KR20170074350A

KR20170074350A - 피스톤 밸브

Info

Publication number: KR20170074350A
Application number: KR1020150183485A
Authority: KR
Inventors: 박흥동
Original assignee: 박흥동
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-06-30

Abstract

본 발명은 피스톤 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 흐름을 손쉽게 제어할 수 있도록 구조가 단순화된 피스톤 밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 피스톤 밸브는 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 일단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 유입되는 제1 유로가 형성되는 제1 바디 캡; 상기 밸브 바디의 타단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 배출되는 제2 유로가 형성되는 제2 바디 캡; 일단은 상기 제1 유로에 삽입되고, 타단은 상기 제2 유로에 삽입되어 상기 밸브 바디 내부에 슬라이딩 이동가능하게 위치되며, 내부에 상기 제1, 2 유로와 각각 연통되는 제3 유로가 형성되는 피스톤; 상기 피스톤과 접촉하도록 상기 제1 바디 캡의 외면에 설치되어 탄성력에 의해 상기 피스톤을 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동시키는 스프링; 상기 제2 바디 캡 내부에 고정설치되어 상기 피스톤이 상기 스프링에 의해 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동하여 오면 상기 피스톤의 타단에 결합되어 상기 제3 유로를 폐쇄시키는 인서트; 그리고, 상기 스프링과 반대방향의 압력을 상기 피스톤에 가해 상기 피스톤의 타단을 상기 인서트에서 분리시키는 고압의 에어 공급을 위해 상기 밸브 바디에 관통형성되는 에어 공급홀을 포함하여 이루어진다.

Description

피스톤 밸브{PISTON VALVE}

본 발명은 피스톤 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 흐름을 손쉽게 제어할 수 있도록 구조가 단순화된 피스톤 밸브에 관한 것이다.

피스톤 밸브(Piston valve)는 밸브 바디 내부에 설치되는 피스톤을 이용하여 유로를 선택적으로 개폐함으로써 특정 공정에 유체가 정확히 공급될 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 피스톤 밸브는 피스톤을 동작시켜 유로를 개폐시키기 위한 모터나 액추에이터와 같은 복잡한 구동장치들을 필요로 한다. 따라서 종래 피스톤 밸브는 전체 크기가 대형화되어 제작비용이 증가하고, 설치에 과다한 공간이 필요한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 일단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 유입되는 제1 유로가 형성되는 제1 바디 캡; 상기 밸브 바디의 타단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 배출되는 제2 유로가 형성되는 제2 바디 캡; 일단은 상기 제1 유로에 삽입되고, 타단은 상기 제2 유로에 삽입되어 상기 밸브 바디 내부에 슬라이딩 이동가능하게 위치되며, 내부에 상기 제1, 2 유로와 각각 연통되는 제3 유로가 형성되는 피스톤; 상기 피스톤과 접촉하도록 상기 제1 바디 캡의 외면에 설치되어 탄성력에 의해 상기 피스톤을 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동시키는 스프링; 상기 제2 바디 캡 내부에 고정설치되어 상기 피스톤이 상기 스프링에 의해 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동하여 오면 상기 피스톤의 타단에 결합되어 상기 제3 유로를 폐쇄시키는 인서트; 그리고, 상기 스프링과 반대방향의 압력을 상기 피스톤에 가해 상기 피스톤의 타단을 상기 인서트에서 분리시키는 고압의 에어 공급을 위해 상기 밸브 바디에 관통형성되는 에어 공급홀을 포함하여 이루어지는 피스톤 밸브를 제공한다.

여기서, 상기 피스톤의 중앙부 외면에는 상기 밸브 바디의 내면을 향해 연장되어 상기 밸브 바디와, 상기 제1, 2 바디 캡 및 상기 피스톤 사이의 공간을 상기 스프링이 설치되는 제1 공간부와, 상기 에어 공급홀과 연통되는 제2 공간부로 구획하는 스토퍼가 형성된다.

