KR102097897B1

KR102097897B1 - 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브

Info

Publication number: KR102097897B1
Application number: KR1020190045115A
Authority: KR
Inventors: 허종율; 이상섭; 박용대; 김준수
Original assignee: 피케이밸브 주식회사
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-04-06

Abstract

본 발명은 유입구로부터 유입유로로 유입되는 고압의 유체가 밸브실에서 만나면서 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 이러한 유입유로에 적합한 구조의 케이지를 통해 케이지를 통과하는 유체까지 압력이 상쇄도록 감압시킬 수 있는 완전히 새로운 구조의 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브에 관한 것으로, 전방의 유입구로부터 연결된 유입유로 및 후방의 유출구로부터 연결된 유출유로가 내부에 형성되고, 내부 중앙에 상기 유입유로와 유출유로를 연통시키는 중공의 밸브실이 상방으로 관통 형성된 밸브바디와, 밸브커버와, 상기 유입유로를 통해 유입된 고압의 유체를 감압시키는 케이지와, 밸브스템을 포함하고, 상기 케이지는, 전방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 전방으로 돌출된 형상을 가진 전방압력상쇄부를 포함하고, 상기 전방압력상쇄부는, 좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 전방감압유로가 형성되고, 상기 전방감압유로와 연통되어 상기 전방감압유로로부터 감압된 유체를 상기 케이지의 내경방향으로 이송하도록 전방이송유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브{HIGH DIFFERENTIAL PRESSURE REGULATING VALVE HAVING OFFSET PRESSURE CAGE}

본 발명은 고차압 조절밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브바디의 유입구로부터 유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체를 밸브실에서 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 케이지를 통과하는 유체까지 압력이 상쇄되도록 감압시키는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 관속을 흐르는 유체의 유량, 유속, 압력 등을 제어하는 장치이다. 이러한 밸브는 목적에 따라 여러 종류로 구분될 수 있는데, 그 중 글로브 밸브(Globe Valve)는 유량을 조절하는 용도뿐만 아니라 차단하는 용도로 사용 가능하여 여러 산업 분야에서 사용되고 있으며, 특히 고온, 고압의 유체를 이용하는 화력 발전이나 열병합 발전 등의 발전 플랜트에서 고차압 조절용으로도 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 글로브 밸브는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 밸브바디(10)의 유입구(11)와 유출구(13)가 대체로 일직선상에 있는 밸브로서, 유로차단 또는 유량조절용으로 주로 사용되는데, 유량 조절은 밸브스템(40)이 밸브바디(10)의 상방으로 승강되는 거리에 따라 달라지게 된다.

이러한 유로차단 및 유량조절 기능을 하면서도 유입구(11)를 통해 유입유로(12)로 유입되는 유체가 유출유로(14)와 연통되어 유출될 때 높은 압력차이가 발생하는 경우, 즉 고차압이 발생하는 경우 이러한 고차압의 유체를 케이지(30)를 통해 감압시켜 유출시키는 것을 고차압 조절밸브라고 한다.

즉, 종래 기술에 따른 고차압 조절밸브는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 전방의 유입구(11)로부터 연결된 유입유로(12) 및 후방의 유출구(13)로부터 연결된 유출유로(14)가 내부에 형성되고, 내부 중앙에 상기 유입유로(12)와 유출유로(14)를 연통시키는 중공의 밸브실(15)이 상방으로 관통 형성된 밸브바디(10)와, 상기 밸브바디(10)의 밸브실(15) 상부를 폐쇄하는 밸브커버(20)와, 외경이 상기 밸브바디(10)의 밸브실(15) 직경보다 작은 원통 형상으로 상기 밸브바디(10)의 밸브실(15) 내부에 장착되고, 상기 유입유로(12)를 통해 유입된 고압의 유체를 감압시키는 케이지(30)와, 하단이 상기 밸브커버(20)를 관통하여 상기 밸브바디(10)의 밸브실(15) 내부에 상하로 승강 가능하게 상기 케이지(30)의 내경방향으로 삽입되고, 상기 밸브바디(10)의 유입유로(12)를 통해 유입되어 상기 케이지(30)를 거쳐 감압된 상기 유체를 상기 밸브바디(10)의 유출유로(14)로 선택적으로 유출시키도록 상기 유출유로(14)를 개폐하는 밸브스템(40)을 포함하여 이루어진다.

