KR101574607B1 - 비압축성 유체 개폐밸브장치 - Google Patents

Abstract

기밀성 및 내구성을 현저히 개선하기 위하여, 본 발명은 액상의 화학처리제가 흐르는 관로와 연결되는 유입구와 유출구 사이에 형성되는 유로공간의 중앙부에 밀폐접촉부가 형성되되, 상기 밀폐접촉부의 상부에 개구홀부가 형성되는 밸브 몸체; 상기 밀폐접촉부를 선택적으로 개폐하는 하단부가 상기 개구홀부를 따라 승강되도록 구비되는 밀봉부; 상기 밸브 몸체의 상부를 밀폐하도록 결합되되, 상기 밀봉부의 승강을 위한 조작력을 제공하는 조작부; 상기 밀봉부의 외주를 감싸도록 배치되어 승강에 따라 상기 개구홀부 내측에서 신축되되, 상기 밀봉부와 상기 유로공간을 상호 구획하여 밀폐하는 벨로우즈; 및 상기 개구홀부 일측과 연통된 연통관과 연결되어 내부가 밀폐되는 완충케이스와, 상기 연통관을 선택적으로 개폐하는 차폐부와, 상기 차폐부의 후단에 전방측으로 탄성복원력을 가하도록 배치된 탄성스프링과, 상기 차폐부와 연결되어 상기 탄성스프링을 감싸도록 배치되어 상기 완충케이스 내부공간을 구획하여 밀폐하는 완충벨로우즈를 포함하여 상기 밀봉부의 하강시의 상기 유로공간 내부압력의 상승을 완충하는 완충수단을 포함하는 비압축성 유체 개폐밸브장치를 제공한다.

Description

비압축성 유체 개폐밸브장치{valve apparatus for open/close incompressible fluid}

본 발명은 비압축성 유체 개폐밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기밀성 및 내구성이 현저히 개선된 비압축성 유체 개폐밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 내지 액정표시장치 등의 제조공정에는 재료의 표면을 처리하기 위한 세정액 등과 같은 화학처리제가 사용되며, 이러한 화학처리제의 이송을 위해서 공장 내부에 다수의 관로배관 및 그의 개폐밸브를 설치한다.

한편, 상기 화학처리제는 부식성이 강하므로 개폐밸브 내부에 밀폐를 위해 통상적인 합성고무를 사용할 경우 부식으로 인해 기밀성이 쉽게 손상되므로 개폐밸브 내부에는 스테인레스 스틸 재질 등과 같은 내식성 재질로서 신축가능한 벨로우즈가 구비될 필요가 있었다. 즉, 종래의 개폐밸브 내부에는 유로의 개폐를 위한 밀봉부가 화학처리제로 인한 부식을 최소화하면서도 신축가능한 벨로우즈에 의해 외곽측이 감싸이도록 구비되었다.

따라서, 개폐밸브 상부의 구동부의 조작에 의해 밀봉부가 선택적으로 승강됨에 따라 벨로우즈가 신축되면서 기밀상태를 유지한 채로 밀봉부의 단부가 밸브몸체의 밀폐접촉부을 밀폐함에 따라 유로가 선택적으로 폐쇄되도록 하였다.

그러나, 이러한 화학처리제는 액체 상태의 비압축성 유체로서 관로배관을 따라 이송되므로, 이송과정에서 압력의 급격한 변화에도 기밀성 및 내구성이 유지되는 개폐밸브의 개발이 요망되고 있다.

통상적으로 화학처리제는 비압축성 액체 상태로 일정한 압력 상태의 유로공간 내에 존재하나 이러한 일정한 압력을 현저히 초과하는 급격한 압력상승이 상기 벨로우즈에 반복적으로 가해져 손상되는 문제점이 있었다. 상세히, 유로를 개방하도록 상기 밀봉부가 상승되는 경우에는 큰 문제가 없으나, 유로를 폐쇄하기 위해 상기 밀봉부가 하강되면 하강된 부피만큼 유로공간이 감소되어 순간적으로 급격한 압력상승이 초래된다.

