KR101730633B1 - 산업용 밸브 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 밸브 액츄에이터에 관한 것으로서, 핸들 조작에 의해 베벨 기어의 결합으로 회전력이 전달되도록 하여 구동축이 승강 또는 회전하면서 게이트를 개폐시키도록 하는 구성에 있어서, 베벨 기어 중 링기어(10)의 상호 대칭되는 양측에서 저면으로부터 일정 높이가 하향 돌출되도록 구비되는 한 쌍의 햄머용 돌기(40); 상기 링기어(10)의 중앙을 관통하면서 구동축이 결합되는 드라이브 슬리이브(20)의 상호 대칭이 되는 양측의 외주면으로부터 외측으로 일정 폭이 연장되도록 형성되고, 상기 햄머용 돌기(40)와는 단부간 회전 방향으로 일정 각도가 이격되도록 동일 수평선상에 형성되는 걸림돌기(50)를 구비하는 구성으로 이루어지도록 하여 게이트를 개폐하는 특정한 시점에서의 핸들 조작력을 저감될 수 있도록 하는데 특징이 있다.

Description

산업용 밸브 액츄에이터{Actuator of inderstrial valve}

본 발명은 산업용 밸브 액츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 게이트를 개폐하는 수문이나 도어가 승하강을 위한 핸들 조작 시 보다 강한 핸들 조작력이 필요로 하는 시점에서 햄머 타격 기능이 수행되도록 하여 핸들 조작의 편의와 정확한 밸브 개폐가 가능하도록 하는 산업용 밸브 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 밸브 액츄에이터는 산업 분야에서 다양한 유체의 공급을 단속하기 위해 사용되는 기구이다.

산업용 밸브는 주로 석유화학, 정유, 조선 및 정수장, 발전소 등의 다양한 산업 분야에서 사용되면서 게이트가 개폐되도록 하여 유체의 흐름이 제어되도록 한다.

유체를 제어하는 정밀도나 안전성에 따라서 유체의 유동 제어를 자동화에 의해 전자적으로 제어하기도 하나 직접 관리자에 의해 제어되도록 하기도 한다.

즉 도어를 승강시키도록 하는 밸브 액츄에이터는 모터를 이용한 전동식과 사람이 직접 손으로 작동시키는 수동식으로 나누어진다.

전동식은 직접 사람이 모터를 구동시킬 수도 있으나, 자동제어에 의하여 일정 프로그램에 의해 전자적으로 구동되게 할 수도 있다.

다만 수동식은 직접 관리자의 수작업에 의해서 개폐되도록 하는 것이므로 주로 정수장이나 발전소 및 농수로 등에서 적용되고 있다.

등록실용신안 제0210733호(2000.11.07.명칭:제수밸브의 축이음 구조)는 핸들을 시계 또는 반시계방향으로 회전시켜 유관의 통로가 개폐되도록 하는 구성에 관한 것이다.

종래기술에서는 수동으로 핸들을 회전 시 그 회전력에 의해서만 통로가 개폐되도록 하고 있다.

하지만 도어나 수문 개폐 시 통로가 개폐되는 시점 즉 도어나 수문의 하단부가 프레임에 밀착되거나 프레임으로부터 분리되는 때에는 매우 강력한 압력이 영향을 미치게 되어 핸들 조작에 어려움이 많은 문제가 있다.

또한, 작업자의 조작력에 의해서만 게이트를 개폐시키게 되면 게이트의 차폐가 불안정하게 이루어지면서 유체의 차폐력 저하와 함께 과도한 조작력으로 인한 부품 손상 및 신체에 무리를 주게 되는 문제가 발생되기도 한다.

등록실용신안 제0210733호(2000.11.07.)

