KR102108899B1 - 밸브용 액추에이터 - Google Patents

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KR102108899B1
KR102108899B1 KR1020180170820A KR20180170820A KR102108899B1 KR 102108899 B1 KR102108899 B1 KR 102108899B1 KR 1020180170820 A KR1020180170820 A KR 1020180170820A KR 20180170820 A KR20180170820 A KR 20180170820A KR 102108899 B1 KR102108899 B1 KR 102108899B1
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최문섭
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퓨어솔루션 주식회사
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Abstract

본 발명은 밸브용 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터는, 유체의 유량과 압력을 조절하는 밸브체에 설치되는 밸브용 액추에이터로서, 상기 밸브체에 결합되고, 압축 공기가 주입되는 제1 공기포트가 형성된 제1 액추에이터 하우징, 상기 제1 액추에이터 하우징과 체결되고, 압축 공기가 주입되는 제2 공기포트가 형성된 제2 액추에이터 하우징 및 일측이 제1 액추에이터 하우징의 내부에 구비되고, 타측이 제2 액추에이터 하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1 공기포트 또는 상기 제2 공기포트에 압축 공기가 주입됨에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하여 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 액추에이터 스템을 포함하며, 상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징은 서로 끼움 결합된 상태에서 회전에 의해 체결되는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브용 액추에이터{VALVE ACTUATOR}
본 발명은 밸브용 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더욱 견고하게 조립될 수 있고, 유지보수가 용이한 밸브용 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 석유화학, 정유, 조선, 정수장, 발전소 등 다양한 산업 분야에 사용되어 파이프 내부로 흐르는 물이나 공기와 같은 유체의 흐름을 차단하거나 조절하는 기능을 수행하는 것으로서, 크게 파이프에 직접 설치되는 밸브체와 상기 밸브체에 구동력을 제공하기 위한 액추에이터로 구성된다.
이와 같은 액추에이터는 크게 공압, 유압, 전기에 의해 구동하며, 특히, 공압을 이용한 액추에이터의 경우, 공기 압력에 의하여 직선 왕복 운동하는 피스톤과 피스톤 로드를 이용하여, 밸브체를 직선 왕복 이동시켜 유체가 유동하는 유로를 개폐한다.
이러한 액추에이터는 공기 압력에 의해 피스톤을 직선 왕복 운동 가능하도록 수용하는 하우징을 구비하고 있으며, 하우징은 그 내부에 수용된 피스톤이 보다 안정적으로 지지된 상태에서 공급된 공기 압력에 따라 정확한 직선 왕복 운동을 할 수 있도록 견고하게 체결되어야 한다.
이 때, 액추에이터의 하우징이 견고하게 체결되지 못한 경우에는 피스톤의 작동이 부정확해지고, 이에 따라 파이프에 설치된 밸브체의 개도(開道) 역시 부정확해지므로 결과적으로는 파이프 내부로 진행하는 유체의 흐름을 적정하게 조절해주지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 보다 견고하게 조립이 가능한 밸브용 액추에이터가 요구된다.
