KR19980061908U - 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치에 관한 것으로 시트링의 유입구를 차단 및 개방시키는 플러그와 시트링간의 마찰에 따라 접촉면에서 마모가 발생되더라도 이들 사이의 기밀을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 고안은 본체(1)에 유입구(2a)가 형성된 시트링(2)을 고정하고 상기 시트링의 일측에는 액튜에이터의 신호에 따라 상,하이동하는 밸브스템(4)을 설치하며 상기 밸브스템의 선단에는 시트링에 형성된 유입구를 개폐하는 플러그(5)를 설치하도록 된 것에 있어서, 상기 밸브스템(4)의 선단에 밸브스템으로 부터 이동가능하게 설치되어 유입구(2a)의 개폐역할을 하는 플러그(5)와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이동가능하게 밸브스템에 탄력적으로 결합되도록 하는 탄성부재(6)와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지수단으로 구성된 것이다.

Description

콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치

본 고안은 콘트롤 밸브(control valve)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 밸브 스템의 동작에 따라 유량의 흐름을 조절하는 플러그와 시트링에 형성된 유입구사이의 기밀 및 단면적을 유지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 콘트롤 밸브는 산업플랜트의 배관라인에 설치되어 내부 유체의 압력이나 유량을 조절하는 역할하는 밸브로써, 상기 콘트롤 밸브는 배관라인내의 유체의 흐름을 제어하는 다수개의 부품으로 구성되는데 이들 부품은 유체의 유로를 폐쇄하였을 때 기밀을 유지하도록 설계되어야 한다.

종래에는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 밸브의 본체(1)에 유입구(2a)가 형성된 시트링(Seat Ring)(2)이 나사끼우기로 결합되어 있고 이들의 결합부위에는 유체가 누설되지 않도록 기밀을 유지하기 위한 패킹(3)이 끼워져 있다.

그리고 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)의 일측에는 액튜에이터(Actuator)(도시는 생략함)로 부터 받은 입력신호에 의해 상,하구동하는 밸브스템(4)이 설치되어 있고 상기 밸브스템의 선단에는 유입구(2a)를 개폐하는 플러그(5)가 나사끼우기 또는 용접 고정되어 있다.

상기 플러그(5)는 그 단면이 포물선이나, 브이(V)형상으로 형성되어 유입구(2a)의 폐쇄시 플러그의 외주면이 상기 유입구의 내주면과 선접촉을 하여 유로를 차단하도록 되어 있다.

따라서, 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)를 개폐하거나, 유량을 조절하기 위해 액튜에이터에서 입력신호(주로 비례 제어용 포지셔너에서 입력신호로 공기를 보냄)를 받아 그 입력신호가 밸브스템(4)에 전달되면 상기 밸브스템의 선단에 고정된 플러그(5)가 유입구(2a)의 중심축선상을 따라 이동하게 되므로 시트링(2)의 유입구(2a)를 통해 유입되는 유체를 차단하거나, 유체의 흐름량을 조절하게 된다.

상기한 바와 같은 동작시 액튜에이터가 직동식(Direct Type)인지 역동식(Reverse Type)인지에 따라 유체의 흐름이 상호 반대로 제어되는데, 두 경우 모두 플러그(5)의 열림정도에 따라 유량이 조절된다.

상기 액튜에이터가 직동식인 경우에는 액튜에이터로 부터 최대의 신호(20mA)를 받아 밸브스템(4)이 작동하여 플러그(5)를 하강시키게 되므로 상기 플러그가 시트링(2)의 유입구(2a)를 차단시켜 유체의 흐름을 차단하고, 역동식인 경우에는 직동식과 반대로 액튜에이터로 부터 최소의 신호(4mA)를 받아 밸브스템(4)을 하강시켜 플러그(5)가 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)를 폐쇄시키게 되므로 유체의 흐름이 차단된다.

즉, 직동식 및 역동식 콘트롤 밸브는 액튜에이터의 입력신호(4mA ~ 20mA)의 범위내에서 밸브스템(4)이 상,하이동하는 정도에 따라 플러그(5)의 외주면과 시트링(2)에 형성된 유입구와의 거리차이에서 발생되는 유로의 면적에 의해 유량이 결정된다.

그러나, 이러한 종래의 콘트롤 밸브는 유량의 흐름을 제어하는 플러그(5)가 밸브스템(4)의 하강시 시트링(2)의 유입구(2a)와 선접촉하여 유체의 흐름을 차단하도록 되어 있어 유입구를 반복 개폐함에 따라 금속재질인 플러그(5)와 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)가 접촉되므로 인해 이들의 접촉면에서 마모에 따른 틈새가 발생되지만, 플러그(5)가 밸브스템(4)에 고정되어 있고 액튜에이터에 의해 상,하이동하는 밸브스템(4)의 이동량은 가변되지 않으므로 이들 사이에 발생된 틈새를 통해 유체가 누설되는 문제점이 발생된다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 시트링의 유입구를 개폐시키는 플러그와 시트링간의 마찰에 따라 접촉면에서 마모가 발생되더라도 이들 사이의 기밀 및 단면적을 지속적으로 유지시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 본체에 유입구가 형성된 시트링을 고정하고 상기 시트링의 일측에는 액튜에이터의 신호에 따라 상,하이동하는 밸브스템을 설치하며 상기 밸브스템의 선단에는 시트링에 형성된 유입구를 개폐하는 플러그를 설치하도록 된 것에 있어서, 상기 밸브스템의 선단에 밸브스템으로 부터 이동가능하게 설치되어 유입구의 개폐역할을 하는 플러그와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이동가능하게 밸브스템에 탄력적으로 결합되도록 하는 탄성부재와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지수단으로 구성됨을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치가 제공된다.

