KR101102063B1 - 밸브 작동 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는, 밸브에 결합되는 밸브 연결부 및 상기 밸브 연결부와 연결되는 설치공간을 갖는 하우징, 설치공간에 고정 설치되는 프레임, 프레임에 장착되는 모터, 프레임 위에 배치되고 그 내부에 수용공간이 마련된 작동 스프링 커버, 수용공간에 상하 이동 가능하게 배치되고 삽입 구멍 및 상기 삽입 구멍 둘레에 마련되는 암나사산을 갖는 이동부재, 이동부재에 대해 프레임 쪽으로 탄성력을 가하는 작동 스프링, 암나사산에 대응하는 수나사산을 갖고 이동부재의 삽입 구멍에 나사 결합되는 드라이브 부싱, 드라이브 부싱의 결합 구멍에 결합되고 그 하단부 외측면에 제 1 형합부가 마련된 드라이브 축, 모터의 구동력을 제공받아 회전하는 회전부재, 제 1 형합부에 대응하는 제 2 형합부를 갖고 회전부재와 드라이브 축을 연결하는 연결 부싱, 제 1 형합부와 제 2 형합부가 형합되도록 드라이브 축을 상부 방향으로 가압하기 위해 드라이브 축의 하단부에 결합되는 제 1 마그네트 및 회전부재의 상단부에 결합되는 제 2 마그네트, 밸브 연결부를 통해 밸브 쪽으로 이동하여 스템을 가압할 수 있도록 이동부재와 결합되는 밸브 작동부재를 포함한다.

Description

밸브 작동 액츄에이터{ACTUATOR FOR DRIVING VALVE}

본 발명은 밸브 작동 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 개도량을 자동으로 조절할 수 있는 밸브 작동 액츄에이터에 관한 것이다.

밸브는 유체 라인에 설치되어 다양한 유체의 유량을 제어하는데 사용된다. 밸브는 사용자에 의해 수동으로 개도량이 조절되기도 하지만, 자동 제어 난방 시스템과 같이 온수 등의 유체 공급량을 자동으로 조절할 필요가 있는 시스템에서는 밸브가 자동으로 조절된다.

자동 제어 난방시스템은, 보일러에 의해 가열된 온수를 각 방 쪽으로 공급하기 위한 난방 온수 공급 헤더, 각 방으로부터 배출된 온수를 보일러 쪽으로 환수하기 위한 난방 온수 환수 헤더 및 난방 온수 환수 헤더 쪽에 설치되는 온수조절 밸브를 구비한다. 온수조절 밸브에는 온수조절 밸브의 개도량을 자동으로 조절하기 위한 액츄에이터가 설치된다.

온수조절 밸브용 액츄에이터는 실내온도 조절기와 연결된 제어유닛에 의해 제어되는 것으로, 온도 감지방식에 따라 실내기온 감지방식과 환수온도 감지방식으로 구분된다. 실내기온 감지방식은 실내기온을 감지하여 온수조절 밸브를 제어함으로써 난방 온수 순환량을 조절하고, 환수온도 감지방식은 환수온도를 감지하여 온수조절 밸브를 제어함으로써 난방 온수 순환량을 조절한다.

종래의 온수조절 밸브용 액츄에이터는, 소정 공간을 갖는 하부체와 하부체의 상부에 일정 거리 수직 이동할 수 있게 결합된 링체와 링체의 상부에 결합된 캡으로 이루어진 케이스 본체, 캡의 내부에 설치된 모터, 모터와 연결되어 모터의 회전을 감속 회전시키기 위한 복수의 감속기어, 감속기어들에 의해 감속 회전되게 설치된 회전축, 회전축에 결합되며 하부 체의 소정 공간에 위치되어 제자리 회전하는 스크류, 스크류에 결합되어 스크류의 회전에 의해 하부 체의 소정 공간에서 상하 방향으로 수직 이동되어 밸브의 개폐 동작을 제어하는 작동체, 감속기어들 중 어느 하나에 등 간격으로 배열되게 설치된 자석들과 자석들이 설치된 감속기어가 회전할 때 자석들 간의 시간 및 회전수, 회전방향을 홀 센서로 체크하여 전자신호로 변환하고 그 전자신호에 의해 제어 값과 구동 값을 연산하여 모터를 제어하는 마이컴을 포함한다.

종래 밸브 작동 액츄에이터는 밸브의 개폐 동작을 제어하기 위한 작동체가 스크류의 동작에 의해 수직 이동하면서 밸브의 유로를 개폐하는 스템을 수직 이동시키기 때문에, 스크류의 동작이 정밀하게 제어되지 않으면 작동체가 스템을 과도하게 가압하거나, 덜 가압하게 된다. 작동체가 스템을 과도하게 가압하면 밸브가 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 작동체가 스템을 덜 가압하면 밸브의 유로가 완전히 닫히지 못하는 문제가 발생한다.

