KR100905068B1 - 수동전환밸브 - Google Patents

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KR100905068B1
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요시히로 후카노
타다시 우치노
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에스엠씨 가부시키 가이샤
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Abstract

밸브플러그(62)를 수동으로 개폐할 수 있는 수동전환밸브(10)에서, 피스톤(38)이 하우징(16)을 통해 삽입되는 샤프트(56)과 나사결합되고, 상기 샤프트(56)의 상단에 그 내부에 전환기구(96)을 가지는 핸들(94)가 설치된다. 밸브플러그(62)가 밸브시트(30)에 착좌된 후에, 상기 핸들(94)에 작용되는 추가적인 회전력은 상기 샤프트(56)의 치열부(112)로부터 볼(122)을 이탈시키는 것에 의해 상기 샤프트(56)에 전달되지 않도록 저지된다.
수동전환밸브, 밸브플러그

Description

수동전환밸브{MANUAL SWITCHING VALVE}
본 발명은 밸브플러그의 변위작동 하에서 유체의 유통상태를 전환할 수 있는 수동전환밸브에 관한 것이다.
수동전환밸브는 유체가 흐르는 통로에 장착된 바디 내부에 밸브플러그가 변위가능하게 배치되는 것으로 알려져 있으며, 여기서, 유체의 연통상태는 상기 통로에 면하는 밸브시트에 상기 밸브플러그가 착좌 및 탈좌하는 것에 의해 전환된다. 일반적으로, 이러한 수동전환밸브에서, 유체의 연통상태가 변경될 때, 작업자는 작동기구를 이루는 핸들을 회전시켜서, 상기 밸브플러그가 상기 밸브시트에 대해 상기 밸브플러그를 착좌 및 탈좌하는 축선방향을 따라 변위되고, 따라서, 상기 밸브의 개방 및 폐쇄 상태 사이의 전환이 이루어진다.
그러나, 예를 들어 상기 수동전환밸브는 밸브폐쇄상태에 있을 때, 작업자가 실수로 초과회전토크로 상기 핸들을 회전시키는 경우, 상기 밸브플러그는 상기 밸브시트의 측부를 향해 소정의 양보다 크게 변위되서, 상기 밸브플러그는 잉여력(exessive force)으로 상기 밸브시트를 압박하게 된다. 이러한 경우에, 상기 잉 여력(토크)에 의해 상기 밸브플러그 및/또는 상기 밸브시트가 손상되어, 어느 정도 그 내구성이 저하될 우려가 있다. 이러한 이유로, 수동전환밸브는 상기 밸브플러그와 상기 밸브시트 사이에 잉여력으로 인한 접촉이 방지될 수 있는 것으로 알려져 있다.
예를 들어, 일본특허공개 2005-344918에 공지된 바와 같이, 이러한 수동전환밸브에서, 밸브메인바디의 밸브시트에 밸브플러그를 착좌시키는 것으로 밸브폐쇄상태가 된 경우에, 핸들과 나사결합된 슬라이드너트가 상기 핸들을 돌려 회전되고, 상기 슬라이드너트의 내부에 나사결합된 피스톤이 상기 밸브시트를 향해 변위되서, 상기 밸브플러그는 상기 밸브시트에 착좌된다. 또한, 상기 핸들이 더 회전되는 경우에, 상기 핸들과 상기 피스톤 사이에 나사결합된 상기 슬라이드너트가 상측으로 변위되서, 상기 슬라이드는 상기 피스톤으로부터 이탈되고, 그 결과 상기 피스톤에 대해 나사결합상태가 해제된다. 이로 인해, 상기 핸들은 단순히 헛돌게 되고, 상기 핸들에 부과된 회전력은 상기 피스톤에 전달되지 않게되서, 상기 밸브플러그의 상기 밸브시트를 향하는 변위는 방지된다.
그러나, 종래기술에서는, 상기 핸들로부터 회전력을 저지하기 위해 상기 피스톤과 상기 슬라이드너트의 나사결합을 해제시키는 구조로 구성되지만, 상기 수동밸브가 재사용될 때, 상기 피스톤과 상기 슬라이드너트 사이의 나사결합을 재설치해야한다. 이런 이유로, 스프링이 개별적으로 설치되서, 상기 슬라이드너트가 상기 피스톤을 향해 가세되서 상기 스프링에 의해 나사결합시키도록 가이드된다. 이러한 방식으로, 종래기술에 따른 상기 수동밸브에서, 상기 밸브시트에 대해 상기 밸브를 폐쇄하는 이상으로 추가적인 압박력을 방지할 수 있는 구조는 상당히 복잡하다.
또한, 이러한 구조에서는 상기 밸브가 완전히 폐쇄된 경우에, 상기 밸브플러그와 상기 밸브시트에 잉여력의 작용을 방지할 뿐이다. 이러한 구조는 상기 밸브플러그가 상기 밸브시트로부터 이탈된 상태에서 상기 밸브가 완전히 개방된 경우에, 상기 밸브플러그에 잉여력의 작용을 방지할 수 없다.
본 발명의 일반적인 목적은, 밸브가 완전 개방 및 완전 폐쇄된 경우에 상기 밸브플러그에 간혹 부가되는 하중을 방지하는 단순한 구조를 가져서, 내구성을 향상시킬 수 있는 수동전환밸브를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시적인 예로 보여주는 첨부되는 도면과 연계된 다음의 설명에 의해 명백해질 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 압력유체가 흐르는 통로(28)를 가지는 바디(12,14,16); 상기 바디(12)에 형성된 밸브시트(30)에 착좌되는 상기 바디(12,14)의 내측에 변위가능하게 배치되는 밸브플러그(62); 회전에 의해 상기 밸브플러그(62)의 축선방향으로의 변위를 일으키도록 상기 바디(16)에 회전가능하게 배치되는 샤프트(56); 소정의 회전력이 작용되는 상기 샤프트(56)의 단부에서 지지하는 작동소자(94); 및 상기 샤프트(56)에 상기 작동소자(94)에 작용된 회전력의 전달상태를 변화시키도록 상기 작동소자(94)와 상기 샤프트(56) 사이에 배치되는 전환기구(96)를 포함하고, 상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 전달되는 회전력이 초과되는 경우, 상기 샤프트(56)에 상기 작동소자(94)의 회전력의 전달은 상기 전환기구(96)에 의해 저지되는 수동전환밸브이다.
