KR20160117618A - 회전식 유로 전환 밸브 - Google Patents

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KR20160117618A
KR20160117618A KR1020167025939A KR20167025939A KR20160117618A KR 20160117618 A KR20160117618 A KR 20160117618A KR 1020167025939 A KR1020167025939 A KR 1020167025939A KR 20167025939 A KR20167025939 A KR 20167025939A KR 20160117618 A KR20160117618 A KR 20160117618A
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valve core
valve
drive
valve body
shaft
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KR1020167025939A
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시준 위
홍리안 리아오
용 주
슈아이 시아오
Original Assignee
제지앙 산후아 로터리 밸브 씨오., 엘티디.
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Abstract

본 발명은 구동 부품(100)과, 구동 부품(100)의 구동축(300)을 통하여 연결되고, 제1세트의 유로 통로와 제2세트의 유로 통로를 포함하는 밸브바디(210)와 회전 방식을 통하여 제1세트의 유로 통로와 제2세트의 유로 통로를 전환하는 밸브코어(220)를 포함하는 밸브바디 부품(200)을 포함하는 회전식 유로 전환 밸브에 있어서, 밸브바디 부품(200)이 구동축(300)에 의하여 회전하는 주동 디스크(250)와, 제1 틈새 연동 기구를 통하여 주동 디스크(250)에 연결되어 주동 디스크(250)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 축방향의 운동을 전달하는 드라이브 디스크(260)를 포함하고, 구동축(300)이 밸브코어(220)와 제2 틈새 연동 기구를 통하여 연결되어 구동축(300)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 밸브코어(220)에 축방향의 운동을 전달하고, 밸브바디 부품(200)이 밸브코어(220)를 밸브바디(210)에 접촉시키는 스프링(240)을 더 포함하는 회전식 유로 전환 밸브를 제공한다. 이 밸브에 의하면 장기적으로 압력을 받고 운동한후 마손되고 걸리는 문제를 피면하고 믿음성이 높다.

Description

회전식 유로 전환 밸브{Rotation-type flow path switching vlave}
본 발명은 냉방 제어 시스템 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 대형 상업용 냉방 시스템에 적용되는 회전식 유로 전환 밸브에 관한 것이다.
현재 상업용 에어컨 시스템에 이용되는 냉방 제어유닛중의 하나인 전환 밸브는 주로 대형 병렬형 피스톤식 전환 밸브로 이미 시장에 널리 응용되고 있다. 하지만 시장 반영 및 기술 분석에 의하면 병렬형 방향전환 밸브는 단가가 높고 압력 손실이 큰 등 원인으로 인하여 원가 절감 및 에너지 이용율 향상에 불리하다. 따라서 상업용 제어 시스템 분야에서는 회전식 전환 밸브로 병렬형 전환 밸브를 대체하는 기술을 고려하고 있다. 예를 들어 중국 특허 CN102042422B에 회전식 전환 밸브 기술을 사용한 상업용 냉방 시스템이 공개되었다. 구체적인 작업 방식은 하기와 같다:
1, 냉방이 안정적인 상태 : 밸브코어와 밸브바디의 밸브입구가 압축하여 끼워 맞춰진 상태이고 밸브코어내의 전환 통로를 통하여 고압 기체가 응축기로 들어가고 저압 기체는 증발기 출구로부터 압축기에 흡입된다. 2, 전환 과정 : 밸브코어가 아래로 눌러져 밸브코어와 밸브바디가 분리되고 밸브바디와 밸브코어 사이에 틈새가 생기고 진일보로 회전시키면 이때 밸브코어와 밸브바디 사이는 접촉이 없어 방향전환을 순조롭게 완성할 수 있고, 그 다음 스프링 작용을 통하여 밸브코어를 복귀시켜 밸브코어와 밸브바디의 밸브입구가 압력 상태에 처한다. 3, 냉방이 안정적인 상태 : 밸브코어의 밸브입구가 밸브바디와 압력 상태이고 밸브코어내의 전환 통로를 통하여 고압 기체가 열교환기로 들어간다.
상기 기술 방안에 있어서 금속으로 견고하게 밀봉하였을 경우 밸브코어가 이물질, 온도, 윤활 등 요소로 인하여 걸려서 방향전환을 수행할 수 없게 되는 문제를 피면하기 위하여 밸브코어로 밀어내고-밸브코어가 회전하고-밸브코어를 복귀시키는 방식을 통하여 유통 성능이 우수한 방향전환 목적을 실현하고 전환할 수 없는 문제를 유효하게 해결하였다.
하지만 상기한 기존 기술에서 간헐적 전송 목적을 실현하기 위하여 유성기어, 기계적 신축 기구 및 나사산 연동 기구 등을 이용하여 구조가 복잡하고 원가가 높다. 그리고 대형 냉방 기기내의 기계 전동으로 인한 모멘트와 방향전환 충격력이 아주 커서 제품이 일정한 시간동안 작업한 후 금속 부품의 기어와 나사산 부분이 쉽게 마손되어 연동 정확성에 영향을 주게 되고 제품의 신뢰성이 높지 않고 안전성 문제를 초래할 가능성이 있다.
이와 동시에 기존 기술중의 다른 한 문제는 밸브코어가 밸브바디와 결합되는 도원추형으로 설계된 구조이다. 밸브코어와 밸브바디 사이의 밀봉면이 밸브의 고압과 저압의 차이로 인하여 밸브코어는 눌러지는 방향으로 압력을 받게 되고 대형 상업용 냉방 시스템에 있어서 이러한 압력이 아주 커서 설치된 스프링만으로는 밸브코어를 밸브바디로부터 분리시키기가 아주 어렵고 믿음성이 높지 않다. 따라서 대형 냉방 제어 시스템에 적용되는 믿음성이 높고 구조가 간단한 방향전환 밸브를 제공하는 것은 이 기술분야의 기술자들이 해결해야할 문제로 되었다.
