JP5934830B1 - バタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】多様なバタフライバルブのバルブ軸の形状とは関係なく、一定形状の回転軸を有するようにし、生産性を向上させることができ、バタフライバルブの多様なバルブ軸の形状に合わせて容易に交換及び変換できるバルブ連結部を通じて新たな連結構造を導入したバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータを提供する。【解決手段】上下に開放された円筒状のシリンダー１００と、シリンダー１００の内部に挿入され、油圧の供給及び排出によってシリンダー１００の内部で上下に往復運動するピストン２００と、ピストン２００の上下往復運動と連動して正逆方向に回転運動する回転軸３００と、シリンダー１００の上部に結合された上部カバー４００と、シリンダー１００の下部に結合された下部カバー５００と、回転軸３００にスプライン結合され、バタフライバルブのバルブ軸が結合されるバルブ連結部６００とを設ける。【選択図】図６

Description

本発明は、油圧式ロータリーアクチュエータに関し、より詳細には、バタフライバルブの露出したバルブ軸と連結され、油圧の作動によってバタフライバルブのバルブ軸を回転させることによってバタフライバルブを開閉するバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータに関する。

一般に、バルブは、管中を流れる流体の流量、流速、圧力などを制御する装置である。バルブは、目的に応じて多くの種類に区分できるが、そのうち、バタフライバルブは、多くの産業分野で使用されており、特に、産業用水、油又は海水などの各種流体の流れを開放又は閉鎖する。このようなバタフライバルブは、他のバルブに比べてバルブの開閉作動が円滑であり、構造が簡単であり、空間活用性が良いという長所を有する。

前記のようなバタフライバルブ１０は、図１に示したように、一般に流体を移送させるための管路（図示せず）上に設置されたバルブ胴体１１と、前記バルブ胴体１１の内部に回転可能に設置されて管路を開閉する円板状のディスク１２と、前記ディスク１２と結合されて前記ディスク１２を回転させ、一端が前記バルブ胴体１１の外部に露出したバルブ軸１３とを含んで構成される。すなわち、前記バルブ胴体１１から露出した前記バルブ軸１３を回転させることによって、前記バルブ軸１３と結合されたディスク１２の回転によって開閉作動が行われる。

このようなバルブ軸１３を回転させるために、前記バルブ胴体１１の上部に回転駆動装置が設置され、多様な動力源の提供によって動力伝達手段を介して前記バルブ軸１３に回転力を伝達する。例えば、前記動力源は、作業者の手動作動による取っ手の回転力であるか、電気モーターの回転力であり、その他、油圧又は空圧などのアクチュエータから伝達される回転力であり得る。このような動力源から提供された動力は、動力伝達手段を経て前記バルブ軸１３に回転力として伝達しなければならない。このような動力伝達手段としては、複数のギア連結や機構学的リンク連結などの多様な動力伝達手段を備えることができる。

例えば、特許文献１の「ゴムバタフライバルブ」の場合、動力源は作業者の手動作動による取っ手の回転力で、動力伝達手段は複数のギア連結であることが分かる。また、特許文献２の「回転式バルブ用アクチュエータ」の場合、動力源は電気モーターの回転力で、動力伝達手段はウォームホイールギア連結である。ここで、前記手動作動によって取っ手を回転させる場合は、当然に手動に限定されるという大きな短所があり、電気モーターを使用する場合は、必要な動力が大きいほど電気モーターの容量及びサイズも大きくなるので、全体的な装置が大型化され、複雑な配線及びギア連結構造が必要であるという短所がある。

このような問題を解決するために、油圧などの機械的な力で速い応答性を有し、装置を小型化しながらも大きな力を出すことができる油圧式ロータリーアクチュエータが使用されている。すなわち、油圧式ロータリーアクチュエータは、油圧を用いてピストンを直線往復運動させ、ピストンと連結された出力軸に直線運動を伝達し、直線運動を回転運動に変換させる装置であって、変換された回転運動を前記バタフライバルブ１０のバルブ軸１３に伝達し、前記バタフライバルブ１０のディスク１２を開閉する。

前記のような油圧式ロータリーアクチュエータは、油圧を動力源とし、動力伝達手段として、主にラックピニオン機構及びスコッチヨーク機構が使用されてきた。すなわち、ラックピニオン機構２０は、図２に示したように、左右両側に備えられた一対のシリンダー２１と、前記シリンダー２１にそれぞれ内蔵され、中央にラックギア２２が形成された一対のピストン２３と、前記ラックギア２２と噛み合わされて回転するようにピニオンギア２４が形成された回転軸２５とを含んで構成される。また、スコッチヨーク機構３０は、図３に示したように、左右両側に備えられた一対のシリンダー３１と、前記シリンダー３１にそれぞれ内蔵され、中央に突出したスコッチ３２が形成された一対のピストン３３と、前記スコッチ３２と結合されて回転するようにヨーク３４が形成された回転軸３５とを含んで構成される。

