KR930010810B1 - 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래의 공기밸브의 2가지의 기능중 일 기능을 나타낸 종단면도.

제2도는 제1도의 공기밸브로서 비작동상태 또는 록킹상태를 나타낸 종단면도.

제3도는 제1도와 대응하는 단면도로서 본 발명의 밸브를 나타낸 종단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예의 밸브를 나타낸 종단면도.

제5도는 제3도 및 제4도와 연관되고, 본 발명의 밸브를 구성하는 플란저의 다른 실시예의 사시도.

제6도는 본 발명의 밸브가 설치된 박막펌프의 부분단면 확대도.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브에 관한 것으로, 이의 상세한 것은 청구의 범위 제1항의 전제기술에 기재된 공기밸브에 관한 것이다.

[배경기술]

미합중국 특허 US-A 3 465 686에는 샤틀밸브를 사용하는 공기작동식 유압펌프가 개신된 바 있으며, 상기한 샤틀밸브의 샤틀은 이 샤틀의 양 끝단부에 인접되게 밸브하우징에 설치된 영구자석의 강력한 자력에 의하여 모든 위치에서 영향을 받게 된 것이다.

상기한 밸브의 구성은 샤틀이 어느 위치, 즉 중간위치에 있더라도 자력의 영향을 받아서 이 샤틀이 일측의 끝단부에서 타측의 끝단부로 완전히 이동하도록 된 것이었다.

자석으로 샤틀의 끝단부를 이간시켜서 밸브를 작동시키기 위하여서는 상기한 자석의 견인력을 능가하는 힘을 가하여야 하는 것이다. 즉, 샤틀과 일측의 영구자석 사이에 물리적인 흡착이 되어 있을시에 이들 사이에 0.5mm의 좁은 간격이 생기면, 이때에 영구자석의 흡인력은 이 간격이 0mm일때의 흡인력이 1/10정도가 되는 것으로 이탈분계력이 상당히 높은 것이다.

이에 따라 샤틀을 일측의 위치에서 타측의 위치로 이동시키고져 평방 인치당 10파운드의 압력을 가진 작동공기를 공급한다면, 이 정도의 공기압으로는 샤틀을 이동시킬 수가 없는 것이다.

왜냐하면, 샤틀과 영구자석이 물리적으로 흡착되면, 이를 이간시키는데에 필요한 공기압은 평방 인치당 100파운드가 소요되기 때문인 것이다.

또한, 상기한 공지된 밸브는 상기와 같이 고압을 사용하기 때문에 대단히 높은 가공정도를 요하게 되고, 상단기간 작동한 후에 자연적인 마모로 인하여 약간의 유격이 생기면 밸브의 기능에 영향을 주는 폐단도 있는 것이었다.

또한, 상기한 밸브는 강한 자력으로 인하여 샤틀이 일측에서 타측으로 이동시에 되튀김이 발생하여 상당히 높은 소음이 발생하게된다.

이러한 소음을 감소시키기 위하여 0링을 사용하지만, 샤틀과 영구자석 사이의 극히 중요하고 정확성이 요구되는 상기한 간격이 변하게 되고, 또한 0링의 소재로 인하여 흡착력의 영향을 불필요하게 변화시키게 되며, 더욱이 작동조건의 변화로 마모를 가중시키게 되는 것이다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 밸브분야에서 이미 공지된 밸브를 개량, 발전시켜서 전술한 문제점 및 다른 문제점을 해소시키며, 또한 다음에서 상세하게 설명하는 바와 같은 높은 신뢰성을 가진 밸브를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 청구의 범위 제1항의 특징부에 기재된 것에 의하여 상기한 종류의 밸브를 구성함으로써 달성시킬수가 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 첨부도면에 의거하여 다음의 설명으로 부터 더욱 명백해 질 것이다.

