KR101805483B1 - 공압 구동식 댐퍼 개폐장치 - Google Patents

공압 구동식 댐퍼 개폐장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 댐퍼 개폐장치에 관한 것으로서, 특히 공압에 의해 구동되는 댐퍼 개폐장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 공압 인가시에 댐퍼의 개방 방향으로 스핀들을 회전시키는 제1 공압 액추에이터; 상기 스핀들과 함께 회전하는 래칫부; 상기 래칫부와 상호작용하며 걸림위치와 풀림위치 사이를 이동하는 단턱부를 구비하는 걸림부재; 및 공압 인가시에 상기 걸림부재를 상기 걸림위치로부터 상기 풀림위치로 이동시키는 제2 공압 액추에이터를 포함하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치가 제공된다.

Description

공압 구동식 댐퍼 개폐장치 {PNEUMATICALLY ACTUATED DAMPER OPENING AND CLOSING APPARATUS}
본 발명은 댐퍼 개폐장치에 관한 것으로서, 특히 공압에 의해 구동되는 댐퍼 개폐장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 환기, 실내온도 조절 및 방화를 위하여 공기의 송풍량을 조절하는 조절판인 댐퍼(damper)가 공기 순환 덕트에 설치되어 사용되고 있다. 종래의 공압 구동식 댐퍼 개폐장치는 댐퍼를 구동하는 공압 액추에이터에 공압이 인가되면 댐퍼가 열리고, 공압이 끊기면 공압 액추에이터 내에 설치된 복원 스프링에 의해 댐퍼가 닫히는 방식으로 작동한다. 이러한 종래의 공압 구동식 댐퍼 개폐장치에서 만일 공압의 개폐를 제어하는 솔레노이드 밸브에 전원이 제대로 공급되지 않거나 공압 손실 등의 문제가 발생할 경우에는 공압 액추에이터에 충분한 공기압에 제공되지 못하므로 댐퍼가 닫히게 되어서 환기가 중단되므로 해당 룸의 온도는 상승하게 된다. 그에 따라, 룸 내의 전기/전자 장비의 기능이 저하되고 최종적으로는 장비의 고장을 유발하게 된다. 특히, 선박의 DP(Dynamic Positioning)에 관련된 장비가 설치된 룸에 사용되는 댐퍼는, 정상 상황(예를 들어, 화재/폭발/ 바닷물의 범람이 없는 경우)에서 전원 및 공기압이 끊기더라도 항상 열려 있어야만 하고, 비상 상황(예를 들어, 화재/폭발/ 바닷물의 범람이 있는 경우)에서 전원 및 공기압이 끊기게 되면 항상 닫혀있어야 하는데, 종래의 공압 구동식 댐퍼 개폐장치로는 두 조건을 모두 만족시키지 못하게 된다.
본 발명의 목적은 전원 및 공기압이 끊기더라도 댐퍼가 개방 상태를 유지하도록 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 정상 상황에서는 항상 개방 상태를 유지하고, 비상 상황에서는 폐쇄 상태를 유지하도록 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 댐퍼의 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 전환이 용이한 공압 구동식 댐퍼 개폐장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일측면에 따르면, 공압 인가시에 댐퍼의 개방 방향으로 스핀들을 회전시키는 제1 공압 액추에이터; 상기 스핀들과 함께 회전하는 래칫부; 상기 래칫부와 상호작용하며 걸림위치와 풀림위치 사이를 이동하는 단턱부를 구비하는 걸림부재; 및 공압 인가시에 상기 걸림부재를 상기 걸림위치로부터 상기 풀림위치로 이동시키는 제2 공압 액추에이터를 포함하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치가 제공된다.
상기 래칫부는 상기 단턱부에 걸릴 수 있는 걸림턱과, 상기 걸림턱의 끝단으로부터 연장되며 상기 단턱부와 미끄지며 접촉하는 미끄럼 접촉면을 구비할 수 있으며, 상기 미끄럼 접촉면은 상기 스핀들의 원주방향을 따라 적어도 90도의 구간에 걸쳐서 형성된 것일 수 있다.