しかし、上述したラックピニオン機構２０及びスコッチヨーク機構３０は、いずれも一対のシリンダー２１、３１及びピストン２３、３３を備えるので、全体的な装置が大きくなり、空間活用性が低下し、その結果、製造単価が上昇するという問題を有する。そのため、特許文献３〜特許文献５のように、一つのシリンダーの内部に単一のピストンが設置され、前記ピストンと同軸上に回転軸を挿入し、前記ピストンの上下運動と連動して前記回転軸を正逆回動させることによって、全体的な装置のサイズが小さくなり、空間活用性を高め、製造単価を画期的に削減できるようになった。

このとき、前記のような油圧式ロータリーアクチュエータの回転軸を前記バタフライバルブ１０のバルブ軸１３と結合しなければならないが、一般に、バルブはバルブ製造会社で製作し、アクチュエータはアクチュエータ製造会社で別途に製作するので、両者は、製作社別、製品別、サイズ別に多様な形状、寸法及び公差を有するという問題がある。したがって、これらを互いに結合するためには、バルブ製造会社から納品されたバタフライバルブ１０のバルブ軸１３に合わせて、アクチュエータ製造会社ではアクチュエータの回転軸を多様な形状に加工しなければならないという繁雑な問題がある。

韓国公開特許第１０―２００２―０００３７６９号公報 韓国登録特許第１０―０４８２９０６号公報 韓国登録特許第１０―０５５４６８９号公報 韓国登録特許第１０―０５７８５３８号公報 韓国登録特許第１０―１４２４４２３号公報

前記のような問題を解決するためになされた本発明の目的は、多様なバタフライバルブのバルブ軸の形状とは関係なく、一定形状の回転軸を有するようにし、生産性を向上させることができ、バタフライバルブの多様なバルブ軸の形状に合わせて容易に交換及び変換できるバルブ連結部を通じて新たな連結構造を導入したバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータを提供することにある。

本発明のその他の目的、特定の長所及び新規な特徴は、添付の各図面と連関した以下の詳細な説明と好ましい実施形態からより明確になるだろう。

前記のような目的を達成するために、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、上下に開放された円筒状のシリンダーと、中央にシャフトホールが貫通形成され、前記シリンダーの内部に挿入され、油圧の供給及び排出によって前記シリンダーの内部で上下に往復運動するピストンと、前記ピストンのシャフトホールを貫通して挿入され、前記ピストンの上下往復運動によって正逆方向に回転運動し、下面にスプライン連結溝が上方に陥没形成された回転軸と、前記シリンダーの上部に結合され、前記回転軸の上端の外周面が挿入されて回転支持される上部カバーホールが貫通形成された上部カバーと、前記シリンダーの下部に結合され、前記回転軸の下端の外周面が挿入されて回転支持される下部カバーホールが貫通形成された下部カバーと、前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されるようにスプライン結合され、バタフライバルブの露出したバルブ軸の端部が内部に挿入結合されるバルブ連結部とを含むことを特徴とする。

また、前記上部カバーには、前記ピストンの上方で前記シリンダーの内部に油圧を供給したり、前記シリンダーから油圧を排出する上部油圧ポートが形成され、前記下部カバーには、前記ピストンの下方で前記シリンダーの内部に油圧を供給したり、前記シリンダーから油圧を排出する下部油圧ポートが形成されたことを特徴とする。

また、前記シリンダーには、前記ピストンの上下往復運動をガイドするガイドピンが挿入締結されるように外周に対向する一対の締結ホールが貫通形成され、前記ピストンには、前記ガイドピンが挿入され、前記シリンダーを基準にして上下に往復運動するように外周に上下長さ方向に沿って対向する一対のガイドスリットが貫通形成され、前記回転軸の回転運動をガイドするローテートピンが挿入締結されるように外周に斜線状に対向する一対のローテートスリットが貫通形成され、前記回転軸には、前記ローテートピンが貫通挿入され、前記ピストンの上下往復運動によって前記ピストンを基準にして正逆方向に回転運動するように外周に貫通ホールが貫通形成されたことを特徴とする。

また、前記回転軸は、前記ピストンを基準にして回転角が９０°であることを特徴とする。

また、前記上部カバー及び下部カバーは、互いに複数のスタッドボルトによって結合されることを特徴とする。

また、前記回転軸の上面には、回転角度を表示するための表示ラインが形成され、前記上部カバーの上面には、前記回転軸の回転角度だけ前記表示ラインに対応する表示目盛りが形成されたことを特徴とする。

また、前記バルブ連結部は、前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン加工され、前記バルブ連結部には、前記バタフライバルブの露出したバルブ軸の端部が挿入嵌合されるように前記バルブ軸の端部の形状と同一の形状にバルブ連結ホールが上下に貫通形成されたことを特徴とする。

