KR20090126984A - 가스켓 일체형 다이아프램을 구비한 밸브 - Google Patents

Abstract

본원발명은 유체가 통과하는 유로(流路)의 개폐를 제어하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터 내부에 결합하여 외부로부터 상기 액츄에이터 내부로 공급되는 동력을 기계적 출력으로 변화시켜 스템에 전달하는 다이아프램을 포함하는 밸브에 관한 것으로,

상기 다이아프램은 액츄에이터의 기밀을 유지하기 위한 기능을 수행하는 기밀띠를 일체로 구비하여 액츄에이터의 기밀을 유지하는 한편, 기밀유지를 위한 별도의 구성인 가스켓의 제작 및 조립과정을 생략하여 밸브의 제작비용이나 유지보수비용의 절감도 도모할 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 포함하는 밸브에 관한 것이다.

밸브(Valve), 액츄에이터(Actuator), 다이아프램(Diaphragm), 가스켓(Gasket)

Description

가스켓 일체형 다이아프램을 구비한 밸브{A Valve having a Diaphragm having a Gasket in a single body}

배관 내 유체의 유량, 압력을 조절하기 위한 목적으로 유체의 통로를 열거나 닫도록 하는 장치를 일반적으로 밸브(Valve)라 하고, 이러한 밸브에 연결되어 외부로부터 전기적, 물리적 동력을 공급받아 밸브의 개폐를 제어하는 장치를 액츄에이터(Actuator)라고 한다. 한편 상기 액츄에이터는 외부에서 공급되는 동력을 밸브의 개폐를 위해 사용하기 위해서 반드시 외부동력을 기계적 출력으로 변환하여 스템에 전달하는 장치를 요구하게 된다.

본원발명은 액츄에이터 내부에 결합되고, 외부로부터 상기 액츄에이터 내부로 공급되는 동력을 기계적 출력으로 변화시켜 스템에 전달하는 다이아프램에 관한 것이다.

밸브는 유체를 통과시키거나 막거나, 제어하기 위하여 유체의 통로를 개폐할 수 있는 가동기구를 가지는 기기의 총칭이다. 이러한 밸브에 설치되어 전기적, 물리적 동력을 외부로부터 공급받아 밸브의 개폐를 제어하는 장치를 액츄에이터라고 하는데, 액츄에이터는 밸브를 통과하는 유체의 압력과 마찰에 의하여 발생하는 밸 브개폐를 위한 조작부하를 극복하는 동력원에 따라 전동식 액츄에이터, 공압식 액츄에이터, 유압식 액츄에이터등으로 분류된다.

전동식 액츄에이터는 전력을 사용하여 밸브의 개폐 동력을 출력하는 방식을 말하고, 압축공기 혹은 압축가스를 사용하여 개폐 동력을 출력하는 것을 공압식 액츄에이터라고 하며, 압축오일의 물리적 에너지를 이용하는 것을 유압식 액츄에이터라고 한다.

특히 공압식 액츄에이터는 외부로부터 힘을 받아 스스로 작동하는 밸브에 가장 많이 사용되는 액츄에이터로서 다른 액츄에이터에 비하여 구조가 간단하고, 고장률이 낮으며, 동작속도가 빠르며 전동식이나 기타 방식에 비해 안전성이 우수한 장점이 있다.

상기 공압식 액츄에이터는 외부에서 공급되는 동력(공기압)을 곧 바로 밸브의 개폐에 사용할 수 없고, 외부에서 공급되는 동력을 기계적 출력으로 변환하여 스템에 전달하는 장치가 요구되는데 일반적으로 피스톤과 다이아프램이 적용 가능하다.

피스톤형 액츄에이터는 매우 경제적인 구동장치로 알려져 있고, 외부에서 액츄에이터 내부로 공급되는 공기압에 의해 왕복운동 할 수 있기 때문에 외부동력을 기계적 출력으로 전환가능하다. 한편 다이아프램 액츄에이터는 나일론등에 인조합성고무를 덧씌운 유연한 재질로 제작되는 다이아프램(Diaphragm)을 액츄에이터 내부에 결합시켜 외부장치에 의하여 공기가 액츄에이터 내부로 출입하면 공기압에 의해 상승운동과 하강운동을 할 수 있어 외부동력을 기계적 출력으로 전환 가능하게 된다. 다만 피스톤형의 경우 다이아프램형에 비해 기민성이 떨어지고, 높은 공기압을 요구는 단점이 있다. 따라서 공기압 변화에 신속하게 반응하여 밸브의 정밀한 제어가 요구되는 설비에는 다이아프램 액츄에이터가 적합하다.

