KR20070002369A

KR20070002369A - 액체제어밸브

Info

Publication number: KR20070002369A
Application number: KR1020050057871A
Authority: KR
Inventors: 조진형; 김영곤
Original assignee: 대림통상 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-05

Abstract

본 발명은 수압을 받는 쪽과 대기가 작용하는 쪽을 대치시키는 구조를 통해 밸브의 개폐력을 제공함과 동시에 워터해머를 완전히 제거하고, 또한 부품수를 최소화하여 대량생산에 따른 생산원가를 절감할 수 있는 개량된 액체제어밸브에 관한 것이다. 이에 따른 본 발명은, 일정한 수압이 유입되는 측방향의 유입포트와 이와 연통되는 상방향의 유출포트를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 측벽에 상, 하 이동이 자재되도록 복귀 스프링에 의해 슬라이딩 결합되고, 중앙 상부에 관통구조를 가지며, 측부에 유입포트와 하우징의 내부와 연통하는 미세구멍의 오리피스가 형성된 가동 피스톤과; 상기 가동 피스톤의 상부 관통구조 상에 고정상태로 끼워져, 밸브의 폐(閉)상태시 가동 피스톤과 하우징 사이에 수압이 작용하는 독립된 수압실이 제공되며, 작동로드(R)와 연동되도록 돌출된 코어 헤드와 내부 복귀스프링에 의해 상시 닫힌 상태로 유지되는 코어 블록과; 상기 가동 피스톤의 상부에 고정되는 패킹 링; 및 상기 패킹 링 상부에, 하우징의 내벽에 밀착 고정되고 상기 패킹 링의 상, 하 이동에 의해 개폐력을 제공하는 시트를 갖는 고정블록을 포함하여 구성된 것이다.

액체제어밸브, 하우징, 개폐, 패킹, 스프링, 수압

Description

액체제어밸브{Liquid control valve}

도 1a 는 종래의 액체제어밸브의 단면도.

도 1b 는 종래 액체제어밸브의 밸브바디의 분해사시도.

도 1c 는 종래 액체제어밸브의 밸브폐쇄상태를 나타낸 요부 확대 단면도.

도 1d 는 종래 액체제어밸브의 밸브개방상태를 나타낸 요부 확대 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 액체제어밸브의 내부 구조를 보인 절개 사시도.

도 3a 는 본 발명에 따른 액체제어밸브 단면도로서, 작동전 밸브폐쇄상태.

도 3b 는 본 발명에 따른 액체제어밸브 단면도로서, 코어헤드의 개방상태.

도 3c 는 본 발명에 따른 액체제어밸브 단면도로서, 밸브개방상태.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

30: 하우징, 31: 유입포트,

32: 유입관로, 33: 레귤레이터,

35: 유출포트, 36: 커버,

40: 가동 피스톤, 41: 복귀 스프링,

42: 오리피스, 43a, 43b: 수압실,

44: 코어 헤드, 45: 복귀 스프링,

46: 코어 블록 47: 패킹 링,

48: 수압면, 50: 고정블록,

51: 시트,

본 발명은 액체제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수압을 받는 쪽과 대기가 작용하는 쪽을 대치시키는 구조를 통해 밸브의 개폐력을 제공함과 동시에 워터해머를 완전히 제거하고, 또한 부품수를 최소화하여 대량생산에 따른 생산원가를 절감할 수 있는 개량된 액체제어밸브에 관한 것이다.

기존의 액체제어밸브(공개특허 2003-83758호)는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 외주면의 다단형상(18b)(18c)(18d)의 면을 포함한 다수의 부품의 조합에 의한 밸브바디(17)와, 그 밸브바디(17)에 폐쇄력을 제공하기 위한 압력조절 피스톤(11) 끝단에 테이퍼 형상의 시트(16)에 의해 액체의 흐름을 제어함과 동시에 워터해머를 제거하도록 하고,

또한 밸브가 개방되어 있을 때 압력조절 피스톤(11)이 유출측 압력 및 압력조절 스프링(12)의 스프링간의 균형점을 구하여 축방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 압력조절 피스톤(11)의 일단부에 일체로 성형된 가동식의 시트(16)가 축방향 으로 이동하기 때문에, 시트(16) 및 밸브바디(17)간의 밸브 개방 거리(L)가, 유출측 압력이 높을 때에는 작게 개방되고 유출측 압력이 낮을 때에는 크게 개방되는, 즉 유출측 압력의 크기에 따라 자동으로 조정하는 기능을 갖는다.

