KR20220048067A - 원형피스톤감압밸브 - Google Patents

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KR20220048067A
KR20220048067A KR1020200130783A KR20200130783A KR20220048067A KR 20220048067 A KR20220048067 A KR 20220048067A KR 1020200130783 A KR1020200130783 A KR 1020200130783A KR 20200130783 A KR20200130783 A KR 20200130783A KR 20220048067 A KR20220048067 A KR 20220048067A
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이혜인
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이혜인
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Abstract

본 발명은 감압 밸브에 적용되는 밸브에 관한 것으로서 특히 감압비를 기존 감압밸브 20:1 정도의 감압비를 크게 원하는대로 할 수 있어 감압 밸브의 문제점 및 단점을 극복 할 수 있도록 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성된 몸체, 몸체를 감싸고 있는 관 형태를 이루어 유체를 유입로, 이중관, 유출로, 유출구로 유도하는 이중관. 원형의 피스톤 형태로 유출로를 밀폐하는 원형1차피스톤. 1차측 유체의 압력을 차단하는 구획벽. 원형1차피스톤과 2차 피스톤을 연동하여 움직이는 피스톤축이 구비되며 피스톤축과 구획벽 구멍의 미세한 틈으로 압력을 받아 유출로를 막고 있는 원형1차피스톤을 개방하고 스프링의 탄력성과 2차측 유체의 압력으로 원형1차피스톤을 작동시켜 유입로를 밀폐하는 2차피스톤, 외부 기어를 조절하여 스프링 판을 상하로 움직여 스프링의 탄력을 조절하는 것을 특징으로 하는 원형피스톤감압밸브.

Description

원형피스톤감압밸브 {circle piston reducing valve}
본 발명은 유체의 압력을 감소시키는 감압밸브에 관한 것으로서 유체의 압력을 원하는 대로 초 저압으로 낮추어 밸브가 작동 될 수 있는 감압 밸브에 관한 것이다.
감압 밸브는 유체의 압력을 감소시키는 밸브로서 기체, 액체를 통과 시킬 때 밸브 입구의 압력을 일정 압력까지 감압해서 출구로 보내는 밸브로서 벨로스와 다이어프램에 가해지는 압력과 스프링의 장력 등에 의해 밸브가 개폐된다. 고압 유체의 압력을 낮추거나 정압력으로 유지 할 때 사용하는 밸브이다.
감압 밸브의 종류로는 직동식과 파이롯트식이 있다.
직동식은 2차 압력 조절 스프링과 메인 밸브로 구성되어 있고 스프링과 연결된 다이아프램 또는 벨로우즈에 의해 메인 밸브를 직접 구동되는 간단한 구조이며 주로 소형이나 중형의 감압밸브에 사용된다.
파이롯트식은 메인밸브와 보조밸브 두개의 밸브로 구성되어 보조밸브는 직동식 감압밸브와 동일한 구조를 갖고있다. 파이롯트식 감압밸브는 메인밸브, 다이아프램 상부의 압력 조절 스프링의 탄력성과 메인밸브 디스크의 자중에 의해 닫혀 있는 구조로서 대형밸브에 주로 사용된다.
기존 감압밸브는 최대 감압비가 20:1 정도이고 2차측 조절압력 범위를 줄일 수 있는 기술적 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 감압비를 크게 하여 2차측 조절 압력 범위를 원하는 압력으로 낮추어 부드럽게 작동되게 하는 감압밸브를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 원형피스톤감압밸브는 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성된 몸체.
관 형태를 이루며 몸체의 외부를 감싸고 1차측 유입구를 통해 유입되는 유체를 유입로, 유출로, 2차측유출구로 유체를 유도하는 이중관.
종단면이 상단과 하단으로 완전히 개방된 원형의 관 형태를 이루며 유입로를 차단하는 원형1차피스톤.
원형1차피스톤과 2차피스톤을 결합시키는 피스톤 축.
몸체의 중간 부분에 1차측 유체의 높은 압력을 차단하고 중심부에 구멍이 있는 구획벽.
원형1차측 피스톤과 연동되어 상하로 움직이는 원형 판 형태의 2차피스톤, 압력을 조절하는 스프링.
스프링을 받쳐주는 원형 판 형태의 스프링지지판.
