KR20170022714A

KR20170022714A - 고압밸브

Info

Publication number: KR20170022714A
Application number: KR1020150118041A
Authority: KR
Inventors: 노은식
Original assignee: 디케이락 주식회사
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-03-02

Abstract

본 발명은 고압밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 인입구와 배출구가 형성된 제1밸브바디; 상기 제1밸브바디의 상측에서 상기 제1밸브바디와 체결되며, 내측에 구동공간이 형성된 제2밸브바디; 상기 구동공간 내에 위치하며, 상측 또는 하측으로 위치이동 되는 피스톤; 단일한 소재로 이루어지고, 상측단이 상기 피스톤의 하측에 체결되고, 하측단은 상기 제1밸브바디 내에 형성된 구동가이드홀에 삽입되며, 상기 피스톤과 함께 상측 또는 하측으로 위치이동 되어 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 밸브스템; 상기 피스톤의 하측에 위치하며, 상기 밸브스템과 상기 피스톤을 상측으로 위치이동 시킬 수 있는 스프링; 상기 제1밸브바디 및 상기 제2밸브바디 사이에 위치가 고정되며, 상기 스프링의 지지기반이 되는 서포터; 상기 서포터의 하측에 위치하며, 상기 유체가 상기 배출구 측으로 이동하는 것을 매개하는 오리피스; 및 상기 오리피스와 상기 제1밸브바디 사이에 위치하여, 상기 밸브스템과 함께 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 스템시트; 를 포함하여 고압밸브에 필요한 부품수를 감소시키고, 밸브의 내구성이 향상되어 밸브의 안전성을 증진시키며, 고압밸브의 단순화로 고압밸브 생산비용을 절감향상시킬 수 있는 기술이 개시된다.

Description

고압밸브{High Pressure Valve}

본 발명은 고압밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스와 같은 유체를 고압으로 이송하는 파이프라인 등에 장착되어 필요시 신속하고 정확하게 개폐동작을 할 수 있는 고압밸브에 관한 것이다.

현대사회에서 다양한 제품들이 많이 생산되어 인간생활의 편익증진에 도움을 주고 있다. 이렇게 다양한 제품이 생산되는 과정에서는 다양한 소재 또는 재료가 소요되며, 종종 순도높은 가스 혹은 액체상태인 유체가 많이 쓰이고 있다. 이러한 유체들이 적재적소에 원활히 공급될 수 있도록 파이프라인 등이 많이 설치된다. 파이프라인이 많이 설치되는 곳에는 수시로 또는 긴급상황 등과 같은 필요시에 신속하면서도 정확하게 유체의 흐름을 단속시켜야할 경우가 많기 때문에 밸브는 필수적으로 설치된다.

독성 유체 또는 가스와 같이 폭발 내지 화재의 위험성이 높은 유체를 이송하는 파이프라인에서는 긴급한 상황발생시 보다 신속하고 정확한 밸브의 개폐동작이 필수적이다. 신속성과 정확성이 높아야 유체 누출과 같은 긴급상황에서 피해발생을 억제할 수 있기 때문에 안전에 직결되는 중요한 문제인 것이다.

밸브는 파이프와 달리 조립체로 이루어지는데 조립으로 만들어지는 이상 밸브의 개폐동작의 신속정확성과 고장발생 억제, 생산성 향상 등의 해결과제가 많은 실정이다.

따라서, 밸브에 대해서 많은 기술들이 제안되고, 활용되어져 오고 있다.

이러한 종래 기술들 중에는 대한민국 공개특허 제 10-2010-0023795호 (발명의 명칭 : 고압밸브 이하 선행기술1 이라 함.)등이 있다.

선행기술1에 따르면 고압상태인 유체를 안전하게 개폐할 수 있는 밸브에 관한 기술이 개시되어 있으나 다음과 같은 문제점이 있었다.

