KR20060032040A - 유랑조절밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량조절밸브에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 형상기억스프링을 사용하여 온도에 따라 형상기억스프링의 탄성력을 제어함으로써 상,하부 유로 개폐를 통한 밸브 내부를 흐르는 유체의 유량을 자동 제어할 수 있는 유량조절밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따른 유량조절밸브는 밸브몸체와 결합된 회전가능하게 조립된 조절부를 기준으로 양측에 유입구와 유출구가 형성되어 있으며, 이들 안쪽에 연장된 채 밸브몸체 내부에 위치하는 유로부에 형성된 상, 하부 유로를 개폐하는 밸브에 있어서, 하단이 개구되고 상단의 외주면에 형성된 나사부는 조절부 내부로 삽입되어 나사조립되는 스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 상부 유로를 개폐하는 상부디스크와, 상단은 상부디스크의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하단이 개구되어 그 내부에 압축스프링이 설치되는 밸브스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 밸브스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하부 유로를 개폐하는 하부디스크와, 하부캡에 체결되어 하부디스크의 개구된 하단에 삽입되는 하부스프링가이드와, 스프링가이드의 개구된 하단에 삽입되어 상부디스크의 상면에 탄력 설치되는 상부형상기억스프링과, 하부캡의 상면과 하부디스크의 하면에 탄력 설치되는 하부형상기억스프링으로 구성됨을 특징으로 한다.

유량조절밸브, 형상기억스프링, 상부디스크, 하부디스크, 조절부, 스프링가이드

Description

유랑조절밸브{Flow ratio control valve}

도 1 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량조절밸브

도 2 종래 기술의 상부 디스크만 있는 밸브 단면도

도 3 종래 기술의 상,하부 디스크만 있는 밸브 단면도

도 4 종래 기술의 유량조절밸브 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 101, 201, 301 : 밸브몸체 2 : 유입구 3 : 유출구

4 : 유로부

4a : 상부유로 4b : 하부유로

5, 206, 305 : 상부디스크 6, 207, 306 : 하부디스크

11 : 조절부

12 : 스프링가이드 13 : 구멍

14 : 밸브스프링가이드

15 : 하부캡

16 : 하부스프링가이드

17 : 회전안내부재

21 : 상부형상기억스프링

22 : 하부형상기억스프링

23 : 압축스프링

31 : 압력조절수단

302 : 유입관로 303 : 유출관로

311 : 상부 SMA 스프링 312 : 하부 SMA 스프링

본 발명은 유량조절밸브에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 형상기억스프링을 사용하여 상,하부 유로 개폐를 온도에 따라 형상기억스프링의 탄성력을 제어함으로써 밸브 내부를 흐르는 유체의 온도에 따라 유량을 자동 제어할 수 있는 유량조절밸브에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 유체가 흐르는 관로에 설치되어 유체의 흐름을 차단하거나 흐르는 유량을 조절하는 장치로써, 가장 일반적인 밸브는 도2에 도시된 바와 같이 밸브몸체(101)의 양측에 유입로(102)와 유출로(103)가 형성되고, 내부에는 상기 유입로와 유출로를 구획하는 격벽(104)에 유로(105)가 형성되어 있으며, 상기 밸브몸체의 상부를 관통하여 승,하강하는 밸브봉(106)의 하단에 상기 유로를 개폐하는 디스크(107)가 형성된 구조로서 상기 밸브몸체에 흐르는 유량을 수동으로 차단 또는 조절하도록 구성되어 있다.

그러나 유체가 상기 유입로를 통해서 유입된 후 상기 유출로로 유출되고 있는 경우에 상기 유로를 닫고자하는 상기 디스크의 하면에 수압이 직접 작용하여 상기 디스크의 닫힘 작동을 억제하는 상태가 되어 많은 힘이 소요되므로 유량이 소량이거나 저압일 때 주로 사용하게 된다.