따라서,종래 밸브 작동 액츄에이터는 각 부품들의 제조 공차 및 조립 공차가 정밀하게 관리되어야 하므로 생산 시간이 길어지고 생산 비용이 상승하게 된다. 또한, 액츄에이터의 설치 초기에는 이러한 문제가 발생하지 않더라도 반복적인 사용이 이루어지면 각종 부품들이 마모됨에 따라 밸브의 개도량 조절이 어렵게 될 수 있다.

또한, 밸브 작동 액츄에이터는 스템의 설계 길이에 맞게 세팅되기 때문에, 스템이 설계 길이보다 길게 가공된 경우 스크류의 동작에 의해 움직이는 작동체가 밸브 내면에 닿아 유로를 완전히 닫은 스템을 과도하게 가압할 수 있다. 이 경우, 밸브는 물론 스템의 반력에 의해 밸브 작동 액츄에이터가 파손될 수 있다. 반대로, 스템이 설계 길이보다 짧게 가공된 경우 스템이 밸브의 유로를 완전히 닫지 못한 상태에서 작동체가 스템에 대한 가압 동작을 정지할 수 있다. 이 경우, 밸브의 유로가 완전히 닫히지 않으므로 제품의 신뢰성이 떨어질 수 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 밸브의 유로를 개폐하기 위한 스템에 길이 공차가 있더라도 스템을 과도하게 가압하거나 또는 덜 가압하지 않고 스템에 적절한 가압력을 제공함으로써 파손의 위험을 줄이고 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 밸브 작동 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는, 유로와 상기 유로의 개도량을 조절하는 스템을 갖는 밸브에 결합되는 밸브 연결부 및 상기 밸브 연결부와 연결되는 설치공간을 갖는 하우징, 상기 설치공간에 고정 설치되는 프레임, 상기 프레임에 장착되는 모터, 상기 설치공간의 상기 프레임 위에 배치되고 그 내부에 수용공간이 마련된 작동 스프링 커버, 상기 수용공간에 상하 이동 가능하게 배치되고 삽입 구멍 및 상기 삽입 구멍 둘레에 마련되는 암나사산을 갖는 이동부재, 상기 이동부재에 대해 상기 프레임 쪽으로 탄성력을 가하기 위해 상기 수용공간에 배치되는 작동 스프링, 상기 암나사산에 대응하는 수나사산 및 결합 구멍을 갖고 상기 이동부재를 상하 이동시키기 위해 상기 이동부재의 상기 삽입 구멍에 나사 결합되는 드라이브 부싱, 상기 드라이브 부싱의 상기 결합 구멍에 결합되고 그 하단부 외측면에 제 1 형합부가 마련된 드라이브 축, 상기 모터의 구동력을 제공받아 회전할 수 있도록 상기 모터와 연결되는 회전부재, 상기 제 1 형합부에 대응하는 제 2 형합부를 갖고 상기 회전부재와 상기 드라이브 축을 연결하는 연결 부싱, 상기 제 1 형합부와 상기 제 2 형합부가 형합되도록 상기 드라이브 축을 상부 방향으로 가압하기 위해 상기 드라이브 축의 하단부에 결합되는 제 1 마그네트 및 상기 제 1 마그네트와의 사이에 척력이 발생하도록 상기 회전부재의 상단부에 결합되는 제 2 마그네트, 상기 밸브 연결부를 통해 상기 밸브 쪽으로 이동하여 상기 스템을 가압할 수 있도록 상기 이동부재와 결합되는 밸브 작동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 연결 부싱은, 상기 회전부재가 결합되는 결합홈, 상기 제 1 형합부를 상하 이동 가능하게 수용하기 위해 상기 결합홈과 연결되는 수용홈, 상기 드라이브 축의 상기 제 1 형합부 이외의 부분이 통과할 수 있도록 상기 수용홈과 연결되는 삽입 구멍을 갖고, 상기 제 2 형합부는 상기 제 1 형합부와 형합될 수 있도록 상기 수용홈 둘레에 마련된다.

상기 작동 스프링 커버의 내면과 상기 이동부재의 외면 중에서 어느 하나에는 상기 이동부재의 상하 이동 방향과 평행하게 연장된 가이드 홈이 마련되고, 나머지 어느 하나에는 상기 이동부재의 회전 운동을 제한하기 위해 상기 가이드 홈에 삽입되는 가이드 돌기가 마련될 수 있다.

본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는 사용자 조작에 의해 회전할 수 있도록 상기 하우징의 상부 외측에 회전 가능하게 배치되고 상기 드라이브 축의 상단부에 결합되는 핸들 휠을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는, 상기 모터의 회전수를 제한하기 위해 상기 설치공간에 설치되는 리미트 센서, 상기 리미트 센서를 작동시키기 위해 상기 드라이브 축과 함께 회전할 수 있도록 상기 드라이브 축에 결합되는 센서 작동부재를 더 포함할 수 있다.

