KR20220069415A

KR20220069415A - 고압 밸브

Info

Publication number: KR20220069415A
Application number: KR1020200156502A
Authority: KR
Inventors: 장세민; 조성호; 곽주환; 박혜인; 김우근; 김수영; 감승훈; 노은식; 김현수
Original assignee: 디케이락 주식회사
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-05-27
Also published as: KR102406046B9; KR102406046B1

Abstract

본 발명은 고압 밸브에 관한 것으로, 유입구와 배출구가 형성된 제1 밸브 바디, 상기 제1 밸브 바디 내에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 장착되는 밸브 시트, 상기 밸브 시트를 관통하고 상기 유입구와 상기 배출구 사이의 유로를 개폐하는 밸브 스템, 상기 제1 밸브 바디와 결합되어 내부에 상기 밸브 스템이 이동할 수 있는 공간을 제공하는 제2 밸브 바디 및 상기 제1 밸브 바디와 결합되고 상기 밸브 시트를 지지하며 상기 밸브 스템이 관통하는 서포트를 포함할 수 있고, 상기 서포트는, 상기 밸브 스템의 축과 수직한 평면 상에 형성되고, 상기 제1 밸브 바디와 접촉하는 지지면을 포함하며, 상기 지지면과 상기 제1 밸브 바디 사이에는 원주 방향을 따라 가스켓이 구비되어 실링을 위한 부재들의 파손 가능성을 감소시켜 실링 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

고압 밸브 {HIGH-PRESSURE VALVE}

본 발명의 고압 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압의 조건에서 밸브 시트 또는 오링의 파손을 방지하고, 실링 성능 및 응답 성능을 개선한 고압 밸브에 관한 것이다.

밸브는 배관 내에서 유동하는 유체의 흐름을 조절하기 위하여 이용되는 장치로, 유체가 유동하는 배관의 중간이나 끝단에 장착되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.

이러한 밸브는 주로 자동차 등의 기계 장치나 플랜트 등의 배관에 장착되어 유체의 흐름을 제어하는데 이용되며, 유체를 원하는 부위로 적시에 공급하도록 유체의 흐름을 제어하는데 중요한 역할을 수행하고 있다.

필요한 부위에 적절한 유체의 공급을 수행하기 위해 밸브 장치에는 무엇보다 신속하고 정확한 유체의 유동 제어 기능이 요구된다. 특히, 배관 내부에 폭발성이 높은 위험 유체가 이송되거나 고압의 유체가 이송되는 경우에는 필요에 따라 신속히 유체의 흐름을 제어해 유체의 과잉 공급이나 누출로 인한 피해가 발생하지 않도록 제어될 필요가 있기 때문에, 밸브 장치의 작동 신뢰성이 더욱 중요해질 수 있다.

이와 관련해, 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 참조하면 배관을 통해 유동하는 고압의 유체의 흐름을 제어하는데 이용되는 고압 밸브(차단 밸브)가 제시되어 있다. 이러한 고압 밸브(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 밸브 바디(20) 내에 형성된 유로를 밸브 시트(30)와 밸브 스템(40)의 상호 작용을 통해 개폐하면서 고압 밸브(10)를 통한 유체의 흐름을 제어하도록 작동하게 된다.

구체적으로, 전술한 고압 밸브(10)는 고압 밸브(10)의 몸체를 형성하는 밸브 바디(20)에 외부로부터 유체가 유입되는 유입구(22)와 유체를 외부로 배출하는 배출구(24)가 구비되며, 유입구(22)와 배출구(24) 사이에는 유로(26)가 형성되어 유입구(22)와 배출구(24)가 서로 유체 연통하도록 구성된다. 한편, 밸브 바디(20) 내에 형성된 유로(26)에는 밸브 시트(30) 및 밸브 스템(40)이 장착되어 밸브 스템(40)과 밸브 시트(30) 사이의 상호작용에 의해 유입구(22)와 배출구(24) 사이의 유로(26)가 개방 및 폐쇄되면서 고압 밸브(10)를 통해 유체의 공급이 수행되거나 차단되도록 작동하게 된다.

예컨대, 이러한 고압 밸브(10)는 가압홀(28) 등을 통해 공급되는 유체의 압력에 의해 피스톤(50) 및 이에 연결된 밸브 스템(40)이 일측으로 가압되어 이동하게 되면[도 1에 도시된 상태에서 밸브 스템(40)이 하방으로 이동하는 경우] 밸브 시트(30)의 중심부에 형성된 보어와 밸브 스템(40)이 이격되어 밸브 시트(30)의 중심부에 형성된 보어를 통해 밸브 바디(20)에 형성된 유입구(22)와 배출구(24)가 연통되고 이로 인해 유입구(22)를 통해 유입된 유체가 배출구(24)를 통해 외부로 배출됨으로써 밸브를 통한 유체 공급이 수행되고, 유체의 공급이 완료되어 외부에서 가해지는 압력이 제거되면 밸브 스템(40)은 서포트(35)와 피스톤(50) 사이에 장착된 스프링(60)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복원되어 밸브 스템(40)이 밸브 시트(30)의 보어에 접촉하면서 밸브 바디(20)에 형성된 유입구(22)와 배출구(24)가 서로 차단되어 밸브를 통한 유체의 공급이 중단되게 된다.

