WO2012108583A1

WO2012108583A1 - 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브

Info

Publication number: WO2012108583A1
Application number: PCT/KR2011/002986
Authority: WO
Inventors: 노성왕
Original assignee: 진명이십일 주식회사
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2012-08-16
Also published as: JP5449250B2; KR20120090263A; KR101365228B1; JP2012163202A

Abstract

본 발명은 관로를 흐르는 유체의 중심축을 중심으로 유량조절체를 회전시킴에 따라 회전량을 길이로 변환시켜 콘부와의 간격조절을 통해 통과유량을 조절할 수 있게 함으로써, 나사방식으로 미세유량의 조절이 가능할 뿐만 아니라 설치장치를 줄여 좁은 공간에서도 장착하여 사용할 수 있도록 한 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브는, 길이방향으로 유로가 형성되고, 이 유로의 내부에는 콘부가 구비된 제1몸체; 일단이 제1몸체와 결합되어 회전시킴에 따라 콘부와의 간격을 통하여 유량을 조절하는 유량조절체; 및 유량조절체의 타단을 마감하며 파이프와 연결되는 제2몸체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브

본 발명은 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유량조절체를 나사방식으로 회전시킴에 따라 유동저항을 개선시킨 콘부와의 간격이 미세하게 조절될 수 있게 함으로써, 정확한 압력 및 유량 조절과 함께 시간이 경과하더라도 유량변동을 일으키지 않으며, 유동저항에 따르는 공동화현상 발생이 현저히 줄어듦으로써 밸브 및 부수장치의 내구수명이 개선되고, 급격한 유량변동에 의한 안전사고를 방지하는 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 관로를 흐르는 유체의 흐름을 제어하여 유량을 조절하는 밸브에는 볼 밸브·버터플라이 밸브·게이트 밸브 그리고 다이아프램 밸브 등 다양한 종류가 있다. 이 중에서 볼 밸브가 많이 사용되는 유형의 밸브로서 다양한 형태로 제작하여 사용되고 있다.

특허문헌1은 이러한 볼 밸브의 일예를 보여준다. 특허문헌1의 볼 밸브는, 밸브 본체(6) 양측의 유로(1) 중앙에 설치되고, 관통공(5)이 구비된 볼(2)과, 볼(2)의 상방에 맞물리고 유로(1)와 수직방향으로 설치된 스템(3)과, 스템(3)과 일체로 고정된 핸들(4)과, 볼(2)과 유로(1)의 접촉면에 설치되어 볼(2)과 밸브 본체(6)사이를 기밀하도록 하는 시트링(7)을 구비하여서 된 공지의 유량 제어 볼에 있어서, 전술한 볼(2)의 회전 각도에 대하여 유로(1)와 중첩되는 볼(2)의 관통공(5) 면적이 비례하도록 함을 특징으로 한다. 이러한 종래의 볼 밸브는 유량차단용 손잡이를 돌림에 따라 볼이 회전하면서 유로를 차단 또는 연결하여 유량을 제어한다.

하지만, 이러한 종래의 종 밸브는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

1) 손잡이를 돌림에 따라 볼이 회전하면서 유로를 연결시켜 주기 때문에 유체의 공급 및 차단에는 효과가 있으나 정밀하게 유량을 조절할 수는 없었다.

2) 정밀하게 압력 또는 유량조절을 하기 위하여 볼을 완전히 열지 않고 볼에 형성된 유로가 유체흐름에 대하여 동일선상에 위치하게 하는 방법이 있다. 하지만, 이처럼 볼의 유로가 어긋나게 되면 일시적으로 유량조절이 가능하나, 유체의 압력에 의하여 볼이 회전하면서 완전히 열리거나 반대로 완전히 닫혀버려 유량 또는 압력 조절이 전혀 이루어지지 않게 된다.

