KR100448701B1 - 에어밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어밸브에 관한 것으로서, 에어가 유·출입되는 에어포트가 마련된 실린더와; 상기 에어의 유·출입동작에 따라 직선 이동하도록 상기 실린더의 내부에 설치되는 피스톤과; 상기 피스톤의 중앙부에 관통 설치됨과 동시에 일단부에는 수나사부가 마련되고, 그 타단측에는 벨로우즈가 마련되는 제1밸브축과; 상기 제1밸브축의 수나사부와 나사 결합되도록 나사홈이 마련됨과 동시에 일단부가 상기 실린더의 외부로 돌출되도록 설치되는 제2밸브축으로 구성하며, 상기 제2밸브축에는 윤활유를 주입할 수 있는 윤활유통로를 형성한다.

상술한 바와 같이 구성함에 따라 제1,2밸브축을 마련하여 그 제1,2밸브축이 나사결합에 의해 결합되는 구조로 구성하여 피스톤과 결합관계를 이루도록 하고 제2밸브축이 실린더의 외부로 돌출되게 설치되도록 구성함에 따라 빈번한 피스톤 동작에 의해 그 결합구가 풀릴 경우 실린더의 외부에서 쉽게 육안으로 확인할 수 있도록 하며, 풀림 상태의 발견 시 실린더의 외부에서 조임 작업을 하도록 함에 따라 그 보수 작업을 간단하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2밸브체에 윤활유를 주입할 수 있는 윤활유통로를 형성하여 윤활유를 주기적으로 공급되도록 함에 따라 피스톤이 접하는 실린더내벽의 마찰을 줄여 원활한 피스톤 운동을 진행할 수 있게 된다.

Description

에어밸브{Air Valve}

본 발명은 에어밸브에 관한 것으로서, 특히, 밸브축의 구조를 개선하여 피스톤과의 결합관계를 향상시킴으로써 밸브가 정상적으로 작동되도록 하고, 이상상태 발생 시 실린더의 외부에서 쉽게 조임이 가능토록 하여 그 보수 작업을 쉽게 행하도록 하는 에어밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 에어밸브는 진공압을 발생시키는 진공펌프와 진공압을 사용하는 반응기 사이에 설치되어 필요에 따라 상기 진공펌프와 반응기를 연결하는 역할을 하게 된다.

이러한, 에어밸브는 에어압을 사용하여 구동시키게 되며, 에어압에 따라 신축이 가능한 벨로우즈를 구비하는 구성으로 이루어진다.

상술한 바와 같은 에어밸브의 구성은 일본공개특허공보 특개평10-252943(공개일 평성10년(1998) 9월 22일)에 개시된바 있다.

그 구성을 살펴보면, 에어가 공급되고 토출되는 복수개의 포트(1,14)가 마련된 실린더(3)와, 상기 실린더(3)의 내부에 설치되어 에어의 유·출입동작에 따라 직선 이동하는 피스톤(2)과, 상기 피스톤(2)의 대략 중심에 설치됨과 동시에 그 타단측에 벨로우즈(8)가 설치되어 상기 피스톤(2)의 직선이동시에 함께 이동되어 상기 벨로우즈(8)를 신축시킴으로써 밸브체(15)의 유통구(12,13)를 개폐시키는 밸브축(6)으로 이루어져 있으며, 상기 밸브축(6)은 너트(5)에 의해 피스톤(2)과 결합되도록 구성된다.

그러나, 이와 같이 구성된 에어밸브는 피스톤(2)과 밸브축(6)의 연결을 너트(5)에 의함에 따라 반복적으로 동작되는 피스톤(2)의 직선 이동 동작에 의하여 너트(5)의 풀림이 생기게 되며, 그와 같이 풀림이 발생함으로서 피스톤(5)과 밸브축(6)이 따로 동작되면서 밸브의 기능을 상실하게 된다는 문제점이 있다.

