KR102643784B1 - 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템 및 이를 구비하는 고압니들밸브 - Google Patents

체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템 및 이를 구비하는 고압니들밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체를 단속하여 제어하는 고압니들밸브에 관한 것으로, 상세하게는 단속하는 유체의 압력을 이용하여 패쇄능력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템을 제공하는 한편, 이를 구비하는 고압니들밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템은, 유체를 단속하는 고압니들밸브용 밸브스템에 있어서, 유입구측으로부터 유입되는 유체를 밸브스템의 내부로 유입시키고, 내부로 유입된 이 유체의 압력으로 밸브스템의 단부가 밸브시트 방향으로 가압할 수 있도록 이루어져 폐쇄력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 것이다.

Description

체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템 및 이를 구비하는 고압니들밸브{CHECK VALVE TYPE VALVE STEM FOR NEEDLE VALVE, AND NEEDLE VALVE EQUIPPED WITH THE SAME}
본 발명은 유체를 단속하여 제어하는 고압니들밸브에 관한 것으로, 상세하게는 단속하는 유체의 압력을 이용하여 패쇄능력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템을 제공하는 한편, 이를 구비하는 고압니들밸브에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 공기, 가스, 액체 등과 같은 유체의 공급과 같은 흐름을 제어하기 위하여 사용하는 것이며, 산업용으로 사용되는 밸브는 100바(Bar)이하의 압력이 발생하는 것이 통례이다. 이러한 밸브는 다양한 종류가 있으며, 니들 밸브는 그 중에서도 널리 사용되고 있는 밸브 중 하나이다.
니들 밸브(Needle valve)란, 오리피스(Orifice)를 통하여 흐르는 유체의 양을 조절하기 위하여 길고 끝단으로 갈수록 직경이 작아지는 니들(스템)을 사용하는 유체 조절 밸브이다. 니들(스템)의 몸체는 바늘 모양이며, 노즐 또는 관속에서 상하 또는 좌우 회동하며 바늘 모양의 끝단부가 유량을 밀폐하는 정도에 따라 유량이 조절되거나 유체의 흐름을 개폐하게 된다.
최근에는 수소를 이용한 차량이 개발되고 있어 입자의 크기가 비교적 작은 수소용 밸브의 개발이 시급한 실정이다.
특히, 수소를 발생시켜 저장탱크로 공급하기 위한 라인, 수소 저장탱크에서 수소를 사용하기 위한 사용처 예를 들어 수소자동차로 수소를 충진하기 위한 충진시설, 충진 건, 충진라인 등에는 1000바 이상의 초고압이 발생하게 되며, 이러한 초고압의 유체를 용이하게 제어할 수 있도록 하기 위한 초고압밸브를 필요로 하고 있다.
특허선행기술인 등록특허 제10-1988300호인 초고압용 니들밸브에서는 밸브바디에 형성된 유입구와 스템홀을 연결하는 제어홀 외에 또 다른 선회홀을 형성하여 밸브의 닫힘시 유입구로 유입된 유체가 밸브헤드를 상방에서 누르는 힘을 제공하도록 하는 기술이 제공하고 있다.
상기 특허선행기술인 등록특허 제10-1988300호인 초고압용 니들밸브에서는 밸브의 닫힘시 유입구로 유입된 유체가 선회홀을 통하여 스템홀에 유입되고, 이 유입된 유체가 밸브헤드를 상방에서 누르는 힘을 제공하도록 하여 폐쇄력을 높이도록 하고 있으나, 선회홀을 통하여 스템홀에 유입된 유체는 배출구로 누설될 수 있는 문제점이 있다.
즉, 선회홀을 통하여 스템홀에 유입된 유체는 밸브스템에 구비된 기밀링으로 단속되는 구조로 형성되어 있으며, 이로 인하여 장시간 사용 또는 높은 압력시 누설의 위험성이 있으며, 밸브바디에 선회홀을 형성하여야 함으로써 범용적으로 사용하는 것이 불편하다.
