KR101977530B1 - 라쳇을 이용한 밸브 구동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 구동기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 밸브 디스크를 회전시켜서 밸브를 개폐시키는 밸브 구동기에 있어서, 밸브 몸체의 상부에 설치되는 구동기 하우징과, 상기 구동기 하우징 상부에 설치되며, 반복적으로 수평이동되는 피스톤이 내장된 실린더 어셈블리와, 상기 피스톤에 연결되어 상기 피스톤의 수평이동을 역회전 및 정회전으로 변환시키는 암과, 밸브 디스크의 회전축의 상부에 결합되는 라쳇과, 상기 라쳇의 회전 방향을 결정하도록 상기 라쳇에 설치되는 방향 전환 레버와, 상기 방향 전환 레버를 회전시키도록 상기 방향 전환 레버의 반대측에서 라쳇에 일단이 고정되고, 타단은 상기 방향 전환 레버의 일측면에 각각 접촉되는 한 쌍의 반원형 고정구와, 상기 한 쌍의 반원형 고정구에 각각 접촉되도록 상기 구동기 하우징에 설치되는 한 쌍의 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

라쳇을 이용한 밸브 구동기{actuator for driving valve using ratchet}

본 발명은 라쳇을 이용한 밸브 구동기에 관한 것으로서, 원격으로 유압 또는 공압을 이용하여 밸브를 자동으로 여닫을 수 있는 라쳇을 이용한 밸브 구동기에 관한 것이다.

밸브를 원격으로 조작하여 여닫기 위해서는 수직작동형 실린더 구동기를 장착하거나, 밸브 디스크 회전축에 피니언 기어를 설치하고, 랙기어를 통하여 회전시켜서 여닫는 방식을 이용하게 된다.

수직작동형 실린더 구동기의 경우 유공압의 손실이 있는 경우 밸브가 개방되는 문제점이 있고, 랙기어를 이용하는 방식은 구동기의 축이 길어지는 문제점이 있다.

따라서, 밸브의 회전수에 비례하여 구동기의 축이 길어지는 문제점을 해결하기 위하여 밸브 구동기에 라쳇을 이용하여 다회전을 통해서 밸브를 여닫는 방식이 제안되어 왔다.

이러한 라쳇을 이용한 밸브 구동기에 관련된 선행기술에는 대한민국 특허청에 출원된 출원번호 제10-2015-0083723호(2015.06.12일 출원), 일본 공개특허공보 특개2002-013665gh(2002.01.18) 등이 있다.

도 1은 종래의 라쳇을 이용한 다회전 구동기가 장착된 밸브의 개념도이고, 도 2는 종래의 라쳇을 이용한 다회전 구동기의 개념도이다.

도 1에 도시된 다회전 구동기는 수평으로 왕복이동되는 실린더가 포함된 밸브 구동기(100)를 이용하여 라쳇이 결합된 밸브 디스크의 회전축을 다회전시켜서 밸브(200)를 여닫는 방식이다.

이러한 다회전 구동기는 밸브구동용 실린더 몸체(11)의 내부공간에는 밸브구동용 실린더 몸체(11)의 길이방향을 따라 밸브구동용 실린더 로드(13)가 장착되고, 상기 밸브구동용 실린더 로드(13)의 양단에는 밸브구동용 실린더 피스톤(12)이 장착되어, 밸브구동용 실린더 몸체(11)의 양단에 형성된 유입공(11a)을 통해 밸브구동용 실린더 몸체(11)의 내부공간으로 유체가 교번하여 유입됨에 따라 밸브구동용 실린더 로드(13)는 실린더 몸체(11)의 길이방향을 따라 직선왕복 운동하게 된다.

이러한 직선왕복 운동은 연결핀(14)과 연동되는 암(31)에 의해서 정회전과 역회전이 반복되고, 이러한 정회전과 역회전은 밸브 디스크의 회전축에 결합된 라쳇에 의해서 일방향으로 회전으로 전환된다.

이러한 라쳇의 경우 밸브의 개폐과정에서 방향 전환 레버를 통해서 정회전과 역회전이 결정되며, 이러한 방향 전환 레버는 라쳇과 함께 설치되므로 이러한 방향 전환 레버를 구동시키기 위한 레버 제어용 실린더도 라쳇과 함께 설치되고, 이러한 실린더는 외부 연결 단자를 통해서 제어된다.

따라서, 지속적인 사용과정에서 연결 단자가 파손되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 레버 제어용 실린더를 라쳇의 상부에 설치하는 구조는 밸브 디스크의 회전축을 상부에서 지지하기 힘들다는 구조상의 문제점도 있다.