특히, 밀봉부의 하강으로 인한 급격한 압력상승은 상대적으로 플렉시블한 벨로우즈에 반복적으로 집중되어 피로가 누적되므로, 상기 금속재질의 벨로우즈가 손상되거나 사용수명이 감소되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 10-2005-0025708호

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기밀성 및 내구성이 현저히 개선된 비압축성 유체 개폐밸브장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 액상의 화학처리제가 흐르는 관로와 연결되는 유입구와 유출구 사이에 형성되는 유로공간의 중앙부에 밀폐접촉부가 형성되되, 상기 밀폐접촉부의 상부에 개구홀부가 형성되는 밸브 몸체; 상기 밀폐접촉부를 선택적으로 개폐하는 하단부가 상기 개구홀부를 따라 승강되도록 구비되는 밀봉부; 상기 밸브 몸체의 상부를 밀폐하도록 결합되되, 상기 밀봉부의 승강을 위한 조작력을 제공하는 조작부; 상기 밀봉부의 외주를 감싸도록 배치되어 승강에 따라 상기 개구홀부 내측에서 신축되되, 상기 밀봉부와 상기 유로공간을 상호 구획하여 밀폐하는 벨로우즈; 및 상기 개구홀부 일측과 연통된 연통관과 연결되어 내부가 밀폐되는 완충케이스와, 상기 연통관을 선택적으로 개폐하는 차폐부와, 상기 차폐부의 후단에 전방측으로 탄성복원력을 가하도록 배치된 탄성스프링과, 상기 차폐부와 연결되어 상기 탄성스프링을 감싸도록 배치되어 상기 완충케이스 내부공간을 구획하여 밀폐하는 완충벨로우즈를 포함하여 상기 밀봉부의 하강시의 상기 유로공간 내부압력의 상승을 완충하는 완충수단을 포함하는 비압축성 유체 개폐밸브장치를 제공한다.

여기서, 상기 벨로우즈 및 상기 완충벨로우즈는 스테인레스 스틸 재질로 형성됨이 바람직하다.

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또한, 상기 완충케이스의 내면과 상기 차폐부 및 완충벨로우즈 사이의 공간은 상기 유로공간의 폐쇄를 위해 상기 밀봉부가 하강됨에 따라 상기 유로공간의 감소되는 부피에 대응되어 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 벨로우즈가 신축되는 상기 개구홀부의 외곽에는 여유공간부가 형성되며, 상기 연통관은 상기 여유공간부에 연결됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 비압축성 유체 개폐밸브장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 유로의 폐쇄를 위해 상기 밀봉수가 하강시 액상의 화학처리제가 상기 탄성스프링이 후퇴되면서 완충케이스 내부로 유입되어 흡수되므로, 상승되는 압력이 상기 완충수단에 의해 신속히 흡수되어 상기 벨로우즈에 가해지는 압력 상승을 최소화할 수 있다. 이를 통해 플렉시블한 벨로우즈로 상승된 압력이 집중되지 않도록 할 수 있어 상기 벨로우즈의 소성변형을 방지하고 내구성을 현저히 증대시킬 수 있다.

둘째, 상기 벨로우즈가 신축되는 상기 개구홀부의 외곽에 형성된 여유공간부에 상기 연통관이 직접 연결되므로, 상승되는 압력의 액상 화학처리제가 상기 벨로우즈와 인접한 연통관을 통해 신속히 완충수단으로 흡수 및 완충되어 벨로우즈의 손상을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 정면측 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 측면측 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 밀봉부 작동과정에 따른 완충수단의 작동과정을 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 정면측 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 측면측 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 비압축성 유체 개폐밸브장치는 밸브 몸체(10), 밀봉부(30), 조작부(20), 벨로우즈(40), 그리고 완충수단(50)을 포함한다.

여기서, 상기 밸브 몸체(10)는 비압축성 유체인 액상의 화학처리제가 흐르는 관로와 연결되는 유입구(10a)와 유출구(10b)를 가지며 중앙부에 밀폐접촉부(15)가 형성된다. 이때, 상기 밀폐접촉부(15)는 도시된 바와 같이 단턱 형상으로 형성될 수도 있으나, 중공형 유로의 내주면 일측의 유입구(10a) 및 유출구(10b)를 구획하여 유체의 흐름을 개폐하기 위한 내주면의 일부분으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 밀폐접촉부(15)의 상부에는 개구홀부(17)가 형성되는데, 상기 개구홀부(17)는 상부가 개구되어 후술되는 밀봉부(30)가 삽입되어 상하방향으로 승강되는 공간으로 기능된다.