또한 밸브바디(17)에 그 일부로서 스로틀(20)이 설치되며, 밸브가 폐쇄되어 가는 과정에서 상기 스로틀(20)이 시트(16)의 외주쪽에 겹쳐지기 때문에 그 조임작용에 의해 유량을 서서히 줄일 수 있어, 유량이나 압력이 급격하게 변화하는 일이 없어 워터해머 발생을 억제하는 기능을 갖도록 되어 있다.

그러나, 이와 같은 기존의 액체제어밸브는 유량의 자동조정기능과 액체차단기능을 복합적으로 구현한 점에 대해서는 보다 진일보한 측면이 있으나 실제 실험결과 스로틀과 시트간의 조임작용에 한계가 있어 수압이 클 경우 워터해머가 여전히 존재하였다.

또한 기존의 액체제어밸브는 고정체인 하우징 본체와 밸브 하부의 커버 사이에 상, 하 이동이 가능한 두 개의 가동체, 즉 압력조절 피스톤과 밸브바디가 필요하고, 또한 상기 밸브바디는 6개의 유니트 조합에 의한 복잡한 조립체이기 때문에 부품소요가 상당하고 완성단계에 이르기까지의 소요시간이 길어 전체적으로 생산성이 떨어지는 문제점을 안고 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 제반문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 그 목적은 수압을 받는 쪽과 대기가 작용하는 쪽을 대치시키는 구조를 통해 밸브의 개폐 력을 제공함과 동시에 워터해머를 완전히 제거하고, 또한 부품수를 최소화하여 대량생산에 따른 생산원가를 절감할 수 있는 개량된 액체제어밸브를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정한 수압이 유입되는 측방향의 유입포트와 이와 연통되는 상방향의 유출포트를 갖는 하우징과;

상기 하우징의 측벽에 상, 하 이동이 자재되도록 복귀 스프링에 의해 슬라이딩 결합되고, 중앙 상부에 관통구조를 가지며, 측부에 유입포트와 하우징의 내부와 연통하는 미세구멍의 오리피스가 형성된 가동 피스톤과;

상기 가동 피스톤의 상부 관통구조 상에 고정상태로 끼워져, 밸브의 폐(閉)상태시 가동 피스톤과 하우징 사이에 수압이 작용하는 독립된 수압실이 제공되며, 작동로드와 연동되도록 돌출된 코어 헤드와 내부 복귀스프링에 의해 상시 닫힌 상태로 유지되는 코어 블록과;

상기 가동 피스톤의 상부에 고정되는 패킹 링; 및

상기 패킹 링 상부에, 하우징의 내벽에 밀착 고정되고 상기 패킹 링의 상, 하 이동에 의해 개폐력을 제공하는 시트를 갖는 고정블록;을 포함하여 구성된 특징을 갖는다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 가동 피스톤의 외측부에, 코어 헤드가 개(開)되어 수압실의 압력이 대기압 수준으로 될 때 가동 피스톤을 탄지하는 복귀스프링의 탄성력을 이기면서 패킹 링에 열림상태가 이루어질 수 있도록 수 압이 걸리는 일정 단면적의 수압면을 형성한 특징을 갖는다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 패킹 링과 맞닿게 되는 시트의 하부 단면적이 하부로 향할수록 점차 좁아지도록 테이퍼를 형성한 특징을 갖는다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 상기 유입포트와 연장 연결되는 유입관로 상에, 수압변화에 반응하여 일정한 수압의 범위내에서 항상 안정된 유량을 제공하는 레귤레이터를 추가로 구성한 특징을 갖는다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 2 와 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 보면, 일정한 수압이 유입되는 측방향의 유입포트(31)와 이와 연통되는 상방향의 유출포트(35)를 갖는 하우징(30)을 갖는다. 상기 하우징(30)의 하부에는 내부를 밀폐하기 위한 커버(36)가 장착된다.

또한 상기 유입포트(31)에는 상수도관로(도시안됨)나 물탱크(도시안됨)와 연결되는 별도의 유입관로(32)가 연결 설치되며, 그 유입관로(32) 상에 상수도관로에 작용되고 있는 수압상태에 대응하여 항상 일정한 수압과 유량이 유입포트(31)로 제공되어지도록 레귤레이터(33)가 추가로 구비되어질 수 있다.

