KR20200135442A

KR20200135442A - 체크 밸브

Info

Publication number: KR20200135442A
Application number: KR1020207030146A
Authority: KR
Inventors: 유키 카토; 노리타카 나카무라; 코다이 카토; 유키노부 사카타; 히로미츠 키요세
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-12-02
Also published as: EP3779254B1; EP3779254A4; JP2019173806A; US20210095768A1; KR102641642B1; EP3779254A1; US11428327B2; JP7133332B2; WO2019188948A1; CN111836988A

Abstract

채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 체크 밸브를 제공한다. 체크 밸브는, 입구 유로, 밸브실 및 출구 유로가 설치된 하우징과, 입구 유로의 주위에 설치되고, 시트부를 구비하는 시트 부재와, 시트부에 압압되어 입구 유로를 막는 밸브체와, 밸브체를 밸브 시트를 향해 압압하는 부세 부재와, 하우징에 설치되고, 밸브체의 축선 방향 이동 시에 밸브체를 가이드하는 가이드부와, 밸브체와 가이드부의 사이의 틈새를 통해 밸브실과 연통하여, 밸브체의 축선 방향 이동력을 감쇠하는 댐퍼실을 구비하고, 부세 부재는 밸브실 내에 배치되어 있다.

Description

체크 밸브

본 발명은 고압 가스 등의 유체가 흐르는 유로 중에 구비되는 체크 밸브에 관한 것이다.

종래에, 고압 가스 등이 흐르는 배관의 도중에는, 고압 가스가 역류하지 않도록 체크 밸브가 설치되어 있다. 체크 밸브는 상류 측과 하류 측의 압력차에 의해 개폐된다. 체크 밸브는, 압력 변동이 급격하게 일어나는 장소에 설치하면, 짧은 사이클로 개폐를 반복하여 채터링(chattering)이 발생하기 쉽다.

그래서, 이러한 종류의 체크 밸브에 관한 선행 기술로서, 예를 들어, 밸브체가 축선 방향으로 급격하게 이동하는 것을 완화하는 댐퍼를 설치한 체크 밸브가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이러한 체크 밸브는, 밸브체의 내부에 스프링을 내장한 댐퍼를 구비하고 있다. 댐퍼에 의해, 밸브체의 급격한 움직임을 완화하여, 밸브 진동이 발생해도 밸브체와 밸브 시트가 충돌하는 채터링으로 이르기가 어렵다.

일본 특허공개 특개2012-140865호 공보

그런데, 밸브체의 채터링 주파수를 감안할 때, 댐퍼실의 용적은 작을수록 감쇠력이 커지게 되는 것이 바람직하다. 그러나, 선행 기술의 체크 밸브에서는, 스프링이 있는 것으로 압력 손실의 증가를 방지하기 위해서, 댐퍼실 내에 스프링을 내장하고 있어서, 댐퍼실의 용적이 커진다. 따라서, 감쇠력이 작다.

또한, 댐퍼실의 직경은 클수록 감쇠력이 커지게 되는 것이 바람직하다. 그러나, 선행 기술의 체크 밸브에서는, 밸브체의 내부에 댐퍼실을 설치하고, 그 댐퍼실에 스프링을 내장하고 있기 때문에, 댐퍼실의 직경은 밸브체의 수압(受壓)면 직경 보다 훨씬 작아진다. 따라서, 이 점에서도 감쇠력이 작다.

이러한 점에서, 선행 기술의 체크 밸브에서는, 댐퍼실에서 밸브체의 축선 방향으로의 이동력을 효과적으로 감쇠하여 채터링을 억제할 수 없는 경우가 있다.

따라서, 본 발명은 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 체크 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 체크 밸브는, 입구 유로, 밸브실 및 출구 유로가 설치된 하우징과, 상기 입구 유로의 주위에 설치되고, 시트부를 구비하는 시트 부재와, 상기 시트부에 압압(押壓)되어 상기 입구 유로를 막는 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 시트부를 향해 압압하는 부세(付勢) 부재와, 상기 하우징에 설치되고, 상기 밸브체의 축선 방향 이동 시에 상기 밸브체를 가이드하는 가이드부와, 상기 밸브체와 상기 가이드부의 사이의 틈새를 통해 상기 밸브실과 연통하여, 상기 밸브체의 축선 방향 이동력을 감쇠하는 댐퍼실을 구비하고, 상기 부세 부재는 상기 밸브실 내에 배치되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 밸브체를 시트부에 압압하는 부세 부재를 밸브실 내에 배치함으로써, 댐퍼실의 용적을 작게 하고 직경을 대경으로 할 수 있어서, 감쇠력을 크게 할 수 있다. 따라서, 밸브체의 축선 방향 이동력을 댐퍼실의 큰 감쇠력으로 감쇠하여, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 상기 댐퍼실의 단면적은 상기 시트부의 단면적과 거의 동일하게 구성되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 밸브체에 의한 감쇠력을 최대화하면서, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 상기 출구 유로는 상기 밸브실에서 상기 밸브체의 반경 방향으로 연장되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 밸브실에 유입된 유체를 밸브체의 반경 방향으로 유출시킨다. 따라서, 밸브실 내를 흐르는 유체가 부세 부재의 부분을 통과하는 것에 의한 압력 손실을 저감할 수 있다.

또한, 상기 밸브체는 상기 출구 유로와 대향하는 부분의 주위에 소경부를 구비하여도 좋다.

