KR20200140538A

KR20200140538A - 밸브 개폐장치

Info

Publication number: KR20200140538A
Application number: KR1020190067286A
Authority: KR
Inventors: 신영석
Original assignee: 신영석
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-16
Also published as: KR102214266B1

Abstract

본 발명은 가스, 액체 등의 유체가 흐르는 관내에 설치된 볼을 회전시켜, 관내를 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브 개폐장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 밸브조립체의 회전축에 설치되어 관로는 개폐하는 개폐수단의 정밀한 구동을 수행하며, 소리 및 진동을 통하여 밸브의 개폐를 직관적으로 확인할 수 있는 밸브 개폐장치에 관한 것이다.

Description

밸브 개폐장치{valve on-off device}

본 발명은 가스, 액체 등의 유체가 흐르는 관내에 설치된 볼을 회전시켜, 관내를 유동하는 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브 개폐장치에 관한 것이다.

밸브란 설비나 배관을 흐르는 유체 또는, 기체를 감압 및 차단하는 기능의 용도로 사용되는 것으로, 이와 같은 밸브의 종류에는 밸브, 글로브밸브, 플러그밸브, 게이트밸브, 버터플라이 밸브 외, 특수용도로 사용되는 안전밸브, 체크밸브, 니들밸브, 후로트 밸브, 퓨즈콕 등이 있으며, 작동방식에 의한 분류로서, 핸드 휠, 기어박스, 레버 등을 사용하여 수동에 의해 개폐를 단속하는 수동밸브, 전동식, 공기식, 자기식 등의 자동방식을 이용하여 개폐를 단속하는 자동밸브, 유체의 압력, 부력 또는, 원심력 등에 개폐를 단속하는 자주식 밸브 등으로 분류된다.

이때, 도시가스, 수도배관 등으로 주로 사용되는 PE(PolyEthylene)밸브의 경우, 지하에 매몰된 배관에 설치되며, 이에 따라 장기간 사용시 PE재료가 수축되어 고착되는 문제점들이 야기되었다. 이와 같이 PE밸브의 고착현상에 의해, 위급한 상황에서 밸브의 개폐가 작동되지 않거나 무리한 힘으로 밸브를 작동시켜 부품이 파손되는 문제들을 방지하기 위하여, 감속기어를 갖는 기어박스를 설치하여, 과도한 회전력에 따른 PE밸브의 파손 방지 및 배관 내 높은 압력에 견고하게 동작되기 위한 밸브 개폐장치를 이용하고 있었다.

이때, 관로내에서 축회전을 수행하는 밸브의 경우, 볼의 회전반경이 제한되지 않아, 볼의 개폐를 명확하게 확인하기 어렵다는 문제점이 발생하였고, 이를 해결하고자 한국 등록특허공보 제10-1390268호(밸브의 개폐장치, 2014.04.23.)에서 개시하고 있는 바와 같이, 관로를 개폐하는 볼, 글로브 및 디스크 등의 개폐수단의 회전방향을 가리키도록 표시하여 작업자가 볼의 회전방향을 육안으로 확인할 수 있게 하였다.

그러나, 지하에 매몰되는 배관의 개폐장치의 경우, 맨홀 안측으로 작업자가 들어가서 밸브를 확인하여야 하며, 이때 작업자가 육안으로 확인하기에는 빛이 충분하지 않아, 볼의 회전방향을 육안으로 확인하며 볼의 정렬이 배관과 수직하도록 정확한 제어를 수행하기 어려운 한계가 야기되었다.

