KR101224998B1 - 체크밸브형 커플링장치 - Google Patents

Abstract

고압 유체에 적합한 기밀성과 내구성을 향상시키면서 경제적인 체크밸브형 커플링 장치를 제공하기 위하여, 본 발명은 외측단이 고압저장조와 연결되며 내측단에 결합부가 형성되되, 내주에 상기 고압저장조측 방향으로 협관되는 제1단턱 및 제2단턱이 순차적으로 형성되며, 상기 제1단턱의 외측에 제1스냅링 결합홈이 형성되고 상기 제2단턱의 내측에 제2스냅링 결합홈이 형성된 몸체관; 상기 제1스냅링 결합홈에 고정되는 제1스냅링과 상기 제1단턱에 의해 구속되되는 중공 몸체로 이루어지되, 내측단부의 내주면을 따라 연장된 링구속돌기 외측으로 수용단턱이 형성된 부싱; 상기 수용단턱 내측에 개재되되 상기 링구속 돌기 및 상기 제2단턱에 구속되어 배치되는 밀폐링; 및 상기 제2스냅링 결합홈에 고정되는 제2스냅링에 의해 후단이 구속되는 탄성스프링에 의해 탄발지지되어 상기 밀폐링과 선택적으로 가압 접촉되어 유로를 개폐하는 개폐판이 구비된 밸브체를 포함하는 체크밸브형 커플링 장치를 제공한다.

Description

체크밸브형 커플링장치{check valve type coupling apparatus}

본 발명은 체크밸브형 커플링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압 유체에 적합한 기밀성과 내구성을 향상시키는 체크밸브형 커플링장치에 관한 것이다.

일반적으로, 니플 타입으로서 기름의 유입과 배출로서 작동하는 산업용 기계의 유압장치의 입구와 출구 부분에 각각 결합되거나 압력테스트용 압력게이지와 고무호스를 연결하는 것 등과 같이 고압에도 견딜 수 있으며 일방향으로만 유체가 이동되는 체크밸브형으로 이루어진 커플링 장치가 사용되고 있다.

또한, 이러한 커플링 장치가 액체의 흐름을 통제하는 체크밸브의 기능을 원활하게 수행함으로써, 기름의 유입으로 작동되는 각종 장치나 기구 등의 오작동으로 인한 안전사고를 방지하기 위해서는 유로를 선택적으로 개폐하도록 이동되는 밸브체의 밀착시에 밀폐 부위가 누설되지 않는 기밀성이 중요하다.

한편, 도 1을 참조하여 종래의 체크밸브형 커플링 장치의 문제점을 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 체크밸브형 커플링 장치는 몸체관(1)의 외측에 공급관 등과 연결되는 결합부(1a)가 형성되고, 그의 내측에 고압 저장탱크와 연결되는 연결부(1b)가 형성된다.

또한, 상기 몸체관(1) 내측에 형성된 중공부에는 단턱부(1c)가 형성된다. 상기 단턱부(1c)에 밸브체(2)의 테두리가 가압식으로 접촉되어 선택적인 밀폐를 이룬다. 이때, 상기 밸브체(2)는 탄성스프링(3)에 의해 탄발지지되며, 상기 탄성스프링(3)의 후단은 지지구(4)에 의해 구속된다.

여기서, 상기 결합부(1a)를 통하여 고압의 유체가 유입되면 상기 밸브체(2)가 후퇴되면서 유체가 저장탱크 내측으로 유입될 수 있다. 즉, 화살표 방향으로 유체가 유입되면 상기 유체의 압력에 의해 상기 탄성스프링(3)의 탄발변형되면서 압축되어 상기 밸브체(2)가 내측으로 이동되어 유로가 개방됨에 따라 고압의 유체를 선택적으로 이동시키는 구조이다.

한편, 상기 몸체관(2)의 내측에 형성된 단턱부(1c)에 밸브체(2)의 테두리가 직접 접촉되어야 하므로 접촉되는 반복적인 개폐과정에서 밸브체(2)의 테두리에 마모가 발생되어 내구성이 저하되며, 상기 밸브체(2)가 상기 단턱부(1c)의 모서리측에 실질적으로 선 접촉됨으로써 밸브체(2)의 기밀성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 밸브체(2)의 측면부와 상기 몸체관(1)의 내주면 사이의 간격을 확보하도록 상기 밸브체(2)의 테두리와 접촉되는 단턱부(1c)의 두께를 크게 하여야 하므로 이러한 가공을 위한 상기 몸체 내부의 절삭가공량이 증가되어 제조비용이 증가되는 문제점도 있었다.