상기 제2 공압 액추에이터는 공압 미인가시에 상기 걸림부재의 단턱부가 상기 래칫부 쪽으로 이동하도록 힘을 가하는 스프링을 구비할 수 있다.
상기 걸림부재는 상기 스핀들과 평행한 회전축을 중심으로 회전가능한 막대형상일 수 있다.
상기 제1 공압 액추에이터는 공압 미인가시에 상기 댐퍼의 폐쇄 방향으로 상기 스핀들이 회전하도록 힘을 가하는 탄성부재를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 공압 인가시에는 댐퍼의 개방 방향으로 스핀들을 회전시키고 공압 미인가시에는 댐퍼의 폐쇄 방향으로 스핀들을 회전시키는 제1 공압 액추에이터; 상기 스핀들과 함께 회전하는 래칫부; 상기 래칫부와 상호작용하는 걸림부재; 및 공압 미인가시에는 상기 스핀들의 회전을 제한하며 공압 인가시에는 상기 스핀들의 회전을 허락하도록 상기 걸림부재를 위치시키는 제2 공압 압축 액추에이터를 포함하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 스핀들과 함께 회전하는 래칫부 및 래칫부와 상호작용하는 걸림부재가 구비되므로 댐퍼가 개방된 상태에서 액추에이터의 작동에 문제가 발생하더라도 댐퍼는 개방상태를 안정적으로 유지할 수 있어서, 선박의 DP 장비가 설치된 룸에 대한 안정적인 온도 유지가 가능하게 된다.
그리고, 스핀들과 함께 회전하는 래칫부 및 래칫부와 상호작용하는 걸림부재와, 랫칫부와 걸림부재의 걸림상태를 조절하는 추가적인 공압 액추에이터가 구비되므로, 정상 상황에서는 댐퍼가 항상 개방 상태를 유지하고, 비상 상황에서는 댐퍼가 폐쇄 상태를 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 래칫부에는 걸림부재와 접촉하며 미끄러지는 미끄럼 접촉부가 형성되므로 댐퍼의 개방 상태와 폐쇄 상태 사이의 전환이 용이하게 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼 개폐장치를 도시한 것으로서, 개방 상태에서의 작동을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경시키기 위한 댐퍼 개폐장치의 작동을 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 댐퍼 개폐장치를 도시한 것으로서, 폐쇄 상태에서의 작동을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐퍼 개폐장치를 도시한 것으로서, 개방 상태에서의 작동을 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 개방 상태에서 폐쇄 상태로 변경시키기 위한 댐퍼 개폐장치의 작동을 도시한 것이며, 도 3은 도 1에 도시된 댐퍼 개폐장치를 도시한 것으로서, 폐쇄 상태에서의 작동을 도시한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 댐퍼 개폐장치(100)는 댐퍼(D)와 연결되는 스핀들(110)과, 스핀들(110)에 고정된 래칫부(120)와, 스핀들(110)을 회전시키는 제1 공압 액추에이터(130)와, 래칫부(120)와 상호작용하는 걸림부재(140)와, 걸림부재(140)를 이동시키는 제2 공압 액추에이터(150)와, 제1 공압 액추에이터(130)로의 공압 제공을 제어하는 제1 개폐 밸브(160)와, 제2 공압 액추에이터(150)로의 공압 제공을 제어하는 제2 개폐 밸브(170)와, 공압을 일정하게 유지시키는 압력 레귤레이터(180)를 포함한다.
스핀들(110)은 댐퍼(D)와 연결되어서 댐퍼(D)와 함께 회전한다. 스핀들(110)에 댐퍼(D)가 직접 고정 결합될 수도 있으나, 이와는 달리 다른 기계적 연결 장치에 의해 간접적으로 연결될 수도 있다. 스핀들(110)의 회전에 의해 댐퍼(D)는 개방 상태(도 1의 상태)와 폐쇄 상태(도 3의 상태) 사이에서 전환된다.