상기 프레임에는 관통 구멍이 마련되고, 상기 밸브 작동부재는 상기 밸브 연결부를 통해 상기 밸브 쪽으로 이동하여 상기 스템을 가압할 수 있도록 상기 프레임의 하부에 배치되는 가압부 및 상기 관통 구멍을 관통하여 상기 이동부재와 상기 가압부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는 밸브의 개도량을 조절하는 스템을 작동시키기 위한 밸브 작동부재를 작동 스프링이 탄성 지지함으로써, 밸브 작동부재의 작동 오차 허용치를 늘릴 수 있고, 스템이 과도하게 가압되거나 또는 덜 가압되는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는 스템이 설계 길이보다 길게 가공되거나 짧게 가공되더라도 스템을 설정된 이동 거리만큼 안정적으로 이동시킬 수 있어서 파손의 위험이 줄고, 밸브의 유로를 안정적으로 개폐할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터는 밸브 작동부재에 구동력을 전달하는 드라이브 축이 연결 부싱을 통해 모터와 연결되고, 간단한 조작으로 드라이브 축을 연결 부싱으로부터 분리할 수 있으므로, 드라이브 축과 모터의 연결을 해제하는 것으로 장치의 오작동 등 비상 상황에 신속하게 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터가 밸브에 결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터의 모터, 기어열 등을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터의 작동 스프링 커버, 작동 스프링, 이동부재, 밸브 작동부재 등을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터의 작동 스프링 커버, 이동부재, 드라이브 부싱, 연결 부싱, 드라이브 축 등을 나타낸 것이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터의 작용을 설명하기 위한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터가 밸브에 결합된 상태를 나타낸 것이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터를 나타낸 사시도, 분해 사시도 및 단면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)는 밸브(1)의 개도량을 자동으로 조절하기 위해 밸브(1)에 결합된다. 밸브(1)의 내부에는 내부 유로의 개도량을 조절하기 위한 스템이 상하 이동 가능하게 설치되고, 밸브 작동 액츄에이터(10)는 밸브(1)의 스템을 상하 이동시킴으로써 밸브(1)의 개도량을 조절한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)는, 하우징(11), 하우징(11) 내부에 고정되는 프레임(20), 프레임(20)에 장착되는 모터(28), 프레임(20) 상부에 배치되는 작동 스프링 커버(36)에 상하 이동 가능하게 결합되는 이동부재(40), 이동부재(40)에 탄성력을 가하는 작동 스프링(47), 이동부재(40)의 내부에 나사 결합되는 드라이브 부싱(48), 모터(28)에 연결되는 드라이브 축(54), 프레임(20) 하부에 상하 이동 가능하게 배치되는 밸브 작동부재(73)를 포함한다. 밸브 작동부재(73)는 이동부재(40)에 의해 상하 이동하면서 밸브(1)의 스템을 가압한다. 도시되지는 않았으나, 하우징(11)에는 모터(28)를 제어하기 위한 제어기가 설치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 하우징(11)은 바디 하우징(12)과 캡 하우징(13)을 포함하고 그 내부에 설치 공간(14)이 마련된다. 바디 하우징(12)의 하단부에는 밸브 연결부(15)가 마련되고, 이 밸브 연결부(15)에는 밸브(1)의 액츄에이터 연결부(2)에 나사 결합되는 고정 너트(16)가 결합된다. 고정 너트(16)가 밸브(1)의 액츄에이터 연결부(2)에 나사 결합됨으로써 하우징(11)이 밸브(1)에 단단히 고정될 수 있다.

밸브 연결부(15) 및 고정 너트(16)에는 설치 공간(14)과 연결되는 구멍(17)이 마련된다. 설치 공간(14)에 설치되는 밸브 작동부재(73)는 이들 구멍(17)을 통해 밸브(1) 쪽으로 이동할 수 있다. 바디 하우징(12)의 내부에는 프레임(20)을 고정하기 위한 프레임 고정부(18)가 마련된다. 캡 하우징(13)의 상단부에는 설치 공간(14)과 연결되는 관통 구멍(19)이 마련된다.

프레임(20)은 프레임 고정부(18)에 고정되어 설치 공간(14)의 중간에 배치된다. 프레임(20)은 나사 등의 고정수단에 의해 하우징(11)에 고정될 수 있다. 프레임(20)의 중간에는 이동부재(40)와 밸브 작동부재(73)의 연결을 위한 복수의 연결 구멍(21)이 마련된다. 프레임(20)의 하부에는 베이스 플레이트(22)가 결합되고, 프레임(20)의 상부에는 탑 플레이트(24)가 결합된다. 베이스 플레이트(22) 및 탑 플레이트(24)에는 프레임(20)의 복수의 연결 구멍(21)에 대응하는 복수의 연결 구멍(23)(25)이 각각 마련된다. 그리고 베이스 플레이트(22) 및 탑 플레이트(24)의 각 중앙에는 관통 구멍(26)(27)이 마련된다.

