KR100282736B1 - 전자밸브 - Google Patents

Abstract

전자 밸브에 관한 것으로, 유체통로내에 제어포트(54)를 갖는 밸브몸체(50)와; 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 개폐시키는 고무밸브(61) 및 이 고무밸브에 연결된 밸브축(62)을 갖고, 고무밸브(61)를 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 항시 여는방향으로 탄력지지하는 탄성수단(55)을 갖아서 상기 밸브몸체(50)에 나사 결합된 밸브조립체(60)와; 상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 구동시키기 위한 감속모터(70)와; 상기 감속모터(70)의 출력축(71)에 직결된 이송스크류(80)와; 상기 이송스크류(80)에 나사결합되어 이송스크류(80)의 회전방향에 따라 상하로 왕복작동하는 밸브구동용 슬라이더(90)와; 상기 밸브구동용 슬라이더(90)가 왕복 구동시 이를 상하로 안내하는 슬라이더 가이드(100)와; 상기 슬라이더 가이드(100)를 고정 지지하고 상기 밸브조립체(60)에 연결수단(110)을 통하여 고정 설치된 하부케이스(120)와; 상기 하부케이스(120)의 상부에 체결수단으로 고정 설치되며 상기 감속모터(70)가 장착되는 상부케이스(130)와; 상기 상부케이스(130)와 하부케이스(120)의 사이에 설치되서 상기 밸브구동용 슬라이더(90)의 이동구간을 감지하는 한 쌍의 검출스위치(140A,140B)와; 상기 검출스위치(140A,140B)의 검출신호 및 제어측 유량의 측정온도를 온도센서(200)로부터 입력받아 온도조절기(300)에 설정된 제어값으로 상기 감속모터(70)의 구동을 제어하는 구동제어부(150)를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

전자밸브

본 발명은 유체의 흐름을 단속하는 밸브에 관한 것으로, 특히 밸브작동의 구성을 간단히 하여 제작비를 절감시키고, 작동의 신뢰성을 향상시켜 전자제어에 유리하도록 하며, 적은 구동력으로 밸브를 작동시키는 데 큰 축압이 발생할 수 있도록 한 전자밸브에 관한 것이다.

일반적으로 유체의 흐름을 제어하는 밸브에는 전자식을 이용하는 방법과 기계적으로 이용하는 방법이 있다.

전자의 경우에는 솔레노이드 밸브가 있는데 이는, 항상 온상태를 유지하기 위해 소비전류가 많으며, 밸브의 개폐시간이 너무 빨라 배관에 흐르는 유체압력이 급상승하여 배관내의 충격이 매우 크고, 밸브의 수명이 단축되는 원인이 있다.

후자의 경우에도 기구적 메카니즘을 구동모터를 이용하여 작동하는 경우와, 자체적인 온도감지로 작동하는 예로, 왁스구동식 밸브가 있다.

왁스구동식 밸브의 경우에는 작동시간이 제어유량의 온도에 비해 너무 응답속도(작동속도)가 느려서 정밀제어가 힘들다.

따라서 기구적 메카니즘을 이용한 경우에 그 응답속도가 매우 빨라 정밀제어를 하는데 적합하다.

이러한 기구적 메카니즘을 이용한 것으로 대한민국 실용실안으로 선출원된 공고번호 90-3765(고안의 명칭: 밸브의 순간식 자동개폐장치)와 공고번호 91-944(고안의 명칭: 밸브의 순간식 자동 개폐장치)가 있다.

이들 고안은 구동모터의 회전수를 감소시키기 위하여 그 장치에 복잡한 기어군을 구성하여 감속비를 얻어내고, 이 감속된 회전력으로 밸브를 축방향으로 작동시키게 되어 있다.

