KR20110035386A - 상수관용 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브 - Google Patents

상수관용 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 송수관이나 수도관(이하, '유체관'이라 한다)의 포켓(Pocket)부위(공기나 기체가 유체관내에서 생성되거나 외부로부터 유입되어 유체의 원활한 흐름을 방해하는 부위)에 설치되는 공기밸브의 수용공간에 관내의 배기 유속 증가 및 유입된 물에 의해 순차적으로 상승하여 상부의 대형 흡배기구측에 밀착되면서 배기공의 내경을 다단으로 줄여 배기속도를 감속시킬 수 있도록 하는 부구수단을 구비함으로써, 공기 배출 시 충격을 최소화시켜 공기밸브의 손상을 거의 없게 하고 노즐을 막아 누수(漏水)를 차단함과 아울러 관내의 물이 빠지게 되는 경우 각 플로우트가 내려 앉아 배기구를 열어 공기가 원활하게 흡입될 수 있도록 한 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브에 관한 것이다.
유체관, 공기밸브, 흡기, 배기, 배기공, 충격완화, 누수차단.

Description

원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브{CYLINDER TYPE FLOAT WATER SHOCK PREVENTION PERFECTION TYPE AIR VALVE}
본 발명은 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유체관의 포켓부위에 설치되는 공기밸브에 관내의 배기 유속 증가 및 유입된 물에 의해 순차적으로 상승하여 상부 플랜지의 대형 흡배기구측에 밀착되면서 배기공의 내경을 다단으로 줄여 배기속도를 감속시킬 수 있도록 하는 각각 다른 직경을 갖는 배기공 및 노즐시트만을 갖는 적어도 1개 이상의 플로우트로 이루어진 부구수단을 구비함으로써, 공기 배출 시 충격을 최소화시켜 공기밸브의 손상을 거의 없게 하고 노즐을 막아 누수(漏水)를 차단함과 아울러 관내의 물이 빠지게 되는 경우 각 플로우트가 내려 앉아 배기구를 열어 공기가 원활하게 흡입될 수 있도록 한 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 유체관의 일정 위치에는 관내에서 생성되거나 기타 여러 원인에 의해 외부에서 유입되어 유체의 흐름을 방해하는 공기 또는 기체를 배출하기 위한 공기밸브가 구비되어 있다.
이러한 공기밸브는, 유체관의 포켓부위에 설치되어 관내의 공기를 단시간에 배출할 수 있으며, 배수 시 신속하게 외부공기를 관내로 유입하여 관의 파손을 방지할 수 있도록 한 것이다.
이와 같이, 유체관 내의 유체의 흐름을 원활하게 하기 위하여 다양한 기술이 개발되어 사용되고 있다.
예를 들어, 공기를 배출하거나 한 목적을 위하여 대한민국 실용신안등록 제20-0390712(2005.07.14)(명칭:저수압용 급속공기밸브)에 게재된 바와 같이, 평상 시에 플로우트(Float)가 내려와 있어 공기가 배출되다가 관내 공기가 배출되고 밸브내로 유체가 올라오는 경우 플로우트가 유체에 뜨며 밸브실과 접촉하여 밸브가 닫히게 함과 아울러 유체관 내에 음압(陰壓) 발생 시 공기 배출구를 통하여 공기가 흡입되게 하거나, 대한민국 특허등록 제10-830594호(2008.05.13)(명칭:급속 공기밸브의 플로우팅 장치)에 게재된 바와 같이, 공기흡입밸브와 공기배출밸브의 복합구조로 되어 있어 공기 배출 시 대구경 소구경 배출구를 통하여 2단으로 닫히고 유체관 내에 음압 발생 시 공기 대구경배출구를 통하여 공기가 흡입되게 하거나, 대한민국 실용신안등록 제20-393373호(2005.08.11)(명칭 : 부구를 이용한 공기배출밸브)에 게재된 바와 같이, 밸브에 공기가 차게 되면 밸브가 열려 밸브 내의 공기를 배출하고 있다.
그러나, 상기한 기존의 공기밸브는, 구형의 플로우트에 물에 섞인 이물질이 묻어 배수구 사이에서 틈새가 발생하여 완벽한 차수가 되지 않고, 배기구의 구경이 작아 공기의 흡배기량이 작아지므로 원활하게 공기의 흡배기를 조절할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 공기 배출 시 공기 유속이 매우 빠른 경우 플로우트가 미리 공기배출구를 막아 유체관 내의 공기 배출이 되지 않으며, 공기배출구측에 플로우트가 부딧히면서 강한 수충격이 발생하여 장비가 파손되는 문제점이 있다.
