KR20200026278A - 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브를 제공하며, 여기에는 동력판(1), 베어링(2), 내부 스플라인(3), 외부 스플라인(4), 밸브 스템(5), 시프팅 링(6), 시프팅 포크(7), 플러그 몸체(8), 밸브 몸체(10)를 포함하고; 플러그 몸체(8), 밸브 스템(5), 시프팅 링(6), 외부 스플라인(4)은 일체이고, 동력판(1)과 내부 스플라인(3) 사이는 스플라인으로 연결되고; 플러그 몸체(8)에는 왼쪽이 좁고 오른쪽이 넓은 형상의 이형 통공(9)이 설치되고, 밸브 몸체에는 방사상의 밸브 몸체 통공(11)이 설치되고, 밸브 몸체 통공(11)은 동일 축방향 위치 구간의 플러그 몸체 이형 통공(9)에 대응하며, 유로 개폐 동작을 제어할 수 있는 개폐 부재를 형성하고; 시프팅 포크(7)가 축방향으로 좌우 이동하도록 제어함으로써, 회전 중인 시프팅 링(6), 밸브 스템(5) 및 플러그 몸체(8)를 좌우로 움직인다.

Description

플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브
본 발명은 플러그 밸브 기술 분야에 관한 것으로, 플러그 몸체는 이형(special-shaped) 통공이 채택되며 축방향으로 좌우 이동이 가능하고, 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전할 때 개폐 동작 위상을 조절할 수 있으며, 유압차가 일정한 조건에서 유체 유량을 조절할 수 있는 플러그 밸브이다.
플러그 밸브는 플러그 몸체 상의 채널 개구부를 밸브 몸체 상의 채널 개구부와 같거나 분리되도록 회전시켜 열거나 닫는 밸브이다. 플러그 밸브는 유전 개발, 운송 및 정제 설비에 널리 사용되며 산업 분야에서 광범위하게 응용된다.
플러그 밸브는 통공이 있는 플러그 몸체를 개폐 부재로 사용하는 밸브이다. 플러그 몸체는 밸브 스템과 함께 회전하여 개폐 동작을 구현한다. 플러그 밸브의 중요한 특징은 다중 채널 구조에 적용하기 쉬워 하나의 밸브가 하나 이상의 다른 유로를 획득할 수 있다는 것이다. 배관 시스템의 설계를 단순화하고 밸브 용량 및 연결 부속품을 줄일 수 있다.
종래의 플러그 밸브는 밸브 몸체, 플러그 몸체, 및 밸브 스템이 있는 수동 핸들로 구성되며, 플러그 몸체는 원기둥체이며 방사상으로 통공이 개설되고, 밸브 몸체는 원통관형이며 방사상으로 통공이 개설되고, 밸브 몸체는 플러그 몸체에 밀접하게 접촉되고, 핸들은 90도 범위에서 왕복 회전하며, 밸브 스템을 통해 플러그 몸체를 회전시켜 플러그 몸체 통공의 위상을 바꾸고, 플러그 몸체 통공과 밸브 몸체 통공은 개폐 부재를 형성하며, 이는 도 8에서 도시하는 바와 같다. 왕복 회전에서 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상을 변경할 수 없다는 단점이 있다.
종래의 플러그 밸브 개폐 동작의 과정은 도 9, D-D 단면의 플러그 몸체 위상 연속 변화도를 참조하며, 도 9에서 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 순차적으로 제1 위상(1), 제2 위상(2), 제3 위상(3), 제4 위상(4) 및 제5 위상(5)이다. 밸브가 모두 닫힌 제1 위상에서 시작하여, 플러그 몸체는 시계 방향으로 30도 회전하여 밸브 개방점인 제2 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 60도 회전하여 밸브가 모두 열리는 제3 위상으로 바뀐다. 그 후 플러그 몸체는 반시계 방향으로 60도 회전하여 밸브 폐쇄점인 제4 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 반시계 방향으로 30도 회전하여 밸브가 모두 닫히는 제1 위상과 같은 제5 위상으로 바뀐다.
종래의 플러그 밸브에서 밸브를 통해 유체 유량을 조절 및 변경하는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 개폐주기 내의 시간 구간 동안 플러그 몸체의 회전 속도를 변경하고 플러그 몸체 개방 기간을 연장하면 더 많은 유체를 통과시킬 수 있다. 다른 하나는 유압차를 변경하는 것으로, 예를 들어 유체 상류에 증압 장치를 설치하여 유체 상하류 간 압력차를 증가시키면 동일한 개방 과정 위상 내에서 더 많은 유체가 밸브를 통과하게 만들 수 있다. 상기 두 가지 방법을 지원하기 위해서는 복잡한 가변 속도 또는 가변 압력 장비가 필요하므로 한계가 있다.
플러그 몸체에 이형(special-shaped) 통공이 채택되고, 플러그 몸체가 축방향으로 좌우 이동이 가능하며, 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전할 때 개폐동작 위상을 조절할 수 있고, 유압차가 변하지 않는 조건에서 유체 유량을 조절할 수 있는 플러그 밸브가 필요하다.
