KR20150022061A - 유량 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유량 제어 밸브는, 유입유로와 출구유로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징에 수용되는 바디와, 상기 바디의 개방된 단부를 마감하여 압력실을 형성하는 커버와, 상기 압력실에 설치되는 다이어프램과, 상기 압력실과 유입유로를 연통시키는 제어유로 및 상기 제어유로의 개도량을 제어하는 서보 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서보 레귤레이터는 상기 유입유로가 개폐되도록 상기 다이어프램의 상부에 압력을 인가하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 대유량을 요구하는 유량 제어 시스템에 적합하도록 구비된 구조를 통해 다양한 유량 제어 시스템에 적용이 가능하고, 기존의 다이어프램이 지닌 문제점을 보완하도록 구조 및 구성을 개선하여 대형 또는 소형 솔레노이드 밸브의 적용이 가능하고 부품의 간소화를 통해 제품의 부피를 줄여 제작 단가를 낮추고 제품의 유지 보수의 용이성을 확보하게 된다.

Description

유량 제어 밸브{FLOW CONTROL VALVE}

본 발명은 유량 제어 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개선된 형태의 다이어프램을 적용하여 대유량 제어용 저압 밸브의 역할을 수행하기에 적합한 구조를 지닌 유량 제어 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 산업에 사용되는 유량 제어 밸브는, 유입유로와 배출유로를 갖추고 상기 유로를 개폐할 수 있는 개폐장치를 구비하여 사용자가 요구하는 시간에 원하는 유량을 얻을 수 있는 장치이다.

이러한 유량 제어 밸브의 유량 제어기능은 많은 분야에서 사용되며 모터를 사용하여 밸브를 개폐하는 전동식 유량 제어 밸브나, 다이어프램을 사용하여 밸브를 개폐하는 다이어프램식 유량 제어 밸브 등이 있다.

그 중에서도, 다이어프램식 유량 제어 밸브는 단순한 구조에 따른 내구성 증가와 제작의 용이성 및 유량 제어 효과가 뛰어나 넓은 범위에서 다양하게 개발되어 사용되고 있다.

이러한 다이어프램식 유량 제어 밸브에 관한 대표적인 예가 하기 문헌 1(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시되어 있으며, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 레귤레이터에 대하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술의 다이어프램밸브는 유입통로(1a) 및 유출통로(1b)에 연결하여 통하는 오목형상인 밸브실(1c)의 밑면에 밸브시이트(1d)를설치한 스테인레스강제의 몸체(1)와, 밸브실(1c) 내로 밸브시이트(1d)와 대향하도록 배치되며, 밸브실(1c)의 기밀을 유지함과 아울러, 상하방향으로 탄성변형하여 밸브시이트(1d)에 당좌 또는 밸브시이트(1d)로부터 이좌하는 금속제의 다이어프램(2)과, 다이어프램(2)의 외주연부에 설치되고, 개스킷(7)을 연결하여 다이어프램(2)의 외주연부를 몸체(1)와의 사이에서 협압유지하는 스테인레스강제의 보닛(3)과, 몸체(1)에 나착되며, 보닛(3)을 몸체(1)측으로 압압고정하는 스테인레스강제의 보닛너트(4)와, 보닛(3)의 오르 내림을 자유롭게 끼워 통하게 하여, 다이어프램(2)을 하방으로 탄성변형시키는 스테인레스강제의 스템(5)과, 스템(5)의 하단부에 감착된 합성수지제 혹은 합성고무제의 다이어프램 누름(8)과, 스템(5)을 상방으로 힘을 가하는 코일스프링(9)과, 보닛(3)에 설치되며, 작동에어에 의하여 스템(5)을 하방으로 구동하는 실린더구조의 공기압 액츄에이터(6)등으로 구성된다.

그러나, 선행문헌에 개시된 종래기술의 다이어프램밸브는 대유량을 요구하는 유량 제어 시스템에 부적합한 구조이며, 이러한 다이어프램의 구조는 다이어프램과 연동되는 스프링을 통해 요구되는 압력을 셋팅하였으나, 이는 압력 강하(Pressure drop) 및 이력 현상(Hysterisis)에 노출되는 단점이 있다.

그리고, 많은 유량이 배출될 경우에 발생하는 진동에 취약한 문제점을 지니고 있다.

더욱이, 저압용 대형 유량 제어 밸브에 적용되는 다이어프램은 그 구조가 커질 수 밖에 없으며, 다이어프램의 압력을 조정하는 스프링 또한 큰 제품을 적용해야한다. 이로 인해 제품의 외관이 커짐에 따라 제작비용이 증가하고 설치 및 유지보수가 어려운 점이 있다.

