KR100935093B1 - 유체 제어 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브의 축방향(X-X)으로 나란히 배치된 다수의 부품(2,3,4,5)을 포함하는 유체 제어 밸브에 관한 것이다. 상기 부품들 중 적어도 하나에 수나사(9)가 형성되어, 텐셔닝 너트(6)의 암나사(10)에 결합된다. 텐셔닝 너트(6)는 부품(2,3,4,5)의 텐셔닝을 위해 사용된다. 상기 텐셔닝 너트(6)의 암나사(10)와 상기 부품(2)의 수나사(32) 사이에 밀봉 부재(8,11,17)가 배치된다.
암나사, 수나사, 텐셔닝 너트, 밀봉 부재.

Description

유체 제어 밸브{Valve for the control of fluids}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 유체 제어 밸브에 관한 것이다. 특히 본 발명은 연료를 내연 기관의 연소실 내로 분사하기 위한 분사 밸브에 관한 것이다.
연료를 내연 기관의 연소실 내로 분사하기 위한 분사 밸브는 다양한 형태로 공지되어 있다. 상기 방식의 분사 밸브는 예컨대 저장식(accumulator type) 분사 시스템과 연관되어 사용되고, 상기 저장식 분사 시스템에서 연료가 저장실 내에 고압으로 저장되므로, 연료는 일정한 압력으로 분사될 수 있다. 상기 방식의 분사 밸브는 예컨대 고정 바디, 밸브 플레이트, 스로틀 플레이트 및 노즐 바디와 같은 다수의 부품으로 이루어지고, 이들은 밸브의 축방향으로 차례로 배치된다. 이 경우 밸브의 개별 부품들은 노즐 텐셔닝 너트(tension nut)에 의해 서로 지지된다. 그러나 저장식 분사 시스템에서 고압과 연관된 개별 부품의 사용에 의해, 밸브에서 연료의 누설을 야기할 수 있는 밀봉 문제가 발생된다. 연료가 밸브로부터 외부로, 예컨대 엔진실 내로 침투하는 것을 방지하기 위해, 적합한 밀봉부가 필요하다. 이 경우 예컨대 개별 부품들 사이에 높은 표면 압력을 제공하는 것이 공지되어 있고, 따라서 개별 부품들의 편평한 지지면이 높은 표면 압력에 의해 충분한 밀봉성을 가진다. 부품들 내에 비대칭적 보어의 배치, 특히 액추에이터 보어와 고압 보어 사이의 비대칭적 배치에 의해, 원주 방향으로 상이한 강성이 생김으로써, 고압 영역으로부터 저압 영역으로 스웨팅 누설(sweating leckage)이 발생할 수 있다. 또한 개별 부품들의 편평한 밀봉면은 통상적으로 편평하지 않고 거친데, 이것도 누설을 야기할 수 있다. 또한 높은 표면 압력에 의한 높은 하중으로 인해 개별 부품 사이의 밀봉면에 변형이 일어날 수 있고, 상기 변형은 연료의 누설을 야기할 수 있다.
분사 밸브를 밀봉하는 공지된 다른 방법은 예컨대, O-링과 같은 밀봉 부재가 노즐 텐셔닝 너트의 상단부에 배치되는 것이다. 이 경우 밀봉 부재를 고정 바디에 수용하기 위해 리세스가 대부분 제공된다. 그러나 공지된 상기 방법에서 특히 O-링의 사용시 조립 문제가 발생할 수 있는데, 그 이유는 O-링이 조립 동안 비틀릴 수 있기 때문이고, 따라서 밀봉이 확실히 보장될 수 없다. 또한 고정 바디 내에 형성된, 밀봉 부재의 수용을 위한 리세스에 의해 추가 노치 지점이 밸브 내에 형성되고, 상기 노치 지점에서 부품 내의 균열이 형성될 수 있다.
앞으로 1800 내지 2000 바아의 더 높아질 시스템 압력과 관련해서, 전술한 분사 밸브에서의 밀봉 문제는 더욱 심각해진다.
