KR101714149B1 - 전동 볼밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터와 연결되는 구동기어와 밸브몸체의 링기어가 기어 맞물림으로 회전하면 링기어와 축연결되어 있는 볼밸브가 회전되면서 유로를 선택적으로 개폐되도록 하고, 리미트스위치가 링기어의 회전량을 제어되도록 함으로써, 기어모터의 회전이 콘트롤되면서 볼밸브의 개폐동작이 간소화되어 냉, 난방기의 냉, 온수 유로를 자동으로 개폐할 수 있는 전동 볼밸스에 관한 것이다.
본 발명은 밸브몸체(30)의 상면에 조립되며 내부에 모터축(14)이 연결된 모터(12)를 내장하는 모터케이스(10)와, 상기 모터케이스(10)의 하단에 노출되며 상기 모터축(14)과 연결되는 구동기어(20)와, 상기 구동기어(20)가 내연에 형성된 기어와 결합되며 상기 밸브몸체(30) 내부 상단에 설치되는 링기어(40) 및 상기 링기어(40)의 하단에 설치된 리브(42)(44)와 대응하며 상기 링기어(40)의 하단에서 온/오프동작을 이루는 리미트스위치(50a)(50b)를 포함하는 특징이 있다.

Description

전동 볼밸브{ELECTRIC ACTUATOR FOR BALL VALVE}
본 발명은 전동 볼밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터와 연결되는 구동기어와 밸브몸체의 링기어가 기어 맞물림으로 회전하면 링기어와 축연결되어 있는 볼밸브가 회전되면서 유로를 선택적으로 개폐되도록 하고, 리미트스위치가 링기어의 회전량을 제어되도록 함으로써, 기어모터의 회전이 콘트롤되면서 볼밸브의 개폐동작이 간소화되어 냉, 난방기의 냉, 온수 유로를 자동으로 개폐할 수 있는 전동 볼밸브에 관한 것이다.
일반적으로 볼밸브는 수동조작레버가 구비된 것이 대부분으로 이러한 밸브는 온수배관용 또는 직경이 작은 파이프의 개폐에 사용된다. 이러한 수동조작밸브를 자동으로 개폐하여 온수의 흐름을 필요에 따라 편리하게 제어하기 위한 발명들이 많이 제안된바 있다. 그중 에서 국내 실용신안공보 공개번호 제98-20262호에 솔레노이드를 이용한 자동개폐장치가 개시된 바 있다.
이는 밸브의 회전축을 솔레노이드와 연결시켜 솔레노이드의 직선운동이 회전운동으로 변하도록 하여 밸브를 개폐한 것이나, 솔레노이드는 그 특성상 직선운동이 빠르게 이루어지기 때문에 그 충격으로 밸브의 피로가 심해져 패킹이 마모되고 누수의 위험성이 있었다. 또한 솔레노이드는 빠르게 움직이기 때문에 동작소음이 심한 등의 단점이 있었다.
국내 특허 등록 제198098호에는 모터를 이용한 밸브가 개시된 바 있다. 이는 모터와 연결된 다수개의 기어군 들을 통해 밸브판이 회전되도록 구성된 것이나, 기어군 들이 밸브 내부에 내장되기 때문에 밸브를 제작하기 어려우며 또한 기어들이 고장났을 때 이를 수리하기 위해 모터와 기어들을 분리하기 어려운 등의 단점이 있었다.
또한 종래 기술에서는 2개의 리미트 스위치가 각각 2개의 접점을 가지도록 구성되며, 상기 각 접점은 90°위상으로 제어신호가 송출될 수 있도록 신호를 각각 발생시키게 된다.
따라서, 상기 전동 개폐장치출력축은 전동모터가 구동되어 상기 리미트 스위치의 접점 중 어느하나가 눌려지게 될 경우 정지하게 되고, 다음 신호가 발생되면 다음 접점이 눌러질 때까지 회전하는 방식으로 볼밸브의 개폐 정도를 제어하게 된다.
하지만, 상기와 같이 개별적인 온/오프 접점을 이용하게 될 경우 요구되는 리미트 스위치의 개수와 회로구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 상기와 같이 전동 개폐장치출력축에서 리미트 스위치의 접점을 누르는 부분이 원호 형상으로 형상될 경우 리미트 스위치의 누름조작이 부드럽게 이루어지는 이점은 있으나, 원호의 각 끝단에서 리미트 스위치가 눌름 상태를 유지하지 못하거나, 최초 누름 조작이 늦게 이루어질 수 있는 문제점을 가진다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0115189호 대한민국 특허등록 제10-0932385호 대한민국 특허등록 제10-0729178호
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 모터케이스에 설치되어 모터와 같이 구동하는 구동기어와 기어 맞물림되는 링기어의 회전동작으로 볼밸브가 회전되면서 유로를 선택적으로 개폐하고, 리미트 스위치로 회전량을 제어함으로써, 볼밸브의 개폐동작을 간소화하면서 기어모터를 볼밸브 본체에서 분리하기 편리함으로 고장수리를 신속하게 할 수 있는 전동 볼 밸브를 제공함에 있다.
