KR20150024789A - 감압 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 바람직하게는 빌딩에서 유체 및 기체 매체를 위한, 특히 파이프라인 시스템의 압력을 조절하기 위한 감압 밸브로서, 적어도 하나의 상부 부분 및 하부 부분으로 바람직하게 이루어지는 하우징, 포핏 보어를 가지는 내부 하우징, 상기 하우징을 유체-무함 영역과 유체-유동 영역으로 나누는 다이어프램, 스핀들, 스프링 밸브, 스프링 홀더 및 적어도 하나의 스프링을 포함하는 압력 조정 유닛, 고정 수단 및 포핏을 포함하고, 상기 포핏과 상기 다이어프램은 고정 수단에 의해 서로 연결되고, 상기 포핏은 상기 포핏 보어 내에 배치되고, 밀봉 작용을 위해 상기 포핏과 상기 포핏 보어 사이에 적어도 하나의 밀봉 요소가 배치되고, 상기 포핏은 일 편으로 형성되고, 상기 밀봉 요소는 상기 포핏에 일체로 또는 상기 내부 하우징에 일체로 배치되는, 감압 밸브에 관한 것이다.

Description

감압 밸브{PRESSURE-REDUCING VALVE}

본 발명은, 바람직하게는 빌딩에서 유체 및 기체 매체를 위한, 특히 파이프라인 시스템의 압력을 조절하기 위한 감압 밸브에 관한 것으로, 이 밸브는, 적어도 하나의 상부 부분 및 하부 부분으로 바람직하게 이루어지는 하우징, 포핏 보어 (poppet bore) 를 가지는 내부 하우징, 상기 하우징을 유체-무함유 (fluid-free) 영역과 유체-유동 영역으로 나누는 다이어프램, 스핀, 스프링 밸브, 스프링 홀더 및 적어도 하나의 스프링을 포함하는 압력 조정 유닛, 고정 수단 및 포핏을 포함하고, 상기 포핏과 상기 다이어프램은 고정 수단에 의해 서로 연결되고, 상기 포핏은 상기 포핏 보어내에 배치되고, 밀봉 목적을 위해 상기 포핏과 상기 포핏 보어 사이에 적어도 하나의 밀봉 요소가 배치된다.

감압 밸브는 가정용 및 산업용 급수에서 주로 사용되지만, 또한 다른 유용한 분야에서 그리고 다른 매체와 함께 쓰이기도 한다. 또한, 파이프라인 시스템을 통해 초순수 매체를 전달하는 영역도 예컨대 마이크로-일렉트로닉스, 생명 과학 산업, 병원 및 연구 분야에서 감압 밸브를 사용한다. 감압 밸브는 1차측 분배기 네트워크에서의 높은 압력을 2차측 유출 라인을 위한 최적 압력까지 줄이는 역할을 하며, 그럼으로써 유출 라인에서의 밸브 부품들 및 소모품들이 너무 높은 압력에 대해 보호되며, 결과적으로 밸브 부품들의 수명이 증가될 수 있다. 더욱이, 유출 라인에 감압 밸브를 설치함으로써, 발생된 소음이 줄어들 수 있고, 특히 급수 네트워크의 경우에, 매체의 소비도 줄어들 수 있다.

DE 44 34 634 C2 는 소망하는 출력 압력을 용이하게 관리할 수 있는 감압 밸브를 개시하고 있다. 하우징 안으로 흐르는 매체는 추가 사용을 위해 높은, 또는 너무 높은 압력을 갖는다. 소망하는 출력 압력은 스프링을 적절히 예인장시킴으로써 조정 유닛에 의해 조정될 수 있다. 이는, 결국, 출력 압력을 조절하는 포핏상의 대응 압력을 발생시킨다. 스프링이 너무 강하게 압축되면, 포핏에 높은 카운터 압력이 발생되어, 소망하는 출력 압력이 높게 된다. 밸브 요소와 하우징의 링형 돌출부와의 사이에 위치한 포핏의 밀봉 시트 또는 포핏은, 단지, 밸브에서의 또는 포핏 챔버에서의 압력 빌드 업이 너무 커서 허용 출력 압력을 초과하는 때에 폐쇄되며, 그럼으로써 포핏은 스프링 힘에 대항하여 가압되며 밸브 요소는 밸브 시트를 폐쇄한다. 로드 (rod) 를 가지는 밸브 요소 및 포핏은 수개의 개별 부품들로 이루어지며, 더욱이 그 위에는 밀봉 기밀성을 보장하며 마치 별도 부품으로서 형성되는 밀봉 요소가 배치된다.

