KR20050047117A - 변위 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 변위 제어 장치(1)는 본체(7)에 대하여 부재(23)를 이동시키도록 되어 있다. 변위 제어 장치는 구동 수단(2, 3) 및 그 부재에 직렬로 기계적으로 배치되는 긴급 액추에이터(8)를 포함한다. 액추에이터는 하우징(16) 및 그 하우징과 상기 부재 사이에서 작동하도록 배치된 스프링(14)을 포함한다. 본 발명의 변위 제어 장치의 경우에는, 상기 액추에이터는 하우징과 스프링 사이에서 작동하는 토글 연동장치(9)를 포함하고, 토글 연동장치는 링크가 예각으로 배치되는 수축 위치와 링크가 180°보다 약간 작은 둔각으로 배치되는 전개 위치 사이에서 선택적으로 이동하게 되어 있는 피벗 가능하게 연결된 2개의 링크(10, 11)를 갖는 것이 특징이다. 토글 연동장치는, 링크가 수축 위치에 있을 때보다는 전개 위치에 있을 때 스프링이 더욱 현저하게 압축되도록 배치된다. 토글 연동장치는 자기적으로 작동되는 래칭 핀에 의해 전개 위치에 유지되도록 배치된다.

Description

변위 장치{DISPLACEMENT DEVICE}

본 발명은 일반적으로 밸브 제어 구동 기구와 함께 사용되는 안전 장치의 개량에 관한 것이다.

밸브 핀틀(pintle)을 이동시키기 위해 스크류-구동 액추에이터에 직렬로 연결되는 솔레노이드 작동식 스프링 장착형의 전개가능한 액추에이터를 제공하는 것은 공지되어 있다. 전원을 차단하면, 솔레노이드는 예압 스프링을 해제하여, 밸브 핀틀의 최대 이동거리와 동일한 변위까지 링크를 연장시키므로, 밸브는 구동 기구의 위치에 무관하게 신속하게 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 모든 개시 내용이 본원에 참조로 포함되는 공개공보 WO 02/35123 A1호 참조.

도 1은 밸브 핀틀이 안착부에 맞닿아 있는 상태에서, 링크가 수축 위치에 위치해 있는 것을 나타내는 개선된 변위 제어 장치의 제 1 형태의 개략도.

도 2는 링크가 수축 위치에서 전개 위치로 이동하도록 하우징을 좌측으로 병진시키기 위해 스크류가 회전되고 있는 것을 나타내는, 도 1과 유사한 도면.

도 3은 래칭 핀에 의해 링크가 전개 위치에 유지되고 있는 상태에서, 하우징 및 밸브 핀틀을 본체로부터 이동시키기 위해 스크류가 반대 방향으로 회전되고 있는 것을 나타내는, 도 2와 유사한 도면.

도 4는 링크가 전개 위치에서 수축 위치로 이동된 상태에서, 밸브 핀틀이 안착부에 밀폐식으로 맞닿아 있는 것을 나타내는, 도 3과 유사한 도면.

도 5는 도 1 내지 도 4에 개략적으로 도시된 기구를 나타내는 사시도.

도 6은 래칭 핀을 나타내는, 도 3에서 지시한 영역의 개략적인 확대 상세도.

도 7은 다른 형태의 기구를 나타내는 개략도.

본 발명의 경우에는, 링크 하우징과 스프링 구동식 출력 부재 사이에 토글 연동장치(toggle linkage)가 설치되는 것이 특징이다. 스프링이 완전히 압축되면, 밸브 구동에 의해 밸브 핀틀이 그 안착부(seat)에로 이동됨으로써, 토글 연동장치가 전개되고, 피벗 가능하게 연결된 2개의 링크는 직선에 가까워진다. 이러한 상태에서, 토글 연동장치는 솔레노이드 작동식 래칭 장치에 의해 링크 중 하나에 가해지는 매우 작은 횡력(transverse force)으로 큰 스프링 압축력을 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 래칭 장치는, 연동장치를 전개 위치에 유지하기 위해 래칭 핀을 삽입하는 솔레노이드 형태를 취하거나, 선택적으로 토글 링크 중 하나에 직접 지지되는 솔레노이드 아마추어로 구성될 수 있으며, 연동장치가 전개될 때에는 전자기극 구조체 근처에 배치된다.

