KR102244723B1 - 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치, 듀얼 감속비 감속기 및 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공한다. 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치는 밸브스템이 삽입되는 통 형상의 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 설치되는 베어링 박스; 상기 제1 하우징의 상부에 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 드라이브 슬리브; 상기 제2 하우징에 결합되며 상기 드라이브 슬리브를 회전시키는 회전력을 제공하는 구동부; 제1 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되도록 내부가 중공된 외부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트의 상단이 상기 드라이브 슬리브의 하부와 결합되되 상기 드라이브 슬리브로부터 회전력을 전달받으면서 상하로 이동 가능하게 결합되는 외부 스템너트; 상기 제1 하우징의 내부에서 상기 외부 스템너트의 외주면 둘레를 따라 설치되며, 상기 외부 스템너트의 위치변화로 인해 압축 또는 신장 가능한 탄성부재; 그리고 제2 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되어 결합되는 내부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트에 삽입되어 결합되는 내부 스템너트;를 포함한다.

Description

이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치, 듀얼 감속비 감속기 및 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치{TEMPERATURE COMPENSATION DEVICE WITH DOUBLE MATERIAL STEM NUT FOR OPENING AND CLOSING VALVE, DUAL REDUCTION RATIO REDUCER AND TEMPERATURE COMPENSATION DEVICE WITH DUAL REDUCTION RATIO FOR OPENING AND CLOSING VALVE}

본 발명은 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치, 듀얼 감속비 감속기 및 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성과 유지보수 작업성이 향상된 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치, 듀얼 감속비 감속기 및 개폐작동시 토크를 조절할 수 있도록 하나의 입력에 대하여 서로 다른 감속비로 출력이 가능한 구조를 가지는 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가스나 액체와 같은 유체를 유동시키면서 유동량을 제어하거나 단속하기 위하여 밸브가 사용될 수 있다.

밸브의 작동 원리에 따라서 여러 종류의 밸브가 있으나, 게이트밸브, 글로브밸브, 판스톡크밸브 등과 같은 밸브는 밸브스템축의 상하 운동 또는 축방향 이동에 의해 개폐되도록 구성되고, 이러한 밸브스템축은 스템너트, 베벨기어, 및 회전축이 포함된 액츄에이터 또는 개폐 작동 장치로부터 회전력을 전달받도록 되어 있다.

한편, 이와 같이 밸브에 의해 개폐되는 관로 내부에 고온 또는 초저온 유체가 유동하게 될 경우, 밸브 등의 부재들이 고온 또는 초저온에 의해 열팽창 또는 열수축하게 됨으로써 관로에 대한 밸브의 밀폐성이나 개폐량 조절 기능에 문제가 발생하거나 밸브 등의 부재에 과도한 열응력이 발생할 수 있다.

또한, 종래의 밸브들은 큰 하중이 작용할 경우에는 적합하지 않아 안정성이나 신뢰성이 낮을 뿐만 아니라 밸브를 자주 작동시키거나 오래 사용하였을 경우 내부 구성품의 마모나 과도한 열응력으로 인해 밀폐와 정확한 작동에 문제가 발생한다.

특히, 밸브를 자주 작동시키거나 오래 사용하였을 경우 밸브스템과 스템너트 사이에 마찰로 인해 밸브스템이 마모되어 밸브의 정밀한 작동에 지장을 초래할 수 있다. 이를 해소하기 위해, 밸브스템을 고가의 재질로 형성하는 경우, 비용이 증가하는 문제가 있다.

한편, 일반적으로 공작기계, 세탁기, 자동차 등 다양한 장치에는 회전비를 가변시키기 위해 다양한 기어를 사용하는 감속기가 필요하다. 감속기는 상당한 속도로 회전하는 모터와 같은 동력원으로부터 회전력을 입력받아 이를 저속으로 전환하여 출력시키는 장치로서 다양한 종류의 기어들의 조립체를 사용한다.

이 가운데 유성기어를 이용하여 입력축으로부터 출력축에 전달되는 하중과 속도를 줄여 동력 전달효율을 높이는 감속기가 조선, 해양플랜트, 발전소, 산업플랜트 등 산업의 모든 분야에 많이 사용될 수 있다.

특히, 밸브 및 밸브 기어박스 등의 액츄에이터 작동을 위해 이러한 감속기가 많이 사용되는데, 밸브를 개폐하거나 작동시킬 때 중요하다.

도 7은 종래 유성기어를 이용한 감속기의 구조를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래 감속기는 내접기어가 형성된 기어하우징과, 일단은 모터 샤프트에 연결되고 타단은 기어하우징의 입력 측에 삽입되는 입력축과 입력축의 타단부에 결합된 선기어와, 선기어와 기어하우징의 내접기어에 동시에 치합되는 복수개의 유성기어와, 하부에는 유성기어의 중앙에 끼워지는 복수개의 연결핀이 설치되고 상부 중앙에 출력축이 설치되는 회전판을 포함하여 구성되었다.

이 같은 구성에 의해, 입력축이 모터로부터 회전력을 전달받아 회전하면 이와 치합된 복수개의 유성기어가 자전과 동시에 입력축을 중심으로 공전하면서 회전판이 유성기어의 공전속도로 회전하면서 출력축을 통하여 감속된 후 출력될 수 있다.

그러나 종래의 감속기는 구성이 간단하지만 단지 1개의 감속회전비 가 가지기 때문에 두 종류 이상의 감속비를 구현할 수 없는 단점이 있다.

또 두 종류 이상의 감속비를 가지도록 하려면 구조가 매우 복잡해지고 부피가 커지는 문제가 있고, 특히 각 감속비에 대응하는 출력축이 별도로 구비되어야 하는 문제가 있다.

밸브의 경우, 개폐시 스트로크(stroke) 시작과 끝나는 시점에 토크가 크게 필요하므로 이때는 감속비를 높일 필요가 있지만, 스트로크 중간에는 큰 토크가 필요하지 않으므로 감속비를 줄여서 작동속도를 높일 필요가 있다.

종래의 밸브의 경우, 이러한 개폐작동에 필요한 토크의 효과적 조절을 위한 필요를 만족시킬 수 없었다.

