KR20020020842A

KR20020020842A - 개폐밸브

Info

Publication number: KR20020020842A
Application number: KR1020010054955A
Authority: KR
Inventors: 이시가키츠네오; 사쿠라이도요노부; 엔자키아키라
Original assignee: 다까다 요시유끼; 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-03-16
Also published as: CN1343848A; JP2002089729A; TW487791B; DE10143814A1; US20020030171A1

Abstract

개패밸브는 밸브본체(12)와 본네트(14)를 착탈자재하게 연결하는 착탈기구(16)를 갖는다. 상기 착탈기구(16)는 밸브본체(12)의 연결용 요부(54)에 설치된 제1 환상홈(56), 본네트(14)의 연결용 철부(58)에 설치된 제2 환상홈(60), 및 반원형 탄성체(62)를 포함한다. 상기 반원형 탄성체(62)는 상기 밸브본체(12)와 본네트(14)가 연결될 때 상기 제1 환상홈(56)과 제2 환상홈(60)에 각각 장착된다.

Description

개폐밸브{Opening/Closing Valve}

본 발명은 예를 들어 압력유체, 기체 등의 유체통로 또는 배기통로 등을 개폐할 수 있는 개폐밸브에 관한 것이다.

종래부터 반도체웨이퍼나 액정기판 등의 반도체 제조기계에서는 배관이나 밸브 등으로 구성된 통로를 통해 펌프와 각종 처리실이 접속되고, 상기 밸브의 활성/비활성하에 통로가 개폐된다.

상기 반도체 제조기계는 단위시간당 감가상각비나 생산비용이 고가이기 때문에 정비시간을 최대로 단축할 필요가 있다. 또 상기 반도체 제조기계에 문제가 발생할 때 상기 밸브에 배관을 접속한 상태로 내부부품(예를 들어, 본네트, 시일부재 등)을 교환해야만 하는 경우가 있다.

본 발명의 출원인이 제안한 종래기술에 의한 개폐밸브(1)에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 본체(2)로부터 본네트(3)를 분리하여 분해할 경우, 본체(2)와 본네트(3)를 일체로 연결하는 4개의 볼트(4)를 전용공구(미도시)를 사용하여 해체하여 분리한 후, 본체(2)로부터 본네트(3)를 분리시켜 보수작업 또는 부품교환작업 등을 실시하였다.

그러나, 종래기술에 의한 개폐밸브는 본체와 본네트를 일체로 연결하고 있는 다수의 볼트를 분리하기 위한 전용공구가 필요하다. 또 개폐밸브의 설치환경에 따라 협소한 공간에서 볼트를 분리하는 작업을 하기 위해서는 많은 시간이 필요하다.

전용공구를 사용하여 협소한 공간에서 볼트를 분리하는 작업을 하는 것은 보수작업 시간을 단축하는데 큰 장해가 되었다.

본 발명은 밸브본체와 본네트를 간편하게 착탈하는 착탈기구를 설치함으로써전용공구를 사용하지 않고 보수작업 시간을 단축할 수 있는 개폐밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브의 축방향에 따른 종단면도,

도 2는 상기 개폐밸브를 구성하는 착탈기구의 확대 종단면도,

도 3은 도 2의 밸브본체와 본네트가 연결된 상태로부터 본네트를 상방으로 들어올린 상태를 도시한 확대종단면도,

도 4는 상기 착탈기구를 구성하는 반원형 탄성부재의 평면도,

도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 횡단면도,

도 6은 밸브본체와 본네트와의 연결부위에 장착된 시일부재의 일부 절단사시도,

도 7은 상기 시일부재의 시일기능을 설명하기 위한 종단면도,

도 8은 상기 착탈기구에 의해 밸브본체에서 본네트를 제거한 상태를 도시한 종단면도,

도 9는 본 발명의 출원인이 제안한 종래기술에 의한 개폐밸브의 분해사시도.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구동수단;

압력유체가 유통하는 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 밸브본체;