상기 문제에 감안하여 본 발명은 구동 부품과 상기 구동 부품의 구동축을 통하여 연결되는 밸브바디 부품을 포함하고, 상기 밸브바디 부품은 제1세트의 유로 통로와 제2세트의 유로 통로가 정의된 밸브바디와, 회전 방식으로 상기 제1세트의 유로 통로와 상기 제2세트의 유로 통로를 전환하는 밸브코어를 포함하고, 상기 밸브바디 부품은 상기 구동축에 따라서 회전하는 주동 디스크와, 제1 틈새 연동 기구를 통하여 상기 주동 디스크에 연결되어 주동 디스크의 사전에 설정된 회전각도 행정(stroke)내에서 축방향의 운동을 전달하는 드라이브 디스크(driven disk)를 더 포함하고, 상기 구동축과 상기 밸브코어가 제2 틈새 연동 기구를 통하여 연결되어 상기 구동축의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 상기 밸브코어로 원주 방향의 운동을 전달하며 상기 밸브바디 부품이 상기 밸브코어를 상기 밸브바디에 접촉시키는 스프링을 더 포함하는 회전식 유로 전환 밸브를 제공한다.
상기한 회전식 유로 전환 밸브에 있어서, 진일보로 상기 제1 틈새 연동 기구가 상기 주동 디스크의 단부에 설치된 제1 돌출-오목부와 상기 드라이브 디스크의 단부에 설치된 제2 돌출-오목부를 포함하고, 상기 제1 돌출-오목부와 상기 제2 돌출-오목부가 협동하여 상기 주동 디스크 혹은 드라이브 디스크를 상기 밸브코어에 접촉시켜 축방향의 이동을 실현한다.
진일보로, 제1 돌출-오목부는 대향하여 설치되는 두개 제1 돌출부와 두개 제1 돌출부 사이에 설치되는 두개 제1 오목부를 포함하고, 인접한 제1 돌출부와 제1 오목부 사이는 제1 경사면를 통하여 이행되고, 제2 돌출-오목부는 대향하여 설치되는 두개 제2 돌출부와 두개 제2 돌출부 사이에 설치되는 두개 제2 오목부를 포함하고, 인접한 제2 돌출부와 제2 오목부 사이는 제2 경사면를 통하여 이행되며, 여기서, 제2 돌출부의 형상은 제1 오목부의 형상에 부합되고 제2 오목부의 형상은 제1 돌출부의 형상에 부합되며 제2 경사면의 형상은 제1 경사면의 형상에 부합된다.
진일보로, 상기 제2 틈새 연동 기구는 상기 밸브코어에 설치되는 제1 원주방향 제한부를 구비한 제1 결합공과 상기 구동축에 설치된 결합축을 포함하고, 상기 결합축과 상기 제1 결합공의 결합을 통하여 상기 구동축이 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 상기 밸브코어를 회전시킨다.
회전식 유로 전환 밸브가 상기 드라이브 디스크의 원주방향의 회전을 제한하는 제1 위치제한 기구와 축방향의 이동을 제한하는 제2 위치제한 기구를 더 포함하고, 상기 주동 디스크가 슬라이딩 가능하게 상기 구동축에 설치되고 상기 밸브코어에 접촉되어 축방향의 이동을 수행할 수 있는 것이 바람직하다.
진일보로, 회전식 유로 전환 밸브가 상기 밸브바디에 고정되는 위치제한 플레이트를 더 포함하고, 상기 제1 위치제한 기구는 상기 위치제한 플레이트에 설치되는 제2 원주방향 제한부를 구비한 제2 결합공과 상기 드라이브 디스크에 설치되는 결합축을 더 포함한다.
진일보로, 상기 제2 위치제한 기구는 상기 위치제한 플레이트에 설치되는 제1 위치제한 단부와 상기 드라이브 디스크에 설치되는 제2 위치제한 단부를 포함한다.
상기 주동 디스크가 상기 구동축에 고정되어 연결되고 상기 드라이브 디스크가 상기 밸브코어에 접촉되어 축방향 이동을 수행하는것이 바람직하다.
진일보로, 상기 구동축에 설치되는 제1 결합축이 구체적으로 직사각형 키 샤프트(key shaft)이다.
진일보로, 상기 밸브바디 부품에 상기 밸브코어의 회전을 차단하는 차단 부품이 더 설치된다.
진일보로, 상기한 회전식 유로 전환 밸브에 있어서, 상기 밸브코어는 최소한 두개 전환 통로를 구비하고 대체적으로 상부가 작고 하부가 큰 절두체 구조를 가지고 상기 두개 전환 통로의 단부는 뿔면에 설치되고 상기 스프링은 상기 밸브코어의 밑바닥에 설치되며 상기 제1 결합공은 상기 밸브코어의 상부에 설치된다.
진일보로, 상기 밸브바디는 상기 밸브코어와 결합되고 대체적으로 상부가 작고 하부가 큰 절두체 구조의 밸브실을 구비하고 상기 밸브바디의 뿔면에 밸브입구가 설치된다.
