KR101469688B1

KR101469688B1 - 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리

Info

Publication number: KR101469688B1
Application number: KR1020140033125A
Authority: KR
Inventors: 조호영
Original assignee: 한국뉴매틱(주)
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-12-05
Also published as: US9927039B2; CN106133417A; US20160305559A1; JP6226256B2; JP2017509499A; WO2015141980A1; EP3121494B1; ES2701230T3; EP3121494A1; CN106133417B; EP3121494A4

Abstract

본 발명은 진공 시스템에서 적합하게 사용되는 체크-밸브 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 체크-밸브 어셈블리는 서로 다른 공간특성을 가지는 복수의 관통홀이 형성된 몸체를 포함한다. 밸브 부재는 몸체에 고정된 축과 함께 회전되면서 그의 흡기홀이 상기 관통홀에 선택적으로 연통한다. 이에 따라, 본 발명의 체크-밸브 어셈블리는 현장에서 요구되는 진공특성에 맞추어 적절하고 신속하게 대응할 수 있는 장점이 있다.

Description

진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리{Check-valve assembly for vacuum system}

본 발명은 체크-밸브 어셈블리에 관한 것으로, 특히 진공이송 시스템에서 공기의 흐름을 제어하기 위하여 적합하게 사용될 수 있는 체크-밸브 어셈블리에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 일 예의 진공 시스템은 밀폐형 하우징(1)과, 상기 하우징(1)에 장착되어 하우징(1) 내부공간(S)의 배기를 수행하는 이젝터(3)와, 상기 하우징(1)의 일측 소통홀(2)을 통하여 상기 내부공간(S)에 연통하는 흡착 패드(4)로 이루어진다. 작업 대상물(P)의 표면이 패드(4)에 접촉된 상태에서, 압축공기가 상기 이젝터(3)를 통과하여 배출될 때 하우징(1) 및 흡착 패드(4)의 내부 공기가 이젝터(3)로 흡인되어 압축공기와 함께 배출된다.

이 과정에서, 하우징(1) 내부에 진공이 형성됨과 동시에 패드(4) 내부에 부압이 발생되고, 발생된 부압으로 작업 대상물(P)을 파지할 수 있게 되는 것이다. 이때 상기 소통홀(2)이 너무 크면 최대 진공도가 낮아지고, 반대로 너무 작으면 진공속도가 떨어지는 문제가 생길 수 있다. 그러므로, 상기 소통홀(2)에 간섭하는 밸브 요소가 필요하게 되는 것이다.

종래 밸브로서, 도 2의 밸브(5)는 상기 소통홀(2)에 비하여 좁은 흡기홀(6)을 갖는 가요성 부재로서, 하우징(1)의 소통홀(2) 밑면에 제공되고 일측이 피스(7)로 고정된다. 동일 용량의 이젝터(3)가 사용되는 경우라면, 원칙적으로, 상기 흡기홀(6)의 크기가 작을수록 진공속도가 느린 반면, 그 크기가 클수록 진공속도가 빠르게 된다.

한편, 도 1에서와 같이 작업 대상물(P)의 파지에 사용되지 않는 밸브(5a,5b)는 흡기홀(6)이 최대한 작거나 막혀 있는 것이 좋다. 또한, 대상물(P)이 통기성 재료인 경우는 그렇지 않은 경우에 비하여 진공속도가 높은 것이 유리하므로, 더 큰 구경의 흡기홀(6)이 필요하다고 할 것이다. 이러한 예들에 비추어 보면, 대상물(P)의 성질(재료, 중량, 규모 등)에 따라, 사용되는 밸브(5) 흡기홀(6)의 구경 적정이 다르다는 것을 알 수 있다,

그러나 상기한 밸브(5)는 단일 흡기홀(6)과 그에 따라 정해진 진공특성만을 가지므로, 대상물(P)의 성질에 따른 다양한 구경 적정에 신속하고 유연하게 대응할 수가 없다. 이에 제안된 것이 본 발명자에 의하여 개발되고, 대한민국 특허 제10-0793323호로 등록된 "진공시스템용 체크밸브 어셈블리"이다.

