KR20130065181A

KR20130065181A - 능동형 정유량 조절밸브

Info

Publication number: KR20130065181A
Application number: KR1020110131922A
Authority: KR
Inventors: 양창칠
Original assignee: 주식회사 삼양발브종합메이커
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-19
Also published as: KR101363619B1

Abstract

하나의 밸브를 통해 콘트롤과 밸런싱 역할을 동시에 만족할 수 있는 능동형 정유량 조절밸브가 소개된다.
이 능동형 정유량 조절밸브는 입구와 출구를 연통하는 유동유로가 입구측 가이드와 출구측 가이드에 의해 안내되고, 입구측 가이드과 출구측 가이드 사이에 시트가 마련되는 본체바디와, 본체바디의 입구 측 유압과 출구 측 유압의 압력차에 의해 변형되는 다이아프램에 의해 내부공간이 상부챔버와 하부챔버로 구획되어, 본체바디의 하부에 체결되는 하부바디와, 전기적 신호를 받아 운동력으로 변환하는 구동기와, 시트 측 유동 단면적을 조절하기 위해 상기 구동기에 구동연결되어 상하 이동되는 상부콘을 포함하여, 본체바디의 상부에 체결되는 상부바디와, 상기 입구 측과 상기 하부바디의 하부챔버 사이를 연결하는 연결관과, 상기 다이아프램의 변형에 의해 시트 측 유동 단면적을 조절하는 하부콘이 구비되어 상기 하부바디에 탄성 설치된 이동체를 포함하여 구성된다.

Description

능동형 정유량 조절밸브{ACTIVE VAVLE FOR CONTROLLING QUANTITATIVE FLOW}

본 발명은 능동형 정유량 조절밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘트롤과 밸런싱 기능을 동시에 구현하고 부하 변동에 따른 유량 변화를 능동적으로 대처할 수 있는 능동형 정유량 조절밸브를 제공하는 것이다.

일반적으로 냉난방시스템은 보일러나 냉동기와 같은 열원에 의해 유체를 가열하거나 냉각시킨 후 공급관을 통해 이동시켜 세대별로 열교환하고, 환수관을 이용하여 열교환된 열원을 환수한다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 열원(보일러 또는 냉동기)의 공급수는, 공급관(1)을 통해 열교환기(10)로 유입되어 주변공기와 열교환하고 환수관(2)을 통해 환수된다.

이때, 환수관(2) 상에는 유체의 흐름을 단속하기 위한 차단밸브(4)가 설치되고, 차단밸브(4)와 별개로 수동정유량밸브(5)가 설치된다. 이 차단밸브(4)는 온(on) 또는 오프(off) 기능만 수행하기 때문에 유체가 전량 흐르거나 차단하도록 하고, 수동정유량밸브(5)는 환수관(2)을 흐르는 유체의 정유량을 제한하는 것으로 최대 정유량 범위내에서 사용자가 필요에 따라 각 열교환기에서 필요한 정유량을 제한한다. 아울러, 공급관(1)과 환수관(2) 사이에는 유체의 압력변화가 생기는 경우 이 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 차압밸브(6)가 설치된다.

이러한 종래 기술에서 유량 제어를 위해서는, 차단밸브, 수동정유량밸브, 차압밸브가 각각 필요하고, 이를 모두 환수관에 설치하여야 하기 때문에 비용이 증가할 뿐만 아니라 설치 작업이 복잡하고, 사용자가 수동정유량밸브를 필요에 따라 조절하여 정유량을 제한하는 구조였기 때문에 사용이 매우 번거롭고 정유량을 정확하게 조절하지 못하는 문제가 있었다.