따라서 기어군을 설치하기 위한 구조가 복잡해지고, 따라서 이들 기어의 과부하 작동방지구조가 필요하는 등의 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 밸브작동의 구성을 간단히 하여 제작비를 절감시키고, 작동의 신뢰성을 향상시켜 전자제어에 유리하도록 하며, 적은 구동력으로 밸브를 작동시키는 데 큰 축압이 발생할 수 있도록 한 전자밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 일측에 입구(51)와 타측으로 출구(52)를 갖는 유체통로(53) 및 유체통로내에 제어포트(54)를 갖는 밸브몸체(50)와; 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 개폐시키는 고무밸브(61) 및 이 고무밸브에 연결된 밸브축(62)을 갖고, 고무밸브(62)를 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 항시 여는 방향으로 탄력지지하는 탄성수단(55)을 갖아서 상기 밸브몸체(50)에 나사 결합된 밸브조립체(60)와; 상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 구동시키기 위한 감속모터(70)와; 상기 감속모터(70)의 출력축(71)에 직결된 이송스크류(80)와; 상기 이송스크류(80)에 나사결합되어 이송스크류(80)의 회전방향에 따라 상하로 왕복작동하는 밸브구동용 슬라이더(90)와; 상기 밸브구동용 슬라이더(90)가 왕복 구동시 이를 상하로 안내하는 슬라이더 가이드(100)와; 상기 슬라이더 가이드(100)를 고정 지지하고 상기 밸브조립체(60)에 연결수단(110)을 통하여 고정 설치된 하부케이스(120)와; 상기 하부케이스(120)의 상부에 체결수단으로 고정 설치되며 상기 감속모터(70)가 장착되는 상부케이스(130)와; 상기 상부케이스(130)와 하부케이스(120)의 사이에 설치되서 상기 밸브구동용 슬라이더(90)의 이동구간을 감지하는 한 쌍의 검출스위치(140A,140B)와; 상기 검출스위치(140A,140B)의 검출신호 및 제어측 유량의 측정온도를 온도센서(200)로부터 입력받아 온도조절기(300)에 설정된 제어값으로 상기 감속모터(70)의 구동을 제어하는 구동제어부(150)를 포함한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 전자밸브의 단면도로서 고무밸브가 열려진 상태도.

도 2는 도 1에서 밸브몸체의 고무밸브가 닫아진 상태도.

도 3은 도 1의 A-A선에서 본 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 감속모터의 제어 블록구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 밸브몸체 51 : 입구 52 : 출구

53 :유체통로 54 : 제어포트 55 : 탄성수단

60 : 밸브조립체 61 : 고무밸브 62 : 밸브축

70 : 감속모터 71 : 출력축 74 : 수동조작노브

80 : 이송스크류 90 : 밸브구동용 슬라이더 100 : 슬라이더 가이드

110 : 커넥터 120 : 하부케이스 130 : 상부케이스

140A,140B : 검출스위치 150 : 구동제어부

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면, 도 1내지 도4를 참조하여 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이 도면부호 50은 밸브몸체이다.

상기 밸브몸체(50)는 일측에 입구(51)와 타측으로 출구(52)를 갖는 유체통로(53)를 구비하고 있고, 상기 유체통로(53)내에 유체의 흐름을 개폐시키기 위한 제어포트(54)가 형성되어 있다.

도면부호 60은 상기 밸브몸체(50)에 나사결합된 밸브조립체이다.

상기 밸브조립체(60)는, 몸체(68)와, 이 몸체(68)내에 나사결합된 플러그(67)와, 상기 몸체(68)에는 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 개폐시키는 고무밸브(61)가 연결된 밸브축(62)이 상기 플러그(67) 및 밸브몸체(50)에 상하 슬라이딩 안내가능하게 설치되고, 상기 몸체(68)와 상기 밸브축(62)의 상단부측에 고정설치된 고정링(62A)과의 사이에는 상기 밸브축(62)을 항시 상방으로 탄력지지하는 탄성수단으로 압축스프링(55)이 설치되어 있다.

즉, 상기 밸브축(62)은 압축스프링(55)의 압축된 탄반력에 의해 상방으로 항시 상승력이 가해져 있다.

상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 구동시키기 위한 감속모터(70)가 상부케이스(130)의 상부에 장착되어 있고, 이 감속모터(70)에는 상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 후술할 이송스크류(80)와 밸브구동용 슬라이더(90)를 매개로 직접 구동시키기 위한 수동조작노브(74)가 설치되어 있다.

상기 감속모터(70)의 출력축(71)에는 외주면에 형성된 나사산이 사다리꼴로 형성된 이송스크류(80)가 직결되어 있고, 이 이송스크류(80)에는 이송스크류(80)의 회전방향에 따라 상하로 왕복작동하는 밸브구동용 슬라이더(90)가 나사결합되어 있다.

상기 밸브구동용 슬라이더(90)는 내부에 상기 이송스크류(80)의 나사산과 나사결합되도록 사다리꼴의 암나사가 형성되어 있고, 그 외주면에는 이송스크류(80)의 회전력 전달시 이에 나사물림되는 밸브구동용 슬라이더(90)가 마찰력으로 회전되는 것을 방지하고 또, 후술할 검출스위치(140A,140B)의 검출동작을 위해서 양측에 리브(91)가 일체로 형성되어 있다.

이때 상기 상방의 검출스위치(140A)의 위치는 밸브구동용 슬라이더(90)가 상승하여 고무밸브(61)가 밸브몸체(50)의 유체통로(53)를 최대로 열었을시 온작동하게 되어 있고, 하방의 검출스위치(140B)는 밸브구동용 슬라이더(90)가 하강하여 고무밸브(61)가 밸브몸체(50)의 유체통로(53)측 제어포트(54)를 완전히 닫았을시 온작동하게 되어 있다.