아울러, 진공방지 시 공기밸브가 벤츄리(Venturi)인 플로우트 상단의 압력이 떨어짐에 의해 완전히 흡기 되기 전에 공기흡기구를 미리 막아 공기가 유입되는 것을 방해하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 유체관의 포켓부위에 설치되는 공기밸브에 관내의 배기 유속 증가 및 유입된 물에 의해 순차적으로 상승하여 상부 플랜지의 대형 흡배기구측에 밀착되면서 배기공의 내경을 다단으로 줄여 배기속도를 감속시킬 수 있도록 하는 각각 다른 직경을 갖는 배기공 및 노즐시트를 갖는 적어도 1개 이상의 플로우트로 이루어진 부구수단을 구비함으로써, 공기 배출 시 충격을 최소화시켜 공기밸브의 손상을 거의 없게 하고 노즐을 막아 누수(漏水)를 차단함과 아울러 관내의 물이 빠지게 되는 경우 각 플로우트가 내려 앉아 배기구를 열어 공기가 원활하게 흡입될 수 있도록 한 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적은, 유체관의 유체 흐름이 방해되는 위치에서 상기 유체관과 연락되게 설치되고, 내부에 일정 크기의 수용공간을 형성하는 중공형(中空形)을 이룸과 아울러 상기 수용공간의 상·하부에는 흡배기구가 각각 형성된 체결용 상·하부 플랜지가 구비된 원통형의 본체; 및 다수개의 분할체로 되어 상기 수용공간에 설치되고, 상기 유체관내의 배기 유속 증가에 의해 상·하 관통형성된 배기공의 크기가 순차적으로 줄어들도록 상기 배기공의 내경이 큰 플로우트부터 작은 크기로 상부플랜지의 대형 흡배기구 측에 순차적으로 밀착되어 배기속도를 감속시킴에 의해 밸브 내부의 압력이 상승하여 물의 유입속도가 감속되어 충격을 완화하며, 배기를 완료하고 최종적으로 상기 밸브 내부로 유입된 물에 의해 배기공이 없는 플로우트가 상승하여 상기 배기공을 막아 차수되게 하는 적어도 1개 이상의 플로우트와 배기공이 없는 플로우트를 갖는 원기둥형의 부구수단을 포함하는 원기둥 플로우트 완폐식 공기밸브에 의해 달성된다.
상기 부구수단은, 상기 유체관내의 배기 유속 증가에 의해 상승하여 상기 상부플랜지 흡배기구측에 밀착되면서 내부 공기를 토출되게 하는 충격방지용 배기공을 갖는 충격방지 플로우트와, 상기 충격방지 플로우트의 하부에 위치하여 상기 수용공간측으로의 물의 유입에 의한 부력으로 상기 충격방지 플로우트에 밀착되고 상기 충격방지용 배기공과 일치하는 부위에 상기 충격방지용 배기공보다 작은 내경을 이루며 하부에 내부 공기를 토출되게 하는 노즐을 갖는 공기토출용 배기공이 형성된 공기토출 플로우트와, 상기 공기토출 플로우트의 하부에 위치하여 유입된 물에 의해 상승하고, 상기 노즐과 접하는 부위에 탈착(脫着)가능하게 설치되며 상승 시 상기 노즐을 막아 상기 본체 내의 물이 외부로 새지 않게 하는 노즐시트(Nozzle Seat)를 갖는 차수 플로우트로 구성될 수 있다.
상기 부구수단은, HDPE(High-Density Polyethylene) 재질로 이루어질 수 있다.
상기 상부 플랜지에는, 상기 배기구를 감싸도록 형성되고 상기 배기구와 외부를 연락되게 하여 상기 배기구로부터 토출되는 공기를 외부로 빠져나갈 수 있게 하는 다수개의 구멍이 형성된 토출부를 갖는 보호덮개가 더 설치될 수 있다.
