기 밸브의 몸체로서, 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 바디(106)는 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 폴리페닐렌에테르계 수지와 폴리스티렌계 수지를 성분으로 한 폴리페닐렌에테르계 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 물론, 바디(106)는 엔지니어링 플라스틱으로서 POLYIMDE, POLYSULFONE, POLY PHENYLENE SULFIDE, POLYAMIDE IMIDE, POLYACRYLATE, POLYETHER SULFONE, POLYETHER ETHER KETONE, POLYETHER IMIDE, LIQUID CRYSTAL POLYESTER, POLYETHER KETONE 등 및 이들의 조합물로 이루어질 수도 있다.

다른 실시예에 따르면, 바디(106)는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌설파이드(Poly Phenylene sulfide, PPS), 폴리프탈아미드(Polyphtalamide, PPA), 폴리아미드(Polyamide, PA6), 폴리아미드(Polyamide, PA66), 폴리케톤(Polyketone, POK) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)에 유리섬유(Glass fiber)를 혼합함에 의해 형성될 수 있다. 이렇게 바디(106)를 제조하면, 바디(106)의 강도, 내충격성, 기계적 특성 등이 향상될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 바디(106)는 예를 들어 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리아미드(PA6), 폴리아미드(PA66), 폴리케톤(POK) 또는 폴리에틸렌(PE)에 유리섬유 및 탄소섬유를 혼합함에 의해 형성될 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 바디(106)는 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리아미드(PA6), 폴리아미드(PA66), 폴리케톤(POK) 또는 폴리에틸렌(PE)에 유리섬유, 탄소섬유 및 그라파이트를 혼합함에 의해 형성될 수 있다.

이러한 바디(106)의 내측면에는 라이너(120)가 형성되고, 라이너(120)의 내측에는 유체가 흐르는 유체 이송공(122)이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 라이너(120)는 불소 수지로 이루어질 수 있다. 불소 수지는 분자 안에 불소를 함유한 수지를 총칭하는 것으로서, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리클로트리폴리오르에틸렌(PCTFE) 등이 있으며, 예를 들어 테트라 플루오르 에틸렌 페르플루오르 알킬비닐 에테르 공중합체(Tetra fluoro ethylene perfluoro alkoxy vinyl ether coppolymer, PFA)일 수 있다. 이러한 불소 수지는 내열성, 내약품성, 전기 절연성이 뛰어나고 마찰계수가 작으며 접착 및 점착성이 없다. 즉, 불소 수지로 라이너(120)를 형성하면, 라이너(120)의 마찰 계수가 작기 때문에 유체 이송공(122) 내에서의 층류에 따른 유속 변경을 최소화할 수 있다. 즉, 특정 지점을 기준으로 하여 유체 이송공의 상측 또는 하측의 유속과 중심부에서 유속의 차이가 최소화될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 바디(106) 내부에 금속 부재(미도시)가 예를 들어 사출성형을 통하여 형성될 수도 있다. 결과적으로, 바디(106)의 강도가 강화될 수 있다.

바디(106)의 종단에는 플랜지 부재(108)가 형성될 수 있다. 플랜지 부재(108)는 배관의 플랜지 부재와 결합될 수 있으며, 그 결과 상기 밸브와 상기 배관이 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 플랜지 부재(108)가 플라스틱으로 형성되고 플랜지 부재(108) 내에 금속 부재(미도시)가 포함될 수 있다.

이하, 잠금 기능을 구체적으로 살펴보겠다.

본넷(104)은 도 3에 도시된 바와 같이 본넷 몸체(310) 및 본넷 잠금부(312)를 포함할 수 있다.

본넷 몸체(310)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 사각형 형상을 가지며, 바디(106)와 결합될 수 있다.

