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KR20020005498A - 두방향밸브 - Google Patents

두방향밸브 Download PDF

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KR20020005498A
KR20020005498A KR1020010040637A KR20010040637A KR20020005498A KR 20020005498 A KR20020005498 A KR 20020005498A KR 1020010040637 A KR1020010040637 A KR 1020010040637A KR 20010040637 A KR20010040637 A KR 20010040637A KR 20020005498 A KR20020005498 A KR 20020005498A
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KR
South Korea
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piston
main body
valve
way valve
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KR1020010040637A
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후카노요시히로
우치노다다시
Original Assignee
다까다 요시유끼
에스엠씨 가부시키 가이샤
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Publication date
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Abstract

두방향밸브는 파일럿포트(76)로부터 파일럿압력의 작용하에 유체통로(22)를 개폐하는 변위기구(40)가 설치된 밸브기구(16)를 포함한다. 상기 파일럿포트(76)는 본체(24)와 본네트(32)와의 사이에 개재된 환상부재(74)에 의해 주위방향을 따라 회동자재하게 설치된다.

Description

두방향밸브{Two-Way Valve}
본 발명은 두방향으로 압력유체를 출입하는 제1 포트 및 제2 포트가 형성된 두방향밸브에 관한 것이다.
종래부터 예를 들어 유체회로 등에 두방향밸브가 사용되고 있다. 이 두방향밸브는 압력유체가 출입하는 제1 포트 및 제2 포트를 가지며, 파일럿포트를 통해 공급되는 파일럿압력에 따라 작동하여 상기 제1 포트 및 제2 포트 사이의 연통로를 개폐하는 밸브본체를 갖는다.
그러나, 종래기술에 의한 두방향밸브에서는 파일럿포트가 밸브본체의 소정위치에 고정되어 있기 때문에 설치환경이 협소한 공간인 경우 파일럿포트에 튜브를 접속하는 배관적업이 어렵고, 또한 배관방향이 한정되어 있기 때문에 배관 방향을 자유롭게 변경하는 것이 어려워 유용성을 만족할 수 없었다.
본 발명의 목적은 설치환경에 따라 파일럿포트의 위치를 변위자재하게 설치하여 배관작업을 간편하게 실시할 수 있고, 배관 방향을 자유롭게 변경하여 사용하기 편리한 두방향밸브를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 두방향밸브의 일부절단사시도,
도 2는 상기 두방향밸브의 종단면도,
도 3은 상기 두방향밸브의 분해정면도,
도 4는 상기 두방향밸브를 구성하는 환상부재의 저면도,
도 5는 상기 두방향밸브를 구성하는 본체의 평면도.
본 발명은 일단부에 제1 포트, 타단부에 제2 포트를 가지며, 상기 제1 포트와 상기 제2 포트 사이를 연통하는 유체통로를 갖는 본체가 형성된 연결부,
상기 본체의 개구부를 폐쇄하는 본네트,
파일럿압력의 작용하에 상기 유체통로를 개폐하는 밸브플러그를 포함하는 변위기구가 설치된 밸브기구부, 및
파일럿압력이 공급되는 파일럿포트가 형성된 파일럿압력 공급원을 포함하며,
상기 파일럿포트는 상기 본체와 상기 본네트와의 사이에 개재된 환상부재에 형성되고, 상기 환상부재에 의해 주위방향을 따라 회동자재하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 본체에 형성된 요부에 체결함으로써 환상부재를 소정 위치에 고정하는 돌기부가 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 환상부재를 회동시킴에 따라 파일럿포트를 주위방향을 따라 임의의 각도로 회동변위시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 파일럿포트의 배관방향을 변경할 경우, 상기 환상부재를 회동시킴으로써 원하는 배관방향을 선택할 수 있다. 그 결과, 설치환경에 따라 파일럿포트의 위치를 변위자재하게 설치함으로써 배관작업을 간편하게 실시할 수 있고, 배관방향을 자유롭게 할 수 있어 사용하기에 편리하다.