더욱이, 본 출원인이 출원하여 공개된 한국 공개특허 제10-2011-86928호에 개시된 바와 같이, 상기 밸브체의 기밀성 및 내구성을 개선하기 위하여 오링을 설치하는 경우에 이러한 오링의 이탈을 방지하면서 밀폐를 이루기 위해 두꺼운 단턱을 형성하는 등의 상기 몸체관의 구조를 복잡하게 변경하여야 하므로 제조비용 및 작업공수가 증대되는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 고압 유체에 적합한 기밀성과 내구성을 향상시키면서 경제적인 체크밸브형 커플링 장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 외측단에 고압의 유체를 공급하는 송급관이 연결되는 결합부가 형성되며 내측단에 고압저장조와 연결되는 연결부가 구비되되, 내주에 상기 외측단으로부터 상기 내측단을 향하는 협관되는 제1단턱 및 제2단턱이 순차적으로 형성되며, 상기 제1단턱의 외측에 제1스냅링 결합홈이 형성되고 상기 제2단턱의 내측에 제2스냅링 결합홈이 형성된 몸체관; 상기 제1스냅링 결합홈에 고정되는 제1스냅링과 상기 제1단턱에 의해 구속되되는 중공 몸체로 이루어지되, 내측단부의 내주면을 따라 연장된 링구속돌기 외측으로 수용단턱이 형성된 부싱; 상기 수용단턱 내측에 개재되되 상기 링구속 돌기 및 상기 제2단턱에 구속되어 배치되는 밀폐링; 및 상기 제2스냅링 결합홈에 고정되는 제2스냅링에 의해 후단이 구속되는 탄성스프링에 의해 탄발지지되어 상기 밀폐링과 선택적으로 가압 접촉되어 유로를 개폐하는 개폐판이 구비된 밸브체를 포함하는 체크밸브형 커플링 장치를 제공한다.

여기서, 상기 밀폐링의 이탈을 방지하도록 구속하는 상기 제2단턱의 모서리는 라운드지게 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 밀폐링의 단면 중심은 상기 제1단턱 및 상기 제2단턱 사이에 배치되며, 상기 밀폐링의 단면 중심과 상기 제2단턱의 접점 및 상기 링구속돌기의 접점이 이루는 각은 180° 미만으로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 밸브체는 상기 부싱의 내주를 따라 전후 이동이 안내되도록, 상기 개폐판의 외측방향을 돌출형성된 안내돌출부와, 상기 개폐판의 내측방향으로 상기 몸체관의 내주 사이에 간격을 두고 연장되며 개구홀이 형성된 외측벽부와, 상기 외측벽부로부터 외주가 단차지게 연장되어 상기 몸체관의 내주를 따라 슬라이딩되는 내측벽부를 더 포함함이 바람직하다.

한편, 상기 링구속돌기의 상기 수용단턱으로부터의 돌출된 높이는 상기 밀폐링의 단면 직경보다 작게 형성됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 원통형 몸체관의 내주에 외측단으로부터 순차적으로 확관하는 절삭가공에 의해 부싱 및 밀폐링의 고정을 위한 제1단턱 및 제2단턱이 간단하게 형성될 수 있으므로, 상기 몸체관의 구성이 단순화되어 컴팩트한 구조로서 생산성이 향상되고 제조비용을 현저히 절감될 수 있다.

둘째, 상기 밀폐링의 이탈을 방지하도록 고정하는 제2단턱의 모서리가 라운드지게 형성되어 밀폐링의 손상을 방지함과 아울러, 상기 밀폐링은 부싱, 몸체관의 내주에 형성된 제2단턱, 밸브체의 전면에 형성된 개폐판의 3개 구성물에 동시에 가압 접촉되어 효율적인 밀폐를 이루므로 밀폐를 이루기 위해 상기 몸체관 내주에 두꺼운 단턱을 형성할 필요가 없어 제조비용을 절감할 수 있다.