한국 등록특허공보 제10-1390268호(밸브의 개폐장치, 2014.04.23.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 밸브조립체의 회전축에 설치되어, 관로는 개폐하는 개폐수단의 정밀한 구동을 수행하며, 소리 및 진동을 통하여 밸브의 개폐를 확인할 수 있는 밸브 개폐장치를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 관내에 설치되어, 관내를 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 밸브조립체의 회전축에 안착되는 기어박스와 상기 기어박스 내부에 구비되어, 상기 회전축에 고정되는 종동기어 및 상기 기어박스의 상단에 구비되는 회전레버와 축회전을 병행하며, 상기 종동기어와 맞물리도록 설치되는 원동기어를 포함하며, 상기 종동기어는 관로의 개폐에 따른 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어의 회전 시에, 상기 회전축의 축회전을 제한하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종동기어는 내부에 상기 회전축이 삽입되도록 중공된 결합홈이 형성된 림부 및 상기 림부의 적어도 일부가 반경방향 외측으로 돌출되며, 돌출된 외면을 따라 상기 원동기어와 맞물리도록 형성된 나사산을 포함하여, 상기 밸브의 개폐에 따른 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어의 회전 시에, 상기 종동기어의 나사산이 상기 원동기어에서 이탈됨으로써 상기 회전축의 회전반경을 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종동기어는 상기 나사산이 상기 결합홈의 중심(C)으로부터 소정각도를 이루도록 형성된 한 쌍의 나사말단을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 종동기어는 상기 나사산의 한 쌍의 나사말단으로부터 상기 결합홈의 중심(C)이 이루는 상기 소정각도가 직각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나사산의 나사말단은 상기 결합홈의 중심점(C)과 상기 나사말단의 피치점(P)를 지나는 가상의 선을 기준으로, 외측면과 이루는 각도(a)가 내측면과 이루는 각도(b) 보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 개폐장치는 상기 밸브조립체를 더 포함하되, 상기 밸브조립체는 길이방향으로의 양측에 상기 파이프를 연결하며, 내부에 유로가 형성된 이음관, 상기 이음관 내부에서 회전 동작됨에 따라 상기 유로를 개폐하는 개폐수단 상기 개폐수단의 상단에 결합되어, 상기 원동기어의 회전력을 인가받아 상기 개폐수단을 회전 동작시키도록 형성된 회전축 및 길이방향으로 상기 개폐수단의 양측에 구비되며, 상기 개폐수단의 외주면과 상기 이음관의 내면 사이를 밀폐하는 패킹부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 패킹부재는 소정의 탄성력을 갖는 재질로 이루어지며, 상기 종동기어의 나사산에 나사말단이 원동기어로부터 이탈되도록 회전될 시에는 인가되는 회전력에 대향되는 방향으로 복원력을 발생시키고, 상기 종동기어의 나사산이 원동기어와 맞물리며 회전할 시에는, 상기 개폐수단이 상기 패킹부재로부터 미끄러져 상기 종동기어와 결합된 회전축의 축회전을 병행하도록 작동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐수단은 구 형상으로 이루어지되, 상기 패킹부재는 상기 개폐수단의 외주면에 적어도 일부를 감싸는 링 형상으로 형성되고, 상기 개폐수단과 이음관 사이를 밀폐하는 메인스트립 및 상기 메인스트립의 반경방향 내측에 고정되며, 상기 개폐수단을 가압하도록 상기 개폐수단을 향하는 반경방향으로 돌출된 돌출립이 형성된 간섭스트립을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축과 축회전을 병행하도록 고정되고, 상기 기어박스의 상면을 관통하여 일부가 외부에 노출되도록 형성되어, 상기 밸브의 회전방향을 지시하는 방향지시부재를 포함하는 방향표시부를 더 포함하여, 상기 제한된 회전반경을 갖는 밸브의 개폐를 안내하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어박스는 상기 종동기어의 상방에 구비되며, 상기 회전축과 상기 방향표시부 사이에 개재되는 연장지지대와 상기 회전레버와 원동기어 사이에 개재되는 연장축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 종단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 종동기어를 도시한 도면.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 횡단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치의 회전작동을 설명하기 위한 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치의 회전작동을 설명하기 위한 평단면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치의 평면도.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 분해사시도.
도 12는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 종단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

< short type >

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 종단면도로서, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일양태에 따른 밸브 개폐장치(1000)는 기어박스(100), 종동기어(200), 원동기어(300), 및 방향표시부(400)를 포함하여 구성될 수 있으며, 지하에 매몰된 파이프(1)의 관내에 설치되어, 관내를 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 밸브조립체(10)의 회전축(13)에 설치되어 관내를 밀폐하도록 구비되며, 파이프(100)의 길이방향으로 유체가 지나가도록 중공된 통로(12a)를 갖으며 상기 회전축(13)의 축회전에 병행하도록 설치되는 개폐수단(12)의 회전을 제어한다. 여기에서, 본 발명은 상기 개폐수단(12)이 구형의 볼로 이루어진 볼밸브를 예를 들어 설명한다. 이때 상기 개폐수단(12)은 볼, 글로브, 플러그, 게이트 등의 파이프 내에 구비되어, 유체의 흐름을 제어하기 위한 다양한 수단으로 변형실시 가능할 것이다.

상기 기어박스(100)는 관내에 설치되어, 관내를 유동하는 유체의 흐름을 제어하는 밸브조립체(10)의 회전축(13)에 결합되며, 상단에 작업자가 회전을 작동할 수 있는 회전레버(320)가 연결되고 내부에는, 작업자가 인가하는 회전력을 상기 회전축(13)에 전달하며, 상기 밸브조립체(10)의 고착현상에 따른 파손을 방지하기 위한 감속장치가 수용된다. 이??, 본 발명은 상기 회전레버(320)와 연결되어 회전력을 인가받는 원동기어(300) 와 상기 원동기어(300)에 맞물려 감속회전을 수행하며, 상기 개폐수단(12)의 회전축(13)에 연결되어 축회전을 수행하는 종동기어(200)를 포함하여 감속장치를 이루게 된다.

