KR19990039269U - 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기계적 제어 및 전기적 제어를 한 대의 밸브에 혼합하여 사용할 수 있도록 한 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브에 관한 것으로, 유입구(11),배출구(12)가 구비되어 일측 상부에 내부와 연통하는 도압관(13)이 형성된 밸브 몸체(10); 배출구(12)의 상단에 설치되는 밸브 시트(20); 밸브 몸체(10)내 상부에 내장되어 유체실(14)(15)을 구획하는 피스톤(30); 피스톤(30)의 하부에 축(31)으로 연결되어 밸브 시트(20)를 개폐시키는 디스크(40); 밸브 몸체(10)의 상부에 조립되어 양측으로 도압관(13)과 연통하는 유입공(51) 및 유체 배출공(52)이 형성된 상판 덮개(50); 상판 덮개(50)와 피스톤(30) 사이에 설치되는 스프링(60); 상판 덮개(50)의 측면에 유체 배출공(52)과 연통하도록 연결되는 유체 배출관(70); 상판 덮개(50)의 상부에 설치되어 유체 배출공(52)과 유체 배출관(70) 사이에 구비된 유로(53)를 개폐시키는 전자 밸브(80); 유체실(14)과 유체 배출관(70)이 연통되도록 밸브 몸체(10)의 상부에 형성시킨 수동 배출구(16)내에 설치되는 수동 개폐구(90); 유체 배출관(70)의 하단에 설치되는 파일럿 밸브(100); 수조의 고,저수위에 따라 파일럿 밸브(100)를 개폐시키는 부구(110); 및 수조내의 고,저수위를 감지하여 전자 밸브(80)를 자동제어하는 수위감지센서(120)를 포함하여 구성된다.

Description

온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브

본 고안은 각종 빌딩,아파트 등의 건물 옥상 및 지하 저수조 수위제어용, 유면 제어용 전자변과 전극봉 대용, 각종 유류탱크의 액면 제어용으로 사용되는 수위 조절용 정수위 밸브에 관한 것으로, 특히 기계적 제어 및 전기적 제어를 한 대의 밸브에 혼합하여 사용할 수 있도록 한 온,오프식(ON,OFF) 고저수위 제어용 정수위 밸브에 관한 것이다.

또한, 본 고안은 밸브의 개폐 속도 및 밸브를 통과하는 유체의 양을 조절할 수 있도록 한 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 종래 사용되고 있는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브는 밸브의 개폐 방법이 기계식 제어 또는 전기적 제어로만 작동되어 전기적 제어 밸브를 사용할 경우 전기적 이상 및 이물질에 의한 전자 밸브의 개폐 능력 상실로 인하여 밸브가 차단되지 않는 문제점이 있었고, 유체실을 형성하고 있는 격막이 다이어프램으로 되어 있어 고무특성 자체의 노화 현상으로 높은 수압을 견디지 못하여 다이어프램이 찢어지는 경우 수조에 유체가 유입되어 수조에 물넘침 현상이 발생하는 문제점이 있었으며, 기계적 제어 밸브만 사용할 경우 수조에 유체가 공급되는 방법이 펌프식일 때 기계식 제어 밸브와 펌프를 서로 연동하여 사용하여야 되기 때문에 기타 전기적 장치를 따로 설치하여야 하는 등 서로의 단점이 있어 저수조의 물넘침 및 기타 안전성을 고려하여 기계식 제어 밸브와 전기식 제어 밸브를 이중으로 설치 사용하게 됨으로써 급수 시스템의 공사비가 증가하는 문제점이 있었고, 급수 시스템의 조건에 따라 밸브 자체에서 밸브 개폐 속도와 유량 조절을 연동시킬 수 없어 불편함이 많은 문제점이 있었다.

그리고 종래 밸브들은 컨트롤 배관이 밸브의 외부에 노출이 된 상태로 제작이 되어 있어 밸브가 적용되는 현장의 작업 조건상 밸브의 컨트롤 배관 및 전자 밸브가 손상 또는 파손되는 문제점이 발생되어 사용하는 데 있어 불편한 점이 많았다.

