KR20020002459A - 압력 조절 장치 - Google Patents

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KR20020002459A
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이트린거랄프
봬서볼프강
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 압력 조절 장치(10)에 관한 것으로서, 이 압력 조절 장치는 하우징(11)과 이 하우징 내에 수용되어 축방향으로 움직일 수 있는 폐쇄 몸체(12)를 포함하며, 상기 하우징(11)은 적어도 하나의 압력 수단용 입구(21)와 출구(22)를 갖는다. 폐쇄 몸체(12)는 코일 스프링(14)에 의해서 하우징내의 밸브 시트(11')에 예비 인장된다. 상기 코일 스프링(14)을 위한 적어도 하나의 보상 수단이 제공된다. 본 발명에 따라서, 보상 수단으로서는 보상 부품(15)이 제공된다. 상기 보상 부품은 폐쇄 몸체(12)와 코일 스프링(14)의 단부 사이에 배치되는데, 여기서 코일 스프링의 단부는 폐쇄 몸체(12)와 마주한다. 상기 보상 부품은 하우징(11)의 내벽에 탄성적으로, 그리고 반경 방향으로 지지되며 바람직하게는 보상 부품의 중앙 영역(15')을 통하여 마찰 결합 방식으로 폐쇄 몸체(12)와 접촉한다. 보상 부품(15)의 중앙 영역(15')은 반구형 형태로 설계된다. 반경 방향으로 돌출된 탄성 아암(15")은 보상 부품(15)의 중앙 영역(15')에 대하여 원주 방향으로 배치된다.

Description

압력 조절 장치{Device for controlling pressure}
이와 같은 종류의 장치에서는 축방향으로 운동 가능한 폐쇄 몸체가 이 폐쇄 몸체와 동축으로 배치된 코일 스프링에 의해서 밸브 시트에 대하여 예비 인장된다. 상기 코일 스프링은 횡방향에 대하여 불안정하기 때문에 이점을 보상하기 위한 하나의 보상 수단이 필요하다. 또한 스프링 기울어짐 상태가 필요한데, 만약 이렇지 않으면 스프링과 접하는 폐쇄 몸체가 불가피하게 횡방향으로 진동하는 결과가 발생하기 때문이며, 이 때문에 상기 장치는 많은 조건을 필요로 한다.
GB 14 63 217호에는 이와 같은 장치가 이미 공지되어 있다. 이 장치에서는 코일 스프링의 기울어짐과 이로 인한 폐쇄 몸체의 횡방향 진동을 보상하기 위하여 폐쇄 몸체와 밸브 시트 사이에 보상 수단이 축방향으로 배치되어 있다. 그렇지만, 이와 같은 기술로서는 불충분하기 때문에 보상 수단과 폐쇄 몸체 사이에서 형상 끼워 맞춤식의 접촉이 필요한데, 이것은 정확한 통로 제작과 이로 인한 높은 제조 비용을 필요로 한다. 또한, 상기 보상 수단은 폐쇄 몸체가 부착된 밸브 시트에 영구 삽입 상태로 존재하기 때문에, 폐쇄 몸체의 개방 상태에서 밸브 시트에 대하여 유동 저항을 증가시킨다는 점에서 바람직하지 못하다.
본 발명은 독립항에 따른 압력 조절 장치에 관한 것이다.
도 1은 하우징과 이 하우징 내부에 수용된 폐쇄 몸체를 포함하며, 상기 폐쇄 몸체와 하우징 부품 사이에는 보상 부품을 구비한 코일 스프링이 배치된 본 발명에 따른 장치를 도시한 종단면도.
도 2는 상기 장치의 평면도.
도 3은 상기 장치에 배치된 보상 부품을 도시한 평면도.
도 4는 도 3의 보상 부품의 횡단면도.