また、前記バルブ軸の端部は、平断面上に多角形状又は「Ｄ」字状であることを特徴とする。

また、前記バルブ軸の端部と前記バルブ連結部のバルブ連結ホールは、互いにキー結合されることを特徴とする。

また、前記バタフライバルブのバルブ軸の端部は、平断面上に円形であり、前記バルブ連結部は、前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン加工された円筒状のバルブコネクターと、上狭下広の円筒上で周囲に沿って上下長さ方向に複数のスリットが形成され、前記バルブコネクターの下端内部長さ方向に沿って引き込み・引き出し可能に設置され、前記バルブコネクターの下端の内部に引き込むときに直径が縮小され、前記バルブコネクターの下端の内部から引き出すときに直径が拡張される固定チャックとを含み、前記固定チャックの内部に前記バタフライバルブのバルブ軸の端部が挿入されると同時に、前記固定チャックは、前記バルブコネクターの下端の内部に引き込まれながら直径が縮小され、挿入された前記バルブ軸の端部の外周面を圧迫固定することを特徴とする。

また、前記バルブコネクターの下端の外周面には、内部に向かって把持ピン挿入ホールが貫通形成され、前記固定チャックには、前記バルブコネクターの把持ピン挿入ホールより長孔であり、前記把持ピン挿入ホールに対応するように外周面に上下長さ方向に沿ってピンスライドホールが貫通形成され、前記バルブ連結部は、前記バルブコネクターの把持ピン挿入ホールを介して前記固定チャックのピンスライドホールまで挿入され、前記ピンスライドホールの上下長さだけ前記固定チャックの前記バルブコネクターに対する引き込み・引き出し距離を制限するスライドピンをさらに含むことを特徴とする。

また、前記バルブ連結部は、前記バルブコネクターの内部に設置され、前記固定チャックが引き出される方向に弾性力を提供するスプリングをさらに含むことを特徴とする。

本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、バタフライバルブの多様なバルブ軸の形状に合わせて容易に交替及び変換できるようにスプライン加工されたバルブ連結部を通じて新たな連結構造を導入し、バタフライバルブのバルブ軸の形状とは関係なく、一定形状の回転軸を有することができ、生産性を向上させることができる。

特に、バタフライバルブのバルブ軸の端部が円形である場合、バルブ連結部をバルブコネクター及び固定チャックで構成し、互いに容易に着脱しながらも回転軸の回転力をバルブ軸に正確に伝達することができ、信頼性及び耐久性を向上させることができる。

図１は、一般的なバタフライバルブを示した斜視図である。 図２は、従来技術に係るラックピニオンタイプ油圧式ロータリーアクチュエータを示した部分切開斜視図である。 図３は、従来技術に係るスコッチヨークタイプ油圧式ロータリーアクチュエータを示した部分切開斜視図である。 図４は、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータの一実施形態を示した斜視図である。 図５は、図４の実施形態の要部を示した部分切開斜視図である。 図６は、図５の実施形態の分解斜視図である。 図７は、図４の実施形態においてピストンの上下運動によって連動する回転軸の回転運動を示した要部斜視図である。 図８は、図４の実施形態においてピストンの上下運動によって連動する回転軸の回転運動を示した要部斜視図である。 図９は、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータのうちバルブ連結部の第１の実施形態を示した要部斜視図である。 図１０は、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータのうちバルブ連結部の第２の実施形態を示した要部斜視図である。 図１１は、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータのうちバルブ連結部の第３の実施形態を示した要部斜視図である。 図１２は、図１１の実施形態が結合された状態を示した側断面図である。 図１３は、図１２の実施形態においてバルブ連結部の作動過程を示した側断面図である。 図１４は、図１２の実施形態においてバルブ連結部の作動過程を示した側断面図である。

以下では、添付の図面を参照して、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータの好ましい実施形態を詳細に説明する。

本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、図１を参照して図４〜図１４に示したように、シリンダー１００、ピストン２００、回転軸３００、上部カバー４００、下部カバー５００及びバルブ連結部６００を含んで構成され、スタッドボルト７００をさらに含むことができる。また、前記ピストン２００の上下運動によって前記回転軸３００と連動して回転運動するために、ガイドピン１１０及びローテートピン２３０をさらに含むことができる。

シリンダー１００は、図４〜図６に示したように、上下に開放された円筒状であり、後述するピストン２００が内部に設置され、油圧の作動によって前記ピストン２００を上下に往復運動させる油圧シリンダーである。すなわち、前記シリンダー１００は、上部と下部が開放された円筒状に製作され、後述するピストン２００と回転軸３００が内部に設置される。また、前記シリンダー１００には、前記ピストン２００の回転を防止し、前記ピストン２００の上下往復運動をガイドするガイドピン１１０が挿入締結されるように外周に対向する一対の締結ホール１２０が貫通形成される。このようなシリンダー１００は、後述する回転軸３００と共に、上部カバー４００及び下部カバー５００によって開放された上部及び下部が閉鎖される。