즉, 밸브스템(40)의 승강에 따라 유출유로(14)를 개폐하면서 유로차단 기능을 수행하고, 밸브스템(40)의 상승 높이에 따라 유량을 조절하며, 유입유로(12)로 유입된 고압의 유체가 케이지(30)를 통과하면서 감압되어 유출유로(14)로 유출되는 것이다.

이때, 케이지(30)는 보통 다수의 소직경 연통 구멍이 형성되어 있으며, 유체가 소직경 연통 구멍을 통과하면서 감압되도록 되어 있다. 그러나, 고압의 유체가 케이지(30)를 통과하여 유출유로(14)로 유출될 때 높은 차압에 의하여 유체에 의한 캐비테이션이 발생하여 심한 진동, 충격 및 소음이 유발되어 케이지(30)를 비롯한 밸브스템(40)까지 손상시키면서 밸브바디(10)를 침식하는 문제가 있다.

이와 같은 유체의 고차압을 감압시킬 경우에 발생하는 캐비테이션에 의한 파손과 유동의 불안정성을 해소하기 위하여 근래에는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 실린더(31) 구조를 가진 압력제어형 케이지(30)또는 도 4에 도시된 바와 같이 복층의 디스크(32) 구조를 가진 속도제어형 케이지(30) 등이 개발되고 있다.

예컨대, 등록특허공보 제10-1517276호의 '고차압 투스텝 트림 유동제어장치 밸브'와 같은 복수의 실린더 구조를 가진 압력제어형 케이지 또는 등록특허공보 제10-1266962호의 '3차원 유로를 갖는 고차압 제어밸브'와 같은 복층의 디스크 구조를 가진 속도제어형 케이지 등이 있으며, 이외에도 다양한 케이지(30)에 대한 종래 기술들이 제시되어 있다.

