KR100880026B1 - 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 또는 전기를 이용하여 밸브 조작기의 모터를 구동시켜 적용밸브를 단속하는 것으로, 더욱 상세하게는 적용밸브의 오픈 크로스 조작시 과잉조작(과부하)에 의한 밸브의 손상을 방지하고 설정된 균일한 토르크 값에 의해 밸브의 개·폐가 이루어지도록 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 토르크아암 조립체(27)에 설치한 축(26a)과 힌지부 축(26b)에 연결되며 한 부분으로 작동 돌출부(26c)를 설치한 토르크아암(26)과 상기 작동 돌출부(26c)의 한 부분에 설치되는 스프링 커버(4)의 내부에 스프링 상부 누름판(3)과 크로스 토르크 스프링(2) 및 스프링 하부 누름판(1)이 토르크 리미터 지지대(10)에서 커버 고정나사(12)로 고정되며, 상기 스프링 커버(4)와 대향되게 설치되는 스프링 커버(5)의 내부에 스프링 상부 누름판(6)과 오픈 토르크 스프링(7) 및 스프링 하부 누름판(8)이 토르크 리미터 지지대(10)에서 커버 고정나사(12a)로 고정되는 토르크 리미터(15)와 상기 토르크 리미터 지지대(10) 양쪽에 단속 스위치(29, 29a)를 설치하여 작동 돌출부(26c)와의 사이에 스위치 작동축(30, 31)을 연결한 것을 특징으로하는 것이다.

토르크 리미터, 밸브 조작기, 모터

Description

밸브 조작기 제어용 토르크 리미터{Torque Limiter}

본 발명은 에어 또는 전기를 이용하여 밸브 조작기의 모터를 구동시켜 적용밸브를 단속하는 것으로, 더욱 상세하게는 적용밸브의 오픈 크로스 조작시 과잉조작(과부하)에 의한 밸브의 손상을 방지하고 설정된 균일한토르크 값에 의해 밸브의 개·폐가 이루어지도록 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터에 관한 것이다.

가스와 유류 또는 스팀의 공급을 제어하는 토르크 리미터(Torque Limiter) 장치는 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있다.

상기 토르크 리미터 장치의원리는 도 1에 도시한 바와 같이, 밸브핸들의 회전에 의한 밸브 스템(20)의 상, 하 직선운동 방식과 90도 회전 방식 등은 스템(Stem)과 연결된 밸브 디스크(21)가 밸브 본체(50)와 밀착되어 기밀을 유지 유량의 흐름을 차단하게 된다.

토르크 리미터의 기능은 밸브의 개·폐시 필요한 토르크 값을 산출하여 설정 토르크 값에 의해 밸브를 단속하는 장치이다.

밸브를 단속하기 위해선 설정 토르크 값 이상의 값을 얻어낼 수 있는 단속점 을 필요로 한다.

밸브 스템(20)의 상, 하 직선운동 방식 밸브에는 닫힘 토르크는 디스크에 작용하는 압력과 밸브 디스크(21)와 단속점인 밸브 본체(50)와의 밀착되는 힘을 산출 닫힘 토르크 값의 설정이 가능하나 열림토르크는 밸브 디스크에 작용하는 압력과 요크 슬리브(Yoke Sleeve)와 본넷(Bonnet)에 작용하는 힘은 산출 가능 하나 설정 토르크 값을 설정하여 밸브를 단속하기 위한 단속점을 밸브의 요크 슬리브와 본넷으로 디스크와 연결된 스템의 불완전 나사부와 억지체결 또는 밸브 본넷과의 충돌로 밸브 손상이 발생하여 설정할 수가 없다.

즉, 도 2내지 도 4에 도시한 바와 같이 밸브 스템(20)이 밸브 요크 슬리브(24) 나선부의 끝 부분까지 후진 되었음에도 계속하여 스템이 후진하려 할 경우 밸브 스템 중 나선부가 형성되어 있지 않은 불안정 나사부분이, 대응된 나선부를 손상시키면서 단단하게 끼임으로써 스템이 반대방향으로 이동될 수 없게 된다.

