KR950005883B1 - 제어디스크 밸브 - Google Patents

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KR950005883B1
KR950005883B1 KR1019860007748A KR860007748A KR950005883B1 KR 950005883 B1 KR950005883 B1 KR 950005883B1 KR 1019860007748 A KR1019860007748 A KR 1019860007748A KR 860007748 A KR860007748 A KR 860007748A KR 950005883 B1 KR950005883 B1 KR 950005883B1
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오베르뒈르퍼 한스
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한사 메탈베르케 아크티엔 게젤샤프트
베르너 힐버트 · 한스-죄르그 슈나이더
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Abstract

내용 없음.

Description

제어디스크 밸브
제1도는 카트리지형태로 구성된 본 발명 실시예의 싱글레바 혼합밸브의 구조를 설명하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 하우징 7, 2 : 물입구
8, 3 : 물환수구 4, 5 : 원통형와샤
6 : 제1제어디스크 9 : 제2제어디스크
11 : 플라스틱부품 15 : 안내통로
16 : 조절축 17 : 저어널
18 : 베어링부품 20 : 정합헤드
21 : 정합구멍(entrainment opening) 22 : 오홈
23 : 실린더보어 24 : 감쇠피스톤
25 : 봉 27 : 플런저
28, 30 : 축방향요홈 29 : 고정핀
31 : 보어
본 발명은 제어디스크 밸브(control disc valve)에 관한 것으로 특히 위생설비용으로 적어도 하나의 물공급구(water inlet)가 있는 제1제어디스크와, 제1제어디스크상에서 지지되고 물이 통과하는 하나의 요홈을 가진 제2제어디스크를 구비하고, 제2제어 디스크의 운동이 제어디스크를 통하여 흐르는 물의 양을 제동장치로 변화시키고, 이 제동장치는 하나의 실린더 보어(bore)내에서 움직일 수 있는 감쇠피스톤을 포함하며 적어도운동구역에서 피스톤이 완전히 담기기 전에 즉시 제2제어 디스크의 운동에 반대되는 제동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브에 관한 것이다.
이런 형태의 제어밸브는 독일 OS 32 46 350으로부터 공지되어 있다. 후자에서 위생설비부속(fitting)의 돌발적인 폐쇄에 의해 일어날 수 있는 배관대에서의 고압파동은 이동식 제어디스크에 연결된 제동장치에 의해 차단된다. 그의 충전은 부속의 물배출구에 연결하면 실행된다.
제동장치는 피스톤막대에 의해 제2제어디스크에 연결되고 물이 충전된 실린더에 들어가거나 나오는 피스톤으로 구성된다. 이 실린더는 부속 몸체에 부착된다.
이 공지된 제어디스크 밸브에서는 공간 측면에서 제동장치의 위치선정이 곤란하고 이것이 제조와 조립에서 단가를 높히는 결점을 가지고 있다. 이미 상업적으로 시판되고 있는 밸브와 함께 사용되는 부속은 제1원리로부터 다시 설계되어야 독일 OS 32 46 350에서 발표된 기술을 따를 수 있다.
상기 이유로 종래 특허출원 P 35 24 149.7에서 이미 이동식 제어디스크 자체를 실질적으로 폐쇄된 챔버속에 설치하는 것을 제안했었다. 여기서 이 챔버는 유체매질로 충전되어 있어 제동장치의 피스톤으로 동시에 사용되었다. 그러나 이 구성에서 폐쇄된 챔버의 조건은 이동식 제어디스크가 움직이는데서 가능함을 전계했다.
본 발명의 목적은 전술한 타입의 제어디스크 밸브를 제공하는 것으로 기본구조가 실질적으로 유지되고 외부부속 하우징의 변화를 주지 않아도 되고 특히 제동장치를 위한 소요공간이 극히 작은 밸브를 구비하는 것이다.
이 목적은 발명에 따른 특징 때문에 성취될 수 있으며 본 발명의 특징은 실린더 보어가 제2제어디스크의 요부와 연결되고, 감쇠 피스톤은 플런저로 구성된 단부에서 제2제어디스크의 이동시 플런저가 상대운동을 하도록된 부품의 조합한다는 점이다.
따라서 본 발명에 따르면 실린더보어가 제2제어디스크 속에 직접 설치되어 있다. 실린더보어와 감쇠피스톤 사이의 상대운동은 플런저를 구비하고 있는 감쇠피스톤이 제2제어디스크가 움직일때 밸브의 다른 부품에 접촉하므로서 성취된다. 실린더보어의 충전은 물이 통과하고 제2제어디스크속에 있는 요부로부터 가장 짧은 길을 따라 행해진다.