대한민국등록특허 제10-1855167호(옥내소화전 방수밸브)(2018.05.04. 공고)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 체결이 이루어지도록 함으로써, 보다 견고하게 조립이 가능한 밸브용 액추에이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터는 유체의 유량과 압력을 조절하는 밸브체에 설치되는 밸브용 액추에이터로서, 상기 밸브체에 결합되고, 압축 공기가 주입되는 제1 공기포트가 형성된 제1 액추에이터 하우징, 상기 제1 액추에이터 하우징과 체결되고, 압축 공기가 주입되는 제2 공기포트가 형성된 제2 액추에이터 하우징 및 일측이 제1 액추에이터 하우징의 내부에 구비되고, 타측이 제2 액추에이터 하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1 공기포트 또는 상기 제2 공기포트에 압축 공기가 주입됨에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하여 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 액추에이터 스템을 포함하며, 상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징은 서로 끼움 결합된 상태에서 회전에 의해 체결되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제1 액추에이터 하우징은 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제1 체결부를 포함하고, 상기 제2 액추에이터 하우징은 상기 제1 액추에이터 하우징의 상기 제1 체결부와 끼움 결합되도록 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제2 체결부를 포함하며, 상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부의 끼움 결합면 각각에는 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부가 서로 끼움 결합된 상태에서 회전함에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징이 체결되도록 하는 체결 구조물이 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결 구조물은, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 어느 하나에 형성된 적어도 하나의 돌출부 및 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 다른 하나에 형성되고, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부가 서로 끼움 결합된 상태에서 상기 돌출부를 진입시킨 후, 상기 회전에 따라 상기 돌출부를 상기 진입 방향과 수직인 방향으로 가이드하며, 일정 각도 회전 시 상기 적어도 하나의 돌출부를 고정하는 적어도 하나의 돌출부 수용홈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 돌출부 수용홈은 단면이 'ㄱ'자 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결 구조물은, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 어느 하나에 형성된 수나사산 및 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 다른 하나에 형성되고 상기 수나사산과 맞물려 결합되는 암나사산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 액추에이터 스템의 상기 일측 및 상기 타측 중 적어도 하나의 외주면에는 상기 액추에이터 스템이 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 회전하는 것을 방지하기 위한 회전 방지 구조물이 적어도 하나 형성될 수 있다.
또한, 상기 회전 방지 구조물은 상기 액추에이터 스템의 상기 일측 및 상기 타측 중 적어도 하나의 외주면 일 부분을 면취하여 형성된 회전 방지면일 수 있다.
또한, 상기 회전 방지면은 상기 액추에이터 스템의 상기 일측에 형성되고, 상기 액추에이터 스템의 중심축으로부터 상기 회전 방지면까지의 최단 길이가 상기 유로의 반지름의 길이에 비해 길게 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에 의하면, 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 체결이 이루어지도록 함으로써, 보다 견고하게 조립될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에 의하면, 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 분리가 가능하도록 함으로써, 유지보수가 용이해진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에 의하면, 액추에이터 스템에 회전 방지 구조물을 구비하여 액추에이터 스템이 제1 액추에이터 하우징과 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하도록 구동할 때 의도하지 않는 회전을 방지함으로써, 보다 안정적으로 밸브체에 구동력을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터가 밸브체에 설치된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터가 밸브체에 설치된 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제2 액추에이터 하우징을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징, 제2 액추에이터 하우징 및 액추에이터 스템의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징이 체결된 상태의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징이 체결된 상태의 일 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징의 체결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징의 변형 예를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징의 변형 예와 액추에이터 스템의 변형 예의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예와 유로와의 상관 관계(1)를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예와 유로와의 상관 관계(2)를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어, “전(front)”,“후(back)”,“위(up)”,“아래(down)”,“상(top)”,“하(bottom)”,“좌(left)”,“우(right)”,“횡(lateral)”)등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명은 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 체결이 이루어지도록 함으로써, 보다 견고하게 조립이 가능한 밸브용 액추에이터를 제공하기 위하여 안출되었다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예는 유체의 유량과 압력을 조절하는 밸브체에 설치되는 밸브용 액추에이터로서, 상기 밸브체에 결합되고, 압축 공기가 주입되는 제1 공기포트가 형성된 제1 액추에이터 하우징, 상기 제1 액추에이터 하우징과 체결되고, 압축 공기가 주입되는 제2 공기포트가 형성된 제2 액추에이터 하우징 및 일측이 제1 액추에이터 하우징의 내부에 구비되고, 타측이 제2 액추에이터 하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1 공기포트 또는 상기 제2 공기포트에 압축 공기가 주입됨에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하여 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 액추에이터 스템을 포함하며, 상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징은 서로 끼움 결합된 상태에서 회전에 의해 체결되는 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 의하여 밸브용 액추에이터를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터가 밸브체에 설치된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터가 밸브체에 설치된 모습을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제2 액추에이터 하우징을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징, 제2 액추에이터 하우징 및 액추에이터 스템의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터(100)는 유체의 유량과 압력을 조절하는 밸브체(200)에 설치되어 밸브체(200)에 구동력을 제공하는 밸브용 액추에이터(100)로서, 제1 액추에이터 하우징(110), 제2 액추에이터 하우징(120) 및 액추에이터 스템(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서 제1 액추에이터 하우징(110)은 밸브체(200)와 결합되고, 내부에 후술되는 액추에이터 스템(130)의 일 부분을 수용하여 액추에이터 스템(130)을 구동하도록 하기 위한 구성이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 액추에이터 하우징(110)은 대략 육면체의 형상으로 형성될 수 있으며, 내부에는 액추에이터 스템(130)의 일 부분을 수용할 수 있도록 원통형으로 관통된 제1 수용 공간(112)이 형성된다.
