KR200176889Y1 - 다이아 프램 전자변 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다이아프램 전자변에 관한 것으로, 전자변 본체의 선단부의 경사면을 안쪽으로 내경가공하고, 선단부에 면접촉 할수 있도록 턱이 다이아프램과 일체화되게 형성함으로써 다이아 프램의 잦은 파손을 방지할수 있고, 사용 유체의 필요 개소까지 안정적인 공급을 기할 수 있으며, 밸브의 작동 불량에 따른 설비휴지 방지로 생산성 향상을 도모하며, 밸브의 사용 수명 연장으로 원가절감을 기할수 있고, 유체의 압력(유체의 속도)에 따라 선단부의 경사각을 조정할 경우 수명연장을 할수 있으며, 변경부품의 일체화로 밸브 제작시 약간의 설계 변경으로 대량 생산이 가능한 기술이다.

Description

다이아 프램 전자변{An electronic valve having diaphragm}

본 고안은 다이아프램 전자변에 관한 것으로, 특히 전자변 본체의 선단부의 경사면을 안쪽으로 내경가공하고, 선단부에 면접촉 할수 있도록 턱이 다이아프램과 일체화되게 형성하여 사용수명을 연장할 수 있고 대량생산이 용이하도록 하는 다이아프램 전자변에 관한 것이다.

전자변은 통상적으로 사용 목적과 유체에 따라 유압용과 공압용으로 나눌 수 있는데, 본 고안은 공압용으로서 각종 가스 유체, 예컨데 엘피지 가스, 에어, 산소, 질소 등의 유체를 통기 시키고 차단하는 역할을 수행하는 전자변에 관한 것이며, 전자변 본체와 그 속에 내장된 다이아 프램의 시일링부를 개조하여 밀봉의 성능을 향상 시키고 다이아프램 내부의 유체 흐름을 원활히 하여 전자변 본체의 내구성을 향상시키는 동시에 시일링의 수명을 연장하는 다이아프램 전자변에 관한 것이다.

종래의 다이아프램 전자변에 있어서의 밀봉 기술에 대해 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 은 종래의 다이아프램 전자변의 일 실시예를 도시한 도면이고,

도 2 는 종래의 다이아프램 전자변의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

상기 도 1에서 보는바와 같이, 밸브 본체(8)에 가공된 선단부(ⓖ)와 다이아 프램(1)이 스프링(7)의 장력에 의하여 선접촉 하는 형태로 구성되어 밀봉이 이루어 진다.

종래의 밀봉 기술이 안고 있는 문제점은 유체공급 및 차단이 이루어질 때 마다 비철금속인 동(Cu)재질의 선단부(ⓖ)와 고무재질의 다이아프램(1)이 반복적으로 맞닿음으로써 동보다 약한 고무 재질인 다이아프램(1)이 찢어지는 현상이 다발하였다.

상기 도 1을 참조하여 종래의 다이아프램 전자변의 작동 원리와 문제점을 보다 자세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 전자변의 마그네트(3)에 작동전원, 예컨데 DC 24V의 전원이 투입되지 않은 비통전시에 대해 설명한다.

사용하고자 하는 유체가 화살표 '가'의 방향으로 공급이 되면 유로 'ⓐ'의 공간에 유체가 채워짐과 동시에 다이아프램(1)의 파일럿 구멍(ⓑ)와 보강판(2)의 파일럿 틈(ⓒ)를 통해 다이아프램 상부공간(ⓓ)에 공급압력과 동일한 압력이 형성된다.

이때 원추장치(9)에 가공된 배기구멍(ⓔ)로 유체가 누기되지 않도록 스폴(SPOOL)(4)에 삽입된 용수철(7)이 지지막대(6)과 밀봉커버(5)의 지지에 의해 하부로 눌림으로서 원추장치(9)의 배기구멍(ⓔ)를 막아준다.

그러므로 전자변 내부에는 공급되는 압력과 동일한 압력이 다이아프램(1) 상부에 형성됨으로써 밸브 본체에 가공된 선단부(ⓖ)와 다이아 프램(1)은 스프링(7)장력 만큼 압착된다.

다음은 통전시의 작동상태를 살펴보기로 한다.