그러나, 이러한 구조의 종래의 고압 밸브(10)는 유로를 개폐하기 위해 밸브 스템(40)이 밸브 시트(30)에 접촉된 상태와 이격된 상태 사이에서 반복 이동을 하는 과정에서, 고강성의 금속 재질로 형성되는 밸브 스템(40)이 플라스틱 등의 경량의 소재로 형성되는 밸브 시트(30)에 반복적인 충격을 가해 밸브 시트(30)의 접촉면에 파손을 일으킬 우려가 있고, 이와 같이 밸브 시트(30)의 접촉면에 손상이 발생하게 되면 밸브 시트(30)와 밸브 스템(40) 사이에 완전한 접촉이 발생하지 못해 폐쇄 상태에서 밸브를 통한 유체의 유동이 완전히 차단되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

특히, 수소 충전소 등과 같이 초고압의 압력 환경에서 작동하는 고압 밸브의 경우에는 밸브 스템(40)의 손상으로 인해 고압 밸브의 작동성이 저하될 경우 폭발 등의 대형 사고로 이어질 우려가 있기 때문에 밸브 스템(40)의 손상 등으로 인해 보다 큰 문제가 야기될 위험이 있다.

한국등록특허공보 제10-1524634호(2015.05.26.) 한국공개특허공보 제10-2017-0022714호(2017.03.02.)

본 발명은 종래의 고압 밸브의 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 고압 밸브 내에서 유체의 유동을 제어하는 밸브 시트와 밸브 스템의 구조를 개선해 밸브 시트의 손상에 의한 고압 밸브의 작동 신뢰성 저하를 방지하고 고압 밸브의 수명을 보다 향상시킬 수 있도록 구성된 개선된 구조의 고압 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 고압 밸브는, 유체가 유입되는 유입구, 유체가 배출되는 배출구가 형성된 제1 밸브 바디; 상기 제1 밸브 바디 내에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 장착되는 밸브 시트; 상기 밸브 시트를 관통하고, 상기 유입구와 상기 배출구 사이의 유로를 개폐하는 밸브 스템; 상기 제1 밸브 바디와 결합되어 내부에 상기 밸브 스템이 이동할 수 있는 공간을 제공하는 제2 밸브 바디; 및 상기 제1 밸브 바디와 결합되고, 상기 밸브 시트를 지지하며, 상기 밸브 스템이 관통하는 서포트;를 포함할 수 있다.

상기 서포트는, 상기 밸브 스템의 축과 수직한 평면 상에 형성되고, 상기 제1 밸브 바디와 접촉하는 지지면;을 포함하며, 상기 지지면과 상기 제1 밸브 바디 사이에는 원주 방향을 따라 가스켓이 구비될 수 있다.

상기 서포트는, 내주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제1 실링홈;을 포함하고, 상기 실링 부재는, 상기 밸브 스템의 직선 이동 시, 상기 서포트에 고정될 수 있다.

상기 제1 밸브 바디는, 상기 밸브 스템의 일측 단부를 수용해 상기 밸브 스템의 이동을 가이드하는 가이드 보어;를 더 포함하고, 상기 밸브 스템은, 외주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제2 실링홈; 및 외주면에 형성되고, 축 방향을 따라 상기 제2 실링홈에 나란하게 형성되는 제3 실링홈;을 포함할 수 있다.

본 발명의 고압 밸브는 상기 제2 밸브 바디에 결합되고, 상기 밸브 스템을 이동시키는 피스톤;을 더 포함할 수 있다.

상기 피스톤은, 외주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제4 실링홈;을 포함할 수 있다.

상기 밸브 시트는, 수지 소재로 형성되고, 상기 밸브 스템과 접촉 가능하게 구비되는 제1 밸브 시트; 및 금속 소재로 형성되고, 상기 밸브 스템과 접촉 가능하게 구비되는 제2 밸브 시트;를 포함할 수 있다.

상기 제1 밸브 시트는, 상기 밸브 스템이 관통하는 제1 보어부;를 포함하고, 상기 제2 밸브 시트는, 상기 밸브 스템이 관통하는 제2 보어부;를 포함하며, 상기 제1 보어부의 직경은, 상기 제2 보어부의 직경보다 클 수 있다.

상기 밸브 스템은, 상기 서포트를 관통하는 제1 스템부; 상기 제1 스템부에서 축 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 제1 스템부에서 시작하여 점차 직경이 증가하는 제2 스템부; 및 상기 제2 스템부에서 축 방향을 따라 연장 형성되고, 상기 제2 스템부의 최대 직경보다 작은 직경을 가지며, 상기 제1 밸브 바디에 삽입 수용되는 제3 스템부;를 포함할 수 있다.

