KR100719272B1 - 유체제어기 - Google Patents
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Abstract
밸브 로드의 피스톤보다 상방으로 돌출한 부분에, 2분할의 분할링이 끼워 덮여지고, 분할링에 C링이 끼워 덮여져 있다. 분할링의 내주에는 밸브 로드의 피스톤보다 상방으로 돌출한 부분에 마련된 환형 홈에 끼워 넣어져 있는 환형 볼록부가 마련되고, 분할링의 외주에는 C링의 내주부가 끼워 넣어져 있는 환형 오목부가 마련된다.
Description
본 발명은 유체 제어기에 관한 것이며, 특히 밸브 로드(rod)를 상하로 움직이게 하는데 유체압을 이용하는 유체 제어기에 관한 것이다.
밸브 로드 상단부에 결합된 피스톤을 유체압에 의해 구동함으로써 밸브 로드를 상하로 움직이게 하여 유로를 개폐시키는 유체 제어기는 종래부터 알려져 있다.도 3은 그 일례를 나타내는 것으로, 유체 제어기는 밸브 본체(1)와, 밸브 본체(1) 상단부에 고정된 보닛(2)과, 보닛(2) 상단부에 고정되고 또한 위를 향하여 개구한 실린더(3)와, 실린더(3)에 씌워진 실린더 헤드(4)와, 하부가 밸브 본체(1) 안에, 중간부가 보닛(2) 안에, 상부가 실린더(3) 안에 있는 원주형 밸브 로드(5)와, 밸브 로드(5) 하단부에 설치된 밸브 본체(6)와, 밸브 로드(5) 상단부에 설치된 피스톤(7)과, 밸브 로드(5) 중간부에 고정된 환형 플랜지(8) 및 보닛(2)의 상부벽에 받쳐져서 밸브 로드(5)를 하방으로 힘을 가하는 압축 코일 용수철(9)을 구비하고 있다.
이 유체 제어기는 통상 상태에서는, 압축 코일 용수철(9)의 탄성력에 의해 밸브 로드(5)가 하방으로 눌러 내려지고 입구 통로(10)와 출구 통로(11)의 연통로(12)는 차단되어 있고, 실린더(3)에 설치된 작동 유체 유입 통로(13)로부터 유체를 유입하고, 이 유체가 실린더실(14) 안에 들어와, 피스톤(7)을 밀어 올림으로써, 입구 통로(10)와 출구 통로(11)의 연통로(12)가 개방되는 것이다.
밸브 로드(5)와 피스톤(7)의 결합은 밸브 로드(5)의 피스톤(7)보다 상방으로 돌출한 부분에 마련된 환형 홈(15)에, 예컨대 E링(16)이 끼워 넣어짐으로써 행하여지고 있다.
도 4는 밸브 로드(5)와 피스톤(7)의 결합부를 확대하여 나타낸 것으로서, E링(16)은 C형 부재(17)와, 이것의 내주에 일체로 마련되고 선단부가 환형 홈(15)에 끼워 넣어져 있는 3개의 네일(nail)(18)로 이루어진다.
또한, E링(16)을 대신하여 U링이 사용되는 일도 있다. 도 5는 그 U링(19)을 나타내는 것으로서, U링(19)의 두 갈래의 분기부(20)가 밸브 로드(5)에 마련된 환형 홈(15)에 끼워 넣어져 있다.
E링(16) 및 U링(19)은 모두 탄성을 가지고 있어서 그 개구를 넓힘으로써, 밸브 로드(5)에 삽입할 수 있고, 삽입 후에는, 개구가 수축되어 링(16,19)의 이탈 방지의 역할을 수행한다. 이렇게 하여, 밸브 로드(5)와 피스톤(7)이 결합되고, 피스톤(7)에 작용하는 유체압이 링(16,19)을 통해 밸브 로드(5)에 전달된다.
