KR20050018908A - 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 메인밸브의 유입구와 유출구를 연결하는 보조유로상에 설치되어 유입구측 압력을 일정하게 유지하면서 유출구측의 사용유량이 급격히 증가하더라도 유입구측 압력이 저하되는 것을 방지하여 유출구측 뿐만 아니라 유입구측에도 안정된 유량공급과 압력조절이 가능하도록 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하며, 다이아프램에 의해 상기 유입구와 보조유로에 의해 연통되는 상부 챔버와 상기 유출구에 연통되는 하부 챔버로 상호 분리되고, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 메인 밸브; 상기 메인밸브의 유입구에 형성된 보조유입구와 제1 보조유로에 의해 연결되는 제1 유입구를 통해 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체를 제2 보조유로와 연결된 제1 유출구를 통해 상기 메인밸브의 상부 챔버(S1)로 배출하고, 상기 유입구측 압력이 소정의 설정압력 이상이 될 경우 상기 제1 유입구와 제어된 유체를 배출하는 제2 유출구 사이의 유로가 개방되어 상기 제2 유출구를 통해 제3 보조유로로 배출하는 릴리프밸브; 상기 제3 보조유로에 의해 연결되는 제2 유입구를 통해 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체를 제3 유출구를 통해 상기 메인밸브의 유출구에 형성된 보조유출구와 연결된 제4 보조유로로 배출하고, 그 유출구측 압력이 소정의 설정압력 이상이 될 경우 상기 제3 유출구와 제2 유입구 사이의 유로가 축소되도록 된 감압밸브;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

감압 및 압력유지 제어밸브 시스템{Pressure reducing and pressure sustaining control valve system}

본 발명은 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 메인밸브의 유입구와 유출구를 연결하는 보조유로상에 설치되어 유출구측 압력을 일정하게 유지하면서 유출구측의 사용유량이 급격히 증가하더라도 유입구측 압력이 저하되는 것을 방지하여 유출구측 뿐만 아니라 유입구측에도 안정된 유량공급과 압력조절이 가능하도록 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 상수도는 상당히 큰 수압으로 관경이 큰 도수, 송수 및 배수관로를 통해 대량의 유체를 송수하며, 송수관로의 형상은 평지뿐만 아니라 지형에 따라 하부에 위치한 양수장으로부터 관로의 형상이 급격히 상승하여 경사진 구배형태로 고도가 높은 장소의 배수지 등으로 물을 송수하여 하부지역의 수도 수요가로 물을 공급하게 된다.

이러한 경우, 배수지와 수도 수요가의 고도차로 인하여 하부지역에서는 수압이 상승하게 되므로 하부지역에 적절한 수압으로 물을 공급하기 위해서는 감압밸브를 필요로 하게 된다.

그러나, 일반적인 감압밸브를 설치할 경우 주간과 같이 물 사용량이 많은 시간대에는 감압밸브의 유입구측 압력, 즉 1차측 압력이 저하되어 배수지 가까이에 위치한 수요가에서는 물을 공급받지 못하게 되는 문제점이 초래된다.

따라서, 이러한 장소에서는 유출구측 압력, 즉 2차측의 압력을 설정한 압력으로 유지시켜 줄 뿐만 아니라, 1차측의 고지대에서도 물 사용이 가능하도록 1차측 압력을 일정한 압력으로 유지하는 것이 무엇보다 중요하므로 이와 같은 기능을 구비하는 밸브의 개발이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유출구측 압력을 일정하게 유지하면서 유출구측의 사용유량이 급격히 증가하더라도 유입구측 압력이 저하되는 것을 방지하여 유출구측 뿐만 아니라 유입구측에도 안정된 유량공급과 압력조절이 가능하도록 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 메인밸브의 유입구와 유출구를 연결하는 보조유로 상에 파일럿형 감압 밸브 및 릴리프밸브를 설치하여 작은 압력변화에도 정확한 응답을 하면서 쉬운 조정과 간편한 유지보수가 가능하도록 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템을 제공하고자 하는데도 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템의 제어 배관 구성도를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 메인밸브의 구성도를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 릴리프밸브의 구성도를 나타낸 단면도이며, 그리고 도 4는 도 1의 감압밸브의 구성도를 나타낸 단면도를 각각 나타낸 것이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템은 크게, 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하는 메인밸브(100)와, 상기 메인밸브(110)의 유입구(110)에 형성된 보조유입구(110a)와 유출구(120)에 형성된 보조유출구(120a)를 상호 연결하는 보조유로상에 장착되는 릴리프밸브(200) 및 감압밸브(300)로 구성된다.

