KR101945007B1 - 밸브셔터용 변속 기어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원바디 형태의 구동기어부재와 원바디 형태의 피동기어부재가 기어물림됨에 따라 기어물림 구조의 잦은 고장없이 가스밸브의 회전을 위한 피동기어부재의 신속하고 정교한 동작이 가능하도록 하는 기술로서, 최하단에서 상부로 갈수록 점차적으로 회전반경이 커지는 복수의 구동기어를 구비한 원바디 형태의 구동기어부재가 최하단에서 상부로 갈수록 점차적으로 회전반경이 작아지는 복수의 피동기어를 구비한 원바디 형태의 피동기어부재는 가스밸브 손잡이의 오픈 과정에서 최하단에서부터 상부로 갈수록 순차적으로 상호 교번하여 기어물림 됨에 따라 가스밸브의 오픈을 원활하게 하고 가스밸브의 클로즈를 신속하고 온전하게 하는 기술이다. 본 발명에 따르면, 구동기어부재와 피동기어부재를 각각 원바디 형태로 구성함에 따라 종래 복잡한 구조의 기어물림구조에서 발생하는 잦은 고장의 원인을 극복하였다는 장점이 있다.

Description

밸브셔터용 변속 기어장치 {Shifting gear device for valve shutter}

본 발명은 원바디 형태의 구동기어부재와 원바디 형태의 피동기어부재가 기어물림됨에 따라 기어물림 구조의 잦은 고장없이 가스밸브의 회전을 위한 피동기어부재의 신속하고 정교한 동작이 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명에서 최하단에서 상부로 갈수록 점차적으로 회전반경이 커지는 복수의 구동기어를 구비한 원바디 형태의 구동기어부재가 최하단에서 상부로 갈수록 점차적으로 회전반경이 작아지는 복수의 피동기어를 구비한 원바디 형태의 피동기어부재는 가스밸브 손잡이의 오픈 과정에서 최하단에서부터 상부로 갈수록 순차적으로 상호 교번하여 기어물림 됨에 따라 가스밸브의 오픈을 원활하게 하고 가스밸브의 클로즈를 신속하고 온전하게 하는 기술이다.

일반적으로 밸브셔터는 가스통 내의 가스를 외부에 제공할 때에는 가스통의 상부에 위치하는 가스밸브를 오픈시키고 외부에 제공함을 차단할 때에는 그 가스밸브를 클로즈시킨다.

그리고, 그 가스밸브를 오픈/클로즈하기 위해서는 밸브셔터는 그 가스밸브의 상방향으로 돌출 형성되는 가스밸브 손잡이를 시계방향/반시계방향으로 회전시킴에 따라 그 가스밸브 손잡이 회전에 연동하여 가스밸브를 오픈하거나 클로즈시키게 된다.

여기서, 밸브셔터는 구동실린더와 연결되는 구동기어부재와 가스밸브 손잡이의 그립부재에 연결되는 피동기어부재가 상호 기어물림되도록 구성되는데, 밸브셔터는 그 구동실린더에 의해 구동기어부재에 걸리는 토크를 통해 피동기어부재에 토크를 발생시킴에 따라 결국 그립부재의 회전을 통해 가스밸브를 오픈하거나 클로즈시킬 수 있다.

그런데, 위급상황이 발생했을 경우 기어물림에 의한 동력으로 오픈/클로즈되어야 하는 그립부재가 가스밸브를 온전히 클로즈시키지 못하는 문제점이 제기되어 왔다.

또한, 위와 같이 기어물림에 의한 동력을 통해서 그 가스밸브를 온전히 클로즈시키기 위해 종래의 밸브셔터는 복잡한 구조의 기어물림구조를 구현하기도 하였지만, 그 복잡한 구성으로 인해 잦은 고장의 원인을 유발하기도 하고 밸브셔터의 규격이 증가하는 문제가 있다.

