KR820001288B1 - 로타리 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

로타리 밸브

제1도는 본 발명 로타리 밸브의 정면도.

제2도는 제1도의 2-2선 단면도.

제3도는 토오크 전달부재와 축을 보인 제1도의 3-3선 부분확대단면도.

제4도는 동4-4선 부분확대단면도.

제5도는 제4도의 5-5선 부분단면도.

본 발명은 회동부재가 축에 고정되고 축은 하우징에 회동가능하게 착설되는 로타리밸브조립체에 관한 것으로, 특히 밸브동체에 연결된 축부재에 로타리밸브소자가 착설되는 밸브에 관한 것이다.

본 발명은 특히 디스크밸브에 적합한 반면에 볼밸브와 같은 여러 가지 형태의 로타리밸브에도 사용할 수 있는 것이다. 예를 들어 밸브조립체에 있어서, 밸브소자는 일반적으로 방사상으로 연장되고 대향된 한쌍의 동축공을 가진다. 축부재 또는 트러니언(trunnion)이 이들 공에 연장되어 밸브동체에 회동가능하게 착설된다. 일측 축부재는 타측의 축부재보다 대체로 길어 핸들 또는 밸브작동기로서 작동될수 있는 밸브작동봉을 형성토록 밸브동체를 통하여 외부로 연장되어 있다. 밸브소자와 축부재는 밸브작동봉을 회동시켰을때에 단일체로서 회동될 수 있도록 밸브소자를 축부재에 고정시킬 필요가 있다.

이와같은 밸브의 성능은 대개 축부재와 밸브소자사이의 연결수단의 특성과 완전도에 따라 좌우된다. 이러한 연결수단은 축부재와 밸브소자사이에 최소한의 회동 및 축상유동을 가지고 양방향으로 상당한 크기의 토오크 부하를 전달할 수 있어야 한다. 이상적으로는 이 연결수단이 상기 토오크를 전달할 수 있는 반면에 축부재의 토오크 이행능력에 있어 그 필연적인 감소를 최소한으로 줄일 수 있어야 한다. 또한 이 연결수단은 축부재, 밸브소자와 이와 결부된 부품을 일반적인 장비로 용이하고 값싸게 제조될 수 있고, 용이하게 조립분해될 수 있도록 고안되는 것이 바람직하다.

종래 밸브소자에 고정된 축에 있어서, 축부재는 일반적으로 핀이나 다른형태의 키에 의하여 밸브소자에 고정된다. 핀 연결에 있어서는 핀이 축부재와 밸브소자에 각각 형성된 고정공을 통하여 연장한다. 이들 고정공은 완전히 일치되어야 할 뿐아니라 핀과 고정공사이에 아주 견고히 삽착되어야할 필요가 있다.

그러나 핀연결상태에 있어서 여유 없이 조립되는 이러한 부품들은 조립시에 비용이 많이 들뿐아니라 불편한점이 있었다.

한편 이 연결상태에 있어서는, 축부재에 키가 삽입될 수 있도록 가동되어야 한다. 이는 축의 환상단면형태를 4각, 6각, 이중 "D"형으로 변경케한다. 또한 축부재에 키를 삽입시키기 위한 슬로트를 절삭형성시켜야 한다. 양자의 어느경우에 있어서나 실질적인 양의 금속이 축부재의 단면적을 감소시키게 하는 가공부에서 제거된다. 따라서 축부재의 회전강도 또는 토오크 이행능력을 현저히 줄어들게 한다. 예를 들어 축의 단면을 환상의 형태에서 사각의 형태로 가공시 그 회전강도는 60%이상 줄어든다.

더욱이 핀연결상태의 경우와 같이, 키연결은 이를 만족할 상태로하기 위하여 여유가 거의 없도록 요구되는 것이다. 따라서 제조비용이 많이 들며, 일반적인 키연결은 단순히 축부재와 밸브소자사이의 상대적인 회동만을 방지할 뿐 축방향의 억제력이 부여되지않는다. 결과적으로 밸브소자에 대하여 축부재를 축방향으로 고정시키시 위한 부가적인 수단을 필요로 하므로서 결점이 있었다.