본넷 잠금부(312)는 본넷 몸체(310)로부터 돌출되며, 본넷 몸체(310)보다 작은 폭을 가질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본넷 잠금부(312)의 종단부 내측에는 스핀들 부쉬(304)가 삽입되는 공간(322)이 형성되고, 도 5에 도시된 바와 같이 종단 외측으로 잠금 돌기(500)가 형성될 수 있다. 여기서, 잠금 돌기(500)는 나사산과 유사하게 삼각형 형상을 가질 수도 있지만, 잠금 작동 부재(102)와 치합되는 한 사각형 형상 등 제한이 없다. 본넷(104)이 고정된 상태로 잠금 기능을 위해 사용된다는 관점에서, 본넷(104)은 고정 잠금부로 명명될 수도 있다.

이러한 잠금 돌기(500)는 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)와 치합될 수 있다. 여기서, 잠금 돌기(500)가 본넷 잠금부(312)의 종단 외측 전체에 형성된 것으로 도시하였으나, 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)와 치합되는 잠금 돌기가 형성되면 충분하므로 본넷 잠금부(312)의 일부에만 형성될 수도 있다.

예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 본넷 잠금부(312)의 잠금 돌기(500)가 잠금 작동 부재(102)의 내측면의 돌기(516)와 결합될 수 있다. 이 경우, 본넷(104)이 고정되어 있으므로, 사용자가 핸드 휠(100)을 회전시킬려고 해도 핸드 휠(100)이 회전되지 않는다. 즉, 상기 밸브가 잠가지게 된다.

반면에, 사용자가 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 내측, 즉 중앙부 방향으로 밀면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본넷 잠금부(312)의 돌기(500)와 잠금 작동 부재(102)의 잠금 돌기(516)가 분리된다. 결과적으로, 상기 밸브의 잠금이 해제되어 사용자가 핸드 휠(100)을 회전시켜 유체의 흐름을 개폐시킬 수 있다.

이러한 동작을 위하여, 잠금 작동 부재(102)의 내측면에 공간(530)이 형성되고, 내측면 중 일부분에만 돌기(516)가 형성되며 나머지 부분은 평탄할 수 있다. 결과적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 잠금 작동 부재(102)의 평탄한 부분과 본넷 잠금부(312)의 잠금 돌기(500)가 접촉하더라도 잠금 작동 부재(102)와 본넷 잠금부(312)가 치합되지 않는다. 따라서, 사용자가 핸드 휠(100)을 회전시키면, 잠금 작동 부재(102)는 핸드 휠(100)의 측면에 삽입된 상태로 핸드 휠(100)과 함께 회전하게 된다.

잠금 작동 부재(102)를 구체적으로 살펴보면, 잠금 작동 부재(102)는 몸체(510), 삽입부(512), 마개부(514) 및 돌기 지지부(518)를 포함할 수 있다.

몸체(510)의 내측에는 공간(530)이 형성되고, 내측면의 일부분에 잠금 돌기(516)가 형성되며 내측 다른 부분은 평탄할 수 있다. 물론, 다른 부분이 평탄하다고 언급하였지만, 잠금 돌기(500)와 치합되지 않는 한 평탄하지 않고 요철 구조를 가질 수도 있다.

삽입부(512)는 핸드 휠(100)의 공간(112)으로 삽입되는 부분으로, 사용자의 제어에 따라 공간(112)에서 전진 또는 후진할 수 있다.

이러한 삽입부(512)의 일부분에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 잠금 부재(200)의 고리가 삽입될 수 있는 홀(540)이 형성될 수 있다.

마개부(514)는 도 1에 도시된 바와 같이 공간(112)을 덮을 수 있으며, 공간(112)에서 핸드 휠(100)과 일체로 결합될 수 있다.

다만, 사용자가 마개부(514)를 외부 방향으로 잡아당기면, 도 2에 도시된 바와 같이 마개부(514)와 삽입부(512)의 적어도 일부가 핸드 휠(100)의 외부로 돌출될 수 있다.

또한, 상기 사용자가 마개부(514)를 핸드 휠(100)의 중앙 방향으로 밀면, 마개부(514)는 도 1에 도시된 바와 같이 핸드 휠(100)의 외측면과 동일 선상에 배열될 수 있다.

돌기 지지부(518)는 잠금 돌기(516)의 후단에 형성되어 돌기(516)를 지지하며, 일부에 절개부(532)가 형성될 수 있다.

절개부(532)는 잠금 돌기(516)에 탄성을 부여할 수 있다.