또, 상기 전환기구(96)는, 상기 작동소자(94)의 내부에 상기 샤프트(56)에 대해 변위가능하게 배치되는 볼(122); 상기 샤프트(56)를 향해 상기 볼(122)에 힘을 부여하는 스프링(124); 및 상기 작동소자(94)에 면하고 상기 샤프트(56)의 외주면에 배치되며 상기 볼(122)과 결합하는 복수의 치열부(112)를 포함하고, 상기 볼(122)은 상기 스프링(124)의 탄성력에 의해 상기 치열부(112)를 향해 압박되서 결합되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전환기구(96)는, 상기 스프링(124)의 탄성력이 상기 회전력보다 큰 경우에 상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 상기 회전력을 전달하고, 상기 스프링(124)의 탄성력이 상기 회전력보다 작은 경우에 상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 상기 회전력의 전달을 저지하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 작동소자(94)의 내부에 상기 치열부(112)를 향하여 연재되는 홀부(120)가 형성되고, 상기 볼(122)과 상기 스프링(124)은 상기 홀부(120)에 설치되며, 상기 홀부(120)는 볼트(128)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 볼(122)의 경도는 상기 치열부(112)의 경도보다 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 작동소자(94)는 축선방향을 따라 상기 밸브플러그(62)와 함께 변위되고 상기 밸브플러그(62)의 개폐상태를 지시하는 위치로 변위되는 표시소자(22)를 포함하고, 상기 표시소자(22)는 상기 작동소자(94)의 중심부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 표시소자(22)는, 상기 밸브플러그(62)에 의해 밸브개방상태 및 밸 브폐쇄상태를 외측에서 시각적으로 확인될 수 있도록 상기 밸브플러그(62)에 연결되는 시각식별소자(132)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 시각식별소자(132)는 상기 샤프트(56)의 내측에서 축선방향을 따라 변위가능하도록 배치되는 표시축(80)의 단부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 볼(122)은, 그 사이에 상기 샤프트(56)를 개재시키도록 서로 면하게 배치되는 한쌍의 볼(122)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 샤프트(56)의 외주면에 형성되는 핀홈(104)에 록핀(60)이 삽입되서, 상기 록핀(60)이 상기 샤프트(56)의 축선방향으로의 변위를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 통하여, 밸브가 완전 개방 및 완전 폐쇄된 경우에 상기 밸브플러그에 간혹 부가되는 하중을 방지하는 단순한 구조를 가져서, 내구성을 향상시킬 수 있는 수동전환밸브를 제공할 수 있다.
도 1에서, 참조번호 10은 본 발명의 실시예에 따른 수동전환밸브를 지시한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수동전환밸브(10)는 압력유체가 내부로 흐르는 밸브바디(바디)(12)와, 상기 밸브바디(12)의 상부에 연결되는 관(管)형상의 연결바디(14)와, 상기 연결바디(14)의 상부를 덮도록 연결되는 하우징 (바디)(16)와, 상기 연결바디(14)와 상기 하우징(16)의 내부에 배치되는 밸브기구(18)와, 상기 밸브바디(12) 내부로 흐르는 상기 유체의 흐름조건을 조절하는 유통조절기(20)와, 상기 밸브기구(18)의 밸브폐쇄상태 및 밸브개방상태를 지시하는 지시부(표시소자)(22)를 포함한다.
상기 밸브바디(12)는 도시되지 않은 압력유체공급원으로부터 압력유체가 도입되는 제1포트(24)와, 상기 압력유체가 토출되는 제2포트(26)와, 상기 제1포트(24)와 상기 제2포트(26) 사이를 연통하는 연통통로(통로)(28)를 포함한다. 또한, 후술(後述)되는 밸브플러그(62)가 착좌되는 밸브시트(30)가 상기 연통통로(28)에 형성된다.
상기 연통통로(28)는 상기 제1포트(24) 및 상기 제2포트(26) 사이에 개재되서, 상기 제1포트(24) 및 상기 제2포트(26)는 일직선 상에 형성되고, 상기 제1포트(24) 및 상기 제2포트(26)의 외부에 축선방향을 따라 스크류나사(32)가 형성된다. 또한, 관형상의 연결너트(34)가 상기 스크류나사(32)와 각각 나사결합된다. 상기 제1 및 제2포트(24,26)와 상기 연결너트(34)의 단부 사이에 파이프(미도시)를 쥐는 것에 의해, 상기 파이프가 연결되는 영역은 밀폐상태로 유지된다.
상기 밸브바디(12)의 상부는 관형상으로 형성되고, 상기 밸브바디(12)와 상기 연결바디(14)는 상기 밸브바디(12)의 내주면에 형성된 제1스크류홈(36)과 상기 연결바디(14)의 외주면의 나사결합에 의해 연결된다.
피스톤(38)(후술함)이 축선방향을 따라(화살표 A 및 B방향으로) 변위가능하도록 배치되는 피스톤챔버(40)가 상기 연결바디(14)의 내부에 형성된다. 상기 피스 톤챔버(40)와 면하는 단면의 환상홈에 충격흡수기(42)가 설치된다. 좀 더 상세하게는, 상기 피스폰챔버(40)에 배치되는 상기 피스톤(38)은 상기 밸브바디(12)를 향하여(화살표 A방향으로) 변위되서, 상기 피스톤(38)의 저면이 상기 충격흡수기(32)와 접하게 되어 발생되는 충격을 완화시킨다.