또 다른 핀 연결형태 및 키연결형태의 결점은 견고한 고정이 이루어진다 하여도 필요한 때에 밸브를 사용하는 동안 부품의 마모로 인하여 유동이 일어나기 시작한다.

따라서 종래에는 불필요한 유동을 방지하기 위하여 축에 밸브소자 또는 다른 회전소자를 부착하기 위한 복잡하고 비용이 많이 드는 방법이 이용되었다. 더욱기 결합된 부품의 마모를 촉진시키는 이와같은 유동을 제거하기 위한 만족한 방법이 없었다.

본 발명에 있어서는 연결회동을 위하여 하나 또는 그 이상의 축부재를 고정하기 위한 간단한 수단을 제공한다. 본 발명은 축부재상의 평삭면에 대하여 압축 고정되는 토오크 전달부재를 이용하여 여유가 거의 없게 부품을 제조하여야하는 필요성을 제거한다. 또한 본발명은 밸브소자와 축사이의 불필요한 유동을 방지한다. 조립체의 부품이 마모될 때에 일어나는 불필요한 유동은 토오크전달부재의 간단한 조절로 제거 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 회전부재는 제1축 삽입공과 이에 횡방향으로 교차되는 제2공을 가진다. 그리고 측의 외면에는 제2 나착공과 일치하는 평삭면(平削面)에 의하여 분리된 원주부를 가진다. 이평삭면은 원주상으로 일정한 간격을 둔 측변부를 가지며 이들 측변부에서 측외면의 다른 원주부와 연속되어 있다. 또한 평삭면은 이 평삭면이 외측면의 잔여원주부로부터 내측으로 요압된 곳에서 축방향으로 일정한 간격을 두고 배치되는 단면부를 가진다.

원주형의 토오크전달부재는 밸브소자의 제2공에 나착된다. 토오크전달부재는 평삭면을 가지며 평삭면에 평행하고 이에 접하는 원형단면부를 가진다. 단면부의 직경은 평삭면의 측면부사이의 거리보다 크나 평삭면의 단면부사이의 거리보다는 작거나 같아 단면부가 평삭면의 측면부밖으로 연장되나 그 단면부사이에 놓인다. 토오크 전달부재는 평삭면에 대하여 압압되도록 나착하므로서 제2공에 고정된다.

밸브소자와 축사이의 상대적인 회동은 평삭면과 단면부의 견고한 결합에 의하여 방지되고 토오크전달부재에 압력을 가하므로서 효과적으로 방지된다. 따라서 키홈, 핀삽입공, 또는 축의 방사상연장 토오크전달표면등이 필요없으며, 평삭면과 단면부를 축에 대하여 방사상으로 연장시킬 필요가 없다. 그리고 종래 기술의 밸브에서 요구되었던 부품사이의 틈을 가능한 한 줄여야하는 필요성이 제거된다. 또한 평삭면과 단면부 사이의 상대적인 유동을 방지한다.

평삭면은 측면부에서 축외측면의 원주부로 연속되어 있으므로 키부재의 단면부를 키부재와 평삭면의 축방향크기에 관계없이 평삭면에 근접시킬 수 있다. 따라서 측방향으로 부품사이의 틈을 근접되게 줄여야하는 필요성이 요구되지 않는다.

축상의 위치 선정이 특별히 정하여진 것이 아니므로 평삭면의 양측 단면부사이의 거리를 단면부의 최대직경보다 크게 하여 축방향으로 부품의 틈을 줄이는 것이 배제되고 밸브 부품을 보다 간편히 배열하거나 조립할 수 있다.

그러나, 회전유동과같은 축상유동은 평삭면에 대하여 토오크전달부재의 단면부를 압압하므로서 방지할 수 있다.

또한 측의 평삭면 가공은 종래 키홈등과 같은 것을 가공하였을 때 보다 축단면적이 적게 줄어들므로 축의 토오크 이행능력이 감소되는 것을 최소한으로 줄일 수 있다.