정리하면, 본 실시예의 밸브에서, 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 외부 방향으로 잡아 당기면 본넷(104)의 종단부에 형성된 잠금 돌기(500)와 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)가 치합되어 상기 밸브가 잠가지고, 잠금 작동 부재(102)를 핸드 휠(100)의 중앙 방향으로 밀면 본넷(104)의 잠금 돌기(500)와 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)가 분리되어 상기 밸브의 잠금이 해제될 수 있다. 즉, 상기 밸브는 회전 축 방향에서 잠금이 제어될 수 있다. 다만, 상기 밸브는 중심축(수직축) 방향에서는 잠금 기능이 구현되지 않을 수 있다. 결과적으로, 상기 밸브의 잠금 구조가 간단할 수 있다.

위에서는, 본넷(104)의 상단부의 외측면에 잠금 돌기(500)가 형성되는 것으로 설명하였으나, 본넷(104)과 결합되는 별도의 부재가 있고 상기 부재에 잠금 돌기가 형성되며 상기 잠금 돌기와 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)가 치합될 수도 있다.

또한, 위에서는 본넷(104)의 잠금 돌기(500)와 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)가 치합되는 것으로 언급하였으나, 본넷(104)에 홈 또는 홀이 형성되고 잠금 작동 부재(102)의 돌기(516)가 상기 홈 또는 홀로 삽입되어 결합될 수도 있다. 물론, 반대의 경우도 가능하다.

다른 실시예에 따르면, 본넷(104)의 상단부에 홈 또는 홀이 형성되고 잠금 작동 부재(102)의 하면에 돌기가 형성된 상태에서, 상기 돌기가 본넷(104)의 홈 또는 홀로 삽입되어 결합될 수도 있다. 물론, 반대의 경우도 가능하다. 이 경우에는, 상기 밸브의 잠금 동작 또는 잠금 해제 동작을 위해서는, 잠금 작동 부재(102)가 상하로 움직이는 구조이어야 한다.

이하, 유체 이송공(122)의 구조에 대하여 살펴보겠다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 유체 이송공(122)은 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 다이어프램(300)에 대응하는 중앙부(122c)의 방향으로 하여 유선형으로 이루어질 수 있다.

이상적으로는, 유체 이송공(122)은 입구(122a)로부터 중앙부(122c), 중앙부(122c)로부터 출구(122b)까지 전체가 유선형으로 이루어지는 것이 유체 이송량을 최대로 할 수 있다. 그러나, 이 경우 중앙부(122c)에 해당하는 라이너(120)의 종단이 너무 날카롭거나 상기 밸브를 제조하는데 공정상 어려움이 있기 때문에 상기 중앙부에 해당하는 라이너(120)의 종단부들(920 및 922)을 수직하게 형성하여야 한다. 다만, 수직하게 형성된 종단부들(920 및 922)은 최소한의 길이(H)로 제작되며, 예를 들어 12mm 이하일 수 있다.

특히, 유체 이송공(122)은 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 중앙부(122c)의 방향을 향하여 입구(122a) 또는 출구(122b)부터 유선형 형상을 가질 수 있다. 즉, 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 곡선이 시작된다.

종래 밸브는 유체 이송공이 입구 또는 출구에서 특정 지점까지 직선 라인으로 형성되다가 중앙부까지 수직하게 형성되므로, 상기 수직 부분이 유체 흐름을 방해하는 장애물로 작용하여 단위 시간당 유체 이송량이 적을 수밖에 없다.

반면에, 본 발명의 밸브에서는 유체 이송공(122)이 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 중앙부(122c)를 향하여 유선형 형상을 가진다. 따라서, 유체 이송공(122) 내에 유체 흐름을 방해하는 장애물이 존재하지 않아서 단위 시간당 유체 이송량이 상당히 높다.

종래 밸브에서 수직 부분을 유선형으로 변형하면 수직 부분을 포함하는 밸브보다는 유체 이송량이 많아지지만, 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 상기 중앙부를 향하여 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 유선형 형상을 가지는 본 발명의 밸브에 비하여 단위 시간당 유체 이송량이 상당히 작다.