이 구조는 실린더보어의 측이 두 제어디스크의 접촉면에 대해 평행하게 연장하고 플런저와 조합된 부품이 밸브의 측벽이어서 특히 기하학적으로 양호하다. 이 방법으로 실린더보어는 외부치수의 변화없이 일반적으로 공지된 제어디스크 속에 수직으로 모두 설치할 수 있다.
일반적으로 제어디스크 밸브는 두개의 제어디스크가 내부에 있는 카트리지 하우징에 결합된다. 이때 감쇄피스톤의 플런저가 접촉하는 측벽은 카트리지 하우징의 측벽이 될 수도 있다.
그러나, 또한 실린더보어의 축이 두 제어디스크의 접촉면에 직각으로 연장하고 이 경우, 플런저가 그 위에 위치된 밸브의 고정 부품상의 경사로와 조합할 수 있다. 많은 제어디스크 밸브에서, 제2제어디스크의 운동은 조절축에 의해 성취되며 이 축은 베어링부품에서 경사져 있고 제2제어디스크의 정합구멍내에서 정합헤드에 의해 의해 맞물린다.
이 경우 경사로가 베어링부품에 구비되어 있는 것이 적당하다.
만일 제어디스크 밸브가 단방향 혼합밸브(one-hand mixer valve)라면, 배출되는 온도가 변하는 경우, 경사로(ramp) 때문에 그와 함께 회전한다.
또한 플런저가 베어링부품을 통과하고 그의 단부에서 조절축상의 햄머형 돌기와 조합하는 것이 가능하다. 이경우 또한 제어디스크 밸브가 혼합 밸브로써 구성되었을때, 배출하는 혼합된 물의 온도가 변할때 베어링부품 자신이 회전할 수 있기 때문에 플런저는 그들과 함께 회전할 수 있다.
많은 제어디스크 밸브들에서, 제2제어디스크를 편평한 세라믹 디스크와 플라스딕부품으로 구성되었다. 이럴경우 실린더보어는 플라스틱부품내에 적절히 설치된다.
특히 제동장치의 적당한 구조는 하기의 특징을 갖는다.
a) 내부피스튼과 그로부터 축방향으로 떨어져 있는 외부 피스톤으로된 감쇠 피스톤을 구비하고, b) 실린더보어가 내부 구역과 외부 구역으로 되어 있어, 여기서 내부피스톤이 실린더보어의 내부구역과 조합되고 외부 피스톤은 실린더보어의 외부구역과 조합되며; c) 이동통로가 내부구역을 실린더보어의 외부구역에 연결하며; d) 제2제어디스크의 안내통로를 실린더보어의 외부구역에 연결하며 실린더보어의 외부구역에 대해 개방된다. 이 구조로, 밸브의 다른 부분에 어떤 긍정적인 정합연결도 하지 않는 감쇠 피스톤의 귀환은 실린더보어내에 위치된 물의 압력에 의해 이루어지고, 따라서 어떤 스프링도 필요없으며, 물없이 감쇠피스톤이 그의 가장 안쪽에 있게된다.
이동통로는 실린더보어의 내부구역의 벽에 있는 축방향의 요홈(30)이다. 이 경우 요홈(30)의 단면이 그의 종방향 변화량 만큼 변화할 수 있다. 결과적으로 제동력은 요구되는 방식으로 제어디스크가 이동하는 동안 변화될 것이다.
본 발명의 특별한 구조에서, 내부 피스톤은 립-형 팩킹으로 구성된다. 이것에 의해 제동력은 속도에 의존하게 된다. 만일 하나의 고정부가 감쇠피스톤의 외향운동을 제한한다면 후자는 제동력을 일으키도록 접촉하는 부분과 보통은 접촉하지 않는다. 결과적으로 플런저 또한 이와 조합되는 부품상의 마모는 감소된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참조로하여 이후 상세히 설명된다.
도시된 싱글레바 혼합밸브는 두개의 물입구(2)(도면에서는 단지 하나만 도시되었음)와 하나의 물환구수(3)가 바닥을 관통하는 컵-형상의 카트리지 하우징(1)을 포함한다.
중공의 원통형 와샤(4), (5)가 각기 물입구(2)와 물환수구(3)에 위치하고 있고 이에 의해 외부부속 하우징(도시하지 않음)에 대해 수밀(water-tight)연결이 이루어지고 여기에 싱글레바 혼합밸브가 삽입된다.