본 고안의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 기계적 제어 및 전기적 제어를 한 대의 밸브에 혼합하여 사용할 수 있도록 하여 급수 시스템 설치 공사비를 줄일 수 있는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 밸브의 개폐 속도 및 밸브를 통과하는 유체의 양을 조절할 수 있도록 한 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 유체실을 형성하는 격막을 피스톤으로 형성하여 다이어프램으로 인한 문제점을 보완하였고, 컨트롤 배관을 밸브 내부에 설계하였으며 밸브에 직접 전자 밸브를 설치하여 전기적 제어를 할 수 있게 하였고, 전자 밸브의 토출부와 기계식 파일럿 밸브를 연결하여 기계식 제어로 할 수 있게 하므로서 기계식 제어 및 전기식 제어를 한 대의 밸브에서 동시에 제어할 수 있게 하였다. 또 피스톤에 의한 밸브 유로의 개폐시 피스톤의 행정속도를 조절할 수 있는 속도 조절부를 설치하여 사용 장소에 따라 사용자가 임의로 속도를 조절할 수 있으며, 피스톤의 행정 높이에 따라 유체의 양이 달라지므로 피스톤의 행정 높이를 조절할 수 있는 행정 조절부를 설치하여 밸브의 통과 유량을 조절할 수 있게 하였고, 밸브 외부에 형성된 컨트롤 배관을 밸브 내부로 삽입하여 밸브 설치시 사용자가 용이하게 취급할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 고안의 구성을 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 정수위 밸브의 개폐상태를 보인 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 파일럿 밸브의 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 행정 조절축의 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 파일럿 유로의 작동상태를 보인 단면도로서,

(가)는 전자 밸브의 정상작동시 유로 개폐상태를 보인 단면도.

(나)는 전자 밸브의 정전 또는 고장으로 인하여 전자 밸브의 유로가 폐쇄되었을 때 유로 개폐상태를 보인 단면도.

(다)는 전자 밸브의 오작동으로 인하여 전자 밸브의 유로가 차단되지 아니할 때 파일럿 밸브의 작동에 의한 유로 차단상태를 보인 단면도.

도 6은 본 고안에 따른 유입량 조절부재의 단면도.

도 7은 본 고안의 다른 실시예를 보인 단면도.

도 8은 본 고안의 실시예로서 경제적인 수위제어 시스템이 적용되는 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 밸브 몸체 11 : 유입구

12 : 배출구 13 : 도압관

14,15 : 유체실 16 : 수동배출구

20 : 밸브 시트 30 : 피스톤

31 : 축 40 : 디스크

50 : 상판 덮개 51 : 유입공

52 : 유체 배출공 53 : 유로

60 : 스프링 70 : 유체 배출관

80 : 전자 밸브 90 : 수동 개폐구

100 : 파일럿 밸브 110 : 부구

120 : 수위감지센서 130 : 유입량 조절부재

140 : 행정 조절축 141 : 고정구

142 : 눈금

이하 첨부된 도면에 따라서 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브(1)는 도 1 내지 도 6에 도시되는 바와 같이, 유입구(11),배출구(12)가 구비되어 일측 상부에 내부와 연통하는 도압관(13)이 형성된 밸브 몸체(10); 배출구(12)의 상단에 설치되는 밸브 시트(20); 밸브 몸체(10)내 상부에 내장되어 유체실(14)(15)을 구획하는 피스톤(30); 피스톤(30)의 하부에 축(31)으로 연결되어 밸브 시트(20)를 개폐시키는 디스크(40); 밸브 몸체(10)의 상부에 조립되어 양측으로 도압관(13)과 연통하는 유입공(51) 및 유체 배출공(52)이 형성된 상판 덮개(50); 상판 덮개(50)와 피스톤(30) 사이에 설치되는 스프링(60); 상판 덮개(50)의 측면에 유체 배출공(52)과 연통하도록 연결되는 유체 배출관(70); 상판 덮개(50)의 상부에 설치되어 유체 배출공(52)과 유체 배출관(70) 사이에 구비된 유로(53)를 개폐시키는 전자 밸브(80); 유체실(14)과 유체 배출관(70)이 연통되도록 밸브 몸체(10)의 상부에 형성시킨 수동 배출구(16)내에 설치되는 수동 개폐구(90); 유체 배출관(70)의 하단에 설치되는 파일럿 밸브(100); 수조의 고,저수위에 따라 파일럿 밸브(100)를 개폐시키는 부구(110); 및 수조내의 고,저수위를 감지하여 전자 밸브(80)를 자동제어하는 수위감지센서(120)를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

여기서, 상기 밸브 몸체(10)내의 상부에는 피스톤(30)이 작동할 수 있도록 안내면(17)이 형성되며, 도압관(13)의 하부에는 유입실(18)이 형성된다.

상기 밸브 몸체(10)의 유입구(11)와 도압관(13)에는 거름망(2)(3)이 각각 설치된다.