그에 따라, 구동기어부재와 피동기어부재를 각각 원바디로 구현하여 밸브셔터의 사이즈를 감소시키되 가스밸브의 오픈을 시작하는 회전각도에서나 그 가스밸브의 클로즈를 마무리하는 회전각도 부분에서는 피동기어부재가 상대적으로 높은 토크를 구현하도록 하고 위급상황이 발생함에 따라 가스밸브를 클로즈함에 있어서는 피동기어부재가 신속히 회전하여 그 가스밸브를 신속히 클로즈함으로써 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요구된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 구동기어부재와 피동기어부재의 기어물림구조를 통해 가스밸브의 오픈 시점에서 그 가스밸브 손잡이에 상대적으로 높은 토크를 인가하고 가스밸브의 클로즈 시점에서는 신속한 클로즈가 가능하도록 하되 구동기어부재와 피동기어부재를 각각 원바디로 구현함에 따라 밸브셔터의 규격을 감소시킬 수 있는 밸브셔터용 변속 기어장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 구동기어부재와 피동기어부재의 기어물림구조를 통해 가스밸브의 클로즈가 종료되는 회전부분에서 상대적으로 높은 토크를 피동기어부재에 인가함에 따라 가스밸브의 온전한 클로즈를 구현할 수 있는 밸브셔터용 변속 기어장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가스밸브를 오픈 또는 클로즈 시키기 위해 가스밸브 손잡이에 끼워진 상태로 회전하는 그립부재의 회전축을 담당하는 그립로드부재와, 구동실린더에 연결된 상태로 구동실린더의 동력으로 회전함에 따라 자신과 기어물림으로 연결된 그립로드부재에 회전력을 전달하는 구동로드부재가 구비된 밸브셔터에서 그립로드부재와 구동로드부재 사이의 변속 가능한 기어물림을 제공하는 변속 기어장치로서, 구동로드부재를 감싸는 형태로 구동로드부재에 끼워져 구동로드부재와 일체로 고정되며 구동로드부재를 회전축으로 하여 구동로드부재의 회전력에 연동하여 구동로드부재와 일체로 회전하며 구동로드부재의 연직 하부로부터 구동로드부재의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 커지는 복수의 구동기어가 일체로 배치되는 구동기어부재(100); 그립로드부재를 감싸는 형태로 그립로드부재에 끼워져 그립로드부재와 일체로 고정되며 그립로드부재(20)를 회전축으로 하여 구동기어부재(100)의 회전력에 연동하여 그립로드부재(20)와 일체로 회전하며 그립로드부재의 연직 하부로부터 그립로드부재의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 작아지는 복수의 피동기어가 일체로 배치되는 피동기어부재(200);를 포함하여 구성되며, 가스밸브를 오픈시키는 구동로드부재의 시계방향 회전시 복수의 구동기어 중 최하단에 위치하는 구동기어(이하, '제 1 기어'라 함)와 복수의 피동기어 중 최하단에 위치하는 피동기어(이하, '제 2 기어'라 함)가 먼저 기어물림으로 소정각도 회전한 후, 복수의 구동기어 중 제 1 기어의 상부에 위치하는 구동기어(이하, '제 3 기어'라 함)와 복수의 피동기어 중 제 2 기어의 상부에 위치하는 피동기어(이하, '제 4 기어'라 함)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전하고, 복수의 구동기어 중 제 3 기어의 상부에 위치하는 구동기어(이하, '제 5 기어'라 함)와 복수의 피동기어 중 제 4 기어의 상부에 위치하는 피동기어(이하, '제 6 기어'라 함)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전하도록 구성되며, 가스밸브를 클로즈시키는 구동로드부재의 반시계방향 회전시 구동기어부재와 피동기어부재가 기어물림되는 순서는 구동로드부재가 시계방향으로 회전할 때 구동기어부재와 피동기어부재가 기어물림되는 순서의 역순으로 구성된다.

이때, 제 1 기어(110)는 구동로드부재를 회전축으로 하여 구동로드부재의 회전력에 연동하여 회전하고 구동로드부재의 외경에 인접하는 작은 반경의 제 1 기어몸체로 이루어지며 제 1 기어몸체의 둘레를 따라 제 1 각도의 원호영역에서 제 1 기어이가 외향하여 돌출 형성되고, 제 2 기어(210)는 제 1 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재를 감싸는 형태로 그립로드부재에 끼워져 고정되고 그립로드부재의 외경으로부터 떨어진 큰 반경의 제 2 기어몸체로 이루어지며 제 2 기어몸체의 둘레를 따라 제 2 각도의 원호영역에서 제 2 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 제 2 기어이와 제 1 기어이가 상호 기어물림될 때 제 1 기어의 회전력에 연동하여 회전하고, 제 3 기어(120)는 제 1 기어의 상부에 제 1 기어와 일체로 연결되며 구동로드부재의 회전력에 연동하여 제 1 기어와 일체로 회전하고 제 1 기어몸체보다 더 큰 반경의 제 3 기어몸체로 이루어지며 제 3 기어몸체의 둘레를 따라 제 3 기어몸체의 회전방향으로 제 1 각도의 범위에 인접된 제 3 각도의 원호영역에서 제 3 기어이가 외향하여 돌출 형성되고, 제 4 기어(220)는 제 3 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재를 감싸는 형태로 그립로드부재에 끼워져 고정되고 제 2 기어몸체보다 더 작은 반경의 제 4 기어몸체로 이루어지며 제 4 기어몸체의 둘레를 따라 제 4 기어몸체의 회전방향으로 제 2 각도의 범위에 인접된 제 4 각도의 원호영역에서 제 4 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 구동로드부재의 회전시 제 2 기어이와 제 1 기어이의 기어물림에 연이어 제 4 기어이와 제 3 기어이의 기어물림을 이루고, 제 5 기어(130)는 제 3 기어의 상부에 제 3 기어와 일체로 연결되며 구동로드부재의 회전력에 연동하여 제 3 기어와 일체로 회전하고 제 3 기어몸체보다 더 큰 반경의 제 5 기어몸체로 이루어지며 제 5 기어몸체의 둘레를 따라 제 5 기어몸체의 회전방향으로 제 3 각도의 범위에 인접된 제 5 각도의 원호영역에서 제 5 기어이가 외향하여 돌출 형성되고, 제 6 기어(230)는 제 5 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재를 감싸는 형태로 그립로드부재에 끼워져 고정되고 제 4 기어몸체보다 더 작은 반경의 제 6 기어몸체로 이루어지며 제 6 기어몸체의 둘레를 따라 제 6 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 구동로드부재의 회전시 제 4 기어이와 제 3 기어이의 기어물림에 연이어 제 6 기어이와 제 5 기어이의 기어물림을 이룰 수 있다.

