KR-102959257-B1 - NEXT GENERATION PRECISION LOW PRESSURE REDUCING VALVE

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Abstract

본 발명은 일 측부에 유체가 유입되는 유입구 및, 타 측부에 유체가 배출되는 배출구가 구비됨으로써 유체가 통과하는 경로인 유로를 형성하고, 유로의 일 영역에서 유로의 형성 방향에 수직한 방향으로 밸브의 개폐 매커니즘을 구현하기 위한 영역이 개방 영역으로 마련된 밸브 바디; 밸브 바디에 형성된 유로의 상부에 위치하고, 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비됨으로써, 유입구를 통해 유입된 유체와 직접 접촉하게 되어 유체의 압력을 감지하는 제1 다이어프램; 제1 다이어프램의 상부에 위치하되, 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비되고, 제1 다이어프램이 감지한 변형력에 기초하여 상호 작용하도록 하는 스프링을 포함하는 제2 다이어프램; 밸브 바디, 제1 다이어프램 및, 제2 다이어프램이 상호 연통되는 연통 라인 상에 설치되며, 제1 다이어프램의 상단에 위치하는 스템 로드가 감지된 유체의 압력에 대응하는 힘을 제1 다이어프램의 하단에 위치하는 스템 바디에 전달하여 연통 라인의 길이 방향을 따라 수직 운동하도록 기능하는 스템 유닛; 및, 밸브 바디에 형성된 유로의 일 영역에 설치되되, 중심부 일 영역에는 스템 바디의 선단부가 안착되는 스템 안착부가 마련되어 있고, 외곽부 일 영역에는 밸브 바디에 형성된 유로의 일 영역에서 유체의 흐름을 제어하도록 하는 디스크가 안착되는 디스크 안착부가 마련된 디스크 홀더를 포함함으로써, 스템 유닛의 수직 운동에 따라 디스크 홀더가 상기 유로를 통과하는 유체의 흐름을 제어하도록 하는 디스크 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Inventors

이응구

Assignees

주식회사 씨에이브이

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20250521

Claims (10)