또한, 고온, 고압 또는 초저온인 밸브의 작동 환경에서 밸브 개폐시 토크와 스트로크의 선택적인 제어가 필요한데, 이를 달성해 주는 종래의 밸브는 없었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 밸브스템에 접하는 부분과 접하지 않는 부분의 재질이 서로 다른 이중 재질 스템너트를 가져서 내구성과 유지보수 작업성이 향상된 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개폐작동시 필요한 토크에 따라 하나의 회전속도 입력에 대하여 서로 다른 감속비로 선택적 출력이 가능한 구조를 가지는 듀얼 감속비 감속기 및 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 관로를 개폐하는 밸브 본체의 온도 변화로 인한 손상을 방지하는 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공한다. 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치는 상기 밸브 본체로부터 상하방향으로 연장되는 밸브스템이 삽입되는 통 형상의 제1 하우징으로서, 상기 제1 하우징의 하부에 상기 밸브 본체가 위치되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 설치되는 회전 지지부; 상기 제1 하우징의 상부에 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내부에 회전 가능하게 설치되는 드라이브 슬리브; 상기 제2 하우징에 결합되며 상기 드라이브 슬리브를 회전시키는 회전력을 제공하는 구동부; 제1 소재로 이루어지며, 상기 제1 소재는 SUS 및 주철 중 하나이고, 상기 밸브스템이 삽입되도록 내부가 중공된 외부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트의 외면이 상기 회전 지지부에 의해 지지되도록 상기 제1 하우징에 삽입되며, 상기 드라이브 슬리브의 하부와 결합되되 상기 드라이브 슬리브로부터 회전력을 전달받으면서 상하로 이동 가능하게 결합되는 외부 스템너트; 상기 제1 하우징의 내부에 상기 상하방향으로 상기 회전 지지부의 인근에 상기 외부 스템너트의 외면의 인근에 설치되며, 상기 외부 스템너트의 위치변화로 인해 압축 또는 신장 가능한 탄성부재; 그리고 제2 소재로 이루어지며, 상기 제2 소재는 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드(carbide) 중 하나이고, 상기 밸브스템이 삽입되어 결합되는 내부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트에 삽입되어 스플라인 결합되는 내부 스템너트;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 제3 소재로서, 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드 중 하나로 상기 내부 스템너트의 표면에 형성된 코팅막;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 외부 스템너트는 상기 밸브스템과 이격될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 내부 스템너트는 상기 밸브스템과 나사결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 회전 지지부는 상기 외부 스템너트의 외주면을 지지하는 베어링 박스를 포함하며, 상기 탄성부재는 상기 외부 스템너트의 외주면 둘레를 따라 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 제1 하우징의 상부와 상기 베어링 박스의 사이에 개재되는 하나 이상의 접시 스프링을 포함하며, 상기 외부 스템너트의 위치변화는 상기 베어링 박스를 통해 상기 탄성부재에 전달될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 더 큰 내마모성을 가질 수 잇다.

기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 관로를 개폐하는 밸브 본체의 손상을 방지하는 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공한다.

듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치는 상기 밸브 본체로부터 상하방향으로 연장되는 밸브스템이 삽입되는 통 형상의 제1 하우징으로서, 상기 제1 하우징의 하부에 상기 밸브 본체가 위치되는 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 설치되는 회전 지지부; 상기 제1 하우징의 상부에 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징에 결합되며 회전력을 전달하는 감속부; 제1 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되도록 내부가 중공된 외부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트의 외면이 상기 회전 지지부에 의해 지지되도록 상기 제1 하우징에 삽입되며, 상기 감속부로부터 상기 회전력을 전달받으면서 상하로 이동 가능하게 상기 감속부와 결합되는 외부 스템너트; 상기 제1 하우징의 내부에 상기 상하방향으로 상기 회전 지지부의 인근에 상기 외부 스템너트의 외면의 인근에 설치되며, 상기 외부 스템너트의 위치변화로 인해 압축 또는 신장 가능한 탄성부재; 제2 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되어 결합되는 내부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트에 삽입되어 결합되는 내부 스템너트; 상기 제2 하우징의 인근에 위치하는 구동측 하우징으로서, 내주면에 내접기어 형상의 링기어가 형성되고 일측에 입력축이 회전 가능하게 삽입되는 구동측 하우징; 상기 구동측 하우징의 타측에 회전 가능하게 삽입되는 출력축으로서, 상기 회전력을 상기 감속부로 전달하는 출력축; 상기 입력축의 단부에 형성되는 제1 기어; 상기 제1 기어가 관통할 수 있는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면에는 상기 입력축의 후퇴시에 상기 제1 기어와 치합될 수 있는 내접기어 형상의 저감속기어가 형성되어 있는 저감속캐리어; 상기 감속부의 반대측 상기 출력축의 단부에 형성되며, 회전핀에 의해 상기 저감속캐리어와 결합되어 상기 입력축의 후퇴시에 저감속비로 상기 저감속캐리어와 함께 회전되는 고감속캐리어; 그리고 상기 회전핀에 의해 상기 저감속캐리어와 상기 고감속캐리어의 사이에 설치되는 하나 이상의 제2 기어로서, 상기 입력축이 전진시 상기 제1 기어와 상기 링기어 사이에 치합되어, 고감속비로 상기 고감속캐리어를 회전시키는 하나 이상의 제2 기어;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 기어는 선기어이고, 상기 제2 기어는 유성기어일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 감속부는, 상기 제2 하우징 내에 상기 외부 스템너트의 상측에 설치되는 드라이브 슬리브로서, 상기 외부 스템너트 상단과 상기 드라이브 슬리브의 하부가 스플라인 결합되는 드라이브 슬리브; 상기 드라이브 슬리브의 외주면에 설치되는 제3 기어; 그리고 일단부가 상기 제3 기어와 결합되고 타단부에는 상기 출력축과 연결되는 구동축;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제3 기어는 베벨기어이고, 상기 구동축의 일단부에는 상기 베벨기어와 치합되는 피니언기어가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 출력축과 상기 밸브스템의 축은 평행하게 위치하며, 상기 감속부는, 상기 밸브스템의 축 방향으로 상기 출력축과 상기 외부 스템너트의 상부를 연결할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 밸브 본체의 개폐시 상기 탄성부재에 설정된 예압 또는 상기 밸브스템의 온도에 따라, 상기 입력축의 전진 및 후퇴가 선택되어 개폐작동될 수 있다.

기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 관로를 개폐하는 밸브 본체의 개폐동작을 위한 회전력을 제공하는 듀얼 감속비 감속기를 제공한다. 듀얼 감속비 감속기는 내주면에 내접기어 형상의 링기어가 형성되고 일측에 입력축이 회전 가능하게 삽입되는 하우징; 상기 하우징의 타측에 회전 가능하게 삽입되는 출력축으로서, 상기 회전력을 상기 밸브 본체의 개폐작동을 위해 전달하는 출력축; 상기 입력축의 단부에 형성되는 제1 기어; 상기 밸브 본체가 상기 관로와 실질적으로 떨어져서 상기 밸브 본체에 연결된 밸브스템이 스트로크 동작되는 동안 상기 제1 기어와 치합될 수 있는 제1 내접기어가 형성되어 있는 저감속캐리어; 상기 저감속캐리어와 마주하는 상기 출력축의 일측단에 형성되며, 제2 내접기어가 형성된 고감속캐리어; 그리고 상기 밸브 본체가 상기 관로와 실질적으로 접촉하면서 개폐되는 시점에 고감속비로 감속하여 상기 스트로크 동작보다 더 큰 토크 전달을 위해 상기 제1 기어 및 상기 제2 내접기어와 치합될 수 있는 하나 이상의 제2 기어;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 기어는 선기어이고, 상기 제2 기어는 유성기어이며, 상기 입력축이 제1 위치에 있을 때 상기 선기어, 유성기어 및 상기 제2 내접기어가 치합되어 고감속비로 상기 회전력이 상기 출력축으로 출력되며, 상기 입력축이 제2 위치에 있을 때 상기 선기어 및 상기 제1 내접기어가 치합되어 저감속비로 상기 회전력이 상기 출력축으로 출력될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 밸브스템에 접하는 부분과 접하지 않는 부분의 재질이 서로 다른 이중 재질 스템너트를 가져서 내구성과 유지보수 작업성이 향상된 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 개폐작동시 필요한 토크에 따라 하나의 회전속도 입력에 대하여 서로 다른 감속비로 선택적 출력이 가능한 구조를 가지는 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 제공할 수 있다.

