KR101623681B1

KR101623681B1 - 공압식 개폐밸브

Info

Publication number: KR101623681B1
Application number: KR1020150015180A
Authority: KR
Inventors: 김성태
Original assignee: 김성태
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-05-23

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 컴팩트하면서도 높은 수압을 가지는 물이나 기타의 고압 유체를 원활하게 개폐할 수 있도록 된 공압식 개폐밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 밸브하우징(1)과, 밸브하우징(1)의 삽입공(6) 외부 둘레면에 일체로 결합되는 실린더바디(11)와, 상기 실린더바디(11)로부터 공압에 의해 전후진되며 삽입공(6)을 통하여 밸브하우징(1) 내로 삽입되어 전후진되는 작동로드(14)와, 챔버(2) 내에서 작동로드(14)의 전후진방향으로 슬라이드가능하게 결합되며 후단부에 작동로드(14)가 전후진되도록 끼워지는 중공부(24)가 형성되고 중공부(24)의 선단부에는 출구(5)와 연통되는 전방포트(26)가 형성되고 중공부(24)의 타측에는 입구(4)와 연통되며 상기 전방포트(26)보다 작은 단면의 밸런스포트(27)가 형성되며 출구(5) 내측둘레의 시트부(7)에 접촉가능한 밸브체(20)와, 상기 밸브체(20)를 상기 시트부(7)로 탄성가압하는 스프링(16)을 포함하고, 상기 밸브체(20)의 둘레부에는 상기 입구(4)와 연통되어 입구측 유체의 압력에 의해 밸브체(20)를 상기 스프링(16)의 탄성력에 반하여 가압시키는 가압작동면(22)을 포함하고, 상기 공압에 의해 작동되는 작동로드(14)의 선단부가 상기 밸브체(20)의 전방포트(26)를 개폐하도록 된 공압식 개폐밸브가 제공된다.

Description

공압식 개폐밸브 {Pneumatic on off valve}

본 발명은 공압식 개폐밸브에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 구조가 간단하고 컴팩트하면서도, 높은 수압을 가지는 물이나 기타의 고압 유체를 원활하게 개폐할 수 있도록 된 공압식 개폐밸브에 관한 것이다.

높은 수압이 작용하는 물과 같은 고압유체를 공급하는 관로상에 연결되어 유로를 개폐하는 게이트밸브와 같은 개폐밸브의 밸브체에는 큰 수압이 작용하므로, 이러한 개폐밸브의 유로를 개방하거나 폐쇄하는데 큰 동력을 필요로 한다. 아울러 종래의 이러한 개폐밸브는 밸브바디와 이 밸브바디의 개폐핸들을 조작하는 개폐조작부재가 별체로 제작되어 결합되는데, 큰 수압이 작용하는 밸브체를 개폐구동하기 위한 밸브개폐장치의 구조가 복잡하고 장대해지는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2006-0071844호

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 고압유체용 개폐밸브의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 간단하고 컴팩트한 구조를 가지면서도 높은 수압을 가지는 물이나 기타의 고압 유체를 원활하게 개폐할 수 있도록 된 공압식 개폐밸브를 제공하고자 하는 것이다.

1

본 발명의 한 특징에 따르면, 내부에 챔버(2)가 형성된 몸체의 일측에는 입구(4)가 형성되고 이에 직각방향으로 출구(5)가 형성되며 출구(5)의 대향측에는 삽입공(6)이 형성된 밸브하우징(1)과, 상기 밸브하우징(1)의 삽입공(6) 외부 둘레면에 일체로 결합되는 실린더바디(11)와, 상기 실린더바디(11)로부터 공압에 의해 전후진되며 상기 삽입공(6)을 통하여 밸브하우징(1) 내로 삽입되어 전후진되는 작동로드(14)와, 상기 챔버(2) 내에서 작동로드(14)의 전후진방향으로 슬라이드가능하게 결합되며 후단부에 작동로드(14)가 전후진되도록 끼워지는 중공부(24)가 형성되고 중공부(24)의 선단부에는 출구(5)와 연통되는 전방포트(26)가 형성되고 중공부(24)의 타측에는 입구(4)와 연통되며 상기 전방포트(26)보다 작은 단면의 밸런스포트(27)가 형성되며 출구(5) 내측 둘레의 시트부(7)에 접촉가능한 밸브체(20)와, 상기 밸브체(20)를 상기 시트부(7)로 탄성가압하는 스프링(16)을 포함하고, 상기 밸브체(20)의 둘레부에는 상기 입구(4)와 연통되는 가압작동면(22)을 포함하고, 이 가압작동면(22)을 기준으로 출구(5)측 밸브체(20)의 외경은 삽입공(6)측 밸브체(20)의 외경보다 적어도 부분적으로 축소되어, 입구측 유체의 압력에 의해 상기 밸브체(20)를 상기 스프링(16)의 탄성력에 반하여 시트부(7)와 이격되는 방향으로 가압하도록 구성되고, 상기 공압에 의해 작동되는 작동로드(14)의 선단부가 상기 밸브체(20)의 전방포트(26)를 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 밸브하우징(1)의 삽입공(6)측에는 실린더의 작동로드(14)가 수밀하게 출몰하는 커버플레이트(12)가 볼트(13)에 의해 밸브하우징(1)에 체결되고, 상기 실린더바디(11)의 상기 커버플레이트(12)에 면하는 부위에는 플랜지(15)가 형성되고, 이 플랜지(15)를 매개로 실린더바디(11)가 밸브하우징(1)에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 스프링(16)은 상기 작동로드(14)와 상기 밸브체(20)의 중공부(24) 전방면 사이에 탄설된 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브가 제공된다.