이 특허에 개시된 밸브 어셈블리가 도 3으로 도시되어 있다. 이 밸브 어셈블리(10)는 일측에 하나의 관통홀(12)이 형성된 몸체(11)와, 상기 몸체(11)에 회전가능하게 장착되는 축(13)과, 상기 축(13)에 고정되어 축(13)과 함께 회전하면서 관통홀(12)의 하부에 간섭되는 가요성 밸브(14)로 이루어진다. 이때 상기 밸브(14)는 동일 회전반경 상에 구경이 다른 흡기홀(15,16)이 복수로 형성된다.

이 구조에서, 상기 축(13)을 회전시키면 밸브(14)가 함께 회전하면서, 상기 몸체(11)의 관통홀(12)에 복수 흡기홀(15,16) 중의 하나가 선택적으로 연통되는 것이다. 즉, 상기 어셈블리(10)는 밸브 흡기홀(15,16)의 선택 및 변경이 쉽게 가능하며, 따라서 대상물(P)의 성질에 따른 다양한 구경 적정에 신속하게 대응할 수 있는 장점이 있다는 것이다.

그러나 실제로, 밸브 어셈블리(10)에서 상기 밸브(14)는 얇은 두께의 유연 고무판 재료로 형성된 것이므로:

작동시 배기압 또는 진공압에 의한 홀(15,16)의 형태 변형이 발생하기 쉽고;

작은 홀의 경우는 먼지 등 이물질에 의해서 막혀버릴 수도 있으며;

상기 홀의 내부 형태 등 특성에 대한 다양한 설계가 불가능한;

문제들이 있다.

한편, 다수의 홀을 형성함에 따라 밸브(14)의 내구성이 취약해지는;

문제도 있다.

결과적으로, 밸브 어셈블리(10)는 대상물(P)의 특성에 따른 정확한 진공특성의 조절 또는 제어가 사실상 불가능하다. 구조적으로, 상기 제어기능의 보완을 위한 어떤 기능적 수단을 부가하기도 상당한 어려운 상태이다. 따라서 상기 밸브 어셈블리(10)는 현장에서 그 활용도가 극히 낮은 실정이다.

본 발명은 상기한 종래의 밸브 어셈블리의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로 특히, 상기한 특허 제10-0793323호 "진공시스템용 체크밸브 어셈블리"를 개선한 것이다.

본 발명의 목적은, 밸브의 흡기홀과 몸체의 관통홀을 선택적으로 대응시킬 수 있도록 구성하되, 각 요구되는 진공특성에 대하여 신속하고 정확한 효과가 구현되도록 설계함으로써, 현장 활용도를 향상시킨 체크-밸브 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다. 상기한 목적에 관련하여, 본 발명자는, 도 3의 밸브 어셈블리(10) 구조에서 구현되는 진공특성이 실제로는, 밸브(14)의 흡기홀(15,16)에 의해서가 아니라, 몸체(11)의 관통홀(12)에 의해서 결정될 수 있다는 점에 착안하여, 본 발명을 완성한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 별도의 노즐들을 이용하여 관통홀이 형성되도록 함으로써, 관통홀의 선택폭을 확장시킬 수 있으며, 그에 따라 현장 활용도를 더욱 향상시킬 수 있는 체크-밸브 어셈블리를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 체크-밸브 어셈블리는:

중심부에 축공이 형성되며, 상기 축공을 중심으로 동일 회전반경 상에 서로 다른 공간특성을 갖는 복수의 장착홀이 형성된 몸체;

상기 축공을 관통하여 회전가능하게 장착되는 축;
상기 장착홀에 삽입되며, 내부에 형성된 진공용 관통홀을 가지는 노즐;

상기 관통홀의 하부에 대면하여 간섭되는 부재로서, 상기 축에 그 중심이 고정되어 축과 함께 회전하며, 일측에는 상기 관통홀 중 하나에 선택적으로 연통하게 되는 흡기홀이 형성된 가요성 밸브;

를 포함하여 이루어진다.