또한, 제1 액추에이터 하우징(110)에는 외부로부터 제1 수용 공간(112)으로 압축 공기가 주입되거나 인출될 수 있도록 하는 제1 공기포트(111)가 형성된다.
여기에서, 제1 수용 공간(112)의 일측으로는 액추에이터 스템(130)이 진입할 수 있고, 타측은 밸브체(200)와 결합될 수 있다.
구체적으로, 밸브체(200)에서 제1 액추에이터 하우징(110)과 결합되는 부분은 개구되어 있으며, 제1 액추에이터 하우징(110)이 밸브체(200)에 결합됨에 따라 밸브체(200)의 개구된 부분이 외부와 차단되게 된다.
이 때, 제1 수용 공간(112)의 내부에는 수용된 액추에이터 스템(130)의 너비에 대응하도록 도 2에 도시된 바와 같이 제1 가이드부(1121)가 형성된 것이 바람직하다.
이러한 제1 가이드부(1121)는 액추에이터 스템(130)의 일 부분이 제1 수용 공간(112)에 수용된 상태에서 액추에이터 스템(130)이 구동할 때 기 정해진 경로를 이탈하지 않도록 액추에이터 스템(130)을 가이드하는 역할을 한다.
예컨대, 제1 가이드부(1121)는 원통형의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 액추에이터 하우징(110)의 일측에는 액추에이터 스템(130)이 진입된 후, 후술되는 제2 액추에이터 하우징(120)과 체결될 수 있도록, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 체결부(113)가 형성되는 것이 바람직하다. 이에 관하여는 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
도 1 내지 도 3에서는 제1 액추에이터 하우징(110)이 육면체의 형상으로 형성되고, 제1 수용 공간(112)이 원통형으로 관통된 것으로 도시되었으나, 제1 액추에이터 하우징(110)의 형상과 제1 수용 공간(112)의 형상은 다양한 형상으로 설계 변경될 수 있다.
본 발명에서 제2 액추에이터 하우징(120)은 제1 액추에이터 하우징(110)과 체결되어 제1 액추에이터 하우징(110)과 함께, 내부에 후술되는 액추에이터 스템(130)의 다른 일 부분을 수용하여 액추에이터 스템(130)을 구동하도록 하기 위한 구성이다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 액추에이터 하우징(120)은 대략 육면체의 형상으로 형성될 수 있으며, 내부에는 액추에이터 스템(130)의 다른 일 부분을 수용할 수 있도록 원통형으로 관통된 제2 수용 공간(122)이 형성된다.
또한, 제2 액추에이터 하우징(120)에는 외부로부터 제2 수용 공간(122)으로 압축 공기가 주입되거나 인출될 수 있도록 하는 제2 공기포트(121)가 형성된다.
