KR101197421B1 - 우회 유로 및 보조 유로를 이용한 유로 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유로 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 양단에 입구 및 출구 각각이 구비되되, 상기 출구 측에 복수 개의 관통 홀이 형성되는 밸브 몸체와; 하부는 상기 밸브 몸체의 출구 측에 위치하며 개구된 상부는 상기 밸브 몸체의 중앙부에서 유로와 평행하게 돌출되는 가이드 관과; 하부는 밀폐되며 개구된 상부는 상기 가이드 관에 삽입된 상태에서 탄성체와 유체 압력의 상호 작용에 의해 후퇴, 전진 운동하면서 상기 밸브 몸체의 유로를 개폐하는 개폐 실린더와; 일 측은 상기 밸브 몸체의 입구 측과 연통되며 타 측은 상기 가이드 관의 하부 측과 연통되어 상기 밸브 몸체의 유로 외부에 구비되는 우회 유로와; 일 측은 상기 우회 유로와 연통되며 타 측은 상기 밸브 몸체의 유로 일 측에 형성되는 관통부와 연결되는 보조 유로와; 상기 우회 유로 및 보조 유로의 유체 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브를; 포함하여 우회 유로를 통한 유체의 흐름 방향을 이용하여 밸브 내부의 유체 흐름을 제어하는 유로 제어 밸브에 관한 것이다.

Description

우회 유로 및 보조 유로를 이용한 유로 제어 밸브{A valve for controlling the path of fluid using by bypass channnels}

본 발명은 유로 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 양단에 입구 및 출구 각각이 구비되되, 상기 출구 측에 복수 개의 관통 홀이 형성되는 밸브 몸체와; 하부는 상기 밸브 몸체의 출구 측에 위치하며 개구된 상부는 상기 밸브 몸체의 중앙부에서 유로와 평행하게 돌출되는 가이드 관과; 하부는 밀폐되며 개구된 상부는 상기 가이드 관에 삽입된 상태에서 탄성체와 유체 압력의 상호 작용에 의해 후퇴, 전진 운동하면서 상기 밸브 몸체의 유로를 개폐하는 개폐 실린더와; 일 측은 상기 밸브 몸체의 입구 측과 연통되며 타 측은 상기 가이드 관의 하부 측과 연통되어 상기 밸브 몸체의 유로 외부에 구비되는 우회 유로와; 일 측은 상기 우회 유로와 연통되며 타 측은 상기 밸브 몸체의 유로 일 측에 형성되는 관통부와 연결되는 보조 유로와; 상기 우회 유로 및 보조 유로의 유체 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브를; 포함하여 우회 유로 및 보조 유로를 통한 유체의 흐름 방향을 이용하여 밸브 내부의 유체 흐름을 제어하는 유로 제어 밸브에 관한 것이다.

유로 제어 밸브는 파이프와 같은 배관에 설치되어 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 밸브로서, 배관 내의 유체 흐름에 의해 작동되므로 일체의 외부 동력을 필요로 하지 않으면서도 제어 장치로서 유용하게 사용된다. 하지만 통상적인 유로 제어 밸브는 밸브를 개폐하는 디스크의 운동이 유체 유동에 의해 제어 또는 조정된다는 점에서, 유체 유동이 급격히 변화할 때 디스크가 폐쇄 또는 완전 개방되면서 밸브 내부에 장착되는 시트에 강하게 충돌함으로써 충격이나 소음이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 나아가 디스크가 폐쇄될 때 발생하는 충격으로 밸브 자체에 진동이 발생하게 되면, 밸브 입구의 시트와 디스크의 접촉이 매우 짧은 시간 안에 수차례 반복하게 되는 미세 떨림 현상(chattering)이 발생하여 안정적인 밸브 동작이 저해되는 문제점도 있었을 뿐 아니라, 급격한 유체의 유동 변화에 따라 디스크가 갑작스럽게 개폐되면 유체의 운동 에너지가 충격파로 변환되어 밸브 자체는 물론 주위의 관로까지 충격을 미치는 수격 현상(water hammering)이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 종래 유로 제어 밸브의 단점을 개선하기 위하여 제안된 기술 중에 대한민국 등록특허 제0492625호 및 대한민국 등록특허 제1124532호가 있다.