본 발명에 따른 유체 제어 밸브는, 확실하고 간단한 밀봉을 가능하게 하고, 특히 저렴하게 제공될 수 있다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 밸브에서는, 밸브의 추가 노치 효과를 야기할 수 있는 구조적 약화가 밸브의 부품에서 일어나지 않는다. 이러한 장점은 본 발명에 따라, 밸브의 개별 부품을 지지하기 위해 사용되는 텐셔닝 너트의 나사(thread)와, 상기 텐셔닝 너트와의 나사 결합을 위해 부품에 형성된 나사 사이에, 밀봉 부재가 배치됨으로써 달성된다. 이렇게 밀봉 부재가 2 개의 나사 사이에 배치됨으로써, 부품의 강도를 감소시킬 수 있고 노치 효과를 야기할 수 있는, 밀봉 부재의 수용을 위한 리세스가 부품들 중 하나에 형성될 필요가 없다. 또한 이로 인해 밀봉 부재의 저렴하고 간단한 조립이 가능하다. 따라서 본 발명에 따라 외부에 대한 밸브의 밀봉부가 저렴하고 간단하게 설계된다.
바람직하게 밀봉 부재는 플라스틱 링으로서 또는 수축 튜브로서 형성된다. 상기 수축 튜브는 바람직하게 플라스틱, 예컨대 PTFE로 형성되고, 부품에 형성된 수나사 위에 놓인다. 수나사를 구비한 부품에 텐셔닝 너트가 조립되면 수축 튜브가 나사에 접촉함으로써, 확실한 밀봉이 얻어진다.
플라스틱 링을 간단하게 위치 설정할 수 있도록, 바람직하게는 플라스틱 링을 수용하기 위한 리세스가 텐셔닝 너트에 형성된다. 상기 리세스가 텐셔닝 너트의 상부 단부에 제공되는 것이 특히 바람직하다.
플라스틱 링을 텐셔닝 너트에 확실히 위치 고정할 수 있기 위해, 플라스틱 링은 바람직하게 적어도 하나의 돌출 영역을 가지고, 상기 돌출 영역은 텐셔닝 너트에 상응하게 형성된 추가 리세스 내로 삽입된다. 이를 위해 텐셔닝 너트에 예컨대 하나 또는 다수의 보어, 또는 하나 또는 다수의 그루우브(groove)가 제공될 수 있다. 또한 텐셔닝 너트의 가장 외부의 단부 영역에, 내부로 향한 플랜지가 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 밀봉 부재는 코팅부로서 형성된다. 상기 코팅부는 간단하고 저렴하게 부품의 수나사, 텐셔닝 너트의 암나사에 또는 상기 2 개의 나사 모두에 제공될 수 있다. 바람직하게 코팅부는 PTFE, 액상으로 제공될 수 있는 다른 플라스틱, 또는 접착제로 형성된다.
밸브의 개별 부품들 사이에 경우에 따라 발생하는 스웨팅 누설을 흡수하기 위해, 2 개의 부품들 사이에 바람직하게 그루우브가 제공되고, 상기 그루우브를 통해 누설이 밸브의 저압 영역 내로 유출될 수 있다.
본 발명은 특히 예컨대 커먼 레일(common rail) 분사 시스템과 같은 저장식 분사 시스템용 연료 분사 밸브에 사용된다. 이 경우 텐셔닝 너트와 밸브의 부품 사이의 밀봉에 의해 밸브의 저압 영역이 외부측에 대해 밀봉된다. 본 발명에 따른 밀봉 부재는 밸브의 분해 이후, 밀봉 부재와 함께 간단한 재조립이 가능하도록 설계된다.
본 발명의 다수의 실시예는 도면에 도시되고 하기의 설명부에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밀봉부를 포함한 밸브의 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 밸브의 확대도이며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 밀봉부의 확대도이고,
도 4는 제 2 실시예에 따른 조립 이전 상태의 밀봉부이고,
도 5는 제 2 실시예에 따른 밀봉부의 고정에 대한 실시예이고,
도 6은 제 2 실시예에 따른 밀봉 부재의 다른 고정에 대한 실시예이고,
도 7은 제 2 실시예에 따른 밀봉 부재의 또 다른 고정에 대한 실시예이고,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밀봉 부재의 조립을 도시한 도면이다.