사실상 키부재의 단면부를 평삭면의 측변부밖으로 연장하는 것은 키부재에 토오크가 전달될 때 닿는 면적이 넓게 하고 평삭면을 키부재단면부의 변부가 깎아내는 것을 방지한다. 키부재의 단면부는 환상의 형태로 하는 것이 좋고 평삭면의 변부가 단면부 직경에 대하여 충분한 길이의 현(弦)으로 단면부에 교차되도록 하기 위하여 평삭면이 단면부와 직각을 이루게 하는 것이 좋다.

평삭면과 토오크 전달부재의 단면부의 접촉면적도 비교적크게 하는 것이 좋다.예를들어 평삭면에 대한 축의 외측면 원주부의 호(弧)는 약 90°이다.

만약 사용중 부품마모에 의하여 축과 회전소자사이에 유동이 일어나는 경우 이는 평삭면에 토오크전단부재를 견고하게 결합시키므로서 간편하고 신속히 고정시킬 수 있다. 한 실시형태에 있어서 이는 평삭면과 키부재의 단면부 사이에 압축력을 용이하게 조절할 수 있도록 토오크 전달부재를 제2나공에 나착하므로서 수행될 수 있게 되어 있다.

본 발명의 기본 목적은 연결회전을 위하여 회전소자에 축을 고정하기 위한 개선된 수단을 가지는 로타리밸브조립체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 축의 평삭면에 대하여 압축되는 토오크전달부재를 사용한 회전축에 회전소자를 착설하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 축과 회전력 전달부재사이의 틈을 근접되게 할 필요가 없이 회전소자와 측사이의 상대적인 회전 또는 축상유동을 방지하기 위한 수단을 제공하기 위한 것이다.

또 다른 목적은 결합부분의 마모에 의한 유동을 제거하기 위한 간단한 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전밸브소자를 가지는 개선된 밸브조립체를 제공하는 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의하여보다 상세히 설명하면 다음과같다.

도면에서,본 발명은 비록 디스크 또는 버터플라이형 밸브조립체(10)에 결합한 것으로 설명되어 있으나 본 발명은 회전소자가 고정동체에 회전가능하게 착설된 축에 고정되는 볼밸브 또는 여러 가지 다른 형태의 로타리밸브에도 응용할 수 있는 것이다.

밸브조립체(10)는 내부에 원통공(14)이 형성된 고정밸브동체(12)로 구성된다. 이 원통공(14)내에는 원통형의 탄성밸브시이트(16)가 배설되고 이는 밸브동체(

12)를 지나는 원통형의 유동통로(18)를 구성한다.

밸브시이트(16)는 탄성재질로서 그 내부에 금속보강링(17)이 매설되어 있다. 디스크형 밸브소자(20)가 유동통로(18)에 배치된다. 밸브시이트(16)는 밸브소자(20

)가 도시한 바와 같이 폐쇄상태에 있을 때에 유동통로(18)를 폐쇄한다. 밸브동체(1

2) 공지된 바와같이 파이프라인등에 형성된 한 쌍의 플랜지 고정부사이에 밸브를 착설하기 위한 조립공(24)을 가진 플랜지(22)를포함한다.

또한 밸브동체(12)는 유동통로(18)의축선에 대하여 방사상외측으로 각각 연장된 상하측 보스(26)(28)로 구성된다. 상측 보스(26)는역시 유동통로(18)의 축선에 대하여 방사상으로 연장되고 밸브시이트(16)를 통하여 연장된 축공(32)에 일치하는 축공(30)을 가진다. 밸브소자(20)는 축공(32)(30)과 일치하는 제1공(34)을 가진다. 제1축(36)이 축공(30)(32)을 통하여 연장된 다음 제1공(34)에 삽입된다. 축(36)은 상측보스(26)를 통하여 축방향외측으로 연장되고 밸브작동기, 밸브핸들등이 결합되어 축(36)을 회동시킬 수 있는 평면부(36b)를 포함하는 밸브작동축부(36a

)를 갖는다. 상측 보스(26)는 그외측단에 밸브작동기, 핸들등을 취부할 수 있는 환상이고 방사상으로 연장된 플랜지(38)를 갖는다. 부싱(40)이 축(36)을 회동가능하게 착설할 수 있도록 축공(30)의 외측단부에 배설된다. 부싱(40)내의 각 내외측요구에 배설된 0-링(42)(44)은 각각 축(36)과 축공(26) 사이를 밀폐한다.