더하여 급격히 유량변동 또는 압력변동이 발생하면 배관과 펌프와 부대장치 내부의 급격한 압력상승으로 인하여 필연적으로 급격한 파괴에 의하여 안전사고가 빈번히 발생하고, 안전변을 설치하더라도 안전변으로 방출되는 다량의 이송유체에 의하여 막대한 손실이 발생한다.

한편 정밀하게 압력 또는 유량조절을 하기 위하여 볼을 완전히 열지 않게 되면 이송되는 유체의 유선의 흐름이 급격하게 변동되어 유체의 압력과 속도가 급격히 변화되어 이송유체가 증기압 이하로 도달하게 되고 이로 인하여 공동현상(케비테이션)이 발생하게 되어 밸브를 완파된다.

한편 상술한 공동현상 및 이송유체의 유동저항으로 인하여 유동소음이 대기 중으로 확산되어 산업안전 및 산업환경을 저해하는 요소로 대두 된다.

3) 볼 밸브에서 필연적으로 발생하는 난류의 발생으로 인하여 유동흐름에 민감한 측정장비는 설치하기가 어려웠다. 이를 해결하기 위해서는 반드시 난류흐름을 층류화시키는 정류장치가 필요하고, 측정장비는 이 정류장치로부터 일정직선 거리를 확보해야만 했다. 따라서, 부수적인 장비의 증설이 필요하게 되고, 이로 인하여 설비공간이 협소한 곳에는 설치가 불가능하였다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 관로를 흐르는 유체의 중심축을 중심으로 유량조절체를 회전시킴에 따라 회전량을 길이로 변환시켜 유동저항을 개선시킨 콘부와의 간격조절을 통해 통과유량을 조절할 수 있게 함으로써, 나사방식으로 미세유량의 조절이 가능할 뿐만 아니라 설치장치를 줄여 좁은 공간에서도 장착하여 사용 가능하며, 공동현상 및 유동저항을 줄여 밸브 및 부대장치의 내구수명을 연장하고, 방생소음을 낮추어 작업환경을 개선시키며, 급격한 밸브 닫힘을 방지함으로써 밸브 및 부대장치의 급파를 방지함으로써 산업안전을 개선시킨 콘 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브는, 길이방향으로 유로가 형성되고, 이 유로의 내부에는 콘부가 구비된 제1몸체; 일단이 제1몸체와 결합되어 회전시킴에 따라 콘부와의 간격을 통하여 유량을 조절하는 유량조절체; 및 유량조절체의 타단을 마감하며 파이프와 연결되는 제2몸체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 제1몸체는 내주면에 각각 나사산부와, 나사산부의 안쪽으로 씰링이 장착되도록 홈부가 형성되고, 외주면에는 유량조절체를 고정시킬 수 있도록 고정나사가 체결되는 고정구멍이 관통 형성되며, 그 일측에는 파이프와 연결되어 콘부를 통하여 유로가 형성되도록 플랜지가 구비된 것을 특징으로 한다.

특히, 콘부는 유동저항이 극소화된 유선형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 유량조절체는, 제1몸체의 내부에 끼워져서 나사체결되고, 콘부와의 간격을 통하여 통과유량이 제어되도록 사면이 형성된 체결관로부; 체결관로부와 연결되고, 제2몸체(30)에 압입설치되는 압입관로부; 및 체결관로부와 압입관로부 사이에 돌출형성된 장착플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 장착플랜지부는 외주면에 복수개의 회전조작용 홈부가 등간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 제2몸체는, 유량조절체의 타단이 압입될 수 있도록 내주면에 씰링이 장착되도록 홈부가 형성된 관부; 및 파이프와 연결할 수 있도록 관부의 일측에 형성된 플랜지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

1) 나사결합방식으로 유량조절체를 회전시켜 유량을 조절하기 때문에 회전량에 대하여 직선방향으로 진행하는 길이 조절이 용이하여 그만큼 미세한 유량조절이 가능하다.