대한민국 등록특허 제0492625호의 작동 구성은 도 4에 개시되어 있다. 먼저, 압축기가 작동하여 우측으로부터 유체가 유입되면, 유입 유체의 압력에 의해 밸브체(20)가 스프링(40)을 압축하며 이점 쇄선 위치로 이동하게 되고, 완충 공간 내부의 유체는 유체 통과공(32a)을 통해서만 배출되며 밸브체가 개방된다. 이와 반대로 밸브가 폐쇄되면, 밸브체(20)가 폐쇄 방향으로 이동함에 따라 완충 공간의 체적이 커지면서 내부에 부압이 생기고 이어서 유체 통과공(32a)을 통해 유체가 완충 공간 내부로 유입되면서 밸브체가 폐쇄 방향으로 이동하며 폐쇄되는 작동 구성이다.

이 기술은 비교적 작은 직경의 유체 통과공을 통해 완충 공간으로부터 유체를 배출하거나, 또는 완충 공간으로 유체가 유입되는 작용을 이용한다는 점에서 유체의 압력 변동에 따른 밸브체의 정방향 또는 역방향의 급격한 변위를 방지할 수 있는 이점이 기대된다. 하지만, 기본적으로 폐쇄 단부에 형성되는 작은 크기의 유체 통과공이라는 수단을 이용하여 유체의 흐름을 제어한다는 점에서 유체에 포함되어 있는 이물질에 의해 유체 통과공이 막히는 경우에는 더 이상 작동 자체가 불가능한 단점이 있을 뿐 아니라, 이를 유지 보수하기 위해서는 밸브체를 전수 분해해야 하는 단점이 있다. 더욱이 이 기술은 유체 통과공이 단순한 체크 밸브 기능을 수행한다는 점에서 밸브 내부의 유체 흐름이 달라지는 경우 이에 적절하게 대처하지 못하는 한계가 있다.

도 5는 대한민국 등록특허 제1124532호의 기술 구성을 보여준다. 먼저, 디스크(7) 전면에 가해지는 압력이 탄성 부재(10)의 반발력보다 커지면, 디스크(7)는 플런저 로드(13)와 함께 뒤쪽으로 밀려나가면서 밸브(1)가 개방된다. 이후 유체 유입량이 점차 많아지면 디스크(7)는 뒤쪽으로 점차 더 이동하게 되며, 작아진 부피만큼 제1 쿠션 챔버(27) 내에 수용된 유체는 통공(29)을 통해 내부 챔버(25)로 점차 배출되는데, 통공(29)이 안내 실린더(9)에 의해 막히게 된다. 그런데, 이럴 경우 제1 쿠션 챔버(27)에 남아 있던 유체는 오리피스 공(31)을 통해서만 내부 챔버(25)로 배출될 수 있으므로, 이때 발생하는 저항으로 인해 디스크(7)의 후진 속도는 급격히 떨어지게 되고, 따라서 디스크(7)는 밸브(1)를 완전 개방할 때 안내 실린더(9)와 충돌없이 정숙한 접촉을 이루게 되는 것이다.