상기 밸브 시트(20)의 중앙부에는 축(31)이 끼워지는 안내부(21)가 구비된다.

상기 피스톤(30)의 외주연에는 피스톤 링(32)(33)이 설치되고, 디스크(40)의 저부에는 고무패킹(41)이 설치된다.

상기 상판 덮개(50)의 일측 상부에는 도압관(13)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하는 유입량 조절부재(130)가 설치되고, 유입량 조절부재(130)에는 조절나사(131)가 내장된다.

상기 상판 덮개(50)의 중앙 상부에는 밸브의 통과 유량을 제어하는 피스톤 행정 조절축(140)이 고정구(141)를 통해 설치되며, 고정구(141)에는 밸브의 개도를 확인하는 눈금(142)이 형성된다.

상기 수동 개폐구(90)는 수동 배출구(16)내에 나사결합으로 조립되어 수동 배출구(16)를 수동으로 개폐시킨다.

상기 파일럿 밸브(100)의 내부에는 유체 차단용 공(101)이 내장되어 테프론(102)으로 기밀이 유지되며, 부구(110)에 구비된 지지대(111)와 유체 차단용 공(101)이 회전축(103)을 통해 회전가능하게 조립된다.

상기 수위감지센서(120)에는 저수조의 고수위 및 저수위를 각각 감지하는 고수위감지센서(121)와 저수위감지센서(122)가 설치된다.

한편, 도 7은 본 고안의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 밸브 몸체(10)내의 중앙 상부에는 축(31)의 승강을 안내하는 안내부(151)가 구비된 격막(150)이 설치되고, 이 격막(150)의 일측에는 거름망(152)이 설치된 통공(153)이 천공된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 전체적인 작동관계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

저수조 내의 물(유체)이 도 1에서와 같이 만수일 경우 모든 작동은 정지가 된 상태에서 물의 사용으로 인한 저수조내의 수위가 낮아져 수위감지센서(120)의 저수위감지센서(122)에서 감지된 저수위의 전기적 신호를 받아 전자 밸브(80)가 열리게 되고, 이로 인해 유체실(14)에 충만된 압력이 제거됨과 동시에 물은 도 2에서와 같이 유체 배출공(52)을 통해 유체 배출관(70)을 따라 파일럿 밸브(100)를 거쳐 수조내로 배출된다.

이렇게 배출됨과 동시에 도 2에서와 같이 유체실(15)에 정지되어 있던 물과 유입구(11)를 통해 들어오는 물의 압력이 피스톤(30)의 하부를 밀어 올려 피스톤(30)이 유체실(14)쪽으로 올라가면 디스크(40)가 같이 올라가게 되어 밸브 시트(20)가 개방되므로 배출구(12)를 통해 아래의 저수조로 급수가 시작되는 것이다. 여기서, 피스톤(30)이 상하로 이동하는 높이는 상판 덮개(50)에 설치된 행정 조절축(140)을 이용하여 행정 높이를 조절할 수 있어 밸브(1) 외부로 토출되는 유체의 양을 사용자 임의대로 설정할 수 있으며, 행정 조절축(140)의 고정구(141)에는 눈금(142)이 있어 밸브(1)의 개도를 눈으로 알기 쉽게 확인할 수 있다.

이때 피스톤(30)의 개폐 공식을 만들어 보면 피스톤(30)의 상부면적을 'A1', 피스톤(30)의 하부면적을 'A2', 디스크(40)의 상부면적을 'A3', 디스크(40)의 하부면적을 'A4'라고 하면 설계시 피스톤(30)의 하부면적이 디스크(40)의 상부면적 보다 넓게 설계하여 A2>A3식으로 피스톤(30)을 들어 올리게 하는 힘(W=P·A)은 "P·A2"로 이때의 힘 관계를 보면 P·A2>P·A3가 되어 피스톤(30)이 유체실(14)쪽으로 밀리게 되어 밸브(1)가 개방되는 것이다.

이렇게 유입되는 물은 대부분 디스크(40)의 하부인 배출구(12)를 지나 저수조에 모이나 일부는 도 6에서와 같이 거름망(3)을 지나 유입실(18)과 도압관(13) 그리고 유입량 조절부재(130)와 유입공(51)을 거쳐 유체실(14)로 유입된다. 유체실(14)로 유입된 물은 유체 배출공(52)을 지나 개방된 전자 밸브(80)를 통해 파일럿 밸브(100)로도 흐르게 되어 저수조로 들어가게 된다.