따라서, 두 종류의 감속비를 제공함에도 불구하고 구조가 단순하고 부피가 작아서 소형화 및 경량화가 가능하다.

또한, 밸브 개폐에 적용시 개폐 시작과 끝나는 시점에 높은 감속비를 선택함으로써 토크를 크게 발생시켜 개폐가 원활하게 이루어질 수 있고, 개폐중간 시점에는 큰 토크가 필요하지 않으므로 낮은 감속비를 선택함으로써 큰 토크 없이 작동속도를 높여 빠르게 개폐를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 고온 또는 초저온 유체가 유동하는 관로를 개폐하는 밸브에 대해 고온 또는 초저온에 따른 열팽창 또는 열수축이 발생할 경우에도 밸브스템축과 나사 결합하는 내부 스템너트와 스플라인 결합된 외부 스템너트가 드라이브 슬리브에 맞물려 결합된 상태에서 축방향으로 이동함으로써 밸브스템의 축방향 변위를 장치 자체적으로 허용 또는 보정할 수 있다. 따라서, 고온 또는 초저온 환경하에서 발생될 수 있는 고하중 또는 과도한 열응력으로부터 감속기 및 밸브의 손상을 안정적으로 예방할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치의 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 드라이브 슬리브의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 외부 스템너트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에서 A-A' 선을 따라 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6는 내부 스템너트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 내부 스템너트의 예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 종래의 유성기어를 이용한 감속기의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 클러치의 원리를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치의 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.

이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치는 관로를 개폐하는 밸브 본체(100)의 개폐작동을 위한 장치로서, 밸브 본체(100)와 결합되어 사용될 수 있다. 이중 재질 스템너트를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치(이하, 밸브 개폐장치로 칭함)는 밸브 본체(100)의 온도 변화로 인한 손상, 예들 들어, 열팽창 및 열수축으로 인한 응력으로 인한 손상을 방지하는 기능을 할 수 있다.

밸브 개폐장치는 제1 하우징(300), 회전 지지부, 제2 하우징(500), 감속부(600), 외부 스템너트(700), 탄성부재(800) 및 내부 스템너트(900)를 포함한다.

밸브 본체(100)는 관로를 실제로 개폐하는 부분이며, 관로의 내부의 고온, 고압 또는 초저온의 유체에 의해 가열 및 냉각될 수 있다.

밸브스템(200)은 밸브 본체(100)와 연결된 바(bar) 형상을 가지며, 후술될 이중 재질의 스템너트와 결합되어 밸브 본체(100)의 개폐 작동을 위한 힘을 전달하게 될 수 있다.

밸브 본체(100)가 가열 및 냉각되면, 밸브스템(200)도 가열 및 냉각될 수 있다. 밸브스템(200)의 길이방향 축을 밸브스템축이라고 칭한다.

제1 하우징(300)은 후술될 제2 하우징(500)의 하부와 밸브 본체(100)의 사이에 설치되는 것으로, 볼트 등의 체결 요소에 의해 분리결합 가능하게 제2 하우징(500) 및 밸브 본체(100)의 사이에 설치될 수 있다. 제1 하우징(300)은 밸브 본체(100)로부터 상하방향으로 연장되는 밸브스템(200)이 삽입되는 통 형상을 가질 수 있다.

제1 하우징(300)의 상부에는 후술될 드라이브 슬리브(650) 또는 후술될 외부 스템너트(700)에 의해 관통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제1 하우징(300)의 하부에도 밸브스템축에 의해 관통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제1 하우징(300)은 후술될 회전 지지부와 탄성부재(800)를 수용하는 공간을 제공할 뿐만 아니라, 내부 스템너트(900)에 내삽되는 밸브스템(200)의 상하 이동 공간을 제공하는 역할을 할 수 있다.

회전 지지부는 제1 하우징(300)의 내부에 설치될 수 있다. 회전 지지부는 일 예로 베어링 박스(400)일 수 있다. 구체적으로 베어링 박스(400)는 외부 스템너트(700)를 제1 하우징(300) 내부에서 회전 가능하게 지지하도록 제1 하우징(300) 내부에 설치될 수 있다. 베어링 박스(400)는 외부 케이스(410)와 외부 케이스(410) 내에 수용된 테이퍼 롤러 베어링(430)을 포함할 수 있다.

외부 케이스(410)에는 밸브스템(200)이 내삽된 내부 스템너트(900)에 의해 관통되는 관통공이 형성될 수 있다.

한쌍의 테이퍼 롤러 베어링(430)은 외부 스템너트(700)의 하부 외주면에 형성된 플랜지부를 개재시킨 상태로, 외부 케이스(410) 내부에 서로 대향하게 배치될 수 있다. 플랜지부는 후술될 탄성부재(800)에 의해 가해지는 베어링 박스(400)에 대한 하중(예압)을 외부 스템너트(700)에 전달할 수 있다.

제2 하우징(500)은 제1 하우징(300)의 상부에 결합될 수 있다. 제2 하우징(500)은 제1 하우징(300)의 상부에 결합되는 베이스(530)와, 베이스(530)의 상부에 배치되는 헤드(510)를 포함할 수 있다. 베이스(530)와 헤드(510)는 일측이 개구된 상태로 볼트 등에 의해 결합될 수 있다. 베이스(530)에는 후술될 드라이브 슬리브(650) 또는 외부 스템너트(700)에 의해 관통되는 관통공이 형성될 수 있다. 제2 하우징(500)의 내부 확인 등을 위해 헤드(510) 중앙 부위에 관통공이 형성될 수 있으나 필요시 폐쇄될 수 있다.

감속부(600)는 드라이브 슬리브(650) 및 구동부를 포함할 수 있다.

구동부는 제2 하우징(500)에 결합되며, 드라이브 슬리브(650)를 회전시키는 회전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동부는 제1 기어 및 구동축(630)을 포함할 수 있다.

제1 기어로는 감속기어이면 무방하며, 일 예로 베벨기어(610)일 수 있다. 베벨기어(610)는 끼워맞춤 결합이나 볼트 등의 체결 요소를 통해 드라이브 슬리브(650)의 외주면에 축고정될 수 있다.

구동축(630)은 일단부가 제1 기어와 결합될 수 있다. 본 실시예에서는 구동축(630)의 일단부에는 베벨기어(610)와 치합되는 피니언 기어(631)가 형성되고, 구동축(630)의 타단부에는 모터 등의 구동 수단(도시되지 않음)과 연결되며, 제2 하우징(500)의 일측의 개구된 부위에서 래디얼 볼 베어링(632,633)과 칼라(634) 등에 축지지될 수 있다. 예를 들어, 모터 등의 구동 수단에 의해 회전하는 구동축(630)의 회전력이 피니언 기어(631)와 베벨기어(610)를 통해 드라이브 슬리브(650)에 전달되면서 감속될 수 있다.

