KR100361064B1 - 제어기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제어기에 관한 것이다. 제어기는 상부에 개구를 구비한 밸브 박스와, 밸브 박스상에 설치 고정된 고정부 및 구동용 가스의 유출·유입에 의해 상하로 이동되는 작동부를 구비한 가스 구동형 액츄에이터와, 밸브 박스내에서 밸브 박스의 상부로 연장되어 그 상단부가 액츄에이터의 작동부에 고정된 밸브 봉과, 밸브 봉의 하단에 설치된 밸브체로 구성된다. 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부와의 사이에 밸브 박스내의 유체 밀봉용 벨로우즈가, 액츄에이터의 고정부와 그 작동부와의 사이에 액츄에이터내의 가스 밀봉용 벨로우즈가 각각 배치되어 있다. 그리고, 밸브 봉, 밸브 박스내의 유체 밀봉용 벨로우즈, 액츄에이터의 고정부, 액츄에이터내의 가스 밀봉용 벨로우즈 및 액츄에이터의 작동부에 의해 형성된 밀폐 공간이 진공으로 이루어져 있다. 주위 온도의 변동에 따른 밀폐 공간내의 압력 변동은 구동 가스의 압력에 비하여 극히 작으며, 따라서, 주위 온도의 변동에 의해서 유체의 유량이 변화하는 일이 없다.

Description

제어기
본 발명은 저온 또는 고온에서 사용하기에 적합한 제어기에 관한 것이다.
종래 기술로는, 예를 들면 진공조에 배치되는 저온용 제어기로서, 진공조 내부에는 밸브 박스를, 진공조 외부에는 액츄에이터를 각각 배치하고, 이들 액츄에이터와 밸브 박스를 연장 파이프로 연통시킨 장축 밸브가 공지되어 있다.
이 장축 밸브의 경우에는, 배관 설계에 맞추어 연장 파이프의 길이를 변경시켜야 했고, 또한 진공조가 대형이 되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 액츄에이터 전체를 진공조에 넣은 제어기가 제안되었다.
이 제어기는 상방으로 개방된 밸브 박스와, 이 밸브 박스에 배치·고정된 고정부 및 구동용 가스의 유출입에 의해 상하 이동하는 작동부를 구비한 가스 구동형 액츄에이터와, 상기 밸브 박스 내부로부터 상방으로 연장되어 그 상단부가 상기 액츄에이터의 작동부에 고정된 밸브 봉과, 이 밸브 봉의 하단에 배치된 밸브체로 이루어지며, 상기 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부와의 사이에는 상기 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈가, 상기 액츄에이터의 고정부와 작동부와의 사이에는 상기 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈가 각각 연장·배치되어 있다.
상기 종래의 제어기에서는 밸브 봉, 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈, 액츄에이터의 고정부, 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈 및 액츄에이터의 작동부에 의해 밀폐 공간이 형성되어, 이 밀폐 공간에 공기가 가두어진다. 이 밀폐 공간내 공기의 압력은 주위 온도의 변동에 따라 변동하고, 이 압력 변동에 의해 밸브 봉이 이동하게 된다. 이에 따라서, 제어기를 유량 조정 밸브로 사용하는 경우에는, 밸브 봉이 이동함으로써 밸브 박스내 유체의 유량이 변동하는 치명적인 문제가 있었다. 상기 제어기는 고온에서 사용될 때도 있지만, 이 경우에도 동일한 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은 주위 온도의 변동에 따라 유체의 유량이 변화하지 않는 제어기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 제어기는 상방으로 개방된 밸브 박스와, 이 밸브 박스에 배치·고정된 고정부 및 구동용 가스의 유출입에 의해 상하 이동하는 작동부를 구비한 가스 구동형 액츄에이터와, 상기 밸브 박스 내부로부터 상방으로 연장되어 그 상단부가 상기 액츄에이터의 작동부에 고정된 밸브 봉과, 이 밸브 봉의 하단에 배치된 밸브체로 이루어지며, 상기 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부와의 사이에는 상기 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈가, 상기 액츄에이터의 고정부와 작동부와의 사이에는 상기 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈가 각각 연장·배치되어 있고, 상기 밸브 봉, 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈, 액츄에이터의 고정부, 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈 및 액츄에이터의 작동부에 의해 밀폐 공간이 형성되는 제어기에있어서, 이 밀폐 공간이 진공으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다. 상기 밸브 봉, 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈, 액츄에이터의 고정부, 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈 및 액츄에이터의 작동부에 의해 형성되어 있는 밀폐 공간이 진공으로 이루어져 있기 때문에, 주위 온도의 변동에 따른 밀폐 공간내의 압력 변동은 구동 가스의 압력에 비하여 극히 작다. 따라서, 주위 온도의 변동에 따른 밀폐 공간내의 압력 변동은 구동 가스의 압력에 비하여 극히 작기 때문에, 주위 온도의 변동에 의해 유량이 변화하는 일이 없다. 또한, 종래의 장축 밸브에서는 연장 파이프로 열전도 거리를 길게 해서 단열하고 있는 것에 비하여, 본 발명의 제어기에서는 진공 밀폐 공간에 의해 단열할 수 있기 때문에, 저온 및 고온 어느쪽의 사용 조건에서라도 열손실을 적게 할 수 있다.