(KR) 등록특허 10-1151733 (KR) 등록특허 10-1907168 (KR) 등록특허 10-1988300
이에 본 발명은 유입구를 통하여 유입되는 유체의 압력으로 폐쇄력을 향상시킬 수 있도록 체크밸브타입으로 이루어진 고압니들밸브용 밸브스템을 제공하고자 한다.
즉, 본 발명은 체크밸브타입의 방식으로 유입구 또는 유입유로를 통하여 유입되는 단속용 유체의 압력으로 밸브스템의 단부를 밸브시트 방향으로 가압할 수 있도록 함으로써 폐쇄력을 향상시켜 엑츄에이터의 작은 힘으로도 폐쇄가 가능하도록 이루어진 고압니들밸브용 밸브스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하고자 하는 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템은, 유체를 단속하는 고압니들밸브용 밸브스템에 있어서, 유입구측으로부터 유입되는 유체를 밸브스템의 내부로 유입시키고, 내부로 유입된 이 유체의 압력으로 밸브스템의 단부가 밸브시트 방향으로 가압할 수 있도록 이루어져 폐쇄력을 향상시킬 수 있도록 이루어진다.
상기 밸브스템은, 상측은 엑츄에이터 또는 핸들과 연결되고, 하측은 유입구측으로부터 유입되는 유체가 유입되는 작동홀이 구비된 구동용 밸브스템과; 상기 작동홀에 일측인 상측부분이 상하이동이 가능하도록 삽입되고, 하측단은 밸브시트와 접촉하는 개폐용 밸브스템과; 상기 작동홀에 결합되어 개폐용 밸브스템이 소정의 거리로 상하이동할 수 있도록 가이드 하며, 상기 구동용 밸브스템이 상승시 개폐용 밸브스템도 함께 상승할 수 있도록 하는 개폐용 밸브스템 가이드와; 상기 작동홀에 삽입되어 개폐용 밸브스템의 상단부를 탄성지지하는 스프링을 포함한다.
상기 구동용 밸브스템의 하측은 개폐용 밸브스템의 상단부를 수용하는 작동홀을 형성할 수 있도록 작동홀용 확장부가 형성되고, 상기 작동홀용 확장부의 외주면에는 유입구측으로부터 유입되는 유체를 작동홀로 안내하기 위한 패쇄용 안내유로부와 패쇄용 유로홀이 형성된다.
상기 개폐용 밸브스템의 하측의 외주면에는 유입구측으로부터 유입되는 유체를 밸브시트 방향으로 안내하는 배출용 유로부가 형성된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템은 유입구(유입유로) 측으로 유입(인입)되는 단속용 유체가 구동용 밸브스템에 형성된 작동홀에 유입되고, 상기 작동홀로 유입된 단속용 유체는 개폐용 밸브스템 가이드로 안내되어 상하이동이 가능한 개폐용 밸브스템을 하측에 위치하며 밸브시트 방향으로 가압함으로써 엑츄에이터의 작은 힘으로도 강한 폐쇄력을 가질 수 있게 된다.
이와 같이 이루어진 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템은 밸브스템을 사용하는 다양한 고압용 니들밸브에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템의 입체상태도.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템이 설치된 체크밸브타입형 고압니들밸브에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템이 설치된 체크밸브타입형 고압니들밸브의 주요부분에 대한 단면도.
도 4는 도 2의 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템의 분리 입체상태도.
도 6은 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템의 작동홀에 단속용 유체가 유입되어 밸브가 닫힘시 폐쇄력을 향상시킨 상태로 보인 단면개략도.
도 7은 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템의 구동용 밸브스템이 상승시 개폐용 밸브스템이 함께 상승하는 상태를 보인 단면개략도.
