KR101604978B1 - 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터의 회전을 통해 캠부를 회전시키고, 캠부의 회전으로 피스톤이 승강되어 유로판의 유체 흐름을 제어하는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치에 관한 것으로서, 하측에 원형으로 형성되는 캠부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 중심에 모터의 회전축 또는 캠부의 중심에 형성되는 결합부가 관통 결합되는 관통홀이 형성되는 상판과, 상기 상판의 삽입홈에 삽입되며, 하측면에 다수의 캠 기어가 형성되며, 상기 회전축이 중심에 고정되어 회전축의 회전을 통해 회전되는 캠부와, 상기 캠부의 하측에 결합되어 회전되는 캠부의 캠 기어를 통해 승강되어 유로판의 유로홀을 개폐하는 다수의 다이어프램 밸브와, 상기 다이어프램 밸브의 하측에 결합되어 다이어프램 밸브가 외부로 노출되지 않도록 상판과 결합되며, 상기 다이어프램 밸브가 결합되는 위치에 관통구가 형성되는 하판과, 상기 하판의 하측에 결합되며, 상기 다이어프램 밸브가 결합되는 위치에 유로홀이 형성되며, 하측에 상기 유로홀이 연결되는 유로홈이 형성되는 유로판과, 상기 유로판의 하측에 적층되며, 상기 유로홈을 통해 유동되는 유체가 외부로 유출되지 않도록 밀폐시키는 밀폐체와, 상기 밀폐체의 하부에 적층 결합되어 밀폐체와 유로판을 결합 고정시키는 바닥판을 포함한다.

Description

모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치{Assembled diaphragm valve installation for using motor}

본 발명은 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치에 관한 것으로서, 모터의 회전을 통해 캠부를 회전시키고, 캠부의 회전으로 피스톤이 승강되어 유로판의 유체 흐름을 제어하는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치에 관한 것이다.

일반적으로 유량을 제어하는 유량 제어밸브는 압력차를 통해 작동되는데 이러한 압력차에 의하여 작동되는 많은 유량밸브 중에서 다음의 선행 특허 E.J.Hunter 등의 US No.2,980,385; P.J Scaglione의 US No.3,493,008 ; S.Perez(발명자)의 특허 출원 US No.08/545,890. Hunter의 미국 특허 No.2,980,385에는 거의 반구형(半球形)의 항복가능한(yieldable) 멤브레인을 가지는 밸브가 개시되어 있는데, 상기 밸브의 벽이 비교적 두꺼워서 압력이 상기 밸브의 오목부내에서 상당히 높은 경우에도 이 멤브레인이 유량유배출구에서 잠겨지지 않도록 되어 있다. 반면, 과도한 벽의 두께는 미소한 압력차에 대해서 밸브가 반응하는 것을 방지하므로, 밸브의 미소한 개방시에 요구되는 유량의 방출없이 밸브가 영구적으로 폐쇄되거나 아주 미소한 유량흐름만이 방출될 수 있다.

상기 Scaglione의 미국 특허 No.3,493,008에는 원판형 컵과, 금속성의 용접밀폐된, 유연성 있는 벨로우(bellow)로 구성된 밸브 능동소자를 가진 밸브가 개시되어 있다. 금속성의 유연성 있는 벨로우 벽은 벽의 양면상의 압력차에 쉽게 반응하여 내압이 외압보다 높은 경우에 찌그러지므로, 고압작동시에 보다 저항력 있는 벽을 가진 벨로우 고안이 요구되며 따라서 미소한 압력 변화에 대해 감도가 낮은 밸브가 획득된다.

한편, 원판형 컵은 기본적으로 단단하며 이 원판형 컵의 밀봉장치는 도관내의 유량이 불순물을 운반할 때 밸브시트와 함께 효율성을 잃게 된다. 부가하여, 밸브 구조로 인한 부하의 실질적인 손실이 생성된다.

압력차에 의하여 작동하는 종래 기술에서의 대부분의 밸브는 상당한 부하손실을 가지는 복잡한 구조를 가지며, 도관내 유압에 관해서 융통성이 매우 적다. 다시 말해서, 이러한 밸브는 보다 작은 범위의 압력내에서 유량을 조절하도록 설계되어, 도관내의 상당한 압력 변화에 대해서는 효율성을 잃게 된다.