상기 보조유입구(110a)는 제1 보조유로(P1)를 통하여 상기 릴리프밸브(200)와 연결되며, 상기 릴리프밸브(200)는 제2 보조유로(P2)를 통하여 메인밸브(100)와 연결된다.

또한, 상기 릴리프밸브(200)는 제3 보조유로(P3)를 통하여 상기 감압밸브(300)와 연결되며, 상기 감압밸브(300)는 제4 보조유로(P4)를 통하여 상기 메인밸브(100)의 유출구(120)에 형성된 보조유출구(120a)와 연결된다.

그리고, 상기 제1 보조유로(P1) 및 상기 제4 보조유로(P4) 상에는 개폐밸브(400, 500)가 구비되어 유로의 개폐가 이루어지도록 하고 있다.

이상과 같이 이루어진 본 발명에서 상기 메인밸브(100)의 구성은 도 2에 자세히 도시되어 있다.

상기 메인밸브(100)는 도시된 바와 같이 다이아프램(144)에 의해 상기 유입구(110)와 보조유로, 즉 제1 보조유로(P1)와 제2 보조유로(P2)에 의해 연통되는 상부 챔버(S1)와 상기 유출구(120)에 연통되는 하부 챔버(S2)로 상호 분리되며, 상기 상부(S1) 및 하부 챔버(S2)에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 선택적으로 조절된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 메인밸브(100)는, 크게 유입구(110)와 유출구(120)가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130)와, 상기 밸브 몸체(130)와 결합하는 다이아프램 조립체(140)로 구성된다.

여기서, 상기 다이아프램 조립체(140)는 일측에 상기 유출구(120)와 연통되는 하부연통공(142a)이 구비된 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트(142) 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상기 제2 보조유로(P2)와 연통되는 상부연통공(143a)이 구비된 커버 플레이트(143)으로 구성된다.

상기 중간 플레이트(142)와 커버 플레이트(143) 사이에는 상부 챔버(S1)와 하부 챔버(S2)로 분리하는 다이아프램(144)이 개재되며, 상기 다이아프램(144)의 상하면에 다이아프램 플레이트(145a, 145b)이 각각 장착된다.

상기 다이아프램(144)의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(146)가 상기 다이아프램 플레이트(145a, 145b)에 지지되며, 상기 플런저(146)에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체(130)의 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를, 즉 시트부(131)를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(147)로 이루어진다.

이상과 같이 이루어진 다이아프램 조립체(140)는 밸브 몸체(130) 상부의 개구부(132)에 결합되어 본 발명에 따른 메인밸브(100)를 구성하게 된다.

상기와 같은 메인밸브(100)의 구성은 본 출원인의 실용신안등록 제0318348호에 개시된 바와 같으며, 본 발명에서는 그러한 구성과 기재를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

다음으로 본 발명에 따른 릴리프밸브(200)에 대하여는 도 3에 자세히 도시되어 있다.

먼저, 본 발명에 따른 상기 릴리프밸브(200)는 파일럿형으로, 상기 메인밸브(100)의 유입구(110)에 형성된 보조유입구(110a)와 제1 보조유로(P1)에 의해 제1 유입구(210)와 상호 연결되며, 상기 제1 유입구(210)와 제어된 유체를 배출하는 제2 유출구(220) 사이에는 내부 유로가 형성된다.

한편, 상기 제1 유입구(210)는 제2 보조유로(P2)와 연결된 제1 유출구(215)를 통해 상기 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)와도 연결되며, 또한 상기 내부 유로를 거쳐 제2 유출구(220)와 제3 보조유로(P3)를 통하여 후술할 감압밸브(300)의 제1 유입구(310)와도 연결된다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 상기 릴리프밸브(200)는, 크게 몸체(230)와, 상기 몸체(230)와 결합되는 커버(250)와, 상기 몸체(230)와 커버(250) 사이에서 결합되는 다이아프램 조립체(260) 및 이를 탄력조절하는 조절유니트(270)로 구성된다.

