KR200395625Y1 - 유체 압력 조절밸브 - Google Patents

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KR200395625Y1
KR200395625Y1 KR20-2005-0018725U KR20050018725U KR200395625Y1 KR 200395625 Y1 KR200395625 Y1 KR 200395625Y1 KR 20050018725 U KR20050018725 U KR 20050018725U KR 200395625 Y1 KR200395625 Y1 KR 200395625Y1
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Abstract

본 고안은 유체 압력 조절밸브에 관한 것으로, 유체 흐름을 차단할 수 있도록 확실한 개폐 기능을 수행하는 것은 물론 유입되는 유체를 일정한 압력으로 정밀하고 안정되게 조절하여 유출할 수 있으면서도 매우 간단한 구성에 의해 부피를 획기적으로 줄일 수 있는 것이다.
이를 위한 본 고안은, 유체가 유입되는 유입구와 연결된 제 1챔버와 유체가 유출되는 유출구와 연결된 제 2챔버와 제 1챔버와 제 2챔버를 연결하는 연통공이 구비된 밸브 몸체, 제 1챔버에 설치되며 유입구에 연결된 유입공과 제 2챔버에 연결된 유출공이 구비되고 제 1챔버의 압력에 따라 왕복이동하면서 연통공을 통해 이동하는 유량을 제어하는 압력조절수단, 유출공에 왕복이동 가능하게 삽입 설치되며 제 1챔버의 압력을 조절하는 작동로드, 제 2챔버에 설치되며 제 2챔버의 압력에 따라 작동로드를 왕복이동시키는 압력감지수단을 포함하여 구성된다.

Description

유체 압력 조절밸브{Fluid pressure control valve}
본 고안은 유체 압력 조절밸브에 관한 것으로, 특히 유체 흐름을 차단할 수 있도록 확실한 개폐 기능을 수행하는 것은 물론 유입되는 유체를 일정한 압력으로 정밀하고 안정되게 조절하여 유출할 수 있으면서도 매우 간단한 구성에 의해 부피를 획기적으로 줄이는 데 적당하도록 한 유체 압력 조절밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 보일러 등을 포함하여 유체를 사용하는 다양한 장치들에서는 유량을 제어하기 위한 유체 압력 조절밸브(유량 제어 밸브)가 배관상에 설치되어 사용되고 있다.
이러한 유체 압력 조절밸브는 수두압의 변화를 감지하여 물탱크에 적정수위만큼 직수를 공급하거나 배출하는 역할을 수행하는 것으로 기출원된 공개특허 10-2001-0018912에서 종래 기술의 예를 볼 수 있다.
그러나, 종래의 유체 압력 조절밸브는 그 내부 구조가 매우 복잡하여 제품이 비대해지고, 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 유체의 유출압력을 정밀하고 일정하게 유지하기 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 유체의 흐름을 차단하는 차단기능이 부족하였으며, 정압기능에 더해 차단기능을 동시에 구현하기 위해서는 구성이 더욱 복잡해지고 제품의 부피가 더욱 증가하는 문제가 불가피하였다.
이에 본 고안은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 고안의 목적은 개폐 기능을 수행하는 것은 물론 유입되는 유체를 일정한 압력으로 조절하여 유출할 수 있으면서도 매우 간단한 구성에 의해 부피를 줄일 수 있도록 한 유체 압력 조절밸브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 고안의 유체 압력 조절밸브는, 유체가 유입되는 유입구와 연결된 제 1챔버와, 유체가 유출되는 유출구와 연결된 제 2챔버와, 상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연결하는 연통공이 구비된 밸브 몸체와, 상기 제 1챔버에 설치되며, 상기 유입구에 연결된 유입공과 상기 제 2챔버에 연결된 유출공이 구비되고 상기 제 1챔버의 압력에 따라 왕복이동하면서 상기 연통공을 통해 이동하는 유량을 제어하는 압력조절수단과, 상기 유출공에 왕복이동 가능하게 삽입 설치되며, 상기 제 1챔버의 압력을 조절하는 작동로드와, 상기 제 2챔버에 설치되며, 상기 제 2챔버의 압력에 따라 상기 작동로드를 왕복이동시키는 압력감지수단을 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 일방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 증가하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 낮아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 확장하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 증가하며, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하게 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 타방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 감소하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 높아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 축소하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 압력조절수단은, 상기 유입공과 유출공이 구비되고, 상기 제 1챔버에 왕복이동 가능하게 설치되어 왕복이동하면서 상기 연통공의 유로를 확장하고 축소하는 압력조절수단 몸체와, 상기 압력조절수단 몸체의 타측에 설치되고, 상기 제 1챔버의 압력이 낮아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 일방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 확장하고, 상기 제 1챔버의 압력이 높아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 