도 5는 밸브가 폐쇄된 상태에서 폐쇄 몸체와 보상 부품을 점선으로 표시하고 폐쇄 몸체가 밸브 시트로부터 축방향으로 벗어남으로써 밸브 시트가 개방된 상태에서는 실선으로 표시한 본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 도시한 종단면도.
도 6은 코일 스프링이 기울어지는 것을 보상하기 위하여 보상 부품이 구부러진 상태를 도시한 종단면도.
도 7은 스프링의 기울어짐이 클 때 이를 보상하기 위하여 보상 부품이 상응하게 구부러진 모습을 도시한 종단면도.
이에 비하여, 본 발명에 따른 장치에서는 보상 수단이 하우징의 내벽에 반경 방향으로 지지된다는 점에 기초하여 예비 인장 상태의 코일 스프링에 의해 발생된 반경 방향 힘 성분을 수용하여 보상할 수 있는 장점을 갖는다. 이와 같이 반경 방향 힘 성분이 수용되어 보상되기 때문에 코일 스프링에 의해서 축방향으로 발생된 힘 성분만이 보상 수단에 전달된다. 또한, 코일 스프링과 폐쇄 몸체 사이에 보상 수단을 배치함으로써 밸브 시트에 대한 유동 저항에 실질적으로 영향을 미치지 않게 된다.
본 발명의 다른 바람직한 개선 구조와 실시예를 종속항에 따른 방법으로 설명한다.
본 발명의 두 가지 실시예들을 이하의 설명과 도면에서 상세히 설명한다.
도 1에서 전체적으로 도면부호 10으로 표기한 장치는 폐쇄 부재(12)가 수용된 하우징(11)을 가지며, 상기 폐쇄 부재는 밸브 시트의 역할을 하는 것으로서 하우징(11)의 원주 전체에 걸친 영역(11')에 지지될 뿐만 아니라 하우징(11)의 종축(11")을 따라서 축방향으로 운동 가능하다. 축방향으로 하우징(11)의 상부 영역에 차단용 덮개로서 형성된 하우징 부품(13)과 폐쇄 몸체(12) 사이에는 코일 스프링(14)이 배치되는데, 이 코일 스프링의 상단부는 차단용 덮개(13)의 중앙 돌출부와 결합하고 반대쪽 하단부는 중앙 영역(15')이 폐쇄 몸체(12)와 접하는 보상 부품(15)에 지지된다. 또한, 상기 보상 부품(15)의 중앙 영역(15')은 폐쇄 부재와 인접한 쪽에서 반구형으로 구부러지는데, 다시 말하면 중앙 영역(15')은 대략 반구형 접시의 형태를 가지며 중앙 영역의 중공쪽은 코일 스프링(14)을 향하고, 이때 중앙 영역(15')으로부터 반경 방향으로 돌출된 보상 부품(12)의 탄성 아암(15") 중 단부가 하우징(11)의 내벽에 탄성적으로 지지됨으로써 보상 부품(16)은 횡방향으로 예비 인장된다. 반경 방향으로 뻗어 있는 환형 변환 구역(15"')은 보상 부품(15)의 반구형 영역(15')과 이 영역으로부터 반경 방향으로 이격된 탄성 아암(15") 사이에서 코일 스프링(14)의 단부를 지지하기 위한 목적으로 사용되는 지지면이 설치되는 장소가 되며, 이때 환형 변환 구역(15"')의 직경은 코일 스프링(14)의 직경에 따라 조절된다. 상기 보상 부품(15)은 폐쇄 몸체(12)와 예를 들어 마찰 결합을 이루는데, 이것은 반구형 영역(15")의 극점인 꼭지점이 폐쇄 몸체(12)의 지지면(12')과 접하면서 하우징(11)의 종축(11')으로 거의 중앙에 위치하기 때문이다. 상기 폐쇄 몸체(12)의 하부 영역은 원통형으로 형성되며 하우징(11)의 수용구(17)와 일치하는 직경을 갖는다. 