또한, 상기 연결바디(14)의 중심에, 상기 피스톤(38)의 소경부(44)가 삽입되는 피스톤홀(46)이 축선방향으로 연재되도록 형성된다. 상기 피스톤홀(46)은 상기 밸브바디(12)의 연통통로(28)와 상기 피스톤챔버(40) 사이를 연통한다.
또, 상기 밸브바디(12) 내에 나사결합되는 제2스크류홈(48)과, 상기 하우징(16)의 내주부에 나사결합되는 제3스크류홈(50)이 상기 연결바디(14)의 외주면에 각각 형성된다. 상기 제3스크류홈(50)은 상기 하우징(16)의 내주면에 형성된 제4스크류홈(52)과 나사결합되서, 상기 하우징(16)과 상기 연결바디(14)는 일체로 연결된다. 상기 연결바디(14)의 상기 제2스크류홈(48)은 상기 밸브바디(12)의 상기 제1스크류홈(36)과 나사결합된다.
상기 하우징(16)은 상측을 향하는 축경된 바닥부가 형성된 축경부를 가지는 원통형상으로 형성되고, 그 중심에는 축선방향을 따라 샤프트홀(54)이 형성된다. 상기 샤프트홀(54)를 통해 유통조절기(20)를 구성하는 샤프트(56)가 삽입된다. 또, 상기 연결바디(14)의 상기 제3스크류홈(50)이 나사결합되는 제4스크류홈(52)가 상기 하우징(16)의 내주면에 형성된다. 상기 하우징(16)과 상기 연결바디(14)는 상기 제3 및 제4스크류홈(50,52)를 통해 실질적으로 동일축상에서 연결된다.
또한, 상기 하우징(16)의 상부에 상기 하우징(16)의 외주면으로부터 반지름 내측방향으로 연재되는 한쌍의 핀홀(58)이 형성된다. 상기 핀홀(58)은 상기 샤프트홀(54)의 중심과 면하거나 대면하고, 상기 샤프트홀(54)와 각각 연통하도록 일직선상에 위치되게 배치된다. 상기 핀홀(58)에 각각 핀(60)이 나사결합되서, 상기 핀(60)의 단부는 상기 샤프트홀(54)를 통해 삽입되는 상기 샤프트(56)과 결합한다.
상기 밸브기구(18)는, 상기 피스톤챔버(40)에 변위가능하게 배치되는 상기 피스톤(38)과, 상기 피스톤(38)의 단부에 배치되는 상기 밸브플러그(62)와, 상기 밸브플러그(62)의 일부를 가이드하는 링(64)를 포함한다.
상기 피스톤(38)은 상기 연결바디(14)에서 상기 피스톤챔버(40)의 내벽면과 맞접하는 대경부(66)와, 상기 연결바디(14)의 상기 피스톤홀(46) 내로 삽입되고 상기 대경부(66)에 비해 하향으로(화살표 A방향으로) 돌출한 소경부(44)로 이루어지는 T자형상의 단면을 가진다. 상기 소경부(44)의 외주면의 환상홈에 상기 피스톤홀(46)과 접하는 피스톤패킹(70)이 설치되서, 상기 피스톤챔버(40)의 기밀상태를 유지한다.
상기 샤프트(56)의 단부가 나사결합되는 스크류홀(72)이 상기 대경부(66)의 실질적으로 중심에 축선방향을 따라 형성되고, 반면 상기 스크류홀(72)과 일직선상에 축선방향으로 따라 상기 소경부(44)의 실질적으로 중심에 관통홀(74)이 형성된다. 좀 더 상세하게는, 상기 스크류홀(72)과 상기 관통홀(74)는 상기 피스톤(38)에 연통하고, 상기 피스톤(38)은 일단으로부터 타단까지 관통된다.
상기 관통홀(74)은 상기 스크류홀(72) 측에 형성되고 상기 스크류홀(72)에 대해 약간 축경되는 제1홀부(76)과, 상기 제1홀부(76)에 대해 상기 밸브플러그(62) 측에(화살표 A방향으로) 형성되고 상기 제1홀부(76)에 대해 축경되는 제2홀부(78)로 형성된다. 상기 지시부(22)의 지시축(80) 및 상기 밸브플러그(62)와 연결되는 연결축(82)이 상기 관통홀(74)에 변위가능하게 삽입된다.
상기 연결축(82)은 상기 관통홀(74)의 제1홀부(76)에 삽입되고 상기 지시축(80)에 연결되는 광축부(84)와, 상기 광축부(84)에 대해 축경되고 상기 관통홀(74)의 상기 제2홀부(78)에 삽입되고 상기 밸브플러그(62)에 연결되는 협축부(86)를 포함한다. 좀 더 상세하게는, 상기 연결축(82)의 광축부(84)는 상기 관통홀(74)의 상기 제1홀부(76)에 대응되는 직경으로 형성되고, 반면에 상기 협축부(86)는 상기 관통홀(74)의 상기 제2홀부(78)에 대응하는 직경으로 형성된다. 또, 상기 연결축(82)의 광축부(84)는 상기 제1홀부(76)와 상기 제2홀부(78) 사이에 형성되는 단차와 결합한다.
상기 밸브플러그(62)는 예를 들어 수지재로 형성되고 상기 연결축(82)에 대해 연결되며, 상기 연결축(82)은 상기 밸브플러그(62)의 실질적으로 중심에 상부에 나사결합된다. 또한, 상기 밸브플러그(62)에는 하향방향(화살표 A방향)으로 대략 중심에 돌출되고 상기 밸브시트(39)에 착좌되는 밸브파트(88)와, 상기 밸브파트(88)의 외연부로부터 반지름 외측방향으로 연재되는 스커트(90)가 형성되며, 상기 스커트(90)의 외연부는 상기 밸브바디(12)와 상기 연결바디(14) 사이에 개재되어 고정된다.