본 발명에 따르면, 일측에 입구(4)가 형성되고 이에 직각방향으로 출구(5)가 형성된 밸브하우징(1)과, 공압실린더(10)의 실린더바디(11)를 일체로 결합하고, 공압실린더의 작동로드(14)가 밸브하우징(1) 내에서 전후진되는 밸브체(20)의 중공부(24)로 삽입되어, 공압실린더(10)의 작동로드(14)의 선단부가 밸브체(20)의 중공부(24)의 선단부에 형성되어 출구(5)와 연통되는 전방포트(26)를 선택적으로 개폐시키고, 밸런스포트(27)를 통해 입구측의 고압 유체를 서서히 밸브체(20) 내부의 중공부로 유입시킴으로써, 공압실린더의 개폐작동을 통해 상대적으로 고압이 작용하는 대용량의 급수밸브나 기타의 밸브를 간단한 작동기구에 의해 용이하게 개폐할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면구성도
도 2과 도 3은 상기 실시예의 개방동작상태를 보여주는 단면구성도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예의 단면구성도이고, 도 2와 도 3은 상기 실시예의 개방작동시의 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 몸체의 일측에 유입관이 연결되는 입구(4)가 형성되고, 이에 직각방향으로 토출구가 형성되거나 배출관이 연결되는 출구(5)가 형성된 밸브하우징(1)이 구비된다. 밸브하우징(1) 내부에는 챔버(2)가 형성된다. 이 챔버(2)의 내면을 정밀한 가공면으로 용이하게 형성하기 위해 도시된 실시예에서는 밸브하우징(1)의 내부에 밀봉링(9)을 개재하여 슬리브(3)를 결합하여 이 슬리브(3)의 내부가 챔버(2)를 형성하도록 하며, 이 슬리브(3)의 둘레부에는 상기 입구(4)와 연통되는 통공(8)이 형성된다. 이 슬리브(3)는 밸브하우징(1)과 결합되어 전체로서 밸브바디를 구성하지만, 경우에 따라 슬리브(3)는 생략될 수 있다.

밸브하우징(1)의 출구(5)의 내측 둘레면에는 후술하는 밸브체(20)가 안착되거나 후퇴되는 시트부(7)가 형성한다. 도시된 실시예에는 시트부(7)가 슬리브(3)의 선단부에 배치된다. 이 밸브하우징(1)의 출구(5)의 반대쪽에는 삽입공(6)이 형성되고, 이 삽입공(6)이 형성된 밸브하우징(1)의 외부면에는 공압실린더(10)의 실린더바디(11)가 일체로 결합된다. 도시된 실시예에서는 밸브하우징(1)의 삽입공(6)측에는 공압실린더(10)의 작동로드(14)가 수밀하게 출몰하는 커버플레이트(12)가 볼트에 의해 밸브하우징(1)에 체결되고, 상기 실린더바디(11)의 상기 커버플레이트(12)에 면하는 부위에는 플랜지(15)가 형성되고, 이 플랜지(5)를 매개로 실린더바디(11)가 밸브하우징(1)에 직접 결합되어 일체적으로 구성됨으로써, 간단하고 컴팩트한 밸브개폐작동기구를 형성한다.