하기에서 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밀봉 부재를 포함하는 밸브(1)가 설명된다.
도 1에는 연료 분사 밸브(1)가 도시되고, 상기 연료 분사 밸브는 실질적으로 밸브의 축방향(X-X)으로 차례로 배치된 다수의 부품들로 이루어진다. 밸브(1)의 부품들은 고정 바디(2), 밸브 플레이트(3), 스로틀 플레이트(4) 및 노즐 바디(5)이다. 밸브의 상기 부품들은 노즐 텐셔닝 너트(tension net)(6)에 의해 서로 지지된다. 이를 위해 노즐 텐셔닝 너트(6)는 상단부 영역에 암나사(10)를 포함하고(도 2), 상기 암나사에 의해 상기 노즐 텐셔닝 너트가 고정 바디(2)의 수나사(9)에 나사 결합된다.
특히 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 텐셔닝 너트(6)의 암나사(10)와 고정 바디(2)의 수나사(9) 사이에 코팅부(8) 형태의 밀봉 부재가 제공된다. 코팅부(8)는 암나사(10) 또는 수나사(9) 또는 상기 2 개의 나사 모두에 제공될 수 있다. 코팅부(8)는 나사의 전체 원주에 걸쳐 연장된다. 이러한 본 발명에 따른 코팅부(8)에 의해 밸브(1)의 저압 영역이 외부의 주변 영역에 대해 확실히 밀봉된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 코팅부(8)는 실질적으로 노즐 텐셔닝 너트(6)의 상단부 영역에 형성되고, 밸브의 축방향의 나사 높이의 1/3 내지 1/2의 높이(H)를 가진다. 코팅부(8)는 조립 이전에 2 개의 나사들 중 하나 또는 2 개의 나사 모두에 간단하게 제공될 수 있고, 이로써 노즐 텐셔닝 너트(6)가 고정 바디(2)에 나사 결합된 이후에 밀봉이 형성된다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 밀봉부가 도시된다. 동일한 기능을 하는 부품에는 제 1 실시예에서와 동일한 도면 부호가 표시된다.
제 1 실시예와는 달리, 제 2 실시예에서는 밀봉 부재로서 플라스틱 링(11)이 사용된다. 도 3에는 조립된 상태, 즉 노즐 텐셔닝 너트(6)가 고정 바디(2)에 나사 결합된 상태의 플라스틱 링이 도시되고, 도 4에는 조립 이전의 플라스틱 링(11)이 도시된다. 도 3과 도 4의 비교에 의해 직접 알 수 있는 바와 같이, 플라스틱 링(11)은 조립된 상태에서, 고정 바디(2)의 수나사(9)에 밀봉 접촉하도록 변형된다. 이로 인해 밸브의 저압 영역과 외부면 사이의 충분한 밀봉이 달성된다. 플라스틱 링(11)은 결합 상태의 나사의 대략 1/3을 커버하는 높이를 가진다. 따라서 제 2 실시예에서는 밀봉 부재 자체가 나사의 일부를 형성함으로써, 간단하고 저렴한 밀봉이 달성될 수 있다. 밀봉은 노즐 텐셔닝 너트가 고정 바디(2)에 나사 결합될 경우 자동으로 발생된다. 여기에서는 고정 바디(2)의 나사로서 바람직하게 M17 x 0.75-나사가 사용된다. 플라스틱 링(11)은 노즐 텐셔닝 너트(6)의 단부 영역에 제공된 리세스(12) 내에 배치된다.
도 5 내지 도 7에는 플라스틱 링(11)을 노즐 텐셔닝 너트(6)에 고정하기 위한 여러 고정 실시예가 도시된다. 예컨대 도 5에는 서로 180°로 마주 놓인 2 개의 보어들(14)이 제공되고, 상기 보어 내로, 보어(14)에 각각 상응하게 형성된 2 개의 돌출 영역(13)이 삽입된다. 서로 마주 놓인 2 개의 돌출 영역들(13)이 노즐 텐셔닝 너트(6)의 상단부 영역에, 상응하게 형성된 2 개의 그루우브(groove)(15) 내로 삽입되는, 플라스틱 링(11)의 유사한 위치 고정이 도 6에 도시된다. 도 7에 도시된 실시예의 위치 고정은 플랜지(16)로 이루어지고, 상기 플랜지는 노즐 텐셔닝 너트(6)의 내부면을 향하며 플라스틱 링(11)을 고정한다.