다이아프램 액츄에이터는 다이아프램의 작동방식에 따라 다이렉트 타입 (Direct type)과 리버스 타입(Reverse type)으로 다시 구분가능하다. 다이렉트 타입은 외부장치로부터 액츄에이터 내부로 동력의 공급이 없는 정상상태에서 열린 상태를 유지하는 방식을 말하고, 리버스 타입은 정상상태에서 닫힘상태를 유지하는 방식을 말한다.

또 다이아프램의 기계적 출력의 '크기'를 제어하기 위해서는 액츄에이터 내부에 위치하여 외부에서 공급되는 동력에 따른 다이아프램의 상승 내지 하강운동 방향과 반대방향으로 제어력을 제공할 수 있는 구성, 예를들면 스프링과 같은 탄성부재를 요구하게 되는데, 상기 스프링의 갯수에 따라 싱글 스프링 타입, 더블 스프링 타입 등으로 다이아프램 액츄에이터를 구분할 수도 있다.

도1은 리버스 타입 액츄에이터를 포함한 밸브의 구성을 볼 수 있는 단면도이고, 도2는 리버스 타입 액츄에이터 부분을 확대한 단면도이며, 도3은 다이렉트 타입 액츄에이터의 확대 단면도이다.

도4는 종래 다이아프램의 평면도 및 단면도이고, 도5는 도1의 A부분 확대단면도이다.

도1 및 도2를 참고하여, 유체가 이송되는 배관들을 이어주면서 유체의 이송 통로를 개폐하는 밸브시스템(100)은 유체가 지나가는 바디(1)와, 상기 바디의 상부에 연결되는 하부보닛(2)과, 상기 하부보닛과 결합하여 후술할 액츄에이터와 연결시켜주는 요크(3)와, 상기 요크의 상부에 위치하는 액츄에이터(5)와, 상기 액츄에이터, 요크 및 하부보닛을 관통하여 바디(1)에 이어지는 스템(4)과, 상기 액츄에이터의 상부에 위치하는 상부보닛(6)과, 상기 상부보닛을 관통하여 액츄에이터 내부에서 상기 스템과 연결되는 조절스크류(7)를 포함한다.

상기 바디(1)는 유체가 이송되는 배관과 배관을 이어주는 구성으로, 배관을 통해 이송된 유체가 통과하는 유로(111, 113)와 상기 유로 소정의 위치에 형성되는 디스크(13)를 포함한다. 상기 유로는 유체가 들어오는 입구유로(111)와 유체가 빠져나가는 출구유로(113)로 구별되며, 상기 입구유로와 출구유로는 분리되어 형성된다. 상기 디스크(13)는 상기 입구유로(111)와 출구유로(113)가 연결되는 지점을 개폐할 수 있는 구성으로 상기 디스크(13)의 상하운동에 따라 유로의 개폐 및 이송 유체의 유량을 결정하는 구성이다. 한편 상기 유로 및 디스크의 자세한 형상은 밸브의 용도와 사양에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본원발명과 직접관련이 없는 부분이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 하부보닛(2)은 중심을 관통하는 구멍을 포함하여 전체적으로 원통형상을 가지며, 상기 바디(1)의 상부에 결합되어 후술할 요크(3)와 연결된다. 상기 하부보닛(2)은 중심을 관통하는 관통공(21)을 포함하는데, 상기 관통공(21)은 후술할 스템(4)이 통과하는 구성으로 상기 디스크(13)와 스템(4)을 이어주기 위한 통로 역할을 한다.

상기 요크(3)는 상기 하부보닛(2)과 후술할 액츄에이터(5)를 연결시켜 주면서 상기 바디(1)를 통과하는 유체의 유량을 사용자가 외부에서 확인할 수 있게 하는 구성으로 다양한 형상으로 형성가능하고, 인디케이터(Indicator, 31)와 스케일(Scale, 33) 및 동력공급부(35)를 포함한다. 상기 인디케이터(31)는 상기 요크를 관통하는 스템에 결합되어 스템의 상하운동과 동일한 운동을 하는 구성으로 당업자에게 자명한 구성인바 자세한 설명을 생략한다. 상기 스케일(33)은 눈금이 표시되어 상기 요크(3)의 외주면에 형성되며, 상기 인디케이터(31)가 상기 스케일의 눈금을 가리키도록 설치되므로 바디(1)를 관통하는 유체의 유량을 알려줄 수 있게 된다.

상기 동력공급부(35)는 요크(3)의 외주면 일측에서 상기 요크를 관통하면서 후술할 액츄에이터(5)의 내부와 연결되는 홀이다. 따라서 상기 동력공급부(35)는 외부로부터 공급되는 동력(공기 등)을 후술할 액츄에이터의 챔버(51)로 제공할 수 있게 된다.