본 발명의 다른목적은 리미트 스위치의 개수를 줄여 제어구성이 간단하게 형성될 수 있도록 하면서 구동기어와 링기어의 연결동작에 의해 볼밸브가 보다 정확하고 안정적인 개폐 작동을 반복할 수 있도록 하기 위한 전동 볼 밸브를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브몸체의 내부에 형성된 유로를 개폐하는 볼이 구비된 전동 볼 밸브에 있어서, 상기 밸브몸체의 상면에 조립되며 내부에 모터축이 연결된 모터를 내장하는 모터케이스와, 상기 모터케이스의 하단에 노출되며 상기 모터축과 연결되는 구동기어와, 상기 구동기어가 내연에 형성된 기어와 결합되며 상기 밸브몸체 내부 상단에 설치되는 링기어 및 상기 링기어의 하단에 설치된 리브와 대응하며 상기 링기어의 하단에서 온/오프동작을 이루는 리미트스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 링기어는 반원형상으로 이루어지는 하단에 리브가 수평면으로 형성되고, 각 리브는 회동범위에 따라 상기 링기어 하단에 설치된 각 리미트스위치를 온/오프가 이루어지도록 접점되는 특징이 있다.
또한 상기 링기어는 상기 밸브몸체 상단에 회동 가능하게 설치되며, 중앙에는 밸브몸체의 내부 유로를 개폐하는 볼에 세워져 있는 볼회전축이 설치되는 특징이 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 밸브몸체의 볼밸브와 기어모터의 모터축이 구동기어와 링기어와 연결되고 링기어 내부에는 리미트스위치에 의하여 회전량을 제어함으로써, 모터가 회전되는 동안 구동기어와 링기어의 회전을 통하여 볼밸브가 회전됨과 동시에 볼밸브에 의하여 유로가 개폐됨으로 그 구성이 간소하여 생산비용을 저렴하게 할 수 있고, 또한 링기어 내부에 배치되어 있는 리미트스위치에 의하여 링기어의 회전량을 단속할 수 있으므로 볼밸브의 개폐위치가 정확하게 제어됨으로 제품의 신뢰성이 향상되는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전동 볼밸브의 정면도이고,
도 2는 본 발명에 의한 모터케이스에 설치된 구동기어를 보인 평면도이고,
도 3은 본 발명에 의한 밸브몸체의 평면도이고,
도 4는 본 발명에 의한 구동기어와 링기어의 동작상태를 나타낸 작용 구성도이고,
도 5는 본 발명에 의한 리미트스위치의 작용 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 전동 볼 밸브를 정면도로 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 모터케이스에 설치된 구동기어를 평면도로 나타내고, 도 3은 본 발명에 의한 밸브몸체를 평면도로 나타내고 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 모터케이스(10)와, 모터케이스(10) 저면에 회동이 자유롭게 설치되는 구동기어(20)와, 밸브몸체(30)와 밸브몸체(30)에 설치되는 링기어(40)와, 상기 링기어(40)와 연결되어 밸브몸체(30)에 장착되는 한 쌍의 리미트스위치(40a)(40b)로 구성된다.
모터케이스(10)는 내부에 모터축(14)과 연결된 모터(12)가 배치되어 있으며, 모우터축(14)의 하단에는 외부로 노출된 구동기어(20)가 설치되어 있다.
구동기어(20)는 상기 모터(12)의 회전력을 모터축(14)에 의하여 전달받아 회전이 가능하고, 복수개의 기어로 형성되어 상기 밸브몸체(30)의 내부 상면에 설치되어 있는 링기어(40)와 기어접촉되어 있다.
밸브몸체(30)는 상면에는 상기 모터케이스(10)가 조립되며 모터케이스(10)에 설치되어 있는 상기 구동기어(20)와 연결되는 링기어(40)가 내부 상부에 설치되어 있다.
또한 밸브몸체(30) 내부에는 유로(32)가 형성되고 유로(32) 중앙에는 구멍(62)이 형성된 볼(60)이 설치되어 있다.
상기 유로(32)는 볼(60)의 회전에 의하여 유로(32)와 일치하는 구멍(62)이 대응하여 개폐가 이루어지고, 상기 볼(60)은 상기 링키어(40)와 볼회전축(64)으로 연결되어 있다.
상기 링기어(40)는 내연에 복수개의 기어가 형성되며 반원형태를 이루고 있으며 중앙에는 수직방향으로 볼회전축(64)이 밸브몸체(30) 내부에 설치된다.
여기서 밸브몸체(30)의 유로(32)는 볼(60)에 형성되어 있는 구멍(62)이 유로(32)와 일치되면 밸브몸체(30)가 개방된다.
따라서 볼(60)은 상기 모터(12)를 연결되는 모터축(14)에 연결되는 구동기어(20)와, 구동기어(20)와 기어체결된 링기어(40)에 연결되어 있는 볼회전축(62)에 연결되어 일체적으로 구동을 이루도록 연결되어 있는 것이다.