타방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 축소하는 제 1다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유출공에는 오리피스가 설치되고, 상기 작동로드는 잘록하게 형성되어 상기 오리피스에 슬라이딩 이동 가능하게 관통 삽입되는 오리피스 삽입부와, 상기 오리피스 삽입부 일단에서 연장 형성되고, 일측으로 갈수록 상기 유출공의 직경방향으로 단면의 폭이 커지는 경사부위를 구비하여 타방향 이동시 상기 오리피스 입구와 밀착되는 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 압력감지수단은, 상기 제 2챔버에 왕복이동 가능하게 설치되는 압력감지수단 몸체와, 상기 압력감지수단 몸체의 일측에 설치되고 상기 작동로드와 결합되어, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 작동로드를 일방향으로 이동시키고, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하면 상기 작동로드를 타방향으로 이동시키는 제 2다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 압력감지수단은, 상기 압력감지수단 몸체의 타측에 결합되는 철편과, 상기 철편 타측으로 이격된 위치에 설치되어 상기 철편을 자력으로 당기는 자성체와, 상기 압력감지수단 몸체 타측에 설치되고 상기 자성체의 자력에 반하는 방향으로 상기 압력감지수단 몸체에 탄성력을 제공하는 스프링을 더욱 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 압력감지수단은, 상기 자성체를 수용하고 외주면에 나선이 형성된 자성체 수용구와, 내주면에 나선을 갖는 나선공이 형성되어 상기 자성체 수용구와 나선 결합되는 수용구 브래킷을 더욱 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
*또한, 상기 제 2챔버에 더욱 설치되고, 상기 작동로드가 슬라이딩 이동 가능하게 끼워져 안내를 받는 작동로드 가이드를 더욱 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브는, 유체가 유입되는 유입구와 연결된 제 1챔버와, 유체가 유출되는 유출구와 연결된 제 2챔버와, 상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연결하는 연통공이 구비된 밸브 몸체와, 상기 유입구에 연결된 유입공과 상기 제 2챔버에 연결되고 오리피스가 설치된 유출공이 구비되며, 상기 제 1챔버에 승강 가능하게 설치되어 승강하면서 상기 연통공의 유로를 확장하고 축소하는 압력조절수단 몸체와, 상기 압력조절수단 몸체의 하측에 설치되고, 상기 제 1챔버의 압력이 낮아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 상방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 확장하고 상기 제 1챔버의 압력이 높아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 하방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 축소하는 제 1다이어프램을 포함하는 압력조절수단과, 상기 유출공에 승강 가능하게 삽입 설치되되 잘록하게 형성되어 상기 오리피스에 상하 슬라이딩 가능하게 관통 삽입되는 오리피스 삽입부와, 상기 오리피스 삽입부 상단에서 연장 형성되고, 상측으로 갈수록 상기 유출공의 직경방향으로 단면의 폭이 커지는 경사부위를 구비하여 하방향 이동시 상기 오리피스 입구와 밀착되는 헤드부를 포함하여 상기 제 1챔버의 압력을 조절하는 작동로드와, 상기 제 2챔버에 승강 가능하게 설치되는 압력감지수단 몸체와, 상기 압력감지수단 몸체의 상측에 설치되고 상기 작동로드와 결합되어 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 작동로드를 상방향으로 이동시키고 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하면 상기 작동로드를 하방향으로 이동시키는 제 2다이어프램과, 상기 자성체를 수용하고 외주면에 나선이 형성된 자성체 수용구와, 상기 제 2챔버 저면에 설치되고 내주면에 나선을 갖는 나선공이 형성되어 상기 자성체 수용구와 나선 결합되는 수용구 브래킷과, 상기 압력감지수단 몸체의 하부에 결합되는 철편과, 상기 철편 하측으로 이격된 위치에 설치되어 상기 철편을 자력으로 당기는 자성체와, 상기 압력감지수단 몸체 하측에 설치되고 상기 자성체의 자력에 반하는 방향으로 상기 압력감지수단 몸체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 유체압력감지장치를 포함하여 구성되어, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 상방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 증가하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 낮아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 확장하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 증가하며, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하게 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 하방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 감소하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 높아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 축소하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 감소하는 것을 특징으로 하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.
