KR102081640B1 - 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브에 관한 것으로서, 양 단부가 개방되고, 유체가 흐르는 유로를 구비하는 밸브 바디(100)와, 상기 밸브 바디 내에서 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의하여 상기 유로를 개방한 상태와 막은 상태로 선택적으로 개폐하는 볼디스크(200)와, 상기 볼디스크(200)가 상기 밸브 바디(100)의 내부에서 회전할 수 있도록 상기 볼디스크(200)와 연결되는 회전축(300)에 회전력을 부가하는 구동장치(600)가 구비되며,
상기 밸브 바디(100)의 내경부와 상기 볼디스크(200)의 외경부에는 상기 구동장치(600)에 의해 회전되는 볼디스크(200)의 닫힘 각도를 제한하는 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)가 구비되며, 상기 구동장치(600)는 상기 밸브 바디(100)에 결합되며, 상기 회전축(300)이 내장되는 구동장치 케이스(610)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 외부면에 조립되는 유압실린더 장치(700)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 내부에서 상기 유압실린더 장치(700)의 직선운동을 볼디스크(200)가 회전할 수 있도록 회전운동으로 변환시키는 링크장치(800)와, 상기 링크장치(800)에 전달되는 유압실린더의 직선운동의 길이를 제한하여 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제어하는 회전각도 제어장치(900)를 구비한 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브를 제공한다.
상기 밸브 바디(100)의 내경부와 상기 볼디스크(200)의 외경부에는 상기 구동장치(600)에 의해 회전되는 볼디스크(200)의 닫힘 각도를 제한하는 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)가 구비되며, 상기 구동장치(600)는 상기 밸브 바디(100)에 결합되며, 상기 회전축(300)이 내장되는 구동장치 케이스(610)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 외부면에 조립되는 유압실린더 장치(700)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 내부에서 상기 유압실린더 장치(700)의 직선운동을 볼디스크(200)가 회전할 수 있도록 회전운동으로 변환시키는 링크장치(800)와, 상기 링크장치(800)에 전달되는 유압실린더의 직선운동의 길이를 제한하여 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제어하는 회전각도 제어장치(900)를 구비한 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브를 제공한다.
Description
본 발명은 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼에 이중편심가공기술을 적용하여 밸브의 개폐동력을 감소시키고, 수충격을 제어하기 위한 밸브의 개방초기 속도 및 닫힘 말기의 속도를 제어할 수 있는 유압식 밸브 개폐장치를 구비한 볼 밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 공업용수, 산업용수, 전원용수, 온천용수, 상수도 가압장, 고층빌딩 급수, 농업용수, 위생용 및 수영장등에 유체의 공급이나 차단 및 배출을 위하여 밸브가 포함된 관로가 형성되고, 관로가 형성되면 정지하고 있는 펌프를 기동시키거나, 정상운전 중 펌프의 고장이나 정전으로 인하여 갑자기 정지될 때, 혹은 유로의 변경이나 수리 등을 위하여 밸브의 개방 또는 닫힘 시에는 관로 내의 유체의 관성력에 의해 관로 내의 압력의 상승과 하강이 반복적으로 나타나 급격한 압력의 변화를 받게 되고, 이러한 압력의 차이로 인해 배관 등에서 수충격(Water Hammering) 현상이 나타난다.
이와 같은 수충격에 의하여 배관의 파열 등이 문제점이 나타난다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 밸브의 닫힘 말기에는 밸브의 폐쇄속도를 낮추어 관로 내부의 유속이 급격하게 변화되지 않도록 하여 수충격을 예방할 수 있도록 한다.
또한 통상의 밸브에서는 밸브의 개방 또는 밸브의 닫힘시에 밸브의 시트 모든 면이 동시에 맞닿도록 형성되어 마찰토크가 급격하게 증가하여 이를 제어하는 제어장치의 가동장치에 많은 에너지가 필요로 한다.
이러한 개폐에너지의 급격한 변화를 방지하기 위하여 한국 등록특허공보 제10-1804249호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에서 "편심형 버터플라이밸브"가 제안되었다.
이와 같이 제안된 선행기술문헌1의 편심형 버터플라이밸브는, 디스크가 밸브바디의 중심에 대해 1차 편심되고, 샤프트가 유로중심에 대해 2차 편심된 이중 편심형으로 이루어져, 밸브 개폐시 일정 개도에서는 디스크와 밸브시트가 서로 접촉하지 않고 구동하다가 마지막 지수 시에만 접촉되어 밸브의 개폐 에너지가 급격한 변화를 피할 수 없는 문제점이 있다.