셋째, 상기 밀폐링이 상기 밸브체의 개폐판 전면에 면 접촉되어 효율적이고 안정적인 유체의 밀폐를 이루므로, 기밀성 및 내구성이 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 체크밸브형 커플링 장치를 나타낸 측단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체크밸브형 커플링 장치를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체크밸브형 커플링 장치를 나타낸 측단면도.
도 4는 도 3의 "A" 부분 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체크밸브형 커플링 장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 체크밸브형 커플링장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 체크밸브형 커플링장치를 나타낸 측단면도이다. 본 발명의 체크밸브형 커플링장치는 체크밸브의 역할을 하는 밸브체의 기밀 구조를 밀폐링에 의한 면 접촉 구조로 개선하여 기밀성 및 내구성을 개선하면서도 제조비용을 현저히 절감함과 아울러 몸체관의 구조를 단순화하여 경제성을 향상시킬 수 있다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 체크밸브형 커플링장치는 몸체관(10), 부싱(20), 밀폐링(30), 그리고 밸브체(40)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 몸체관(10)의 외측단에는 결합부(10a)가 형성되며 내측단에는 고압저장조가 연결되는 연결부(10b)가 형성되며, 그의 내부가 중공 원통형으로 이루어진다. 따라서, 상기 결합부(10a)를 통하여 고압의 유체를 공급하는 송급관이 어뎁터와 나사 결합되거나 끼움 방식으로 결림 결합되어 연결될 수 있으며, 상기 송급관을 통해 유입되는 고압 유체는 후술되는 밸브체(40)의 탄발지지구조를 통하여 상기 고압저장조 측으로 일방향으로 유입되되 그 반대방향으로의 유체의 이동은 차단된다. 이에 따라, 본 발명의 커플링 장치는 송급관 등의 일측에 연결되어 체크밸브 기능을 부여할 수 있다.

또한, 상기 몸체관(10)의 재질은 600bar 정도의 고압 유체에도 사용될 수 있도록 탄소의 함량이 0.17~0.23%인 스프링용 냉간압연 강대(Cold-rolled Strips for springs)로 이루어짐이 바람직하다.

상세히, 상기 몸체관(10)의 내주에는 상기 외측단으로부터 상기 내측단을 향하는 방향을 따라 협관되는 제1단턱(15) 및 제2단턱(16)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 상기 제1단턱(15)의 외측에 제1스냅링 결합홈(11a)이 형성되고 상기 제2단턱(16)의 내측에 제2스냅링 결합홈(11b)이 형성되어, 상기 각 스냅링 결합홈(11a,11b)에 대응되는 스냅링(61,62)이 오무려진 상태로 결합되어 탄발적으로 펼쳐짐으로써 고정된다. 이때, 상기 제1스냅링(61)과 제2스냅링(62)의 사이에 부싱(20), 밀폐링(30), 밸브체(40), 탄성스프링(50)이 순차적으로 조립되어 배치된다.

이와 같이, 상기 몸체관(10)의 외측단부로부터 제1단턱(15)이 형성되도록 확관을 위한 절삭가공 후 순차적으로 상기 확관된 부분을 재차 확관하도록 절삭가공하여 제2단턱(16)이 계단식으로 형성되며, 상기 제1단턱(15) 및 제2단턱(16)의 양외측에 상기 각 스냅링 결합홈(11a,11b)을 탭가공을 통해 형성하기만 하면 상기 몸체관(10)의 제조가 간편히 완료될 수 있다.

따라서, 상기 몸체관(10)의 내주에 제1단턱(15) 및 제2단턱(16)이 외측단으로부터 간단한 드릴 공구 등에 의한 절삭가공에 의해 순차적이고 신속히 2중의 단턱으로 형성될 수 있어 구조가 단순하고 생산성이 향상되고 제조비용을 절감할 수 있다.

그리고, 상기 부싱(20)은 상기 제1스냅링 결합홈(11a)에 고정되는 제1스냅링(61)과 상기 제1단턱(15)의 사이에 구속되는 중공형 몸체로 이루어지되, 그의 내측단부측 내주면을 따라 연장된 링구속돌기(21) 외측으로 수용단턱(22)이 형성된다. 여기서, 상기 밀폐링(30)은 합성고무 재질로서 상기 수용단턱(22) 내측에 개재되되, 상기 링구속돌기(21) 및 상기 제2단턱(16)의 사이에 구속되어 안정적으로 고정될 수 있다. 이때, 상기 밀폐링(30)의 이탈을 방지하도록 구속하는 상기 제2단턱(16)의 모서리는 라운드지게 형성되어 상기 밀폐링(30)의 외주가 긁혀서 손상되는 것을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 밀폐링(30)은 합성고무 및 우레탄을 포함하는 탄성 재질로서 듀로미터 경도가 90 이상으로 형성됨이 바람직하다. 즉, 이와 같은 탄성 재질의 경도는 듀로미터(Duromiter) 단위로 "A"로 표시하며 가장 무른 "0"에서 가장 강한 "100"까지 측정되는 것으로 듀로미터 경도를 90도 이상으로 높게 하는 것에 따라 고압용 밀폐링(30)의 표면에 이물질의 붙음이 작게 된다.