본 발명의 목적은 플러그 몸체에 이형(special-shaped) 통공이 채택되고, 플러그 몸체가 축방향으로 좌우 이동이 가능하며, 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전할 때 개폐동작 위상을 조절할 수 있고, 유압차가 변하지 않는 조건에서 유체 유량을 조절할 수 있는 플러그 밸브를 제공하는 데에 있다.
플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브는 동력판, 베어링, 내부 스플라인(spline), 외부 스플라인, 밸브 스템, 시프팅 링(shifting ring), 시프팅 포크(shifting fork), 플러그 몸체 및 밸브 몸체를 포함한다. 플러그 몸체, 밸브 스템, 시프팅 링 및 외부 스플라인이 일체이고, 동력판, 내부 스플라인 사이는 스플라인으로 연결되고, 베어링은 밸브 몸체에 고정되고, 동력판과 내부 스플라인은 회전할 수만 있고, 플러그 몸체, 밸브 스템, 시프팅 링 및 외부 스플라인이 동력판과 동일 위상에서 회전할 때 축방향으로 좌우 이동할 수도 있는 것을 특징으로 한다.
상기 동력판은 원형판이고, 동력원에 의하여 회전하고, 좌측은 원기둥체이고, 베어링 상에 지탱되고, 내부 스플라인에 연결된다. 동력판은 베어링의 지지 하에서 회전하며 축방향으로 이동하지 않는다.
상기 플러그 몸체는 원기둥체이고, 플러그 몸체에는 축방향으로 이형 통공이 설치되고, 플러그 몸체의 이형 통공은 플러그 몸체를 따라 방사상으로 설치된다. 상기 플러그 몸체의 이형 통공이라 함은 상기 통공이 다른 축방향 위치 구간에서 원주방향 치수가 다르고 형상은 왼쪽이 좁고 오른쪽이 넓은 것을 의미한다. 플러그 몸체는 밸브 스템을 통해 외부 스플라인에 연결되고, 밸브 스템 상에는 시프팅 링이 설치되고, 시프팅 링은 시프팅 포크의 클램핑 홈에 위치하고, 시프팅 링과 시프팅 포크는 상대적으로 낮은 저항을 채택해 설치하고, 시프팅 링은 시프팅 포크 클램핑 홈 내에서 회전한다. 시프팅 포크가 축방향을 따라 좌우로 이동하면, 시프팅 링, 밸브 스템, 플러그 몸체 및 외부 스플라인이 축방향을 따라 좌우로 이동한다.
상기 스플라인 연결은 기술이 성숙된 종래의 기계로, 내부 스플라인과 외부 스플라인이 대향하여 축방향으로 이동하며 미끄러질 수 있고, 양자의 회전 속도는 동일하다. 상기 밸브 스템은 원기둥체이고, 상기 시프팅 링은 밸브 스템과 동축으로 연결된 원형 고리체이다. 상기 시프팅 포크는 U자형 클램핑 홈이고 좌우로 이동하며 회전하지 않는다.
상기 밸브 몸체는 원형 관체이고, 밸브 몸체 내벽은 플러그 몸체 외벽과 밀접하게 접촉된다. 밸브 몸체에는 다수 세트의 방사상 통공이 설치되고, 각 세트의 밸브 몸체 통공은 모두 동일한 축방향 위치 구간의 플러그 몸체 이형 통공에 대응하며 유로 개폐 동작을 제어하는 개폐 부재를 형성한다.
본 발명에는 두 가지 구조 형식이 있다.
본 발명의 구조 형식 1이다. 밸브 몸체에는 축방향을 따라 순차적으로 6세트의 12개 밸브 몸체 통공이 설치되고, 각 세트에는 하나는 위, 하나는 아래인 방사상으로 대향하는 2개의 밸브 몸체 통공이 있다. 플러그 몸체에는 왼쪽에서 오른쪽으로 6개의 플러그 몸체 이형 통공이 설치되고, 6개 이형 통공의 축방향 위치는 각각 6세트의 밸브 몸체 통공의 축방향 위치에 대응하며, 밸브 몸체 통공과 매칭되어 6쌍의 개폐 부재를 형성하고, 6개의 플러그 몸체 이형 통공은 밸브가 완전히 개방될 때의 플러그 몸체 위상에서 실제 수요에 따라 위상을 서로 교차되도록 설치하며, 이는 도 2를 참조한다.
본 발명의 구조 형식 1에서 동력판은 베어링의 지지 하에서 동력원에 의하여 회전하고 외부 스플라인은 내부 스플라인에 의해 회전하므로, 플러그 몸체, 밸브 스템, 시프팅 링 및 동력판은 동일한 위상으로 회전한다. 회전하는 동안, 각각의 플러그 몸체 이형 통공과 각각의 밸브 몸체 통공이 매칭되어 형성되는 각각의 개폐 부재는 상이한 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상을 갖는다. 플러그 몸체가 회전하면 시프팅 포크가 축방향으로 좌우 이동하도록 제어되어 회전 중인 시프팅 링, 밸브 스템 및 플러그 몸체가 좌우로 이동한다. 밸브 몸체 통공에 매칭되어 형성되는 개폐 부재의 6개 플러그 몸체 이형 통공의 축방향 위치 구간과 원주방향 치수가 변경되며, 6쌍의 개폐 부재의 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상이 변경되고, 이를 통하여 위상을 조절함으로써 유체 유량을 조절한다. 구조 형식 1은 상하 방사상으로 연통하는 복수개 유로에서 개폐동작 위상을 조절하는 스위치 제어에 사용된다. 플러그 몸체가 한 바퀴 회전하면 6개의 상하 방사상으로 연통하는 유로가 각각 2회 개폐된다.