이하, 본 발명에 의한 두방향밸브에 대해 적합한 실시예를 들어 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에서 참조숫자 10은 본 발명의 실시예에 의한 두방향밸브를 나타낸다.
두방향밸브(10)는 기본적으로 한 쌍의 튜브(12a,12b)에 착탈자재하게 접속되는 연결부(14), 상기 연결부(14)의 상부측에 설치되는 밸브기구부(16), 및 상기 밸브기구(16)를 작동시키기 위해 파일럿압력을 공급하는 파일럿압력 공급부(18)로 구성된다.
또한 상기 연결부(14), 밸브기구부(16) 및 파일럿압력 공급부(18)는 단일 유니트로 조립된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 연결부(14)에는 일단부에 제1 포트(20a), 타단부에 제2 포트(20b)가 형성되어 있다. 또 상기 제1 포트(20a)와 제2 포트(20b)를 연통시키는 유체통로(22)가 설치된 본체(24), 상기 제1 포트(20a) 및 제2 포트(20b)에 각각 체결되고, 튜브(12a, 12b)의 개구부에 삽입되는 내부부재(26), 및 상기 본체(24)의 단부에 설치된 나사홈에 나입됨에 따라 튜브(12a, 12b)와 내부부재(26) 사이의 접속부위의 기밀성 또는 액밀성을 유지하는 록너트(28)를 갖는다.
상기 내부부재(26)와 다른 부재 사이를 체결함으로써 시일링된다. 상기 내부부재(26)는 상기 연결부(14)의 축과 실질적으로 평행하는 시일링면을 가지며, 상기 내부부재(26)의 경사부분에서는 시일성을 갖지 않는다. 상기 연결부(14)의 구조에 대해서 동일 출원인에 의한 미국특허 제 5,996,636호 공보에 기재되어 있다.
상기 본체(24)의 상부에는 실직적으로 원형상인 개구부(30)가 형성되고, 상기 개구부(30)는 본네트(32)에 의해 폐쇄된다. 또한 상기 본체(24)의 하부에는 실질적으로 U자상의 요부(34)를 갖는 한 쌍의 고정부(36a, 36b)가 설치되고, 상기 한쌍의 고정부(36a, 36b)는 제1 포트(20a) 및 제2 포트(20b)를 연결하는 가상직선(미도시)에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 서로 대향하여 설치된다(도 5참조).
상기 밸브기구부(16)는 상기 본체(24)의 내부에 형성된 실린더챔버(38)를 따라 화살표 X1 또는 X2방향으로 변위함에 따라 유체통로(22)를 개폐하는 변위기구(40)를 갖는다.
상기 변위기구(40)는 실질적으로 단면 T자상으로 형성된 피스톤(42), 상기 피스톤(42)의 축방향을 따라 연재하는 관통홀 내에 장착되는 로드부재(44), 상기 로드부재(44)의 일단부에 연결되고 상기 피스톤(42)과 일체적으로 변위하는 다이어프램(46), 및 상기 로드부재(44)의 타단부에 연결되는 너트부재(48)를 포함한다.
또한 피스톤(42)과 본네트(32)의 사이에는 챔버(50)가 형성되고, 상기 챔버(50) 내에는 직경이 다른 한쌍의 스프링부재(54a, 54b), 즉 외부스프링(54a) 및 내부스프링(54b)이 배치된다. 상기 스프링부재(54a, 54b)의 하단부는 상기 피스톤(42)의 상면에 연결되고, 상기 스프링부재(54a, 54b)의 상단부는 실질적으로 원판상의 스프링시이트부재(52)에 착지된다. 다이어프램(46)을 포함하는 변위기구(40)는 스프링부재(54a, 54b)의 탄발력에 의해 하방측(화살표 X2 방향)으로 기울여진다.
또한 상기 피스톤(42)에는 로드부재(44)의 축과 실질적으로 평행하게 연재하는 연통로(56, 도 1참조)가 형성되어 있어 상기 연통로를 통해 상기 챔버(50)와 다이어프램 챔버(58)를 연통시킴으로써 후술하는 유체입출력포트(60)로부터 상기 챔버(50) 내의 공기를 외부로 배출한다.