몸체의 하단부에 내부 기어를 고정시키는 고정판.
스프링지지판을 상하로 움직일 수 있게하는 볼트 형의 내부기어.
감압밸브 외부에서 내부 기어로 조절 할 수 있는 외부기어가 구비 될 수 있다.
본 발명에 따르면 1차측 배관 유체의 압력으로 피스톤 축과 구획벽 사이의 미세한 틈으로 2차 피스톤 상단 부분에 1차측 유체의 압력이 가해지면 원형1차피스톤과 연동하여 1차, 2차 피스톤이 아래로 움직여 원형1차피스톤이 열리게 되어 유출로를 개방하고 외부 기어의 조정으로 스프링판을 상하로 조절하여 스프링의 탄력성을 조절함으로서 원하는 압력을 일정하게 할 수 있다. 또한 1차측배관의 유체가 유입구, 유입로, 이중관, 유출로, 고정판과 스프링지지판의 개방공간으로 유체가 흘러 2차 배관의 압력이 높아지면 2차피스톤 하단 부분을 밀어 올려 원형1차피스톤이 닫히게 하는 구조이다. 이러한 본 발명은 1차측 배관의 압력이 가해지는 곳은 피스톤 축과 구획벽 중심부 구멍의 미세한 틈의 크기이다. 틈의 크기와 2차피스톤 스프링의 탄력성에 의해 감압비가 결정되므로 감압비를 원하는 대로 조절 할 수 있으며 아주 적은 힘으로 작동되는 정밀 감압이 가능하고 유입로와 이중관, 유출로의 단면적은 1차측 배관의 단면적과 같게 하여 많은 양의 유체가 흐를 수 있게 할 수 있다.
도1은 본 발명에 의한 원형피스톤감압밸브의 종단면도
도2는 본 발명에 의한 원형피스톤감압밸브의 원형1차피스톤
도3은 본 발명에 의한 피스톤 축
도4는 본 발명에 의한 2차 피스톤
도5는 본 발명에 의한 스프링
도6은 본 발명에 의한 스프링지지판
도7은 본 발명에 의한 내부기어 고정판
도8은 본 발명에 의한 내부기어
도9는 본 발명에 의한 외부기어
도10은 본 발명에 의한 유입로, 유출로
본 발명에서는 기존 감압밸브에 비해 감압비를 크게 할 수 있고 감압밸브의 문제점 및 단점을 극복 할 수 있도록 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 형성되며 하단부에 2차측 배관이 연결되는 유출구가 있는 몸체.
본체의 외부에 형성된 상하 방향으로 밀폐된 관 형태를 이루며 유입로의 유체를 유출로로 유도하는 이중관.
원형의 관 형태로 상부와 하부가 완전히 개방되고 원형1차피스톤 중간 부분에 원형1차피스톤을 지지 할 수 있는 막대 모양의 피스톤 지지대가 있으며 중심부에는 너트 역할을 하는 구멍이 있어 피스톤 축과 결합 할 수 있다 원형피스톤 외측에는 오링을 끼울 수 있는 상부오링홈과 하부오링홈을 구비하는 원형1차피스톤.
봉 형태로 상부에는 원형1차피스톤 중심부 너트 구멍에 결합 할 수 있는 상부 볼트가 있고 하단부에는 2차피스톤 하부 결합 홈과 결합 할 수 있는 하부볼트가 있는 피스톤 축.
원형판 형태로 중심에는 피스톤 축과 결합하는 하부결합홈이 있고 외측에는 오링을 끼울 수 있는 오링홈이 있으며 몸체 내면을 따라 상하로 움직일 수 있는 2차피스톤.
몸체 내부에 형성되며 1차측배관의 높은 압력에 견딜 수 있어야 하고 중심부에는 피스톤 축이 통과 할 수 있는 구멍이 있는 구획벽.
피스톤 축의 단면적과 구획벽 중심 구멍의 단면적 차이의 미세틈과 2차피스톤단면적과 스프링의 장력에 의해 감압비가 결정된다. 예를 들면 피스톤축의 지름이 10mm 일 때 단면적은 78.5mm이고 구획벽 구멍의 지름이 10.2mm 일 때 단면적은 81.6714mm가 되며 구획벽 구멍과 피스톤 축 틈의 면적은 3.1714mm 가 된다. 2차측 피스톤의 지름이 100mm 일 때 단면적은 7850mm가 되면 틈의 면적 3.1714mm로 나누면 1차측유체압력의 1/2475로 감소되어 2차측 피스톤 상부에 압력이 가해져 아주 약한 스프링과 2차 유체 압력으로 작동이 되게 하여 밸브가 부드럽게 닫힘과 열림이 반복되어 작동된다.