이와 같이 계속되는 급수로 시간의 흐름에 따라 저수조의 수위가 상승하면 도 2에서와 같이 수위감지센서(120)의 고수위감지센서(121)에서 감지된 고수위의 전기적 신호를 받아 전자 밸브(80)는 차단이 되고, 위의 설명과 같이 유입구(11)에서 흐르던 유체가 거름망(3)을 통해 유입실(18), 도압관(13), 유입량 조절부재(130)를 지나 조금씩 유입되는 물이 유체실(14)에 모여 압력을 형성하게 되어 피스톤(30)이 아래로 내려가고, 만수위가 되어 도 1에서와 같이 디스크(40)가 처음 위치인 밸브 시트(20)에 닿으면 물의 흐름이 차단된다. 이때, 유입량 조절부재(130)의 조절나사(131)를 조절하면 도압관(13)을 통해 유체실(14)로 유입되는 유체의 양을 조절할 수 있고 유체가 유체실(14)로 유입되는 양에 따라 피스톤(30)이 내려가는 속도가 달라지게 되므로 밸브(1)가 닫히는 속도를 조절할 수 있게 된다.

이렇게 닫히는 것을 앞서 설명한 공식으로 대비하여 보면 전체의 힘은 [P(A1+A3)+W+ks-P(A2+A4)=[P(A1+A3)-P(A2+A4)]+W+ks=적용되는 압력 P는 같고, A1과 A2의 면적이 같으며 A3과 A4의 면적이 같으므로 압력에 관계되는 모든 힘은 0이 되고, W{피스톤(30) 무게+축(31) 무게+디스크(40) 무게}의 힘이 지구 중력에 의해 힘이 아래 방향으로 작용되고, ks(스프링(60)의 탄성력)는 스프링(60)의 압축력에 의해 힘이 아래 방향으로 작용되므로 피스톤(30)이 하부로 이동하게 되어 밸브(1)가 닫히게 된다.

위의 사항에서 도 5의 (다)와 같이 전자 밸브(80)의 오작동(이물질 유입)으로 인해 유로(53)가 차단되지 않을 경우 전자 밸브(80)는 열린 상태이므로 유체 배출관(70)을 통해 파일럿 밸브(100)의 부구(110)가 물위에서 부력을 받아 수위의 상승에 의해 부구(110)와 연결될 지지대(111)가 파일럿 밸브(100)안의 유체 차단용 공(101)과 연결되어 지지대(111)가 회전되고 그 회전되는 각도에 의해 유체 차단용 공(101)도 지지대(111)와 같이 회전하여 유체가 차단 되어지며 그 이후의 밸브(1) 차단은 상기 피스톤(30)의 하부 이동 원리와 같은 작용을 하게 되는 2중 안전식 제어밸브가 된다.

위의 두가지 사항이 아닌 전자 밸브(80)의 도 5의 (나)와 같이 작동 불능에 의한 전자 밸브(80)가 열리지도 닫히지도 않을 때(정전 또는 고장시), 파일럿 밸브(100)가 열려있고 밸브 몸체(10)에 조립되어 있는 수동 개폐구(90)를 손으로 돌려서 열어 유체실(14)의 유체가 수동 배출구(16)를 지나 유체 배출관(70)으로 흐르게 하여 상기의 피스톤(30) 상부 이동 공식에 따라 밸브(1)가 열리며, 유체 차단시 상기의 원리와 같이 파일럿 밸브(100)의 차단으로 인해 피스톤(30)이 하부로 이동하여 밸브(1)가 닫히게 되는 기계식 제어 밸브가 된다.

이와 같이 물이 유입실(18)을 지나 도압관(13)으로 흐르는 동안 거름망(3)에 의해 불순물을 걸러주고, 보호링은 거름망(3)을 고정하여 주며, 디스크(40) 하판의 고무패킹(41)은 특수 제작한 고무몰딩 금형으로 성형하여 어떠한 경우에도 이탈이 없고, 피스톤(30) 외주면의 링홈에 끼워진 피스톤링(32)(33)은 물의 누수 및 피스톤(30)의 원활한 행정을 할 수 있도록 피스톤 링의 재질은 테프론(그라바이트) 재질로 되어 있으며, 밸브 시트(20)에 있는 안내부(21)는 축(31)을 끼워 피스톤(30)의 상하 행정시 피스톤(30)이 이탈되는 것을 막고, 상하 행정을 원활하게 할 수 있도록 도와준다. 그리고 상판 덮개(50)에 조립된 피스톤 행정 조절축(140)을 완전히 잠그면 디스크(40)가 밸브 시트(20)에 접촉되어 밸브(1)가 열리지 않아 게이트 밸브의 역할도 겸할 수 있다. 이때 기존의 일반적인 게이트 밸브는 금속과 금속의 접촉이기 때문에 완전 밀폐는 불가능 하나 본 고안의 정수위 밸브(1)는 디스크(40)가 고무패킹(41)으로 되어있기 때문에 완전 밀폐되어 누설이 없다.