도 2에서 좌측 첫 번째 플러그 몸체 이형 통공과 좌측 첫 번째 밸브 몸체 통공쌍이 형성하는 제1 개폐 부재쌍의 플러그 몸체 위상 조절 효과를 예로 들어 설명한다. 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전할 때 시프팅 포크의 축방향 좌우 이동으로 형성되는 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정 위상의 두 가지 위상 조절 효과는 도 3 및 도 5를 참조하여 이하에서 대조 설명한다.
도 3 A-A 단면의 플러그 몸체 위상 연속 변화도에서는 연속 변화하는 다섯 가지 플러그 몸체 위상을 도시하였으며, 도면 중 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 제1 위상(1), 제2 위상(2), 제3 위상(3), 제4 위상(4) 및 제5 위상(5)이다. 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전하면 시프팅 포크가 오른쪽으로 이동한다. 밸브가 모두 닫힌 상태인 제1 위상에서 시작하여, 플러그 몸체는 시계 방향으로 30도 회전하여 밸브 개방점인 제2 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 60도 회전하여 밸브가 모두 열리는 제3 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 60도 회전하여 밸브 폐쇄점인 제4 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 30도 회전하여 밸브가 모두 닫히는 제1 위상과 같은 제5 위상으로 바뀐다. 밸브 개방 과정 위상은 총 120도이다.
도 5 B-B 단면의 플러그 몸체 위상 연속 변화도에서는 연속 변화하는 다섯 가지 플러그 몸체 위상을 도시하였으며, 도면 중 왼쪽에서 오른쪽으로 순차적으로 제1 위상(1), 제2 위상(2), 제3 위상(3), 제4 위상(4) 및 제5 위상(5)이다. 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전하면 시프팅 포크가 왼쪽으로 이동한다. 밸브가 모두 닫힌 상태인 제1 위상에서 시작하여, 플러그 몸체는 시계 방향으로 25도 회전하여 밸브 개방점인 제2 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 65도 회전하여 밸브가 모두 열리는 제3 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 65도 회전하여 밸브 폐쇄점인 제4 위상으로 바뀐다. 플러그 몸체는 다시 시계 방향으로 25도 회전하여 밸브가 모두 닫히는 제1 위상과 같은 제5 위상으로 바뀐다. 밸브 개방 과정 위상은 총 130도이다. 시프팅 포크가 오른쪽으로 이동할 때의 A-A 단면의 플러그 위상 연속 변화도와 비교하여, 본 도면의 시프팅 포크가 왼쪽으로 이동할 때의 B-B 단면의 플러그 위상 연속 변화도에서는, 개방점 위상이 5도 앞당겨졌고 폐쇄점위상은 5도 미뤄져 개방 과정 위상이 총 10도 연장되었다. 이는 제1 개폐 부재쌍의 두 가지 위상 조절 효과이다.
시프팅 포크가 축방향으로 좌우 이동할 때, 기타 5개의 플러그 몸체 이형 통공과 5세트의 밸브 몸체 통공이 형성하는 다른 5쌍의 개폐 부재는 그 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정 위상의 두 가지 위상 조절 효과가 제1 개폐 부재쌍의 두 가지 위상 조절 효과와 동일하다.
본 발명의 구조 형식 2이다. 밸브 몸체 좌측에는 3세트의 6개 밸브 몸체 통공이 설치되고, 3세트의 6개 밸브 몸체 통공은 동일한 축방향 위치에서 원주방향을 따라 균일하게 배치된다. 밸브 몸체 우측에는 내측이 360도 이내의 중공 환형 오목홈 모양인 유체 공급 챔버가 설치되며, 개방된 유체 입구를 설치하여 유체가 언제든지 유체 공급 챔버에 충분한 양이 유입되도록 한다. 플러그 몸체는 중앙 중공관을 구비한 원기둥체이고, 플러그 몸체 좌측에 1세트의 2개의 방사상으로 대향하는 플러그 몸체 이형 통공이 설치되어, 밸브 몸체 통공에 매칭되어 한 쌍의 다공성 개폐 부재를 형성할 수 있다. 플러그 몸체 우측에는 한 세트의 2개의 방사상으로 대향하는 플러그 몸체 사각형 통공이 설치되어, 유체 공급 챔버와 유로를 형성하여 유체가 언제든지 플러그 몸체 중앙 중공관으로 충분한 양이 유입될 수 있도록 하며, 이는 도 4를 참조한다.