몸체의 내면을 따라 움직 일 수 있게 몸체 내부의 지름보다 약간 적게 하여 2차피스톤이 상하 반복 운동하는데에 방해가 되지 않게 하는 스프링.
원형의 판으로 몸체 내면을 따라 상하로 움직이며 중심부에는 내부 기어 볼트 부분이 결합 되도록 너트 형태의 나사 선이 형성되어있는 스프링지지판.
원형의 판으로 몸체 내부와 고정 하고 중심부에는 나사산이 없는 구멍으로 형성되어있는 고정판.
하단부에는 베밸기어 형식의 톱니바퀴가 있고 고정판 두께의 나사산이 없는 구간이 있으며 고정판에서 이탈하지 못하게 스냅링을 끼울 수 있는 홈이 있으며 상부에는 나사산이 형성되어있는 내부기어.
하단부에는 베밸기어 형태의 톱니바퀴가 형성되어있고 몸체 내면과 맞닫는 위치에 스냅링을 끼울 수 있는 홈이 있고 2차측 유체의 압력 유출을 막는 오링을 끼우는 오링홈이 있으며 끝부분에는 내부 기어를 조절 할 수 있는 외부기어.
실린더 형태로 몸체와 이중관에 고정되어 외부 기어의 고정과 2차측 유체의 외부 유출을 방지하게 하는 기어캡.
1차측 유입구의 높은 압력으로 피스톤축 외부면과 구획벽 중심의 원형의 틈 사이로 유체가 미세하게 흘러 2차피스톤 상부면에 압력을 가하면 원형1차피스톤을 유입로와 이격시켜 유체는 유입로, 이중관, 유출로, 2차측유출구로 흘러가 2차측 배관 압력이 높아지면 2차피스톤 하단부를 밀어 원형1차피스톤이 유입로를 막는 반복 운동으로 밸브가 작동되며 스프링 조절로 인하여 감압을 조절 할 수 있는 구조로서 감압비를 원하는 대로 조절 할 수 있고 밸브가 부드럽게 작동 할 수 있다.
본 발명의 권리 범위는 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시 될 수 있다. 이하 본 발명인 원형피스톤감압밸브는 첨부된 도1 ~ 도10을 참고로 상세하게 설명한다.
본 발명인 원형피스톤감압밸브는 도1에 도시한 바와 같이 몸체(2), 원형1차피스톤(22), 구획벽(5), 2차피스톤(18), 내부기어(9), 외부기어(11), 이중관(21)을 포함한다. 몸체(2)는 내부가 빈 통 형태를 이루며 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결 될 수 있는 유입구(1)가 형성되고 유입구 하단부에 2차측배관이 연결되는 유출구(12)가 형성된다. 몸체(2)의 중간에 1차측 유입구 압력을 차단하는 구획벽(5)이 있으며 또한 유입구(1)와 유출구(12)의 단부에는 배관과 결합되기 위한 볼트 구멍이 형성 될 수 있다. 본체 내면 하부에는 회전방지턱(114)을 끼울 수 있는 회전방지턱홈(10)이 있다. 몸체(2) 외부에 형성되어 몸체(2)를 감싸고 있는 통 형태로 상부에는 유입로(4), 하부에는 유출로(13) 가 있어 원형1차피스톤(22)이 개방 될 때 유체는 유입로(4), 유출로(13)로 유도하는 이중관(21)이 형성된다.
도시한 도2와 같이 원형1차피스톤(22)은 원형의 통 형태로 상부와 하부는 완전히 개방되고 피스톤 중간 부분에 원형1차피스톤(22)을 지지 할 수 있는 원형 막대 형태의 피스톤지지대(106)가 있으며 중심부에는 피스톤축(20), 상부와 결합 할 수 있는 볼트구멍(105)이 있다. 원형1차피스톤(22) 외관에는 유입로(4)를 밀폐하는 상부오링(102)을 끼울 수 있는 상부오링홈(101)과 하부오링(104)을 끼울 수 있는 하부오링홈(103)이 구비된다.