래칫부(120)는 스핀들(110)을 회전축으로 하여 함께 회전하도록 스핀들(110)로부터 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 형성된다. 래칫부(120)는 개방 위치(O)와 폐쇄 위치(C) 사이의 각도(a) 범위에서 스핀들(110)과 함께 회전하게 된다. 본 실시예에서는 개방 위치(O)와 폐쇄 위치(C) 사이의 각도는 90도이며, 도면에서 개방을 위한 회전방향은 시계방향이고 폐쇄를 위한 회전방향은 반시계방향인 것으로 도시하여 설명되지만 이는 실시예에 따라 바뀔 수도 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
래칫부(120)의 외주에는 걸림턱(121)과, 걸림턱(120)의 반경방향 바깥 끝단으로부터 매끄럽게 이어져 연장되는 미끄럼 접촉면(122)이 형성된다. 걸림턱(121)은 폐쇄를 위한 회전방향(도면상 반시계방향)을 향한다. 걸림턱(121)과 미끄럼 접촉면(122)은 걸림부재(140)와 상호작용하게 된다. 미끄럼 접촉면(122)은 래칫부(120)의 회전구간에서 걸림부재(140)와 접촉하게 되므로, 적어도 래칫부(120)의 회전각도에 해당하는 구간(즉, 본 실시예에서는 90도)에 걸쳐서 형성된다.
제1 공압 액추에이터(130)는 스핀들(110)에 회전력을 제공한다. 제1 공압 액추에이터(130)에 공압이 제공되면, 제1 공압 액추에이터(130)는 스핀들(110)에 개방을 위한 회전방향(도면상 시계방향)의 회전력을 제공한다. 도시되지는 않았으나, 제1 공압 액추에이터(130)는 스핀들(110)에 폐쇄를 위한 회전방향(도면상 반시계방향)의 회전력을 제공하는 폐쇄구동 탄성부재를 구비한다. 폐쇄구동 탄성부재(미도시)에 의한 회전력은 공압에 의한 개방을 위한 회전력보다는 작다. 따라서, 제1 공압 액추에이터(130)에 공압이 제공되면 스핀들(110)은 개방을 위한 방향으로 회전하고 개방 상태를 유지하게 되며, 제1 공압 액추에이터(130)에 공압이 제공되지 않으면 스핀들(110)은 폐쇄를 위한 방향으로 회전하고 폐쇄 상태를 유지하게 된다.
걸림부재(140)는 래칫부(120)와 상호작용하며 래칫부(120)의 회전위치를 제어한다. 걸림부재(140)는 대체로 길게 연장된 막대 형상으로서, 스핀들(110)과 평행하게 연장된 회전축(S)을 중심으로 회전가능하게 형성된다. 걸림부재(140)에는 래칫부(120)의 걸림턱(121)이 걸릴 수 있도록 형성된 단턱부(141)가 마련된다. 단턱부(141)의 바깥쪽 끝단(142)은 래칫부(120)의 미끄럼 접촉부(142)와 미끄럼 가능하게 접촉하게 된다. 걸림부재(140)는 제2 공압 액추에이터(150)의 작용에 의해 회전축(S)을 중심으로 회전하도록 힘을 받아서, 단턱부(141)가 래칫부(120)와 가까워지거나 멀어질 수 있게 된다. 단턱부(141)는 도 1에 도시된 바와 같이 래칫부(120)의 걸림턱(121)이 걸리는 걸림 위치에 위치하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 래칫부(120)의 걸림턱(121)이 풀리는 풀림 위치에 위치하게 된다.
제2 공압 액추에이터(150)는 걸림부재(140)에 회전력을 제공한다. 제2 공압 액추에이터(150)는 실린더(151)와, 실린더(151) 내에 위치하는 피스톤(152)과, 피스톤(152)으로부터 연장되어 걸림부재(140)와 연결되는 피스톤 로드(153)를 구비한다. 실린더(151)의 내부에는 피스톤(152)을 사이에 두고 피스톤 로드(153)가 구비되는 제1 공간(151a)과 제1 공간(151a)의 반대편에 구비되는 제2 공간(151b)이 형성된다. 제1 공간(151a)에는 피스톤 로드(153)를 감싸는 압축코일 스프링(154)이 구비되며, 압축코일 스프링(154)은 피스톤(152)을 제1 공간(151a) 쪽으로 민다. 제2 공간(151b)으로는 공압이 제공된다.