본 발명의 구조 형식 2에서 동력판은 베어링의 지지 하에서 동력원에 의하여 회전하고 외부 스플라인은 내부 스플라인에 의해 회전하므로, 플러그 몸체, 밸브 스템, 시프팅 링 및 동력판은 동일한 위상으로 회전한다. 회전하는 동안, 플러그 몸체 이형 통공과 각각의 밸브 몸체 통공이 매칭되어 형성되는 개폐 부재는 각각의 밸브 몸체 통공의 개폐 동작에서 상이한 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상을 갖는다.
구조 형식 1과 마찬가지로, 본 발명 구조 형식 2의 플러그 몸체가 회전하면 시프팅 포크가 축방향으로 좌우 이동하도록 제어되어 회전 중인 시프팅 링, 밸브 스템 및 플러그 몸체가 좌우로 이동한다. 6개 밸브 몸체 통공에 매칭되어 형성되는 개폐 부재의 2개 플러그 몸체 이형 통공의 축방향 위치 구간과 원주방향 치수가 변경되며, 6개 밸브 몸체 통공의 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상이 변경되고, 이를 통하여 위상을 조절함으로써 유체 유량을 조절한다. 구조 형식 2는 하나의 메인 유로에서 6개의 분기 유로까지 유체를 시분할 수송하는 데 사용되며 개폐동작 위상을 조절하는 스위치 제어가 필요하다. 메인 유로는 유체 입구, 유체 공급 챔버, 유체 사각형 통공, 플러그 몸체 중앙 중공관이고, 6개 분기 유로는 6개 밸브 몸체 통공이다. 플러그 몸체가 한 바퀴 회전하면 6개 밸브 몸체 통공은 각각 2회 개폐된다.
본 발명의 플러그 몸체에는 이형 통공이 채택되고, 시프팅 포크가 축방향으로 좌우 이동하도록 제어함으로써 플러그 몸체 이형 통공이 축방향으로 좌우 이동하도록 만들고, 플러그 몸체가 균일한 속도로 회전할 때 개폐 동작 위상을 조절할 수 있으며, 유체가 변하지 않는 조건에서 유체 유량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기구 형식에 따른 밸브 몸체, 시프팅 포크 및 베어링 부분을 포함하지 않는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 구조 형식 1에 따른 시프팅 포크가 오른쪽으로 이동할 때의 축방향 수직면의 단면도이다.
도 3은 A-A 단면에서 플러그 몸체 위상의 연속 변화도이다.
도 4는 본 발명 구조 형식 1에 따른 시프팅 포크가 왼쪽으로 이동할 때의 축방향 수직면의 단면도이다.
도 5는 B-B 단면에서 플러그 몸체 위상의 연속 변화도이다.
도 6은 본 발명 구조 형식 2에 따른 시프팅 포크가 오른쪽으로 이동할 때의 축방향 수직면의 단면도이다.
도 7은 C-C 단면도이다.
도 8은 종래의 플러그 밸브의 축방향 수직면의 단면도이다.
도 9는 D-D 단면에서 플러그 몸체 위상의 연속 변화도이다.
이하에서는 첨부 도면과 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1: 본 발명에 따른 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브의 구조 형식 1을 3기통 인라인 엔진의 흡기 밸브 및 배기 밸브로 사용하였다.
플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브 구조 형식 1은 동력판(1), 베어링(2), 내부 스플라인(spline)(3), 외부 스플라인(4), 밸브 스템(5), 시프팅 링(shifting ring)(6), 시프팅 포크(shifting fork)(7), 플러그 몸체(8) 및 밸브 몸체(10)를 포함한다.
동력판(1)은 원형판이고, 좌측은 원기둥체이고, 베어링(2) 상에 지탱되고, 내부 스플라인(3)에 연결된다. 동력판(1)은 베어링(2)의 지지 하에서 회전하며 축방향으로 이동하지 않는다. 플러그 몸체(8)는 원기둥체이고, 플러그 몸체(8) 상에는 축방향으로 6개의 플러그 몸체 이형 통공(9)이 설치되고, 플러그 몸체 이형 통공이라 함은 상기 통공이 다른 축방향 위치 구간에서의 원주방향 치수가 다르다는 것, 즉 통공 치수가 축방향을 따라 크기가 변한다는 것을 의미한다. 플러그 몸체(8)는 밸브 스템(5)을 통해 외부 스플라인(4)에 연결되고, 밸브 스템(5) 상에는 시프팅 링(6)이 설치되고, 시프팅 링(6)은 시프팅 포크(7)의 클램핑 홈에 위치하고, 시프팅 링(6)과 시프팅 포크(7)는 상대적으로 낮은 저항을 채택해 설치하고, 시프팅 링(6)은 시프팅 포크(7) 클램핑 홈 내에서 회전한다. 시프팅 포크(7)가 축방향을 따라 좌우로 이동하면, 시프팅 링(6), 밸브 스템(5), 플러그 몸체(8) 및 외부 스플라인(4)이 축방향을 따라 좌우로 이동한다. (일부 사람들은 종종 시프팅 레버와 시프팅 슬롯을 조합해 시프팅 포크와 시프팅 링의 조합을 대체하고, 작용은 같음) 내부 스플라인(3)과 외부 스플라인(4)이 대향하여 축방향으로 이동하며 미끄러지고, 양자의 회전 속도는 동일하다. 밸브 스템(5)은 원기둥체이고, 시프팅 링(6)은 밸브 스템(5)과 동축으로 연결된 원형 고리체이다. 시프팅 포크(7)는 U자형 클램핑 홈이고 좌우로 이동하며 회전하지 않는다. 밸브 몸체(10)는 원형 관체이고, 밸브 몸체(10) 내벽은 플러그 몸체(8) 외벽과 밀접하게 접촉된다. 밸브 몸체(10)에는 6세트의 12개 방사상 통공(11)이 설치되고, 각 세트의 밸브 몸체 통공(11)은 모두 동일한 축방향 위치 구간의 플러그 몸체 이형 통공(9)에 대응하며 유로 개폐 동작을 제어하는 개폐 부재를 형성한다.
