KR100741335B1 - 제어기 - Google Patents

Abstract

피스톤(10)에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉(9)에 전달하는 배력 수단(11)은 외측 단부가 피스톤(10)의 외주부에 내측 단부가 밸브봉(9)에 설치된 플랜지부(22a)에 각각 하방으로부터 접촉하는 동시에, 내측단 부근에 위치하는 수평축(26)을 중심으로 요동할 수 있도록 케이싱(7, 8)에 지지된 요동체(25)를 구비한다. 케이싱 상부벽(8b)의 외주부와 피스톤(10)의 외주부 사이에 압축 공기 도입용 공간을 밀봉하는 금속제 벨로우즈(bellows)(16)가 개재되어 있다.

Description

제어기{CONTROLLER}

본 발명은 제어기에 관한 것으로, 특히 피스톤에 작용하는 힘을 증폭시켜서 밸브봉에 전달하는 배력(倍力) 수단을 구비하고, 또한 고온 밸브로서 사용하기에 적합한 제어기에 관한 것이다.

제어기로서, 유체 통로가 설치된 밸브 박스와, 밸브 박스 상부에 설치된 케이싱과, 케이싱 내에 배치되고 또한 상하 왕복 이동함으로써 밸브체를 매개로 유체 통로를 개폐하는 밸브봉과, 케이싱 내에 상하 이동 가능하게 설치되고 또한 케이싱 상부벽과의 사이에 압축 공기 도입용 공간을 형성하는 피스톤과, 피스톤에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉에 전달하는 배력 수단을 구비하고 있는 것은 종래부터 알려져 있다 (예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 07-139648호 참조).

이러한 배력 수단을 구비하고 있는 제어기는 고온 밸브라고 불리며 150℃ 이상의 조건에서 사용되는 경우가 있으나, 내열성의 점에서 충분하지 않고, 특히 300℃ 정도의 고온에서는 밀봉성 및 내구성에 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 배력 수단을 구비하고, 또한 고온에서도 사용 가능한 제어기를 제공하는 것이다.

본 발명에 의한 제어기는 유체 통로가 설치된 밸브 박스와, 밸브 박스 상부에 설치된 케이싱과, 케이싱 내에 배치되고 또한 상하 왕복 이동함으로써 밸브체를 매개로 유체 통로를 개폐하는 밸브봉과, 케이싱 내에 상하 이동 가능하게 설치되고 또한 케이싱 상부벽 사이에 압축 공기 도입용 공간을 형성하고 있는 피스톤과, 피스톤에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉에 전달하는 배력 수단을 구비하고 있는 제어기에 있어서, 배력 수단은 외측 단부가 피스톤 외주부에, 내측 단부가 밸브봉에 설치된 플랜지부에 각각 하방으로부터 접촉하는 동시에, 내측단 부근에 위치하는 수평축을 중심으로 요동할 수 있도록 케이싱에 지지된 요동체를 구비하고 있고, 케이싱 상부벽의 외주부와 피스톤의 외주부 사이에 압축 공기 도입용 공간을 밀봉하는 금속제 벨로우즈(bellows)가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제어기에 의하면, 피스톤이 하방으로 이동하면 배력 수단의 요동체의 외측단이 하방으로 이동하고, 이에 따라 요동체가 수평축을 중심으로 요동하여, 요동체의 내측단이 상방으로 이동하여 밸브봉이 상방으로 이동된다. 수평축이 내측단 부근에 위치하고 있으므로, 피스톤의 하방의 힘은 증폭되어 밸브봉에 전달된다. 그리고, 압축 공기 도입용 공간을 밀봉하기 위해서 금속제 벨로우즈를 사용함으로써, 0링 같은 내열성이 뒤떨어지는 부품을 사용할 필요가 없고, 또한 금속제 벨로우즈에 인가되는 압축 공기압은 배력 수단을 사용함으로써 작게 할 수 있기 때문에 내열성 및 내압성의 양립이 도모되며, 고온 밸브로서 사용하기에 적합한 제어기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제어기의 일실시예를 도시하는 단면도이다.

본 발명의 실시예를 이하 도면을 참조하여 설명한다.

이하의 설명에 있어서, 좌우는 도면의 좌우를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 제어기의 일실시예를 나타내고 있다.