제2 수용 공간(122)의 일측으로는 액추에이터 스템(130)이 진입할 수 있으며, 타측으로는 진입된 액추에이터 스템(130)의 일 부분이 외부로 돌출될 수 있다.
이 때, 제2 수용 공간(122)의 내부에는 수용된 액추에이터 스템(130)의 너비에 대응하도록 도 2에 도시된 바와 같이 제2 가이드부(1221)가 형성된 것이 바람직하다.
이러한 제2 가이드부(1221)는 액추에이터 스템(130)의 다른 일 부분이 제2 수용 공간(122)에 수용된 상태에서 액추에이터 스템(130)이 구동할 때 기 정해진 경로를 이탈하지 않도록 액추에이터 스템(130)을 가이드하는 역할을 한다.
예컨대, 제2 가이드부(1221)는 원통형의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제2 액추에이터 하우징(120)의 일측에는 액추에이터 스템(130)이 진입된 후, 제1 액추에이터 하우징(110)과 체결될 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 체결부(123)가 형성되는 것이 바람직하다. 이에 관하여는 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
도 1, 도 2 및 도 4에서는 제2 액추에이터 하우징(120)이 육면체의 형상으로 형성되고, 제2 수용 공간(122)이 원통형으로 관통된 것으로 도시되었으나, 제2 액추에이터 하우징(120)의 형상과 제2 수용 공간(122)의 형상은 다양한 형상으로 설계 변경될 수 있다.
본 발명에서 액추에이터 스템(130)은 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부에서 왕복 운동하도록 구동함으로써 밸브체(200)의 유로(210)를 개폐하기 위한 구성이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 액추에이터 스템(130)은 왕복 운동이 가능하도록 대략 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 일측이 제1 액추에이터 하우징(110)의 내부에 구비되고, 타측이 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부에 구비되도록 구성될 수 있다.
또한, 액추에이터 스템(130)에는 왕복 운동에 의해 밸브체(200)의 유로(210)를 개폐할 수 있도록 밸브 플러그(131)가 별도로 구비되거나, 혹은 일체형으로 구비될 수 있다.
도 2을 참조하면, 밸브 플러그(131)가 'ㅗ'자 형상으로 형성되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 액추에이터 스템(130)의 왕복 운동에 의해 밸브체(200)의 유로(210)를 개폐할 수 있는 다양한 구조로 설계 변경될 수 있다.
구체적으로, 액추에이터 스템(130)은 일 부분이 제1 액추에이터 하우징(110)의 제1 수용 공간(112)에 수용된 상태에서 제1 가이드부(1121)에 의해 가이드되고, 다른 일 부분이 제2 액추에이터 하우징(120)의 제2 수용 공간(122)에 수용된 상태에서 제2 가이드부(1221)에 의해 가이드될 수 있다.
이 때, 액추에이터 스템(130)의 일측과 타측이 각각 구비되는 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 양측 단부 중 적어도 하나에는 액추에이터 스템(130)이 왕복 운동하도록 구동할 때 액추에이터 스템(130)의 후진량을 제어할 수 있도록 스토퍼가 구비될 수 있으며, 액추에이터 스템(130)의 일측과 타측 중 적어도 하나와 스토퍼 사이에는 스프링(S)이 구비되어 액추에이터 스템(130)이 구동한 후 액추에이터 스템(130)을 원상 복귀시켜주는 역할을 할 수 있다.
여기에서, 스프링(S)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 액추에이터 하우징(110) 및 제2 액추에이터 하우징(120) 중 어느 하나의 내부에 액추에이터 스템(130)이 구비된 상태에서 제1 액추에이터 하우징(110) 및 제2 액추에이터 하우징(120) 중 다른 하나가 제1 액추에이터 하우징(110) 및 제2 액추에이터 하우징(120) 중 어느 하나와 체결될 때, 장력(張力)에 의해 제1 액추에이터 하우징(110)과 액추에이터 스템(130) 또는/및 액추에이터 스템(130)과 제2 액추에이터 하우징(120) 사이를 일정 간격 이격시키는 역할을 할 수도 있다.