선행기술 1과 같은 구조의 밸브에서는 유체의 흐름을 단속하는 스템이 잠금부재와 결합되고, 잠금부재는 다시 피스톤으로부터 힘을 전달받을 수 있도록 접해지는 기술적 구조를 특징으로 하고 있었다. 이러한 밸브의 구조는 부품수가 너무 많아서 고장발생율 증가를 억제하기 어려웠으며, 구조가 복잡하기 때문에 제조가 쉽지 않으며, 제조비용 또한 많이 들 수 밖에 없어서 밸브의 가격이 증대될 수 밖에 없는 문제점 등이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 위한 것으로, 고압밸브의 복잡한 구조를 좀 더 단순화 하고 고장발생율을 저감시키면서도 신속하고 정확한 동작을 할 수 있는 고압밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압밸브는 일측에 유체가 인입되는 인입구가 형성되어 있고, 타측에 상기 유체가 배출되는 배출구가 형성된 제1밸브바디; 상기 제1밸브바디의 상측에서 상기 제1밸브바디와 체결되며, 내측에 상기 유체의 흐름에 대한 단속이 이루어질 수 있도록 구동공간이 형성된 제2밸브바디; 상기 제2밸브바디 내에 형성된 상기 구동공간 내에 위치하며, 상기 구동공간 내에서 상측 또는 하측으로 위치이동 되는 피스톤; 단일한 소재로 이루어지고, 상측단이 상기 피스톤의 하측에 체결되고, 하측단은 상기 제1밸브바디 내에 형성된 구동가이드홀에 삽입되며, 상기 피스톤과 함께 상측 또는 하측으로 위치이동 되어 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 밸브스템; 상기 피스톤의 하측에 위치하며, 상기 밸브스템과 체결된 상기 피스톤을 상측으로 위치이동 시키는 탄성복원력을 제공할 수 있는 스프링; 상기 제1밸브바디와 상기 제2밸브바디의 체결에 의해 상기 제1밸브바디 및 상기 제2밸브바디 사이에 위치가 고정되며, 상기 스프링이 상기 피스톤을 상측으로 위치이동 시킬 수 있도록 상기 스프링의 지지기반이 되는 서포터; 상기 서포터의 하측에 위치하며, 상기 인입구측으로부터 인입된 상기 유체가 상기 배출구 측으로 이동하는 것을 매개하는 오리피스; 및 상기 오리피스와 상기 제1밸브바디 사이에 위치하여, 상기 인입구 측으로부터 인입된 상기 유체가 상기 오리피스와 상기 제1밸브바디 사이에서 유출되지 않도록 실링하며, 상기 밸브스템과 함께 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 스템시트; 를 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 제1밸브바디에는, 상기 완화공간과 상기 배출구 사이를 연통시켜주는 유도홀이 형성되되, 상기 유도홀의 중심축과 상기 배출구의 중심축이 예각을 이루도록 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 제2밸브바디에는, 상기 구동공간과 상기 제2밸브바디의 외부 사이에 공기가 유입되거나 배출될 수 있도록 공기출입홀이 적어도 하나 이상 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 구동공간 내의 공기가 상기 제2밸브바디의 외부로 빠르게 배출되거나, 상기 제2밸브바디의 외부로부터 상기 구동공간 측으로 공기가 빠르게 유입될 수 있도록 상기 상기 구동공간과 상기 제2밸브바디의 외부공간을 연통시켜주는 상기 공기출입홀이 직선 형태로 곧게 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 밸브스템은, 상기 밸브스템의 상측 부분으로서, 상기 피스톤의 하측에 체결되는 조인트스템부; 상측이 상기 조인트스템부의 하측과 연결되며, 하측으로 갈수록 상기 서포터 및 상기 오리피스를 관통하도록 길게 형성된 포지셔닝스템부; 상측이 상기 포지셔닝스템부의 하측과 연결되며, 적어도 일부분에 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 커지도록 테이퍼(taper)진 외주면이 형성된 개폐스템부; 및 상측이 상기 개폐스템부의 하측에 연결되며, 상기 제1밸브바디에 마련된 구동가이드홀에 삽입되어 상기 개폐스템부가 위치이동하는 것을 가이드하는 가이드스템부;를 포함하되, 상기 개폐스템부의 외경이 상기 포지셔닝스템부의 외경보다 크게 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 밸브스템은, 상기 밸브스템의 상측 부분으로서, 상기 피스톤의 하측에 체결되는 조인트스템부; 상측이 상기 조인트스템부의 하측과 연결되며, 하측으로 갈수록 상기 서포터 및 상기 오리피스를 관통하도록 길게 형성된 포지셔닝스템부; 상측이 상기 포지셔닝스템부의 하측과 연결되며, 적어도 일부분에 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 커지도록 외주면이 곡면으로 형성되어 있는 개폐스템부; 및 상측이 상기 개폐스템부의 하측에 연결되며, 상기 제1밸브바디에 마련된 구동가이드홀에 삽입되어 상기 개폐스템부가 위치이동하는 것을 가이드하는 가이드스템부;를 포함하되, 상기 개폐스템부의 외경이 상기 포지셔닝스템부의 외경보다 크게 형성된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상기 가이드스템부에는, 상기 구동가이드홀 측으로 상기 유체의 누출을 억제하기 위한 실링수단이 마련된 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

더 나아가, 상기 가이드스템부의 외주면 일부분에는 가이드스템실링홈이 형되어있고, 상기 실링수단은, 상기 가이드스템실링홈 내에 마련되는 오링 또는 시트인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 피스톤에는, 상기 제2밸브바디와 상기 피스톤 사이를 실링(sealing)하기 위한 피스톤오링이 장착될 수 있도록 피스톤오링삽입홈이 상기 피스톤의 외주면 측에 형성되되, 상기 피스톤오링삽입홈의 너비는 상기 피스톤오링의 직경보다 큰 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

여기서, 상기 오리피스에는, 상기 인입구 또는 상기 배출구와 연통될 수 있으며, 상기 인입구 측으로부터 인입되어온 유체가 상기 완화공간으로 유입될 수 있도록 분기홀이 다수개 형성되어 있는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 고압밸브는, 피스톤에 수직으로 배치되는 부품을 스템 하나로 통일 단순화 시키고, 스템을 피스톤에 직접 체결시킴으로서, 고압밸브에 필요한 부품수를 감소시키고, 밸브의 내구성이 향상되어 밸브의 안전성을 증진시키는 효과가 있다.