먼저, 상기 몸체(230)는 상기 제1 유입구(210)와 제2 유출구(220) 사이에서 유로의 개폐가 이루어지는 시트부(231)와, 상기 시트부(231)의 하부 공간에 마련되는 보조스풀부(240)와, 상기 제1 유입구(210)에서 유입되는 유체를 상기 보조스풀부(240) 및 상기 제1 유출구(215)로 연결하는 연결관로(211, 212)와, 상기 연결관로(211, 212)에 형성되는 니들밸브(217)와, 상기 제1 유입구(210)에서 상측으로 관통형성된 오리피스(232)로 구성된다.

여기서, 상기 제1 유입구(210)와 제1 유출구(215) 및 보조스풀부(240) 사이를 연결하는 상기 연결관로(211, 212) 상에는 니들밸브(217)가 설치되는데, 상기 니들밸브(217)은 상기 연결관로(211, 212)를 통해 유입되는 유체의 압력에 따라 직선이동을 한다.

이를 위하여 상기 니들밸브(217)는 상기 제1 유입구(210)에서 제1 유출구(215)와 보조스풀부(240)로 분기되는 연결관로(211)상에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 니들밸브(217)은 상기 연결관로(211)를 통해 유입되는 유체의 압력이 작으면 상기 연결관로(211)를 차단한 상태로 유지되며, 압력이 크면 밀려나 상기 제1 유출구(215)와 보조스풀부(240)로의 유로를 동시에 형성하게 된다.

상기 니들밸브(217)은 밸브 외부에서 볼트 너트를 조절해 유압에 반응하는 감도를 적절히 세팅할 수가 있다.

그리고 상기 제1 유입구(210)에는 오리피스(232)가 몸체(230)의 상단부까지 관통형성되어 있어 몸체(230)와 몸체(230) 상단에 결합되는 다이아프램(261)이 형성하는 내부 챔버에 상기 제1 유입구(210)의 압력을 전달하게 된다.

상기 제1 유입구(210)와 제어된 유체가 배출되는 제2 유출구(220) 사이에는 유로의 개폐가 이루어지는 시트부(231)와, 상기 시트부(231)의 하부 공간에 마련되는 보조스풀부(240)가 구비되는데, 상기 시트부(231)는 제1 유입구(210)에서 유입된 유체가 통과하는 경로로, 유압에 따라 상하로 이동하는 상기 다이아프램(261)에 의해 개폐가 이루어진다.

한편, 상기 몸체(230)의 상부에는 커버(250)가 장착되어 내부 공간을 형성하게 되며, 상기 몸체(230)에는 다이아프램 조립체(260)이 결합되게 된다.

상기 다이아프램 조립체(260)는 상기 몸체(230)와 커버(250) 사이에 개재되는 다이아프램(261)과, 상기 다이아프램(261)에 결합되는 다이아프램 플레이트(262, 263)와, 상기 다이아프램 플레이트(262, 263)에 지지되어 다이아프램(261)의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(264)와, 상기 플런저(264)와 결합되어 승강 운동에 따라 시트부(231)의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(265)로 이루어진다.

도시된 바와 같이 상기 다이아프램 조립체(260)의 디스크 시트(265)는 상기 몸체 시트부(231)의 상부 제2 유출구(220) 측에 위치하여 유로의 개폐를 제어하게 된다.

상기 플런저(264)는 몸체(230)에 구비된 가이드부싱(233)의 가이드공을 관통하도록 결합되어 그 승강운동이 가이드되며, 상기 다이아프램 조립체(260)의 디스크 시트(265)가 상기 몸체 시트부(231)의 상부 유출구측에 위치하여 유로의 개폐를 제어하게 된다.

상기와 같이 구성된 다이아프램 조립체(260)는 다이아프램(261) 하면에 작용하는 제1 유입구(210)측의 압력과 본 발명에 따른 조절유니트(270)에 의해 제어되게 된다.

본 발명에 따른 상기 조절유니트(270)는 상기 커버(250) 상부측에 구비된 조절 나사(273)의 회전에 의해 상하 이동이 되는 서포트 플레이트(272)와, 상기 서포트 플레이트(272)와 다이아프램 플레이트(262) 사이에 개재되어 상기 시트부(231)의 유로가 폐쇄되도록 탄력지지하는 탄성 스프링(271)으로 이루어진다.