한편, 액추에이터 스템(130)의 기둥 형상으로 형성된 부분 중 일 부분의 너비가 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120) 내부의 너비에 대응하도록 넓게 형성됨으로써, 상호 연결된 제1 액추에이터 하우징(110)의 제1 수용 공간(112)과 제2 액추에이터 하우징(120) 내부의 제2 수용 공간(122)을 구획함과 동시에 액추에이터 스템(130)이 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부로부터 이탈하지 못하도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 제1 액추에이터 하우징(110)의 제1 수용 공간(112)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 제2 수용 공간(122)이 단일 공간으로 이루어진 상태에서 액추에이터 스템(130)에 의해 두 공간으로 구획되게 되는데, 구획된 두 공간 중 하부 공간에 제1 공기포트(111)를 통해 압축 공기가 주입되면 공기의 압력에 의해 액추에이터 스템(130)이 상부 측으로 이동함과 동시에, 구획된 두 공간 중 상부 공간에 수용된 공기가 제2 공기포트(121)를 통해 외부로 인출되며, 유체가 유동하는 유로(210)를 개폐하는 밸브체(200)는 액추에이터 스템(130)의 이동에 의해 유로(210)를 개방할 수 있다.
이와는 반대로, 구획된 두 공간 중 하부 공간에 제2 공기포트(121)를 통해 압축 공기가 주입되면 공기의 압력에 의해 액추에이터 스템(130)이 하부 측으로 이동함과 동시에, 구획된 두 공간 중 하부 공간에 수용된 공기가 제1 공기포트(111)를 통해 외부로 인출되며, 밸브체(200)는 액추에이터 스템(130)의 이동에 의해 유로(210)를 폐쇄할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 5에서는 액추에이터 스템(130)의 단면이 '+'자 형상으로 형성되는 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부에서 왕복 운동이 가능한 구조라면 다양하게 설계 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)이 체결됨으로써 제1 액추에이터 하우징(110)의 제1 수용 공간(112)과 제2 액추에이터 하우징(120)의 제2 수용 공간(122)이 단일 공간으로 형성되게 되는데, 특히, 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)은 서로 끼움 결합된 상태에서 회전에 의해 체결되도록 한다.
이를 위해, 제1 액추에이터 하우징(110)은 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제1 체결부(113)를 포함하고, 제2 액추에이터 하우징(120)은 제1 액추에이터 하우징(110)의 상기 제1 체결부(113)와 끼움 결합되도록 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제2 체결부(123)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징이 체결된 상태의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징이 체결된 상태의 일 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 액추에이터 하우징(110)의 일측에는 원통형의 제1 체결부(113)가 돌출 형성되고, 제2 액추에이터 하우징(120)의 일측에는 원통형의 제2 체결부(123)가 함몰 형성되며, 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)는 서로 끼움 결합될 수 있다.
이 때, 도 6 및 도 7에서는 제1 체결부(113)가 돌출 형성되고 제2 체결부(123)가 함몰 형성된 것으로 도시되었으나, 제1 체결부(113)가 함몰 형성되고 제2 체결부(123)가 돌출 형성되도록 구성될 수도 있다.
또한, 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)의 끼움 결합면, 즉, 돌출 형성된 제1 체결부(113)의 외주면과 함몰 형성된 제2 체결부(123)의 내주면에는 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)가 서로 끼움 결합된 상태에서 회전함에 따라 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)이 체결되도록 하는 체결 구조물이 형성될 수 있다.
일 예로서, 체결 구조물은 제1 체결부(113)의 끼움 결합면, 즉, 제1 체결부(113)의 외주면에 형성된 돌출부 수용홈(1131)과 제2 체결부(123)의 끼움 결합면, 즉, 제2 체결부(123)의 내주면에 형성된 돌출부(1231)의 형태로 구성될 수 있다.