상기 피스톤(42)의 직경이 큰 확경부에는 환상홈에 의해 제1 V패킹(62a)이 장착되고, 직경이 작은 축경부에는 환상홈에 의해 제2 V패킹(62b) 및 O링(64)이 각각 장착된다.
상기 피스톤(42)의 하부측에는 다이어프램(46)에 의해 폐쇄되는 다이어프램 챔버(58)가 형성되고, 상기 다이어프램챔버(58)는 유체입출력포트(60)를 통해 외부로 연통하도록 설치되어 있다. 이 경우, 상기 연통로(56)를 통해 챔버(50)와 다이어프램챔버(58)가 연통하도록 설치되어 있기 때문에 상기 챔버(50)와 다이어프램챔버(58) 내의 공기는 유체입출포트(60)로부터 외부로 배출된다.
또한 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 유체입출력포트(60)가 형성된 환상고정부(66)가 관조인트(미도시)에 의해 튜브 등의 관체에 접속됨에 따라 상기 챔버(50) 및 다이어프챔버(58) 내의 공기를 외부로 적절하게 배기할 수 있다. 본 실시예에 의한 두방향밸브(10)를 크린룸 등의 청정성이 요구되는 환경에서 사용하는 경우에도 크린룸내의 공기를 오염하지 않고 청정성이 유지된다.
상기 다이어프램(46)은 로드부재(44)에 의해 피스톤(42)의 하부측에 연결되어 상기 피스톤(42)과 일체로 변위할 수 있게 설치됨으로써 밸브플러그로서의 기능을 한다. 상기 다이어프램(46)이 밸브착지부(68)로부터 떨어져 상기 다이어프램(46)과 상기 밸브착지부(68) 사이에 틈이 생기는 경우 상기 유체통로(22)는 개방되어 압력유체(또는 비압력유체)가 상기 유체통로(22)를 유통하게 된다. 또 상기 다이어프램(46)이 상기 밸브착지부(68)에 착지되는 경우 상기 유체통로(22)는 폐쇄되어 상기 유체가 상기 유체통로(22)를 유통하지 못하게 된다. 따라서, 다이어프램(46)은 유체통로(22)를 유통하는 유체의 공급상태 및 공급정지상태를 원활하게 변환할 수 있다.
또한 다이어프램(46)의 상면부에는, 예를 들어 고무 등의 탄성재료로 형성되어 상기 다이어프램(46)의 박막부를 보호하는 링모양의 보호부재(70)가 설치되어 있으며, 상기 보호부재(70)는 로드부재(44)의 하단부에 연결된 굴곡진 지지부재(72)에 의해 지지된다.
상기 본체(24)와 본네트(32)와의 사이에는 로드부재(44)의 축을 회전중심으로서 회동자재하게 설치된 환상부재(74)가 개재되어 있고, 상기 환상부재(74)에는 실린더챔버(38)에 연통하는 파일럿포트(76)가 형성되어 있다. 따라서, 상기 파일럿포트(76)를 로드부재(44)의 주방향을 따라 임의의 위치(각도)로 변경할 수 있다. 또한 상기 파일럿포트(76)는 조인트부(14a)를 통해 튜브(78)에 연결되고, 상기 조인트부(14a)는 상기 조인트부(14)의 일부와 구조가 같으나 약간 작은 직경을 갖는다.
상기 환상부재(74)의 상부 가장자리에는 본네트(32)의 하부 가장자리에 체결되는 환상철부(80)가 형성되고, 상기 환상부재(74)의 하부 가장자리에는 본체(24)의 외주면을 따라 환상으로 형성된 가이드홈(82)에 체결되는 다수의 돌기부(84)가 형성된다. 이 경우, 상기 4개의 돌기부(84)는 환상부재(74)의 중심에서 약 90도씩 서로 떨어져서 배치되어 있다(도 4참조). 상기 환상부재(74)와 본체(24)와의 사이에는 파일럿포트(76)에 연통하고 주방향을 따라 연재하는 환상통로(86)가 형성되고, 상기 환상통로(86)는 각각 소정 거리만큼 떨어져서 본체(24)의 환상홈에 장착된 한 쌍의 O링(88a, 88b)에 의해 기밀하게 유지된다.