그리고, 상기 스토퍼의 외측 둘레면에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 상기 밸브 바디의 내면과 접촉하여 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부의 기밀을 유지시키는 오링이 설치된다.

또한, 상기 인서트는 상기 제2 바디 캡 내부에 고정설치되는 인서트 바디와, 상기 인서트 바디에 설치되어 상기 피스톤이 스프링의 탄성력에 의해 이동하여 오면 피스톤의 타단에 삽입되어 상기 제3 유로를 폐쇄시키는 캡부로 이루어진다.

여기서, 상기 인서트 바디는 유체가 통과할 수 있도록 측면 일부가 개방된 중공구조를 이룬다.

그리고, 상기 밸브 바디에는 상기 제1 공간부로 누출되는 유체를 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 제1 공간부와 연통되는 배출홀이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 피스톤 밸브는 스프링과, 밸브 바디 내부로 공급되는 고압의 에어를 이용해 피스톤을 동작시켜 유체의 흐름을 제어한다. 따라서 피스톤의 동작을 제어하기 위한 모터와 같은 복잡한 장치를 필요로 하지 않으므로 구조가 단순화되어 제조비용이 저감되고, 소형화가 가능하여 협소한 장소에도 용이하게 설치될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 전체적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 바디의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제1 바디 캡의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제2 바디 캡의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 피스톤의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 인서트의 분해구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 피스톤이 인서트에 결합되어 유체의 흐름이 차단된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 피스톤이 인서트에서 분리되어 유체의 흐름이 재개된 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 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 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 전체적인 구조를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤 밸브는 밸브 바디(100)와, 제1 바디 캡(200)과, 제2 바디 캡(300)과, 피스톤(400)과, 스프링(500)과, 인서트(600)와, 에어 공급홀(700)을 포함하여 이루어진다.

도 2는 본 발명에 따른 밸브 바디의 구조를 나타내는 단면도이다.

상기 밸브 바디(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중공구조를 이루어 이하 자세히 설명할 피스톤(400)과, 스프링(500) 등 다양한 부품들이 내부에 설치된다. 이러한 밸브 바디(100)는 녹 발생방지와 내부에 설치되는 부품들의 보호 등을 위해 SUS(steel use stainless)와 같은 금속재질로 제작될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 제1 바디 캡의 구조를 나타내는 단면도이다.

상기 제1 바디 캡(200)은 상기 밸브 바디(100)의 일단 내부에 삽입되어 용접 등에 의해 밸브 바디(100)에 고정되며, 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 유체가 유입되는 제1 유로(210)가 형성된다. 이러한 제1 바디 캡(200)은 필요에 따라 밸브 바디(100)와 일체로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 제2 바디 캡의 구조를 나타내는 단면도이다.

상기 제2 바디 캡(300)은 상기 밸브 바디(100)의 타단 내부에 삽입되어 용접 등에 의해 밸브 바디(100)에 고정되며, 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 유체가 배출되는 제2 유로(310)가 형성된다. 이러한 제2 바디 캡(300) 역시 필요에 따라 밸브 바디(100)와 일체로 형성될 수 있다.

상기 피스톤(400)은 일단이 상기 제1 바디 캡(200)의 제1 유로(210)에 삽입되고, 타단은 상기 제2 바디 캡(300)의 제2 유로(310)에 삽입되어 상기 밸브 바디(100) 내부에서 슬라이딩 이동가능하게 위치된다.

도 5는 본 발명에 따른 피스톤의 구조를 나타내는 단면도이다.

이러한 피스톤(400)의 내부에는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2 유로(210,310)와 각각 연통되는 제3 유로(410)가 형성된다. 따라서 피스톤(400)이 상기와 같이 설치되면 제1 유로(210)와 제2 유로(310)는 자연히 제3 유로(410)를 통해 연결되므로 제1 유로(110)로 유입되는 유체는 제3 유로(410)를 통과하여 제2 유로(310)로 유입된다.