또한, 상기 밸브플러그(62)와 상기 피스톤(38) 사이의 상기 밸브플러그(62)의 외주측에 링(64)이 배치되고, 상기 링(64)은 상기 밸브플러그(62)와 일체로 변 위되며, 상기 밸브플러그(62)의 상기 스커트(90)와 상기 링(64) 사이에 보호부재(92)가 배치된다. 상기 링(64)은 상기 밸브플러그(62)의 외주측에 관형상으로 형성되며, 그 하부는 상기 밸브플러그(62)의 상기 스커트(90)에 실질적으로 평행하게 반지름 외측방향으로 굽어진다.
상기 보호부재(92)는 고무 등과 같은 탄성재료로 형성되고, 상기 스커트(90)의 상면과 상기 링(64) 사이에 배치되서, 상기 보호부재(92)는 얇은 벽 형태를 가지는 상기 스커트(90)와 긴밀히 접촉하게 된다. 이 결과, 상기 밸브플러그(62)의 변위에 따라서, 상기 스커트(90)가 굽어지는 것이 방지된다.
또한, 상기 밸브플러그(62)는 밸브폐쇄상태로 위치결정되면, 상기 밸브바디(12)의 상기 밸브시트(30)에 대해 그 밸브파트(88)를 착좌시키는 것에 의해 상기 제1포트(24) 및 상기 제2포트(26) 사이의 연통을 저지하고 , 반대로, 상기 밸브플러그(62)는 밸브개방상태로 위치결정되면, 상기 밸브시트(30)로부터 상기 밸브파트(88)를 이격시키는 것에 의해 상기 제1포트(24)와 상기 제2포트(26) 사이에서 상기 연통통로(28)를 통한 연통을 개방한다.
상기 유통조절기(20)는 상기 하우징(16)의 상기 샤프트홀(54)를 통해 삽입되어 회전가능하게 지지되는 샤프트(56)와, 상기 샤프트(56)의 단부에 회전가능하게 지지되는 핸들(작동소자)(94)과, 상기 핸들(94) 내부에 배치되고 상기 샤프트(56)에 대해 상기 핸들(94)에 가해지는 회전력(T)의 전달상태를 전환할 수 있는 전환기구(96)를 포함한다.
상기 샤프트(56)는 예들 들어, 수지재료로 형성되고, 상기 하우징(16)에 삽 입되는 축부(98)와, 상기 축부(98)의 상단부에 배치되고 반지름 외측방향으로 확경되는 확경부(100)로 구성된다. 상기 축부(98)와 상기 확경부(100)를 통해 관통하는 삽입홀(102)이 상기 샤프트(56) 내에 형성된다. 후술되는 상기 지시부(22)의 상기 지시축(80)이 상기 삽입홀(102)를 통해 삽입된다.
상기 축부(98)의 실질적으로 중심 영역에서 외주면을 따라 환상의 핀홈(104)이 형성된다. 상기 하우징(16)에 설치되는 핀(60)들의 쌍의 각각이 상기 핀홈(104) 내에 각각 결합할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 축선방향(화살표 A 및 B 방향)으로 상기 샤프트(56)의 변위는 상기 핀(60)들의 쌍에 의해 조절되고, 상술한 축선방향에 수직한 회전방향을 따라 상기 샤프트(56)가 변위될 수 있다.
또한, 상기 확경부(100)와 상기 핀홈(104) 사이에서 상기 샤프트(56)에 수나사부(106)가 형성되고, 디스크 형상의 록플레이트(108)가 상기 수나사부(106)와 나사결합된다. 상기 록플레이트(108)는 상기 하우징(16)의 상단부와 상기 핸들(94) 사이에 배치되서, 상기 록플레이트(108)의 나사회전에 의해, 상기 록플레이트(108)가 상기 수나사부(106)를 통해 상기 샤프트(56)의 축선방향(화살표 A 및 B방향)으로 변위된다. 또한, 상기 하우징(16)의 상단부에 상기 록플레이트(108)가 맞접하는 것에 의해, 상기 수나사부(106)으로 결합된 상기 샤프트(56)의 회전변위가 조절된다. 좀 더 상세하게는, 상기 록플레이트(108)이 상기 샤프트(56)의 회전변위를 조절하는 잠금구조체로서 기능한다.
또한, 그 외주면을 따라 형성되는 나사부를 가지는 스크류부(110)(도 2 참조)가 상기 샤프트(56)의 하단부에 형성된다. 상기 스크류부(110)는 상기 피스 톤(38)의 상기 스크류홀(72) 내에 나사결합된다. 이 결과, 상기 샤프트(56)를 회전하는 것에 의해, 상기 나사결합된 피스톤(38)이 상기 피스톤챔버(40) 내에서 축선방향(화살표 A 및 B방향)으로 변위된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전환기구(96)을 이루는 복수의 치열부(112)가 상기 확경부(100)의 외주면에 둘레방향으로 형성된다.
상기 핸들(94)은 대략 원의 형상으로 형성되는 메인바디(114)와, 상기 메인바디(114)의 중심에 대해 각각 동일한 각범위(예를 들어, 90°)로 반지름 외측방향으로 돌출되는 복수(예들 들어, 4개)의 파지부재(116)를 포함한다. 상기 샤프트(56)의 확경부(100)가 삽입되는 오목부(118)이 상기 하우징(116)의 측부에 면하도록 상기 메인바디(114)에 형성된다. 상기 샤프트(56)의 상기 확경부(100)는 상기 오목부(118)를 경유하여 상기 핸들(94) 내에 수용된다.
볼홀부(120)가 상기 복수의 파지부재(116)에 형성되고, 상기 파지부재(116)를 따라 상기 메인바디(114)의 측부를 향해 관통한다. 상기 볼홀부(120)는 상기 2개의 파지부재(116)에 각각 배치되고, 상기 메인바디(114)의 중심에 대해 일직선 상에 배치되며, 상기 메인바디(114)의 오목부(118)과 각각 연통한다.
상기 전환기구(96)를 구성하는 볼(122)과 스프링(124)이 상기 볼홀부(120) 내에 수용된다. 암나사부(126)가 상기 볼홀부(120)의 외측 개구부의 단부에 형성되고, 상기 전환기구(96)를 이루는 볼트(128)와 나사결합된다. 이 결과, 상기 볼홀부(120)의 각각의 단부는 상기 볼트(128)에 의해 폐쇄된다.