상기 밸브본체와 별개로 구성되고 상기 밸브본체에 탑재되는 본네트;

상기 구동수단의 구동작용하에 변위하는 밸브로드;

상기 밸브로드의 변위작용하에 상기 밸브본체에 형성된 제1 포트와 제2 포트의 연통로를 개폐하는 밸브디스크; 및

상기 밸브본체와 상기 본네트와의 사이에 설치되고 상기 밸브본체와 본네트를 착탈자재하게 연결하는 착탈기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 밸브본체의 연결부에 설치된 제1 환상홈, 본네트의 연결부에 설치된 제2 환상홈, 및 상기 밸브본체와 본네트가 연결될 때 상기 제1 환상홈과 제2 환상홈에 각각 장착되는 반원형 탄성체를 포함하도록 착탈기구를 설치하며, 제1 및 제2 환상홈을 따라 형성된 반원형부, 및 일단부와 타단부에 형성된 한 쌍의 손잡이부에 의해 반원형 탄성체를 형성할 수 있다.

또한 상기 반원형 탄성체가 장착된 제2 환상홈쪽으로 직경이 축소될때 허용공간으로서 기능하는 틈을 설치할 수 있다.

또한 상기 밸브본체와 본네트의 연결부위를 시일링하는 시일부재를 포함할 수 있으며, 이 시일부재는 직경이 작은 내경부에서 직경이 큰 외경부쪽으로 서서히직경이 커지는 중공(hollow)이며 실질적으로 원뿔대 형상으로 형성할 수 있다.

상기 밸브본체와 본네트가 연결될 때, 상기 시일부재의 내경부는 홀더의 외주면에 형성된 단면이 유선상인 제1 시일장착홈에 체결되고, 상기 외경부는 밸브본체의 환상 단부(step section)에 형성된 단면이 유선상인 제2 시일장착홈에 체결되어 시일기능을 한다.

본 발명에 따르면, 착탈기구를 설치함으로써 전용공구를 사용하지 않고 밸브본체에 본네트를 간편하게 착탈할 수 있다.

즉 작업자가 손가락으로 반원형 탄성체의 한쌍의 손잡이부를 잡고, 탄성력에 대항하여 상기 한 쌍의 손잡이부를 근접시켜서 합치시킴으로써 반원형 탄성체의 반원형부의 직경이 감소된다. 따라서 반원형 탄성체는 밸브본체의 제1 환상홈 안쪽에서부터 분리되어 본네트의 제2 환상홈 안쪽을 따라 직경이 축소되기 때문에 밸브본체에 대한 반원형 탄성체의 체결상태가 해제된다. 그 결과, 밸브본체에서 본네트를 간편하게 분리할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 개폐밸브에 대해 적합한 실시예를 들어 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1에서 참조숫자 10은 본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브를 나타낸다.

이 개폐밸브(10)는 실질적으로 각진 통상의 밸브본체(12), 상기 밸브본체(12)와 별개로 구성되고 상기 밸브본체(12)의 상부에 연결되는 본네트(14), 및 상기 밸브본체(12)와 상기 본네트(14) 사이에 설치되어 상기 밸브본체(12)와 본네트(14)를 착탈자재하게 연결하는 착탈기구(16)를 갖는다.

상기 밸브본체(12)의 내부에는 챔버(18)가 형성되고, 상기 챔버(18)에는 서로 직교하는 방향으로 배설된 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)가 각각 연통되도록 설치된다.

상기 본테트(14)의 내부에는 구동수단으로서 기능하는 실린더기구(24)가 배설된다. 상기 실린더기구(24)는 압력유체 공급포트(26)로부터 공급되는 압력유체의 작용하에 실린더챔버(28)를 따라 섭동변위하는 피스톤(30), 상기 피스톤(30)에 연결되는 피스톤로드(밸브로드; 32) 및 상기 실린더챔버(28)를 폐쇄하는 커버부재(33)를 포함한다.