그러나, 제시된 종래 기술에 따른 고차압 조절밸브들은 모두 유입유로(12)로 유입된 고압의 유체가 케이지(30)를 통과하면서 감압되는 효과만을 높이기 위하여 케이지(30)의 구조만을 변경하고 있으며, 이러한 케이지(30)의 구조 변경만 가지고는 달성할 수 있는 감압효과에 한계가 명확하다는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 단순히 케이지만을 통해 고압의 유체를 감압시키는 것에서 탈피하여 밸브바디의 유입구로부터 유입유로로 유입되는 고압의 유체가 밸브실에서 만나면서 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 이러한 유입유로에 적합한 구조의 케이지를 통해 케이지를 통과하는 유체까지 압력이 상쇄되도록 감압시킬 수 있는 완전히 새로운 구조의 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브는, 전방의 유입구로부터 연결된 유입유로 및 후방의 유출구로부터 연결된 유출유로가 내부에 형성되고, 내부 중앙에 상기 유입유로와 유출유로를 연통시키는 중공의 밸브실이 상방으로 관통 형성된 밸브바디와, 상기 밸브바디의 밸브실 상부를 폐쇄하는 밸브커버와, 외경이 상기 밸브바디의 밸브실 직경보다 작은 원통 형상으로 상기 밸브바디의 밸브실 내부에 장착되고, 상기 유입유로를 통해 유입된 고압의 유체를 감압시키는 케이지와, 하단이 상기 밸브커버를 관통하여 상기 밸브바디의 밸브실 내부에 상하로 승강 가능하게 상기 케이지의 내경방향으로 삽입되고, 상기 밸브바디의 유입유로를 통해 유입되어 상기 케이지를 거쳐 감압된 상기 유체를 상기 밸브바디의 유출유로로 선택적으로 유출시키도록 상기 유출유로를 개폐하는 밸브스템을 포함하고, 상기 케이지는, 전방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 전방으로 돌출된 형상을 가진 전방압력상쇄부를 포함하고, 상기 전방압력상쇄부는, 좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 전방감압유로가 형성되고, 상기 전방감압유로와 연통되어 상기 전방감압유로로부터 감압된 유체를 상기 케이지의 내경방향으로 이송하도록 전방이송유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방압력상쇄부는, 상기 전방좌측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 전방우측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 전방감압유로에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이지는, 후방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 후방으로 돌출된 형상을 가진 후방압력상쇄부를 더 포함하고, 상기 후방압력상쇄부는, 좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 후방좌측관통홀 및 후방우측관통홀이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 후방좌측관통홀 및 후방우측관통홀 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 후방감압유로가 형성되고, 상기 후방감압유로와 연통되어 상기 후방감압유로로부터 감압된 유체를 상기 케이지의 내경방향으로 이송하도록 후방이송유로가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 후방압력상쇄부는, 상기 후방좌측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 후방우측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 후방감압유로에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유입유로는, 상기 유입구로부터 각각 분기되어 상기 밸브실의 좌우측면 각각을 통해 상기 밸브실의 내부와 연통되는 한 쌍의 좌측유입유로 및 우측유입유로를 포함하며, 상기 좌측유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 우측유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 밸브실의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 좌측유입유로는, 상기 밸브실의 좌측면 접섭방향으로 연결되고, 상기 우측유입유로는, 상기 밸브실의 우측면 접선방향으로 연결되도록 상기 좌측유입유로와 동일평면상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브는, 단순히 케이지만을 통해 고압의 유체를 감압시키는 것으로부터 탈피하여 밸브바디의 유입구로부터 유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체가 케이지를 지나 밸브실의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 케이지의 전방압력상쇄부를 통과하는 유체까지 압력이 상쇄되도록 감압시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 후방압력상쇄부를 통해 전방압력상쇄부의 기능을 케이지의 후방에서도 함께 수행함으로써 유량 조건에 따라 유량을 증가하더라도 압력상쇄에 따른 감압효과를 더욱 제고할 수 있는 효과가 있다.