상기 밸브하우징(1)에 결합된 슬리브(3)의 내부에는 전술한 바와 같이 입구(4) 및 출구(5)가 연통되는 챔버(2)가 형성되고, 이 챔버(2)에는 밸브체(20)가 오링(21) 등을 개재하여 수밀하게 결합되어 챔버(2) 내에서 전후진된다. 그리고 이 밸브체(20)의 후방에는 상기 밸브하우징(1)의 삽입공(6)과 연통되는 중공부(24)가 형성된다. 이 중공부(24)의 전방, 즉 하단에는 이 중공부(24)의 전방부를 구성하며 단턱부를 이루면서 폭이 좁아지면서 스프링챔버(25)가 형성되고, 이 스프링챔버(25)의 전방에는 출구(5)와 연통되는 전방포트(26)가 형성된다.

이 중공부(24)에는 상기 실린더바디(11)의 내부에서 외부로 돌출된 작동로드(14)가 삽입공(6)을 통해 삽입된다. 이 작동로드(14)는 중공부(24)의 내벽에 대하여 유격을 갖도록 구성된다. 그리고 작동로드(14)의 선단부가 그 하단의 전방포트(26)를 개폐한다. 상기 스프링챔버(25)에는 스프링(16)이 내장되는데, 도시된 실시예에서는 스프링(16)의 상단은 작동로드(14)의 선단에 맞닿고 하단은 밸브체(20)의 전방포트(26)와 스프링챔버(25) 사이에 형성된 단턱부에 걸린다. 이에 따라 스프링(16)은 작동로드(14)에 의해 밀려서 밸브체(20)를 시트부(7)를 향해서 출구(5)를 폐쇄하는 방향으로 탄성가압하게 된다.

도시된 바람직한 실시예에서는 스프링(16)이 작동로드(14)의 선단부와 밸브체(2)의 중공부(24) 전방의 스프링챔버(25)의 단턱부 사이에 탄설되는 것으로 예시하였나, 이와는 달리, 챔버(2)의 커버플레이트(12)와 밸브체(20) 사이에 탄설될 수 있고, 만일 커버플레이트(12)가 생략되고 직접 실린더바디(10)가 밸브하우징(1)에 장착되는 경우에은 실린더바디(10)와 밸브체(20) 사이에 탄설되어 밸브체(20)를 하향 가압할 수도 있을 것이다.

그리고 이 밸브체(20)의 측면 둘레부에는 대략 반원형의 만곡된 단면의 링 형태로 된 가압작동면(22)이 형성된다. 이 가압작동면(22)은 밸브하우징(1)의 입구(4)와 연통된다. 이 가압작동면(22)을 기준으로 상부, 즉 삽입공(6)측 밸브체(20)의 외경은 챔버(2) 또는 슬리브(3)의 내주면에 밀봉될 수 있는 규격으로 제작되지만, 가압작동면(22)을 기준으로 하부, 즉, 출구(5)측 밸브체(20)의 외경은 삽입공(6)측 밸브체(20)의 외경보다 축소되어 제작된다. 이에 따라 입구(4)측 유체의 압력이 밸브체(20)의 가압작동면(22)에 작용할 때, 가압작동면(22)에 대하여 상향하는 압력성분을 받는 면적이 하향하는 압력성분을 받는 면적보다 커서, 결과적으로 입구(4)측 유체의 압력은 밸브체(20)를 상향 가압하게 되고, 이에 따라 밸브체(20)를 스프링(16)의 하향 탄성가압력에 반하여 시트부(7)와 이격되는 방향으로 가압하게 된다.

한편, 상기 밸브체(20)의 중공부(24)의 선단부에 형성된 전방포트(26)에 더하여, 밸브체(20)의 일측에는 밸브하우징(1)의 입구(4)와 중공부(24)를 연결하는 밸런스포트(27)가 형성된다. 이 밸런스포트(27)는 상기 전방포트(26)에 비해 상대적으로 크기가 작은 미세한 관로로 형성된다.