このとき、前記シリンダー１００に貫通形成された一対の締結ホール１２０とガイドピン１１０には雌ねじと雄ねじをそれぞれ形成し、前記ガイドピン１１０が前記締結ホール１２０にねじ結合されるようにし、前記締結ホール１２０にはパッキング手段（図示せず）が備えられ、シリンダー１００の内部に供給されたり、又はシリンダー１００から排出される油圧が前記ガイドピン１１０と締結ホール１２０の結合面間に漏れないようにする。

ピストン２００は、図５〜図８に示したように、中央にシャフトホール２１０が貫通形成され、前記シリンダー１００の内部に挿入され、油圧の供給及び排出によって前記シリンダー１００の内部で上下に往復運動する。すなわち、前記ピストン２００は、シリンダー１００に供給されたり、又はシリンダー１００から排出される油圧によってシリンダー１００内で垂直往復運動をし、前記ピストン２００には、回転軸３００が挿入されるようにシャフトホール２１０が貫通形成される。

回転軸３００は、図４〜図８に示したように、前記ピストン２００のシャフトホール２１０を貫通して挿入され、前記ピストン２００の上下往復運動と連動して正逆方向に回転運動し、下面にスプライン連結溝３１０が上方に陥没形成される。前記スプライン連結溝３１０は、後述するバルブ連結部６００との関係で、回転軸３００の回転力をバルブ連結部６００を介してバルブ軸１３に伝達するための構成である。このような回転軸３００は、図７及び図８に示したように、ピストン２００の上下往復運動と連動して正逆方向に回転運動するようになるが、このために、シリンダー１００、ピストン２００及び回転軸３００には、ガイドピン１１０及びローテートピン２３０が備えられ、それぞれ締結ホール１２０、ガイドスリット２２０、ローテートスリット２４０及び貫通ホール３２０が形成される。

より具体的に、前記ピストン２００には、前記ガイドピン１１０が挿入され、前記シリンダー１００を基準にして上下に往復運動するように外周に上下長さ方向に沿って対向する一対のガイドスリット２２０が貫通形成され、回転軸３００の回転運動をガイドするローテートピン２３０が挿入締結されるように外周に斜線状に対向する一対のローテートスリット２４０が貫通形成される。

すなわち、前記ピストン２００は、前記シャフトホール２１０によって上下が開放され、外周面にはガイドスリット２２０及びローテートスリット２４０がそれぞれ穿孔された円筒状に製作され、外径は、前記シリンダー１００の内径より略０．１ｍｍ以下に小さく製作され、前記シリンダー１００内に供給されたり、又は前記シリンダー１００から排出される油圧によって垂直往復運動を容易にする。言い換えると、前記ピストン２００は、前記シリンダー１００の締結ホール１２０に締結されたガイドピン１１０がスライディングされるように垂直方向に穿孔されたガイドスリット２２０によって回転せず、シリンダー１００内で垂直往復運動をする。このとき、回転軸３００の貫通ホール３２０に貫通挿入されたローテートピン２３０がスライディングされるように斜線状に穿孔されたローテートスリット２４０により、前記ピストン２００が図７に示したようにシリンダー１００内で垂直に上昇する場合は、前記ローテートピン２３０が前記ローテートスリット２４０の最下端まで移動しながら、回転軸３００は正方向（或いは時計方向）に回転する。その一方、前記ピストン２００が図８に示したようにシリンダー１００内で垂直に下降する場合は、前記ローテートピン２３０が前記ローテートスリット２４０の最上端まで移動しながら、回転軸３００は逆方向（或いは反時計方向）に回転する。すなわち、前記回転軸３００には、前記ローテートピン２３０が貫通挿入され、前記ピストン２００の上下往復運動と連動して前記ピストン２００を基準にして正逆方向に回転運動するように外周に貫通ホール３２０が貫通形成される。

このとき、前記ピストン２００のローテートスリット２４０は、２０゜〜６０゜の傾斜角を有する一定長さの斜線状又は螺旋状に穿孔され、回転軸３００に貫通挿入されたローテートピン２３０が前記ローテートスリット２４０の最下端と最上端にそれぞれ到達するとき、回転軸３００の回転角度を９０゜に制限する。すなわち、回転軸３００は、前記ピストン２００を基準にして回転角が９０゜であり、図１に示したバタフライバルブ１０や、図面には示していないが、ボールバルブのようにバルブの開閉のためのバルブ軸１３の回転角が９０゜であるバルブに適用することができる。

