KR20070075759A - 압력밸브 - Google Patents
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Abstract
유체가 유입되는 유입통로와 유체가 유출되는 유출통로가 각각 내부에 형성되고, 상기 유입통로와 유출통로가 연통되도록 기밀 결합되는 제 1 케이싱 및 제 2 케이싱; 상기 유입통로에 삽입되어 상기 유입되는 유체의 압력에 의해 이동함과 동시에 상기 유입통로와의 사이를 통하여 유체가 흐르도록 가동유닛을 포함하며, 상기 제 2 케이싱의 유출통로의 시작부에는 상기 가동유닛의 단부와 최소한의 간극을 유지하면서 상기 가동유닛의 단부를 수용하는 수용부가 형성되는 압력밸브가 개시된다.
밸브, 유량, 간극, 가변, 그루우브
Description
도 1는 본 발명에 따른 압력밸브의 구성요소를 분해하여 도시한 분해 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 압력밸브의 결합상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 가동유닛을 보여주는 사시도이다.
도 4(a)와 4(b)는 각각 본 발명에 따른 압력밸브의 동작을 보여준다.
본 발명은 압력밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유입되는 유체의 압력 변화율에 대응하여 배출되는 유량의 변화율이 일정하게 가변되도록 하는 압력밸브에 관한 것이다.
유체를 이용한 산업부품인 기계, 필터 등의 분야와 혈류 압력에 관련된 생명공학분야 등 유체의 압력 변화에 따라 일정한 유량이 항상 가변 순환되어야 하는 분야들이 있으며, 이러한 각 분야에 효과적이고 신뢰성이 있게 적용할 수 있는 압력밸브가 요구되고 있다.
특히, 유입되는 유체의 압력 변화율이 큰 경우에도 배출되는 유량의 변화율이 일정하게 가변되도록 하는 압력밸브에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다.
이러한 요구에 대응한 본 출원인의 출원에 따르면, 제 1 케이싱과 제 2 케이싱을 기밀 결합하고, 제 1 케이싱의 유로에 가동자가 삽입되어 유체 압력에 의해 이동하도록 하고, 제 2 케이싱의 유로에 내부에 오리피스가 형성된 고정자를 고정하며, 가동자와 고정자 사이에 가변 간극을 유지하도록 하는 탄성 스프링을 개재하도록 한 압력밸브를 개시하고 있다.
그러나, 이러한 구조에 의하면 여러 가지의 문제점이 있다.
먼저, 고정자를 별도로 적용하고 있기 때문에 고정자를 제작하는 별도의 공정이 필요하고, 고정자를 고정하기 위한 작업이 추가로 필요하다는 단점이 있다.
또한, 탄성 스프링을 가동자와 고정자 사이에 개재하여야 하기 때문에, 작업공수가 증가하고 부품수가 증가한다는 문제가 있다. 특히, 스프링의 압축력을 정확하게 산출해야 가동자와 고정자 사이의 간극이 막히는 것을 방지할 수 있다는 어려움이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유입되는 유체의 압력 변화율에 대해 유출되는 유량의 변화율이 일정하게 가변되도록 하는 간단한 구조의 압력밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예들을 통하여 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입통로와 유체가 유출되는 유출통로가 각각 내부에 형성되고, 상기 유입통로와 유출통로가 연통되도록 기밀 결합되는 제 1 케이싱 및 제 2 케이싱; 상기 유입통로에 삽입되어 상기 유입되는 유체의 압력에 의해 이동함과 동시에 상기 유입통로와의 사이를 통하여 유체가 흐르도록 가동유닛을 포함하며, 상기 제 2 케이싱의 유출통로의 시작부에는 상기 가동유닛의 단부와 최소한의 간극을 유지하면서 상기 가동유닛의 단부를 수용하는 수용부가 형성되는 압력밸브가 개시된다.