특히, 각각의 밸브에는 장비별로 사전 설정된 최대 유량값만을 제어하고 있는 바, 건물내 냉난방 서비스 구역에 변동이 생겼을 경우, 이에 대한 신속한 대응이 불가능하고, 난방부하와 냉방부하의 차이가 크기 때문에 냉난방을 동시에 고려하였을 경우 유량 제어가 제대로 구현되지 못하는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 콘트롤과 밸런싱 기능을 동시에 구현하고 부하 변동에 따른 유량 변화를 능동적으로 대처할 수 있는 능동형 정유량 조절밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브는, 본체바디, 하부바디, 상부바디, 연결관 및 이동체를 포함한다. 본체바디는 입구와 출구를 연통하는 유동유로가 입구측 가이드와 출구측 가이드에 의해 안내되고, 상기 입구측 가이드와 출구측 가이드 사이에 시트가 마련된다. 하부바디는 상기 본체바디의 입구 측 유압과 출구 측 유압의 압력차에 의해 변형되는 다이아프램에 의해 내부공간이 상부챔버와 하부챔버로 구획되어, 상기 본체바디의 하부에 체결된다. 상부바디는 전기적 신호를 받아 운동력으로 변환하는 구동기와, 시트 측 유동 단면적을 조절하기 위해 상기 구동기에 구동연결되어 상하 이동되는 상부콘을 포함하여, 상기 본체바디의 상부에 체결된다. 연결관은 상기 입구 측과 상기 하부바디의 하부챔버 사이를 연결한다. 이동체는 상기 다이아프램의 변형에 의해 상기 시트 측 유동 단면적을 조절하는 하부콘이 구비되어 상기 하부바디에 탄성 설치된다.

바람직하게, 상기 이동체는 상기 다이아프램의 상면에 결합되는 이동플레이트와, 상기 이동플레이트를 개재하여 상기 다이아프램에 고정되는 하부스템과, 상기 하부스템의 상단에 고정되어 상기 다이아프램의 변형에 의해 상기 시트 측 유동 단면적을 조절하는 하부콘과, 상기 다이아프램의 무 변형시 상기 하부콘이 원래 위치로 복귀되도록 상기 하부스템을 탄성적으로 지지하는 탄성스프링을 포함한다.

바람직하게, 상기 상부바디에는 상기 상부콘의 상하이동을 안내하기 위한 가이드편이 마련되고, 상기 구동기는 상부스템 및 이동로드를 매개로 상기 상부콘에 구동 연결된다.

제2 실시예에 따르면, 본 발명은 부하에 적합한 유체의 설계유량을 설정하고 설정된 설계유량에 해당되는 구동기의 작동신호를 산출하는 조작패널과, 상기 조작패널에서 산출된 작동신호를 송신하는 송신부와, 상기 송신부로부터 작동신호를 수신받아 상기 작동신호에 따라 구동기를 작동시키는 수신제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 하나의 밸브를 통해 콘트롤과 밸런싱 역할을 동시에 만족시킴으로써, 배관상 설치 공간이 줄어들여 공간 집약적인 설계가 가능하고, 부하 변동에 따른 유량 변화에도 능동적으로 대처할 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 직접 설계된 유량값의 입력을 통해 정확한 유량 제어가 가능하다는 이점이 있다.

셋째, 본 발명은 원격제어가 가능하기 때문에 밸브가 설치된 곳까지 가지 않더라도 네트워크를 통해 유량 제어가 가능하다는 이점이 있다.

넷째, 본 발명은 연속적인 유량값 변화에 대응할 수 있으므로, 펌프에 걸리는 과부하를 제거하고, 에너지를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기용 유량제어장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브를 도시한 구성도.
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브에서 입구 측 유압이 출구 측 유압보다 큰 경우 작동 상태를 도시한 상태도.
도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브에서 입구 측 유압이 출구 측 유압보다 작은 경우 작동 상태를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브를 도시한 구성도.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브를 나타낸 도면이고, 도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브에서 입구 측 유압이 출구 측 유압보다 큰 경우 작동 상태를 나타낸 도면이며, 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브에서 입구 측 유압이 출구 측 유압보다 작은 경우 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 능동형 정유량 조절밸브는, 크게 본체바디(100), 하부바디(200), 상부바디(300), 연결관(400) 및 이동체(500)를 포함하는 구성으로, 부하 변동에 따른 유량 변화를 능동적으로 대처할 수 있도록 한다.

구체적으로, 본체바디(100)는 유체의 유동량 조절이 이루어지는 부분으로, 해당 일측에 유체의 유입이 이루어지는 입구(101)가 형성되고, 해당 타측에 유체의 유출이 이루어지는 출구(102)가 형성되며, 해당 내부에 입구(101)와 출구(102)가 연통되는 유동유로(W)가 입구 측 가이드(110)와 출구 측 가이드(120)에 의해 형성된다.