상기 하우징(11)은 이 하우징의 베이스 영역(17)으로부터 축방향을 따라 위쪽으로 진행하면서 단계적으로 직경이 커지는 반면, 폐쇄 몸체(12)의 원통형 영역(16)은 위쪽으로 진행하면서 밸브 시트(11')에 접하는 구형층 형태의 밀봉 구역(19)과 연결되며, 이때 밀봉 구역은 반경 방향을 따라서 바깥쪽으로 돌출된 브래킷(20)에서 종단된다. 상기 하우징(11)의 베이스 영역(17)과 하우징(11) 중 밸브 시트(11')로서 형성된 구역 사이에는 폐쇄 몸체(12)의 원통형 영역(16)보다 큰 직경을 가지며 하우징(11)의 종축(11")에 대해 횡으로 배치된 입구(21)가 형성된 변환 구역이 뻗어 있으며, 이때 변환 구역의 벽과 폐쇄 몸체(12)의 원통형 영역(16) 사이에는 대략 환형 판 모양의 중공실이 형성된다. 하우징(11)을 위쪽에서 폐쇄하는 하우징 부품(13)에는 출구(22)가 제공된다. 상기 폐쇄 몸체(12)가 구형층 형태의 밀봉 구역(19)을 통하여 밸브 시트(11')에 지지되어 있으므로 본 장치(10)는 폐쇄된 밸브의 모습이다.
도 2는 본 장치의 하우징(11) 내부에서 한편으로 차단용 덮개(13)가 설치된 모습을, 그리고 다른 한편으로 보상 부품(15)에 해당하는 탄성 아암(15")을 기하학적으로 배치한 모습을 도시한 도면이다. 상기 차단용 덮개(13)는 하우징(11)의 상부 영역에 놓여 있는데, 반경 방향 가장자리는 하우징(11)의 내벽과 접한다. 또한 상기 차단용 덮개(13)는 하우징(11)의 종축(11")과 동축으로 중앙 출구(22)를 갖는데 이 출구(22)로서 원주 방향으로 이격 배치된 3개의 공백을 가지며 공백들 사이에는 스포크(spoke) 형태의 로드가 형성된다. 또한, 같은 목적으로 하우징(11)의 내벽에 지지된 보상 부품(15)도 원주 방향으로 균일하게 이격된 탄성 아암(15")을 갖는다.
도 3에서는 보상 부품(15)의 반구형 영역(15')으로부터 하우징(11)의 내벽까지 반경 방향으로 제공된 탄성 아암(15")들이 원주 방향으로 균일하게 이격 배치되어 있으며, 이 실시예에서는 6개의 탄성 아암이 형성되어 있으므로 보상 부품(15)은 6각 대칭을 갖는다. 실질적으로, 본 실시예에서는 보상 부품(15)이 블레이드 형태의 강철판으로 형성된다. 도 4에서는 반구형 영역(15')이 거의 구형의 곡률을 갖기 때문에 구형 접시 세그먼트가 주어짐을 볼 수 있다. 상기 반구형 영역(15')에는 환형 변환 구역(15"')과 경계를 이루며, 이때 변환 구역의 원주와 탄성 아암(15") 사이에는 축방향에 대해 경사진 형태와 짧은 계단 형태로 위쪽으로 진행된 단락(15"")이 반경방향으로 배치되는데, 이 단락은 코일 스프링(14)의 운동 가능한 단부를 측면 지지하기 위해 사용된다. 변환 구역(15"')과 각 단락(15"")을 거쳐서 중앙 영역(15')에 접하는 탄성 아암(15")은 각 단락(15"")과 거의 직각으로 반경 방향 바깥쪽으로 돌출되어 별모양을 형성하는데, 이때 탄성 아암의 단부들은 본 실시예에 따라서 위쪽으로 굽혀진다. 보상 부품(15)이 설치되지 않는 상태에서는 탄성 아암(15")이 직선으로 형성된다.