그리고 상기 밸브구동용 슬라이더(90)가 상기 이송스크류(80)의 회전방향에 따라 상하로 왕복 구동시 이의 회전을 방지하고 이를 상하로 안내하기 위해 상기 이송스크류(80)의 리브(91)가 안내되는 상방으로 절결된 안내슬롯(101) 및 가이드돌기(102)를 갖는 슬라이더 가이드(100)가 하부케이스(120)에 고정 설치되어 있다. (도3참조)

상기 하부케이스(120)는 상부가 상기 상부케이스(130)에 체결수단으로 연결되고, 그 하부가 상기 밸브조립체(60)에 연결수단인 커넥터(110)를 통하여 고정 설치되어 있다.

즉, 커넥터(110)의 내주면에는 암나사가 형성되어 있고, 이 커넥터(110)의 암나사가 상기 밸브조립체(60)의 몸체(68) 상부측 외주면에 형성된 수나사와 나사결합되어서 하부케이스(120)와 밸브조립체(60)가 연결 고정되게 되어 있다.

상기 상부케이스(130)와 하부케이스(120)의 사이에는, 상기 밸브구동용 슬라이더(90)의 이동구간을 감지하는 한 쌍의 검출스위치(140A,140B)가 설치되어 있고, 상기 상방측 검출스위치(140A)는 상부케이스(130)의 위치결정홈(131)에 고정 설치되어 있고, 하방측 검출스위치(140B)는 하부케이스(120)의 위치결정홈(121)에 고정 설치되어 있다.

여기서 상방측 검출스위치(140A)는 상기 고무밸브(61)의 최대 열림을 검출하기 위한 스위치이고, 하방의 검출스위치(140B)는 상기 고무밸브(61)의 최대 닫힘을 검출하기 위한 스위치이다.

그리고 도 4에서와 같이 상기 검출스위치(140A,140B)의 검출신호와 제어측 유량 즉, 밸브몸체(50)의 출구(52)측 유량의 온도를 검출하기 하는 온도센서(200)의 검출온도 신호를 받아 상기 감속모터(70)의 정,역회전을 제어하는 구동제어부(150)가 구비되어 있다.

미설명 부호 40은 상부케이스(130)에 고정 설치된 커버이다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동상태를 보일러에 적용하였을 경우에 대하여 설명한다.

먼저, 제어측 유량의 온도를 설정온도 T로 유지시키는 조건하에서 설명한다. 즉, 보일러의 온도조절기(300)를 설정온도 T로 결정하였을 경우이다.

도 4의 구동제어부(150)가 작동을 개시하게 되면, 구동제어부(150)에는 설정온도 T가 입력되고, 동시에 온도센서(200)에서 측정된 제어측 유량의 온도 즉, 보일러에서 공급된 배관에서 측정된 유량의 온도(T1)가 구동제어부(150)에 역시 입력된다.

따라서 구동제어부(150)는 설정온도(T)와 측정온도(T1)를 비교,판단하게 된다.

여기서 측정온도(T1)가 설정온도(T)에 비해 낮으면 보일러에서 가열된 온수를 공급하여야 한다.

따라서 구동제어부(150)는 고무밸브(61)를 작동시켜 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 열어 유량을 증감시키기 위해 감속모터(70)의 출력축(71)에 도 1에서 정회전 즉, 화살표로 도시한 O방향으로 회전되는 지령을 내리게 된다.

이에 의해 감속모터(70)의 출력축(71)에 직결된 이송스크류(80)가 같은 방향으로 회전하고, 이 이송스크류(80)에 나사결합된 밸브구동용 슬라이더(90)가 슬라이더가이드(100)에 안내되고 동시에 이송스크류(80)에 상방으로 나사결합되면서 상방으로 상승한다.

따라서 밸브구동용 슬라이더(90)에 의해 하방으로 누름력을 받고 있던 밸브축(62)이 압축스프링(55)의 탄성반발력으로 상승하고, 이에 의해 밸브축(62)에 연결된 고무밸브(61)가 밸브몸체(50)의 제어포트(54)측 유체통로(53)를 증가시키게 된다.

이때 유체통로(53)의 증가면적은 감속모터(70)의 회전수에 비례한다.

이렇게 하여 밸브구동용 슬라이더(90)가 최대로 상승하게 되면 상부측 검출스위치(140A)가 온동작하게 되고, 상부측 검출스위치(140A)의 온동작 신호는 구동제어부(150)로 입력되고, 구동제어부(150)는 이를 신속히 판단하여 감속모터(70)에 인가된 구동전류를 차단한다.

따라서 감속모터(70)의 출력축(71)은 정지하고, 밸브구동용 슬라이더(90)의 동작도 정지되어 고무밸브(61)의 상승은 멈추게 된다.