또한 상기 피스톤(30)의 외주면의 환상홈에 피스톤패킹(34)이 장착되고, 상기 피스톤패킹(34)에 근접하는 부위에 설치된 환상홈에는 링모양의 마그네트(36)가 장착된다. 상기 커버부재(33)의 실질적으로 중심부에는 대기에 연통하는 통기홀(37)이 형성되어 있다.

본네트(14)의 하부측에는 상기 피스토로드(32)를 축지하는 베어링부(38)가 형성된다. 상기 베어링부(38)에는 상기 피스톤로드(32)가 삽통되는 축홀(40)과, 상기 축홀(40)의 내주면에 장착되어 상기 피스톤로드(32)의 외주면을 감싸는 로드패킹(42)이 설치되어 있다.

밸브본체(12)의 챔버(18) 안쪽으로 향하는 피스톤로드(32)의 단부에는 밸브디스크(46)가 연결되어 있어 상기 밸브디스크(46)가 밸브본체(12)의 내부에 형성된 환상의 착지부(44)에 착지되는 경우 제1 포트(20)와 제2 포트(22)와의 연통을 차단하게 된다. 상기 밸브디스크(46)의 환상홈에는 착지부(44)에 접촉함으로써 시일기능을 갖는 시일링(48)이 장착되어 있다.

밸브본체(12)의 챔버(18)내에는 일단부가 홀더(47; 후술함)에 체결되고 타단부가 피스톤로드(32)를 감싸는 원통부재(49)의 플랜지부(51)에 체결되는 스프링부재(50)가 배설된다. 상기 밸브디스크(46)는 상기 스프링부재(50)의 탄발력의 작용하에 착지부(44)쪽으로 착지하도록 힘이 가해진다.

또한 밸브본체(12)의 챔버(18)에는 일단부가 홀더(47)에 체결되고 타단부가 밸브디스크(46)의 환상홈에 체결되는 벨로오즈(52)가 배설된다. 상기 벨로오즈(52)에 의해 피스톤로드(32) 및 스프링부재(50) 등이 덮여진다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 착탈기구(16)는 밸브본체(12)의 상부측에 설치된 연결용 요부(연결부; 54)의 내주면에 형성된 제1 환상홈(58); 본네트(14)의 하부측에 설치된 연결용 철부(연결부; 58)의 외주면에 형성된 제2 환상홈(60); 및 상기 연결용 요부(54)에 연결용 철부(58)가 삽입되어 밸브본체(12)와 본네트(14)가 연결될 때 제1 환상홈(56)과 제2 환상홈(60)에 각각 장착되는 반원형 탄성체(62)를 포함한다.

또한 밸브본체(12)와 본네트(14)가 연결될 때 상기 제1 환상홈(56)과 제2 환상홈(60)은 상호 대향되는 상태가 된다. 이 상태에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 반원형 탄성체(62)가 장착된 제2 환상홈(60)에 상기 반원형 탄성체(62)의 직경이 축소된 때의 허용공간으로서 기능하는 틈(64)이 형성되어 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 반원형 탄성체(62)는 제1 및 제2 환상홈(56, 60)을 따라 형성된 밴드모양의 반원형부(66)와, 반원형 탄성체(62)의 양단부에 형성되고 실질적으로 수직으로 구부러진 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)로 구성된다.

반원형 탄성체(62)가 자유로운 상태에 있을 때 반원형 탄성체(62)의 탄성력의 작용하에 한쌍의 손잡이부(68a, 68b)사이의 이격거리는 최대가 된다(도 4의 2점쇄선 참조). 반원형 탄성체(62)가 탄성력에 대항하여 제1 및 제2 환상홈(56, 60)내에 장착됨으로써 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)는 서로 소정 길이로 이격된다(도 4의 실선 참조).