상기 스템(4)은 일측이 상기 디스크(13)에 연결되고, 타측이 후술할 액츄에이터의 조인트(55)에 결합하여 다이아프램(52)과 연결되는 원기둥형상의 축으로, 상기 하부보닛(2)의 관통공(21), 요크(3) 및 후술할 스템가이드(5131)를 관통하여 위치하며, 통상 여러 개의 축이 결합하여 하나의 스템을 형성한다.

상기 액츄에이터(5)는 상기 요크(3)와 후술할 상부보닛(6) 사이에 위치하여 바디(1)를 관통하여 흐르는 유체 통로의 개폐를 제어하는 부분으로, 전체적으로 밀폐된 공간을 형성하는 챔버(51)와, 상기 챔버(51) 내부에 위치하는 다이아프램(52)과, 상기 다이아프램과 일측이 접하고 타측은 상기 챔버에 접하는 스프링(53)과, 후술할 조정스크류(7) 외주면에 접하는 원통형상의 부시(54)와, 일측이 상기 스템(4)을 수용하고 타측이 상기 부시(54)와 결합되는 조인트(55)와, 상기 챔버의 기밀을 유지하는 가스켓(56, 도5참조)과, 상기 다이아프램의 상부와 하부에 각각 위치하는 플레이트(571, 573)를 포함한다.

상기 챔버(51)는 일측면이 개방된 원통형상의 상부케이스(511) 및 하부케이스(513)가 결합하여 밀폐된 공간으로 형성된다. 상기 상부케이스(511)는 후술할 부시(54)가 통과하는 부시홀(5111)을 상부면의 중심에 포함하고, 개방된 일측의 외주면 상에 상접합면(5113)을 포함하여 후술할 하접합면(5133)과 결합함으로써 상기 챔버를 형성하게 된다. 상기 하부케이스(513)는 상기 스템(4)의 일측이 통과하는 스템가이드(5131)를 중심에 포함하고, 개방된 일측의 외주면 상에 하접합면(5133)을 포함한다.

상기 다이아프램(52)은 상기 동력공급부(35)를 통해 유입되는 동력(공기 등)을 기계적 출력으로 변환하여 상기 스템(4)에 전달하는 구성으로 상기 챔버의 상부케이스(511)와 하부케이스(513)의 상기 접합면(5113, 5133) 사이에 위치하게 된다.

도4을 참고하여, 상기 다이아프램은 스템결합면(521), 외주면(525) 및 상기 스템결합면과 외주면을 이어주는 연결면(523)을 포함한다. 상기 스템결합면(521)은 상기 스템(4)의 일측이 상기 챔버(51)의 스템가이드(5131)를 통해 상기 다이아프램과 결합하는 평면으로 스템이 통과하는 구멍인 스템삽입공(5211)을 상기 스템결합면(521)의 중심에 포함한다. 상기 연결면(523)은 상기 스템결합면(521)에 절곡되어 이어지면서 상기 스템결합면(521)의 둘레를 감싸는 면으로 후술할 외주면(525)과 스템결합면(521)을 이어주는 구성이다. 상기 외주면(525)은 상기 연결면(523)의 말단에서 절곡되어 상기 연결면의 둘레를 감싸는 평면으로 상기 챔버의 상, 하부케이스(511, 513)의 접합면(5113, 5133)에 접하게 되는 면이다.

도2를 참고하여, 상기 스프링(53)은 일측이 후술할 상플레이트(571)에 접하고, 타측이 상기 챔버의 상부케이스(511)에 고정되어, 후술할 동력공급부(61)를 통해 일정량의 작동유체가 공급되면 상기 다이아프램(52)의 상승동력과 평형을 이룰 수 있는 탄성력을 제공하여 상기 다이아프램의 운동을 제한할 수 있는 구성이다.

상기 부시(54)는 일측이 개방된 원통형상이고, 타측은 후술할 조정스크류(7)를 수용할 수 있는 구성으로 상기 스템(4)의 상승, 하강운동시 조정스크류의 외주면을 따라 상기 스템(4)의 운동을 가이드 할 수 있는 구성이며, 개방된 일측은 후술할 조인트(55)에 안착된다.

상기 조인트(55)는 일측면이 후술할 상플레이트(571)에 접하면서 상기 스템(4)을 수용 및 고정하고, 타측면은 상기 부시(54)와 결합함으로써 상기 다이아프램의 운동을 상기 스템(4)에 전달하는 구성이다.

도5를 참고하여, 상기 가스켓(56)은 상기 챔버(51) 상부케이스(511)의 상접합면(5113)과 다이아프램의 외주면(525) 사이 및 다이아프램의 외주면(525)과 하접합면(5133) 사이에 위치하여 상기 액츄에이터의 기밀을 유지하는 구성이다.