이와 같이 구성하면, 밸브실에 들어간 유체가 소경부에 의해 형성되는 공간에서 밸브체의 반경 방향으로 연장된 출구 유로로 스무스(smooth)하게 흘러서, 압력 손실을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 밸브실과 상기 댐퍼실 사이에 부가 유로가 더 설치되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 밸브체의 크기나, 댐퍼실에서 원하는 댐퍼 효과에 따라 부가 유로를 더 설치하여, 댐퍼실에 출입하는 유체의 유량을 더 적절하게 하여 안정성을 높일 수 있다.

또한, 상기 밸브체는 상기 시트부와 접하는 수압면 형상이, 상류 측에서 하류 측을 향해 넓어지는 원추형으로 형성되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면 밸브 디스크는 원추형의 수압면 형상으로 유체 압력을 받는다. 이에 따라서, 적은 유량으로도 밸브체의 리프트 량을 크게 할 수 있어, 밸브체가 시트부에 충돌하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 상기 시트부는 상류 측에서 하류 측을 향해 단면적이 커지도록 형성되어 있어도 좋다.

이와 같이 구성하면, 입구 유로에서 밸브실로 흐르는 유체의 유량 변화를 매끄럽게 할 수 있다.

또한, 상기 밸브체는, 상기 밸브실에 위치하는 부분에, 당해 밸브체의 축선 방향과 교차하는 방향으로 관통하는 관통 구멍을 구비하여도 좋다.

이와 같이 구성하면, 밸브실에서 출구 유로에 통하는 유체 통로 면적이 증가하므로, 유체 흐름에 의한 압력 손실을 줄일 수 있다.

또한, 입구 유로, 밸브실 및 출구 유로가 설치된 하우징과, 상기 입구 유로의 주위에 설치되고, 시트부를 구비하는 시트 부재와, 상기 시트부에 압압되어 상기 입구 유로를 막는 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 시트부를 향해 압압하는 부세 부재와, 상기 하우징에 설치되고, 상기 밸브체의 축선 방향 이동 시에 상기 밸브체를 가이드하는 가이드부와, 상기 밸브체와 상기 가이드부의 사이의 틈새를 통해 상기 밸브실과 연통하여, 상기 밸브체의 축선 방향 이동력을 감쇠하는 댐퍼실을 구비하고, 상기 부세 부재는 상기 밸브체의 상기 시트부 방향과 대향하는 위치에 설치된 부세 부재실 내에 배치되어 있어도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 밸브체를 시트부에 압압하는 부세 부재를 부세 부재실 내에 배치하고 댐퍼부를 독립시킨다. 이에 따라서, 댐퍼실의 용적을 작게 하고 직경을 대경으로 할 수 있어, 감쇠력을 크게 할 수 있다. 따라서, 밸브체의 축선 방향 이동력을 댐퍼실의 큰 감쇠력으로 감쇠시켜, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 댐퍼실에 의해 밸브체의 감쇠력을 크게 할 수 있어서, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제2 체크 밸브를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B)는 II-II 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 제3 체크 밸브를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B)는 III-III 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제4 체크 밸브를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B)는 IV-IV 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 제5 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 제6 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 제7 체크 밸브를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B)는 VII-VII 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 제8 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 제9 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시예에서는, 도면의 상방향이 입구 측, 도면의 좌방향이 출구 측으로, 유체(G)가 상방향에서 좌방향으로 흐르는 예를 설명한다. 본 명세서 및 특허 청구 범위의 서류 중에서 상하 좌우 방향의 개념은, 도 1에 도시된 제1 체크 밸브(1)의 상태에서 상하 좌우 방향의 개념과 일치한다.

(제1 실시예에 따른 제1 체크 밸브)

도 1은 제1 실시예에 따른 제1 체크 밸브(1)를 도시하는 종단면도이다. 제1 체크 밸브(1)는 하우징(10)에 형성된 밸브실(11)에 밸브체(20)가 수용되어 있다. 밸브실(11)은 원통형 단면을 가지고, 원통형 단면의 밸브체(20)가 상하 방향으로 이동한다. 밸브체(20)는 도시된 상하 방향이 축선 방향이다. 하우징(10)에는, 밸브실(11)의 상부에 입구 유로(12)가 설치되고, 밸브실(11)의 좌측방에 출구 유로(13)가 설치되어 있다. 입구 유로(12)의 밸브실(11)로 개구하는 둘레가, 밸브체(20)가 접하는 시트부(14)이다. 본 실시예에 따르면, 하우징(10)이 시트 부재를 겸하고 있다. 밸브체(20)는 시트부(14)로 압압되어 입구 유로(12)가 막혀 있다. 제1 체크 밸브(1)에서는, 유체(G)가 입구 유로(12)에서 밸브실(11)로 들어가고, 밸브체(20)의 반경 방향으로 연장되어 있는 출구 유로(13)에서 좌방향으로 나온다.

본 실시예의의 밸브체(20)는, 시트부(14)를 막는 씰(seal)부(22)의 수압면 형상이, 유체(G)가 흐르는 상류 측에서 하류 측을 향해 넓어지는 원추형으로 형성되어 있다. 밸브체(20)의 수압면 형상을 원추형으로 함으로써, 적은 유량으로 밸브체(20)의 리프트 량을 크게 하고 있다. 이에 따라서, 밸브체(20)는, 씰부(22)를 시트부(14)에 소정의 세트 압력으로 압압한 상태에서, 적은 유량으로 유체(G)가 흐르더라도 시트부(14)에서 크게 떨어진다. 따라서, 유량이 적은 상태에서 작은 압력 변동을 발생시켜도, 밸브체(20)가 시트부(14)에 충돌하기 어려워진다. 세트 압력은 밸브체(20)를 부세 부재인 스프링(15)에 의해 시트부(14)를 향해 압압하는 압력이다.