또한, 밸브 디스크(21)가 계속하여 후진할 경우 밸브 본넷(22)과 충돌하여 밸브 본넷 및 백 씰링(23)이 파손됨으로써 밸브가 정상 작동할 수 없게 된다.

그리고 밸브 디스크(21)가 더 이상 후진할 수 없음에도 밸브 조작기(40)의 모터(41)에 계속적인 회전력이 가해지면서 과부하가 발생하여 심한 경우 모터(41)가 파손되는 결점이 있었다.

아울러 이물질 등이 침투되어 걸려 있는 경우, 또는 회전수의 세팅이 잘못되어 있는 경우에는 계속 회전하는 힘이 크게 작용하게 되므로 결국에는 밸브 및 모터가 파손되는 결점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 적용밸브의 오픈 크로스 조절시 밸브 핸들의 과잉조작에 의한 밸브의 손상을방지하고 설정된 균일한 토르크 값에 의해 밸브의 개.폐가 이루어 지도록 하여 밸브 조작기의 신뢰성과 적용밸브의 안전성을 확보할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 스템의 상, 하 직선운동 방식 밸브에는밸브 조작시 이물질에 의한과부하 발생시 설정 토르크 값 이상이 발생하면 밸브의 동작을 자동으로 멈추게 하여 밸브의 손상을 방지하며, 스템의 90도 회전운동 방식 밸브에는 기어박스의 External Adjustable Stop를 단속점으로 밸브 조작에 필요한 토르크 값을 산출 설정된 균일한 토르크 값에 의해 밸브의 개.폐가 이루어지도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 밸브 조작기 본체에 적용하여 모든 적용밸브에 균일한 토르크 값에 의한 동작이 이루어져 편리성과 안정성이 제공되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 에어 또는 전기를 이용하여 밸브 조작기의 모터를 구동 시켜 적용밸브를 단속하는 곳에 적용할 수 있는 것이다.

본 발명은 밸브 조작기 자체에서 출하전에 충분한 테스트를 하여품질의 안정 성을 제공하는 것이다.

본 발명은 모든 적용밸브의 오픈 또는 크로스 동작에 적용하여 밸브의 안정성을 제공하며, 모든 적용밸브에 균일한 토르크 값에 의한 동작이 이루어져 편리성과 안정성을 제공한다.

본 발명은 적용밸브의 상, 하 직선운동 방식, 90도 회전운동 방식, 기어박스 설치 적용 방식등 모든 밸브에 적용하여 편리성과 안정성을 제공한다.

따라서, 본 발명은 적용밸브의 오픈 크로스 조작시 밸브 핸들의 과잉조작(과부하)에 의한 밸브의 손상을 방지하고 설정된 균일한 토르크 값에 의해 밸브의 개.폐가 이루어지도록 하는 효과가 제공된다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명히기로 한다.

유류가 관통하는 밸브 본체(50)의 내부에는 유류의 흐름을 단속하기 위하여 개·폐작용을 하는 밸브 디스크(21)가 설치된다.

상기 밸브 디스크(21)의 상측에는 밸브스템(20)이 설치되고, 이 밸브 스템(20)은 하측면에 설치된 백 씰링(23)을 관통하여 설치된다.

상기 백 씰링(23)은 외측의 밸브 본넷(22)이 감싸져서 밸브본체(50)와 연결되어 있다.

상기 밸브 스템(20)의 상측 부분에는밸브 요크 슬리브(24)가 형성되어 밸브 스템(20)을 90도 회전운동 및 상, 하측으로 왕복이동 되도록 한다.

밸브 요크 슬리브(24)가 설치되는 밸브 스템(20)에는 밸브 조작기(25)를 직접 적용하는 방식과 기어박스를 설치하여 기어박스에 밸브 조작기를 설치하는 방식으로 구분 할 수 있다.