이러한 종류의 감압 밸브는, 다수의 개별 부품들이 오염의 위험을 증가시키기 때문에, 초순수 매체에서 사용하기에는 적절하지 않다. 또한, 통상 사용되는 엘라스토머로 된 밀봉 요소는, 가장 순수한 매체를 오염시킬 수 있는 바람직하지 못한 마멸을 초래하기 때문에, 초순수 매체와 함께 사용하기에는 허용가능하지 않다.

본 발명의 목적은, 초순수 매체용으로 사용하기에 적절하고 따라서 밀봉 요소의 마멸을 초래할 수 없는 감압 밸브를 제안하는 것이다. 더욱이, 오염이 쉽게 발생할 있는 곳이 회피되어야 하고, 개별 부품들의 불필요한 에지들 및 연결 부위들은 매체가 흐르는 영역에서 최소로 줄어들어야 한다. 더욱이, 완전한 비움 (emptying) 이 보장되어서, 완전한 비움의 경우에 예컨대 블라인드 홀 보어 (blind hole bore) 또는 리어-컷 섹션 (rear-cut section) 에서와 같은 접근이 가능하지 않은 곳에 잔류 매체가 남아 있지 않아야 한다.

상기 목적은, 본 발명에 따르면, 포핏은 일 편 (one piece) 으로 형성되고, 밀봉 요소는 포핏에 일체로 또는 내부 하우징에 일체로 배치됨으로써 달성된다.

밀봉 요소의 일체형 배치는, 밀봉 요소 및 포핏 또는 내부 하우징이 일 편 (one piece) 로 되기 때문에 서로 연결되는 개별 부품들 사이에 불필요한 전이부가 없다고 하는 이점을 갖는다. 그럼으로써, 크랙 및 접근이 불가능한 표면 등이 회피될 수 있고, 따라서 종래 기술의 밸브에서 알려진 바와 같은, 특히 접근이 불가능한 곳에서의 부품들의 오염이 급격히 줄어들 수 있다. 밀봉은, 포핏 또는 포핏상의 일체형 밀봉 요소를 통해 내부 하우징의 포핏 보어의 쉘 표면 사이에, 또는, 반대의 경우에는, 내부 하우징에 일체로 배치된 밀봉 요소와 포핏의 외측 표면 사이에 바로 생성된다. 따라서, 예컨대 O-링과 같은 별도의 밀봉 요소가 포핏에서 그리고 또한 포핏 보어에서 또는 내부 하우징에서 생략될 수 있다. 포핏은 포핏 보어 및 시스템을 밀봉하기 위한 중간의 밀봉 요소에 배치된다. 밀봉 요소는, 전술한 바와 같이, 포핏에 일체로 또는 포핏 보어에서 내부 하우징에 일체로 배치될 수 있다. 포핏은 고정 수단에 의해 다이어프램에 연결된다. 출력 압력이 압력 조정 유닛에 의해 미리 설정된 값을 초과하여 상승하는 경우, 내부 하우징에 배치된 바이패스 보어를 통해 흐르는 매체는 압력 조정 유닛의 스프링 힘에 대항하여 다이어프램을 위로 가압하고, 그럼으로써 포핏은 마찬가지로 포핏 보어에서 위쪽으로 동반된다. 포핏 또는 내부 하우징의 일체형 밀봉 요소는 포핏 보어의 쉘 표면에 대해 또는 바람직하게는 관류 개구 위에서 포핏의 외측 표면에 대해 관류 매체를 밀봉한다. 출력 압력이 폐쇄된 밸브의 결과로서 줄어들고 따라서 출력 압력이 다이어프램 아래에서 감소하자마자, 포핏이 떨어져 내부 하우징의 밀봉 에지에 의해 형성된 밸브 시트를 개방한다. 일체형으로 배치된 밀봉 요소는 바람직하게는 밀봉 립으로서 형성된다. 밀봉 립의 구성을 통해, 포핏 보어에서의 포핏의 변위와 관련하여 어떠한 큰 저항도 생성되지 않으며, 이는 어떠한 큰 힘이 인가되는 일이 없이 포핏이 포핏 보어에서 용이하게 이동하는 것을 가능하게 하며, 그럼으로써 낮은 히스테리시스가 실행될 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 밸브의 경우에는, 밀봉 요소 또는 밀봉 립 그리고 포핏을 제조하는 재료가 마찰 또는 저항을 낮아지게 하고 이는 큰 이점이 되기 때문에, 유효 출력 압력이 미리 설정된 출력 압력에 근접한다고 하는 것을 의미한다.

