KR20170067978A - 고압유체용 감압밸브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력테스트장치 등에서 2차측 압력을 간단한 구조에 의해 원격으로 정밀하게 제어할 수 있도록 된 감압밸브에 관한 것이다.
본 발명은 입구(12)와 출구(14) 사이에 형성되는 제1챔버(16)와, 제1챔버(16)와 동축적으로 배치되어 서로 연통되는 제2챔버(18)가 형성된 밸브하우징(2)과, 제1챔버(16) 내에서 스프링(26)에 탄성지지되며 축방향으로 전후진함에 따라 입구(12)와 출구(14) 사이를 개폐하는 밸브체(20)와, 제2챔버(18) 내에 축방항으로 전후진가능하게 배치되며 후단에는 제2챔버(18)와의 사이에 평형실(24)이 형성되고 전단에는 밸브체(20)의 후단에 접촉되는 피스톤(22)과, 밸브하우징(2)의 후단에 결합되어 상기 제2챔버(2)의 후단과 연통되며 상기 스프링(26)의 탄성력에 반하여 상기 피스톤(22)을 가압하는 어큐물레이터(30)와, 출구(14)측에 구비되는 압력센서(34)와, 밸브하우징(2)의 입구(12)와 평형실(24)간 또는 평형실(24)과 드레인(28)간의 미세유로(36,38)를 선택적으로 개폐하는 솔레노이드밸브(40)와, 출구(14) 압력센서의 검출에 따라 솔레노이드밸브(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(50)와, 밸브하우징(2)의 입구(12)와 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36)상에 접속되는 필터부재(39)를 포함하는 감압밸브장치이다.

Description

고압유체용 감압밸브장치 {Pressure reducing valve device for high pressure fluid}
본 발명은 고압유체용 감압밸브에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 고압이 작용하는 압력테스트장치 등에서 2차측 압력을 간단한 구조에 의해 원격으로 정밀하게 제어할 수 있으며 내구성이 우수한 새로운 구조의 고압유체용 감압밸브에 관한 것이다.
배관이나 수조의 누수여부를 테스트하기 위한 압력테스트장치나 가압수를 분사하여 스케일을 제거하는 가압세척장치 등에서는 비교적 높은 압력으로 물을 배관이나 용기에 분사하여 내압력을 테스트하거나 관로 내부에 끼인 스케일이나 이물질을 탈락시켜 제거하게 된다. 아울러 배관이나 탱크 등의 압력테스트장치는 대상물의 종류와 설계조건에 따라 다양한 테스트압력으로 수압을 가하여 그 내압력을 테스트해야 한다. 그런데 종래에 고압이 작용하는 압력테스트장치나 가압세척장치의 하류측의 압력을 제어하기 위해 사용하는 감압밸브는 중량과 부피가 커서 코스트가 상등되고 점유공간을 많이 차지할 뿐만 아니라, 테스트 조건에 따라 2차측 압력을 조절하기 위해 일일이 밸브를 수동조작해야 하는 등 사용이 번거롭다는 문제점이 있었다.