도 8a 내지 도 8c에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 밀봉 부재가 도시된다. 제 3 실시예에 따른 밀봉 부재는 수축 튜브(17)로 이루어지고, 상기 수축 튜브는 고정 바디(2)의 수나사(9)에 제공된다. 도 8a에는 수축 튜브(17)가 팽창된 상태(expanded stste)로 도시되고, 상기 상태에서 수축 튜브는 고정 바디(2)의 수나사(9)에 제공된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 수축 튜브(17)의 높이는 나사(9)의 높이의 대략 절반이다. 도 8b에는 수축 튜브(17)가 조립된 상태로 도시되고, 상기 상태에서 수축 튜브는 수나사(9)의 나사 선단에 놓인다. 노즐 텐셔닝 너트가 고정 바디(2)의 수나사(9)에 나사 결합되면, 수축 튜브(17)는 수나사(9)에 그리고 노즐 텐셔닝 너트의 암나사에 직접 접촉하게 변형된다. 이러한 수축 튜브(17)의 상태가 도 8c에 도시된다. 간단한 도시를 위해 도 8c에는 노즐 텐셔닝 너트가 도시되지 않는다. 따라서 수축 튜브(17)가 2 개의 나사들 사이에 밀봉 접촉되므로, 외부에 대한 연료 분사 밸브의 확실한 밀봉이 달성된다. 수축 튜브(17)는 노즐 텐셔닝 너트(6)가 분해된 이후에도 고정 바디(2)에 남아서 다시 사용될 수 있다.
따라서 본 발명은 유체 제어 밸브에 관한 것이고, 상기 유체 제어 밸브는 다수의 부품들(2, 3, 4, 5)을 포함하고, 상기 부품들은 밸브의 축방향(X-X)으로 차례로 배치된다. 상기 부품들 중 적어도 하나에 수나사(9)가 형성되어, 텐셔닝 너트(6)의 암나사에 결합된다. 텐셔닝 너트(6)는 밸브의 부품을 지지하기 위해 사용된다. 밀봉 부재(8, 11, 17)는 텐셔닝 너트(6)의 암나사(10)와 부품(2)의 수나사(9) 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 실시예의 상기 설명은 설명을 위해서만 사용되며 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 범주 및 그 동일성을 벗어나지 않으면서, 본발명의 다양한 변형이 가능하다.

Claims (9)

  1. 밸브의 축방향(X-X)으로 차례로 배치된 다수의 부품들(2, 3, 4, 5),
    상기 부품들 중 적어도 하나의 부품(2)에 형성된 수나사(9),
    상기 밸브의 조립 상태에서 상기 부품들(2, 3, 4, 5)을 서로 지지하기 위해 적어도 하나의 부품(2)의 수나사(9)와 결합하는 암나사(10)를 갖는 텐셔닝 너트(tension nut)(6), 및
    상기 텐셔닝 너트(6)의 암나사(10)와 상기 부품(2)의 수나사(9) 사이에 배치된 밀봉 부재(8, 11, 17)를 포함하는 유체 제어 밸브로서,
    상기 밀봉 부재는 플라스틱 링(11) 또는 수축 튜브(17)로서 형성되고,
    상기 플라스틱 링(11)은 상기 플라스틱 링의 위치 고정을 위한 적어도 하나의 돌출 영역(13)을 포함하는 유체 제어 밸브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 링(11)은 상기 노즐 텐셔닝 너트(6) 내에 형성된 리세스(12) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리세스(12)는 상기 노즐 텐셔닝 너트(6)의 단부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  5. 삭제
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 텐셔닝 너트(6)에 상기 플라스틱 링(11)의 고정을 위한 플랜지(16)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 저압 영역으로 경우에 따라 발생하는 누설을 유출시키기 위해 상기 부품(2)과 밸브 플레이트(3) 사이에 그루우브(groove)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 밸브.
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