차세대 정밀 미압용 감압 밸브에 있어서, 일 측부에 유체가 유입되는 유입구 및, 타 측부에 유체가 배출되는 배출구가 구비됨으로써 유체가 통과하는 경로인 유로를 형성하고, 상기 유로의 일 영역에서 상기 유로의 형성 방향에 수직한 방향으로 밸브의 개폐 매커니즘을 구현하기 영역이 개방 영역으로 마련된 밸브 바디; 상기 밸브 바디에 형성된 유로의 상부에 위치하고, 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비됨으로써, 상기 유입구를 통해 유입된 유체와 직접 접촉하게 되어 유체의 압력을 감지하는 제1 다이어프램; 상기 제1 다이어프램의 상부에 위치하되, 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비되고, 상기 제1 다이어프램이 감지한 변형력에 기초하여 상호 작용하도록 하는 스프링을 포함하는 제2 다이어프램; 상기 밸브 바디, 상기 제1 다이어프램 및, 상기 제2 다이어프램이 상호 연통되는 연통 라인 상에 설치되며, 상기 제1 다이어프램의 상단에 위치하는 스템 로드가 감지된 유체의 압력에 대응하는 힘을 제1 다이어프램의 하단에 위치하는 스템 바디에 전달하여 상기 연통 라인의 길이 방향을 따라 수직 운동하도록 기능하는 스템 유닛; 및, 상기 밸브 바디에 형성된 유로의 일 영역에 설치되되, 중심부 일 영역에는 상기 스템 바디의 선단부가 안착되는 스템 안착부가 마련되어 있고, 외곽부 일 영역에는 상기 밸브 바디에 형성된 유로의 일 영역에서 유체의 흐름을 제어하도록 하는 디스크가 안착되는 디스크 안착부가 마련된 디스크 홀더를 포함함으로써, 상기 스템 유닛의 수직 운동에 따라 상기 디스크 홀더가 상기 유로를 통과하는 유체의 흐름을 제어하도록 하는 디스크 유닛;을 포함하되, 상기 밸브 바디, 상기 제1 다이어프램, 상기 제2 다이어프램은 서로 분리 가능한 구조로 체결되며, 각 연결 부위는 오링, 개스킷 및 커버 부재 중 적어도 어느 하나를 포함하는 실링 수단에 의해 밀봉 처리되며, 상기 실링 수단은 PTFE 또는 NBR 재질로 구성되어 유체 누설을 0.01% 이하로 억제하도록 하여 감압 후에도 밀봉 성능을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제1항에 있어서, 상기 차세대 정밀 미압용 감압 밸브는, 상기 배출구의 내부 압력, 상기 제1 다이어프램의 내부 압력 및 상기 제2 다이어프램의 내부 압력을 감지하도록 하고, 감지된 압력을 보정하도록 기능하는 센싱 라인;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제1항에 있어서, 상기 디스크 유닛에는, 상기 디스크를 상기 디스크 안착부에 밀착시키는 디스크 와셔; 및, 상기 스템 안착부의 내부에서 상기 스템 바디의 선단부의 움직임 범위를 물리적으로 제한하는 스탑링;이 더 포함됨으로써, 상기 스템 유닛의 수직 운동 시, 상기 스템 유닛과 상기 디스크 유닛의 동심도가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 바디에는, 상기 유로 상에 상기 밸브 바디의 저면에서 상부 측으로 돌출 형성되는 가이드 격벽이 마련되도록 하여 상기 디스크 유닛의 슬라이딩 공간을 형성하고, 상기 디스크 홀더의 상단부에는 상기 슬라이딩 공간의 직경보다 큰 직경의 단턱부가 돌출 연장되어 있음으로써, 상기 슬라이딩 공간에서 상기 디스크 유닛이 승강 또는 하강할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제4항에 있어서, 상기 제1 다이어프램에서 감지된 유체의 압력이 설정 압력보다 높을 경우, 상기 제1 다이어프램의 하단 압력이 증가하여 상기 제1 다이어프램이 위로 볼록하게 변형되며, 상기 스템 유닛에 의해 상기 디스크 유닛이 승강하여 상기 슬라이딩 공간에서 인출됨으로써 상기 유로에서 유체 흐름이 제한되도록 하고, 상기 제1 다이어프램에서 감지된 유체의 압력이 설정 압력보다 낮을 경우, 상기 제1 다이어프램의 하단 압력이 감소하여 상기 제1 다이어프램이 아래로 볼록하게 변형되며, 상기 스템 유닛에 의해 상기 디스크 유닛이 하강되어 상기 슬라이딩 공간에 수납되도록 함으로써 상기 유로에서 유체의 흐름을 증가시키는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제5항에 있어서, 상기 제1 다이어프램에서 감지된 유체의 압력이 설정 압력보다 높을 경우, 상기 제1 다이어프램의 변형력이 센싱 라인을 통해 상기 제2 다이어프램으로 전달되어 상기 제2 다이어프램을 위로 볼록하게 변형시키고, 상기 제2 다이어프램과 연결된 상기 스프링의 압축력을 이용하여 상기 배출구의 압력 안정화를 도모하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제5항에 있어서, 상기 제1 다이어프램에서 감지된 유체의 압력이 설정 압력보다 낮을 경우, 상기 제1 다이어프램의 변형력이 센싱 라인을 통해 상기 제2 다이어프램으로 전달되어 상기 제2 다이어프램을 아래로 볼록하게 변형시키고, 상기 제2 다이어프램과 연결된 상기 스프링의 반발력을 이용하여 상기 제2 다이어프램에 복원력을 제공함으로써 상기 배출구의 압력 안정화를 도모하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 바디의 상단에는, 상기 제2 다이어프램과 연결된 스프링과 접촉하여, 스프링의 장력을 조정하도록 하는 조정 나사;가 더 포함됨으로써 유체의 설정 압력을 기 설정된 범위 내에서 가변적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 다이어프램 및 제2 다이어프램은, 니트릴부타디엔고무(NBR, nitrile butadiene rubber), 플루오르카본고무(FKM, Fluorocarbon Rubber), 에틸렌프로필렌디엔모노머(EPDM, Ethylene propylene diene monomer rubber) 및 실리콘 고무(Silicone rubber) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연성 소재의 박막 타입으로 구비되도록 하여 유체의 특성에 대응하는 박막 타입이 선택적으로 이용되도록 하는 것을 특징으로 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브.