言い換えると、前記ローテートスリット２４０は、回転軸３００の回転角度を９０゜に制限し、最下端と最上端との間の斜線角度によってピストン２００の上下移動距離であるストローク及びバルブ軸１３に連結された回転軸３００の出力トルクが変わるようになる。すなわち、ローテートスリット２４０の斜線角度が小さいほどピストン２００のストロークが短くなり、回転軸３００の出力トルクが小さくなる。前記ストロークとは、シリンダー１００内で垂直往復運動するピストン２００の片道距離を意味し、ピストン２００のストロークが長くなるほど回転軸３００の出力トルクは大きくなる。したがって、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、要求される出力トルクとシリンダー１００のサイズに応じて前記ローテートスリット２４０の斜線角度を異ならせて製作することができる。

一方、前記ピストン２００の側面には、シリコン又はゴム素材のＯリングが備えられ、シリンダー１００との密着性を増大させることによって、シリンダー１００内に供給されたり、又はシリンダー１００から排出される油圧によってピストン２００の垂直往復運動を容易にする。

上部カバー４００は、図４〜図６に示したように、前記シリンダー１００の上部に結合され、上部カバー４００には、前記回転軸３００の上端の外周面が挿入されて回転支持される上部カバーホール４１０が貫通形成される。また、下部カバー５００は、前記シリンダー１００の下部に結合され、下部カバー５００には、前記回転軸３００の下端の外周面が挿入されて回転支持される下部カバーホール５１０が貫通形成される。このとき、前記回転軸３００には、前記上部カバー４００及び下部カバー５００のそれぞれの上部カバーホール４１０及び下部カバーホール５１０との摩擦抵抗を減少させるためにスラストベアリングを備えることができる。

また、前記上部カバー４００には、図５に示したように、前記ピストン２００の上方に前記シリンダー１００の内部に油圧を供給したり、又は前記シリンダー１００から油圧を排出する上部油圧ポート４２０が形成され、前記下部カバー５００には、前記ピストン２００の下方に前記シリンダー１００の内部に油圧を供給したり、又は前記シリンダー１００から油圧を排出する下部油圧ポート５２０が形成される。したがって、前記上部カバー４００の上部油圧ポート４２０に油圧が供給される場合は、ピストン２００が図８に示したように下方に移動し、前記下部カバー５００の下部油圧ポート５２０に油圧が供給される場合は、ピストン２００が図７に示したように上方に移動する。このような上部カバー４００及び下部カバー５００は、互いに複数のスタッドボルト７００によって堅固に結合することができる。

一方、前記回転軸３００の上面には、回転角度を表示するための表示ライン３３０が形成され、前記上部カバー４００の上面には、前記回転軸３００の回転角度だけ前記表示ライン３３０に対応する表示目盛り４３０が形成され得る。このような表示ライン３３０及び表示目盛り４３０を通じて、作業者は、前記回転軸３００の回転方向及びバタフライバルブ１０の開閉有無を肉眼で容易に確認することができる。

上述した構成を通じて、図５を参照して説明した本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、図７に示したように、回転軸３００の正方向（或いは時計方向）回転がバタフライバルブ１０の閉鎖と連係するとして、バタフライバルブ１０を閉じることが要求される場合は、前記下部カバー５００に形成された下部油圧ポート５２０に油圧を供給し、上部カバー４００の上部油圧ポート４２０からは油圧を排出する。その結果、前記ピストン２００がガイドピン１１０及びガイドスリット２２０によって回転せずにシリンダー１００内で上昇し、前記回転軸３００に貫通締結されたローテートピン２３０が前記ローテートスリット２４０の最下端までスライディング移動しながら、回転軸３００及びこれと連結されたバタフライバルブ１０のバルブ軸１３が正方向に回転し、バタフライバルブ１０が閉鎖作動をする。

その一方、図８に示したように、回転軸３００の逆方向（或いは反時計方向）回転がバタフライバルブ１０の開放と連係するとして、バタフライバルブ１０を開くことが要求される場合は、前記上部カバー４００に形成された上部油圧ポート４２０に油圧を供給し、下部カバー５００の下部油圧ポート５２０からは油圧を排出する。その結果、前記ピストン２００がガイドピン１１０及びガイドスリット２２０によって回転せずにシリンダー１００内で下降し、前記回転軸３００に貫通締結されたローテートピン２３０が前記ローテートスリット２４０の最上端までスライディング移動しながら、回転軸３００及びこれと連結されたバタフライバルブ１０のバルブ軸１３が逆方向に回転し、バタフライバルブ１０が開放作動をする。

バルブ連結部６００は、図４、図６及び図９〜図１４に示したように、前記回転軸３００のスプライン連結溝３１０の内部に挿入されるようにスプライン結合され、バタフライバルブ１０の露出したバルブ軸１３の端部が内部に挿入結合される。その結果、前記シリンダー１００の内部で上下運動するピストン２００及びこれと連動して回転する回転軸３００の回転力を前記バルブ連結部６００を介してバタフライバルブ１０のバルブ軸１３に伝達し、バタフライバルブ１０を開閉することができる。