상기 제1 밸브 바디는, 상기 밸브 스템의 일측 단부를 수용해 상기 밸브 스템의 이동을 가이드하는 가이드 보어; 및 상기 가이드 보어와 외부를 연통시키는 가이드홀;을 포함하고, 상기 가이드 보어의 직경과 상기 가이드 홀의 직경은 상기 제3 스템부의 직경보다 클 수 있다.

본 발명의 고압 밸브는, 상기 제2 밸브 바디의 일측을 덮도록 구비되고, 중앙에 유체가 유동할 수 있는 가압홀이 형성된 밸브 바디 캡; 및 상기 제2 밸브 바디에 결합되고, 상기 밸브 스템을 이동시키는 피스톤;을 더 포함할 수 있다.

상기 피스톤은, 상기 밸브 바디 캡을 향하여 형성된 가압면;을 포함하며, 상기 밸브 바디 캡과 상기 가압면 사이에는 소정의 공간이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브는 스템의 이동 방향과 수직한 방향으로 가스켓이 구비되어 스템의 왕복 이동에 의한 가스켓의 파손 가능성을 감소시키고, 실링 부재의 파손 가능성을 감소시켜 실링 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 고압 밸브에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 제1 밸브 바디를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 제2 밸브 바디를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 밸브 시트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 서포트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 밸브 스템을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브에서 피스톤을 설명하기 위한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브를 설명하기 위한 사시도가 개시되고, 도 4에는 도 3의 분해 사시도가 개시되며, 도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브를 설명하기 위한 단면도가 개시되고, 도 6 내지 도 11에는 본 발명의 실시예에 따른 고압 밸브의 각 부품을 설명하기 위한 단면도가 개시되어 있다.

도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)가 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)는 유체를 이송하는 파이프 라인에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)는 도면에 도시된 바와 같이 밸브 바디(100) 내부에 장착된 밸브 시트(200)의 보어부를 밸브 스템(400)을 통해 개폐하면서 밸브를 통한 유체의 유동을 제어하도록 기능하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 바디(100)는 고압 밸브(1)의 전체적인 몸체를 형성하는 부분으로, 예컨대 도면에 도시된 바와 같이 제1 밸브 바디(110)와 이에 체결되는 제2 밸브 바디(120)로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밸브 바디(110)는 고압 밸브(1)의 하부 하우징 기능을 수행하는 부분으로, 일측에 외부로부터 유체가 유입되는 유입구(130)와 밸브 내부로 유입된 유체가 외부로 배출되는 배출구(140)가 구비되고 유입구(130)와 배출구(140)는 제1 밸브 바디(110) 내부에 형성된 공간을 통해 연통되어 유체가 유동할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입구(130)는 연결홀(135)을 통해 제1 밸브 바디(110)의 내부 공간부와 연통되고, 배출구(140)는 유도홀(145)을 통해 제1 밸브 바디(110)의 내부 공간부와 연통되도록 구성될 수 있으며, 유도홀(145)은 배출구(140)로 유출되는 유체의 유속과 압력을 감소시켜 원활한 유체의 유동을 형성할 수 있도록 축방향에 대해 비스듬하게 경사진 구조로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

제1 밸브 바디(110)의 일측에는[예컨대, 제2 밸브 바디(120)가 위치하는 방향] 후술하는 밸브 시트(200)가 장착되는 시트 장착부(150)와 서포트(300)가 장착되는 서포트 장착부(160)가 구비될 수 있으며, 이의 반대측에는[예컨대, 제2 밸브 바디(120)가 위치하는 반대 방향]에는 후술하는 밸브 스템(400)의 일부가 수용되는 가이드 보어(170)가 구비될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 서포트 장착부(160)를 향하는 면에는 원주 방향을 따라 가스켓 홈(165)이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 밸브 바디(110)의 축 방향 일측 면과 서포트(300)의 사이에는 원주 방향을 따라 환형의 가스켓(700)이 구비될 수 있다.

가이드 보어(170)는 밸브 스템(400)의 일측 단부를 수용해 밸브 스템(400)의 이동을 가이드하는 기능을 수행할 수 있으며, 가이드 보어(170)에는 가이드 보어(170)를 외부와 연통시키는 가이드홀(175)이 구비되어 밸브 스템(400)의 이동시 가이드 보어(170) 내부의 공기를 외부로 배출하거나 가이드 보어(170) 내부로 공기를 유입시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 고압 밸브(1)에서 밸브 스템(400)이 하부로 이동해 유체 공급이 가능한 개방 위치로 이동하게 되면 가이드 보어(170) 내부를 채우고 있던 공기는 가이드홀(175)을 통해 외부로 배출되어 공기 압축에 의해 밸브 스템(400)의 이동이 방해되는 것이 방지될 수 있고, 밸브 스템(400)이 다시 상부로 이동해 밸브 시트(200)를 폐쇄하는 위치로 이동할 때에는 가이드홀(175)을 통해 외부의 공기가 유입되어 가이드 보어(170) 내를 채우게 된다.