밸브 몸체(10)에는 축방향을 따라 순차적으로 6세트의 12개 밸브 몸체 통공(11)이 설치되고, 각 세트에는 하나는 위, 하나는 아래인 방사상으로 대향하는 2개의 밸브 몸체 통공이 있다. 플러그 몸체(8)에는 왼쪽에서 오른쪽으로 6개의 플러그 몸체 이형 통공(9)이 설치되고, 6개 플러그 몸체 이형 통공(9)의 축방향 위치는 각각 6세트의 밸브 몸체 통공(11)의 축방향 위치에 대응하며, 밸브 몸체 통공(11)과 매칭되어 6쌍의 개폐 부재를 형성하고, 6개의 플러그 몸체 이형 통공(9)은 밸브가 완전히 개방될 때의 플러그 몸체 위상이 실제 수요에 따라 원주 방향으로 위상을 서로 교차되도록 설치한다. 본 실시예는 3기통 엔진에서 각 실린더의 흡기 밸브 및 배기 밸브 개폐 동작의 필요에 따라 원주방향으로 서로 교차시킨 위상으로 설치한 것이다.
본 실시예 1의 플러그 밸브를 3기통 인라인 엔진 실린더 헤드에 설치하고, 플러그 몸체(8)의 회전축선과 엔진의 3기통 인라인 배열선이 평행하도록 만들고, 밸브 몸체(10) 및 베어링(2)은 엔진 실린더 헤드에 고정 연결한다. 6세트 밸브 몸체 통공(11)에서 왼쪽으로부터 제1, 제3 및 제5세트 통공을 각각 3기통의 흡기 덕트에 설치하여 1기통, 2기통 및 3기통의 흡기 밸브로 사용하고, 왼쪽으로부터 제2, 제4 및 제6세트 통공을 3기통의 배기 덕트에 설치하여 1기통, 2기통 및 3기통의 배기 밸브로 사용한다. 엔진이 작동 시 각 실린더의 작동 순서에 따라, 각 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브에 필요한 완전 개방 위상에 따라 각각의 플러그 몸체 이형 통공(9)이 완전 개방될 때의 원주방향 위상을 설치하여, 각 실린더가 흡기 밸브와 배기 밸브를 개방해야 할 때 대응하는 플러그 몸체 이형 통공(9)이 밸브 몸체 통공(11)에 매칭되어 개방되는 위상에 위치하도록 만들고, 각 실린더가 흡기 밸브와 배기 밸브를 폐쇄해야 할 때 대응하는 플러그 몸체 이형 통공(9)이 밸브 몸체 통공(11)에 매칭되어 폐쇄되는 위상에 위치하도록 만든다. 엔진이 작동 시 흡기 밸브, 배기 밸브의 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정 위상 조절 수요에 따라, 각 축방향 위치 구간에서 플러그 몸체 이형 통공(9)의 원주방향 치수를 설정하며, 즉 흡기 밸브와 배기 밸브 조절의 수요에 따라 이형 통공을 한쪽은 크고 한쪽은 작은 형상으로 설치하여, 이형 통공이 흡기 밸브와 배기 밸브에 필요한 위상 조절 변화에 대응하는 형상을 구비하도록 만든다. 시프팅 포크(7)는 제어 시스템에 의해 축방향을 따라 좌우로 이동하도록 제어된다. 동력판(1)은 타이밍 벨트를 통해 크랭크축 타이밍 기어에 연결되어, 크랭크축이 4바퀴 회전할 때마다 동력판(1)은 1바퀴 회전하고 플러그 몸체(8)는 동일한 위상에서 1바퀴 회전하고 각각의 흡기 밸브 및 배기 밸브는 2회 개폐된다.
본 실시예 1의 엔진이 작동할 때, 동력판(1)은 베어링(2)의 지지 하에서 벨트 구동을 통해 크랭크축에 의하여 회전한다. 플러그 몸체(8), 밸브 스템(5) 및 시프팅 링(6)은 동력판(1)과 동일 위상에서 회전한다. 플러그 몸체(8)가 회전할 때, 시프팅 포크(7)가 축방향을 따라 좌우로 이동하도록 제어하여 회전 중인 시프팅 링(6), 밸브 스템(5) 및 플러그 몸체(8)를 좌우로 이동시킨다. 밸브 몸체 통공(11)에 매칭되어 형성되는 개폐 부재의 6개 플러그 몸체 이형 통공(9)의 축방향 위치 구간과 원주방향 치수가 변경되며, 6쌍 개폐 부재의 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상이 변경되고, 이를 통하여 위상을 조절함으로써 유체 유량을 조절한다. 본 실시예 1에서는 각 실린더 흡기 밸브와 배기 밸브의 개폐 동작 위상과 흡기 및 배기 유량을 조절하는 것이다.