이때, 본체바디(100)의 구조는 전체적으로 타원 형태의 내부 곡면을 가지며, 입구 측 가이드(110)는 본체바디(100)의 저면에서 유체의 유동 방향을 향해 경사지도록 상향 돌출되게 형성되고, 출구 측 가이드(120)는 본체바디(100)의 상면에서 유체의 유동 방향을 향해 경사지도록 하향 돌출되게 형성된다. 이로써, 본체바디(100)에 유입된 유체는 구조적 마찰에 따른 내부 저항을 최대한 줄인 상태에서 원할하게 유동될 수 있다.

그리고, 입구 측 가이드(110) 선단과 출구 측 가이드(120) 선단에는 시트(130)가 형성되는데, 이 시트(130) 측 유동 단면적은 후술하는 하부콘(530)과 상부콘(320)의 상하 이동에 의해 조절됨으로써, 입구(101) 측 유압과 출구(102) 측 유압이 동일한 상태로 제어될 수 있고, 유동유로(W)를 이동하는 유체의 유량이 제어될 수 있다.

하부바디(200)는 볼트를 통해 본체바디(100)의 하부에 체결되는 구조로, 가스켓(203)을 사이에 두고 본체바디(100)에 볼트 체결되어 내부에 상부챔버(201)를 갖는 제1 하부바디(200a)와, 제1 하부바디(200a)에 다이아프램(210)을 사이에 두고 볼트 체결되어 내부에 하부챔버(202)를 갖는 제2 하부바디(200b)로 이루어진다. 그리고 제2 하부바디(200b)의 일측에는 니플(204)이 형성되며, 이 니플(204)에는 본체바디(100)의 입구(101) 측과 연통되게 연결관(400)이 연결된다.

또한, 하부바디(200)에는 해당 공간을 상부챔버(201)와 하부챔버(202)로 구획하는 다이아프램(210)과, 다이아프램(210)에 의해 지지되어 본체바디(100)의 시트(130) 측을 향해 상단이 돌출되는 이동체(500)가 마련된다.

여기서, 다이아프램(210)은 상부챔버(201)와 하부챔버(202)가 구획 분리되도록 하부바디(200)의 내부 공간에 설치되며, 입구(101) 측 유압이 다이아프램(210) 하측의 하부챔버(202)에 각각 작용하는 경우, 그 압력차에 의해 압력이 낮은 쪽으로 구부러지는 변형되는 구조이다.

그리고 이동체(500)는 다이아프램(210)의 변형에 의해 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하는 구성으로, 이동플레이트(510), 하부스템(520), 하부콘(530), 하부가이드편(550) 및 탄성스프링(540)을 포함한다.

이 이동체(500)의 이동플레이트(510)는 다이아프램(210)의 상면에 밀착되게 결합되고, 하부스템(520)은 해당 하단이 이동플레이트(510)를 개재하여 다이아프램(210)에 고정되고 해당 상단에 하부콘(530)이 볼트 체결되며, 하부콘(530)은 하부스템(520)의 상단에 고정되어 다이아프램(210)의 변형에 의해 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하며, 하부가이드편(550)은 제1 하부바디(200a)의 상면에 고정되어 하부콘(530)의 상하이동이 안내되도록 오링(531)을 개재하여 하부콘(530)를 감싸고, 탄성스프링(540)은 다이아프램(210)의 하부스템(520)을 탄성적으로 지지한다.

특히, 하부콘(530)에는 제1 유압통로(420a)이 형성되고, 하부스템(520)과 제1 하부바디(200a) 사이 공간에는 제2 유압통로(420b)가 형성된다. 이들 제1 유압통로(420a) 및 제2 유압통로(420b)는 유압통로(420)를 형성하여 시트(130) 측 공간과 상부챔버(201)를 서로 연통시킨다. 이를 통해, 유압통로(420)는 시트(130) 측의 압력과 상부챔버(201)의 압력 사이에 조절이 이루어지도록 한다.