이 경우, 작업자가 손가락으로 한쌍의 손잡이부(68a, 68b)를 근접시켜 합치시킴으로써 반원형부(66)의 직경이 축소된다. 따라서 반원형 탄성체(62)는 밸브본체(12)의 제1 환상홈(56)으로부터 분리되고, 본네트(14)의 제2 환상홈(60)을 따라 직경이 축소되므로 반원형 탄성체(62)는 반원형 탄성체(62)가 체결된 밸브본체(12)로부터 해제된다. 그 결과, 밸브본체(12)로부터 본네트(14)를 간편하게 분리할 수 있다.

밸브본체(12)의 연결용 요부(54)에는 환상단부(70)가 형성된다. 상기 환상단부(70)에는 벨로오즈(52)를 유지하는 환상의 홀더(47)가 당접하도록 설치된다. 이 홀더(47)는 본네트(14)와는 별개로 상기 본네트(14)에 당접하도록 형성되고, 상기 홀더(47)와 밸브본체(12)의 환상단부(70)와의 사이에는 밸브본체(12)와 본네트(14)와의 연결부위를 시일링하는 시일부재(72)가 장착된다.

이 시일부재(72)는 예를 들어 고무 등의 탄성재료로 구성된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 시일부재(72)는 그 자유로운 상태에서 직경이 작은 내경부(74)로 부터 직경이 큰 외경부(76)쪽으로 서서히 직경이 확대되는 중공이며 실질적으로 원뿔대인 형상으로 형성된다. 상기 시일부재(72)의 내경부(74)는 홀더(47)의 외주면에 형성된 단면이 유선상인 제1 시일장착홈(78)에 체결되고, 상기 외경부(76)는 밸브본체(12)의 환상단부(70)에 형성된 단면이 유선상인 제2 시일장착홈(80)에 체결되도록 형성된다(도 2 및 도 3 참조).

시일부재(72)의 단면형상은 상기 제1 및 제2 시일장착홈(78, 80)의 형상에 대응하여 실질적으로 타원형으로 형성된다(도 2, 도 3 및 도 6 참조).

밸브본체(12)에 본네트(14)가 연결됨으로써 시일부재(72)의 내경부(74)가 압압되어 실질적으로 수평한 환상체가 되고, 홀더(47)의 제1 시일장착홈(78)과 밸브본체(12)의 제2 시일장착홈(80)에 의해 압축되어 시일기능이 발휘된다.

바꿔 말하면, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 시일부재(72)는 자유로운 상태에서 그 단면 형상이 직각삼각형 A의 사변을 따라 형성되어 있지만, 밸브본체(12)에 본네트(14)가 연결되면 내경부(74)가 압압되어 그 단면형상이 직각삼각형 A의 저변을 따라 형성된다.

따라서 시일부재(72)의 단면형상이 직각삼각형 A의 저변을 따라 실질적으로 수평한 환상체가 됨으로써 제1 시일장착홈(78)과 제2 시일장착홈(80)과의 사이에서 실질적으로 수평방향을 따라 압축되어 시일기능을 하게 된다. 그 결과, 밸브본체(12)와 본네트(14)와의 결합부위에 제조에러 등에 기인한 틈새가 발생하는 경우에도 상기 시일부재(72)에 의해 확실히 시일기능이 달성된다.

또 상기 시일부재(72)는 실질적으로 수평방향으로 따라 압축되어 공지의 O링(미도시)과 같이 장착방향(실질적으로 연직방향)에 과대한 압축력을 받지 않기때문에 밸브본체(12)에 본네트(14)를 쉽게 장착할 수 있다.

또한 상기 시일부재(72)는 그 내경부(74)와 외경부(76)에서 시일링되기 때문에 축방향에 약간의 치수오차가 있어도 시일성에 큰 영향을 주지 않는 이점이 있다.