이하, 상기와 같은 본 고안의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브는 설정된 압력을 초과하면 유체의 흐름을 차단할 수 있도록 개폐 기능을 수행한다. 동시에 유체의 흐름을 허용한 상태에서는 유입되는 유체를 일정한 압력으로 정밀하고 안정적으로 조절하여 유출할 수 있도록 구성된다. 그러면서도 본 고안은 부품수를 줄이고 단순화하여 제품 전체의 부피를 획기적으로 줄일 수 있도록 구성된다.
이하 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 구성을 설명한다.
도 1은 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브를 난방 보일러 시스템에 적용한 사용상태도이고, 도 2는 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브를 정수시스템에 적용한 사용상태도이다.
먼저, 도 1을 참조한 난방 보일러 시스템에서는 본 고안의 유체 압력 조절밸브(10)가 탱크(10)의 수위가 줄어들면 이에 따른 압력 저하를 감지하고 보충수(F)를 보충하는 역할을 수행할 수 있도록 수원(20, 水源)과 탱크(10) 사이에 설치되어 있음을 볼 수 있다. 난방 보일러 시스템에서는 배관 내를 순환하는 난방수를 매체로 하여 열원으로부터 발생된 열에너지를 열교환기(50)에서 교환하고 이를 난방배관(40)으로 전달한다. 하지만 이 과정에서 시간이 지날수록 난방배관(40) 내를 순환하는 난방수가 증발되면서 점차 감소한다. 따라서 이러한 난방수의 부족분을 채우기 위해 상기 탱크(10)에 저장된 보충수(F)가 사용되며 탱크(10)의 수위는 줄어들게 된다. 이처럼 상기 탱크(10)의 수위가 줄어들게 되면 본 고안의 유체 압력 조절밸브(10)가 이를 감지하고 개방된다. 그러면 수원(20)으로부터 탱크(30)로 직수되어 보충수(F)를 확보할 수 있게 된다. 이후 보충수(F)의 수위가 일정 높이를 초과하여 상승하게 되면 그 수두압을 본 고안의 유체 압력 조절밸브(10)가 감지하고 폐쇄되어 보충수(F)의 유입을 차단한다.
한편, 도 2를 참조한 정수시스템에서는 본 고안의 유체 압력 조절밸브(10A,10B)가 정수필터(60)와 탱크(30)의 유입측에 각각 설치되어 있다. 이들 역시 상기 정수필터(60)와 탱크(30)의 수압을 감지하는 가운데 각각의 위치에서 설정된 압력 이하가 되면 개폐동작을 하여 탱크(30)에서의 오버프로우(Overflow)를 방지하는 한편 정수필터(60)에서 원활한 정수가 이루어지도록 한다.
즉, 소비자가 코크밸브(70)를 개방하여 정수를 유출시키면 탱크(30)에 채워진 정수(F)의 수위가 낮아진다. 그러면 본 고안에 의한 제 2유체 압력 조절밸브(10B)가 이를 감지하고 개방되어 수원(20)으로부터 탱크(30)로 정수가 공급되게 한다. 이때 정수필터(60) 내의 수압이 하강하므로 본 고안에 의한 제 1유체 압력 조절밸브(10A)가 개방되어 수원(20)에서 정수필터(60) 측으로 적정 유량의 직수가 공급된다. 이때 상기 제 1유체 압력 조절밸브(1A)는 정수필터(60)에서 처리 가능한 용량에 적당하게 제 2유체 압력 조절밸브(10B)와 다른 압력에서 폐쇄동작을 수행한다(예를 들면 제 1유체 압력 조절밸브는 약 0.1[Kgf/cm2], 제 2유체 압력 조절밸브는 약 [3.0Kgf/cm2]). 이로써 상기 탱크(30)의 수위가 증가하여 설정된 압력에 이르게 되면 상기 제 2유체 압력 조절밸브(10B)가 폐쇄되고, 이에 따라 곧바로 상기 제 1유체 압력 조절밸브(10A)의 유출측 압력도 급격히 증가하므로 제 1유체 압력 조절밸브(10A) 역시 폐쇄된다. 이같은 정수시스템의 경우 상기 유체 압력 조절밸브(10A,10B) 중 어느 하나가 고장나는 경우에도 오버플로우의 위험이 없다.
이하, 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 고안은 크게 밸브 몸체(100)와, 상기 밸브 몸체(100)를 통하여 이동하는 유량을 제어하는 압력조절수단(200)과, 유출측의 압력을 감지하고 이에 따라 상기 압력조절수단(200)이 적절하게 유량을 제어하도록 환경을 조성해주는 작동로드(300) 및 압력감지수단(400)을 포함하여 구성된다. 이들의 구성을 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.