이에 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 구동 기어와 슬리이브간 상호 맞춤 조립되도록 하면서 구동 기어와 슬리이브 간 조립면간 일정 간격의 유격이 형성되도록 하여 게이트가 개폐되는 순간에서 핸들 조작 시 햄머기능에 의해 핸들 조작력을 대폭적으로 감소할 수 있도록 하는 산업용 밸브 액츄에이터를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명은 게이트의 보다 정확한 개폐에 의해 유체의 차폐 기능이 보다 향상되도록 하는 산업용 밸브 액츄에이터를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위하여 본 발명의 산업용 밸브 액츄에이터는, 핸들 조작에 의해 베벨 기어의 결합으로 회전력이 전달되도록 하여 구동축이 승강 또는 회전하면서 게이트를 개폐시키도록 하는 구성에 있어서, 베벨 기어 중 링기어의 상호 대칭되는 양측에서 저면으로부터 일정 높이가 하향 돌출되도록 구비되는 한 쌍의 햄머용 돌기; 상기 링기어의 중앙을 관통하면서 구동축이 결합되는 드라이브 슬리이브의 상호 대칭이 되는 양측의 외주면으로부터 외측으로 일정 폭이 연장되도록 형성되고, 상기 햄머용 돌기와는 단부간 회전 방향으로 일정 각도가 이격되도록 동일 수평선상에 형성되는 걸림돌기의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 산업용 밸브 액츄에이터는 링기어와 드라이브 슬리이브의 결합 구조를 개선하는 간단한 구조 개선에 의해 손쉬운 적용이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명은 링기어를 단순히 드라이브 슬리이브에 돌기간 맞춤에 의해 연결되게 함으로써 돌기간의 유격을 통해 핸들 조작 시 햄머 타격을 가할 수 있도록 하여 좀더 손쉬운 조작을 할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 분리 사시도
도 2는 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 링기어에 형성되는 햄머용 돌기의 형성 구조를 예시한 링기어의 저면 사시도
도 3은 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터에서 드라이브 슬리이브에 형성되는 걸림돌기의 형성 구조의 다른 실시예를 도시한 평면도
도 4는 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터에서 드라이브 슬리이브에 링기어를 조립한 구조를 예시한 저면도
도 5는 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터에서 핸들 조작에 의해 링기어를 회전시켜 드라이브 슬리이브를 구동시키는 작동 구조를 예시한 저면도
도 6은 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터에서 핸들의 정역회전 조작에 의해 햄머용 돌기가 걸림돌기를 타격하는 작동 구조를 예시한 저면도

이하, 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 분리 사시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 산업용 밸브 액츄에이터는 밸브 하우징의 일측에서 핸들을 회전시키면 핸들 회전력에 의해 회전하는 베벨 기어에 의해 구동력이 측방에서 수직의 방향으로 전달된다.

밸브 하우징에서 베벨 기어 중 링기어(10)에는 중앙에 수직으로 통형상의 드라이브 슬리이브(20)가 결합되고, 드라이브 슬리이브(20)의 중앙으로는 스템 너트(30)가 연결되도록 한다.

이때 드라이브 슬리이브(20)에는 스템 너트(30)가 하향 슬라이딩 삽입되도록 하면서 드라이브 슬리이브(20)의 내경부 하부에서 더브테일 결합에 의해 동시에 회전 가능하게 결합된다.

다만, 본 발명은 링기어(10)와 드라이브 슬리이브(20)가 상호 간단한 조립에 의해 결합되도록 하는 결합 구조를 개선하도록 하는데 특징이 있다.

즉 링기어(10)의 저면과 이 링기어(10)를 상부로부터 외주면을 타고 삽입되게 하면서 일정 높이에서 링기어(10)가 안치되면서 상호 회전 연동할 수 있도록 하는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 링기어에 형성되는 햄머용 돌기의 형성 구조를 예시한 링기어의 저면 사시도이다.

이를 위해 링기어(10)의 저면에는 상호 대칭되는 양측에서 일정 높이로 하향 돌출되도록 하여 햄머용 돌기(40)가 일체로 형성되도록 한다.

즉 링기어(10)는 저면이 평면으로 이루어지도록 하고 있으므로 이러한 평면의 저면으로부터 일정 높이로 햄머용 돌기(40)가 일체로 형성되도록 하되 햄머용 돌기(40)는 상호 대칭되는 양측에 형성되도록 한다.

다만 햄머용 돌기(40)는 링기어(10)의 저면에서 일정 폭으로 링기어(10)의 저면측 주면을 따라 일정 각도로서 형성되게 하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 링기어(10)는 원통형의 드라이브 슬리이브(20) 상부로부터 조립된다.

드라이브 슬리이브(20)는 내부로 스템 너트(30)가 일체로 회전 가능하게 삽입되도록 원통형으로 형성되는 구성이다.

따라서 드라이브 슬리이브(20)는 상부가 링기어(10)의 내경보다는 작은 외경으로 이루어지도록 하여 링기어(10)에 관통 삽입되는 상태에서도 회전이 가능하도록 한다.

이때 드라이브 슬리이브(20)의 외주면에는 도 1에서와 같이 중간 높이에 직경을 보다 크게 형성되도록 한 링형의 2단의 걸림턱(21)(22)이 형성되도록 하고 있는 바 이중 상부의 걸림턱(21)에는 밸브 하우징의 내주면과 베어링 결합되도록 외주면으로는 베어링(미도시)이 결합되고, 하부의 걸림턱(22)에는 링기어(10)가 안치되도록 한다.

따라서 드라이브 슬리이브(20)의 상부로부터 링기어(10)를 삽입하게 되면 링기어(10)는 하부의 걸림턱(22)에 저면의 안쪽면이 얹혀지면서 링기어(10)가 더이상 하향 이동하지 못하도록 한다.

