KR100731830B1 - 체크 밸브 - Google Patents

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KR100731830B1
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크리스티안 데겐하르트
베른트 스탄케
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쉐플러 카게
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Abstract

하우징을 포함하고, 하우징이 유입 개구부 및 유출 개구부를 구비하며, 하우징 내부에 스프링 요소를 지지하는, 그리고 스프링 요소 쪽으로 이동될 수 있는 폐쇄체를 안내하는 케이지형 삽입물이 배치되고, 폐쇄체가 밀봉 시트에 밀봉되게 접하는 제1 단부 위치와 밸브가 완전히 개방되는 제2 단부 위치 사이에서 이동될 수 있는 체크 밸브로서, 원통형이자 포트형으로 형성되거나 플레이트형으로 형성된 폐쇄체(10)가 그 원통 외면(18)으로써 케이지형 삽입물(5)에서 안내되고, 평탄한 외면(13)으로써 밀봉 시트(14)에 접하는 체크 밸브를 개시한다.
체크 밸브, 하우징, 유입 및 유출 개구부, 케이지형 삽입물, 원통 포트형 또는 플레이트형 폐쇄체, 밀봉 시트, 원통 외면, 가이드 면

Description

체크 밸브{CHECK VALVE}
도 1은 본 발명에 따른 체크 밸브의 부분 단면 분해도이다.
도 2는 조립된 체크 밸브의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 체크 밸브 2: 하우징
3: 유입 개구부 4: 유출 개구부
5: 삽입물 6: 가이드 섹션
7: 가이드 면 8: 지지체
9: 스프링 요소 10: 폐쇄체
11: 바닥 12: 원통 섹션
13, 14: 밀봉 면 15: 성형부
16: 스토퍼 17: 전방 에지
18: 원통 외면 19: 하우징 바닥
20: 하우징 벽 21: 내면
본 발명은 하우징을 포함하고, 하우징이 유입 개구부 및 유출 개구부를 구비하며, 하우징 내부에 스프링 요소를 지지하는, 그리고 스프링 요소 쪽으로 이동될 수 있는 폐쇄체를 안내하는 케이지(cage)형 삽입물이 배치되고, 폐쇄체가 밀봉 시트에 밀봉되게 접하는 제1 단부 위치와 밸브가 완전히 개방되는 제2 단부 위치 사이에서 이동될 수 있는 체크 밸브에 관한 것이다.
이러한 체크 밸브는 액체가 통과하여 흐르는 방향의 반대 방향으로 차단해야 하는 곳에서는 어디서나 사용된다. 이러한 밸브는 예컨대 오일 순환 회로에 접속되어 있는 엔진에 사용된다.
공지의 체크 밸브는 액체가 유입되고 유출될 수 있는 하우징을 포함한다. 하우징 내부에는 흔히 삼발이의 유형을 따른 케이지형 삽입물이 형성되는데, 그 삽입물은 밸브 하우징 내에서 중심에 축선 평행하게 배치되어 금속 볼의 형태의 폐쇄체를 유입 개구부의 구역에 있는 밀봉 시트 쪽으로 밀어내는 스프링 요소, 통상적으로 코일 스프링에 대한 지지체를 구비한다. 유입 개구부에 인가되는 압력이 충분히 높으면, 볼이 스프링의 복원력을 거슬러 이동되어 밸브가 개방되는데, 이때에 개방정도는 인가된 유압 또는 통과 유량에 의존하여 달라진다. 전술된 바와 같이, 볼은 통상적으로 축선 평행한 3개의 가이드 면을 갖는 케이지형 삽입물에서 안내된다. 이러한 형태에 기인하여, 볼은 매우 작은 면적으로만 삽입물의 가이드 면에 접한다. 가이드 면은 넓은 통과 흐름 횡단면을 보장하기 위해 상대적으로 좁은 크기로 되므로, 어느 정도의 반경 방향 이동이 가능하게 된다.