한편, 도3에 도시된 밸브는 유체 압력의 영향을 줄일 수 있는 구조로서, 유입로(202)를 밸브몸체(201) 내부로 연장시킨 다음 상,하부 유로(204)(205)를 형성하고, 상기 상,하부 유로를 동시에 차단 또는 개방할 수 있는 상,하부 디스크(206)(207)를 형성시킨 구조의 밸브로서, 유로를 개방하고자 하는 경우에는 유압이 상부 디스크의 하면에 작용함과 동시 하부 디스크의 상면에 작용하게 되므로서 상부 디스크에는 유압이 밀어내는 작용이 나타나는 반면 하부 디스크에는 유압이 억제하는 작용이 동시에 나타나게 되므로 상,하부 디스크에 반대적으로 작용하는 유압이 서로 상쇄되는 결과를 가져오게 된다. 이와 반대로 유로를 차단하고자 하는 경우에는 상기 상,하부 디스크의 상면과 하면에 상호 반대적으로 작용되는 유압이 서로 상쇄되므로서 상기와 같은 구조의 밸브는 관로의 수격작용을 제외하고는 수압이 유로의 개폐작용에 영향을 미치지 않게 된다.

상기와 같은 밸브는 직접 상,하부 디스크를 이동시켜야만 유체의 흐름을 차단하거나 조절할 수 있을 뿐아니라 유체의 온도변화에 따라서 유량을 조절할 수 없다.

이러한 제반 문제점을 해결하기 위하여 한국특허출원 2000-0038906에서는 도3에 제시된 밸브에 스프링을 내장하여 유체의 온도변화에 따라서 상,하부 유로를 자동 개폐하여 유량을 조절하는 밸브를 제시하고 있다.

그러나 도4에 제시된 상기의 밸브는 구조가 복잡하여 조립이 불편하며, 유입관로(302)측은 실내에 배관되고 유출관로(303)는 실외에 배관되어 있으면서 유체의 흐름이 차단된 동절기에는 유출관로에 있는 냉수가 얼게되므로 유출관로에 있는 냉수의 온도가 하부 디스크(304)를 통하여 하부 SMA스프링(312)으로 전달되어 하부 SMA스프링의 탄성력이 상실되어 하부유로가 개방되어 미세한 온수가 유출관로에 공급되므로 유출관로의 동파를 방지할 수 있는 있도록 설계된 구조이나 온수가 유입관로에 채워진 상태이므로 하부디스크를 통해 냉수의 온도가 하부 SMA스프링에 제대로 전달되지 못하여 상기 하부 SMA탄성력이 상실되지 않아 하부유로가 개방되지 않는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 발명된 것으로서, 밸브몸체와 결합된 회전가능하게 조립된 조절부를 기준으로 양측에 유입구와 유출구가 형성되어 있으며, 이들 안쪽에 연장된 채 밸브몸체 내부에 위치하는 유로부에 형성된 상, 하부 유로를 개폐하는 밸브에 있어서, 하단이 개구되고 상단의 외주면에 형성된 나사부는 조절부 내부로 삽입되어 나사조립되는 스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 유로부의 상부 유로를 개폐하는 상부디스크와, 상단은 상부디스크의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하단이 개구되어 그 내부에 압축스프링이 설치되는 밸브스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 밸브스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 유로부의 하부 유로를 개폐하는 하부디스크와, 하부캡에 체결되어 하부디스크의 개구된 하단에 삽입되는 하부스프링가이드와, 스프링가이드의 개구된 하단에 삽입되어 상부디스크의 상면 사이에 탄력 설치되는 상부형상기억스프링과, 하부캡의 상면과 하부디스크의 하면 사이에 탄력 설치되는 하부형상기억스프링이 구비된 온도에 따른 자동유량조절과 동파방지 기능을 갖는 간단한 구조의 유량조절밸브를 제공함에 목적으로 한다.