도 3은 드라이브 슬리브(650)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4는 외부 스템너트(700)의 일 예를 나타내는 도면이다.

드라이브 슬리브(650)는 제2 하우징(500) 내부에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 구체적으로 드라이브 슬리브(650)는 제2 하우징(500)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 원통형 부재로서, 헤드(510)의 하측에 설치되는 테이퍼 롤러 베어링(513)과 베이스(530)의 상측에 설치되는 스러스트 볼 베어링(511) 사이에 개재되어 축지지될 수 있다.

외부 스템너트(700)의 상단부는 드라이브 슬리브(650)의 하단부와 결합되어, 드라이브 슬리브(650)의 회전력이 외부 스템너트(700)에 전달될 수 있다.

외부 스템너트(700)가 드라이브 슬리브(650)로부터 회전력을 전달받으면서, 밸브스템(200)의 축방향으로 이동 가능하게 드라이브 슬리브(650)와 결합될 수 있다.

외부 스템너트(700)의 상단부 외주면에는 외치형 스플라인(711)이 형성되고, 드라이브 슬리브(650)의 하단부 내주면에는 내치형 스플라인(713)이 형성될 수 있다. 외부 스템너트(700)의 외치형 스플라인(711)과 드라이브 슬리브(650)의 내치형 스플라인(651)이 맞물려 치합됨으로써, 외부 스템너트(700)의 상단부와 드라이브 슬리브(650)의 하단부가 스플라인 결합될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 외부 스템너트(700)가 드라이브 슬리브(650)와 함께 회전하면서 축 방향(길이 방향)으로 슬라이딩 이동(슬립 이동) 가능하게 될 수 있다.

우선, 평상시에는 베어링 박스(400)에 회전 가능하게 지지된 외부 스템너트(700)가 접시 스프링(810)을 통해 밸브 스러스트보다 높게 설정된 예압으로 정상 상태로 존재하면서, 구동축(630), 베벨기어(610), 드라이브 슬리브(650), 외부 스템너트(700), 내부 스템너트(900) 순으로 회전력이 전달될 수 있다. 내부 스템너트(900)가 회전하면 내부 스템너트(900)와 나사결합된 밸브스템(200)이 상하로 이동하면서 밸브를 개폐한다.

도 5는 도 2에서 A-A' 선을 따라 단면의 일 예를 나타내는 도면이다.

외부 스템너트(700)는 밸브스템(200)이 삽입되도록 내부가 중공된 통 형상의 블록일 수 있다. 외부 스템너트(700)는 외부 스템너트(700)의 외주면에 형성된 플랜지부가 베어링 박스(400)에 의해 지지되도록 제1 하우징(300)에 삽입되어 설치될 수 있다. 전술된 바와 같이, 외부 스템너트(700)의 상단부가 드라이브 슬리브(650)의 하단부와 결합되되 드라이브 슬리브(650)로부터 회전력을 전달받으면서 상하로 이동 가능하게 스플라인 결합될 수 있다.

탄성부재(800)는 제1 하우징(300)의 내부에 상하방향으로 베어링 박스(400)의 인근에, 외부 스템너트(700)의 외주면 둘레를 따라 설치될 수 있다. 구체적으로 탄성부재(800)는 제1 하우징(300)의 상부와 베어링 박스(400)의 사이에 개재될 수 있다(도 2 참조).

탄성부재(800)로 인해 베어링 박스(400)가 제1 하우징(300) 내에서 탄성적으로 지지될 수 있고, 탄성부재(800)의 탄성력에 의해 베어링 박스(400)에 하중이 작용되며, 이러한 하중은 전술된 바와 같이 외부 스템너트(700)의 플렌지부에 가해질 수 있다.

탄성부재(800)가 베어링 박스(400)에 가하는 하중이 열팽창 또는 열수축이 발생하지 않는 평상시에는 예압이 밸브 스러스트(thrust)보다 높게 설정되어 있어 외부 스템너트의 축방향 움직임을 방지한다.

즉, 평상시에는 탄성부재(800)에 의해 외부 스템너트(700)에 밸브 추력(thrust)보다 높게 설정된 예압(preload)이 작용하고 있어 외부 스템너트(700)가 축방향으로 움직이지 않으나, 밸브스템(200)이 가열되어 열팽창이 진행되는 경우에는 밸브스템(200)으로부터의 추력이 설정 예압보다 커지게 되면 외부 스템너트(700)가 이동하게 되며, 이러한 외부 스템너트(700)의 위치변화에 따라 탄성부재(800)는 압축될 수 있다.

탄성부재(800)로는 다양한 스프링이 채택될 수 있으나, 바람직한 일 예로서, 고하중에 적합한 접시 스프링(810)이 하나 이상 적층되어 탄성부재(800)를 이룰 수 있으며, 더욱 바람직하게는 접시 스프링(810)이 순방향과 역방향으로 각각 적층될 수 있다.

밸브 개폐 장치의 구동에 대해 요약하면 다음과 같다.

우선, 평상시에는 베어링 박스(400)에 회전 가능하게 지지된 외부 스템너트(700)가 탄성부재(800)를 통해 밸브 스러스트 보다 높게 설정된 예압으로 정상 상태로 위치하면서, 구동축(630), 베벨기어(610), 드라이브 슬리브(650), 외부 스템너트(700), 내부 스템너트(900) 순으로 회전력이 전달될 수 있다. 내부 스템너트(900)가 회전하게 되면 내부 스템너트(900)와 나사결합된 밸브스템(200)이 상하로 이동되면서 밸브를 개폐할 수 있다.

그러나, 밸브스템(200)이 열팽창하여 밸브 추력이 설정된 예압보다 크게 되면 외부 스템너트(700)는 스플라인 결합된 드라이브 슬리브(650)에 대해 상측으로 이동하게 되어 열팽창에 따른 밸브스템(200)의 변위를 보정하게 될 수 있다.

도 6은 내부 스템너트(900)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 7은 내부 스템너트(900)의 예들을 설명하기 위한 도면이다.

내부 스템너트(900)는 밸브스템(200)과 나사결합되고, 내부 스템너트(900)는 외부 스템너트(700)와 스플라인 결합될 수 있다. 이에 따라, 외부 스템너트(700)는 밸브스템(200)과 접촉되지 않고 이격될 수 있다.

내부 스템너트(900)에는 밸브스템(200)이 삽입되는 관통공이 형성될 수 있다. 내부 스템너트(900)의 내주면에는 나사결합을 위한 나사산(913)이 형성될 수 있다. 밸브스템(200)의 외주면에는 내부 스템너트(900)의 내주면에 형성된 나사산(913)과 나사결합을 위한 나사산이 형성될 수 있다.

내부 스템너트(900)는 외부 스템너트(700)의 관통공에 삽입되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 스템너트(900)의 외주면에 형성된 돌기 형태의 외치형 스플라인(911)과 외부 스템너트(700)의 내주면에 형성된 홈 형태의 내치형 스플라인(713)이 서로 맞물려 스플라인 결합될 수 있다.

