KR102451557B1 - 액츄에이터 밸브 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액츄에이터 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 내부에는 상부가 개방된 수용홈이 형성되며 외주 둘레에는 수용홈과 연통하는 복수의 포트부재가 형성된 밸브 바디; 상기 수용홈 내에 회전 가능하게 설치되며 상기 포트부재를 선택적으로 개폐단속하는 개구를 형성한 밸브체; 상기 포트부재가 형성되는 수용홈의 내벽면과 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트; 상기 밸브 바디의 개방된 상부를 마감하며 상기 밸브체를 회전시키는 구동력을 전달하는 액츄에이터를 포함하되, 상기 액츄에이터의 출력축은 밸브체의 내측으로 진입하는 길이로 연장되며 상기 밸브체에는 상기 출력축의 적어도 일부를 내측으로 수용하는 체결용 수용부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 조립의 용이성은 향상시키고 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

액츄에이터 밸브 어셈블리{actuator valve assembly}

본 발명은 액츄에이터 밸브 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브 바디의 개방된 상부에 액츄에어터를 다이렉트로 결합하여 조립의 용이성 및 비용을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 밸브 포트와 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트가 유동하거나 떨림이 발생하는 것을 방지할 수 있는 액츄에이터 밸브 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 밸브 어셈블리는 유체가 흐르는 유로에 설치되어 유체의 흐름 방향 및 유량을 제어하는 장치로서, 상기 밸브 어셈블리를 구성하는 밸브체의 종류로는 볼 밸브, 글로브 밸브, 플러그 밸브, 게이트 밸브 등이 있다.

상기 밸브체(valve rotor)는 내부에 유체가 통과하는 개구를 형성하며 밸브 본체 내에 삽입된 것으로, 핸들 또는 모터의 조작에 의해 회전함으로써 유로를 개폐하는 구조로 이루어진다.

통상의 밸브체를 설계함에 있어서는 수송 대상이 되는 유체의 누설을 방지해야하는 기밀성, 마모 방지를 위한 내구성 등의 이외에도 밸브체의 위치 조작에 의한 정확한 유체 유량을 제어할 수 있어야 하는 제어성 등을 고려해야 하며, 이들은 밸브체를 구성하는 밸브 어셈블리의 성능을 평가하는 기준의 척도가 된다.

특히 자동차의 공조 시스템에 사용되는 밸브 어셈블리는 3방향 또는 4방향에 유체의 출입구를 구성하는 밸브로서, 주로 컨트롤 모터와 조합하여 유체의 유로 전환과 동시에 유량 조절을 하는 자동 제어 밸브이다.

이와 같은 통상의 밸브 어셈블리는 압축기, 히터 코어와 유로를 매개로 설치되어 자동차의 엔진을 순환한 냉각수의 흐름을 제어하여 히터 코어로 냉각수를 유입시키거나 히터 코어를 거치지 않고 바이패스 시켜 자동차의 실내 온도를 조절하도록 구성된다.

일 예로서, 한국등록특허공보 제1892604호(출원인:우리산업)의 "밸브 조립체"가 개시되어 있다. 구체적으로, 복수의 포트부재가 형성되는 밸브 바디, 밸브 바디에 설치되는 밸브체, 밸브시트, 밸브 캡 및 상기 밸브 캡의 상부에 설치되는 구동수단(액츄에이터)을 포함하는 구성이다.

즉, 상기 구동수단의 구동력이 상기 밸브체를 회전시켜 유체의 유량을 제어할 수 있는 것이다.

그런데, 종래의 기술은 밸브 바디와 구동수단 사이에는 상기 밸브 바디의 개방된 상부를 선행적으로 마감하는 별도의 밸브 캡을 구성하고 있기 때문에 그에 따른 부품 및 조립공수가 증가되어 원가가 상승되는 문제점이 있었고, 작업성 및 생산성이 저하되는 문제점이 있다.채