즉, 탄성 스프링(271)을 탄력지지하는 상기 서포트 플레이트(272)는 커버(250)에 있는 암나사부(274)에 나사 결합되어 조절 나사(273)에 의해 소정 거리 상하로 이동되므로, 상기 조절 나사(273)를 돌려 조이게 되면 상기 서포트 플레이트(272)와 다이아프램 플레이트(262) 사이의 간격은 좁혀져 그 만큼 상기 탄성 스프링(271)의 탄성력은 강해지며, 반대로 상기 조절 나사(273)을 느슨하게 하면 상기 서포트 플레이트(272)와 다이아프램 플레이트(262) 사이의 간격은 넓혀져 그 만큼 상기 탄성 스프링(271)의 탄성력은 약해지게 된다.

따라서, 상기 조절유니트(270)를 통하여 소정의 설정압력(P_1)을 부여하게 되면, 상기 제1 유입구(210)측에 전달되는 압력이 상기 설정압력(P_1)에 미치지 못할 경우 디스크 시트(265)가 상기 몸체 시트부(231)의 상부 제2 유출구(220) 측에 위치하므로 탄성 스프링(271)의 탄성력에 의해 유로가 여전히 폐쇄된 상태로 유지되게 된다.

그러나 압력이 설정압력(P_1) 이상이 될 경우에는 그 압력이 릴리프밸브(200)의 제1 유입구(210)를 통하여 오리피스(232)를 거쳐 다이아프램(261)의 하면에 전달되면서 상부 탄성 스프링(271)의 탄성력을 극복하게 되며, 그 결과 다이아프램 조립체(260)가 상향이동을 하게 되면서 시트부(231)를 폐쇄하고 있던 디스크 시트(265)도 상승을 하여 시트부(231)에서 제2 유출구(220)로의 유로가 개방되어 유입된 유체의 상당량이 배출되게 된다.

다음으로 본 발명에 따른 감압밸브(300)에 대하여는 도 4에 자세히 도시되어 있다.

먼저, 본 발명에 따른 상기 감압밸브(300)는 파일럿형으로, 상기 릴리프밸브(200)의 제2 유출구(220)와 연결된 제3 보조유로(P3)에 제1 유입구(310)와 상호 연결되며, 상기 제1 유입구(310)와 제어된 유체를 배출하는 제1 유출구(320) 사이에는 내부 유로가 형성된다.

그리고, 상기 제1 유출구(320)는 제4 보조유로(P4)를 통하여 메인밸브(100)의 유출구(120)에 형성된 보조유출구(120a)와 연결된다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 상기 감압밸브(300)는, 크게 몸체(330)와, 상기 몸체(330)와 결합되는 커버(350)와, 상기 몸체(330)와 커버(350) 사이에 위치하는 다이아프램 조립체(360) 및 이를 탄력조절하는 조절유니트(370)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 감압밸브(300)는 앞서 상술한 릴리프밸브(200)와 기본적인 구성면에서 거의 동일하며, 여기서는 단지 차이점 위주로 하여 자세히 설명하고자 한다.

먼저, 몸체(330)의 형성된 오리피스(332)는 제1 유입구(210)에서 상단부까지 관통형성된 릴리프밸브(200)와는 달리 제1 유출구(320)에서 상단부까지 관통형성된다.

따라서, 상기 오리피스(332)에 의해 몸체(330)와 몸체(330) 상단에 결합되는 다이아프램(361)이 형성하는 내부 챔버에 상기 제1 유출구(320)측의 압력을 전달하게 된다.

그리고, 상하 승강운동을 하는 플런저(364)는 다이아프램(361)으로부터 보조스풀부(340)까지 연장되어 있으며, 상기 보조스풀부(340)까지 연장된 플런저(364)에는 시트부(331)의 유로를 개폐하는 디스크 시트(365)가 결합되게 된다.

즉, 다이아프램 조립체(360)의 디스크 시트(365)가 상기 몸체 시트부(331)의 하부측 보조스풀부(340)에 위치하여 유로의 개폐를 제어하게 되는 것이다.

한편, 상기 디스크 시트(365)가 위치하는 보조스풀부(340) 및 디스크 시트(365)의 하부에는 서포트 플레이트(272)와 다이아프램 플레이트(262) 사이에 개재되는 제1 탄성 스프링(271)과는 별도의 제2 탄성 스프링(380)을 두도록 하여 상기 시트부(331)로부터 상기 디스크 시트(365)까지 일정간격을 유지하도록 하며, 또한 상기 디스크 시트(365)의 급격한 이동에 따른 충격을 분산하도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 감압밸브(300)의 경우 조절유니트(370)를 통하여 소정의 설정압력(P_2)을 부여하게 되면, 상기 제1 유출구(320)측에 전달되는 압력이 상기 설정압력(P_2)에 미치지 못할 경우 유로가 여전히 개방된 상태로 유지되게 된다.