상기 밸브 몸체(100)는 유체가 유입되는 유입구(110), 상기 유입구(110)와 연결된 제 1챔버(120), 상기 제 1챔버(120)와 연통공(150)을 통해 연결된 제 2챔버(130) 및 상기 제 2챔버(130)와 연결되어 유체가 유출되는 유출구(140)를 구비한다. 상기 밸브 몸체(100)는 생산을 용이하게 하기 위하여 여러 피스(piece)가 조립된 형태로 구비될 수 있다. 도면에 따르면 상기 밸브 몸체(100)는 세 개의 피스로 이루어진 것을 볼 수 있다. 한편, 상기 제 2챔버(130)에는 상기 작동로드(300)의 승강을 안내할 수 있도록 상기 작동로드(300)의 중간부위가 상하 슬라이딩 가능하게 끼워지는 작동로드 가이드(160)가 더욱 구비된다.
상기 압력조절수단(200)은 상기 제 1챔버(120)에 설치되는 압력조절수단 몸체(210)와 제 1다이어프램(220)으로 구성된다.
상기 압력조절수단 몸체(210)는 둘레 부근에 상기 밸브 몸체(100)의 유입구(110)와 연결되는 유입공(211)이 형성된다. 이로써, 유체가 제 1챔버(120)로 유입 가능하게 된다. 또한 중앙부에는 제 1챔버(120)에 유입된 유체가 상기 제 2챔버(130)로 유출되는 유출공(213)이 형성된다. 상기 압력조절수단 몸체(210)는 상기 제 1챔버(120)의 공간에서 제 1다이어프램(220)의 도움으로 승강 가능하게 설치된다. 또한 상기 압력조절수단 몸체(210)는 상기 유입공(211)을 중심으로 중앙부위의 하면이 연통공(150)과 부합된 형태로 돌출되어 상승할수록 상기 연통공(150)이 점차적으로 개방되고 하강할수록 상기 연통공(150)이 점차적으로 폐쇄된다. 또한 상기 압력조절수단 몸체(210)의 중앙부위 상면에는 오리피스(230)가 삽입되는 삽입홈(215)이 형성된다. 상기 삽입홈(215) 상측에는 상기 삽입홈(215)과 단차를 두고 지지링(240)을 끼워 고정하기 위한 끼움홈(217)이 형성된다. 여기서 상기 지지링(240)은 상기 오리피스(230)를 고정 지지하기 위하여 설치된다.
상기 제 1다이어프램(220)은 상기 제 1챔버(120)를 가로질러 압력조절수단 몸체(210)의 하측에 설치된다. 이로써, 상기 제 1다이어프램(220)은 상기 제 1챔버(120)의 압력이 낮아짐에 따라 상기 연통공(150)이 점차적으로 개방되도록 상기 압력조절수단 몸체(210)를 상승시키게 된다. 반면에 상기 제 1챔버(120)의 압력이 높아짐에 따라 상기 연통공(150)이 점차적으로 폐쇄되도록 상기 압력조절수단 몸체(210)를 하강시키게 된다.
상기 작동로드(300)는 상기 압력조절수단(200)과 압력감지수단(400)을 연결할 수 있도록 상하방향으로 길게 형성된다. 상기 작동로드(300)는 타부위에 비하여 잘록하게 형성되어 상기 오리피스(230)에 상하 슬라이딩 가능하게 관통 삽입되는 오리피스 삽입구(310)가 형성된다. 또한 상면으로 갈수록 수평단면이 커지도록 형성된 경사부위(321)를 구비한 헤드부(321)를 갖는다. 이같은 헤드부(321)는 상기 작동로드(300)의 하강시 상기 오리피스(230)의 입구와 밀착되어 상기 유출공(213)을 통해 이동되는 유량을 최소화하거나 완전히 차단한다. 한편 상기 작동로드(300)는 상기 압력감지수단(400)에 의해 승강하도록 하단부가 상기 압력감지수단(400)에 결합된다. 이같이 구성된 작동로드(300)는 상기 압력감지수단(400)에 의해 승강하면서 상기 압력조절수단 몸체(210)의 유출공(213)이 개폐되는 정도를 조절하게 된다. 이에 따라 상기 작동로드(300)는 제 1챔버(120)의 압력을 조절할 수 있다. 즉, 상기 작동로드(300)가 상승하면 상기 유출공(213)이 많이 열리면서 제 1챔버(120)에 대한 유체 유입량보다 유출량이 많아져서 제 1챔버(120)의 압력이 감소하게 된다. 반면에 상기 작동로드(300)가 하강하면 상기 유출공(213)이 적게 열리면서 제 1챔버(120)의 유체 유입량보다 유출량이 적어지므로 상기 제 1챔버(120)의 압력이 증가하게 된다.