도2를 참고하여, 상기 플레이트(571, 573)는 상기 다이아프램(52)의 상부와 하부에 접하는 구성으로 상플레이트(571)와 하플레이트(573)를 포함한다. 상기 상플레이트(571)는 상기 다이아프램(52)의 상부에 위치하여 다이아프램의 운동을 상기 조인트(56)에 전달하는 역할을 하는 한편 상기 스프링(53)의 일측이 접하여 상기 다이아프램의 운동을 제한하는 스프링의 반력을 다이아프램에 전달한다. 상기 하플레이트(573)는 상기 다이아프램(52)의 하부에 위치하여 상기 챔버의 하부케이스(513)가 상기 요크(3)와 결합될 수 있는 공간을 제공한다.

상기 상부보닛(6)은 전체적으로 깔때기 형상을 하고, 일측이 개방되어 상기 챔버의 상부케이스(511) 상부에 결합됨으로써 상기 액츄에이터의 기밀유지 및 동력공급을 담당하는 구성으로 스크류가이드(63)를 포함한다. 상기 스크류가이드(63)는 상부보닛(6)의 상부에 결합되어 후술할 조정스크류(7)를 상기 상부보닛(6)에 결합시키는 구성이다.

상기 조정스크류(7)는 상기 상부보닛(6)의 스크류가이드(63)에 결합되어 상기 스템(4)의 최대 상승높이를 조정하는 구성으로, 당업자에게 자명한 구성인바 자세한 설명을 생략한다.

도1과 도2를 참고하여, 상기의 구성을 포함하는 리버스 타입 액츄에이터의 작동관계를 살펴보면,

먼저 상기 요크(3)의 상부에 결합된 액츄에이터 챔버(51)의 하부케이스(513)와 상기 다이아프램(52)이 형성하는 밀폐공간에 외부장치(미도시)에 의하여 상기 요크(3)의 동력공급부(35)를 통해 작동유체(공기 등)가 제공된다. 이에 따라 상기 챔버의 밀폐공간의 압력이 상승하게 되고, 상기 다이아프램(52)은 도면의 상부로 운동하게 되는데 상기 스프링(53)의 반력과 평형을 이루는 위치까지 상승할 것이다. 한편 상승높이는 공기를 흡입하는 상기 외부장치(미도시)의 흡입량 조절 및 채용된 스프링의 사양을 통해 조절가능하다.

상기 다이아프램(52)이 상승운동을 하면 다이아프램 상부에 위치한 상플레이트(571)에 접하는 조인트(55)도 같이 상승하게 되는데, 상기 조인트(55)는 상기 부시(54)와 소정의 장치에 의해 일체화되어 있고, 상기 부시(54)는 조정스크류(7)의 외주면에 결합되어 있으므로 상기 조인트(55)의 상승경로를 상기 부시(54)가 가이드 하는 결과를 낳게 된다. 한편 상기 조인트(55)는 상기 스템(4)을 고정하는 구성이므로 상기 조인트의 상승에 따라 스템(4)도 상승하게 된다.

따라서 액츄에이터 외부로부터 공급되는 동력을 다이아프램을 통해 기계적 출력으로 변환시킨 후 상기 스템에 전달시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 스템(4)의 상하운동으로 스템의 말단에 형성된 디스크(13)가 상하 운동하게 되므로 바디(1)의 유로가 개폐되며, 배관 내 유체는 입구유로(111)에서 출구유로(113)를 통과하게 된다.

유체의 유로를 차단하는 과정을 살펴보면, 먼저 외부장치(미도시)에 의하여 상기 동력공급부(35)를 통해 상기 다이아프램(52)과 챔버의 하부케이스(513)가 형성하는 밀폐된 공간의 공기를 흡입하여 상기 다이아프램의 하강운동을 유발한다. 그러면 상술한 과정의 역순으로 상기 디스크(13)가 바디(1)의 입구유로(111)와 출구유로(113)를 차단하게 되는 것이다.

도3을 참고하여, 다이렉트 타입의 액츄에이터의 작동관계를 살펴보면, 다이렉트 타입 액츄에이터는 챔버(51)의 상부케이스(511) 상측에 위치하는 상부보닛(6)의 외주면의 일측에 상기 상부보닛을 관통하여 형성되는 동력공급부(61)를 포함한다. 또 다이아프램(52)이 상부케이스(511)측에 위치하여 외부로부터 동력의 공급이 없으면 유로가 개방된 상태라는 점만이 리버스 타입과 구별될 뿐 그 작동 기전은 상술한 리버스 타입의 액츄에이터와 크게 다르지 않으며, 당업자에 있어서 그 작동은 용이하게 이해될 것이므로 자세한 작동관계의 설명은 생략한다.