또 다르게는, 내부 하우징이 포핏을 따라 슬라이딩하는 것이 가능하다. 포핏 대신에, 내부 하우징이 고정 포핏을 따라 오르락 내리락하고, 그럼으로써 상응하게 밸브가 개방 또는 폐쇄된다.

밀봉 요소 또는 밀봉 립은 바람직하게는 압력-지원된다. 관류 개구를 통해 밀봉 요소 또는 밀봉 립까지 흐르는 매체가 밀봉 요소 또는 밀봉 립에 작용하고, 이는 내부 하우징의 포핏 보어와 포핏 사이의 밀봉 기밀성을 지원한다.

가능한한 발생하는 압력을 에러없이 결정 및 조절하고 밸브의 기능적 신뢰성을 보장하기 위하여, 포핏 보어에서의 포핏은 최소로 가능한 슬라이딩 저항을 생성할 필요가 있다. 이는, 포핏이 높은 슬라이딩 능력과 낮은 마찰 저항을 가지는 재료로 제조되고 따라서 저마찰 계수가 포핏과 포핏 보어 사이에 존재하는 점에서 달성된다. 포핏은, 바람직하게는, PTFE, PFA, PVDF 및/또는 TFM 재료들중의 적어도 하나로부터 또는 전술한 재료들의 적어도 하나의 첨가제를 가지는 재료로부터 제조된다. 포핏은 상기 재료들중의 하나로부터 그리고 재료들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 혼합물 또는 화합물은 마찬가지로 포핏의 제조에 적합하다. 또 다르게는, 포핏은 보강재로서 또 다른 재료를 포함할 수 있다.

포핏에서의 밀봉 콘은, 미리 규정된 출력 압력을 초과하는 결정된 출력 압력의 결과로서, 매체의 압력을 규제하거나 밸브를 폐쇄하는 역할을 한다. 출력 압력이 너무 높은 결과로서 밸브가 폐쇄되면, 포핏은, 다이어프램에 작용하는 압력의 결과로서, 높게 인출되고, 밀봉 콘은 내부 하우징의 밸브 시트에 접하고 밸브 시트는 밀봉 에지에 의해 형성된다. 그럼으로써 매체는 밸브를 통해 흐를 수 없다. 밀봉 콘은 바람직하게는 포핏에 일체로 배치된다. 그러나, 또한, 밀봉 콘이 별개 부품으로서 구성되어 포핏에서 고정될 수 있고 또한 이 밸브의 유용한 분야가 가능하게는 제한될 수 있는 실시형태가 제공될 수 있다.

압력 조정 유닛은 출력 압력을 조정하는 역할을 한다. 스프링은 소망하는 출력 압력에 상응하게 인장되거나 이완되고 스프링 홀더에 의해 다소 압축되거나 예인장된다. 조정가능한 압력이 하나의 스프링의 결과로서 충분하지 않으면, 제 2 스프링이 압력 조정 유닛에 배치될 수 있다. 감압 밸브의 크기가 변하지 않고 감압 밸브가 가능한한 콤팩트하기만 하면, 스프링들은 일 스프링이 타 스프링 내에 배치된다. 이는, 상이한 스프링 직경을 가지는 2 개의 스프링이 사용되어서 일 스프링이 타 스프링 내에 배치될 수 있음을 의미한다. 밸브에 2 개의 스프링이 배치되는 것이 가능하므로 밸브는 출력 압력에 대해 더 큰 조정 범위를 얻게 되는데, 이는 한편으로는 스프링들 각각이 개별적으로 사용될 수 있고 다른 한편으로는 쌍방의 스프링들이 함께 사용될 수 있기 때문이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명하지만, 본 발명은 단지 이러한 실시형태에 한정되지는 않는다.