상기 레귤레이터(33)의 구조는 도면에 자세히 도시되지 않았으나 간단히 기술하면 연질의 오링(O-ring)과 그 내주부에 톱니형상의 간섭편에 의해 수압의 변화상태(통상 1bar~10bar)에 따라 오링의 일그러짐으로 상기 오링과 간섭편 사이공간을 좁히거나 크게 하여 유량을 조정하는 장치로써 이미 공지적 사항이다.

한편, 상기 하우징(30)의 측벽에 상, 하 이동이 자재되도록 복귀 스프링(41)에 의해 슬라이딩 결합되고, 중앙 상부에 관통구조를 가지며, 측부에 유입포트(31) 와 하우징(30)의 내부와 연통하는 미세구멍의 오리피스(42)가 형성된 가동 피스톤(40)이 구비된다.

또한 상기 가동 피스톤(40)의 상부 관통구조 상에 고정상태로 끼워져, 밸브의 폐(閉)상태시 가동 피스톤(40)과 하우징(30) 사이에 수압이 작용하는 독립된 수압실(43a)(43b)이 제공되며, 도면에 도시되지 않은 작동원(모터) 및 동력전달수단(캠)에 의한 연계작동으로 인한 작동로드(R)와 연동하기 위해 돌출되어 있는 상태에서 상기 작동로드(R)가 작동될 때 외부 및 내부 수압실(43a)(43b)에 충만되어 있던 액체 및 수압이 유출포트(35)쪽으로 배출시키도록 유로(44a)를 갖는 코어 헤드(44)와 내부 복귀스프링(45)에 의해 상시 닫힌 상태로 유지되는 코어 블록(46)이 구비된다.

한편, 상기 가동 피스톤(40)의 외측부에, 코어 헤드(44)가 개(開)되어 수압실(43a)(43b)의 압력이 대기압 수준으로 될 때 가동 피스톤(40)을 탄지하는 복귀스프링(45)의 탄성력을 이기면서 패킹 링(47)에 열림상태가 이루어질 수 있도록 수압이 걸리는 일정 단면적의 수압면(48)을 형성함이 바람직하다.

또한 상기 가동 피스톤(40)의 상부에 패킹 링(47)이 고정 설치되는 한편, 상기 패킹 링(47) 상부에, 하우징(30)의 내벽에 밀착 고정되고 상기 패킹 링(47)의 상, 하 이동에 의해 개폐력을 제공하는 시트(51)를 갖는 고정블록(50)이 구비된다.

한편, 상기 패킹 링(47)과 맞닿게 되는 시트(51)의 하부 단면적이 하부로 향할수록 점차 좁아지도록 테이퍼(51a)가 형성되는데, 그 형성 이유는 급격한 유량 및 유속차단에 따른 워터해머를 제거하기 위한 하나의 방편이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2에서 유입관로(32)상에 구비된 레귤레이터(33)는 상수도관로에서 발생되는 불규칙한 수압변화를 조정하여 항상 일정한 압력과 유량을 유입관로(32)로 진행될 수 있도록 한다.

도 3a는 본 발명의 장치가 작동되기 전 상태를 도시한 작동단면도로서, 이 상태에서는 유입관로(32;도 2에 도시됨)와 유입포트(31)를 통한 액체(물)가 가동 피스톤(40)의 오리피스(42)를 통해 가동 피스톤(40)과 하우징(30) 및 커버(36) 사이의 외부 수압실(43a)과, 가동 피스톤(40)과 코어 블록(46) 사이의 내부 수압실(43b)에 충만되어 있는 상태이다. 이 상태는 오리피스(42)를 통한 유입포트(31)측의 수압이 가동 피스톤(40) 및 코어블록(46) 내부의 외부 및 내부 수압부(43a)(43b)에 작용되고 있고, 또한 그 수압은 유출포트(35)쪽의 대기압보다 크기 때문에 패킹 링(47), 시트(51)는 항시 폐(閉) 상태가 유지된다.

이 상태에서 도 3b에 도시된 것과 같이 작동로드(R)를 하부방향으로 일정시간 가압하게 되면 연동하여 폐(閉) 상태의 코어헤드(44)를 개방시켜 유로(44a)를 통해 수압실(43a)(43b)에 저수된 액체를 유출포트(35)쪽으로 배수시킴과 동시에 상기 수압실(43a)(43b) 내의 압력이 유출포트(35)의 대기압과 거의 평형상태가 이루어지게 되고, 이 때 유출포트(35)에서의 수압이 가동 피스톤(40)의 수압면(48)에 작용하여 이를 탄지하고 있던 복귀 스프링(41)의 탄성력을 이기면서 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 가동 피스톤(40)을 하부방향으로 밀어내면서 상기 패킹 링(47), 시트(51)는 개방된다.