피스톤(152)은 제1 공간(151a)에 구비되는 압축코일 스프링(154)의 미는 힘과 제2 공간(152a)에 제공되는 공압의 미는 힘에 의해 실린더(151) 내에서 직선이동을 하게 된다. 제2 공압 액추에이터(150)에 공압이 제공되면 피스톤(152)은 압축코일 스프링(154)의 힘을 이기고 제1 공간(151a) 쪽으로 이동하도록 힘을 받으며, 제2 공압 액추에이터(150)에 공압이 제공되지 않으면 피스톤(152)은 압축코일 스프링(154)에 의해 제2 공간(151b) 쪽으로 이동하도록 힘을 받게 된다.
피스톤 로드(153)의 일단부는 피스톤(152)에 결합되며 타단부는 걸림부재(140)에 결합된다. 피스톤(152)의 이동에 의한 피스톤 로드(153)의 움직임에 따라 걸림부재(140)가 움직이게 된다. 제2 공압 액추에이터(150)는 공압이 제공될 때 걸림부재(140)의 단턱부(130)가 스핀들(110)로부터 멀어지는 방향으로 이동하도록 설치된다.
본 실시예에서는 실린더(151)의 제1 공간(151a)에 압축코일 스프링(154)을 설치한 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 실린더(151)의 제2 공간(151b)에 인장코일 스프링을 설치하여 동일한 작동을 구현할 수 있다.
제1 개폐 밸브(160)는 제1 공압 액추에이터(130)로 제공되는 공기압을 개폐한다. 본 실시예에서는 제1 개폐 밸브(160)는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것으로 설명한다.
제2 개폐 밸브(170)는 제2 공압 액추에이터(150)로 제공되는 공기압을 개폐한다. 본 실시예에서는 제2 개폐 밸브(170)는 솔레노이드 밸브로 이루어지는 것으로 설명한다.
공압 레귤레이터(180)는 공압펌프(미도시)로부터 제공되는 공기압을 일정하게 유지시키며 제1 개폐 밸브(160) 및 제2 개폐 밸브(170) 쪽으로 보낸다.
이제, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 개방 상태에서는 제1 공압 액추에이터(130)에는 공압이 인가되고, 제2 공압 액추에이터(150)에는 공압이 인가되지 않는다. 제1 공압 액추에이터(130)에 공압이 인가된 상태이므로, 스핀들(110)과 래칫부(120)는 개방 위치를 유지하게 된다. 또한, 제2 공압 액추에이터(150)에는 공압이 인가되지 않은 상태이므로, 제2 공압 액추에이터(150)의 피스톤(152)이 스프링(154)의 힘을 받아서 걸림부재(140)의 단턱부(141)가 래칫부(120)의 걸림턱(121)에 걸린 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 따라서, 정상 상황(예를 들어, 화재/폭발/바닷물의 범람이 없는 경우)에서 고장이나 오작동 등에 의해 제1 공압 액추에이터(130)에 적절한 공압이 인가되지 않더라도, 래칫부(120)의 걸림턱(121)이 걸림부재(140)의 단턱부(141)에 걸려서 개방 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
도 1에 도시된 개방 상태에서 폐쇄 상태로 전환하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 공압 액추에이터(130)에는 공압을 인가되지 않고, 제2 공압 액추에이터(150)에는 공압이 인가된다. 제2 공압 액추에이터(150)에 공압이 인가된 상태이므로, 제2 공압 액추에이터(150)의 피스톤(152)은 공압에 의해 스프링(154)의 힘을 이기고 이동하여 걸림부재(140)의 단턱부(141)가 래칫부(120)의 걸림턱(121)으로부터 풀리는 위치로 움직이게 된다. 이때, 제1 공압 액추에이터(130)에는 공압이 인가되지 않은 상태이므로, 스핀들(110)과 래칫부(120)는 제1 공압 액추에이터(130)에 마련되는 탄성부재(미도시)에 의해 댐퍼(D)를 폐쇄시키는 방향(도면에서 반시계방향)으로 회전하게 된다. 이후, 스핀들(110)과 래칫부(120)는 댐퍼(D)가 완전히 폐쇄된 위치까지 회전하여, 도 3에 도시된 바와 같은 폐쇄 상태를 유지하게 된다. 이때, 제1 공압 액추에이터(130)와 제2 공압 액추에이터(150)에 공압은 인가되지 않는다. 즉, 비상 상황(예를 들어, 화재/폭발/바닷물의 범람이 발생하는 경우)에서 전원이 끊기게 되면 댐퍼는 폐쇄된 상태를 유지하게 된다. 제2 공압 액추에이터(150)에 공압이 인가되지 않으므로, 제2 공압 액추에이터(150)의 스프링(154)에 의해 걸림부재(140)의 단턱부(141)의 끝단(142)은 래칫부(120)의 미끄럼 접촉면(122)과 접촉한 상태를 유지하게 된다.