그리고, 제 1 기어몸체(111)는 제 1 기어이(112)가 위치하는 테두리 부분이 제 1 기어이(112) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고, 제 3 기어몸체(121)는 제 3 기어이(122)가 위치하는 테두리 부분이 제 3 기어이(122) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고, 제 5 기어몸체(131)는 제 5 기어이(132)가 위치하는 테두리 부분이 제 5 기어이(132) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성될 수 있다.

또한, 제 2 기어몸체(211)는 제 2 기어이(211)가 위치하는 테두리 부분이 제 2 기어이(211) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고, 제 4 기어몸체(221)는 제 4 기어이(222)가 위치하는 테두리 부분이 제 4 기어이(222) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성될 수 있다.

또한, 제 5 기어몸체(131)는 제 5 기어이(132)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(131a)을 구비하고, 제 2 기어몸체(211)는 제 2 기어이(212)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(211a)을 구비할 수 있다.

본 발명은 하부로부터 연직상부로 갈수록 자신의 회전반경이 순차적으로 커지는 제 1 기어, 제 3 기어, 제 5 기어가 일체로 배치되는 구동기어부재와 하부로부터 연직상부로 갈수록 자신의 회전반경이 순차적으로 작아지는 제 2 기어, 제 4 기어, 제 6 기어가 일체로 배치되는 피동기어부재가 상호 기어물림되되, 제 1 기어와 제 2기어, 제 3 기어와 제 4 기어, 제 5 기어와 제 6기어의 순차적인 맞물림 회전으로 가스밸브 손잡이를 오픈시키는 방향으로 피동기어부재가 회전하도록 구성되고, 그 역순의 맞물림 회전으로 가스밸브 손잡이를 클로즈시키는 방향으로 피동기어부재가 회전하도록 구성됨에 따라 가스밸브의 오픈 시점에서 그 가스밸브 손잡이에 상대적으로 높은 토크를 인가하고 가스밸브의 클로즈 시점에서는 신속한 클로즈가 가능토록 하되 가스밸브의 클로즈 종료시점에서는 그 가스밸브의 온전한 클로즈를 가능케하는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 구동기어부재와 피동기어부재를 각각 원바디 형태로 구성함에 따라 밸브셔터의 규격을 감소시킬 수 있는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 구동기어부재와 피동기어부재를 각각 원바디 형태로 구성함에 따라 종래 복잡한 구조의 기어물림구조에서 발생하는 잦은 고장의 원인을 극복하였다는 장점도 나타낸다.

[도 1]은 본 발명의 밸브셔터용 변속 기어장치가 사용된 상태의 예시도,
[도 2]는 [도 1]에서 본 발명의 구동기어부재와 피동기어부재가 분리 도시된 상태를 나타낸 도면,
[도 3]은 [도 2]에서 본 발명의 구동기어부재와 피동기어부재를 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 4]는 [도 3]을 아래에서 위로 바라 본 하면사시도,
[도 5]는 [도 3]을 다른 각도에서 바라 본 상면사시도,
[도 6]은 [도 4]를 다른 각도에서 바라 본 하면사시도,
[도 7]은 본 발명에서 가스밸브를 오픈시킬 때 상호 기어물림으로 회전하는 구동기어부재의 각 기어이와 피동기어부재의 각 기어이의 개별 회전 외곽 실루엣을 개념적으로 도시한 예시도,
[도 8]은 본 발명에서 가스밸브를 클로즈시킬 때 상호 기어물림으로 회전하는 구동기어부재의 각 기어이와 피동기어부재의 각 기어이의 개별 회전 외곽 실루엣을 개념적으로 도시한 예시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[도 1]은 본 발명의 밸브셔터용 변속 기어장치가 사용된 상태의 예시도이고, [도 2]는 [도 1]에서 본 발명의 구동기어부재와 피동기어부재가 분리 도시된 상태를 나타낸 도면이다.

[도 1]과 [도 2]를 참조하면, 본 발명에 따른 변속 기어장치는 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)로 이루어져 상호 기어물림된 상태로 밸브셔터에 장착됩니다.