다만, 드라이브 슬리이브(20)의 하부측 걸림턱(22)에는 상호 대칭되는 양측의 외주면으로부터 일정 폭으로 외경을 따라 일정 각도만큼 돌출되도록 하여 걸림돌기(50)가 일체로 형성되도록 한다.

하부측 걸림턱(22)에서 외측으로 돌출되게 구비되는 걸림돌기(50)는 링기어(10)에 형성되는 햄머용 돌기(40)와 동일 수직선상에서 동일한 반경에 형성되도록 한다.

이렇게 드라이브 슬리이브(20)의 하부측 걸림턱(22)에 링기어(10)가 얹혀지도록 하면서 링기어(10)의 햄머용 돌기(40)는 걸림턱(22)으로부터 형성한 걸림돌기(50)들 사이로 삽입된다.

즉, 링기어(10)를 조립하면서 햄머용 돌기(40)와 걸림돌기(50)는 서로 겹쳐지지 않도록 하면서 서로 엇갈리게 하여 동일 수평선상에 위치되도록 한다.

이때 드라이브 슬리이브(20)측 양측의 걸림돌기(50) 사이에 위치되는 링기어(10)의 햄머용 돌기(40)는 양측의 걸림돌기(50)들 사이에서 일정 각도 이동할 수 있도록 이격되도록 한다.

이렇게 이격되는 햄머용 돌기(40)와 걸림돌기(50)의 상호 마주보게 되는 단부간은 면접촉되도록 하면서 단면간 이격되는 각도는 핸들을 1회 조작하는 각도 내에서 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명의 드라이브 슬리이브(20)에는 도 3에서와 같이 하부측 걸림턱(22)의 외주면 양측으로 형성되는 걸림돌기(50)들로부터는 햄머용 돌기(40)의 형성 각도만큼을 동일한 회전방향으로 이격시켜 또 다른 걸림돌기(50)가 형성되게 할 수도 있다.

이와 같이 양측 걸림돌기(50)의 일측방으로 햄머용 돌기(40)의 형성 각도만큼 이격되도록 하여 또 다른 걸림돌기(50)를 형성하게 되면 드라이브 슬리이브(20)에 링기어(10)를 조립 시 링기어(10)에 형성되는 일측의 햄머용 돌기(40)가 햄머용 돌기(40)의 형성 각도만큼 이격되게 형성한 한 쌍의 걸림돌기(50) 사이에 맞춤 삽입되게 함으로써 링기어(10)의 회전 시 드라이브 슬리이브(20)가 동시에 회전할 수 있도록 하여 종전과 같은 전동식의 구동 방식에서도 본 발명의 드라이브 슬리이브(20)를 적용할 수가 있게 된다.

즉 드라이브 슬리이브(20)에 상기에서와 같이 4개의 걸림돌기(50)를 형성하게 되면 링기어(10)에 형성되는 햄머용 돌기(40)가 한 쌍의 걸림돌기(50) 사이에 맞춤 삽입되도록 하면 종전과 같이 핸들 조작에 의해서 동시에 구동축이 연동되게 하는 구성으로 적용할 수도 있으므로 전동식과 수동식에 본 발명의 드라이브 슬리이브(20)를 공통적으로 사용할 수가 있다.

이상의 구성에 따른 산업용 밸브 액츄에이터의 작용과 그의 효과에 대해 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 산업용 밸브 액츄에이터에서 드라이브 슬리이브에 링기어를 조립한 구조를 예시한 저면도로서, 도시한 바와 같이 드라이브 슬리이브(20)에 상부로부터 링기어(10)가 조립되도록 하면서 드라이브 슬리이브(20)에 형성한 걸림돌기(50) 사이에 링기어(10)의 햄머용 돌기(40)가 위치되도록 한다.

이렇게 드라이브 슬리이브(20)에 링기어(10)가 결합된 상태에서 핸들을 일정 각도 수동으로 회전시키게 되면 도 5에서와 같이 베벨기어 결합으로 연결된 링기어(10)의 회전에 의해서 링기어(10)에 형성한 햄머용 돌기(40)는 드라이브 슬리이브(20)에 형성한 걸림돌기(50)의 각 단부와 면접촉되는 상태가 된다.

링기어(10)의 회전에 의해 햄머용 돌기(40)와 걸림돌기(50)가 접촉되도록 한 상태에서 계속해서 핸들을 회전시키게 되면 링기어(10)와 드라이브 슬리이브(20)는 동시에 회전하게 되므로 핸들의 조작력에 의해 구동축이 동시에 구동하게 된다.