후술하는 실시예의 대응하는 부분, 부위 또는 표면에 부여한 참조번호는 한정을 위해서가 아닌 단순한 예시 목적상 사용된 것이기 때문에, 본 발명은 본체(7)에 대하여 부재(23)를 이동시키도록 되어 있는 변위 제어 장치(1)의 개량, 즉 구동 수단(2, 3) 및 상기 부재에 직렬로 기계적으로 배치되는 긴급 액추에이터(8)를 포함하는 변위 제어 장치를 폭넓게 제공한다. 액추에이터는 하우징(16) 및 그 하우징과 상기 부재 사이에서 작동하도록 배치된 스프링(14)을 포함한다. 본 발명의 변위 제어 장치의 경우에는, 상기 액추에이터는 하우징과 스프링 사이에서 작동하는 토글 연동장치(9)를 포함하고, 토글 연동장치는 링크가 예각으로 배치되는 수축 위치와 링크가 180°보다 약간 작은 둔각으로 배치되는 전개 위치 사이에서 선택적으로 이동하게 되어 있는 피벗 가능하게 연결된 2개의 링크(10, 11)를 갖는 것이 특징이며, 토글 연동장치는, 링크가 수축 위치에 있을 때보다는 전개 위치에 있을 때 스프링이 더욱 현저하게 압축되도록 배치된다.

바람직한 형태에 있어서, 본 발명은 본체로부터 하우징이 철회되어 밸브를 개방할 때 링크를 전개 위치에 강제로 유지시키는 래칭 수단을 더 포함한다. 래칭 수단은 자기적으로 작동될 수 있다. 래칭 수단은 적어도 하나의 래칭 핀을 포함할 수 있다. 래칭 수단은 아마추어 및 리턴 스프링을 갖는 솔레노이드를 포함할 수 있으며, 래칭 핀에는 아마추어가 연결되기 때문에, 솔레노이드에 전력이 공급되지 않는 상태에서는 리턴 스프링이 래칭 핀을 언래칭(해제) 위치로 이동시키게 된다.

구동 수단은 수나사형 회전 구동식 스크류(2) 및 하우징에 연결되는 암나사형 너트를 포함할 수 있다. 상기 너트에는 스크류가 합치되게 수용될 수 있기 때문에, 스크류의 회전에 의해 하우징이 본체에 대해 선형 이동하게 된다.

상기 부재의 운동 범위는 약 30mm로 될 수 있다. 바람직한 형태에서는, 상기 부재는 약 250kN까지의 힘으로 본체에 결합하도록 배치된다. 링크는 전개 위치에 위치될 경우에는 약 172° 내지 177°의 둔각으로 배치된다. 스프링은 링크를 200ms(밀리초) 미만에 전개 위치로부터 수축 위치까지 이동시키도록 배치된다.

따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 밸브 등에 개선된 변위 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구동 스크류 또는 긴급(emergency) 액추에이터에 의해 밸브 부재가 본체를 향해 및 본체로부터 멀리 이동할 수 있는 개선된 변위 제어 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적과 다른 목적 및 장점은 후술하는 상세한 설명, 도면, 및 청구범위로부터 명확해질 것이다.