삭제

바람직하게, 상기 밸브의 흡기홀은, 공기의 흐름에 가능한 저항을 주지 않도록 하기 위하여, 상기 관통홀 중 가장 큰 홀의 대면구경(對面口俓)에 비하여 같거나 크게 설계된다.

본 발명의 체크-밸브 어셈블리에 따르면, 밸브 부재는 하나의 흡기홀을 가지며, 상기 흡기홀은 복수의 관통홀 중의 하나에 연통된다. 여기에서 각 관통홀은 그 길이, 구경, 형태 등에 있어서 서로 다른 내부 공간특성을 갖도록 설계 및 가공되어 있으며, 이 공간특성은 외부의 힘에 의하여 쉽게 변동되지 않는다. 이에 따라:

1) 작업 대상물의 성질에 맞추어 신속하게 대응할 수 있음은 물론;

2) 각 대응별로 요구되는 진공특성을 정확하게 구현함으로써, 현장 활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

3) 또한 별도의 노즐들을 이용함으로써 진공조건을 예민하게 충족시킬 수 있음에 따라, 활용성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 진공 시스템의 일 예를 보인 도면.
도 2는 종래 밸브의 구성을 보인 도면.
도 3은 종래 밸브 어셈블리의 구성을 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 체크-밸브 어셈블리의 외형도.
도 5는 도 4의 분해도.
도 6은 도 5에 적용된 몸체의 저면도.
도 7은 도 4의 A-A선 단면도.
도 8은 도 4의 B-B선 단면도.
도 9는 도 4의 체크-밸브 어셈블리의 사용 상태를 예시한 도면.

이상 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명 '진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리'(이하 '밸브 어셈블리')의 특징과 효과들은, 이하에서 첨부도면을 참조하여 설명하는 실시예 기재를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 도 3 이하의 도면에서 본 발명 밸브 어셈블리는 부호 100으로 표시된다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 밸브 어셈블리(100)는 밸브의 장착을 위한 기반을 제공하는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)에 회전 가능하게 장착되는 축(120)과, 상기 축(120)과 함께 회전하도록 고정되는 가요성 밸브(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 몸체(110)는 그 중앙에 축공(111)이 형성되며, 상기 축공(111)을 중심으로 동일 회전반경 상에 서로 다른 공간특성을 갖는 복수의 관통홀(112,113,114)이 형성된다. 당연하게, 상기 관통홀(112,113,114)은 몸체(110)를 통한 공기의 상·하 방향 흐름을 가능하게 하는 홀이며, 상기 밸브(130)가 관통홀(112,113,114)의 하측에 간섭되도록 장착되어 공기의 흐름을 제어할 수 있게 되는 것이다. 여기에서 부호 112, 113은 몸체에 형성된 장착홀(도 6의 112a,113a)에 삽입된 노즐(116,117)에 의하여 형성된 관통홀이다.

본 실시예에서 상기 몸체(110)는 폴리우레탄으로 성형된 것으로, 약간의 플렉시블 성질 또는 탄성을 갖는다. 다만 본 발명이 그 재료에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 알루미늄 등 금속 또는 강성 플라스틱 등이 그 재료로 적용될 수 있다. 또한, 여기에서는 상기 몸체(110)가 별도로 구비되어 배기 하우징(도 1의 부호 '1')에 고정되는 것을 상정하지만, 실시예에 따라서는 배기 하우징 자체 특히 그 바닥 평면의 일부분이 될 수도 있을 것이다.