따라서 이러한 본 고안은 각종 건물의 옥상 저수조 및 지하 저수조에 설치할 경우 안전장치를 위하여 기존의 기계식 제어밸브와 전기식 제어밸브 두가지의 밸브를 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 밸브의 차단속도를 조절하여 더욱더 안정된 고정수위를 제어할 수 있고, 개도를 조절하여 유체의 토출량을 조절할 수 있으며, 눈금(142)이 부착되어 있어 밸브(1)의 개도를 눈으로 확인할 수 있는 정유량 조절밸브의 역할까지 할 수 있다. 뿐만 아니라 한 대의 밸브(1)로 기계식 제어밸브, 전기식 제어밸브, 혼합식 제어밸브를 선택하여 사용할 수 있고, 게이트 밸브 역할까지도 겸할 수 있다.

또한 본 고안은 전기적 제어시 컨트롤 배관을 밸브(1) 내부에 설치하여 밸브의 운반 및 기타 취급시에 컨트롤 배관의 파손을 방지하며, 특히 경사지에 위치한 다수의 수조에 한 대의 펌프로서 다수의 수조에 급수 및 제어가 가능한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브는 기계적 제어 및 전기적 제어를 한 대의 밸브에 혼합하여 사용할 수 있어 급수 시스템 설치 공사비를 줄일 수 있으며, 또한 밸브의 개폐 속도 및 밸브를 통과하는 유체의 양을 조절할 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Claims (6)

1. 유입구(11),배출구(12)가 구비되어 일측 상부에 내부와 연통하는 도압관(13)이 형성된 밸브 몸체(10); 배출구(12)의 상단에 설치되는 밸브 시트(20); 밸브 몸체(10)내 상부에 내장되어 유체실(14)(15)을 구획하는 피스톤(30); 피스톤(30)의 하부에 축(31)으로 연결되어 밸브 시트(20)를 개폐시키는 디스크(40); 밸브 몸체(10)의 상부에 조립되어 양측으로 도압관(13)과 연통하는 유입공(51) 및 유체 배출공(52)이 형성된 상판 덮개(50); 상판 덮개(50)와 피스톤(30) 사이에 설치되는 스프링(60); 상판 덮개(50)의 측면에 유체 배출공(52)과 연통하도록 연결되는 유체 배출관(70); 상판 덮개(50)의 상부에 설치되어 유체 배출공(52)과 유체 배출관(70) 사이에 구비된 유로(53)를 개폐시키는 전자 밸브(80); 유체실(14)과 유체 배출관(70)이 연통되도록 밸브 몸체(10)의 상부에 형성시킨 수동 배출구(16)내에 설치되는 수동 개폐구(90); 유체 배출관(70)의 하단에 설치되는 파일럿 밸브(100); 수조의 고,저수위에 따라 파일럿 밸브(100)를 개폐시키는 부구(110); 및 수조내의 고,저수위를 감지하여 전자 밸브(80)를 자동제어하는 수위감지센서(120)를 포함하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상판 덮개(50)의 일측 상부에는 도압관(13)으로 유입되는 유체의 유입량을 제어하는 유입량 조절부재(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상판 덮개(50)의 중앙 상부에는 밸브의 통과 유량을 제어하는 피스톤 행정 조절축(140)이 고정구(141)를 통해 설치되며, 고정구(141)에는 밸브의 개도를 확인하는 눈금(142)이 형성된 것을 특징으로 하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 시트(20)의 중앙에는 축(31)의 승강을 안내하는 안내부(21)가 구비된 것을 특징으로 하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 몸체(10)내의 중앙 상부에는 축(31)의 승강을 안내하는 안내부(151)가 구비된 격막(150)이 설치되고, 이 격막(150)의 일측에는 거름망(152)이 설치된 통공(153)이 천공된 것을 특징으로 하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 유입구(11)와 도압관(13)에는 거름망(2)(3)이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 온,오프식 고저수위 제어용 정수위 밸브.