이상 설명한 바와 같은 편심형 버터플라이밸브 및 이에 대한 기술은 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 밸브 개폐장치의 개폐 속도를 밸브의 개방 초기나 밸브의 닫힘 말기에는 밸브의 개폐 속도를 기구학적으로 늦출 수 있는 구조로 형성하여, 개폐장치의 전자적 제어의 고장이나, 정전 등으로 인한 비동력적 개폐시(開閉時)에도 밸브의 개방 초기나 밸브의 닫힘 말기에는 밸브의 개폐 속도를 제어할 수 있는 유압식 밸브 개폐장치를 구비한 볼 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적으로는, 밸브의 개폐를 위한 동력의 감소를 위하여 이중편심 밸브 시트를 구현하고 있으며, 1/4회전하여 개폐되는 밸브의 특성상 90°를 넘게 되면 폐쇄위치를 벗어나 지수가 되지 않으므로, 밸브시트와 밸브바디에 닫힘 각도 제한장치를 구비하여 밸브시트가 닫힘위치에서 벗어나지 않도록 형성하며, 밸브 축의 구동 장치에 닫힘위치 및 최대 개방위치를 제어하는 제어장치를 추가적으로 구비하여 실링 성능을 극대화할 뿐 아니라 내구성능을 향상시킬 수 있도록 한 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브는, 양 단부가 개방되고, 유체가 흐르는 유로를 구비하는 밸브 바디(100)와, 상기 밸브 바디 내에서 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의하여 상기 유로를 개방한 상태와 막은 상태로 선택적으로 개폐하는 볼디스크(200)와, 상기 볼디스크(200)가 상기 밸브 바디(100)의 내부에서 회전할 수 있도록 상기 볼디스크(200)와 연결되는 회전축(300)에 회전력을 부가하는 구동장치(600)가 구비되며,
상기 밸브 바디(100)의 내경부와 상기 볼디스크(200)의 외경부에는 상기 구동장치(600)에 의해 회전되는 볼디스크(200)의 닫힘 각도를 제한하는 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)가 구비되며,
상기 구동장치(600)는 상기 밸브 바디(100)에 결합되며, 상기 회전축(300)이 내장되는 구동장치 케이스(610)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 외부면에 조립되는 유압실린더 장치(700)와, 상기 구동장치 케이스(610)의 내부에서 상기 유압실린더 장치(700)의 직선운동을 볼디스크(200)가 회전할 수 있도록 회전운동으로 변환시키는 링크장치(800)와, 상기 링크장치(800)에 전달되는 유압실린더의 직선운동의 길이를 제한하여 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제어하는 회전각도 제어장치(900)를 구비한 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브가 제공된다.
또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 상기 밸브 바디(100)는 상기 볼디스크(200)를 내부에 장착할 수 있는 본체(110)와, 상기 본체(110)에는 내부에 장착되는 볼디스크(200)를 고정하며 회전시키는 회전축(300)이 삽입되어 고정되는 축관(120)이 구비되며, 상기 본체(110)에 결합되며, 볼디스크(200)를 실링할 수 있는 몸통시트(130)를 포함하는 양측 커버(120)가 구비되며,
상기 볼디스크(200)는 배관(210, 220)을 십자형으로 접합된 형상의 볼로서, 볼에 형성되는 볼시트(230)와, 상기 볼시트(230)의 가공중심(G1)과 볼의 회전 중심(G2)이 이격되도록 가공되며, 상기 본체(110)와 조립된 양측 커버(200)에 형성된 몸통시트(210)의 가공중심(G3)은 상기 볼디스크(200)의 회전축(300)이 삽입되는 축공(240)의 중심(G4)과 이격되도록 가공되고, 상기 볼시트(230)의 가공중심(G1)과 몸통시트(210)의 가공중심(G3)이 동일하며, 볼의 회전 중심(G2)과 축관(120)의 중심(G4)이 동일한 위치로 형성되어서, 몸통시트(210) 및 볼시트(230)의 가공중심(G3, G1)과 볼디스크(200)의 회전중심(G2)이 편심되도록 조립되어, 몸통시트(210)에 의해 형성되는 원주면과 볼시트(230)의 회전궤도가 일정한 부분에서만 접촉되도록 형성되면서 마찰토크가 저감되고 몸통시트(210) 및 볼시트(230)의 마찰마모가 저감될 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)은 상기 본체(110) 내주면 축관(120) 부분에는 몸체 스토퍼(130)가 구비되고, 상기 볼디스크(200) 외주면에 형성된 축공(240)의 부분에는 상기 몸체스토퍼(130)와 접촉되는 볼디스크 스토퍼(250)가 형성되어, 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제한할 수 있도록 형성되며, 상기 볼디스크 스토퍼(250)에는 나사 결합되는 스토퍼 조절부(260)가 더 구비되며, 상기 스토퍼 조절부(260)의 나사회전에 따라 전후진하여 회전 각도를 미세 조절할 수 있도록 형성된다.