상기 스프링(500)은 도 1과 같이 상기 피스톤(400)과 접촉하도록 밸브 바디(100) 내부에 위치하는 제1 바디 캡(200)의 외면에 설치되어 탄성력에 의해 상기 피스톤(400)을 상기 제2 바디 캡(300) 방향으로 슬라이딩 이동시킨다. 스프링(500)은 일정한 탄성력을 항상 피스톤(400)에 가하므로 피스톤(400)은 기본적으로 제2 바디 캡(300) 방향으로 이동하여 위치한다.

상기 인서트(600)는 상기 제2 바디 캡(300) 내부에 고정설치되어 상술한 바와 같이 스프링(500)에 의해 피스톤(400)이 제2 바디 캡(300) 방향으로 슬라이딩 이동하여 오면 상기 피스톤(400)의 타단에 결합되어 피스톤(400)의 내부에 형성되어 있는 제3 유로(410)를 폐쇄시킨다.

따라서 피스톤(400)에 스프링(500)에 의한 탄성력만이 가해지고 있을 때 피스톤(400)은 인서트(600)에 결합된 상태를 유지하므로 제3 유로(410)가 폐쇄되어 유체의 흐름은 차단되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 인서트의 분해구조를 나타내는 단면도이다.

이러한 인서트(600)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 바디 캡(300) 내부에 고정설치되는 인서트 바디(610)와, 상기 인서트 바디(610)에 설치되어 피스톤(400)이 스프링(500)의 탄성력에 의해 이동하여 오면 피스톤(400)의 타단에 삽입되어 제3 유로(410)를 폐쇄시키는 캡부(620)로 이루어진다.

상기 인서트 바디(610)는 이하 설명할 에어 공급홀(700)로 유입되는 고압의 에어에 의해 피스톤(400)이 인서트(600)에서 분리되면, 제3 유로(410)를 통해 제2 유로(310)로 유입되는 유체가 인서트 바디(610)를 통과할 수 있도록(도 8 참조) 측면 일부가 개방된 중공구조를 이룬다.

또한, 상기 캡부(620)는 실리콘 등과 같은 재질로 제작되는 패킹(packing)(621)과, 상기 패킹(621)에 결합되는 탑캡(622)과, 상기 탑캡(622)과 패킹(621)을 인서트 바디(610)에 고정시키는 체결핀(623)으로 이루어진다.

패킹(621)은 피스톤(400)의 타단 내부에 삽입되어 제3 유로(410)를 밀폐시키는 부위로서 제3 유로(410)가 엄밀하게 밀폐될 수 있도록 피스톤(400)의 타단 내면 및 패킹(621)의 외곽 둘레면은 상호 대응되는 각도로 경사지게 형성됨이 바람직하다.

상기 에어 공급홀(700)은 밸브 바디(100)에 관통형성되어 고압의 에어가 밸브 바디(100) 내부로 유입되도록 한다. 고압의 에어는 상술한 스프링(500)과 반대방향의 압력을 피스톤(400)에 가해 피스톤(400)의 타단을 인서트(600)에서 분리시키는 역할을 한다.

따라서 상술한 바와 같이 스프링(500)에 의해 피스톤(400)의 타단이 인서트(600)에 결합된 상태에서 에어 공급홀(700)을 통해 고압의 에어가 밸브 바디(100) 내부로 공급되면, 고압의 에어에 의해 피스톤(400)이 제1 바디 캡(200)을 향해 밀려나게 되므로 피스톤(400)과 인서트(600)의 결합이 분리되어 제3 유로(410)는 개방되고, 이에 따라 제3 유로(410)를 통과한 유체는 제2 유로(310) 및 인서트 바디(610)를 통과하여 밸브 외부로 배출되게 된다.

또한, 에어 공급이 중단되면 고압의 에어에 의해 피스톤(400)에 가해지는 압력이 사라지므로 피스톤(400)은 스프링(500)에 의해 다시 제2 바디 캡(300)을 향해 슬라이딩 이동하여 인서트(600)와 결합하므로 자연히 유체의 흐름이 차단되게 된다.