따라서 상기와 같은 단계를 거쳐 유체의 유로를 제어하는 리버스 혹은 다이렉트 액츄에이터(5)는 상기 챔버의 상부(511) 내지 하부케이스(513)와 다이아프램(52)이 형성하는 밀폐공간의 기밀을 확실히 유지해야하는 필연성이 존재한다. 종래 액츄에이터는 상기와 같은 필요성을 충족시키는 방법으로 가스켓(56)을 채용하였다.

도5를 참고하여, 상기 가스켓(56)은 상부케이스(511)의 상접합면(5113)과 상기 다이아프램(52) 사이, 상기 하부케이스(513)의 하접합면(5133)과 다이아프램(52) 사이에 위치하여 상기 상, 하부케이스가 볼트 등에 의해 결합되는 과정에서 발생하는 압축력에 의해 상기 챔버의 기밀을 유지하는 역할을 하였다.

그러나 상술한 바와 같은 구조의 종래 액츄에이터는 다이아프램과 별도의 기밀유지 구성인 가스켓을 포함하기 때문에, 밸브의 사용시간이 증가할수록 가스켓 자체의 부식에 의해 기밀유지 기능을 상실하고, 결과적으로 액츄에이터의 기능까지 마비시키는 문제를 야기하였다.

또한 상기 가스켓은 상기 상, 하부케이스(511, 513)가 접합면(5113, 5133)에서 볼트 등의 구성에 의하여 결합될 때 발생하는 압축력에 의해 상기 접합면에 고정되는 것이므로 밸브의 보수유지과정을 거치는 동안 마모되어 기밀성을 유지할 수 없는 문제도 야기시켰다.

또한 액츄에이터의 생산에 반드시 별도의 가스켓 제작을 요구하기 때문에 생산단가 및 유지보수 비용을 증가시키는 문제가 있었다.

마지막으로 조립과정이나 부품교환 시 상기 상, 하부케이스의 접합면(5113, 5133)에 형성된 볼트구멍을 가스켓의 결합구멍 및 다이아프램의 결합구멍과 일치시켜 조립해야하므로 생산시간의 증가라는 문제를 야기하였다.

본원발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로,

본 발명의 목적은 별도의 가스켓 제공 없이도 액츄에이터의 기밀성을 유지, 향상시킬 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 가스켓을 제작할 필요가 없어 액츄에이터의 생산단가를 절감할 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가스켓 조립공정을 제거하여 액츄에이터의 생산시간을 단축시킬 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 것이다.

상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위해 본 발명의 다이아프램은 다음과 같은 구성을 포함한다.

본원발명의 일 실시예에 의하면, 유로의 개폐를 제어하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터 내부에 결합하여 외부로부터 상기 액츄에이터 내부로 공급되는 동력을 기계적 출력으로 변화시켜 스템에 전달하는 다이아프램을 포함하는 밸브에 있어서, 상기 다이아프램은 액츄에이터의 기밀유지 기능을 수행할 수 있는 기밀띠를 포함하는 가스켓 일체형 다이아프램인 것을 특징으로 한다.

본원발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 가스켓 일체형 다이아프램은 상기 스템이 삽입되는 스템삽입공을 중심으로 전체적으로 평면을 이루는 스템결합면과, 상기 스템결합면에서 연장되어 형성되는 외주면을 포함하며, 상기 기밀띠는 상기 외주면에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 외주면기밀띠인 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 외주면은 상기 액츄에이터와 결합을 용이하게 하는 결합공을 포함하고, 상기 외주면기밀띠는 상기 결합공을 사이에 두고 어느 한쪽에만 또는 양쪽에 모두 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 외주면기밀띠는 상기 외주면의 상부와 하부에 각각 형성되어 상기 액츄에이터의 기밀성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 가스켓 일체형 다이아프램은 상기 스템이 삽입되는 스템삽입공을 중심으로 전체적으로 평면을 이루는 스템결합면과, 상기 스템결합면에서 연장되어 형성되는 외주면을 포함하며, 상기 기밀띠는 상기 스템삽입공 주위에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 스템기밀띠인 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 스템기밀띠는 상기 스템결합면의 상부와 하부에 각각 형성되어 상기 액츄에이터의 기밀성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 외주면은 외주면에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 외주면기밀띠를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본원발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 외주면기밀띠는 외주면의 상부와 하부에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기의 구성과 결합관계에 의하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 별도의 가스켓 제공 없이도 액츄에이터의 기밀성을 유지, 향상시킬 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은 별도의 가스켓을 제작할 필요가 없어 액츄에이터의 생산단가를 절감할 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은 가스켓 조립공정을 제거하여 액츄에이터의 생산시간을 단축시킬 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 효과를 도모할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본원발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

한편 이하에 기술된 도면번호는 배경기술에서 상술한 구성과 기능이 동일한 구성에 대하여 동일한 도면번호에 " ' "을 추가하였고, 본원발명인 실시예 간의 설명에 있어서는 기능이 동일한 구성이면 동일한 도면번호를 부여하였음을 밝혀둔다.