본 발명의 목적은 작동 중에 폐쇄체가 동적 진동의 성향을 보이지 않고, 밸브의 확실한 개폐를 가능하게 하는 체크 밸브를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 서두에 언급된 유형의 체크 밸브에서 본 발명에 따라 원통형이자 포트(pot)형으로 형성되거나 플레이트형으로 형성된 폐쇄체가 그 원통 외면으로써 케이지형 삽입물에서 안내되고, 바람직하게는 평탄한 면으로써 밀봉 시트에 접하도록 조치함으로써 달성되게 된다.
제1 선택적 실시예에 따르면, 폐쇄체는 원통-포트형으로 형성된다. 즉, 중실 재료로 가공되는 볼에 비해 훨씬 더 적은 질량을 갖는 얇은 벽의 부품으로서 설계된다. 다시 말해서, 개폐를 위해 훨씬 더 적은 질량이 이동되면 되고, 그에 따라 개폐가 보다 더 신속하고도 확실하게 행해질 수 있게 된다. 폐쇄체는 그 원통 섹션(section)으로써 케이지형 삽입물에서 안내되는데, 그때에 안내 및 접촉 면은 상대적으로 더 넓고, 원통 섹션의 길이에 의존하여 달라진다. 적은 질량에 의거하여, 밸브의 매우 신속한 개폐가 가능하게 된다. 폐쇄체가 정확하고도 안정되게 안내됨에 따라 폐쇄체의 반경 방향 진동이 확연히 줄어들게 된다.
본 발명에 따르면, 밀봉 기능은 그 바닥에 구역에 있는 평탄한 외면으로써 밀봉 시트에 넓은 면적으로 접하는 포트형 폐쇄체에 의해 구현된다. 즉, 그 형태에 기인하여 밀봉 시트에 접하는 상대적으로 좁은 환형 접촉 면만이 구현되는 볼과는 다르게 넓은 밀봉 면이 구현되게 된다.
포트형 폐쇄체의 사용에 따른 주목할만한 또 다른 장점은 스프링이 폐쇄체의 바닥의 내면에 작용한다는 것이다. 즉, 볼로 실시된 것과 대비하여 하우징 길이가 동일할 경우, 본 발명에 따른 체크 밸브에서의 스프링 길이가 훨씬 더 길게 된다. 그것은 하우징을 짧게 하면서도 볼의 실시 양태에서 사용되는 것과 동일한 길이를 갖는 스프링을 사용하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해서 체크 밸브의 전체의 구조 공간이 감소될 수 있게 된다. 선택적으로, 상당한 스프링 길이에 의거하여 작동 조건에 맞추는 것에 대한 충분한 변형 가능성이 주어지기 때문에, 용도별로 상이하게 설계된 스프링을 통합시키는 방안도 있다. 포트형 폐쇄체의 사용에 따른 주목할만한 또 다른 장점은 스프링이 전술된 바와 같이 포트의 내부에서 바닥에 작용하기 때문에, 스프링에 의해 배후로부터 지지되는 볼과는 다르게 폐쇄체의 이동 동안 폐쇄체가 내던져지는 것이 불가능하게 된다는 것이다.
포트형 형태에 대한 대안으로서, 폐쇄체는 마찬가지로 원통형 외면으로써 삽입물에서 안내되는 괴상의 원통형 플레이트로서 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의해서도 역시 전술된 주요 장점이 얻어지게 된다.
본 발명의 매우 바람직한 부가의 구성은 폐쇄체가 어떠한 구성으로 되든가에 상관없이 폐쇄체의 바닥 면이 전술된 바와 같이 코일 스프링으로서 형성되는 스프링 요소를 센터링(centering)하는 성형부를 구비하도록 할 것을 제안하고 있다. 즉, 이러한 성형부는 스프링 요소를 중심의 축선 평행한 위치에 유지시킨다. 이 경우, 성형부는 폐쇄체의 내부 쪽을 향한 홈 또는 바깥쪽을 향한 벌지(bulge)로 될 수 있다.