밸브 스템(20)의 상, 하 직선운동 방식에는 도 5a에 도시한 바와 같이 밸브 조작기(40)를 직접 적용하는 방식과 도 5b, 도 5c, 도 5d에 도시한 바와 같이 기어박스를 설치 적용하는 방식두 종류가 있다,

밸브 스템(20)의 90도 회전운동 방식 밸브에는 기어박스를 설치하여 밸브조작기를 적용한다.

상기 밸브의 적용방식에는 여러 가지가 있으나 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터(15)는 밸브 조작기(40)의 밸브 조작 박스(35) 내부에 설치되어 모터(41)의 구동을 차단할 수 있도록 한다.

토르크 리미터(15)는 밸브 조작 박스(35)의 내부 바닥에 토르크 리미터 지지대(10)를 "┗┛"형이 되도록 고정한 후 토르크 리미터 지지대(10)의 내부 양쪽에 설치할 스프링 커버(4)에는 스프링 상부 누름판(3)을 설치하고, 스프링 커버(5)에는 스프링 상부 누름판(6)을 설치한다.

상기 스프링 상부 누름판(3, 6)은 원형으로 형성되어 후방중앙이 돌출되어 스프링 상부 누름판(3)에는 크로스 토르크 스프링(2)을 연결하고, 스프링 상부 누름판(6)에는 오픈 토르크 스프링(7)을 연결한다.

상기 스프링 상부 누름판(3, 6)의 전방으로 반원형으로 돌출되어 스프링 커 버(4, 5)를 관통하여 돌출되도록 설치한다.

상기 크로스 토르크 스프링(2)에는 스프링 상부 누름판(3)이 한쪽에 그리고 반대편에 스프링 하부 누름판(1)이 형성되어 크로스 토르크 스프링(2)의 압축이 이루어지며, 오픈 토르크 스프링(7)에는 스프링 상부 누름판(6)이 한쪽에 그리고 반대편에 스프링 하부 누름판(8)이 형성되어 오픈 토르크 스프링(7)의 압축이 이루어 지도록 연결한다.

상기 크로스 토르크 스프링(2)에 비하여 오픈 토르크 스프링(7)은 오픈시 크로스때보다 더 큰 힘을 필요로 하게 되므로 더 탄성력이 강한 것을 사용한다.

상기 토르크 리미터 지지대(10)의 한 부분에서는 크로스 토르크 조절나사(9)가 너트(9a)를 통하여 관통된 후 스프링 하부 누름판(1)과 연결되어 있으며, 상기 크로스 토르크 조절나사(9)를 설치한 반대방향에는 오픈 토르크 조절나사(11)가 너트(11a)를 통하여 관통된 후 스프링 하부 누름판(8)과 연결되어 있다.

상기 스프링 커버(4, 5)는 커버 고정나사(12, 12a)를 통하여 토르크 리미터 지지대(10)에 고정한다.

상기 밸브 조작기 박스(35)의 내부에는 8번 기어(19)를 설치하고, 8번기어(19)에는 토르크 아암 조립체(27)와 연결되어 있다.

토르크 아암 조립체(27)는 8번 기어(19)와 연결되어 회전하는 6번 기어(18a)의 하측에서 동일 축 선상에 7번 기어(18)가 설치되어 있고, 상기 6번 기어(18a)는 힌지부 축(26b)에 설치한 5번 기어(17)와 연결되어 있는 것이다.

상기 5번 기어(17)는 한 부분에 설치된 또 다른 기어(16)와 연결되어 있으며, 상기 기어(16)와 토르크 아암 조립체(27)는 감속 플레이트(16a)를 통하여 설치된다.