따라서, 입구(101) 측의 유압과 시트(130) 측의 유압 간의 압력차이로 인해 다이아프램(210)이 변형되면, 다이아프램(210)의 변형에 의해 이동체(500)의 하부콘(530)은 상하이동되면서 시트(130) 측 유동 단면적이 축소하거나 확장될 수 있다.

상부바디(300)는 본체바디(100)의 상부에 체결되어 이동로드(350), 상부가이드편(330) 및 상부콘(320)이 구비되며, 서포트(360)를 매개로 상부스템(340) 및 구동기(310)의 장착이 이루어진다.

여기서, 구동기(310)는 전기적 신호를 받아 운동력으로 변환하는 구동원이고, 이동로드(350)는 가이드부싱(352) 및 베어링(353)에 지지되면서 구동력의 운동력을 하부콘(530)에 전달하며, 하부콘(530)은 이동로드(350)의 하단에 볼트 체결되어 구동기(310)의 작동에 의해 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하며, 상부가이드편(330)은 상부바디(300)의 하면에 고정되어 하부콘(530)의 상하이동이 안내되도록 오링(351)을 개재하여 상부콘(320)를 감싸는 구조이다.

이에, 구동기(310)가 작동신호를 인가받으면, 구동기(310)는 작동신호를 운동력으로 변환하여 상부스템(340) 및 이동로드(350)를 통해 하부콘(530)으로 전달되며, 운동력을 전달받은 하부콘(530)은 상하이동되면서 시트(130) 측 유동 단면적을 제어하여 유량을 조절할 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본체바디(100)의 입구(101)를 통해 높은 고압의 유체가 들어오면, 입구(101) 측의 유압은 시트(130) 측의 유압보다 높게 된다.

이때, 입구(101)와 연결관(400)을 매개로 연결된 하부챔버(202)의 압력이 시트(130) 측 압력보다 높게 되는데, 이 압력차이로 인해 하부챔버(202)의 압력이 시트(130) 측으로 작용하여 다이아프램(210)이 시트(130) 측으로 구부러지는 변형이 발생되고, 이 다이아프램(210)의 변형에 의해 이동체(500)가 시트(130) 쪽으로 이동되어 이동체(500)의 하부콘(530)이 시트(130)측 유동 단면적을 축소하게 된다.

이후, 시트(130)에서 출구(102) 쪽으로 통하는 단면적이 축소되면, 시트(130)에서의 유압이 점차 상승하여 입구(101) 측 유압과 동일해진다. 이처럼 입구(101) 측 유압과 시트(130) 측의 유압이 동일해지면, 하부챔버(202)의 압력과 시트(130) 측의 압력이 평형상태에 이르러 이동체(500)는 탄성스프링(540)의 탄성력에 의해 원위치로 복원된다.

이와 같이, 입구(101) 측 유압과 시트(130) 측의 유압이 동일하게 유지되는 이유는 입구(101) 측과 시트(130) 측의 압력이 동일해야 입구(101)측에서 시트(130)측으로 통하는 유량의 단면적을 조절하여 원하는 유량을 정확하게 제어할 수 있기 때문이다.

한편, 다이아프램(210)의 변형을 통해 입구(101) 측 유압과 시트(130) 측의 유압이 동일 상태가 유지되면, 구동기(310)를 통해 시트(130)측 유동 단면적을 조절한다.

예컨대, 구동기(310)에 작동신호를 인가하면, 구동기(310)는 작동신호를 운동력을 변환하여 하부콘(530)의 상하 높이를 조절함으로써, 시트(130) 측 유동 단면적을 제어하여 유동유로(W)를 이동하는 유량이 조절되도록 한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동형 정유량 조절밸브를 나타낸 도면이다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 본 발명은, 본체바디(100), 하부바디(200), 상부바디(300), 연결관(400), 이동체(500), 조작패널(600), 송신부(610) 및 수신제어부(700)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 이들 본체바디(100), 하부바디(200), 상부바디(300), 연결관(400) 및 이동체(500)의 구성은, 제1 실시예에서 설명한 본체바디(100), 하부바디(200), 상부바디(300), 연결관(400) 및 이동체(500)의 구성과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 조작패널(600)은 원거리 통신망을 이용한 원격제어를 통해 본체바디(100)를 이동하는 유량을 제어하기 위한 구성으로, 부하에 적합한 유체의 설계유량을 설정할 수 있으며, 설정된 설계유량에 부합되는 구동기(310)의 작동량을 산출하여 해당 작동신호를 송신부(610)를 통해 송출한다.