상기 배기구 및 흡기구는 동일 직경으로 형성됨이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따른 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브에 의하면, 유체관의 포켓부위에 설치되는 공기밸브에 관내의 배기 유속 증가 및 유입된 물에 의해 순차적으로 상승하여 상부 플랜지의 대형 흡배기구측에 밀착되면서 배기공의 내경을 다단으로 줄여 배기속도를 감속시킬 수 있도록 하는 각각 다른 직경을 갖는 배기공 및 노즐시트만을 갖는 적어도 1개 이상의 플로우트로 이루어진 부구수단을 구비함으로써, 공기 배출 시 충격을 최소화시켜 공기밸브의 손상을 거의 없게 하고 노즐을 막아 누수(漏水)를 차단함과 아울러 관내의 물이 빠지게 되는 경우 각 플로우트가 내려 앉아 배기구를 열어 공기가 원활하게 흡입할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공기밸브가 유체관에 설치된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유체관 내부의 대량의 공기 배기 시 상태를 도시한 사용상태도이며, 도 3은 본 발명에 따른 충격방지 플로우트가 상승한 상태에서 충격 방지오리피스(Orifice)를 통한 공기의 배기 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 충격방지 및 공기토출 플로우트가 상승한 상태에서 노즐을 통과하여 공기가 배출되는 상태를 도시한 사용상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 공기토출 플로우트의 노즐을 차수 플로우트가 상승하여 막아 공기밸브의 외부로 누수(漏水)가 차단된 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트가 내려 앉아 배기구를 개방하여 공기를 흡입하는 상태를 도시한 사용상태도이다.
본 발명에 따른 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브(100)는, 유체관(110)에 설치되는 본체(120)와, 본체(120)의 내부에 구비되는 부구수단(130)으로 구성된다.
본체(120)는 송수관 또는 수도관 중 어느 하나로 이루어진 유체관(110)상의 유체 흐름이 방해되는 위치에 설치된다.
본체(120)는 중공형(中空形)을 이루어 내부에 일정 크기의 수용공간(122)을 형성한다.
본체(120)의 상부에는 중앙에 상하 관통형성된 배기구(124a)를 갖는 상부 플랜지(124)가 구비되고, 하부에는 배기구(124a)와 일치하는 수직선상에 관통형성된 흡기구(126a)를 갖는 하부 플랜지(126)가 구비된다. 이러한, 배기구(124a) 및 흡기구(126a)는 동일 직경으로 형성함이 바람직하다.
상·하부 플랜지(124, 126)는 본체(120)의 상·하부에 각각 밀착되고 일정 길이를 갖는 연결로드(127)에 의해 고정가능하게 체결된다. 연결로드(127)의 일측 또는 양측은 와셔(127b)를 끼운 후 너트(127a)로 조여 고정할 수 있다.
상부 플랜지(124)에는 배기구(124a)를 감싸도록 형성되고 배기구(124a)와 외부가 연락되게 연통형성된 이물질 침투방지용 보호덮개(128)가 설치된다. 보호덮개(128)에는 다수개의 구멍을 갖는 토출공(128a)을 형성하여 배기구(124a)로부터 토출되는 공기가 외부로 배출될 수 있도록 한다. 상부 플랜지(124)의 일측에는 오링(O-Ring, 129)을 구비하여 충격방지 플로우트(132)와의 접촉 시 충격방지 플로우트(132) 사이에서 기밀성/수밀성을 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 상·하부 플랜지(124, 126) 및 본체(120)가 서로 접하는 부위에는 플랜지용 씰(Seal, 121)을 구비하여 기밀성/수밀성을 향상시킬 수 있도록 함이 바람직하다.
부구수단(130)은 본체(120)의 수용공간(122)에 승하강 가능하게 설치되어 유체관(110) 내부의 배기 유속 증가 및 유입된 물에 의해 순차적으로 상승하여 배기구(124a) 측에 밀착되면서 해당 배기공(132a, 134a)의 내경을 다단으로 줄여 배기속도를 감속시키게 된다.
이에 의해, 부구수단(130)은 공기 배출 시 충격을 최소화시켜 공기밸브의 손상을 거의 없게 하고, 관내의 물이 빠지게 되는 경우 각 플로우트(132, 134, 136)가 내려 앉아 배기구를 열어 공기가 원활하게 흡입될 수 있도록 함과 아울러 노즐을 막아 누수(漏水)를 차단할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
이러한 부구수단(130)은 유체관(110) 내부의 배기 유속증가 또는 물의 유입 정도에 따라 순차적으로 각각 승하강되는 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트(132, 134, 136)로 구성된다.
충격방지 플로우트(132)는 상부 플랜지(124)의 배기구(124a)와 인접된 맨 위에 배치된다. 충격방지 플로우트(132)는 유체관(110) 내의 배기 유속 증가에 의해 상승하게 된다. 충격방지 플로우트(132)의 일정 위치에는 상하 관통형성되어 유체관(110) 내의 내부 공기를 배출하는 충격방지용 배기공(132a)이 형성된다. 충격방지 플로우트(132)는 HDPE(High-Density Polyethylene) 재질로 형성함이 바람직하다. 충격방지 플로우트(132)의 일측에는 오링(129)을 구비하여 공기토출 플로우트(134)와의 접촉 시 공기토출 플로우트(134) 사이에서 기밀성/수밀성을 향상시킬 수 있도록 한다.