본 발명과 관련된 일예에 따르면, 상기 유압실린더 장치(700)는 상부커버(710)와, 실린더부(720)와, 하부커버부(730)로 형성되고, 상기 실린더부(720)에 내장되는 피스톤(740)과 상기 피스톤(740)에는 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤축(750)이 연결되며, 상기 하부커버부(730)에는 스톤축(750)이 삽입됨과 동시에 외주면으로 실린더 내부 유체가 외부로 배출될 수 있도록 형성된 피스톤축 배출공(731)과, 상기 피스톤축 배출공(731) 이외에 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 미세배출공(732)이 형성되며,
상기 피스톤축(750)은 피스톤(740)과 연결된 일측부의 직경(A)이 타측부의 직경(B)보다 굵게 일정한 길이(L)로 형성되어, 피스톤의 행정에 따라 상기 피스톤축 배출공(731)을 개폐됨으로 실린더 내부의 유체 배출면적이 변경되어 피스톤(740)의 이동속도가 변경될 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 피스톤축(750)의 직경은 다단으로 형성하여, 상기 피스톤축(750)의 외경(A, B)과 유체배출구(770)의 내경( C )의 차이에 따라 배출면적이 변경되어, 상기 피스톤(740)의 진행속도도 다단으로 형성되면서 유로의 개방초기 및 닫힘 말기의 속도가 조절되며 2차 폐쇄시간 조정을 위한 니들밸브(733)가 형성된다.
또한, 상기 링크장치(800)는 상기 회전축(300)에 고정되는 크랭크(810)와, 상기 크랭크(810)의 일 부위(811)와 상기 피스톤축(750)과 연결된 연결축(760)의 일 부위(741)를 연결하는 링크(820)와, 상기 링크(820)의 양단 연결부에는 힌지A(830), 힌지B(840)가 구비되어, 상기 연결축(760)의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축(300)을 회전시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결축(760)의 일단부에는 나선부(770)가 형성되며, 상기 나선부(770)에는 상부스토퍼(780), 힌지상부너트(771), 힌지B(840), 힌지하부너트(772)가 조립되며, 조립된 힌지B(840)의 양단에는 가이드(850)가 구비되고, 상기 가이드(850)는 상기 구동장치 케이스(610)에 형성된 가이드홈(620)에 삽입되어, 상기 가이드(850)가 가이드홈(620)을 따라 직선으로 이동할 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 회전각도 제어장치(900)는 상기 회전축(300)의 열림 각도 제한하는 상부스토퍼(780)와, 상기 볼디스크(200)의 위치를 조절할 수 있도록 회전축(300)의 회전위치를 조절하는 디스크 위치 조절장치와, 상기 회전축(300)의 닫힘 각도 제한하는 하부스토퍼(790)로 이루어진다.