또한 본체(24)에는 8개의 요부(90)가 피스톤(42)의 축방향에 대해 약 45도씩 떨어져서 형성되고, 상기 환상부재(74)의 돌기부(84)가 상기 요부(90)에 체결되어 상기 환상부재(74)가 소정위치에 고정된다. 상기 환상부재(74)의 돌기부(84) 및 요부(90)의 개수는 4개 및 8개에 한정되는 것은 아니며, 각각 하나 또는 다수개 형성될 수 있다.
또 본체(24)에는 피스톤(42)의 확경부에 당접하여 상기 피스톤(42)이 하강할 때의 충격을 흡수하는 링모양의 완충부재(92)가 환상홈에 장착되어 있다.
본 실시예에서는 로드부재(44), 너트부재(48), 스프링시이트부재(52) 및 스프링부재(54a, 54b)가, 예를 들어 스테인레스 등의 금속제재료로 각각 형성되고, 이들의 부재를 제외한 다른 구성요소는 모두 수지제재료로 형성되어 있다. 상기 스프링부재(54a, 54b)의 표면은 테프론(Teflon: 상표) 등의 재료로 코팅처리를 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 의한 두방향밸브(10)는 기본적으로 이상과 같이 구성되고, 이어서 그 동작 및 작용효과에 대해서 설명한다.
우선, 제1 포트(20a) 및 제2 포트(20b)에 접속되는 튜브(12a, 12b)에 의해, 예를 들어 두방향밸브(10)의 제1 포트(20a)에 유체공급원(미도시)을 접속하고, 제2 포트(20b)에 유체기기(미도시)를 접속한다. 압축공기 공급원(미도시)은 제어밸브(미도시)를 통해 파일럿포트(76)에 접속한다.
이러한 준비작업을 거친 후, 다이어프램(46)이 밸브착지부(68)에 착지될 때 오프(폐쇄)상태가 되고, 압축공기 공급원이 가동되어 파일럿압력이 제어밸브의 전환작용에 의해 파일럿포트(76)에 공급된다. 파일럿압력이 파일럿포트(76)로부터 실린더챔버(38)로 공급될 때, 스프링부재(54a, 54b)의 탄발력에 저항하여 피스톤(42)이 상승한다.
따라서, 상기 피스톤(42)과 다이어프램(46)을 포함하는 변위기구(40) 전체는 일체로 상승하고, 다이어프램(46)이 밸브착지부(68)로부터 소정 거리만큼 떨어지게 되면 온상태(개방)가 된다. 그 결과, 제1 포트(20a)를 통해 유체공급원으로부터 공급된 유체는 유체통로(22)로 유통되고, 제2 포트(20b)를 통해 유체기기로 공급된다.
이어서, 제어밸브의 전환작용하에 파일럿포트(76)로의 파일럿압력 공급을 중단한다. 이 때문에 실린더실(38) 내의 압력이 감소함으로써 스프링부재(54a,54b)의 탄발력 작용하에 피스톤(42)이 하강하고, 다이어프램(46)이 밸브착지부(68)에 착지된다(오프상태).
또한 피스톤(42)이 하강하면 상기 피스톤(42)의 확경부가 링모양의 완충부재(92)에 당접함으로써 당접에 따른 충격이 상기 완충부재(92)에 흡수된다. 따라서, 상기 다이어프램(46)이 밸브착지부(68)에 착지할 때 발생되는 진동을 억제할 수 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 로드부재(44)의 축을 회전중심으로 하여 환상부재(74)를 회동시킴에 따라 파일럿포트(76)를 주위방향을 따라 회동변위시킬 수 있다. 따라서, 파일럿포트(76)의 방향은 상기 환상부재(74)를 회동시킴으로써 원하는 방향으로 변경할 수 있다. 두방향밸브(10)의 설치환경에 따라 파일럿포트(76)의 위치를 변위자재하게 설치하기 때문에, 배관작업을 간편하게 실시할 수 있고, 배관의 방향을 자유롭게 할 수 있다. 따라서, 두방향밸브(10)의 유용성이 크게 향상된다.