시프팅 포크(7)를 오른쪽으로 이동시켜 플러그 몸체(8)를 오른쪽으로 이동시키고, 각 플러그 몸체 이형 통공(9) 중 좌측의 비교적 작은 원주방향 치수 통공을 상응하는 밸브 몸체 통공(11)에 매칭시킴으로써, 제1, 제3, 제5 흡기 밸브의 개방점 위상의 상대적인 지연, 폐쇄점 위상의 상대적인 앞당김, 개방 과정 위상의 상대적인 단축을 형성하고, 제2, 제4, 제6 개폐 부재 배기 밸브의 개방점 위상의 상대적인 지연, 폐쇄점 위상의 상대적인 앞당김, 개방 과정 위상의 상대적인 단축을 형성할 수 있다. 이러한 엔진의 흡기 및 배기 위상의 조절 변화는 엔진이 낮은 속도의 큰 토크 성능을 발휘하는 데 유리하다. 이는 도 2를 참조한다. 시프팅 포크(7)를 왼쪽으로 이동시켜 플러그 몸체(8)를 왼쪽으로 이동시키고, 각 플러그 몸체 이형 통공(9) 중 우측이 비교적 큰 원주방향 치수 통공을 상응하는 밸브 몸체 통공(11)에 매칭시킴으로써, 제1, 제3, 제5 흡기 밸브의 개방점 위상의 상대적인 앞당김, 폐쇄점 위상의 상대적인 지연, 개방 과정 위상의 상대적인 연장을 형성하고, 제2, 제4, 제6 개폐 부재 배기 밸브의 개방점 위상의 상대적인 앞당김, 폐쇄점 위상의 상대적인 지연, 개방 과정 위상의 상대적인 연장을 형성할 수 있다. 이러한 엔진의 흡기 및 배기 위상의 조절 변화는 엔진이 높은 속도의 큰 출력 성능을 발휘하는 데 유리하다. 이는 도 4를 참조한다.
본 발명에서 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브의 구조 형식 1을 엔진의 흡기 밸브 및 배기 밸브로 사용하여 실린더 수가 다른 엔진에 적용하였다. 종래의 캠축 압출핀 타입의 흡기 밸브 및 배기 밸브보다 구조가 간단하고 무게가 가벼우며 에너지 소모가 적다. 엔진이 작동할 때, 본 실시예 1과 같은 흡기 밸브 및 배기 밸브는 시프팅 포크가 축방향을 따라 좌우 이동하도록 제어함으로써 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐 동작 위상과 흡기 및 배기 유량을 상당히 용이하게 조절할 수 있으며, 이는 기존 엔진의 가변 타이밍, 가변 개방 밸브 시스템에 해당한다.
실시예 2: 본 발명에 따른 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브의 구조 형식 2를 하나의 메인 유로에서 6개의 분기 유로까지 유량을 분배하는 밸브로 사용하였다.
플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브 구조 형식 2는 동력판(1), 베어링(2), 내부 스플라인(3), 외부 스플라인(4), 밸브 스템(5), 시프팅 링(6), 시프팅 포크(7), 플러그 몸체(8) 및 밸브 몸체(10)를 포함한다.
동력판(1)은 원형판이고, 좌측은 원기둥체이고, 베어링(2) 상에 지탱되고, 내부 스플라인(3)에 연결된다. 동력판(1)은 베어링(2)의 지지 하에서 회전하며 축방향으로 이동하지 않는다. 플러그 몸체(8)는 원기둥체이고, 플러그 몸체 상에는 축방향을 따라 1세트의 2개 이형 통공(9)이 설치되고, 이형 통공이라 함은 상기 통공이 다른 축방향 위치 구간에서의 원주방향 치수가 다르다는 것, 즉 통공 치수가 축방향을 따라 크기가 변한다는 것을 의미한다. 플러그 몸체(8)는 밸브 스템(5)을 통해 외부 스플라인(4)에 연결되고, 밸브 스템(5) 상에는 시프팅 링(6)이 설치되고, 시프팅 링(6)은 시프팅 포크(7)의 클램핑 홈에 위치하고, 시프팅 링(6)과 시프팅 포크(7)는 상대적으로 낮은 저항을 채택해 설치하고, 시프팅 링(6)은 시프팅 포크(7) 클램핑 홈 내에서 회전한다. 시프팅 포크(7)가 축방향을 따라 좌우로 이동하면, 시프팅 링(6), 밸브 스템(5), 플러그 몸체(8) 및 외부 스플라인(4)이 축방향을 따라 좌우로 이동한다. (일부 사람들은 종종 시프팅 레버와 시프팅 슬롯을 조합해 시프팅 포크와 시프팅 링의 조합을 대체하고, 작용은 같음) 내부 스플라인(3)과 외부 스플라인(4)이 대향하여 축방향으로 이동하며 미끄러지고, 양자의 회전 속도는 동일하다. 밸브 스템(5)은 원기둥체이고, 시프팅 링(6)은 밸브 스템(5)과 동축으로 연결된 원형 고리체이다. 시프팅 포크(7)는 U자형 클램핑 홈이고 좌우로 이동하며 회전하지 않는다. 