구체적으로, 돌출부(1231)는 돌출부 수용홈(1131)에 수용되어 돌출부 수용홈(1131)을 따라 이동 가능한 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 돌출부 수용홈(1131)은 제1 체결부(113) 및 제2 체결부(123)가 서로 끼움 결합된 상태에서 돌출부(1231)를 진입시킨 후, 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)가 회전함에 따라 돌출부(1231)를 진입 방향과 대략 수직인 방향으로 가이드하며, 일정 각도 회전 시 돌출부(1231)가 진입 방향과 나란한 방향으로 이탈하지 못하도록 돌출부(1231)를 고정할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
예컨대, 돌출부(1231)는 단면이 사각형, 원 등의 형상으로 형성될 수 있고, 돌출부 수용홈(1131)은 단면이 대략 'ㄱ'자 형상, 즉, 'ㄱ'자와 동일하거나 'ㄱ'자와 상하 대칭인 형상, 'ㄱ'자와 좌우 대칭인 형상, 'ㄱ'자와 대각선 대칭인 형상, 원호(圓弧) 아치의 형상 등으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징 및 제2 액추에이터 하우징의 체결 구조의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)가 서로 끼움 결합되면서 돌출부(1231)가 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 돌출부 수용홈(1131)에 진입되고, 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)가 회전함에 따라 돌출부(1231)가 (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이 돌출부 수용홈(1131) 내에서 진입 방향과 수직인 방향으로 이동하여 진입 방향과 나란한 방향으로 이탈하지 못하도록 고정됨을 알 수 있다.
이러한 체결 구조물은 제1 체결부(113)와 제2 체결부(123)의 끼움 결합면에 적어도 하나, 보다 바람직하게는 둘 이상 형성될 수 있으며, 체결 구조물이 다수 형성되는 경우에는 제1 액추에이터 하우징(110)과 제2 액추에이터 하우징(120)이 보다 안정적으로 결합될 수 있는 이점이 있다.
도 6 내지 도 8에서는 제1 체결부(113)의 끼움 결합면, 즉, 제1 체결부(113)의 외주면에 돌출부 수용홈(1131)이 형성되고, 제2 체결부(123)의 끼움 결합면, 즉, 제2 체결부(123)의 내주면에 돌출부(1231)가 형성된 것으로 도시되었으나, 제1 체결부(113)의 끼움 결합면에 돌출부(1231)가 형성되고, 제2 체결부(123)의 끼움 결합면에 돌출부 수용홈(1131)이 형성될 수도 있다.
다른 예로서, 체결 구조물은 도면에는 도시되지 아니하였으나 제1 체결부(113)의 끼움 결합면, 즉, 제1 체결부(113)의 외주면에 형성된 수나사산 및 암나사산 중 어느 하나와 제2 체결부(123)의 끼움 결합면, 즉, 제2 체결부(123)의 내주면에 형성된 수나사산 및 암나사산 중 다른 하나의 형태로 구성될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예를 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징의 변형 예를 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 제1 액추에이터 하우징의 변형 예와 액추에이터 스템의 변형 예의 조립 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 밸브용 액추에이터는 도 1 내지 도 8에 도시된 밸브용 액추에이터와 여타 구성은 동일하지만 액추에이터 스템이 제1 액추에이터 하우징과 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하도록 구동할 때 의도하지 않는 회전을 방지하기 위하여 액추에이터 스템에 회전 방지 구조물이 형성되는 점에 있어서 차이가 있다.
먼저, 도 9을 참조하면, 액추에이터 스템(130')의 일측에는 액추에이터 스템(130')의 일측 외주면을 면취하여 형성된 회전 방지면(132)이 구비될 수 있다.