구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)가 밸브셔터에서 동작하는 과정을 살펴보면, 예컨대 밸브셔터에 설치된 구동실린더(30)가 자신의 회전력을 자신에 연결된 구동로드부재(40)에 전달하면 구동로드부재(40)는 자신과 기어물림된 그립로드부재(20)에 그 회전력을 전달한다.

이어서, 그립로드부재(20)는 자신의 하부에 연결되어 자신과 일체로 회전하는 그립부재(10)에 구동로드부재(40)의 회전력을 전달한다.

그 결과, 그립부재(10)에 착탈 가능하게 끼워지는 가스밸브 손잡이가 그립부재(10)의 시계방향 또는 반시계방향 회전으로 회전함에 따라 가스밸브를 클로즈시키거나 오픈시키게 된다.

이하에서는, 구동로드부재(40)의 회전력을 그립로드부재(20)에 전달하도록 상호 기어물림되는 본 발명의 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)를 구체적으로 살펴본다.

[도 3]은 [도 2]에서 본 발명의 구동기어부재와 피동기어부재를 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 4]는 [도 3]을 아래에서 위로 바라 본 하면사시도이고, [도 5]는 [도 3]을 다른 각도에서 바라 본 상면사시도이고, [도 6]은 [도 4]를 다른 각도에서 바라 본 하면사시도이다.

[도 3] 내지 [도 6]을 참조하면, 본 발명에 따른 밸브셔터용 변속 기어장치는 가스밸브를 오픈 또는 클로즈 시키기 위해 가스밸브 손잡이에 끼워진 상태로 회전하는 그립부재(10)의 회전축을 담당하는 그립로드부재(20)와, 구동실린더(30)에 연결된 상태로 구동실린더(30)의 동력으로 회전함에 따라 자신과 기어물림으로 연결된 그립로드부재(20)에 회전력을 전달하는 구동로드부재(40)가 구비된 밸브셔터에서 그립로드부재(20)와 구동로드부재(40) 사이의 변속 가능한 기어물림을 제공하는 변속 기어장치로서, 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)를 포함하여 구성된다.

이를 위해, 본 발명은 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)에 대한 상호 간의 독특한 기어물림구조를 구성함에 따라 가스밸브의 오픈 시점에서 그 가스밸브 손잡이에 상대적으로 높은 토크를 인가하고 가스밸브의 클로즈 시점에서는 신속한 클로즈가 가능하도록 한다.

구동기어부재(100)는 [도 2]와 [도 4]를 참조하면, 구동로드부재(40)를 감싸는 형태로 구동로드부재(40)에 끼워져 구동로드부재(40)와 일체로 고정된 상태에서 구동로드부재(40)를 회전축으로 하여 구동로드부재(40)의 회전력에 연동하여 구동로드부재(40)와 일체로 회전한다.

그리고, 구동기어부재(100)는 [도 2]와 [도 4]를 참조하면, 구동로드부재(40)의 연직 하부로부터 구동로드부재(40)의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 커지는 복수의 구동기어인 제 1 기어(110), 제 3 기어(120), 제 5 기어(130)가 일체로 배치될 수 있다.

피동기어부재(200)는 [도 2]와 [도 3]을 참조하면, 그립로드부재(20)를 감싸는 형태로 그립로드부재(20)에 끼워져 그립로드부재(20)와 일체로 고정된 상태에서 그립로드부재(20)를 회전축으로 하여 구동기어부재(100)의 회전력에 연동하여 그립로드부재(20)와 일체로 회전한다.

그리고, 피동기어부재(200)는 [도 2]와 [도 3]을 참조하면, 그립로드부재(20)의 연직 하부로부터 그립로드부재(20)의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 작아지는 복수의 피동기어인 제 2 기어(210), 제 4 기어(220), 제 6 기어(230)가 일체로 배치될 수 있다.

여기서, [도 2] 내지 [도 4]를 참조하여 가스밸브를 오픈시키기 위해 구동로드부재(40)가 시계방향으로 회전하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 복수의 구동기어 중 최하단에 위치하는 제 1 기어(110)와 복수의 피동기어 중 최하단에 위치하는 제 2 기어(210)가 먼저 기어물림으로 소정각도 회전하게 된다.

이어서, 다음 단계로 복수의 구동기어 중 제 1 기어(110)의 상부에 위치하는 제 3 기어(120)와 복수의 피동기어 중 제 2 기어(210)의 상부에 위치하는 제 4 기어(220)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전한다.

이어서, 다음 단계로 복수의 구동기어 중 제 3 기어(120)의 상부에 위치하는 제 5 기어(130)와 복수의 피동기어 중 제 4 기어(220)의 상부에 위치하는 제 6 기어(230)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전한다.

한편, [도 2] 내지 [도 4]를 참조하여 가스밸브를 클로즈시키기 위해 구동로드부재(40)가 반시계방향으로 회전하는 경우를 살펴보면, 앞서 구동로드부재(40)가 시계방향으로 회전하기 위해 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)가 기어물림되는 순서의 역순으로 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)의 기어물림이 이루어진다.