폐쇄체의 구역에서의 통과 횡단면을 확대시키기 위해, 포트형 폐쇄체의 원통 섹션에 하나 이상의 슬릿을 형성하는 것이 가능한데, 그때에 슬릿은 축선 평행하게 연장될 수 있거나 축선에 대해 경사져 연장될 수도 있다. 이러한 슬릿에 의해, 포트형 폐쇄체의 개방 시에 유체가 이미 원통 섹션의 구역에서 내부 쪽으로 흐를 수 있어 전체적으로 통과 횡단면이, 그에 따라 개방 시에 이송될 수 있는 유체량이 커질 수 있게 된다. 아울러, 포트형 폐쇄체의 원통 섹션의 자유 단부가 약간 안쪽으로 굽혀지도록 하는 특징도 고려되는데, 그것은 원통형 섹션이 폐쇄된 폐쇄체에 대해서는 물론 원통형 섹션에 슬릿이 형성된 폐쇄체에 대해서도 마찬가지로 적용된다.
밸브에 교축 기능을 구현하기 위해, 폐쇄체는 거꾸로 흐르는 매체의 교축된 역류를 가능하게 하는 관통 구멍을 구비할 수 있다. 또한, 하우징은 통과 흐름 횡단면을 감소시키기 위해 유입 및/또는 유출 개구부의 구역에서 밸브 중심 축을 향해 안쪽으로 당겨질 수 있고, 그에 의해서도 역시 교축 기능이 구현될 수 있게 된다. 끝으로, 케이지형 삽입물도 역시 유출 개구부 쪽을 향한 구역에 통과 흐름 횡단면에 영향을 미치는 관통 구멍을 구비할 수 있다.
폐쇄체 그 자체는 금속으로 형성되는 것이 바람직하고, 특히 포트형 폐쇄체의 경우에는 디프 드로잉(deep drawing)된 판금 부품으로 형성되는 것이 바람직하다. 그것은 충분히 가볍고 균일하면서도 매우 안정된 구성을 가능하게 한다. 이러한 폐쇄체는 고온에 대한 내성이 있고, 통상적인 통과 흐름 매체에 대해 둔감하며, 일관적으로 저렴하게 제조될 수 있다. 폐쇄체 그 자체 이외에, 케이지형 삽입물 및 하우징도 역시 금속으로 될 수 있음은 물론이고, 이에 따라 전체적으로 완전히 금속으로 된 구성이 주어지게 된다. 폐쇄체의 금속제 실시 양태에 대한 대안으로서, 폐쇄체는 플라스틱으로 제작될 수도 있는데, 그때에 사용되는 플라스틱의 선택은 그때그때의 용도에 의존하여 달라진다. 왜냐하면, 용도에 따라 어떤 경우에는 내고온성이 있어야 하고, 또 어떤 경우에는 부식성 통과 흐름 매체에 대한 둔감성이 있어야 하기 때문이다. 이러한 실시 양태에서도 역시 케이지형 삽입물 및 하우징을 마찬가지로 플라스틱으로 제작하는 것이 가능하다. 즉, 임의의 재료 조합이 가능하고, 그 재료 선택을 필요에 맞추어 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 장점 및 상세한 설명을 첨부된 도면을 참조로 하여 바람직한 실시예에 의거해서 설명하기로 한다. 첨부 도면은 개략적으로 도시된 도면들이다.