마그네트(3)에 작동전원이 투입되면 전자력이 발생하여 스폴(SPOOL)(4)가 위로 당겨지면서 원추장치(9)를 위쪽 방향으로 끌어 올리게 된다.

이때 원추장치(9)에 가공된 배기구멍(ⓔ)를 통하여 공급된 유체가 유로 'ⓕ'측으로 배출이 이루어짐과 동시에 상부의 압력 저하로 다이아프램(1)이 위로 밀려 올라가게 된다.

상기 다이아프램(1)이 위로 밀려 올라간 틈을 통해 유체의 흐름은 공급 입구'가'→유로ⓐ→다이아프램과 전자변 본체 선단부(ⓖ)간의 틈→유로 'ⓕ'→유체공급 출구 '나'의 순으로 유체가 흐르게 된다.

상기와 같은 유체의 흐름과 차단은 작업 조건등에 의해서 반복적으로 이루어지게 되며, 따라서 기존의 공압용 전자변은 전자변 본체(8)의 선단부(ⓖ)와 다이아 프램(1)의 반복 접촉으로 다이아프램(1)이 자주 찢어지는 현상이 발생하여 정밀한 밀봉이 이루어지지 못하는 문제점을 안고 있다.

또한, 종래의 기술에서 간과하고 있는 것은 유체의 흐름을 생각하고 있지 않는 것이다. 즉 도 5a 와 도 5b 에서 종래의 일 실시예에 따른 다이아 프램 전자변의 유체 흐름을 살펴보면, 다이아프램(1) 바로 아래의 입구측에 유체의 흐름이 원활하지 못하여 와류현상이 나타나고 있음을 알 수 있다.

상기 와류현상은 압력차에 의해 상대적으로 강도가 약한 다이아프램(1) 실링부를 마모시켜 다이아프램(1)이 찢어지는 것을 더욱 촉발 시키는 요인으로 작용하는 것이다.

한편, 도 2 는 종래의 다이아프램 전자변의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 상기 실시예는 전자변 본체(8)의 선단부(ⓖ)에 사각형 원형홈(미도시)을 가공한 뒤 상기 홈안에 사각형 형태의 테프론 링(10)을 삽입한 구조로서, 다이아 프램(1)과 본체(8)의 접촉면적을 최대한 증가시켜 밀봉효과를 증가 시키고 다이아프램(1)의 찢어짐을 방지하기 위한 것이나, 선단부(ⓖ)의 넓이가 적어 상기 선단부(ⓖ)내에 사각형 원형홈을 가공하는 것이 매우 사실상 매우 어려운 실정이다.

예컨데, 상기 선단부(ⓖ)의 폭은 약 4∼5㎜ 정도이므로 선단부(ⓖ)의 중앙에 1∼1.5㎜의 홈을 가공한다면 선단부ⓖ의 양쪽에 남는 폭은 약 1.5㎜씩의 여유만 있으므로 매우 정밀한 가공을 요하는 작업이라 할 수 있다.

또는 본체(8)는 주형제품 이므로 주형제품 특징상 약간의 여유를 감안 하더라도 가공시 정확한 센터링을 맞추지 않으면 선단부(ⓖ)의 양쪽에 남는 여유는 어느한쪽이 1㎜이 이하로 떨어질수 있어 상기한 기술은 대규모로 다이아프램 전자변을 제조하기 어려운 문제점이 있다.

그리고 상기한 종래의 기술이 상용화 되더라도 앞에서 언급한 유체흐름의 와류현상에 의해 다이프램의 실링부는 물론, 선단부(ⓖ)의 약한쪽이 깨어질 위험이 이 존재하고 있다.

따라서 상기한 종래의 기술은 정밀한 접촉을 만족시켜야 하는 조건에는 맞출 수 있으나 빈번한 접촉에 의한 다이아프램의 잦은 파손이 발생되어 여러 형태의 오동작 또는 작동불량이 발생하고 있는 문제점이 있다.