2) 유량조절체가 나사방식으로 제1몸체에 체결되어 유량조절을 위한 간극조절이 이루어지기 때문에, 밸브를 통과하는 유체의 압력에 의하여 유량조절체가 풀리거나 잠기는 것을 방지할 수 있다. 이는 한번 유량조절이 이루어진 상태를 지속적으로 유지시켜 주는 역할을 한다.

3) 유체가 콘 형상의 콘부 표면을 따라 유동하기 때문에 유체의 유동흐름이 균일하여 난류발생을 억제함으로써, 기존의 밸브와 같이 강한 난류에 의해 발생되는 문제점을 해결할 수 있으며, 공동현상발생이 억제되어 밸브 및 배관을 포함한 부대설비의 급격한 파손을 미연에 방지하여 내구수명을 연장하는 동시에 파괴에 의하여 필연적으로 발생되는 안전사고와 경제적 손실을 예방할 수 있으며, 유동 소음발생을 현저히 저하할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘 밸브의 전체 구성을 보여주기 위하여 각 구성요소로 분해된 상태를 보여주는 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른 콘 밸브의 결합상태를 보여주기 위한 단면도.

도 3은 본 발명에 따라 결합된 콘 밸브의 간극조절 상태를 보여주기 위한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 제1몸체 11 : 유로

12 : 콘부 12a : 토출구

13 : 나사산부 14 : 홈부

14a : 씰링 15 : 고정구멍

15a : 고정나사 16 : 플랜지

16a : 체결구멍 20 : 유량조절체

21 : 체결관로부 21a : 숫나사부

22 : 압입관로부 23 : 장착플랜지부

23a : 홈부 24 : 사면

30 : 제2몸체 31 : 관부

32 : 플랜지부 32a : 체결구멍

33 : 홈부 33a : 씰링

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

도 1은 본 발명에 따른 콘 밸브의 전체 구성을 보여주기 위하여 각 구성요소로 분해된 상태를 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 콘 밸브의 결합상태를 보여주기 위한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따라 결합된 콘 밸브의 간극조절 상태를 보여주기 위한 단면도이다. 여기서, 도면부호 "P1"과 "P2"는 본 발명에 따른 콘 밸브가 설치되는 파이프를 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 콘 밸브(100)는, 콘 밸브를 설치하기 위하여 서로 마주보게 설치된 한쌍의 파이프(P1,P2)에 각각 장착되는 제1몸체(10) 및 제2몸체(30), 그리고 일단이 상기 제1몸체(10)에 나사체결되어 이 제1몸체(10)에 구비된 콘부(12)와의 간격(G) 조절을 통하여 미세유량을 조절하고 타단이 상기 제2몸체(30)에 압입되게 설치되는 유량조절체(20)를 포함한다.

이하, 이들 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1몸체(10)는 파이프(P2)에 장착되는 플랜지(16)와, 유체의 유동이 가능하도록 이 플랜지(16)로부터 연장되어 형성된 유로(11)를 포함하여 구성된다.

특히, 유로(11)에는 내부에 위치하도록 콘부(12)가 구비된다. 콘부(12)는 제1몸체(10)의 제작시 일체로 형성하게 되는데, 이 유로(11)를 통해 유입된 유체가 플랜지(16)를 통해 빠져나갈 수 있도록 복수의 토출구(12a)를 형성한다. 일예로, 이러한 토출구(12a)는 콘부(12)가 플랜지(16) 중앙에 삼발이 모양으로 지지되도록 제1몸체(10)을 형성함으로써 각 다리 사이에 형성된다. 또한, 이러한 콘부(12)는 제1몸체(10)에 일체로 형성된 것으로 설명하고 있으나, 분리형으로 제작하여 플랜지(16)에 탈장착할 수 있는 구조로도 제작하는 것이 가능하다.