시일부재(72)의 실질적으로 타원형인 단면의 면적은 시일상태에서 홀더(47)의 제1 시일장착홈(78)과 밸브본체(12)의 제2 시일장착홈(80)을 합한 총면적의 약 85%∼98%로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 의한 개폐밸브(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성된다. 이어서, 그 동작 및 작용효과에 대해서 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 피스톤(30)이 하한위치에 있고, 밸브디스크(46)의 시일링(48)이 착지부(44)에 착지하여 제1 포트(20)와 제2 포트(22)의 연통이 차단된 상태를 초기위치로 하여 설명한다.

압력유체 공급원(미도시)에 힘을 가해 압력유체 공급포트(26)로부터 공급된 압력유체(예를 들어, 압축공기)를 실린더챔버(28)에 도입한다. 상기 압력유체의 작용하에 피스톤(30)은 상방으로 압압된다. 이 경우, 상기 피스톤(30) 및 피스톤로드(32)가 일체로 상승하고, 상기 피스톤로드(32)의 일단부에 연통된 밸브디스크(46)는 스프링부재(50)의 탄발력에 대항하여 착지부(44)로부터 떨어진다. 따라서 밸브디스크(46)와 착지부(44)와의 사이에 간격이 형성되고, 상기 간격을 통해 제1 포트(20)와 제2 포트(22)가 연통된 상태가 된다.

또 조절밸브(미도시)의 절환작용하에 압력유체 공급포트(26)가 개방상태로되어 대기에 연통되면 스프링부재(50)의 탄발력에 의해 피스톤(30), 피스톤로드(32) 및 밸브디스크(46)가 일체로 하강하고, 상기 밸브디스크(46)의 시일링(48)이 착지부(44)에 착지되어 초기상태가 된다.

이와 같이, 압력유체 공급포트(26; 후술함)로부터 공급되는 압력유체의 작용하에 피스톤(30)에 연통하여 밸브디스트(46)을 변위시킴으로써 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)가 연통하는 통로(미도시)를 개폐할 수 있다.

이어서, 본 실시예에 의한 개폐밸브(10)의 제1 포트(20) 및 제 2 포트(22)에 관로(미도시)가 접속된 상태에서, 예를 들어 보수작업을 수행하기 위해서 밸브본체(12)로부터 본네트(14)를 분리하는 경우에 대해 설명한다.

우선, 작업자가 손가락으로 반원형 탄성체(62)의 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)를 잡고, 탄성력에 대항하여 상기 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)를 근접시켜 합치시킨다(도 5의 2점쇄선). 소정의 간격이 이격된 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)가 합치됨으로써 반원형 탄성체(62)의 반원형부(66)는 밸브본체(12)의 제1 환상홈(56)으로부터 이탈하여 본네트(14)의 제2 환상홈(60)의 틈(64)을 따라 직경이 축소된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 밸브본체(12)와 본네트(14)를 연결할 때, 제1 환상홈(56) 및 제2 환상홈(60)의 양쪽에 장착되어 있는 반원형 탄성체(62)가 직경이 축소되어 본네트(14)의 제2 환상홈(60)에만 장착됨으로써 밸브본체(12)로부터 반원형 탄성체(62)의 체결상태가 해제된다(도 3 참조). 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)를 잡고 밸브본체(12)로부터 반원형 탄성체(62)를 해제하면서 본네트(14)를 끌어올리면 밸브본체(12)로부터 본네트(14)를 간편하게 분리할 수 있다(도 8 참조).

또 상기와는 반대로 밸브본체(12)에 본네트(14)를 장착하는 경우에는 한쌍의 손잡이부(68a, 68b)를 잡고 반원형부(66)가 본네트(14)의 제2 환상홈(60)을 따라 직경이 축소된 상태를 유지하면서 밸브본체(12)의 연결용 요부(54)에 본네트(14)의 연결용 철부(58)를 삽입한다.

삽입후, 제1 환상홈(56)과 제2 환상홈(60)은 서로 대향된다. 반원형 탄성체(62)의 반원형부(66)의 직경은 탄성작용하에 확대되고 제1 환상홈(56)에도 장착된다. 따라서 반원형 탄성체(62)가 제1 및 제2 환상홈(56, 60)의 양쪽에 각각 장착되고, 밸브본체(12)와 본네트(14)가 반원형 탄성체(62)에 의해 각각 체결됨으로써 밸브본체(12)와 본네트(14)가 간단히 연결된다.