그리고 상기 상부스토퍼(780)는 상기 나선부에서 상, 하로 이동하여 상기 힌지B(840)의 상부 이동거리를 제한하여 밸브의 상기 회전축(300)의 열림 각도 제한하며, 상기 디스크 위치 조절장치는 상기 나선부(770)에 조립된 힌지상부너트(771) 및 힌지하부너트(772)를 이용하여 힌지B(840) 위치를 조절하여 밸브디스크의 위치를 조절할 수 있도록 형성되며,
상기 하부스토퍼(790)는 상기 나선부(770)의 하부 면에 맞닿을 수 있도록 상기 나선부(770)와 동일한 중심선을 가지는 상기 구동장치 케이스(610)의 하부에 나선홀(630)을 구비하여, 상기 나선홀(630)에 나선 결합되어 상, 하로 이동하여 상기 나선부(770)의 하부 이동거리를 조절하여 밸브의 상기 회전축(300)의 닫힘 각도를 제한할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브에 따르면, 배관 라인 상에 설치되는 볼밸브의 개폐장치의 개폐 속도를 밸브의 개방 초기나 밸브의 닫힘 말기에는 1차로 기구학적으로 늦출 수 있는 구조로 형성하고, 정전 등으로 인한 비동력적 개폐시에도 수충격 방지를 할 수 있도록 밸브의 폐쇄속도를 2차로 니들밸브(733)로 조절할 수 있는 장점이 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브의 밸브 바디의 내주면과 밸브시트 외주면에 밸브 최대 닫힘 위치 제한장치(Full cloes stopper)를 구비하여 밸브시트의 과회전을 방지할 수 있으며,
또한, 밸브 축의 구동 장치에 닫힘 위치 및 최대 개방위치를 제어하는 제어장치를 추가적으로 구비하여 실링 성능을 극대화할 뿐 아니라 내구성능이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유압식 밸브 개폐장치를 구비한 볼 밸브의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 볼 밸브 몸체의 분리사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 볼 밸브의 이중편심 밸브시트의 폐쇄상태의 개폐관계도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 볼 밸브의 이중편심 밸브시트의 개방상태의 개폐관계도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브시트와 밸브바디에 닫힘 각도 제한장치의 설치상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유압실린더 장치의 유체 흐름상태의 작동도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유압실린더 장치에 의한 밸브대 디스크 열림각도와 작동시간의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 7 과 도 8은 유압식 밸브 개폐장치의 링크장치 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 볼 밸브 몸체의 분리사시도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 볼 밸브의 이중편심 밸브시트의 폐쇄상태의 개폐관계도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 볼 밸브의 이중편심 밸브시트의 개방상태의 개폐관계도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브시트와 밸브바디에 닫힘 각도 제한장치의 설치상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유압실린더 장치의 유체 흐름상태의 작동도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유압실린더 장치에 의한 밸브대 디스크 열림각도와 작동시간의 관계를 나타내는 관계도이다.
도 7 과 도 8은 유압식 밸브 개폐장치의 링크장치 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
첨부도면 도 1 내지 도 8은 본 발명의 각 실시 예에 따른 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브를 도시한 도면들이다.
본 발명에 따른 유압식 볼밸브는 유체가 흐르는 배관과 배관 사이에 유체의 흐름을 제어할 수 있도록 구비된 것을 일례로 예시하여 설명한다.
상기 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 양 단부가 개방되고, 유체가 흐르는 유로를 구비하는 밸브 바디(100)와, 상기 밸브 바디 내에서 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의하여 상기 유로를 개방한 상태와 막은 상태로 선택적으로 개폐하는 원통형 유로를 구비한 볼디스크(200)와, 상기 볼디스크(200)가 상기 밸브 바디(100)의 내부에서 회전할 수 있도록 상기 볼디스크(200)와 연결되는 회전축(300)에 회전력을 부가하는 구동장치(600)가 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 상기 밸브 바디(100)는 상기 볼디스크(200)를 내부에 장착할 수 있는 본체(110)와, 상기 본체(110)에는 내부에 장착되는 볼디스크(200)를 고정하며 회전시키는 회전축(300)과, 상기 회전축(300)이 삽입되어 고정되는 축관(120)이 구비되며, 상기 본체(110)에 결합되어 볼디스크(200)를 실링할 수 있는 몸통시트(130)를 포함하는 양측 커버(120)로 형성되어 있다.
또한, 상기 볼디스크(200)는 배관(210, 220)을 십자형으로 접합된 형상의 볼(Ball)로서, 볼에 형성되는 볼시트(230)와, 상기 볼시트(230)의 가공중심(G1)과 볼의 회전 중심(G2)이 이격되도록 가공되며, 상기 본체(110)와 조립된 양측 커버(200)에 형성된 몸통시트(210)의 가공중심(G3)은 상기 볼디스크(200)의 회전축(300)이 삽입되는 축공(240)의 중심(G4)과 이격되도록 가공되고, 상기 볼시트(230)의 가공중심(G1)과 몸통시트(210)의 가공중심(G3)이 동일하며, 볼의 회전 중심(G2)과 축관(120)의 중심(G4)이 동일한 위치로 형성되어서, 몸통시트(210) 및 볼시트(230)의 가공중심(G3, G1)과 볼디스크(200)의 회전중심(G2)이 편심되도록 조립되어, 몸통시트(210)에 의해 형성되는 원주면과 볼시트(230)의 회전궤도가 일정한 부분에서만 접촉되도록 형성되면서 마찰토크가 저감되고 몸통시트(210) 및 볼시트(230)의 마찰마모가 저감될 수 있도록 형성된다.