상기 전환기구(96)는 상기 샤프트(56)의 확경부(100)에 배치되고 그 외주면 을 따라 형성된 복수의 치열부(12)와, 상기 치열부(112)와 결합하기 위한 상기 핸들(94)의 사이 볼홀부(120) 내에 삽입되는 한상의 볼(122)과, 상기 볼홀부(120)의 외주측을 막아 폐쇄하는 볼트(128)와, 상기 볼(122)과 상기 볼트(128) 사이에 개지되서 상기 샤트프(56)을 향하는 방향으로(도 4에서 화살표 C1 방향으로) 상기 볼(122)을 가세하는 스프링(124)에 의해 형성된다.
상기 치열부(112)는 상기 확경부(100)에 소정의 반경으로 반지름 내측방향으로 오목하게 아치형상으로 형성되고, 상기 확경부(100)의 외주면을 따라 동일한 각간격으로 배치된다.
상기 볼(122)은 예를 들어, 수지재료로 형성되고, 상기 볼(122)의 반지름 크기는 상술한 바와 같이 아치형상으로 형성된 상기 치열부(112)의 반지름 크기와 실질적으로 동일하도록 설정된다. 또한, 상기 볼(122)은 상기 샤프트(56)의 상기 치열부(112)에 대해 결합하도록 상기 볼(122)과 상기 볼트(128) 사이에 개재된 상기 스프링(124)의 탄성력(P)(도 4 참조)에 의해 상기 샤프트(56)을 향해서(화살표 C1방향으로) 반지름 내측방향으로 압박된다.
다시 말하면, 상기 볼(122)의 쌍은 상기 샤프트(56)의 중심에 대해 서로 일직선상에서 배치되면서 상기 치열부(112)와 결합해서, 상기 샤프트(56)의 상기 확경부(100)가 상기 볼(122)에 의해 양측으로부터 파지되면서 지지된다(도 4 참조). 이 결과, 상기 볼(122)에 의해 상기 확경부(100)에 대해 적절한 평형조건으로 압박력이 부과되며, 상기 압박력은 상기 확경부(100)에 대해 편심없이 부과된다.
상기 지시부(22)는 상기 샤프트(56)의 내측을 통해 변위가능하게 삽입되는 지시축(80)과, 상기 핸들(94)의 상부에 설치되서 상기 지시축(80)의 단부의 시각검사를 가능하게 하는 바닥이 있는 원통의 형태로 형성된 캡(130)으로 형성된다.
상기 지시축(80)은 실질적으로 일정한 직경으로 축선방향으로 형성되며, 그 상단부에 배치되는 시각식별소자(visually perceivable element)(132)가 상기 캡(130)을 통해 외측으로부터 시각적으로 확인될 수 있고, 그 하단부는 상기 연결축(82)에 대해 나사결합된다. 좀 더 상세하게는, 상기 지시축(80)은 상기 연결축(82)와 연결되서, 상기 연결축(82) 및 상기 밸브플러그(62)와 함께 축선방향을 따라 변위가능하다. 또한, 상기 시각식별소자(132)가 쉽게 외측으로부터 확인될 수 있도록 상기 시각식별소자(132)는 예를 들어 빨강, 오렌지색과 같은 색으로 도색되는 것이 바람직하다.
상기 캡(130)은 상기 핸들(94)의 실질적으로 중심에서 설치홀(134)에 나사결합되고, 상기 핸들(94)의 상면에 대해 소정의 길이로 돌출되도록 설치된다. 상기 캡(130)의 내부는 상기 샤프트(56)의 상기 삽입홀(102)과 연통하고, 상기 캡(130)은 상기 샤프트(56)와 동축으로 위치결정된다. 또한, 상기 캡(130)은 예들 들어, 투명 또는 반투명 수지재료로 만들어진다.
이 결과, 상기 지시축(80)의 변위에 의해, 상기 시각식별소자(132)는 상기 캡(130)의 내부로 움직여서, 상기 시각식별소자(132)는 외측으로부터 시각적으로 확인될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 수동전환밸브(10)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 다음으로, 상기 수동전환밸브(10)의 작동 및 효과를 설명한다. 도 1은 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)를 향하여(화살표 A방향으로) 변위되서, 상기 제1포트(24)와 상기 제2포트(26) 사이의 연통을 저지하는 밸브폐쇄상태를 도시한다. 파이프(미도시)가 상기 연결너트(34)를 통해 상기 제1 및 제2포트(24,26) 각각의 전방에서 연결된다. 또한, 상기 지시부(22)의 상기 시각식별소자(132)가 상기 캡(130)의 돌출 영역 내로 움직이지 않는 상태이기 때문에, 상기 시각식별소자(132)는 외측으로부터 시각적으로 확일될 수 없어서, 밸브폐쇄상태(오프상태)을 지시한다.
상기 밸브폐쇄상태에서, 작업자(미도시)는 상기 핸들(94)을 쥐고, 소정의 방향으로 회전시키면, 상기 파지부재(116)을 수용하고 있는 상기 볼(122)이 내부에서 회전된다. 이러한 경우에, 상기 볼(122)이 상기 스프링(124)의 탄성력(P)에 의해 소정의 압박력으로 상기 샤프트(56)을 향하여(화살표 C1방향으로) 압박되기 때문에, 상기 핸들(94)에 부여된 소정의 회전력(T)는 그 내부의 상기 볼(122)의 결합작용에 의해 상기 샤프트(56)에 전달된다. 이 결과, 상기 핸들(94)과 상기 샤프트(56)는 일체로 함께 회전된다.
좀 더 상세하게는, 상기 볼(122)을 가세하도록 작용하는 상기 스프링(124)의 탄성력(P)(상기 볼(122)에 대한 압박력)이 상기 핸들(94)에 부과된 상기 회전력(T)을 초과하도록 미리 설정된다(P＞T).