프레임(20)에는 모터(28) 및 모터(28)와 연결되는 기어열(29)이 장착된다. 모터(28)는 제어기에 의해 제어된다. 모터(28)와 제어기는 외부에서 전원을 공급받아 작동한다. 모터(28), 제어기, 제 1 리미트 센서(스위치)(80), 제 2 리미트 센서(스위치)(82) 등으로 전원을 공급하기 위한 전선은 하우징(11)의 일측에 결합되는 전선 결합체(35)를 통해 하우징(11) 내부로 유입된다. 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 기어열(29)은 구동 기어(30), 드라이브 기어(31) 및 복수의 감속 기어(32)를 포함한다. 구동 기어(30)는 모터(28)에 결합되고, 드라이브 기어(31)는 회전축(33)과 결합된다. 복수의 감속 기어(32)는 구동 기어(30)와 드라이브 기어(31)를 연결하여 모터(28)의 구동력을 드라이브 기어(31)에 전달한다.

회전축(33)은 그 일단이 베이스 플레이트(22)에 회전 가능하게 지지되고 타단이 탑 플레이트(24)에 회전 가능하게 지지된다. 회전축(33)은 탑 플레이트(24)의 관통 구멍(26)을 통해 탑 플레이트(24) 위쪽으로 돌출된다. 회전축(33)에는 회전부재(34)가 결합된다. 모터(28)가 작동하면 회전축(33) 및 회전부재(34)가 회전하게 된다. 본 발명에 있어서, 모터(28)의 구동력을 회전부재(34)에 전달하는 기어열(29)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

탑 플레이트(24)의 상면에는 작동 스프링 커버(36)가 결합된다. 작동 스프링 커버(36)의 내부에는 수용 공간(37)이 마련된다. 수용 공간(37)에는 회전부재(34), 이동부재(40), 작동 스프링(47), 드라이브 부싱(48), 드라이브 축(54), 연결 부싱(65) 등이 수용된다. 도 3 및 도 6에 도시된 것과 같이, 작동 스프링 커버(36)의 상면 중앙에는 관통 구멍(38)이 마련되고, 작동 스프링 커버(36)의 내면에는 복수의 가이드 홈(39)이 마련된다. 가이드 홈(39)은 이동부재(40)의 움직임을 가이드 하기 위한 것으로 이동부재(40)의 상하 이동 방향과 평행하게 연장된다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 이동부재(40)는 작동 스프링 커버(36)의 내부에 상하 이동 가능하게 설치된다. 이동부재(40)의 중앙에는 드라이브 부싱(48)의 결합을 위한 삽입 구멍(41)이 형성되고, 이동부재(40) 내면의 삽입 구멍(41)의 둘레에는 암나사산(42)이 마련된다. 또한, 이동부재(40)의 하단부에는 작동 스프링(47)의 하단부가 접할 수 있도록 외측으로 확장된 작동 스프링 걸림부(43)가 구비된다.

작동 스프링 걸림부(43)의 둘레에는 복수의 가이드 돌기(44)가 외측으로 돌출되도록 마련된다. 복수의 가이드 돌기(44)는 작동 스프링 커버(36)의 복수의 가이드 홈(39)에 삽입됨으로써, 이동부재(40)가 작동 스프링 커버(36)의 내부에서 공회전하는 것을 막는다. 즉, 작동 스프링 커버(36)와 나사 결합된 드라이브 부싱(48)이 회전할 때 이동부재(40)가 회전력을 받게 되는데, 이때 가이드 홈(39)에 삽입된 가이드 돌기(44)가 이동부재(40)의 회전 운동을 제한한다. 따라서, 이동부재(40)는 가이드 홈(39)을 따라 상하 직선 운동만 할 수 있다. 작동 스프링 걸림부(43)에는 복수의 고정 구멍(45)이 형성된다. 고정 구멍(45)은 밸브 작동부재(73)와의 결합을 위한 것이다.

본 발명에 있어서, 이동부재(40)의 회전을 막기 위한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 이동부재(40)에 가이드 홈이 마련되고, 작동 스프링 커버(36)의 내주면에 이 가이드 홈에 삽입되는 가이드 돌기가 마련될 수도 있다.