이러한 구성에 따르면, 유입되는 유체의 압력 변화율에 대해 유출되는 유량의 변화율이 일정하게 가변되도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 가동유닛은, 외주면에 유체의 흐름방향으로 다수의 제 1 그루우브가 형성된 몸체; 및 상기 몸체로부터 일체로 연장되며 단부가 테이퍼 형상으로 형성된 헤드를 포함하며, 상기 테이퍼 단부에는 상기 유체 흐름방향으로 다수의 제 2 그루우브가 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 간단한 구성으로 유입되는 유체의 압력 변화율에 대해 유출되는 유량의 변화율이 일정하게 가변되도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 케이싱은 열 및 압력에 대한 변형이 적은 철 또는 비철금속 재료로 구성되며, 상기 가동유닛은 유입되는 유체의 열과 압력에 대한 변형 및 마찰열에 대한 내구성이 우수한 고분자 재료나 세라믹 재료로 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체가 유입되는 유입통로와, 상기 유입통로에 연통되고 상기 유입통로보다 큰 직경의 수용통로가 각각 내부에 형성된 제 1 케이싱; 상기 수용통로와 연통되는 수용부와, 상기 수용부에 연통되고 상기 유체가 유출되는 유출통로가 각각 내부에 형성되며, 상기 제 1 케이싱과 기밀 결합되는 제 2 케이싱; 및 외주면에 유체흐름방향으로 적어도 하나의 제 1 유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체로부터 돌출되고 단부가 테이프 형상으로 형성되며 상기 단부에 유체흐름방향으로 적어도 하나의 제 2 유로가 형성된 헤드로 이루어진 가동유닛을 포함하며, 상기 몸체는 상기 수용통로에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 단부는 상기 수용부에 수용되어 상기 가동유닛과 상기 제 1 및 제 2 케이싱으로 둘러싸이는 버퍼공간이 형성되는 압력밸브가 개시된다.
이러한 구성에 의하면, 유입되는 유체의 압력이 순간적으로 변화하더라도 버퍼공간이 이를 흡수할 수 있기 때문에 이에 응답하여 유출되는 유체의 유출량이 급격하게 가변되지 않도록 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1는 본 발명에 따른 압력밸브의 구성요소를 분해하여 도시한 분해 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 압력밸브의 결합상태를 보여주는 단면도이며, 도 3은 가동유닛을 보여주는 사시도이다.
본 발명에 따른 압력밸브의 구성을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
제 1 케이싱(100)과 제 2 케이싱(200)은 동일한 구조를 가지며, 상호 대향하여 접촉된 상태에서 볼트공(112, 212)에 볼트(250)를 끼워 분리 가능하게 결합되며, 결합시 밀폐력을 향상하기 위해서 제 1 및 제 2 케이싱(100, 200) 사이에 개스킷 등이 개재될 수 있다. 또한, 볼트 이외에 융착이나 접착제 등의 방법을 이용하여 결합할 수도 있다.
바람직하게, 제 1 및 제 2 케이싱(100, 200)은 열 및 압력에 대한 변형이 적은 철 및 비철금속 재료로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 케이싱(100, 200)의 단부에는 다른 물체와의 결합을 위한 스레드(114, 214)가 형성될 수 있다.
제 1 케이싱(100)은 단일의 몸체(110)로 이루어지고, 내부에는 중심을 관통하는 유체유입통로(130)와 수용통로(120)가 연통되어 형성되며, 수용통로(120)를 중심으로 외측에 볼트공(112)이 형성된다.
수용통로(120)는 후술하는 가동유닛을 수용하기 때문에, 유체유입통로(130)보다는 큰 직경을 갖는다.
제 2 케이싱(200)은 단일의 몸체(210)로 이루어지고, 내부에는 중심을 관통하는 유체유출통로(230)와 수용부(220)가 연통되어 형성되며, 수용부(220)를 중심으로 외측에 볼트공(212)이 형성된다.
수용부(220)는 후술하는 가동유닛의 헤드를 수용하기 위해 깔대기 형상을 이룬다.