또한, 상기 밀폐링(30)은 'ㄷ'자 형상으로 구획되는 수용단턱(22) 내부에 밀착되게 삽입됨으로써 노출되는 노출면을 제외한 기타 부위에는 유체와 직접 접촉되지 않게 되므로 비교적 원활한 탄성 변형이 가능하며 상기 유체로 인한 변질이 최소화될 수 있다.

한편, 상기 밸브체(40)는 상기 제2스냅링 결합홈(11b)에 고정되는 제2스냅링(62)에 의해 후단이 구속되는 탄성스프링(50)에 의해 탄발지지되되, 전면부에 상기 밀폐링(30)과 선택적으로 가압 접촉되어 유로를 개폐하는 개폐판(41)이 구비된다. 여기서, 상기 밸브체(40)의 재질은 고압 유체에 적합한 쾌삭강(Free Cutting Steel, SUM24)을 포함하는 스틸 재질로 이루어짐이 바람직하다. 또한, 상기 탄성스프링(50)은 원통형, 방사형 등의 z코일스프링으로 이루어질 수 있으며, 그의 재질은 고압 유체에 적합한 경강선재(SWRH-77A or B ~ 82A or B)를 열처리 후 냉간 가공한 경강선(SW-C)으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 밀폐링(30)은 부싱(20), 몸체관의 내주에 형성된 제2단턱(16), 밸브체의 전면에 형성된 개폐판(41)의 3개 구성물에 동시에 가압 접촉된 상태에서 효율적이고 안정적인 유체의 밀폐를 이루어 유체의 이동을 차단한다.

이를 통해, 상기 결합부(10a)를 통해 고압의 유체 공급이 이루어지면, 상기 유체의 압력에 의해 탄성스프링(50)이 압축되면서 상기 밸브체(40)가 후퇴되어 유로가 개방되면서 유체가 도시된 화살표와 같은 일방향으로 이동될 수 있다. 반면에, 상기 결합부(10a)를 통한 고압의 유체 공급이 차단되면 상기 탄성스프링(50)이 다시 탄성적으로 신장되어 상기 밸브체(40)의 개폐판(41)이 밀폐링(30)에 가압 접촉되어 유로가 폐쇄되므로 반대방향으로의 유체의 이동은 차단된다.

세부적으로, 상기 밸브체(40)는 안내돌출부(42), 외측벽부(43) 및 내측벽부(44)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 상세히, 상기 안내돌출부(42)는 상기 부싱(20)의 내주를 따라 전후 이동이 안내되도록, 상기 개폐판의 외측방향을 돌출형성된다. 여기서, 상기 안내돌출부(42)는 상기 부싱(20)의 내주에 삽입 배치되는 원통 형상이며 단부는 반구 형상으로 이루어지되, 그 사이로 유체가 이동되도록 상기 부싱(20)의 내주면과 소정의 간격(예를 들어, 0.8mm~1mm)으로 이격되어 원형 테두리 형상의 유로를 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 결합부(10a)로부터 유입되는 유체의 압력이 안내돌출부(42)에 안내되어 개폐판(41)의 테두리부에 고르게 작용되므로 상기 밸브체(2)는 유로의 횡단면에서 비틀리지 않고 안정적으로 이동될 수 있다.

그리고, 상기 외측벽부(43)는 상기 개폐판(41)의 내측방향으로 상기 몸체관(10)의 내주와 소정간격 이격되는 외경을 가지고 연장되며, 유체이 소통되는 개구홀(43a)이 형성된다. 또한, 상기 내측벽부(44)는 상기 외측벽부(43)로부터 외주가 외측으로 확관되어 단차지게 일체로 연장되되, 그의 확관된 외주는 상기 몸체관(10)의 내주를 따라 슬라이딩되는 직경을 가지도록 형성된다.