[발명의 최선 실시형태]

본 발명은 밸브에 관한 것으로, 예컨대, 압축공기로 작동되는 박막펌프에 적합하고, 압축공기를 조작할수 있는 3방/5연결공을 가진 공기밸브에 관한 것으로, 상기한 밸브는 밸브몸체(1)와, 양측의 마개(2)와, 플란저(5)와, 상기한 밸브몸체(1)에 배설된 5개의 연결공 (8)(9)(10)(11)(12)과, 상기한 양측의 마개(2)에 각각 형성된 공기작동공(13)(14)으로 구성된 것이며, 상기한 양측의 마개(2)는 밸브몸체(1)의 양측에 스크류(3)로서 결합된다.

제1도는 현재 사용되는 종래의 밸브를 나타낸 것으로, 밸브캡(4)에 삽착된 플란저(5)를 가지며, 상기한 밸브캡(4)에는 소정의 0링씰(6)(7)이 각각 삽착되어 있고, 플란저(5)는 압축공기가 작동공(13) 또는 타측의 작동공(14)을 통하여 인입되어서 좌우로 이동되고, 작동이 끝나면 압축공기는 배출된다.

제1도는 플란저(5)가 좌측위치에 있으며, 이는 작동공(13)을 통하여 압축공기가 인입되어서 플란저(5)가 좌측으로 이동된 것이며, 플란저(5)가 일측의 위치에 도달시에는 예컨대, 정지부재 즉, 충격 흡수고무(15)에 의하여 충격을 완화시킨다.

상기한 위치에서 주공급용 공기는 인입 연결공(8)을 통하여 밸브로 인입되어 배출 연결공(9)을 통하여 배출되어서 박막펌프로 공급되어 이 펌프가 펌프작동을 수행하게 된다.

배출 연결공(10)은 압축공기로 작동되는 상기한 박막펌프의 제2의 공기실과 연결되어 있으며, 외부공기와도 연통되어 있고, 공기는 플란저(5)에 형성된 환상요조(21)를 거쳐서 외부 배출 연결공(11)을 통하여 배출된다.

압축공기의 순환을 변경할 시에는 작동공(14)을 통하여 압축공기를 인입시키며, 이때에 타측의 공기는 작동공(13)을 통하여 배출되면서 플란저(5)는 밸브캡(4)내에서 우측의 끝단부로 이동된다.

이에 따라 공기를 배출하고 있던 연결공(10)는 플란저(5)에 형성된 2개의 환상요소(21)(22)중 하나를 통하여 인입 연결공(8)과 연통되어서 이를 통하여 인입되는 공기를 배출시키며, 이와 동시에 연결공(8)과 연결공(9)사이는 차단이 되면서 펌프의 제1의 공기실과 연결된 연결공(9)은 연결공(12)과 연통되어서 제1의 공기실의 공기는 이를 통하여 배출된다.

박막펌프를 압축공기로 작동시키는 데에는 상기한 작동공(13)(14)을 통하여 압축공기의 인입 및 배출을 시켜야 하며, 이는 펌프의 박막의 끝단부에 위치된 조작밸브에 의해서 수행된다.

또 다른 실시예에는 상기한 조작밸브를 펌프축에 설치하고, 이 펌프축에는 2개의 박막이 연결된 것이다.

압착공기로 작동되는 박막펌프에 있어서 이 펌프의 용량 및 양정은 연결공(8)에 연결되어 공급되는 압축공기의 양과 압력에 의하여 조절되며, 상기한 연결공(8)에 연결되는 공급관에 지관을 설치하여 이를 상기한 조작밸브로 연결하여 압축공기를 공급하면, 동일한 압력으로 펌프를 작동시키과 동시에 상기한 플란저(5)를 작동시키게 된다.

상기한 계통에서 별문제점이 없으면서 작동하지만, 그러나 다음과 같은 문제점이 있게 된다.

즉, 펌프를 아주 낮은 압력의 공기로 작동시킬 시에, 경우에 따라서는 0에 가까운 압력으로 펌프를 작동시킬시에는 펌프는 본질적으로 용량이 큰 공기실을 가져서 이에 따라 충분한 압축공기로 펌프를 작동시킬 수 있지만, 그러나 주밸브의 플란저(5)를 작동시키기는 압축공기의 압력이 부족하여 그 결과로 플란저(5)는 제2도로 나타낸 바와 같이 중간위치로 있게 되는 경우가 있게 되는 것이다.