수신제어부(700)는 송신부(610)로부터 조작패널(600)의 작동신호를 수신받아 작동신호에 따라 구동기(310)가 작동되도록 한다. 따라서, 수신제어부(700)에 의해 구동기(310)에 작동신호가 인가되면, 구동기(310)는 작동신호를 운동력으로 변환하여 하부콘(530)의 상하 높이를 조절함으로써, 조작패널(600)을 통해 설정된 설계유량에 따라 시트(130) 측 유동 단면적을 제어할 수 있는 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 실용신안등록청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :본체바디 101 :입구
102 :출구 110 :입구측 가이드
120 :출구측 가이드 130 :시트
200 :하부바디 200a :제1 하부바디
200b :제2 하부바디 201 :상부챔버
202 :하부챔버 203 :가스켓
204 :니플 210 :다이아프램
300 :상부바디 310 :구동기
320 :상부콘 330 :상부가이드편
340 :상부스템 350 :이동로드
360 :서포트 400 :연결관
500 :이동체 510 :이동플레이트
520 :하부스템 530 :하부콘
540 :탄성스프링 550 :하부가이드편
600 :조작패널 610 :송신부
700 :수신제어부

Claims

입구(101)와 출구(102)를 연통하는 유동유로(W)가 입구 측 가이드(110)와 출구 측 가이드(120)에 의해 안내되고, 상기 입구 측 가이드(110)와 출구 측 가이드(120) 사이에 시트(130)가 마련되는 본체바디(100);
상기 본체바디(100)의 입구(101) 측 유압과 출구(102) 측 유압의 압력차에 의해 변형되는 다이아프램(210)에 의해 내부공간이 상부챔버(201)와 하부챔버(202)로 구획되어, 상기 본체바디(100)의 하부에 체결되는 하부바디(200);
전기적 신호를 받아 운동력으로 변환하는 구동기(310)와, 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하기 위해 상기 구동기(310)에 구동연결되어 상하 이동되는 상부콘(320)을 포함하여, 상기 본체바디(100)의 상부에 체결되는 상부바디(300);
상기 입구(101) 측과 상기 하부바디(200)의 하부챔버(202) 사이를 연결하는 연결관(400); 및
상기 다이아프램(210)의 변형에 의해 상기 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하는 하부콘(530)이 구비되어 상기 하부바디(200)에 탄성 설치된 이동체(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 정유량 조절밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 이동체(500)는 상기 다이아프램(210)의 상면에 결합되는 이동플레이트(510)와, 상기 이동플레이트(510)를 개재하여 상기 다이아프램(210)에 고정되는 하부스템(520)과, 상기 하부스템(520)의 상단에 고정되어 상기 다이아프램(210)의 변형에 의해 상기 시트(130) 측 유동 단면적을 조절하는 하부콘(530)과, 상기 다이아프램(210)의 무 변형시 상기 하부콘(530)이 원래 위치로 복귀되도록 상기 하부스템(520)을 탄성적으로 지지하는 탄성스프링(540)을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 정유량 조절밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 상부바디(300)에는 상기 상부콘(320)의 상하이동을 안내하기 위한 상부가이드편(330)이 마련되고, 상기 구동기(310)는 상부스템(340) 및 이동로드(350)를 매개로 상기 상부콘(320)에 구동 연결되는 것을 특징으로 하는 능동형 정유량 조절밸브.
청구항 1에 있어서,
부하에 적합한 유체의 설계유량을 설정하고 설정된 설계유량에 해당되는 구동기(310)의 작동신호를 산출하는 조작패널(600);
상기 조작패널(600)에서 산출된 작동신호를 송신하는 송신부(610); 및
상기 송신부(610)로부터 작동신호를 수신받아 상기 작동신호에 따라 구동기(310)를 작동시키는 수신제어부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 정유량 조절밸브.