따라서, 대유량 제어가 가능하며 고압과 저압을 모두 수용하기 적합한 구조 및 개선된 형태의 다이어프램을 적용한 유량 제어 밸브의 개발이 필요한 시점이다.

한국등록특허 제0173534호 (1998.10.30. 등록)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대유량 제어 및 저압용 유량 제어 시스템에 적합하며, 보편적인 다이어프램이 지닌 구조적 단점을 극복한 개선된 형태의 다이어프램을 적용한 유량 제어 밸브를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레귤레이터는, 유입유로와 출구유로가 형성되는 하우징; 상기 하우징에 수용되는 바디; 상기 바디의 개방된 단부를 마감하여 압력실을 형성하는 커버; 상기 압력실에 설치되는 다이어프램; 상기 압력실과 유입유로를 연통시키는 제어유로; 및 상기 제어유로의 개도량을 제어하는 서보 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서보 레귤레이터는 상기 유입유로가 개폐되도록 상기 다이어프램의 상부에 압력을 인가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바디에는 유입유로와 압력실을 연통시키는 유입구가 형성되며, 상기 다이어프램에는 상기 유입구를 개폐하는 밸브체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하우징에는 상기 제어유로와 출구유로를 연통시키는 배출유로가 형성되되, 유량 제어 밸브의 정지 시에 상기 배출유로를 통해 상기 다이어프램의 상부에 위치하는 상기 압력실 내의 잔압이 상기 출구유로로 배출되어 상기 유입유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유량 제어 밸브에 의하면, 기존 다이어프램의 구성인 스프링 구조를 생략하고 다이어프램에 인가되는 압력을 상기 제어유로와 서보 레귤레이터의 구성을 조합한 개선된 다이어프램 구조를 통해 제어함으로써, 압력 강하(Pressure drop) 및 이력 현상(Hysterisis) 등 압력효율의 손실로 이어지는 문제점을 보완하였다.

또한, 상기 하우징에 형성된 유입 및 출구유로와 상기 유입구를 개폐하는 밸브체가 대유량 제어에 적합하도록 구비되어 대유량을 요구하는 대유량 제어용 시스템에 적합한 장점을 지닌다. 이를 통해 요구되는 압력에 제한받지 않고 폭 넓은 압력의 유체를 수용하게 됨으로써 다양한 유량 제어 시스템에 적용이 가능하다.

도 1은 종래의 유량 제어 밸브의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브를 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 2를 조립한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브의 작동상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브를 도시한 분해사시도이고, 도 3은 도 2를 조립한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유량 제어 밸브의 작동상태도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 유량 제어 밸브(A)는, 유입유로(110)와 출구유로(120)가 형성되는 하우징(100)과, 상기 하우징(100)에 수용되는 바디(200)와, 상기 바디(200)의 개방된 단부를 마감하여 압력실(230)을 형성하는 커버(600)와, 상기 압력실(230)에 설치되는 다이어프램(300)과, 상기 압력실(230)과 유입유로(110)를 연통시키는 제어유로(130) 및 상기 제어유로(130)의 개도량을 제어하는 서보 레귤레이터(400)를 포함한다.

먼저, 상기 하우징(100)은 육면체 형상으로 구비되고, 상기 하우징(100)의 상면에는 상기 바디(200)가 수용되는 바디수용부(102)가 형성된다.

상기 바디수용부(102)는 오목한 형상이며, 상기 바디(200)를 온전히 수용하도록 형성됨에 따라, 상기 하우징(100)에 바디(200)를 조립할 시에 상기 바디(200)는 외관적으로 완전히 매립되어진다.

이로 인해, 상기 하우징(100)은 온전한 육면체 형상을 갖춤으로써 상기 하우징(100)에 조립되는 부품이 안정적으로 결합하게 된다.

또한, 상기 유입유로(110)와 출구유로(120)가 상기 하우징(100)의 저면에 동일 방향으로 형성되어 가스가 공급 또는 배출되는 호스의 연결이 일방향으로 이루어지고, 이에 따라 요구되는 설치 공간의 감소 및 유지 보수가 용이한 장점을 지닌다.

한편, 상기 커버(600)는 원 형상으로 구비되며 상기 하우징(100)에 볼트 체결 방식으로 결합되고, 상기 하우징(100)과 커버(600) 사이에 밀봉을 위한 O링이 개재된다.

이때, 상기 커버(600)의 기능 및 역할을 수행할 수 있는 형상이라면 원 형상 이외에 어떠한 형상이라도 상관없다.