그러나, 제1 유출구(320)와 연통된 오리피스(332)를 통하여 다이아프램(361)의 하면에 전달되는 압력이 상기 설정압력(P_2) 이상으로 되면, 탄성 스프링(371)의 탄성력을 극복하게 되고, 그 결과 다이아프램 조립체(360)가 상향이동을 하게 되면서 디스크 시트(365)도 상승을 하여 시트부(331)가 점차 폐쇄되므로 유로를 축소하게 된다.

이상과 같이 이루어진 본 발명의 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템에 따른작동과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 압력유지 과정에 따른 용수의 흐름을 나타낸 도면이다.

참고로 화살표는 용수의 흐름을 나타내는 것으로, 점선은 제어전의 흐름이며 실선은 제어후의 흐름을 나타낸 것이다.

먼저, 메인밸브(100)의 유입구(110)측, 즉 1차측의 압력을 소정의 설정압력(P_1)으로 유지하기 위하여 본 발명에 따른 릴리프밸브(200)의 조절유니트(270)을 통하여 미리 압력을 세팅한다.

다음 상기 설정압력 이내로 용수를 공급하게 되면 메인밸브(100)의 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로를 통하여 용수가 통과하게 되며, 이때 상기 유입구(110)의 보조유입구(110a)와 제1 보조유로(P1)를 통하여 1차측의 압력은 릴리프밸브(200)의 다이아프램(261)의 하면에 전달되게 된다.

이때 1차측의 압력이 상기 릴리프밸브(200)의 설정압력(P_1)보다 낮을 경우라면, 릴리프밸브(200)의 내부 유로가 개방되지 못하기 때문에 보조유입구(110a)와 제1 보조유로(P1)을 거쳐 제1 유입구(210)로 유입된 유체는 내부 연결관로를 통과하여 제1 유출구(215)와 제2 보조유로(P2)을 거쳐 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)로 유입되게 되어 메인밸브(100)의 유로는 차단된다.

그러나 1차측의 압력이 설정압력(P_1) 이상이 될 경우에는 그 압력이 릴리프밸브(200)의 제1 유입구(210)를 통하여 오리피스(232)를 거쳐 다이아프램(261)의 하면에 전달되면서 상부 탄성 스프링(271)의 탄성력을 극복하게 되며, 그 결과 다이아프램 조립체(260)가 상향이동을 하게 되면서 시트부(231)를 폐쇄하고 있던 디스크 시트(265)도 상승을 하여 시트부(231)에서 제2 유출구(220)로의 유로가 개방되게 된다.

이때 상기 제1 유입구(210)로 유입되는 유체의 상당량은 내부 유로를 거쳐 제어되어 제2 유출구(220)를 통하여 제3 보조유로(P3)로 배출되며, 이렇게 하여 배출된 유체는 감압밸브(300)를 통하여 제4 보조유로(P4)로 배출됨으로써 결국 메인밸브(100)의 유출구(120)에 형성된 보조유출구(120a)로 보내지게 되는 것이다.

즉, 메인밸브(100)가 설치된 관로상에서 펌프로부터 유입되는 유량이 갑자기 증가하거나 1차측의 압력이 설정압력(P_1) 이상이 되게 되면, 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)를 가압하는 유체의 상당량이 릴리프밸브(200)를 통하여 감압밸브(300)로 배출되게 되며, 그 결과 메인밸브(100)의 유출구(110)와 연통된 하부 챔버(S2)와 비교하여 상대적으로 상부 챔버(S1)의 압력이 낮아지게 되면서 다이아프램(144)이 상향이동됨과 동시에 디스크 시트(147) 역시 시트부(131)에서 상향이동되므로 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 개방되어 1차측의 과잉 압력은 즉시 해소가 되는 것이다.

따라서, 메인밸브(100)가 설치된 관로상의 압력이 설정압력(P_1) 이상으로 되면 메인밸브(100)가 개방되게 되어 과잉 압력을 2차측으로 배출시킴으로써 1차측 압력을 릴리프밸브(200)의 설정압력(P_1)으로 일정하게 유지하여 과잉 압력에 따른 기기 및 배관계의 파손을 사전에 방지할 수가 있게 된다.