상기한 상황에서 펌프로의 압축공기의 공급을 차단시킨다면, 이 차단구역과 펌프의 주밸브사이에 상대적으로 많은 양의 공기가 잔존하게 되어서 이 잔존된 공기가 전부 소진될 때까지 펌프는 작동하게 된다.

이와 같은 현상은 작업장에서 펌프를 간헐적으로 작동시킬시에 흔히 발생하게 되며, 이를 방지하기 위하여 압축공기를 완전히 차단하기 바로 직전에 주밸브의 플란저의 위치를 변경시키기 위하여 압축공기를 잠시 공급하지만, 이 압축공기는 대부분 펌프의 공기실로 배출되기 때문에 소량의 공기만 플란저를 작동시키는 데로 보내지게 되어서, 이 소량의 공기로는 플란저를 반대측으로 이동시키기에는 불충분한 것이어서 플란저는 제2도로 나타낸 중간위치에서 정지하게 되는 것이다.

상기와 같이 플란저가 정확한 위치로 이동이 되어 있지 않은 상태에서 펌프를 재가동시키기 위하여 압축공기를 재공급하면, 연결공(8)은 나머지 연결공들과의 연통이 완전히 차단되어 압축공기는 연결공(8)을 통하여 공급할 수 없게 되어 펌프를 가동시킬 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 결함을 해결하기 위하여 상기한 주밸브를 다음과 같이 개량하였다.

즉, 플란저(5)의 양 끝단면에 마그넷트(17)의 형태를 가진 정지부재를 각각 삽착시키고, 이것과 대향되게 마개(2)에 전술한 충격 흡수고무(15)가 설치된 위치에 이마개(2)가 비자성체로 되었으면, 연철코어(16)의 형태로 정지부재를 설치한다.

물론, 상기한 마그넷트를 상기한 마개(2)에 설치하고, 이것과 대향되게 플란저(5)가 비자성체로 되었다면, 이 플란저(5)의 양 끝단면에 연철코어를 삽착시켜도 되며, 이를 제3도로서 나타낸 것이다.

상기한 마그넷트(16)와 연철코어(17)사이에는 흡인력이 작용하게 되어 플란저(5)를 일측의 위치로 정지시키면, 이 플란저(5)를 이동시키기 위하여 압축공기를 작동공(13) 또는 작동공(14)으로 공급하게 되며, 이때에 압축공기의 압력은 상기한 흡인력을 극복하기 위하여 충분히 커야하는 것이다.

상기한 압축공기의 압력이 불충분하면, 상기한 플란저(5)는 어느 일측의 위치에 그대로 남아 있게 되어 펌프는 작동하지 않게 되며, 압축공기의 압력이 충분하면, 또한 압축공기의 양이 충분하면, 자기력에 의하여 플란저(5)가 정치하고 있는 측과 반대인 타측으로 이동하게 되는 것이다.

따라서, 종래의 밸브에 있어서 진동 및 충격에 의하여 플란저(5)가 이동되어 이 플란저(5)가 밸브의 중간 위치에 정치되어 펌프의 가동을 할 수 없게 되는 결함을 본 발명에 의하여 효과적인 방식으로 해결시킨 것이다.

그러나, 전술한 제3도로 나타낸 실시예는 충격 흡수고무(15) 대신에 영구자석과 연철코어를 설치하였기 때문에 플란저(5)와 마개(2)사이에 어떠한 완충장치가 없는 것이다. 물론, 상기한 2부재사이에 강도상의 문제는 생기지 않도록 구성되었지만, 한편으로 밸브가 상기한 2부재사이에 마주치는 소음이 발생하게 되고, 특히 큰 밸브를 사용할시에 소음이 더욱 크게되는 폐단이 있는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에서는 제4도에 나타낸 바와 같이 플란저(5)의 양 끝단면에 구멍(16')을 각각 형성하여 여기에 영구자석(16)을 악간 깊게 삽착시키고, 이 구멍(16')의 직경을 연철코어(17)의 직경보다 약간 크게하고, 이 연철코어(17)를 약간 두껍게하여 표면으로 돌출되게 하여서 이 연철코어(17)가 상기한 구멍(16')으로 약간 빡빡하게 삽입되게 한다.