또한, 부품수 감소에 따라 고압밸브의 구조를 좀 더 단순화 시킬 수 있으며, 이에 고압밸브 제조의 용이성을 증진시키는 효과가 있다.

아울러, 고압밸브의 단순화로 인하여 고압밸브 생산비용을 절감시킬 수 있는 효과 또한 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 제1밸브바디를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 제2밸브바디를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 피스톤을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 서포터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 오리피스를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 밸브스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 제1밸브바디를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 제2밸브바디를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 피스톤을 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 서포터를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 오리피스를 개략적으로 나타낸 평면도 및 단면도이며, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브의 밸브스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브는 제1밸브바디, 제2밸브바디, 피스톤, 밸브스템, 스프링, 서포터, 오리피스 및 스템시트를 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 2에서 참조되는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고압밸브는 제1밸브바디(110)와 제2밸브바디(150)가 결합되어 기본적인 몸통을 형성한다. 그리고 제1밸브바디(110)와 제2밸브바디(150)의 내측에 밸브스템을 중심으로 하여 아래부터 스템시트, 오리피스, 서포터, 스프링 그리고 상측에 피스톤이 내재된다.

이하 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1밸브바디(110)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 고압밸브(10)의 하체에 해당되는 부분으로서 후술할 제2밸브바디(150)와 결합하여 고압밸브(10)의 외관을 형성하게 된다. 제1밸브바디(110)의 일측에는 유체가 인입되는 인입구(120)가 형성되어 있다. 그리고, 타측에는 인입구(120)로 인입되어 온 유체가 배출되는 배출구(140))가 형성되어 있다.

이러한 제1밸브바디(110)의 내측에는 도 3 및 도 4에서 참조되는 바와 같이 후술할 서포터(400)의 적어도 일부분이 내재될 수 있는 공간(135) 및 오리피스(300)가 내재될 수 있는 공간(133)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

오리피스(300)가 내재되는 공간(133)에 위치하게 되면, 오리피스(300)에 의한 또는 오리피스(300)와 함께 완화공간(340)을 마련하게 된다.

이와 같이 완화공간(340)이 마련되면, 스템(200)과 스템시트(700)사이를 통과한 고압의 유체는 오리피스(300)의 분기홀(330)과 완화공간(340)을 거치면서 고압에 의해 발생되는 유체의 급격한 요동 흐름이 진정 또는 완화되며, 후술할 유도홀(145)로 흐르게 된다.

또한 스템(200)이 내측에 위치하여 밸브로서 개폐를 할 수 있도록 개폐공간(130)이 형성되어 있다. 이 개폐공간(130)의 가운데에 스템(200)이 수직으로 위치하게 된다. 이 개폐공간(130)의 상측에는 도 3에서 참조되는 바와 같이 스템(200)과 함께 개폐상태를 결정할 수 있는 스템시트(700)가 위치하게 된다.

그리고, 제1밸브바디(110)에는 스템(200)의 위치이동을 가이드하기 위한 구동가이드홀(115)이 하측에 형성되어 있다.

구동가이드홀(115)은 제1밸브바디(110)의 외측으로 연통될 수 있도록 개방되어 있는 것 또한 바람직하다. 구동가이드홀(115) 내에서 스템(200)이 위치이동할 때 구동가이드홀(115)에 있던 공기가 스템(200)의 위치이동에 방해를 주지 않게 된다. 따라서, 스템(200)의 신속한 위치이동이 이루어질 수 있도록 보조하게 된다.

그리고, 배출구(140)과 연통되는 유도홀(145)이 형성되어 있다. 유도홀(145)은 오리피스(300)을 거친 유체가 완만하게 배출구(140)측으로 흐를 수 있도록 유도한다. 이러한 유도홀(145)은 도 3에서 참조되는 바와 같이 배출구(140)의 중심축(C)과 예각(A)을 이루는 중심축(B)를 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 유도홀(145)의 중심축(B)과 배출구(140)의 중심축(C)의 사이각(A)이 예각을 이루면 오리피스(300)를 지나온 유체가 완만하게( 즉, 유체의 흐름에 와류의 발생이 감소되며, 유체의 흐름속도 또는 압력이 낮춰지게 된다는 것이다.) 배출구(140)로 흘러가게 된다.