밸브체(20)는, 씰부(22)의 하방이 대경의 밸브 머리부(21)로 되어 있다. 밸브 머리부(21)의 하부에는, 반경 방향으로 돌출하는 스프링 받침부(23)가 설치되어 있다. 스프링 받침부(23)의 하방에는, 밸브 머리부(21) 보다 소경의 원주부(24)가 설치되어 있다.

한편, 밸브실(11)은, 밸브체(20)의 밸브 머리부(21)의 주위에서 대경으로 되어 있다. 밸브실(11)의 하방에는, 밸브체(20)의 원주부(24)를 축선 방향으로 안내하는 소경의 가이드부(16)가 설치되어 있다. 이에 따라서, 대경의 밸브실(11)과 소경의 가이드부(16)의 사이에 단차부(17)가 형성되어 있다. 밸브체(20)는 단차부(17)에 설치된 스프링(15)에 의해 시트부(14)를 향해 부세되어 있다. 스프링(15)은 밸브실(11) 내에 배치되어 있다. 본 실시예의 부세 부재는, 유체(G) 중에 배치하기가 바람직한 압축 코일 스프링을 이용하고 있다. 부세 부재는, 스프링(15) 외에, 다른 탄성체, 자기 스프링, 공기 스프링, 정전기력에 의한 누르기 등의 수단을 이용할 수 있다.

밸브체(20)의 원주부(24)는 가이드부(16)에 들어가 있다. 이에 따라서, 밸브체(20)는 축선 방향으로의 이동 시에 가이드부(16)에 의해 가이드된다. 그리고, 밸브체(20)의 원주부(24)의 하면과 하우징(10)의 가이드부(16)의 하단면 사이에 댐퍼실(30)이 구비되어 있다. 댐퍼실(30)은, 밸브체(20)의 시트부(14) 측과 반대 측에 설치되어 있다. 그리고, 댐퍼실(30)에 유체(G)가 출입하는 접속 유로(31)가 원주부(24)의 주위와 가이드부(16)의 틈새(S1)로 형성되어 있다. 접속 유로(31)의 틈새(S1)는 감쇠력의 설정 값에 따라 설정된다. 접속 유로(31)의 틈새(S1)는, 예를 들어, 수 μm ~ 백 수십 μm 정도일 수 있다. 상기 밸브실(11)은 밸브체(20)의 외경과의 간극(S2)이 접속 유로(31)의 틈새(S1) 보다 크게 되어 있다. 예를 들어, 간극(S2)은 틈새(S1)에 대해 3배 이상 정도일 수 있다.

댐퍼실(30)은 접속 유로(31)의 틈새(S1)를 통해 출입하는 유체(G)의 저항에 의해, 밸브체(20)가 축선 방향으로 이동할 때의 힘을, 시트부(14)와 반대 측에서 감쇠시킨다. 이러한 댐퍼실(30)에 의해 밸브체(20)가 시트부(14)에서 떨어져 축선 방향으로 이동할 때의 밸브체(20)의 축선 방향 이동력을 감쇠시킬 수 있다. 나아가, 밸브체(20)의 밸브 시트 방향과 반대 방향으로 댐퍼실(30)을 설치함으로써, 시트부(14)의 방향에서 밸브체(20)에 작용하는 축선 방향 이동력을 직접 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라서, 댐퍼실(30)은 큰 감쇠력을 얻을 수 있다.

또한 댐퍼실(30)의 직경(댐퍼 직경)을 시트부(14)의 직경과 동일한 정도까지 크게 하고 있다. 이에 따라서, 댐퍼실(30)의 단면적을 밸브체(20)의 수압 면적인 시트부(14)의 단면적과 거의 동일하게 하고 있다. 여기서, 댐퍼실(30)의 단면적으로 취할 수 있는 값의 범위는, 밸브체(20)의 수압 면적(제1 체크 밸브(1)에서는, 시트부(14)의 단면적)에 대해 40% ~ 110% 정도이다. 바람직하게는 90% ~ 100%가 좋다.

댐퍼실(30)의 단면적을, 밸브체(20)의 수압 면적인 시트부(14)의 단면적과 거의 동일하게 하면, 밸브체(20)에 의한 감쇠력을 최대화할 수 있다. 그리고, 밸브체(20)에 대해 시트부(14)의 방향에서 작용하는 유체(G)의 압력과 댐퍼실(30)의 방향에서 작용하는 유체(G)의 압력이 거의 동일해진다. 이와 같이 하면, 밸브체(20)의 축선 방향에 작용하는 유체(G)의 압력을 서로 상쇄시켜서, 밸브체(20)를 스프링(15)의 부세력으로 시트부(14)를 향해 안정적으로 부세할 수 있다.

나아가, 입구 유로(12)에서 밸브체(20)의 축선 방향으로 유입되는 유체(G)를, 밸브체(20)의 반경 방향으로 연장되어 있는 출구 유로(13)로 흘림으로써, 유체(G)가 스프링(15)의 부분을 통과함에 따른 압력 손실도 저감할 수 있다.