진일보로, 상기한 회전식 유로 전환 밸브에 있어서, 상기 밸브코어가 축방향으로 이동할 경우에 상기 밸브코어는 회전하지 않고 상기 밸브코어가 회전할 경우에 상기 밸브코어는 축방향으로 이동하지 않는다.
진일보로, 상기 밸브코어가 상기 스프링의 압력하에 축방향으로 이동하여 상기 밸브바디에 접촉될 경우 상기 구동축은 회전하지 않는다.
진일보로, 상기 전환 밸브의 유로 전환 과정은 하기 단계를 포함한다: 제1단계, 상기 구동축에 의하여 상기 주동 디스크가 회전하고 상기 밸브코어가 상기 밸브바디에 접촉되는 반대 방향으로 축방향에 따라 이동하고 상기 밸브코어는 회전하지 않고, 제2단계, 상기 구동축에 의하여 상기 주동 디스크가 회전하고 상기 밸브코어가 상기 구동축과 동기화하여 회전하고 상기 밸브코어는 축방향으로 이동하지 않고, 제3단계, 상기 구동축과 상기 주동 디스크는 회전하지 않고 상기 밸브코어가 상기 밸브바디에 접촉하는 방향으로 축방향에 따라 이동하고 상기 밸브코어는 회전하지 않는다.
진일보로, 제1단계와 제2단계에서 드라이브 디스크는 회전하지 않고 제3단계에서 드라이브 디스크는 회전하며 드라이브 디스크의 회전 방향이 주동 디스크의 제1단계중의 회전 방향과 반대된다.
진일보로, 주동 디스크는 구동축에 고정되어 연결되고 드라이브 디스크는 밸브코어에 접촉하여 축방향으로 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 회전식 유로 전환 밸브에 의하면, 구동축과, 주동 디스크와, 드라이브 디스크와, 밸브코어와 밸브바디 사이에 각각 원주방향과 축방향으로 돌출-오목 연동 기구를 설치하여 사전에 설정된 각도 행정 구간내에서 밸브코어의 회전 혹은 축방향의 이동을 제어함으로서 방향전환 과정을 실현한다. 서로다른 단계의 동작을 단독으로 설치할 수 있고 구조가 간단하다. 한편, 돌출-오목 연동 구조에 의하면 운동 부품의 운동면이 일정하게 마손되어도 운동이 정지되는 현상이 발생하지 않고 기어와 나사산 사이의 연결이 장기적으로 압력을 받고 운동후에 마손되는 문제를 피면하고 시스템의 믿음성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회전식 유로 전환 밸브의 바람직한 실시예를 나타낸 도이다.
도 2a는 도 1중의 전환 밸브의 주동 디스크의 구조를 나타낸 도이다.
도 2b는 도 1중의 전환 밸브의 드라이브 디스크의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 도 1중의 전환 밸브의 위치제한 플레이트의 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 구동축이 반시계방향으로 회전할 경우의 주동 디스크와 드라이브 디스크 사이의 위치 변화 과정을 나타낸 도로, 도 4에 주동 디스크와 드라이브 디스크의 전개도를 나타내였다.
도 5는 구동축이 반시계방향으로 회전할 경우의 도 1중의 전환 밸브가 각각 X1/X2/X3 단면에 처하여 서로다른 연동 기구의 운동을 반영한 상태를 나타낸 도이다.
도 6은 구동축이 시계방향으로 회전할 경우 주동 디스크와 드라이브 디스크 사이의 위치 변화 과정을 나타낸 도로, 도 6에 주동 디스크와 드라이브 디스크의 전개도를 나타내였다.
도 7은 구동축이 시계방향으로 회전할 경우의 도 1중의 전환 밸브가 각각 X1/X2/X3 단면에 처하여 서로다른 연동 기구의 운동을 반영한 상태를 나타낸 도이다.
도 8은 유로 전환 과정에서 관련되는 운동 부품의 시간 순서 변화를 나타낸 도이다.
도 9는 도 1중의 전환 밸브가 X4 단면에 처하여 유로 전환을 반영한 구조를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 한 회전식 유로 전환 밸브의 바람직한 실시예를 나타낸 도이다.
본 발명의 핵심은 냉방 시스템에 이용되고 믿음성이 높고 구조가 간단한 회전식 유로 전환 밸브를 제공하는 것이고 일반성을 벗어나지 않고, 아래 사방향 전환 밸브(four-way reversing valve)를 예로 도면과 구체 실시형태를 결합하여 본 발명을 진일보로 상세하게 설명한다.
여기서, 본 명세서에 있어서 좌, 우, 상, 하 등 방위사는 기술방안을 명확하고 간단하게 설명하기 위한 것이다. 본 명세서에 기재되는 방위사가 본 발명의 보호범위를 한정하는 것이 아님은 이해할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 회전식 유로 전환 밸브의 바람직한 실시예의 구조를 나타낸 도이고, 도 9는 도 1중의 유로 전환 밸브가 X4 단면에 처하여 유로 전환 방법을 반영한 구조를 나타낸 도이다.