반대로, 유체 흐름이 정지되어 디스크(7) 전면에 걸리는 유체 압력이 사라지면 쿠션 체크 밸브(1)는 완전 개방 상태에서 폐쇄 상태로 점차 전환되는데, 최초 디스크(7)는 탄성 부재(10)의 반발력에 의해 좌측으로 이동하여 전진한다. 이에 따라, 제1 쿠션 챔버(27)는 점차 커지며 걸리는 부압에 의해 내부 챔버(25)의 유체가 제1 쿠션 챔버(27) 내부로 유입되며, 이와 동시에 디스크(7)와 연동하도록 되어 있는 플런저(11)도 점차 앞쪽으로 이동하여 통공(35)이 막히게 된다. 그러면, 제2 쿠션 챔버(33)에 남아 있던 유체는 오리피스 공(37)을 통해서만 내부 챔버(25)로 배출될 수 있기 때문에, 이때 발생하는 저항으로 인해 디스크(7)의 전진 속도는 급격히 떨어지져 안착 시트(5)와 접촉할 때 충돌을 일으키지 않고 밸브(1) 폐쇄는 정숙하게 이루어지는 특징이 있다.

이 기술은 제1 쿠션 챔버 및 제2 쿠션 챔버와, 상기 제1 쿠션 챔버 또는 제2 쿠션 챔버와 연통되는 오리피스 공 및 통공을 이용한다는 점에서, 단순한 유체 통과공만을 이용하는 전자의 기술에 비하여 어느 정도 안정적인 유로 제어가 가능한 장점이 있다. 하지만, 이 기술은 무엇보다도 복수 개의 챔버 및 복수 개의 통공을 이용하여 유로를 제어한다는 점에서 그 구성이 너무 복잡한 단점이 있으며, 만일 어느 부품이 훼손되어 정상적으로 작동하지 않는 경우에는 전체 구성이 작동하지 못하는 단점이 있다. 또한, 이 기술 역시 전자와 마찬가지로 오리피스 공 및 통공 각각이 단순한 체크 밸브 기능을 수행한다는 점에서 밸브 내부의 유체 흐름이 달라지는 경우 이에 적절하게 대처하지 못하는 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제0492625호, 대한민국 등록특허 제1124532호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명은 유체의 압력이나 유량에 미세한 변동이 있는 경우에 헌팅이나 채터링 현상이 발생하지 않음은 물론, 밸브의 폐쇄시 발생하는 충격력을 최소화시킬 수 있는 유로 제어 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 밸브 내부의 유체 흐름 정도에 따라 밸브의 개폐 정도를 적절하게 조절할 수 있는 유로 제어 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 단순한 구성으로 이루어져, 조립 및 분해가 간편할 뿐 아니라, 그 유지 보수 작업을 아주 용이하게 할 수 있는 유로 제어 밸브를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 양단에 입구(12) 및 출구(18) 각각이 구비되되, 상기 출구(18) 측에 복수 개의 관통 홀(16)이 형성되는 밸브 몸체(10)와; 하부는 상기 밸브 몸체(10)의 출구(18) 측에 위치하며 개구된 상부는 상기 밸브 몸체(10)의 중앙부에서 유로(14)와 평행하게 돌출되는 가이드 관(20)과; 하부는 밀폐되며 개구된 상부는 상기 가이드 관(20)에 삽입된 상태에서 탄성체(40)와 유체 압력의 상호 작용에 의해 후퇴, 전진 운동하면서 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14)를 개폐하는 개폐 실린더(30)와; 일 측은 상기 밸브 몸체(10)의 입구(12) 측과 연통되며 타 측은 상기 가이드 관(20)의 하부 측과 연통되어 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14) 외부에 구비되는 우회 유로(50)와: 일 측은 상기 우회 유로(50)와 연통되며 타 측은 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14) 일 측에 형성되는 관통부(17)와 연결되는 보조 유로(60)와; 상기 우회 유로(50)와 보조 유로(60)가 연통되는 일 지점에 구비되어 우회 유로(50) 및 보조 유로(60)의 유체 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브(70)를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 우회 유로(50)의 일 측은 상기 밸브 몸체(10)의 관통 홀(16) 부위를 통과하여 상기 가이드 관(20)의 하부와 연통되는 것이 바람직하다.