Description

차세대 정밀 미압용 감압 밸브{NEXT GENERATION PRECISION LOW PRESSURE REDUCING VALVE} 본 발명은 차세대 정밀 미압용 감압 밸브에 관련된 것으로서, 구체적으로는 반도체, 이차전자, 제철, 석유화학, 조선, 제약, 식품 등 전 산업 분야에서 이용되는 정밀 미압용 감압 밸브와 관련하여, 높은 감압 효과를 제공하기 위하여 다이어프램의 직경을 키우는 방법 대신, 복수의 다이어프램을 직렬로 구비하여 다이어프램의 직경을 키우지 않고도 높은 감압 효과가 발휘되도록 하고 다이어프램에 인가되는 감압력을 분산시켜 정밀한 압력 조절이 가능한 차세대 정밀 미압용 감압 밸브를 제공하는 기술과 관련된 것이다. 일반적으로 감압 밸브란 유체(기체 또는 액체)의 높은 유입 압력을 낮은 설정 압력으로 줄여 시스템 내에서 일정한 압력을 유지하도록 설계된 장치를 의미한다. 감압밸브는 다양한 산업과 공정에서 사용되어 시스템 내 압력을 설정 압력으로 유지함으로써 과압으로 인해 발생할 수 있는 손상을 방지하고, 시스템 오류 및 사고의 발생을 예방하도록 하여 공정이나 장비가 최적의 조건에서 작동할 수 있도록 유체를 전달하는 기능을 수행한다. 한편 종래 개시된 감압 밸브의 예로서 한국 등록실용신안 제20-0473790호에서는 밸브 바디, 다이어프램, 스템바, 디스크 및 디스크홀더를 주요 구성으로 포함하여 유체의 유입구 측 압력과 배출구 측 압력의 차이로 인한 다이아프램의 변형력에 의하여 스템바를 이동시켜 밸브의 개도를 제어하는 기술이 제안되고 있다. 한편 이러한 선행기술의 경우, 직접 작동식 감압 밸브에 대한 기술이 개시되어 있는 것으로 이해될 수 있으나, 상기 선행기술에 기반한 기술의 경우, 높은 감압 효과를 제공하기 위해서는 다이어프램의 직경을 크게 설계하여야 했으며, 이 경우 소형 밸브에 적용이 어려워지고, 다이어프램의 직경이 커지게 되는 경우 단일의 다이어프램이 상대적으로 더 많은 유체 저항을 받게 되어 그 반응 속도의 저하가 유발될 수 있어 감압 밸브의 신뢰성 및 안정성을 저하시키는 요인이 된다는 문제가 있었다. 도 1 및 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차세대 정밀 미압용 감압 밸브의 구성도. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브 바디의 세부 구성도. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 다이어프램의 세부 구성도. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 다이어프램의 세부 구성도. 도 6 및 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차세대 정밀 미압용 감압 밸브에서 이용되는 개폐 매커니즘에 의하여 배출구의 유체 압력이 제어되는 예. 이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 본 발명은 차세대 정밀 미압용 감압 밸브에 관련된 것으로서, 구체적으로는 높은 감압 효과를 제공하기 위하여 다이어프램의 직경을 키우는 방법 대신, 복수의 다이어프램을 직렬로 구비하여 다이어프램의 직경을 키우지 않고도 높은 감압 효과가 발휘되도록 하고 다이어프램에 인가되는 감압력을 분산시켜 정밀한 압력 조절이 가능한 차세대 정밀 미압용 감압 밸브를 제공하는데 일 목적이 있으며, 주요 구성부의 분리가 가능한 구조의 감압 밸브를 제공함으로써 설계 유연성을 증가시키도록 하는 동시에 유지보수 시의 편의성을 제공하도록 하는 차세대 정밀 미압용 감압 밸브를 제공하는 것에 다른 목적이 있다. 이하에서는 상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 대한 구체적인 설명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 하며, 하나 이상의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성 요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시 참조될 수 있을 것이다. 