일정시간이 지나 작동로드(R)가 원위치로 복귀됨에 따라 이와 연동하는 코어 헤드(44)가 폐(閉)상태에 이르게 된다 하더라도 오리피스(42)를 통한 수압이 금방 수압실(43a)(43b)에 전달되지 않기 때문에 패킹 링(47) 및 시트(51)는 일정시간 개방상태가 유지되다가 상기 오리피스(42)를 통해 지속적으로 액체가 유입되면서 수압실(43a)(43b)에 작용되는 수압이 가동 피스톤(40)의 수압면(48)에 작용하는 수압보다 클 때 비로서 복귀 스프링(45)의 복귀력과 함께 서서히 가동 피스톤(40)을 상방향으로 밀어올려 상기 패킹 링(47) 및 시트(51)간의 위치 이동 정점에 이르러 완전히 폐쇄된다.

본 발명은 상기의 작동상태를 볼 때 가동 피스톤(40) 내측의 수압실(43a)(43b)과 가동 피스톤(40)의 외측의 수압면(48)에 걸리는 압력상태와, 오리피스(42)를 통해 유입되는 수압실(43a)(43b) 내부의 수압 진행시간을 이용하여 밸브 폐쇄상태가 매우 서서히 진행되기 때문에 워터해머를 원천적으로 차단될 뿐만 아니라 이와 더불어 시트(51)에 아래로 향할수록 단면적이 작아지도록 테이퍼(51a)를 형성하여 급격한 폐쇄력이 발생하지 않게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같은 본 발명은 앞서 기술한 바와 같이 가동 피스톤 내측의 수압실과 가동 피스톤의 외측의 수압면에 걸리는 압력상태와, 오리피스를 통해 유입되는 수압실 내부의 수압 진행시간 및 아래로 향할수록 단면적이 작아지는 형태의 테이퍼를 갖는 시트 등에 의해 워터해머를 원천적으로 차단할 수 있어 밸브의 신뢰성이 배가될 뿐만 아니라 종래의 밸브에 비해 부품수 및 이에 따른 작업시간을 현저히 줄일 수 있기 때문에 원가절감 및 생산성 향상을 기대할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

일정한 수압이 유입되는 측방향의 유입포트(31)와 이와 연통되는 상방향의 유출포트(35)를 갖는 하우징(30)과;

상기 하우징(30)의 측벽에 상, 하 이동이 자재되도록 복귀 스프링(41)에 의해 슬라이딩 결합되고, 중앙 상부에 관통구조를 가지며, 측부에 유입포트(31)와 하우징(30)의 내부와 연통하는 미세구멍의 오리피스(42)가 형성된 가동 피스톤(40)과;

상기 가동 피스톤(40)의 상부 관통구조 상에 고정상태로 끼워져, 밸브의 폐(閉)상태시 가동 피스톤(40)과 하우징(30) 사이에 수압이 작용하는 독립된 수압실(43a)(43b)이 제공되며, 작동로드(R)와 연동되도록 돌출된 코어 헤드(44)와 내부 복귀스프링(45)에 의해 상시 닫힌 상태로 유지되는 코어 블록(46)과;

상기 가동 피스톤(40)의 상부에 고정되는 패킹 링(47); 및

상기 패킹 링(47) 상부에, 하우징(30)의 내벽에 밀착 고정되고 상기 패킹 링(47)의 상, 하 이동에 의해 개폐력을 제공하는 시트(51)를 갖는 고정블록(50);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액체제어밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 가동 피스톤(40)의 외측부에, 코어 헤드(44)가 개(開)되어 수압실(43a)(43b)의 압력이 대기압 수준으로 될 때 가동 피스톤(40)을 탄 지하는 복귀스프링(45)의 탄성력을 이기면서 패킹 링(47)에 열림상태가 이루어질 수 있도록 수압이 걸리는 일정 단면적의 수압면(48)을 형성함을 특징으로 하는 액체 제어밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 패킹 링(47)과 맞닿게 되는 시트(51)의 하부 단면적이 하부로 향할수록 점차 좁아지도록 테이퍼(51a)를 형성함을 특징으로 하는 액체제어밸브.
청구항 1에 있어서, 상기 유입포트(31)와 연장 연결되는 유입관로(32) 상에, 수압변화에 반응하여 일정한 수압의 범위내에서 항상 안정된 유량을 제공하는 레귤레이터(33)를 추가로 구성함을 특징으로 하는 액체제어밸브.