전술된 외부 스템너트(700)의 상단부와 드라이브 슬리브(650)의 하단부 간의 스플라인 결합도 도 5에 예시된 형태와 유사한 형상을 가질 수 있다.

본 실시예에서, 밸브 개폐장치는 이중 재질의 스템너트 구조를 가진다. 즉 외부 스템너트(700)는 제1 소재로 이루어지고, 내부 스템너트(900)는 제2 소재로 이루어질 수 있다.

내부 스템너트(900)는 밸브스템(200)과 결합을 하고, 회전력이 전달됨에 따라 밸브스템(200)의 외주면과 내부 스템너트(900)의 내주면 간의 마찰력이 작용하여 내부 스템너트(900)의 회전과 함께 밸브스템(200)이 상하로 전진되거나 후퇴될 수 있다.

밸브 본체(100)에는 매우 큰 힘, 예를 들어, 수 킬로 뉴튼의 힘이 가해질 수 있으며, 따라서 밸브스템(200)의 외주면과 내부 스템너트(900)의 내주면 간의 마찰력도 매우 클 수 있다. 또한 밸브 개폐장치는 장기간에 걸쳐 사용될 수 있으므로 장기간에 걸쳐 마찰력으로 인해 내부 스템너트(900)는 마모될 수도 있다. 특히 나사산이 마모되어 적절한 기능을 상실하는 경우 밸브 개폐장치의 기능도 큰 하자가 발생할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 내부 스템너트(900)는 이러한 마찰력에 강한 내마모성을 가지는 제2 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 소재는 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드(carbide) 중 하나일 수 있다. 제2 소재는 제1 소재보다 더 큰 내마모성을 가질 수 있다.

내마모성 요구를 충족하고 기계적 강인함이 있는 소재라면 제2 소재의 예로 한정되지는 않는다. 이러한, 제2 소재를 사용한 내부 스템너트(900)는 외부 스템너트(700)와 별개로 제조 및 취급될 수 있다. 따라서, 제2 소재가 특수한 소재이거나 고가의 소재라도 비교적 작은 부피로 내부 스템너트(900)를 제조함으로써 제조에 있어 편리함이 있고, 비용절감을 할 수 있다.

외부 스템너트(700)를 이루는 제1 소재로는 SUS 및 주철 중 하나가 채택될 수 있다. 회전력 전달을 위해 기계적 강인함이 만족되는 제1 소재라면 예에 한정되지 않고 다양하게 채택될 수 있다.

제1 소재는 제2 소재에 비해 저가의 소재를 사용할 수 있다. 외부 스템너트(700)는 밸브스템(200)과의 마찰되는 부분이 아니어서, 부피가 내부 스템너트(900)보다 큰 외부 스템너트(700)를 제1 소재로 제조해도 무방할 것이다. 따라서, 전체적인 이중 재질의 스템너트의 구조의 내구성과 기계적 강인성을 확보하면서, 비용절감을 할 수 있다.

한편, 도 7의 하측에 제시된 실시예도 적용될 수 있다. 도 7의 하측의 실시예에서는 밸브 개폐장치는 내부 스템너트(900)의 표면에 형성되는 코팅막(915)을 더 포함할 수 있다.

내부 스템너트(900)가 외부 스템너트(700)와 동일한 제1 소재로 이루어지거나 다른 제2 소재로 이루어고, 코팅막(915)은 제3 소재로서, 예를 들어, 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드(carbide) 등 중에서 하나의 소재를 사용하여 코팅막(915)이 형성될 수 있다.

이와 같이 구성하면, 내부 스템너트(900)의 소재의 비용을 절감하면서도 코팅막(915)을 형성하여 기능적 및 기계적 요구를 만족시킬 수 있다.

이러한 코팅막(915)은 내부 스템너트(900) 전체적으로 형성될 수도 있고, 내부 스템너트(900)의 내주면에만 형성될 수도 있다.

이와 같이, 내부 스템너트(900)와 외부 스템너트(700)로 이중 재질 구조로 형성함으로써, 전술된 바와 같이 비용절감의 장점이나 사이즈 측면에서 제조의 용이함이 있다.

이에 더하여, 밸브 개폐장치를 유지보수를 위해 정비하는 경우, 교체가 필요한 내부 스템너트(900) 또는 외부 스템너트(700)만을 교체하면 되므로, 본 실시예의 밸브 개폐장치는 유지보수 측면에서도 장점을 가진다.

또한, 분해 조립의 측면에서도 내부 스템너트(900)는 외부 스템너트(700)와 스플라인 결합을 할 수 있어서, 쉽게 장탈착될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.

듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치는 관로를 개폐하는 밸브 본체(100)의 손상을 방지하는 기능을 할 수 있다.

듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치는 제1 하우징(300), 베어링 박스(400), 제2 하우징(500), 감속부(600), 외부 스템너트(700), 탄성부재(800), 내부 스템너트(900), 구동측 하우징(1100), 출력축(1300), 선기어(1400), 저감속캐리어(1500), 고감속캐리어(1600) 및 유성기어(1700)를 포함한다.

도 9에 제시된 실시예에서 감속부(600)는 드라이브 슬리브(650), 베벨기어(610) 및 구동축(630)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(300), 베어링 박스(400), 제2 하우징(500), 감속부(600), 외부 스템너트(700), 탄성부재(800), 내부 스템너트(900)는 도 1 내지 도 7에서 설명된 것들과 실질적으로 동일할 수 있으므로 중복된 설명은 생략한다.

구동측 하우징(1100), 출력축(1300), 선기어(1400), 저감속캐리어(1500), 고감속캐리어(1600) 및 유성기어(1700)는 듀얼 감속비 모듈을 구성하며, 이러한 듀얼 감속비 모듈은 구동축(630)을 통해 감속부(600)와 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 7에서 설명된 밸브 개폐장치의 개방 동작이 시작되는 시점과 폐쇄되는 시점에 구동축(630)에 필요한 토크의 크기는 그 사이에 밸브의 스트로크 동작을 위해 구동축(630)에 필요한 토크의 크기보다 크다. 따라서, 듀얼 감속비 모듈은 이러한 토크 차이를 기계적으로 제공할 수 있다.

구동측 하우징(1100)은 입력축(1200), 출력축(1300), 제1 기어(예: 선기어(1400)), 저감속캐리어(1500), 고감속캐리어(1600) 및 제2 기어(예: 유성기어(1700))를 모두 내부에 수용하면서 지지할 수 있다.

구동측 하우징(1100)은 제2 하우징(500)의 인근에, 구체적으로 제2 하우징(500)으로부터 돌출된 구동축(630) 측에 위치할 수 있다. 구동측 하우징(1100)은 대략 원통형으로 형성될 수 있으며, 분해 및 조립이 가능하도록 입력측 하우징과 출력측 하우징으로 분리되는 구조일 수 있다. 입력측 하우징과 출력측 하우징은 가장자리가 복수개의 체결볼트로 상호 체결될 수 있다.

입력측 하우징에는 입력축(1200)이 삽입되는 입력구가 형성되고, 출력측 하우징에는 출력축(1300)이 삽입되는 출력구가 형성될 수 있다.