Perez의 미국 특허 출원 No.08/545,890에는 미소한 압력 변화에 민감하며 상당한 작동 압력에 관하여 저항력 있는 차동(differential)형 밸브가 개시되어 있으며, 이것은 구성 요소가 거의 없는 아주 단순한 고안이 가능하다. 이 차동밸브는 유량유입구용 개구 및 상기 유입구 개구에 대해 거의 교차하는 식으로 위치하는 유량유배출구를 가지는 단단한 밸브본체를 보여주고 있다. 밸브본체는 유량유입구 및 유배출구 사이의 메인 캐비티(main cavity)와, 상기 메인 캐비티 및 유량유입구 경계에 밸브시트를 가지고 있다. 또한, 밸브본체는 밸브의 제어유량 전송수단과 연결되어 있는 제어유량유배출구용 도관을 구비하고 있다. 밸브는 밸브의 메인 캐비티 내부에 위치한 탄성중합체(elastomeric body)를 갖추고 있으며, 상기 탄성중합체는 중공(中空)이며 이것의 축단부중 하나는 개방되어 있고, 나머지 다른 단부에 중앙개구부가 제공되어 있다.

상기 중앙개구부는 제어 유량유입구를 상기 캐비티로 전송하여 주며, 이 유량은 밸브가 작동되고 있는 네트워크의 유량과 동일한 성질의 것이다.

이 마지막 종류의 밸브는 비록 유용하며 단순한 고안으로 되어 있지만, 자동제어장치에서나 미세한 신호를 통하여 다량의 제어유량이 제어되어야 하는 장치에서 필수적인 것인, 제어 유량을 네트워크의 유량과 다른 것을 사용할 수는 없다. 본 발명은 미국 특허 출원 No.08/545,890에 개시된 몇몇 구성 요소를 구비하고 있으나, 이와 다른 점은 네트워크의 메인 유량(main flow)에 독립적일 수 있는 제어 유량용 유입구 수단을 구비하여 종래 기술의 밸브와 전적으로 상이한 밸브를 위한 작동역학을 획득할 수 있다.

그러나, 이러한 밸브들은 제조비용이 많이 드는 문제점이 있으며, 유량의 제어가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 모터의 회전을 통해 캠부를 회전시키고, 캠부의 회전으로 피스톤이 승강되어 유로판의 유체 흐름을 제어하는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치는, 하측에 원형으로 형성되는 캠부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 중심에 모터의 회전축 또는 캠부의 중심에 형성되는 결합부가 관통 결합되는 관통홀이 형성되는 상판과, 상기 상판의 삽입홈에 삽입되되, 상기 상판의 관통홀에 관통되는 결합부가 돌출 형성되며, 하측면에 다수의 캠 기어가 형성되고, 상기 결합부가 모터의 회전축과 결합되어 회전축의 회전을 통해 회전되는 캠부와, 상기 캠부의 하측에 결합되어 회전되는 캠부의 캠 기어를 통해 승강되어 유로판의 유로홀을 개폐하는 다수의 다이어프램 밸브와, 상기 다이어프램 밸브의 하측에 결합되어 다이어프램 밸브가 외부로 노출되지 않도록 상판과 결합되며, 상기 다이어프램 밸브가 결합되는 위치에 관통구가 형성되는 하판과, 상기 하판의 하측에 결합되며, 상기 다이어프램 밸브가 결합되는 위치에 유로홀이 형성되며, 하측에 상기 유로홀이 연결되는 유로홈이 형성되는 유로판과, 상기 유로판의 하측에 적층되며, 상기 유로홈을 통해 유동되는 유체가 외부로 유출되지 않도록 밀폐시키는 밀폐체와, 상기 밀폐체의 하부에 적층 결합되어 밀폐체와 유로판을 결합 고정시키는 바닥판을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 캠부는 하측면에 상기 다이어프램 밸브의 상단이 가이드 되도록 형성된 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈 하측면으로 캠 기어가 형성되어 상기 다이어프램 밸브를 순차적으로 승강시킬 수 있다.