작동 스프링(47)은 이동부재(40)에 대해 프레임(20) 쪽으로 탄성력을 가하기 위해 작동 스프링 커버(36)의 내부에 배치된다. 작동 스프링(47)의 일단은 작동 스프링 커버(36)의 상부 내면에 접하고 타단은 이동부재(40)의 작동 스프링 걸림부(43)에 접한다. 이동부재(40)에 나사 결합되는 드라이브 부싱(48)이 이동부재(40)에 외력을 가하지 않으면 이동부재(40)는 작동 스프링(47)의 탄성력을 받아 프레임(20) 쪽으로 하강하게 된다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 이동부재(40)의 내부에는 드라이브 부싱(48)이 나사 결합된다. 드라이브 부싱(48)의 외주면에는 이동부재(40)의 암나사산(42)에 대응하는 수나사산(49)이 마련된다. 드라이브 부싱(48)이 회전하면 이동부재(40)가 상하 이동하게 된다. 이때, 드라이브 부싱(48)의 위치는 변하지 않는다.

이동부재(40)의 암나사산(42)과 드라이브 부싱(48)의 수나사산(49)은 이동부재(40)가 이동 방향으로 가압력을 받을 때 이들 사이에 슬립이 발생할 수 있는 경사를 갖는다. 따라서, 드라이브 부싱(48)이 무부하 상태일 때 이동부재(40)가 작동 스프링(47)으로부터 하부 방향으로 탄성력을 받으면, 암나사산(42)과 수나사산(49) 사이에 슬립이 발생하여 드라이브 부싱(48)이 회전하게 되고, 이에 의해 이동부재(40)가 프레임(20) 쪽으로 하강하게 된다. 드라이브 부싱(48)의 중앙에는 드라이브 축(54)과의 결합을 위한 결합 구멍(50)이 형성된다.

도 4 및 도 7에 도시된 것과 같이, 드라이브 축(54)은 드라이브 부싱(48)에 결합되어 모터(28)의 구동력을 드라이브 부싱(48)에 전달한다. 드라이브 축(54) 하단부의 외면에는 복수의 돌기(56)가 외측으로 돌출되도록 배치된 제 1 형합부(55)가 마련된다. 제 1 형합부(55)는 후술할 연결 부싱(65)의 제 2 형합부(69)에 대응하는 부분으로, 제 1 형합부(55)와 제 2 형합부(69)가 서로 형합됨으로써 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)의 결합이 이루어진다.

드라이브 축(54)의 중간에는 복수의 홈(58)이 배치된 제 3 형합부(57)가 마련된다. 제 3 형합부(57)는 드라이브 부싱(48)의 내면에 마련되는 제 4 형합부(51)에 대응하는 부분으로, 제 3 형합부(57)와 제 4 형합부(51)가 서로 형합됨으로써 드라이브 부싱(48)과 드라이브 축(54)의 결합이 이루어진다. 제 4 형합부(51)는 제 3 형합부(57)의 복수의 홈(58)에 삽입되는 복수의 돌기(52)를 포함한다.

제 3 형합부(57)의 홈(58)은 제 4 형합부(51)의 돌기(52)보다 길게 드라이브 축(54)의 길이 방향을 따라 직선으로 연장되어 있어서, 드라이브 축(54)은 드라이브 부싱(48)과 결합 상태를 유지하면서 드라이브 부싱(48)에 대해 일정 간격 슬라이드 이동할 수 있다. 드라이브 부싱(48)과 드라이브 축(54)의 결합을 위한 제 3 형합부(57) 및 제 4 형합부(51)의 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

드라이브 축(54)의 상단부에는 복수의 돌기(60)가 배치된 결합부(59)가 마련되고, 드라이브 축(54)의 하단부 중앙에는 제 1 마그네트(61)가 결합된다. 결합부(59)는 후술할 센서 작동부재(84)의 결합 구멍(85)에 결합되는 부분이다. 결합부(59)가 센서 작동부재(84)의 결합 구멍(85)에 결합됨으로써 드라이브 축(54)과 센서 작동부재(84)의 결합이 이루어지며, 드라이브 축(54)의 회전에 의해 센서 작동부재(84)가 회전하게 된다.

제 1 마그네트(61)는 회전부재(34)에 결합되는 제 2 마그네트(63)와 작용하여 드라이브 축(54)을 상부 방향으로 밀어 올린다. 즉, 제 1 마그네트(61)와 제 2 마그네트(63)는 같은 극성이 서로 대면하도록 배치되어 이들 사이에는 척력이 발생한다. 제 1 마그네트(61)는 한쪽 면만 외부로 드러나도록 드라이브 축(54)의 하단부에 매립 설치되고, 제 2 마그네트(63)는 한쪽 면만 외부로 드러나도록 회전부재(34)의 상단부에 매립 설치된다.