상기 압력감지수단(400)은 상기 제 2챔버(130)의 압력에 따라 상기 작동로드(300)를 승강할 수 있도록 제 2챔버(130)에 설치되는 압력감지수단 몸체(410)와, 제 2다이어프램(420)으로 구성된다. 이에 더해 상기 압력감지수단(400)은 상기 압력감지수단 몸체(410) 및 제 2다이어프램(420)의 동작이 안정되게 이루어지도록 소정의 힘으로 지지하기 위하여 철편(430), 자성체(440) 및 스프링(470)을 더욱 포함한다.
상기 압력감지수단 몸체(410)는 상기 제 2다이어프램(420)의 하측에 결합되고 제 2챔버(130)에 승강 가능하게 설치된다.
상기 제 2다이어프램(420)은 상기 압력감지수단 몸체(410)의 상측에 설치되고 중앙부위(421)에서 상기 작동로드(300) 하단부와 결합된다. 이같이 설치된 상기 제 2다이어프램(420)은 상기 제 2챔버(130)의 압력(P3)이 낮아짐에 따라 부풀어 오르면서 상기 작동로드(300)를 상승시키고, 상기 제 2챔버(130)의 압력(P3)이 높아짐에 따라 상기 작동로드(300)를 하강시키는 역할을 수행한다. 참고로 상기 제 2챔버(130)의 압력(P3)과 유출측 압력(P4)은 같다.
상기 철편(430)은 상기 압력감지수단 몸체(410) 하부에 결합된다. 이를 위해 상기 압력감지수단 몸체(410) 하부는 상기 철편(430)을 끼워 고정하기 위한 형태로 형성된다.
상기 자성체(440)는 상기 철편(430) 하측으로 소정 거리 이격된 위치에 설치된다. 상기 자성체(440)의 설치를 위해 상기 자성체(440)를 수용하고 외주면에 나선이 형성된 자성체 수용구(450)가 구비된다. 또한, 상기 자성체 수용구(450)를 고정하기 위한 수용구 브래킷(460)이 설치된다. 상기 수용구 브래킷(460)은 상기 제 2챔버(130) 저면에 설치되고 상기 자성체 수용구(450)가 나선 결합되는 나선공이 형성된다. 이로써, 상기 자성체 수용구(450)는 상기 수용구 브래킷(460)에 나선 결합된 상태로 높낮이 조절이 가능하게 되어 결과적으로 상기 자성체(440)의 설치 높이를 용이하게 조절하여 상기 자성체(440)가 철편(430)을 당기는 인력(引力)을 조절할 수 있게 되는 것이다.
상기 스프링(470)은 상기 압력감지수단 몸체(410) 하측에 설치되어 상기 자성체(440)의 자력에 반하는 방향으로 상기 압력감지수단 몸체(410)에 탄성력을 제공한다. 이처럼 상기 압력감지수단 몸체(410)는 상기 철편(430) 및 자성체(440)간 자력과 이에 반하여 작용하는 스프링(470)의 탄성력에 의해 안정적으로 동작할 수 있도록 지지된다. 그러면 상기 압력감지수단 몸체(410)와 작동로드(300)는 상기 제 2챔버(130)에서 불규칙하고 갑작스런 압력의 변화가 있어도 상당히 안정적인 승강동작을 하게 된다. 이렇게 되면 상기 압력감지수단(400)과 연결된 작동로드(300)와 압력조절수단(200)까지도 안정적인 동작을 기대할 수 있다. 이와 같은 동작 특성을 아래에서 동작 특성 그래프를 통하여 상세히 설명한다.
이에 도 4는 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 동작 특성 그래프이다.