그리고, 상기 바디(200)는 상부 바디(210)와 하부 바디(220)로 구분 형성되며, 상기 하부 바디(220)에는 상기 유입유로(110)와 출구유로(120)와 각각 연통되는 유입구(222)와 배출구(224)가 형성된다.

또한, 상기 상부 바디(210)에는 연통홈(212)이 형성되며, 상기 연통홈(212)은 상기 제어유로(130)와 연통될 수 있는 위치에 형성된다.

그리고 상기 다이어프램(300)은 상기 상부 바디(210)와 하부 바디(220) 사이에 개재되어 상기 압력실(230)이 상부 압력실(232)와 하부 압력실(234)로 구분되도록 설치된다.

이에 따라, 상기 서보 레귤레이터(400)를 거친 가스가 상기 제어유로(130)를 통해 상부 압력실(232)로 유입됨에 따라 상기 다이어프램(300)이 하강하여 상기 유입구(222)가 개방되고, 상기 유입유로(110)의 가스는 상기 유입구(222)를 통해 하부 압력실(234)로 유입된다.

그리고, 상기 하부 압력실(234)로 유입된 가스는 상기 배출구(224)를 통해 출구유로(120)로 이송되어진다.

한편, 상기 하우징(100)의 측면에는 상기 서보 레귤레이터(400)가 조립되며, 상기 제어유로(130)의 개도량을 제어하도록 구비된다.

이때, 상기 서보 레귤레이터(400)의 설정압력을 조절하여 상기 상부 압력실(232)로 유입되는 가스의 압력을 제어할 수 있다.

그리고, 상기 서보 레귤레이터(400)로 유입된 가스는 상기 서보 레귤레이터(400)를 거쳐 감압되어지고 상기 제어유로(130)와 연통홈(212)를 통해 상기 상부 압력실(232)로 유입되어진다.

즉, 상기 다이어프램(300)에 작용되는 압력을 상기 서보 레귤레이터(400)로 조절하여 상기 유입유로(110)의 가스가 상기 하부 압력실(234)로 유입되는 유량을 제어하게 된다.

그리고, 상기 다이어프램(300)에는 상기 유입구(222)를 마감하도록 밸브체(310)가 구비된다.

또한, 상기 밸브체(310)는 유입구(222)를 마감하는 밸브(312)와 상기 다이어프램(300)에 밸브(312)가 결합되도록 구비되는 밸브 스템(314)로 구성된다.

구체적으로, 상기 밸브(312)는 유입구(222)를 마감하기 용이하도록 상기 유입구(222)와 맞닿는 상부가 곡면으로 형성된 반구 형상이며, 상기 밸브 스템(314)은 상기 다이어프램(310)과 밸브(312)의 탈착이 간편한 'T'자형 견합구조로 구비된다.

따라서, 기존의 다이어프램 방식은 구비된 스프링의 탄성력을 조절하여 다이어프램에 인가되는 압력을 조정하지만, 본 발명에 적용된 다이어프램(300)은 기존 스프링 구조에 따른 문제점을 해소하기 위해 스프링을 생략하는 대신 상기 제어유로(130)와 서보 레귤레이터(400)의 조합을 통하여 개선하게 된 것이다.

여기서, 상기 다이어프램(300)은 상부 플레이트(302)와 하부 플레이트(304)를 포함하며, 상기 상부 플레이트(302)에 상기 밸브 스템(314)이 결합되고 상기 하부 플레이트(304)는 상기 다이어프램(300)의 작동 중에 발생하는 변형을 방지하게된다.

한편, 상기 하우징(100)의 측면에 솔레노이드 밸브(500)가 설치되며, 상기 솔레노이드 밸브(500)는 상기 제어유로(130)를 개폐하도록 구비된다.

이에 따라, 상기 솔레노이드 밸브(500)를 통해 상기 제어유로(130)를 신속하고 정확하게 개폐함으로써 안정적인 유량 제어가 가능하다.

그리고, 상기 하우징(100)에는 상기 제어유로(130)와 출구유로(120)를 연통시키는 배출유로(140)가 형성되며, 유량 제어 밸브(A)의 정지 시에 상기 상부 압력실(232) 내의 잔압이 상기 출구유로(120)로 배출되어 상기 유입유로(110)가 폐쇄된다.

구체적으로, 상기 배출유로(140)는 상기 서보 레귤레이터(400)부터 상부 압력실(232)까지의 구간 중 어느 한 지점에서 시작하여 상기 출구유로(120)의 측면까지 연통된 유로이며, 상기 배출유로(140)는 유량 제어 밸브(A)의 정지 시에 상기 솔레노이드 밸브(500)에 의해 상기 제어밸브(130)가 폐쇄된 상태에서 상기 상부 압력실(232)과 제어밸브(130)에 남아 있는 내부 잔압을 상기 출구유로(120)로 배출시키는 유로이다.

