KR200348821Y1 - 니들 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 니들 밸브에 관한 것으로서, 스템의 단부는 외주면 상단을 따라 형성되는 돌출단을 구비한 환형의 외벽과, 상기 외벽 내부의 함몰부로 이루어지며, 시트부재는 헤드와, 상기 헤드와 일체로 형성되며 상기 스템의 함몰부에 삽입되는 몸체를 포함하여 스템의 외벽 내주면 및 상면 각각이 시트부재의 몸체 외주면 및 헤드 저면과 결합되는 것을 특징으로 하는 니들 밸브를 제공한다.

본 고안에 의하면 시트부재를 스템 단부에 결합시킴에 있어 별도의 체결수단을 이용하지 않고 스템 단부 자체와 시트부재를 직접 결합시키는 방식을 취함으로서 스템의 잦은 운동에 따라 발생되는 스템과 시트부재가 분리되는 것을 방지할 수 있으며, 스템과 시트부재와의 결합력을 더욱 증진시켜 시트부재가 더욱 완전하게 기밀을 유지할 수 있다는 이점이 있다.

Description

니들 밸브{Needle valve}

본 고안은 니들 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패킹부재를 스템의 단부에 적절하게 결합시켜 밸브를 통해 유동되는 유체의 유량 조절을 더욱 정밀하게 수행할 수 있는 니들 밸브에 관한 것이다.

통상적으로 밸브는 유동되는 유체의 유량 조절을 위한 것으로서 유동 유체의차단, 유동 유체량의 조절, 유동 유체의 방향 전환 등 여러 다양한 종류의 밸브가 널리 사용되고 있는데 이 중 니들밸브(Needle valve)는 주로 유체의 흐름을 차단하기 위하여 사용된다.

도 1은 통상적인 니들 밸브의 단면 구성도로서, 니들 밸브는 기본적으로 유체가 출입하는 유입구(12) 및 배출구(16)와 상기 유입구 및 배출구(12, 16)와 연통되는 중앙 유로(14)를 구비한 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 내부를 운동하며 상기 중앙 유로(14)를 개폐시키는 스템(20)과, 상기 스템(20)을 조작하기 위한 조작 핸들(50)을 포함하여 이루어진다.

한편, 중앙 유로(14)를 개폐시키는 스템(20)은 도 2에 개시된 것과 같이 그 단부에 외벽(24)과 함몰부(26)를 형성시키고 관통 홀(32)이 구비된 시트부재(30)를 볼트와 같은 체결수단(40)으로 결합시켜 유동 유체의 기밀이 더욱 완전하게 유지될 수 있도록 하고 있으며, .

그러나 니들 밸브는 그 특성상 조작 핸들(50)을 이용하여 유체의 유동을 상시적으로 조절하여야 하는데 스템(20)의 단부에 시트부재(30)를 결합함에 있어 종래와 같이 볼트 등과 같은 별도의 체결수단(40)을 채용하는 경우에는 잦은 스템(20)의 운동에 따라 체결수단(40)의 결합력이 저하되어 의도하는 만큼의 유량 조절이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 결합력이 저하되어 스템(20)의 단부와 시트부재(30) 사이가 밀착되지 않고 일정 간격 이격되어 작동되는 경우 기밀 유지가 이루어지지 않는다는 단점도 지적되어 있다.

한편, 일반적으로 니들 밸브에 있어서 스템(20)은 스템 자체의 중심 축인 X를 패킹 너트(packing nut/스템 나사산(22)과의 결합부분)의 중심 축인 Y(중앙 유로의 중심축이기도 함)에 맞춰진 상태에서 결합되기 때문에 스템(20)은 중심 축 Y를 따라 승, 하강 운동하여 중앙 유로(14)를 개폐시키게 된다.

그러나 축의 완전일치 및 중앙 유로(14) 축선을 따른 스템의 운동이라는 것은 이상적인 경우이며, 실제는 스템(20)의 나사산(22)과 패킹 너트의 결합관계, 조작 핸들(50)의 원활한 작동여부, 중앙 유로(14)의 밀폐 정도 등을 감안하며 스템(20)이 중앙 유로(14)의 중심 축 Y에 대하여 허용되는 일정 오차범위(Y축에 수직)내에서 승, 하강하게 된다.

이렇게 종래 스템(20)은 중앙 유로(14)의 중심 축 Y에 대하여 일정 오차범위를 가지고 승, 하강운동을 하기 때문에 스템(20)이 중앙 유로(14)를 완전하게 밀폐시키고자 하는 경우에도 스템(20) 단부에 결합되는 시트부재(30)의 모서리 부분이 중앙 유로(14)에 있어서 대응되어 접촉되는 부분과 완전하게 밀착되지 못하여 유체가 유동하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 안출된 것으로서, 스템과 시트부재의 결합력을 제고시켜 니들 밸브를 통해 유동되는 유체의 유량 조절을 더욱 정밀하게 조절할 수 있는 니들 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 장기간 조작 핸들을 사용하여 스템을 운동시키더라도 기밀 유지를 완전하게 할 수 있는 니들 밸브를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 중앙 유로의 중심 축에 대하여 일정 오차범위내에서 스템이 승, 하강 운동하더라도 밀폐 상태를 보다 확실하게 유지할 수 있는 니들 밸브를 제공함에 있다.

