KR100284933B1 - 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치 - Google Patents

유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치에 관한 것으로, 종래의 밸브 개폐 조작장치는 밸브를 개폐시키는 기능 이외의 다른 기능은 구비되어 있지 않으므로 인해 밸브의 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명은 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되며 워엄 기어와 맞물려 연동하는 휠부 및 휠부와 일체로 형성되어 중앙의 통공 내주면에 수직 방향으로 복수개의 돌출부와 요입부가 반복 형성되는 워엄 휠과, 상기 워엄 휠의 통공을 관통하여 지지되며 상부면에 대향되도록 요입홈이 형성되는 하부 클러치와, 상기 하우징의 상단부에 결합되며 상단면에 높이차를 갖는 경사면이 각각 대향되도록 형성되는 안내 부재와, 상기 안내 부재 중앙의 통공을 관통하는 작동 부재와, 상기 작동 부재의 하단부에 결합되어 외주면에 워엄 휠의 돌출부 및 요입부와 상호 맞물리는 돌출부 및 요입부가 반복 형성되며 하단면에 하부 클러치의 요입부에 밸브의 개폐시 접속 및 이격되는 돌출부가 대향되도록 형성되는 상부 클러치와, 상기 하우징에 결합되어 밸브의 폐쇄시 밸브 본체의 내부로 유압을 공급하기 위한 유압 공급수단으로 구성되어, 밸브를 개폐시키는 한편, 개폐시 회전력에 의한 유압을 발생시킬 수 있도록 유압 피스톤을 설치하여 그때 발생되는 유압 에너지를 유용하게 활용할 수 있게 된다.

Description

유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치{VALVE OPEN AND CLOSE OPERATING DEVICE FOR VALVE HAVING HYDRAULIC GENERATING SYSTEM}
본 발명은 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등의 90°회전 개폐형 밸브를 개폐시킴과 아울러, 개폐시 회전력에 의한 유압을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 90°회전 개폐형 밸브는 각종 배관에 결합되어 배관 내부의 유체 또는 기체의 흐름을 단속하는 데 널리 사용되고 있는 기기로서, 이러한 밸브는 밸브 본체의 구조에 따라 볼 밸브, 플러그 밸브, 버터플라이 밸브 등으로 구분된다.
상기 90°회전 개폐형 밸브의 일예로서 볼 밸브는 내부에 볼작동공간이 형성되고 이 볼작동공간의 양측에 유입구와 유출구가 형성된 밸브 본체와, 상기 볼작동공간내에서 회전가능하게 설치되며 상기 유입구와 유출구를 연통시킬 수 있는 밸브공이 천공된 밸브볼로 구성되어 상기 밸브볼을 회동시켜 밸브공이 양측 유입구와 유출구를 연통시키도록 하면 개방되고 상기 밸브공의 중심축선이 상기 유입구와 유출구의 중심축선에 대하여 직각을 이루도록 하면 유입구와 유출구가 폐쇄되도록 구성되어 있다.
또한, 상기 볼 밸브의 밸브 본체 내부에 형성된 볼작동공간내에서 회전가능하게 설치되는 밸브볼의 상부에 돌출 형성된 상부 볼축에는 상기 밸브 본체의 상면에 천공된 스템공을 관통하는 스템의 하단부가 결합되고, 스템의 상단부에는 수동조작기구가 결합되는 데, 이 수동조작기구는 하우징의 내부에 감속기어 등이 구비되어 수동조작핸들의 회전력을 감속하여 스템에 전달되도록 하므로써 적은 힘으로 밸브볼을 회전시켜 개방 및 폐쇄시킬 수 있게 된다.
한편, 종래 밸브의 개폐 조작장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(50)의 일측에 워엄 샤프트(51)의 일단부가 관통하여 트러스트 베어링(52) 등에 의해 지지되어 회전가능하게 설치되며, 상기 워엄 샤프트(51)의 타단부에는 워엄 샤프트(51)를 정,역회전시키기 위한 수동조작핸들(53)이 고정핀(54)에 의해 설치되고, 상기 하우징(50) 내부의 워엄 샤프트(51)에는 워엄 샤프트(51)와 연동하는 워엄 기어(55)가 일체로 설치되며, 상기 하우징(50) 내부의 중앙부에는 상기 워엄 기어(55)와 맞물리는 워엄 휠(56)이 설치되고, 상기 하우징(50)의 타측 단부에는 워엄 휠(56)이 정해진 개폐 범위를 이탈하는 것을 방지하기 위한 스톱 볼트(57)가 체결되며, 상기 하우징(50)의 상부에는 커버(58)가 결합되고, 상기 커버(58)의 중앙에는 워엄 휠(56)의 회전과 연동하여 밸브의 개폐 방향을 나타내기 위한 포지션 인디케이터(59)가 설치되어 구성된다.