특히, 유입유로를 한 쌍의 좌측유입유로 및 우측유입유로로 분기하여 각각을 밸브실의 좌측면 및 우측면 각각에 접선방향으로 이어지도록 동일평면상에 위치시켜 좌측유입유로 및 우측유입유로 각각을 통해 유입되는 고압의 유체 간에 서로의 압력이 보다 효율적으로 상쇄되도록 하고, 케이지의 전방압력상쇄부에 대한 직접적인 충격을 회피하면서 압력상쇄에 따른 감압효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 고차압 조절밸브의 일 실시예를 도시한 측단면도이고,
도 2는 도 1의 실시예에서 밸브스템의 상승에 따라 유출유로가 개방되어 유입유로로부터 유출유로로 유체를 유출시키는 상태를 도시한 측단면도이며,
도 3은 도 1의 실시예의 구성 중 케이지의 제1 실시예를 도시한 분해 사시도이고,
도 4는 도 1의 실시예의 구성 중 케이지의 제2 실시예를 도시한 절개 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브의 일 실시예를 도시한 사시도이고,
도 6은 도 5의 실시예에서 밸브바디의 유입구 전방에서 바라본 제1 실시예의 정면도이며,
도 7는 도 6의 A-A'선에서 바라본 제1 실시예의 측단면도이고,
도 8은 도 7의 실시예에서 밸브스템의 상승에 따라 유출유로가 개방되어 유입유로로부터 유출유로로 유체를 유출시키는 상태를 도시한 측단면도이며,
도 9는 도 4의 B-B'선에서 바라본 제1 실시예의 평단면도이고,
도 10은 도 9의 실시예에서 밸브스템의 상승에 따라 유출유로가 개방되어 유입유로로부터 유출유로로 유체를 유출시키는 상태를 도시한 평단면도이며,
도 11은 도 7의 실시예의 구성 중 케이지의 제1 실시예를 도시한 사시도이고,
도 12는 도 11의 실시예의 절개 사시도이며,
도 13은 도 6의 A-A'선에서 바라본 제2 실시예의 측단면도이고,
도 14는 도 6의 B-B'선에서 바라본 제2 실시예의 평단면도이며,
도 15는 도 13의 실시예의 구성 중 케이지의 제2 실시예를 도시한 사시도이고,
도 16은 도 5의 실시예에서 밸브바디의 유입구 전방에서 바라본 제3 실시예의 정면도이며,
도 17은 도 16의 실시예의 C-C'선에서 바라본 제3 실시예의 평단면도이고,
도 18은 도 17의 실시예에서 밸브스템의 상승에 따라 유출유로가 개방되어 유입유로로부터 유출유로로 유체를 유출시키는 상태를 도시한 평단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브는, 도 5 내지 12에 도시된 바와 같이 밸브바디(100), 밸브커버(200), 케이지(300) 및 밸브스템(400)을 포함하고, 상기 케이지(300)는 전방압력상쇄부(310)를 포함하며, 상기 전방압력상쇄부(310)는 전방좌측관통홀(311), 전방우측관통홀(312), 전방감압유로(313) 및 전방이송유로(314)를 포함한다. 또한, 상기 케이지(300)는 도 13 내지 15에 도시된 바와 같이 후방압력상쇄부(320)를 더 포함할 수 있으며, 상기 후방압력상쇄부(320)는 후방좌측관통홀(321), 후방우측관통홀(322), 후방감압유로(323) 및 후방이송유로(324)를 포함할 수 있다.

밸브바디(100)는 도 5 내지 10에 도시된 바와 같이 전방의 유입구(110)로부터 연결된 유입유로(120) 및 후방의 유출구(130)로부터 연결된 유출유로(140)가 내부에 형성되고, 내부 중앙에 상기 유입유로(120)와 유출유로(140)를 연통시키는 중공의 밸브실(150)이 상방으로 관통 형성된다. 여기서 밸브바디(100)의 유입구(110) 및 유출구(130)를 통해 이송되는 유체는 액체나 기체와 같은 산업 분야에서 사용되는 이송유체를 지칭한다.

밸브커버(200)는 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이 상기 밸브바디(100)의 밸브실(150) 상부를 폐쇄한다. 밸브바디(100)의 밸브실(150)은 밸브바디(100)의 상방으로 관통 형성되어 있는데, 밸브실(150)의 내부로 후술하는 케이지(300)를 삽입 장착하기 위한 것이며, 이러한 밸브실(150)의 상방은 개방되어 있으므로 밸브커버(200)를 통해 밸브실(150)의 상부를 폐쇄하는 것이다. 이러한 밸브커버(200)는 밸브실(150)의 상부를 폐쇄하도록 밸브바디(100)의 상부에 고정 결합되며, 밸브커버(200)와 밸브바디(100) 간에 유체가 새어나가지 못하도록 단단히 실링되어 있어야 한다.

케이지(300)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 외경이 상기 밸브바디(100)의 밸브실(150) 직경보다 작은 원통 형상으로 상기 밸브바디(100)의 밸브실(150) 내부에 장착되고, 상기 유입유로(120)를 통해 유입된 고압의 유체를 감압시킨다. 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브(300)는 상기 케이지(300)의 구조에 큰 특징이 있는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 밸브스템(400)의 설명 이후로 후술한다.