첨부된 도면 중 도 1 및 2에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차세대 정밀 미압용 감압 밸브의 구성도를 도시하였으며, 도 3 내지 5에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브 바디, 제1 다이어프램 및 제2 다이어프램의 세부 구성도를 도시하였고, 도 6 및 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차세대 정밀 미압용 감압 밸브에서 이용되는 개폐 매커니즘에 의하여 배출구의 유체 압력이 제어되는 예를 도시하였다. 구체적으로 도 1의 구성도를 참조하여 본 발명에 대한 설명을 개진하여 보면, 본 발명에서는 일 측부에 유체가 유입되는 유입구 및 타 측부에 유체가 배출되는 배출구가 구비됨으로써 유체가 통과하는 경로인 유로를 형성하고, 유로의 일 영역에서 유로의 형성 방향에 수직한 방향으로 밸브의 개폐 매커니즘을 구현하기 영역이 개방 영역으로 마련된 밸브 바디(10)를 포함한다. 일 실시 예로서, 본 발명에서 언급하는 상술한 밸브 바디(10)는 공기 및 가스 유체에 적용이 가능하며, 최대 작동 온도는 120도, 최대 적용 압력은 4kgf/cm2G까지 견딜 수 있도록 한다. 이에 본 발명의 밸브 바디(10)는 높은 내구성과 안정성이 요구되므로, 강성 소재로 구비될 수 있을 것인데, 스테인리스강 또는 스테인리스 주조품에 해당하는 SCS13(CF8) 또는 SCS14(CF8M), SCS16(CF3M), 카본 주조품인 SC480, WCB 소재가 이용될 수 있을 것이며 본 발명은 이에 제한하지 않는다. 또한 일 실시 예로서 상술한 밸브 바디(10)에는 유체의 유입구와 유체의 출입구가 동일 수평선 상에 중심을 갖도록 형성되도록 하고, 유입구와 출입구가 갖는 직경의 크기 역시 동일할 수 있다. 또한 다음으로 본 발명에서는 밸브 바디(10)에 형성된 유로의 상부에 위치하며, 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비됨으로써, 유입구를 통해 유입된 유체와 직접 접촉하게 되어 밸브 바디(10)로 유입된 유체의 압력을 감지하도록 하는 제1 다이어프램(20)이 포함된다. 이때 상술한 제1 다이어프램(20)은 니트릴부타디엔고무, 플루오르카본고무, 에틸렌프로필렌디엔모노머, 및 실리콘 고무 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연성 소재의 박막 타입으로 구비될 수 있으며, 이를 통해 유입구를 통해 밸브 바디(10) 내부로 유입된 유체의 압력을 감지하도록 하고, 감지된 압력을 밸브의 개폐 매커니즘에 전달하여 배출구의 유체 압력을 조절하도록 한다. 바람직하게, 본 발명에서는 앞서 언급한 제1 다이어프램(20)이 상기 실시 예와 같은 유연성 소재의 박막 타입으로 구비되되, 유체의 특성에 대응하는 박막 타입이 선택적으로 이용되도록 할 수 있다. 일 실시 예로서, 유체가 고온의 공기를 포함하거나, 약산성 또는 약염기성 유체일 경우, 넓은 온도 범위에서 안정된 성능을 보이고, 고온 공정에 적합하게 이용될 수 있는 실리콘 고무가 제1 다이어프램(20)의 소재로 선택되도록 하는 등으로 유체의 특성에 적합한 박막 타입이 선택적으로 이용되게 할 수 있는 것이다. 또한 바람직하게 상술한 제1 다이어프램(20)의 중심부 일 영역에는 밸브 바디(10)의 개방 영역에 상응하도록 하는 연통부가 형성되도록 하여 후술할 스템 유닛(40)이 수직 운동할 수 있는 영역을 마련되도록 한다. 한편 본 발명에서는 일반적인 감압 밸브가 단일의 다이어프램을 갖는 구성으로 이루어지는 것과 달리, 제1 다이어프램(20)의 상부에 위치하고, 제1 다이어프램(20)과 마찬가지로 전용 커버에 의해 밀봉된 상태로 구비되는 제2 다이어프램(30)을 포함한다. 이때 상술한 제2 다이어프램(30)은 제1 다이어프램(20)과 유사한 형상적 구조, 소재를 가질 수 있을 것이나, 밸브 바디(10) 내부로 유입된 유체와 직접 접촉하는 제1 다이어프램(20)과 달리 유체와 직접 접촉하지 않고 제1 다이어프램(20)이 감지한 변형력에 기초하여 상호 작용하도록 하는 스프링(31)을 포함하도록 한다. 즉 일 실시 예로서 상술한 제2 다이어프램(30)은 제1 다이어프램(20)과 같이 니트릴부타디엔고무, 플루오르카본고무, 에틸렌프로필렌디엔모노머 및 실리콘 고무 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유연성 소재의 박막 타입으로 구비될 수 있으며 본 발명은 이에 제한하지 않는다. 또