또, 상기 샤프트(56)와 나사결합되는 상기 피스톤(38)이 상기 샤프트(56)의 회전에 의해 상기 밸브시트(30)로부터 이격되는 방향(화살표 B방향)으로 변위되고, 상기 피스톤(38)을 통해 내부에 삽입되는 상기 연결축(82)과 상기 지시축(80)은 상 측으로(화살표 B방향으로) 변위된다.
이 결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연결축(82)에 연결된 상기 밸브플러그(62)는 상측으로 변위되고, 상기 스커트(90)은 휘어지게 되며, 상기 밸브파트(88)는 상기 밸브시트(30)로부터 이격된다. 핀(60)의 쌍이 상기 핀홈(104)에 설치되어 있으므로, 상기 샤프트(56)는 상기 하우징(16)에 대해 축선방향(화살표 A 및 B방향)으로 변위되지 않고, 단지 상기 하우징(16)에 대해 회전변위된다.
결과적으로, 밸브개방상태(온상태)가 이루어지고, 상기 제1포트(24)와 상기 제2포트(26)이 상기 연통통로(28)를 통해 연통되게 위치결정된다.
또, 상기 핸들(94)를 더 회전시키는 것에 의해, 상기 피스톤(38)의 상면이 상기 하우징(16)의 내벽면에 형성된 상기 스토퍼(136)과 맞접해서, 상기 피스톤(38)과 상기 밸브플러그(62)의 추가 상향 변위가 조절되는 완전개방상태가 된다.
한편, 상기 수동전환밸브(10)에서, 작업자(미도시)가 상기 밸브플러그(62)를 변위시켜 상기 밸브폐쇄상태와 밸브개방상태를 전환하도록 상기 핸들(94)을 회전시키거나, 상기 피스톤(38)이 상기 스토퍼(136)에 접하는 상술한 완전개방상태에서, 예를 들어, 작업자는 실수로 상기 핸들(94)의 회전을 계속할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 밸브플러그(62)를 개방하는데 사용되는 일반적인 회전력(T)보다 큰 초과된 회전력(Tmax)가 상기 핸들(94)에 대해 부여된다.
이러한 경우에, 상기 핸들(94)에 부여된 상기 회전력(Tmax)은 상기 스프링(124)의 탄성력(P)보다 크게 되고, 상기 탄성력(P)에 의해 압박된 상기 볼(122)이 상기 스프랑(124)를 향해(화살표 C2방향으로) 변위되면서, 상기 샤프트(56)의 상기 치열부(112)로부터 밀려나오게 된다(도 6 참조). 특히, 상기 핸들(94)와 함께 상기 볼(122)의 회전에 의해, 상기 볼(122)은 상기 볼(122)이 먼저 결합되었던 상기 치열부(112)에 근접하는 다른 치열부(112)와 결합하려고 해서, 상기 볼(122)은 또 상기 스프링(124)의 상기 탄성력(P)에 반대되는 상기 볼트(128)를 향하여(화살표 C2방향으로) 변위된다. 이 결과, 상기 전환기구(96)에서, 상기 볼(122)과 상기 샤프트(56) 사이의 결합상태가 해제된다. 즉, 상기 핸들(94)에 부여되는 초과된 회전력(Tmax)가 상기 스프링(124)의 탄성력(압박력)(P)를 압도하게 된다(Tmax＞P).
이 결과, 단지 상기 핸들(94)은 그 안에 수용된 상기 볼(122)과 회전변위되고, 상기 핸들(94)에 부여된 회전력(Tmax)은 상기 샤프트(56)에 대해 전달되지 않는다. 다시 말하면, 단지 상기 핸들(94)이 상기 샤프트(56)에 대해 혼자서만 회전변위되고, 상기 핸들(94)로부터 상기 샤프트(56)로의 회전력(Tmax)는 저지되서, 상기 핸들(94)은 단순히 공회전하게 된다(도 7 참조). 이런 경우에, 상기 볼(122)의 쌍은 상기 치열부(112)로부터 인접하는 다른 치열부(112)에 결합되도록 이동된다.
이런 방식으로, 상기 밸브플러그(62)는 상기 밸브시트(30)로부터 이격된 완전개방상태에서, 상기 핸들(94)로부터 상기 샤프트(56)로 상기 회전력(T)의 전달이 상기 전환기구(96)에 의해 확실하고 효과적으로 저지된다. 이로 인해, 상기 피스톤(38)과 상기 밸브플러그(62)의 상기 밸브시트(30)로부터 이격되는(화살표 B방향으로) 추가변위가 부여될 때, 상기 스토퍼(136)에 대한 초과되는 힘으로 상기 피스톤(38)의 압박하는 것은 금지된다.
또한, 상기 밸브개방상태에서, 상기 지시축(80)이 상기 지시부(22) 내에 상 측으로 변위되고, 상기 시각식별소자(132)가 상기 캡(130)의 돌출영역으로 변위되서, 상기 수동전환밸브(10)의 회측으로부터 상기 시각식별소자(132)가 시각적으로 확인될 수 있어서, 상기 수동전환밸브(10)의 밸브개방상태(온 지시)가 쉽게 확인될 수 있다.
다음으로, 상술한 밸브개방상태(도 5 참조)로부터 상기 밸브시트(30)에 대해 상기 밸브플러그(62)가 탈좌되서 상기 밸브폐쇄상태(도 1 참조)로 복위되는 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 작업자(미도시)가 상기 핸들(94)을 쥐고, 소정의 회전력(T)로 상술한 것과 반대방향으로 회전시켜서, 상기 핸들(94)에 부여된 상기 회전력(T)가 상기 전환기구(96)의 상기 볼(122)을 통해 상기 샤프트(56)에 전달되고, 상기 샤프트(56)는 반대방향으로 회전하게 된다.