이를 위해, 제 1 기어(110)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 구동로드부재(40)를 회전축으로 하여 구동로드부재(40)의 회전력에 연동하여 회전하고 구동로드부재(40)의 외경에 인접하는 작은 반경의 제 1 기어몸체(111)로 이루어지며 제 1 기어몸체(111)의 둘레를 따라 제 1 각도의 원호영역에서 제 1 기어이(112)가 외향하여 돌출 형성될 수 있다.

그리고, 제 2 기어(210)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 제 1 기어(110)와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재(20)를 감싸는 형태로 그립로드부재(20)에 끼워져 고정되고 그립로드부재(20)의 외경으로부터 떨어진 큰 반경의 제 2 기어몸체(211)로 이루어지며 제 2 기어몸체(211)의 둘레를 따라 제 2 각도의 원호영역에서 제 2 기어이(212)가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 제 2 기어이(212)와 제 1 기어이(112)가 상호 기어물림될 때 제 1 기어(110)의 회전력에 연동하여 회전한다.

그리고, 제 3 기어(120)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 제 1 기어(110)의 상부에 제 1 기어(110)와 일체로 연결되며 구동로드부재의 회전력에 연동하여 제 1 기어(110)와 일체로 회전하고 제 1 기어몸체(111)보다 더 큰 반경의 제 3 기어몸체(121)로 이루어지며 제 3 기어몸체(121)의 둘레를 따라 제 3 기어몸체(121)의 회전방향으로 제 1 각도의 범위에 인접된 제 3 각도의 원호영역에서 제 3 기어이(122)가 외향하여 돌출 형성될 수 있다.

또한, 제 4 기어(220)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 제 3 기어(120)와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재(20)를 감싸는 형태로 그립로드부재(20)에 끼워져 고정되고 제 2 기어몸체(211)보다 더 작은 반경의 제 4 기어몸체(221)로 이루어지며 제 4 기어몸체(221)의 둘레를 따라 제 4 기어몸체(221)의 회전방향으로 제 2 각도의 범위에 인접된 제 4 각도의 원호영역에서 제 4 기어이(222)가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 구동로드부재의 회전시 제 2 기어이(212)와 제 1 기어이(112)의 기어물림에 연이어 제 4 기어이(222)와 제 3 기어이(122)의 기어물림을 이룬다.

또한, 제 5 기어(130)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 제 3 기어(120)의 상부에 제 3 기어(120)와 일체로 연결되며 구동로드부재의 회전력에 연동하여 제 3 기어(120)와 일체로 회전하고 제 3 기어몸체(121)보다 더 큰 반경의 제 5 기어몸체(131)로 이루어지며 제 5 기어몸체(131)의 둘레를 따라 제 5 기어몸체(131)의 회전방향으로 제 3 각도의 범위에 인접된 제 5 각도의 원호영역에서 제 5 기어이(132)가 외향하여 돌출 형성될 수 있다.

또한, 제 6 기어(230)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 제 5 기어(130)와 동일한 높이에 대응하는 위치의 그립로드부재(20)를 감싸는 형태로 그립로드부재(20)에 끼워져 고정되고 제 4 기어몸체(221)보다 더 작은 반경의 제 6 기어몸체(231)로 이루어지며 제 6 기어몸체(231)의 둘레를 따라 제 6 기어이(232)가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 구동로드부재의 회전시 제 4 기어이(222)와 제 3 기어이(122)의 기어물림에 연이어 제 6 기어이(232)와 제 5 기어이(132)의 기어물림을 이룬다.

다른 한편, 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 각각 원바디 형태로 구성하여 여러 개가 상호 맞물리는 종래의 기어키트를 배제함에 따라 밸브셔터의 규격을 소형화할 수 있게 된다.

이처럼, 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 각각 원바디 형태로 구성하면서도 제 1 기어(110)와 제 2 기어(210) 간의 기어물림, 제 3 기어(120)와 제 4 기어(220) 간의 기어물림, 제 5 기어(130)와 제 6 기어(230) 간의 기어물림이 순차적으로 이루어질 수 있도록 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)는 독특한 패턴을 구현하여야 한다.

이를 위해, [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이, 제 1 기어몸체(111)는 제 1 기어이(112)가 위치하는 테두리 부분이 제 1 기어이(112) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고, 제 3 기어몸체(121)는 제 3 기어이(122)가 위치하는 테두리 부분이 제 3 기어이(122) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고, 제 5 기어몸체(131)는 제 5 기어이(132)가 위치하는 테두리 부분이 제 5 기어이(132) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성될 수 있다.

이때, [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이, 제 2 기어몸체(211)도 제 2 기어이(211)가 위치하는 테두리 부분이 제 2 기어이(211) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되어야 하고, 제 4 기어몸체(221)도 제 4 기어이(222)가 위치하는 테두리 부분이 제 4 기어이(222) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되어야 한다.