그리고 압력조절밸브를 유입구에 장착함으로서 상,하부 유로가 폐쇄되어 있어 유체의 흐름이 차단된 경우 펌프가 계속하여 펌핑을 함으로써 유입구쪽에 과도한 압력이 발생하고 이로인한 과부하로 작동 펌프의 고장을 일으키는 것을 방지하는 밸브를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 상,하부 디스크에 작용하는 유압의 상세 효과로 인하여 관로의 수격작용을 제외하고는 유압이 유로의 개폐작용에 영향을 미치지 않는 밸브를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 밸브를 제공하기 위하여 창출한 것으로, 밸브몸체와 결합된 회전가능하게 조립된 조절부를 기준으로 양측에 유입구와 유출구가 형성되어 있으며, 하단이 개구되고 상단의 외주면에 형성된 나사 부는 조절부 내부로 삽입되어 나사조립되는 스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 유로부의 상부 유로를 개폐하는 상부디스크와, 상단은 상부디스크의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하단이 개구되어 그 내부에 압축스프링이 설치되는 밸브스프링가이드와, 하단이 개구되고 상단은 밸브스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 유로부의 하부 유로를 개폐하는 하부디스크와, 하부캡에 체결되어 하부디스크의 개구된 하단에 삽입되는 하부스프링가이드와, 스프링가이드의 개구된 하단에 삽입되어 상부디스크의 상면 사이에 탄력 설치되는 상부형상기억스프링과, 하부캡의 상면과 하부디스크의 하면 사이에 탄력 설치되는 하부형상기억스프링으로 구성되어 유체의 온도에 따라 상,하 유로를 자동 개폐함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유량조절밸브를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유량조절밸브는 밸브몸체(1)와 결합된 회전가능하게 조립된 조절부(11)를 기준으로 양측에 유입구(2)와 유출구(3)가 형성되어 있으며, 상기 유입구 또는 유출구의 안쪽에 연장된 채 밸브몸체 내부에 위치하는 유로부(4)에 형성된 상, 하부 유로(4a)(4b)와, 하단이 개구되고 상단의 외주면에 형성된 나사부는 상기 조절부 내부로 삽입되어 나사조립되는 스프링가이드(12)와, 하단이 개구되고 상단은 상기 스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내 부로 삽입되며 상기 유로부의 상부유로(4a)를 개폐하는 상부디스크(5)와, 상단은 상기 상부디스크(5)의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하단이 개구되어 그 내부에 압축스프링(23)이 설치되는 밸브스프링가이드(14)와, 하단이 개구되고 상단은 상기 밸브스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 상기 유로부의 하부유로(4b)를 개폐하는 하부디스크(6)와, 밸브몸체와 결합되는 하부캡(15)에 체결되어 상기 하부디스크(6)의 개구된 하단에 삽입되는 하부스프링가이드(16)와, 상기 스프링가이드(12)의 개구된 하단에 삽입되어 상기 상부디스크의 상면 사이에 탄력 설치되는 상부형상기억스프링(21)과, 상기 하부캡(15)의 상면과 상기 하부디스크(6)의 하면 사이에 탄력 설치되는 하부형상기억스프링(22)으로 구성된다.

즉, 본 발명의 유량제어밸브는 유체의 온도변화에 따라 상기 상,하부 형상기억스프링의 탄성력을 상실하거나 회복함으로써 상기 상,하부 디스크를 움직여 상기 상,하부 유로가 자동으로 개폐되도록 하여 자동유량조절과 동파를 방지할 수 있는 장치인 것이다.

좀더 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 유량제어밸브는 상기 밸브몸체와 상기 조절부는 회전안내부재(17)에 의해서 결합되어져 있으며, 상기 조절부와 상기 스프링가이드의 상단은 나사 결합되어 있다. 또한 상기 스프링가이드의 측면에는 하단의 개구부와 관통되도록 다수개의 구멍(13)이 뚫어져 있다.

상기 스프링가이드의 개구부 내에는 상부형상기억스프링(21)이 내설되어 상기 스프링가이드의 하면에 개구부가 형성된 상부디스크(5)의 상면에 놓이게 된다. 또한, 상기 상부디스크 개구부에는 하면에 개구부가 형성된 밸브스프링가이드(14) 의 상면에 돌출된 돌출부가 삽입되어지며 상기 밸브스프링가이드(14)의 개구부에는 압축스프링(23)이 내설된다.

상기 압축스프링의 하단과 상기 밸브스프링가이드 하면에 개구부가 형성된 하부디스크(6)가 위치하게 되며, 상기 하부디스크 하면에는 하부형상기억스프링(22)이 놓이고 상기 하부디스크의 개구부내에는 상기 하부디스크의 상하 움직임을 가이드하는 하부스프링 가이드(16)가 밸브몸체와 체결된 하부캡(15)에 결합되어 삽입되게 된다.