본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 라쳇의 방향 전환 레버를 작동시키는 구조를 개선한 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 밸브 디스크를 회전시켜서 밸브를 개폐시키는 밸브 구동기에 있어서, 밸브 몸체의 상부에 설치되는 구동기 하우징과, 상기 구동기 하우징 상부에 설치되며, 반복적으로 수평이동되는 피스톤이 내장된 실린더 어셈블리와, 상기 피스톤에 연결되어 상기 피스톤의 수평이동을 역회전 및 정회전으로 변환시키는 암과, 밸브 디스크의 회전축의 상부에 결합되는 라쳇과, 상기 라쳇의 회전 방향을 결정하도록 상기 라쳇에 설치되는 방향 전환 레버와, 상기 방향 전환 레버를 회전시키도록 상기 방향 전환 레버의 반대측에서 라쳇에 일단이 고정되고, 타단은 상기 방향 전환 레버의 일측면에 각각 접촉되는 한 쌍의 반원형 고정구와, 상기 한 쌍의 반원형 고정구가 결합되는 관통공이 형성된 이동 블럭과, 상기 구동기 하우징에 설치되며 회동부를 통해서 상기 이동 블럭에 각각 고정되는 한 쌍의 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 한 쌍의 반원형 고정구와 구동기 하우징에 설치되는 한 쌍의 피스톤을 이용하여 라쳇의 방향을 결정하는 방향 전환 레버를 작동시키게 되므로 외부 연결 단자의 단속되는 문제점을 원천적으로 해결할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 라쳇을 이용한 다회전 구동기가 장착된 밸브의 개념도.
도 2는 종래의 라쳇을 이용한 다회전 구동기의 개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기가 장착된 밸브의 개념도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기를 도시하는 개념도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반원통형 고정구와 한 쌍의 피스톤의 작동 원리를 예시하는 사시도.
도 6은 도 5의 변화도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더 어셈블리를 도시하는 개념도.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 좌우측 작동 수단을 도시하는 개념도.
도 9는 도 8의 변화도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기가 장착된 밸브의 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 밸브(200)를 개폐시키는 디스크가 연결된 회전축(210)를 작동시키는 밸브 구동기(100)가 밸브의 상측에 설치되고, 밸브 구동기(100)는 좌우 왕복 운동을 발생시키는 실린더 어셈블리(110)와 좌우 왕복 운동을 일방향 회전으로 전환시키는 라쳇이 내장된 구동기 하우징(120)을 기본 구성으로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기를 도시하는 개념도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 라쳇을 이용한 밸브 구동기는 라쳇(121), 라쳇이 내장된 구동기 하우징(120), 실린더 어셈블리(110), 암(130), 반향 전환 레버, 한 쌍의 반원형 고정구, 이동 블럭 및 한 쌍의 피스톤을 포함하여 이루어진다.

먼저, 밸브 몸체의 상부에 설치되는 구동기 하우징(120)의 상부에는 실린더 어셈블리(110)가 설치되고, 상기 실린더 어셈블리(110)에는 반복적으로 수평이동되는 피스톤(112)이 내장된다.

이러한 피스톤(112)는 좌우측 유로(111a, 111b)를 통해서 연결된 유로 전환부(140)에 의해서 순차적으로 유체가 유입되면서 반복적으로 수평이동된다.

이러한 피스톤(112)의 반복 수평이동은 암(130)에 의해서 정회전 및 역회전으로 변환된다. 도 4에서는 암과 라쳇(121)이 설치된 회전축이 분리된 형태로 도시되어 있지만 도 3에서 도시된 바와 같이 암과 라쳇은 같은 회전 중심을 갖도록 설치된다.

이러한 암(130)은 편심된 위치에 삽입홈(131)이 형성되고, 상기 삽입홈(131)에는 상기 피스톤(112)에 형성된 돌출부(114)가 삽입되어, 피스톤의 좌우 수평 이동을 정회전과 역회전으로 변환시키게 된다.

도 4에 도시된 형태 이외에도 암에 피니언 기어를 설치하고, 피스톤에 랙기어를 설치하여 피스톤의 좌우 수평이동을 통해서 랙기어가 피니언 기어를 정회전 및 역회전 시키는 형태의 구조로 응용가능하다.

이러한 구조의 운동 변환 방식은 다양한 형태로 응용되고 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 암(131)의 정회전 및 역회전의 변환은 다시 유로전환부(140)에 의해서 피스톤(112)에 연결된 좌우측 유로(111a, 111b)으로 유입되는 유체를 제어하여 반복적으로 작동될 수 있도록 한다.

다만, 도 4에 도시된 유로 전환부는 암의 회전에 의해서 작동 부재를 통해 좌우측 유로(111a, 111b)를 직접 제어하는 스위치를 작동시키는 구조를 도시하고 있지만, 본 발명에서는 이러한 유로 전환부를 개선된 형태로 제안하고자 하며, 이러한 유로전환부의 구성은 후술하기로 한다.

