KR970006376B1

KR970006376B1 - 메탈다이아프램 밸브

Info

Publication number: KR970006376B1
Application number: KR1019910020810A
Authority: KR
Inventors: 고오기 다다; 가즈시 오오하시
Original assignee: 가부시키가이샤 벤칸; 나까니시 마사히꼬
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-11-21
Publication date: 1997-04-25
Also published as: US5108069A; JPH086828B2; KR930004666A; JPH0544864A

Abstract

내용없음.

Description

메탈다이아프램 밸브

제1도는 본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 한 실시예를 도시하는 종단면도.

제2도는 본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 작용을 설명하기 위한 제1도의 주요부 확대 단면도.

제3도는 본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 다른 실시예를 도시하는 종단면도.

제4도는 종래의 메탈다이아프램 밸브의 예와 본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 크기를 비교한 외형도.

제5도는 종래의 2중 실린더 구동의 메탈다이아프램 밸브를 도시하는 도면.

제6도는 밸브개폐 조작부에 증력(增力) 기구를 조립해 넣은 종래의 메탈다이아프램 밸브를 도시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밸브보디 5 : 밸브개폐 조작부

6 : 메탈다이아프램 10 : 가압봉

11 : 고리형상의 얕은 테이퍼 홈 12 : 스틸볼 받침

13 : 스틸볼 14, 14' : 테이퍼 면

15, 15' : 테이퍼가 있는 가압부재 16, 16' : 공기실린더

17 : 스틸볼 스토퍼 24, 24' : 메탈다이아프램 밸브

[산업상의 이용분야]

본 발명은 반도체 제조용 가스공급 배관에 사용되는 메탈다이아프램 밸브에 관한 것이다.

[종래의 기술]

상기 용도의 메탈다이아프램 밸브로는 부착을 위한 스페이스가 극력 작은 것이 요구되고 있으며, 밸브의 소형화가 중요하다. 특히 고압 가스의 차단에 사용되는 다이아프램 방식의 고압밸브에 있어서는 밸브를 잠글 때에 고압을 받고 있는 다이아프램을 밸브 시이트에 밀어부칠 만큼의 힘을 밸브개폐기구에 의해 부여할 필요가 있다.

예를 들면 공기실린더를 사용할 경우에는 큰 출력을 얻기 위해 큰 실린더를 사용하든가, 제5도에 도시하는 것과 같이 2중 실린더(A)를 사용하든가 하고 있다. 그 때문에 메탈다이아프램 밸브(B) 전체가 대형화 되어 버린다.

그래서 이 다이아프램 밸브의 소형화를 꾀하기 위해 밸브개폐기구 부분에 실린더의 힘을 증가시키는 기구를 구비한 것이 있다.

그 한 예를 제6도에 의해서 설명하면, 공기실린더(a)속의 피스톤(b)이 실린더 작동용 공기압에 의해서 움직이면, 피스톤축(c)의 핀(d)으로부터 레버(e)에는 회전운동으로 되어 전달되며, 이 회전이 레버(e)의 축(f)에 고정되어 있는 편심캡(g )으로부터 베어링(h)을 다이아프램 가압봉(i)에 하향의 힘을 전달해서 다이아프램 밸브(도시생략)를 닫는다.

이와 같은 중력기구를 조합해 넣음으로써 실린더(a)의 출력을 작게 하고 메탈다이아프램 밸브(m)의 소형화를 꾀하고 있다.

그러나, 상기 종래의 증력기구에 있어서는, 구성부품이 많고, 부품의 형상도 복작하게 되며, 또 증력기구의 목적인 밸브의 소형화가 충분하게 달성되어 있지는 않다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그래서, 본 발명은 밸브를 보다 소형화 하고, 구성하는 부품의 형상의 단순화와 부품수의 삭감을 꾀할 수 있는 증력기능을 가지고 있는 밸브개폐 조작부를 구비하고 있는 메탈다이아프램 밸브를 제공하고자 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 메탈다이아프램 밸브는, 배르보디 내부와 밸브개폐 조작부가 메탈다이아프램 밸브에 의해 격리된 메탈다이아프램 밸브에 있어서 밸브개폐 조작부는 메탈다이아프램을 가압하는 가압봉과, 그 가압봉의 윗쪽에 설치되어 고리형상의 얕은 테이퍼 홈을 가지고 있는 스틸볼 받침과, 그 스틸볼 받침에올려 놓아진 복수개의 스틸볼과, 그 스틸볼을 가압하고 수평방향으로 이동시키는 테이퍼가 있는 가압부재와, 그 테이퍼가 있는 가압부재를 작동하는 구동장치와, 상기 스틸볼이 위쪽으로 이동하는 것을 저지하는 스틸볼 스토퍼로 이루어지고, 구동장치를 구동하고, 테이퍼가 있는 가압부재, 스틸볼을 개재한여 테이퍼가 있는 가압부재의 가압력을 스틸볼 받침에 전달함으로써, 가압봉이 발생하는 다이아프램을 가압하는 힘을 증가시키는 것을 특징으로 하는 것이다.