구동측 하우징(1100)의 내주면에는 내접기어인 링기어가 형성될 수 있는데, 바람직하게는 출력측 하우징의 내주면에 형성될 수 있다.

입력축(1200)은 구동측 하우징(1100)의 입력구에 삽입되고 다양한 동력원에 의해 회전하게 될 수 있다.

입력축(1200)과 입력구 사이에 부싱 및 오링이 삽입되어 회전 가능하고 실링이 이루어질 수 있다. 그리고 입력축(1200)은 입력구를 따라 전진 또는 후진이 가능하도록 슬라이딩 작동 가능하다.

출력축(1300)은 구동측 하우징(1100)의 타측에 회전 가능하게 삽입되며, 입력축으로부터의 회전력을 구동축(630)에 전달할 수 있다. 출력축(1300)은 구동측 하우징(1100)의 출력구에 삽입되어 회전 가능하게 설치될 수 있다.

출력축(1300)과 출력구 사이에는 베어링(b)이 설치되고 실링을 위해 오링이 구비될 수 있다. 그리고 출력축(1300)은 중공형 또는 중실형 가능하다.

선기어(1400)는 입력축(1200)의 단부에 형성될 수 있다. 또는 선기어(1400)는 입력축(1200)의 단부에 결합되어 입력축(1200)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 선기어(1400)의 외주에는 기어치가 형성될 수 있다.

입력축(1200)이 전진하는 경우 선기어(1400)의 외측을 둘러 후술되는 하나 이상의 유성기어(1700)가 치합될 수 있다.

저감속캐리어(1500)에는 선기어(1400)가 관통할 수 있는 관통홀이 형성되며, 관통홀의 내주면에는 입력축(1200)의 후퇴시에 선기어(1400)와 치합될 수 있는 내접기어 형상의 저감속기어가 형성될 수 있다.

저감속캐리어(1500)는 고감속캐리어(1600)와 회전핀(1800)에 의해 서로 결합되는데, 유성기어(1700)들은 각 회전핀(1800)에 의해 관통될 수 있고, 저감속캐리어(1500)와 고감속캐리어(1600)의 사이에 수용될 수 있다. 따라서, 유성기어(1700)가 공전함에 따라 저감속캐리어(1500)도 고감속캐리어(1600)와 함께 회전될 수 있다.

저감속캐리어(1500)와 입력측 하우징 사이에도 베어링(b)이 게재될 수 있다.

저감속캐리어(1500)의 중앙에는 관통홀이 형성되고, 관통홀의 내주면에는 내접기어 형상의 저감속기어가 형성될 수 있다.

입력축(1200)이 후퇴된 경우, 저감속기어는 선기어(1400)와 치합될 수 있다. 따라서, 선기어(1400)의 회전력은 저감속캐리어(1500)에 전달되고, 이로 인해 고감속캐리어(1600)와 출력축(1300)이 회전하게 될 수 있다.

예를 들어, 입력축(1200)이 후진한 상태에서 선기어(1400)가 저감속기어에 치합되어 회전하면 출력축(1300)은 저감속캐리어(1500)와 고감속캐리어(1600)를 거쳐 입력축(1200)과 동일한 속도로 회전하게 될 수 있다. 다시 말해서, 실제 감속없이 등속 전달될 수 있다(감속비 1 : 1.

고감속캐리어(1600)는 감속부(600)의 반대측의 출력축(1300)의 단부에 형성될 수 있다. 고감속캐리어(1600)는 회전핀(1800)에 의해 저감속캐리어(1500)와 결합되어 입력축(1200)의 후퇴시에 저감속비로 저감속캐리어(1500)와 함께 회전될 수 있다.

고감속캐리어(1600)는 출력축(1300)의 단부에 결합 또는 형성되어 출력축(1300)과 함께 회전될 수 있다. 고감속캐리어(1600)는 대략 원판 형상으로 형성될 수 있고, 입력축(1200)의 단부가 삽입될 수 있도록 중앙에 안착홈이 형성될 수 있다. 그리고 안착홈에는 입력축(1200)의 단부가 삽입되어 회전 가능하도록 지지하는 베어링(b)이 구비될 수 있다.

고감속캐리어(1600)에는 원주 방향을 따라 일정간격으로 회전핀(1800)이 수직으로 결합되고, 회전핀(1800)에 각각 유성기어(1700)들이 회전 가능하게 결합, 지지될 수 있다.

입력축(1200)이 전진하여 선기어(1400)가 유성기어(1700)에 치합되어 회전하면, 출력축(1300)은 유성기어(1700)들과 링기어 및 고감속캐리어(1600)를 거쳐 입력축(1200)보다 작은 속도로 회전하게 될 수 있다. 다시 말해서, 감속비 N : 1로 감속이 이루어진다.

유성기어(1700)는 회전핀(1800)에 의해 저감속캐리어(1500)와 고감속캐리어(1600)의 사이에 하나 이상이 설치될 수 있다. 유성기어(1700)는 입력축(1200)이 전진시 선기어(1400)와 링기어 사이에 치합되어, 고감속비로 고감속캐리어(1600)를 회전시킬 수 있다.

유성기어(1700)는 보통 2 ~ 4개가 일정한 간격을 두고 배열될 수 있으며, 선기어(1400)의 회전에 의해 연동되어 모두 동일한 방향과 동일한 속도로 회전하게 될 수 있다.

유성기어(1700)는 각각 링기어에 치합될 수 있다. 선기어(1400)가 회전하면 유성기어(1700)들이 회전하게 되는데, 유성기어(1700)들이 링기어에 연동되므로 유성기어(1700)들도 링기어를 따라 원 궤적을 그리며 이동하게 될 수 있다. 결국, 유성기어(1700)들은 자전하는 동시에 선기어(1400) 주위를 공전하게 될 수 있다.

유성기어(1700)가 공전함에 따라 고감속캐리어(1600)가 회전하게 되고 이로 인해 출력축(1300)도 회전하게 될 수 있다. 입력축(1200)의 전진 또는 후진에 따라 선기어(1400)가 유성기어(1700) 또는 저감속기어와 선택적으로 연동되어 이중 감속이 이루어질 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.

도 10에 도시된 실시예는 도 9에 도시된 실시예에서 듀얼 감속비 모듈만 변경되고 나머지 구성을 실질적으로 동일하다.

본 실시예에서 듀얼 감속비 모듈은 입력축(1200)의 전진 상태에서 후진이 원활하게 이루어지도록 입력축(1200)이 탄성 지지되는 구조를 개시한다.

이를 위해, 고감속캐리어(1600)의 내부 중심에는 돌출된 형상의 가이드봉이 형성될 수 있다.

그리고 입력축(1200)의 단부 중심에는 가이드홀이 형성될 수 있다.

이때, 가이드홀에는 가이드봉이 맞춤 삽입될 수 있게 가공될 수 있다.

따라서, 입력축(1200)은 전후진시 출력축(1300)의 중심과 동심을 유지하면서 슬라이딩이 가능하다.

그런데 가이드홀에는 복원스프링(1900)이 구비될 수 있다.