도면에서, 몸체(110)의 하단부(110a)는 축공(111) 및 관통홀(112,113,114)의 길이보다 길게 연장되는데, 이는 축(120)과 그 축(120)에 고정되는 밸브(130)를 보호하고 그 작동공간을 확보하기 위함이다. 한편, 몸체(110)가 배기 하우징(도 1의 부호 '1')을 관통하여 고정될 수 있도록 하기 위하여, 상기 몸체(110)의 외면에는 끼움 홈(115)이 형성되어 있다.

전술한 바와 같이, 상기 몸체(110)는 축공(111)을 중심으로 동일한 회전반경(r) 상에 서로 다른 공간특성을 갖는 복수의 관통홀(112,113,114)이 형성된 것이다. 여기에서, '공간특성'이란 밸브 어셈블리(100)에서 달성될 수 있는 진공도 및 진공속도 등의 진공특성을 달리 결정할 수 있는 인자로서, 홀의 길이, 면적, 구경, 형태 등을 종합적으로 말하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 도면에서 상기 관통홀 중 부호 112,113은 진공용 홀이며 부호 114는 파기용 홀이다. 물론 상기 진공용 홀(112,113)은 언제나 복수이며, 그 각각은 서로 다른 공간특성을 가진다. 밸브 어셈블리(100)의 정상적인 동작상태에서, 진공용 홀(112,113)을 통과하는 공기의 흐름은 도 7의 화살표 'ⓐ' 방향이고, 파기용 홀(114)을 통과하는 공기의 흐름은 도 8의 화살표 'ⓑ' 방향으로, 서로 반대된다. 이들에 대하여는 후에 다시 설명한다.

본 실시예에서, 진공용 관통홀(112,113)은 각 홀에 삽입되는 노즐(116,117)에 의하여 그 공간특성이 형성되도록 하였다. 이에 따르면, 노즐(116,117)을 필요에 따라 적합한 것을 선택 장착할 수 있도록 함으로써, 요구되는 진공특성에 따른 관통홀(112,113)의 예민한 조정 또는 변경이 쉽게 가능한 이익이 있다. 부호 118은 상기 노즐(116,117)이 쉽게 빠지지 않도록 하기 위하여, 노즐(116,117)의 외측 표면에 형성된 돌출턱이다.

도 7에 도시된 바, 상기 노즐(116,117)에 의한 관통홀(112,113)은 특히 입구 및 출구 측 양단이 넓고 그 사이를 연결하는 중간 패스가 좁은 형태로 형성되어 있다. 이 형태는 화살표 'ⓐ' 방향 공기의 흐름 즉, 진공동작시 흡기의 양과 속도를 모두 고려한 설계이다. 물론, 관통홀(112,113)의 형태가 여기에 한정되는 것은 아니며, 이와 다른 형태로 설계될 수 있을 것이다.

상기 축(120)은 몸체(110)의 축공(111)을 관통하여 회전 가능하게 장착된다. 이때 축(120)의 표면에는 상·하측 걸림턱(121,122)이 형성되어, 상기 축(120)이 축공(111)으로부터 이탈되는 것을 방지한다. 상기 축(120)의 하단에는 조절홈(123)이 형성되는데, 이는 공구를 사용하여 용이하게 축(120)을 회전시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기 축(120)의 외주면에는 장착홈(124)이 형성되며 이 장착홈(124)에 밸브(130)의 중심이 끼워져 고정된다. 바람직하게 상기 장착홈(124)은 비-정원(非正員) 특히 다각형으로 형성되며, 상기 밸브(130) 또한 상응하는 형태의 홀을 가짐에 따라, 상기 밸브(130)가 장착홈(124)에서 겉돌지 않게 된다.

상기 밸브(130)는 상기 관통홀(112,113,114)의 하부에 대면하여 간섭되는 가요성 부재로서, 상기 축(120)에 그 중심이 고정되어 축(120)과 함께 회전하며, 일측에는 상기 관통홀(112,113,114) 중의 하나에 선택적으로 연통하는 흡기홀(132)이 형성된 것이다.