도 8은 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템의 구동용 밸브스템과 개폐용 밸브스템이 함께 상승하여 밸브가 열린상태를 보인 단면개략도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 고압의 유체의 흐름을 단속하기 위하여 설치되는 고압니들밸브에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 단속하는 유체의 압력을 이용하여 패쇄능력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템 및 이를 구비하는 고압니들밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템은, 유체를 단속하는 고압니들밸브용 밸브스템에 있어서, 유입구측으로부터 유입되는 유체를 밸브스템의 내부로 유입시키고, 내부로 유입된 이 유체의 압력으로 밸브스템의 단부가 밸브시트 방향으로 가압할 수 있도록 이루어져 폐쇄력을 향상시킬 수 있도록 이루어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 나타내고 있는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명을 하도록 한다.
본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템(20)은 도 2와 도 3에서와 같이 밸브몸체(10) 내에 형성된 스템홀(13)에 설치되어 엑추레에터(2) 또는 핸들에 의하여 상하로 이동하여 유입구(11) 측에서 유입되는 유체가 배출구(12) 측으로 이동하는 것을 제어하는 것이다.
이러한 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템(20)의 구성은, 상측은 엑츄에이터(2) 또는 핸들과 연결되는 구동용 밸브스템(21)과, 상기 구동용 밸브스템(21)에 형성된 작동홀(21-1)에 상측부분이 삽입되는 개폐용 밸브스템(22)과, 상기 작동홀(21-1)에 결합되어 개폐용 밸브스템(22)의 상하이동을 안내하고 상승시에는 함께 상승하도록 하는 개폐용 밸브스템 가이드(23)와, 상기 작동홀(21-1)에 삽입되어 개폐용 밸브스템(22)의 상단부를 탄성지지하는 스프링(24)으로 구성된다.
상기 구동용 밸브스템(21)은 상측으로 엑츄에이터(2) 또는 핸들과 연결되는 스템 로드부(21a)와, 상기 스템 로드부(21a)의 하측으로 연장되게 형성되며 개폐용 밸브스템(22)의 상단부를 수용하는 작동홀(21-1)을 형성할 수 있도록 이루어진 작동홀용 확장부(21b)로 구성된다.
상기 스템 로드부(21a)는 스템홀(13)의 상측부분에 삽입 설치된 스템 실링구(60)에 관통되게 설치된다. 상기 스템 실링구(60)에는 기밀을 위한 다수의 기밀링이 구비되어 상하로 이동하는 구동용 밸브스템(21)이 기밀상태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 작동홀용 확장부(21b)에는 내측에 개폐용 밸브스템(22)의 상측부분이 삽입되는 작동홀(21-1)이 형성되고, 밸브의 닫힘시 유입구(11) 측에서 유입되는 유체가 작동홀(21-1)로 유입되어 상단에서 개폐용 밸브스템(22)을 가압할 수 있도록 하기 위한 폐쇄용 유로(a)가 형성된다.
도 6을 참조하면,
상기 폐쇄용 유로(a)는 밸브의 닫힘시 유입구(11) 측에서 유입되는 유체를 작동홀(21-1)로 안내하는 구성으로 작동홀용 확장부(21b)의 외주면에 형성된 다수의 패쇄용 안내유로부(21-2)와, 상기 패쇄용 안내유로부(21-2)로 안내되는 유체를 작동홀(21-1)로 유입되도록 형성된 패쇄용 유로홀(21-3)로 구성된다.
상기 작동홀(21-1)의 하측 내주면에는 개폐용 밸브스템 가이드(23)와 나사결합이 이루어지도록 암나사부가 형성되어 있다.
상기 패쇄용 안내유로부(21-2)는 스템홀(13)과 함께 유체를 안내하는 유로가 형성될 수 있도록 작동홀용 확장부(21b)의 외주면을 등간격으로 방사선형태로 가공하여 형성한 것이다.
상기 패쇄용 유로홀(21-3)은 각각의 패쇄용 안내유로부(21-2)에 형성되어 상기 패쇄용 안내유로부(21-2)로 안내되는 유체가 작동홀(21-1)로 유입되도록 한다.