세라믹재료로된 제1제어디스크(6)가 카트리지 하우징(1)내에 또 그의 바닥에 무-회전형 및 무-변위형으로 위치하고 디스크 상부의 단부면은 고도의 편평로 마모 광택처리 된다. 똑같이 제1제어디스크(6)는 두개의 물 입구(7)의 물환수구(8)를 가지고 있고, 이는 카트리지 하우징(1)의 바닥에서 물입구 및 물환수구(2), (4)와 혹은 와샤(4), (5)의 내부와 연결된다.
제1제어디스크(6) 위에 제2제어디스크(9)가 위치하고 제2제어디스크는 제1제어디스크(6)에 대해 회전 또는 활주작용 둘다를 할 수 있다. 이는 하부의 편평한 세라믹 디스크와 상부 플라스틱부품(11)을 형-고정부재(32)로 와샤(12)와 함께 조립하여 만든 것이다. 제1제어디스크(6)상에서 미끄러지는 하단부에서 세라믹 디스크(10)가 똑같이 고도의 편평도로 광택처리 된다.
이것은 표면적이 큰 하나의 관통구멍(13)을 구비하며, 이 표면적은 프라스틱 부품(11)의 요부(14) 상부면까지 연장된다. 세라믹 디스크(10)내의 관통구멍(13)과 플라스틱부품(11)내의 요부(14)가 연결되어 제1제어디스크(9)를 위한 안내통로(15)를 형성하고, 두 제어디스크(6), (9)의 위치가 서로 일치하는 경우 이를 통하여 물이 입구(7)로부터 제1제어디스크(6)내의 환수구(8)로 흐르게 된다.
제2제어디스크(9)는 조절축(16)에 의해 움직이고 이 축은 회전형의 베어링부품(18)내에서 저어널(l7)에 의해 경사지게 장착되며 베어링부품(18)과 함께 밸브의 수직축을 둘레에 회전할 수 있다. 베어링부품(18)은 축방향의 목(neck)에 의해 카트리지 하우징으로부터 돌출한다. 베어링 부품(18)은 하부에 요홈(22)을 갖고 있으며 이것의 평행한 축부면은 제2제어디스크(9)상의 해당 안내표면을 위한 안내면으로 작용한다.
그의 하단부에서, 조절축(16)은 확대된 정합헤드(20)를 구비하며 이는 제2제어디스크(9)의 상부단부면에서 정합구멍(21)에 맞물린다. 조작레바를(도면에 없음) 공지 방법대로 조절축(16) 상단부에 부착한다.
도면에서의 싱글레바 혼합밸브는 그의 열린 상태를 보이고 있다. 이는 폐쇄위치로 옮겨가고 여기서 제2제어디스크(9)에서 안내통로(15)가 더이상 제1제어디스크(6)의 물입구(7)를 덮을 수 없을 때까지 도면에서 시계반대방향으로 조절축(16)을 경사지게하여 제2제어디스크(9)를 우측으로 이동시킨다. 이 폐쇄운동이 너무 빨리 일어날 수 없도록 하기 위하여(너무 빠른 폐쇄운동은 부속관내의 수격현상(water hammering)을 불러 올 수 있다). 제2제어디스크(9)가 제동장치와 함께 장착된다.
이 목적을 위하여 계단형 실린더 보어(23)가 제2제어디스크(9)의 운동방향에 평행하게 연장하고 따라서,두 제어디스크(6), (9)의 접촉면에 평행하게 연장한다.
복식 피수톤으로 구성된 감쇄피스톤(24)은 실린더보어(23)내에서 활동하도록 배열되었다. 이는 내부피스톤(24a)과 외부피스톤(24b)을 포함하며 이들은 봉(25)에 의해 축방향으로 이격되어 있다.
실린더보어(23)의 협소한 내부구역(23a)과 조합되는 내부 피스톤(24a)은 탄성 립-형태의 팩킹으로 구성되어 있다. 실린더보어(23)의 넓은 외부구역(23b)과 조합되는 외부 피스톤(24b)은 단단한 재질로 되어 있고, 그의 주변벽에는 O-링 와샤(26)가 삽입되어 있다. 실린더보어(23)로부터 돌출하는 영역에서 이는 둥근 머리를 가진 플런저(27)로 설계되어 있다. 미리 정해진 길이의 요홈(28)이 오부 피스톤(24b)의 플런저영역의 하부에 형성되어 있고 이속에 고정핀(29)이 맞물린다. 후자는 플라스틱부품(11)내에서 수직으로 부착된다.
단면이 작은 요홈(30)은 실린더보어(23)의 내부구역(23a)의 측벽에 위치되어 있다. 작은 직경의 보어(31)가 실린더보어(23)의 외부구역(23b)을 제2제어디스크(9)의 안내통로(15)에 연결한다.
제2제어디스크(9)를 위한 전술한 제동장치는 하기와 같이 작동한다.