특허 제2-0841702호 (2008.6.26)
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 고압유체용 감압밸브의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 간단하고 컴팩트한 구조를 가지면서도 높은 압력이 작용하는 유체의 2차측 압력을 정밀하게 원격 제어할 수 있어서 사용이 편리한 새로운 구조의 고압유체용 감압밸브장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 평형실과 연통되는 미세유로가 흐르는 유체에 포함된 이물질에 의해 막히지 않아서 내구성이 우수한 고압유체용 감압밸브장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 입구(12)와 출구(14) 사이에 형성되는 제1챔버(16)와, 상기 제1챔버(16)와 동축적으로 배치되어 서로 연통되는 제2챔버(18)가 형성된 밸브하우징(2)과, 상기 제1챔버(16) 내에서 스프링(26)에 탄성지지되며 축방향으로 전후진함에 따라 상기 입구(12)와 출구(14) 사이를 개폐하는 밸브체(20)와, 상기 제2챔버(18) 내에 축방항으로 전후진가능하게 배치되며 후단에는 제2챔버(18)와의 사이에 평형실(24)이 형성되고 전단에는 상기 밸브체(20)의 후단에 접촉되는 피스톤(22)과, 상기 밸브하우징(2)의 후단에 결합되어 상기 제2챔버(2)의 후단과 연통되며 상기 스프링(26)의 탄성력에 반하여 상기 피스톤(22)을 가압하는 어큐물레이터(30)와, 상기 출구(14)측에 구비되는 압력센서(34)와, 상기 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 평형실(24)간 또는 상기 평형실(24)과 드레인(28)간을 연결하는 미세유로(36,38)를 선택적으로 개폐하는 솔레노이드밸브(40)와, 상기 출구(14)측 압력센서(34)의 검출에 따라 상기 솔레노이드밸브(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(50)와, 상기 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36) 상에 접속되는 필터부재(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 밸브하우징(2)은 입구(12)와 출구(14)가 오프셋된 대향위치에 형성되는 제1챔버(16)와 이 제1챔버(16)와 연통되는 제2챔버(18)가 형성된 메인블록(3)과, 상기 제1챔버(16)의 저부에 밀봉결합되며 상기 스프링(26)이 탄설되는 버텀블록(4)과, 상기 메인블록(3)의 상부에 밀봉결합되며 상기 제2챔버(18)의 상부를 폐쇄하면서 상기 어큐물레이터(30)와 제2챔버(18)를 연결하는 유로(31)가 형성된 어퍼블록(5)으로 조립된 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 솔레노이드밸브(40)는 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 평형실(24)간의 유로를 개폐하는 증압솔밸브유닛(42)과 상기 평형실(24)과 드레인(28)간의 유로를 개폐하는 감압솔밸브유닛(44)이 일체 또는 별체로 구성되어 상기 밸브하우징(2)의 외부면에 부착된 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 밸브하우징(2)의 입구(12)와 출구(14) 사이에 형성된 제1챔버(16) 내에 축방향으로 전후진되는 밸브체(20)를 내장하고, 상기 제1챔버(16)와 동축적으로 연통되는 제2챔버(18) 내에는 상기 밸브체(20)의 후단에 접촉되는 피스톤(22)을 내장하되, 이 피스톤(22)의 후단에는 어큐물레이터(30)와 연통되는 평형실(24)을 형성하고, 밸브하우징(2)의 입구(12)와 평형실(24) 또는 평형실(24)과 드레인(28)을 선택적으로 개폐하는 솔레노이드밸브(40)를 구비하여, 출구(14) 측의 압력센서(34)의 검출신호에 따라 컨트롤러(50)에 의해 솔레노이드밸브(40)의 개폐를 제어함으로써, 출구(14)로 나오는 2차측 수압이나 유체압력이 목표치를 초과하거나 미달하면 이를 검출하여 고압인 입구(12)측 수압을 평형실(24)로 공급하거나 역으로 평형실(24)의 압력을 드레인(28)으로 배출함으로써, 목표압력을 수시로 컨트롤러(50)로 설정변경하면서 원격으로 밸브의 2차측 수압을 정밀하게 제어할 수 있어서 압력테스트장비로 사용하기에 편리하다.
또한, 대량으로 공급되는 고압수 기타 고압유체를 여과시키기 위해 입구(12)의 전단에 대형 필터를 설치하는 대신에, 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36) 상에 필터부재(39)를 설치함으로써, 고압수의 유속이나 압력을 저하시키거나 대용량의 필터를 사용하지 않더라도, 이물질이 미세유로(38)를 통해 솔레노이드밸브(40)로 유입하여 솔레노이드밸브(40)의 유로가 막혀서 고장이 발생되는 것을 효과적으로 방지하여 내구성을 높일 수 있다.