상기 다이어프램 밸브는, 상단이 상기 캠부에 접촉되어 캠부의 회전을 통해 승강되는 피스톤과, 상기 피스톤의 하단에 결합되어 상기 유로판의 유로홀을 개폐하는 밸브를 포함할 수 있다.

상기 상판의 상측에는 모터가 결합되고, 상기 상판의 관통홀을 관통해 모터의 회전축이 삽입되어 상기 캠부와 결합되고, 상기 모터가 회전되어 상기 캠부를 회전시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 모터의 회전을 통해 캠부를 회전시켜 다이어프램 밸브가 승강되도록 하고, 이를 통해 밸브를 개폐하여 유체가 유동되도록 하므로 제조비용이 감소되고, 모터의 회전수로 유량이 제어되므로 유량 제어가 쉬운 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치를 분해하여 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치의 캠부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치의 다이어프램 밸브를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치의 유로판을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치를 나타낸 도면으로서, 중심에 관통홀(11)이 형성되고, 하부에 삽입홈(12)이 형성되는 상판(10)과, 상판(10)의 삽입홈(12)에 삽입되어 회전되는 캠부(20)와, 캠부(20)의 하측에 결합되어 캠부(20)의 회전을 통해 승강되는 다이어프램 밸브(40)와, 다이어프램 밸브(40)의 하측에 결합되어 다이어프램 밸브(40)가 외부로 노출되지 않도록 외측면이 상판(10)과 결합되는 하판(30)과, 하판(30)의 하측에 결합되며, 다수의 유로홀(51)이 형성되고, 하측면에 유로홈(52)이 형성되는 유로판(50)과, 유로판(50)의 하측에 결합되어 유체가 유출되지 않도록 하는 밀폐체(60)와, 밀폐체(60)의 하측에 결합되어 밀폐체(60)와 유로판(50)을 결합 고정시키는 바닥판(70)을 포함한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 상판(10)은 원형의 판 형상으로 형성되어 하측에 캠부(20)가 삽입되는 삽입홈(12)이 형성되고, 상측에 모터(1)가 결합되어 모터(1)의 회전축 또는 캠부(20)의 결합부(24)가 관통 결합되는 관통홀(11)이 형성된다.

이러한 상기 상판(10)에는 상측에 모터(1)의 회전축 또는 캠부(20)의 결합부(24)가 관통홀(11)에 삽입되어 모터(1)의 회전축과 결합되고, 모터(1)가 커플링(80)을 통해 상판(10)의 상측면에 결합 고정된다.

상기 상판(10)의 하측에 형성된 삽입홈(12)에는 캠부(20)가 삽입되어 삽입홈(12)을 따라 회전하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 이러한 상기 캠부(20)는 중심의 결합부(24)가 모터(1)의 회전축과 결합되어 모터(1)의 회전을 통해 회전되며, 하측면에 다이어프램 밸브(40)의 상측면이 삽입되어 가이드 되는 가이드홈(21)이 형성되고, 가이드홈(21)에 하측면 방향으로 캠 기어(22)가 형성되어 다이어프램 밸브(40)를 승강시키게 된다.

상기 캠 기어(22)는 하나 또는 다수가 형성되어 캠부(20)의 하측면에 다수가 결합되는 다이어프램 밸브(40)를 각각 승강시킬 수 있으며, 캠 기어(22)는 다이어프램 밸브(40)가 승강되기 쉽도록 완만한 곡선의 경사도를 가지고 형성된다.

상기 캠부(20)의 하측에 결합되는 다이어프램 밸브(40)는 캠부(20)를 통해 승강되어 하측에 결합되는 유로판(50)의 유로홀(51)을 개폐하여 유체의 흐름을 개폐하게 된다.