한편, 도 4는 도 3의 "A" 부분 확대도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 상기 링구속돌기(21)의 상기 수용단턱(22)으로부터의 돌출된 높이는 상기 밀폐링(30)의 단면 직경보다 작게 형성되어, 상기 밀폐링(30)이 상기 링구속돌기(21) 외측으로 노출된 부분이 후술되는 밸브체(40)의 개폐판(41)에 면 접촉된 상태에서 가압되어 신축됨으로써 안정적인 밀폐가 이루어지도록 함이 바람직하다. 따라서, 상기 밀폐링(30)은 탄성스프링(50)에 의한 가압 작용시 개폐판(41)에 면 접촉되어 기존의 선 접촉으로 인한 리크(leak)가 방지됨은 물론 고압에 적합한 기밀성능을 제공하면서 접촉 표면에 이물질이 잘 묻지 않아 이물질에 의한 접촉 표면의 마모가 방지될 수 있다.

이를 통하여, 본 발명에 따른 체크밸브형 커플링장치는 고압 유체에 적합한 기밀성 및 내구성이 현저히 향상되므로 기름의 유입으로 작동되는 각종 장치나 기구 등의 오작동으로 인한 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 상기 밀폐링(30)이 조립된 상태에서 그의 단면 중심은 상기 제1단턱(15) 및 상기 제2단턱(16) 사이에 배치되며, 상기 밀폐링(30)의 단면 중심으로부터 상기 제2단턱(16)과의 접점 및 상기 링구속돌기(21)와의 접점 간의 이루는 각(θ)은 180° 미만으로 형성된다.

즉, 상기 밀폐링(30)이 상기 부싱(20)의 수용단턱(22) 외측으로 노출된 부분의 외주각도가 180°미만으로 제한되므로 상기 밸브체(40)의 전후 이동시에도 상기 밀폐링(30)이 상기 제2단턱(16)과의 접점 및 상기 링구속돌기(21)와의 접점 사이에 구속되어 외측으로 이탈되지 않고 안정적인 위치를 유지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1,10: 몸체관 15: 제1단턱
16: 제2단턱 20: 부싱
21: 링구속돌기 22: 수용단턱
30: 밀폐링 40: 밸브체
41: 개폐판 50: 탄성스프링

Claims (5)

1. 외측단에 고압의 유체를 공급하는 송급관이 연결되는 결합부가 형성되며 내측단에 고압저장조와 연결되는 연결부가 구비되되, 내주에 상기 외측단으로부터 상기 내측단을 향하는 협관되는 제1단턱 및 제2단턱이 순차적으로 형성되며, 상기 제1단턱의 외측에 제1스냅링 결합홈이 형성되고 상기 제2단턱의 내측에 제2스냅링 결합홈이 형성된 몸체관;
   상기 제1스냅링 결합홈에 고정되는 제1스냅링과 상기 제1단턱에 의해 구속되되는 중공 몸체로 이루어지되, 내측단부의 내주면을 따라 연장된 링구속돌기 외측으로 수용단턱이 형성된 부싱;
   상기 수용단턱 내측에 개재되되 상기 링구속 돌기 및 상기 제2단턱에 구속되어 배치되는 밀폐링; 및
   상기 제2스냅링 결합홈에 고정되는 제2스냅링에 의해 후단이 구속되는 탄성스프링에 의해 탄발지지되어 상기 밀폐링과 선택적으로 가압 접촉되어 유로를 개폐하는 개폐판이 구비된 밸브체를 포함하는 체크밸브형 커플링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 밀폐링의 이탈을 방지하도록 구속하는 상기 제2단턱의 모서리는 라운드지게 형성됨을 특징으로 하는 체크밸브형 커플링장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 밀폐링의 단면 중심은 상기 제1단턱 및 상기 제2단턱 사이에 배치되며, 상기 밀폐링의 단면 중심과 상기 제2단턱의 접점 및 상기 링구속돌기의 접점이 이루는 각은 180° 미만으로 형성됨을 특징으로 하는 체크밸브형 커플링장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸브체는
   상기 부싱의 내주를 따라 전후 이동이 안내되도록, 상기 개폐판의 외측방향을 돌출형성된 안내돌출부와,
   상기 개폐판의 내측방향으로 상기 몸체관의 내주 사이에 간격을 두고 연장되며 개구홀이 형성된 외측벽부와,
   상기 외측벽부로부터 외주가 단차지게 연장되어 상기 몸체관의 내주를 따라 슬라이딩되는 내측벽부를 더 포함함을 특징으로 하는 체크밸브형 커플링장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 링구속돌기의 상기 수용단턱으로부터의 돌출된 높이는 상기 밀폐링의 단면 직경보다 작게 형성됨을 특징으로 하는 체크밸브형 커플링장치.
   

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