구체적으로, 상기 밸브(130)는 고무나 실리콘 등 가요성 소재로 형성되며, 그 다각형 중심홀(131)이 상기 축(120)의 대응 다각형 장착홈(124)에 끼워져 고정되며, 이때 밸브(130)는 상기 관통홀(112,113,114)의 하부에 대면하여 밀착 배치된다. 이 구조에서, 상기 축(120)을 회전시키면 밸브(130)가 함께 회전하며, 이때 상기 진공용 관통홀(112,113) 중에서 선택된 하나와 흡기홀(132)이 일대일(1:1) 연통관계에 있게 되는 것이다.

도면에서, 상기 흡기홀(132)은 그 형태가 원형인 것으로 예시되어 있으나, 상기한 일대일 연통관계를 성립시키는 한 그 형태에 한정되지 않으며, 예컨대 원호형이거나 모서리 일측을 절취하여 얻은 U형홀 또는 다른 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

단지 밸브(130)의 회전방식에 의하면, 상기 파기용 관통홀(114) 역시 흡기홀(132)과 대응할 수는 있을 것이다. 그러나 이러한 대응은 전혀 무의미하므로 실제로 이러한 연통관계는 발생하지 않을 것이다. 이러한 의미에서, 상기 파기용 관통홀(114)가 굳이, 복수의 진공용 관통홀(112,113)과 동일 회전반경 상에 있을 필요는 없을 것이다.

상기 축(120) 및 밸브(130)의 회전에 의하여 연통관계에 있도록 선택된 하나의 관통홀(112,113) 만이 밸브(130)에 의해 개방된다. 그러면, 몸체(110) 하부의 공기는 개방된 홀(112,113)을 통과하여 상측으로 이동하는데, 이때 흡기홀(132)의 구경이 대면된 관통홀(112 또는 113)의 입구 측 구경(口徑)보다 작은 경우에는 공기의 원활한 흐름을 방해하게 된다. 이에, 상기 밸브(130)의 흡기홀(132)은 상기 관통홀(112,113) 중 가장 큰 대면(對面) 구경에 비하여 같거나 크게 설계된다.

본 발명의 체크-밸브 어셈블리(100)는 배기 하우징(도 1의 부호 '1' 참조)을 관통하여 설치된다. 그리고, 밸브(130) 흡기홀(132)이 진공용 관통홀(112,113) 중의 하나에 연통하도록 축(120) 및 밸브(130)를 회전시키는데, 이때 작업자는 대상물의 성질 및 그에 대한 진공조건을 고려하여, 상기 밸브(130)를 회전시키면서 흡기홀(132) 대응의 관통홀(112,113)을 최적 선택할 수가 있다.

예컨데 통기성 및 경량성 대상물의 경우라면, 진공도 보다는 진공 속도가 더욱 요구될 것이므로 비교적 구경이 큰 관통홀(113)이 선택될 것이다. 반대로 무통기성 및 중량성 대상물의 경우라면, 진공 속도보다는 진공도가 더욱 요구되므로 비교적 구경이 작은 관통홀(112)이 선택될 것이다. 만약 최적의 관통홀(112,113)이 없다면, 다른 노즐(116,117)로 교체할 수도 있을 것이다.

도 9를 참조하면, 상기 몸체(110)의 하단부에는 흡착용 패드(141)가 연결될 수 있으며, 이에 전체적으로 하나의 진공컵 또는 진공패드를 형성할 수 있다. 여기에서, 부호 142는 몸체(110)의 하단부 내측에서 상기 패드(141)를 분리가능하게 결합시키기 위하여 제공되는 플라스틱 체결구이다. 예컨대, 상기 몸체(110)는 하단부(110a)에 체결구(142)로 연결되는 벨루우즈(bellows)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 패드(141)는 벨로우즈 하단부에 체결될 것이다.

다만, 상기 체결구(142)를 이용하는 패드(141) 연결구조가 본 발명에서 특별한 것은 아니다.