이같은 상태에서 소정의 시간이 지난 후 다시 구동제어부(150)에 입력된 측정온도(T1)가 설정온도(T)보다 높게 되면, 구동제어부(150)는 감속모터(70)에 역회전 구동전류를 보내 감속모터(70)의 출력축(71)이 도 2의 화살표로 도시한 C방향으로 회전한다.

이렇게 되면 출력축(71)에 직결된 이송스크류(80)가 같은 방향으로 회전하고, 이에 나사결합된 밸브구동용 스라이더(90)가 슬라이더 가이드(100)의 안내를 받으면서 하강한다.

밸브구동용 슬라이더(90)의 하강으로 밸브구동용 슬라이더(90)의 하단이 밸브축(62)을 강제로 하방으로 누름하고, 밸브축(62)은 압축스프링(55)의 힘을 이기고 고무밸브(61)를 하강시켜 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 닫는다.

이때 즉, 제어포트(54)가 닫아지는 순간에 밸브구동용 슬라이더(100)에 접촉된 하방측 검출스위치(140B)가 온되고, 이 온된 동작의 신호는 다시 구동제어부(150)로 입력되고, 따라서 구동제어부(150)는 감속모터(70)에 구동전류를 차단한다.

이렇게 되면, 밸브몸체(50)의 유체통로(53)가 폐쇄되고 결국, 보일러에 연결된 배관측에 공급되는 온수공급이 차단되어 더 이상의 온도상승을 막게 된다.

이후 다시 제어유량의 온도가 설정온도(T) 이하로 내려가면 전술한 동작에 의해 고무밸브(61)가 열리게 되고, 이러한 고무밸브(61)의 상하 구동동작은 온도조절기(300)의 설정된 온도를 쫓아 구동제어부(150)가 감속모터(70)를 정.역회전으로 제어 함으로써 이루어진다.

한편, 본 실시예에서 이송스크류(80)와 밸브구동용 슬라이더(90)의 나사결합은 사다리꼴로 구성하였으나, 사각 또는 삼각으로 구성하여도 본 발명의 작용 및 목적을 달성하는데 에는 아무런 문제가 없다.

상술한 바와 같이 본 발명은 구동메카니즘이 종래의 것에 비해 복직한 기어 군을 사용하지 않고도 구성이 간단하면서 큰 축압을 발생시킬 수 있어 고장율이 적고, 제작비를 절감할 수 있고 유지 보수비용을 대폭 절감시킬 수 있는 이점이 있으며, 신속히 유체흐름을 개폐시킬 수 있어 유체온도의 제어성이 월등히 향상된다.

Claims (2)

1. 일측에 입구(51)와 타측으로 출구(52)를 갖는 유체통로(53) 및 유체통로내에 제어포트(54)를 갖는 밸브몸체(50)와; 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 개폐시키는 고무밸브(61) 및 이 고무밸브에 연결된 밸브축(62)을 갖고, 고무밸브(61)를 상기 밸브몸체(50)의 제어포트(54)를 항시 여는방향으로 탄력지지하는 탄성수단(55)을 갖아서 상기 밸브몸체(50)에 나사 결합된 밸브조립체(60)와; 상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 구동시키기 위한 감속모터(70)와; 상기 감속모터(70)의 출력축(71)에 직결된 이송스크류(80)와; 상기 이송스크류(80)에 나사결합되어 이송스크류(80)의 회전방향에 따라 상하로 왕복작동하는 밸브구동용 슬라이더(90)와; 상기 밸브구동용 슬라이더(90)가 왕복 구동시 이를 상하로 안내하는 슬라이더 가이드(100)와; 상기 슬라이더 가이드(100)를 고정 지지하고 상기 밸브조립체(60)에 연결수단(110)을 통하여 고정 설치된 하부케이스(120)와; 상기 하부케이스(120)의 상부에 체결수단으로 고정 설치되며 상기 감속모터(70)가 장착되는 상부케이스(130)와; 상기 상부케이스(130)와 하부케이스(120)의 사이에 설치되서 상기 밸브구동용 슬라이더(90)의 이동구간을 감지하는 한 쌍의 검출스위치(140A,140B)와; 상기 검출스위치(140A,140B)의 검출신호 및 제어측 유량의 측정온도를 온도센서(200)로부터 입력받아 온도조절기(300)에 설정된 제어값으로 상기 감속모터(70)의 구동을 제어하는 구동제어부(150)를 포함한 것을 특징으로 하는 전자밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감속모터(70)에는 상기 밸브조립체(60)의 밸브축(62)을 직접 구동시키기 위한 수동조작노브(74)가 설치된 것을 특징으로 하는 전자밸브.