본 발명은 밸브를 폐쇄함에 있어 밸브 몸체 내부에 구비되는 가이드 관 및 개폐 실린더의 각 수용부에 우회 유로를 통해 유체를 점진적으로 채워나가는 방식을 제안함으로써 밸브가 폐쇄되는 과정에서 밸브와 밸브에 구비되는 시트 사이에서 발생하는 충격력을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 밸브를 개방함에 있어, 기본적으로 탄성체의 복원력을 이용하되 이에 부가하여 일정 직경의 우회 유로로서 수용부 내부에 채워져 있는 유체의 배출 양을 조절하거나, 또는 밸브 몸체의 유로로 배출하여 유체 저항이 발생하도록 유도함으로써 밸브가 급격하게 개방되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 밸브가 개방된 상태에서도 우회 유로의 연결 정도를 제어하거나, 또는 우회 유로와 보조 유로 상호 간의 연결 정도를 제어하는 방법으로 개폐 실린더를 전진 또는 후퇴시킬 수 있다는 점에서 밸브 몸체의 유로를 흐르는 유체 흐름이 변화하는 경우에 적절하게 대응할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 밸브 몸체 내부에 구비되는 가이드 관 및 개폐 실린더의 각 수용부에 유체를 유입하거나, 또는 유체를 배출함에 있어 밸브 몸체의 유로 외부에 설치되는 우회 유로를 제안함으로써, 유로 내부에 구비되는 각종 부품으로부터 간섭을 배제할 수 있을 뿐 아니라 유로를 통해 유입되는 각종 이물질들부터 비교적 자유로워 전체 장치가 안정적으로 작동할 수 있다는 이점이 기대된다.

또한, 본 발명은 밸브의 우회 유로가 밸브 몸체 외부에 구비된다는 점에서 그 유지 관리가 용이할 뿐 아니라, 부품의 수리 및 교환이 필요한 경우에도 신속하게 대처할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서 유로 제어 밸브의 개략적인 구성도.
도 2 및 도 3 각각은 도 1 실시예의 개략적인 작동 구성도.
도 4 및 도 5 각각은 종래 유로 제어 밸브의 개략적인 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서 유로 제어 밸브의 개략적인 구성도로서, 본 발명은 기본적으로 밸브 몸체(10)와, 가이드 관(20)과, 개폐 실린더(30)와, 우회 유로(50)와 보조 유로(60), 그리고 컨트롤 밸브(70) 및 탄성체(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 밸브 몸체(10)는 유로(14)가 구비되어 유체가 흐르는 공간을 제공하며, 본 발명에 따른 유로 제어 구성요소가 장착되는 하우징으로 기능한다. 밸브 몸체(10)의 양 단에는 입구(12) 및 출구(18) 각각이 구비되며, 상기 출구(18) 측에는 복수 개의 관통 홀(16)이 형성된다. 상기 관통 홀(16)은 후술할 가이드 관(20)의 중심 축에 대하여 방사형으로 이루어질 수 있으며, 그 일 구성은 전술한 대한민국 등록특허 제0492625호의 유동 통로와 같이 이루어질 수도 있다.

도면 부호 15는 밸브 몸체(10)의 출구(18) 측에 구비되는 연결 판으로서 좌측의 미 도시된 배관과 연결된다. 상기 연결 판(15)은 밸브 몸체와 별도로 제작된 다음 볼트 등과 같은 체결 수단으로 밸브 몸체와 결합 될 수도 있으며, 이와 달리 밸브 몸체와 일체형으로 이루어져 구성될 수도 있다.

상기 가이드 관(20)은 후술할 개폐 실린더(30)와 함께 유입되는 유체의 일부가 일시 저장되는 부분으로서 그 내부에는 일정 크기의 수용부(24)가 구비되며, 하부는 밸브 몸체(10)의 출구(18) 측에 위치하며 상부의 개구부(28)는 밸브 몸체(10)의 유로(14)와 평행하게 돌출된다. 상기 가이드 관(20)은 밸브 몸체(10)의 중앙 축 상에 구비되는 것이 바람직하며, 그 하부는 밸브 몸체의 출구(18) 측에서 밸브 몸체와 일체형으로 이루어질 수 있다.