도 4 및 도 7에 도시된 것과 같이, 드라이브 축(54)의 하단부에는 연결 부싱(65)이 결합된다. 연결 부싱(65)은 회전부재(34)와 드라이브 축(54)을 연결한다. 연결 부싱(65)은 회전부재(34)가 결합되는 결합홈(66), 드라이브 축(54)의 제 1 형합부(55)를 상하 이동 가능하게 수용하기 위해 상기 결합홈(66)과 연결되는 수용홈(67), 드라이브 축(54)의 제 1 형합부(55) 이외의 부분이 통과할 수 있도록 수용홈(67)과 연결되는 삽입 구멍(68)을 갖는다. 제 1 형합부(55)와 형합되는 제 2 형합부(69)는 수용홈(67)의 둘레에 마련된다. 제 2 형합부(69)는 제 1 형합부(55)의 돌기들(56)이 삽입되는 복수의 홈(70) 및 이들 홈(70)의 사이사이에 배치되는 돌기(71)를 포함한다.

드라이브 축(54)은 제 1 마그네트(61) 및 제 2 마그네트(63)로부터 상부 방향으로 가압력을 받으므로 제 1 마그네트(61)와 제 2 마그네트(63) 사이의 자력보다 큰 외력이 하부 방향으로 가해지지 않으면 제 1 형합부(55)와 제 2 형합부(69)는 형합된 상태를 유지하게 되고, 이때 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)은 결합 상태에 있게 된다. 반면, 드라이브 축(54)이 하부 방향으로 가압력을 받아 하강하면 제 1 형합부(55)가 제 2 형합부(69)에서 이탈되면서 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)의 결합이 해제된다.

제 1 형합부(55)와 제 2 형합부(69)가 형합된 상태에서 모터(28)의 구동력은 회전부재(34), 연결 부싱(65) 및 드라이브 축(54)을 통해 드라이브 부싱(48)에 전달된다. 반면, 드라이브 축(54)이 하강하여 제 1 형합부(55)가 제 2 형합부(69)로부터 떨어지면 모터(28)와 드라이브 축(54) 사이의 연결이 해제되어 드라이브 부싱(48)이 무부하 상태가 된다.

도 2 및 도 6에 도시된 것과 같이, 밸브 작동부재(73)는 이동부재(40)에 결합되어 이동부재(40)와 함께 상하 이동한다. 밸브 작동부재(73)는 하우징(11)의 밸브 연결부(15)를 통해 밸브(1) 쪽으로 이동할 수 있도록 프레임(20)의 하부에 배치되는 가압부(74) 및 프레임(20)의 연결 구멍들(21)을 통과하여 이동부재(40)에 결합되는 복수의 연결부(75)를 포함한다. 연결부(75)의 상단부에는 이동부재(40)의 고정 구멍(45)에 결합되는 고정 돌기(76)가 마련된다. 이동부재(40)가 하부 방향으로 이동하면 가압부(74)가 밸브(1) 쪽으로 이동하여 밸브(1)의 스템을 가압함으로써 밸브(1)의 개도량을 감소시킨다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 작동 스프링 커버(36)의 외면에는 관통 구멍(79)이 마련된 센서 지지 플레이트(78)가 결합되고, 센서 지지 플레이트(78)에는 제 1 리미트 센서(80) 및 제 2 리미트 센서(82)가 장착된다. 이들 리미트 센서(80)(82)는 이동부재(40)의 상하 이동 거리를 일정 범위로 제한하기 위한 것으로 제어기에 감지 신호를 제공한다. 제 1 리미트 센서(80) 및 제 2 리미트 센서(82)의 상면에는 버튼(81)(83)이 돌출되도록 마련된다.

이들 리미트 센서(80)(82)는 드라이브 축(54)에 결합되어 드라이브 축(54)과 함께 회전하는 센서 작동부재(84)에 의해 작동된다. 센서 작동부재(84)는 리미트 센서(80)(82)의 버튼(81)(83)을 누를 수 있도록 외측으로 돌출된 돌기(86)를 갖는다. 센서 작동부재(84)의 중앙에는 드라이브 축(54)의 결합부(59)가 삽입되는 결합 구멍(85)이 마련된다.

제 1 리미트 센서(80)와 제 2 리미트 센서(82) 중에서 어느 하나는 이동부재(40)의 상부 방향 이동을 제한하기 위한 것이고, 나머지 하나는 이동부재(40)의 하부 방향 이동을 제한하기 위한 것이다. 일예로, 제 1 리미트 센서(80)는 이동부재(40)의 상부 방향 이동을 제한하는 역할을 하고, 제 2 리미트 센서(82)는 이동부재(40)의 하부 방향 이동을 제한하는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 드라이브 축(54)이 회전하여 이동부재(40)가 상승할 때 이동부재(40)와 함께 회전하는 센서 작동부재(84)가 제 1 리미트 센서(80)의 버튼(81)을 누름으로써 모터(28)가 정지한다. 그리고 이동부재(40)가 하강할 때 센서 작동부재(84)가 드라이브 축(54)과 함께 회전하다가 제 2 리미트 센서(82)의 버튼(83)을 누르면 모터(28)가 정지할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 하우징(11)의 상부에는 핸들 휠(88)이 배치된다. 핸들 휠(88)은 드라이브 축(54)의 상단부에 결합되며, 사용자가 핸들 휠(88)을 돌려 드라이브 축(54)을 회전시킴으로써 이동부재(40)를 수동으로 이동시킬 수 있다. 또한, 사용자가 핸들 휠(88)을 제 1 마그네트(61)와 제 2 마그네트(63) 사이에 발생하는 척력보다 큰 힘으로 누르면 드라이브 축(54)이 하강하여 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)의 결합이 해제된다.