밸브스템(400)은 도 3 내지 10에 도시된 바와 같이 하단이 상기 밸브커버(200)를 관통하여 상기 밸브바디(100)의 밸브실(150) 내부에 상하로 승강 가능하게 상기 케이지(300)의 내경방향으로 삽입되고, 상기 밸브바디(100)의 유입유로(120)를 통해 유입되어 상기 케이지(300)를 거쳐 감압된 상기 유체를 상기 밸브바디(100)의 유출유로(140)로 선택적으로 유출시키도록 사이 유출유로(140)를 개폐한다.

도면에 구체적으로 도시하지 않았으나, 밸브스템(400)의 하단에는 유출유로(140)를 개폐하도록 밸브디스크(도면부호 미도시)가 구비되며, 이러한 밸브디스크와 접촉하는 유출유로(140)의 선단에는 밸브시트(도면부호 미도시)가 형성된다. 즉, 밸브스템(400)의 승강에 따라 밸브스템(400)의 밸브디스크가 유출유로(140)의 선단에 구비된 밸브시트를 개폐하여 유체를 유출유로(140)로 선택적으로 유출시키는 것이다.

이러한 밸브스템(400)을 승강시키는 승강수단 역시 도면에는 도시하지 않았으나, 수동 또는 자동으로 밸브스템(400)을 승강시킬 수 있다. 예컨대, 승강수단의 경우 수동형으로 회전손잡이일 수 있고, 자동형으로는 회전모터나 승강엑추에이터가 구비될 수 있다.

상술한 밸브바디(100), 밸브커버(200), 케이지(300) 및 밸브스템(400)의 구성을 통해 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 밸브바디(100)의 유입구(110)로부터 유입되는 유체가 유입유로(120)를 통해 밸브실(150)로 유입되고, 밸브스템(400)의 상승에 따라 밸브바디(100)의 유출유로(140)를 개방하면 밸브실(150)에 유입된 유체가 케이지(300)를 통과하면서 감압되어 개방된 유출유로(140)를 경유하여 유출구(130)로 유출되는 것이다.

이러한 단순한 구성만으로는 케이지(300)의 감압효과에만 기대고 있는 것으로서, 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브는 후술하는 케이지(300)의 새로운 구조를 통해 유입유로(120)로부터 밸브실(150)에 유입되는 유체를 먼저 압력상쇄를 통해 감압시킨 후 케이지(300)의 압력상쇄를 통한 감압효과를 더함으로써 최종적인 유체의 감압효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.

보다 구체적으로 상기 케이지(300)는 도 9 내지 12에 도시된 바와 같이 전방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 전방으로 돌출된 형상을 가진 전방압력상쇄부(310)를 포함한다. 특히, 상기 전방압력상쇄부(310)는 좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312) 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 전방감압유로(313)가 형성되고, 상기 전방감압유로(313)와 연통되어 상기 전방감압유로(313)로부터 감압된 유체를 상기 케이지(300)의 내경방향으로 이송하도록 전방이송유로(314)가 형성된다.

케이지(300)의 역할은 유입유로(120)를 통해 밸브실(150)로 유입된 고압의 유체를 감압시키는 것으로서, 이때 본 발명의 케이지(300)는 전방압력상쇄부(310)가 구비되며, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 유입유로(120)를 통해 유입되는 유체가 전방압력상쇄부(310)의 전단으로부터 밸브실(150)의 좌우로 분기되어 밸브실(150)의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 밸브실(150)의 전방으로 다시 되돌아와 전방압력상쇄부(310)의 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 들어간다. 전방압력상쇄부(310)의 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 각각 들어온 유체는 전방감압유로(313)에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압되고, 전방이송유로(314)를 통해 밸브바디(100)의 유출유로(140)로 유출된다.