밸브 몸체(10)는 원형 관체이고, 밸브 몸체(10) 내벽은 플러그 몸체(8) 외벽과 밀접하게 접촉된다. 밸브 몸체(10) 좌측에는 3세트의 6개 밸브 몸체 통공(11)이 설치되고, 3세트의 6개 밸브 몸체 통공(11)은 밸브 몸체(10)의 동일 축방향 위치에서 원주방향을 따라 균일하게 배치된다. 밸브 몸체(10) 우측에는 내측이 360도 이내의 중공 환형 오목홈 모양인 유체 공급 챔버(14)가 설치되며, 개방된 유체 입구(13)를 설치하여 유체가 언제든지 유체 공급 챔버(14)에 충분한 양이 유입되도록 한다. 플러그 몸체(8)는 중앙 중공관을 구비한 원기둥체이고, 플러그 몸체(8) 좌측에 1세트의 2개의 방사상으로 대향하는 플러그 몸체 이형 통공(9)이 설치되어, 밸브 몸체 통공(11)에 매칭되어 한 쌍의 다공성 개폐 부재를 형성한다. 플러그 몸체(8) 우측에는 한 세트의 2개의 방사상으로 대향하는 플러그 몸체 사각형 통공(15)이 설치되어, 유체 공급 챔버(14)와 유로를 형성하여 유체가 언제든지 플러그 몸체 중앙 중공관(12)으로 충분한 양이 유입되도록 한다.
본 발명의 구조 형식 2에서 동력판(1)은 베어링(2)의 지지 하에서 동력원에 의하여 회전하고 외부 스플라인(4)은 내부 스플라인(3)에 의해 회전하므로, 플러그 몸체(8), 밸브 스템(5), 시프팅 링(6) 및 동력판(1)은 동일한 위상으로 회전한다. 회전하는 동안, 2개의 플러그 몸체 이형 통공(9)과 각각의 밸브 몸체 통공(11)이 매칭되어 형성되는 각각의 개폐 부재는 각각의 밸브 몸체 통공(11)의 개폐 동작에서 상이한 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상을 갖는다.
플러그 몸체(8)가 회전할 때, 시프팅 포크(7)가 축방향을 따라 좌우로 이동하도록 제어하여 회전 중인 시프팅 링(6), 밸브 스템(5) 및 플러그 몸체(8)를 좌우로 이동시킨다. 6개 밸브 몸체 통공(11)에 매칭되어 형성되는 개폐 부재의 2개 플러그 몸체 이형 통공(9)의 축방향 위치 구간과 원주방향 치수가 변경되며, 6개 밸브 몸체 통공(11)의 개방점, 폐쇄점 및 개방 과정의 위상이 변경되고, 이를 통하여 위상을 조절함으로써 유체 유량을 조절한다. 본 실시예 2는 하나의 메인 유로에서 6개의 분기 유로까지 유량을 분배하고 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 조절할 필요가 있는 밸브에 사용된다. 밸브 몸체 통공(11)의 수량을 다르게 설정할 경우, 다른 수량의 분기 유로에 유량을 분배하면 된다. 수요에 따라 플러그 몸체 이형 통공(9)도 기타 수량 등의 설치 방식을 채택한다.
본 실시예 2에 있어서 플러그 몸체(8)에 플러그 몸체 이형 통공(9)을 채택하고, 시프팅 포크(7)를 축방향으로 좌우 이동시켜 플러그 몸체 이형 통공(9)을 축방향으로 좌우 이동시킴으로써, 플러그 몸체(8)가 균일한 속도로 회전할 때 개폐 부재의 개폐 동작 위상을 조절할 수 있고, 유압차가 변하지 않는 조건에서 각 분기 유로의 유체 유량을 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 기본 원리, 주요 특징 및 장점을 설명하였다. 본 발명이 속한 기술분야의 당업자는 본 발명이 상기 실시예에 의해 제한되지 않으며, 상기 실시예 및 명세서 중의 설명은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 사상과 범위 내에서 본 발명에 대하여 각종 변경 및 개선을 진행할 수 있고, 이러한 변경 및 개선은 본 발명의 보호범위에 속한다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물에 의해 한정된다.
도 1, 도 2, 도 4, 도 6, 도 7 및 도 8에 있어서,
1은 동력판이고(도 1에서 1은 수동 핸들), 2는 베어링이고, 3은 내부 스플라인이고, 4는 외부 스플라인이고, 5는 밸브 스템이고, 6은 시프팅 링이고, 7은 시프팅 포크이고, 8은 플러그 몸체이고, 9는 플러그 몸체 이형 통공이고, 10은 밸브 몸체이고, 11은 밸브 몸체 통공이고, 12는 플러그 몸체 중앙 중공관이고, 13은 유체 입구이고, 14는 유체 공급 챔버이고, 15는 플러그 몸체 사각형 통공이다.