또한, 시트부(14)에서 밸브실(11)로 유입된 유체(G)가 접속 유로(31)를 통해 댐퍼실(30)에 출입하는데, 밸브실(11)의 밸브체(20)와의 간극(S2)을 접속 유로(31)의 틈새(S1)에 비해 크게 하고 있기 때문에, 밸브실(11)이 버퍼부로 되어, 밸브실(11)에서 접속 유로(31)를 통해 댐퍼실(30)에 출입하는 유체(G)의 압력을 균등압으로 할 수 있다.

그에 더하여, 밸브체(20)를 부세하는 스프링(15)을 밸브실(11) 내에 배치하고 있기 때문에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 하면서 대경으로 할 수 있다. 따라서, 제1 체크 밸브(1)는, 감쇠력을 크게 할 수 있다. 예를 들어, 댐퍼실(30)의 용적의 최대 압축비를 2 이상으로 크게 하여, 큰 감쇠력으로 할 수 있다.

이상과 같은 제1 체크 밸브(1)에 의하면, 댐퍼실(30)의 직경을 크게 할 수 있는 동시에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 체크 밸브(1)에 의하면, 댐퍼실(30)에 의한 감쇠력을 크게 하여 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(제2 실시예에 따른 제2 체크 밸브)

도 2는 제2 실시예에 따른 제2 체크 밸브(2)를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B)는 II-II 단면도이다. 제2 체크 밸브(2)는 제1 체크 밸브(1)에 부가 유로(40)가 더 설치되어 있다. 이하의 설명에서는 제1 체크 밸브(1)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제2 체크 밸브(2)는, 밸브실(11)과 댐퍼실(30)의 사이에, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 부가 유로(40)가 더 설치되어 있다. 제2 체크 밸브(2)의 부가 유로(40)는 하우징(10)에 설치되어 있다. 하우징(10)에는 가이드부(16)와 평행하게 밸브실(11)에서 댐퍼실(30)의 최하부의 방향으로 제1 유로(41)가 설치되고, 제1 유로(41)의 최하부와 댐퍼실(30)이 제2 유로(42)로 연통되어 있다. 제2 체크 밸브(2)의 부가 유로(40)는, 제1 유로(41)와 제2 유로(42)를 구비하고 있다. 부가 유로(40)는, 단면적을 조정함으로써, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 변동 값의 유로를 구성할 수 있다. 부가 유로(40)는, 유체(G)의 압력이나 밸브체(20)의 크기 등에 따라 단면적을 설정할 수 있다. 부가 유로(40)에 의해서, 밸브실(11)에서 댐퍼실(30)로 출입하는 유체(G)의 양을 증가시킬 수 있다.

제2 체크 밸브(2)에 의하면, 제1 체크 밸브(1)의 원주부(24)의 주위와 가이드부(16)의 사이에 형성되는 고정 값의 접속 유로(31)에, 변동 값의 부가 유로(40)의 단면적이 추가된다. 제2 체크 밸브(2) 외의 구성은 제1 체크 밸브(1)와 동일하기 때문에 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

제2 체크 밸브(2)에 의하면, 유체(G)의 압력, 밸브체(20)의 크기, 댐퍼실(30)에서 댐퍼 효과의 설정 등에 따라서, 댐퍼실(30)에 출입하는 유체(G)의 유량을, 부가 유로(40)로 적절한 유량으로 조정할 수 있다. 제2 체크 밸브(2)도, 댐퍼실(30)의 직경을 크게 할 수 있는 동시에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 제2 체크 밸브(2)에 의해서도, 댐퍼실(30)에 의한 감쇠력을 크게 하여, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(제3 실시예에 따른 제3 체크 밸브)

도 3은 제3 실시예에 따른 제3 체크 밸브(3)를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B) III-III 단면도이다. 제3 체크 밸브(3)는 제2 체크 밸브(2)와 부가 유로(50)가 다르다. 이하의 설명에서는, 제2 체크 밸브(2)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제3 체크 밸브(3)도, 밸브실(11)과 댐퍼실(30)의 사이에, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 부가 유로(50)가 더 설치되어 있다. 제3 체크 밸브(3)의 부가 유로(50)는 밸브체(20)에 설치되어 있다. 밸브체(20)에는, 밸브실(11)에 위치하는 부분에 외주부에서 축심을 향해 제3 유로(51)가 설치되고, 밸브체(20)의 축심 부분에 설치된 제4 유로(52)와 연통하고 있다. 제4 유로(52)는 밸브체(20)의 원주부(24)의 하단에서 댐퍼실(30)과 연통되어 있다. 제3 체크 밸브(3)의 부가 유로(50)는 제3 유로(51)와 제4 유로(52)를 구비하고 있다. 부가 유로(50)는, 단면적을 조정함으로써, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 변동 값의 유로를 구성할 수 있다. 부가 유로(50)는, 유체(G)의 압력이나 밸브체(20)의 크기 등에 따라 단면적을 설정할 수 있다. 부가 유로(50)에 의해서, 밸브실(11)에서 댐퍼실(30)로 출입하는 유체(G)의 양을 증가시킬 수 있다.