즉, 밸브바디(100)의 유입구(110)를 통해 유입유로(120)로 유입되는 유체가 케이지(300)의 전단으로부터 분기되어 각각 밸브실(150)의 좌우측방향을 타고 후방에서 만나 서로 간의 압력이 상쇄되어 1차 감압된 후 다시 밸브실(150)의 전방으로 이동하면서 2차 감압되면서 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)의 좌우측면에 각각 관통 형성된 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 각각 유입된다. 이때, 상기 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312) 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 전방감압유로(313)에서 만나 서로의 압력이 상쇄되어 3차 감압되고, 이렇게 최종 감압된 유체가 전방감압유로(313)와 연통된 전방이송유로(314)를 통해 상기 케이지(300)의 내경방향으로 이송되면서 밸브바디(100)의 유출유로(140)로 유출되게 되는 것이다.

상기 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)의 형상에도 특징이 있는데, 도 9 내지 12에 도시된 바와 같이 케이지(300)의 전방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개시켜 전방으로 돌출되는 형상을 가지는 것이다. 이는 단순한 원형과 달리 절개부가 형성되는 이유는 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)이 전방압력상쇄부(310)의 좌우측면에 각각 형성되기 때문이다.

전방압력상쇄부(310)의 전방 역시 단순한 원형이라면 유입유로(120)로부터 유입되는 고압의 유체가 밸브실(150)의 좌우측면을 타고 후방으로 흐를 때 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 빨려들어갈 수 있어 후방에서 압력상쇄를 통해 감압되지 않은 고압의 유체가 바로 유입될 수 있다. 그러나, 본 발명과 같이 전방압력상쇄부(310)의 형상이 돌출되도록 절개부가 형성되면 유입유로(120)로부터 유입되는 고압의 유체가 밸브실(150)의 좌우측면을 타고 후방으로 흐를 때는 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 빨려들어가지 않고, 밸브실(150)의 후방에서 압력상쇄를 통해 감압된 후 다시 되돌아 올 때 절개부의 빈 공간을 찾아 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 들어오게 되는 것이다.

이렇게 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)은 도 11 및 12에 도시된 바와 같이 상기 전방압력상쇄부(310)의 좌우측면 각각에 상하로 복수가 배열되어 서로 마주보도록 각각 관통 형성되어 있어 전방좌측관통홀(311) 및 전방우측관통홀(312)로 각각 들어오게 되는 고압의 유체는 서로 마주보면서 만나 서로의 압력이 다시 한번 더 상쇄되도록 감압되는 것이다.

또한, 상기 케이지(300)는 도 13 내지 15에 도시된 바와 같이 후방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 전방으로 돌출된 형상을 가진 후방압력상쇄부(320)를 더 포함할 수 있다. 특히, 상기 후방압력상쇄부(320)는 좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 후방좌측관통홀(321) 및 후방우측관통홀(322)이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 후방좌측관통홀(321) 및 후방우측관통홀(322) 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 후방감압유로(323)가 형성되고, 상기 후방감압유로(323)와 연통되어 상기 후방감압유로(323)로부터 감압된 유체를 상기 케이지(300)의 내경방향으로 이송하도록 후방이송유로(324)가 형성된다.

이러한 후방압력상쇄부(320)는 상술한 전방압력상쇄부(310)와 구조 및 기능은 동일하며, 다만 그 위치에서 전방 및 후방이라는 차이가 있다. 즉, 후방압력상쇄부(320)는 상기 후방좌측관통홀(321) 각각을 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 후방우측관통홀(322) 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 후방감압유로(323)에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨다.

상기와 같은 후방압력상쇄부(320) 역시 전방압력상쇄부(310)와 같이 후방 좌우측이 절개된 절개부를 가지며, 그 형상이나 구조 및 기능이 동일하다. 즉, 도 14 및 15에 도시된 바와 같이 유입유로(120)를 통해 유입되는 유체가 전방압력상쇄부(310)의 전단으로부터 분기되어 밸브실(150)의 좌우측면을 타고 후방에서 만나 압력상쇄를 통해 감압된 후 전방으로 다시 되돌아 갈 때 유체의 일부는 먼저 후방압력상쇄부(320)의 후방좌측관통홀(321) 및 후방우측관통홀(322)로 각각 유입되어 후방감압유로(323)에서 압력상쇄를 통해 감압되고, 유체의 나머지는 전방압력상쇄부(310)를 통해 압력상쇄를 통해 감압되는 것이다.