핸들 휠(88)은 나사(89)를 통해 드라이브 축(54)에 결합된다. 나사(89)의 결합을 위해 핸들 휠(88)의 중앙에는 관통 구멍(90)이 마련되고, 드라이브 축(54)의 상단부에는 결합 구멍(62)이 마련된다. 핸들 휠(88) 상면의 관통 구멍(90) 둘레에는 홈(91)이 마련되고, 이 홈(91)에는 마감용 커버(93)가 결합된다.

이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)의 작용에 대하여 설명한다.

도 8에 도시된 것과 같이, 드라이브 축(54)의 제 1 형합부(55)와 연결 부싱(65)의 제 2 형합부(69)가 형합된 상태에서 모터(28)가 작동하면, 모터(28)의 구동력은 기어열(29), 회전축(33), 회전부재(34), 연결 부싱(65) 및 드라이브 축(54)을 통해 드라이브 부싱(48)에 전달된다. 드라이브 부싱(48)이 회전하면 이동부재(40) 및 밸브 작동부재(73)가 하강하거나 상승한다. 밸브 작동부재(73)가 하강하면 가압부(74)가 밸브(1)의 스템을 눌러 밸브(1)의 개도량이 감소하고, 밸브 작동부재(73)가 상승하면 스템이 상승하여 밸브(1)의 개도량이 증가한다.

이동부재(40)의 상하 이동은 제 1 리미트 센서(80) 및 제 2 리미트 센서(82)에 의해 제한되지만, 이동부재(40)가 밸브(1) 스템의 이동 거리보다 더 하강할 수 있다. 이 경우, 이동부재(40)에 의해 가압되는 스템에서 발생하는 반력이 이동부재(40)를 상부 방향으로 밀게 된다. 이때, 이동부재(40)는 작동 스프링(47)을 압축하면서 상부 방향으로 이동할 수 있다. 이렇게 작동 스프링(47)이 압축되면 스템에 대한 가압력이 저감되어 스템에 과도한 가압력이 가해지는 것을 막을 수 있다.

도 9에 도시된 것과 같이, 이동부재(40)가 상승하여 작동 스프링(47)이 압축된 상태에서 사용자가 핸들 휠(88)을 통해 드라이브 축(54)을 누르면, 드라이브 축(54)이 하강하여 드라이브 축(54)의 제 1 형합부(55)가 연결 부싱(65)의 제 2 형합부(69)에서 벗어난다. 이렇게 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)의 연결이 해제되면, 드라이브 부싱(48)은 무부하 상태가 되고, 이동부재(40)는 작동 스프링(47)으로부터 탄성력만을 받는 상태가 된다.

도 10에 도시된 것과 같이, 이동부재(40)가 작동 스프링(47)으로부터 탄성력만을 받는 상태가 되면, 이동부재(40)의 암나사산(42)과 드라이브 부싱(48)의 수나사산(49) 사이에 슬립이 발생하게 된다. 이때, 이동부재(40)는 드라이브 부싱(48)을 회전시키면서 하강하게 되며, 밸브(1)는 바로 닫히게 된다.

한편, 작동 스프링(47)에 대한 가압력이 해제되면 제 1 마그네트(61) 및 제 2 마그네트(63) 사이에 발생하는 척력에 의해 드라이브 축(54)이 상승됨으로써 드라이브 축(54)과 연결 부싱(65)이 다시 연결된다.

상술한 것과 같이, 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)는 밸브(1)의 스템을 작동시키는 밸브 작동부재(73)를 작동 스프링(47)이 탄성 지지함으로써, 스템이 과도하게 가압되거나 또는 덜 가압되는 종래의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)는 드라이브 축(54)이 연결 부싱(65)을 통해 모터(28)와 연결되고, 간단한 조작으로 드라이브 축(54)을 연결 부싱(65)으로부터 분리할 수 있으므로, 오작동 등 비상 상황에 신속하게 대응할 수 있다.