다른 한편, 구동기어부재(100)와 피동기어부재(200)는 [도 2] 내지 [도 6]에서와 같이 각각 원바디 형태로 구성하되 각 기어몸체 중 실질적으로 필요치 않은 부분을 절개함에 따라 밸브셔터의 원자재단가를 낮출 수 있게 된다.

이를 위해, [도 3]에서와 같이 제 5 기어몸체(131)는 제 5 기어이(132)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(131a)을 구비하고, 제 2 기어몸체(211)는 제 2 기어이(212)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(211a)을 구비할 수 있다.

[도 7]은 본 발명에서 가스밸브를 오픈시킬 때 상호 기어물림으로 회전하는 구동기어부재의 각 기어이와 피동기어부재의 각 기어이의 개별 회전 외곽 실루엣을 개념적으로 도시한 예시도이고, [도 8]은 본 발명에서 가스밸브를 클로즈시킬 때 상호 기어물림으로 회전하는 구동기어부재의 각 기어이와 피동기어부재의 각 기어이의 개별 회전 외곽 실루엣을 개념적으로 도시한 예시도이다.

먼저, [도 1]과 [도 7]을 참조하면, 구동기어부재(100)는 구동로드부재(40)를 통해 구동실린더(30)로부터 일정한 구동력을 제공받기 때문에 구동기어부재(100) 자체의 토크(T_d)는 항상 일정한 값을 갖는다.

그 결과, 제 1 기어(110)와 제 2 기어(210) 간의 기어물림, 제 3 기어(120)와 제 4 기어(220) 간의 기어물림, 제 5 기어(130)와 제 6 기어(230) 간의 기어물림으로 각각 전환되어도 제 1 기어(110)가 나타내는 토크, 제 3 기어(120)가 나타내는 토크, 제 5 기어(130)가 나타내는 토크는 모두 동일한 값(T_d)을 나타내는 것이다.

하지만, 구동기어부재(100)와 기어물림되는 피동기어부재(200)는 그 토크(T_r)가 아래와 같은 [수학식 1]에 따라 크기가 결정되기 때문에 피동기어부재(200)는 구동기어부재(100)의 반경(R_d)에 대한 자신의 반경(R_r) 비율에 따라 토크(T_r)의 크기가 달라진다.

예컨대, 일정한 값을 갖는 구동기어부재(100)의 토크(T_d)는 별론으로 하고, 위의 [수학식 1]에 따르면 피동기어부재(200)의 토크(T_r)는 피동기어부재(200)의 반경(R_r)이 크면 클수록 커지고 구동기어부재(100)의 반경(R_d)이 작으면 작을수록 커진다.

그 결과, 잠겨있는 가스밸브를 [도 7]에서와 같이 오픈시켜야 할 때 [도 7]의 처음 기어물림 단계인 구동기어부재(100)의 제 1 기어(110)와 피동기어부재(200)의 제 2 기어(210)가 상호 기어물림되어야만 피동기어부재(200)에 상대적으로 강한 토크가 발생하기 때문에 가스밸브 손잡이의 초기 회전을 원활하게 수행할 수 있다.

또한, 열려있는 가스밸브를 [도 8]에서와 같이 클로즈시켜야 할 때에도 [도 8]의 마지막 기어물린 단계인 구동기어부재(100)의 제 1 기어(110)와 피동기어부재(200)의 제 2 기어(210)가 상호 기어물림되어야만 피동기어부재(200)에 상대적으로 강한 토크가 발생하기 때문에 가스밸브 손잡이의 마지막 부분 회전을 강하게 하여 가스밸브를 온전히 잠글 수 있게 된다.

한편, [도 7]에서와 같이 제 1 기어(110)와 제 2 기어(210) 간의 기어물림, 제 3 기어(120)와 제 4 기어(220) 간의 기어물림, 제 5 기어(130)와 제 6 기어(230) 간의 기어물림으로 각각 전환되면서 가스밸브를 오픈시킬 때 최초 제 1 기어(110)와 제 2 기어(210) 간의 기어물림으로 피동기어부재(200)에 강한 토크(T_r)를 걸어 준 이후의 제 3 기어(120)와 제 4 기어(220) 간의 기어물림, 제 5 기어(130)와 제 6 기어(230) 간의 기어물림에서는 피동기어부재(200)에 걸리는 토크(T_r)가 상대적으로 약하게 걸리면서 피동기어부재(200)의 각속도는 초기보다 더 커져야 유리하다.

예컨대, 잠김상태의 가스밸브를 최초 오픈하는 시점에는 피동기어부재(200)에 걸리는 토크(T_r)가 상대적으로 더 큰 값을 요구하지만 일단 가스밸브 손잡이가 회전하기 시작하면 이후에는 상대적으로 더 적은 토크(T_r)만 있어도 된다.