또한, 상기 기어박스(100)는 상기 원동기어(300) 및 종동기어(200)를 수용하는 기어수납공간(121)이 형성된 결합몸체(120)와 상기 결합몸체(120)의 상단을 밀폐하는 상단덮개(110)를 포함하여 이루어지며, 상기 결합몸체(120)는 상부가 상기 상단덮개(110)와 대응되는 외경으로 이루어지며, 상방으로부터 하방으로 소정높이 요입되어, 상기 상단덮개(110)의 하방에 구비되는 상단기밀판(111)이 안착되는 덮개결합단(122)이 형성된다. 이때, 상기 기어박스(100)는 내부에 구비된 기어 및 회전레버의 회전에 의해, 위치가 변형되지 않도록 상기 밸브조립체(10)에 고정 설치되는 것이 바람직하며, 상기 기어박스(100)의 결합몸체(120), 상단기밀판(111) 및 상단덮개(110)는 결합단 및 고정나사들을 이용하여 회전되지 않도록 고정되어져야 한다. 이때, 상기 방향표시부(400)는 상기 상단덮개(110) 및 상단기밀판(111)을 관통하여 하방으로 돌출된 축결합단(411)이 상기 밸브조립체(10)의 회전축(13)에 연결되어야 하며, 이때 상기 방향표시부(400)의 상면(410)상에 상기 회전축(13)의 회전에 따라 상기 개패수단(12)의 방향을 가리키는 방향지시부재(420)가 구비되어, 상기 개패수단(12)이 회전된 방향을 육안으로 확인할 수 있다.

상기 종동기어(200)는 상기 기어박스(100) 내부에 구비되어 상기 회전축(13)에 고정되며, 상기 원동기어(300)에 맞물려 상기 회전축(13)을 회전시키되, 상기 원동기어(300)보다 큰 피치지름을 갖도록 형성되어 감속하기 위한 구성으로, 상기 종동기어(200)는 관로의 개폐에 따른 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어(300)의 회전 시에, 상기 회전축(13)의 축회전을 제한하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 회전축(13)의 축회전을 제한함으로써, 상기 개폐수단(12)의 정확한 회전을 제어할 수 있는 장점이 있다. 이때, 상기 회전축(13)의 회전을 제한하기 위한 상기 원동기어(300)의 특징에 관하여는 도면을 참조하여 더욱 자세하게 후술하기로 한다.

상기 원동기어(300)는 기어박스(100)의 상단에 구비되는 회전레버(320)와 축회전을 병행하며, 상기 종동기어(200)와 맞물리도록 설치되어, 작업자가 인가하는 회전력을 상기 회전축(13)에 결합된 종동기어(300)에 전달하기 위한 구성으로, 상기 원동기어(300) 및 종동기어(200)와 맞물리는 적어도 하나 이상의 유성기어(330)를 더 포함하여, 원동축과 종동축이 같은 방향으로 회전될 수 있도록 이루어질 수 있으며, 상기 유성기어(330)는 상기 원동기어(300) 및 종동기어(200)의 속도비에 영향을 주지 않도록 상기 원동기어(300)와 동일한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때 상기 유성기어(330)는 상기 종동기어(200) 및 원동기어(300)와 축방향으로 각기 상이한 위치에 맞물리도록 이루어지며, 더욱 자세하게는 상기 유성기어(330)의 나사산이 축방향으로 연장형성되어, 상기 종동기어(200)와 원동기어(300)에 맞물리도록 형성된다. 더하여, 상기 원동기어(300)는 상기 회전레버(320)의 레버축(321)과 연결된 원동축(310)의 원주를 따라 나사산이 형성되며, 상기 유성기어(330)는 상기 기어박스(100)에 축의 양단이 회전 가능하도록 축 고정되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 종동기어(200)를 도시한 평면도이고, 도 5는 상기 종동기어(200)의 측면도(a) 및 도 5의 (a)에 BB'선에 따른 단면도(b)로서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 종동기어(200)는, 내부에 상기 회전축이 삽입되도록 중공된 결합홈(211)이 형성된 림부(210) 및 상기 림부(210)의 적어도 일부가 반경방향 외측으로 돌출되며, 돌출된 외면을 따라 상기 원동기어(300)와 맞물리도록 형성된 나사산(220)을 포함하여 형성될 수 있다.

이때, 상기 종동기어(200)는 상기 개폐수단(12)의 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어의 회전 시에, 상기 종동기어의 나사산이 상기 원동기어에서 이탈됨으로써 상기 회전축의 회전반경을 제한하도록 형성되는 것이 바람직하며, 여기에서 상기 제한된 회전반경은 파이프(1) 내부에 설치된 상기 개폐수단(12)이 관로를 폐쇄(close)하거나 개방(open)하도록 작동되는 각도를 의미하며, 볼을 이용한 볼밸브의 경우 90도의 회전반경을 갖으며 관로를 개폐하게 된다.

즉, 상기 종동기어(200)는 나사산(220)에 피치지름(Dp)이 외주면상에 상기 나사산(220)이 형성되지 않은 상기 림부(210)의 외경(Do) 보다 크도록 형성되고, 상기 나사산(220)은 상기 결합홈(211)에 중심(C)으로부터 소정각도(θ)를 이루도록 형성된 한 쌍의 나사말단(221)을 형성하여, 상기 종동기어(200)의 회전반경을 제한하도록 형성됨으로써, 상기 원동기어(300)가 상기 종동기어(200)의 나사말단(221)을 넘어서는 회전 시에, 상기 원동기어(300)와 종동기어(200)의 나사산들이 서로 맞물리지 않아, 상기 원동기어(300)가 헛돌게 되고, 이에 따라 상기 개폐수단(12)이 관로를 폐쇄(close)하거나 개방(open)하도록 회전되는 각도를 제한할 수 있다.