このとき、前記バルブ連結部６００は、図９及び図１０に示したように、前記回転軸３００のスプライン連結溝３１０の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン（Ｓ）加工され、前記バルブ連結部６００には、前記バタフライバルブ１０の露出したバルブ軸１３の端部が挿入嵌合されるように前記バルブ軸１３の端部の形状と同一の形状にバルブ連結ホール６１０が上下に貫通形成される。例えば、前記バルブ軸１３の端部は、図９に示したように、平断面上で四角形状に示されているが、その他に、五角や六角の多角形状であってもよく、図面には示していないが、「Ｄ」字状であってもよい。また、図１０に示したように、前記バルブ軸１３の端部と前記バルブ連結部６００のバルブ連結ホール６１０は、互いにキー結合することもできる。

これを通じて、バタフライバルブ１０のバルブ軸１３の端部が多様な形状を有するとしても、回転軸３００の下面には同一の形状及びサイズを有するスプライン連結溝３１０を形成すればよく、ただ、バルブ連結部６００を通じて前記バルブ軸１３の端部の形状に対応する形状にバルブ連結ホール６１０を加工すればよい。

一方、前記バタフライバルブ１０のバルブ軸１３の端部が平断面上に円形である場合は、前記バルブ連結ホール６１０も円形になるので、回転軸３００の回転力をバルブ連結部６００を介してバタフライバルブ１０のバルブ軸１３に伝達できない場合が発生する。このとき、両者を上述した形状に再加工する必要なく、図１１〜図１４に示したように、バルブ連結部６００をバルブコネクター６２０及び固定チャック６３０で構成することができ、スライドピン６４０及びスプリング６５０をさらに含むことができる。

すなわち、バルブ連結部６００は、図１１に示したように、前記回転軸３００のスプライン連結溝３１０の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン（Ｓ）加工された円筒状のバルブコネクター６２０と、上狭下広の円筒状に周囲に沿って上下長さ方向に複数のスリット６３１が形成され、前記バルブコネクター６２０の下端内部長さ方向に沿って引き込み・引き出し可能に設置され、前記バルブコネクター６２０の下端の内部に引き込むときに直径が縮小され、前記バルブコネクター６２０の下端の内部から引き出すときに直径が拡張される固定チャック６３０とを含む。このとき、固定チャック６３０の内部に、図１２〜図１４に示したように、前記バタフライバルブ１０のバルブ軸１３の端部が挿入されると同時に、前記固定チャック６３０は、前記バルブコネクター６２０の下端の内部に引き込まれながら直径が縮小され、挿入された前記バルブ軸１３の端部の外周面を圧迫固定する。

すなわち、前記固定チャック６３０は、上部の直径が下部の直径より狭い円筒状であり、周囲に複数のスリット６３１が形成されているので、半径方向に力を入れて把持すると、複数のスリット６３１によって直径が縮小され、力を抜くと本来の形状に拡張される。したがって、図１３及び図１４に示したように、バルブコネクター６２０の下端内部長さ方向に沿って固定チャック６３０が引き込み・引き出し可能に設置された場合、バルブコネクター６２０の下端の内部に引き込むとき、固定チャック６３０は、半径方向に内側に力を受けるようになり、直径が縮小される。また、固定チャック６３０は、バルブコネクター６２０の下端の内部から引き出すとき、半径方向に力が除去されながら本来の形状に拡張される。

すなわち、前記固定チャック６３０は、図１２〜図１４に示したように、前記バタフライバルブ１０のバルブ軸１３に挿入されることによって、前記バルブコネクター６２０の内部に上方移動するようになる。このとき、前記固定チャック６３０の内部に前記バルブ軸１３の端部が挿入されると同時に、前記固定チャック６３０は、前記バルブコネクター６２０の下端の内部に引き込まれながら直径が縮小され、挿入された前記バルブ軸１３の端部の外周面を圧迫固定する。

前記固定チャック６３０がバルブコネクター６２０との関係でバルブコネクター６２０の下端内部に引き込み・引き出し可能に設置されるために、バルブコネクター６２０及び固定チャック６３０のそれぞれに把持ピン挿入ホール６２１及びピンスライドホール６３２が形成され、スライドピン６４０が提供される。すなわち、図１１〜図１４に示したように、前記バルブコネクター６２０は、下端の外周面に内部に向かって把持ピン挿入ホール６２１が貫通形成され、前記固定チャック６３０には、前記バルブコネクター６２０の把持ピン挿入ホール６２１より長孔であり、前記把持ピン挿入ホール６２１に対応するように外周面に上下長さ方向に沿ってピンスライドホール６３２が貫通形成される。このとき、スライドピン６４０は、前記バルブコネクター６２０の把持ピン挿入ホール６２１を介して前記固定チャック６３０のピンスライドホール６３２まで挿入され、前記ピンスライドホール６３２の上下長さだけ前記固定チャック６３０の前記バルブコネクター６２０に対する引き込み・引き出し距離を制限する。