상기 개폐 실린더(30)는 상기 가이드 관(20)에 삽입된 상태로 왕복 운동하는 부분으로서, 하부는 밀폐되며 개구된 상부가 상기 가이드 관(20)에 삽입된다. 개폐 실린더(30)의 밀폐된 하부는 후술할 탄성체(40)와 유체 압력의 작용으로 밸브 몸체(10)의 입구(12)를 개폐한다. 개폐 실린더(30) 내부에는 상기 가이드 관(20)과 유사한 일정 크기의 수용부(34)가 구비되며, 상기 수용부(34)에는 탄성체(40)의 거치를 위한 환형의 단차부(36)가 구비될 수 있다. 도면부호 31, 33 각각은 기밀을 위한 씰링 부재이다.

상기 우회 유로(50)는 밸브 몸체(10)의 입구(12)를 통해 유입되는 유체의 일부를 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각에 구비되는 수용부(24, 34)에 전달하는 부분이다. 우회 유로(50)에 있어, 유체가 유입되는 유입부(52)는 밸브 몸체(10)의 입구(12) 측과 연통되며 유체가 배출되는 배출부(58)는 가이드 관(20)의 하부 측에 형성되는 연통부(22)와 연결된다. 본 발명에 따른 우회 유로(50)는 밸브 몸체(10)의 유로(14) 외부에 구비된다는 점에 특징이 있다. 도면에 후술할 컨트롤 밸브(70)를 기점으로 우회 유로(50)가 밸브 몸체의 입구(12) 측에 위치한 제1 우회 유로(53)와 밸브 몸체의 출구(18) 측에 위치하는 제2 우회 유로(55)로 이루어지는 구성이 개시되어 있다.

또한, 상기 우회 유로(50)의 일 측, 구체적으로는 가이드 관(20)의 하부와 연통되는 부분은 밸브 몸체(10)의 관통 홀(16) 부위를 통과하여 상기 가이드 관(20)의 하부와 연통되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 즉, 도 1에 개시된 것과 같이, 우회 유로의 일 측이 밸브 몸체의 출구(18) 측과 연결 판(15) 사이 공간 부분을 통과하는 구성이 바로 그것이다.

상기 보조 유로(60)는 우회 유로(50)를 따라 흐르는 유체가 밸브 몸체 내부로 이동하거나, 또는 수용부(24, 34) 내부에 채워져 있는 유체를 밸브 몸체 내부로 이동하는 경우 그 이동로서 기능한다. 상기 보조 유로(60)의 일 측은 우회 유로(50)와 연통되며, 그 타 측은 밸브 몸체(10)의 유로(14) 일 측에 형성되는 관통부(17)와 연결된다.

상기 컨트롤 밸브(70)는 우회 유로(50) 및 보조 유로(60) 내부의 유체 흐름을 제어하는 부분으로서, 우회 유로(50)와 보조 유로(60)가 연통되는 일 지점에 구비되는 것이 바람직하다. 컨트롤 밸브의 작동에 따라, 유입부(52)를 통해 유입되는 유체가 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각의 수용부(24, 34)로 이동하거나, 또는 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각의 수용부(24, 34)가 역 방향으로 이동하여 밸브 몸체(10)의 유로(14)로 이동하게 된다.

본 발명에 따른 컨트롤 밸브는, 우회 유로(50) 및 보조 유로(60) 각각의 유로를 단순히 단속할 수 있는 체크 밸브로 구성될 수 있음은 물론이며, 이와 달리 밸브 몸체 내부의 유체 흐름 변화 정도에 따라 우회 유로(50) 및 보조 유로(60) 각각의 개폐 정도를 적절하게 조절할 수 있는 솔레노이드 밸브로 구성될 수도 있다.