또한, 상기 유입구의 일측에는 공급 유체의 설정압력 이상의 과도한 압력을 방지하기 위한 압력조절수단(31)이 체결되어 있다.

여기서, 압력조절수단은 설계자가 통상 알려진 체크 밸브 또는 릴리프 밸브 등을 이용한 압력조절밸브로서 임의로 선택하여 설계할 수 있는 것으로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

상기 밸브몸체에 체결된 상기 조절부가 회전조작하게 되면 상기 회전안내부재에 의하여 제자리에서만 회전하는 한편, 상기 조절부와 나사 결합된 상기 스프링가이드는 승,하강작동을 하게 되는 것이며, 이에따라 상,하부 디스크도 함께 승,하강하면서 상,하부 유로(4a)(4b)를 차단 또는 개방하게 된다. 이때 상기 상,하부 디스크에 작용하는 유체의 압력은 앞에서 설명한 도3의 밸브와 같이 상기 상,하부 디스크에 작용하는 유압이 서로 상쇄되거나 완화되므로 상기 조절부의 회전조작에 힘이 들지 않게 된다.

상기 유입부를 통하여 유입된 온수가 상기 유출부를 통해서 유출되는 온수의 유량을 자동으로 조절하는 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 조절부를 열림 방향으로 회전조작하여 초기 원하는 유량이 흐를때까지 회전시킴에 따라 스프링가이드가 상승하게 되고 이에 따라 상부디스크와 밸브스프링가이드가 상승하게 된다. 한편 밸브스프링가이드가 상승함으로써 밸브스프링 개구부에 삽입된 압축스프링이 인장되어 하부디스크에 작용하는 탄성력이 줄어들게 된다. 상부디스크의 상승으로 인하여 상부유로(4a)가 개방되게 되면 온수는 유출부로 흘러 유출부에 압력이 상승하게 되고 밸브몸체의 유출부 압력이 하부디스크의 하면에 작용함으로서 하부디스크도 상승하게 되어 하부유로(4b)도 개방되게 되어 온수는 상기 상,하부유로를 통하여 유출부로 흘러나가게 된다.

상기와 같이 상,하부 유로를 통해 흐르는 온수의 열이 상기 상,하부형상기억스프링에 전달되는데, 상부형상기억스프링은 온수의 온도가 미리 설정된 온도 이상일 경우 이를 감지하고 탄성력을 회복하는 성질을 가지고 있으므로 온수의 온도가 설정온도 이상이 되면 상부디스크의 상면에 탄성력이 작용하여 상부 디스크를 하강시키게 되어 상부유로를 폐쇄하게 된다. 또한 상부 디스크와 함께 연동되어 밸브스프링 가이드도 하강하게 되어 밸브스프링 가이드 개구부에 내설된 압축스프링에 압축력이 더 작용하여 하부디스크도 함께 하강함으로서 하부유로도 폐쇄하게 되어 온수의 흐름이 차단되게 된다.

시간이 경과함에 따라 유출부의 온도가 설정온도 이하로 하강하게 되면 상부형상기억스프링이 탄성력을 잃게 되고, 따라서 상부디스크와 밸브스프링가이드 및 하부디스크가 다시 상승하여 상기 상,하부 유로를 개방하게 되어 온수가 다시 흐르게 된다.

따라서, 상기 상부형상기억스프링은 밸브몸체를 흐르는 온수의 온도를 열전도받아 설정온도 이상으로 가열되면 탄성력을 회복하여 상,하부 유로를 차단하게 되고 다시 설정온도 이하로 떨어지면 탄성력을 상실하여 상,하부 유로를 개방상태로 복귀시킬 수 있도록 하는 작동을 반복하면서 온수의 흐름을 제어하게 된다.