공기토출 플로우트(134)는 충격방지 플로우트(132)의 하부에 배치된다. 공기토출 플로우트(134)는 수용공간(122)측으로의 물의 유입에 의한 공기압 상승에 따라 충격방지 플로우트(132)에 밀착된다. 공기토출 플로우트(134)는 충격방지 플로우트(132)와 동일 재질인 HDPE로 마련된다. 공기토출 플로우트(134)에는 충격방지용 배기공(132a)과 일치하는 공기토출용 배기공(134a)을 구비하고, 그 공기토출용 배기공(134a)은 충격방지용 배기공(132a)보다는 작은 내경을 이루게 하며, 공기토출용 배기공(134a)의 하부에는 유체관(110) 내의 내부 공기를 토출되게 하는 노즐(134b)이 구비된다.
차수 플로우트(136)는 공기토출 플로우트(134)의 하부에 배치된다. 차수 플로우트(136)는 수용공간(122) 측으로의 유입된 물에 의해 공기토출 플로우트(134) 측으로 상승하게 된다. 차수 플로우트(136) 상면의 노즐(134b)과 일치하는 위치에는 노즐시트(Nozzle Seat, 136a)가 탈착(脫着)가능하게 설치된다. 노즐시트(136a) 는 안착홈(136a-1)에 삽입되어 판상(板狀)의 시트플레이트(136b)에 의해 눌려져 외부로 빠지지 않게 된다. 시트플레이트(136b)는 고정볼트(136c)에 의해 차수 플로우트(136)에 의해 체결될 수 있다. 노즐시트(136a)는 차수 플로우트(136)의 상승에 따라 동시에 상승하여 노즐(134b)을 막아 본체(120) 내의 물이 외부로 새지 않도록 하는 역할을 수행한다.
상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브(100)에 의하면, 먼저, 유체관(110) 내의 대량의 공기 배기 시 흡기구(126a)를 통하여 공기밸브(100)내로 유입된 공기는 수용공간(122)을 거쳐 배기구(124a)를 통하여 배출하게 된다(도 2의 화살표 ⓐ참조).
또한, 배기 유속이 빨라질 경우에는 충격방지 플로우트(132)가 상승하여 상부 플랜지(124)의 하부에 밀착되면서 배기구(124a)를 막게 된다. 충격방지 플로우트(132)가 배기구(124a)를 막은 상태를 이루면 충격방지 플로우트(132)에 마련되어 충격방지역할을 수행하는 충격방지용 배기공(132a)을 통하여 강제적으로 빠져 나가게 된다. 이에 의해, 유체관(110) 내의 배기 속도가 낮아지게 되고 공기밸브(100) 내의 공기압이 상승함과 아울러 공기밸브(100) 쪽으로 유입되는 물의 접근속도가 낮아지도록 한다(도 3의 화살표 ⓑ참조).
아울러, 유체관(110) 내의 공기가 빠져나가고 물이 공기밸브(100) 내로 유입되면 공기밸브(100) 내 공기압이 상승하게 되어 충격방지 및 공기토출 플로우트(132, 134)를 배기구(124a) 측으로 상승시키게 된다. 이 때, 공기밸브(100) 내의 공기압이 수압보다 수위가 오르지 않아 노즐(134b)을 통해 공기가 외부로 빠져 나 가는 상태가 된다(도 4의 화살표 ⓒ참조).
이 후, 공기밸브(100) 내의 공기가 외부로 빠져나가 그 공간으로 차수 플로우트(136)가 물에 떠서 상승하게 되어 노즐(134b)을 닫게 되면 배기공정이 완료된다. 이 때, 차수 플로우트(136)가 노즐(134b)을 닫게 되어 공기밸브(100)의 외부로 물이 새지 않게 된다(도 5참조).
이 과정에서, 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트(132, 134, 136)가 동시에 상승하여 배기구(124a)를 닫는 것이 아니라 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트(132, 134, 136)가 각각 순차적으로 상승하게 되면서 배기구(124a)를 다단으로 막아주게 되므로 배기속도가 감속되어 닫히게 된다. 이와 같이, 배기속도를 감속함에 의해 공기밸브(100) 내에서 충격을 발생시키지 않게 된다.
한편, 유체관(110) 내의 물이 빠지게 되는 경우 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트(132, 134, 136)가 상기한 배기 시와는 역순으로 내려 앉으며 배기구(124a)를 개방하여 공기가 유체관(110) 내로 흡입된다(도 6의 화살표 ⓓ참조) .