도시한 도 3과 같이 피스톤축(20)은 봉 형태로 상부에는 볼트구멍(105)과 결합 할 수 있는 상부볼트(107)가 형성되고 하부에는 2차피스톤 중심부결합홈(109)에 결합 할 수 있는 하부볼트(108)가 있어 원형1차피스톤(22)과 2차피스톤(18)이 결합되어 상하로 연동 될 수 있게 된다.
도시한 도4와 같이 2차피스톤(18)은 원형판 형태로 중심부에는 피스톤축(20) 하부와 결합하는 결합홈(109)이 형성되고 피스톤 외관에는 오링(111)을 끼울 수 있는 오링홈(110)이 구비되어 1차측 유체의 압력이 미세틈(24)을 통하여 압력이 가해지면 2차피스톤(18)은 밀려나게된다. 구획벽(5)은 몸체 내부에 원형판 형태로 일차측 배관의 높은 유체의 압력에 견딜 수 있어야 하고 중심부에는 피스톤축(20)이 상하로 움직 일 수 있는 구획벽구멍(19)이 있고 피스톤축(20)의 외부면과 구획벽(5)의 미세틈(24)의 단면적과 2차피스톤(18)의 단면적의 크기에 따라 감압비가 결정된다. 2차피스톤(18) 상부에 가해지는 약한 압력은 약한 스프링(17)의 탄력성에 의해 원형피스톤감압밸브가 부드럽게 작동 할 수 있게 된다.
도시한 도5와 같이 스프링(17)은 몸체의 내면에 따라 움직 일 수 있게 몸체 내부의 지름 보다 약간 적게 하여 상하 반복 운동을 할 때 스프링 좌우 이탈이 되지 않게 한다.
도시한 도6과 같이 스프링지지판(16)은 원형의 판으로 중심부에는 내부기어(9) 볼트부분이 결합 되도록 너트 형태의 나사산이 형성되어 외부기어(11)의 조정으로 상하로 움직여 스프링(17)의 탄력성을 조절한다. 외면과 중심부 사이에는 원형의 너트구멍(113)을 지지 할 수 있는 스프링판지지대(112)가 있으며 2차측 유체가 통과 할 수 있는 스프링지지판 개방 공간115이 형성되어있고 외관에는 회전방지턱(114)이 있다.
도시한 도7과 같이 내부기어고정판(15)은 원형의 판으로서 몸체 내면과 고정되게 하고 중심부에는 나사산이 없는 구멍으로 형성되어 내부기어(9)가 회전만 할 수 있도록 한다. 중심부가 있고 2차측 유체가 통과 할 수 있는 기어고정판개방공간(116)이 형성되어 있다. 내부기어스냅링(121)을 끼울 수 있는 홈이 있으며 내부기어(9)가 이탈하지 못하게 한다.
도시한 도8과 같이 내부기어(9) 하단부에는 베밸기어 형식의 기어(122)가 있고 내부기어고정판(15) 두께의 나사산이 없는 구간이 있으며 내부기어고정판(15)에서 이탈하지 못하게 내부기어스냅링(121)을 끼울 수 있는 내부기어스냅링홈(120)이 있다.
도시한 도9와 같이 외부기어(11) 하단 부분에는 기어(129)가 형성되어 있고 몸체 내면과 맞닿는 위치에 외부기어스냅링(128)을 넣을 수 있는 외부기어스냅링홈(123)이 있고 기어오링(126)을 끼울 수 있는 기어오링홈(124)이 있으며 끝부분에는 외부기어를 조절 할 수 있게 사각 볼트가 구비된다. 기어캡(127)은 몸체(2), 이중관(21)에 고정되어 외부 기어의 고정과 2차측 유체의 외부 유체의 유출을 방지하는 역할을 한다.
도시한 도10과 같이 유입로(4), 유출로(13)의 형태이며 유입구(1)의 단면적의 면적과 동일하게 한다
1. 유입구
2. 몸체
3. 볼트구멍
4. 유입로
5. 구획벽
6. 센서
7. 경고방송
8. 공기주입구
9. 내부기어
10. 회전방지턱홈
11. 외부기어
12. 유출구
13. 유출로
14. 유체배수구
15. 내부기어고정판
16. 스프링지지판
17. 스프링
18. 2차피스톤
19. 구획벽구멍
20. 피스톤축
21. 이중관
22. 원형1차피스톤
23. 결합너트
24. 미세틈
101. 상부오링홈
102. 상부오링
103. 하부오링홈
104. 하부오링.