그러나 이하에 기술될 구성, 방법 기타의 실시예는 실시에 필요한 구성의 설 명을 위한 것일 뿐 본원발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니다.

도6은 가스켓 일체형 다이아프램이 결합된 리버스 타입의 액츄에이터의 단면도이고, 도7은 액츄에이터와 가스켓 일체형 다이아프램의 결합부(B)를 확대한 분해 단면도이다.

도8은 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이다.

도9는 본원발명의 다른 실시예에 따른 안전밸브에 사용되는 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이고, 도10은 본원발명의 다른 실시예에 따른 감압밸브에 적용되는 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이다.

도6를 참고하여 본원발명 가스켓 일체형 다이아프램의 구성 및 결합관계를 살펴보면, 유체가 이송되는 배관들을 이어주면서 유체의 이송통로를 개폐하는 밸브는 유체가 지나가는 바디(미도시)와, 상기 바디의 상부에 연결되는 하부보닛(2')과, 상기 하부보닛과 결합하여 후술할 액츄에이터(5')와 연결시켜주는 요크(3')와, 상기 요크의 상부에 위치하는 액츄에이터(5')와, 상기 액츄에이터, 요크 및 하부보닛을 관통하여 바디에 이어지는 스템(4')과, 상기 액츄에이터의 상부에 위치하는 상부보닛(6')과, 상기 상부보닛을 관통하여 액츄에이터 내부에서 상기 스템과 연결되는 조절스크류(7')를 포함한다.

배경기술에서 설명한 구성과 동일하고 본원발명과 직접적인 관련이 없는 구성은 본원발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략하고 살펴보면, 상기 액츄에이터(5')는 상기 요크(3')와 후술할 상부보닛(6') 사이에 위치하여 바디(미 도시)를 관통하여 흐르는 유체 통로의 개폐를 제어하는 부분으로, 전체적으로 밀폐된 공간을 형성하는 챔버(51')와, 상기 챔버(51') 내부에 위치하는 다이아프램(52')과, 상기 다이아프램과 일측이 접하고 타측은 상기 챔버에 접하는 스프링(53')과, 후술할 조정스크류(7') 외주면에 접하는 원통형상의 부시(54')와, 일측이 상기 스템(4')을 수용하고 타측이 상기 부시(54')와 결합되는 조인트(55')와, 상기 다이아프램의 상부와 하부에 각각 위치하는 플레이트(571', 573')를 포함한다.

도8을 참고하여, 상기 다이아프램(52')은 상기 스템(4')을 상기 다이아프램(52')과 연결시켜 주는 스템결합면(521')과, 상기 스템결합면(521')의 말단에서 절곡되어 스템결합면의 둘레를 감싸는 연결면(523')과, 상기 연결면(523')의 말단에서 절곡되어 형성되는 외주면(525')을 포함한다.

상기 스템결합면(521')은 전체적으로 평면형상을 가지고, 상기 다이아프램(52')의 중심부에 형성되나, 통상적으로 원형평면으로 형성됨이 바람직하다. 상기 스템결합면(521')의 중심에는 상기 스템결합면(521')을 관통하는 스템삽입공(5211')과 상기 스템삽입공(5211')의 외주면을 따라 돌출형성되는 스템기밀띠(5213')을 포함한다.

상기 스템삽입공(5211')은 스템(4')의 단면형상과 치수에 의존하는 형상을 가지면 족하고, 상기 스템기밀띠(5213')는 상기 스템삽입공(5211')의 외주면을 따라 상기 스템결합면(521')의 상부와 하부에 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 스템기밀띠(5213')는 상기 스템(4')이 다이아프램(52')의 하부에 위치 하는 하플레이트(573')와 상기 스템삽입공(5211')을 거쳐 다이아프램의 상부에 위치하는 상플레이트(571')를 관통하여 조인트(55')와 결합할 때 액츄에이터(5')의 기밀을 유지해주는 구성이다.

상기 연결면(523')은 상기 스템결합면(521')의 말단에서 상부 내지 하부로 절곡되고, 상기 스템결합면(521')의 둘레에 형성되는 평면이다. 상기 연결면의 절곡부위는 액츄에이터의 구조에 따라 다양하게 형성될 수 있다.(도9, 도10 참조)

도7을 참고하여, 상기 외주면(525')은 상기 연결면(523')의 말단에서 절곡되어 상기 챔버(51')의 상, 하접합면(5113', 5133')에 접하는 면으로, 상기 외주면(525')에 돌출되어 형성되는 제1외주면기밀띠(5251')와 제2외주면기밀띠(5253')를 포함하고, 상기 챔버의 상, 하접합면(5113', 5133')과 결합시 결합구(볼트 등)가 삽입가능한 결합공(5255')을 포함한다.