즉, 본 발명의 밸브에서는 유체 이송공(122)이 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 곡선이 시작되므로, 종래 밸브에 비하여 단위 시간당 유체 이송량이 상당히 높다. 즉, CV값이 상당히 향상될 수 있다.

일 실시에에 따르면, 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 중앙부(122c)의 방향으로 갈수록 유체 이송공(122)이 폭이 작아질 수 있다. 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 중앙부(122c)의 방향으로 진행하더라도 유체 이송공(122)이 폭이 동일한 경우에는 다이어프램(300)를 상승 또는 하강시키는 범위가 크며, 따라서 예를 들어 다이어프램(300)을 조절하는 핸드 휠(100)을 최대 7바퀴 반을 돌려야 개폐 동작을 정상적으로 수행할 수 있다. 반면에, 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 중앙부(122c)의 방향으로 갈수록 유체 이송공(122)이 폭이 작아지면 다이어프램(300)를 상승 또는 하강시키는 범위가 상대적으로 작아지므로, 예를 들어 다이어프램(300)를 조절하는 핸드 휠(100)을 4바퀴만 돌려도 개폐 동작을 원활이 수행시킬 수 있다.

위에서는 유체 이송공(122) 관점에서 살펴보았지만, 라이너(120) 관점에서 살펴보면, 라이너(120)의 제 1 내측 상면 라인(910a), 제 1 내측 하면 라인(912a), 제 2 내측 상면 라인(910b) 및 제 2 내측 하면 라인(912b)이 유선형 형상을 가질 수 있다.

또한, 다이어프램(300)과 맞닿는 라이너(120)의 하측 중앙부(912c)의 양측면은 유체 흐름을 원활하게 하기 위하여 곡선 형상을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 밸브에서 유체 이송공(122)은 유체 흐름뿐만 아니라 제조 공정을 고려하여 유체 이송공(122)의 곡률을 결정할 수 있다. 종래 밸브에서는 유체 이송공이 긴 길이의 수직 부분을 포함하므로 다중 라이너로 제작되어야 하지만, 본 발명의 밸브에서는 단일 라이너로 제작이 가능하고, 이를 위해 적절한 곡률 비율을 가질 수 있다. 결과적으로, 종래 밸브에서는 생산성이 떨어지나, 본 발명의 밸브는 생산성이 상당히 향상될 수 있다.

우선, 유체 이송공(122) 내의 가상의 중앙 곡선(1000)의 반지름, 내측 상면(910)이 형성하는 곡선의 반지름, 내측 하면(912)이 형성하는 곡선의 반지름, 유체 이송공(122)의 입구(122a) 또는 출구(122b)의 직경, 상기 중앙부에 인접한 수직 부분의 높이 및 면간 거리를 각기 R, R1, R2 또는 R3, DN, H 및 L로 정의하겠다. 또한, 유체 이송공(122)의 좌측 공간 및 우측공간이 동일한 구조를 가지는 것으로 가정하겠다.

일 실시예에 따르면, 내측 상면(910)은 일반적으로 유체 이송공(122)의 중앙곡선(1000)의 반지름(R)과 다른 곡률을 가지는 하나의 곡선을 가질 수 있다. 즉, 내측 상면(910)의 곡선은 유체 이송공(122)의 중앙 곡선(1000)과 다른 곡률을 가질 수 있다.

다만, 면간 거리(L)가 기설정값 이상이면, 내측 상면(910)의 곡선은 원활한 밸브의 제작을 위하여 서로 다른 곡률을 가지는 2개의 곡선들로 이루어질 수 있다. 여기서, 2개의 곡선들 중 다이어프램(300)에 가까운 곡선의 곡률이 상대적으로 더 클 수 있고, 상기 2개의 곡선들의 곡률은 중앙 곡선(1000)과 다른 곡률을 가질 수 있다. 이는 라이너(120) 제조시 유체 이송공(122)에 삽입된 단일 코어를 원활히 제거할 수 있게 하기 위해서이다.