前記スライドピン６４０によってバルブコネクター６２０と固定チャック６３０とが互いに結合されており、ただ、バルブコネクター６２０の把持ピン挿入ホール６２１より固定チャック６３０のピンスライドホール６３２が上下に長孔に形成されているので、固定チャック６３０はバルブコネクター６２０を基準にして上下にスライディングすることができる。固定チャック６３０のバルブコネクター６２０に対する上下スライディングは、バルブコネクター６２０を基準にして下端の内部に引き込まれたり、下端から引き出される動作と同じである。

固定チャック６３０の内部にバルブ軸１３の端部が挿入された後、前記バルブコネクター６２０によって固定チャック６３０の直径が縮小されながら、固定チャック６３０がバルブ軸１３の端部の外周面を圧迫して堅固に固定するようになる。その一方、バルブコネクター６２０を上方に持ち上げると、前記固定チャック６３０に挿入されたバルブ軸１３の端部は、固定チャック６３０からの圧迫が解除されながら分離される。このとき、固定チャック６３０の直径が縮小された状態、すなわち、前記固定チャック６３０がバルブコネクター６２０の下端の内部に引き込まれた状態を維持すると、修理及び交換のために分解するとき、バルブコネクター６２０及び固定チャック６３０の分離が困難になり得る。

このように固定チャック６３０がバルブコネクター６２０に引き込まれた後、本来の位置に引き出されるのを助けるために、図１１〜図１４に示したように、前記バルブコネクター６２０の内部に設置され、前記固定チャック６３０が引き出される方向に弾性力を提供するスプリング６５０をさらに含むことができる。したがって、固定チャック６３０は、スプリング６５０の弾性力によってバルブコネクター６２０から引き出された状態を維持するようになり、固定チャック６３０の内部にバルブ軸１３が挿入されて圧迫固定されるときは、固定チャック６３０がスプリング６５０のスプリング力に勝ってバルブコネクター６２０の下端の内部に引き込まれる。その後、固定チャック６３０からバルブ軸１３が分離されると、固定チャック６３０自体の自重又はスリット６３１の弾性力と共に、前記スプリング６５０のスプリング力を通じてバルブコネクター６２０から固定チャック６３０が引き出された状態を維持できるようにする。

上述したように、本発明に係るバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータは、上部カバー４００及び下部カバー５００によって回転軸３００と同軸方向にシリンダー１００とピストン２００が設置された円筒状に製作されることによって、従来のラックピニオン機構やスコッチヨーク機構を用いたタイプに比べて全体的な装置が小さくなり、空間効率性が向上するので、設置及び修理のための組み立て及び分解が容易であり、バタフライバルブ１０のバルブ軸１３との連結作業時、配管及び周囲装置との干渉がないので、設置及び維持補修上の作業効率を大いに向上させることができる。

また、バタフライバルブ１０の多様なバルブ軸１３の形状に合わせて容易に交換及び変換できるようにスプライン（Ｓ）加工されたバルブ連結部６００を通じて新たな連結構造を導入し、バタフライバルブ１０のバルブ軸１３の形状とは関係なく、一定形状の回転軸３００を有することができ、生産性を向上させることができる。

特に、バタフライバルブ１０のバルブ軸１３の端部が円形である場合、バルブ連結部６００をバルブコネクター６２０及び固定チャック６３０で構成し、互いに容易に着脱しながらも回転軸３００の回転力をバルブ軸１３に正確に伝達することができ、信頼性及び耐久性を向上させることができる。

以上説明し、図面に示した本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を限定するものと解釈してはならない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載した事項によってのみ制限され、本発明の技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想を多様な形態に改良・変更することが可能である。したがって、このような改良及び変更は、通常の知識を有する者にとって自明なものである限り、本発明の保護範囲に属するだろう。

以上説明したように、本発明は、バタフライバルブの露出したバルブ軸と連結され、油圧の作動によってバタフライバルブのバルブ軸を回転させることによってバタフライバルブを開閉するバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータについて有用である。

Ｓ スプライン
１０ バタフライバルブ
１３ バルブ軸
１００ シリンダー
１１０ ガイドピン
１２０ 締結ホール
２００ ピストン
２１０ シャフトホール
２２０ ガイドスリット
２３０ ローテートピン
２４０ ローテートスリット
３００ 回転軸
３１０ スプライン連結溝
３２０ 貫通ホール
３３０ 表示ライン
４００ 上部カバー
４１０ 上部カバーホール
４２０ 上部油圧ポート
４３０ 表示目盛り
５００ 下部カバー
５１０ 下部カバーホール
５２０ 下部油圧ポート
６００ バルブ連結部
６１０ バルブ連結ホール
６２０ バルブコネクター
６２１ 把持ピン挿入ホール
６３０ 固定チャック
６３１ スリット
６３２ ピンスライドホール
６４０ スライドピン
６５０ スプリング
７００ スタッドボルト

Claims (11)