제3 체크 밸브(3)에 의하면, 제1 체크 밸브(1)의 원주부(24)의 주위와 가이드부(16)의 사이에 형성되는 고정 값의 접속 유로(31)에, 변동 값의 부가 유로(50)의 단면적이 추가된다. 제3 체크 밸브(3) 외의 구성은 제2 체크 밸브(2)와 동일하기 때문에 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

제3 체크 밸브(3)에 의하면, 유체(G)의 압력, 밸브체(20)의 크기, 댐퍼실(30)에서 댐퍼 효과의 설정 등에 따라서, 댐퍼실(30)에 출입하는 유체(G)의 유량을, 부가 유로(50)로 적절한 유량으로 조정할 수 있다. 제3 체크 밸브(3)도, 댐퍼실(30)의 직경을 크게 할 수 있는 동시에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 제3 체크 밸브(3)에 의해서도, 댐퍼실(30)에 의한 감쇠력을 크게 하여, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(제4 실시예에 따른 제4 체크 밸브)

도 4는 제4 실시예에 따른 제4 체크 밸브(4)를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B) IV-IV 단면도이다. 제4 체크 밸브(4)는 제2 체크 밸브(2)와 부가 유로(60)가 다르다. 이하의 설명에서는, 제2 체크 밸브(2)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제4 체크 밸브(4)도, 밸브실(11)과 댐퍼실(30)의 사이에, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 부가 유로(60)가 더 설치되어 있다. 제4 체크 밸브(4)의 부가 유로(60)는 가이드부(16)에 설치되어 있다. 가이드부(16)에는, 밸브실(11)에서 댐퍼실(30)의 최하부 부근까지 연통하는 제5 유로(61)가 설치되어 있다. 제4 체크 밸브(4)의 부가 유로(60)는 제5 유로(61)를 구비하고 있다. 부가 유로(60)는, 단면적을 조정함으로써, 유체(G)가 댐퍼실(30)에 출입하는 변동 값의 유로를 구성할 수 있다. 부가 유로(60)는, 유체(G)의 압력이나 밸브체(20)의 크기 등에 따라 단면적을 설정할 수 있다. 부가 유로(60)에 의해서, 밸브실(11)에서 댐퍼실(30)로 출입하는 유체(G)의 양을 증가시킬 수 있다.

제4 체크 밸브(4)에 의하면, 제1 체크 밸브(1)의 원주부(24)의 주위와 가이드부(16)의 사이에 형성되는 고정 값의 접속 유로(31)에, 변동 값의 부가 유로(60)의 단면적이 추가된다. 제4 체크 밸브(4) 외의 구성은 제2 체크 밸브(2)와 동일하기 때문에, 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

제4 체크 밸브(4)에 의하면, 유체(G)의 압력, 밸브체(20)의 크기, 댐퍼실(30)에서 댐퍼 효과의 설정 등에 따라서, 댐퍼실(30)에 출입하는 유체(G)의 유량을, 부가 유로(60)로 적절한 유량으로 조정할 수 있다. 제4 체크 밸브(4)도, 댐퍼실(30)의 직경을 크게 할 수 있는 동시에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 제4 체크 밸브(4)에 의해서도, 댐퍼실(30)에 의한 감쇠력을 크게 하여, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(제5 실시예에 따른 제5 체크 밸브)

도 5는 제5 실시예에 따른 제5 체크 밸브를 도시하는 종단면도이다. 제5 체크 밸브(5)는 제1 체크 밸브(1)와 밸브 시트(70)의 형상이 다르다. 이하의 설명에서는 제1 체크 밸브(1)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제5 체크 밸브(5)의 밸브 시트(70)는 입구 유로(12)에서 밸브실(11)을 향해 테이퍼 형상으로 넓어지도록 형성되어 있다. 즉, 밸브 시트(70)는 유체(G)가 흐르는 상류 측에서 하류 측을 향해 단면적이 커지도록 형성되어 있다. 밸브 시트(70)는 입구 유로(12)에서 밸브실(11)을 향해 넓어지도록 만곡시켜 형성하여도 좋다. 제5 체크 밸브(5)의 다른 구성은 제1 체크 밸브(1)와 동일하기 때문에, 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 제5 체크 밸브(5)에 의하면, 밸브체(20)의 개방에 대해서 입구 유로(12)에서 밸브실(11)로 흐르는 유체(G)의 유량 변화를 매끄럽게 할 수 있다. 유체(G)의 유량 변화를 매끄럽게 함으로써, 밸브체(20)의 개방 동작도 매끄럽게 될 수 있다. 여기서, 채터링의 발생 억제는 제1 체크 밸브(1)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

(제6 실시예에 따른 제6 체크 밸브)

도 6은 제6 실시예에 따른 제6 체크 밸브(6)를 도시하는 종단면도이다. 제6 체크 밸브(6)는 제1 체크 밸브(1)와 밸브체(80)의 형상이 다르다. 이하의 설명에서는 제1 체크 밸브(1)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제6 체크 밸브(6)의 밸브체(80)는 밸브 머리부(81)에 소경부(85)가 설치되어 있다. 소경부(85)는 출구 유로(13)와 대향하는 밸브 머리부(81)의 주변에 설치되어 있다. 소경부(85)에 의해서, 밸브 머리부(81)는 축선 방향의 중간 부분이 소경으로 되어 있다. 이러한 소경부(85)에 의해서, 출구 유로(13)의 부분에서 밸브실(11)의 공간이 커지고 있다. 제6 체크 밸브(6)의 다른 구성은 제1 체크 밸브(1)와 동일하기 때문에, 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 제6 체크 밸브(6)에 의하면, 출구 유로(13)와 대향하는 부분의 밸브실(11)에 소경부(85)로 넓은 공간을 확보할 수 있다. 따라서, 밸브실(11)에 들어간 유체(G)는, 소경부(85)에 의해 형성되는 공간에서 반경 방향으로 연장되는 출구 유로(13)로 스무스하게 흐르기 때문에 압력 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 밸브체(80)는 밸브 머리부(81)의 중량이 소경부(85)에 의해 가벼워진다. 따라서, 밸브체(80)의 중심 위치가 원주부(24)의 방향으로 이동한다. 밸브체(80)의 중심 위치가 가이드부(16)에 접근함으로써, 밸브체(80)의 횡 진동이 억제된다. 여기서, 채터링의 발생 억제는 제1 체크 밸브(1)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