다음으로, 라쳇, 방향 전환 레버, 한 쌍의 반원형 고정구, 이동 블럭 및 한 쌍의 피스톤에 대해서 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 반원통형 고정구와 한 쌍의 피스톤의 작동 원리를 예시하는 사시도이고, 도 6은 도 5의 변화도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 밸브 디스크의 회전축(110)에는 라쳇 (121)이 설치되고, 라쳇은 개방과 폐쇄를 위해서 일방향으로 회전을 전환하는 역할을 한다.

이러한 라쳇(121)은 디스크의 회전축(110)에 직접 결합되는 라쳇 기어(120a)와 라쳇 기어(120a)의 회전 방향을 결정하는 방향 전환 레버(128)와 상기 방향 전환 레버(128)에 의해서 작동되는 로크 부재(126a, 126b)를 포함하며, 방향 전환 레버의 방향 전환에 대한 작동 원리는 생략하기로 한다.

부가적으로, 로크 부재(126a, 126b)에는 원위치로 복귀하기 위한 스프링(126c)이 설치된다.

여기서, 상기 방향 전환 레버(128)는 한 쌍의 반원형 고정구(150)에 의해서 작동되며, 한 쌍의 반원형 고정구(150)는 방향 전환 레버(128)의 반대측에서 라쳇(121)에 일단이 고정되고(도 5에서는 P로 도시됨), 타단은 상기 방향 전환 레버의 일측면에 각각 접촉된다.

즉, 라쳇이 회전되더라도, 상기 반원형 고정구(150)는 외부에서 작동되는 외력에 의해서 방향 전환 레버(128)를 작동시킬 수 있도록 한 것이다.

이러한 반원형 고정구(150)를 외부에서 작동시길 수 있는 한 쌍의 피스톤(160a, 160b)은 상기 한 쌍의 반원형 고정구(150)를 각각 구동시킬 수 있도록 상기 구동기 하우징(120)에 설치된다.

여기서, 상기 피스톤의 단부에는 회동부(162)를 통해서 이동 블럭(161)이 설치되고, 상기 이동 블럭(161)은 상기 반원형 고정구가 결합되는 관통공이 형성된다.

이러한 이동 블럭(161)은 반원형 고정구가 관통되는 관통공이 형성되어 상기 반원형 고정구가 회전되더라도 피스톤의 단부에 고정된 상태를 유지하게 된다. 다만, 반원형 고정구의 원활한 이동을 위하여 이동 블럭(161)은 회동부(162)를 통해서 피스톤의 단부에 고정되는 것이 바람직하다.

이러한 한 쌍의 피스톤(160a, 160b)에 의해서 한 쌍의 반원형 고정구(150)를 작동시키는 태양에 대해 살펴보면,

도 6에 도시된 바와 같이 도 5와 비교하여 좌측 피스톤이 후퇴하고(도 6에서는 좌측으로 이동) 우측 피스톤이 전진하면(도 6에서는 좌측으로 이동), 우측 반원형 고정구가 변형되면서 방향 전환 레버(128)를 회전시켜서 로크 부재(126a)가 라쳇 기어에 물리도록 하여 방향을 전환시키게 된다.

즉, 반원형 고정구가 회전되더라도 양측에 설치된 한 쌍의 피스톤을 통해서 방향 전환 레버(128)를 편리하게 작동시킬 수 있게 된다.

다음으로, 실린더 어셈블리의 작동에 대해 살펴보기로 한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실린더 어셈블리를 도시하는 개념도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 실린더 어셈블리는 회전자(118), 연결대(119), 유로 전환부(180)를 포함한다.

먼저, 회전자(118)는 정회전 및 역회전되는 암에 연결되고, 연결대(119)는 상기 회전자(118) 돌기(118a)에 연동되어 좌우측으로 이동된다.

여기서, 연결대(119)에는 연결대 돌기(119a)가 형성되어 상기 회전자의 돌기(118a)에 접촉되어 회전자의 회전 운동을 왕복 수평운동으로 전환하게 된다.

이러한 연결대(119)의 좌우측 이동은 피스톤의 좌우측 공간에 각각 연결된 오일 공급 블럭(190)의 유로(111a, 111b)를 차단시키는 유로 전환부(180)를 구동시키게 된다.

이러한 유로 전환부(180)는 상기 오일 공급 블럭(190)과 피스톤 좌우측 공간을 연결시키는 좌우측 유로(111a, 111b)와, 상기 좌우측 유로(111a, 111b)를 각각 개폐시키는 좌우측 스위치(170)와, 상기 좌우측 스위치(170)를 상기 연결대의 이동에 연동되어 각각 작동시키는 좌우측 작동 수단을 포함한다.