또한, 상기 포트부재와 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트의 경우 유량의 압력에 의해 유동하는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제1892604호(2018.08.22)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 밸브 바디의 개방된 상부에 액츄에어터를 다이렉트로 결합하여 조립의 용이성 및 비용을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 밸브 포트와 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트가 유동하거나 떨림이 발생하는 것을 방지할 수 있는 액츄에이터 밸브 어셈블리를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액츄에이터 밸브 어셈블리는, 내부에는 상부가 개방된 수용홈이 형성되며 외주 둘레에는 수용홈과 연통하는 복수의 포트부재가 형성된 밸브 바디; 상기 수용홈 내에 회전 가능하게 설치되며 상기 포트부재를 선택적으로 개폐단속하는 개구를 형성한 밸브체; 상기 포트부재가 형성되는 수용홈의 내벽면과 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트; 상기 밸브 바디의 개방된 상부를 마감하며 상기 밸브체를 회전시키는 구동력을 전달하는 액츄에이터를 포함하되, 상기 액츄에이터의 출력축은 밸브체의 내측으로 진입하는 길이로 연장되며 상기 밸브체에는 상기 출력축의 적어도 일부를 내측으로 수용하는 체결용 수용부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 바디의 내측면에는 상기 밸브시트가 상,하방향으로 결합되는 시트수용부가 형성되며, 상기 시트수용부는 평면에서 바라볼 때, 개구부의 폭이 내측으로부터 외측으로 갈수록 점차 증가하는 고정유도 경사면이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 시트수용부의 하부에는 양측면과 바닥면 사이를 경사지게 연결하는 모따기 경사부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브시트는 내부에 중공부를 형성하며 상기 밸브체의 외주면에 대응하여 밀착이 이루어지며 시트몸체와, 상기 시트몸체의 중공부 외측 테두리에 설치되는 실링부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 시트몸체는 상기 고정유도 경사면에 대응하여 상보적으로 결합이 이루어지는 시트 경사면이 형성되며, 상기 시트몸체의 상,하부 양측에는 모따기 경사부와 대응하는 시트 모따기면이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 액츄에이터의 바닥면에는 상기 밸브시트를 위에서 아래쪽으로 가압하는 가압돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 출력축의 길이방향 일측에는 체결돌기가 형성되며, 상기 체결용 수용부에는 상기 체결돌기를 상대 회전 가능하지 않게 수용하는 돌기수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 밸브 바디의 개방된 상부에 액츄에터를 다이렉트로 결합시킴으로써, 조립의 용이성은 향상시키고 제조비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 시트수용부의 개구부 폭이 양측면에는 고정유도 경사면을 형성함으로써, 밸브시트가 시트수용부의 영역 밖으로 유동하는 것을 근본적으로 차단시켜 유체가 누설되거나 떨림에 의한 소음이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 밸브 어셈블리를 나타낸 저면 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 밸브 바디의 구성 및 구조를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2의 밸브체의 저면 사시도이다.
도 5는 도 2의 밸브시트의 구성 및 결합구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 1의 밸브 바디와 액츄에이터의 결합면을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 액츄에이터 밸브 어셈블리의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명한다.

참고로, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어와 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석해야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액츄에이터 밸브 어셈블리는 상부가 개방된 수용홈(101)이 형성되며 외주 둘레에는 수용홈(101)과 연통하는 복수의 포트부재(110)가 형성된 밸브 바디(100), 상기 수용홈(101) 내에 회전 가능하게 설치되며 상기 포트부재(110)를 선택적으로 개폐단속하는 복수의 개구(210)를 형성한 밸브체(200), 상기 포트부재(110)가 형성되는 수용홈(101)의 내벽면과 밸브체(200) 사이에 개재되는 밸브시트(300), 상기 밸브 바디(100)의 개방된 상부를 마감하며 상기 밸브체(200)를 회전시키는 구동력을 전달하는 액츄에이터(400)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 밸브 바디(100)는 유체가 흐르는 유체 파이프에 설치되는 것으로, 유체의 흐름 방향 및 유량을 제어하기 위한 베이스 구조물이다.

상기 밸브 바디(100)는 상부가 개방된 구조의 수용홈(101)이 형성되며, 외주 둘레에는 상기 수용홈(110)과 연통하는 복수의 포트부재(110)가 형성된다.

또한, 상기 밸브 바디(100)의 내측면에는 후술할 밸브시트(300)가 상,하방향으로 결합되는 시트수용부(120)가 형성된다.