도 1과 도 9에 도시한 바와 같이, 회전식 유로 전환 밸브는 구동 부품(100)과 밸브바디 부품(200)을 포함하고, 구동 부품(100)상의 구동축(300)이 밸브바디 부품(200)에 연결된다. 구동 부품(100)은 일반적으로 스텝 모터와 감속 구조로 구성된다(미도시). 밸브바디 부품(200)은 밸브바디(210)와, 밸브바디(210)의 밑바닥에 고정되는 받침대(270)와, 밸브바디(210)의 상부에 고정되는 덮개판자(280)를 포함한다. 본 구체적인 실시예에 있어서 밸브바디(210)의 중간에 대체적으로 상부가 작고 하부가 큰 절두체 형상의 밸브실(290)이 형성된다. 그중에상부가 작고 하부가 큰 절두체 구조의 밸브코어(220)가 설치된다. 받침대(270)와 덮개판자(280)가 결합되어 밸브실(290)의 상하가 밀봉된다. 밸브바디(210)와 밸브코어(220) 사이는 뿔면을 통하여 밀봉된다. 밸브코어(220)의 뿔면에 4개 밸브코어 포트(224, 225, 226, 227)가 설치되고 밸브코어(220)의 내부에 포트(224)와포트(225)를 연결시키는 제1 전환 통로(222)와 포트(226)과포트(227)을 연결시키는 제2 전환 통로(223)를 구비한다.
밸브바디(210)에 4개 포트(A, B, C, D)가 개구되고 상기 포트(A, B, C, D)는 밸브실(290)까지 연장되어 뿔면에서 밸브입구(211)를 형성한다. 밸브코어(220)의 회전을 통하여 제1 전환 통로(222)가 포트(A)와포트(B)를 연결시키고 제2 전환 통로(223)가 포트(C)와 포트(D)를 연결시킬 수 있고, 즉 “A-B, C-D”를 밸브바디(210)의 제1세트의 유로 통로로 정의할 수 있다. 그리고 밸브코어(220)의 회전을 통하여 제1 전환 통로(222)는 포트(B)와 포트(C)를 연결시키고 제2 전환 통로(223)는 포트(D)와 포트(A)를 연결시킬 수 있고, 즉 “B-C, D-A”를 밸브바디(210)의 제2세트의 유로 통로로 정의할 수 있다. 제1세트의 유로 통로가 연통될 경우 제2세트의 유로 통로는 폐쇄되고 제2세트의 유로 통로가 연통될 경우 제1세트의 유로 통로가 폐쇄된다. 상기 기능을 통하여 시스템의 유로 전환을 실현할 수 있다. 그리고 기타 방식으로 유로를 전환함으로서 유로 전환 밸브의 기능 요구를 만족시킬 수도 있고, 본 실시예에 있어서 구체적으로는 사방향 전환 밸브를 이용하지만 이 기술분야의 설계자들은 본 발명의 기술에 근거하여 다수 통로의 방향전환 형식으로 설계할 수 있고 이에대한 설명은 생략한다.
스프링(240)은 밸브코어(220)의 밑바닥에 장착되고 스프링(240)은 밸브바디 부품(200)의 받침대(270)를 통하여 밸브코어(220)를 밸브바디(210)에 상향 접촉시킴으로서 밸브입구(211)를 폐쇄한다.
본 실시예에 있어서, 밸브바디 부품(200)중의 구동축(300)과 주동 디스크(250)는 키 슬롯(254)을 통하여 연결된다. 주동 디스크(250)는 축방향에서 슬라이딩 가능하게 구동축(300)에 설치되고 구동축(300)에 의하여 주동 디스크(250)가 회전하는 전제하에서 주동 디스크(250)는 구동축(300)에 대하여 상대적으로 상하 이동한다.
도 2a와 도 2b는 각각 도 1중의 전환 밸브의 주동 디스크와 드라이브 디스크의 구조를 나타낸 도이다. 도 3은 도 1중의 전환 밸브의 위치제한 플레이트의 구조를 나타낸 도이다.
도 2a, 도 2b와 도 3에 도시한 바와 같이, 도 1을 더 참조하면 드라이브 디스크(260)는 주동 디스크(250)의 상부에 설치되고 주동 디스크(250)의 축방향으로 드라이브 디스크(260)를 향한 단부에 제1 돌출-오목부(251)가 설치된다. 슬레이브 디스크(260)의 축방향으로 주동 디스크(250)를 향한 단부에 제2 돌출-오목부(261)가 설치된다. 제1 돌출-오목부(251)와 제2 돌출-오목부(261)가 결합하여 제1 틈새 연동 기구를 형성하여 주동 디스크(250)로 하여금 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 드라이브 디스크(260)에 운동을 전달하도록 한다(즉 캠 기구 원리에 의하여 주동 디스크(250)의 설정된 회전각도 구간내에 있어서 드라이브 디스크(260)가 압력을 받고 주동 디스크(250)가 축방향으로 이동한다).
도 2a, 도 2b, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 돌출-오목부(251)는 대향하여 설치되는 두개 제1 돌출부와 두개 제1 돌출부 사이에 설치되는 두개 제1 오목부를 포함하고 인접한 제1 돌출부와 제1 오목부 사이는 제1 경사면를 통하여 이행된다. 제2 돌출-오목부(261)는 대향하여 설치되는 두개 제2 돌출부와 두개 제2 돌출부 사이에 설치되는 두개 제2 오목부를 포함하고 인접한 제2 돌출부와 제2 오목부 사이는 제2 경사면을 통하여 연결된다. 여기서, 제2 돌출부의 형상은 제1 오목부의 형상에 부합되고 제2 오목부의 형상은 제1 돌출부의 형상에 부합되며 제2 경사면의 형상은 제1 경사면의 형상에 부합된다.