여기서, 릴리프밸브(200)을 통하여 상기 설정압력(P_1)은 사용유량이나 관로상태 등에 따라서 적절하게 가변될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 경우 이에 더하여 2차측의 압력 역시 설정압력으로 유지할 수가 있는데, 도 6은 감압 과정에서 용수의 흐름을 나타낸 도면이다.

참고로 화살표는 용수의 흐름을 나타내는 것으로, 점선은 제어전의 흐름이며 실선은 제어후의 흐름을 나타낸 것이다.

먼저, 메인밸브(100)의 유출구(120)측, 즉 2차측의 압력이 소정의 설정압력(P_2)으로 유지되도록 하기 위하여 본 발명에 따른 감압밸브(300)의 조절유니트(370)을 통하여 미리 압력을 세팅한다.

이때 제1 유출구(320)측의 압력이 상기 설정압력(P_2) 이하인 경우에는 제1 유입구(310)과 상기 제1 유출구(320) 사이의 유로는 항상 개방되어 있어 릴리프밸브(200)로부터 배출되는 유체를 항상 메인밸브(100)의 유출구(120)측으로 릴리프시킬 수가 있게 된다.

만약, 사용유량이 갑자기 감소하여 2차측 압력이 급격하게 증가하게 되면, 메인밸브(100)의 유출구(120)측에 연결된 제4 보조유로(P4)를 통하여 제1 유출구(320)측의 압력이 증가하게 되고, 이때 증가된 압력이 상기 제1 유출구(320)와 연통된 오리피스(332)를 통하여 다이아프램(361)의 하면에 전달되게 된다.

이때 상기 다이아프램(361)의 하면에 전달된 압력이 상기 설정압력(P_2) 이상으로 되면 탄성 스프링(371)의 탄성력을 극복하게 되고, 그 결과 다이아프램 조립체(360)가 상향이동을 하게 되면서 디스크 시트(365)도 상승을 하여 시트부(331)를 통과하는 유로를 축소하게 된다.

즉, 릴리프밸브(200)의 제2 유출구(220)를 통하여 릴리프되는 유체의 상당량은 제1 유출구(215)와 제2 보조유로(P2)를 통하여 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)를 가압하게 되어 메인밸브(100)의 유출구(110)와 연통된 하부 챔버(S2)와 비교하여 상대적으로 상부 챔버(S1)의 압력이 높아지게 되면서 메인밸브(100)의 다이아프램(144)이 하향이동됨과 동시에 디스크 시트(147)가 시트부(131)로 하향이동되므로 유입구(110)와 유출구(120) 사이의 유로가 축소되어 2차측의 높은 압력은 즉시 해소가 되는 것이다.

따라서, 상기 메인밸브(100)를 통과한 관로 상의 압력이 설정압력(P_2) 이상으로 되면 상기 메인밸브(100)의 상부 챔버(S1)의 압력이 높아지게 되어 상기 메인밸브(100)의 유로가 축소됨으로써, 2차측의 압력이 상기 감압밸브(300)의 설정압력(P_2)으로 일정하게 유지되게 된다.

또한 사용유량이 점점 줄어들어 완전히 사용유량이 없을 경우에도 상기 메인밸브(100)의 유로를 완전히 차단시켜 2차측의 압력이 일정하게 유지되게 된다.

여기서, 감압밸브(300)을 통하여 상기 설정압력(P_2)은 사용유량이나 관로상태 등에 따라서 적절하게 가변될 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 2차측 압력이 감압밸브(300)의 설정압력(P_2) 이상으로 되지 않는 경우, 감압밸브(300)는 항상 개방되어 있으므로 1차측 압력이 감압밸브(300)의 설정압력(P_2) 이하에서도 메인밸브(100)의 유로는 개방되며, 1차측 압력이 릴리프밸브(200)의 설정압력(P_1) 이상일 경우, 감압밸브(300)의 설정압력(P_2)에 따라 메인밸브(100)의 유로를 조절하여 감압된 유체를 2차측으로 배출함으로써 일정한 압력으로 유지되고, 또한 2차측의 사용유량이 급격히 증가하더라도 1차측 압력은 항상 상기 릴리프밸브(200)의 설정압력(P_1)으로 유지되므로 2차측 뿐만 아니라 1차측에도 안정된 유량공급과 압력조절이 가능하게 된다.