[작용]

상기와 같이 구성된 본 발명이 메탈다이아프램 밸브는, 구동장치를 구동함으로써, 테이퍼가 있는 가압부재가 하강하고, 그 테이퍼가 있는 가압부재의 하부의 테이퍼면과 접하는 스틸볼은 수평방향으로 이동하고, 동시에 스틸볼은 스틸볼 스토퍼와 스틸볼 받침의 테이퍼 홈의 한쪽의 테이퍼 면과의 사이에 쐐기와 같이 들어간다. 이때 스틸볼의 상부가 스틸볼 스토퍼로 눌러져 있으므로, 스틸볼 받침은 밑쪽으로 눌려지며, 이것의 밑쪽에 있는 가압봉은 밑쪽으로 눌리고, 다이아프램이 밸브보디의 밸브시이트에 눌려져서, 밸브가 폐쇄된다.

이 밸브의 폐쇄동작에 있어서는, 테이퍼가 있는 가압부재의 하부의 테이퍼면 및 스틸볼 받침의 테이퍼 홈의 한쪽 편의 테이퍼면과 스틸볼과의 접점에서 힘이 전달될 때 테이퍼의 작용에 의해 힘이 방향과 크기가 분력의 법칙에 따라 변환한다.

따라서, 상기 양테이퍼면의 각도에 의해서 증력률이 바뀌므로 소요의 증력률을 얻고자 할 때는 양테이퍼 면의 각도를 증력률에 따라 설정하면 된다.

[실시예]

본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 한 실시예를 도면에 의해 설명하면, 제1도에서 1은 밸브보디이며, 입체입구통로(2), 유체출구통로(3)를 가지고 있다.

유체입구통로(2)의 출구둘레에 밸브 시이트(4)가 설치되어 있다.

5는 밸브개폐 조작부이며, 이 밸브개체조작부(5)와 상기 밸브보디(1)의 내부는 메탈다이아프램(6)에 의해 격리되어 있다. 메탈다이아프램(6)은 여러장 겹쳐져서, 그 둘레가 밸브보디(1)의 수직원통부(7)의 윗면 오목부(8)내에 넣어져 있는 통형상의 보닛(9)과 윗면 오목부(8) 바닥의 둘레와의 사이에 단단히 죄여져 있고, 가압되지 않은 통상의 상태에서는 위쪽으로 구면(球面) 형상으로 팽창되어 있어서 밸브 시이트(4)로 부터 떨어져서, 밸브가 열려 있다.

밸브개폐 조작부(5)는, 통형상의 보닛(9)내에 상하로 미끄럼 이동이 가능하고 끼워지도록, 미끄러져서 움직이는 부분이 0링에 의해 시일된 메탈다이아프램(6)을 누르는 가압봉(10)과, 그 가압봉(10) 상측에 일체로 설치된 고리형상의 얕은 테이퍼홈(11)을 가지고 있는 스틸볼 받침(12)과, 그 시틸볼 받침(12)의 낮은 테이퍼홈(11)의 둘레방향으로 같은 간격으로 올려 놓아진 복수개, 본예에 있어서는 4개의 스틸볼(13)과, 그 스틸볼(13)을 가압하고 수평방향으로 이동시키는 하부 외주에 테이퍼면(14)을 가지고 있는 테이퍼가있는 가압부재(15)와, 그 테이퍼가 있는 가압부재(15)를 작동하는 구동장치로서의 공기실린더(16)와, 상기 스틸볼(13)의 위쪽으로의 이동을 저지하는 스틸볼 스토퍼(17)로 이루어진다. 상기 테이퍼가 있는 가압부재(15)는 공기 실린더(16)의 실린더커버(18)의 중앙부의 투과공(透過孔)(19)에 상하로 미끄럼 이동이 가능하게 관통되고, 미끄러져 움직이는 부분이 0링에 의해 시일되어, 상단이 피스톤(20)에 고정되어 있다. 피스톤(20)과 실린더커버(18)와의 사이에는 피스톤 복귀용의 스프링(21)이 설치되어 있다.