앞에서는 본 발명에 의한 밸브 작동 액츄에이터(10)의 밸브 작동부재(73)가 하강할 때 밸브(1)의 개도량이 감소하고, 밸브 작동부재(73)가 상승할 때 밸브(1)의 개도량이 증가하는 것으로 설명하였으나, 밸브(1)의 구조에 따라 그 반대가 될 수 있다. 즉, 밸브 작동부재(73)가 하강할 때 밸브(1)의 스템이 유로를 개방하고, 밸브 작동부재(73)가 상승할 때 밸브(1)의 스템이 유로를 폐쇄할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 밸브 작동 액츄에이터 11 : 하우징
16 : 고정 너트 20 : 프레임
22 : 베이스 플레이트 24 : 탑 플레이트
28 : 모터 29 : 기어열
31 : 드라이브 기어 34 : 회전부재
36 : 작동 스프링 커버 39 : 가이드 홈
40 : 이동부재 42 : 암나사산
44 : 가이드 돌기 48 : 드라이브 부싱
49 : 수나사산 54 : 드라이브 축
55, 69, 57, 51 : 제 1, 2, 3, 4 형합부
59 : 결합부 61, 63 : 제 1, 2 마그네트
65 : 연결 부싱 73 : 밸브 작동부재
74 : 가압부 75 : 연결부
78 : 센서 지지 플레이트 80, 81 : 제 1, 2 리미트 센서
84 : 센서 작동부재 88 : 핸들 휠

Claims (5)

1. 유로와 상기 유로의 개도량을 조절하는 스템을 갖는 밸브에 결합되는 밸브 연결부 및 상기 밸브 연결부와 연결되는 설치공간을 갖는 하우징;
   상기 설치공간에 고정 설치되고 관통 구멍이 마련되는 프레임;
   상기 프레임에 장착되는 모터;
   상기 설치공간의 상기 프레임 위에 배치되고, 그 내부에 수용공간이 마련된 작동 스프링 커버;
   상기 수용공간에 상하 이동 가능하게 배치되고, 삽입 구멍 및 상기 삽입 구멍 둘레에 마련되는 암나사산을 갖는 이동부재;
   상기 이동부재에 대해 상기 프레임 쪽으로 탄성력을 가하기 위해 상기 수용공간에 배치되는 작동 스프링;
   상기 암나사산에 대응하는 수나사산 및 결합 구멍을 갖고, 상기 이동부재를 상하 이동시키기 위해 상기 이동부재의 상기 삽입 구멍에 나사 결합되는 드라이브 부싱;
   상기 드라이브 부싱의 상기 결합 구멍에 결합되고, 그 하단부 외측면에 제 1 형합부가 마련된 드라이브 축;
   상기 모터의 구동력을 제공받아 회전할 수 있도록 상기 모터와 연결되는 회전부재;
   상기 회전부재가 결합되는 결합홈, 상기 제 1 형합부를 상하 이동 가능하게 수용하기 위해 상기 결합홈과 연결되는 수용홈, 상기 드라이브 축의 상기 제 1 형합부 이외의 부분이 통과할 수 있도록 상기 수용홈과 연결되는 삽입 구멍 및 상기 제 1 형합부와 형합될 수 있도록 상기 수용홈 둘레에 마련되는 제 2 형합부를 갖고, 상기 회전부재와 상기 드라이브 축을 연결하는 연결 부싱;
   상기 제 1 형합부와 상기 제 2 형합부가 형합되도록 상기 드라이브 축을 상부 방향으로 가압하기 위해 상기 드라이브 축의 하단부에 결합되는 제 1 마그네트 및 상기 제 1 마그네트와의 사이에 척력이 발생하도록 상기 회전부재의 상단부에 결합되는 제 2 마그네트; 및
   상기 밸브 연결부를 통해 상기 밸브 쪽으로 이동하여 상기 스템을 가압할 수 있도록 상기 프레임의 하부에 배치되는 가압부 및 상기 프레임에 마련되는 관통 구멍을 관통하여 상기 이동부재와 상기 가압부를 연결하는 연결부로 이루어지는 밸브 작동부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 액츄에이터.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 작동 스프링 커버의 내면과 상기 이동부재의 외면 중에서 어느 하나에는 상기 이동부재의 상하 이동 방향과 평행하게 연장된 가이드 홈이 마련되고, 나머지 어느 하나에는 상기 이동부재의 회전 운동을 제한하기 위해 상기 가이드 홈에 삽입되는 가이드 돌기가 마련되는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 액츄에이터.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   사용자 조작에 의해 회전할 수 있도록 상기 하우징의 상부 외측에 회전 가능하게 배치되고, 상기 드라이브 축의 상단부에 결합되는 핸들 휠을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 액츄에이터.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터의 회전수를 제한하기 위해 상기 설치공간에 설치되는 리미트 센서; 및
   상기 리미트 센서를 작동시키기 위해 상기 드라이브 축과 함께 회전할 수 있도록 상기 드라이브 축에 결합되는 센서 작동부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 액츄에이터.
   
5. 삭제

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