도 1은 본 발명에 따른 체크 밸브(1)를 분해도를 도시한 것이다. 본 도면에는 절단되어 나타낸 바람직하게는 금속제 하우징(2)이 도시되어 있는데, 이 하우징(2)은 상기 하우징(2)을 유체 순환 회로에 접속하는 유입 개구부(3) 및 유출 개구부(4)를 구비한다. 하우징의 내부에는 케이지형 삽입물(5)이 배치되는데, 이 케이지형 삽입물(5)은 플라스틱으로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 케이지형 삽입물(5)은 삼발이의 유형을 따라 형성되고, 조립 위치에서 가이드 면(7)으로써 축선 평행하게 놓이는 3개의 가이드 섹션(6)을 구비한다. 삼발이 대신에, 2개 이상의 다리를 가진 케이지 구성도 생각해볼 수 있다. 가이드 섹션(6) 사이에는 유체의 통과 공간이 있다. 또한, 스프링 요소(9), 여기서는 코일 스프링에 대한 지지체 (8)가 삽입물(5)에 마련되는데, 이 지지체(8)는 동시에 스프링 요소(9)를 센터링하는 역할도 한다. 아울러, 삽입물(5)의 내부에서 이동될 수 있는 폐쇄체(10)가 마련된다. 이러한 폐쇄체(10)는 포트형이자 원통형으로 형성되고, 바닥(11) 및 이로부터 돌출된 원통 섹션(12)을 구비한다. 바닥(11)에는 밀봉 시트를 형성하는 하우징(2)의 평탄한 밀봉 면(14)과 연동하는 평탄한 밀봉 면(13)이 형성된다. 또한, 평면 접촉 밀봉이 구현된다. 아울러, 바닥(11)은 이 바닥(11)의 내면에 작용하는 스프링 요소를 센터링하는 역할을 하는 홈 형태의 성형부(15)를 구비한다.
원통 섹션(12)은 삽입물(5)에 있는 가이드 면(7)보다 더 짧게 거기에 마련된 스토퍼(16)에까지 이르는 길이로 되는데, 폐쇄체(10)는 개방 단부 위치에서 원통 섹션(12)에 있는 전방 에지(17)로써 스토퍼(16)에 접촉한다. 원통 섹션(12)은 원통 외면에 의해 삽입물(5)의 가이드 섹션(6)의 가이드 면(7)에 접하거나 그 원통 외면(18)에 의해 가이드 면(7)에서 안내된다. 즉, 폐쇄체(10)는 상대적으로 넓은 면적에 걸쳐 또는 상당한 길이에 걸쳐 각각의 가이드 면(7)에 접하게 된다.
도 2는 조립된 상태에 있는 본 발명에 따른 체크 밸브(1)를 나타낸 것이다. 스프링 요소(9)는 전술된 바와 같이 하우징 바닥(19) 및 그와 대향된 하우징 벽(20)에 고정된 삽입물(5)의 지지체(8)에 지지된다. 스프링 요소(9)는 타 단부로써 폐쇄체(10)의 바닥(11)의 내면(21)에 작용한다. 즉, 스프링 요소(9)는 폐쇄체(10)의 플레이트형 바닥의 구역에 지지된다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 성형부(15)는 스프링 요소(9)를 센터링하여 축선 평행한 위치에 유지시킨다.
원통 외면(18)이 가이드 면(7)에서 넓은 면적으로 안내됨에 따라, 한편으로 스프링 요소(9)가 바닥 측에 지지된 것과 연계되어 반경 방향 이동이 저지될 뿐만 아니라, 폐쇄체가 내던져지는 일이 방지되게 된다. 바람직하게는 디프 드로잉 판금 부품으로 이루어져 매우 적은 질량을 갖는 폐쇄체(10)가 밀봉 면(13)이 밀봉 면(14)에 접하는 것(밸브 폐쇄)과 전방 에지(17)가 스토퍼(16)에 정지되는 것(밸브 개방)에 의해 규정되는 양단 위치 사이에서 정확하게 안내됨으로써, 폐쇄체가 동적 진동의 위험이 없이 양단 위치 사이에서 신속하고도 확실하게 이동되는 것이 가능하게 된다.
도면으로부터 명백한 바와 같이, 스프링 길이가 상당히 길고, 그 때문에 스프링이 포트 내부에 거의 접하는 것과 같이 된다. 경우에 따라 원통 섹션의 축 방향 길이를 단축하는 것과 더불어, 하우징 길이를 단축하여 전체의 내장 공간을 줄이는 것이 가능하다.