상기 5번 기어(17)의 힌지부 축(26b)과 7번 기어(18)의 축(26a)은 "「" 형으로 설치되어 있는 토르크 아암(26)에 연결되어 있으며, 토르크 아암(26)의 하측으로 작동 돌출부(26c)가 돌출되어 스프링 상부 누름판(3, 6) 사이에 설치되어 있도록 하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 토르크 리미터(15)의 조립순서는 토르크 스프링 커버(4, 5)에 스프링 상부 누름판(3, 6)을 각각 삽입한 후, 이어서 크로스 토르크 스프링(2)을 스프링 상부 누름판(3)에 오픈 토르크 스프링(7)을 스프링 상부 누름판(6)에 조립하고, 스프링 하부 누름판(1, 8)을 각각 삽입하여 1차 조립체의 조립을 완성한다.

토오크 리미터 지지대(10)에 다양한 부품이 결합된 스프링 커버(4, 5)를 결합하고, 커버 고정나사(12, 12a)를 토크르 리미터 지지대(10)에 각각 삽입하여 너트(9a)로 크로스 토르크 조절나사(9)를, 너트(11a)로 오픈 토르크 조절나사(11)를 조립하여 2차 조립을 완성한다.

토르크 리미터 지지대(10)의 양쪽 한 부분에는 작동 돌출부(26c)와 접하는 부분에 스위치 작동축(30, 31)을 설치하고, 작동축(30, 31)에 의해 구동하는 단속 스위치(29, 29a)를 설치한다.

토르크 리미터(15)를 설치한 토르크 리미터 지지대(10)를 밸브 조작 박스(35)의 바닥에 조립하여 볼트로 체결한 후 토르크 아암 조립체(27)를 설치한다.

상기 토르크 리미터(15)의 동작원리는 에어 또는 전기를 이용하여 밸브 조작기(40)의 모터(41)를 구동시켜 적용밸브를 단속하는 것으로 모터의 동력을 기어(16)와 연결된 토르크 아암 조립체(27)의 5번 기어(17) - 6번 기어(18a)를 통한 7번 기어(18)에 연결되어 감속과정을 거처 밸브 스탬(20)을 오픈 크로스 시키며, 5번 기어(17)와 7번 기어(18)의 감속기어를 통하여 토르크 아암 조립체(27)가 움직이게 되므로 이 토르크 아암 조립체(27)를 통해 스프링 상부 누름판(3, 6)이 눌려 움직일 수 있다.

모터(41)에서 발생한 동력은 감속기어를 거쳐 밸브 스탬(20)을 구동시켜 밸브를 오픈 또는 크로스 시키며, 밸브가 오픈 또는 크로스시 밸브의 단속점에 의해 회전을 멈추게 되며, 밸브 스탬(20)과 연결된 밸브 조작 박스(35) 내의 8번 기어(19)가 멈추게 되고 모터(41)에서 발생한 동력은 계속 회전을 하려고 하는 반발력에 의해 토르크 아암 조립체(27)가 힌지부 축(26b)에 의해 토르크 아암(26)의 작동 돌출부(26c)가 스프링 상부 누름판(3, 6)을 움직이게 된다.

토르크 아암 조립체(27)의 동작은 토르크리미터(15)의 설정 토르크 값 이상의 토르크가 밸브스탬(20)에 발생할 때 움직(동작)인다.

토르크 리미터(15)의 토르크 값 설정은 계산식에 의해 산출한 토르크 값을 설정하는 것으로, 크로스 또는 오픈 토르크 조절나사(9, 11)를 오른방향으로 돌리면 스프링 하부 누름판(1, 8)을 전진시켜 크로스 및 오픈 토르크 스프링(2, 7)을 압축하여 스프링의 압축 양으로 토르크 값을 설정하게 된다.

상기 오픈 토르크 스프링(7)은 크로스 토로크 스프링(2)에 비하여 오픈시에 더 큰 힘이 필요하다. 즉, 크로스 토르크 스프링(2)이 약 50bar 정도의 힘을 필요로 하는 경우 오픈 토르크 스프링(7)은 50bar 이상의 더 큰 힘(일반적으로 1.2 내 지 1.5배)을 필요로 하게 되므로 강한 스프링을 사용함을 원칙으로 한다.