한편, 상술한 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브에 있어서, 상기와 같은 특징을 가진 케이지(300)의 감압효과를 더욱 극대화시키고, 케이지(300)의 전단 즉, 전방압력상쇄부(310)의 전단과 고압 유체와의 충격에 따른 파손을 방지하기 위하여, 도 16 내지 18에 도시된 바와 같이 밸브바디(100)의 유입유로(120)를 새로운 구조로 제시한다.

즉, 상기 유입유로(120)는 상기 유입구(110)로부터 각각 분기되어 상기 밸브실(150)의 좌우측면 각각을 통해 상기 밸브실(150)의 내부와 연통되는 한 쌍의 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122)를 포함할 수 있다. 이러한 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122)로 분기되는 구조에 따라 도 17 및 18에 도시된 바와 같이 상기 좌측유입유로(121)를 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 우측유입유로(122)를 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 밸브실(150)의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨다.

이때, 상기 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122)는 동일평면상에 위치하도록 하여 좌측유입유로(121)를 통해 유입되는 고압의 유체와 우측유입유로(122)를 통해 유입되는 고압의 유체가 동일평면 상에서 상기 밸브실(150)의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되어 감압된 후 밸브실(150)의 전방으로 이동하면서 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)를 통과하게 되는 것이다.

특히, 상기 좌측유입유로(121)는 상기 밸브실(150)의 좌측면 접선방향으로 연결되고, 상기 우측유입유로(122)는 상기 밸브실(150)의 우측면 접선방향으로 연결된다. 따라서, 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122) 각각으로부터 유입되는 고압의 유체가 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)에 먼저 충격을 가하지 않고 밸브실(150)의 후방 좌우측면을 따라 타고 밸브실(150)의 후방에서 서로 만나 압력이 상쇄되어 감압된 후 다시 밸브실(150)의 좌우측면을 타고 전방에서 서로 만나 압력이 상쇄되면서 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)를 통과하게 된다.

즉, 한 쌍의 상기 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122)의 구조를 통해 유입되는 고압의 유체가 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)에 충격을 주지않고, 밸브실(150)의 후방에서 서로 간에 압력상쇄를 통해 감압된 후 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)를 통과하여 최종 감압되는 것이다. 이를 통해 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)에 충격량을 최소화하여 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브는, 단순히 케이지(300)만을 통해 고압의 유체를 감압시키는 것으로부터 탈피하여 밸브바디(100)의 유입구(110)로부터 유입유로(120)를 통해 유입되는 고압의 유체가 케이지(300)를 지나 밸브실(150)의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시킨 후 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)를 통과하는 유체까지 압력이 상쇄되도록 감압시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 후방압력상쇄부(320)를 통해 전방압력상쇄부(310)의 기능을 케이지(300)의 후방에서도 함께 수행함으로써 유량 조건에 따라 유량을 증가하더라도 압력상쇄에 따른 감압효과를 더욱 제고할 수 있는 효과가 있다.

특히, 유입유로(120)를 한 쌍의 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122)로 분기하여 각각을 밸브실(!50)의 좌측면 및 우측면 각각에 접선방향으로 이어지도록 동일평면상에 위치시켜 좌측유입유로(121) 및 우측유입유로(122) 각각을 통해 유입되는 고압의 유체 간에 서로의 압력이 보다 효율적으로 상쇄되도록 하고, 케이지(300)의 전방압력상쇄부(310)에 대한 직접적인 충격을 회피하면서 압력상쇄에 따른 감압효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100 : 밸브바디
110 : 유입구 120 : 유입유로
121 : 좌측유입유로 122 : 우측유입유로
130 : 유출구 140 : 유출유로
150 : 밸브실
200 : 밸브커버
300 : 케이지
310 : 전방압력상쇄부
311 : 전방좌측관통홀 312 : 전방우측관통홀
313 : 전방감압유로 314 : 전방이송유로
320 : 후방압력상쇄부
321 : 후방좌측관통홀 322 : 후방우측관통홀
323 : 후방감압유로 324 : 후방이송유로
310 : 실린더 320 : 디스크
400 : 밸브스템