또한, 밸브하우징(2)을 입구(12)와 출구(14)가 오프셋된 대향위치에 형성되는 제1챔버(16)와 이 제1챔버(16)와 연통되는 제2챔버(18)가 상측에 형성된 견고한 구조의 메인블록(3)과, 상기 제1챔버(16)의 저부에 밀봉결합되며 상기 스프링(26)이 탄설되는 버텀블록(4)과, 상기 메인블록(3)의 상부에 밀봉결합되며 상기 제2챔버(18)의 상부를 폐쇄하면서 상기 어큐물레이터(30)와 제2챔버(18)를 연결하는 통로(31)가 형성된 어퍼블록(5)으로 분할제작하여 조립함으로써, 밸브하우징(2)의 구조가 견고하면서도 컴팩트하게 제작될 수 있어서, 고압의 유체에 대한 충분한 내압력을 가진 밸브구조체를 달성할 수 있다.
또한, 솔레노이드밸브(40)를 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 평형실(24)간의 유로를 개폐하는 증압솔밸브유닛(42)과 상기 평형실(24)과 드레인(28)간의 유로를 개폐하는 감압솔밸브유닛(44)를 일체 또는 별체로 구성되어 상기 밸브하우징(2)의 외부면에 부착시킴으로써, 구조적으로도 컴팩트하면서도 원격제어가 가능한 밸브장치를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면구성도
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 단면구성도
도 3은 본 발명의 상기 실시예의 외관도
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 메인블록(3)과 버텀블록(4) 및 어퍼블록(5)이 결합되어 구성되는 밸브하우징(2)을 포함한다. 이 밸브하우징(2)의 메인블록(3)에는 입구(12)와 출구(14)가 오프셋된 대향위치에 형성되는 제1챔버(16)와, 이 제1챔버(16)의 상부에 동축적으로 연통되는 제2챔버(18)가 형성된다. 입구(12)는 상대적으로 높은 압력의 물이나 유체가 유입되고, 출구(14) 쪽에는 일정한 수준으로 감압된 물이나 유체가 배출된다.
제1챔버(16)의 저부는 개구부(6)가 형성되고 이 개구부(6)에 상기 버텀블록(4)이 결합되어 제1챔버(16)의 하부를 구획한다. 이 제1챔버(16)의 둘레벽에는 중공형태의 시트부재(7)가 결합되고 이 시트부재(7)의 내부공간이 실질적으로 제1챔버(16)를 형성한다. 그리고 제1챔버(16) 내부, 구체적으로는 시트부재(7) 내에는 밸브체(20)가 수밀하게 결합되어 축방향을 따라 전후진하여 출구(12)와 출구(14) 사이의 유로를 개폐한다. 도시된 실시예에서는 시트부재(7)의 저면 둘레가 시트부를 형성하고, 밸브체(20)의 하단의 헤드부는 상승하여 시트부재(7)의 시트부에 접촉되면 유로가 차단되고 밸브체(20)가 하강하면 밸브체(20) 둘레부의 요홈을 통해 유체가 흐르게 된다. 밸브체(20)가 많이 하강할수록 유로가 커져서 유량이 증대된다. 버텀블록(4)의 내부에 형성된 오목부(27)에는 스프링(26)이 탄설되어 상기 밸브체(20)를 상향가압한다.
한편, 제1챔버(16)의 상부에 형성되는 제2챔버(18)의 상부에는 개구부(8)가 형성되고 이 개구부(8)에 어퍼블록(5)이 결합되어 제2챔버(18)의 상부를 구획한다. 그리고 제2챔버(18)의 둘레벽에는 중공형태의 슬리이브(9)가 결합되고, 이 슬리이브(9)의 내부공간이 실질적으로 2챔버(18)를 형성하여 그 내부에 피스톤(22)이 수밀하게 승강가능하게 결합된다. 이 피스톤(22)의 하단에는 돌기부(25)가 형성되어 제1챔버(16) 내의 밸브체(20)와 접촉되고, 피스톤(22)의 상단의 제2챔버(18)에는 평형실(24)이 형성된다. 그리고 밸브하우징(2)의 어퍼블록(5)에는 유로(31)를 통해 상기 평형실(24)과 연통되는 어큐물레이터(30)가 결합된다. 이러한 구조에 따라 상기 어큐물레이터(30)에 충전된 유압에 의해 피스톤(22)에 가해지는 하향 가압력과 밸브체(20)에 가해지는 스프링(26)의 상향가압력의 균형에 의해 밸브체(20)가 제1챔버(16) 내에서 위치조절되어 입구(12)와 출구(14) 사이의 유로를 개폐하거나 개도를 조절하게 된다.
