KR200346809Y1 - 오토밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오토밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체 누설을 최소화할 수 있으며 내구성면에서도 우수한 오토밸브에 관한 것이다. 본 고안은 요크(15) 및 상기 요크(15)를 통하여 돌출되게 구비되는 축(13)을 구비하고, 그 돌출되게 구비된 축(13)을 왕복동 구동시키는 액츄에이터 및 상기 액츄에이터의 요크(15)와 맞대기 결합되어 돌출된 상기 축(13)이 내부에 수용되고, 유입구(53) 및 유출구(55)를 구비하여 상기 유입구(53) 또는 상기 유출구(55)를 상기 축(13)이 그 왕복동에 의하여 개폐하게 되는 관체(51)를 포함하여 이루어지고, 맞대기 결합되는 상기 액츄에이터의 요크(15)와 상기 관체(51)는 그 결합면에 상호 대응되는 요철을 구비하여, 그 요철이 맞물린 상태로 상기 액츄에이터의 요크(15)와 상기 관체(51)의 일단이 맞대기 결합되는 것을 특징으로 하는 오토밸브를 제공한다.

Description

오토밸브{AUTO VALVE}

본 고안은 오토밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체 누설을 최소화할 수 있으며 내구성면에서도 우수한 오토밸브에 관한 것이다.

밸브는 유체를 수송하는 배관을 개폐하기 위하여 다양한 분야에서 광범위하게 사용된다. 예컨대, 일반 가정의 가스 및 수도 배관 등에 밸브가 사용되며, 식품, 제약, 음료, 유업, 화학 산업의 산업용 제조 생산설비에는 각 사용처에 따라 다양한 구조의 밸브가 사용된다.

특히, 산업용 밸브로는 공장 자동화를 위하여, 사람의 힘으로 직접 밸브를 개폐시키기 보다는 도10a에 도시한 바와 같은 오토밸브를 사용하는 것이 일반적이다.

도10a는 종래의 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도시한 바와 같이, 오토밸브는, 상호 결합 관계를 가지는 액츄에이터 및 관체(51)를 포함하여 이루어진다.

액츄에이터는 전기적 또는 기계적으로 제어되어, 축(13)을 왕복동 시킨다. 축(13)의 끝단에는 플러그(17)가 구비된다. 축(13)이 왕복동 되면, 플러그(17)도 따라서 왕복동 되어 유입구(53) 또는 유출구(55)를 개폐하게 된다.

액츄에이터의 축(13)은 요크(15)에 의하여 지지된다. 액츄에이터의 축(13)과 요크(15) 사이에는 고무 재질의 실링링(23)이 개재되어 유체의 누설을 방지한다.

액츄에이터의 요크(15)와 관체(51)의 일단(도면에서는 좌측단)은 맞대기 결합된다.

도10b는 도 10a의 C부분의 확대도이다.

도시한 바와 같이, 액츄에이터의 요크(15)와 관체(51)의 일단의 결합면은 각각 평면을 이룬다. 요크(15)와 관체(51)의 결합은, 양 결합면 사이에 가스켓(73)을 개재한 상태에서 양 결합면을 맞대고, 결합 부위의 외주에 클램프 밴드(71)를 조임으로써 행해진다.

상기 도10a의 오토밸브는 액츄에이터를 통해 축(13)을 제어함으로써, 공장 자동화를 이룰 수 있는 이점을 가진다. 그러나, 다음에서 보는 바와 같이, 유체 누설의 위험성이 크고 내구성이 좋지 못한 문제점을 가진다.

오토밸브는 축(13)이 액츄에이터로부터 돌출되어 액츄에이터로부터 소정 거리 이격되어 있는 관체(51)의 유입/출구(53, 55)를 개폐하도록 되어 있다. 따라서, 축 중심과 유입/출구(53, 55)의 중심, 즉 관체(51)의 중심이 일치할 것이 요구된다. 만약, 불일치하게 되면, 축(13)이 유입/출구(53, 55)로부터 어긋나유입/출구(53, 55)를 정확히 개폐할 수 없게 된다.