(제7 실시예에 따른 제7 체크 밸브)

도 7은 제7 실시예에 따른 제7 체크 밸브(7)를 도시하는 도면이며, (A)는 종단면도이고, (B) VII-VII 단면도이다. 제7 체크 밸브(7)는 제6 체크 밸브(6)의 밸브체(80)의 밸브 머리부(81)가 다르다. 이하의 설명에서는 제6 체크 밸브(6)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제7 체크 밸브(7)는, 밸브 머리부(81)에서 소경부(85)에 관통 구멍(86)이 설치되어 있다. 관통 구멍(86)은 밸브체(80)의 축선 방향과 교차하는 방향으로 설치되어 있다. 본 실시예의 관통 구멍(86)은 밸브체(80)의 축선 방향에 대해 직교하는 방향으로 설치되어 있다. 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(86)은 소경부(85)의 둘레 방향으로 90° 간격으로 2 개가 설치되어 있고, 밸브체(80)의 축 중심 부분에서 연통하고 있다. 제7 체크 밸브(7)의 다른 구성은 제6 체크 밸브(6)와 동일하기 때문에, 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 제7 체크 밸브(7)에 의하면, 제6 체크 밸브(6)와 같이 소경부(85)에 의해 확보된 넓은 공간에 의한 압력 손실의 감소에 더하여, 관통 구멍(86)에 의해 밸브실(11)에서 출구 유로(13)의 방향으로 유체(G)가 흐르는 통로 면적이 증가하여, 밸브실(11)에서 출구 유로(13)의 방향으로 흐르는 유체의 압력 손실을 더욱 감소시킬 수 있다. 여기서, 채터링의 발생 억제는 제6 체크 밸브(6)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

(제8 실시예에 따른 제8 체크 밸브)

도 8은 제8 실시예에 따른 제8 체크 밸브(8)를 도시하는 종단면도이다. 제8 체크 밸브(8)는 제6 체크 밸브(6)에서 밸브체(80)의 밸브 머리부(81)의 씰부(22)와 시트부(18)의 구조가 다르다. 이하의 설명에서는 제6 체크 밸브(6)와 동일한 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.

제8 체크 밸브(8)는 밸브 머리부(81)의 상단 부분이 평면 형상의 씰부(82)를 구비하고 있다. 씰부(82)는 밸브 머리부(81)의 외주 부분에 설치되고, 중앙 부분에는 오목부(87)가 설치되어 있다. 오목부(87)를 설치함으로써, 밸브체(80)가 축선 방향으로 이동하는 동작을 안정시키고 있다. 한편, 시트부(18)는 밸브체(80)의 축선 방향과 직교하는 평면으로 형성되어 있다. 밸브체(80)가 시트부(18)를 향해 부세되면, 밸브 머리부(81)의 씰부(82)가 시트부(18)로 압압되어 입구 유로(12)가 막혀 있다. 제8 체크 밸브(8)의 다른 구성은 제6 체크 밸브(6)와 동일하기 때문에, 다른 구성에 대한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 제8 체크 밸브(8)에 의하면, 밸브 머리부(81)의 씰부(82)와 시트부(18)의 제작에 필요한 시간과 노력을 저감시킬 있다. 또한 제6 체크 밸브(6)와 같이 소경부(85)에 의해 확보된 넓은 공간에 의해 압력 손실을 감소시킬 수 있다. 여기서, 채터링의 발생 억제는 제6 체크 밸브(6)와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

(제9 실시예에 따른 제9 체크 밸브)

도 9는 제9 실시예에 따른 제9 체크 밸브(9)를 도시하는 종단면도이다. 여기서, 제1 체크 밸브(1)와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 제9 체크 밸브(9)는 하우징(10)에 형성된 밸브실(11)에 밸브체(90)가 수용되어 있다. 밸브실(11)은 원통형 단면을 가지고, 원통형 단면의 밸브체(90)가 상하 방향으로 이동한다. 밸브체(90)는 도시된 상하 방향이 축선 방향이다. 하우징(10)에는, 밸브실(11)의 상부에 입구 유로(12)가 설치되고, 밸브실(11)의 좌측방에 출구 유로(13)가 설치되어 있다. 입구 유로(12)의 밸브실(11)로 개구하는 주위가, 밸브체(90)가 접하는 시트부(14)이다. 밸브체(20)는 시트부(14)로 압압되어 입구 유로(12)를 막는다. 제9 체크 밸브(9)는, 유체(G)가 입구 유로(12)에서 밸브실(11)로 들어가고, 밸브체(90)의 반경 방향으로 연장되어 있는 출구 유로(13)에서 좌방향으로 나온다.

본 실시예의의 밸브체(90)는, 시트부(14)를 막는 씰부(92)의 수압면 형상이, 유체(G)가 흐르는 상류 측에서 하류 측을 향해 넓어지는 원추형으로 형성되어 있다. 밸브체(90)의 수압면 형상을 원추형으로 함으로써, 적은 유량으로 밸브체(90)의 리프트 량을 크게 하고 있다.