105. 볼트구멍
106. 피스톤지지대
107. 상부볼트
108. 하부볼트
109. 결합홈
110. 오링홈
111. 오링
112. 스프링판 지지대
113. 스프링판 너트 구멍
114. 회전 방지턱
115. 스프링 지지판 개방 공간
116. 기어 고정판 개방 공간
117. 기어 고정판 지지대
118. 고정판 구멍
119. 내부기어볼트
120. 내부기어 스냅링홈
121. 내부기어 스냅링
122. 기어
123. 외부기어 스냅링홈
124. 기어오링홈
125. 사각볼트
126. 기어오링
127. 기어캡
128. 외부기어스냅링
129. 기어

Claims (7)

  1. 내부가 비고 상단부에 유체가 공급되는 1차측 배관이 연결되는 유입구가 있으며 상부에는 원형1차피스톤 작동 시 유체를 이중관으로 유도하는 유입로가 있고 하부에는 유출로가 있으며 몸체 내면에는 회전 방지턱 홈이 있으며 2차측 배관이 연결되는 유출구가 형성된 몸체.
    몸체를 감싸고 유체를 유도하는 이중관, 원형의 관 형태로 상부와 하부가 완전히 개방되고 중앙에는 피스톤지지대가 있고 유입로를 밀폐, 개방하는 원형1차피스톤.
    원형의 판 형태로 피스톤 축의 단면적과 구획벽 중심 구멍의 단면적의 미세한 틈으로 받는 압력으로 원형 1차 피스톤과 연동되는 2차 피스톤.
    원형의 판 형태로 2차측 유체가 흐를 수 있는 개방 공간이 있고 스프링을 받쳐주는 스프링판. 스프링판을 상하로 이동시켜 스프링의 탄력을 조절하는 내부기어, 외부기어가 구비되어 원형피스톤감압밸브가 작동되면 일차측 유체가 피스톤 구획벽 구멍 사이의 미세한 틈새로 2차피스톤 상부에 압력이 가해지면 원형1차피스톤과 피스톤축, 2차피스톤이 연동되어 밀려나면 유체는 유입로, 이중관, 유출로, 2차측 유출구로 흐르게 되고 2차측 배관의 압력이 높아지면 스프링의 탄력성과 2차피스톤 하단부에 유체의 압력이 가해지면서 원형1차피스톤이 유출로를 폐쇄 개방이 반복되는 원형피스톤감압밸브.
  2. 제 1항에 있어서
    몸체를 감싸고 있는 공간으로 유체의 흐름을 유도하는 것을 특징으로 하는 이중관
  3. 제 1항에 있어서
    원형의 관 형태로 상부 하부가 완전히 개방되고 피스톤 지지대가 있으며 유입로를 차단하는 것을 특징으로 하는 원형1차피스톤
  4. 제 1항에 있어서
    원형1차피스톤과 결합하는 피스톤축을 포함하되 피스톤축의 단면적과 구획벽 구멍 단면적의 크기로 2차피스톤 상부에 가해지는 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 원형피스톤감압밸브
  5. 제 1항에 있어서
    원형의 판 형태로 내부기어고정판, 스프링지지판의 개방 공간으로 2차측 유체가 유입되어 2차피스톤 하단부에 압력이 가해져 원형1차피스톤을 작동시키는 것을 특징으로 하는 원형피스톤감압밸브
  6. 제 1항에 있어서
    외부 기어를 조절하여 내부 기어로 상하를 움직이게 하여 스프링 탄력성을 조절하는 것을 특징으로 하는 원형피스톤감압밸브
  7. 제 1항에 있어서
    구획벽 구멍 단면적과 피스톤축 단면적과의 차이 면적과 2차피스톤 단면적과 스프링 탄력성에 의해 감압비를 산출하는 것을 특징으로 하는 원형피스톤감압밸브
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220102467A (ko) * 2021-01-13 2022-07-20 이혜인 감압밸브

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