그리고, 액추에이터 스템(130')의 일측이 수용되는 제1 액추에이터 하우징(110')의 제1 가이드부(1121') 또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 회전 방지면(132)의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
이러한 회전 방지면(132)은 액추에이터 스템(130') 일측의 외주면 상에 적어도 하나, 바람직하게는 둘 이상 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 액추에이터 스템(130')의 외주면 양측에 액추에이터 스템(130')의 중심축과 평행한 평면으로 형성될 수 있다.
이 때, 회전 방지면(132)은 액추에이터 스템(130')의 중심축으로부터의 최단 길이가 액추에이터 스템(130')의 이동에 의해 계폐될 수 있도록 액추에이터 스템(130')에 연결된 유로(210)의 반지름의 길이에 비해 길게 형성되는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예와 유로와의 상관 관계(1)를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터에서 액추에이터 스템의 변형 예와 유로와의 상관 관계(2)를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 회전 방지면(132)이 액추에이터 스템(130')의 외주면 양측에 액추에이터 스템(130')의 중심축과 평행한 평면으로 형성되되, 각각의 회전 방지면(132) 사이의 거리(2*W1)가 유로(210)의 지름의 길이(2*W2)에 비해 길게 형성된 예를 도시한 것으로서, 밸브체(200)의 유입구(In-Let)를 통해 유체가 유입되면 액추에이터 스템(130')과 유로(210)의 연결 부위에 압력이 발생하게 되는데, 각각의 회전 방지면(132) 사이의 거리(2*W1)가 유로(210)의 반지름의 길이(2*W2)에 비해 길게 형성됨에 따라 압력이 발생하여도 취약 부분없이 압력을 균일하게 분포시킬 수 있게 된다.
그러나, 도 13에 도시된 바와 같이, 회전 방지면(132)이 액추에이터 스템(130')의 외주면 양측에 액추에이터 스템(130')의 중심축과 평행한 평면으로 형성되되, 각각의 회전 방지면(132) 사이의 거리(2*W1)가 유로(210)의 지름의 길이(2*W2)에 비해 짧게 형성된 경우에는 유체 유입에 따라 발생한 압력에 의해 액추에이터 스템(130')과 유로(210)의 연결 부위에 취약 부분(WP)이 발생하고, 미세 리크(leak)가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
도 12 및 도 13에서는 회전 방지면(132)이 둘로 구성된 예를 들어 설명을 하였으나, 회전 방지면(132)이 하나로 구성되거나 둘을 초과하여 구성되는 경우에는 액추에이터 스템(130')의 중심축으로부터의 회전 방지면(132)까지의 최단 길이가 유로(210)의 반지름의 길이에 비해 길게 형성되는 것이 바람직하다.
다시 도 9를 참조하면, 회전 방지면(132)이 액추에이터 스템(130')의 일측에 형성되도록 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 액추에이터 스템(130')의 일측 및 타측 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
이 때, 회전 방지면(132)이 액추에이터 스템(130')의 타측에 형성되는 경우, 도면에는 도시되지 아니하였으나, 액추에이터 스템(130')의 타측이 수용되는 제2 액추에이터 하우징(120)의 제2 가이드부(1221) 또한 회전 방지면(132)의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다.