그리고, 상기 밀폐접촉부(15)와 선택적으로 접촉되어 유로를 개폐하도록 상기 밀봉부(30)의 하단부에는 내식성이 우수한 연성금속 내지 합성수지 재질의 밀봉부재(35)가 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 밀봉부(30)는 상기 개구홀부(17)를 따라 삽입되어 선택적으로 승강되도록 상하방향으로 연장된 승강로드(31)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 조작부(20)는 상기 밸브 몸체(10)의 상부측 개구홀부(17)를 밀폐하도록 하단에 커버부재(21)가 구비되어 결합되며, 내부에는 상기 승강로드(31)를 탄발지지하는 각종 스프링이 구비되며 상기 승강로드(31)의 승강을 위한 조작력을 제공하는 승강수단에 상부에 구비될 수 있다. 이러한 승강수단은 상기 승강로드(31)는 선택적으로 승강시키기 위한 유압 내지 공압 실린더로 구비되거나, 기타 솔레노이드 장치 등으로 대체될 수도 있다.

그리고, 상기 벨로우즈(40)는 상기 밀봉부(30)의 외주를 감싸서 신축되도록 표면이 반복적으로 굴곡진 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 밀봉부(30)가 승강됨에 따라 상기 벨로우즈(40)는 상기 개구홀부(17) 내측에서 신축되어 상기 밀봉부(30)와 상기 밸브 몸체(10) 내부의 유로공간을 상호 구획하여 밀폐한다. 여기서, 상기 벨로우즈(40)는 화학처리제에 대한 내식성이 우수한 스테인레스 스틸 재질로 이루어짐이 바람직하며, 밸브 몸체(10) 내부의 압력을 지지할 수 있고 내식성이 우수하여 적합한 금속 내지 합성수지 재질로도 형성될 수 있다.

한편, 비압축성 액체 상태인 화학처리제가 일정한 압력으로 상기 밸브 몸체(10) 내부의 유로공간 내에 채워지며, 상기 밀폐접촉부(15) 내측의 공간을 폐쇄하기 위해 상기 밀봉부(30)가 하강되면, 상기 밀봉부(30)가 하강되는 부피만큼 유로공간이 감소되어 순간적으로 급격한 압력상승이 유발된다. 이와 같이 급격히 상승된 압력은 플렉시블한 벨로우즈(40)에 반복적으로 집중되어 피로가 누적되며, 특히 상기 벨로우즈(40)가 금속 재질로 형성될 경우 소성변형을 초래하여 사용수명을 감소시킬 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 상기 완충수단(50)은 상기 밀봉부(30)의 하강시의 상기 유로공간 내부압력의 상승을 완충하기 위하여 상기 개구홀부(17) 일측과 직접 연결되는 연통관(45)을 통해 연통되도록 구비된다. 도 2를 참조하면, 상기 완충수단(50)은 완충케이스(51), 차폐부(52), 탄성스프링(53), 그리고 완충벨로우즈(55)를 포함함이 바람직하다.

상세히, 상기 완충케이스(51)는 상기 연통관(45)과 연결되는 내부가 밀폐되어 구비되며, 상기 차폐부(52)는 상기 연통관(45)을 상기 완충케이스 내부와 선택적으로 연통시키도록 상기 완충케이스(51)의 전면측 내면에 밀착 배치된다.

또한, 상기 탄성스프링(53)은 상기 차폐부(52)의 후단에 전방측으로 탄성복원력을 가하도록 배치된다. 전술된 바와 같이 상기 밀봉부(30)가 하강되어 유로공간 내의 상승되는 유체의 압력은 상기 연통관(45)을 통해 차폐부(52)로 전달되어 상기 탄성스프링(53)을 가압하여 설정된 압력 이상에서는 차폐부(52)를 후퇴시킨다. 이를 통해, 화학처리제는 상기 완충케이스(51) 내부 공간으로 유입되어 전체적으로 화착처리제 등의 유체가 머무르는 공간의 체적이 증가되므로, 상승되는 압력이 상기 완충수단에 의해 신속히 흡수되어 상기 벨로우즈(40)에 가해지는 압력 상승을 최소화할 수 있다.