기존에는 이를 제한하기 위해 상기 원동기어(200)에 축회전을 강제로 지지하는 걸림턱등의 잠금수단을 이용하였으나, 작업자의 부주의 또는 PE배관의 고착현상에 따라 과도하게 인가된 힘에 의해 개페장치가 파손되는 문제가 발생하였다. 이에, 본 발명은 회전축에 과도하게 부하되는 힘을 방지함과 동시에, 작업자가 나사가 풀리는 지점을 직관적으로 확인할 수 있어 더욱 안전하고 정밀한 제어가 가능하다. 이때, 상기 종동기어(200)는 상기 나사산(220)의 한 쌍의 나사말단(221)으로부터 상기 결합홈(211)의 중심(C)이 이루는 상기 소정각도(θ)가 직각을 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제한된 회전반경은 상기 소정각도(θ)에 대응된다.

또한, 상기 나사산(220)의 나사말단(221)은 상기 결합홈(211)의 중심점(C)과 상기 나사말단(221)의 피치점(P)를 지나는 가상의 선을 기준으로, 외측면(221a)과 이루는 각도(a)가 내측면(221b)과 이루는 각도(b) 보다 작도록 이루어짐으로써, 상기 나사말단(221)에 맞물리는 기어 이(tooth)가 미끄러져, 상기 종동기어(200)에 회전력을 인가하지 못하고, 인접하여 맞물리는 다른 하나의 기어 이에 부딪힘으로써 소리 및 진동을 발생시키게 된다. 이때 작업자는 원동기어(300)가 헛돌며 발생하는 소리, 진동 및 가중되는 힘의 크기를 인지할 수 있으며, 종동기어(200)가 제한된 각도 이상으로 회전하지 않아 파손을 방지한다. 여기에서, 상기 피치점(P)은 상기 나사산(220)의 하나의 기어치(gear tooth)의 피치원을 지나며 상기 하나의 기어치의 치두께(thichness)의 중심에 오는 지점을 의미하며, 이때 상기 모듈값(m)은 피치원으로부터 기어의 돌출방향(profile line)으로 돌출된 치끝길이(addendum)를 의미한다.

도 5를 참조하면, 상기 종동기어(200)는 상기 림부(210)의 축방향에 양측으로 돌출된 보강축(231)과 상기 보강축(231)의 외면으로부터 반경방향 외측으로 돌출되되 축방향의 외측으로 돌출길이가 점차 감소하는 형상으로 형성된 지지대(232)를 포함하는 보강부(230)를 더 포함할 수 있으며, 상기 보강부(230)는 나사산이 반경방향의 원주를 따라 한정된 각도를 형성하여, 불균형한 무게중심을 갖는 상기 종동기어(200)의 반경방향 비틀림에 따른 보강을 위한 구성으로, 더욱 자세하게는 상기 림부(210)와 나사산(220) 사이의 연장된 부위에서, 상기 림부(210)의 내측과 외측의 상기 나사산(220)이 서로 다른 방향으로 작용하는 회전력에 따른 비틀림하중을 보강한다. 이때 상기 보강부(230)의 보강축(231)이 상기 회전축(13)과 접하는 면적을 증대시켜, 상기 종동기어(200)에 과도한 탄성력이 발생하지 않도록 보강하며, 상기 보강부(231)의 외측으로 돌출되어 일체로 형성된 상기 지지대(232)에 의해, 상기 종동기어(200)에 작용하는 비틀림 하중을 분산시켜 상기 종동기어(200)의 강성을 보강할 수 있다. 또한 상기 지지대(232)는 비틀림 하중이 작용하는 상기 림부(210)측으로 갈수록 돌축길이가 점차 증가하도록 형성되어, 비틀림 하중이 가장 큰 림부(210)에서의 보강을 증대시키도록 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 전술한 바와 같이, 상기 종동기어(200)의 상기 나사산(220)에 나사말단(221)이 헛돌도록 작동시키기 위하여, 상기 나사말단(221)에 걸리는 상기 원동기어(300)의 회전력을 저감시키고, 상기 종동기어(200)의 회전속도를 낮추도록 감속함으로써, 상기 나사말단(221)이 상기 원동기어(300)에서 벗어나지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 더하여, 상기 원동기어(300)가 반대방향으로 회전할 시에는 상기 종동기어(200)의 상기 나사산(220)이 상기 원동기어(300)에 맞물려 회전하도록 작동하여야 하며, 상기 종동기어(200)의 나사말단을 가압하는 구성을 추가로 구비하여 상기 나사말단(221)이 상기 원동기어(300)의 나사산에서 벗어나는 것을 방지하도록 본 발명의 요지에서 벗어남이 없이 변형실시 가능할 것이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 횡단면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치의 회전작동을 설명하기 위한 예시도로서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 상술한 상기 나사말단(221)이 상기 원동기어(300)와 맞물리도록 유지하기 위한 방안으로, 본 발명의 밸브 개폐장치(1000)는 상기 밸브조립체(10)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 밸브조립체(10)는 길이방향으로 상기 개폐수단(12)의 양측에 구비되어, 상기 개폐수단(12)의 외주면과 상기 이음관(11)의 내면 사이를 밀폐하는 패킹부재(14)가 상기 개폐수단(12)의 회전에 의해 상기 종동기어(200)의 나사산(220)에 나사말단(221)이 상기 원동기어(300)로부터 인가되는 회전력에 대향되는 방향으로 복원력을 인가함으로써, 상기 나사말단(221)이 상기 원동기어(300)에서 벗어나, 밸브의 반대방향으로의 회전 시, 상시 종동기어(200)와 원동기어(300)가 맞물려 있지 않는 문제를 해결할 수 있다.