상기 제1외주면기밀띠(5251')는 상기 연결면(523') 말단과 상기 결합공(5255') 사이에 상기 외주면(525')의 둘레를 따라 돌출하여 형성되고, 상기 외주면(525')의 상부와 하부에 각각 형성됨이 바람직하다. 상기 제2외주면기밀띠(5253')는 상기 결합공(5255')과 상기 외주면(525')의 말단 사이에 돌출하여 상기 외주면의 둘레를 따라 돌출하여 형성되고, 상기 외주면(525')의 상부와 하부에 각각 형성됨이 바람직하다.

상기와 같은 제1, 제2외주면기밀띠(5251', 5253')는 상기 상부, 하부케이스(511', 513')에 형성된 상, 하접합면(5113', 5133') 사이에 위치하게 되므로 볼트 등의 결합구를 상기 상접합면(5113')에 형성된 구멍을 통해 후술할 결합 공(5233')을 거쳐 상기 하접합면(5133')으로 관통시킨 후 볼트 결합시키면 상기 액츄에이터(5')의 기밀을 유지하게 되는 구성이다.

상기 결합공(5255')은 상기 외주면(525')을 따라 형성되고, 외주면을 관통하는 구멍으로 상기 챔버(51') 상부케이스의 상접합면(5113')과 하부케이스의 하접합면(5133')에 형성된 결합공과 일치하는 위치 및 형상으로 형성됨이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 포함하는 가스켓 일체형 다이아프램(리버스 타입)의 작동관계를 도6을 참고하여 설명하면, 먼저 상기 액츄에이터 챔버의 하부케이스(513')와 상기 다이아프램(52')이 형성하는 밀폐공간에 외부장치(미도시)에 의하여 상기 요크(3')의 동력공급부(35')를 통해 작동유체가 공급된다(화살표). 이에 따라 상기 챔버의 밀폐공간의 압력이 높아지면 상기 다이아프램(52')은 도면의 상부로 운동하게 되는데 상기 스프링(53')의 반력과 평형을 이루는 위치까지 상승가능하다.

상기 다이아프램(52')이 상승운동을 하면 다이아프램 상부에 위치한 상플레이트(571')에 접하는 조인트(55')도 같이 상승하게 되는데, 상기 조인트(55')는 상기 부시(54')와 소정의 장치에 의해 일체화되어 있고, 상기 부시(54')는 조정스크류(7')의 외주면에 결합되어 있으므로 상기 조인트(55')의 상승경로를 상기 부시(54')가 가이드 하는 결과를 낳게 된다.

한편 상기 조인트(55')는 상기 스템(4')을 고정하는 구성이므로 상기 조인트의 상승에 따라 스템(4')도 상승하게 된다. 따라서 액츄에이터 외부로부터 공급되 는 동력을 다이아프램을 통해 기계적 출력으로 변환시킨 후 상기 스템에 전달시킬 수 있게 되는 것이다.

결국 상기 스템(4')의 상하운동으로 스템의 말단에 형성된 디스크(미도시)가 상하 운동하게 되므로 바디(미도시)의 유로가 개폐되어 유체가 통과할 수 있게 된다.

유체의 유로를 차단하는 과정을 살펴보면, 외부장치(미도시)로 상기 동력공급부(35')를 통해 작동유체(공기 등)가 빠져나가면 상기 챔버의 하부케이스(513')와 다이아프램(52')이 형성하는 밀폐공간의 압력이 감소하여 상기 다이아프램의 하강운동을 유발한다. 그러면 스템(4')이 상기 다이아프램의 운동방향과 동일한 방향으로 운동하여 상기 스템(4')의 말단에 연결된 디스크(도1참조)가 바디의 유로를 차단하게 되는 것이다.

도7을 참고하여, 상기 다이아프램(52')은 외주면(525')에 제1, 제2외주면기밀돌기(5251', 5253')를 추가로 포함하고, 상기 외주면기밀돌기들은 상기 챔버 상부케이스(511')의 상접합면(5113')과 상기 챔버 하부케이스(513')의 하접합면(5133') 사이에 위치하여 상기 상, 하부케이스가 볼트 등에 의해 결합되는 과정에서 발생하는 압축력에 의해 상기 챔버의 기밀을 유지하는 역할을 하게 된다.