이러한 상기 시트수용부(120)는 밸브시트가 결합되어야할 위치를 정확히 안내할 뿐만 아니라 상기 밸브 바디(100)의 수용홈(101)에 후술할 밸브체(200)가 결합된 상태에서도 상기 밸브시트(300)를 간편하게 설치할 수 있는 매우 유용한 장점을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 시트수용부(120)는 평면에서 바라볼 때, 개구부의 폭(W)이 내측으로부터 외측으로 갈수록 점차 증가하는 고정유도 경사면(121)이 형성된다.

즉, 상기 시트수용부(120)에 형성되는 고정유도 경사면(121)은 상기 밸브체(200)를 향하는 전방 개구부의 선단 넓이가 후방 개구부의 넓이보다 작은 구조로 형성되어 상기 밸브시트(300)가 상기 포트부재(110)를 통해 유동하는 유체의 유속 또는 압력에 상기 밸브체(200)를 쪽을 향해 유동하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

다시 말해, 상기 시트수용부(120) 내에 수용된 밸브시트(300)가 시트수용부(120)의 영역 밖으로 유동하는 것을 근본적으로 차단시키는 효과를 제공한다.

또한, 상기 시트수용부(120)의 하부에는 양측면과 바닥면 사이를 경사지게 연결하는 모따기 경사부(122)가 형성된다.

상기 모따기 경사부(122)는 상기 시트수용부(120)에 수용되는 밸브시트(300)에 대한 고정력 증대를 도모할 수 있다.

아울러, 상기 포트부재(110)는 상기 밸브 바디(100)의 바닥면 중심부에 형성되는 제1 포트(111)와, 상기 밸브 바디(100)의 둘레방향에 형성되는 제2 포트(112), 제3 포트(113) 및 제4 포트(114)로 구성되는 4방향 밸브 구조로 이루어진다.

즉, 상기 제1 포트(111)은 세로방향으로 설치되고 상기 제2 포트(112), 제3 포트(113) 및 제4 포트(114)는 제1 포트(111)와 직교하는 방향으로 배치된다.

한편, 상기 밸브체(200)는 상기 수용홈(101) 내에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상기 포트부재(110)를 선택적으로 개폐단속하는 역할을 수행한다.

이러한 상기 밸브체(200)는 회전작용이 용이하게 이루어질 수 있도록 원통형 구조로 이루어지며, 그 외주 둘레에는 복수의 개구(210)가 형성된다.

여기서, 상기 밸브체(200)에는 상기 제1 포트(111)와 제2 포트(112)를 상호 연결하는 제1 연통공(201)과, 상기 제3 포트(113)와 제4 포트(114)를 상호 연결하는 제2 연통공(202)이 형성된다.

또한, 상기 밸브체(200)의 상부 중심에는 후술할 액츄에이터(400)의 출력축(410)의 적어도 일부를 내측으로 수용하는 체결용 수용부(220)가 형성된다.

한편, 상기 밸브시트(300)는 밸브 바디(100)의 시트수용부(120)에 설치되는 것으로, 상기 포트부재(110)와 밸브체(200) 사이를 긴밀하게 밀착시키는 역할을 수행한다.

본 발명에 따른 상기 밸브시트(300)는 내부에 중공부(311)를 형성하며 상기 밸브체(200)의 외주면에 대응하여 밀착이 이루어지며 시트몸체(310)와, 상기 시트몸체(310)의 중공부(311) 외측 테두리에 설치되는 실링부재(320)로 구성된다.

상기 시트몸체(310)는 상기 밸브체(200)의 회전에 대하여 마찰저항을 최소화하여 원활한 회전이 이루어질 수 있도록 테프론 성분의 수지재로 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시트몸체(310)는 상기 고정유도 경사면(121)의 형상에 대응하여 상보적으로 결합이 이루어지도록 시트 경사면(312)이 형성된다.

즉, 상기 시트 경사면(312)은 시트몸체(310)의 폭이 일방향으로 경사지게 깍여진 테이퍼 형상이다.

또한, 상기 시트몸체(310)의 상,하부 양측에는 상기 모따기 경사부(122)와 대응하는 시트 모따기면(313)이 형성된다.

이는 상기 시트수용부(120)에 대하여 상기 밸브시트(300)의 상,하방향 위치와 관계 없이 양방향으로 결합이 이루어질 수 있도록 조립의 범용성을 높이는 효과를 제공한다.