토르크 스프링(2, 7)의 스프링 상부 누름판(3, 6)은 스프링 커버(4, 5)에 의해 단속(전진)되어 지며, 토르크 아암 조립체(27)의 동작(움직임)에 의해 토르크 아암(26)의 작동 돌출부(26c)가 양쪽의 스프링 상부 누름판(2, 6) 방향으로 움직일 수 있다.

상부 누름판(3, 6)은 토르크 아암(26)이 어느 한 방향으로 움직이는 경우 토르크 아암(16)의 작동 돌출부(26c)를 통하여 스위치 작동축(30, 31)이 움직이면서 어느 하나의 단속 스위치(29, 29a)를 작동시키게 된다.

여기서 토르크 리미터(15)의 설정 토르크 값 이상의 토르크가 밸브 스탬(20)에 발생하여 토르크 아암 조립체(27)가 동작하면 토르크 아암 조립체(27)의 동작을 감지하여 단속 스위치(29, 29a)를 구동시키게 되어 호스 또는 전선을 통해 모터(41)를 정지시키도록 한다.

모터(41)가 정지된 후 크로스 토르크스프링(2)이나 오픈 토르크 스프링(7)의 탄성력에 의하여 스프링 상부 누름판(3, 6)이 복원되는 것이다.

모터(41)가 호스 또는 전선을 통해 정지되면 밸브조작 박스(35)의 내부에 설치한 구성요소들의 구동이 정지되므로 더 이상의 무리한 힘이 가해지지 않게 되는 것이며 밸브의 안정성을 제공하는 것이다.

공압 모터를 사용하는 경우는 압축공기의 흐름을 차단하여 공압 모터의 회전을 정지시키는 방식으로 사용하고, 전기모터의 경우는 전기모터로 공급되는 전원을 차단하는 방식으로 사용하는 것이다.

본 발명은 적용밸브의 오픈 크로스 조절시 밸브 핸들의 과잉조작에 의한 밸브의 손상을 방지하고 설정된 균일한 토르크 값에 의해 밸브의 개·폐가 이루어지도록 하여 밸브 조작기의 신뢰성과 적용밸브의 안전성을 확보할 수 있도록 하는 것이어서다양한 밸브에 적용할 수 있는 것이다.

도 1 은 종래 정상 상태의 밸브에 대한 작동상태단면도

도 2 는 종래 비정상 상태의 밸브에 대한 작동상태단면도

도 3 은 도 2 의 A부 확대 단면도

도 4 는 도 2 의 B부 확대 단면도

도 5a 는 본 발명의 상, 하 직선운동 방식 밸브를 나타낸정면도

도 5b 는 본 발명의 상, 하 직선운동 방식 기어박스를 적용한 밸브를 나타낸 정면도

도 5c 는 본 발명의 90도 회전운동 방식 밸브를 나타낸 평면도

도 5d 는 본 발명의 90도 회전운동 방식 밸브를 나타낸 정면도

도 6 은 본 발명의 토르크 리미터에 대한 분리 사시도

도 7 은 본 발명의 토르크 리미터에 대한 설치상태사시도

도 8 은 본 발명의 토르크 리미터에 대한 조절나사를 이용한 설치상태 사시도

도 9 는 본 발명의 밸브 조작박스에 대한 일부 분리 사시도

도 10 은 본 발명의 토르크 리미터의 오픈 작동상태 평면도

도 11 은 본 발명의 토르크 리미터의 크로스 작동상태 평면도

도 12 는 본 발명의 토르크 리미터의 설치상태 평면도

도 13 은 본 발명의 토르크 리미터의 설치상태 단면도

도 14 는 본 발명의 토르크 아암 조립체에 대한 설치상태 평면도

도 15 는 본 발명의 토르크 리미터에 대한 설치상태 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1, 8 : 스프링 하부 누름판 2 : 크로스 토르크 스프링