이와 같이 몸통시트(210) 및 볼시트(230)의 가공중심(G3, G1)과 볼디스크(200)의 회전중심(G2)이 편심되도록 조립되어, 밸브디스크의 회전 궤도와 몸체시트의 가공된 원주는 일정한 부분에서는 정확하게 밀착되나, 이러한 부분이 지나면 상호 편심되어 밸브시트의 한쪽 부분은 파손이나, 심하게 끼임이 되고, 타쪽에서는 누설이 될 수 있는 단점이 있다.
본원 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 밸브 바디(100)의 내경부와 상기 볼디스크(200)의 외경부에는 상기 구동장치(600)에 의해 회전되는 볼디스크(200)의 닫힘 각도를 제한하는 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)가 구비되며, 상기 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)는 상기 본체(110) 내주면 축관(120) 부분에는 몸체 스토퍼(130)가 구비되고, 상기 볼디스크(200) 외주면에 형성된 축공(軸孔; 240)의 부분에는 상기 몸체스토퍼(130)와 접촉되는 볼디스크 스토퍼(250)가 형성되어, 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제한할 수 있도록 형성되며, 상기 볼디스크 스토퍼(250)에는 나사 결합되는 스토퍼 조절부(260)가 더 구비되며, 상기 스토퍼 조절부(260)의 나사회전에 따라 전후진하여 회전 각도를 미세 조절할 수 있도록 형성된다.
또한, 도5, 6에는 본 발명의 각 실시 예에 따른 유압실린더 장치(700)를 도시한 도면들이다.
상기 유압실린더 장치(700)는 상부커버(710)와, 실린더부(720)와, 하부커버부(730)로 형성되어 있다.
상기 실린더부(720)에 내장되는 피스톤(740)과, 상기 피스톤(740)에는 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤축(750)이 연결되어 있다.
또한, 상기 상부커버(710)에는 상기 실린더부(720)에 내장되는 피스톤(740)의 일면으로 유입되어 실린더부(720)에 내장되는 피스톤(740)을 로드 쪽으로 전진될 수 있도록 유체를 공급하는 헤드부 유체 공급공이 형성되어 있다
또한, 상기 하부커버부(730)에는 피스톤축(750)이 삽입됨과 동시에 외주면으로 실린더 내부 유체가 외부로 배출될 수 있도록 형성된 피스톤축 배출공(731)과, 상기 피스톤축 배출공(731) 이외에 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 미세배출공(732)이 형성되며, 상기 피스톤축(750)은 피스톤(740)과 연결된 일측부의 직경(A)이 타측부의 직경(B)보다 굵게 일정한 길이(L)로 형성됨에 따라, 상기 피스톤축 배출공(731)의 내경은 상기 피스톤축(750)의 일측부의 직경(A)과 동일하여, 상기 직경(A) 부분의 피스톤축(750)이 통과 시에는 상기 피스톤축 배출공(731)은 폐쇄되고, 직경(B)부에서는 상기 피스톤축 배출공(731)의 내경부과 상기 직경(B)의 외경부 사이의 간격부로 유체가 배출되어 개방되는 구성이므로, 상기 피스톤의 행정에 따라 상기 피스톤축 배출공(731)이 개폐됨으로 유체의 배출면적이 변경되어 피스톤(740)의 이동속도가 기구학적으로 변경될 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 피스톤축(750)의 직경은 다단으로 형성하여, 상기 피스톤축(750)의 외경(A, B), 또는 피스톤축(750)의 직경(A)과 직경(B)사이에 원추형의 직경부를 부가할 수 있고, 이러한 피스톤축(750)의 직경 변화에 따라 상기 유체배출구(770)의 내경( C )과의 차이도 변경됨에 따라 배출면적이 변경되어, 상기 피스톤(740)의 진행속도도 다단으로 형성되면서 유속조절장치(니들밸브; 733)로 닫힘 말기의 속도가 조절되어 수충격을 방지할 수 있도록 형성된다.