도 1 은 개방 위치에 있는 본 발명에 따른 감압 밸브의 길이방향 단면도이다.
도 2 는 폐쇄 위치에 있는 본 발명에 따른 감압 밸브의 길이방향 단면도이다.

도 1 은 본 발명에 따른 감압 밸브 (1) 를 도시한 것이다. 하우징 (2) 은 상부 부분 (3) 및 하부 부분 (4) 으로 바람직하게는 형성된다. 하우징 (2) 내에는 내부 하우징 (5) 이 배치된다. 하우징 상부 부분 (3) 과 하우징 하부 부분 (4) 을 함께 나사식으로 고정함으로써, 다이어프램 (7) 이 내부 하우징 (5) 과 유지 링 (21) 사이에서 견고하게 체결되고, 밸브 (1) 를 매체 무함유 (medium-free) 영역과 매체-유동 또는 매체 함유 (medium-containing) 영역으로 나눈다. 2 개의 하우징 부분을 별개의 고정 수단에 의해 함께 연결하거나 또는 더 이상의 간격을 필요로 하지 않는 예에 의해, 감압 밸브를 구성하는 다른 방법이 또한 가능하다. 내부 하우징 (5) 은 관류 (through-flow) 개구 (15) 를 가지는데, 이 개구를 통해서는, 유입 파이프 (19) 를 통해 유동하는 매체가 흐르고, 밸브가 개방되는 경우에는, 추가로 포핏 (poppet) 보어 (6) 를 통해 밸브 시트 (17) 를 지나서 출구 파이프 (20) 를 향하여 흐른다.

포핏 (6) 은 압력 조정 유닛 (8) 의 스프링들 (11) 에 의해 상응하게 눌리거나 개방된다. 스프링 플레이트 (10) 또는 고정 수단 (12) 에 대해 스프링 홀더 (22) 에 의해 예인장 스프링 (11) 을 통해 작용하는 상응하는 스프링 힘은 밸브 (1) 를 개방상태로 유지한다. 스프링들 (11) 의 예인장의 강도는 스핀들 (9) 에 의해 얻어지는데, 이 스핀들에 의해서는, 스프링들 (11) 이 상응하는 예인장 힘 또는 스프링 힘을 생성하는 소망의 길이로 압축될 수 있다. 밸브 (1) 에 단지 하나의 스프링 (11) 을 제공하는 것도 가능한데, 이는 스프링 힘을 줄이고, 그럼으로써, 조정가능한 출력 압력은, 2 개의 스프링 (11) 이 설치되고 그럼으로써 더 높은 스프링 힘을 갖고 따라서 더 높은 출력 압력을 허용하는 경우보다도, 하위 영역에 놓인다. 이러한 방식으로 스프링들 (11) 을 배치하는 가능성은, 밸브의 구조 크기를 변경하는 일이 없이, 조정가능한 출력 압력의 넓은 인장 폭을 가능하게 만든다.

도 2 는 폐쇄 위치에 있는 밸브 (1) 를 도시한 것이다. 따라서, 출력 압력은 미리 설정된 출력 압력 위에 놓인다. 매체는 내부 하우징에 배치된 바이패스 보어 (18) 를 통해 다이어프램 (7) 아래의 공간으로 흐른다. 거기서 발생하는 압력은 스프링 힘에 대해 누른다. 다이어프램 (7) 아래의 매체를 통한 힘이 허용가능한 출력 압력 또는 조정된 스프링 힘보다 더 크자마자, 스프링들 (11) 은 추가로 함께 압축되며, 포핏 (13) 은 다이어프램 (7) 을 통해 포핏 보어 (6) 에서 상방향으로 인출된다. 포핏 (13) 에 일체로 배치된 밀봉 요소 (14) 는 포핏 보어 (6) 를 밀봉한다. 밀봉 요소 (14) 는 관류 개구 (15) 를 통해 유입되는 매체에 의해 압력-지원된다. 밀봉 요소 (14) 는 밀봉 립 (14) 으로서 구성되며, 그럼으로써 포핏 (16) 과 포핏 보어 사이에 최소의 가능한 저항이 발생하는 한편, 그럼에도 불구하고 밀봉 기밀성은 보장된다. 밸브 시트 (17) 는 포핏 (13) 의 밀봉 콘 (16) 이 밸브 시트 (17) 를 밀봉한 이후로, 상승된 포핏 (13) 을 통해 폐쇄된다. 포핏 (13) 은 저마찰 재료로 바람직하게는 제조되고, 그럼으로써 밸브 (1) 는 출력 압력에 만족스럽게 반응할 수 있다. 출력 압력이 미리 설정된 값 아래로 떨어지면, 다이어프램 (7) 아래의 압력도 또한 떨어진다. 포핏 (13) 은 상응하게 낙하하고, 매체는 밸브 (1) 를 통해 다시 흐를 수 있다.