3, 6 : 스프링 상부 누름판 4, 5 : 스프링 커버

7 : 오픈 토르크 스프링 9 : 크로스 토르크 조절나사

10 : 토르크 리미터 지지대 11 : 오픈 토르크 조절나사

12, 12a : 커버 고정나사 15 : 토르크 리미터

16 : 기어 16a : 감속 플레이트

17 : 5번 기어 18 : 7번 기어

18a : 6번 기어 19 : 8번 기어

20 : 밸브 스템 21 : 밸브 디스크

22 : 밸브 본넷 23 : 밸 실링

24 : 밸브 요크 슬리브 26 : 토르크 아암

26a : 축 26b : 힌지부 축

26c : 작동 돌출부 27 : 토르크 아암 조립체

30, 31 : 스위치 작동축 35 : 밸브 조작 박스

40 : 밸브 조작기 41 : 모터

50 : 밸브 본체

Claims (4)

1. 밸브 본넷(22)의 백 실링(23)을 관통하는 밸브 스템(20)과 연결되는 밸브 디스크(21)로 밸브 본체(50)를 단속하고 상기 밸브 스템(20) 상측의 나사부가 밸브 요크 슬리브(24)에 연결되며 밸브 조작 박스(35)의 내부에 토르크 아암 조립체(27)를 설치한 밸브 조작기(40) 제어용 오픈 토르크 리미터에 있어서,

   상기 밸브 조작 박스(35)의 내부에서 8번 기어(19)와 연결된 7번 기어(18)가 설치된 축(26a)에 연결되고 5번 기어(17)를 설치한 축(26b)에 연결되며 한 부분으로 작동 돌출부(26c)가 돌출되도록 설치한 토르크 아암(26)으로 이루어진 토르크 아암 조립체(27)와;

   상기 작동 돌출부(26c)의 양쪽에 설치되는 스프링 커버(4)의 내부에 스프링 상부 누름판(3)과 크로스 토르크 스프링(2) 및 스프링 하부 누름판(1)이 토르크 리미터 지지대(10)에서 커버 고정나사(12)로 고정되며, 상기 스프링 커버(4)와 대향되게 설치되는 스프링 커버(5)의 내부에 스프링 상부 누름판(6)과 오픈 토르크 스프링(7) 및 스프링 하부 누름판(8)이 토르크 리미터 지지대(10)에서 커버 고정나사(12a)로 고정되는 토르크 리미터(15)와;

   상기 토르크 리미터 지지대(10) 양쪽에 단속 스위치(29, 29a)를 설치하여 작동 돌출부(26c)와의 사이에 스위치 작동축(30, 31)을 연결한 것을 특징으로 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터.
2. 제 1항에 있어서,

   스프링 하부 누름판(1)은 너트(9a)와 크로스 토르크 조절나사(9)에 의하여 토르크 리미터 지지대(10)에 탄성력을 조절하도록 설치하며, 스프링 하부 누름판(8)은 너트(11a)와 오픈 토르크 조절나사(11)에 의하여 토르크 리미터 지지대(10)에 탄성력을 조절하도록 설치함을 특징으로 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터.
3. 제 1항에 있어서,

   토르크 리미터(15)는 크로스 토르크 스프링(2)에 비하여 오픈 토르크 스프링(7)의 탄성력이 1.2배 더 강하도록 설치함을 특징으로 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터.
4. 제 1항에 있어서,

   토르크 아암(26)은 7번 기어(18)의 축(26a)과 5번 기어(17)의 축(26b)에 연결되며 토르크 리미터(15)의 스프링 상부 누름판(3, 6) 사이에 작동 돌출부(26c)가 위치함을 특징으로 하는 밸브 조작기 제어용 토르크 리미터.

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