이러한 구조를 가진 본 발명의 밸브의 작동을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 공압실린더의 작동로드(14)가 전진하여 그 선단부가 밸브체(20)의 전방포트(26)를 차단한 상태인데, 이 경우 입구(4)측의 고압 유체의 압력이 밸브체(20)의 둘레부 가압작동면(22)과 밸런스포트(27)를 통해 밸브체(20)의 내부공간인 중공부(24)에도 동일하게 작용하는 상태에서 작동로드(14)의 선단부에 지지되는 스프링(16)이 밸브체(20)를 하향가압하여 출구(5)를 차단한다.
이러한 상태에서 밸브를 개방하려면, 도 2에 도시된 바와 같이, 도시안된 솔레노이드작동기구를 작동시켜서 공압실린더(10)의 작동로드(14)를 상승시킨다. 그러면 작동로드(14) 선단부가 후퇴되어 밸브체(20)의 전방포트(26)가 개방되어, 중공부(24)와 출구(5)가 연통된다. 그러면 입구(4)로부터 크기가 작은 밸런스포트(27)를 통해 고압의 유체가 유입되는 속도는 상대적으로 느리고, 밸브체(20) 내부의 중공부(24)에 있던 고압의 유체가 상대적으로 저압상태인 출구(5)로 배출되는 상대적으로 속도는 빠르므로, 작동로드(14)의 상승시에 곧바로 중공부(24)는 출구(5)와 동등한 수준의 저압상태로 변한다. 그러면 입구(4) 측에서 가압작동면(22)에 작용하는 고압유체에 의한 상승압력이 중공부(24)의 저압에 의한 하강압력과 스프링(16)에 의한 하강력보다 크게 되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브체(20)가 상승하여 시트부(7)와 이격됨으로써 출구(5)가 개방되어 입구로부터 유입된 고압의 물이나 기타 유체가 출구(5)를 통해 배출된다.
이러한 상태에서 다시 밸브를 닫으려면 공압실린더(10)를 조작하여 작동로드(14)를 하강시켜서 그 선단부로 전방포트(26)를 차단한다. 그러면 밸브체(20) 내부의 중공부(24)는 저압인 출구(5)측과 차단되고 밸런스포트(27)를 통해 입구(4)측의 고압유체가 서서히 밸브체(20) 내부의 중공부(24)로 유입되어 밸브체(20)의 내부와 외부에 작용하는 유체의 압력은 동일하게 되고, 그러면 스프링(16)에 의한 가압력에 의해 밸브체(20)는 하강하여 시트부(7)에 접촉됨으로써 출구(5)를 닫게 된다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 공압실린더(10)의 실린더바디(11)와 밸브하우징(1)을 직접 일체로 결합하고, 공압실린더(10)의 작동로드(14)를 밸브하우징(1)으로 삽입하여 밸브체(20)의 내외부가 압력균형을 유지한 상태에서 밸브체(20)를 개폐하도록 구성함으로써, 간단하고 컴팩트한 구조로써 고압이 작용하는 대용량 또는 고압의 급수밸브나 기타의 밸브를 용이하게 개폐작동할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 가능할 것이다.

Claims

내부에 챔버(2)가 형성된 몸체의 일측에는 입구(4)가 형성되고 이에 직각방향으로 출구(5)가 형성되며 출구(5)의 대향측에는 삽입공(6)이 형성된 밸브하우징(1)과, 상기 밸브하우징(1)의 삽입공(6) 외부 둘레면에 일체로 결합되는 실린더바디(11)와, 상기 실린더바디(11)로부터 공압에 의해 전후진되며 상기 삽입공(6)을 통하여 밸브하우징(1) 내로 삽입되어 전후진되는 작동로드(14)와, 상기 챔버(2) 내에서 작동로드(14)의 전후진방향으로 슬라이드가능하게 결합되며 후단부에 작동로드(14)가 전후진되도록 끼워지는 중공부(24)가 형성되고 중공부(24)의 선단부에는 출구(5)와 연통되는 전방포트(26)가 형성되고 중공부(24)의 타측에는 입구(4)와 연통되며 상기 전방포트(26)보다 작은 단면의 밸런스포트(27)가 형성되며 출구(5) 내측 둘레의 시트부(7)에 접촉가능한 밸브체(20)와, 상기 밸브체(20)를 상기 시트부(7)로 탄성가압하는 스프링(16)을 포함하고, 상기 밸브체(20)의 둘레부에는 상기 입구(4)와 연통되는 가압작동면(22)을 포함하고, 이 가압작동면(22)을 기준으로 출구(5)측 밸브체(20)의 외경은 삽입공(6)측 밸브체(20)의 외경보다 적어도 부분적으로 축소되어, 입구측 유체의 압력에 의해 상기 밸브체(20)를 상기 스프링(16)의 탄성력에 반하여 시트부(7)와 이격되는 방향으로 가압하도록 구성되고, 상기 공압에 의해 작동되는 작동로드(14)의 선단부가 상기 밸브체(20)의 전방포트(26)를 개폐하도록 된 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브하우징(1)의 삽입공(6)측에는 실린더의 작동로드(14)가 수밀하게 출몰하는 커버플레이트(12)가 볼트(13)에 의해 밸브하우징(1)에 체결되고, 상기 실린더바디(11)의 상기 커버플레이트(12)에 면하는 부위에는 플랜지(15)가 형성되고, 이 플랜지(15)를 매개로 실린더바디(11)가 밸브하우징(1)에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스프링(16)은 상기 작동로드(14)와 상기 밸브체(20)의 중공부(24) 전방면 사이에 탄설된 것을 특징으로 하는 공압식 개폐밸브.