1: 감압 밸브
2: 하우징
3: 하우징 상부 부분
4: 하우징 하부 부분
5: 내부 하우징
6: 포핏 보어
7: 다이어프램
8: 압력 조정 유닛
9: 스핀들
10: 스프링 플레이트
11: 스프링
12: 고정 수단
13: 포핏
14: 밀봉 요소/밀봉 립
15: 관류 개구
16: 밀봉 콘
17: 밸브 시트/밀봉 에지
18: 바이패스 보어
19: 입구 파이프
20: 출구 파이프
21: 유지 링
22: 스프링 홀더

Claims (13)

1. 바람직하게는 빌딩에서의 유체 및 기체 매체를 위한, 특히 파이프라인 시스템의 압력을 조절하기 위한 감압 밸브 (1) 로서,
   적어도 하나의 상부 부분 (3) 및 하부 부분 (4) 으로 바람직하게 이루어지는 하우징 (2),
   포핏 보어 (poppet bore : 6) 를 가지는 내부 하우징 (5),
   상기 하우징 (2) 을 유체-무함유 (fluid-free) 영역과 유체-유동 영역으로 나누는 다이어프램 (7),
   스핀들 (9), 스프링 밸브 (10), 스프링 홀더 (22) 및 적어도 하나의 스프링 (11) 을 포함하는 압력 조정 유닛 (8),
   고정 수단 (12) 및
   포핏 (13)
   을 포함하고,
   상기 포핏 (13) 과 상기 다이어프램 (7) 은 고정 수단 (12) 에 의해 서로 연결되고,
   상기 포핏 (13) 은 상기 포핏 보어 (6) 내에 배치되고,
   밀봉 작용을 위해 상기 포핏 (13) 과 상기 포핏 보어 (6) 사이에 적어도 하나의 밀봉 요소 (14) 가 배치되고,
   상기 포핏 (13) 은 일 편 (one piece) 으로 형성되고,
   상기 밀봉 요소 (14) 는 상기 포핏 (13) 에 일체로 또는 상기 내부 하우징 (5) 에 일체로 배치되는, 감압 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 포핏 (13) 은 상기 포핏 보어 (6) 내에 변위가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부 하우징 (5) 은 상기 포핏 (13) 을 따라 변위가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 밀봉 요소 (14) 는, 바람직하게는 상기 내부 하우징 (5) 의 관류 (through-flow) 개구 (15) 위에서, 상기 포핏 보어 (6) 의 쉘 (shell) 표면을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 밀봉 요소 (14) 는, 바람직하게는 상기 내부 하우징 (5) 의 관류 개구 (15) 위에서, 상기 포핏 (13) 의 외측 표면을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 밀봉 요소 (14) 는 압력-지원 (pressure-assisted) 되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 밀봉 요소 (14) 는 밀봉 립 (14) 의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
8. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 포핏 (13) 은 슬라이딩 능력이 높거나 마찰 저항이 낮은 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 포핏 (13) 은 PTFE, PFA, PVDF 및/또는 TFM 으로부터 또는 이 재료들 중의 적어도 하나가 추가된 재료로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 포핏 (13) 은 밀봉 콘 (16) 을 가지는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 콘 (16) 은 상기 포핏 (13) 에 일체로 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조정 유닛 (8) 은 적어도 2 개의 스프링 (11) 을 가지는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.
13. 제 9 항에 있어서,
    스프링들 (11) 은 하나의 스프링이 다른 스프링 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 감압 밸브.

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