이러한 상기 시트몸체(310)는 정면에서 바라볼 때, 대략 팔각형상으로 이루어진다.

상기 실링부재(320)는 상기 시트몸체(310)를 통과하는 과정에서 유체가 외부로 누설되는 것을 방지하도록 기밀성을 높이는 역할을 수행한다.

이러한 상기 실링부재(320)는 상기 시트몸체와 인서트 사출을 통해 일체형으로 제작할 수 있으며, 상기 시트몸체(310)에 실링부재(320)를 끼움식 구조로 결합하여 일체화 시키는 조립식 구성으로 제작할 수 있다.

한편, 상기 액츄에이터(400)는 상기 밸브 바디(100)의 개방된 상부를 직접 마감하는 상태로 체결이 이루어지는 것으로, 상기 밸브체(200)를 회전시키는 구동력을 전달하는 역할을 수행한다.

상기 액츄에이터(400) 내부에는 모터와 감속기어가 내장되며, 상기 감속기어에 의해 회전하는 출력축(410)은 액츄에이터 외측으로 돌출되며, 상기 출력축(410)은 상기 밸브체(200)의 내측으로 집입이 이루어지는 길이로 연장된다.

아울러, 상기 출력축(410)의 길이방향 일측에는 체결돌기(411)가 형성되며, 상기 체결용 수용부(220)에는 상기 체결돌기(411)를 상대 회전 가능하지 않게 수용하는 돌기수용홈(221)이 형성된다.

또한, 상기 액츄에이터(400)의 바닥면에는 상기 밸브시트(300)를 위에서 아래쪽으로 가압하는 가압돌기(420)가 형성된다.

상기 가압돌기(420)의 구성에 의해 상기 밸브시트(300)는 상하방향으로 유동하는 것을 근본적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.

그리고 상기 밸브 바디(100)와 액츄에이터(400) 사이에는 상호 간의 긴밀한 밀폐유지를 위한 실링밴드(140)가 설치된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 밸브 바디
110 : 포트부재
120 : 시트수용부
121 : 고정유도 경사면
122 : 모따기 경사부
200 : 밸브체
300 : 밸브시트
400 : 액츄에이터

Claims (7)

1. 내부에는 상부가 개방된 수용홈이 형성되며 외주 둘레에는 수용홈과 연통하는 복수의 포트부재가 형성된 밸브 바디;
   상기 수용홈 내에 회전 가능하게 설치되며 상기 포트부재를 선택적으로 개폐단속하는 개구를 형성한 밸브체;
   상기 포트부재가 형성되는 수용홈의 내벽면과 밸브체 사이에 개재되는 밸브시트;
   상기 밸브 바디의 개방된 상부를 마감하며 상기 밸브체를 회전시키는 구동력을 전달하는 액츄에이터를 포함하되,
   상기 액츄에이터의 출력축은 밸브체의 내측으로 진입하는 길이로 연장되며 상기 밸브체에는 상기 출력축의 적어도 일부를 내측으로 수용하는 체결용 수용부가 형성되고,
   상기 액츄에이터의 바닥면에는 상기 밸브시트를 위에서 아래쪽으로 가압하는 가압돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 바디의 내측면에는 상기 밸브시트가 상,하방향으로 결합되는 시트수용부가 형성되며, 상기 시트수용부는 평면에서 바라볼 때, 개구부의 폭이 내측으로부터 외측으로 갈수록 점차 증가하는 고정유도 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 시트수용부의 하부에는 양측면과 바닥면 사이를 경사지게 연결하는 모따기 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 밸브시트는 내부에 중공부를 형성하며 상기 밸브체의 외주면에 대응하여 밀착이 이루어지며 시트몸체와, 상기 시트몸체의 중공부 외측 테두리에 설치되는 실링부재로 구성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 시트몸체는 상기 고정유도 경사면에 대응하여 상보적으로 결합이 이루어지는 시트 경사면이 형성되며,
   상기 시트몸체의 상,하부 양측에는 모따기 경사부와 대응하는 시트 모따기면이 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   
6. 삭제
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 출력축의 길이방향 일측에는 체결돌기가 형성되며, 상기 체결용 수용부에는 상기 체결돌기를 상대 회전 가능하지 않게 수용하는 돌기수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 밸브 어셈블리.
   

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