도 3, 도 5 및 도 9에 있어서,
1은 제1 위상, 2는 제2 위상, 3은 제3 위상, 4는 제4 위상, 5는 제5 위상이다.
각 도면에서 각 플러그 밸브는 모두 가로로 배치되고, 좌측은 밸브 몸체와 플러그 몸체이고, 우측은 동력판이고, 실제 사용에서 플러그 밸브는 필요에 따라 세로 배치, 경사 배치 등이 가능하다.

Claims (10)

  1. 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브에 있어서,
    동력판(1)을 포함하고, 상기 동력판(1)은 베어링(2) 지지 하에서 회전하고, 일단은 내부 스플라인(3)을 통해 외부 스플라인(4)에 매칭되고, 상기 외부 스플라인(4)은 밸브 스템(5)을 통해 플러그 몸체(8)에 연결되고, 상기 밸브 스템(5) 상에는 시프팅 링(6)이 설치되고, 상기 시프팅 링(6)은 시프팅 포크(7)의 클램핑 홈 내에 클램핑되고, 상기 시프팅 포크(7)가 축방향을 따라 운동하면, 외부 스플라인(4), 밸브 스템(5), 시프팅 링(6) 및 플러그 몸체(8)가 축방향을 따라 운동하고;
    상기 플러그 몸체(8)는 밸브 몸체(10)에 매칭되고, 밸브 몸체(10) 내에서 회전하고, 상기 플러그 몸체(8) 상에는 플러그 몸체 이형 통공(9)이 설치되고, 상기 플러그 몸체 이형 통공(9)은 방사상으로 플러그 몸체(8)를 관통하고, 상기 밸브 몸체(10) 상에는 밸브 몸체 통공(11)이 설치되고, 상기 밸브 몸체 통공(11)은 각 쌍이 세트를 이루며 설치되고, 방사상으로 밸브 몸체(10)를 관통하고;
    상기 플러그 몸체 이형 통공(10)의 형상은 왼쪽이 좁고 오른쪽이 넓은 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동력판(1)은 원형판이고, 구동 장치를 통해 회전하고, 왼쪽은 원기둥체이고, 베어링(2) 상에서 지탱되고, 가장 왼쪽에는 내부 스플라인(3)이 연결되는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 스플라인(3)은 꽃잎형 돌기이고, 상기 외부 스플라인(4)에는 꽃잎형 오목홈이 설치되고, 상기 내부 스플라인(3)은 외부 스플라인(4) 축방향을 따라 꽃잎형 오목홈 내에서 축방향으로 운동하는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 스템(5)은 원기둥체이고, 상기 시프팅 링(6)은 밸브 스템(5)과 동축으로 연결된 일체의 원형 고리체이고, 상기 시프팅 포크(7)는 U자형 클램핑 홈인 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 몸체(8)는 원기둥체이고, 밸브 몸체(10)의 원형 관체에 매칭되어 개폐 동작을 형성하는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 몸체 통공(11)은 밸브 몸체(10)의 축방향을 따라 6세트의 12개가 설치되고, 각 세트의 밸브 몸체 통공(11)은 하나의 플러그 몸체 이형 통공(9)에 대응하며, 상기 플러그 몸체 이형 통공(9)은 플러그 몸체(8)의 축방향을 따라 6개가 설치되고, 원주방향에서 위상이 교차되는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸브 몸체 통공(11)은 6세트의 12개가 설치되고, 상기 플러그 몸체 이형 통공(9)은 6개가 설치되고, 각 세트 밸브 몸체 통공(11)과 각 플러그 몸체 이형 통공(9)은 각각 축방향 위치에서 대치되는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 몸체 통공(11)은 밸브 몸체(10)의 원주방향을 따라 3세트의 6개가 설치되고, 방사상으로 밸브 몸체(10)를 통과하고, 상기 플러그 몸체 이형 통공(9)은 1세트의 2개가 설치되고, 밸브 몸체 통공(11)의 축방향 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플러그 몸체(8) 내에 중앙 중공관(12)이 설치되고, 상기 중앙 중공관(12)은 플러그 몸체 이형 통공(9)과 연통하고, 상기 중앙 중공관(12) 우측단에는 1세트 2개의 방사상으로 관통하는 플러그 몸체 사각형 통공(15)이 설치되고, 상기 플러그 몸체 이형 통공(9)과 플러그 몸체 사각형 통공(15)은 축방향을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 설치되고, 상기 밸브 몸체(10) 상에서 플러그 몸체 사각형 통공(15)에 대응하는 축방향 위치에 고리형 오목홈이 설치되고, 상기 고리형 오목홈에는 고리형의 유체 공급 챔버(14)가 설치되고, 상기 유체 공급 챔버(14)는 고리형 오목홈 상의 유체 입구(13)를 통해 외부와 연통되는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 밸브 몸체 통공(11)은 3세트 6개가 설치되며, 밸브 몸체(10)에서 동일 축방향 위치의 원주 상에 균일하게 분포하는 것을 특징으로 하는 플러그 몸체의 축방향 이동으로 개폐 동작 위상을 조절하여 유량을 제어하는 플러그 밸브.
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