즉 게이트가 완전히 개방된 상태에서 닫혀지게 될 때에나 닫혀진 상태에서 일정 높이가 개방된 상태에서 더욱 개방되도록 하는 때에는 핸들의 조작력에 의해서 구동축이 동시에 구동하도록 하여도 구동축에 의해 회전 또는 승강하게 되는 수문이나 도어가 즉각적으로 작동하는데 전혀 무리가 없다.

다만 게이트가 닫혀지면서 게이트의 하단부에 수문이나 도어의 하단부가 근접하거나 게이트가 완전히 닫혀진 상태에서 개방시키고자 할 때에는 수문이나 도어에 가해지는 수압이 가장 크게 작용하게 된다.

특히 게이트가 닫힌 상태에서는 게이트의 하단부에서 수문이나 도어의 하단부와 보다 강력하게 밀착되어야만 유체의 리크를 방지할 수가 있으나 게이트가 완전히 닫혀지는 순간과 닫혀진 게이트가 열리는 작용을 핸들 조작력에 의해서만 수행되도록 하는 것은 거의 불가능할 뿐만 아니라 핸들 조작 시 신체에 무리를 주게 되는 폐해가 발생된다.

따라서, 본 발명에서는 링기어(10)의 햄머용 돌기(40)와 걸림돌기(50)가 접촉되도록 한 상태에서 핸들을 일정 각도 역회전시키게 되면 걸림돌기(50)로부터 햄머용 돌기(40)가 도 6에서와 같이 일정 각도 이격되는 상태가 되며, 이 상태에서 핸들을 정방향으로 강하게 회전시키게 되면 링기어(10)의 회전에 의해 햄머용 돌기(40)가 걸림돌기(50)를 강하게 타격하게 된다.

이렇게 핸들을 일정 각도 역회전시켰다가 보다 빠르게 정회전시키는 동작을 반복하게 되면 걸림돌기(50)에는 햄머용 돌기(40)가 연속 충돌하면서 햄머 기능을 수행하게 되고, 이러한 햄머 기능에 의해서는 단순한 핸들 조작 시보다는 3배 이상의 조작력이 발휘될 수가 있게 된다.

이와 같이 간단히 핸들의 조작 방법을 변경하기만 하면 좀더 강력한 조작력이 발휘되면서 가장 작동 부하가 심한 위치에서의 조작력을 대폭 경감시킬 수가 있게 되므로 조작의 편의를 제공할 수가 있게 된다.

또한, 이러한 강력한 조작력에 의해 게이트의 개폐력을 향상시킬 수가 있게 되면서 개폐 작동 효율성과 신뢰성을 대폭적으로 향상시키게 된다.

특히, 본 발명의 드라이브 슬리이브(20)에 형성되는 한 쌍의 걸림돌기(50) 사이에 햄머용 돌기(40)가 각각 맞춤 삽입되도록 하면 결국 하나의 걸림돌기(50)가 형성되도록 하면 수동 방식에 의해서 뿐만 아니라 전동 방식의 구동 구조에서도 본 발명의 적용이 가능하므로 제작비를 더욱 절감할 수가 있도록 한다.

10 : 링기어 20 : 드라이브 슬리이브
21,22 : 걸림턱 30 : 스템 너트
40 : 햄머용 돌기 50 : 걸림돌기

Claims (2)

1. 핸들 조작에 의해 베벨 기어의 결합으로 회전력이 전달되도록 하여 구동축이 승강 또는 회전하면서 게이트를 개폐시키도록 하는 구성에 있어서,
   베벨 기어 중 링기어(10)의 상호 대칭되는 양측에서 저면으로부터 일정 높이가 하향 돌출되도록 구비되는 한 쌍의 햄머용 돌기(40);
   상기 링기어(10)의 중앙을 관통하여 구동축으로 결합되는 드라이브 슬리이브(20)의 중간높이에 직경보다 큰 밸브 하우징의 내주면에 베어링이 결합되는 상부 걸림턱(21)과 링기어가 안치되는 하부 걸림턱(22)으로 2단의 걸림턱(21, 22)이 형성되고, 상호 대칭이 되는 양측의 외주면으로부터 외측으로 일정 폭이 연장되도록 형성되고, 상기 햄머용 돌기(40)와는 동일 수평선상에서 서로 엇갈리게 하면서 하부 걸림턱(22)에서 외측으로 돌출되게 단부간 회전 방향으로 일정 각도가 이격되도록 동일 수평선상에 형성되는 걸림돌기(50);
   의 결합으로 이루어지는 산업용 밸브 액츄에이터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 걸림돌기(50)는 상기 드라이브 슬리이브(20)의 외주면 양측에서 각 걸림돌기(50)로부터는 상기 햄머용 돌기(40) 사이즈의 형성 각도만큼 동일한 회전방향으로 이격시켜 또 다른 걸림돌기(50)가 형성되도록 하는 산업용 밸브 액츄에이터.
   
   

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