서두에서, 몇개의 도면에 걸쳐 일관되게 동일한 구성 요소, 부위 또는 표면을 식별하기 위해서 유사 참조번호가 사용되고 있으며, 상기 요소, 부위 또는 표면은 전체 명세서에서, 특히 이하의 상세한 설명에서 추가로 기술 또는 설명된다는 점을 이해해야 한다. 특별한 지시가 없는 한, 도면은 상세한 설명과 함께 이해되어야 하며(예를 들어, 직교선, 부품의 배치, 비율, 각도 등), 본 발명의 전체 명세서의 일부로 간주된다. 하기의 설명에서 사용되는 용어인, "수평", "수직", "좌", "우", "상" 및 "하"와, 그들의 형용사 및 부사 파생어(예를 들어, "수평하게", "우측으로", "상향으로" 등)는 특정 도면의 지면에 대한 도시 구조체의 방위를 간단히 나타내는 것이다. 유사하게, "내측으로" 및 "외측으로" 등의 용어는 일반적으로 종축선, 또는 적절하게는 회전축선에 대한 표면의 방위를 나타내는 것이다.

도 1은 상술한 바와 같은 개선된 변위 제어 장치(1)의 제 1 형태를 개략적으로 나타낸다. 밸브 핀틀(23)은 위치 A와 위치 B 사이의 작업 행정을 통해 본체(7) 내의 안착부(5)에 대하여 스템(stem)(4)에 의해 축선(24)을 따라 이동되고, 전개 가능한 링크 카트리지(16)에 의해 지지되며, 카트리지(16) 내의 너트에 결합되는 스크류(3)에 의해 구동된다. 밸브 스템(4)은 스프링(14)의 일단부에 맞닿는 플랜지(13)에 연결되어, 스프링을 카트리지 하우징(16) 내의 지지면(15)에 대해 가압한다. 몇몇 도면에 참조번호 9로 지시된, 대칭으로 배치된 2개의 토글 연동장치는 플랜지(13)와 하우징(16) 종단 사이에 연결된다. 토글 연동장치는 예각을 형성하도록 접히는 링크(10 및 11)로 구성된다.

도 2에서, 카트리지(16)는 스크류 구동에 의해 스프링이 압축되는 위치까지 전진되고, 토글 링크는 반대 방향으로 접히기 직전의 시점에 거의 직선 형상을 이루도록 전개된다. 이때, 카트리지가 도 3에 도시된 바와 같은 위치 B로 철회되어 밸브를 개방할 때, 래치 핀(18)은 하우징 내의 적절한 개구를 통해 도입되어 링크를 전개 위치에 강제로 유지할 수 있다.

도 4는 스크류 드라이브(3) 및 카트리지(16)가 밸브 본체(7)에 대해 도 3에서와 동일한 위치에 있는 것을 나타내며, 래치 핀(18)을 제거함으로써 스프링이 플랜지(13)를 구동하여 밸브 스템(4)이 밸브를 폐쇄한 상태를 도시한다.

도 5는 밸브 스템(4)이 좌측 단부로부터 연장되어 있는 상태의, 카트리지 하우징(16) 및 스크류 구동 모터를 포함하는 도 1 내지 도 4에 개략적으로 나타낸 기구의 사시도이다. 하우징(16)의 위에는, 래칭 핀(18)을 이동시키기 위해 레버에 의해 동작하는 솔레노이드(20)를 포함하는 래칭 기구(19)가 장착된다. 솔레노이드는 전원이 차단될 때 핀(18)을 철회하도록 배치된 수축 스프링(도시하지 않음)을 포함한다.

도 6은 도 3에 지시된 상세 영역의 개략적인 확대도이며 핀(18)의 삽입에 의해 규정된 래치 위치에 있는 링크(10 및 11)를 도시한다. 이 위치에서, 링크는 180°보다 약간 작은 둔각에, 통상적으로는 172° 내지 177°의 범위에 접근한다.