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본원 발명의 권리 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니며, 본원 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본원 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공기밸브가 유체관에 설치된 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 유체관 내부의 대량의 공기 배기 시 상태를 도시한 사용상태도,
도 3은 본 발명에 따른 충격방지 플로우트가 상승한 상태에서 충격방지오리피스(Orifice)를 통한 공기의 배기 상태를 도시한 사용상태도,
도 4는 본 발명에 따른 충격방지 및 공기토출 플로우트가 상승한 상태에서 노즐을 통과하여 공기가 배출되는 상태를 도시한 사용상태도,
도 5는 본 발명에 따른 공기토출 플로우트의 노즐을 차수 플로우트가 상승하여 막아 공기밸브의 외부로 누수(漏水)가 차단된 상태를 도시한 사용상태도,
도 6은 본 발명에 따른 충격방지, 공기토출 및 차수 플로우트가 내려 앉아 배기구를 개방하여 공기를 흡입하는 상태를 도시한 사용상태도이다.
** 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 공기밸브, 110 : 유체관,
120 : 플로우트(Float) 본체, 122 : 수용공간,
121 : 플랜지용 씰(Seal), 124 : 상부 플랜지,
124a : 배기구, 126 : 하부 플랜지,
126a : 흡기구, 127 : 연결로드,
127a : 너트(Nut), 127b : 와셔(Washer),
128 : 보호덮개, 128a : 토출공,
129 : 오링(O-Ring), 130 : 부구수단,
132 : 충격방지 플로우트, 132a : 충격방지용 배기공,
134 : 공기토출 플로우트, 134a : 공기토출용 배기공,
134b : 노즐, 136 : 차수 플로우트,
136a : 노즐시트(Nozzle Seat), 136a-1 : 안착홈,
136b : 시트플레이트, 136c : 고정볼트.

Claims (5)

  1. 유체관의 유체 흐름이 방해되는 위치에서 상기 유체관과 연락되게 설치되고, 내부에 일정 크기의 수용공간을 형성하는 중공형(中空形)을 이룸과 아울러 상기 수용공간의 상·하부에는 흡배기구가 각각 형성된 체결용 상·하부 플랜지가 구비된 원통형의 본체; 및
    다수개의 분할체로 되어 상기 수용공간에 설치되고, 상기 유체관내의 배기 유속 증가에 의해 상·하 관통형성된 배기공의 크기가 순차적으로 줄어들도록 상기 배기공의 내경이 큰 플로우트부터 작은 크기로 상부플랜지의 대형 흡배기구 측에 순차적으로 밀착되어 배기속도를 감속시킴에 의해 밸브 내부의 압력이 상승하여 물의 유입속도가 감속되어 충격을 완화하며, 배기를 완료하고 최종적으로 상기 밸브 내부로 유입된 물에 의해 배기공이 없는 플로우트가 상승하여 상기 배기공을 막아 차수되게 하는 적어도 1개 이상의 플로우트와 배기공이 없는 플로우트를 갖는 원기둥형의 부구수단을 포함하는 원기둥 플로우트 완폐식 공기밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부구수단은,
    상기 유체관내의 배기 유속 증가에 의해 상승하여 상기 상부플랜지 흡배기구측에 밀착되면서 내부 공기를 토출되게 하는 충격방지용 배기공을 갖는 충격방지 플로우트와,
    상기 충격방지 플로우트의 하부에 위치하여 상기 수용공간측으로의 물의 유 입에 의한 부력으로 상기 충격방지 플로우트에 밀착되고 상기 충격방지용 배기공과 일치하는 부위에 상기 충격방지용 배기공보다 작은 내경을 이루며 하부에 내부 공기를 토출되게 하는 노즐을 갖는 공기토출용 배기공이 형성된 공기토출 플로우트와,
    상기 공기토출 플로우트의 하부에 위치하여 유입된 물에 의해 상승하고, 상기 노즐과 접하는 부위에 탈착(脫着)가능하게 설치되며 상승 시 상기 노즐을 막아 상기 본체 내의 물이 외부로 새지 않게 하는 노즐시트(Nozzle Seat)를 갖는 차수 플로우트로 구성됨을 특징으로 하는 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부구수단은,
    HDPE(High-Density Polyethylene) 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 플랜지에는,
    상기 배기구를 감싸도록 형성되고 상기 배기구와 외부를 연락되게 하여 상기 배기구로부터 토출되는 공기를 외부로 빠져나갈 수 있게 하는 다수개의 구멍이 형성된 토출부를 갖는 보호덮개가 더 설치됨을 특징으로 하는 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배기구 및 흡기구는 동일 직경으로 형성됨을 특징으로 하는 원기둥형 플로우트 완폐식 공기밸브.
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