더욱 자세하게는, 상기 밸브조립체(10)는 길이방향으로의 양측에 상기 파이프(1)를 연결하며, 내부에 유로가 형성된 이음관(11)과 상기 이음관(11) 내부에서 회전 동작됨에 따라 상기 유로를 개폐하는 개폐수단(12), 상기 개폐수단(12)의 상단에 결합되어, 상기 원동기어(300)의 회전력을 인가받아 상기 개폐수단(12)을 회전 동작시키도록 형성된 회전축(13) 및, 길이방향으로 상기 개폐수단(12)의 양측에 구비되며, 상기 개폐수단(12)의 외주면과 상기 이음관(11)의 내면 사이를 밀폐하는 패킹부재(14)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 패킹부재(14)는 소정의 탄성력을 갖는 재질로 이루어짐으로써, 상기 종동기어(200)의 나사산(220)에 나사말단(221)이 원동기어(300)로부터 이탈되도록 회전될 시에는 인가되는 회전력(F3)에 대향되는 방향으로 복원력(Fr)을 발생시키도록 작동된다. 이때, 상기 패킹부재(14)는 상기 종동기어(200)의 나사산(220)이 상기 원동기어(300)와 맞물리며 회전할 시에는 상기 개폐수단(12)이 상기 패킹부재(14)로부터 미끄러져 상기 종동기어(300)와 결합된 회전축(13)의 축회전을 병행하도록 작동되며, 상기 개폐수단(12)의 외주면과 상기 이음관(11)의 내면 사이를 밀폐할 수 있다.

여기에서, 탄성력은 외력에 의해 변형된 물체가 외력을 제거하면 원래의 상태로 돌아가려는 것으로써, 상기 종동기어(200)의 나사말단(221)이 맞물리는 기어에 의해 가압되는 회전력(F3)에 따른 상기 패킹부재(14)의 복원력(Fr)을 발생시키는 성질을 실질적으로 나타내는 정도 이상의 특성을 갖는 고분자라면 제한 없이 사용될 수 있을 것이다.