먼저, 유출측 압력(P4, 제 2챔버의 압력(P3)과 동일)이 점차 증가하게 되면 철편(430)이 자성체(440) 측으로 점차 근접하므로, 철편(430)에 작용하는 자력(磁力)에 의한 인력(MP,引力)이 지수함수적으로 증가한다(구간 A). 상기 유출측 압력(P4)과 인력(MP)의 합력(PP)이 스프링(470)의 탄성력(SP)보다 크게 되면 상기 철편(430)이 급격하게 자성체(440) 쪽으로 이동하면서 유로가 차단된 [A']상태가 된다. [A']상태에서 유출측 압력(P4)이 점차 낮아지면 유출측 압력(P4)과 자력에 의한 인력(MP)의 합력(PP)은 점차 감소하게 된다(구간 B). 상기 합력(PP)이 더욱 감소하여 상기 스프링(470)의 탄성력(SP)보다 낮은 지경에 이르면 상기 철편(430)은 상기 자성체(440)로부터 멀어지면서 철편(430)과 자성체(440)간 작용하는 인력(MP)은 급격하게 감소된 [B']상태가 된다. 상기와 같은 [B']상태에서는 자력에 의한 인력(MP)과 유출측 압력(P4)의 합력(PP)이 상기 스프링(470)의 탄성력(SP)과 평형을 이루게 되고, 본 고안의 유체 압력 조절밸브가 정압 상태에서 유체를 유출하게 된다.
이처럼 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브는 유로를 차단하는 상태[A']와 정압으로 유체를 유출하는 상태[B']의 2종류의 양상을 갖는다. 그리고 상기 압력감지수단(400)을 조절하여 정압상태에서 유로 차단 상태로 이행되는 유체압(PF)과 유로 차단 상태에서 정압상태로 이행되는 유체압(PS)을 적절히 설정할 수 있다. 또한 상기 유체압(PF)과 유체압(PS)의 차가 일정값 이상으로 되도록 하면 유체의 수위가 불안정 상태가 되어 맥동이 발생 하더라도 유로의 차단 상태 및 정압상태로의 천이가 쉽지 않으므로 계속 안정된 상태로 동작할 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 동작을 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 5a 내지 도 5d는 본 고안의 동작을 설명하기 위한 참조도이다.
*먼저, 도 5a는 본 고안의 유체 압력 조절밸브가 유체의 흐름을 차단하도록 닫혀져 있는 상태이다. 이때 상기 압력조절수단 몸체(210)는 하강된 상태에서 연통공(150)을 차단하고 있으며, 작동로드(300) 역시 하강한 상태로 상기 압력조절수단 몸체(210)의 유출공(213)을 완전히 차단하고 있다.
이때 상기 제 2챔버(130)의 압력(P3, 유출측 압력(P4)과 동일)이 낮아지면 도 5b와 같이 제 2다이어프램(420)이 부풀어 오르면서 상기 압력감지수단 몸체(410) 및 작동로드(300)가 상승하기 시작한다. 그러면 상기 제 1챔버(120) 내에 유체의 흐름(F1)이 발생하게 되며 상기 작동로드(300)가 더욱 상승할수록 유출공(213)과의 틈새는 더 넓어지면서 상기 제 1챔버(120)에서 유입공(211)을 통해 유입되는 유체의 양보다 유출되는 유체의 양이 많아지게 된다. 그러면 상기 제 1챔버(120)를 채우고 있는 유체의 양이 줄어들면서 제 1챔버(120) 내의 압력(P2)도 감소하게 된다.
이처럼 상기 제 1챔버(120)의 압력(P2)이 감소하게 되면 도 5c와 같이 제 1다이어프램(220)이 부풀어 오르면서 상기 압력조절수단 몸체(210)도 상승하게 된다. 상기 압력조절수단 몸체(210)의 상승으로 인해 연통공(150)이 개방되면서 연통공(150)을 통한 유체의 흐름(F2)이 발생하며 상기 압력조절수단 몸체(210)가 보다 상승될수록 상기 연통공(150)도 더 넓게 개방되어 연통공(150)을 통해 제 2챔버(130)로 이동하는 유량도 증가하게 된다.
이후, 상기 제 2챔버(130)에 유입되는 유량이 증가하면서 제 2챔버(130)의 압력(P3) 및 유출측 압력이 증가하면 압력감지수단(400) 및 제 2다이어프램(420)이 작동로드(300)를 하강시킨다. 그러면 도 5d와 같이 하강된 작동로드(300)와 유출공(213)의 틈새 면적이 좁아지면서 제 2챔버(130)로의 유체 유입량이 유출량보다 많아지게 된다. 이로써 제 1챔버(120)의 압력(P2)은 증가한다.