도 5에서는 제 2 실시예에 따른 본 발명의 장치(10)에 대해서 기능적으로 설명하는데, 이 제 2 실시예는 하우징(11)의 내벽이 이 내벽과 맞물린 보상 부품(15)의 탄성 아암(15")의 높이에서 반경 방향 안쪽으로 돌출된 돌출 브래킷(24)을 가지며, 이 브래킷에는 탄성 아암(15")이 지지된다는 점에서 도 1 내지 도 4에 따른 제 1 실시예와 다르다. 입구(21)의 압력이 코일 스프링(14)에 의해서 폐쇄 몸체(12)에 적용된 대향 압력을 넘어서면, 폐쇄 몸체(12)는 코일 스프링(14)이 압축되면서 축방향 위쪽으로 굽혀지는데, 이때 유동 채널은 입구(21)로부터 환형 틈새 형태의 중공실을 통과하여 구형층 형태의 밀봉 구역(19)에서 이 밀봉 구역에 연결된 브래킷(20)을 지나 위쪽으로 차단용 덮개(13)가 제공된 출구(22)까지 연장된다. 본 장치(10)의 이와 같은 밸브 개방 기능을 실선으로 표기한 바와 같이 축방향 운동 가능한 폐쇄 몸체(12)와 보상 부품(15)으로 도 5에서 도시하는 한편, 이와 반대로 밸브 폐쇄 기능은 점선으로 도시한다. 도 5로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 밸브가 개방되면 폐쇄 부재(12)가 축방향으로 굽혀지며 보상 부품(15)의 반구형 영역(15')에서 마찰 결합이 일어나고 이로써 하우징 내벽에 지지된 탄성 아암(15")에서 약간의 등방성 구부러짐이 형성된다.
도 6에서는 코일 스프링(14)이 기울어질 때 보상 수단(15)의 기능에 대해서 설명한다. 도 6에서 폐쇄 몸체(12)와 보상 부품(15)을 실선과 점선으로 표기한 바와 같이, 상기 기울어짐 상태에 따라서 본 장치(10)가 폐쇄 상태뿐만 아니라 개방 상태로 존재한다. 이로 인하여, 상기 폐쇄 몸체(12)를 향하는 코일 스프링(14)의운동 가능한 단부는 축방향 힘뿐만 아니라 반경 방향 힘 성분을 형성한다. 코일 스프링(14)의 운동 가능한 단부가 보상 부품(15)의 환형 영역(15"")에 작용하기 때문에 상기 기울어짐 상태는 반구형 영역(15')을 예비 인장시키며, 이때 횡방향 혹은 반경 방향 힘 성분은 측면으로 이격되며 하우징(11)의 내벽에 지지된 탄성 아암(15')에 수용되는데, 이것은 횡방향 예비 인장에 따라서 방향 설정된 탄성 아암(15")이 다른 탄성 아암(15")보다 더 굽혀지기 때문이다. 따라서, 상기 코일 스프링(14)의 운동 가능한 단부의 기울어짐 상태는 보상 부품(15)의 반구형 영역(15")에 의해서 보상된다. 반구형 영역(15')의 곡률 반경은 회전점이 탄성 아암(15")의 평면에 놓이고, 따라서 반구형 영역(15')의 꼭지점에 놓여 있는 접촉점의 상대 운동이 보상 부품(15)과 폐쇄 몸체(12) 사이에서 전체적으로 벗어나도록 설정되며, 그 결과 반구형 영역(15')의 기울어짐에 의해서 결정되며 보상 부품(15)과 폐쇄 몸체(12)의 지지면(12') 사이에 놓인 접촉점이 종축(11")에 중심 설정된다. 따라서, 상기 코일 스프링(14)의 압축력은 축방향을 이루는데, 다시 말하면 반경 방향으로 벗어나지 않는 상태로 폐쇄 몸체(12)에 전달된다. 따라서 상기 보상 부품(15)은 횡방향 힘에 대해 안전하며, 그 결과 폐쇄 몸체(12)는 반경 방향 힘에 상관없이 축방향으로만, 그리고 종축(11")으로만 작용한다.