또한, 유도홀(145)의 중심축(B)과 배출구(140)의 중심축(C)의 사이각(A)이 예각을 이루면 유량계수값(

)이 크게 되어 바람직하다.

제2밸브바디(150)는 제1밸브바디(110)의 상측에서 제1밸브바디(110)와 결합되어, 제1밸브바디(110)과 함께 고압밸브(10)의 외관을 형성한다. 이러한 제2밸브바디(150)의 내측에는 인입구(120)측으로 유입된 유체의 흐름에 대한 단속구동이 이루어질 수 있도록 구동공간(160)이 형성되어 있으며, 이 구동공간(160)의 상측에 후술할 피스톤(600)이 위치하고 있다.

제2밸브바디(150)의 하측에는 제1밸브바디(110)과 체결되기 위한 밸브바디 체결구(180)가 형성되어 있으며, 이 밸브바디체결구(180)의 내측면에는 도 5에서 참조되는 바와 같이 나사산이 형성되어 있다. 이 나사산의 형태에 대응되는 나사산의 형태가 제1밸브바디(110)의 상측 외주면에 형성되어 있으며 볼트와 너트의 결합관계처럼 제1밸브바디(110)와 제2밸브바디(150)가 체결된다.

그리고, 제2밸브바디(150)의 상측에는 가압홀(165)이 형성되어 있다. 이 가압홀(165)을 통해 고압의 공기가 유입되면서 구동공간(160)에 있는 피스톤(600)을 하측으로 힘을 가하게 되며, 피스톤(600)이 구동공간(160) 내에서 하측으로 밀려 내려가게 된다.

제2밸브바디(150)의 측면에는 공기출입홀(170)이 구동공간(160)과 연통되도록 형성되어 있다. 공기출입홀(170)은 하나만 마련된 형태도 충분히 가능하며, 다수개의 공기출입홀(170)이 마련된 형태 또한 바람직하다. 공기 출입홀(170)은 구동공간(160) 내에서 피스톤(600)의 하측에 존재하는 공기들이 외부로 방출되거나 역으로 유입될 수 있도록 마련된 것이다.

피스톤(600)이 하측으로 이동할 때 피스톤(600) 하측에 있는 공기들이 공기출입홀(170)을 통해 빠르게 배출되어 피스톤(600)이 하측으로 위치이동하는데 장애가 되지 않게 한다. 역으로 피스톤(600)이 상측으로 위치이동하는 경우에도 외부의 공기가 공기출입홀(170)을 통해 구동공간(160) 내 피스톤(600)의 하측으로 유입되어 피스톤(600)이 상측으로 위치이동 하는데 장애가 되지 않도록 한다.

피스톤(600)은 앞서 언급한 바와 같이, 제2밸브바디(150) 내에 형성된 구동공간(160) 내에 위치하며, 구동공간(160) 내에서 상측 또는 하측으로 위치이동된다. 이러한 위치이동은 주로 가압홀(165)을 통해 유입되는 공기의 압력과 스프링(500)의 탄성복원력에 의해 이루어진다. (물론, 후술할 밸브스템(200)에 대하여 작용하는 유체의 압력 또한 피스톤(600)이 상측으로 위치이동하도록 힘을 가한다.)

이와 같이 피스톤(600)이 하측으로 위치이동할 수 있도록 제2밸브바디(150)의 상측에는 공압으로 피스톤(600)을 눌러줄 수 있도록 가압홀(165)이 형성되어 있다. 이 가압홀(165)을 통해 소정의 압력이 가해지게 되면, 피스톤(600)은 가압홀(165)을 통한 가압력에 의해 스프링(500)의 탄성복원력을 이기고 하측으로 위치이동하게 된다. 반대로 가압홀(165)을 통해 피스톤(600)에 압력을 가하던 공기가 제거되면, 피스톤(600)은 스프링(500)의 탄성복원력(또는 밸브스템(200)에 대하여 작용하는 유체의 압력)에 의해 상측으로 위치이동될 수 있게 된다.

피스톤(600)은 제2밸브바디(150)의 구동공간(160)을 형성하는 내경에 대응되는 외경을 갖는다. 그리고, 피스톤(600)의 양 측면에는 피스톤오링(760)이 삽입되어 설치될 수 있도록 피스톤오링삽입홈(660)이 형성되어 있다. 피스톤오링삽입홈(660)에 피스톤오링(760)이 위치하며, 피스톤오링(760)은 피스톤(600)과 제2밸브바디(150) 사이를 실링한다. 따라서 가압홀(165)을 통해 유입되는 공기압이 피스톤(600)에 대하여 효과적으로 압력을 가할 수 있게 된다.

그리고, 도 3에서 참조되는 바와 같이 피스톤오링삽입홈(660)이 피스톤오링(760)의 직경보다 좀 더 큰 크기(폭,너비)로 형성되면, 피스톤오링(760)의 변형을 완화시켜줄 수 있으므로 바람직하다.