따라서, 상기 밸브의 개폐시 상기 수동조작핸들(53)을 정,역회전시키게 되면, 워엄 샤프트(51)가 회전함과 동시에, 워엄 샤프트(51)에 일체로 설치된 워엄 기어(55)가 회전함과 동시에, 워엄 기어(55)와 맞물린 워엄 휠(56)이 감속하여 회전함에 따라 그 회전력이 워엄 휠(56)과 연결된 스템에 전달되므로써 스템을 통해 밸브를 개폐시킬 수 있게 되며, 이때 밸브의 개폐 방향은 상기 하우징(50)의 상부에 결합된 커버(58) 중앙의 포지션 인디케이터(59)에 나타나므로 밸브의 개폐 상태를 육안으로 식별할 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 밸브에 설치되는 개폐 조작장치는 단지 밸브를 개폐시키는 기능 이외의 다른 기능은 구비되어 있지 않으므로 인해 볼 밸브의 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등의 90°회전 개폐형 밸브를 개폐시킬 수 있을 뿐만 아니라, 개폐시 회전력에 의한 유압을 발생시킬 수 있도록 하여 그 유압 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 밸브의 개폐 조작장치를 나타낸 횡단면도
도 2는 본 발명을 나타낸 분해 사시도
도 3은 도 2의 결합된 상태를 나타낸 횡단면도
도 4는 본 발명에 따른 상부 및 하부 클러치가 접속된 상태를 나타낸 종단면도
도 5는 본 발명에 따른 상부 및 하부 클러치가 이격된 상태를 나타낸 종단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 하우징 3; 수동조작핸들
5; 워엄 샤프트 8; 워엄 기어
12,23,25; 돌출부 13,24; 요입부
15; 하부 클러치 16; 요입홈
17; 안내 부재 19; 경사면
19a,19b; 경사면 20; 작동 부재
21; 작동캠 22; 상부 클러치
26,31; 스프링 27; 커버
28; 유압 피스톤 29; 피스톤 본체
30; 피스톤 로드 32; 유압 토출구
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수동조작핸들의 회전력을 하우징의 내부에 구비된 감속기어가 감속시켜 밸브를 개폐시키기 위한 밸브의 개폐 조작장치에 있어서, 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되며 워엄 기어와 맞물려 연동하는 휠부 및 휠부와 일체로 형성되어 중앙의 통공 내주면에 수직 방향으로 복수개의 돌출부와 요입부가 반복 형성되는 워엄 휠과, 상기 워엄 휠의 통공을 관통하여 지지되며 상부면에 대향되도록 요입홈이 형성되는 하부 클러치와, 상기 하우징의 상단부에 결합되며 상단면에 높이차를 갖는 경사면이 각각 대향되도록 형성되는 안내 부재와, 상기 안내 부재 중앙의 통공을 관통하는 작동 부재와, 상기 작동 부재의 하단부에 결합되어 외주면에 워엄 휠의 돌출부 및 요입부와 상호 맞물리는 돌출부 및 요입부가 반복 형성되며 하단면에 하부 클러치의 요입부에 밸브의 개폐시 접속 및 이격되는 돌출부가 대향되도록 형성되는 상부 클러치와, 상기 하우징에 결합되어 밸브의 폐쇄시 밸브 본체의 내부로 유압을 공급하기 위한 유압 공급수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치가 제공되므로써 달성된다.
또한, 상기 작동 부재의 하부 외주면 양측에는 안내 부재의 높이차를 갖는 경사면과 대응되도록 접촉하여 밸브의 개폐시 경사면을 따라 이동하는 작동캠이 결합된 것을 그 특징으로 한다.
또한, 상기 작동 부재의 상부에는 스프링이 설치된 것을 그 특징으로 한다.