즉, 헤드부 유체 공급 공에서 유체가 공급되면, 피스톤(740)이 로드 쪽으로 전진함에 따라 피스톤(740)과 연결된 피스톤축(750)이 전지하게 되고, 이때의 상기 피스톤축(750)의 직경(B)의 외경부와 피스톤축 배출공(731)의 내경부 사이에는 간극이 형성되어 있으므로 상기 간극사이로 유체가 배출되며, 동시에 상기 하부커버부(730)에 형성된 미세배출공(732)으로 유체가 배출되어, 급속 전진된다.
상기와 같은 속도로 상기 피스톤축(750)이 일정한 길이 통상의 70~90%의 길이로 전진하면, 상기 피스톤축(750)의 직경(A)의 외경부가 피스톤축 배출공(731)에 삽입되면 직경(A)의 외경부와 피스톤축 배출공(731)의 내경부가 동일한 직경으로 밀착되도록 형성되어 상기 피스톤축 배출공(731)으로의 유체 배출은 정지된다.
따라서 실린더 내부의 유체는 상기 하부커버부(730)에 형성된 미세배출공(732)으로만 배출되면서 유체의 배출속도가 감속되고, 이에 따라 피스톤축(750)의 전진속도도 감속되어 전진하게 된다.
또한 상기 하부커버부(730)에는 상기 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 미세배출공(732)으로 형성된 유로의 통과 면적을 조절하여 유속을 미세하게 조절할 수 있는 유속조절장치(니들밸브; 733)가 더 구비된다.
또한 밸브의 개방 시에도 상기 닫힘 단계의 반대로 순서로 작동되어 개방초기의 속도는 감속된 속도로 전진되고, 일정한 거리만큼 이동한 후에 피스톤축 배출공(731)이 개방되어 유체의 유입속도가 증가되어 피스톤축(750)의 전진속도 또한 증가 된다.
이와 같이 피스톤축 배출공(731)과 미세배출공(732)과 상기 미세배출공(732)의 유로의 통과 면적을 조절하여 유속을 미세하게 조절할 수 있는 유속조절장치(733)를 구비하여 이들의 조합에 의하여 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 면적을 조절함에 따라 밸브의 폐쇄말기 및 개방초기의 속도를 감속할 수 있고, 속도의 미세 조절도 가능하게 된다.
또한, 도7, 8에는 본 발명의 실시 예에 따른 링크장치 및 회전각도 제어장치를 도시한 도면들이다.
상기 링크장치(800)는 상기 회전축(300)에 고정되는 크랭크(810)와, 상기 크랭크(810)의 일 부위(811)와 상기 피스톤축(750)과 연결된 연결축(760)의 일 부위(741)를 연결하는 링크(820)와, 상기 링크(820)의 양단 연결부에는 힌지A(830), 힌지B(840)가 구비된다.
이와 같은 구성을 이용하여 상기 연결축(760)의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축(300)을 회전시킬 수 있도록 형성되고, 상기 연결축(760)의 일단부에는 나선부(770)가 형성되어 있다.
상기 나선부(770)에는 상부스토퍼(780), 힌지상부너트(771), 힌지B(840), 힌지하부너트(772)가 조립되며, 조립된 힌지B(840)의 양단에는 가이드(850)가 더 구비되고, 상기 가이드(850)는 상기 구동장치 케이스(610)에 형성된 가이드홈(620)에 삽입되어, 상기 연결축(760)의 직선운동에 의하여 상기 가이드(850)가 가이드홈(620)을 따라 직선으로 이동할 수 있도록 형성된다.
이와 같은 구성에 의하여 힌지B(840)가 하부로 이동하면 상기 링크(820)는 상기 크랭크(810)를 회전하도록 이동되고, 이에 따라 밸브의 회전축이 회전하게 된다. 즉, 상기 연결축(760)의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축(300)을 회전시킬 수 있도록 형성되어 있다.
또한, 본원 발명에서는 상기 연결축(760)의 이동길이를 조절하고, 상부 이동점과 하부 이동점을 제한하는 회전각도 제어장치(900)가 구비되어 있고,
상기 회전각도 제어장치(900)는 상기 회전축(300)의 열림 각도 제한하는 상부스토퍼(780)와, 상기 볼디스크(200)의 디스크 위치를 조절할 수 있도록 회전축(300)의 회전위치를 조절하는 디스크 위치 조절장치와, 상기 회전축(300)의 닫힘 각도 제한하는 하부스토퍼(790)로 이루어진다.