따라서, 상기한 영구자석(16)과 연철코어(17)가 상호 접촉할시에 상기한 구멍(16')에 들어있는 공기로 인하여 이들 사이에 좁은 공기간격(18)이 형성되어서, 이 공기간격(18)이 공기쿠션완충작용을 하기 때문에 상기와 같이 소음이 발생되는 결함을 제거시킬 수가 있는 것이다.

또한, 제5도로 나타낸 실시예는 플란저(5)의 양측의 끝단면에 영구자석(16) 또는 연철코어를 삽착시키되, 이의 표출되는 자유단면과 플란저(5)의 끝단면과는 동일한 평면에 위치시키고, 이 영구자석(16) 또는 연철코어의 외주연에 상기한 끝단면으로 부터 환상돌조(18)를 돌설시키거나, 또는 예컨대 알루미늄재의 관체를 플란저(5)의 끝단면에 부착시켜서 구멍(20)을 형성시키고, 전술한 바와 같은 소위 공기쿠션완충이 발생하도록 연철코어(17)를 상기한 구멍(20)에 삽입이 되도록 구성된 것이다.

또한, 상기한 마개(2)에 구멍을 형성하여 이 구멍으로 플란저의 양 끝단부가 직접 약간 빡빡하게 삽입되도록 하여도 상기한 공기쿠션완충을 얻을 수 있음은 물론인 것이다.

본 발명의 밸브의 실제 적용분야를 제6도로 나타낸 것이며, 이를 부호를 부가하여 설명하면, 101은 박막, 102는 박막축, 103은 너트, 104와 113은 장착판, 114는 조작밸브, 106은 조절밸브의 작동축, 107은 펌프몸체, 108은 조작밸브 배출공, 109는 조작밸브 연결통로, 110는 조작밸브 연결통로, 111과 112는 지관통로이다.

그리고, 공기 유동통로는 화살표로 나타낸 것이며, 펌프의 작동경로는 이미 알려진 것이어서 쉽게 이해할 것이다.

본 발명은 플란저를 흡착하는 힘 또는 유지력을 플란저가 이탈하려는 분계력을 감안하여 충분하게 잡었지만, 매우 작은 것이어서 플란저가 자석으로 부터 이간되자 마자 자력은 미치지 않게 되는 것이다.

예시적으로 수치를 잡어보면 더욱 명확한 것이다.

즉, 플란저와 자석사이에 물리적으로 흡착될시에 자석의 흡착력은 예컨대 0.3Kp, 대략 0.75파운드이며, 이러한 힘, 즉 분계력을 상회하게 되면, 즉시 플란저는 자석으로 부터 이간되는것이며, 플란저와 자석사이의 거리가 0.5mm, 인치로는 20/1000인치 정도로 작은 간격만 생겨도 자석의 흡착력은 대략 0.03Kp, 대략 0.006파운드로 감소된다.

따라서, 플란저가 일단 자석과 이간되면, 자력은 더이상 실질적으로 그 영향이 미치지 않게 되어서, 이러한 방식으로 구성된 밸브는 극히 낮은 압력이나, 소용량으로 작동되는 펌프에서도 사용할 수 있는 것이며, 이것은 중대한 것은 아닐지라도 매우 소망스러운 것이다.

또한, 본 발명의 밸브에서 흡착력이 10mbar면 충분한 것이며, 이 정도에서는 플란저가 이의 흡착상태로부터 이간될시에는 자력의 영향을 거의 받음이 없이 자유롭게 이간시킬 수 있는 것이다.

즉, 플란저와 자석사이에 간격이 0.5mm 또는 1.0mm만 초과하면 자력은 매우 작어지기 때문에 오히려 플란저가 삽입된 슬리브와의 사이에 마찰력이 더 크게 된다.