상기 탄성체(40)는 개폐 실린더(30)의 하부 면에 작용하는 유체 압력에 대항하여 상기 개폐 실린더를 운동시키는 부분으로서, 그 일 단은 가이드 관(20)의 하부 일 측에 밀착되며 그 타 단은 개폐 실린더(30)의 수용부(34) 일 측에 밀착된다. 바람직하기로는, 가이드 관(20)의 하부 일 측에 구비되는 걸림 단(23)에 탄성체(40)의 일 단이 밀착되며, 개폐 실린더의 수용부(34) 일 측에 구비되는 단차부(36)에 탄성체(40)의 타 단이 밀착되는 것이다.

도 2 및 도 3 각각은 본 발명에 따른 유로 제어 밸브의 개략적인 작동 구성도로서 이를 상세하게 살펴본다. 이 구성에서 컨트롤 밸브는 솔레노이드 밸브가 구비되어 각 유로를 단속하는 것으로 상정한다.

먼저, 컨트롤 밸브(70)가 작동하여 우회 유로(50)와 보조 유로(60) 사이의 연결 부위를 차단하면, 우회 유로(50)가 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각의 수용부(24, 34)와 연통되고, 밸브 몸체(10)의 입구(12)로 유입되는 유체의 일부는 유입부(52), 제1, 2 우회 유로(53, 55) 및 배출부(58)를 순차적으로 거쳐 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각의 수용부(24, 34) 공간 내부를 채운다.

이렇게 되면, 개폐 실린더(30)에는 탄성체(40)의 탄성력 및 우회 유로(50)를 통해 지속적으로 유입되는 유체 압력의 합력이 우측 방향으로 작용하고, 밸브 몸체(10)의 입구(12)를 통해 유입되는 유체 압력이 좌측 방향으로 동시에 작용하게 되는데, 전자의 힘이 후자의 힘보다 크기 때문에 개폐 실린더(30)는 우측 방향으로 후진하여 도 2와 같이, 그 하부가 밸브 몸체의 입구(12) 부위를 폐쇄한 상태를 유지하게 되는 것이다.

이 상태에서 밸브 몸체의 출구를 통한 유체 흐름이 필요한 경우 신호가 인가되어 컨트롤 밸브(70)가 작동하여, 제1 우회 유로(53)와 제2 우회 유로(55) 상호 간의 연결을 차단하는 대신에 제2 우회 유로(55)를 보조 유로(62)와 연결한다. 이에 따라, 밸브 몸체의 입구(12)에서 유입되어 제1 우회 유로(53)를 흐르는 유체는 더 이상 제2 우회 유로(55)를 거쳐 가이드 관(20) 및 개폐 실린더(30) 각각의 수용부(24, 34)로 이동하지 못하게 된다.

이 경우, 밸브 몸체(10)의 입구(12)로 유입되어 개폐 실린더(30)의 하부에 작용하는 유체 압력은 변하지 않음에 비해, 수용부(24, 34)에 채워져 있던 유체에는 더 이상 일정한 압력이 작용하지 않음에 따라 개폐 실린더(30)에 작용하는 우측 힘과 좌측 힘의 평형은 깨어지고, 결국 개폐 실린더(30)는 후퇴하며(도면 좌측방향) 밸브는 개방된다.

개폐 실린더(30)가 후퇴하면 도 3에 개시된 것과 같이, 수용부(24, 34)의 내부 공간은 점차 축소되고, 축소된 공간만큼의 유체는 우회 유로의 배출부(58)를 통해 역 유입되어 제2 우회 유로(55) 및 보조 유로(60)를 따라 이동한 다음 관통부(17)를 통해 밸브 몸체의 유로(14)로 들어가며, 밸브 몸체 입구(12)로 유입되는 유체와 혼합되어 관통 홀(16)을 통해 최종적으로 배출된다.