도 1은 니들 밸브의 단면 구성도.

도 2는 종래 니들 밸브의 스템 단부 구성도.

도 3은 본 고안에 따른 니들 밸브의 스템 단부 구성도.

도 4a 내지 도4b 각각은 본 고안에 따른 니들 밸브의 스템 단부 결합 관계도.

도 5는 본 고안에 따른 스템 단부의 사용 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 니들 밸브 200 : 스템

300 : 시트부재

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 유체가 출입하는 유입구 및 배출구와 상기 유입구 및 배출구 각각과 연통되는 중앙 유로를 구비한 몸체와, 단부에 결합되는 시트부재를 포함하며 조작 핸들의 조작에 따라 상기 중앙 유로를 개폐시키는 스템으로 이루어지는 니들 밸브에 있어서, 상기 스템의 단부는 외주면 상단을 따라 형성되는 돌출단을 구비한 환형의 외벽과, 상기 외벽 내부의 함몰부로 이루어지며, 상기 시트부재는 헤드와, 상기 헤드와 일체로 형성되며 상기 스템의 함몰부에 삽입되는 몸체를 포함하여 스템 함몰부 바닥면과 시트부재 몸체 저면이 일정 간격 이격된 상태에서 스템의 외벽 내주면 및 상면 각각이 시트부재의 몸체 외주면 및 헤드 저면과 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 니들 밸브를 제공한다.

상기 외벽의 돌출단은 그 끝단 부분이 만곡되게 형성되어 그 두께가 외벽의 두께보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 시트부재의 몸체는 하부 직경이 상부 직경보다 크게 테이퍼져 형성되며, 상기 몸체의 저면에서 헤드 저면까지의 외주면 길이는 상기 스템의 외벽 수직높이 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시트부재는 불소수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하기로 한다.

도 3은 본 고안에 따른 니들 밸브의 스템 단부 구성도이며, 도 4a는 본 고안에 따른 니들 밸브의 스템 단부에 시트부재가 삽입된 단면 상태도로서, 본 고안은 스템(200)과, 상기 스템(200)에 삽입되는 시트부재(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 스템(200)의 단부에는 외벽(240)과, 함몰부(260)가 각각 형성된다.

상기 외벽(240)은 스템 단부에 환형으로 돌출되는 것이 바람직하며, 상기 외벽(240)의 외주면 상단에는 돌출단(242)이 구비되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 돌출단(242)은 그 끝단이 만곡지도록 하여 그 두께가 외벽(240)의 두께보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 함몰부(260)는 외벽(240)의 내부에 형성되며, 바닥면의 직경은 후술할 시트부재(300)의 몸체(340) 하부직경보다 작지 않게 형성되는 것이 바람직하다.

도면부호 220은 나사산이다.

상기 시트부재(300)는 헤드(320)와, 몸체(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 헤드(320)의 상면은 평평한 판 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 헤드(320)와 몸체(340)의 경계부분에서 상기 헤드(320)의 모서리까지의 폭(a)과 스템(200)의 외벽(240) 상단 폭(b)은 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 몸체(340)는 스템(200)의 함몰부(260) 내부로 삽입되는 부분으로서 헤드(320)와 일체로 구성되며, 상기 몸체(340)의 하부 직경은 상부 직경보다 크게 테이퍼져 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 몸체(340)의 외주면 길이(l)는 스템 외벽(240)의 수직 높이(h)와 h ≥ l 관계가 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 몸체(340)의 외주면 길이(l)와 스템 외벽(240)의 수직 높이(h)의 관계식인 h ≥ l 는 후술할 니들 밸브의 작동에 있어서 상당히 중요한 의미가 있다.

한편, 상기 시트부재(300)는 스템(200) 단부에 결합되어 기밀을 유지하며 유동 유체의 유량을 조절하기 위한 것임을 감안하면 불소수지(또는 테프론)로 구성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 고안에 따른 니들 밸브의 스템 단부 결합과, 그에 의한 작동 방식을 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

도 4a에 도시된 것과 같이 스템(200) 단부의 함몰부(260)에 시트부재(300)의 몸체(340)를 삽입시키면, 외벽(240)의 내주면과 시트부재(300)의 헤드(320) 저면과 몸체(340) 외주면 사이에는 일정한 공간이 형성된다.

또한, 몸체(340)의 외주면 길이(l)와 스템 외벽(240)의 수직 높이(h)는 h ≥ l 관계이기 때문에 상기 몸체(340)의 저면과 스템 함몰부(260)의 바닥면 사이는 일정 간격(△t) 이격된다.