이에 따라, 상기 상부 압력실(232)의 내부 압력이 감소하여 상기 다이어프램(300)이 상승하게 되고 상기 밸브체(310)가 연동되어 상기 유입구(222)를 폐쇄하게 된다.

그리고, 유량 제어 밸브(A)를 이루는 부품 간의 조립에 있어서 O링 및 O링홈을 구비하여 유량 제어 밸브가 갖추어야 할 기밀 기능을 유지하게 된다.

따라서, 기존 다이어프램의 구성인 스프링 구조를 생략하고 다이어프램에 인가되는 압력을 상기 제어유로(130)와 서보 레귤레이터(400)의 구성을 조합한 개선된 다이어프램 구조를 통해 제어함으로써, 종래의 다이어프램 방식이 지닌 문제점을 보완하였다.

또한, 상기 하우징(100)에 형성된 유입 및 출구유로(110, 120)와 상기 유입구(222)를 개폐하는 밸브체(310)가 대유량 제어에 적합하도록 구비되어 대유량을 요구하는 대유량 제어용 시스템에 적합한 장점을 지닌다. 이를 통해 요구되는 압력에 제한받지 않고 폭 넓은 압력의 유체를 수용하게 됨으로써 다양한 유량 제어 시스템에 적용이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 유량 제어 밸브의 동작을 설명한다.

먼저, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(500)의 정지 시에 상기 제어유로(130)는 폐쇄되고, 상기 유입유로(110)로 유입된 가스의 압력 및 상기 밸브체(310)에 의해 상기 유입구(222)가 폐쇄되어 유입된 가스는 상기 유입유로(110)에서 정류하게 된다.

여기서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(500)에 전원이 인가되면 상기 제어유로(130)는 개방되고, 상기 유입유로(110)에 정류되었던 가스는 상기 제어유로(130)를 통해 상기 서보 레귤레이터(400)로 유입된다. 그리고 상기 서보 레귤레이터(400)로 유입된 가스는 상기 서보 레귤레이터(400)의 설정된 압력에 맞춰 감압되어진 후에 상기 제어유로(130)와 연통홈(212)을 통해 상기 상부 압력실(232)로 유입된다.

이에 따라, 상기 다이어프램(300)이 하강하여 상기 다이어프램(300)과 연동된 상기 밸브체(310)도 함께 하강하고 상기 유입구(222)가 개방되어 상기 유입유로(110)의 가스가 상기 하부 압력실(234)로 유입되어지고, 이렇게 유입된 가스는 상기 배출구(224)와 출구유로(120)를 통해 외부로 이송된다.

반면, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(500)에 전원이 차단되면 상기 제어유로(130)는 폐쇄되고, 상기 상부 압력실(232)과 제어유로(130)에 남아 있는 잔압이 상기 배출유로(140)를 통해 상기 출구유로(120)로 이송되어 외부로 배출됨으로써 상기 밸브체(310)가 승강하게 되고 상기 유입구(222)는 폐쇄되어진다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

A : 유량 제어 밸브 100 : 하우징
110 : 유입유로 120 : 출구유로
130 : 제어유로 140 : 배출유로
200 : 바디 210 : 상부 바디
220 : 하부 바디 230 : 압력실
300 : 다이어프램 310 : 밸브체
400 : 서보 레귤레이터 500 : 솔레노이드 밸브
600 : 커버

Claims (5)

1. 유입유로와 출구유로가 형성되는 하우징;
   상기 하우징에 수용되는 바디;
   상기 바디의 개방된 단부를 마감하여 압력실을 형성하는 커버;
   상기 압력실에 설치되는 다이어프램;
   상기 압력실과 유입유로를 연통시키는 제어유로; 및
   상기 제어유로의 개도량을 제어하는 서보 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 서보 레귤레이터는 상기 유입유로가 개폐되도록 상기 다이어프램의 상부에 압력을 인가하는 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 바디에는 유입유로와 압력실을 연통시키는 유입구가 형성되며, 상기 다이어프램에는 상기 유입구를 개폐하는 밸브체가 구비되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제어유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
   
5. 제 2항에 있어서,
   상기 하우징에는 상기 제어유로와 출구유로를 연통시키는 배출유로가 형성되되,
   유량 제어 밸브의 정지 시에 상기 배출유로를 통해 상기 다이어프램의 상부에 위치하는 상기 압력실 내의 잔압이 상기 출구유로로 배출되어 상기 유입유로가 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 유량 제어 밸브.
   

Images