도10a의 오토밸브는 중심 맞춤에 매우 취약한 구조를 가지고 있다. 요크(15)와 관체(51)의 결합면은 평면으로 되어 있어, 도10a의 오토밸브를 설치할 때 작업자는 눈대중으로 중심 맞춤을 할 수 밖에 없다. 이는 작업 능률면에서도 좋지 못할뿐더러, 정확한 중심 맞춤이 사실상 보장될 수 없는 것이다.

또한, 일단 중심 맞춤이 정확하게 되었다 하더라도, 관체(51)는 그 길이가 길게 설비되므로 외부 충격에 의하여 중심 맞춤이 흐트러질 위험성이 매우 높다. 더욱이, 축(13)의 개폐동작에 의한 플러그(17)로부터 관체(51)에 가해지는 반복적인 충격은, 관체(51)의 입장에서는 외부 충격으로 작용하므로 축(13)과 관체(51)의 중심 맞춤이 흐트러질 위험성은 더욱 커지게 되는 것이다.

한편, 액츄에이터의 요크(15)는 축(13)을 왕복동 가능하게 지지하는데, 관체(51) 내부의 유체가 축(13)을 따라 누설되는 것을 방지하기 위하여, 축(13)이 관통되는 요크(15)의 내주와 축(13)의 외주 사이에는 실링링(23)이 개재된다.

이러한 실링링(23)은 그 기능상 고무와 같은 탄성 재질로 구성되는데, 이로 인하여 축(13)의 반경 방향 변위가 허용된다. 따라서, 중심 맞춤이 근원적으로 공차를 가질 수 밖에 없고, 외부 충격에 의한 중심 흐트러짐의 정도도 심화된다. 또한, 축(13)의 반경 방향 변위에 의하여 축(13)과 요크(15)가 직접 접촉하게 되므로, 마찰에 의한 마모가 야기되어 내구성이 저하된다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 액츄에이터의 축과 관체가 정확히 동심 맞춤되도록 함으로써, 유체 누설을 방지할 수 있는 오토밸브를 제공하는데 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 축과 관체의 동심 맞춤의 흐트러짐을 최소화할 수 있도록 하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 마모에 의한 내구성 저하를 최소화하는데 있다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 따른 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도2는 도1의 오토밸브의 측단면도이다.

도3a는 도2의 A 부분의 확대도이다.

도3b는 도2의 B 부분의 확대도이다.

도4는 도1의 클램프 밴드에 대한 확대 정면도이다.

도5 내지 도9는 각각 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 측단면도이다.

도10a는 종래의 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이다.

도10b는 도10a의 C 부분의 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

13: 축 15: 요크

17: 플러그 21: 가이드링

23: 실링링 51: 관체

51a: 제1관체 51b: 제2관체

53: 유입구 55: 유출구

55a: 제1유출구 55b: 제2유출구

57: 분기구 71: 클램프 밴드

73: 가스켓

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 요크 및 상기 요크를 통하여 돌출되게 구비되는 축을 구비하고, 그 돌출되게 구비된 축을 왕복동 구동시키는 액츄에이터 및 상기 액츄에이터의 요크와 맞대기 결합되어 돌출된 상기 축이 내부에 수용되고, 유입구 및 유출구를 구비하여 상기 유입구 또는 상기 유출구를 상기 축이 그 왕복동에 의하여 개폐하게 되는 관체를 포함하여 이루어지고, 맞대기 결합되는 상기 액츄에이터의 요크와 상기 관체는 그 결합면에 상호 대응되는 요철을 구비하여, 그 요철이 맞물린 상태로 상기 액츄에이터의 요크와 상기 관체의 일단이 맞대기 결합되는 것을 특징으로 하는 오토밸브를 제공한다.

바람직하게는, 액츄에이터 또는 관체의 축 지지부와 축의 외주와의 사이에는 유체 누설 방지를 위한 실링링과 함께 반경 방향 변위를 허용하지 않고 축을 안내 지지하기 위한 가이드링이 개재 설치된다. 여기서, 가이드링은 실링링에 비하여 탄성이 작은 재질이 사용된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 따른 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도2는 도1의 오토밸브의 측단면도이다.

도시한 바와 같이, 도1의 오토밸브는 액츄에이터 및 관체(51)를 포함한다.

액츄에이터는 축(13) 및 요크(15) 이외에 실린더(11) 및 스프링(미도시)을 포함한다.