1. 上下に開放された円筒状のシリンダーと、
   中央にシャフトホールが貫通形成され、前記シリンダーの内部に挿入され、油圧の供給及び排出によって前記シリンダーの内部で上下に往復運動するピストンと、
   前記ピストンのシャフトホールを貫通して挿入され、前記ピストンの上下往復運動と連動して正逆方向に回転運動し、下面にスプライン連結溝が上方に陥没形成された回転軸と、
   前記シリンダーの上部に結合され、前記回転軸の上端の外周面が挿入されて回転支持される上部カバーホールが貫通形成された上部カバーと、
   前記シリンダーの下部に結合され、前記回転軸の下端の外周面が挿入されて回転支持される下部カバーホールが貫通形成された下部カバーと、
   前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されるようにスプライン結合され、バタフライバルブの露出したバルブ軸の端部が内部に挿入結合されるバルブ連結部と、を含み、
   前記上部カバーには、
   前記ピストンの上方に前記シリンダーの内部に油圧を供給したり、又は前記シリンダーから油圧を排出する上部油圧ポートが形成され、
   前記下部カバーには、
   前記ピストンの下方に前記シリンダーの内部に油圧を供給したり、又は前記シリンダーから油圧を排出する下部油圧ポートが形成されたことを特徴とするバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
2. 前記シリンダーには、
   前記ピストンの上下往復運動をガイドするガイドピンが挿入締結されるように外周に対向する一対の締結ホールが貫通形成され、
   前記ピストンには、
   前記ガイドピンが挿入され、前記シリンダーを基準にして上下に往復運動するように外周に上下長さ方向に沿って対向する一対のガイドスリットが貫通形成され、前記回転軸の回転運動をガイドするローテートピンが挿入締結されるように外周に斜線状に対向する一対のローテートスリットが貫通形成され、
   前記回転軸には、
   前記ローテートピンが貫通挿入され、前記ピストンの上下往復運動と連動して前記ピストンを基準にして正逆方向に回転運動するように外周に貫通ホールが貫通形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
3. 前記回転軸は、
   前記ピストンを基準にして回転角が９０°であることを特徴とする、請求項２に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
4. 前記上部カバー及び下部カバーは、
   互いに複数のスタッドボルトによって結合されることを特徴とする、請求項１に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
5. 前記回転軸には、
   上面に回転角度を表示するための表示ラインが形成され、
   前記上部カバーには、
   上面に前記回転軸の回転角度だけ前記表示ラインに対応する表示目盛りが形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
6. 前記バルブ連結部は、前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン加工され、前記バルブ連結部には、前記バタフライバルブの露出したバルブ軸端部が挿入嵌合されるように前記バルブ軸端部の形状と同一の形状にバルブ連結ホールが上下に貫通形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
7. 前記バルブ軸の端部は、
   平断面上に多角形状又は「Ｄ」字状であることを特徴とする、請求項６に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
8. 前記バルブ軸の端部と前記バルブ連結部のバルブ連結ホールは、互いにキー結合されることを特徴とする、請求項６に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
9. 前記バタフライバルブのバルブ軸の端部は、
   平断面上に円形であり、
   前記バルブ連結部は、
   前記回転軸のスプライン連結溝の内部に挿入されてスプライン結合されるように外周面に上下にスプライン加工された円筒状のバルブコネクターと、
   上狭下広の円筒状に周囲に沿って上下長さ方向に複数のスリットが形成され、前記バルブコネクターの下端内部長さ方向に沿って引き込み・引き出し可能に設置され、前記バルブコネクターの下端の内部に引き込むときに直径が縮小され、前記バルブコネクターの下端の内部から引き出すときに直径が拡張される固定チャックと、を含み、
   前記固定チャックの内部に前記バタフライバルブのバルブ軸の端部が挿入されると同時に、前記固定チャックは、前記バルブコネクターの下端の内部に引き込まれながら直径が縮小され、挿入された前記バルブ軸の端部の外周面を圧迫固定することを特徴とする、請求項１に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
10. 前記バルブコネクターには、
    下端の外周面に内部に向かって把持ピン挿入ホールが貫通形成され、
    前記固定チャックには、
    前記バルブコネクターの把持ピン挿入ホールより長い長孔であり、前記把持ピン挿入ホールに対応するように外周面に上下長さ方向に沿ってピンスライドホールが貫通形成され、
    前記バルブ連結部は、
    前記バルブコネクターの把持ピン挿入ホールを介して前記固定チャックのピンスライドホールまで挿入され、前記ピンスライドホールの上下長さだけ前記固定チャックの前記バルブコネクターに対する引き込み・引き出し距離を制限するスライドピンをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。
11. 前記バルブ連結部は、
    前記バルブコネクターの内部に設置され、前記固定チャックが引き出される方向に弾性力を提供するスプリングをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のバタフライバルブ開閉用油圧式ロータリーアクチュエータ。

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