또한, 그와 같이 너트(5)의 풀림이 발생하였을 경우에는 그 보수를 위하여 실린더 전체를 분해한 후 다시 조임 작업을 행해야만 한다는 보수작업상의 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 첫 번째 목적은 밸브축 및 피스톤의 결합관계를 개선함과 동시에 풀림 발생 시에는 밸브체의 외부에서 쉽게 조일 수 있도록 하여 밸브의 기능을 좋게 함과 동시에 그 보수 작업이 쉽게 이루어지도록 하는 에어밸브를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 두 번 째 목적은 밸브축상에 윤활유주입구를 형성하여 윤활유를 실린더의 내벽에 주기적으로 분사시키도록 함으로써 피스톤의 운동 및 수명을 연장시킬 수 있도록 하는 에어밸브를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에어가 유·출입되는 에어포트가 마련된 실린더와; 상기 에어의 유·출입동작에 따라 직선 이동하도록 상기 실린더의 내부에 설치되는 피스톤과; 상기 피스톤의 중앙부에 관통 설치됨과 동시에 일단부에는 수나사부가 마련되고, 그 타단측에는 벨로우즈가 마련되는 제1밸브축과; 상기 제1밸브축의 수나사부와 나사 결합되도록 그 중앙부에 나사홈이 마련됨과 동시에 일단부가 상기 실린더의 외부로 돌출 되도록 설치되는 제2밸브축으로 구성된다.

상기 실린더의 외측으로 돌출된 제2밸브축의 단부에는 조임도구를 이용하여 조임동작을 행할 수 있도록 조임돌기가 마련된다.

상기 제2밸브축에는 윤활유를 실린더의 내부로 공급시키도록 윤활유통로가 형성된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 에어벨브의 구성을 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1에 도시된 에어밸브의 작동상태를 도시한 도면,

도 3은 상기 도 1,2에 도시된 제 2밸브축에 윤활유주입장치가 마련된 상태를 도시한 도면,

도 4는 상기 도 3의 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 실린더 111 ; 에어포트

113 : 피스톤 115 : 제1밸브축

115a : 수나사부 117 : 벨로우즈

117a,117b : 실링플레이트 119 ; 제2밸브축

119a : 나사홈 119b : 플랜지부

119c : 조임돌기 119d : 윤활유통로

200 : 윤활유분사장치 201 : 연결부재

210 : 분사관 213a : 밸브헤드

213 : 밸브로드 215 : 몸체

219 : 윤활유공급실린더 225 : 윤활유공급피스톤

이하, 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 에어밸브의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 상기 도 1에 도시된 에어밸브가 동작되는 상태를 도시한 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 에어가 유·출입되는 에어포트(111)가 마련된 실린더(110)와, 상기 실린더(110)의 내부에 설치되어 상기 에어포트(111)로부터 공급되는 에어압에 의해 직선 이동하는 피스톤(113)과, 상기 피스톤(113)의 대략 중앙부를 관통하도록 설치되며, 그 하단에는 수나사부(115a)가 마련됨과 동시에 그 타단측에는 벨로우즈(117)가 마련되는 제 1밸브축(115)과, 상기 제1밸브축(115)의 수나사부(115a)와 나사 결합되어 상기 피스톤(113)과 일체로 결합되도록 그 중앙부에 상기 수나사부(115a)가 내삽되어 나사 결합되는 나사홈(119a)이 형성된 제2밸브축(119)으로 구성된다.

상기 제2밸브축(119)은 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(110)이 실린더(111)의 내부에서 최상측에서 위치한 상태에서 그 단부가 실린더(111)의 외부로 돌출된 상태를 이룰 수 있는 길이로 이루어져야 한다.

상기 벨로우즈(117)의 상·하단측에는 실링플레이트(117a,117b)가 마련되고, 상기 실린더(111) 및 상기 벨로우즈(117)의 사이의 제1밸브축(115)의 외주면에는 탄성부재(121)가 외감되어 상기 벨로우즈(117)를 탄발가능케 지지하도록 한다.

상기 제2벨브축(119)은 상기 피스톤(113)의 저면을 받쳐주도록 플랜지부(119b)가 형성되고, 상기 플랜지부(119b)가 형성된 타단측에는 렌치도구, 또는 스패너와 같은 조임도구를 이용하여 쉽게 조임 작업을 행할 수 있도록 조임돌기(119c)가 형성된다.

상기 피스톤(113)은 고무재료로 함이 바람직하다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 에어밸브의 동작원리에 대해서 설명한다.

먼저, 에어포트(111)를 통해 실린더(110)의 내부로 에어가 공급되면, 그 공급되는 에어압에 의해 피스톤(113)이 밀려 화살표방향을 따라 직선 이동한다.