한편, 밸브하우징(2)의 출구(14) 측에는 밸브장치의 2차측 수압을 검출하는 압력센서(34)가 배치되고, 이 압력센서(34)의 검출신호를 수신하며 목표압력치를 설정할 수 있도록 된 컨트롤러(50)가 구비된다. 이 컨트롤러(50)는 밸브하우징(2)과 별체로 구성되어 이격된 위치에 배치된다.
또한 본 발명에 따르면, 밸브하우징(2)의 입구(12) 측에 개방되는 파일롯라인인 미세유로(36)와 평형실(24)과 연통되는 미세유로(36) 사이에 배치되는 솔레노이드밸브(40)가 구비된다. 도시된 실시예에서 이 솔레노이드밸브(40)는 3방향3위치밸브로 구성되며, 유로가 차단되는 중립위치와, 평형실(24)과 입구(12)가 연통되어 평형실(24)의 압력을 증가시키는 증압위치, 그리고 평형실(24)과 드레인(28)을 연결하여 평형실(24)의 압력을 감소시키는 감압위치를 포함한다.
또한, 밸브하우징(2)의 입구(12) 측과 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36)상에는 스톱밸브(37)를 거쳐 필터부재(39)가 접속된다. 대량으로 공급되는 고압수를 여과시키기 위해 입구(12)의 전단에 대형 필터를 설치하는 대신에, 이와 같이 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36) 상에 필터부재(39)를 설치함으로써, 고가의 대용량 필터를 사용하지 않아도 되고, 필터에 의해 고압수의 유속이나 압력을 저하시키지 않더라도, 이물질이 미세유로(36)를 통해 솔레노이드밸브(40)로 유입하여 솔레노이드밸브(40)의 유로가 막혀서 고장이 발생되는 것을 효과적으로 방지하여 내구성을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 구성에 따르면, 탱크나 배관의 압력테스트를 위해 본 발명의 장치를 사용하는 경우에, 출구(14)의 압력을 압력센서(34)로 검출한 결과가 목표로 하는 설정치보다 낮은 경우에는 컨트롤러(50)에서 상기 솔레노이드밸브(40)를 중립위치에서 증압위치로 원격제어함으로써, 입구(14) 측의 고압이 제2챔버(18)의 평형실(24)로 공급되어 평형실(24)의 수압이 증대되고, 이에 따라 피스톤(22)이 스프링(26)의 탄성력을 이기고 하강하면서 밸브체(20)도 하강하여 유로가 더욱 개방되어 유량이 증대되면서 출구(14) 측의 압력도 상승된다. 그리고 출구(14)의 압력이 설정치에 도달되며 컨트롤러(50)는 솔레노이드밸브(40)를 제어하여 중립위치로 복귀시킨다. 만일 출구(14)의 압력을 압력센서(34)로 검출한 결과 설정치보다 높은 경우에는 컨트롤러(50)에서 솔레노이드밸브(40)를 중립위치에서 감압위치로 원격제어함으로써, 어큐물레이터(30) 또는 평형실(24)의 압력이 드레인(28)으로 배출되어 감압되고, 이에 따라 스프링(26)의 가압력이 어큐물레이터(30)의 압력을 이기고 밸브체(40)를 상승시켜서 유로를 축소시킴으로써, 유량을 감소시키고 출구(14) 축의 수압을 저감시킨다. 그리고 출구(14)의 압력이 설정치에 도달하면 컨트롤러(50)는 솔레노이드밸브(40)를 중립위치로 복귀시킨다.