제2밸브바디(150)에는 하측의 중앙에 후술할 밸브스템(200)과 체결을 위한 밸브스템체결홈(620)이 형성되어 있다. 이 밸브스템체결홈(620)에 후술할 밸브스템(200)의 상단부분이 체결된다. 따라서, 피스톤(600)의 위치이동이 밸브스템(200)과 함께 이루어지게 된다.

제2밸브바디(150)의 하측에서 밸브스템체결홈(620)을 중심으로 주변에 스프링연결홈(650)이 형성되어 있다. 이 스프링연결홈(650)에 스프링(500)의 상단 일부분이 삽입되며, 스프링(500)이 흔들리지 않게 홀딩된다.

피스톤(600)과 서포터(400) 사이에는 스프링(500)이 위치한다. 그리고, 밸브스템(200)과 체결된 피스톤(600)을 상측으로 위치이동시키는 탄성복원력을 제공한다.

이러한 스프링(500)으로서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 코일스프링(500)을 이용할 수도 있다. 도면에서 참조되는 바와 같이 스프링(500)의 상단부분은 피스톤과 연결되며, 하단부분은 서포터(400)과 연결된다. 그리고. 서포터(400)을 지지기반으로 하여 스프링(500)은 피스톤(600)에 대하여 탄성복원력을 작용시키게 된다.

서포터(400)는 도 3에서 참조되는 바와 같이, 제1밸브바디(110)와 제2밸브바디(150)의 체결에 의해 제1밸브바디(110) 및 제2밸브바디(150) 사이에서 위치가 고정된다. 그리고, 스프링(500)이 피스톤(600)을 상측으로 위치이동시킬 수 있도록 서포터(400)는 스프링(500)의 지지기반이 된다.,

서포터(400)의 상측면에는 스프링(500)의 하단을 고정시켜주기 위하여 스프링고정홈(450)이 형성되어 있다. 이 스프링고정홈(450)에 스프링(500)의 하단이 삽입되어 고정된다.

그리고, 서포터(400)의 중심부분에는 밸브스템(200)의 일부분과 접할 수 있는 공간(432)가 마련되어 있다.그리고 하측에는 밸브스템(200)과 서포터(400)사이를 실링해주기 위한 제3오링(741) 및 제3시트(743)가 삽입될 수 있는 공간(434)이 형성되어 있다. 도 3에서 참조되는 바와 같이 제3오링(741)과 제3시트(743)는 밸브스템(200)과 서포터(400)에 사이에 위치하여 실링한다.

그리고, 서포터(400)와 제1밸브바디(110)사이의 위치로서 도3에서 참조되는 바와 같이 오리피스(300)의 테두리 상측부분에 실링을 위한 제2오링(731)과 제2시트(733)이 위치하고 있다.

그리고, 서포터(400)의 중심하측에는 오리피스(300)의 상측 일부분이 삽입되어 서포터(400)의 지지를 받을 수 있도록 오리피스홀딩홈(430)이 마련되어 있다. 이 오리피스홀딩홈(430)에 오리피스(300)의 상측 일부분이 삽입되어 고정된다.

참고로 도 2에서는 제1오링 내지 제3오링, 제1시트 내지 제3시트 그리고 밸브시트는 생략되었으며, 도 3의 단면도에서 제1오링 내지 제3오링(711, 731, 741), 제1시트 내지 제3시트(713, 733, 743) 그리고 밸트시트(700)를 개략적으로 도시하였다.

오리피스(300)는 서포터(400)의 하측에 위치한다. 그리고, 인입구(120)측으로부터 인입된 유체가 배출구(140) 측으로 이동할 수 있도록 오리피스(300)가 매개한다.

오리피스(300)의 가운데 부분에는 지지홈(320)이 형성되어 있으며, 지지홈(320)을 통해 관통하는 밸브스템(200)을 지지한다. 이 지지홈(320)의 하측에는 분기홀(330)이 형성되어 있으며, 분기홀(330)의 하측으로 제1밸브바디(110)의 개폐공간(130)과 연통될 수 있도록 지지홀(320)보다 좀 더 큰 직경으로 홀이 형성되어 있다.

개폐공간(130)과 연통될 수 있도록 분기홀(330)의 하측에 형성된 홀의 내경은 도 3에서 참조되는 바와 같이 후술할 스템시트(700)의 내경과 동등한 것이 바람직하다.

분기홀(330)은 유체가 고압과 빠른 속도로 오리피스(300)의 내측으로 유입된 것을 완화시켜주면서, 완화공간(340) 및 배출홀(140) 측으로 유체의 흐름을 안내한다. 이러한 분기홀(330)은 하나만 있는 형태도 가능하겠으나 도 8에 도시된 바와 같이 4개의 분기홀(330)이 마련되어 있는 것 또한 바람직하다.