상기 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈와 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈는 전자 빔 용접에 의해 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부에, 그리고 액츄에이터의 고정부와 작동부에 각각 접합되어 있는 것이 바람직하다. 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈와 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈를 전자 빔 용접에 의해 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부에, 그리고 액츄에이터의 고정부와 작동부에 각각 접합함으로써 밀폐 공간이 진공이 되도록 할 수 있으며, 용이하게 상기 제어기를 제작할 수 있다.
이하에서 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
제1도에는 본 발명에 따른 제어기가 도시되어 있으며, 이 제어기는 상방으로 개방된 밸브 박스(1)와, 이 밸브 박스(1)에 배치된 가스 구동형 액츄에이터(2)와, 상기 밸브 박스(1) 내부로부터 상방으로 연장되고 액츄에이터(2) 내로 구동용 가스가 유입됨에 따라 눌려서 하방으로 이동하는 밸브 봉(3)과, 이 밸브 봉(3)의 하단에 설치된 밸브체(4)를 구비하고 있다.
밸브 박스(1)는 밸브실(5)과, 이 밸브실(5)에 연통하고 하향 개방된 유체 유입로(6)와, 밸브실(5)과 연통하고 옆방향으로 개방된 유체 유출로(7)와, 밸브 박스(1)의 상면 중앙부로부터 밸브실(5)까지 연장되는 밸브 봉 안내구멍(8)을 구비하고 있다. 밸브실(5)과 유체 유입로(6)와의 연통구의 연부가 밸브 시트(9)를 형성한다. 밸브 박스(1)의 상부에는 플랜지(10)가 형성되어 있다.
밸브 봉(3)은 밸브 박스(1) 내에 위치하는 대경 축부(11)와, 이 대경 축부 (11)로부터 상방으로 연장되는 소경 축부(12)로 구성 된다. 대경 축부(11)의 상단은 원뿔대 형상이며, 이 원뿔대 형상 부분(13)과 소경 축부(12)와의 사이에는 벨로즈 받침용 환상 단부(14)가 형성되어 있다.
밸브 봉 안내 구멍(8)은 대경 축부(11)와 지름이 같은 대경 구멍부(15)와, 소경 축부(12)보다 지름이 큰 소경 구멍부(16)로 이루어진다. 액츄에이터(2)내로 구동 가스가 유입되지 않을 때에는 원뿔대 형상 부분(13)이 소경 구멍부(16)의 하연부에 접한다.
액츄에이터(2)는 캡형의 케이싱(17)과, 이 케이싱(17)내 하부에 위치하고 밸브 박스(1)의 플랜지(10)와 일체인 원통형 고정부(18)와, 밸브 봉(3)의 상단에 고정되고 구동용 가스의 압력에 의해서 작동되는 원판형 작동부(19)를 구비하고 있다. 케이싱(17)의 상부벽(20)에는 구동용 가스의 도입구(21)가 형성되어 있다.
원통형 고정부(18)는 밸브 박스(1)의 플랜지(10)에 인접한 대경 원통부(22)와, 이 대경 원통부(22)로부터 상방으로 연장되는 소경 원통부(23)와, 이 소경 원통부(23) 상단의 내주에 고정된 벨로즈 받침용 작은 링(24)과, 대경 원통부(22)의 하단 근처의 외주에 고정된 벨로즈 받침용 큰 링(25)으로 구성된다. 대경 원통부(22) 및 소경 원통부(23)의 내경은 어느 것이나 밸브 봉 안내 구멍(8)의 소경 구멍부(16)의 지름과 같고, 벨로즈 받침용 작은 링(24)의 내경은 밸브 봉(3)의 소경 축부(12)의 지름과 같다. 대경 원통부(22)와 소경 원통부(23)와의 사이에는 하부 스프링 받침부(26)가 형성되어 있다.
원판형 작동부(19)의 외경은 벨로즈 받침용 큰 링(25)의 외경과 같고, 원판형 작동부(19)의 하면에는 고정부(18)의 스프링 받침부(26)에 대응하는 상부 스프링 받침부(27)와, 이것의 외측에 연결되는 벨로즈 받침부(28)가 형성되어 있다.
벨로즈 받침용 작은 링(24)과 밸브 봉(3)의 벨로즈 받침용 환상 단부(14)와의 사이에는, 밸브 박스내 유체 밀봉용 소경 벨로즈(29)가 연장·배치되어 있고, 벨로즈 받침용 큰 링(25)과 원판형 작동부(19)의 벨로즈 받침부(28)와의 사이에는, 구동 가스 밀봉용 대경 벨로즈(30)가 연장·배치되어 있다. 이에 따라, 밸브 봉(3), 밸브 박스내 유체 밀봉용 소경 벨로즈(29), 액츄에이터(2)의 원통형 고정부 (18), 액츄에이터내 가스 밀봉용 대경 벨로즈(30) 및 액츄에이터(2)의 원판형 작동부(19)에 의해 밀폐 공간(S)이 형성되어 있다. 그리고, 상부 스프링 받침부(27)와 하부 스프링 받침부(26)와의 사이에는 압축 코일 스프링(31)이 배치되어 있다.