축(13)은 요크(15)를 통하여 돌출되게 구비된다. 축(13)의 일단은 공압 실린더(11)와 스프링과 연결되고, 타단에는 플러그(17)가 장착된다. 액츄에이터는 스프링의 힘과 외부로부터 제공되어 스프링의 힘에 저항하는 공압의 상대 작용에 의하여 축(13)을 왕복동 시킨다. 즉, 스프링은 축(13)을 밀어 전진시키는 기능을 수행하고, 공압 실린더(11)는 공압 공급구(19)를 통하여 공급되는 공압에 의하여 축(13)을 후진시키는 기능을 수행한다. 따라서, 공압이 실린더(11)에 공급되지 않은 상태에서는 스프링의 탄성에 의하여 축(13)이 전진하여 제1유출구(55a)를 폐쇄하고 제2유출구(55b)를 개방하게 되나, 공압이 실린더(11) 내에 공급되면 축(13)은 후진하여 제1유출구(55a)를 개방하고 제2유출구(55b)를 폐쇄한다. 이를 통하여, 유입구(53)로 유입된 유체를 제1유출구(55a) 또는 제2유출구(55b) 어느 한쪽으로 흘려 보낼 수 있게 된다.

관체는 제1관체(51a) 및 제2관체(51b)를 포함한다. 액츄에이터의 요크(15)는 제2관체(51b)의 일단(도면에서는 좌측단)과 맞대기 결합된다. 제2관체(51b)의 타단(도면에서는 우측단)은 제1관체(51a)의 일단(도면에서는 좌측단)과 맞대기 결합된다.

제1관체(51a)에는 유입구(53)와 제1유출구(55a)가 형성된다. 유입구(53)는 플러그(17)를 중심으로 제1유출구(55a)의 반대측의 제1관체(51a)의 소정 부위에 형성된다. 축(13)의 왕복동에 의하여 플러그(17)가 제1유출구(55a) 또는 제2유출구(55b)를 폐쇄할 수 있도록, 제2유출구(55b)는 플러그(17)를 중심으로 제1유출구(55a)의 축(13) 방향 반대측에 형성되는데, 도시한 실시예에서는, 제2유출구(55b)가 제2관체(51b)의 타단(도면에서는 우측단)에 형성되어 있다.

제2관체(51b)는 소정 부위에 분기구(57)를 구비한다. 제2유출구(55b)를 통하여 제2관체(51b) 내부로 유입된 유체는 분기구(57)를 통하여 외부와 소통된다.

액츄에이터는 축(13)을 왕복동 가능하게 지지한다. 액츄에이터와 축(13)의 외주와의 사이에는 실링링(23)이 개재된다. 실린더(11) 외벽과 축(13) 사이의 실링링(23)은 실린더(11) 내부의 공압의 누설을 방지하고, 요크(15)와 축(13) 사이의 실링링(23)은 관체(51) 내부의 유체의 누설을 방지한다. 실링링(23)으로는 통상 고무 재질의 O-링이 사용된다.

본 고안에서는, 실링링(23)과 함께 가이드링(21)을 개재하여 축(13)을 지지한다. 가이드링(21)은 실링링(23)에 비하여 탄성이 작을 것이 요구되는데, 예컨대 테플론 재질의 링이 사용될 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안에서는 실링링(23)의 탄성에 의한 축(13)의 반경 방향 변위의 문제점을 가이드링(21)이 보완하게 된다. 즉, 가이드링(21)은 축(13)의 반경 방향 탄성 변위를 억제하여 축(13)이 관체(51)와의 동심 위치에서 벗어남을 방지한다. 이를 통하여, 의도하지 않은 유입/출구와플러그(17) 사이의 유체 누설을 방지할 수 있게 된다. 또한, 축(13) 및 축(13)과 접촉되게 되는 부재(예컨대 요크(15))의 마모에 의한 내구성 저하도 방지된다.

그렇다 하더라도, 실링링(23)을 대체하여 가이드링(21)만을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 왜냐하면, 가이드링(21)은 탄성이 작은만큼 밀착성이 떨어지므로, 직접적인 실링 성능은 예컨대 고무 재질의 실링링(23)에 비하여 좋지 못하기 때문이다. 즉, 실링링(23)과 가이드링(21)이 함께 사용될때만이 본 고안이 목적하는 유체 누설 방지를 달성할 수 있는 것이다.