이처럼 다수개의 분기홀(330)이 마련되어 고압의 유체를 완화공간(340)측으로 흐르도록 안내하며 지나치게 빠른 유속 내지 압력을 완화시켜주면서 배출구(140) 측으로 유체가 흘러갈 수 있으므로 바람직하다.

그리고, 고압에 의한 유체의 흐름속도 또는 유체의 압력을 완화시켜 줄 수 있도록 완화공간(340)을 형성할 수도 있다.

여기서, 완화공간(340)을 오리피스(300) 자체 내에서 형성시킨 실시 형태도 충분히 가능하며, 도 3에서 참조되는 바와 같이 제1밸브바디(110)와 함께 완화공간(340)을 형성시키는 실시 형태 또한 가능하다.

다수개의 분기홀(330)을 통해 여러 흐름으로 나뉘어진 유체는 완화공간(340)에서 다시 합류하여 제1밸브바디(110)의 유도홀(145)측으로 흘러가게 된다.

스템시트(700)는 오리피스(300)와 제1밸브바디(110) 사이에 위치하여 인입구(120)측으로부터 인입된 유체가 오리피스(300)와 제1밸브바디(110) 사이에서 유출되지 않도록 실링한다.

그리고 스템시트(700)는 밸브스템(200)과 함께 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정한다.

도 3에서 참조되는 바와 같이 스템시트(700)와 밸브스템(200)이 맞닿으면서 인입구(120)측으로부터 유입된 유체가 개폐공간(130)에서 멈추도록 폐쇄될 수 있으며, 밸브스템(200)이 하측으로 위치이동 되면서 스템시트(700)와 밸브스템(200)이 이격되고 이로 인해 유체가 개폐공간(130)에서 오리피스(300)의 분기홀(330)을 지나 완화공간(340)으로 유입될 수 있도록 개방된다.

밸브스템(200)은 도면에서 참조되는 바와 같이 밸브의 중심에 위치하여 유체의 흐름을 단속하는 중추적 역할을 한다. 이러한 밸브스템(200)은 단일한 소재로 이루어진 것이 바람직하다. 단일한 소재로 이루어지면 구조가 간단해지므로 예상치 못한 고장 발생율이 저감되며, 제조비용이 감축되므로 바람직하다고 할 수 있다.

이러한 밸브스템(200)은 상측단이 피스톤(600)의 하측에 체결되고, 밸브스템(200)의 하측단은 제1밸브바디(110) 내에 형성된 구동가이드홀(115)에 삽입된다.

따라서, 피스톤(600)과 함께 밸브스템(200)은 상측 또는 하측으로 위치이동 되며, 유체흐름에 대한 개폐상태를 결정할 수 있게 된다.

이와 같은 밸브스템(200)은 조인트스템부(210), 포지셔닝스템부(220), 개폐스템부(230) 및 가이드스템부(240)를 포함하여 이루어진다.

조인트스템부(210)는 밸브스템(200)의 상측 부분으로서, 피스톤(600)의 하측에 체결되는 부분이다. 도면에서 참조되는 바와 같이 조인트스템부(210)의 외주면은 나사산형태로 형성되고, 조인트스템부(210)가 피스톤(600)의 밸브스템체결홈(620)에 삽입 체결된다. 따라서 밸브스템(200)과 피스톤(600)이 하나의 부재처럼 체결된다.

포지셔닝스템(220)은 상측이 조인트스템부(210)의 하측과 연결되며, 하측으로 갈수록 서포터(400) 및 오리피스(300)를 관통하도록 길게 형성되어 있다.

이러한 포지셔닝스템부(220)는 후술할 개폐스템부(230) 보다 외경이 작게 형성된 것이 바람직하다. 포지셔닝스템부(220)은 피스톤(600)이 상향 또는 하향으로 이동할 때 개폐스템부(230) 또한 스템시트(700)에 접하거나 이격되는 위치이동이 이루어지게 한다.

개폐스템부(230)는 상측이 포지셔닝스템부(220)의 하측과 연결되며, 적어도 일부분에 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 커지도록 외주면이 테이퍼진 형태(231, 도 9의 (a) 참조) 또는 외주면이 곡면을 이루는 형태(233, 도 9의 (b) 참조) 인 것이 바람직하다. 이러한 개폐스템부(230)는 제1밸브바디(110)에 형성된 개폐공간(130) 내에 위치하며, 스템시트(700)와 함께 유체에 대한 개폐를 결정하게 된다.

이와 같이 개폐스템부(230)의 외면의 적어도 일부분이 테이퍼진 외주면(231) 또는 곡면을 이루는 외주면(233)으로 형성되면 스템시트(700)과 함께 유체에 대한 실링이 보다 안정적이면서도 확실하게 이루어질 수 있으므로 바람직하다.