안쪽으로 향한 홈으로서의 성형부(15)의 구성에 대한 대안으로서, 성형부를 바깥쪽으로 향한 벌지로서 형성하는 것도 가능한데, 그 경우에도 역시 센터링 기능이 제공되게 된다. 또한, 원통 섹션(12)에 슬릿을 마련하는 것도 가능한데, 그 슬릿은 축선 평행하게 또는 축선에 대해 경사져 연장되어 통과 흐름 횡단면을 확대시킬 수 있다. 끝으로, 통과 흐름 횡단면을 확대시키는 이러한 목적으로, 원통 섹션의 자유 단부, 즉 전방 에지(17)의 구역을 포트 내부를 향해 안쪽으로 굽혀서 유출 개구부(4)로의 액체 흐름을 용이하게 하는 방안도 있다.
아울러, 포트형 폐쇄체 대신에, 필요에 따라 센터링 홈을 구비하는 원통 플레이트형 폐쇄체를 사용하는 것도 가능한데, 이러한 원통 플레이트형 폐쇄체는 그 괴상의 구성에 기인하여 좀더 짧은 크기의 원통 외면으로써도 케이지형 삽입물에서 안내되게 된다.
본 발명에 따른 체크 밸브에서는 원통형이자 포트(pot)형으로 형성되거나 플레이트형으로 형성된 폐쇄체가 그 원통 면으로써 케이지형 삽입물에서 안내되고, 바람직하게는 평탄한 면으로써 밀봉 시트에 접하도록 조치된다. 그에 따라, 폐쇄체가 볼에 비해 훨씬 더 적은 질량을 갖는 얇은 벽의 부품으로서 설계되어 개폐를 위해 훨씬 더 적는 질량이 이동되면 되고, 결국 개폐가 보다 더 신속하고도 확실하게 행해질 수 있게 된다. 폐쇄체는 그 원통 섹션으로써 케이지형 삽입물에서 안내되는데, 그때에 안내 및 접촉 면이 상대적으로 더 넓어 폐쇄체가 정확하고도 안정되게 안내됨에 의거하여, 폐쇄체의 반경 방향 진동이 확연히 줄어들게 된다. 결과적으로, 작동 중에 폐쇄체가 동적 진동의 성향을 보이지 않고, 밸브의 확실한 개폐를 가능하게 된다.

Claims (13)

  1. 하우징을 포함하고, 하우징은 유입 개구부 및 유출 개구부를 구비하며, 하우징 내부에 스프링 요소를 지지하는, 그리고 스프링 요소 쪽으로 이동될 수 있는 폐쇄체를 안내하는 케이지형 삽입물이 배치되고, 폐쇄체는 그것이 밀봉 시트에 밀봉되게 접하는 제1 단부 위치와 밸브가 완전히 개방되는 제2 단부 위치 사이에서 이동될 수 있는 체크 밸브에 있어서,
    원통형이자 포트형으로 형성된 폐쇄체(10)가 그 원통 외면(18)으로써 케이지형 삽입물(5)에서 안내되고, 평탄한 외면(13)으로써 밀봉 시트(14)에 접하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄체(10)의 바닥 면(11)은 스프링 요소(9)를 센터링하는 성형부(15)를 구비하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성형부(15)는 폐쇄체(10)의 내부 쪽을 향한 홈 또는 바깥쪽을 향한 벌지인 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 포트형 폐쇄체(10)의 원통 섹션(12)에는 하나 이상의 폐곡선형 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 포트형 폐쇄체(10)의 원통 섹션(12)의 자유 단부는 안쪽으로 굽혀지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 밸브가 폐쇄된 때에도 교축 통과 흐름을 가능하게 하는 관통 구멍이 폐쇄체(10)에 마련되는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(2)은 통과 흐름 횡단면의 감소를 위해 유입 개구부와 유출 개구부(3, 4) 중 적어도 하나의 구역에 밸브 중심 축을 향해 안쪽으로 당겨지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 케이지형 삽입물(5)은 유출 개구부(4)쪽을 향한 구역에 통과 흐름 횡단면을 확대시키는 관통 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  9. 제 1 내지 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄체(10)는 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 케이지형 삽입물(5) 및 하우징(2)은 금속으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  11. 제1항에 있어서, 상기 폐쇄체(10)는 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 케이지형 삽입물(5) 및 하우징(2)은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 폐쇄체(10)는 디프 드로잉된 판금 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크 밸브.
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