그리고, 상기 완충벨로우즈(55)는 상기 차폐부(52)와 연결되어 상기 탄성스프링(53)을 감싸도록 배치되며, 이를 통해 상기 완충케이스(51) 내부공간은 상기 완충벨로우즈(55)에 의해 상기 탄성스프링(53)이 구비된 공간과 상기 연통관(45)과 연통된 공간이 상호 구획되어 밀폐된다. 여기서, 상기 완충벨로우즈(55)는 화학처리제에 대한 내식성이 우수한 스테인레스 스틸 재질로 이루어짐이 바람직하며, 밸브 몸체(10) 내부의 압력을 지지할 수 있고 내식성이 우수하여 적합한 금속 내지 합성수지 재질로도 형성될 수 있다.

더욱이, 상기 벨로우즈(40)가 신축되는 상기 개구홀부(17)의 외곽에 형성된 여유공간부(18)에 상기 연통관(45)이 직접 연결되므로, 상승되는 압력의 액상 화학처리제가 상기 벨로우즈(40)와 인접한 연통관(45)을 통해 신속히 완충되어 과도기적 상태에서의 압력상승조차도 방지하여 벨로우즈(40)의 손상을 최소화할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치의 밀봉부 작동과정에 따른 완충수단의 작동과정을 나타낸 단면도이다.

도 3a에서 보는 바와 같이, 초기에 상기 밀봉부(30)의 밀봉부재(35)가 밀폐접촉부(15)의 단턱을 밀폐하도록 하강된 상태에서는 상기 밸브 몸체(10)의 유입구(10a)측에 유입된 액상의 화학처리제는 유출구(10b)측으로는 유동되지 않고 폐쇄된다.

도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 밀봉부(30)가 조작부(20)의 조작에 의해 상승되면, 유입구(10a)측으로부터 유출구(10b)측으로 액상의 화학처리제가 유입되어 전체적인 관로 내부에 액상의 화학처리제가 가득 채워진 상태가 된다. 이때, 상기 화학처리제는 벨로우즈(40)에 의해 감싸여져 보호된 밀봉부(30) 내부로는 유입되지 않으므로 상기 밀봉부(30)가 부식으로부터 보호될 수 있으며, 비압축성 액체 상태인 화학처리제는 일정한 압력으로 상기 밸브 몸체(10)의 유로공간 내 및 관로 전체에 채워진다.

이와 같이 상기 밀봉부(10)의 상승으로 밀폐접촉부(15)가 개방되어 비압축성 액체 상태인 화학처리제가 기설정된 압력으로 상기 밸브 몸체(10)의 유로공간 내부 및 관로 전체에 채워진 상태에서는, 상기 완충수단(50)의 탄성스프링(53)은 차폐부(52)가 개방되지 않도록 탄발지지한 상태를 유지하도록 탄성복원력이 조절되어 구비된다.

한편, 도 3c에서 보는 바와 같이, 상기 화학처리제의 공급이 진행된 후 상기 비압축성 유체 개폐밸브장치가 밀폐접촉부(15)를 폐쇄하기 위해서는 상기 밀봉부(30)가 하강된다. 이때, 유로공간에 채워진 액상의 화학처리제 부피는 일정하게 유지된 상태에서 상기 밀폐접촉부(15)의 유로를 폐쇄하기 위해 상기 밀봉부(30)가 하강되면 하강되는 부피(도 3b에서 점선으로 표시된 "A" 부분)만큼 유로공간이 감소되면서 순간적인 압력상승이 유발된다.

그러나, 이러한 압력상승으로 인해 기설정된 압력을 초과하면 상기 완충수단(50)의 탄성스프링(53) 및 차폐부(52)가 후퇴되어 상기 밀봉부(30)가 하강된 부피만큼의 액상 화학처리제가 완충케이스(51) 내부로 유입되어 완충될 수 있다. 따라서, 상기 완충케이스(51) 내부의 유동공간은 상기 밀봉부(30)가 하강되는 부피에 대응되어 형성됨이 바람직하다.