도 1a은 종래의 장치에서 시트링의 유입구가 개방된 상태의 종단면도

도 1b는 종래의 장치에서 시트링의 유입구가 닫힌 상태의 종단면도

도 2a는 본 고안에서 시트링의 유입구가 개방된 상태의 종단면도

도 2b는 본 고안에서 시트링의 유입구가 닫힌 상태의 종단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 본체2 : 시트링

2a : 유입구4 : 밸브스템

5 : 플러그6 : 탄성부재

7 : 스토퍼8 : 중공부

9 : 플런저9a : 장공

10 : 고정핀

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 도 2a 및 도 2b를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a는 본 고안에서 시트링의 유입구가 개방된 상태의 종단면도이고 도 2b는 본 고안에서 시트링의 유입구가 닫힌 상태의 종단면도로써, 본 고안의 구성중 종래의 구성과 동일한 부분은 그 설명을 생략하고 동일부호를 부여하기로 한다.

본 고안은 시트링(2)의 유입구(2a)를 개폐하는 플러그(5)가 액튜에이터의 구동에 따라 상,하이동하는 밸브스템(4)의 하부에 탄성부재(6)에 의해 탄력적으로 설치되어 상기 유입구(2a)의 개폐동작시 밸브스템(4)으로 부터 이동가능하도록 되어 있는데, 이때 상기 플러그(5)는 유입구(2a)의 개방에 따라 상승시 밸브스템(4)으로 부터 이탈방지수단에 의해 이탈되는 것이 방지되도록 구성되어 있다.

상기 탄성부재(6)를 본 고안의 일 실시예에서는 코일스프링을 적용하였으나, 판스프링 또는 탄성력이 양호한 고무판 등을 적용할 수 있으므로 반드시 이에 한정하지 않는다.

상기 밸브스템(4)의 하단부에 플러그(5)를 이동가능하게 설치하기 위해 밸브스템(4)의 내부에 스토퍼(7)를 갖는 중공부(8)가 형성되어 있고 상기 플러그(5)에는 코일스프링이 외주면에 위치하는 플런저(9)가 형성되어 있어 상기 플러그를 밸브스템에 결합하면 상기 플런저(9)가 중공부(8)내에 수용된다.

상기 플러그(5)가 유입구(2a)의 개폐동작시 상,하이동함과 동시에 밸브스템(4)에서 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지수단을 본 고안의 일 실시예에서는 플런저(9)에 장공(9a)을 형성하고 밸브스템(4)에는 상기 장공을 통해 고정핀(10)이 끼워져 고정되는 고정공(4a)을 형성하여 상기 플러그(5)가 밸브스템(4)으로 부터 도면상 상,하이동하도록 되어 있으나, 상기한 구성을 일 실시예와는 반대로 밸브스템(4)에 장공을 형성하고 플런저(9)에는 상기 장공을 통해 고정핀(10)이 끼워져 고정되는 고정공(4a)을 형성하여 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 플러그(5)에 형성된 플런저(9)의 외주면에 탄성부재(6)인 코일스프링을 끼운 다음 상기 플런저를 밸브스템(4)에 형성된 중공부(8)에 삽입한다.

이러한 상태에서 플런저(9)의 외주면에 끼워져 스토퍼(7)에 지지된 탄성부재(6)가 압축되도록 상기 플러그(5)를 누름과 동시에 위치를 가변시켜 밸브스템(4)에 형성된 고정공(4a)과 플런저(9)에 형성된 장공(9a)이 상호 일치되도록 한 다음 고정공(4a)과 장공(9a)을 통해 고정핀(10)을 끼운 후 외력을 제거하면 압축되어 있던 탄성부재(6)의 복원력에 의해 도 2a와 같이 고정핀(10)의 상단면이 장공(9a)의 상단면에 접속되므로 상기 플러그(5)가 밸브스템(4)으로 부터 최대한 인출된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 조립되는 콘트롤 밸브에서 직동식인 경우에 액튜에이터로 부터 최대신호인 20mA보다 작은 신호를 받게 되면, 밸브스템(4)이 하강하게 되므로 상기 밸브스템(4)에 탄성부재(6)에 의해 탄력 설치된 플러그(5)가 상기 밸브스템과 함께 하강하게 된다.