맞대기 결합되는 액츄에이터의 요크(15)와 제2관체(51b)의 일단(도면에서는 좌측단), 또한, 맞대기 결합되는 제2관체(51b)의 타단(도면에서는 우측단)과 제1관체(51a)의 일단(도면에서는 좌측단)은 그 결합면에 상호 대응되는 요철을 구비하여, 그 요철이 맞물린 상태로 맞대기 결합된다.

도3a는 도2의 A 부분의 확대도, 도3b는 도2의 B 부분의 확대도이다.

도시한 바와 같이, 맞대기 결합되는 결합면에는 요철이 구비되어, 그 요철이 맞물린 상태로 요크(15)와 제2관체(51b)의 일단, 그리고 제2관체(51b)의 타단과 제1관체(51a)의 일단이 결합된다.

결합면 사이에는 가스켓(73)이 개재되어 유체의 누설을 방지한다. 맞대기 결합 부위의 외주에는 도4에 도시한 바와 같은 클램프 밴드(71)가 감겨진다.

결합면의 요철은 본 고안에서 두 가지 이점을 가져온다. 그 첫째는 결합 작업시, 결합면 상호간의 상대 위치를 정확하면서도 용이하게 맞출 수 있도록 하여, 결과적으로 축(13)과 관체(51)의 동심 맞춤을 가능하게 한다. 즉, 단순히 요철 부위가 맞물리도록 결합하기만 하면 자동적으로 중심 맞춤이 되기 때문에, 결합 작업시 별도로 중심 맞춤을 할 필요가 없게 된다. 두 번째는, 요철으로 인하여, 외부 충격이 가해지더라도 양 결합 부위가 쉽게 어긋나지 않아 축(13)과 관체(51)의 중심 맞춤이 계속적으로 유지될 수 있다.

도5 내지 도9는 각각 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 오토밸브의 구성을 개략적으로 보여주는 측단면도이다.

도1의 오토밸브는 배관 내에 흐르는 유체의 흐름 방향을 바꾸어 주기 위하여, 하나의 유입구(53)와 두 개의 유출구(55)를 구비하여, 양 유출구(55) 중 어느 하나를 선택하여 개방시키는 구조로 되어 있다. 이에 반하여, 도5 내지 도9는 각각의 용도에 맞게 각기 다른 구조를 가진다.

도5의 오토밸브는, 단순히 배관 내에 흐르는 유체의 흐름을 열고 닫음과 동시에 유체의 흐름 방향을 90° 변환하기 위하여 사용된다.

도6의 오토밸브는, 배관 내에 흐르는 유체의 흐름을 한 곳은 계속 열어두고 다른 한 곳은 열고 닫고자 할 때 사용된다.

도7의 오토밸브는, 직선으로 지나는 배관 내에 흐르는 유체의 흐름을 열고 닫고자 할 때 사용한다.

도8 및 도9의 오토밸브는, 탱크(54)로부터 유체를 공급 받고자 할 때 사용한다. 앞서 살펴본, 도1 및 도5 내지 도7의 오토밸브에서는 액츄에이터의 요크(15)와 관체(51)의 일단이 결합되는 반해, 도8 및 도9의 오토밸브에서는 액츄에이터의 요크(15)가 관체(51)의 외벽과 결합된다는데 차이가 있다(관체의 외벽에 별도의두께(52)를 주어 그 두께(52)가 액츄에이터의 요크(15)와 결합되는 것으로 볼 수도 있다). 그러나, 이는 단순한 관체(51)의 형태상의 차이일 뿐, 그 실질에서는 앞서 살펴본 오토밸브와 차이가 없다. 즉, 도8 및 도9의 오토밸브는 유체 흐름의 측면에서는 도5와 유사한 흐름을 보인다.

맞대기 결합되는 관체(51)의 외벽은 축공을 구비하여, 축공에 축(13)이 축 방향 이동 가능하게 삽입된다.

도1 및 도5 내지 도7의 오토밸브에서는 실링링(23)과 가이드링(21)이 액츄에이터의 요크(15)의 내주와 축(13)의 외주 사이에 개재 설치되는데 반해, 도8 및 도9의 오토밸브에서는 관체(51)의 외벽의 축공의 내주과 축(13)의 외주 사이에 개재 설치된다는데 차이가 있다.