한편, 본 실시예에서는 가이드 보어(170)의 직경(D4)과 가이드홀(175)의 직경을 동일하게 형성할 수 있다. 이때, 가이드 보어(170)의 직경(D4)과 가이드 홀의 직경(D4)은 후술할 제3 스템부(430)의 직경(R3)보다 클 수 있다(D4>R3). 이러한 구성으로, 밸브 스템(400)의 이동 시 가이드 보어(170) 내부의 공기가 가이드홀(175)을 통해 원활하게 유입 및 배출될 수 있다. 따라서, 유압의 변화에 대한 밸브 스템(400)의 반응 속도를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 밸브 바디(110)의 일측에는 제2 밸브 바디(120)가 체결되어 고압 밸브(1)의 전체적인 몸체를 형성하도록 구성될 수 있다.

제2 밸브 바디(120)는 제1 밸브 바디(110)와 결합되어 내부에 밸브 시트(200) 및 서포트(300)를 수용하고, 밸브 스템(400)이 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.

제2 밸브 바디(120)에는 바디 수용부(121)가 형성될 수 있다. 바디 수용부(121)는 제1 밸브 바디(110)가 삽입 수용될 수 있도록 구비될 수 있다. 일 예로, 바디 수용부(121)의 내경은 제1 밸브 바디(110)의 일측의 외경과 같거나 작을 수 있다. 이러한 구성으로, 제2 밸브 바디(120)는 나사 결합 또는 압입 등을 통해 제1 밸브 바디(110)에 결합되도록 구성될 수 있다.

제2 밸브 바디(120)에는 스프링 수용부(122)가 형성될 수 있다. 스프링 수용부(122)는 후술할 스프링(600)이 관통 수용될 수 있다. 일 예로, 스프링 수용부(122)의 내경은 스프링(600)의 외경보다 클 수 있다. 또한, 스프링 수용부(122)의 내경은 바디 수용부(121)의 내경보다 작을 수 있다. 이러한 구성으로, 본 발명에 따른 고압 밸브(1)를 조립할 때, 바디 수용부(121)와 스프링 수용부(122)의 내부 공간을 통하여 스프링(600)을 손쉽게 삽입할 수 있으므로, 조립성을 향상시킬 수 있다.

제2 밸브 바디(120)에는 피스톤 수용부(123)가 형성될 수 있다. 피스톤 수용부(123)은 후술할 피스톤(500)이 직선 이동 가능하도록 수용될 수 있다. 일 예로, 피스톤 수용부(123)의 내경은 스프링 수용부(122)의 내경보다 클 수 있고, 피스톤 수용부(123)의 내경은 바디 수용부(121)의 내경보다 작을 수 있다. 이러한 구성으로 피스톤(500)의 직선 이동 시 피스톤(500)의 이동 범위를 제한할 수 있고, 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 과도한 피스톤(500) 이동에 따른 파손을 방지할 수 있다.

피스톤 수용부(123)의 내측에는 제어부재의 일부[예컨대, 도면에 도시된 실시예의 경우에는 피스톤(500)]가 장착되어 작동할 수 있는 구동공간(180)이 구비될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만 제2 밸브 바디(120)에는 구동공간(180) 내외로 공기를 배출/유입하기 위한 공기 유입/배출홀을 별도로 형성할 수 있다. 이 경우, 공기 압축에 의한 저항 없이 피스톤(500) 및 밸브 스템(400)이 원활하게 밸브 바디 내에서 이동하면서 밸브의 개폐 동작을 신속하고 정확하게 수행할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서 제2 밸브 바디(120)의 일측은 개방된 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제2 밸브 바디(120)의 개방된 일측의 직경은 피스톤(500)의 최대 직경보다 클 수 있다. 이와 같은 구성으로 본 발명에 따른 고압 밸브(1)를 조립할 때, 제2 밸브 바디(120)의 개방된 일측에 피스톤(500)을 손쉽게 끼울 수 있으므로, 조립성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서 제2 밸브 바디(120)의 일측 외주면에는 복수 개의 컷팅 면이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로 조립 과정 또는 보수 과정에서 제2 밸브 바디(120)를 용이하게 고정시킬 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서 제2 밸브 바디(120)의 구동공간의 일측(즉, 개방된 일측)은 밸브 바디 캡(190)이 결합될 수 있다.

밸브 바디 캡(190)은 피스톤(500)의 이탈을 방지하도록 제2 밸브 바디(120)의 일측을 덮을 수 있다.

밸브 바디 캡(190)은 바디 결합부(191) 및 커버부(192)를 포함할 수 있다.