도 3을 참조하면, 가동유닛(50)은 몸체(52)와 몸체(52)로부터 일체로 돌출되는 헤드(54)로 이루어지며, 헤드(54)의 단부는 테이퍼 형상, 즉 원뿔 형상을 이룬 다. 몸체(52)의 외주면에는 일정간격으로 제 1 그루우브(53)가 형성되고, 헤드(54)의 테이퍼 단부에는 제 2 그루우브(55)가 형성된다. 제 1 및 제 2 그루우브(54, 55)는 이 실시예에서 단면이 반원형이지만, 반타원형, 원형이나 타원형 또는 다각형일 수 있다.
바람직하게, 가동유닛(50)은 유입되는 유체의 열 및 압력에 대한 변형 및 마찰열에 대한 내구성이 우수한 고분자 물질이나 세라믹 재료로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명에 적용되는 유체로는 순수한 물이나 혼합 액체, 점성을 갖는 모든 액체와 기체 중 어느 하나를 포함하는 혼합 유체가 이용될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 각 구성요소를 조립하면, 도 2와 같은 구성을 가지며, 유입되는 유체는 도 2에 점선으로 표시한 경로를 따라 흘러 유출된다. 즉, 유입유체통로(130) -> 수용통로(120) -> 제 1 그루우브(53) -> 버퍼공간(300) -> 제 2 그루우브(55) -> 유체유출통로(230)를 통하여 유출된다.
여기서, 버퍼공간(300)은 유입된 유체가 유출되도록 대기하는 공간으로, 이 공간에서의 유체의 압력이 증가하게 되면, 이 압력을 가동유닛(50)에 전달함으로써 가동유닛(50)이 이동하도록 한다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 압력밸브의 동작을 설명한다.
본 발명에 따르면, 유입되는 유체의 압력 변화에 따라 가동유닛(50)과 수용부(220) 사이의 간극이 일정하게 가변되어 제 2 케이싱(200)의 유체유출통로(230)를 통해 배출되는 유량이 항상 일정하게 가변될 수 있다.
제 1 케이싱(100)의 유체유입통로(130)로 유체가 공급되면, 가동유닛(50)의 몸체(52)는 유체에 의해 가압되어 이동하여 가동유닛(50)의 헤드(54)의 테이퍼 단부가 제 2 케이싱(200)의 수용부(220)에 수용되어 밀착된다.
이때, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 가동유닛(50)의 헤드(54)의 테이퍼 단부는 수용부(220)에 모두 수용되지 않고 테이퍼 단부에 형성된 제 2 그루우브(55)의 일부가 노출되도록 수용된다.
이 상태에서, 유입된 유체는 가동유닛(50)의 외주면에 형성된 제 1 그루우브(53)를 통해 흘러 가동유닛(50)과 제 2 케이싱(200)으로 둘러싸이는 버퍼공간(300)으로 흘러들어가 축적된다.
이 축적된 유체는 가동유닛(50)의 헤드(54)의 테이퍼 단부에 형성된 제 2 그루우브(55)를 통하여 유체유출통로(230)로 유출된다.
즉, 상기와 같은 초기 상태에서는 제 2 그루우브(55)를 제외하고 헤드(54)의 테이퍼 단부가 수용부(220)에 밀착되기 때문에 제 2 그루우브(55)가 유체가 통과하는 주 통로로 이용된다.
이와 같은 초기상태에서, 유입되는 유체의 압력이 증가하면, 가동유닛(50)의 몸체(52)가 받는 압력도 그만큼 증가하지만, 버퍼공간(300)에서의 유체의 압력도 증가한다.
유입되는 유체의 압력이 더 증가하게 되면, 버퍼공간(300)에서의 유체의 압력이 유입되는 유체에 의해 가동유닛(50)의 몸체(52)가 받는 압력보다 크게 되어, 가동유닛(50)이 이동하게 된다. 즉, 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 가동유닛(50)의 이동으로 가동유닛(50)의 헤드(54)의 테이퍼 단부와 제 2 케이싱(200)의 수용부 (220) 사이의 간극이 증가하게 된다.
따라서, 유체유출통로(230)를 통하여 단위시간당 더 많은 유량이 유출된다.
버퍼공간(300)에서의 유체의 압력이 유입되는 유체에 의해 가동유닛(50)의 몸체(52)가 받는 압력과 동일하게 되면, 가동유닛(50)의 이동은 중지되고, 이 상태로 유체의 흐름이 유지된다.