상기 상부스토퍼(780)는 상기 나선부에서 상, 하로 이동하여 상기 힌지B(840)의 상부 이동거리를 제한하여 밸브의 상기 회전축(300)의 열림 각도 제한한다.
또한, 상기 디스크 위치 조절장치는 상기 나선부(770)에 조립된 힌지상부너트(771) 및 힌지하부너트(772)를 이용하여 힌지B(840) 위치를 조절하여 밸브디스크의 위치를 조절할 수 있도록 형성된 장치로서,
상기 연결축에 결합된 나선부(770)에 조립되어 있는 힌지B(840)는 힌지상부너트(771)와 힌지하부너트(772)에 의하여 상기 나선부에 고정되어 있으므로, 상기 힌지상부너트(771)와 힌지하부너트(772)의 이동에 의하여 고정된 힌지B(840)의 위치를 조절할 수 있고, 상기 힌지B(840)의 위치를 조절함에 따라 상기 힌지B(840)와 연결된 링크에 의하여 상기 크랭크(810)를 미세하게 회전시킬 수 있고,
상기 크랭크(810)에 결합된 밸브의 회전축이 회전하게 되어, 밸브 디스크의 초기 위치를 조절할 수 있다.
또한, 상기 하부스토퍼(790)는 상기 나선부(770)의 하부 면에 맞닿을 수 있도록 상기 나선부(770)와 동일한 중심선을 가지는 상기 구동장치 케이스(610)의 하부에 나선홀(630)을 구비하여, 상기 나선홀(630)에 나선 결합되어 상, 하로 이동하여 상기 나선부(770)의 하부 이동거리를 제한하여 밸브의 상기 회전축(300)의 닫힘 각도를 제한할 수 있도록 형성된다.
또한, 상기 구동장치 케이스(610)에는 상기 구동장치 케이스(610)의 내부를 관찰할 수 있는 감시창(640)이 형성되어 있고, 상기 볼디스크(200)와 연결되는 회전축(300)의 회전위치를 감지할 수 있는 회전 각도를 측정하는 인디케이터[indicator; 1000]가 더 부착되며,
상기 인디케이터에 의하여 상기 회전축(300)의 회전각도를 측정하여 제어부에 송신하며, 상기 제어부는 송신된 회전각도 값으로 밸브의 회전각도를 파악할 수 있도록 형성된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 밸브 바디 110 : 본체/몸통
120 : 보조몸통 130 : 몸체 스토퍼
200 : 볼디스크 230 : 볼시트
240 : 축공/축보스 250 : 볼디스크 스토퍼
260 : 스토퍼 조절부 300 : 회전축
400 : 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치 500 : 다리
600 : 구동장치 610 : 구동장치 케이스
620 : 가이드홈 630 : 나선홀
700 : 유압실린더 장치 710 : 상부커버
720 : 실린더부 730 : 하부커버부
740 : 피스톤 750 : 피스톤축
800 : 링크장치 900 : 회전각도 제어장치
780 : 상부스토퍼 790 : 하부스토퍼
1000 : 인디케이터 733 : 유속조절장치
A : 피스톤축(750) 일측부의 직경 B : 피스톤축(750) 타측부의 직경
C : 유체배출구(770)의 내경
120 : 보조몸통 130 : 몸체 스토퍼
200 : 볼디스크 230 : 볼시트
240 : 축공/축보스 250 : 볼디스크 스토퍼
260 : 스토퍼 조절부 300 : 회전축
400 : 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치 500 : 다리
600 : 구동장치 610 : 구동장치 케이스
620 : 가이드홈 630 : 나선홀
700 : 유압실린더 장치 710 : 상부커버
720 : 실린더부 730 : 하부커버부
740 : 피스톤 750 : 피스톤축
800 : 링크장치 900 : 회전각도 제어장치
780 : 상부스토퍼 790 : 하부스토퍼
1000 : 인디케이터 733 : 유속조절장치
A : 피스톤축(750) 일측부의 직경 B : 피스톤축(750) 타측부의 직경
C : 유체배출구(770)의 내경
Claims (5)
- 양 단부가 개방되고, 유체가 흐르는 유로를 구비하는 밸브 바디(100)와,
상기 밸브 바디 내에서 회전 가능하게 장착되며, 회전에 의하여 상기 유로를 개방한 상태와 막은 상태로 선택적으로 개폐하는 원통형 유로를 구비한 볼디스크(200)와,
상기 볼디스크(200)가 상기 밸브 바디(100)의 내부에서 회전할 수 있도록 상기 볼디스크(200)와 연결되는 회전축(300)에 회전력을 부가하는 구동장치(600)가 구비되며,