도 3에 도시된 폐쇄 상태에서 댐퍼(D)를 개방하기 위해서는, 제1 공압 액추에이터(130)와 제2 공압 액추에이터(150) 중 제1 공압 액추에이터(130)에만 공압이 인가된다. 제1 공압 액추에이터(130)에 공압이 인가되면, 스핀들(110)과 래칫부(120)가 개방 위치(도2의 O)를 향해 회전하게 된다. 이때, 걸림부재(140)의 단턱부(141)의 끝단(142)은 제2 공압 액추에이터(150)의 스프링(154) 힘에 의해 미끄럼 접촉면(122)과의 접촉이 이루어지게 되며, 스핀들(110)과 래칫부(120)가 개방 위치(도2의 O)에 위치하게 되면, 걸림부재(140)의 단턱부(141)에 래칫부(120)의 걸림턱(121)이 걸리면서 도 1에 도시된 바와 같은 개방 상태가 안정적으로 유지된다.
이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 댐퍼 개폐장치 110 : 스핀들
120 : 래칫부 121 : 걸림턱
122 : 미끄럼 접촉부 130 : 제1 공압 액추에이터
140 : 걸림부재 141 : 단턱부
150 : 제2 공압 액추에이터 151 : 실린더
152 : 피스톤 153 : 피스톤 로드
154 : 스프링 160 : 제1 개폐 밸브
170 : 제2 개폐 밸브 180 : 공압 레귤레이터

Claims (7)

  1. 공압 인가시에 댐퍼의 개방 방향으로 스핀들을 회전시키는 제1 공압 액추에이터;
    상기 스핀들과 함께 회전하는 래칫부;
    상기 래칫부와 상호작용하며 걸림위치와 풀림위치 사이를 이동하는 단턱부를 구비하는 걸림부재; 및
    공압 인가시에 상기 걸림부재를 상기 걸림위치로부터 상기 풀림위치로 이동시키는 제2 공압 액추에이터;를 포함하고,
    상기 래칫부는 상기 단턱부에 걸릴 수 있는 걸림턱과, 상기 걸림턱의 끝단으로부터 연장되며 상기 단턱부와 미끄지며 접촉하는 미끄럼 접촉면을 구비하는 것을 특징으로 하는, 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미끄럼 접촉면은 상기 스핀들의 원주방향을 따라 적어도 90도의 구간에 걸쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 공압 액추에이터는 공압 미인가시에 상기 걸림부재의 단턱부가 상기 래칫부 쪽으로 이동하도록 힘을 가하는 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 걸림부재는 상기 스핀들과 평행한 회전축을 중심으로 회전가능한 막대형상인 것을 특징으로 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공압 액추에이터는 공압 미인가시에 상기 댐퍼의 폐쇄 방향으로 상기 스핀들이 회전하도록 힘을 가하는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공압 액추에이터는 공압 미인가시에는 상기 댐퍼의 폐쇄 방향으로 상기 스핀들을 회전시키고,
    상기 제2 공압 액추에이터는 공압 미인가시에는 상기 스핀들의 회전을 제한하는, 공압 구동식 댐퍼 개폐장치.
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