이때, 본 발명의 밸브조립체(10)는 상기 개페수단(12)이 구 형상을 갖는 볼밸브로 이루어지는 경우, 상기 패킹부재(14)는 상기 개폐수단(12)의 외주면에 적어도 일부를 감싸는 링 형상으로 형성되고, 상기 개폐수단(12)과 이음관(11) 사이를 밀폐하는 메인스트립(14a)과, 상기 메인스트립(14a)의 반경방향 내측에 고정되며, 상기 개폐수단(12)을 가압하도록 상기 개폐수단(12)을 향하는 반경방향으로 돌출된 돌출립(14b-1)이 형성된 간섭스트립(14b)를 포함하여 이루어짐으로써, 상기 패킹부재(14)가 갖는 복원력(Fr) 및 기밀성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 간섭스트립(14b)의 돌출립(14b-1)에 의해 상기 개폐수단(12)의 외주면과 밀착되어 기밀을 유지하되, 상기 개폐수단(12)을 향하여 가압하도록 형성됨으로써, 상기 개폐수단(12)과 간섭스트립(14b)의 돌출립(14b-1)간의 마찰력을 더욱 증대시킬 수 있다. 여기에서, 상기 메인스트립(14a) 및 간섭스트립(14b)는 상기 간섭스트립(14b)의 돌출립(14b-1)만이 상기 개폐수단(12)과 접하도록 도시되어 있으나, 이는 상기 돌출립(14b-1)의 특징을 더욱 명확하게 도시하기 위한 것으로, 바람직하게는 상기 메인스트립(14a)의 내측면 또한 상기 개폐수단(12)에 접촉됨으로써 기밀을 유지하는 것이 바람직하며, 상기 패킹부재(14)의 형상은 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 다양한 변형실시가 가능할 것이다. 또한, 상기 메인스트립(14a) 및 간섭스트립(14b)은 반경방향으로 서로 결합되어 서로 간의 이탈을 방지하며, 더욱 바람직하게는 상기 메인스트립(14a)의 내측에 상기 간섭스트립(14b)이 끼워져 결합되도록 이루어 질 수 있다. 이때 상기 돌출립(14b-1)은 상기 간섭스트립(14b)의 반경방향의 양측으로 형성되어 상기 간섭스트립(14b)의 복원력을 증대하도록 형성되는 것이 바람직하며, 상기 간섭스트립(14b)의 반경방향 양측으로 돌출된 한 쌍의 돌출립(14b-1) 중 어느 하나는 상기 개폐수단(12)의 외주면에 접하도록 위치하고, 상기 하나의 돌출립(14b-1)에 대향되는 방향으로 형성되는 다른 하나의 돌출립(14b-1)은 상기 이음관(11)의 내면상에 상기 개패수단(12)이 수납되도록 상기 파이프(1)의 반경방향의 외측으로 요입된 수납공간의 단부(11a)에 지지되도록 형성될 수 있다. 이때 상기 단부(11a)는 상기 개폐수단(12)의 향하는 방향으로 상기 간섭스트립(14b)을 수납하도록 소정 기울기를 갖도록 형성되며, 이?? 상기 이음관(11)의 단부(11a)는 상기 간섭스트립(14b)의 반경방향의 외측면을 지지하도록 걸림턱(11b)이 형성되어, 상기 다른 하나의 돌출립(14b-1)을 지지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치(1000)의 회전작동을 설명하기 위한 횡단면도로서, 도 8은 상기 원동기어(300)가 일방향으로 회전될 시에 상기 원동기어(300)에 맞물린 유성기어(330) 및 종동기어(200)의 작동을 (a)-(b)-(c)의 시간순으로 도시한다. 도 8의 (a) ~ (b)를 참조하면, 상기 원동기어(300)가 일방향으로 회전하면, 상기 원동기어(300)에 맞물린 유성기어(330)가 회전하게 되고, 이때 상기 유성기어(330)에 맞물린 종동기어(200)가 회전함으로써, 상기 종동기어(200)의 결합홈에 결합된 회전축(13) 및 상기 회전축(13)에 결합된 방향표시부(400)의 축결합단(411)이 동축을 이루며 회전하게 된다. 이때, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 원동기어(300)의 회전력(F1)이 맞물린 유성기어의 회전력(F2)으로 전달되고, 상기 유성기어(330)에 맞물린 종동기어(200) 회전력(F3)으로 전환된다.

이후, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 유성기어(330)에 맞물린 종동기어(200)의 나사산(220)에 나사말단(221)이 상기 유성기어(330)에 맞물리게 될 시에, 회전을 지속하는 원동기어(300) 및 유성기어(330)에 의해, 상기 종동기어(200)의 나사말단(221)이 회전방향으로 가압되는 회전력(F3)을 인가받아, 상기 유성기어(330)에서 이탈됨으로써, 상기 유성기어(330) 및 원동기어(300)가 헛돌게 된다. 이때 상기 유성기어(330)의 나사산이 상기 종동기어(200)의 나사말단(221)의 외측면을 치게 되어, 소리 및 진동이 발생하고 작업자가 이를 통해 상기 회전축(13)의 회전에 따른 개폐를 직관적으로 확인할 수 있다. 더욱 자세하게는, 전술한 상기 패킹부재(14)에 의해 상기 유성기어(330)의 회전력(F2)이 상기 종동기어(200)의 나사말단(221)에 인가하는 회전력에 따른 복원력(Fr)을 발생시켜, 상기 나사말단(221)이 상기 유성기어(330)의 하나의 나사산을 이탈 하며 상기 유성기어(330)가 헛돌게 되고, 이와 동시에 상기 유성기어(330)의 회전방향의 다른 하나의 나사산에 맞물리게 된다. 즉, 상기 종동기어(200)는 상기 종동기어(200)의 나사산(220)에 나사말단(221)이 원동기어(300)로부터 이탈되도록 회전될 시에는 인가되는 회전력(F2)에 대향되는 방향으로 복원력(Fr)을 발생시키고, 상기 종동기어(200)의 나사산(220)이 원동기어(300)와 맞물리며 회전할 시에는 상기 종동기어(200)와 결합된 회전축(13)이 축회전을 병행하도록 회전력(F3)을 발생시키도록 작동한다.

더하여, 상기 종동기어(200)는 상기 결합홈(211)의 내주면에 적어도 하나 이상의 모서리를 갖도록 형성되어, 상기 복원력(Fr)에 따른 상기 회전축(13)의 미끄러짐을 방지하도록 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 자세하게는 상기 회전축(13)은 외주면에 걸림편이 형성되도록 돌출 또는 요입되어, 상기 종동기어(200)의 결합홈(211)에 체결되고, 이때 상기 결합홈(211)은 상기 회전축(13)의 형상에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 종동기어(200)의 기어말단(221)에서의 회전력은 그 지속력을 상실함으로써, 상기 회전축(13)을 회전시키기 충분한 힘을 인가받지 못하게 되나, 상기 패킹부재(14)로부터의 탄성력에 의해 상기 회전축(13)에 발생하는 오차를 방지하기 위해, 상기 회전축(13)과 상기 종동기어(200)가 체결되는 결함홈(211)에서의 마찰력이 상기 복원력(Fr)에 따른 회전력보다 크도록 이루어지는 것이 바람직하다.