상기 스틸볼 스토퍼(17)는 단면이 「형인 통형상체이며, 상기 보닛(9)의 상면 바깥쪽에 올려 놓아지고, 상기 실린더커버(18)의 수직원통부(22)를 밸브 보디(1)의 수직원통부(7)에 나사맞춤함으로써 수직원통부(22)내에 유지고정되며, 이것으로써 보닛(9)도 유지고정되어 있다. 또 23은 공기실린더(16)로의 공기공급구이며 공기호오스(도시생략)가 접속된다.

이와 같이 구성된 실시예의 메탈다이아프램 밸브(24)는, 공기실린더(16)내로 공기공급구(23)를 거쳐 공기를 공급하여 피스톤(20)을 밀어내면, 피스톤(20)에 상단이 고정된 테이퍼가 있는 가압부재(15)가 제2도의 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이 하강하고, 이 테이퍼가 있는 가압부재(15)의 하부 바깥둘레의 테이퍼면(14)과 접하는 스틸볼(13)은 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이 방사상으로 수평방향으로 밀려나가며, 동시에 스틸볼(13)은 스틸볼 스토퍼(17)와 스틸볼 받침(12)의 테이퍼홈(11)의 바깥쪽의 테이퍼면(11a)과의 사이로 쐐기와 같이 들어간다. 이때 스틸볼(13)의 상부가 스틸볼 스토퍼(17)로 눌려져 있으므로, 스틸볼 받침(12)은 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이 밑쪽으로 밀리고, 이것과 일체인 하측의 가압봉(10)은 밑쪽으로 눌려져서, 메탈다이아프램(6)이 밸브보디(1)의 밸브 시이트(4)에 눌려져서, 밸브가 폐쇄된다.

이 밸브의 폐쇄동작에 있어서는, 페이퍼가 있는 가압부재(15)의 하부 외주의 테이퍼면(14) 및 스틸볼 받침(12)의 테이퍼홈(11)의 바깥쪽의 테이퍼면(11a)과 스틸볼(13)과의 점점(C₁,C₂)에서 힘이 전달될 때, 테이퍼의 작용에 의해 힘의 방향과 크기가 분력의 법칙에 따라 바뀐다. 따라서, 사익 양테이퍼면(14,11a)의 각도에 의해서 증력률이 변화되므로, 필요한 증력률을 얻고자 할때는 양테이퍼면(14,11a)의 각도를 증력률에 따라 설정하면 된다.

그래서 제1도에 도시하는 공기실린더(16)내의 공기를 공기공급구(23)로 부터 뽑아내면, 피스톤(20)은 스프링(21)에 의해 자동적으로 후퇴 복귀하며, 테이퍼가 잇는 가압부재(15)도 일체로 상승 복귀하는 결과, 가압봉(10)의 가압력이 해소되어, 메탈다이아프램(6)은 자신의 탄성력에 의해 위쪽으로 구면형상으로 팽창되어 복원하고, 밸브 시이트(4)로부터 떨어져서, 밸브가 개방된다. 메탈다이아프램(6)의 복원에 의해, 가압봉(10)은 위쪽으로 밀어올려지고, 이것과 일체인 스틸볼 받침(12)도 밀어올려지는 결과, 스틸볼(13)은 받침(12)의 중심에 접근하는 수평방향으로 밀려가나서 원위치로 복귀한다.

제3도는 본 발명의 메탈다이아프램 밸브의 다른 실시예이며, 테이퍼가 있는 가압부재(15')는 고리형상이며, 하부의 내주(內周)에 테이퍼면(14')을 가지고 있고, 이 테이퍼가 있는 가압부재(15')의 안쪽에 스틸볼 스토퍼(17')가 배치되고, 테이퍼가 있는 가압부재(15')는 상단면의 둘레방향의 복수 개소에 압출핀(25)이 맞닿아서 가압되도록 되어 있으며, 압출핀(25)은 실린더커버(18)를 관통해서 피스톤(20)에 고정되어 있다. 피스톤(20)은 중심에 공기통로(26)를 가지고 있고 공기실린더(16)의 하실에 공기가 공급되도록 되어 있으며, 공기실린더(16)의 상실에 압출용 스프링(27)이 넣어져 있다. 스틸볼 스토퍼(17')는 실린더커버(18)의 중앙부에 고정되어 있다. 그 외는 상기 실시예와 동일 구조이다.