개폐 실린더(30)가 점차 후퇴하면 수용부(24, 34) 공간도 점차 축소되고, 이에 따라 수용부에 채워져 있던 유체는 보조 유로(60)를 통해 배출됨에 따라 수용부 내부의 전체 유체의 양이 감소하여 수용부 내부의 유체 압력은 더욱 약해지는데, 이때 개폐 실린더(30)의 후퇴 운동은 급속하게 이루어지지 않고 보조 유로(60)를 통해 배출되는 유체의 양에 의해 완만하게 이루어진다.

한편, 개폐 실린더(30)가 후퇴하면, 개폐 실린더(30) 내부에 장착되어 있는 탄성체(40)는 압축되면서 복원력이 발생하게 되는데, 그 복원력 방향은 개폐 실린더의 후퇴 방향과 반대 방향이 된다. 탄성체의 복원력 크기는 압축 정도에 비례하기 때문에, 탄성체의 복원력은 개폐 실린더(30)의 후퇴 정도에 비례하여 증가한다. 즉, 개폐 실린더의 후퇴 정도는 우회 유로(60)를 통해 단위 시간당 배출될 수 있는 유체의 양과 탄성체(40)의 복원력에 의해 동시에 조절되는 것이다.

결국, 수용부 내부에 채워져 있던 유체가 어느 정도 빠져나간 이후, 탄성체의 의한 복원력과 개폐 실린더의 하부에 작용하는 유체의 압력이 평형 상태를 유지하면, 개폐 실린더는 그 위치에서 정지하게 되고, 밸브는 도 3에 개시된 것과 같이 개방된 상태를 유지하게 되는 것이다. 이에 따라 밸브 몸체의 입구(12)를 통해 유입되는 유체는 일정한 흐름 상태를 유지하며 밸브 몸체의 출구(18)를 통해 배출된다.

통상적으로 밸브가 개방된 상태를 유지하고 있더라도 유체의 흐름은 시간에 따라 조금씩 변화할 수 있다. 즉, 유체는 일정한 흐름으로 입구(12)로 유입됨에 비해 출구(18)를 통해 배출되는 유체의 양이 시간에 따라 달라지면, 출구(18)를 통해 배출되는 유체의 양에 따라 입구(12)로 유입되는 유체의 양을 적절하게 조절할 필요가 있다. 이 경우 컨트롤 밸브(70)는 출구(18)를 통해 배출되는 유체의 양에 따라 우회 유로(50)와 보조 유로(60) 상호 간의 연결 상태를 조금씩 변화시켜 이에 대응한다.

즉, 출구를 통해 배출되는 유체의 양이 감소하면, 컨트롤 밸브(70)는 제2 우회 유로(55)와 보조 유로(60) 상호 간의 연결 상태를 차단하고, 제2 우회 유로(55)를 제1 우회 유로(53)와 연결하되 상호 간의 연통 면적은 출구(18)를 통해 빠져나가는 유체의 양과 입구(12)를 통해 유입되는 유체의 양이 동일해지는 정도로 조절한다. 이에 따라 입구(12) 측에 유입되는 유체의 일부가 수용부(24, 34) 공간에 채워짐에 따라 개폐 실린더(30)는 그 만큼 전진하여(도면 ⓐ 방향) 입구(12)의 개방 정도를 감소시키며, 결국 밸브 몸체의 유로(14)를 흐르는 유체는 일정한 흐름 상태를 유지하게 되는 것이다.

이와 반대로, 출구를 통해 배출되는 유체의 양이 증가하면, 컨트롤 밸브(70)는 제2 우회 유로(55)와 보조 유로(60) 상호 간의 연결 상태를 유지하되, 상호 간의 연통 면적은 출구(18)를 통해 빠져나가는 유체의 양과 입구(12)를 통해 유입되는 유체의 양이 동일해지는 정도로 조절한다. 이에 따라 수용부(24, 34)에 채워져 있던 유체 중의 일부가 유로(14)로 더 빠져나감에 따라 개폐 실린더(30)는 그 만큼 후퇴하여(도면 ⓑ 방향) 입구(12)의 개방 정도를 증가시키며, 결국 밸브 몸체의 유로(14)를 흐르는 유체는 일정한 흐름 상태를 유지하게 되는 것이다.