이 실시예의 제어기(1)는 유체 유입 통로(2a) 및 유체 유출 통로(2b)가 설치된 밸브 박스(2)와, 유체 유입 통로(2a)의 주연부에 설치된 고리형 밸브 시트(3)와, 고리형 밸브 시트(3)에 가압 또는 이격되어 유체 통로(2a)를 개폐하는 다이어프램(밸브체)(4)과, 하단에 다이어프램(4)이 부착된 상하 이동 가능한 디스크(밸브체 가압 부재)(5)와, 디스크(5)에 장착되어 덮는 본네트(6)와, 밸브 박스(2) 상부에 설치된 하부 케이싱(7)과, 하부 케이싱(7)에 접속된 상부 케이싱(8)과, 상하 케이싱(7, 8)에 의해서 형성된 공간 내에 배치되어 하단이 밸브체 가압 부재(5)에 접촉하고 있는 밸브봉(9)과, 케이싱(7, 8)의 상부에 배치된 피스톤(10)과, 케이싱(7, 8) 내의 피스톤(10) 하방에 설치되고 피스톤(10)에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉(9)에 전달하는 배력 수단(11)을 구비하고 있다.

밸브 박스(2)는 상방을 향하여 개방된 오목부(2c)를 갖고 있으며, 유체 유입 통로(2a)는 일단이 좌측을 향하여 개방되고, 또한 타단이 오목부(2c)의 저면 중앙부로 개방되며, 유체 유출 통로(2b)는 일단이 우측을 향하여 개방되고 타단이 오목부(2c)의 저면 우측부로 개방되어 있다.

디스크(5)는 원주형으로 형성되며, 그 중간에 플랜지부를 갖고 있다. 본네 트(6)는 원통형으로 형성되어 있고, 그 하부의 내주에는 디스크(5)의 플랜지부를 안내하는 대경(大徑)의 안내부(6a)가 형성되어 있다. 디스크(5)는 본네트(6) 내에 느슨히, 즉 상하 이동 가능하게 끼워 넣어져 있다. 본네트(6)는 밸브 박스(2)의 오목부(2c)에 끼워 넣어지는 동시에, 하부 케이싱(7)에 의해서 하방으로 가압됨으로써, 가압 어댑터(12)를 통해 다이어프램(4)의 외주부를 밸브 박스(2)에 고정하고 있다.

하부 케이싱(7)은 저부벽(7a)과, 저부벽(7a)에 입상(立上)형으로 설치되는 동시에 외주면에 수나사부가 형성된 둘레벽(7b)과, 저부벽(7a) 하면에서 하방으로 연장되고 또한 내주면에 암나사부가 형성된 소경(小徑)의 원통형 하측 돌출부(7c)로 이루어진다. 하부 케이싱(7)은 하측 돌출부(7c)의 암나사부가 밸브 박스(2)의 오목부(2c)의 외주면에 설치된 수나사부에 체결됨으로써, 밸브 박스(2)에 고정되어 있다.

하부 케이싱(7)의 저부벽(7a) 중앙에는 밸브봉(9)을 상하 이동 가능하게 안내하는 관통 구멍(13)이 설치된다.

상부 케이싱(8)은 원통형 둘레벽(8a)과, 둘레벽(8a)의 상단부에 설치된 암나사부에 체결되어 있는 원반형 상부벽(8b)으로 이루어진다. 둘레벽(8a)의 하부 내주면에는 암나사부가 형성되어 있고, 이 암나사부가 하부 케이싱(7)의 둘레벽(7b)의 수나사부에 체결됨으로써, 상부 케이싱(8)과 하부 케이싱(7)이 내부에 공간을 형성하도록 일체화되어 있다. 상부 케이싱(8)의 상부벽(8b)에는 그 중앙부에 관통 구멍(14)이 설치되고 있고, 이 관통 구멍(14)에 압축 공기 도입용 체결구(15)가 부 착되어 있다.