도 7은 토글 링크 중 하나에 지지된 아마추어를 직접 동작시키는 솔레노이드에 의해 토글 연동장치(9)를 스프링 고정 위치에 래치하고 있는, 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다. 링크(11)는 밸브 스템(4)에 부착된 스프링 플랜지(13)상의 지점(22)에서 피벗된다. 압축된 스프링(14; 도시하지 않음)은 플랜지(13)에 힘 F를 가한다. 링크(10)는 하우징(16)상에서 피벗되며, 자기 아마추어 플레이트(24)를 장착하는 부착 스크류를 수용하기 위해 확대된 영역을 갖는다. 솔레노이드 코일(27)은 자속을 보유하는 외측 및 내측 셸(shell)(28 및 29)에 의해 둘러싸이며, 상기 셸은 각각 단부면(26)을 구비하는 자극편(31 및 32)에 연결된다. 아마추어(24)는 자극 단부면(26)에 접촉하여, 코일(27)이 여기될 때 유지력을 생성하는 자기 회로를 완성한다. 코일(27)에의 전원이 차단되면, 아마추어(24) 및 링크(10)는 토글 연동장치가 단축되도록 시계방향으로 회전될 수 있고, 그에 따라 스프링이 밸브 스템(4)을 전진시킬 수 있게 된다.

그러므로, 본 발명의 두가지 형태가 도시 및 기술되었지만, 후술하는 청구범위에 의해 규정 및 구별되는 바와 같은 본 발명의 정신으로부터 일탈함이 없이 다양한 변화 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 당업자라면 쉽게 이해할 것이다.

Claims (13)

1. 본체(7)에 대하여 부재(23)를 이동시키도록 되어 있으며, 구동 수단(2, 3) 및 상기 부재에 직렬로 기계적으로 배치되는 긴급 액추에이터(emergency actuator)(8)를 포함하는 변위 제어 장치(1)로서, 상기 액추에이터가 하우징(16) 및 상기 하우징과 상기 부재 사이에서 작동하도록 배치된 스프링(14)을 포함하는 변위 제어 장치에 있어서,

   상기 액추에이터는 상기 하우징과 상기 스프링 사이에서 작동하는 토글 연동장치(toggle linkage)(9)를 포함하고, 상기 토글 연동장치는 링크가 예각으로 배치되는 수축 위치와 상기 링크가 180°보다 약간 작은 둔각으로 배치되는 전개 위치 사이에서 선택적으로 이동하게 되어 있는 피벗 가능하게 연결된 2개의 링크(10, 11)를 구비하고, 상기 토글 연동장치는 상기 링크가 상기 수축 위치에 있을 때보다는 상기 전개 위치에 있을 때 상기 스프링이 더욱 현저하게 압축되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징이 상기 본체로부터 멀리 이동되어 밸브를 개방할 때 상기 링크를 그들의 전개 위치에 강제로 유지시키는 래칭 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 래칭 수단은 자기적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 래칭 수단은 적어도 하나의 래칭 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 래칭 수단은 아마추어(armature)를 갖는 솔레노이드를 포함하고, 상기 래칭 핀에는 상기 아마추어가 연결되기 때문에, 상기 솔레노이드는 그 솔레노이드에 전력이 공급되지 않는 상태에서는 상기 래칭 핀을 언래칭 위치로 이동시키게 되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 수단은 수나사형 회전 구동식 스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 구동 수단은 상기 하우징에 연결되는 암나사형 너트를 포함하고, 상기 너트에는 상기 스크류가 합치되게 수용되기 때문에, 상기 스크류의 회전에 의해 상기 하우징이 상기 본체에 대해 선형 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 부재의 운동 범위는 약 30mm인 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 부재가 약 250kN까지의 힘으로 상기 본체에 결합하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 링크는 상기 전개 위치에 위치될 경우에는 약 172° 내지 177°의 둔각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 스프링은 상기 링크를 200ms(millisecond) 미만에 상기 전개 위치로부터 상기 수축 위치까지 이동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 래칭 수단은 상기 링크 중 하나에 장착되는 적어도 하나의 솔레노이드 아마추어를 포함하는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 솔레노이드는 상기 아마추어를 이동시키도록 작동 가능하게 배치되는 자기 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 변위 제어 장치.