밸브체(90)는 씰부(92)의 하방가 밸브 머리부(91)로 되어 있다. 밸브 머리부(91)에는, 씰부(92)의 외경보다 소경의 소경부(95)가 설치되어 있다. 소경부(95)의 하부에는, 반경 방향으로 돌출하는 차양형 돌출부(93)가 설치되어 있다. 차양형 돌출부(93)의 하방에는, 밸브 머리부(21)의 소경부(95) 보다 소경의 원주부(94)가 설치되어 있다.

한편, 밸브실(11)은 밸브체(90)의 밸브 머리부(91)의 주위에서 대경으로 되어 있다. 밸브실(11)의 하방에는, 중경의 댐퍼부(19)가 설치되어 있다. 댐퍼부(19)는 차양형 돌출부(93)가 축선 방향으로 이동하는 범위에 설치되어 있다. 댐퍼부(19)의 하방에는, 밸브체(90)의 원주부(94)를 축선 방향으로 안내하는 소경의 가이드부(16)가 설치되어 있다. 이에 따라서, 중직경의 댐퍼부(19)와 소경의 가이드부(16) 사이에 단차부(17)가 형성되어 있다.

밸브체(90)의 원주부(94)는 가이드부(16)에 들어가 있다. 이에 따라서, 밸브체(90)는 축선 방향 이동 시에 가이드부(16)에 의해 가이드된다. 이러한 밸브체(90)의 원주부(94)의 하면과 하우징(10)의 가이드부(16)의 하단면의 사이에 스프링실(35)이 설치되어 있다. 스프링실(35)은, 하우징(10)에 설치된 제1 유로(41)와, 제1 유로(41)의 최하부와 스프링실(35)을 연통시키는 제2 유로(42)를 구비하는 부가 유로(40)에서 밸브실(11)과 연통하고 있다. 스프링(15)은 압축 코일 스프링이 사용되고, 스프링실(35) 내에 배치되어 있다. 스프링실(35) 내의 유체는, 부가 유로(40)를 통해 밸브실(11)로 배출된다. 밸브체(90)는 스프링실(35) 내에 설치된 스프링(15)에 의해 시트부(14)를 향해 부세되고 있다.

그리고, 밸브체 (90)의 차양형 돌출부(93)의 하면과, 댐퍼부(19)와 가이드부(16) 사이에 형성되는 단차부(17) 사이에, 댐퍼실(30)이 구비되어 있다. 댐퍼실(30)은 밸브체(90)의 축선 방향의 중간 부분에 설치되어 있다. 차양형 돌출부(93)의 주위와 댐퍼부(19)의 사이에는, 댐퍼실(30)에 유체(G)가 출입하는 제1 접속 유로(32)가 형성되어 있다. 제1 접속 유로(32)는 틈새(S3)로 형성되어 있다. 밸브체(90)의 원주부(94)의 주위와 가이드부(16) 사이에는, 제2 접속 유로(33)가 형성되어 있다. 제2 접속 유로(33)는 틈새(S1)로 형성되어 있다. 틈새(S3)는 틈새(S1) 보다 크다. 즉 S3 > S1의 관계로 되어 있다. 틈새(S3)와 틈새(S1)는, 감쇠력의 설정 값에 따라 설정된다. 틈새(S1)는, 예를 들어, 수 μm ~ 백 수십 μm 정도일 수 있다. 간극(S3)은, 예를 들어, 간극(S1)에 대해 1.5 배 정도일 수 있다.

댐퍼실(30)은 제1 접속 유로(32)의 틈새 S3와 제2 접속 유로(33)의 틈새(S1)를 통해 출입하는 유체(G)의 저항에 의해 밸브체(90)가 시트부(14)에서 떨어져 축선 방향으로 이동하는 때의 축선 방향 이동력을 감쇠시킬 수 있다. 나아가, 댐퍼실(30)에 의해 시트부(14)의 방향에서 밸브체(90)에 작용하는 축선 방향 이동력을 직접 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라서, 댐퍼실(30)은 큰 감쇠력을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 댐퍼실(30)의 직경(댐퍼 직경)을 시트부(14)의 직경보다 크게 하고 있지만, 댐퍼실(30)의 단면적은 밸브체(90)의 수압 면적인 시트부(14)의 단면적과 거의 동일하게 되어 있다. 여기서, 댐퍼실(30)의 단면적으로 취할 수 있는 값의 범위는 밸브체(90)의 수압 면적(제9 체크 밸브(9)에서는, 시트부(14)의 단면적)에 대해 40% ~ 110% 정도이다. 바람직하게는 90% ~ 100%가 좋다.

댐퍼실(30)의 단면적을, 밸브체(90)의 수압 면적과 거의 동일하게 하면, 밸브체(90)에 의한 감쇠력을 최대화할 수 있다. 그리고, 밸브체(90)에 대해 시트부(14)의 방향에서 작용하는 유체(G)의 압력과 댐퍼실(30)의 방향에서 작용하는 유체(G)의 압력이 거의 동일해진다. 이와 같이 하면, 밸브체(90)의 축선 방향에 작용하는 유체(G)의 압력을 서로 상쇄시켜서, 밸브체(90)를 스프링(15)의 부세력으로 시트부(14)를 향해 안정적으로 부세할 수 있다.

나아가, 입구 유로(12)에서 밸브체(90)의 축선 방향으로 유입되는 유체(G)를, 밸브 머리부(91)의 소경부(95)에 의해 형성된 넓은 공간에서 밸브체(90)의 반경 방향으로 연장되어 있는 출구 유로(13)로 흘림으로써, 유체(G)의 압력 손실도 저감할 수 있다.