또한, 유로(11)는 내주면의 입구부에 나사산부(13)가 형성되고, 이 나사산부(13)의 안쪽에는 홈부(14)가 형성된다. 이때, 나사산부(13)는 후술하게 될 유량조절체(20)와 나사체결이 이루어지게 된다. 그리고, 홈부(14)는 적어도 하나 형성되어 씰링(14a)이 구비되어, 유로(11)에 끼워진 유량조절체(20)와의 사이로 유체가 누설되는 것을 방지한다.

그리고, 유로(11)에는 외주면에 고정구멍(15)이 관통형성된다. 이때, 이 고정구멍(15)은 유로(11)에 끼워진 유량조절체(20)와 중첩되는 위치에 형성한다. 이는 이 고정구멍(15)을 통하여 고정나사(15a)를 체결함에 따라 제1몸체(10)에 유량조절체(20)를 일체로 고정시키기 위함이다.

한편, 플랜지(16)는 파이프(P2)의 플랜지와 동일한 직경으로 형성하며, 그 일면에는 체결구멍(16a)이 형성된다. 이 체결구멍(16a)은 파이프(P2)의 플랜지에 형성된 체결구멍과 동일위치에 형성하여 이들 플랜지끼리 결합하는데 사용된다. 물론, 플랜지(16)는 바로 파이프에 용접 등의 방법으로 연결하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 도면에서는 도시하지 않았지만, 플랜지(16)에는 파이프(P2)와 마주하는 면에 씰링을 위한 홈부를 더 형성할 수도 있다.

유량조절체(20)는 유체의 유동이 가능하며 일단에는 사면(24)이 형성된 체결관로부(21)와, 이 체결관로부(21)에 일체로 연장되게 형성된 압입관로부(22)와, 이 체결관로부(21)와 압입관로부(22)의 연결부위에 돌출형성된 장착플랜지부(23)를 포함한다.

체결관로부(21)는 그 외경이 상기 유로(11)의 내경과 동일한 길이로 제작되며, 외주면에는 상기 나사산부(13)와 체결될 수 있도록 숫나사부(21a)가 형성된다. 그리고, 체결관로부(21)에는 유로(11)의 안쪽으로 끼워지는 단부에 상기 콘부(12)를 감싸주는 형태로 사면(24)이 형성된다. 이때, 사면(24)은 콘부(12)와 일정한 간격(G)을 갖게 된다.

압입관로부(22)는 체결관로부(21)와 연장되게 형성되며, 이때 그 외경은 후술하게 될 제2몸체(30)의 내경과 같은 길이로 형성된다. 이러한 압입관로부(22)는 제2몸체(30)에 씰링에 의해 억지끼움방식으로 압입설치된다.

장착플랜지부(23)는 체결관로부(21)와 압입관로부(22) 사이에 형성된다. 특히, 이 장착플랜지부(23)의 외주면에는 등간격으로 홈부(23a)가 형성된다. 이 홈부(23a)는 케이블렌치의 홈이 끼워지게 하여 장착플랜지부(23)를 회전시킬 때 사용된다. 물론, 이 홈부(23a)에는 돌기를 끼워서 체인 등이 걸리게 하여 장착플랜지부(23)를 회전시키게 할 수도 있으며, 또한 상기 홈부를 대처하여 기어 치합에 의해 장착플랜지부를 회전시킬 수도 있다.

제2몸체(30)는 상기 압입관로부(22)를 감싸주는 관부(31)와, 이 관부(31)의 일측에 형성되어 파이프(P1)에 연결되는 플랜지부(32)를 포함하여 구성된다.

특히, 관부(31)에는 내부에 홈부(33)가 형성되며, 이 홈부에는 씰링(33a)이 구비된다. 이러한 홈부(33)는 본 발명에 따른 볼 밸브(100)의 크기를 고려하여 유동되는 유체의 압력에 따라 복수개가 형성된다. 도면에서는 2개가 형성된 예를 보여준다.