상기 개폐용 밸브스템(22)은 하단은 밸브시트(30)와 접촉하여 유체를 단속시키는 구성으로, 상측의 일부분은 작동홀(21-1)에 삽입되게 설치되어 하측은 외부로 돌출된 상태가 되도록 작동홀(21-1)의 하측으로 나사결합되는 개폐용 밸브스템 가이드(23)로 설치된다.
이러한 상기 개폐용 밸브스템(22)의 상단에는 구동용 밸브스템(21)의 상승시 함께 상승할 수 있도록 개폐용 밸브스템 가이드(23)의 상단과 접촉할 수 있는 걸림턱(22-1)이 형성되어 있으며, 하단의 외주면에는 열림시 배출유로가(b)가 형성될 수 있도록 배출용 유로부(22-2)가 형성되어 있다.
상기 배출용 유로부(22-2)는 보통 외주면을 등간격으로 방사선형태로 가공하여 형성한다.
상기 개폐용 밸브스템 가이드(23)는 작동홀(21-1)의 하측 내주면에 형성된 암나사부에 나사결합방식으로 설치되는 것으로, 중심부분에는 상기 개폐용 밸브스템(22)이 관통되는 스템용 관통홀(23-1)이 형성되고, 외주면에는 작동홀(21-1)에 나사결합될 수 있도록 나사부(23-2)가 형성된다.
이러한 상기 개폐용 밸브스템 가이드(23)는 작동홀(21-1)의 하측에 결합시 개폐용 밸브스템(22)의 상단인 헤드부분이 작동홀(21-1) 내에서 소정(설정)의 거리 만큼 상하로 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있도록 이루어진다. 이는 작동홀(21-1)에
상기 스프링(24)은 작동홀(21-1)에 삽설되어 개폐용 밸브스템(22)의 상단부분을 탄성지지한다.
상기 밸브시트(30)는 배출구(12) 측에 설치되어 개폐용 밸브스템(22)의 하단과 접촉을 하여 밸브의 열림과 닫힘이 이루어지도록 하는 구성이다.
상기 밸브시트(30)는 스템홀(13)의 하단에 상단부분이 삽입설치되는 밸브시트 커넥터(40)의 하측에 설치되고, 밸브몸체(10)의 배출구(12)측에 나사결합되는 밸브시트 고정구(50)에 의하여 고정설치된다.
이러한 밸브시트(30)는 밸브시트 고정구(50)로 고정설치되는 구성으로 교체가 용이한 장점을 가질 수 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템(20)의 작동상태를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 6을 참조하면,
엑추레이터(2) 또는 손잡이를 이용하여 구동용 밸브스템(21)을 하강시키면, 개폐용 밸브스템(22)이 하강하여 하단부분이 밸브시트(30)와 접촉하게 되어 밸브가 닫히게 된다.
이와 같이 밸브가 닫힐 때, 유입구(11) 측으로 유입된 유체는 회전 공간부(c)에서 균일하게 패쇄용 안내유로부(21-2)와 패쇄용 유로홀(21-3)로 이루어진 폐쇄용 유로(a)로 유입되도록 하고, 상기 폐쇄용 유로(a)를 통해 안내되는 유체는 작동홀(21-1)에 유입되어 개폐용 밸브스템(22)을 밸브시트(30)가 위치한 하측방향으로 가압하게 된다. 이로 인하여 밸브는 강한 폐쇄력을 가질 수 있게 된다.
도 7을 참조하면,
밸브를 열고자 엑추레이터(2) 또는 손잡이를 이용하여 구동용 밸브스템(21)을 상승시키면, 1차로 소정의 거리만큼 구동용 밸브스템(21)과 함께 개폐용 밸브스템 가이드(23)가 상승하게 된다.
도 8을 참조하면,
엑추레이터(2) 또는 손잡이를 이용하여 구동용 밸브스템(21)을 더 상승시키면, 개폐용 밸브스템 가이드(23)의 상단부와 개폐용 밸브스템(22)의 걸림턱(22-1)이 접촉한 후 구동용 밸브스템(21)과 함께 상승하여 밸브가 열리게 된다.