이상과 같은 제9 체크 밸브(9)에 의하면, 댐퍼실(30)의 직경을 크게 할 수 있는 동시에, 댐퍼실(30)의 용적을 작게 할 수 있다. 따라서, 제9 체크 밸브(9)에 의하면, 댐퍼실(30)에 의한 감쇠력을 크게 하여, 채터링의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

(총괄)

이상과 같이, 체크 밸브(1 ~ 9)에 의하면, 밸브체(20)의 밸브 머리부(21)가 시트부(14)에서 떨어지는 단계에서, 작은 용적으로 대경인 댐퍼실(30)에 의해 축선 방향의 이동력을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 따라서, 밸브체(20)의 채터링을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

채터링의 발생을 억제함으로써, 체크 밸브(1 ~ 9)의 밸브 진동 및 진동으로 인한 밸브 충돌을 억제할 수 있다. 밸브 충돌을 억제함으로써, 체크 밸브(1 ~ 9)의 구성 부품(밸브체(20), 시트 부재(시트부(14)를 구비하는 부재), 스프링 등)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 밸브 진동에 따른 연결 배관의 맥동이나 진동, 기타 접속 기기에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다.

따라서, 체크 밸브(1 ~ 9)에 따르면, 가스 탱크용 제어 밸브에 내장된 체크 밸브 외에, 가스 이외의 기체, 물 등 액체를 포함한 유체(G)가 흐르는 유로를 가지는 유압 기기, 공압 기기, 각종 플랜트 제어 등에서, 체크 밸브(1 ~ 9)에서 채터링을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.

(기타 변형예)

상기한 실시예에서 밸브체(20)는 일례이며, 댐퍼실(30)의 감쇠력의 설정에 따라 접속 유로(31) 및 부가 유로(40, 50, 60)의 형상은 변경할 수 있다. 예를 들어, 부가 유로(40, 60)를 가이드부(16)의 주위에 복수로 설치하여도 좋다. 이러한 구성은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기한 실시예는 일례를 나타내고 있으며, 본 발명의 요지를 해치지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 각각의 실시예의 구성을 조합하는 것도 가능하며, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

1: 제1 체크 밸브
2: 제2 체크 밸브
3: 제3 체크 밸브
4: 제4 체크 밸브
5: 제5 체크 밸브
6: 제6 체크 밸브
7: 제7 체크 밸브
8: 제8 체크 밸브
9: 제9 체크 밸브
10: 하우징
11: 밸브실
12: 입구 유로
13: 출구 유로
14: 시트부
15: 스프링(부세 부재)
16: 가이드부
19: 댐퍼부
20: 밸브체
21: 밸브 머리부
24: 원주부
30: 댐퍼실
31: 접속 유로
35: 스프링실(부세 부재실)
40: 부가 유로
41: 제1 유로
42: 제2 유로
50: 부가 유로
51: 제3 유로
52: 제4 유로
60: 부가 유로
61: 제5 유로
70: 밸브 시트(시트부)
80: 밸브체
85: 소경부
86: 관통 구멍
90: 밸브체
91: 밸브 머리부
95 차양형 돌출부
S1: 틈새
S2: 간극
G: 유체

Claims

입구 유로, 밸브실 및 출구 유로가 설치된 하우징과,
상기 입구 유로의 주위에 설치되고, 시트부를 구비하는 시트 부재와,
상기 시트부에 압압되어 상기 입구 유로를 막는 밸브체와,
상기 밸브체를 상기 시트부를 향해 압압하는 부세 부재와,
상기 하우징에 설치되고, 상기 밸브체의 축선 방향 이동 시에 상기 밸브체를 가이드하는 가이드부와,
상기 밸브체와 상기 가이드부의 사이의 틈새를 통해 상기 밸브실과 연통하여, 상기 밸브체의 축선 방향 이동력을 감쇠하는 댐퍼실을 구비하고,
상기 부세 부재는 상기 밸브실 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항에 있어서,
상기 댐퍼실의 단면적은 상기 시트부의 단면적과 거의 동일하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 출구 유로는 상기 밸브실에서 상기 밸브체의 반경 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제3항에 있어서,
상기 밸브체는 상기 출구 유로와 대향하는 부분의 주위에 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브실과 상기 댐퍼실 사이에 부가 유로가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브체는 상기 시트부와 접하는 수압면 형상이, 상류 측에서 하류 측을 향해 넓어지는 원추형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시트부는 상류 측에서 하류 측을 향해 단면적이 커지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브체는, 상기 밸브실에 위치하는 부분에, 당해 밸브체의 축선 방향과 교차하는 방향으로 관통하는 관통 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
입구 유로, 밸브실 및 출구 유로가 설치된 하우징과,
상기 입구 유로의 주위에 설치되고, 시트부를 구비하는 시트 부재와,
상기 시트부에 압압되어 상기 입구 유로를 막는 밸브체와,
상기 밸브체를 상기 시트부를 향해 압압하는 부세 부재와,
상기 하우징에 설치되고, 상기 밸브체의 축선 방향 이동 시에 상기 밸브체를 가이드하는 가이드부와,
상기 밸브체와 상기 가이드부의 사이의 틈새를 통해 상기 밸브실과 연통하여, 상기 밸브체의 축선 방향 이동력을 감쇠하는 댐퍼실을 구비하고,
상기 부세 부재는 상기 밸브체의 상기 시트부 방향과 대향하는 위치에 설치된 부세 부재실 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.