복원스프링(1900)은 압축스프링이며, 일단이 가이드봉의 상단에 안착될 수 있다. 따라서, 외력으로 입력축(1200)을 눌러 전진시키면 가이드봉이 복원스프링(1900)을 압축시키면서 가이드홀 내부로 삽입되어 선기어(1400)가 유성기어(1700)에 연동될 수 있다.

반대로 외력을 제거하면 복원스프링(1900)의 탄성력에 의해 입력축(1200)은 밀려 후진하게 되면서 선기어(1400)는 저감속기어에 연동될 수 있다.

또 입력축(1200)의 외주 상에는 원주를 따라 연속적으로 걸림홈이 형성될 수 있다.

그리고 구동측 하우징(1100)의 일측, 구체적으로 입력구 상에는 걸림핀이 관통하도록 설치될 수 있다. 걸림핀의 선단은 걸림홈에 삽입될 수 있고, 후단은 걸림스프링에 의해서 탄성 지지될 수 있다.

따라서, 입력축(1200)이 전진하면 걸림홈으로부터 상기 걸림핀이 밀려나면서 이탈하고, 입력축(1200)이 후진하면 걸림핀이 걸림홈에 걸리면서 입력축(1200)이 더 이상 후진하지 않도록 한다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치를 나타내는 도면이다.

본 실시예의 듀얼 감속비를 가지는 온도 보정용 밸브 개폐장치는 온도 보정용 밸브 개폐장치와 듀얼 감속비 모듈이 결합된 구성을 가진다. 온도 보정용 밸브 개폐장치는 도 1 내지 도 7에서 설명된 밸브 개폐장치와 감속부(600)를 제외하고는 실질적으로 동일하다.

본 실시예에서는 도 1 내지 도 7에서 설명된 감속부(600)의 베벨기어(610)와 드라이브 슬리브(650)가 삭제되고, 도 11에 도시된 바와 같이 감속부(600)가 밸브스템의 축방향으로 외부 스템너트(700)의 상부와 출력축(1300)을 연결할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 도 9에 제시된 실시예와 다르게, 듀얼 감속비 모듈의 출력축(1300)이 밸브스템(200)의 축과 평행하게 배치되어 있다. 구체적으로 밸브스템(200)의 축선상에 듀얼 감속비 모듈의 출력축(1300)이 위치할 수 있다.

듀얼 감속비 모듈은 전술된 바와 같이 입력축(1200)의 전진 및 후퇴에 따라 듀얼 감속비로 회전력이 출력축(1300)으로 출력된다.

출력축(1300)은 상측에서 감속기어모듈(670)에 접속되어 있고, 회전력을 전달한다.

외부 스템너트(700)의 상단은 출력축으로부터 회전력을 전달받으면서 밸브스템(200)의 축 선상에서 이동될 수 있다.

도 9 내지 도 11에 제시된 실시예들이 밸브개폐에 적용될 경우, 토크가 크게 필요하지 않은 스트로크 중간에는 입력축(1200)이 후진된 상태에서 선기어(1400)가 저감속기어와 연동되도록 함으로써 출력축(1300)이 빠르게 회전하도록 할 수 있다.

그러나 밸브 개폐시 스트로크(stroke) 시작과 끝나는 시점에 토크가 크게 필요하므로 이때는 감속비를 높일 필요가 있다. 따라서, 입력축(1200)을 전진시켜 선기어(1400)가 유성기어(1700)에 연동되게 함으로써 출력축(1300)이 크게 감속되도록 할 수 있다.

한편, 이러한 감속비의 제어는 작업자의 판단에 따른 수동으로 수행될 수 있다. 이와 다르게, 도 12에 도시된 바와 같은 클러치 원리 또는 무단감속 원리를 이용하여 감속비의 제어가 자동으로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 밸브 본체(100)의 개폐시 탄성부재(800)에 설정된 예압 또는 밸브스템(200)의 온도 등 특정한 요인에 따라, 입력축(1200)의 전진 및 후퇴가 선택되어 개폐작동되도록 제어부를 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명으 또 다른 실시예로서, 듀얼 감속비 감속기는 관로를 개폐하는 밸브 본체를 개폐시키는 장치로서 사용될 수 있다. 물론 이러한 적용에 한정되는 것은 아니다. 듀얼 감속기 감속기는 하우징, 출력축, 제1 기어, 저감속캐리어, 고감속캐리어, 제2 기어를 포함한다. 본 실시예의 하우징, 출력축, 제1 기어, 저감속캐리어, 고감속캐리어, 제2 기어로는 도 9 내지 도 11에서 설명된 것들을 예로 들 수 있다.

하우징은 내주면에 내접기어 형상의 링기어가 형성되고 일측에 입력축이 회전 가능하게 삽입될 수 있다. 출력축은 하우징의 타측에 회전 가능하게 삽입되며 회전력을 밸브 본체의 개폐작동을 위해 전달할 수 있다.

제1 기어는 입력축의 단부에 형성될 수 있다.

저감속 캐리어는 밸브 본체가 관로와 실질적으로 떨어져서 밸브 본체에 연결된 밸브스템의 스트로크 동작동안 제1 기어와 저감속비로 치합될 수 있는 제1 내접기어가 형성될 수 있다.

고감속 캐리어는 저감속캐리어와 마주하는 출력축의 일측단에 형성되며, 제2 내접기어가 형성될 수 있다. 제2 기어는 밸브 본체가 관로와 실질적으로 접촉하면서 개폐되는 시점에 고감속비로 감속하여 스트로크 동작보다 더 큰 토크 전달을 위해 제1 기어 및 제2 내접기어와 치합될 수 있다.

제1 기어는 선기어이고, 제2 기어는 유성기어이며, 입력축이 제1 위치에 있을 때 선기어, 유성기어 및 제2 내접기어가 치합되어 고감속비로 회전력이 출력축으로 출력되며, 입력축이 제2 위치에 있을 때 선기어 및 제1 내접기어가 치합되어 저감속비로 회전력이 출력축으로 출력될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 밸브 본체
200 : 밸브스템
300 : 제1 하우징
400 : 베어링 박스
410 : 외부 케이스
430 : 테이퍼 롤러 베어링
500 : 제2 하우징
510 : 헤드
530 : 베이스
600 : 감속부
610 : 베벨기어
630 : 구동축
631 : 피니언 기어
650 : 드라이브 슬리브
700 : 외부 스템너트
711 : 제1 스플라인
800 : 탄성부재
810 : 접시 스프링
900 : 내부 스템너트
1100 : 구동측 하우징
1200 : 입력축
1300 : 출력축
1400 : 선기어
1500 : 저감속캐리어
1600 : 고감속캐리어
1700 : 유성기어