따라서 전자변에 내장된 다이아프램은 밸브 본체 출구부와 선접촉 밀봉에 의하여 누기를 방지 하여야 하기 때문에 정밀한 접촉(밀봉)이 이루어져야 하는 바, 본 고안은 다이아프램이 파손되지 않고 장기간 사용할 수 있도록 하는 다이아프램 전자변을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래의 다이아프램 전자변의 일 실시예를 도시한 도면도면

도 2 는 종래의 다이아프램 전자변의 다른 실시예를 도시한 도면

도 3 은 본 고안의 기술에 따라 개조된 다이아프램 전자변의 일실시예를 도시한 단면도

도 4 는 상기 도 3 에 도시된 본체 선단 실링부의 확대 단면도

도 5a 와 도 5b 는 다이아프램 내부의 유체 흐름도(선단부 경사면의 각도가 0°인 경우)

도 6a 와 도 6b 는 다이아프램 내부의 유체 흐름도(선단부 경사면의 각도가 30°인 경우)

도 7a 와 도 7b 는 다이아프램 내부의 유체 흐름도(선단부 경사면의 각도가 45°인 경우)

도 8a 와 도 8b 는 다이아프램 내부의 유체 흐름도(선단부 경사면의 각도가 60°인 경우)

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 다이아프램(Diaphragm) 2 : 보강판

3 : 마그네트 7 : 스프링

10 : 테프론 링 12 : 턱부위

ⓖ : 전자변 본체 선단부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 다이아프램 전자변에 의하면,

내부에 전자변 본체(8)와 상기 본체(8)내에 내장된 다이아 프램(1)의 실링부를 구비하며, 각종 가스 유체를 통기시키고 차단하는 역할을 수행하는 전자변에 있어서,

상기 전자변 본체(8)의 선단부(ⓖ)의 경사면이 내측으로 경사지도록 내경가공하고, 상기 선단부(ⓖ)에 면접촉 할수 있도록 턱(12)이 다이아프램(1)과 일체화되게 형성하며, 상기 본체 선단부ⓖ를 다이아프램(1)의 저부면보다 낮게 가공하여, 상기 본체의 선단부(ⓖ)와 다이아프램(1)간의 빈번한 접촉에 의해서도 상기 다이아프램(1) 선단부(ⓖ)의 접촉부분이 파손되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 다이아프램 전자변의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 고안의 기술에 따라 개조된 다이아프램 전자변의 일실시예를 도시한 단면도이고,

도 4 는 상기 도 3 에 도시된 본체 선단부 실링부의 확대도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 전자변 본체(8)의 선단부(ⓖ)를 상기 도 1 에 도시된 선단부 단부의 경사면을 바깥쪽으로 가공하는 것이 아니라 상기 도 3 에 도시된 바와 같이 안쪽으로 경사지게 내경을 가공한다. 이때 상기 경사면의 경사각은 (30°∼60°)의 범위로 한다.

또한 선단부(ⓖ)는 상측면은 상기 도 4 에 도시된 바와 같이, 다이아프램(1)의 저부면에 직접 접촉되지 않도록 약간 낮게 가공한다.

그리고 본 고안의 다이아프램(1)은 다이아 프램(1)에 턱(12)을 두고, 상기 턱(12) 후방에 턱받침(13)을 일체로 제작하여 다이아프램(1)의 파손을 방지하고, 턱(12)과 선단부(ⓖ)의 밀봉효과를 높히도록 한다.

상기 일체화 되어 제작된 다이아프램의 턱(12)은 선단부(ⓖ)와는 상기 도 4 에서와 같이 면접촉 하므로 밀봉효과를 높일 수 있고, 턱받침(13)은 상기의 효과를 더욱 향상시키고 보강하여 빈번한 접촉에 의한 다이아프램(1)의 파손을 방지할 수 있다.

즉, 본 고안의 다이아프램 전자변에서는 본체(8)의 선단부(9)의 경사면을 안쪽으로 내경가공(30°∼60°)하고, 상기 선단부(ⓖ)에 면접촉 할수 있도록 턱(12)이 다이아프램(1)과 일체화되어 있어 상기 도 1 에서와 같이, 아무리 빈번한 접촉이 이루어진다 하더라도 다이아프램(1)의 취약부인 선단부(ⓖ)의 접촉부분이 직접 접촉에 의한 파손이 되지않는다.

또한, 선단부(ⓖ)와 직접 접촉을 하는 턱(12)은 종래(도 1)의 경우에서와 같이 선접촉이 아니라 면접촉을 하도록 되어 있어 빈번한 접촉에 의한 파손을 방지하여 주며, 또한 턱받침(13)은 턱(12)이 쉽게 파손되지 않도록 보강역할과 턱(12)을 밀어주는 역할을 하여 면접촉으로 인한 접촉 면적을 더욱 증대 시켜 밸브의 성능을 좌우하는 밀봉효과를 극대화한다.