드라이브 디스크(260)는 분리가능하게 구동축(300)의 외주면에 커버되고 위치제한 플레이트(230)는 밸브바디(210)에 고정되고 드라이브 디스크(260)의 외주면에 외부 방향으로 연장되는 돌출-오목부(264)가 설치되며, 돌출된 부위를 원주방향의 위치를 제한하는 제2 결합축(262)으로 한다. 위치제한 플레이트(230)의 중간에 축심 방향을 향한 원주방향 돌출-오목부(234)를 구비한 완벽한 원형이 아닌 공인 제2 결합공(231)이 설치되고 내부의 돌출된 부위는 제2 원주방향 제한부(235)를 형성한다. 상기 제2 결합축(262)과 제2 결합공(231)이 대향되게 설치되어 제1 위치제한 기구를 구성하여 드라이브 디스크(260)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 드라이브 디스크(260)의 원주방향의 회전을 차단한다(즉 드라이브 디스크(260)의 제2 결합축(262)이 제2 결합공(231)에서 자유로 일정한 각도 회전한 후 제2 원주방향 제한부(235)와 접촉하고 회전을 정지한다).
위치제한 플레이트(230)의 드라이브 디스크(260)를 향한 하단에 제1 위치제한 단부(232)가 설치되고 드라이브 디스크(260)의 위치제한 플레이트(230)를 향한 상단에 제2 위치제한 단부(263)가 설치되며 상기 제1 위치제한 단부와 제2 위치제한 단부가 결합되여 제2 위치제한 기구를 구성하여 드라이브 디스크(260)가 축방향에서 위로 이동하는 것을 제한한다.
구동축(300)의 단부에 제1 결합축(310)인 직사각형 키 샤프트가 설치되고 밸브코어(220)에 원주방향에서 축심으로 돌출되고 오목한 함몰공을 설치하여 제1 결합공(221)으로 하고 돌출되는 부분과 오목한 부분이 이행되는 부분을 제1 원주방향 제한부(229)로 한다. 제1 결합공(221)과 제1 결합축(310)이 결합되어 제2 틈새 연동 기구를 구성하여 구동축(300)으로 하여금 밸브코어(220)를 구동축(300)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 회전시키도록 한다(즉 구동축(300)의 제1 결합축(310)이 제2 결합공(231)에서 자유로 일정한 각도 회전한 후 제1 원주방향 제한부(229)와 접촉되고 밸브코어(220)를 회전시킨다).
도 4는 구동축이 반시계방향으로 회전할 경우의 주동 디스크와 드라이브 디스크 사이의 위치 변화 과정을 나타낸 도이고, 도 5는 구동축이 반시계방향으로 회전할 경우의 도 1중의 전환 밸브가 각각 X1/X2/X3 단면에 처하여 서로다른 연동 기구의 운동을 반영한 상태를 나타낸 도이다. 여기서 X1 단면은 주로 드라이브 디스크(260)와 위치제한 플레이트(230) 사이의 위치 관계 변화를 나타낸 도이고 X2 단면은 주로 밸브코어(220)와 밸브바디(210)의 위치제한 관계 변화를 나타낸 도이며 X3 단면은 주로 구동축(300)과 밸브코어(220) 사이의 위치 관계 변화를 나타낸 도이다.
도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 밸브바디 부품(200)의 드라이브 디스크(260), 주동 디스크(250)와 밸브코어(220) 등 운동 부품의 방향전환 초기의 상대적 상태가 도 5에 도시한 바와 같다고 하면, 즉 각 전동 부품이 X1, X2, X3 단면에서의 상호 위치 관계를 나타내였다. 구동축(300)이 반시계방향으로 회전을 시작할 경우, 주동 디스크(250)를 반시계방향으로 회전시키고 주동 디스크(250)와 드라이브 디스크(260)의 제1 돌출-오목부와 제2 돌출-오목부(캠 연동 구조)는 이미 접합된 상태(도 4중의 a위치 관계를 참조)이고, 이때 제1 돌출-오목부(251)의 제1 돌출부와 제2 돌출-오목부(261)의 제2 오목부가 결합된다. 그리고 드라이브 디스크(260)가 위치제한 플레이트(230)의 축방향의 제한과 원주방향의 제한을 받아 움직일 수 없고 주동 디스크(250)는 회전하여 드라이브 디스크(260)를 누르고 이 압력으로 인하여 주동 디스크(250)가 아래로 이동하며(도 4중의 b위치 관계를 참조), 이 과정에 있어서 제2 돌출-오목부(261)의 제2 경사면이 제1 돌출-오목부(251)의 제1 경사면으로 향하여 주동 디스크(250)의 아래로의 이동을 실현한다. 이렇게 주동 디스크(250)가 밸브코어(220)와 함깨 스프링(240)의 탄력을 극복하여 아래로 이동하여 밸브코어(220)와 밸브바디(210)를 분리시키고 밸브바디(210)상의 4개 포트(A, B, C, D)를 개방한다. 상기 운동과정에 있어서 제2 틈새 연동 기구의 설계 위치 관계로 인하여(도 5중의 X3 단면도를 참조) 구동축(300)의 제1 결합축(310)과 밸브코어(220)의 제1 결합공(221)은 이탈되었고 이로하여 밸브코어(220)가 회전하지 않는다.
일정한 행정을 회전한 후, 구동축(300)의 제1 결합축(310)이 밸브코어(220)의 제1 결합공(221)의 제1 원주방향 제한부(229)에 접촉되고 그 후 밸브코어(220)가 따라서 회전하게 된다. 구동축(300)에 의하여 밸브코어(220)가 계속하여 일정한 행정을 회전한 후, 밸브코어(220)에 설치된 위치제한 부품(228)(호형 블록일 수 있다)이 밸브바디 부품(200)상의 위치제한 플레이트(230)에 설치된 차단 부품(위치제한 핀(212))과 접촉하고(도 7의 X2 단면도를 참조) 이로하여 밸브코어(220)가 회전을 정지하고 구동 부품(100)은 동작을 완성하고 밸브바디 부품(200)은 방향전환 기능을 완성한다.