이상과 같이 하여 본 발명은 메인밸브의 유입구과 유출구를 연결하는 보조유로상에 장착되어 유입구측 압력을 릴리프밸브의 설정압력으로 일정하게 유지하면서 유출구측에서는 감압밸브의 설정압력으로 감압된 유체를 배출할 수 있도록 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템을 제공하고자 하는데 기본적인 기술적 사상이 있음을 알 수가 있다.

그리고 이와 같은 기술적 사상의 범주 내에서, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 많은 변형 및 응용이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 메인밸브의 유입구와 유출구를 연결하는 보조유로상에 설치되어 유출구측 배관내의 압력을 설정된 낮은 압력으로 유지해 주고, 또한 유입구측 압력이 설정압력보다 낮아지는 것을 방지하여 유출구측 뿐만 아니라 유입구측에도 안정된 유량공급과 압력조절이 가능하게 된다.

그리고, 오리피스를 통하여 작용하는 미세한 압력 변화에도 정확한 응답을 하므로 신뢰성이 매우 뛰어나며, 메인밸브에 감압 및 압력유지 기능을 일체의 구조로 부여되도록 하여 쉬운 조정과 간편한 유지보수가 가능하게 되는 등 많은 효과가 예상된다.

도 1은 본 발명에 따른 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템의 제어 배관 구성도를 나타낸 도면

도 2는 도 1의 메인밸브의 구성도를 나타낸 단면도

도 3은 도 1의 릴리프밸브의 구성도를 나타낸 단면도

도 4는 도 1의 감압밸브의 구성도를 나타낸 단면도

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력유지 과정에서 용수의 흐름을 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감압 과정에서 용수의 흐름을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100....메인밸브 110, 120..유입구, 유출구

110a, 120a..보조유입구, 보조유출구

131..시트부 130....메인밸브 몸체

140....다이아프램 조립체 142a, 143a..하부연통공, 상부연통공

143....커버 플레이트 144....다이아프램

146....플런저 147....디스크 시트

200....릴리프밸브

210, 215, 220..제1 유입구, 제1 유출구, 제2 유출구

211, 212..연결관로 230....릴리프밸브 몸체

231....시트부 232....오리피스

250....커버 260....다이아프램 조립체

264....플런저 265....디스크 시트

270....조절유니트 271....탄성 스프링

273....조절나사 300....감압밸브

310, 320..제1 유입구, 제1 유출구

330....감압밸브 몸체 331....시트부

332....오리피스 350....커버

360....다이아프램 조립체 364....플런저

365....디스크 시트 370....조절유니트

371, 380..제1 탄성 스프링, 제2 탄성 스프링

S1, S2..상부 챔버, 하부 챔버

Claims (4)

1. 유체가 공급되는 주배관에 직렬로 연결되는 유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하며, 다이아프램(144)에 의해 상기 유입구와 보조유로에 의해 연통되는 상부 챔버(S1)와 상기 유출구에 연통되는 하부 챔버(S2)로 상호 분리되고, 상기 상부 및 하부 챔버에 작용하는 압력의 차이에 따라 상기 유입구와 유출구 사이의 유로가 선택적으로 조절되는 메인밸브(100);

   상기 메인밸브의 유입구에 형성된 보조유입구(110a)와 제1 보조유로(P1)에 의해 연결되는 제1 유입구(210)를 통해 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체를 제2 보조유로(P2)와 연결된 제1 유출구(215)를 통해 상기 메인밸브의 상부 챔버(S1)로 배출하고, 상기 유입구측 압력이 소정의 설정압력(P_1) 이상이 될 경우 상기 제1 유입구(210)와 제어된 유체를 배출하는 제2 유출구(220) 사이의 유로가 개방되어 상기 제2 유출구를 통해 제3 보조유로(P3)로 배출하는 릴리프밸브(200);

   상기 제3 보조유로(P3)에 의해 연결되는 제1 유입구(310)를 통해 유체가 유입되며, 상기 유입된 유체를 제1 유출구(320)를 통해 상기 메인밸브의 유출구에 형성된 보조유출구(120a)와 연결된 제4 보조유로(P4)로 배출하고, 그 유출구측 압력이 소정의 설정압력(P_2) 이상이 될 경우 상기 제1 유출구(320)와 제1 유입구(310) 사이의 유로가 축소되도록 된 감압밸브(300);로 구성되는 것을 특징으로 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 밸브(100)는,