이 상태에서 돌출단(242) 부분에 내부 방향으로 외력 F를 가하면 도 4b와 같이 외벽(240)의 내주면은 몸체(340)의 외주면에, 그리고 외벽(240)의 상면은 헤드(320)의 저면과 각각 밀착되는데, 헤드(320) 저면의 폭(a)과 스템(200)의 외벽(240) 상단 폭(b)과 각각 동일하므로 결합이 완료되면 상부 쪽은 완전하게 밀착되며, 하부 쪽은 △t만큼 이격된 공간이 존재하게 된다.

도 5는 본 고안에 따라 결합된 스템을 니들 밸브에 삽입하여 실제 사용하는 상태도로서 유입구(120)를 통해 배출구(160)로 유동되는 유체의 이동을 차단하기 위해 스템(200)이 중앙 유로(140)를 폐쇄시키고 있는 형상을 도시하고 있다.

본 고안에 의한 스템의 결합 관계를 이용하는 경우에는 돌출단(242)을 포함하는 외벽(240)의 상면 부분이 헤드(320) 저면을 상부 방향으로 밀면서 밀착됨에 따라 시트부재(300)의 헤드(320) 상면 모서리 부분과 그에 대응되는 중앙 유로(160) 접촉부 사이(P, R)의 기밀 상태가 더욱 완전하게 유지될 수 있다는 것을 알 수 있다.

한편, 본 고안 역시 스템(200)이 중앙 유로(140)의 축에 대하여 일정 오차범위내에서 운동하여 시트부재(300)의 헤드(320) 상면 모서리 부분과 그에 대응되는 중앙 유로(160) 접촉부 P 또는 R(이외 다른 부분이라도 무방) 중의 어느 한 곳이 종래 니들 밸브의 경우와 동일하게 밀착되지 않을 수가 있다.

그러나 본 고안에 따른 스템(200)의 함몰부(260)에 시트부재(300)의 몸체(340)를 결합시킴에 있어 함몰부(260) 바닥면과 몸체(340) 저면이 △t만큼 이격된 상태에서 결합되어 있어 조작 핸들을 계속 회전시키면, 밀착되지 않은 부분의 시트부재(300)는 현 상태를 유지하는 반면 밀착된 부분의 시트부재(300)는 △t만큼 함몰부(260) 바닥면으로 삽입됨에 따라 밀착되지 않은 시트부재(300)의 헤드(320) 상면 모서리부분이 그에 대응되는 중앙 유로(160)의 접촉부와 완전하게 밀착된다.

상기에서는 본 고안에 따른 바람직한 실시예에 한정하여 상술하였으나 본 고안은 여러 다양한 실시예로 구현될 수 있음은 당업자에 자명하다 할 것이다.

본 고안은 시트부재를 스템 단부에 결합시킴에 있어 별도의 체결수단을 이용하지 않고 스템 단부 자체와 시트부재를 직접 결합시키는 방식을 취함으로서 스템의 잦은 운동에 따라 발생되는 스템과 시트부재가 분리되는 것을 방지할 수 있게 해준다.

또한, 본 고안은 스템 단부의 외벽에 돌출단을 형성하여 시트부재와의 결합력을 더욱 증진시킴으로서 시트부재가 더욱 완전하게 기밀을 유지할 수 있게 해준다.

또한, 본 고안은 스템 함몰부 저면과 시트부재 몸체 저면 사이에 일정 간격 이격된 상태에서 스템과 시트부재를 결합시킴으로서 스템이 중앙 유로를 밀폐할 때 시트부재의 모서리와 중앙 유로의 양단 밀착력을 더욱 증진시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 유체가 출입하는 유입구 및 배출구와 상기 유입구 및 배출구 각각과 연통되는 중앙 유로를 구비한 몸체와, 단부에 결합되는 시트부재를 포함하며 조작 핸들의 조작에 따라 상기 중앙 유로를 개폐시키는 스템으로 이루어지는 니들 밸브에 있어서,

   상기 스템의 단부는 외주면 상단을 따라 형성되는 돌출단을 구비한 환형의 외벽과, 상기 외벽 내부의 함몰부로 이루어지며;

   상기 시트부재는 헤드와, 상기 헤드와 일체로 형성되며 상기 스템의 함몰부에 삽입되는 몸체를 포함하여;

   스템 함몰부 바닥면과 시트부재 몸체 저면이 일정 간격 이격된 상태에서 스템의 외벽 내주면 및 상면 각각이 시트부재의 몸체 외주면 및 헤드 저면과 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 니들 밸브.
2. 제1항에 있어서 상기 외벽의 돌출단은,

   그 끝단 부분이 만곡되게 형성되어 그 두께가 외벽의 두께보다 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 니들 밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 시트부재의 몸체는 하부 직경이 상부 직경보다 크게 테이퍼져 형성되며, 상기 몸체의 저면에서 헤드 저면까지의 외주면 길이는 상기 스템의 외벽 수직높이 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 니들 밸브.
4. 제1항에 있어서 상기 시트부재는,

   불소수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 니들 밸브.