상기와 같이 제 1챔버(120)의 압력(P2)이 증가함에 따라 상기 제 1다이어프램(220)이 반응하여 상기 압력조절수단 몸체(210)는 하강한다. 그러면 상기 연통공(150)은 도 5a와 같이 상기 압력조절수단 몸체(210)에 의해 폐쇄되면서 유체의 흐름이 차단되거나 이동하는 유량이 감소된다.
전술된 과정에서 상기 제 2챔버(130) 및 유출측의 압력(P3,P4)은 중간 중간에 미세하고 불규칙적으로 끊임없이 변화하게 되며 그 때마다 제 2다이어프램(420)이 이러한 변화된 상태를 수시로 감지하여 압력조절수단(200)을 통해 신속하게 반영하게 된다. 이로써 본 고안은 유체를 정압상태로 정밀하고 안정되게 조절하여 유출할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 철편(430)과 자성체(440)간 자력과 이에 반하여 작용하는 스프링(470)의 탄성력이 상호 평형을 이루는 가운데 상기 압력감지수단 몸체(410)를 지지하기 때문에 상기 제 2챔버(130)에서 불규칙하고 갑작스런 압력의 변화가 있더라도 상기 압력감지수단(400) 및 작동로드(300)가 흔들림 없는 안정적인 승강동작을 하게 된다. 따라서 상기 제 2챔버(130)에서 불규칙하고 갑작스런 압력의 변화로 인해 유체를 일정한 압력으로 유출하는 데 방해받지 않는다.
이상에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 고안은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 실용신안등록 청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 고안의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브는, 더욱 향상된 압력조절특성 및 차단특성의 정밀도를 갖는다.
또한, 본 고안은 유체를 정압으로 유출하는 정압작용 및 유로를 차단하는 차단기능을 필요로 하는 다양한 장치 및 개소에 손쉽게 채용하여 사용할 수 있다.
또한, 본 고안은 구성이 매우 간단하여 제품의 부피를 획기적으로 줄일 수 있으며 대폭적인 원가절감을 기대할 수 있다.
도 1은 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브를 난방 보일러 시스템에 적용한 사용상태도.
도 2는 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브를 정수시스템에 적용한 사용상태도.
도 3은 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 고안에 의한 유체 압력 조절밸브의 동작 특성 그래프.
도 5a 내지 도 5d는 본 고안의 동작을 설명하기 위한 참조도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 밸브 몸체 110 : 유입구
120 : 제 1챔버 130 : 제 2챔버
140 : 유출구 150 : 연통공
200 : 압력조절수단 210 : 압력조절수단 몸체
211 : 유입공 213 : 유출공
220 : 제 1다이어프램 230 : 오리피스
300 : 작동로드 400 : 압력감지수단
410 : 압력감지수단 몸체 420 : 제 2다이어프램
430 : 철편 440 : 자성체
450 : 자성체 수용구 460 : 수용구 브래킷
470 : 스프링

Claims (9)

  1. 유체가 유입되는 유입구와 연결된 제 1챔버와, 유체가 유출되는 유출구와 연결된 제 2챔버와, 상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연결하는 연통공이 구비된 밸브 몸체와;
    상기 제 1챔버에 설치되며, 상기 유입구에 연결된 유입공과 상기 제 2챔버에 연결된 유출공이 구비되고 상기 제 1챔버의 압력에 따라 왕복이동하면서 상기 연통공을 통해 이동하는 유량을 제어하는 압력조절수단과;
    상기 유출공에 왕복이동 가능하게 삽입 설치되며, 상기 제 1챔버의 압력을 조절하는 작동로드와;
    상기 제 2챔버에 설치되며, 상기 제 2챔버의 압력에 따라 상기 작동로드를 왕복이동시키는 압력감지수단을 포함하여 구성되는 유체 압력 조절밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 일방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 증가하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 낮아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 확장하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 증가하며,
    상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하게 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 타방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 감소하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 높아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 축소하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 감소하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압력조절수단은,
    상기 유입공과 유출공이 구비되고, 상기 제 1챔버에 왕복이동 가능하게 설치되어 왕복이동하면서 상기 연통공의 유로를 확장하고 축소하는 압력조절수단 몸체와;