한편, 유입구 측은 실내에 배관되고 유출구 측은 실외에 배관되어 있는 동절기의 경우 상, 하부 유로를 개방시켜 유체를 지속적으로 흐르게 하면 실외에 배관된 유출구 측은 유입되는 유체 온도로 인하여 어는 현상이 나타나지 않게 되지만, 상,하부 유로를 차단하여 유체의 흐름을 정지시키게 되면 유출부내에 있는 유체는 실외온도의 영향을 받으므로 실외온도가 영하일 경우에는 유체가 얼어 동파되는 경우가 발생하게 되는데, 본 발명의 밸브는 상,하부 유로가 차단되어 유체의 흐름이 정지되어 있더라도 유출부내에 있는 유체의 온도가 내려가면 설정온도 이하일때 탄성력을 회복하는 유출부내의 하부형상기억스프링의 탄성력이 회복되어 하부디스크의 하면을 밀게 되어 하부디스크가 상승하므로 하부유로를 통해 유입구 내의 유체가 지속적으로 유출구로 흐르게 되어 어는 현상이 일어나지 않게 된다.

또한, 펌프(도시않음)는 계속하여 유체를 상기 유입구로 공급하나 상기 상,하부 유로가 차단되어 공급된 유체가 유출되지 않아 상기 유입구의 압력이 상승하게 되고 이는 과부하를 발생시켜 유체 공급 펌프가 파손되는 경우가 발생하게 되는데, 본 발명은 설정압력 이상에서는 유입구측에 장착된 압력조절수단(31)이 작동하 여 상기 유입구의 유체를 유출구로 배출함으로써 상기 유입구의 압력을 낮추어주어 과부하로 인한 펌프의 파손을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 유량제어밸브는 상,하부 유로 개폐를 온도에 따른 상,하부형상기억스프링의 탄성력이 자동 조절되게 함으로써 간단한 구조로 유체의 온도에 따라 유량을 자동 조절할 수 있으며, 유출부가 실외에 있는 경우에도 동파를 방지할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 상,하부 유로가 차단되어 공급 유체의 과부하로 인한 펌프의 손상을 압력조절밸브를 통해서 설정압력이상의 과부하를 방지함으로써 펌프의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 상,하부 디스크에 작용하는 유압의 상세 효과로 인하여 관로의 수격작용을 제외하고는 유압이 유로의 개폐작용에 힘이 적어 고압이나 대용량 유로의 개폐를 용이하게 할 수 있는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗아남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (5)

1. 밸브몸체(1)와 결합된 회전가능하게 조립된 조절부(11)를 기준으로 양측에 유입구(2)와 유출구(3)가 형성되어 있으며, 상기 유입구 또는 유출구의 안쪽에 연장된 채 밸브몸체 내부에 위치하는 유로부(4)에 형성된 상,하부 유로(4a)(4b)를 개폐하는 밸브에 있어서,

   하단이 개구되고 상단의 외주면에 형성된 나사부는 상기 조절부 내부로 삽입되어 나사조립되는 스프링가이드(12)와,

   하단이 개구되고 상단은 상기 스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 상기 유로부의 상부유로(4a)를 개폐하는 상부디스크(5)와,

   상단은 상기 상부디스크의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 하단이 개구되어 그 내부에 압축스프링(23)이 설치되는 밸브스프링가이드(14)와,

   하단이 개구되고 상단은 상기 밸브스프링가이드의 개구된 하단을 통하여 내부로 삽입되며 상기 유로부의 하부유로(4b)를 개폐하는 하부디스크(6)와,

   하부캡(15)에 체결되어 상기 하부디스크의 개구된 하단에 삽입되는 하부스프링가이드(16)와,

   상기 스프링가이드(12)의 개구된 하단에 삽입되어 상기 상부디스크의 상면에 탄력 설치되는 상부형상기억스프링(21)과,

   상기 하부캡(15)의 상면과 상기 하부디스크의 하면에 탄력 설치되는 하부형상기억스프링(22)으로 구성됨을 특징으로 하는 유량조절밸브
2. 제1항에 있어서,

   상기 상부형상기억스프링(21)은 설정온도 이상일 경우 탄성력을 회복하도록 구성됨을 특징으로 하는 유량조절밸브
3. 제1항에 있어서,

   상기 하부형상기억스프링(22)은 설정온도 이하일 경우에 탄성력을 회복하도록 구성됨을 특징으로 하는 유량조절밸브
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 스프링가이드(12)에는 유체의 흐름을 안내하기 위한 측면에 다수의 구멍(13)이 더 포함됨을 특징으로 하는 유량조절밸브
5. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 유입구(2)에는 유체의 과부하를 방지하기 위한 압력조절수단이 더 구비됨을 특징으로하는 유량조절밸브

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