상기한 바와 같은 동작시에는 플러그(5)가 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)와 접촉되지 않으므로 유체가 플러그(5)와 유입구(2a)사이에 형성된 유로(틈새)를 통해 흐르게 된다.

상기한 바와 같이 액튜에이터에 의한 입력신호는 비례적으로 인가할 수 있게 되므로 유체의 흐름량을 비례적으로 제어가능하게 된다.

한편, 액튜에이터의 입력신호가 20mA를 받게 되면 밸브스템(4)의 하강으로 플러그(5)의 외주면이 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)의 내주면과 선접촉을 하게 된다.

상기한 바와 같은 동작에 따라 밸브스템(4)이 플러그(5)의 하사점보다 약간 더 하강하지만, 플러그(5)의 외주면은 유입구(2a)의 내주면과 선접촉하고 있어 상기 플러그가 더 이상 하강하지 못하게 되므로 결국 플러그(5)의 플런저(9)에 감겨지고 상면이 스토퍼(7)에 걸려 지지된 탄성부재(6)가 압축력을 받게 된다.

즉, 압축력을 받는 탄성부재(6)가 밸브스템(4)을 상측으로 밀려고 하나, 밸브스템(4)의 누르는 힘이 탄성부재의 복원력보다 더 크게 작용되기 때문에 밸브스템이 상측으로 밀리지 않게 되므로 결국 탄성부재(6)의 압축력은 플러그(5)에 전달되고, 이에 따라 플러그(5)가 시트링(2)에 긴밀히 접촉되므로 유입구(2a)를 보다 확실하게 밀폐시키게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 플러그(5)가 유입구(2a)를 폐쇄하는 동작시 탄성부재(6)가 완충역할을 하게 되므로 플러그(5)의 외주면이 시트링(2)에 형성된 유입구(2a)의 내주면과 선접촉할 때 이들의 접촉면에서 마모가 발생되는 현상을 최소화하게 된다.

상기 액튜에이터에 의해 인가되는 신호를 20mA보다 더 큰 입력신호를 인가하면 밸브스템(4)이 플러그(5)를 더 큰 힘으로 누르려 하나, 플러그(5)가 하강하는 위치는 항상 일정하게 되므로 탄성부재(6)의 압축력만이 더 커져 유입구의 기밀정도를 더욱 향상시키게 된다.

한편, 역동식인 경우에는 전술한 직동식의 동작과 반대로 최소신호에서 유입구(2a)의 기밀을 유지하는 동작을 수행하게 된다.

즉, 직동식과 반대로 4mA의 입력신호를 받으면 직동식의 20mA의 입력신호가 인가되었을 경우와 동일하게 동작이 이루어지면서 유입구(2a)와 플러그(5)사이에 형성되는 유로를 폐쇄시키게 되므로 유체의 흐름이 차단되는 것이다.

이상에서와 같이, 본 고안은 유입구(2a)를 개폐하는 플러그(5)를 밸브스템(4)에 탄력 설치하여 유입구(2a)의 폐쇄시 플러그(5)가 탄성부재(6)를 압축시키도록 되어 있어 반복사용으로 플러그(5)와 유입구(2a)의 선접촉부위가 마모되더라도 탄성부재(6)의 압축력에 의해 유입구(2a)의 내주면에 접촉되는 플러그(5)가 접촉면이 마모되는 양만큼 하강하여 이를 보상하게 되므로 항상 유입구(2a)의 기밀상태를 양호하게 유지시키게 되는 효과를 얻게 된다.

Claims (5)

1. 본체(1)에 유입구(2a)가 형성된 시트링(2)을 고정하고 상기 시트링의 일측에는 액튜에이터의 신호에 따라 상,하이동하는 밸브스템(4)을 설치하며 상기 밸브스템의 선단에는 시트링에 형성된 유입구를 개폐하는 플러그(5)를 설치하도록 된 것에 있어서, 상기 밸브스템(4)의 선단에 밸브스템으로 부터 이동가능하게 설치되어 유입구(2a)의 개폐역할을 하는 플러그(5)와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이동가능하게 밸브스템에 탄력적으로 결합되도록 하는 탄성부재(6)와, 상기 플러그가 밸브스템으로 부터 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지수단으로 구성됨을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   탄성부재(6)가 코일스프링임을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   밸브스템(4)의 선단부에 스토퍼(7)를 갖는 중공부(8)를 형성하고 플러그(5)에는 코일스프링이 외주면에 위치하는 플런저(9)를 형성하여 상기 플런저가 중공부내에 수용되도록 함을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   이탈방지수단은 플런저(9)에 장공(9a)을 형성하고 밸브스템(4)에는 상기 장공을 통해 고정핀(10)이 끼워져 고정되는 고정공(4a)을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   이탈방지수단은 밸브스템(4)에 장공을 형성하고 플런저(9)에는 상기 장공을 통해 고정핀(10)이 끼워져 고정되는 고정공을 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 콘트롤 밸브의 유입구 기밀 유지장치.