가이드스템부(240)는 상측이 개폐스템부(230)의 하측에 연결된다. 상기 제1밸브바디(110)에 마련된 구동가이드홀(115)에 삽입되어 개폐스템부(230)가 위치이동하는 것을 가이드한다.

이러한 가이드스템부(240)에는 개폐공간에 있는 유체가 외부로 유출되지 않도록 실링해주기 위한 제1오링(711) 및 제1시트(713)가 장착될 수 있도록 가이드스템실링홈(245)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

가이드스템실링홈(245)에 제1오링(711) 및 제1시트(713)이 위치함으로써 밸브스템(200)의 가이드스템부(240)에 제1오링(711) 및 제1시트(713)이 장착되며, 제1밸브바디(110)와 가이드스템부(240) 사이에서 유체가 유출되지 않도록 실링한다.

그리고 가이드스템실링홈(245)의 너비(폭)이 제1오링(711) 및 제1시트(713)의 너비의 합보다 좀 더 크게 형성되면 제1오링(711)의 변형을 완화시켜줄 수 있으므로 바람직하다.

이와 같은 밸브스템(200)에서 개폐스템부(230)의 직경보다 가이드스템부(240)의 직경이 작게 형성되고, 가이드스템부(240)의 직경은 포지셔닝스템부(220)의 직경보다 크게 형성된 것이 바람직하다.

이와 같은 고압밸브(10)의 작동은 다음과 같이 이루어질 수 있다.

밸브스템(200)의 개폐스템부(230)와 스템시트(700)이 맞닿음으로써 폐쇄상태가 된다. 이 상태에서 가압홀(165)을 통해 외부로부터 높은 공기압력이 피스톤(600)에 가해지면 스프링(500)이 압축되면서 피스톤(600)과 밸브스템(200)이 하향이동하게 된다. 이 때 밸브스템(200)의 개폐스템부(230)와 스템시트(700) 사이가 이격되면서 개폐공간과 오리피스(300)의 분기홀(330) 내지 완화공간(340)과 연통되어 고압밸브(10)가 개방된다.

이와 같이 개방되면, 유체는 인입구(120)측으로 유입되어 완화공간(340)에 진입한 뒤 배출구(140)측으로 유도홀(145)를 따라 흘러 배출된다. 여기서 유도홀(145)이 배출구의 중심축(C)에 대하여 예각(A)을 이루고 있으므로 높은 유량계수값을 나타내며 유체가 흘러가게 된다.

그리고 가압홀(165)을 통해 가해지는 공기압력이 제거되면 수축되어 있었던 스프링(500)의 탄성복원력과 개폐공간(130)내에 존재하는 유체의 압력 등에 의해 밸브스템(200)과 피스톤(600)이 상향이동하게 된다. 밸브스템(200)과 피스톤(600)이 상향이동하게 되면서 밸브시트(700)와 밸브스템(200)의 개폐스템부(230)의 외주면이 접하게 되면서 유체는 더 이상 배출구(140) 측으로 흐르지 못하고 폐쇄된다.

이와 같이 본 발명에 따른 고압밸브는, 피스톤에 수직으로 배치되는 부품을 스템 하나로 통일 단순화 시키고, 스템을 피스톤에 직접 체결시킴으로서, 고압밸브에 필요한 부품수를 감소시키고, 밸브의 내구성이 향상되어 밸브의 안전성을 증진시키는 장점이 있다.

그리고, 부품수 감소에 따라 고압밸브의 구조를 좀 더 단순화 시킬 수 있으며, 이에 고압밸브 제조의 용이성을 증진시키는 장점 또한 있다.

아울러, 고압밸브의 단순화로 인하여 고압밸브 생산비용을 절감시킬 수 있다는 장점도 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예들에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 고압밸브
110 : 제1밸브바디
120 : 인입구 130 : 개폐공간
140 : 배출구 145 : 유도홀
150 : 제2밸브바디
160 : 구동공간 165 : 가압홀
170 : 공기출입홀
200 : 밸브스템
300 : 오리피스
320 : 지지홀 330 : 분기홀
340 : 완화공간
400 : 서포터
430 : 오리피스홀딩홈 450 : 스프링고정홈
500 : 스프링 600 : 피스톤
700 : 스템시트