한편, 상기 피스톤(400)의 중앙부 외면에는 밸브 바디(100) 내면을 향해 연장되는 스토퍼(420)가 형성된다.

상기 스토퍼(420)는 피스톤(400)이 스프링(500) 또는 고압의 에어에 의해 슬라이딩 이동할 때 제1 바디 캡(200) 및 제2 바디 캡(300) 사이에서 피스톤(400)의 이동거리를 제한하는 일종의 걸림턱 역할을 한다.

또한, 상기 스토퍼(420)는 도 1과 같이, 밸브 바디(100)와, 제1, 2 바디 캡(200,300) 및 피스톤(400) 사이의 공간을 스프링(500)이 설치되는 제1 공간부(S1)와, 에어 공급홀(700)과 연통되는 제2 공간부(S2)로 구획한다.

따라서 스토퍼(420)의 일면에는 스프링(500)과의 접촉에 따른 탄성력이 가해지고, 타면에는 제2 공간부(S1)로 고압의 에어가 유입될 때 공기압이 가해지므로 스프링의 탄성력 및 고압의 에어에 의한 압력이 피스톤에 효율적으로 전달될 수 있다.

이러한 스토퍼(420)의 외측 둘레면에는 밸브 바디(100)의 내면과 접촉하는 오링(R1) 설치를 위한 홈(421)이 형성된다.

제1, 2 공간부(S1,S2)의 기밀이 유지되지 않으면 제2 공간부(S2)로 유입되는 고압의 공기가 제1 공간부(S1)로 누출되어 상술한 스토퍼(420)에 충분한 압력이 가해지지 않는다. 따라서 오링(R1)을 홈(421)에 설치하여 제1 공간부(S1)와 제2 공간부(S2)의 기밀이 유지되도록 함이 바람직하다. 물론, 오링(R1)은 피스톤(400)이 밸브 바디(100) 내부에서 원활하게 슬라이딩 이동하도록 하는 역할도 한다.

한편, 상기 밸브 바디(100)에는 상기 제1 공간부(S1)로 누출되는 유체를 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 제1 공간부(S1)와 연통되는 배출홀(110)이 형성될 수 있다.

장시간 사용에 의한 마모나 치수불량 등에 의해 제1 공간부(S1)로 유체가 누출될 경우 고장의 원인이 되므로 제1 공간부(S1)와 연통하는 배출홀(110)을 밸브 바디(100)에 별도로 형성하여 누출되는 유체를 외부로 배출시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

미설명부호 R2, R3는 오링(O-ring)과 U 패킹(U-packing)으로, 피스톤(400)과 제1, 2 바디 캡(200,300) 내면 사이의 기밀 유지와, 피스톤(400)의 원활한 슬라이딩 이동을 위해 설치된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 피스톤 밸브의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 7은 피스톤이 인서트에 결합되어 유체의 흐름이 차단된 상태를 나타내는 도면이며, 도 8은 피스톤이 인서트에서 분리되어 유체의 흐름이 재개된 상태를 나타내는 도면이다.

먼저, 유체의 흐름을 차단하고자 할 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 고압의 에어 공급을 중단하여 스프링(500)에 의한 탄성력만이 피스톤(400)의 스토퍼(420)에 가해지도록 한다.

이 경우, 피스톤(400)은 스프링(500)에 의해 제2 바디 캡(300) 방향으로 슬라이딩 이동하여 타단이 인서트(600)에 결합되며, 이에 따라 스프링(500)의 제3 유로(410)는 인서트(600)의 캡부(620)에 의해 폐쇄되므로 자연히 제1 유로(210)를 거쳐 제3 유로(410)로 이동하는 유체의 흐름은 차단된다.