바디 결합부(191)는 제2 밸브 바디(120)의 개방된 일측에 삽입될 수 있도록 원통과 유사한 형태로 형성될 수 있고, 바디 결합부(191)의 외경은 제2 밸브 바디(120)의 개방된 일측의 내경과 같거나 클 수 있다. 이와 같은 구성으로 밸브 바디 캡(190)과 제2 밸브 바디(120)는 나사 결합 또는 압입 등을 통하여 결합될 수 있고, 강한 고정력을 유지할 수 있다.

커버부(192)는 바디 결합부(191)와 일체로 형성되되, 바디 결합부(191)의 일측에 배치될 수 있고, 제2 밸브 바디(120)의 일측을 덮을 수 있도록 형성될 수 있다. 일 예로, 커버부(192)는 다각형의 판 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로 조립 과정 또는 보수 과정에서 제2 밸브 바디(120)를 용이하게 고정시킬 수 있으므로 작업성을 향상시킬 수 있다.

밸브 바디 캡(190)의 중앙에는 가압홀(195)이 형성될 수 있고, 가압홀(195)을 통하여 유체가 공급될 수 있으며, 가압홀(195)을 통한 유체의 공급으로 제어부재[예컨대, 밸브 스템(400) 및 피스톤(500)]를 가압할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)는 가압홀(195)을 통해 밸브 내부로 유입된 유체에 의해 피스톤(500)이 가압되어 피스톤(500) 및 이에 연결된 밸브 스템(400)이 이동하면서 밸브가 개폐되도록 구성될 수 있다.

밸브 시트(200)는 밸브 바디(100)[예컨대, 제1 밸브 바디(110)]의 시트 장착부(150)에 장착될 수 있고, 구체적으로 제1 밸브 바디(110) 내에서 유입구(130)와 배출구(140) 사이에 장착될 수 있다.

밸브 시트(200)는 후술하는 밸브 스템(400)과의 상호작용을 통해 유입구(130)와 배출구(140) 사이에 형성된 유로를 개폐할 수 있다. 즉, 밸브 시트(200)는 밸브 스템(400)과 접촉 가능하게 구비되어 유체의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다.

밸브 시트(200)는 대략 원통형의 구조로 형성될 수 있으며, 밸브 시트(200)의 중심부에는 밸브 스템(400)이 삽입 관통될 수 있는 관통 보어가 형성될 수 있다.

밸브 시트(200)는 내부에 서로 다른 직경의 관통 보어가 형성되는 복수의 영역으로 형성될 수 있다. 예컨대, 밸브 시트(200)는 중심에 제1 직경(D1)의 보어부[제1 보어부(215)]가 형성된 제1 밸브 시트(210)와 제1 직경(D1)과 다른 크기를 갖는, 예컨대 제1 직경(D1) 보다 작은 직경을 갖는, 제2 직경(D2)의 보어부[제2 보어부(221)]가 형성된 제2 밸브 시트(220)로 구성될 수 있다.

이때, 제1 밸브 시트(210)와 제2 밸브 시트(220)는 밸브 스템(400)과 각각 접촉 가능하게 구비될 수 있다.

한편, 제1 밸브 시트(210)와 제2 밸브 시트(220)의 소재는 서로 다를 수 있다. 일 예로, 제1 밸브 시트(210)는 수지 소재로 형성될 수 있고, 제2 밸브 시트(220)는 금속 소재로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 밸브 시트(210)는 실링 성능이 우수한 소재를 사용할 수 있고, 제2 밸브 시트(220)는 내구성이 우수한 소재를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성으로, 수지 소재를 통하여 실링 효과를 향상시키는 동시에 금속 소재를 통하여 사용 수명을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)는 종래의 고압 밸브와 달리 밸브 스템(400)과 상호작용하여 유입구(130)와 배출구(140) 사이의 유로를 개폐하는 밸브 시트(200)가 서로 다른 직경의 관통 보어를 갖도록 복수의 영역으로 형성되어 있기 때문에, 밸브 스템(400)이 왕복 운동하며 고압 밸브가 작동하는 과정에서 밸브 시트(200)에 일부 손상이 발생하더라도 밸브 시트(200)의 다른 부분을 통해 유로가 차폐될 수 있어 고압 밸브(1)의 작동 신뢰성 및 사용 수명이 향상될 수 있게 된다.

한편, 제2 밸브 시트(220)에는 오리피스부(223)가 형성될 수 있다. 오리피스부(223)는 유입구(130)를 통해 유입된 유체가 배출구(140)를 향해 안정적으로 유동할 수 있도록 유체의 유동을 안내하는 기능을 수행하며, 오리피스부(223)에는 하나 이상의 분기홀(224)이 구비되어 유입되는 유체의 유동 방향을 변화시키고 유체의 유속 및 유량을 완화시키는 기능을 수행할 수 있다.

제2 밸브 시트(220)에는 제3 직경(D3)의 보어부[제3 보어부(222)]가 형성될 수 있다. 일 예로, 제3 직경(D3)은 제2 직경(D2)보다 작을 수 있다.