도 7에서는 본 장치(10)의 개방 상태에서 코일 스프링(14)이 심하게 기울어질 때 보상 부품(15)의 기능을 설명한다. 점선으로 도시한 바와 같이 폐쇄 위치에서는 코일 스프링(14)이 종축(11")과 동축으로 작용하는데, 다시 말해서 기울어지지 않은 상태로 보상 부품(15)이 작용하며, 이때 하우징(11)의 내벽에 지지된 반경방향 탄성 아암은 등방성 방향을 갖게 되고, 이와 달리 점선으로 도시한 바와 같이 개방 상태에서는 코일 스프링(14)의 운동 가능한 단부가 종축(11")에 대해 편심된다. 이것은 다시 반구형 영역(15')의 예비 인장을 유도하고, 이때 예비 인장 방향으로 설정된 탄성 아암(15")은 예비 인장 정도에 따라서 굽혀지는 반면, 예비 인장 방향으로 설정되지 않은 탄성 아암(15")은 거의 영향을 받지 않으므로 탄성 아암(15")의 이방성 거동을 발생시킨다. 따라서, 상기 보상 부품(15)의 형성에 기초하여 더 큰 탄성 기울어짐 상태를 보상할 수 있으므로 본 발명에 따른 장치(10)는 더 큰 기울어짐 상태를 갖는 코일 스프링에서도 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 하우징과 이 하우징 내에 수용되어 축방향으로 움직일 수 있는 폐쇄 몸체를 포함하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 압력 수단용 입구와 출구를 구비하고, 상기 폐쇄 몸체는 코일 스프링에 의해서 하우징내의 밸브 시트에 예비 인장되며, 상기 코일 스프링을 위한 적어도 하나의 보상 수단이 제공된 압력 조절 장치에 있어서,
    상기 보상 수단으로서 폐쇄 몸체(12)와 이 폐쇄 몸체(12)를 향하는 코일 스프링(14)의 단부 사이에 보상 부품(15)이 배치되며,
    상기 보상 부품은 하우징(11)의 내벽에 반경 방향을 따라서 탄성적으로 지지되고 보상 부품의 중앙 영역(15')을 통하여 인접한 폐쇄 몸체(12)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)의 중앙 영역(15')은 반구형으로 형성되며, 이 반구형 영역(15')의 꼭지점은 주로 인접한 폐쇄 몸체(12)와 마찰 접촉하는 극점으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)의 중앙 영역(15') 주위에는 반경 방향으로 돌출된 탄성 아암(15")이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)의 반구형 영역(15')의 곡률 반경은 회전점이 탄성 아암(15")에 따른 평면에 놓이도록 설정되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)의 반경 방향 길이는 하우징(11) 중 원통형 구역의 반경 방향 내경에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반구형으로 형성된 영역(15')의 직경은 코일 스프링(14)의 직경과 거의 동일한 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)은 이 보상 부품(15)을 향하는 코일 스프링(14)의 단부를 지지하기 위한 평면으로서 반구형 영역(15')을 반경 방향으로 둘러싸는 환형 변환 구역(15"')을 가지며,
    상기 변환 구역(15"')의 원주와 각각의 탄성 아암(15") 사이에는 코일 스프링(14)의 방향을 따라서 축방향으로 연장된 계단 형태의 단락(15"")이 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)에 배치된 하우징(11)의 원통형 덮개 구역의 내벽에는 반경 방향 안쪽으로 돌출되어 연장된 탄성 아암(15")용 돌출 브래킷(24)이 제공되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)은 원주 방향을 따라서 균일하게 배치된 6개의 탄성 아암을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 부품(15)은 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
KR1020017014616A 2000-03-17 2001-03-16 압력 조절 장치 Withdrawn KR20020002459A (ko)

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