이러한 상태하에서 스프링(240)은 밸브코어(220)를 통하여 주동 디스크(250)에 축방향의 위로향한 힘을 인가하고 주동 디스크(250)와 드라이브 디스크(260)의 제1 돌출-오목부와 제2 돌출-오목부의 접촉 관계로 인하여 드라이브 디스크(260)를 시계방향으로 회전시키고 이로하여 주동 디스크(250)는 상승하고(도 4중의 c위치 관계를 참조) 밸브코어(220)도 축방향에서 위로 이동하여 밸브코어(220)의 복귀 기능을 실현한다.
도 6은 구동축이 시계방향으로 회전할 경우, 주동 디스크와 드라이브 디스크 사이의 위치 변화 과정을 나타낸 도이고, 도 7은 구동축이 시계방향으로 회전할 경우의 도 1중의 전환 밸브가 각각 X1/X2/X3 단면에 처하여 서로다른 연동 기구의 운동을 반영한 상태를 나타낸 도이다. 여기서, X1 단면은 주로 드라이브 디스크(260)와 위치제한 플레이트(230) 사이의 위치 관계 변화를 반영한 도이고 X2 단면은 주로 밸브코어(220)와 밸브바디(210)의 위치제한 관계 변화를 반영한 도이며 X3 단면은 주로 구동축(300)과 밸브코어(220) 사이의 위치 관계 변화를 반영한 도이다.
도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 밸브바디 부품(200)의 드라이브 디스크(260), 주동 디스크(250)과 밸브코어(220) 등 운동 부품의 방향전환 초기의 상대적 상태가 도 7에 도시한 바와 같다고 하면, 즉 각 전동 부품이 X1, X2, X3 단면에서의 상호 위치 관계를 나타내였다. 구동축(300)이 시계방향으로 회전을 시작할 경우, 주동 디스크(250)를 시계방향으로 회전시키고 주동 디스크(250)와 드라이브 디스크(260)의 제1 돌출-오목부와 제2 돌출-오목부(캠 연동 구조)가 이미 접합된 상태이고(도 6중의 a 위치 관계를 참조) 드라이브 디스크(260)는 위치제한 플레이트(230)의 제1 위치제한 단부(232)의 축방향의 위로향한 이동의 제한과 제2 원주방향 제한부(235)의 회전 제한을 받는다. 주동 디스크(250)는 회전하여 드라이브 디스크(260)를 누르고 그 압력으로 인하여 주동 디스크(250)가 아래로 이동하고(도 6중의 b 위치 관계를 참조) 이로하여 주동 디스크(250)가 밸브코어(220)와 함께 스프링(240)의 탄력을 극복하고 아래로 이동하여 밸브코어(220)와 밸브바디(210)를 이탈시키고 밸브바디(210)상의 4개 포트(A, B, C, D)를 개방한다. 상기 운동과정에 있어서 제2 틈새 연동 기구의 설계 위치 관계로 인하여(도 7중의 X3 단면도를 참조) 구동축(300)의 제1 결합축(310)이 밸브코어(220)의 제1 결합공(221)의 제1 원주방향 제한부(229)에 접촉되지 않았고 이로하여 밸브코어(220)가 회전하지 않는다.
구동축(300)이 일정한 각도 행정을 회전한 후, 구동축(300)의 제1 결합축(310)은 밸브코어(220)의 제1 결합공(221)의 제1 원주방향 제한부(229)에 접촉하고 밸브코어(220)를 회전시킨다. 구동축(300)에 의하여 밸브코어(220)가 계속하여 일정한 행정을 회전한 후, 밸브코어(220)에 설치된 위치제한 부품(228)과 밸브바디 부품(200)의 위치제한 플레이트(230)상의 차단 부품(위치제한 핀(212))이 접촉하고(도 5중의 X2 단면도를 참조) 밸브코어(220)가 회전을 정지하고 구동 부품(100)은 동작을 완성하고 밸브바디 부품(200)은 방향전환 기능을 완성한다.
이러한 상태에서 스프링(240)이 밸브코어(220)를 통하여 주동 디스크(250)에 축방향의 위로향한 힘을 인가하면 주동 디스크(250)와 드라이브 디스크(260)의 돌출-오목부의 접촉 관계로 인하여 드라이브 디스크(260)를 반시계방향으로 회전시키고 주동 디스크(250)가 상승하며(도 6의 c 위치 관계를 참조) 밸브코어(220)도 축방향에서 위로 이동하고 밸브코어의 복귀 기능을 실현한다.
도 10은 본 발명에 따른 다른 한 회전식 유로 전환 밸브의 바람직한 실시예를 나타낸 도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 구체적인 실시예에 있어서 상기한 방안을 확장시켜 주동 디스크(250A)를 구동축(300)에 고정하여 연결시키고 드라이브 디스크(260A)는 구동축에 대하여 축방향에서 상대적으로 슬라이딩 가능하다. 이러한 방안에 의하여서도 상기한 기술방안의 밸브 전환 기능을 실현할 수 있음으로 여기서 상세한 설명을 생략한다. 이 기술분야의 기술자라면 영감을 얻을 수 있고 이러한 변화는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.
도 8은 전환 밸브의 유로 전환과정에서의 관련되는 운동 부품의 시간 순서 변화를 나타낸 도이다.