상세히, 상기 완충케이스(51)의 내면과 상기 차폐부(52) 및 완충벨로우즈(55) 사이의 공간은 유로의 폐쇄를 위해 상기 밀봉부(30)가 하강되는 부피에 대응되는 부피 이상을 갖도록 형성됨이 바람직하다. 이와 같은, 상기 완충수단(50)은 컴팩트한 구성으로 별도로 제작할 수 있어 이미 마련된 비압축성 유체 개폐밸브장치의 측면부에 연통관 사용하여 연결함으로써 용이하게 호환 적용할 수 있다.

이와 같이, 유로의 폐쇄를 위해 상기 밀봉부(30)가 하강시 액상의 화학처리제가 상기 탄성스프링(53)이 후퇴되면서 완충케이스(51) 내부로 유입되어 흡수되므로, 상승되는 압력이 상기 완충수단(50)에 의해 신속히 흡수되어 상기 벨로우즈(40)에 가해지는 압력 상승을 최소화할 수 있다. 이를 통해 플렉시블한 벨로우즈(40)로 상승된 압력이 집중되지 않도록 할 수 있어 상기 벨로우즈(40)의 소성변형을 방지하고 내구성을 현저히 증대시킬 수 있다.

본 발명에 따른 비압축성 유체 개폐밸브장치는 전술된 화학처리제가 사용되는 용도에만 국한되지 않고, 비압축성 유체가 유입되는 관로에 사용되는 밸브장치에 모두 적용될 수 있을 것이다.

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.

10: 밸브 몸체 15: 밀폐접촉부
20: 조작부 30: 밀봉부
31: 승강로드 35: 밀봉부재
40: 벨로우즈 45: 연통관
50: 완충수단 51: 완충케이스
52: 차폐부 53: 탄성스프링
55: 완충벨로우즈

Claims (5)

1. 액상의 화학처리제가 흐르는 관로와 연결되는 유입구와 유출구 사이에 형성되는 유로공간의 중앙부에 밀폐접촉부가 형성되되, 상기 밀폐접촉부의 상부에 개구홀부가 형성되는 밸브 몸체;
   상기 밀폐접촉부를 선택적으로 개폐하는 하단부가 상기 개구홀부를 따라 승강되도록 구비되는 밀봉부;
   상기 밸브 몸체의 상부를 밀폐하도록 결합되되, 상기 밀봉부의 승강을 위한 조작력을 제공하는 조작부;
   상기 밀봉부의 외주를 감싸도록 배치되어 승강에 따라 상기 개구홀부 내측에서 신축되되, 상기 밀봉부와 상기 유로공간을 상호 구획하여 밀폐하는 벨로우즈; 및
   상기 개구홀부 일측과 연통된 연통관과 연결되어 내부가 밀폐되는 완충케이스와, 상기 연통관을 선택적으로 개폐하는 차폐부와, 상기 차폐부의 후단에 전방측으로 탄성복원력을 가하도록 배치된 탄성스프링과, 상기 차폐부와 연결되어 상기 탄성스프링을 감싸도록 배치되어 상기 완충케이스 내부공간을 구획하여 밀폐하는 완충벨로우즈를 포함하여 상기 밀봉부의 하강시의 상기 유로공간 내부압력의 상승을 완충하는 완충수단을 포함하는 비압축성 유체 개폐밸브장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 벨로우즈 및 상기 완충벨로우즈는 스테인레스 스틸 재질로 형성됨을 특징으로 하는 비압축성 유체 개폐밸브장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 완충케이스의 내면과 상기 차폐부 및 완충벨로우즈 사이의 공간은 상기 유로공간의 폐쇄를 위해 상기 밀봉부가 하강됨에 따라 상기 유로공간의 감소되는 부피에 대응되어 형성됨을 특징으로 하는 비압축성 유체 개폐밸브장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 벨로우즈가 신축되는 상기 개구홀부의 외곽에는 여유공간부가 형성되며, 상기 연통관은 상기 여유공간부에 연결됨을 특징으로 하는 비압축성 유체 개폐밸브장치.

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