따라서 본 발명은 별도의 가스켓 제공 없이도 액츄에이터의 기밀성을 유지, 향상시킬 수 있는 가스켓 일체형 다이아프램을 제공하는 효과를 도모할 수 있고, 별도의 가스켓을 제작할 필요가 없어 액츄에이터의 생산단가를 절감할 수 있으며, 가스켓 조립공정을 제거하여 액츄에이터의 생산시간을 단축시키는 효과를 도모할 수 있게 된다.

도8을 참고하여, 다이아프램(52')의 스템기밀띠(5213')는 스템삽입공(5211')을 통해 결합되는 스템(4')과 챔버(51')사이의 기밀을 유지하게 되어 액츄에어터(5')의 기밀을 보다 확실히 유지시켜주는 효과를 도모할 수 있게 된다.

도3과 같은 다이렉트 타입의 액츄에이터의 작동관계와 본원발명 가스켓 일체형 다이아프램의 작용, 효과는 배경기술 및 상술한 내용과 동일한바 자세한 설명은 생략한다.

도1은 리버스 타입 액츄에이터를 포함하는 밸브의 구성을 볼 수 있는 단면도이다.

도2는 리버스 타입 액츄에이터의 확대 단면도이고, 도3은 다이렉트 타입 액츄에이터의 확대 단면도이다.

도4는 종래 다이아프램의 평면도와 단면도이며, 도5는 도1의 A부분 확대 분해 단면도이다.

도6은 가스켓 일체형 다이아프램이 결합된 리버스 타입 액츄에이터의 단면도이고, 도7은 액츄에이터와 가스켓 일체형 다이아프램의 결합부(B)를 확대한 분해 단면도이다.

도8은 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이고, 도9는 본원발명의 다른 실시예에 따른 안전밸브에 사용되는 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이다.

도10는 본원발명의 다른 실시예에 따른 감압밸브에 적용되는 가스켓 일체형 다이아프램의 평면도 및 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

밸브: 100 바디: 1

입구유로: 111 출구유로: 113

하부보닛: 2 관통공: 21

요크: 3 인디케이터: 31

스케일: 33 리버스타입 동력공급부:35

스템: 4 액츄에이터: 5

챔버: 51 상부케이스: 511

부시홀: 5111 상접합면: 5113

하부케이스: 513 스템가이드: 5131

하접합면: 5133 다이아프램: 52

스템결합면: 521 스템삽입공: 5211'

스템기밀띠: 5213' 연결면: 523

외주면: 525 제1외주면기밀띠: 5251'

제2외주면기밀띠: 5253' 결합공: 5255'

스프링: 53 부시: 54

조인트: 55 가스켓: 56

상플레이트: 571 하플레이트: 573

상부보닛: 6 다이렉트 타입 동력공급부: 61

스크류가이드: 63 조정스크류: 7

Claims (8)

1. 유로의 개폐를 제어하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터 내부에 결합하여 외부로부터 상기 액츄에이터 내부로 공급되는 동력을 기계적 출력으로 변화시켜 스템에 전달하는 다이아프램을 포함하는 밸브에 있어서,

   상기 다이아프램은 액츄에이터의 기밀유지 기능을 수행할 수 있는 기밀띠를 포함하는 가스켓 일체형 다이아프램인 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가스켓 일체형 다이아프램은 상기 스템이 삽입되는 스템삽입공을 중심으로 전체적으로 평면을 이루는 스템결합면과, 상기 스템결합면에서 연장되어 형성되는 외주면을 포함하며,

   상기 기밀띠는 상기 외주면에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 외주면기밀띠인 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.
3. 제2항에 있어서,

   상기 외주면은 상기 액츄에이터와 결합을 용이하게 하는 결합공을 포함하고, 상기 외주면기밀띠는 상기 결합공을 사이에 두고 어느 한쪽에만 또는 양쪽에 모두 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.
4. 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 외주면기밀띠는 상기 외주면의 상부와 하부에 각각 형성되어 상기 액츄에이터의 기밀성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.
5. 제1항에 있어서,

   상기 가스켓 일체형 다이아프램은 상기 스템이 삽입되는 스템삽입공을 중심으로 전체적으로 평면을 이루는 스템결합면과, 상기 스템결합면에서 연장되어 형성되는 외주면을 포함하며,

   상기 기밀띠는 상기 스템삽입공 주위에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 스템기밀띠인 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.
6. 제5항에 있어서,

   상기 스템기밀띠는 상기 스템결합면의 상부와 하부에 각각 형성되어 상기 액츄에이터의 기밀성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 외주면은 외주면에 돌출형성되어 액츄에이터의 기밀을 유지하는 기능을 수행할 수 있는 외주면기밀띠를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체 형 다이아프램.
8. 제7항에 있어서,

   상기 외주면기밀띠는 외주면의 상부와 하부에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 가스켓 일체형 다이아프램.

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