도 8에 도시한 바와 같이 전환 밸브의 유로 전환 과정은 하기 단계를 포함한다: 제1단계(Q1), 구동축(300)에 의하여 주동 디스크(250)가 회전되고 밸브코어(220)가 밸브바디(210)에 접촉하는 방향과 반대되는 방향으로 축방향에 따라 이동하여 밸브바디(210)로부터 이탈되고 밸브코어(220)는 회전하지 않고, 제2단계(Q2), 구동축(300)에 의하여 주동 디스크(250)가 회전하고 밸브코어(220)가 구동축(300)에 연동되어 회전하지만 밸브코어(220)는 축방향에서 이동하지 않고, 제3단계(Q3), 구동축(300)과 주동 디스크(250)가 회전하지 않고 밸브코어(220)가 밸브바디(210)에 접촉하는 방향으로 축방향에 따라 이동하여 밸브바디(210)에 접촉하고 밸브코어(220)는 회전하지 않는다.
제1단계과 제2단계에서 드라이브 디스크(260)는 회전하지 않고 제3단계에서 드라이브 디스크(260)는 회전하며, 그리고 드라이브 디스크(260)의 회전 방향은 주동 디스크(250)의 제1단계에서의 회전 방향과 반대된다.
본 발명에 따른 회전식 유로 전환 밸브에 의하면, 구동축과, 주동 디스크와, 드라이브 디스크와, 밸브코어와 밸브바디 사이에 각각 원주방향과 축방향으로 돌출-오목 연동 기구를 설치하여 사전에 설정된 각도 행정 구간내에서 밸브코어의 회전 혹은 축방향의 이동을 제어함으로서 방향전환 과정을 실현한다. 서로다른 단계의 동작을 단독으로 설치할 수 있고 구조가 간단하다. 그리고 밸브코어 자체의 아래로 향한 중력의 작용하에 캠의 경사면에 따라 누름으로 밸브를 쉽게 개방시킬 수 있고 걸림 현상이 쉽게 발생하지 않는다. 다른 한 장점은 밸브코어가 구동 기구(모터)가 정지된 후 캠의 경사면의 압력에 따라 밀봉 상태를 복귀함으로 모터의 운동 행정을 단축시키고 다음의 방향전환을 위하여 빈 시간을 제공할 수 있다. 이와 동시에 상부가 작고 하부가 큰 절두체로 설계하여 구조가 더욱 간단하고 절두체의 큰 단면에 스프링을 설치하여 압축 밀봉을 확보할 수 있고 작은 단면은 캠과 축이 결합되도록 설계하여 하나의 모터의 구동으로 밸브코어의 축방향의 이동과 원주방향의 회전을 실현할 수 있다.
이상에서 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명에서 제공하는 회전식 전환 밸브를 상세하게 설명하였다. 본 명세서에 구체적인 실시예를 응용하여 본 발명의 원리 및 실시형태를 설명하였지만 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 방법 및 그 핵심 사상에 대한 이해를 돕기 위한 것이다. 이 기술분야의 통상의 기술을 가진 자라면 본 발명의 원리를 이탈하지않은 전제하에서 본 발명에 여러가지 개량과 수식을 수행할 수 있는데 이러한 개량과 수식은 본 발명의 특허청구범위의 보호범위에 포함된다.
100 : 구동 부품, 200 : 밸브바디 부품;
210 : 밸브바디, 211 : 밸브입구, 212 : 위치제한 핀;
220 밸브코어, 221 : 제1 결합공;
222/223 : 전환 통로;
224/225/226/227 : 밸브코어 포트;
228 : 위치제한 부품, 229 : 제1 원주방향 제한부;
230 : 위치제한 플레이트, 231 : 제2 결합공;
232 : 제1 위치제한 단부, 234 : 원주방향 돌출-오목부;
235 : 제2 원주방향 제한부;
240 : 스프링;
250/250A : 주동 디스크, 251 : 제1 돌출-오목부; 254 : 키 슬롯;
260/260A : 드라이브 디스크, 261 : 제2 돌출-오목부;
262 : 제2 결합축, 263 : 제2 위치제한 단부, 264 : 돌출-오목부;
270 : 받침대, 280 : 덮개판자, 290 : 밸브실;
300 : 구동축, 310 : 제1 결합축.