Claims

일측에 유체가 인입되는 인입구가 형성되어 있고, 타측에 상기 유체가 배출되는 배출구가 형성된 제1밸브바디;
상기 제1밸브바디의 상측에서 상기 제1밸브바디와 체결되며, 내측에 상기 유체의 흐름에 대한 단속이 이루어질 수 있도록 구동공간이 형성된 제2밸브바디;
상기 제2밸브바디 내에 형성된 상기 구동공간 내에 위치하며, 상기 구동공간 내에서 상측 또는 하측으로 위치이동 되는 피스톤;
단일한 소재로 이루어지고, 상측단이 상기 피스톤의 하측에 체결되고, 하측단은 상기 제1밸브바디 내에 형성된 구동가이드홀에 삽입되며, 상기 피스톤과 함께 상측 또는 하측으로 위치이동 되어 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 밸브스템;
상기 피스톤의 하측에 위치하며, 상기 밸브스템과 체결된 상기 피스톤을 상측으로 위치이동 시키는 탄성복원력을 제공할 수 있는 스프링;
상기 제1밸브바디와 상기 제2밸브바디의 체결에 의해 상기 제1밸브바디 및 상기 제2밸브바디 사이에 위치가 고정되며, 상기 스프링이 상기 피스톤을 상측으로 위치이동 시킬 수 있도록 상기 스프링의 지지기반이 되는 서포터;
상기 서포터의 하측에 위치하며, 상기 인입구측으로부터 인입된 상기 유체가 상기 배출구 측으로 이동하는 것을 매개하는 오리피스; 및
상기 오리피스와 상기 제1밸브바디 사이에 위치하여, 상기 인입구 측으로부터 인입된 상기 유체가 상기 오리피스와 상기 제1밸브바디 사이에서 유출되지 않도록 실링하며, 상기 밸브스템과 함께 상기 유체의 흐름에 대한 개폐상태를 결정하는 스템시트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 제1밸브바디에는,
상기 완화공간과 상기 배출구 사이를 연통시켜주는 유도홀이 형성되되, 상기 유도홀의 중심축과 상기 배출구의 중심축이 예각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 제2밸브바디에는,
상기 구동공간과 상기 제2밸브바디의 외부 사이에 공기가 유입되거나 배출될 수 있도록 공기출입홀이 적어도 하나 이상 형성된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 3항에 있어서,
상기 구동공간 내의 공기가 상기 제2밸브바디의 외부로 빠르게 배출되거나, 상기 제2밸브바디의 외부로부터 상기 구동공간 측으로 공기가 빠르게 유입될 수 있도록 상기 상기 구동공간과 상기 제2밸브바디의 외부공간을 연통시켜주는 상기 공기출입홀이 직선 형태로 곧게 형성된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 밸브스템은,
상기 밸브스템의 상측 부분으로서, 상기 피스톤의 하측에 체결되는 조인트스템부;
상측이 상기 조인트스템부의 하측과 연결되며, 하측으로 갈수록 상기 서포터 및 상기 오리피스를 관통하도록 길게 형성된 포지셔닝스템부;
상측이 상기 포지셔닝스템부의 하측과 연결되며, 적어도 일부분에 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 커지도록 테이퍼(taper)진 외주면이 형성된 개폐스템부; 및
상측이 상기 개폐스템부의 하측에 연결되며, 상기 제1밸브바디에 마련된 구동가이드홀에 삽입되어 상기 개폐스템부가 위치이동하는 것을 가이드하는 가이드스템부;를 포함하되,
상기 개폐스템부의 외경이 상기 포지셔닝스템부의 외경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 밸브스템은,
상기 밸브스템의 상측 부분으로서, 상기 피스톤의 하측에 체결되는 조인트스템부;
상측이 상기 조인트스템부의 하측과 연결되며, 하측으로 갈수록 상기 서포터 및 상기 오리피스를 관통하도록 길게 형성된 포지셔닝스템부;
상측이 상기 포지셔닝스템부의 하측과 연결되며, 적어도 일부분에 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 커지도록 외주면이 곡면으로 형성되어 있는 개폐스템부; 및
상측이 상기 개폐스템부의 하측에 연결되며, 상기 제1밸브바디에 마련된 구동가이드홀에 삽입되어 상기 개폐스템부가 위치이동하는 것을 가이드하는 가이드스템부;를 포함하되,
상기 개폐스템부의 외경이 상기 포지셔닝스템부의 외경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,
상기 가이드스템부에는,
상기 구동가이드홀 측으로 상기 유체의 누출을 억제하기 위한 실링수단이 마련된 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 7항에 있어서,
상기 가이드스템부의 외주면 일부분에는 가이드스템실링홈이 형성되어있고,
상기 실링수단은,
상기 가이드스템실링홈 내에 마련되는 오링 또는 시트인 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 피스톤에는,
상기 제2밸브바디와 상기 피스톤 사이를 실링(sealing)하기 위한 피스톤오링이 장착될 수 있도록 피스톤오링삽입홈이 상기 피스톤의 외주면 측에 형성되되,
상기 피스톤오링삽입홈의 너비는 상기 피스톤오링의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 고압밸브.
제 1항에 있어서,
상기 오리피스에는,
상기 인입구 또는 상기 배출구와 연통될 수 있으며, 상기 인입구 측으로부터 인입되어온 유체가 상기 완화공간으로 유입될 수 있도록 분기홀이 다수개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고압밸브.