플랜지부(32)는 파이프(P1)에 연결되게 되며, 나사방식으로 체결하기 위한 경우 체결구멍(32a)이 더 형성되기도 한다. 이러한 체결방식으로 통상의 기술로 이루어지는 것으로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

(작동)

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 콘 밸브(100)는, 유량조절이 필요한 경우 고정나사(15a)를 이완시켜 제1몸체(10)에 고정된 유량조절체(20)가 회전가능한 상태로 둔다.

이어, 유량조절체(20)를 회전시킨다. 이때의 회전은 홈부(23a)에 케이블렌치 등을 끼워 유량조절체(20)를 회전시킴에 따라 이루어진다. 한편 장착플랜지부(23)의 외주면에 기어를 형성시켜 상기한 유량조절체(20)를 회전시킬 수도 있다.

이에 체결관로부(21)는 제1몸체(10)에 나사체결되어 회전하게 되고, 압입관로부(22)는 씰링(33a)에 의해 누설이 방지된 상태에서 제2몸체(10)에서 압입된 상태에서 회전하게 된다.

한편, 유량조절체(20)는 이러한 회전에 의하여 제1몸체(10)의 길이방향으로 움직이게 되고, 이에 따라 콘부(12)와 사면(24) 사이의 간격(G)이 달라지게 된다.

이때의 간격(G)은 조절하고자 하는 유량에 따라 달라진다. 그리고, 이러한 간격(G)은 유량조절체(20)의 회전량을 길이로 변환시키기 때문에 그만큼 미세조절도 가능하게 된다.

마지막으로, 유량조절이 끝나게 되면 고정나사(15a)를 다시 체결하여 제1몸체(10)에 유량조절체(20)를 고정시키게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 나사방식으로 길이조절되는 유량조절체가 콘부와의 간극조절에 의해 유량조절이 이루어지게 함으로써, 구조가 간단하면서도 정확하고 정밀하게 미세 유량조절이 가능하게 되는 것이다.

Claims

길이방향으로 유로(11)가 형성되고, 이 유로(11)의 내부에는 콘부(12)가 구비된 제1몸체(10);

일단이 상기 제1몸체(10)와 결합되어 회전시킴에 따라 상기 콘부(12)와의 간격(G)을 통하여 유량을 조절하는 유량조절체(20); 및

상기 유량조절체(20)의 타단을 마감하며 파이프와 연결되는 제2몸체(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 제1몸체(10)는 내주면에 각각 나사산부(13)와, 상기 나사산부(13)의 안쪽으로 씰링(14a)이 장착되도록 홈부(14)가 형성되고,

외주면에는 상기 유량조절체(20)를 고정시킬 수 있도록 고정나사(15a)가 체결되는 고정구멍(15)이 관통 형성되며,

그 일측에는 파이프와 연결되어 상기 콘부(12)를 통하여 유로가 형성되도록 플랜지(16)가 구비된 것을 특징으로 하는 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 유량조절체(20)는,

상기 제1몸체(10)의 내부에 끼워져서 나사체결되고, 콘부(12)와의 간격(G)을 통하여 통과유량이 제어되도록 사면(24)이 형성된 체결관로부(21);

상기 체결관로부(21)와 연결되고, 상기 제2몸체(30)에 압입설치되는 압입관로부(22); 및

상기 체결관로부(21)와 상기 압입관로부(22) 사이에 돌출형성된 장착플랜지부(23);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브.
제 3 항에 있어서,

상기 장착플랜지부(23)는 외주면에 복수개의 회전조작용 홈부(23a)가 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 제2몸체(30)는,

상기 유량조절체(20)의 타단이 압입될 수 있도록 내주면에 씰링(33a)이 장착되도록 홈부(33)가 형성된 관부(31); 및

파이프와 연결할 수 있도록 상기 관부(31)의 일측에 형성된 플랜지부(32);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정밀한 압력 및 유량 조절이 가능한 콘 밸브.