그리고, 상기 유압 공급수단은 피스톤 본체와, 상기 피스톤 본체 의 내부에 삽입되어 하우징의 내부로 소정 길이 돌출되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 본체 내부의 피스톤 로드에 삽입되어 피스톤 로드의 작동시 탄성력을 제공하기 위한 스프링과, 상기 피스톤 본체의 끝단에 형성되어 피스톤 로드의 작동에 의한 유압을 토출시키기 위한 유압 토출구가 구비되는 유압 피스톤으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.
이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명을 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 결합된 상태를 나타낸 횡단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 상부 및 하부 클러치가 접속된 상태를 나타낸 종단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 상부 및 하부 클러치가 이격된 상태를 나타낸 종단면도이다.
본 발명에 의한 유압 발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치는 하우징(1)의 일측에 핸들축(2)이 관통하여 설치되고, 핸들축(2)의 일단부에는 핸들축(2)을 회전시키기 위한 수동조작핸들(3)이 설치되며, 상기 하우징(1) 내부의 핸들축(2) 타단부에는 핸들축(2)과 연동하는 피니언(4)이 설치되고, 피니언(4)의 일측에는 워엄 샤프트(5)가 베어링(6) 등에 의해 지지되어 회전가능하게 설치되며, 상기 워엄 샤프트(5)의 일단부에는 상기 피니언(4)과 맞물려 피니언(4)과 연동하는 종동 기어(7)가 설치되고, 상기 워엄 샤프트(5)의 타단부에는 워엄 기어(8)가 일체로 설치된다.
또한, 상기 하우징(1)의 내부에는 상기 워엄 기어(8)와 맞물려 연동하며 소정 간격으로 통공(9)이 형성된 부채꼴 형상의 휠부(10) 및 휠부(10)와 일체로 형성되어 중앙에 통공(11)이 형성되고 통공(11)의 내주면에 수직 방향으로 복수개의 돌출부(12)와 요입부(13)가 반복 형성되는 워엄 휠(14)이 회전가능하게 설치되며, 워엄 휠(14)의 중앙에 형성된 통공(11)을 관통하여 지지되는 하부 클러치(15)의 상부면에는 요입홈(16)이 대향되도록 형성된다.
또한, 상기 하우징(1)의 상단부에는 안내 부재(17)가 결합되고, 안내 부재(17)의 중앙에는 통공(18)이 형성되며, 상기 안내 부재(17)의 상단면에는 높이차(19a,19b)를 갖는 경사면(19)이 각각 대향되도록 형성되고, 상기 안내 부재(17) 중앙의 통공(18)을 관통하는 작동 부재(20) 하부 외주면의 양측에는 상기 안내 부재(17) 상단면에 각각 대향되도록 형성되어 높이차를 갖는 경사면(19)과 대응되도록 접촉하여 밸브의 개폐시 경사면(19)을 따라 이동하는 작동캠(21)이 결합되며, 상기 작동 부재(20)의 하단부에는 상부 클러치(22)가 결합된다.
또한, 상기 상부 클러치(22)의 중앙에는 통공(23)이 형성되며, 상기 상부 클러치(22)의 외주면에는 상기 워엄 휠(14)의 통공(11)의 내주면에 수직 방향으로 반복 형성된 복수개의 돌출부(12) 및 요입부(13)와 상호 맞물리는 복수개의 돌출부(23) 및 요입부(24)가 반복 형성되고, 상기 상부 클러치(22)의 하단면에는 하부 클러치(15)의 상부면에 형성된 요입부(16)에 밸브의 개폐시 접속 및 이격되는 돌출부(25)가 대향되도록 형성된다.