밸브 시트(200)의 상부에는 서포트(300)가 구비될 수 있다.

서포트(300)는 제1 밸브 바디(110)와 결합되고, 밸브 시트(200)가 삽입 지지되며, 밸브 스템(400)이 관통할 수 있다.

서포트(300)은 제2 밸브 시트(220)의 일측이 삽입될 수 있는 시트 수용부(310)가 형성될 수 있다. 이때, 시트 수용부(310)의 내경은 제2 밸브 시트(220)의 일측의 외경에 대응하여 형성될 수 있다.

서포트(300)의 내주면에는 제1 실링홈(320)이 형성되어 O링 등의 실링 부재(800)가 수용되도록 구성될 수 있다. 일 예로, 제1 실링홈(320)의 내경은 시트 수용부(310)의 내경보다 작을 수 있다. 이와 같은 구성으로, O링 등의 실링 부재(800)가 제2 밸브 시트(220)와 서포트(300)에 의하여 고정될 수 있다.

서포트(300)는 밸브 바디의 내부에 형성된 서포트 장착부(160)에 장착되며, 중심부에 관통 보어(330)를 구비하여 관통 보어(330)를 통해 밸브 스템(400)을 수용하고 밸브 스템(400)의 장착 및 이동을 안내하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 관통 보어(330)의 내경은 제1 실링홈(320)의 내경보다 작을 수 있다.

이러한 구성으로, 본 발명에서는 관통 보어(330)의 축 방향 길이를 최소화하여 밸브 스템(400)의 외주면과 서포트(300)가 접촉되는 면적을 최소화할 수 있고, 밸브 스템(400)의 외주면과 서포트(300)의 접촉에 의하여 파손이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 밸브 스템(400)의 외주면과 서포트(300)의 마찰로 응답 속도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

서포트(300)는 상부에 밸브 스템(400)에 탄성력을 가해 밸브를 폐쇄상태로 위치시키는 스프링(600)의 일단을 수용하여 지지하기 위한 스프링 수용홈(340)이 구비되도록 구성될 수 있다. 이때, 스프링 수용홈(340)은 서포트(300)의 축 방향 일측 단부에 배치된 디스크 형태의 면에 원주 방향을 따라 형성될 수 있다. 이와 같은 구성으로 스프링 수용홈(340)에 스프링(600)이 안정적으로 수용될 수 있다.

한편, 본 발명에서 서포트(300)는 밸브 스템(400)의 축과 수직한 평면 상에 형성되고, 제1 밸브 바디(110)와 접촉하는 지지면(350)을 포함할 수 있다. 이때, 지지면(350)은 후술할 가스켓(700)과 접촉될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고압 밸브(1)의 내부에는 제어부재가 구비되어 제어부재의 이동에 의해 고압 밸브의 유입구(130)와 배출구(140) 사이에 형성된 유로가 개폐되면서 유체의 공급이 제어되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부재는 밸브 시트(200)와 상호작용해 유체의 이동을 개방 및 차단하는 밸브 스템(400)과 이에 결합되어 밸브 스템(400)을 이동시키는 기능을 수행하는 피스톤(500)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 밸브 스템(400)은 밸브 시트(200)를 관통하고, 직선 이동을 통하여 밸브 시트(200)와 접촉 또는 분리되면서 유입구(130)와 배출구(140) 사이의 유로를 개폐할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 밸브 스템(400)은 서포트(300)의 중심부에 형성된 관통 보어(330) 내에 삽입되어 장착되는 제1 스템부(410), 밸브 시트(200)와 상호작용해 밸브 바디(100) 내부의 형성된 유로를 개방 및 폐쇄하는 제2 스템부(420), 제1 밸브 바디(110)의 가이드 보어(170) 내로 삽입되어 장착되는 제3 스템부(430)를 포함하도록 구성될 수 있다.

밸브 스템(400)은 대략 봉 형태와 유사하게 형성될 수 있고, 축 방향을 따라 적어도 일정 거리 영역은 중공형으로 형성될 수 있다.

제1 스템부(410)는 제2 밸브 시트(220)의 제3 보어부(222) 및 서포트(300)의 관통 보어(330)를 관통할 수 있다. 제1 스템부(410)는 제2 밸브 시트(220)의 제3 보어부(222) 및 서포트(300)의 관통 보어(330)의 직경(D3)보다 작은 직경(R3)을 갖도록 형성될 수 있다.

한편, 제1 스템부(410)의 외주면은 제1 실링홈(320)에 수용된 O링 등의 실링 부재(800)와 접촉될 수 있다. 즉, O링 등의 실링 부재(800)는 제1 실링홈(320)과 제1 스템부(410)의 외주면 및 제2 밸브 시트(220)의 일측 단부 면과 접촉될 수 있다. 이와 같은 구성으로, O링 등의 실링 부재(800)는 3개의 부품이 만나는 위치에 배치되므로, 3개의 부품 사이에서 발생할 수 있는 틈을 최소화시킬 수 있고, 기밀 성능을 향상시키는 효과가 있다.