예를 들어, 내측 상면(910)의 곡선은 면간 거리(L)가 230㎜ 이하일 때는 하나의 곡선으로 형성되지만 면간 거리(L)가 230㎜를 초과할 때는 2개의 곡선들로 이루어질 수 있다.

내측 상면(910)이 하나의 곡선으로 이루어질 때, 도 11의 표를 참조하여 내측 상면(910)이 형성하는 곡선의 반지름(R1)과 면간 거리(L) 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 0.44(70/160)~0.64(85/132)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 0.45(90/200)~0.67(110/165)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 0.41(95/230)~0.58(115/197)의 범위를 가질 수 있다. 상기 표에 표시되지는 않았지만, DN150의 경우 L은 406~480의 범위를 가지며 R1은 170을 가질 수 있으므로, R1/L은 0.354(170/480) 이상일 수 있다.

즉, R1과 면간 거리(L) 비율은 0.354(170/480)~0.67(110/165)의 범위를 가질 수 있다. 여기서, DN25는 입구(122a) 또는 출구(122b)의 면간 거리(L)가 25㎜(φ)인 경우를 의미하고, DN40은 입구(122a) 또는 출구(122b)의 면간 거리(L)가 40㎜(φ)인 경우를 나타내며, DN50은 입구(122a) 또는 출구(122b)의 면간 거리(L)가 50㎜(φ)인 경우를 의미한다.

내측 하면(912)을 살펴보면, 내측 하면(912)은 입구(122a) 또는 출구(122b)에 대응하는 제 1 곡선(반지름 R2)와 다이어프램(300) 인근의 제 2 곡선(반지름 R3), 즉 2개의 곡선들로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 곡선과 상기 제 2 곡선의 곡률이 다르고, 상기 제 1 곡선 및 상기 제 2 곡선은 유체 이송공(122)의 중앙 곡선(400, R)과 다른 곡률을 가질 수 있다. 다만, R3는 면간 거리(L)가 상당히 커지면 존재하지 않을 수도 있다.

R2와 면간 거리(L) 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 0.59(95/160)~0.83(110/132)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 0.65(130/200)~0.91(150/165)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 0.63(145/230)~0.84(165/197)의 범위를 가질 수 있다. 즉, R2와 면간 거리(L) 비율은 0.59(95/160)~0.91(150/165)의 범위를 가질 수 있다.

R3와 면간 거리(L) 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 0.31(50/160)~0.49(65/132)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 0.33(65/200)~0.52(85/165)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 0.37(85/230)~0.53(105/197)의 범위를 가질 수 있다. 즉, R3와 면간 거리(L) 비율은 0.31(50/160)~0.53(105/197)의 범위를 가질 수 있다.

R2와 R3 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 1.46(95/65)~2.2(110/50)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 1.53(130/85)~2.31(150/65)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 1.38(145/105)~1.94(165/85)의 범위를 가진다. 즉, R2와 R3 비율은 1.38(145/105)~2.2(110/50)의 범위를 가질 수 있다.

R1와 R2 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 0.64(70/110)~0.89(85/95)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 0.6(90/150)~0.85(110/130)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 0.58(95/165)~0.79(115/145)의 범위를 가진다. 즉, R1와 R2 비율은 0.58(95/165)~0.89(85/95)의 범위를 가질 수 있다.

R1와 R3 비율을 살펴보면, DN25 밸브의 경우 1.08(70/65)~1.7(85/50)의 범위를 가지고, DN40 밸브의 경우 1.06(90/85)~1.69(110/65)의 범위를 가지며, DN50 밸브의 경우 0.91(95/105)~1.35(115/85)의 범위를 가진다. 즉, R1와 R3 비율은 0.91(95/105)~1.7(85/50)의 범위를 가질 수 있다.

다이어프램(300) 인근의 수직 부분의 높이(H)는 구경에 따라 달라지지만 7mm 내지 12mm의 범위 내에서 존재할 수 있다.

한편, 위에서는 DN25 밸브, DN40 밸브 및 DN50 밸브만 언급하였지만, 이외의 다른 사이즈의 밸브들에도 위의 비율들이 동일하게 적용될 수 있다.