본 발명은 자력의 이간될려는 분계력을 비교적 낮게 잡는 것이 유리하다고 판단한 것이며, 자력을 높게 잡으면, 어떤 목적에서는 유리할지 모르나, 본 발명의 밸브의 소망스러운 작동상태에서는 오히려 유해하다는 것을 알아내게된 것이다.

또한, 본 발명의 충격 흡수의 일 특징으로 공기쿠션완충을 채용한 것이어서 플란저의 속도를 약간 늦추기 때문에 작동상태가 극히 조용하고, 또한 내구성을 증진시키며, 더욱이 제작 및 조립과정에서 극히 정도 높은 가공공차를 요하지도 않는 등의 특징도 있는 것이다.

본 발명의 밸브의 이용분야는 압축공기로 작동되는 박막펌프에만 한정된 것은 물론 아닌 것이며, 예컨대, 진동기계장치, 요동기계장치 및 그외의 다양한 장치에서 극히 낮은 공기압을 사용하여 유효 적절하게 이용할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 펌프등을 작동시키기 위하여 그리고/또는 가압시키기 위하여 압축공기를 공급하기 위한 연결공(8-12)과, 밸브몸체의 양측면을 밀폐시키고, 조작밸브(114), 공기 타이머 등과 연결된 공기 작동공(13)(14)이 각각 천설된 양측의 마개(2)와, 상기한 양측의 마개 사이와 상기한 밸브몸체 내에서 이동되며, 선정된 연결공사이에 압축공기를 연통시키기 위하여 환상요조(21)(22) 그리고/또는 돌출부를 가진 플란저(5)로 구성된 밸브몸체(1)로 되고, 상기한 플란저(5)의 양측의 끝단면과 상기한 밸브몸체의 마개 사이에 자력이 작용하도록 된 것에 있어서, 상기한 플란저의 양측의 끝단면과 상기한 밸브몸체의 마개와 상호 물리적인 접합이 되게하고, 극히 아직은 상호 견인력이 작용하도록 일측의 끝단부에 작용하는 자석흡착력이 상기한 각각의 공기 작동공(13)(14)으로부터 인입되는 최소한의 작동압으로 분계력이 되게 하고, 상기한 플란저의 급속한 초기이동과 동시에 타측 부위로 안전한 이동이 되게 하며, 상기한 밸브 몸체의 마개로부터 상기한 플란저를 이간시키기 위한 상기한 자석흡착력과 상기한 자동압의 분계력이 5-20mbar의 범위로 되며, 바람직하게는 10-50mbar이고 상기한 플란저의 이동에 연관된 작동압이 상기한 자석흡착력과 이간되는 분계력을 초과하여 플란저를 이동시킬시에 자석흡착력의 뚜렷한 영향이 없도록 구성되며, 정숙한 밸브작동과 플란저 및 밸브몸체의 마개의 마모를 줄이기 위하여 상기한 마개 그리고/또는 플란저의 양측의 끝단면에 충격 흡수구멍을 설치하여 플란저의 속도를 저하시킴과 동시에 상기한 밸브몸체의 마개와 상기한 플란저와 상호 접합시에 공기쿠션 완충이 야기되어 소음을 완전하게 또는 부분적으로 제거시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기한 영구자석(16 또는 17)이 상기한 플란저(5)의 양측의 끝단면 그리고/또는 상기한 밸브몸체의 마개(2)에 삽착되어 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기한 플란저(5) 그리고/또는 상기한 밸브몸체의 마개(2)가 영구자석 및 자석처리를 시행한 소재로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기한 밸브몸체의 마개(2) 또는 상기한 플란저의 양측의 끝단면에 연철코어(16)을 삽착시켜서 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 박막펌프 조작용 공기밸브.
5. 제1항에 있어서, 상기한 구멍은 관체, 링체 등으로 형성하여 자석 그리고/또는 연철코어 등이 삽입될수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기로 작동되는 박막펌프의 조작용 공기 밸브.

Images