디스크(20)에는 제1공(34)에 횡방향으로 교차되는 제2공(46)이 형성되어 있다. 토오크전달부재(48) (이후 상세한 설명될 것임)가 제2공(46)에 나착되어 제2공에 일치하는 축(36)의 평삭면(50)에 접한다.

하측 보스(28)에는 축공(30)과 동축상인 종공(52)이 형성되어 있고 이는 밸브시이트(16)의 통공(54)과, 제1공(34)의 반대측에 형성된 디스크(20)의 제3공(56)과 일치하게 되어 있다. 제2축(58)은 종공(52)와 통공(54)을 통하여 제3공(56)에 연장된다. 축(58)은 0-링(60)으로 보스(28)에 대하여 밀폐되고 테프론(상표명) 베어링(62)에 연결된다. 축(58)의 외측단부는 고정판(64)을 스크류(66)로 고정하여 축(58)을 받치는 보스(28)의 외측단부까지 연장되어 있다.

디스크(20)는 제3공(56)에 횡방향으로 교차하는 제4공(68)을 갖는다. 제4공(68)에 나착되는 토오크전달부재(70)는 축(68)의 평삭면(70)에 접한다. 각 토오크전달부재(48)(70)는 각 공(46)(68)에 나착되는 원주형의 스크류의 형태이다. 이 토오크전달부재(48)(70)는각기 이들을 렌치등의 공구를 사용하여 그들의 각공에서 전진 또는 후퇴시킬 수 있도록한 소켓트(74)(76)을 가진다.

축(58)과 토오크전달부재(70)가 제3도, 제4도 및 제5도에 상세히 도시되어 있다. 여기에서 토오크전달부재(48)와 축(36)의 인접부분은 실제로 동일함을 이해할 수 있을 것이다. 토오크전달부재(70)는 직경 D의 평평한 환상 단면부(80)를 갖는다. 축(58)의 외측면인 원주부(78)에는 평삭면(72)이 형성되어 그 연속성이 중단되어 있다.

평삭면(72)은 길이 방향의 측면부(82)와 축방향으로 간격을 둔 단변부(84)를 갖는다. 제3도에서 보인 바와같이. 평삭면(72)은 측면부(82)에서 축외측면의 원주부(78)와 연속되어 있다.

따라서 토오크전달부재(70)의 단면부(80)는 비록 그 직경 D가 평사면의 폭 W. 즉 양측변부(82) 사이의 거리보다 크더라도 평삭면(72)에 평행하게 접할 수 있게 되어있다. 또한 단면부(80)는 제3도 및 제5도에서 보인 바와 같이 측면부(82)밖으로 연장되어 있다.

제4도에서 보인 바와 같이, 평삭면(72)의 단변부(84)는 축외측면의 원주부(78)로부터 내측으로 일정한 간격을 두고 떨어져 있다. 따라서 평삭면의 길이 L, 즉 단변부(84)사이의 거리는 단면부(80)가 평삭면(72)에 접할 수 있도록 단면부(80)의 직경을 D보다는 커야 한다. 그러나 도시된 실시형태에 있어서는 길이 L이 정상적인 공차가 허용되는 정도만큼 직경 D보다 크게 되어 있다. 이는 부픔사이의 공차를 허용하기 위한 가공의 필요성을 배제하는 동시에 비록 토오크전달부재

(70)가 축(58)에 나삽되지 않을지라도 토오크전달부재(70)의 나선이 그 단면부(80)까지 연장될 수 있도록 하는 것이다. 제4도 및 제5도에서 보인 바와 같이 토오크전달부재의 단부면(80)은 평삭면(72)의단변부(84)사이에 놓여 있다. 길이 L과 직경 D사이의 차이로서 조립중에 토오크전달부재(70)와 축(58) 사이에 약간의 축방향조절이 가능하게 된다.