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 관로를 개폐하는 밸브 본체의 손상을 방지하는 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치에 있어서,
    상기 밸브 본체로부터 상하방향으로 연장되는 밸브스템이 삽입되는 통 형상의 제1 하우징으로서, 상기 제1 하우징의 하부에 상기 밸브 본체가 위치되는 제1 하우징;
    상기 제1 하우징 내부에 설치되는 회전 지지부;
    상기 제1 하우징의 상부에 결합되는 제2 하우징;
    상기 제2 하우징에 결합되며 회전력을 전달하는 감속부;
    제1 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되도록 내부가 중공된 외부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트의 외면이 상기 회전 지지부에 의해 지지되도록 상기 제1 하우징에 삽입되며, 상기 감속부로부터 상기 회전력을 전달받으면서 상하로 이동 가능하게 상기 감속부와 결합되는 외부 스템너트;
    상기 제1 하우징의 내부에 상기 상하방향으로 상기 회전 지지부의 인근에 상기 외부 스템너트의 외면의 인근에 설치되며, 상기 외부 스템너트의 위치변화로 인해 압축 또는 신장 가능한 탄성부재;
    제2 소재로 이루어지며, 상기 밸브스템이 삽입되어 결합되는 내부 스템너트로서, 상기 외부 스템너트에 삽입되어 결합되는 내부 스템너트;
    상기 제2 하우징의 인근에 위치하는 구동측 하우징으로서, 내주면에 내접기어 형상의 링기어가 형성되고 일측에 입력축이 회전 가능하게 삽입되는 구동측 하우징;
    상기 구동측 하우징의 타측에 회전 가능하게 삽입되는 출력축으로서, 상기 회전력을 상기 감속부로 전달하는 출력축;
    상기 입력축의 단부에 형성되는 제1 기어;
    상기 제1 기어가 관통할 수 있는 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀의 내주면에는 상기 입력축의 후퇴시에 상기 제1 기어와 치합될 수 있는 내접기어 형상의 저감속기어가 형성되어 있는 저감속캐리어;
    상기 감속부의 반대측 상기 출력축의 단부에 형성되며, 회전핀에 의해 상기 저감속캐리어와 결합되어 상기 입력축의 후퇴시에 저감속비로 상기 저감속캐리어와 함께 회전되는 고감속캐리어; 그리고
    상기 회전핀에 의해 상기 저감속캐리어와 상기 고감속캐리어의 사이에 설치되는 하나 이상의 제2 기어로서, 상기 입력축이 전진시 상기 제1 기어와 상기 링기어 사이에 치합되어, 고감속비로 상기 고감속캐리어를 회전시키는 하나 이상의 제2 기어;
    상기 탄성부재의 예압을 감지하는 예압감지부;
    상기 밸브스템의 온도를 감지하는 온도감지부;
    상기 예압감지부와 온도감지부의 수치가 미리 설정된 범위를 벗어나면 상기 입력축을 후퇴시키고, 수치가 미리 설정된 범위 내이면 상기 입력축을 전진시키는 입력축 제어부;
    상기 입력축 제어부에 의한 상기 입력축의 병진운동과 연동되는 클러치부;
    상기 클러치부와 연동하여 상기 예압감지부 및 상기 온도감지부의 수치에 따라 미리 설정된 비율로 상기 저감속캐리어와 상기 고감속캐리어의 감속비를 자동으로 제어하는 감속비 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 기어는 선기어이고,
    상기 제2 기어는 유성기어인 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
12. 제10항에 있어서,
    상기 감속부는,
    상기 제2 하우징 내에 상기 외부 스템너트의 상측에 설치되는 드라이브 슬리브로서, 상기 외부 스템너트의 상단과 상기 드라이브 슬리브의 하부가 스플라인 결합되는 드라이브 슬리브; 그리고
    상기 드라이브 슬리브의 외주면에 설치되는 제3 기어; 그리고
    일단부가 상기 제3 기어와 결합되고, 타단부에는 상기 출력축과 연결되는 구동축;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 기어는 베벨기어이고, 상기 구동축의 일단부에는 상기 베벨기어와 치합되는 피니언기어가 형성된 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
14. 제10항에 있어서,
    상기 출력축과 상기 밸브스템의 축은 평행하게 위치하며,
    상기 감속부는, 상기 밸브스템의 축 방향으로 상기 출력축과 상기 외부 스템너트의 상부를 연결하는 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
15. 제10항에 있어서,
    상기 외부 스템너트는 밸브스템과 이격되어 나사결합되도록 마련되고,
    상기 내부 스템너트는 상기 외부 스템너트와 스플라인 결합되도록 마련되고,
    상기 탄성부재는 상기 외부 스템너트의 외주면 둘레를 따라 배치되도록 마련되고,
    상기 제1 소재는 SUS 및 주철 중 하나이고, 상기 제2 소재는 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드(carbide) 중 하나로 이루어지고,
    상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 더 큰 내마모성을 가지도록 마련되고,
    제3소재로서, 동합금, 나이트라이드(nitride), 옥사이드(oxide) 및 카바이드(carbide) 중 하나로 상기 내부 스템너트의 표면에 형성된 코팅막;을 더 포함하고,
    상기 밸브 본체의 개폐시 상기 탄성부재에 설정된 예압 또는 상기 밸브스템의 온도에 따라, 상기 입력축의 전진 및 후퇴가 선택되어 개폐작동되는 것을 특징으로 하는 듀얼 감속비 온도 보정용 밸브 개폐장치.
    
16. 관로를 개폐하는 밸브 본체의 개폐동작을 위한 회전력을 제공하는 듀얼 감속비 감속기에 있어서,
    내주면에 내접기어 형상의 링기어가 형성되고 일측에 입력축이 회전 가능하게 삽입되는 하우징;
    상기 하우징의 일측에 마련된 입력축으로서, 외주 상에 원주를 따라 연속적으로 걸림홈이 마련된 입력축;
    상기 하우징의 입력구 상에 마련된 걸림핀으로서, 상기 입력축의 상기 걸림홈에 선단이 삽입되고 후단은 걸림스프링에 의해 탄성 지지되도록 마련된 걸림핀;
    상기 하우징의 타측에 회전 가능하게 삽입되는 출력축으로서, 상기 회전력을 상기 밸브 본체의 개폐작동을 위해 전달하는 출력축;
    상기 입력축의 단부에 형성되는 제1 기어;
    상기 밸브 본체가 상기 관로와 실질적으로 떨어져서 상기 밸브 본체에 연결된 밸브스템의 스트로크 동작동안 상기 제1 기어와 저감속비로 치합될 수 있는 제1 내접기어가 형성되어 있는 저감속캐리어;
    상기 저감속캐리어와 마주하는 상기 출력축의 일측단에 형성되며, 제2 내접기어가 형성된 고감속캐리어; 그리고
    상기 밸브 본체가 상기 관로와 실질적으로 접촉하면서 개폐되는 시점에 고감속비로 감속하여 상기 스트로크 동작보다 더 큰 토크 전달을 위해 상기 제1 기어 및 상기 제2 내접기어와 치합될 수 있는 하나 이상의 제2 기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 감속비 감속기.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 기어는 선기어이고,
    상기 제2 기어는 유성기어이며,
    상기 입력축이 제1 위치에 있을 때 상기 선기어, 유성기어 및 상기 제2 내접기어가 치합되어 고감속비로 상기 회전력이 상기 출력축으로 출력되며,
    상기 입력축이 제2 위치에 있을 때 상기 선기어 및 상기 제1 내접기어가 치합되어 저감속비로 상기 회전력이 상기 출력축으로 출력되는 것을 특징으로 하는, 듀얼 감속비 감속기.

Images