반대로, 유체의 흐름을 재개시킬 필요가 있을 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 에어 공급홀(700)을 통해 제2 공간부(S2)로 고압의 에어를 공급한다. 이 경우, 스토퍼(420)에는 스프링(500)에 의한 탄성력과 고압에 에어에 의한 압력이 동시에 가해지며, 고압의 에어에 의한 압력이 스프링(500)의 탄성력보다 커지게 되면 피스톤(400)은 자연히 제1 바디 캡(200) 방향으로 슬라이딩 이동하여 인서트(600)에서 분리된다.

따라서 피스톤(400)의 제3 유로(410)가 개방되어 유체는 제2 유로(310)로 유입된 후 인서트 바디(610)를 통과하여 외부로 배출된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 밸브 바디 110: 배출홀
200: 제1 바디 캡 210: 제1 유로
300: 제2 바디 캡 310: 제2 유로
400: 피스톤 410: 제3 유로
420: 스토퍼 421: 홈
500: 스프링 600: 인서트
610: 인서트 바디 620: 캡부
621: 패킹 622: 탑캡
623: 체결핀 700: 에어 공급홀
S1, S2: 제1, 2 공간부 R1, R2: 오링
R3: U 패킹

Claims

밸브 바디;
상기 밸브 바디의 일단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 유입되는 제1 유로가 형성되는 제1 바디 캡;
상기 밸브 바디의 타단에 삽입되어 고정되며, 내부에 유체가 배출되는 제2 유로가 형성되는 제2 바디 캡;
일단은 상기 제1 유로에 삽입되고, 타단은 상기 제2 유로에 삽입되어 상기 밸브 바디 내부에 슬라이딩 이동가능하게 위치되며, 내부에 상기 제1, 2 유로와 각각 연통되는 제3 유로가 형성되는 피스톤;
상기 피스톤과 접촉하도록 상기 제1 바디 캡의 외면에 설치되어 탄성력에 의해 상기 피스톤을 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동시키는 스프링;
상기 제2 바디 캡 내부에 고정설치되어 상기 피스톤이 상기 스프링에 의해 상기 제2 바디 캡 방향으로 슬라이딩 이동하여 오면 상기 피스톤의 타단에 결합되어 상기 제3 유로를 폐쇄시키는 인서트; 그리고,
상기 스프링과 반대방향의 압력을 상기 피스톤에 가해 상기 피스톤의 타단을 상기 인서트에서 분리시키는 고압의 에어 공급을 위해 상기 밸브 바디에 관통형성되는 에어 공급홀을 포함하여 이루어지는 피스톤 밸브.
제1 항에 있어서,
상기 피스톤의 중앙부 외면에는 상기 밸브 바디의 내면을 향해 연장되어 상기 밸브 바디와, 상기 제1, 2 바디 캡 및 상기 피스톤 사이의 공간을 상기 스프링이 설치되는 제1 공간부와, 상기 에어 공급홀과 연통되는 제2 공간부로 구획하는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 밸브.
제2 항에 있어서,
상기 스토퍼의 외측 둘레면에는 홈이 형성되고, 상기 홈에는 상기 밸브 바디의 내면과 접촉하여 상기 제1 공간부와 상기 제2 공간부의 기밀을 유지시키는 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 밸브.
제1 항에 있어서,
상기 인서트는 상기 제2 바디 캡 내부에 고정설치되는 인서트 바디와, 상기 인서트 바디에 설치되어 상기 피스톤이 스프링의 탄성력에 의해 이동하여 오면 피스톤의 타단에 삽입되어 상기 제3 유로를 폐쇄시키는 캡부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피스톤 밸브.
제4 항에 있어서,
상기 인서트 바디는 유체가 통과할 수 있도록 측면 일부가 개방된 중공구조를 이루는 것을 특징으로 하는 피스톤 밸브.
제2 항에 있어서,
상기 밸브 바디에는 상기 제1 공간부로 누출되는 유체를 외부로 배출시킬 수 있도록 상기 제1 공간부와 연통되는 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 밸브.