상기 밸브 바디(100)의 내경부와 상기 볼디스크(200)의 외경부에는
상기 구동장치(600)에 의해 회전되는 볼디스크(200)의 닫힘 각도를 제한하는 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)가 구비되며,
상기 구동장치(600)는
상기 밸브 바디(100)에 결합되며, 상기 회전축(300)이 내장되는 구동장치 케이스(610)와,
상기 구동장치 케이스(610)의 외부면에 조립되는 유압실린더 장치(700)와
상기 구동장치 케이스(610)의 내부에서 상기 유압실린더 장치(700)의 직선운동을 볼디스크(200)가 회전할 수 있도록 회전운동으로 변환시키는 링크장치(800)와,
상기 링크장치(800)에 전달되는 유압실린더의 직선운동의 길이를 제한하여 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제어하는 회전각도 제어장치(900)를 구비하고,
상기 유압실린더 장치(700)는
상부커버(710)와, 실린더부(720)와, 하부커버부(730)로 형성되고,
상기 실린더부(720)에 내장되는 피스톤(740)과
상기 피스톤(740)에는 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤축(750)이 연결되며,
상기 하부커버부(730)에는 피스톤축(750)이 삽입됨과 동시에 외주면으로 실린더 내부 유체가 외부로 배출될 수 있도록 형성된 피스톤축 배출공(731)과,
상기 피스톤축 배출공(731) 이외에 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 미세배출공(732)이 형성되며,
상기 피스톤축(750)은 다단으로 형성되되, 피스톤(740)과 연결된 일측부의 직경(A)이 타측부의 직경(B)보다 굵게 형성되어, 피스톤의 행정에 따라 상기 피스톤축(750)의 외경(A, B)과 유체배출구(770)의 내경( C )의 차이에 따라 배출면적이 변경되어, 상기 피스톤(740)의 진행속도도 다단으로 형성되면서 유로의 개방초기 및 닫힘 말기의 속도가 조절되어 수충격을 방지할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브. - 제1항에 있어서
상기 볼디스크의 닫힘 각도 제한장치(400)는
상기 밸브 바디(100) 내주면에는 몸체 스토퍼(130)가 구비되고,
상기 볼디스크(200) 외주면에 형성된 축공/축보스(240)의 부분에는 상기 몸체스토퍼(130)와 접촉되는 볼디스크 스토퍼(250)가 형성되어, 상기 볼디스크(200)의 회전 각도를 제한할 수 있도록 형성되며,
상기 볼디스크 스토퍼(250)에는 나사 결합되는 스토퍼 조절부(260)가 더 구비되며,
상기 스토퍼 조절부(260)의 나사회전에 따라 전후진하여 회전 각도를 미세 조절할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브. - 제1항에서 있어서
상기 하부커버부(730)에는 상기 실린더 내부 유체가 외부로 배출되는 미세배출공(732)으로 형성된 유로의 통과 면적을 조절하여, 유속을 미세하게 조절할 수 있는 유속조절장치(733)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브. - 제1항에 있어서
상기 링크장치(800)는
상기 회전축(300)에 고정되는 크랭크(810)와,
상기 크랭크(810)의 일 부위(811)와 상기 피스톤축(750)과 연결된 연결축(760)의 일 부위(741)를 연결하는 링크(820)와
상기 링크(820)의 양단 연결부에는 힌지A(830), 힌지B(840)가 구비되어,
상기 연결축(760)의 직선운동을 회전운동으로 변환하여 상기 회전축(300)을 회전시킬 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브. - 제4항에 있어서
상기 회전각도 제어장치(900)는
상기 회전축(300)의 열림 각도 제한하는 상부스토퍼(780)와,
상기 볼디스크(200)의 위치를 조절할 수 있도록 회전축(300)의 회전위치를 조절하는 디스크 위치 조절장치와,
상기 회전축(300)의 닫힘 각도 제한하는 하부스토퍼(790)로 이루어진 것을 특징으로 하는 수충격 제어 및 에너지 절감형 유압식 볼밸브.
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