이러한 유로 전환부는 방향을 전환하는 과정에서 중간에 유체 공급이 중단되는 경우 중간에서 멈추는 현상이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 좌우측 작동 수단이 설치된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 좌우측 작동 수단을 도시하는 개념도이고, 도 9는 도 8의 변화도이다.

이러한 좌우측 작동 수단은 하우징(172), 작동 바(174), 누름쇠(176), 인장 스프링(178), 압축 스프링(179), 지지대(177) 및 노리쇠(175)를 포함한다.

먼저, 하우징(172)는 상기 좌우측 스위치에 인접하여 설치되고, 상기 하우징(172) 내부에는 수평이동가능하게 작동바(174)가 설치되며 상기 연결대(119)의 이동에 의해서 수평이동된다.

다음으로, 상기 작동바(174)가 관통되는 관통공이 형성되며 상기 하우징 내부에 수평이동 가능하게 설치되는 누름쇠(176)와, 상기 작동 바(174)와 하우징(172) 내부 일측 사이에 설치되는 인장 스프링(178)과, 상기 인장 스프링의 반대측에서 상기 작동바와 누름쇠 사이에 설치되는 압축 스프링(179)과, 상기 누름쇠(176)의 일측면에 형성된 걸림턱(176a)에 접촉되는 지지대(177)와, 상기 작동바(174)로부터 연장 형성되며, 상기 작동바(174)의 수평이동에 의해서 상기 지지대(177)를 해제시키는 노리쇠(175)를 포함한다.

도 9에 도시된 바와 같이 작동바(174)가 연결대의 이동에 의해서 (119)우측으로 이동되면, 노리쇠(175)가 같이 전진하면서 지지대(117)를 걸림턱(176a)과 분리시키게 된다.

지지대(177)가 걸림턱(176a)과 분리되면, 누름쇠(176)가 압축 스프링(179)의 탄성력에 의해서 우측으로 급격하게 이동되면서 스위치를 작동시켜서 유로를 차단하게 된다.

즉, 작동바가 지지대를 분리시키기 위치까지 이동되면 압축 스프링의 탄성력에 의해서 중간에서 멈추지 않고 끝까지 이동시킬 수 있도록 구성한 것이다.

반대로 연결대가 반대측으로 이동되면, 압축 스프링의 반대측에 설치된 인장 스프링의 인장력에 의해서 누름쇠와 작동바가 원래 위치로 복귀하게 되고, 지지대는 다시 누름쇠의 걸림턱에 접촉된다.

부가적으로, 이러한 지지대(177)에는 원위치로 복귀시키기 위한 스프링이 설치된다.

이상과 같이 본 발명은 라쳇을 이용한 밸브 구동기를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

100: 밸브 구동기
110: 실린더 어셈블리
111a, 111b: 좌우측 유로
112: 피스톤
114: 돌출부
118: 회전자
118a, 118b: 돌기
119: 연결대
119a: 연결대 돌기
120: 구동기 하우징
120a: 라쳇 기어
121: 라쳇
126a, 126b: 로크 부재
126c: 스프링
128: 방향 전환 레버
130: 암
131: 삽입홈
140: 유로전환부
150: 반원형 고정구
160a, 160b: 한 쌍의 피스톤
161: 이동 블럭
162: 회동부
170: 좌우측 스위치
172: 하우징
174: 작동바
175: 노리쇠
176: 누름쇠
176a: 걸림턱
177: 지지대
178: 인장 스프링
179: 압축 스프링
180: 유로 전환부
190: 오일 공급 블럭
200: 밸브
210: 디스크 회전축

Claims (1)

1. 밸브 디스크를 회전시켜서 밸브를 개폐시키는 밸브 구동기에 있어서,
   밸브 몸체의 상부에 설치되는 구동기 하우징과;
   상기 구동기 하우징 상부에 설치되며, 반복적으로 수평이동되는 피스톤이 내장된 실린더 어셈블리와;
   상기 피스톤에 연결되어 상기 피스톤의 수평이동을 역회전 및 정회전으로 변환시키는 암과;
   밸브 디스크의 회전축의 상부에 결합되는 라쳇과;
   상기 라쳇의 회전 방향을 결정하도록 상기 라쳇에 설치되는 방향 전환 레버와;
   상기 방향 전환 레버를 회전시키도록 상기 방향 전환 레버의 반대측에서 라쳇에 일단이 고정되고, 타단은 상기 방향 전환 레버의 일측면에 각각 접촉되는 한 쌍의 반원형 고정구와;
   상기 한 쌍의 반원형 고정구가 결합되는 관통공이 형성된 이동 블럭과;
   상기 구동기 하우징에 설치되며, 회동부를 통해서 상기 이동블럭에 각각 고정되는 한 쌍의 피스톤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 라쳇을 이용한 밸브 구동기.
   

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