정리하면, 본 실시예의 밸브에서는 유체 이송공(122)이 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 다이어프램(300)에 대응하는 중앙부(122c)의 방향으로 하여 유선형 형상을 가질 수 있다. 특히, 입구(122a) 또는 출구(122b)로부터 곡선이 시작된다. 따라서, 단위 시간당 유체 이송량이 향상될 수 있다.

위에서는, 유체 이송공(122)의 좌측 공간과 우측 공간이 동일한 구조를 가지고 대칭적으로 형성되었지만, 다른 구조를 가질 수도 있다. 다만, 상기 좌측 공간 및 상기 우측 공간 모두 유선형 형상을 가질 것이다.

한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한, 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 핸드 휠 102 : 잠금 작동 부재
104 : 고정 잠금부(본넷) 200 : 잠금 부재

Claims

밸브에 있어서,
핸드 휠;
상기 핸드 휠의 공간으로 삽입된 잠금 작동 부재; 및
고정 잠금부를 포함하되,
상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부의 적어도 일부분이 결합됨에 따라 상기 밸브가 잠가지고, 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부가 분리됨에 따라 상기 밸브의 잠금이 해제되며,
상기 잠금 작동 부재는 상기 핸드 휠에 삽입된 상태에서 상기 핸드 휠이 회전에 응답하여 회전 가능하고, 상기 고정 잠금부는 고정된 상태로 상기 밸브의 잠금 동작을 위해 사용되며,
상기 잠금 작동 부재를 상기 핸드 휠의 공간으로 전진시키면 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부가 분리되어 상기 밸브의 잠금이 해제되며, 상기 잠금 작동 부재를 상기 핸드 휠의 외부 방향으로 빼내면 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부가 결합되어 상기 밸브가 잠기고, 상기 잠금 작동 부재의 일부에 홀이 형성되며, 상기 잠금 작동 부재가 상기 핸드 휠의 외부 방향으로 빼낸 상태에서 잠금 부재의 일부가 상기 홀로 삽입되어 상기 밸브가 잠기는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서, 상기 고정 잠금부는 하우징이되,
상기 상기 잠금 작동 부재와 상기 고정 잠금부는 상기 핸드 휠의 회전 방향에서 치합되며, 상기 잠금 작동 부재는 상기 핸드 휠의 회전 방향에서 잠금 기능을 구현하나 상기 밸브의 중심축(수직축) 방향으로는 잠금 기능을 구현하지 않는 것을 특징으로 하는 밸브.
제2항에 있어서, 상기 핸드 휠을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴에 의해 유체 이송공의 유체 흐름이 개폐되며,
상기 잠금 작동 부재의 내측면의 일부분에 돌기가 형성되고, 상기 하우징의 상단부의 외측면에 잠금 돌기가 형성되며, 상기 잠금 작동 부재의 일부분의 돌기과 상기 하우징의 상단부의 잠금 돌기가 결합됨에 따라 상기 밸브가 잠가지는 것을 특징으로 하는 밸브.
제2항에 있어서,
상기 하우징과 결합되며, 내측면에 유체 이송공이 형성된 바디;
상기 핸드 휠의 내측면에서 상기 핸드 휠과 결합되는 스핀들 부쉬;
상기 스핀들 부쉬와 결합되는 상하 운동 부재;
상기 상하 운동 부재와 결합되는 콤프레서; 및
상기 콤프레서와 결합되는 다이어프램을 더 포함하되,
상기 핸드 휠이 회전하면 상기 스핀들 부쉬가 회전하고, 상기 스핀들 부쉬가 회전하면 상기 상하 운동 부재가 상하로 움직여서 상기 다이어프램의 스트로크를 가변시키는 것을 특징으로 하는 밸브.
제2항에 있어서,
상기 하우징과 결합된 바디; 및
상기 바디의 내측면에 형성된 라이너를 더 포함하되,
상기 라이너 내측면에는 유체가 흐르는 유체 이송공이 형성되고,
상기 유체 이송공에 대응하는 상기 라이너의 내측면은 입구로부터 중앙부 방향으로 하여 상기 입구로부터 상기 중앙부까지 유선형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 밸브.
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