상기 종래의 유체 제어기에서는, 규정의 압력보다 큰 압력이 걸린 경우, 피스톤에 작용하는 유체압에 따른 전단력에 의해, 밸브 로드와 피스톤을 결합하는 E링이나 U링이 파손된다고 하는 문제가 있었다. 링의 재질을 변경함으로써, 강도 상승을 도모하려고 해도, 탄성을 가지고 있지 않으면 안된다고 하는 제약으로부터 링의 재료를 자유로이 선택할 수 없기 때문에, 밸브 로드와 피스톤과의 결합부의 내구성 향상에는 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 밸브 로드와 피스톤과의 결합부의 내구성을 향상시킨 유체 제어기를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 유체 제어기는 밸브 로드 상단부에 결합된 피스톤을 유체압에 의해 구동함으로써 밸브 로드를 상하로 움직이게 하여 유로를 개폐시키는 유체 제어기에서, 밸브 로드의 피스톤보다 상방으로 돌출한 부분에, 2분할의 분할링이 끼워 덮여지고, 분할링에 C링이 끼워 덮여지고, 분할링의 내주에 환형 볼록부가 마련되고, 이 환형 볼록부가 끼워 넣어지는 환형 홈이 밸브 로드에 마련되고, 분할링의 외주에, C링의 내주부가 끼워 넣어지는 환형 오목부가 마련되는 것을 특징으로 하는 것이다.
분할링의 내경은 환형 홈의 지름과 거의 동일하게 된다. 링에 걸리는 전단응력은 (피스톤에 걸리는 하중)÷(링의 밸브 로드에 접촉하고 있는 부분의 단면적)으로 표시되지만, 링이 밸브 로드의 환형 홈에 접촉하고 있는 부분의 면적은 E링에서는, 환형 홈의 저부의 면적×0.35~0.45 정도, U링에서는 환형 홈의 저부의 면적×0.5~0.55정도이고, 이에 대하여 본 발명의 분할링에서는 환형 홈의 저부의 면적×0.9~1.0 정도로 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 분할링에 걸리는 전단 응력이 감소하여, 밸브 로드와 피스톤의 결합부의 강도를 크게 할 수 있다.
분할링은 탄성을 유지하고 있을 필요는 없기 때문에, 전단력에 대한 강도를 가지고 있는 재료로 할 수 있다. 이로써, 링의 파괴 강도를 크게 할 수 있고, 상기 분할링의 형상의 효과와 더불어, 밸브 로드와 피스톤과의 결합부의 내구성을 보다 한층 향상시킬 수 있다. C링은 시판되는 것이면 되고, 분할링 외주의 환형 오목부의 지름을 기존의 C링에 대응시킴으로써, 시판의 C링을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시 형태를 이하 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 유체 제어기는 도 3에 도시한 유체 제어기를 대상으로 하고, 밸브 로드와 피스톤과의 결합부의 내구성을 개량한 것으로, 도 1 및 도 2는 그 주요부를 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 로드(5)의 피스톤(7)보다 상방으로 돌출한 부분에, 2분할의 분할링(21)이 끼워 덮여지고, 분할링(21)에 C링(22)이 끼워 덮여지고 있다.
분할링(21)의 내주에는 밸브 로드(5)의 피스톤(7)보다 상방으로 돌출한 부분에 마련된 환형 홈(15)에 끼워 넣어진 환형 볼록부(23)가 마련되고, 분할링(21)의 외주에는 C링(22)의 내주부가 끼워 넣어진 환형 오목부(24)가 마련된다.
밸브 로드(5)의 피스톤(7)보다 상방으로 돌출한 부분의 외경은 6 mm, 환형홈(15)의 지름은 4 mm이고, 그 폭은 0.6 mm이다. 분할링(21)은 SUS303제이고, 전 두께가 1.0 mm, 환형 볼록부(23)의 두께가 0.6 mm, 환형 오목부(24)의 폭이 0.7mm가 되고, 외경이 6 mm, 환형 오목부(24)의 지름이 5.7 mm, 내경이 4.1 mm, 환형 볼록부(23)의 지름이 3 mm로 되어 있다. 또한, C링(22)은 호칭 8의 시판의 규격품이다.