Claims (16)

  1. 구동 부품(100)과,
    상기 구동 부품(100)의 구동축(300)에 연결되고, 제1세트의 유로 통로와 제2세트의 유로 통로를 포함하는 밸브바디(210)와 회전 방식을 통하여 상기 제1세트의 유로 통로와 상기 제2세트의 유로 통로를 전환하는 밸브코어(220)를 포함하는 밸브바디 부품(200)을 포함하는 회전식 유로 전환 밸브에 있어서,
    상기 밸브바디 부품(200)이 상기 구동축(300)에 의하여 회전하는 주동 디스크(250)와, 제1 틈새 연동 기구를 통하여 상기 주동 디스크(250)에 연결되어 상기 주동 디스크(250)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 상기 밸브코어(220)에 축방향의 운동을 전달하는 드라이브 디스크(260)와, 상기 밸브코어(220)를 상기 밸브바디(210)에 접촉시키는 스프링(240)을 더 포함하고,
    상기 구동축(300)이 상기 밸브코어(220)와 제2 틈새 연동 기구를 통하여 연결되어 상기 구동축(300)의 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 상기 밸브코어(220)에 원주방향의 운동을 전달하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 틈새 연동 기구가 상기 주동 디스크(250)의 단부에 설치되는 제1 돌출-오목부(251)와 상기 드라이브 디스크(260)의 단부에 설치되는 제2 돌출-오목부(261)를 포함하고, 상기 제1 돌출-오목부(251)와 상기 제2 돌출-오목부(261)의 결합을 통하여 상기 주동 디스크(250) 혹은 드라이브 디스크(260)가 상기 밸브코어(220)에 접촉되어 축방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 틈새 연동 기구가 상기 밸브코어(220)상에 설치되는 제1 결합공(221)과 상기 구동축(300)상에 설치되는 제1 결합축(310)을 포함하고, 상기 제1 결합공(221)은 제1 원주방향 제한부(229)를 구비하고 상기 제1 결합축(310)과 상기 제1 결합공(221)의 결합을 통하여 상기 구동축(300)이 사전에 설정된 회전각도 행정내에서 상기 밸브코어(220)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 드라이브 디스크(260)의 원주방향의 회전을 제한하는 제1 위치제한 기구와, 상기 드라이브 디스크(260)의 축방향의 이동을 제한하는 제2 위치제한 기구를 더 포함하고,
    상기 주동 디스크(250)는 축방향에서 슬라이딩 가능하게 상기 구동축(300)상에 설치되고 상기 밸브코어(220)에 접촉하여 축방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밸브바디(210)상에 고정되는 위치제한 플레이트(230)를 더 포함하고, 상기 제1 위치제한 기구는 상기 위치제한 플레이트(230)상에 설치되는 제2 결합공(231)과 상기 드라이브 디스크(260)상에 설치되는 제2 결합축(262)을 포함하고,
    상기 제2 결합공(231)은 제2 원주방향 제한부(235)를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 위치제한 기구는 상기 위치제한 플레이트(230)상에 설치되는 제1 위치제한 단부(232)와 상기 드라이브 디스크(260)상에 설치되는 제2 위치제한 단부(263)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 구동축(300)상에 설치되는 제1 결합축(310)이 구체적으로 직사각형 키 샤프트인 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브바디 부품(200)에 상기 밸브코어(220)의 회전을 차단하는 차단 부품이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  9. 제3항 혹은 제7항에 있어서,
    상기 밸브코어(220)는 최소한 두개 전환 통로를 구비하고 대체적으로 상부가 작고 하부가 큰 절두체 구조로 형성되고,
    상기 두개 전환 통로의 포트는 뿔면에 설치되고 상기 스프링(240)은 상기 밸브코어(220)의 밑바닥에 설치되며 상기 제1 결합공(221)은 상기 밸브코어(220)의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브바디(210)는 상기 밸브코어(220)와 결합되는 대체적으로 상부가 작고 하부가 큰 절두체 구조의 밸브실(290)을 구비하고,
    상기 밸브바디(210)의 뿔면에 밸브입구(211)가 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브코어(220)가 축방향으로 이동할 경우 상기 밸브코어(220)는 회전하지 않고 상기 밸브코어(220)가 회전할 경우 상기 밸브코어(220)는 축방향으로 이동하지 않는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 밸브코어(220)가 상기 스프링(240)의 압력하에 축방향으로 이동하여 상기 밸브바디(210)에 접촉될 경우, 상기 구동축(300)은 회전하지 않는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전환 밸브의 유로 전환 과정이 상기 구동축(300)에 의하여 상기 주동 디스크(250)가 회전하고 상기 밸브코어(220)가 상기 밸브바디(210)에 접촉되는 반대 방향으로 축방향에 따라 이동하고 상기 밸브코어(220)는 회전하지 않은 제1단계와,
    상기 구동축(300)에 의하여 상기 주동 디스크(250)가 회전하고 상기 밸브코어(220)가 상기 구동축(300)과 동기화하여 회전하고 상기 밸브코어(220)는 축방향으로 이동하지 않은 제2단계와,
    상기 구동축(300)과 상기 주동 디스크(250)는 회전하지 않고 상기 밸브코어(220)가 상기 밸브바디(210)에 접촉하는 방향으로 축방향에 따라 이동하고 상기 밸브코어(220)는 회전하지 않은 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 주동 디스크(250)가 상기 구동축(300)에 고정되어 연결되고 상기 드라이브 디스크(260)는 상기 밸브코어(220)에 접촉하여 축방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1단계과 상기 제2단계에서 상기 드라이브 디스크(260)는 회전하지 않고 상기 제3단계에서 상기 드라이브 디스크(260)는 회전하며 상기 드라이브 디스크(260)의 회전 방향은 상기 주동 디스크(250)가 상기 제1단계에서 회전하는 방향과 반대되는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 제1 돌출-오목부(251)는 대향하여 설치되는 두개 제1 돌출부와 두개 상기 제1 돌출부 사이에 설치되는 두개 제1 오목부를 포함하고, 인접한 상기 제1 돌출부와 상기 제1 오목부 사이는 제1 경사면을 통하여 연결되고,
    상기 제2 돌출-오목부(261)는 대향하여 설치되는 두개 제2 돌출부와 두개 상기 제2 돌출부 사이에 설치되는 두개 제2 오목부를 포함하고, 인접한 상기 제2 돌출부와 상기 제2 오목부 사이는 제2 경사면을 통하여 이행되며,
    상기 제2 돌출부의 형상은 상기 제1 오목부의 형상에 부합되고 상기 제2 오목부의 형상은 상기 제1 돌출부의 형상에 부합되며 상기 제2 경사면의 형상은 상기 제1 경사면의 형상에 부합되는 것을 특징으로 하는 회전식 유로 전환 밸브.
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