제2 스템부(420)는 제1 스템부(410)에서 축 방향을 따라 연장 형성되고, 제1 스템부(410)에서 시작하여 점차 직경이 증가하는 형태로 형성될 수 있다.

제2 스템부(420)는 제1 스템부(410)에서부터 점차 직경이 확대되는 안착면(425)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 제2 스템부(420)의 직경은 제1 스템부(410)의 직경(R3)에서부터 점차 확대되어 제1 밸브 시트(210)의 제1 보어부(215)의 직경(D1)보다 큰 직경(R1)까지 확대 형성될 수 있다.

이러한 구성으로, 밸브 스템(400)은 안착면(425)이 제1 밸브 시트(210)의 제1 보어부(215)의 내주면에 접촉해 개폐를 수행할 수 있다. 또한, 밸브의 반복 작동 등으로 제1 밸브 시트(210)가 파손되는 경우에는 안착면(425)이 제2 밸브 시트(220)의 제2 보어부(221)의 내주면에 접촉해 개폐를 수행할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 밸브의 반복 작동 등으로 제1 밸브 시트(210)가 파손되는 경우에도 제2 밸브 시트(220)가 밸브 스템(400)과 접촉하면서 유체의 유동을 차단할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 밸브(1)는 전술한 종래의 고압 밸브에 비해 고압 밸브(1)의 작동 신뢰성이 향상될 수 있고 고압 밸브(1)의 사용 수명이 더욱 증가될 수 있게 된다.

제3 스템부(430)는 제1 밸브 바디(210)에 형성된 가이드 보어(170) 내에 삽입 수용되어 밸브 스템(400)의 이동이 안내되도록 구성될 수 있다.

이때, 제3 스템부(430)의 직경(R2)은 가이드 보어(170)의 직경(D4)보다 작을 수 있다. 한편, 제3 스템부(430)의 직경(R2)은 제2 스템부(420)의 최대 직경(R1)보다 작을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 제2 스템부(420)의 최대 직경(R1)을 제3 스템부(410)의 직경(R2)보다 크게하여 밸브의 응답 성능을 향상시키는 효과가 있다.

한편, 제3 스템부(430)의 직경(R2)은 제1 스템부(410)의 직경(R3)보다 클 수 있다.

한편, 제3 스템부(430)의 외주면에는 O링 등의 실링 부재(800)를 수용할 수 있는 제2 실링홈(450) 및 제3 실링홈(460)이 형성되어 있다. 이때, 제3 실링홈(460)은 밸브 스템(400)의 축 방향을 따라 상기 제2 실링홈(450)에 나란하게 형성될 수 있다.

이와 같은 구성으로, 가이드 보어(170)와 제3 스템부(430)의 외주면 사이에는 O링 등의 실링 부재(800)가 구비될 수 있고, 가이드홀(175)과 연결홀(135) 사이가 기밀될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 밸브 스템(400)의 직선 왕복 이동에 따라 파손이 빈번하게 발생하는 O링 등의 실링 부재(800)를 연속적으로 2개 배치시켜 어느 하나의 O링 등의 실링 부재(800)가 파손되더라도 기밀성을 유지시킬 수 있고, 기존의 하나의 O링 등의 실링 부재(800)에 집중되던 충격을 2개의 O링 등의 실링 부재(800)가 분산함으로써 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

밸브 스템(400)은 제1 스템부(410)의 일측 단부에서 연장 형성되고 피스톤(500)에 삽입 결합되는 피스톤 결합부(440)를 더 포함할 수 있다.

피스톤 결합부(440)의 직경은 후술할 피스톤(500)의 스템 결합홈(510)의 직경과 같거나 클 수 있다. 따라서, 피스톤 결합부(440)은 스템 결합홈(510)에 삽입되어 고정 결합될 수 있다.

밸브 스템(400)은 중심부에 일측 단부로부터 길이방향을 따라 연장하는 중심 보어(470)를 구비할 수 있다.

피스톤(500)은 제2 밸브 바디(120) 내부에 결합되고, 밸브 스템(400)과 결합하여 밸브 스템(400)을 이동시킬 수 있다.

피스톤(500)은 밸브 바디에 형성된 가압홀(195)을 통해 유입되는 유체의 압력과 스프링(600)의 탄성력 등에 의해 피스톤(500)에 연결된 밸브 스템(400)을 왕복운동시키는 기능을 수행한다.

이를 위해, 피스톤(500)은 제2 밸브 바디(220)에 형성된 구동공간(280)의 내주면에 대응하는 크기의 외경을 갖도록 형성되고, 일측 단부에는 가압홀(195)로부터 유입되는 유체가 압력은 인가하는 가압면(520)이 형성되며, 타측 단부에는 피스톤 결합부(440)가 삽입 결합되는 스템 삽입홈(510)이 형성될 수 있다.