반대로, 열림상태의 가스밸브를 클로즈할 때에는 최초 피동기어부재(200)에 상대적으로 약한 토크(T_r)가 걸려도 되지만 위급상황에 대한 안전을 고려하면 가스밸브를 신속하게 클로즈 해야할 필요와 아울러 가스밸브의 마지막 클로징 단계에서는 피동기어부재(200)에 강한 토크(T_r)를 걸어주어만 가스밸브를 온전히 클로징할 수 있게 된다.

이를 위해, 제 1,3,5 기어(110,120,130)는 바람직하게는 가스밸브의 오픈에 따른 제 2,4,6 기어(210,220,230)와의 순차적인 맞물림에 따라 [도 7]에서와 같이 그 각각의 반경(R_d1,R_d2,R_d3)을 점점 더 크게 구성할 수 있다.

이에 대응하여, 제 2,4,6 기어(210,220,230)는 바람직하게는 [도 7]에서와 같은 제 1,3,5 기어(110,120,130)와의 순차적인 맞물림에 대응하여 그 각각의 반경(R_r1,R_r2,R_r3)이 점점 더 작게 구성된다.

10 : 그립부재
20 : 그립로드부재
30 : 구동실린더
40 : 구동로드부재
50 : 태엽스프링
100 : 구동기어부재
100a : 로드홀
110 : 제 1 기어
111 : 제 1 기어몸체
112 : 제 1 기어이
120 : 제 3 기어
121 : 제 3 기어몸체
122 : 제 3 기어이
130 : 제 5 기어
131 : 제 5 기어몸체
131a : 절개공
132 : 제 5 기어이
200 : 피동기어부재
200a : 로드홀
210 : 제 2 기어
211 : 제 2 기어몸체
211a : 절개공
212 : 제 2 기어이
220 : 제 4 기어
221 : 제 4 기어몸체
222 : 제 4 기어이
230 : 제 6 기어
231 : 제 6 기어몸체
232 : 제 6 기어이

Claims (5)