이러한 상기 다이어프램 밸브(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 상단이 캠부(20)의 가이드홈(21)에 삽입되어 가이드홈(21)에 형성된 캠 기어(22)를 통해 승강되는 피스톤(41)과, 피스톤(41)의 하단에 결합되어 피스톤(41)의 승강을 통해 작동되며, 하측에 결합되는 하판(30)의 관통구(31)를 통해 하판(30)의 하측에 결합되는 유로판(50)의 유로홀(51)을 개폐하는 다이어프램(43)로 구성된다.

상기 다이어프램(43)는 반원형의 박막 형태로 형성되어 외곽측은 하측의 유로판(50)과 고정되고, 중앙이 반원형의 박막 다이어프램(43)로 형성되어 피스톤(41)의 승강을 통해 눌리거나 복귀되어 유로판(50)의 유로홀(51)을 개폐한다.

상기 피스톤(41)의 상단에는 캠부(20)의 회전으로 인해 가이드홈(21)을 따라 이동되는 것처럼 동작되므로 이러한 가이드홈(21)에 삽입된 피스톤(41)의 상단에는 바퀴(42)가 형성되어 가이드홈(21)과 피스톤(41)의 상단이 마찰되어 파손되지 않도록 한다.

상기 다이어프램 밸브(40)의 하측에는 다이어프램 밸브(40)의 외측이 외부로 노출되지 않도록 외측면이 상판(10)의 삽입홈(12) 벽면 하측과 접촉되어 다이어프램 밸브(40)를 감싸며 결합된다.

이로 인해 다이어프램 밸브(40)가 이물질 등으로 인해 파손되는 것을 방지하게 된다.

상기 하판(30)의 다이어프램 밸브(40)가 결합되는 부분에는 관통구(31)가 형성되어 다이어프램 밸브(40)의 다이어프램(43)가 유로판(50)의 유로홀(51)을 개폐할 수 있도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 하판(30)의 하측에는 유로판(50)이 결합되고, 유로판(50)은 다이어프램 밸브(40)가 위치하는 부위에 형성되는 한쌍이 모듈화되어 다수 형성되는 유로홀(51)과, 하측면에 유로홀(51)들을 연결하며 형성되는 유로홈(52)으로 구성된다.

상기 유로홀(51)은 각 다이어프램 밸브(40)가 위치하는 부위에 한 쌍으로 형성되고, 이 유로홀(51)과 연결되는 유로홈(52)은 다른 위치의 유로홀(51)과 각각 연결되어 하나의 위치에 형성되는 한쌍의 두 유로홀(51)이 연결되지 않도록 형성된다.

이로 인해 한 위치의 두 유로홀(51)을 유로판(50) 상측의 다이어프램 밸브(40)가 개폐하여 두 유로홀(51)을 통해 유체가 통과한뒤 유로판(50)의 하측 유로홈(52)으로 유체가 유동되도록 한다.

상기 유로판(50)의 유로홈(52)은 어느 한부분이 연결되지 않도록 형성되어 하측에 결합되는 밀폐체(60)와 바닥판(70)에 형성된 유입구(2) 및 배출구(3)를 통해 유입되는 유체가 유로홈(52)으로 유입되어 다이어프램 밸브(40)의 작동을 통해 유로홈(52)을 따라 유동될 수 있도록 한다.

상기 유로판(50)의 하측에는 밀폐체(60)가 적층되어 결합되며, 이러한 밀폐체(60)는 고무 또는 실리콘등의 재질로 이루어지며, 유체가 유입 및 토출되는 유입구(2) 및 배출구(3)가 형성된다.

상기 밀폐체(60)의 하측면에는 바닥판(70)이 결합되어 유로판(50)과 밀폐체(60) 및 바닥판(70)이 적층된 형상으로 결합 고정된다.

이러한 상기 바닥판(70)에는 밀폐체(60)와 동일한 위치에 유입구(2) 및 배출구(3)가 형성되어 외부의 유체관과 토출관이 연결되어 유체가 바닥판(70)을 통해 유로판(50)으로 유입되도록 하고, 유로판(50)을 통해 유동된 유체가 토출되도록 한다.

이렇게 구성된 본 발명의 동작 방법은 다음과 같다.

먼저, 하찬의 유입구(2) 및 배출구(3)에 유체관과 토출관을 연결하여 유체를 유입시키고, 상판(10) 상측에 결합된 모터(1)를 작동시켜 캠부(20)를 회전시키게 된다.