다시 도 7 및 도 9를 참조하면, 밸브 흡기홀(132)과 하나의 관통홀(113)이 연통하는 상태에서, 이젝터(도 1의 부호 '3' 참조)가 고속으로 유입/배출되는 압축공기로 작용하여 하우징(도 1의 부호 '1' 참조) 내부공간의 배기를 수행하며, 동시에 패드(141)의 내부공기가 흡기홀(132)과 관통홀(113)을 차례로 통과하고 압축공기와 함께 배출(화살표 ⓐ 참조)된다. 이에 따라 패드(141) 내에 부압이 발생되고, 발생된 부압으로 작업 대상물을 파지하여 이송할 수 있게 된다.

도 8을 참조하면, 압축공기는 패드(141) 내부로 직접 공급될 수 있다. 즉, 위의 방법으로 이송이 끝나면, 다음의 작업을 위하여, 패드(141)와 대상물이 신속히 분리될 필요가 있는데, 이를 위하여 압축공기가 패드(141) 내부로 바로 공급되는 것이다. 이때의 압축공기는 진공 파기용 관통홀(114)을 통하여 공급(화살표 ⓑ 참조)되며, 그 압력으로 밸브(130)가 개방되면서 패드 내 진공 및 부압이 파기되고 이에 패드(141)와 대상물이 신속하게 분리되는 것이다.

100. 체크-밸브 어셈블리
110. 몸체 111. 축공
112,113,114. 관통홀
115. 끼움 홈 116,117. 노즐
118. 돌출턱
120. 축 121,122. 단턱
123. 조절홈 124. 장착홈
130. 밸브 131. 중심홀
132. 흡기홀
141. 패드 142. 체결구

Claims

중심부에 축공(111)이 형성되며, 상기 축공을 중심으로 동일 회전반경 상에 서로 다른 공간특성을 갖는 복수의 장착홀(112a,113a)이 형성된 몸체(110);
상기 축공을 관통하여 회전가능하게 장착되는 축(120);
상기 장착홀(112a,113a)에 삽입되며, 내부에 형성된 진공용 관통홀(112,113)을 가지는 노즐(116,117);
상기 관통홀(112,113)의 하부에 대면하여 간섭되는 부재로서, 상기 축에 그 중심이 고정되어 축(120)과 함께 회전하며, 일측에는 상기 관통홀(112,113) 중 하나에 선택적으로 연통하게 되는 흡기홀(132)이 형성된 가요성 밸브(130);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,
상기 흡기홀(132)은, 상기 관통홀(112,113) 중 가장 큰 대면 구경에 비하여 같거나 크게 설계되는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 몸체(110)는, 진공 파기용 관통홀(114)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 몸체(110)는, 하단부(110a)의 외주연이 축공(111) 및 관통홀(112,113)의 길이보다 길게 연장된 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 노즐(116,117)은, 입구 및 출구 측 양단이 넓고 그 사이를 연결하는 중간 패스가 좁은 형태로 형성된 관통홀(112,113)을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 노즐(116,117)이 쉽게 빠지지 않도록 하기 위하여, 상기 노즐(116,117)은 외측 표면에 형성된 돌출턱(118)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 축(120)은, 공구를 사용하여 용이하게 축(120)을 회전시킬 수 있도록 하기 위하여, 하단에 조절홈(123)이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 몸체(110)의 하단부(110a)에 흡착용 패드(141)가 연결 또는 형성되어, 하나의 진공컵 또는 진공패드를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제9항에 있어서,
상기 몸체(110)의 하단부(110a) 내측에는, 상기 패드(141)를 몸체(110)에 분리가능하게 결합시키기 위한 체결구(142)가 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.
제10항에 있어서,
상기 몸체(110)는 하단부(110a)에 체결구(142)로 연결되는 벨루우즈를 더 포함하며, 이때 상기 패드(141)는 벨로우즈 하단부에 체결되는 것을 특징으로 하는 진공 시스템용 체크-밸브 어셈블리.