실린더(3)와 피스톤(7)에 의해서 형성된 실린더실(14) 안에 유체를 유입시키면, 피스톤(7)에 위로 향하는 힘이 가해지고, 이 힘이 분할링(21)을 통해 밸브 로드(5)에 전달된다. 이때, 분할링(21)의 환형 볼록부(23)에는 큰 전단력이 걸린다.상기 구성에 의하면, 분할링(21)의 밸브 로드(5)에 접촉하고 있는 부분(=환형 볼록부(23))의 단면적의 증가에 의해, 분할링(21)에 걸리는 전단 응력이 감소하고, 이 효과로 분할링(21)의 재질 변경 및 분할링(21)의 전 두께의 증가에 의한 분할링(21)의 강도 상승이 더해져서, 밸브 로드(5)와 피스톤(7)의 결합부의 내구성이 향상된다.
표 1은 본 발명에 의한 유체 제어기와 종래의 E링 및 U링을 사용한 것의 비교 결과를 나타내는 것으로서, 이 표로부터 본 발명에 의한 유체 제어기에서의 밸브 로드(5)와 피스톤(7)의 결합부에서의 전단 응력이 종래의 것에 비하여 감소하고, 이에 따라서 내구성이 종래의 것에 비하여 대폭 향상된 것을 알 수 있다.
[표 1]
또한, 상기 구성은 밸브 로드 상단부에 설치된 피스톤을 유체압에 의해 상하로 움직임으로써 유로를 개폐시키는 유체 제어기이면, 도 3에 도시한 것 이외의 구성의 유체 제어기에 대해서도 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 유체 제어기는 밸브 로드의 피스톤보다 상방으로 돌출한 부분에, 2분할의 분할링이 끼워 덮여지고, 분할링에 C링이 끼워 덮여지고, 분할링의 내주에 환형 볼록부가 마련되고, 이 환형 볼록부가 끼워 넣어지는 환형 홈이 밸브 로드에 마련되고, 분할링의 외주에, C링의 내주부가 끼워 넣어지는 환형 오목부가 마련되어 있다. 본 발명의 분할링에 있어서, 링이 밸브 로드의 환형 홈에 접촉하고 있는 부분의 면적을 환형 홈의 저부의 면적×0.9~1.0 정도로 할 수 있어, 분할링에 걸리는 전단 응력이 감소하여, 밸브 로드와 피스톤의 결합부의 강도를 크게 할 수 있다. 본 발명의 분할링은 탄성을 유지하고 있을 필요는 없기 때문에, 전단력에 대한 강도를 가지고 있는 재료로 할 수 있다. 이로써, 링의 파괴 강도를 크게 할 수 있고, 상기 분할링의 형상의 효과와 더불어, 밸브 로드와 피스톤과의 결합부의 내구성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유체 제어기의 주요부를 나타내는 종단면도.
도 2는 동 횡단면도.
도 3은 종래의 유체 제어기를 나타내는 종단면도.
도 4는 종래의 유체 제어기의 주요부를 나타내는 횡단면도.
도 5는 다른 종래의 유체 제어기의 주요부를 나타내는 횡단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5: 밸브 로드
7: 피스톤
15: 환형 홈
21: 분할링
22: C링
23: 환형 볼록부
24: 환형 오목부
Claims (1)
- 밸브 로드 상단부에 결합된 피스톤을 유체압에 의해 구동함으로써 밸브 로드를 상하로 움직이게 하여 유로를 개폐시키는 유체 제어기에 있어서,밸브 로드의 피스톤보다 상방으로 돌출한 부분에, 2분할의 분할링이 끼워 덮여지고, 분할링에 C링이 끼워 덮여져 있으며, 분할링에 있어서 피스톤에 접하고 있는 하부의 내주에 환형 볼록부가 마련되고, 이 환형 볼록부가 끼워 넣어지는 환형홈이 밸브 로드에 마련되고, 분할링에 있어서 피스톤에 접하고 있는 하부의 외주에, C링의 내주부가 끼워 넣어지는 환형 오목부가 마련되어 있으며, C링이 피스톤에 접촉하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어기.
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