또한 본 실시예에서는 환상부재(74)의 다수의 돌기부(84)를 본체(24)의 가이드홈(82)에 형성된 요부(90)에 체결시킴으로써 환상부재(74)를 소정의 위치에 설치할 수 있다. 따라서, 배관방향이 변경된 파일럿포트(76)를 소정의 위치에 체결할 수 있다.
또한 본 실시예에서는 로드부재(44), 너트부재(48), 스프링시이트부재(52) 및 스프링부재(54a, 54b)를, 예를 들어 스테인레스 등의 금속제재료로 형성하고, 이들의 부재를 제외한 다른구성요소는 모두 수지재료로 형성하고 있다. 따라서, 유체로서, 예를 들어 화학약품 등을 사용한 경우에도 상기 화학약품이 금속재료에 접촉하지 않아 상기 화학약품이 개질되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파일럿포트가 형성된 환상부재를 주위방향을 따라 회동시키고, 설치환경에 따라 파일럿포트의 위치를 변위자재하게 설치함으로써 배관작업을 간편하게 할 수 있고, 배관방향을 자유롭게 할 수 있어 사용하기에 편리하다.

Claims (6)

  1. 일단부에 제1 포트(20a), 타단부에 제2 포트(20b)를 가지며, 상기 제1 포트(20a)와 상기 제2 포트(20b) 사이를 연통하는 유체통로(22)를 갖는 본체(22)가 형성된 연결부(14),
    상기 본체(24)의 개구부(30)를 폐쇄하는 본네트(32),
    파일럿압력의 작용하에 상기 유체통로(22)를 개폐하는 밸브플러그(46)를 포함하는 변위기구(40)가 설치된 밸브기구부(16), 및
    파일럿압력이 공급되는 파일럿포트(18)가 형성된 파일럿압력 공급원(18)을 포함하며,
    상기 파일럿포트(76)는 상기 본체(24)와 상기 본네트(32)와의 사이에 개재된 환상부재(74)에 형성되고, 상기 환상부재(74)에 의해 주위방향을 따라 회동자재하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환상부재(74)에는, 상기 본체(24)에 형성된 다수의 요부(90)에 체결됨으로써 상기 환상부재(74)를 소정 위치에 고정하는 다수의 돌기부(84)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변위기구(40)는 본체(24)에서 실린더챔버(38)를 따라 변위하는 피스톤(42), 상기 피스톤(42)의 축방향의 관통홀내에 삽입되는로드부재(44), 상기 밸브본체(46)가 밸브착지부(68)에 착지되는 쪽으로 상기 피스톤(42)을 기울이게 하는 한 쌍의 스프링부재(54a, 54b)를 포함하며,
    상기 밸브본체(46)는 상기 로드부재(44)의 일단부에 연결되어 상기 피스톤(42)과 일체로 변위하는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 피스톤(42)과 상기 본네트(32)에 의해 폐쇄된 챔버(56) 내의 공기를 외부로 배출하는 상기 피스톤(42)에는 상기 로드부재(44)의 축과 실질적으로 평행하게 연재되는 연통로(56)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
  5. 제3항에 있어서, 상기 파일럿포트(76)와 상기 실린더챔버(38)를 연통하는 상기 본체(24)와, 상기 환상부재(74)와의 사이에 주위방향으로 환상통로(86)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
  6. 제5항에 있어서, 상기 환상통로(86)는 상기 본체(24)의 환상홈에 부착되고, 소정거리로 이간되어 있는 한 쌍의 시일부재(88a, 88b)에 의해 시일되는 것을 특징으로 하는 두방향밸브.
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