상기 링기어(40)의 하부에는 마주하는 한 쌍의 리미트스위치(50a)(50b)가 설치되어 도시를 생략한 PCB 기판회로와 연결되어 있다.
또한 리미트스위치(50a)(50b)는 링기어(40)의 하단에 180°간격으로 벌어진 리브(42)(44)에 의하여 온/오프 작동이 이루어진다.
상기 링기어(40)가 회동하면서 리브(42)(44)가 선택적으로 상기 리미트스위치(50a)(50b)를 온/오프 시킬 때 링기어(40)에 의하여 회전되는 볼회전축(64)이 한 방향으로 90도 각도만큼 간헐적으로 회전되면서 유로(32)가 개폐되도록하고 있다.
즉 링기어(40)의 하단의 리브(42)(44)들에 간섭되는 리미트스위치(50a)(50b)가 구비되며 이 리미트스위치(50a)(50b)에 의해 모터(12)의 회전이 콘트롤 된다.
상기 모터(12), 구동기어(20)는 모터케이스(10)에 내장되고, 링기어(40)와 내접되는 구동기어(20) 및 각 리미트스위치(50a)(50b)는 밸브몸체(30)의 내부에 내장되어 있으며 밸브몸체(30)의 내부에 형성된 유로(32)에 설치되어 있는 볼(60)이 상기 링기어(40)와 볼회전축(64)을 통하여 서로 연결된다.
여기서 상기 모터케이스(10)와 밸브몸체(30)가 조립수단인 볼트로 연결되며, 모터케이스(10)를 분리하고자 할 때 볼트를 제거하면 쉽게 분리된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 전원공급이 되면 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 모터케이스(10)에 설치되어 있는 모터(20)가 모터축(14)에 연결되어 있는 구동기어(20)를 회전시키고, 구동기어(20)는 링기어(40)의 내연에 결합되어 회전력을 전달한다.
이렇게 구동기어(20)의 회전에 대응하여 링기어(20)가 회전하되, 링기어(20)의 하단에 설치되어 있는 각각의 리미트스위치(50a)(50b)는 상기 링기어(20)의 벌어져 있는 리브(42)(44)와 대응하여 온/오프 동작을 실현하게 된다.
따라서 각 리미트스위치(50a)(50b)의 온/오프 동작에 따라 볼(60)은 정역회전을 하면서 유로(32)를 구멍(62)과 일치하거나 닫는 동작을 이루게 된다.
즉 볼(60)이 회전되어 구멍(62)과 유로(32)가 엇갈린 상태로 되면 유로(32)가 막히고 밸브몸체(30)가 폐쇄된다.
이렇게 구멍(62)이 유로(32)와 최대한 엇갈리면 리미트스위치(50a)(50b) 신호에 의하여 모터(12)가 정지된다. 모터축(14)이 회전되는 동안 이와 연결된 구동기어(20) 및 링기어(40)에 의해 링기어(40)의 리브(42)(44)가 각 리미트스위치(50a)(50b)를 눌러준다.
각 리미트스위치(50a)(50b)는 구멍(62)과 유로(32)가 최대한 일치되어 유로가 개방됐을 때와 최대한 엇갈려 폐쇄됐을 때를 감지하도록 구비된 것이며 이때 모터(12)가 전기적 신호에 의하여 정지되도록 하는 것이다.
따라서 모터(12)를 원하는 위치에서 정지시킬 수 있음으로 유로의 개폐를 정확하게 조정할 수 있다.
10; 모터케이스 12; 모터
14; 모터축 20; 구동기어
30; 밸브몸체 32; 유로
40; 링기어 42,44; 리브
50a,50b; 리미트스위치 60; 볼
62; 구멍 64; 볼회전축

Claims (3)

  1. 밸브몸체(30)의 내부에 형성된 유로를 개폐하는 볼이 구비된 전동 볼 밸브에 있어서,
    상기 밸브몸체(30)의 상면에 조립되며 내부에 모터축(14)이 연결된 모터(12)를 내장하는 모터케이스(10)와;
    상기 모터케이스(10)의 하단에 노출되며 상기 모터축(14)과 연결되는 구동기어(20)와;
    상기 구동기어(20)가 내연에 형성된 기어와 결합되며 상기 밸브몸체(30) 내부 상단에 설치되는 링기어(40); 및
    상기 링기어(40)의 하단에 설치된 리브(42)(44)와 대응하며 상기 링기어(40)의 하단에서 온/오프동작을 이루는 리미트스위치(50a)(50b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 볼밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 링기어(40)는 반원형상으로 이루어지는 하단에 리브(42)(44)가 수평면으로 형성되고, 각 리브(42)(44)는 회동범위에 따라 상기 링기어(40) 하단에 설치된 각 리미트스위치(50a)(50b)를 온/오프가 이루어지도록 접점되는 것을 특징으로 하는 전동 볼밸브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 링기어(40)는 상기 밸브몸체(30) 상단에 회동 가능하게 설치되며, 중앙에는 밸브몸체(30)의 내부 유로(32)를 개폐하는 볼(60)에 세워져 있는 볼회전축(64)이 설치된 것을 특징으로 하는 전동 볼밸브.
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