또한, 상기 샤프트(56)가 나사결합된 상기 피스톤(38)이 상기 샤프트(56)의 회전에 의해 상기 밸브시트(30)를 향하는 방향(화살표 A방향)으로 변위되고, 상기 밸브플러그(62)의 상단이 상기 피스톤(38)의 소경부(44)에 의해 하향으로 압박되며, 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)를 향해 변위된다. 또한, 상기 밸브플러그(62)의 변위와 함께, 상기 연결축(82)과 상기 지시축(80)이 하향으로(화살표 A방향으로) 변위된다.
이에 의해, 상기 밸브플러그(62)는 상기 스커트(90)이 변형되면서 하향으로 변위되고, 상기 밸브파트(88)은 상기 밸브시트(30)에 대해 착좌되서, 상기 연통통로(28)를 통해 상기 제1포트(24)와 상기 제2포트(26) 사이의 연통이 저지되는 밸브 폐쇄상태(오프상태)가 된다.
또한, 밸브폐쇄상태에서, 상기 시각식별소자(132)는 상기 지시부(122)의 상기 캡(130)의 돌출영역으로부터 하향으로 변위되서, 상기 시각식별소자(132)는 볼 수 없게 되서, 상기 밸브폐쇄상태(오프 지시)가 확인될 수 있다.
한편, 상술한 완전개방상태와 유사하게, 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)에 완전히 착좌된 완전폐쇄상태에서, 작업자가 상기 핸들(94)을 실수로 계속 돌릴 수 있는 것을 생각할 수 있다. 이 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)에 대해 이미 착좌되어 있기 때문에, 상기 밸브플러그(62)의 상단부와 맞닿은 상기 피스톤(38)의 하향변위는 조절된다. 이 결과, 상기 피스톤(38)은 더 이상 하향으로 변위될 수 없고, 이에 따라 상기 피스톤(38)에 나사결합된 상기 샤프트(56)의 회전변위도 조절된다.
또한, 이런 경우에, 초과되는 회전력(Tmax)이 상기 핸들(94)에 대해 부여되고, 상기 회전력(Tmax)이 상기 스프링(124)의 탄성력(P)보다 커서(Tmax＞P), 상기 스프링(124)의 탄성력(P)에 의해 압박되는 상기 볼(122)이 상기 스프링(124)을 향해(화살표 C2방향으로) 변위되면서, 상기 샤프트(56)의 상기 치열부(112)로부터 밀려나오게 된다. 이 결과, 상기 전환기구(96)에서, 상기 볼(122)과 상기 샤프트(56) 사이의 결합상태가 해제되고, 단지 상기 핸들(94)가 그 안에 수용된 상기 볼(122)로 회전변위되서, 상기 핸들(94)에 부여된 상기 초과되는 회전력(Tmax)는 상기 샤프트(56)에 대해 전달되지 않게 된다.
이런 방식으로, 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)에 착좌된 후에, 상기 핸들(94)을 계속해서 돌리는 경우에, 상기 핸들(94)로부터 상기 샤프트(56)으로 상기 회전력(T)의 전달은 상기 전환기구(96)에 의해 확실하고 효과적으로 저지된다. 이로 인해, 완전폐쇄된 상태에서, 상기 밸브시트(30)을 향하는(화살표 A방향으로의) 상기 밸브플러그(62)의 추가변위가 부여될 때, 상기 밸브시트(30)에 대하여 추가적인 힘으로 상기 밸브플러그(62)를 압박하는 것이 금지된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 전환기구(96)는 상기 핸들(94)에 부여되는 초과되는 회전력(Tmax)이 상기 샤프트(56)에 전단되는 것을 막도록 설치되고, 상기 전환기구(96)는 상기 핸들(94) 내에 수용되는 한쌍의 볼(122)과 상기 볼(122)을 가세하는 탄성력(P)를 제공하는 스프링(124)과, 상기 볼(122)에 결합되는 상기 샤프트(56)의 치열부(112)로부터 구성된다. 이런 방식으로, 종래기술과 비교하면, 상기 전환기구(96)에서, 좀 더 단순한 구조가 사용되므로, 부품과 조립공정의 수를 줄일 수 있다.
상기 밸브플러그(62)가 상기 스토퍼(136)에 맞접한 상기 피스톤(38)로 완전개방되거나, 상기 밸브플러그(62)가 상기 밸브시트(30)에 착좌된 상기 밸브플러그(62)로 완전 폐쇄될 때, 상기 핸들(94)로부터 상기 샤프트(56)으로 상기 회전력(T)의 추가전달은 단순한 구조를 가지는 상기 전환기구(96)에 의해 확실하고 효과적으로 저지된다. 이 결과, 상기 밸브가 완전히 개방된 때의 상기 스토퍼(136)를 향한 상기 피스톤(38)의 변위 뿐 아니라, 상기 밸브가 폐쇄된 때의 상기 밸브시트(30)를 향한 상기 밸브플러그(62)의 변위는 모두 확실하게 금지된다. 결과적으로, 상기 밸브가 이미 폐쇄된 때에 초과적인 힘으로 상기 밸브시트(30)에 대하여 상기 밸브플러그(62)를 압박하는 것은 금지되서, 상기 밸브플러그(62)와상기 밸브시트(30)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 하우징(16)에 대한 추가적인 힘으로 상기 피스톤(38)을 압박하는 것이 금지되서, 상기 피스톤(38)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전환기구(96)을 구성하는 상기 볼(122)의경도가 상기 치열부(122)를 가지는 상기 샤프트(56)의 경도에 비해 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 볼(122)이 나일론, 폴리프로필렌(PP) 등으로 형성되고, 반면 상기 샤프트(56)가 ABS 수지 등과 같은 비교적 큰 경도를 가지는 수지재료로 만들어진다.