더하여, 기존의 개폐장치의 경우, 원동기어, 유성기어 및 종동기어로 이루어지는 감속기어단이 별도의 축을 이용해 상기 개폐수단(12)의 회전축(13)에 연결됨으로써, 높은 감속비를 유지하여야 했고, 90도의 회전각도를 기준으로 1:5의 높은 기어비를 유지하여야 한다는 문제가 있어, 작업자가 밸브의 개폐를 위한 레버의 회전을 직관적으로 확인할 수 없어, 기어가 회전된 방향을 가리키도록 형성시켜 육안에 의존함으로써 개폐 상태 확인에 많은 어려움이 야기되어 왔다.

그러나, 본 발명의 밸브 개폐장치(1000)는 감속기어단이 상기 회전축(13)에 직결됨으로써 더욱 낮은 기어비를 형성할 수 있는 장점이 있어, 기존의 높은 기어비를 갖는 감속기어들에 비해, 작업자가 상기 회전레버(320)를 회전시키는 횟수를 저감할 수 있어 상기 개폐수단(12)의 회전을 더욱 직감적으로 감지할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 양태에 따른 종동기어(200) 및 원동기어(300)는 1:1.25의 기어비를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 상기 회전축의 1회전을 위해 상기 회전레버를 1.25바퀴 회전만큼만 회전시킴으로써, 밸브의 개폐를 제어할 수 있다. 여기에서 전술한 기어비를 이루기 위하여, 상기 원동기어(300) 및 종동기어(200)는 20도의 압력각 및 동일한 모듈값(M)을 갖도록 형성되되, 1 : 4의 잇수비를 갖도록 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 자세하게는 상기 원동기어(300)는 상기 종동기어(200)보다 작은 피치지름을 갖도록 형성되어 인가되는 회전력을 감속하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 종동기어(200) 및 원동기어(300)의 기어비는 본 발명의 요지에 벗어남이 없이 설계상 요구하는 감속사항 및 안전사항에 따라 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 밸브 개폐장치의 평면도로서, 도 9를 참조하면, 상기 방향표시부(400)는 상기 상단덮개(110)의 상면으로 상기 방향표시부(400)의 상면(410)이 노출되도록 상기 상단덮개(110)의 상면을 관통하도록 형성되고, 상기 방향표시부(400)의 상면(410)에 형성되어, 상기 회전축(13)의 회전방향을 가리키도록 구비된 방향지시부재(420)가 상기 회전축(13)의 축회전에 병행하여 회전함으로써, 작업자가 육안으로 개폐수단(12)의 회전방향을 확인할 수 있다. 이때, 상기 상단덮개(110)의 상면에는 상기 방향지시부재(420)에 대응되어, 상기 개??수단(12)의 개폐를 안내하기 위한 개폐지시부재(430)가 형성되어, 작업자가 개폐를 직관적으로 확인할 수 있도록 형성된다. 즉, 본 발명의 방향표시부(400)는 회전을 병행하는 회전축(13)의 회전반경이 제한됨에 따라서, 제한된 방향으로의 회전만을 수행함에 따라 상기 개폐수단(12)의 개페상태를 기어의 회전방향이 아닌 축회전방향으로 안내함으로써, 더욱 직관적인 확인을 수행할 수 있는 장점이 있다.

< long type >

도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 사시도이고, 도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 분해사시도이며, 도 12는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 밸브 개폐장치를 도시한 종단면도로서, 본 발명의 다른 일 양태에 따른 밸브 개폐장치(1000)는 길이연장몸체(130), 연장축(340) 및 연장지지대(440)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

지하에 매몰되는 밸브 개폐장치(1000)의 특성 상, 매몰되는 깊이에 따라 상기 밸브 개폐장치의 높이를 신축하여 형성하는 것이 바람직하며, 이?? 본 발명의 밸브 개폐장치(1000)의 상기 기어박스(100)는 상기 종동기어(200)의 상방에 구비되며, 상기 회전축(13)과 상기 방향표시부(400) 사이에 개재되는 연장지지대(440)와 상기 회전레버(320)와 원동기어(300) 사이에 개재되는 연장축(340)을 포함하여 설치됨으로써, 상기 종동기어(200), 원동기어(300) 및 유성기어(330)이 이루는 감속기어단이 상기 회전축(13)에 연결되도록 그 위치를 유지하며, 높이방향으로 연장된 상기 길이연장몸체(130) 내부에 수용되는 상기 연장축(340) 및 연장지지대(440)를 이용하여, 그 높이만을 신축할 수 있는 장점이 있다. 이에 반하여, 기존에는 상기 감속기어단이 높이방향으로 신축된 상방에 위치하여, 감속기어단과 회전축이 연결부재를 통하여 회전력을 전달하도록 이루어져, 연장된 축의 비틀림에 의해, 동력손실 및 축의 파손이 발생하여, 높은 감속 기어비를 유지하여야 한다는 한계가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 파이프
10 : 밸브 조립체 11 : 이음관
12 : 개폐수단 12a : 볼개방부
13 : 회전축 14 : 씰링부재
14a : 메인스트립 14b : 간섭스트립
14b-1 : 돌출립
1000 : 밸브 개폐장치
100 : 기어박스
110 : 상단덮개 111 : 상단기밀판
120 : 결합몸체 121 : 기어수납공간
122 : 덮개결합단 130 : 길이연장몸체
200 : 종동기어
210 : 림부 211 : 결합홈
220 : 나사산 221 : 나사말단
221a : 외측면 221b : 내측면
230 : 보강부 231 : 보강축
232 : 지지대
300 : 원동기어
310 : 원동축 320 : 회전레버
321 : 레버축 322 : 고정핀
330 : 유성기어 331 : 힌지축
340 : 연장축
400 : 방향표시부
410 : 상면 411 : 축결합단
420 : 방향지시부재 430 : 개폐지시부재
440 : 연장지지대