또한, 도9의 오토밸브는, 후진 행정에 의하여 유로가 폐쇄된다는 점에서, 도1 및 도5 내지 도8의 오토밸브와 차이를 갖는다.

지금까지 설명의 편의상 유입구(53) 및 유출구(55)를 특정하여 실시예를 설명하였으나, 허용되는 한 유입구(53) 및 유출구(55)가 서로 뒤 바뀌어 사용되는 실시예도 가능함은 물론이다. 즉, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 한도 내에선 다양하게 변형 실시될 수 있는 것이다.

상기한 구성에 따르면, 본 고안은 액츄에이터의 축과 관체가 정확히 동심 맞춤되도록 함으로써, 유체 누설을 최소화할 수 있으며, 또한, 축과 관체의 동심 맞춤의 흐트러짐을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 축 및 축을 지지하는 부재의 마모에 의한 내구성 저하를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 요크 및 상기 요크를 통하여 돌출되게 구비되는 축을 구비하고, 그 돌출되게 구비된 축을 왕복동 구동시키는 액츄에이터 및

   상기 액츄에이터의 요크와 맞대기 결합되어 돌출된 상기 축이 내부에 수용되고, 유입구 및 유출구를 구비하여 상기 유입구 또는 상기 유출구를 상기 축이 그 왕복동에 의하여 개폐하게 되는 관체를 포함하여 이루어지고,

   맞대기 결합되는 상기 액츄에이터의 요크와 상기 관체는 그 결합면에 상호 대응되는 요철을 구비하여, 그 요철이 맞물린 상태로 상기 액츄에이터의 요크와 상기 관체의 일단이 맞대기 결합되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 액츄에이터 또는 상기 관체는 상기 축을 왕복동 가능하게 지지하되, 상기 축의 외주와의 사이에 실링링과 가이드링을 개재하여 지지하고,

   상기 가이드링은 상기 실링링에 비하여 탄성이 작은 재질이 사용되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
3. 제2항에 있어서,

   상기 실링링은 고무 링이고, 상기 가이드링은 테플론 링인 것을 특징으로 하는 오토밸브.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 축은 플러그를 구비하고,

   상기 관체는, 상기 플러그를 중심으로 상호 축 방향 반대측에 제1유출구 및 제2유출구를 구비하여, 상기 축의 왕복동 구동에 의하여 상기 플러그가 제1유출구 또는 제2유출구를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
5. 제4항에 있어서,

   상기 관체는 제1관체 및 제2관체를 구비하고,

   상기 액츄에이터의 요크와 상기 제2관체의 일단이 맞대기 결합되고,

   상기 제2관체의 타단은 상기 제1관체의 일단과 맞대기 결합되고,

   상기 제1관체에 제1유출구가 형성되고, 상기 플러그를 중심으로 상기 제1유출구의 반대측의 상기 제1관체의 소정 부위에 유입구가 형성되고,

   상기 플러그를 중심으로 상기 제1유출구의 축방향 반대측에 제2유출구가 형성되고,

   상기 제2관체는 소정 부위에 분기구를 구비하여, 제2유출구를 통하여 제2관체 내부로 유입된 유체가 상기 분기구를 통하여 소통되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
6. 제5항에 있어서,

   맞대기 결합되는 상기 제2관체의 타단과 상기 제1관체의 일단은 그 결합면에 상호 대응되는 요철을 구비하여, 그 요철이 맞물린 상태로 상기 제2관체의 타단과 상기 제1관체의 일단이 맞대기 결합되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
7. 제1항에 있어서,

   상기 관체는 그 일단 또는 축공이 형성된 외벽이 상기 액츄에이터의 요크와 맞대기 결합되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 맞대기 결합되는 결합면 사이에는 가스켓이 개재되는 것을 특징으로 하는 오토밸브.
9. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액츄에이터는 스프링의 힘과 외부로부터 제공되어 상기 스프링의 힘에 저항하는 공압의 상대 작용에 의하여 축을 왕복동시키고,

   상기 맞대기 결합 부위의 외주에는 클램프 밴드가 조여지는 것을 특징으로 하는 오토밸브.