그리고, 상기 작동 부재(20)의 상부에는 복수개의 스프링(26)이 설치되고, 상기 작동 부재(20)의 상부에는 커버(27)가 안내 부재(17)에 결합되며, 상기 하우징(1)의 타측 단부에는 밸브의 폐쇄시 밸브 본체(도시는 생략함)의 내부로 유압을 공급하기 위한 유압 피스톤(28)이 설치되고, 유압 피스톤(28)의 피스톤 본체(29) 내부에는 피스톤 로드(30)가 하우징(1)의 내부로 소정 길이 돌출되도록 삽입되며, 상기 피스톤 본체(29) 내부의 피스톤 로드(30)에는 피스톤 로드(30)의 작동시 탄성력을 제공하기 위한 스프링(31)이 삽입되고, 상기 피스톤 본체(29)의 끝단에는 피스톤 로드(30)의 작동에 의한 유압을 토출시키기 위한 유압 토출구(32)가 형성되어 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등의 90°회전 개폐형 밸브를 개폐시키고자 할 때에는 하우징(1) 일측의 핸들축(2) 일단부에 설치된 수동조작핸들(3)을 밸브의 개방 또는 폐쇄 방향으로 회전시키게 되면, 상기 핸들축(2)이 회전하게 됨과 동시에, 상기 하우징(1) 내부의 핸들축(2) 타단부에 설치된 피니언(4)이 회전하게 되고, 이와 동시에 피니언(4)과 맞물려 있는 워엄 샤프트(5) 일단부의 종동 기어(7)가 회전하게 됨과 동시에, 상기 워엄 샤프트(5)의 타단부에 일체로 설치된 워엄 기어(8)가 회전하게 된다.
이와 동시에, 상기 워엄 기어(8)와 맞물려 있는 부채꼴 형상의 휠부(10)가 회전함에 따라 워엄 휠(14)이 밸브를 개방시키고자 하는 방향으로 회전하게 되면, 워엄 휠(14) 중앙의 통공(11) 내주면에 수직 방향으로 반복 형성된 돌출부(12) 및 요입부(13)와 대응되어 맞물리는 돌출부(12) 및 요입부(13)가 외주면에 반복 형성되어 작동 부재(20)의 하단부에 결합된 상부 클러치(22)가 상기 워엄 휠(14)과 함께 회전하게 됨과 동시에, 상기 작동 부재(20)가 회전하면서 작동 부재(20) 하부 외주면의 양측에 결합된 작동캠(21)이 상기 안내 부재(17) 상단면에 각각 대향되도록 형성되어 높이차를 갖는 경사면(19)과 대응되도록 접촉하여 경사면(19)의 높은 곳(19a)에 위치하고 있는 상태(즉, 도 5와 같이 상부 및 하부 클러치가 이격된 상태)에서 경사면(19)의 낮은 곳(19b)으로 이동하게 된다.
이와 동시에, 상기 상부 클러치(22)의 하단면에 대향되도록 돌출 형성되어 있는 돌출부(25)가 하부 클러치(15)의 상부면에 형성된 요입부(16)에 삽입되면서 도 4와 같이 접속된 상태를 유지하면서 회전함에 따라 상기 워엄 휠(14)에 의해 전달되는 회전력에 의해 밸브를 개방시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 밸브가 개방되어 도 4와 같이 상부 및 하부 클러치(22)(15)가 상호 접속된 상태에서 밸브를 폐쇄시키고자 할 때에는 상기 워엄 휠(14)이 전술한 바와 같은 회전력을 전달받아 밸브를 폐쇄시키고자 하는 방향으로 회전하게 됨에 따라 상기 작동 부재(20)의 하단부에 결합된 상부 클러치(22)가 상기 워엄 휠(14)과 함께 회전하게 됨과 동시에, 상기 작동 부재(20)가 회전하면서 작동 부재(20) 하부 외주면의 양측에 결합된 작동캠(21)이 상기 안내 부재(17) 상단면에 각각 대향되도록 형성되어 높이차를 갖는 경사면(19)과 대응되도록 접촉하여 경사면(19)의 낮은 곳(19b)에 위치하고 있는 상태(즉, 도 4와 같이 상부 및 하부 클러치가 접속된 상태)에서 경사면(19)의 높은 곳(19b)으로 이동하게 된다.
이와 동시에, 상기 상부 클러치(22)의 하단면에 대향되도록 돌출 형성되어 있는 돌출부(25)가 하부 클러치(15)의 상부면에 형성된 요입부(16)에서 이탈되면서 밸브의 폐쇄 동작을 완료하게 된다.