원주부(78)로부터 단변부(84)의 간격은 지나친 축방향 이동을 방지하기 위하여 토오크전달부재(70)와 계합하는 정지견부(86)를 제공한다.

토오크전달부재(70)가 그 나착공(68)을 통하여 나삽될때에 평삭면(72)을 압축되게 압압한다. 이는 단면부(80)와 평삭면(72) 사이의 견고한 접합을 이루게함으로서 토오크가 토오크전달부재(70)를 통하여 축(58)과 디스크(20)사이에 전달될 것이다. 또한 이러한 견고한 접합으로 축(58)은 디스크(20)에 대하여 축방향이동이 억제된다. 토오크전달효과를 높이고. 토오크부하를 분산시키며. 또한 축(58) 또는 토오크전달부재(70)가 손상 입는 것을 방지하기 위하여 평삭면(72)의 폭 W는 아주 크게 하는 것이 좋다. 도시된 실시형태에 있어서, 평삭면(72)는 제3도에서 θ로 표시한 바와 같이 축외측면의 원주부에서 90°의 호에 대하여 있다.

따라서 평삭면에는 비교적 넓은 접촉면적이 확보된다. 토오크전달부재의 단면부(80)의 직경 D 는 폭 W보다 크므로 단면부(80)는 측변부(82)의 밖으로 연장된다. 이는 토오크전달부재(70)가 평삭면(72)에 파고드는 것을 방지한다. 특히 측면부(82) 사이의 간격은 직경 D의 단면부(82)에 대하여 단면부(82)의 원호와 측면부(82)가 교차시 충분한 길이의 현(弦)을 얻을 수 있다. 제5도에서 보인 바와 같이 이 현의 길이 L는 직경 D의 반보다 길다. 따라서 교차현은 토오크부하의 대부분이 분산되는 접촉면적을 넓혀주므로, 이로써 평삭면(72)이 측면부(82)에서 단면부(80)로 파고드는 것을 방지한다.

이와 같이 토오크전달부재(48)(70)과 각 평삭면(50)(72)는 부품사이의 공차를 허용하기 위한 가공을 필요로하지 않고 토오크전달이 이루어지도록 한다. 또한 이들 부재의 견고한 압축결합은 축(36)(58)과 디스크(20)사이의 회동 및 축방향 유동을 방지한다. 더욱이 밸브를 사용시 일어나는 유동은 그들의 각 평삭면(50)(72)를 향하여 각 공(46)(68)에서 토오크전달부재(48)(70)를 간단히 전진시키므로서 용이하게 교정될 수 있다.

Claims (1)

1. 상하로 정렬된 제1공(34) 및 제3공(56)과, 이들에 각각 수직이 되게 천설된 제2공(46) 및 제4공(68)을 갖는 밸브소자(20)가 상하로 정렬된 제1축(36) 및 제2축(58)이 제1공(34) 및 제3공(56)에 삽입되고 제2공(46) 및 제4공(68)을 통하여 나삽되는 토오크전달부재(48)(70)에 의하여 고정되므로서 밸브동체(12)내에 회동가능하게 착설되는 로타리밸브에 있어서, 토오크전달부재(48)(70)의 선단 단면부(80)가 접하는 제1축(36) 및 제2축(58)의 원주부(78)에 양측면부(82)의 폭이 토오크전달부재(48)(70)의 단면부(80)의 직경보다 작고 상하 단면부(84)의 길이가 토오크 전달부재(48)(70)의 단면부(80)의 직경보다 크거나 같은 평삭면(72)을 형성하여 이에 토오크전달부재(48)(70)의 단면부(80)를 가압고정함을 특징으로하는 로타리 밸브.

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