좀 더 상세하게는, 상기 볼(122)이 일반적으로, 상기 샤프트(56)의 상기 치열부(112)에 대해 소정의 압박력(P)로 결합되어 있기 때문에, 오랜기간 사용된 후에, 상기 치열부(112)에 대한 각각의 볼의 마멸이 발생하게 된다. 이런 경우에, 상기 볼(122)의 경도가 상기 샤프트(56)의 경도보다 작게 설정되어 있기 때문에, 상기 볼의 마멸은 상기 샤프트(56)의 마멸보다 크게 된다. 그러나, 상기 샤프트(56)와 비교하여, 상기 볼(122)의 교체가 쉽게 수행될 수 있기 때문에, 이러한 유지보수는 만족스럽게 수행될 수 있다. 다시 말하면, 저경도를 가지는 볼(122)을 사용하는 것에 의해 상기 샤프트(56)의 마멸을 억제할 수 있다.
또한, 상기 캡(130)은 상기 지시축(80)을 외측으로부터 시각적으로 환인할 수 있는 상기 핸들(94)의 실질적으로 중심에 배치되고, 또한, 상기 캡(130)은 상기 핸들(93)의 측면에 대해 일정길이로 돌출된다. 따라서, 상기 캡(130)의 내측에서 이동가능한 상기 지시축(80)의 상기 시각식별소자(132)는 확실하고 쉽게 확인될 수 있다.
또한, 상기 캡(130)은 상기 지시축(80)이 삽입된 상기 핸들(94)의 상기 설치홀(134)에 설치되서, 상기 설치홀(134)를 폐쇄한다. 이로 인해, 상기 핸들(94)의 단면으로부터 직접 외측으로 돌출된 종래의 수동밸브와 비교하면, 본 실시예에서는 상기 밸브바디(12) 내에 발생되는 먼지 등이 상기 샤프트(56)의 상기 삽입홀(102)을 통하거나 상기 설치홀(134)로부터 외측으로 배출되지 않는다.
본 발명에 따른 상기 수동전환밸브는 상술한 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 주요요지로부터 벗어나지 않는 한, 다양한 변형 및 변경이 당연히 선택될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 수동전환밸브 전체의 수직단면도이다.
도 2는, 도 1의 수동전환밸브에서 밸브플러그 주변을 도시하는 확대단면도이다.
도 3은, 도 1의 수동전환밸브에서 유통제어기 주변을 도시하는 확대단면도이다.
도 4는, 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따른 단면도이다.
도 5는, 도 1의 수동전환밸브의 개방상태를 도시하는 수직단면도이다.
도 6은, 도 4에 도시된 핸들을 회전하여 잉여회전력으로 전환기구를 이루는 볼이 샤프트의 치차부로부터 이격되는 조건을 도시한 단면도이다.
도 7은, 도 6에 도시된 핸들의 추가회전으로 볼이 다른 인접하는 치차부에 결합한 상태를 도시한 단면도이다.

Claims (10)

  1. 압력유체가 흐르는 통로(28)를 가지는 바디(12,14,16);
    상기 바디(12)에 형성된 밸브시트(30)에 착좌되는 상기 바디(12,14)의 내측에 변위가능하게 배치되는 밸브플러그(62);
    회전에 의해 상기 밸브플러그(62)의 축선방향으로의 변위를 일으키도록 상기 바디(16)에 회전가능하게 배치되는 샤프트(56);
    소정의 회전력이 작용되는 상기 샤프트(56)의 단부에서 지지하는 작동소자(94); 및
    상기 샤프트(56)에 상기 작동소자(94)에 작용된 회전력의 전달상태를 변화시키도록 상기 작동소자(94)와 상기 샤프트(56) 사이에 배치되는 전환기구(96)를 포함하고,
    상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 전달되는 회전력이 초과되는 경우, 상기 샤프트(56)에 상기 작동소자(94)의 회전력의 전달은 상기 전환기구(96)에 의해 저지되며,
    상기 전환기구(96)는,
    상기 작동소자(94)의 내부에 상기 샤프트(56)에 대해 변위가능하게 배치되는 볼(122);
    상기 샤프트(56)를 향해 상기 볼(122)에 힘을 부여하는 스프링(124); 및
    상기 작동소자(94)에 면하고 상기 샤프트(56)의 외주면에 배치되며 상기 볼(122)과 결합하는 복수의 치열부(112)를 포함하고,
    상기 볼(122)은 상기 스프링(124)의 탄성력에 의해 상기 치열부(112)를 향해 압박되서 결합되는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 전환기구(96)는, 상기 스프링(124)의 탄성력이 상기 회전력보다 큰 경우에 상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 상기 회전력을 전달하고, 상기 스프링(124)의 탄성력이 상기 회전력보다 작은 경우에 상기 작동소자(94)로부터 상기 샤프트(56)에 상기 회전력의 전달을 저지하는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 작동소자(94)의 내부에 상기 치열부(112)를 향하여 연재되는 홀부(120)가 형성되고, 상기 볼(122)과 상기 스프링(124)은 상기 홀부(120)에 설치되며, 상기 홀부(120)는 볼트(128)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  5. 제4항에 있어서, 상기 볼(122)의 경도는 상기 치열부(112)의 경도보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 작동소자(94)는 축선방향을 따라 상기 밸브플러그(62)와 함께 변위되고 상기 밸브플러그(62)의 개폐상태를 지시하는 위치로 변위되는 표시소자(22)를 포함하고, 상기 표시소자(22)는 상기 작동소자(94)의 중심부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표시소자(22)는, 상기 밸브플러그(62)에 의해 밸브개방상태 및 밸브폐쇄상태를 외측에서 시각적으로 확인될 수 있도록 상기 밸브플러그(62)에 연결되는 시각식별소자(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시각식별소자(132)는 상기 샤프트(56)의 내측에서 축선방향을 따라 변위가능하도록 배치되는 표시축(80)의 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  9. 제5항에 있어서, 상기 볼(122)은, 그 사이에 상기 샤프트(56)를 개재시키도록 서로 면하게 배치되는 한쌍의 볼(122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 샤프트(56)의 외주면에 형성되는 핀홈(104)에 록핀(60)이 삽입되서, 상기 록핀(60)이 상기 샤프트(56)의 축선방향으로의 변위를 조절하는 것을 특징으로 하는 수동전환밸브.
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