따라서, 피스톤(500)은 밸브 스템(400)에 체결되어 밸브 스템(400)과 일체로 이동할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 피스톤 결합부(440)가 스템 삽입홈(510)에 삽입되어 일체로 이동되는 구조를 가지나 이에 한정되는 것은 아니고 밸브 스템(400)과 피스톤(500)가 일체로 왕복운동을 할 수 있는 구조라면 임의의 다양한 형상 및 구조로 형성되어도 무방하다. 예컨대, 밸브 스템(400)도 피스톤(500)와 일체형 구조로 형성되어도 무방하다

한편, 본 발명에서 가압면(520)은 밸브 바디 캡(190)을 향하여 형성되고, 피스톤(500)의 축 방향 일측 단부에 원형의 홈 형태로 형성되되, 가압홀(195)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성된다.

이와 같은 구성으로 가압면(520)과 밸브 바디 캡(190)의 사이에는 유체가 수용될 수 있는 소정의 공간(540)이 형성될 수 있다. 따라서, 가압홀(195)을 통하여 유체가 유입될 경우, 유체가 가압면(520) 전체를 동시에 누를 수 있으므로, 밸브 개폐의 응답속도를 향상시키는 효과가 있다.

한편, 본 실시예에서는 피스톤(500)의 원활한 이동을 위해 피스톤(500)의 외주면에는 제4 실링홈(530)이 형성되어 O링 등의 실링 부재(800)를 수용하도록 구성될 수 있다.

피스톤(500)과 서포트(300) 사이에는 스프링(600)이 게재되어 장착되도록 구성될 수 있다. 스프링(600)은 도면에 도시된 바와 같이 서포트(300)와 피스톤(500) 사이에 압축된 상태로 장착되어 밸브를 폐쇄하는 방향으로 제어부재[밸브 스템(400) 및 피스톤(500)]를 가압하는 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 가압홀(290)을 통해 가압된 공기가 밸브 내부로 유입되지 않는 경우 밸브 스템(400)은 밸브 시트에 접촉해 폐쇄 상태로 유지되어 밸브를 통한 유체의 공급을 차단할 수 있게 된다.

본 발명에서 서포트(300)의 지지면(350)과 제1 밸브 바디(110) 사이에는 원주 방향을 따라 가스켓(700)이 구비될 수 있다. 이와 같은 구성으로 밸브 스템(400)의 직선 왕복 운동이 있더라도, 가스켓(700)에는 충격이 인가되지 않고, 가스켓(700)의 파손을 방지할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 밸브 바디
110: 제1 밸브 바디
120: 제2 밸브 바디
130: 유입구
140: 배출구
165: 가스켓 홈
190: 밸브 바디 캡
210: 제1 밸브 시트
220: 제2 밸브 시트
300: 서포트
320: 제1 실링홈
400: 밸브 스템
425: 안착면
450: 제2 실링홈
460: 제3 실링홈
500: 피스톤
520: 가압면
600: 스프링
700: 가스켓
800: 실링 부재

Claims

유체가 유입되는 유입구, 유체가 배출되는 배출구가 형성된 제1 밸브 바디;
상기 제1 밸브 바디 내에서 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 장착되는 밸브 시트;
상기 밸브 시트를 관통하고, 상기 유입구와 상기 배출구 사이의 유로를 개폐하는 밸브 스템;
상기 제1 밸브 바디와 결합되어 내부에 상기 밸브 스템이 이동할 수 있는 공간을 제공하는 제2 밸브 바디; 및
상기 제1 밸브 바디와 결합되고, 상기 밸브 시트를 지지하며, 상기 밸브 스템이 관통하는 서포트;
를 포함하고,
상기 서포트는,
상기 밸브 스템의 축과 수직한 평면 상에 형성되고, 상기 제1 밸브 바디와 접촉하는 지지면;
을 포함하며,
상기 지지면과 상기 제1 밸브 바디 사이에는 원주 방향을 따라 가스켓이 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 밸브.
제1항에 있어서,
상기 서포트는,
내주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제1 실링홈;
을 포함하고,
상기 실링 부재는,
상기 밸브 스템의 직선 이동 시, 상기 서포트에 고정되는 것을 특징으로 하는 고압 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1 밸브 바디는,
상기 밸브 스템의 일측 단부를 수용해 상기 밸브 스템의 이동을 가이드하는 가이드 보어;
를 더 포함하고,
상기 밸브 스템은,
외주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제2 실링홈; 및
외주면에 형성되고, 축 방향을 따라 상기 제2 실링홈에 나란하게 형성되는 제3 실링홈;
을 포함하는 고압 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제2 밸브 바디에 결합되고, 상기 밸브 스템을 이동시키는 피스톤;
을 더 포함하고,
상기 피스톤은,
외주면에 실링 부재가 수용되도록 형성되는 제4 실링홈;
을 포함하는 고압 밸브.