그와 같이 피스톤(113)이 직선 이동함에 따라 상기 피스톤(113)과 결합된 제1밸브축(115) 및 제2밸브축(119)이 함께 직선 이동함으로써, 상기 제1밸브축(115)의 단부에 설치된 벨로우즈(117)가 당겨져 도 2에 도시된 바와 같이 수축되고, 상기 실링플레이트(117a)는 상기 탄성부재(121)를 눌러 상기 탄성부재(121)가 압축상태를 유지하게 된다.

다음, 에어 공급 차단시에는 상기 피스톤(113)의 상면을 눌러주던 에어 압이해제됨에 따라 압축상태를 이루고 있던 탄성부재(121)의 복원력에 의해 상기 탄성부재(121)가 실링플레이트(117a)를 밀어올림에 따라 제1밸브축(115) 및 상기 제1밸브축(115)과 결합된 제2밸브축(119) 및 피스톤(113)이 함께 상승하게 되는 것이다.

이때, 실린더(110)내부에 차있던 공기는 상기 에어가 공급되었던 에어포트(111)로 다시 배출되게 되는데, 그와 같은 동작은 상기 에어포트(111)에 연결된 에어라인(미도시)의 일측에 설치 솔레노이드밸브(Solenoid Valve)와 같은 유로 변경장치에 의해 그 내부에 내장된 스풀(Spool)의 이동동작에 따라 에어 공급시에는 에어 공급로를 개방하고, 에어 차단 시에는 에어공급로를 차단시킴과 동시에 에어배출로를 개방시키는 동작에 의해 그 유로를 변경시킴으로써 가능하게 될 것이다.

이와 같이 밸브동작에 의해 빈번히 피스톤(113)이 승·하강 동작을 반복함에 따라 상기 제1밸브축(115) 및 제2밸브축(119)의 나사 결합관계가 불량해져 밸브의 기능이 저하될 수 있는데, 이때, 상기 실린더(110)의 외측으로 돌출된 제2밸브축(119)의 단부측에 형성된 조임돌기(119c)를 통하여 렌치, 또는 스패너와 같은 조임도구를 이용하여 조여줌으로써 그 결합관계를 보수할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 조임돌기(119c)의 형상은 상기 렌치가 삽입되는 삽입홈이 형성된다거나, 상기 스패너에 조여질 수 있도록 다각형 형태를 갖도록 구성되어짐은 물론이다.

상기와 같이 외부에서 그 보수작업이 가능함에 따라 종래와 같이 실린더 전체를 분해한 후 보수작업을 행해야만 하는 종래의 문제점을 해소시키게 된다.

한편, 상기와 같이 피스톤(113)이 수 차례에 걸쳐 직선 이동하는 동안 실린더(110)의 내벽과 마찰되어 수명이 짧아지거나, 또는 그 마찰저항에 의해 피스톤 운동을 원활하게 하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다

이를 해소시키기 위하여 도 3 및 도 4와 같이 제2밸브축(119)에 윤활유분사장치를 구성한다.

도 3은 상기 도 1,2에 도시된 제2밸브축(119)에 윤활유분사장치(200)가 마련된 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 상기 도 3의 종단면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 피스톤(113)의 일측면과 접하며 일부가 실린더(110)의 외부로 돌출되게 설치되는 제2밸브축(119)에 실린더(110)의 내벽으로 윤활유를 분사시킬 수 있는 윤활유통로(119d)가 다수개 마련된다.

상기 실린더(110)의 외부로 돌출된 제2밸브축(119d)의 단부에는 윤활유분사장치(200)를 상기 윤활유통로(119d)에 연결시키는 연결부재(201)가 마련된다.

상기 연결부재(201)는 상기 일 실시 예에서의 조임돌기(119c)의 역할과 동일한 기능을 수행할 수 있도록 조임도구에 의해 조임을 행할 수 있는 형태로 구현됨이 바람직 할 것이다.

상기 윤활유분사장치(200)는 공지의 기술에 의하며, 그 일 예를 도 3 및 도 4에 구체적으로 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이 상기 윤활유분사장치(200)는 분사공(211)이 형성된 분사관(210)과, 상기 분사공(211)을 개폐하는 밸브헤드(213a) 및 벨브헤드(213a)를승강 작동시키는 밸브로드(213)로 구성된다.

상기 분사관(210)의 하단부에는 윤활유 유입구(215a)가 측면에 형성된 T형의 몸체(215)의 상단부가 크라운 너트 등의 접속구(217)에 의하여 결합되고, 몸체(215)의 하단부에는 윤활유공급실린더(219)의 상단부가 크라운너트 등의 접속구(221)에 의하여 결합된다.