그러면, 캠부(20)의 회전을 통해 다이어프램 밸브(40)의 피스톤(41)이 캠부(20)의 가이드홈(21)을 따라 캠 기어(22)를 통해 승강되고, 이로 인해 다이어프램 밸브(40)의 다이어프램(43)가 유체를 유로호을 통해 펌핑하여 다음 유로홀(51)로 유동시키게 된다.

이로 인해 유체는 일정량씩 유로홈(52)을 통해 유동되어 유로홀(51)을 통과해 유동되고, 이렇게 유로홈(52)들을 통과한 유체는 바닥판(70)의 배출구(3)를 통해 토출관으로 토출된다.

상기 다이어프램 밸브(40)의 동작으로 유동되는 유체의 맥동을 감소시킬 때에는 더 많은 수의 다이어프램 밸브(40)를 사용하면 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 모터의 회전을 통해 캠부를 회전시켜 다이어프램 밸브가 승강되도록 하고, 이를 통해 다이어프램를 개폐하여 유체가 유동되도록 하므로 제조비용이 감소되고, 모터의 회전수로 유량이 제어되므로 유량 제어가 쉬운 이점이 있다.

상기와 같은 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1 : 모터 2 : 유입구
3 : 배출구
10 : 상판 11 : 관통홀
12 : 삽입홈
20 : 캠부 21 : 가이드홈
22 : 캠 기어 24 : 결합부
30 : 하판 31 : 관통구
40 : 다이어프램 밸브 41 : 피스톤
42 : 바퀴 43 : 다이어프램
50 : 유로판 51 : 유로홀
52 : 유로홈
60 : 밀폐체 70 : 바닥판
80 : 커플링

Claims (4)

1. 하측에 원형으로 형성되는 캠부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 중심에 모터의 회전축 또는 캠부의 중심에 형성되는 결합부가 관통 결합되는 관통홀이 형성되는 상판;
   상기 상판의 삽입홈에 삽입되되, 상기 상판의 관통홀에 관통되는 결합부가 돌출 형성되며, 하측면에 다수의 캠 기어가 형성되고, 상기 결합부가 모터의 회전축과 결합되어 회전축의 회전을 통해 회전되는 캠부;
   상기 캠부의 하측에 결합되어 회전되는 캠부의 캠 기어를 통해 승강되어 유로판의 유로홀을 개폐하는 다수의 다이어프램 밸브;
   상기 다이어프램 밸브의 하측에 결합되어 다이어프램 밸브가 외부로 노출되지 않도록 상판과 결합되며, 상기 다이어프램 밸브가 결합되는 위치에 관통구가 형성되는 하판;
   상기 하판의 하측에 결합되며, 상기 하판의 관통구와 동일한 위치에 유로홀이 형성되며, 하측에 상기 유로홀이 연결되는 유로홈이 형성되는 유로판;
   상기 유로판의 하측에 적층되며, 상기 유로홈을 통해 유동되는 유체가 외부로 유출되지 않도록 밀폐시키는 밀폐체; 및
   상기 밀폐체의 하부에 적층 결합되어 밀폐체와 유로판을 결합 고정시키는 바닥판;을 포함하는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 캠부는 하측면에 상기 다이어프램 밸브의 상단이 가이드 되도록 형성된 가이드홈이 형성되고, 상기 가이드홈 하측면으로 캠 기어가 형성되어 상기 다이어프램 밸브를 순차적으로 승강시키는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다이어프램 밸브는,
   상단이 상기 캠부에 접촉되어 캠부의 회전을 통해 승강되는 피스톤; 및
   상기 피스톤의 하단에 결합되어 상기 유로판의 유로홀을 개폐하는 다이어프램;를 포함하는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 상판의 상측에는 모터가 결합되고, 상기 상판의 관통홀을 관통해 모터의 회전축이 삽입되어 상기 캠부와 결합되고, 상기 모터가 회전되어 상기 캠부를 회전시키는 모터를 이용한 일체형 다이어프램 밸브장치.

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