개방된 밸브를 다시 폐쇄할 필요가 있는 경우에는 컨트롤 밸브(70)가 작동하여 제2 우회 유로(55)와 보조 유로(60) 상호 간의 연결 상태를 차단하고, 제2 우회 유로(55)를 제1 우회 유로(53)와 연결시킨다. 그러면, 밸브 몸체의 입구(12)를 통해 유입되는 유체 일부가 제1, 제2 우회 유로(53, 55)를 거쳐 수용부(24, 34) 공간을 점차 채워나가게 되고, 결국 수용부 공간에 점차 채워지는 유체 압력과 탄성체(40)의 복원력이 개폐 실린더 하부에 작용하는 유체 압력보다 커져 개폐 실린더는 점차 전진하여(도면 우측방향) 밸브 몸체의 입구(12)를 폐쇄하게 된다.

이처럼, 본 발명은 유체의 일부를 우회 유로를 통해 가이드 관 및 개폐 실린더 각각의 수용부에 순차적으로 채워 넣는 방법으로 밸브를 폐쇄하기 때문에 급격한 폐쇄로 인한 충격 현상이 발생하지 않게 된다. 또한, 밸브를 개방할 땐 수용부 내부에 채워져 있는 유체 중의 일부를 일정 직경의 우회 유로로서 배출하고 이에 부가하여 탄성체의 복원력을 동시에 이용하는 방식을 제안함으로써 밸브가 급격하게 개방되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 밸브가 개방된 상태에서도 제1 우회 유로 및 제2 우회 유로, 또는 제2 우회 유로 및 보조 유로 상호 간의 연결 정도를 적절하게 조절함으로써 개폐 실린더를 전진, 후퇴시켜 밸브 몸체의 유로를 흐르는 유체가 일정한 흐름 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 밸브 몸체 20 : 가이드 관
30 : 개폐 실린더 40 : 탄성체
50 : 우회 유로 60 : 보조 유로
70 : 컨트롤 밸브

Claims (2)

1. 양단에 입구(12) 및 출구(18) 각각이 구비되되, 상기 출구(18) 측에 복수 개의 관통 홀(16)이 형성되는 밸브 몸체(10)와;
   하부는 상기 밸브 몸체(10)의 출구(18) 측에 위치하며 개구된 상부는 상기 밸브 몸체(10)의 중앙부에서 유로(14)와 평행하게 돌출되는 가이드 관(20)과;
   하부는 밀폐되며 개구된 상부는 상기 가이드 관(20)에 삽입된 상태에서 탄성체(40)와 유체 압력의 상호 작용에 의해 후퇴, 전진 운동하면서 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14)를 개폐하는 개폐 실린더(30)와;
   일 측은 상기 밸브 몸체(10)의 입구(12) 측과 연통되며 타 측은 상기 가이드 관(20)의 하부 측과 연통되어 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14) 외부에 구비되는 우회 유로(50)와;
   일 측은 상기 우회 유로(50)와 연통되며 타 측은 상기 밸브 몸체(10)의 유로(14) 일 측에 형성되는 관통부(17)와 연결되는 보조 유로(60)와;
   상기 우회 유로(50)와 보조 유로(60)가 연통되는 일 지점에 구비되어 우회 유로(50) 및 보조 유로(60)의 유체 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브(70)를;
   포함하여 우회 유로 및 보조 유로를 통한 유체의 흐름 방향을 이용하여 밸브 내부의 유체 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 유로 제어 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 우회 유로(50)의 일 측은 상기 밸브 몸체(10)의 관통 홀(16) 부위를 통과하여 상기 가이드 관(20)의 하부와 연통되는 것을 특징으로 하는 유로 제어 밸브.
   

Images