또한 상술한 바와 같이, 밸브본체(12)와 본네트(14)가 연결될 때 제1 시일장착홈(78) 및 제2 시일장착홈(80)에 각각 체결되는 시일부재(72)에 의해 시일기능이 발휘된다.

이와 같이, 본 실시예에서는 반원형 탄성체(62)가 설치된 착탈기구(16)를 조작함으로써 전용공구를 사용하지 않고 밸브본체(12)로부터 본네트(14)를 간편하게 착탈할 수 있다. 따라서 개폐밸브(10)의 설치환경이 협소한 공간이라도 보수작업이나 부품교환 작업 등을 쉽게 실시할 수 있어 작업시간을 단축할 수 있다.

본 발명에 따르면, 밸브본체와 본네트를 간편하게 착탈하는 착탈기구를 설치함으로써 전용공구를 사용하지 않고도 보수작업이나 부품교환작업 등의 시간을 단축할 수 있다.

그 결과, 생산효율을 향상시킴으로써 단위시간당 감가상각비 등을 억제하고 제조비용을 절감할 수 있다.

Claims

구동수단;

압력유체가 유통하는 제1 포트(20) 및 제2 포트(22)를 갖는 밸브본체(12);

상기 밸브본체(12)와 별개로 구성되고 상기 밸브본체(12)에 탑재되는 본네트(14);

상기 구동수단의 구동작용하에 변위하는 밸브로드;

상기 밸브로드의 변위작용하에 상기 밸브본체(12)에 형성된 제1 포트(20)와 제2 포트(22)의 연통로를 개폐하는 밸브디스크(46); 및

상기 밸브본체(12)와 상기 본네트(14)와의 사이에 설치되고 상기 밸브본체(12)와 본네트(14)를 착탈자재하게 연결하는 착탈기구(16)를 포함하며,

상기 착탈기구(16)는 상기 밸브본체(12)의 연결부에 설치된 제1 환상홈(56)과 상기 본네트(14)의 연결부에 설치된 제2 환상홈(60) 및 상기 밸브본체(12)와 상기 본네트(14)가 연결될 때 상기 제1 환상홈(56)과 제2 환상홈(60)에 각각 장착되는 반원형 탄성체(62)를 구비하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 반원형 탄성체(62)는 제1 및 제2 환상홈(56, 60)을 따라 형성된 반원형부(66)와, 상기 반원형 탄성체(62)의 양단부에 형성된 한 쌍의 손잡이부(68a, 68b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 반원형 탄성체(62)가 장착된 제2 환상홈(60)에는 상기 반원형 탄성체(62)의 직경이 축소될 때 허용공간으로서 기능하는 틈(64)이 설치되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브본체(12)와 본네트(14)의 연결부위를 시일링하는 시일부재(72)가 또한 포함되며, 상기 시일부재(72)는 직경이 작은 내경부(74)에서 직경이 큰 외경부(76)쪽으로 서서히 직경이 확대되는 중공이며 원뿔대 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제4항에 있어서, 상기 밸브본체(12)와 본네트(14)가 연결될 때, 상기 시일부재(72)의 내경부(74)는 홀더(47)의 외주면에 형성된 단면이 유선상인 제1 시일장착홈(78)에 체결되고, 상기 외경부(76)는 본네트(14)의 환상단부(70)에 형성된 단면이 유선상인 제2 시일장착홈(80)에 체결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 구동수단은 실린더챔버(28a)에 공급되는 상기 압력유체의 작용하에 상기 피스톤(30)을 변위시키는 실린더기구(24)를 포함하며, 상기 밸브로드는 상기 피스톤(30)에 연결되는 피스톤로드(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐밸브.