상기 개폐용 밸브스템(22)의 상승으로 밸브가 열리게 되면, 유입구(11) 측으로 유입된 유체는 배출용 유로부(22-2)로 형성되는 배출통로(b)를 통해 배출구(12)로 배출된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템(20)은 유입측에서 유입되는 유체의 압력을 이용하여 강력한 패쇄력을 발휘할 수 있으며, 유입구(11) 측으로 유입된 유체는 반드시 밸브시트(30)가 위치한 통로를 통하여 배출됨으로써 신뢰성있는 기밀상태를 유지시킬 수 있다.
또한, 이와 같이 이루어진 본 발명인 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템(20)은 스템홀(13)이 구비된 다양한 니들밸브에 적용할 수 있다.
1 : 체크밸브타입형 고압니들밸브
2 : 엑츄에이터
10 : 밸브몸체 11 : 유입구
12 : 배출구 13 : 스템홀
20 : 밸브스템 21 : 구동용 밸브스템
21a : 스템 로드부 21b : 작동홀용 확장부
21-1 : 작동홀 21-2 : 패쇄용 안내유로부
21-3 : 패쇄용 유로홀
22 : 개폐용 밸브스템 22-1 : 걸림턱
22-2 : 배출용 유로부
23 : 개폐용 밸브스템 가이드
24 : 스프링
30 : 밸브시트
40 : 밸브시트 커넥터
50 : 밸브시트 고정구
60 : 스템 실링구

Claims (5)

  1. 유체를 단속하는 고압니들밸브용 밸브스템에 있어서,
    유입구(11)측으로부터 유입되는 유체를 밸브스템(20)의 내부로 유입시키고, 내부로 유입된 이 유체의 압력으로 밸브스템(20)의 단부가 밸브시트(30) 방향으로 가압할 수 있도록 이루어져 폐쇄력을 향상시킬 수 있도록 하되,
    상기 밸브스템(20)은,
    상측은 엑츄에이터(2) 또는 핸들과 연결되고, 하측은 유입구(11)측으로부터 유입되는 유체가 유입되는 작동홀(21-1)이 구비된 구동용 밸브스템(21)과; 상기 작동홀(21-1)에 일측인 상측부분이 상하이동이 가능하도록 삽입되고, 하측단은 밸브시트(30)와 접촉하는 개폐용 밸브스템(22)과; 상기 작동홀(21-1)에 결합되어 개폐용 밸브스템(22)이 소정의 거리로 상하이동할 수 있도록 가이드 하며, 상기 구동용 밸브스템(21)이 상승시 개폐용 밸브스템(22)도 함께 상승할 수 있도록 하는 개폐용 밸브스템 가이드(23)와; 상기 작동홀(21-1)에 삽입되어 개폐용 밸브스템(22)의 상단부를 탄성지지하는 스프링(24)을 포함함을 특징으로 하는 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동용 밸브스템(21)의 하측은 개폐용 밸브스템(22)의 상단부를 수용하는 작동홀(21-1)을 형성할 수 있도록 작동홀용 확장부(21b)가 형성되고, 상기 작동홀용 확장부(21b)의 외주면에는 유입구측으로부터 유입되는 유체를 작동홀(21-1)로 안내하기 위한 패쇄용 안내유로부(21-2)와 패쇄용 유로홀(21-3)이 형성됨을 특징으로 하는 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개폐용 밸브스템(22)의 하측의 외주면에는 유입구(11)측으로부터 유입되는 유체를 밸브시트(30) 방향으로 안내하는 배출용 유로부(22-2)가 형성됨을 특징으로 하는 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템.
  4. 제1항 또는 제2항으로 이루어진 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템을 구비하는 고압니들밸브.
  5. 삭제
KR1020220071336A 2022-06-13 2022-06-13 체크밸브타입형 고압니들밸브용 밸브스템 및 이를 구비하는 고압니들밸브 KR102643784B1 (ko)

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