상기 윤활유공급실린더(219)의 하단부측에는 에어 흡입구(219a)가 형성되고 윤활유공급실린더(219)에 스프링(223)으로 탄발 가능케 설치된 윤활유공급피스톤(225)의 로드(225a)는 밸브로드(213)와 연결되고 밸브로드(213)는 윤활유공급실린더(219)의 캠핑(227)의 통공을 관통하여 몸체(215)와 분사관(210)내부로 연장되어 설치된다.

상기 밸브로드(213)의 상단부에서 캠핑(227)의 상면에 이르는 밸브로드(213)의 외부에 주름관(229)이 피복되어 밸브로드(213)의 접동부분에서 윤활유가 묻어 나오지 않게 차단되도록 구성된다.

이와 같이 구성된 윤활유분사장치(200)의 동작원리는 다음과 같다.

먼저, 도시되지 않은 동력원으로부터 윤활유공급실린더(219)의 흡입구(219a)로 에어를 흡입하면 윤활유공급피스톤(225)은 스프링(223)을 누르면서 하강하고 피스톤로드(225a)와 밸브로드(213)도 하강 동작되면서 분사공(211)을 차폐하고 있던 밸브헤드(213a)가 하강되어 분사공(211)이 개방된다.

따라서 외부에서 호스를 통하여 유입구(215a)로 유입될 소정압력의 윤활유가 몸체(215)와 분사관(210)의 분사공(211)을 통해 연결부재(201)의 내부를 통과한 후윤활유통로(119d)를 통해 실린더(110)의 내벽으로 분사하게 되는 것이다.

이때 밸브로드(213)의 외부에 주름관(219)이 피복되어 있어서 캠핑(227)의 통공 부분이 차폐되어 기름기가 흘러내리는 것이 방지됨으로서 고청정의 분위기를 요구하는 반도체제조 환경에 특히 적합하게 사용할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 제1,2밸브축을 마련하여 그 제1,2밸브축이 나사결합에 의해 결합되는 구조로 구성하여 피스톤과 결합관계를 이루도록 하고 제2밸브축이 실린더의 외부로 돌출되게 설치되도록 구성함에 따라 빈번한 피스톤 동작에 의해 그 결합구가 풀릴 경우 실린더의 외부에서 쉽게 육안으로 확인할 수 있도록 하며, 풀림 상태의 발견 시 실린더의 외부에서 조임 작업을 하도록 함에 따라 그 보수 작업을 간단하게 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2밸브체에 윤활유를 주입할 수 있는 윤활유통로를 형성하여 윤활유를 주기적으로 공급되도로 함에 따라 피스톤이 접하는 실린더내벽의 마찰을 줄여 원활한 피스톤 운동을 진행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 에어가 유·출입되는 적어도 하나의 에어포트가 마련된 실린더;

   상기 에어의 유·출입동작에 따라 직선 이동하도록 상기 실린더의 내부에 설치되는 피스톤;

   상기 피스톤의 중앙부에 관통 설치됨과 동시에 일단부에는 수나사부가 마련되고, 그 타단측에는 벨로우즈가 마련되는 제1밸브축;

   상기 제1밸브축의 수나사부와 나사 결합되도록 그 중앙부에 나사홈이 마련됨과 동시에 일단부가 상기 실린더의 외부로 돌출 되도록 설치되는 제2밸브축으로 구성된 것을 특징으로 하는 에어밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2밸브축은 상기 피스톤의 일측면을 받쳐주도록 상기 피스톤과 접하는 단부측에 플랜지부가 형성된 것을 특징으로 하는 에어밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 실린더의 외부로 돌출된 제2밸브축의 단부에는 조임도구를 이용해 조임작업을 행하도록 조임돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 에어벨브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제2밸브축에는 윤활유분사장치에 의해 고압으로 공급되는 윤활유가 통과하여 실린더의 내벽으로 분사되도록 그 내부에 다수개의 윤활유통로가 형성되고, 상기 제2밸브축의 단부에는 상기 윤활유통로와 상기 윤활유분사장치를 연결시키는 연결부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 에어밸브.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 연결부재는 그 외주면을 조임도구에 조일 수 있는 형태로 된 것을 특징으로 하는 에어밸브.