   유입구와 유출구가 구비되어 유로를 형성하는 밸브 몸체(130);

   상기 밸브 몸체 상부의 개구부에 결합되며 일측에 상기 유출구와 연통되는 하부연통공(142a)이 구비된 중간 플레이트(142)와, 상기 중간 플레이트 상부에 결합되어 내부 챔버를 형성하며 일측에 상기 제2 보조유로(P2)와 연통되는 상부연통공(143a)이 구비된 커버 플레이트(143)와, 상기 중간 플레이트와 커버 플레이트 사이에 개재되어 상부 챔버와 하부 챔버로 분리하는 다이아프램(144)과, 상기 다이아프램에 장착된 다이아프램 플레이트(145a, 145b)와, 상기 다이아프램 플레이트에 지지되어 상기 다이아프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저(146) 및 상기 플런저에 결합되어 승강 운동에 따라 상기 밸브 몸체의 유입구와 유출구 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트(147)로 이루어진 다이아프램 조립체(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 릴리프밸브(200)는,

   상기 제1 유입구와 제2 유출구 사이에서 유로의 개폐가 이루어지는 시트부와, 상기 시트부의 하부 공간에 마련되는 보조스풀부과, 상기 제1 유입구에서 유입되는 유체를 보조스풀부 및 제1 유출구로 연결하는 연결관로와, 상기 연결관로에 형성되는 니들밸브와, 상기 제1 유입구에서 상측으로 관통형성된 오리피스로 이루어진 밸브 몸체(230);

   상기 몸체 상부에 장착되어 내부 공간을 형성하는 커버(250);

   상기 몸체와 커버 사이에 개재되는 다이아프램과, 상기 다이아프램에 결합되는 다이아프램 플레이트와, 상기 다이아프램 플레이트에 지지되어 다이아프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저와, 상기 플런저와 결합되어 승강 운동에 따라 시트부의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트로 이루어진 다이아프램 조립체(260);

   상기 커버 상부측에 구비된 조절 나사의 회전에 의해 상하 이동이 되는 서포트 플레이트와, 상기 서포트 플레이트와 다이아프램 플레이트 사이에 개재되어 상기 시트부의 유로가 폐쇄되도록 탄력지지하는 탄성 스프링으로 이루어진 조절유니트(270);를 포함하고,

   상기 다이아프램 조립체의 디스크 시트가 상기 몸체 시트부의 상부 제2 유출구측에 위치하여 유로의 개폐를 제어함으로써 릴리프 기능을 수행하게 됨을 특징으로 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 감압밸브(300)는,

   상기 제2 유입구와 제3 유출구 사이에서 유로의 개폐가 이루어지는 시트부와, 상기 시트부의 하부 공간에 마련되는 보조스풀부과, 상기 제2 유입구에서 유입되는 유체를 보조스풀부로 연결하는 연결관로와, 상기 연결관로에 형성되는 니들밸브와, 상기 제3 유출구에서 상측으로 관통형성된 오리피스로 이루어진 밸브 몸체(330);

   상기 몸체 상부에 장착되어 내부 공간을 형성하는 커버(350);

   상기 몸체와 커버 사이에 개재되는 다이아프램과, 상기 다이아프램에 결합되는 다이아프램 플레이트와, 상기 다이아프램 플레이트에 지지되어 다이아프램의 상하 운동에 따라 승강운동하는 플런저와, 상기 플런저와 결합되어 승강 운동에 따라 시트부의 유로를 개방 또는 폐쇄하는 디스크 시트로 이루어진 다이아프램 조립체(360);

   상기 커버 상부측에 구비된 조절 나사의 회전에 의해 상하 이동이 되는 서포트 플레이트와, 상기 서포트 플레이트와 다이아프램 플레이트 사이에 개재되어 상기 시트부의 유로가 개방되도록 탄력지지하는 제1 탄성 스프링과, 상기 디스크 시트 하측에 설치되어 상기 시트부의 유로가 폐쇄되도록 탄력지지하는 제2 탄성 스프링으로 이루어진 조절유니트(370);를 포함하고,

   상기 다이아프램 조립체의 디스크 시트가 상기 몸체 시트부의 하부측 보조스풀부에 위치하여 유로의 개폐를 제어함으로써 감압 기능을 수행하게 됨을 특징으로 하는 감압 및 압력유지 제어밸브 시스템.