한편, 도 9 내지 도 11에서는 회전 방지 구조물이 액추에이터 스템(130') 일측의 외주면을 면취하여 형성된 회전 방지면(132)의 형상으로 구비된 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 액추에이터 스템(130')이 제1 액추에이터 하우징(110')과 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부에서 왕복 운동하도록 구동할 때 의도하지 않는 회전을 방지할 수 있는 다양한 구조로 설계 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터(100)에 의하면, 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 체결이 이루어지도록 함으로써, 보다 견고하게 조립될 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터(100)에 의하면, 별도의 체결 구조물을 구비하여 이를 통해 분리가 가능하도록 함으로써, 유지보수가 용이한 이점도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브용 액추에이터(100)에 의하면, 액추에이터 스템(130')에 회전 방지 구조물을 구비하여 액추에이터 스템(130')이 제1 액추에이터 하우징(110')과 제2 액추에이터 하우징(120)의 내부에서 왕복 운동하도록 구동할 때 의도하지 않는 회전을 방지함으로써, 보다 안정적으로 밸브체(200)에 구동력을 제공할 수 있는 이점도 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 밸브 100: 밸브용 액추에이터
110, 110': 제1 액추에이터 하우징
111: 제1 공기포트 112: 제1 수용 공간
1121, 1121': 제1 가이드부 113: 제1 체결부
1131: 돌출부 수용홈 120: 제2 액추에이터 하우징
121: 제2 공기포트 122: 제2 수용 공간
1221: 제2 가이드부 123: 제2 체결부
1231: 돌출부 130, 130': 액추에이터 스템
131: 밸브 플러그 132: 회전 방지면
200: 밸브체 210: 유로

Claims (8)

  1. 유체의 유량과 압력을 조절하는 밸브체에 설치되는 밸브용 액추에이터로서,
    상기 밸브체에 결합되고, 압축 공기가 주입되는 제1 공기포트가 형성된 제1 액추에이터 하우징;
    상기 제1 액추에이터 하우징과 체결되고, 압축 공기가 주입되는 제2 공기포트가 형성된 제2 액추에이터 하우징; 및
    일측이 제1 액추에이터 하우징의 내부에 구비되고, 타측이 제2 액추에이터 하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1 공기포트 또는 상기 제2 공기포트에 압축 공기가 주입됨에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 왕복 운동하여 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 액추에이터 스템을 포함하며,
    상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징은 서로 끼움 결합된 상태에서 회전에 의해 체결되고,
    상기 액추에이터 스템의 상기 일측 및 상기 타측 중 적어도 하나의 외주면에는 상기 액추에이터 스템이 상기 제1 액추에이터 하우징 및 상기 제2 액추에이터 하우징의 내부에서 회전하는 것을 방지하기 위한 회전 방지 구조물이 적어도 하나 형성된 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터 하우징은 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제1 체결부를 포함하고,
    상기 제2 액추에이터 하우징은 상기 제1 액추에이터 하우징의 상기 제1 체결부와 끼움 결합되도록 돌출 또는 함몰 형성된 원통형의 제2 체결부를 포함하며,
    상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부의 끼움 결합면 각각에는 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부가 서로 끼움 결합된 상태에서 회전함에 따라 상기 제1 액추에이터 하우징과 상기 제2 액추에이터 하우징이 체결되도록 하는 체결 구조물이 형성된 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 체결 구조물은,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 어느 하나에 형성된 적어도 하나의 돌출부; 및
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 다른 하나에 형성되고, 상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부가 서로 끼움 결합된 상태에서 상기 돌출부를 진입시킨 후, 상기 회전에 따라 상기 돌출부를 상기 진입 방향과 수직인 방향으로 가이드하며, 일정 각도 회전 시 상기 적어도 하나의 돌출부를 고정하는 적어도 하나의 돌출부 수용홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 돌출부 수용홈은 단면이 'ㄱ'자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 체결 구조물은,
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 어느 하나에 형성된 수나사산; 및
    상기 제1 체결부 및 상기 제2 체결부 중 다른 하나에 형성되고 상기 수나사산과 맞물려 결합되는 암나사산을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 방지 구조물은 상기 액추에이터 스템의 상기 일측 및 상기 타측 중 적어도 하나의 외주면 일 부분을 면취하여 형성된 회전 방지면인 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전 방지면은 상기 액추에이터 스템의 상기 일측에 형성되고,
    상기 액추에이터 스템의 중심축으로부터 상기 회전 방지면까지의 최단 길이가 상기 유로의 반지름의 길이에 비해 길게 형성된 것을 특징으로 하는 밸브용 액추에이터.
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