Claims

파이프 내부를 개폐하기 위한 밸브 조립체의 회전축에 안착되는 기어박스;
상기 기어박스 내부에 구비되어, 상기 회전축에 고정되는 종동기어; 및
상기 기어박스의 상단에 구비되는 회전레버와 축회전을 병행하며, 상기 종동기어와 맞물리도록 설치되는 원동기어;
를 포함하며,
상기 종동기어는,
상기 밸브의 개폐에 따른 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어의 회전 시에, 상기 회전축의 축회전을 제한하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제1항에 있어서,
상기 종동기어는,
내부에 상기 회전축이 삽입되도록 중공된 결합홈이 형성된 림부 및,
상기 림부의 적어도 일부가 반경방향 외측으로 돌출되며, 돌출된 외면을 따라 상기 원동기어와 맞물리도록 형성된 나사산,
을 포함하여,
상기 밸브의 개폐에 따른 제한된 회전반경을 넘어서는 상기 원동기어의 회전 시에, 상기 종동기어의 나사산이 상기 원동기어에서 이탈됨으로써 상기 회전축의 회전반경을 제한하는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제2항에 있어서,
상기 종동기어는 상기 나사산이 상기 결합홈의 중심(C)으로부터 소정각도를 이루도록 형성된 한 쌍의 나사말단을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제3항에 있어서,
상기 종동기어는 상기 나사산의 한 쌍의 나사말단으로부터 상기 결합홈의 중심(C)이 이루는 상기 소정각도가 직각을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제3항에 있어서,
상기 나사산의 나사말단은,
상기 결합홈의 중심점(C)과 상기 나사말단의 피치점(P)를 지나는 가상의 선을 기준으로, 외측면과 이루는 각도(a)가 내측면과 이루는 각도(b) 보다 작도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브 개폐장치는 상기 밸브조립체;를 더 포함하되,
상기 밸브조립체는,
길이방향으로의 양측에 상기 파이프를 연결하며, 내부에 유로가 형성된 이음관,
상기 이음관 내부에서 회전 동작됨에 따라 상기 유로를 개폐하는 개폐수단,
상기 개폐수단의 상단에 결합되어, 상기 원동기어의 회전력을 인가받아 상기 개폐수단을 회전 동작시키도록 형성된 회전축 및,
길이방향으로 상기 개폐수단의 양측에 구비되며, 상기 개폐수단의 외주면과 상기 이음관의 내면 사이를 밀폐하는 패킹부재,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제6항에 있어서,
상기 패킹부재는 소정의 탄성력을 갖는 재질로 이루어지며,
상기 종동기어의 나사산에 나사말단이 원동기어로부터 이탈되도록 회전될 시에는 인가되는 회전력에 대향되는 방향으로 복원력을 발생시키고,
상기 종동기어의 나사산이 원동기어와 맞물리며 회전할 시에는, 상기 개폐수단이 상기 패킹부재로부터 미끄러져 상기 종동기어와 결합된 회전축의 축회전을 병행하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제7항에 있어서,
상기 개폐수단은 구 형상으로 이루어지되,
상기 패킹부재는,
상기 개폐수단의 외주면에 적어도 일부를 감싸는 링 형상으로 형성되고, 상기 개폐수단과 이음관 사이를 밀폐하는 메인스트립 및,
상기 메인스트립의 반경방향 내측에 고정되며, 상기 개폐수단을 가압하도록 상기 개폐수단을 향하는 반경방향으로 돌출된 돌출립이 형성된 간섭스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제2항에 있어서,
상기 회전축과 축회전을 병행하도록 고정되고, 상기 기어박스의 상면을 관통하여 일부가 외부에 노출되도록 형성되어, 상기 밸브의 회전방향을 지시하는 방향지시부재를 포함하는 방향표시부;
를 더 포함하여,
상기 제한된 회전반경을 갖는 밸브의 개폐를 안내하는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.
제9항에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 종동기어의 상방에 구비되며, 상기 회전축과 상기 방향표시부 사이에 개재되는 연장지지대와,
상기 회전레버와 원동기어 사이에 개재되는 연장축을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 개폐장치.