소경 벨로즈(29)와 대경 벨로즈(30)는 전자 빔 용접에 의해 고정된다. 이전자 빔 용접은 10-3∼10-4Torr의 고진공 중에서 행하여지는 것으로, 이에 따라 액 츄에이터(2), 밸브 봉(3), 소경 벨로즈(29) 및 대경 벨로즈(30)에 의해 형성된 밀폐 공간(S)은 용접 후에는 10-3∼10-4Torr의 고진공이 되므로, 용이하게 고진공을 실현할 수 있다.
소경 벨로즈(29)와 대경 벨로즈(30)의 고정을 위한 전자 빔 용접은 밸브를 10-1∼10-2Torr의 진공 중에 두고 행하는 저진공 전자 빔 용접이어도 좋다. 또한, 밸브를 진공 중에 두고 행하는 용접이면, 전자 빔 용접 이외의, 예를 들면 진공실 내에서의 레이저 빔 용접 등으로 행하여도 좋다.
진공실에서 용접한 후 대기 중으로 꺼낸 밸브에서는, 작동부(19)에 걸리는 대기압에 의한 힘과 압축 코일 스프링(31)에 의한 탄성력이 평형을 이루므로, 작동부(19), 즉 밸브 봉(3)이 정지된다. 여기서, 상온시의 구동 압력에 대한 밸브 봉 (3)의 스트로크 특성을 시험한다.
상기 제어기에서는 밀폐 공간(S) 내부가 진공 상태이기 때문에, 주위 온도가 변동할 때 밀폐 공간(S) 내의 압력 변동은 구동 가스의 압력에 비하여 극히 작다. 따라서, 밀폐 공간(S) 내부의 압력 변동에 의한 밸브 봉(3)의 이동은 일어나지 않으며, 유체가 누출되거나, 유체 유량이 변화하거나 하는 일이 없다. 또한, 상온시의 구동 압력에 대한 밸브 봉(3)의 스트로크 특성 시험 결과는 고온 또는 저온에서 제어기를 사용할 때에도 그대로 사용할 수 있다. 또한, 밸브 박스(1)내 유체와 구동용 가스와의 사이에 진공 밀폐 공간(S)이 개재되어 있기 때문에, 진공 단열 효과에 의해 밸브 박스(1)내 유체의 온도에 의한 구동용 가스의 압력 변동을 방지할 수 있다. 또한, 연장 파이프에 의해 열전도 거리를 길게 하여 단열하는 방법을 사용하지 않고, 진공 밀폐 공간(S)에 의해 열의 이동을 적게 할 수 있으므로, 저온에서 사용할 때는 외부로부터의 열침입이라는 손실을 적게 할 수 있고, 고온에서 사용할 때는 외부로의 열방출이라는 손실을 적게 할 수 있다.
또, 상기 실시예는 구동용 가스를 도입함으로써 유로를 폐쇄하는 상시 개방형 제어기이지만, 구동용 가스를 도입함으로써 유로를 폐쇄하는 상시 폐쇄형 제어기라도, 액츄에이터, 밸브 봉, 소경 벨로즈 및 대경 벨로즈에 의해 형성된 밀폐 공간이 진공이 되도록 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제1도는 본 발명에 따른 제어기의 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 밸브 박스
2: 액츄에이터
3: 밸브 봉
4: 밸브체
5: 밸브실
6: 유체 유입로
7: 유체 유출로
8: 봉 안내 구멍
9: 밸브 시트
10: 플랜지
11: 대경 축부
12: 소경 축부
17: 케이싱
21: 가스 도입부
24: 링
28: 벨로즈 받침부
29,30: 벨로즈
S: 밀폐 공간

Claims (2)

  1. 상방으로 개방된 밸브 박스와, 이 밸브 박스에 배치·고정된 고정부 및 구동용 가스의 유출입에 의해 상하 이동하는 작동부를 구비한 가스 구동형 액츄에이터와, 상기 밸브 박스 내부로부터 상방으로 연장되어 그 상단부가 액츄에이터의 작동부에 고정된 밸브 봉과, 이 밸브 봉의 하단에 배치된 밸브체로 이루어지며, 상기 밸브 봉과 상기 액츄에이터의 고정부와의 사이에 상기 밸브 박스내 유체 밀봉을 벨로즈가, 상기 액츄에이터의 고정부와 작동부와의 사이에는 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈가 각각 연장·배치되어 있고, 상기 밸브 봉, 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈, 액츄에이터의 고정부, 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈 및 액츄에이터 작동부에 의해 밀폐 공간이 형성되어 있는 제어기에 있어서, 상기 밀폐 공간은 진공으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 제어기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브 박스내 유체 밀봉용 벨로즈와 상기 액츄에이터내 가스 밀봉용 벨로즈는 전자 빔 용접에 의해서 각각 상기 밸브 봉과 액츄에이터의 고정부에, 그리고 상기 액츄에이터의 고정부와 작동부에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 제어기.
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