이러한 구조에 따라서, 밸브장치로부터 이격된 위치에 설치된 컨트롤러(50)를 통해 밸브장치의 출구(14) 측의 목표압력을 설정하거나 변경할 수 있고, 밸브장치의 작동중에 출구(14)측의 압력이 설정치보다 낮거나 높은 경우에 이를 검출하여 원격설치된 컨트롤러를 통해 실시간으로 솔레노이드밸브(40)를 제어하여 상대적으로 높은 입구(12) 측의 압력을 평형실(24)로 공급하거나 평형실(24)의 압력을 드레인(28)으로 배출함으로써 밸브체(40)의 개방도를 조절함으로써, 출구(14)의 수압을 실시간으로 정밀하게 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 단면도 및 외관도로서, 솔레노이드밸브(40)가 증압 및 감압을 동시에 제어하도록 된 도 1의 실시예와는 달리, 밸브하우징(2)의 입구(12) 측과 평형실(24)을 연결하는 유로(36)를 개폐하여 평형실(24)의 압력을 상승시켜서 2차측 수압을 증대시키는 증압솔밸브유닛(42)과, 평형실(24)과 드레인(28)을 연결하는 유로(38)를 개폐하여 평형실(24)의 압력을 저하시켜서 2차측 수압을 감소시키는 감압솔밸브유닛(44)이 별체로 구비되어 밸브하우징(2)에 장착되고 이들을 컨트롤러(50)로 제어하는 실시예이다. 이 경우에도 증압솔밸브유닛(42)과 입구(12)측을 연결하는 미세유로(36) 상에는 필터부재(39)가 접속된다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브장치의 외관도로서, 구조적으로 견고하고 컴팩트하면서도 고압유체의 압력을 효과적으로 원격제어할 수 있는 구조를 보여준다.

Claims (3)

  1. 입구(12)와 출구(14) 사이에 형성되는 제1챔버(16)와, 상기 제1챔버(16)와 동축적으로 배치되어 서로 연통되는 제2챔버(18)가 형성된 밸브하우징(2)과, 상기 제1챔버(16) 내에서 스프링(26)에 탄성지지되며 축방향으로 전후진함에 따라 상기 입구(12)와 출구(14) 사이를 개폐하는 밸브체(20)와, 상기 제2챔버(18) 내에 축방항으로 전후진가능하게 배치되며 후단에는 제2챔버(18)와의 사이에 평형실(24)이 형성되고 전단에는 상기 밸브체(20)의 후단에 접촉되는 피스톤(22)과, 상기 밸브하우징(2)의 후단에 결합되어 상기 제2챔버(2)의 후단과 연통되며 상기 스프링(26)의 탄성력에 반하여 상기 피스톤(22)을 가압하는 어큐물레이터(30)와, 상기 출구(14)측에 구비되는 압력센서(34)와, 상기 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 평형실(24)간 또는 상기 평형실(24)과 드레인(28)간의 미세유로(36,38)를 선택적으로 개폐하는 솔레노이드밸브(40)와, 상기 출구(14)측 압력센서(34)의 검출에 따라 상기 솔레노이드밸브(40)의 작동을 제어하는 컨트롤러(50)와, 상기 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 솔레노이드밸브(40)를 연결하는 미세유로(36)상에 접속되는 필터부재(39)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브하우징(2)은 입구(12)와 출구(14)가 오프셋된 대향위치에 형성되는 제1챔버(16)와 이 제1챔버(16)와 연통되는 제2챔버(18)가 형성된 메인블록(3)과, 상기 제1챔버(16)의 저부에 밀봉결합되며 상기 스프링(26)이 탄설되는 버텀블록(4)과, 상기 메인블록(3)의 상부에 밀봉결합되며 상기 제2챔버(18)의 상부를 폐쇄하면서 상기 어큐물레이터(30)와 제2챔버(18)를 연결하는 유로(31)가 형성된 어퍼블록(5)으로 조립된 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브(40)는 밸브하우징(2)의 입구(12)와 상기 평형실(24)간의 유로를 개폐하는 증압솔밸브유닛(42)과 상기 평형실(24)과 드레인(28)간의 유로를 개폐하는 감압솔밸브유닛(44)이 일체 또는 별체로 구성되어 상기 밸브하우징(2)의 외부면에 부착된 것을 특징으로 하는 고압유체용 감압밸브장치.
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