만일 도면내에 도시된 밸브의 개방위치에서 제2제어디스크(9)내의 안내통로(15)를 통하여 물이 흐르면 실린더보어(23)는 보어(31)에 의해 물로 채워진다. 실린더보어(23)내에 형성된 압력은 복식피스톤(24)을 고정핀(29)이 요홈(28)의 내부단부에 대고 지지할 때까지 외측을 향해 민다. 도면에서 도시된 이 위치에서, 외부피스톤(24b)의 플런저(27)는 카트리지(1)의 벽으로부터 일정한 거리에 있다.
지금, 밸브를 닫기 위해 제2제어디스크(9)가 도면에서 오른쪽 방향으로 움직이면, 이 운동이 처음에는 아무 영향을 미치지 못한다. 단지, 플러저(277)가 카트리지 하우징(1)이 인접벽에 접촉할때 일종의 "충격흡수작용"을 한다. 제2제어디스크(9)가 우측으로 계속하여 움직이는 경우에, 물은 보어(31)을 이용한 외부피수톤(24a)에 의해 실린더 보어(23)의 외부섹션(23b)으로부터 안내통로(]5)로 배출된다.
동시에 내부피스톤(24a)은 실린더보어의 내부구역(23a)에 들어가고, 그속에 있는 물은 요홈(30)을 통해 실린더보어(23)의 외부구역(23b)으로 이동한다. 결과적인 제동력은 필연적으로 실린더보어(23)의 내부구역(23a) 벽에 있는 요홈(30)의 단면에 의해 결정된다. 이는 완전히 피스톤이 폐쇄되기 전에 폐쇄조작 최종부분에서 제2제어디스크(9)의 과도한 급속 이동에 대항하기 위한 것이다.
또한 내부피스톤(24a)내의 주변 노치 혹은 관통구멍이 실린더보어(23)의 내부구역(23a) 벽에 있는 물 배출통로인 요홈(30)의 대체방안으로 고려할 수도 있다. 그러나, 요홈을 이용할때는, 그의 단면이 그의 종방향 변화량만큼 변화할 수 있는 장점이 있다. 이 방식으로, 제2제어디스크(9)의 이동과 함께 점진적으로 증가하는 제동력을 얻는 것이 가능하다.
내부 피스톤(24a)을 립-형 팩킹으로 구성하므로써, 제동력을 특별히 제2제어디스크(9)의 이동속도에 따라 변화시킬 수 있게 된다. 만약 이동속도가 크다면, 비교적 높인 압력이 실린더보어(23)내에 형성되고 내부피스톤(24a)의 밀봉립을 실린더벽에 대해 강하게 누룰수 있다. 이때 실린더 보어(23)의 내부구역(23a)으로부터 나온 물은 요홈(30)을 통해서만 배출될 수 있다. 한편 제2제어디스크(9)의 느린 이동의 경우에는, 실린더보어(23)내의 압력이 작아 내부피스톤(24a)의 밀봉립이 실린더벽으로부터 위로 상승하며 따라서 비교적 큰 이동단면을 형성한다.
이때 제동력은 거의 감지되지 않는다. 이는 완전히 바라던 효과이다.
만일 도면에서 왼쪽방향으로 제2제어디스크(9)가 이동하여 밸브가 열려지면, 이때 물이 보어(31)를 통하여 안내통로(15)로부터 실린더보어(23)로 침투하고 감쇠피스톤(24)은 도면에서 보여준 위치로 귀환한다.
만일 밸브가 물배관에 연결되어 있지 않으면, 제동작용이 일어나지 않고, 감쇠피스톤(24)은 그의 가장안쪽에 남아있어 이것 또한 바람직한 현상이다.
도면에서 도시된 바와 같이 디스크의 이동에 평행하게 움직이고 카트리지 하우징(1)의 측벽과 조합되는 감쇠피스톤(24)을 가진 실시예는 기하학적으로 가장 유리한 것이다. 이는 플라스틱부품(11)의 높이를 최저로 할 수 있게 한다.
그러나, 기본적으로 제2제어디스크의 플라스틱부품내에 실린더보어의 축을 제2제어디스크의 운동방향에 수직으로 설치할 수도 있다.
도시되지는 않았지만, 또다른 실시예로써, 두 제어디스크의 접촉면에 직각으로 배열된 감쇠피스톤의 플런저가 그 위에 위치된 베어링부품상의 경사로에 의해 작동되고, 이는 폐쇄운동의 "한계(critical)"단계에서 제2제어디스크의 이동중에 접촉한다.