밸브봉(9)은 하부 케이싱(7)의 중앙 관통 구멍(13)에 활주 이동 가능하게 끼워넣어진 하측 돌출부(21a)를 갖는 대경 축부(21)와, 하단에 수나사부를 구비하고 이 수나사부가 대경 축부(21)의 상부에 설치된 암나사에 나사 결합됨으로써 대경 축부(21)에 일체화되어 있는 소경 축부(22)로 이루어진다. 대경 축부(21)는 하방 돌출부(21a)의 기단부에 위치하는 플랜지부(21b)와, 다른 부분보다도 직경이 작고 소경 축부(22)와 맞닿아 있는 상단부(21c)를 갖고 있다. 소경 축부(22)는 그 중간부에 대경 축부(21)의 상단부(21c)보다도 직경이 약간 작은 플랜지부(22a)를 갖고 있다.

피스톤(1O)은 하방의 대경부(lOa) 및 상방의 소경부(1Ob)로 이루어지는 원반형으로 형성되어 있고, 대경부(1Oa)의 하면의 외주부에는 고리형의 피스톤 링(23)이 일체화되어 있다. 상부 케이싱(8)의 상부벽(8b)의 하면 중앙부에는 오목부(24)가 형성되어 있고, 이 오목부(24)에 의해서 형성된 상부 케이싱(8)의 상부벽(8b)과 피스톤(10) 사이의 공간이 압축 공기 도입용 공간으로 되어 있다.

피스톤(10)의 소경부(1Ob)의 외주에는 전체적으로 원통형으로 형성된 금속제 벨로우즈(16)가 배치되어 있고, 이 금속제 벨로우즈(16)의 하단이 대경부(10a)의 상면에 고정되는 동시에, 그 상단이 상부 케이싱(8)의 상부벽(8b) 하면에 고정됨으로써, 압축 공기 도입용 공간이 밀봉되어 있다. 금속제 벨로우즈(16)는 용접 벨로우즈라고 불리는 것으로, 금속을 디스크형으로 펀칭하여 정밀한 파형 플레이트를 형성하고, 이 파형 플레이트의 내주 및 외주를 용접하여 제작된다.

배력 수단(11)은 수평축(26)을 중심으로 요동할 수 있도록 지지된 복수의 요동체(25)를 구비하고 있다. 요동체(25)는 외측 단부가 피스톤 링(23)의 하면에, 내측 단부가 밸브봉(9)에 있는 소경 축부(22)의 플랜지부(22a)의 하면에 각각 하측으로부터 접촉되고 있다. 요동체(25) 외측 단부의 피스톤 접촉 위치는 요동체(25)의 내측 단부의 밸브봉 접촉 위치보다도 상방에 있고, 수평축(26)의 축선은 요동체(25)의 외측 단부의 피스톤 접촉 위치와 요동체(25)의 내측 단부의 밸브봉 접촉 위치의 정중앙 위치보다도 내측단 부근에 위치하고 있다. 따라서, 피스톤(10)이 하방으로 이동하면 배력 수단(11)의 요동체(25)의 외측단이 하방으로 이동하고, 이에 따라서 요동체(25)가 수평축(26)을 중심으로 요동하고, 요동체(25)의 내측단이 상방으로 이동하여 밸브봉(9)이 상방으로 이동된다. 수평축(26)이 내측단 부근에 위치하고 있으므로, 피스톤(10)의 하향력이 증폭되어 밸브봉(9)에 전달된다. 증폭율은 (수평축의 축선으로부터 요동체의 외측 단부의 피스톤 접촉 위치까지의 거리)/(수평축의 축선으로부터 요동체의 내측 단부의 밸브봉 접촉 위치까지의 거리)으로 되어 있다.

요동체(25)는, 예컨대 120°간격으로 3개 또는 90° 간격으로 4개가 설치된다. 수평축(26)은 대경 축부(21)의 상면에 배치된 원통형 수용기(27)에 유지되어 있다. 수용기(27)는 구멍 뚫린 원반형의 저부벽(27a)과, 요동체(25)를 이동 가능하게 하는 절결부가 소정 간격으로 형성된 둘레벽(27b)로 이루어진다. 요동체(25)의 내측 단부에는 상방으로 개방된 오목부(25a)가 설치되어 있고, 이 오목부(25a)에 회전 가능하게 끼워 넣어진 핀(28)이 밸브봉(9)의 소경 축부(22)의 플랜지부 (22a)에 접촉하도록 되어 있다.