이 실시예의 메탈다이아프램 밸브(24)는, 보통 압출용 스프링(27)에 의해 피스톤(20)이 가압되어 있어서, 피스톤(20)에 고정된 압출핀(25)이 고리형상의 테이퍼가 있는 가압부재(15')를 하강시키고, 이 테이퍼가 있는 가압부재(15')의 하부 내주의 테이퍼면(14)과 접하는 스틸볼(13)은 스틸볼 받침(12)의 중심에 접근하는 수평방향으로 밀려나가고, 동시에 스틸볼(13)은 스틸볼 스토퍼(17')와 스틸볼 받침(12)의 테이퍼홈(11)의 안쪽의 테이퍼면(11b)과의 사이에 쐐기와 같이 들어가 있다. 스틸볼(13)의 상부가 스토퍼(18')로 눌려져 있으므로, 스틸볼 받침(12)은 밑쪽으로 눌러지고 이것과 일체인 밑쪽의 가압봉(10)은 밑으로 눌리어 메탈다이아프램(6)의 밸브보디(1)의 밸브 시이트(4)로 눌려져서 밸브가 폐쇄되어 있다.

공기 실린더(16)내에 공기를 공급하면 피스톤(20)은 스프링(27)에 반발해서 상승하고, 이것과 일체인 압출핀(25)도 일체로 상승하는 결과, 가압봉(10)의 가압력이 해소되어 메탈다이아프램(6)은 자신의 탄성력에 의해 위쪽으로 구면형상으로 팽창해서 복원되고, 밸브 시이트(4)로 부터 떨어져서 밸브가 개방된다. 메탈다이아프램(6)의 복원에 의해, 가압봉(10)은 위쪽으로 밀어 올려지고, 이것과 일체로 된 스틸볼 받침(12)도 밀어 올려지는 결과로, 스틸볼(13)은 방사상으로 수평방향으로 밀려나가고, 이것에 따라 고리형상의 테이퍼가 있는 가압부재(15')가 상승한다.

상기 각 실시예에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 메탈다이아프램 밸브(24,24')는, 소수의 간단한 형상의 부품을 작은 스페이스 속에 조립해 넣음으로써, 효과적인 증력기능을 갖는 밸브개폐 조작부(5)를 얻을 수 있고, 또 밸브개폐 조작부(5)의 출력이 작은 것으로도 되므로, 밸브 전체를 소형화할 수 있고, 종래예의 제5도에 도시하는 2중 실린더(A)를 사용한 메탈다이아프램 밸브(B)나 제6도에 도시하는 증력기구를 조립해 넣은 메탈다이아프램 밸브(m)와 비교하면 제4도에 도시하는 바와 같이 현저히 소형화되어 있다.

또한, 상기 실시예의 메탈다이아프램 밸브(24,24')의 구동장치는 공기실린더(16)이나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 수동에 의한 회전식의 구동장치라도 좋다.

[발명의 효과]

이상과 같이 본 발명의 메탈다이아프램 밸브는, 소수의 간단한 형상의 부품을 작은 스페이스 속에 조립해 넣음으로써 효과적인 증력기능을 갖는 밸브 개폐 조작부를 얻을 수 있고, 또 이 중력기능을 갖는 밸브개폐 조작부에 의해, 구동장치의 소요출력이 작아도 되므로, 메탈다이아프램 밸브 전체를 소형화할 수 있고, 또한 밸브개폐 조작부의 중력비율은 부품의 크기를 바꾸지 않고도, 스틸볼과의 접촉부품의 테이퍼면의 각도를 변화시키는 것 만으로 설정할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims

밸브보디 내부와 밸브개폐 조작부가 메탈다이아프램에 의해 격리된 메탈다이아프램 밸브에 있어서, 밸브개폐 조작부는 메탈다이아프램을 누르는 가압봉과, 그 가압봉의 위쪽에 설치되어 고리형상의 얕은 테이퍼홈을 가지고 있는 스틸볼 받침과, 그 스틸볼 받침에 올려놓은 복수개의 스틸볼과, 그 스틸볼을 가압하면서 수평방향으로 이동시키는 테이퍼가 있는 가압부재와 그 테이퍼가 있는 가압부재를 작동하는 구동장치와, 상기 스틸볼이 위쪽으로 이동하는 것을 저지하는 스틸볼 스토퍼로 이루어지고, 구동장치를 구동하고, 테이퍼가 있는 가압부재, 스틸볼을 개재하여 테이퍼가 있는 가압부재의 가압력을 스틸볼 받침에 전달함으로써, 가압봉에 의해 발생하는 다이아프램을 누르는 힘을 증가시키는 것을 특징으로 하는 메탈다이아프램 밸브.