역시 도시되지는 않았지만 또다른 제2실시예에서는 두개의 제어디스크의 접촉면에 수직으로 배열된 감쇠피스톤의 플런저가 전 베어링부품을 통해 축방향으로 안내된다. 따라서 플런저의 단부는 베어링부품의 상부단면에서 돌출하고 이 위치에서 조절축상에서 나란히 설치된 햄머에 의해 작동된다.
상기 기술된 실시예 모두는 하나의 싱글레바 혼합밸브에 관련된 것이며 이속의 제2제어디스크의 폐쇄운동은 직선운동이다.
그러나, 기본적으로 전술한 제동장치의 개념을 이동 제어디스크가 고정제어디스크에 관해 동축으로 회전하는 폐쇄밸브(shut-off valves)에 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 감쇠피스톤의 플런저는 다른 밸브부품위의 제어 캠, 예를들면 카트리지 하우징벽위의 제어 캠과 조합한다.

Claims (12)

  1. 물 입구(2)의 물환수구(3)를 갖는 제1제어디스크(6)와 제1제어 디스크상에서 지지되며 물이 관통할 안내통로(15)가 있는 제2제어디스크(9)를 구비하고, 이 제2제어디스크(9)를 구비하고, 이 제2제어디스크는 제동장치와 함께 작동하여 이곳을 관통하는 물의 양을 변화시키고, 제동장치는 실린더보어(23)내에서 움직일 수 있는 감쇠 피스톤(24)을 포함하고 피스톤이 완전히 폐쇄되기 직전 제2제어디스크의 이동에 저항하는 제동력을 갖춘 것으로서 제어장치는, (a) 내부피스톤(24a)과 이것에 대해 축방향으로 이격된 위치에 있는 외부피스톤(24b)으로된 감쇠 피스톤(24)을 포함하고, (b) 내부구역(23a)과 외부구역(23b)으로된 실린더보어(23)에서 내부구역(23a)은 내부피스톤(24a)과 조합하고 외부구역(23b)은 외부피스톤(24b)과 조합하도록 되고 (c) 내부구역(23a)과 외부구역(23b)을 연결하는 요홈(30)이 있고 (d) 제2제어디스크(9)의 안내통로(15)를 실린더 보어(23)에 연결하는 보어(3l)가 외부구역(23b) 속으로 개방되어 있는 구조로 되고, 또한 감쇠 피스톤(24) 한 단부가 플런저(27)로 구성되어 카트리지 하우징(1)과 조합하고 이 플런저(27)는 제2제어디스크(9)가 이동할때 이것에 대향하는 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 실린더 보어(23)의 축이 두 제어디스크(6), (9)의 접촉면에 평행하게 연장하고 플런저(27)와 조합되는 카트리지 하우징(1)은 밸브의 측벽임을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 두 제어디스크는 카트리지 하우징 속에 설치하고 플런저(27)가 접촉하는 측벽이 카트리지 하우징(1)의 측벽인 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 실린더보어의 축이 두 제어디스크의 접촉면에 직각으로 연장하고 플런저는 그위에 위치된 밸브의 고정부품상의 경사로와 조합함을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 제2제어디스크는 조절축에 의해 이동하고 조절축은 베어링부품(18)내에서 경사지도록 장착되고 정합헤드(20)(entrainment head)에 의해 제2제어디스크내의 정합구멍(21)(entrainment opening)에 맞물리고 있고, 경사로는 베어링부품(18)상에 형성됨을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 제2제어디스크는 조절축에 의해 이동하고, 조절축은 베어링부품(18)내에서 경사지도록 장치되고 정합헤드(20)에 의해 제2제어디스크내의 정합구멍(21)에 맞물리고 있고, 경사로는 베어링부품상에 형성됨을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 제2제어디스크는 편평한 세라믹 디스크(10)와 플라스틱부품(11)으로 구성되고 있고, 안내통로(15)는 세라믹 디스크(10)의 관통구멍(13)과 플라스틱 부품의 요부(14)를 연결 구성하며, 실린더보어(23)가 플라스틱 부품(11)속에 있는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  8. 제1항에 있어서, 요홈(30)은 실린더보어(23)의 내부구역(23a)의 벽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  9. 제1항에 있어서, 요홈(30)의 단면크기는 그의 종방향 변화량만큼 변하는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  10. 제1항에 있어시, 요홈(30)에 내부피스튼(24a)이 안내되는 것을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  11. 제1항에 있어서, 내부 피스톤(24a)이 립-형태의 팩킹으로 구성됨을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
  12. 제1항에 있어서, 고정핀(29)이 감쇠피스톤(24)의 외향이동을 제한함을 특징으로 하는 제어디스크 밸브.
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