    상기 압력조절수단 몸체의 타측에 설치되고, 상기 제 1챔버의 압력이 낮아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 일방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 확장하고, 상기 제 1챔버의 압력이 높아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 타방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 축소하는 제 1다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 유출공에는 오리피스가 설치되고,
    상기 작동로드는 잘록하게 형성되어 상기 오리피스에 슬라이딩 이동 가능하게 관통 삽입되는 오리피스 삽입부와, 상기 오리피스 삽입부 일단에서 연장 형성되고, 일측으로 갈수록 상기 유출공의 직경방향으로 단면의 폭이 커지는 경사부위를 구비하여 타방향 이동시 상기 오리피스 입구와 밀착되는 헤드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 압력감지수단은,
    상기 제 2챔버에 왕복이동 가능하게 설치되는 압력감지수단 몸체와;
    상기 압력감지수단 몸체의 일측에 설치되고 상기 작동로드와 결합되어, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 작동로드를 일방향으로 이동시키고, 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하면 상기 작동로드를 타방향으로 이동시키는 제 2다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력감지수단은,
    상기 압력감지수단 몸체의 타측에 결합되는 철편과;
    상기 철편 타측으로 이격된 위치에 설치되어 상기 철편을 자력으로 당기는 자성체와;
    상기 압력감지수단 몸체 타측에 설치되고 상기 자성체의 자력에 반하는 방향으로 상기 압력감지수단 몸체에 탄성력을 제공하는 스프링을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 압력감지수단은, 상기 자성체를 수용하고 외주면에 나선이 형성된 자성체 수용구와, 내주면에 나선을 갖는 나선공이 형성되어 상기 자성체 수용구와 나선 결합되는 수용구 브래킷을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2챔버에 더욱 설치되고, 상기 작동로드가 슬라이딩 이동 가능하게 끼워져 안내를 받는 작동로드 가이드를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
  9. 유체가 유입되는 유입구와 연결된 제 1챔버와, 유체가 유출되는 유출구와 연결된 제 2챔버와, 상기 제 1챔버와 제 2챔버를 연결하는 연통공이 구비된 밸브 몸체와;
    상기 유입구에 연결된 유입공과 상기 제 2챔버에 연결되고 오리피스가 설치된 유출공이 구비되며, 상기 제 1챔버에 승강 가능하게 설치되어 승강하면서 상기 연통공의 유로를 확장하고 축소하는 압력조절수단 몸체와, 상기 압력조절수단 몸체의 하측에 설치되고, 상기 제 1챔버의 압력이 낮아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 상방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 확장하고 상기 제 1챔버의 압력이 높아짐에 따라 상기 압력조절수단 몸체를 하방향으로 이동시켜 상기 연통공의 유로를 축소하는 제 1다이어프램을 포함하는 압력조절수단과;
    상기 유출공에 승강 가능하게 삽입 설치되되 잘록하게 형성되어 상기 오리피스에 상하 슬라이딩 가능하게 관통 삽입되는 오리피스 삽입부와, 상기 오리피스 삽입부 상단에서 연장 형성되고, 상측으로 갈수록 상기 유출공의 직경방향으로 단면의 폭이 커지는 경사부위를 구비하여 하방향 이동시 상기 오리피스 입구와 밀착되는 헤드부를 포함하여 상기 제 1챔버의 압력을 조절하는 작동로드와;
    상기 제 2챔버에 승강 가능하게 설치되는 압력감지수단 몸체와, 상기 압력감지수단 몸체의 상측에 설치되고 상기 작동로드와 결합되어 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 작동로드를 상방향으로 이동시키고 상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하면 상기 작동로드를 하방향으로 이동시키는 제 2다이어프램과, 상기 자성체를 수용하고 외주면에 나선이 형성된 자성체 수용구와, 상기 제 2챔버 저면에 설치되고 내주면에 나선을 갖는 나선공이 형성되어 상기 자성체 수용구와 나선 결합되는 수용구 브래킷과, 상기 압력감지수단 몸체의 하부에 결합되는 철편과, 상기 철편 하측으로 이격된 위치에 설치되어 상기 철편을 자력으로 당기는 자성체와, 상기 압력감지수단 몸체 하측에 설치되고 상기 자성체의 자력에 반하는 방향으로 상기 압력감지수단 몸체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하여 구성되어,
    상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력 이하가 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 상방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 증가하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 낮아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 확장하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 증가하며,
    상기 제 2챔버의 압력이 기설정된 기준압력을 초과하게 되면 상기 압력감지수단에 의해 상기 작동로드가 하방향으로 이동하면서 상기 유출공을 통해 유출되는 유량이 감소하고, 이로 인해 상기 제 1챔버의 압력이 높아지면서 상기 압력조절수단이 상기 연통공의 유로를 축소하여 상기 제 2챔버로 이동하는 유량이 감소하는 것을 특징으로 하는 유체 압력 조절밸브.
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