1. 가스밸브를 오픈 또는 클로즈 시키기 위해 가스밸브 손잡이에 끼워진 상태로 회전하는 그립부재의 회전축을 담당하는 그립로드부재와, 구동실린더에 연결된 상태로 상기 구동실린더의 동력으로 회전함에 따라 자신과 기어물림으로 연결된 상기 그립로드부재에 회전력을 전달하는 구동로드부재가 구비된 밸브셔터에서 상기 그립로드부재와 상기 구동로드부재 사이의 변속 가능한 기어물림을 제공하는 변속 기어장치로서,
   상기 구동로드부재를 감싸는 형태로 상기 구동로드부재에 끼워져 상기 구동로드부재와 일체로 고정되며 상기 구동로드부재를 회전축으로 하여 상기 구동로드부재의 회전력에 연동하여 상기 구동로드부재와 일체로 회전하며 상기 구동로드부재의 연직 하부로부터 상기 구동로드부재의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 커지는 복수의 구동기어가 일체로 배치되는 구동기어부재(100);
   상기 그립로드부재를 감싸는 형태로 상기 그립로드부재에 끼워져 상기 그립로드부재와 일체로 고정되며 상기 그립로드부재(20)를 회전축으로 하여 상기 구동기어부재(100)의 회전력에 연동하여 상기 그립로드부재(20)와 일체로 회전하며 상기 그립로드부재의 연직 하부로부터 상기 그립로드부재의 연직 상부로 갈수록 자신의 반경이 작아지는 복수의 피동기어가 일체로 배치되는 피동기어부재(200);
   를 포함하여 구성되며,
   상기 가스밸브를 오픈시키는 상기 구동로드부재의 시계방향 회전시 상기 복수의 구동기어 중 최하단에 위치하는 구동기어(이하, '제 1 기어'라 함)와 상기 복수의 피동기어 중 최하단에 위치하는 피동기어(이하, '제 2 기어'라 함)가 먼저 기어물림으로 소정각도 회전한 후, 상기 복수의 구동기어 중 상기 제 1 기어의 상부에 위치하는 구동기어(이하, '제 3 기어'라 함)와 상기 복수의 피동기어 중 상기 제 2 기어의 상부에 위치하는 피동기어(이하, '제 4 기어'라 함)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전하고, 상기 복수의 구동기어 중 상기 제 3 기어의 상부에 위치하는 구동기어(이하, '제 5 기어'라 함)와 상기 복수의 피동기어 중 상기 제 4 기어의 상부에 위치하는 피동기어(이하, '제 6 기어'라 함)가 순차적으로 기어물림에 의해 소정각도 회전하도록 구성되며,
   상기 가스밸브를 클로즈시키는 상기 구동로드부재의 반시계방향 회전시 상기 구동기어부재와 상기 피동기어부재가 기어물림되는 순서는 상기 구동로드부재가 시계방향으로 회전할 때 상기 구동기어부재와 상기 피동기어부재가 기어물림되는 순서의 역순으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브셔터용 변속 기어장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 기어(110)는 상기 구동로드부재를 회전축으로 하여 상기 구동로드부재의 회전력에 연동하여 회전하고 상기 구동로드부재의 외경에 인접하는 작은 반경의 제 1 기어몸체로 이루어지며 상기 제 1 기어몸체의 둘레를 따라 제 1 각도의 원호영역에서 제 1 기어이가 외향하여 돌출 형성되고,
   상기 제 2 기어(210)는 상기 제 1 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 상기 그립로드부재를 감싸는 형태로 상기 그립로드부재에 끼워져 고정되고 상기 그립로드부재의 외경으로부터 떨어진 큰 반경의 제 2 기어몸체로 이루어지며 상기 제 2 기어몸체의 둘레를 따라 제 2 각도의 원호영역에서 제 2 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 상기 제 2 기어이와 상기 제 1 기어이가 상호 기어물림될 때 상기 제 1 기어의 회전력에 연동하여 회전하고,
   상기 제 3 기어(120)는 상기 제 1 기어의 상부에 상기 제 1 기어와 일체로 연결되며 상기 구동로드부재의 회전력에 연동하여 상기 제 1 기어와 일체로 회전하고 상기 제 1 기어몸체보다 더 큰 반경의 제 3 기어몸체로 이루어지며 상기 제 3 기어몸체의 둘레를 따라 상기 제 3 기어몸체의 회전방향으로 상기 제 1 각도의 범위에 인접된 제 3 각도의 원호영역에서 제 3 기어이가 외향하여 돌출 형성되고,
   상기 제 4 기어(220)는 상기 제 3 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 상기 그립로드부재를 감싸는 형태로 상기 그립로드부재에 끼워져 고정되고 상기 제 2 기어몸체보다 더 작은 반경의 제 4 기어몸체로 이루어지며 상기 제 4 기어몸체의 둘레를 따라 상기 제 4 기어몸체의 회전방향으로 상기 제 2 각도의 범위에 인접된 제 4 각도의 원호영역에서 제 4 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 상기 구동로드부재의 회전시 상기 제 2 기어이와 상기 제 1 기어이의 기어물림에 연이어 상기 제 4 기어이와 상기 제 3 기어이의 기어물림을 이루고,
   상기 제 5 기어(130)는 상기 제 3 기어의 상부에 상기 제 3 기어와 일체로 연결되며 상기 구동로드부재의 회전력에 연동하여 상기 제 3 기어와 일체로 회전하고 상기 제 3 기어몸체보다 더 큰 반경의 제 5 기어몸체로 이루어지며 상기 제 5 기어몸체의 둘레를 따라 상기 제 5 기어몸체의 회전방향으로 상기 제 3 각도의 범위에 인접된 제 5 각도의 원호영역에서 제 5 기어이가 외향하여 돌출 형성되고,
   상기 제 6 기어(230)는 상기 제 5 기어와 동일한 높이에 대응하는 위치의 상기 그립로드부재를 감싸는 형태로 상기 그립로드부재에 끼워져 고정되고 상기 제 4 기어몸체보다 더 작은 반경의 제 6 기어몸체로 이루어지며 상기 제 6 기어몸체의 둘레를 따라 제 6 기어이가 외향하여 돌출 형성됨에 따라 상기 구동로드부재의 회전시 상기 제 4 기어이와 상기 제 3 기어이의 기어물림에 연이어 상기 제 6 기어이와 상기 제 5 기어이의 기어물림을 이루는 것을 특징으로 하는 밸브셔터용 변속 기어장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제 1 기어몸체(111)는 상기 제 1 기어이(112)가 위치하는 테두리 부분이 상기 제 1 기어이(112) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고,
   상기 제 3 기어몸체(121)는 상기 제 3 기어이(122)가 위치하는 테두리 부분이 상기 제 3 기어이(122) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고,
   상기 제 5 기어몸체(131)는 상기 제 5 기어이(132)가 위치하는 테두리 부분이 상기 제 5 기어이(132) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 밸브셔터용 변속 기어장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제 2 기어몸체(211)는 상기 제 2 기어이(211)가 위치하는 테두리 부분이 상기 제 2 기어이(211) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성되고,
   상기 제 4 기어몸체(221)는 상기 제 4 기어이(222)가 위치하는 테두리 부분이 상기 제 4 기어이(222) 주변의 테두리보다 상대적으로 더 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 밸브셔터용 변속 기어장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제 5 기어몸체(131)는 상기 제 5 기어이(132)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(131a)을 구비하고,
   상기 제 2 기어몸체(211)는 상기 제 2 기어이(212)가 위치하는 원호를 따라 길게 자신을 상하방향으로 관통하여 절개된 하나이상의 절개공(211a)을 구비한 것을 특징으로 하는 밸브셔터용 변속 기어장치.

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