본 발명에 따른 버퍼공간(300)의 이점은 유입되는 유체의 압력이 순간적으로 변화하더라도 버퍼공간(300)이 이를 흡수할 수 있기 때문에 이에 응답하여 유출되는 유체의 유출량이 급격하게 가변되지 않도록 할 수 있다는 것이다.
본 발명의 압력밸브는 엔진오일순환시스템에 적용되거나, 혈류압에 따라 혈액의 일정량 공급을 위하여 적용될 수 있으며, 댐 등 같이 수위 변화가 심한 곳의 방출수의 일정량 공급을 위하여, 또는 소음 및 진동이 심한 곳의 음압 조절을 위하여 적용할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다.
예를 들어, 상기한 실시예에서는 수용통로, 수용부, 가동유닛의 몸체와 헤드 등의 단면이 원형인 것을 예로 들었으나, 타원형이나 다각형이거나 이들의 조합일 수 있다. 특히, 제 2 케이싱의 수용부가 사각뿔 형상이라면, 이에 대응하는 가동유닛의 헤드의 단부는 육각뿔로 형성함으로써 별도의 제 2 그루우브를 형성할 필요가 없는 이점이 있다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 되며, 이하에 기재된 청구범위에 의해 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압력밸브는 간단한 구조로 이루어지면서 유입되는 유체의 압력의 변화에 대해 유출되는 유체의 유량이 일정하게 가변되도록 하는 이점이 있다.
또한, 유입되는 유체의 압력의 순간적인 변화에 대해서 이를 흡수하여 유출되는 유체의 유량의 변화를 최소화할 수 있다는 이점이 있다.
Claims (4)
- 유체가 유입되는 유입통로와 유체가 유출되는 유출통로가 각각 내부에 형성되고, 상기 유입통로와 유출통로가 연통되도록 기밀 결합되는 제 1 케이싱 및 제 2 케이싱;상기 유입통로에 삽입되어 상기 유입되는 유체의 압력에 의해 이동함과 동시에 상기 유입통로와의 사이를 통하여 유체가 흐르도록 가동유닛을 포함하며,상기 제 2 케이싱의 유출통로의 시작부에는 상기 가동유닛의 단부와 최소한의 간극을 유지하면서 상기 가동유닛의 단부를 수용하는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력밸브.
- 청구항 1에 있어서,상기 가동유닛은,외주면에 유체의 흐름방향으로 다수의 제 1 그루우브가 형성된 몸체; 및상기 몸체로부터 일체로 연장되며 단부가 테이퍼 형상으로 형성된 헤드를 포함하며,상기 테이퍼 단부에는 상기 유체 흐름방향으로 다수의 제 2 그루우브가 형성되는 것을 특징으로 하는 압력밸브.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,상기 제 1 및 제 2 케이싱은 열 및 압력에 대한 변형이 적은 철 또는 비철금속 재료로 구성되며, 상기 가동유닛은 유입되는 유체의 열과 압력에 대한 변형 및 마찰열에 대한 내구성이 우수한 고분자 재료나 세라믹 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 압력밸브.
- 유체가 유입되는 유입통로와, 상기 유입통로에 연통되고 상기 유입통로보다 큰 직경의 수용통로가 각각 내부에 형성된 제 1 케이싱;상기 수용통로와 연통되는 수용부와, 상기 수용부에 연통되고 상기 유체가 유출되는 유출통로가 각각 내부에 형성되며, 상기 제 1 케이싱과 기밀 결합되는 제 2 케이싱; 및외주면에 유체흐름방향으로 적어도 하나의 제 1 유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체로부터 돌출되고 단부가 테이프 형상으로 형성되며 상기 단부에 유체흐름방향으로 적어도 하나의 제 2 유로가 형성된 헤드로 이루어진 가동유닛을 포함하며,상기 몸체는 상기 수용통로에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 단부는 상기 수용부에 수용되어 상기 가동유닛과 상기 제 1 및 제 2 케이싱으로 둘러싸이는 버퍼공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 압력밸브.
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