Claims

전방의 유입구로부터 연결된 유입유로 및 후방의 유출구로부터 연결된 유출유로가 내부에 형성되고, 내부 중앙에 상기 유입유로와 유출유로를 연통시키는 중공의 밸브실이 상방으로 관통 형성된 밸브바디와,
상기 밸브바디의 밸브실 상부를 폐쇄하는 밸브커버와,
외경이 상기 밸브바디의 밸브실 직경보다 작은 원통 형상으로 상기 밸브바디의 밸브실 내부에 장착되고, 상기 유입유로를 통해 유입된 고압의 유체를 감압시키는 케이지와,
하단이 상기 밸브커버를 관통하여 상기 밸브바디의 밸브실 내부에 상하로 승강 가능하게 상기 케이지의 내경방향으로 삽입되고, 상기 밸브바디의 유입유로를 통해 유입되어 상기 케이지를 거쳐 감압된 상기 유체를 상기 밸브바디의 유출유로로 선택적으로 유출시키도록 상기 유출유로를 개폐하는 밸브스템을 포함하고,
상기 케이지는,
전방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 전방으로 돌출된 형상을 가진 전방압력상쇄부를 포함하고,
상기 전방압력상쇄부는,
좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 전방좌측관통홀 및 전방우측관통홀 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 전방감압유로가 형성되고, 상기 전방감압유로와 연통되어 상기 전방감압유로로부터 감압된 유체를 상기 케이지의 내경방향으로 이송하도록 전방이송유로가 형성된 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.
제1항에 있어서,
상기 전방압력상쇄부는,
상기 전방좌측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 전방우측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 전방감압유로에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.
제1항에 있어서,
상기 케이지는,
후방 외주면 좌우측에 각각 상하로 'ㄱ'자형으로 절개되어 후방으로 돌출된 형상을 가진 후방압력상쇄부를 포함하고,
상기 후방압력상쇄부는,
좌우측면 각각에 상하로 배열되어 서로 마주보도록 복수의 후방좌측관통홀 및 후방우측관통홀이 각각 관통 형성되며, 내부에 상기 후방좌측관통홀 및 후방우측관통홀 각각과 연통되도록 상하 길이방향을 따라 후방감압유로가 형성되고, 상기 후방감압유로와 연통되어 상기 후방감압유로로부터 감압된 유체를 상기 케이지의 내경방향으로 이송하도록 후방이송유로가 형성된 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.
제3항에 있어서,
상기 후방압력상쇄부는,
상기 후방좌측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 후방우측관통홀 각각을 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 후방감압유로에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유입유로는,
상기 유입구로부터 각각 분기되어 상기 밸브실의 좌우측면 각각을 통해 상기 밸브실의 내부와 연통되는 한 쌍의 좌측유입유로 및 우측유입유로를 포함하며, 상기 좌측유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체와 상기 우측유입유로를 통해 유입되는 고압의 유체가 상기 밸브실의 후방에서 만나 서로의 압력이 상쇄되도록 감압시키는 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.
제5항에 있어서,
상기 좌측유입유로는,
상기 밸브실의 좌측면 접섭방향으로 연결되고,
상기 우측유입유로는,
상기 밸브실의 우측면 접선방향으로 연결되도록 상기 좌측유입유로와 동일평면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 압력상쇄형 케이지를 갖는 고차압 조절밸브.