아울러, 종래의 선단부에 홈을 가공하는 종래의 기술에서는 대량생산이 어려운 부분을 본 고안에서는 본체를 주형 가공시 선단부도 함께 가공 되도록 하여 경사지는 각도(30°∼60°)부분만 기계가공 하도록 하면 또 다른 공정이 필요하지 않고 턱(12)도 다이어프램(1)의 제작시 일체화하여 제작이 가능하므로 대량생산 할 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 8 은 다이아프램 내부의 유체 흐름을 도시한 도면으로서,

도 5a 와 도 5b 는 선단부 경사면의 각도가 0°인 경우이고,

도 6a 와 도 6b 는 30°인 경우,

도 7a 와 도 7b 는 45°인 경우를 각각 도시한 것이다.

상기 각 도면을 함께 살펴보면,

먼저 도 6a 와 도 6b 에서는 선단부(ⓖ)의 각도를 30°로 설정한 경우로서, 이때의 유체의 흐름은 상기 도 5a 와 도 5b 의 경우보다 현저히 원활하여 지고, 또한 와류현상도 급격히 줄어 있음을 알수 있다.

다음, 도 8a 와 도 8b 에서는 선단부(ⓖ)의 각도를 60°로 설정한 경우로서,유체의 흐름을 살펴보면 각도가 예각으로 가까워짐에 따라 유체의 흐름은 대단히원활하고 또 와류현상도 거의 발견 하지 못하게 되나 유체의 통로가 좁아져서 입구쪽의 유체 흐름은 약1.3∼1.4m에 달함을 알 수 있다.

유체의 흐름이 빠른것도 다이아프램(1)의 실링부에 나쁜영향을 미칠것으로 판단된다.

한편, 도 7a 와 도 7b 는 선단부(ⓖ)의 각도를 45°로 설정한 것으로,

유체의 흐름도 원활하고 또 와류현상도 별로 생기지 않음을 알 수 있다.

이상 상기의 사실에서 알 수 있는 바와 같이, 선단부(ⓖ)의 경사부는 45°를 기준으로 한 30°∼60° 사이가 적당함을 알수 있으며, 유체에 공급되는 압력, 즉 유체의 흐르는 속도에 따라 선단부(ⓖ)의 경사각도를 조절하면 좋을 것이다.

이상 상기에서 언급한 것과 같이, 즉, 본체의 선단부의 경사면을 안쪽으로 내경가공하고, 선단부에 면접촉 할수 있도록 턱이 다이아프램과 일체화되게 형성한 본 고안의 다이아프램 전자변은 다이아 프램의 잦은 파손을 방지할수 있고, 사용 유체의 필요 개소까지 안정적인 공급을 기할 수 있으며, 밸브의 작동 불량에 따른 설비휴지 방지로 생산성 향상을 도모하며, 밸브의 사용 수명 연장으로 원가절감을 기할수 있고, 유체의 압력(유체의 속도)에 따라 선단부의 경사각을 조정하면 더욱 수명연장을 할수 있으며, 변경부품의 일체화로 밸브 제작시 약간의 설계 변경으로 대량 생산이 가능하다.

Claims (1)

1. 내부에 전자변 본체(8)와 상기 본체(8)내에 내장된 다이아 프램(1)의 실링부를 구비하며, 각종 가스 유체를 통기시키고 차단하는 역할을 수행하는 전자변에 있어서,

   상기 전자변 본체(8)의 선단부(ⓖ)의 경사면이 내측으로 경사지도록 내경가공하고, 상기 선단부(ⓖ)에 면접촉 할수 있도록 턱(12)이 다이아프램(1)과 일체화되게 형성하며, 상기 본체 선단부ⓖ를 다이아프램(1)의 저부면보다 낮게 가공하여, 상기 본체의 선단부(ⓖ)와 다이아프램(1)간의 빈번한 접촉에 의해서도 상기 다이아프램(1) 선단부(ⓖ)의 접촉부분이 파손되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 다이아프램 전자변