상기와 같이 밸브가 폐쇄되어 상부 및 하부 클러치(22)(15)가 상호 이격된 상태에서는 상기 워엄 휠(14)이 계속하여 회전하더라도 스템에 회전력을 전달할 수가 없어서 밸브는 더 이상 회전하지 못하므로 인해 폐쇄된 상태를 유지하는 한편, 상기 워엄 휠(14)의 휠부(10) 끝단이 상기 하우징(1)의 타측 단부에 설치된 유압 피스톤(28)의 피스톤 본체(29) 내부에 삽입되어 하우징(1)의 내부로 소정 길이 돌출되어 있는 피스톤 로드(30)의 끝단부를 상기 피스톤 본체(29)의 내부로 밀어주게 되므로 상기 피스톤 본체(29)의 끝단에 형성된 유압 토출구(32)를 통해 유압을 공급할 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 발생된 유압을 활용하기 위해 상기 유압 토출구(32)과 밸브 본체의 내부에 유압 라인을 연결하여 가압을 필요로 하는 부위에 연결하여 공급하므로써 밸브의 기밀을 더욱 확실하게 유지할 수 있게 된다.
한편, 상기 밸브가 폐쇄된 상태에서 개방시키고자 할 때에는 상기 상부 및 하부 클러치(22)(15)가 도 5와 같이 이격된 상태에서 워엄 휠(14)이 회전력을 전달받아 밸브볼을 개방시키기 위한 방향으로 회전하면서 상기 워엄 휠(14)의 휠부(10) 끝단이 유압 피스톤(28)의 피스톤 로드(30)를 눌러주고 있던 힘이 제거된다.
이와 동시에, 상기 피스톤 로드(30)가 피스톤 본체(29)의 내부에 삽입된 스프링(31)의 탄성 복원력에 의해 원위치되면서 발생되어 있던 유압이 제거되고, 상기 워엄 휠(14)이 회전하여 일정 위치가 되면 상기 작동 부재(20)의 상부에 복수개가 설치되어 커버(27)의 내부면과 밀착되어 있는 스프링(26)의 탄성력에 의해 상부 및 하부 클러치(22)(15)가 도 4와 같이 다시 접속됨과 동시에, 밸브가 회전되어 개방된 상태로 위치하게 된다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 볼 밸브나 버터플라이 밸브 등의 90°회전형 밸브에 설치되는 밸브 개폐 조작장치로서 밸브를 개폐시킬 수 있는 한편, 밸브의 개폐시 회전력에 의한 유압을 발생시킬 수 있도록 유압 피스톤을 설치하여 그때 발생되는 유압 에너지를 유용하게 활용할 수 있으므로 인해 밸브의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

  1. 수동조작핸들의 회전력을 하우징의 내부에 구비된 감속기어가 감속시켜 밸브를 개폐시키기 위한 밸브의 개폐 조작장치에 있어서, 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되며 워엄 기어와 맞물려 연동하는 휠부 및 휠부와 일체로 형성되어 중앙의 통공 내주면에 수직 방향으로 복수개의 돌출부와 요입부가 반복 형성되는 워엄 휠과, 상기 워엄 휠의 통공을 관통하여 지지되며 상부면에 대향되도록 요입홈이 형성되는 하부 클러치와, 상기 하우징의 상단부에 결합되며 상단면에 높이차를 갖는 경사면이 각각 대향되도록 형성되는 안내 부재와, 상기 안내 부재 중앙의 통공을 관통하는 작동 부재와, 상기 작동 부재의 하단부에 결합되어 외주면에 워엄 휠의 돌출부 및 요입부와 상호 맞물리는 돌출부 및 요입부가 반복 형성되며 하단면에 하부 클러치의 요입부에 밸브의 개폐시 접속 및 이격되는 돌출부가 대향되도록 형성되는 상부 클러치와, 상기 하우징에 결합되어 밸브의 폐쇄시 밸브 본체의 내부로 유압을 공급하기 위한 유압 공급수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 부재의 하부 외주면 양측에는 안내 부재의 높이차를 갖는 경사면과 대응되도록 접촉하여 밸브의 개폐시 경사면을 따라 이동하는 작동캠이 결합된 것을 특징으로 하는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 부재의 상부에는 스프링이 설치된 것을 특징으로 하는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유압 공급수단은 피스톤 본체와, 상기 피스톤 본체 의 내부에 삽입되어 하우징의 내부로 소정 길이 돌출되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 본체 내부의 피스톤 로드에 삽입되어 피스톤 로드의 작동시 탄성력을 제공하기 위한 스프링과, 상기 피스톤 본체의 끝단에 형성되어 피스톤 로드의 작동에 의한 유압을 토출시키기 위한 유압 토출구가 구비되는 유압 피스톤으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압발생장치가 부착된 밸브의 개폐 조작장치.
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