밸브봉(9)을 하방으로 편향시키는 편향 부재(17)는 접시 스프링으로 되어 있고, 밸브봉(9)의 대경 축부(21)의 플랜지부(21b)와 수용기(27)의 저부벽(27a)에 의해서 수용되고 있다. 수용기(27) 저부벽(27a)의 외주면과 하부 케이싱(7) 둘레벽(7b)의 내주면 사이에는 금속제 시일(18)이 개재되어 있다.

또한, 도 1은 피스톤(10)이 상방에 위치되는 동시에, 편향 부재(17)에 의해서 편향된 밸브봉(9)이 하방으로 위치하여 다이어프램(4)이 고리형 밸브 시트(3)에 가압되어 있는 유로 폐쇄 상태를 나타내고 있으며, 이 상태에서 압축 공기 도입용 체결구(15) 부분으로부터 압축 공기가 도입됨으로써, 피스톤(10)이 하방으로 이동하고, 배력 수단(11)을 통해 밸브봉(9)이 상방으로 이동하며, 다이어프램(4)이 고리형 밸브 시트(3)부터 이격되어 유로 폐쇄의 상태를 얻을 수 있다.

이 제어기(1)에 의하면, 압축 공기 도입용 공간을 밀봉하기 위해서 금속제 벨로우즈(16)가 사용되고 있고, 고무제의 O링은 사용되지 않았다. 따라서, 내열성이 우수하여, 300℃ 정도의 고온에도 충분히 견딜 수 있다. 또한, 배력 수단(11)을 구비함으로써, 도입하는 압축 공기압을 작게 하더라도, 큰 다이어프램 가압력을 얻을 수 있기 때문에, 금속제 벨로우즈(16)에 인가되는 압력을 경감시킬 수 있어, 내압성도 우수한 고온 밸브용 제어기를 얻을 수 있다.

본 발명의 제어기는 피스톤에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉에 전달하는 배력 수단을 구비하고, 또한 고온하에서도 사용 가능하며, 고온 밸브로서 사용하기에 적합하다.

Claims (1)

1. 유체 통로(2a)(2b)가 설치된 밸브 박스(2)와, 이 밸브 박스(2) 상부에 설치된 케이싱(7)(8)과, 이 케이싱(7)(8) 내에 배치되고 또한 상하 왕복 이동함으로써 밸브체(4)를 매개로 유체 통로(2a)(2b)를 개폐하는 밸브봉(9)과, 상기 케이싱(7)(8) 내에 상하 이동 가능하게 설치되고 또한 케이싱 상부벽(8a)과의 사이에 압축 공기 도입용 공간을 형성하는 피스톤(10)과, 이 피스톤(10)에 작용하는 힘을 증폭시켜 밸브봉(9)에 전달하는 배력(倍力) 수단(11)을 구비하고 있는 제어기에 있어서,

   상기 배력 수단(11)은 외측 단부가 피스톤(10) 외주부에, 내측 단부가 밸브봉(9)에 설치된 플랜지부(22a)에 각각 하방으로부터 접촉하는 동시에, 내측단 부근에 위치하는 수평축(26)을 중심으로 요동할 수 있도록 케이싱(7)(8)에 지지된 요동체(25)를 구비하고 있고, 상기 케이싱 상부벽(8a)의 외주부와 피스톤(10)의 외주부 사이에 압축 공기 도입용 공간을 밀봉하는 금속제 벨로우즈(bellows)(16)가 개재되어 있는 동시에, 밸브봉(9)은, 하부 케이싱(7)의 중앙 관통 구멍(13)에 활주 이동 가능하게 끼워넣어진 하측 돌출부(21a)를 갖는 대경 축부(21)와, 하단에 수나사부를 구비하고 이 수나사부가 대경 축부(21)의 상부에 설치된 암나사에 나사 결합됨으로써 대경 축부(21)에 일체화되어 있는 소경 축부(22)로 이루어지며 소경 축부(22)는 그 중간부에 대경 축부(21)의 상단부(21c)보다도 직경이 약간 작은 플랜지부(22a)를 갖고 있으며, 요동체(25)는 외측 단부가 피스톤(10) 하측의 대경부(10a)의 하면의 외주부에 일체화된 고리형의 피스톤 링(23)의 하면에, 내측단부가 밸브봉(9)의 소경 축부(22)의 플랜지부(22a)의 하면에 각각 하방으로부터 접촉하는 것을 특징으로 하는 제어기.

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