KR20240003915A - 밸브 개폐용 액츄에이터 - Google Patents

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KR20240003915A
KR20240003915A KR1020220081774A KR20220081774A KR20240003915A KR 20240003915 A KR20240003915 A KR 20240003915A KR 1020220081774 A KR1020220081774 A KR 1020220081774A KR 20220081774 A KR20220081774 A KR 20220081774A KR 20240003915 A KR20240003915 A KR 20240003915A
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장재혁
장성현
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주식회사 비에스씨
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Abstract

본 발명은 액츄에이터를 구성하는 부품들을 개선하여 간편한 분해조립이 이루어질수 있어 유지보수비용을 절감시킬 수 있고, 개선된 부품을 통해 엑츄에이터 조립에 따른 시간을 단축시킬 수 있으며, 대량생산이 적합하여 타사와의 경쟁력이 증대될 수 있는 밸브 개폐용 액츄에이터에 관한것이다.
이러한 본 발명의 액츄에이터(100)는, 상부 케이싱(110) 및 하부 케이싱(120)에 내부에 설치되는 것으로, 제1웜(MG)이 축상에 결합되며, 상기 제1웜을 구동하는 구동모터(M)와, 일측에는 제2웜(131)이 구비되고, 타측은 상기 제1웜과 연동설치되는 제1웜휠(134)이 구비되는 웜 샤프트(130)와, 상기 웜 샤프트(130)의 일 측단으로 수동전환을 위한 전환레버(150) 및 수동작동을 위한 수동핸들(140)과, 상기 웜 사프트의 제2웜(131)과 연동되는 제2웜휠(162)이 구비되고, 하단으로 밸브와 연동설치되어 밸브를 개폐하는 밸브개폐수단(160)과, 상기 웜 샤프트(130)의 상단으로 근접하게 설치되어 웜 샤프트의 작동에 의해 밸브의 개폐여부를 확인하여 안내하는 토크캠(170);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 개폐용 액츄에이터{Actuator for valve}
본 발명은 액츄에이터를 구성하는 부품들을 개선하여 간편한 분해조립이 이루어짐과 아울러, 이에 따른 유지보수비용을 절감시킬 수 있는 밸브 개폐용 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 버터플라이 밸브와 볼 밸브 등의 밸브류와 댐퍼 등의 회전기기 등을 개폐하는데 사용하는 액츄에이터는 외부로부터 입력되는 전기적인 신호에 의해 작동하고, 이 전기적인 신호는 통상 마이크로 스위치를 통해 전달받으며, 상기의 밸브 및 회전기기를 약 90°의 범위 내에서 전동 또는 수동으로 회전시켜 개폐하게 된다.
또한, 이러한 액츄에이터에는 밸브로부터 전달되는 역토오크에 의한 회전을 방지하기 위하여 이중 웜기어에 의한 셀프 록킹(Self-locking) 장치와, 수동 및 전동모드 전환장치, 과부하 및 과전류 보호장치, 응축 및 응결수 방지를 위한 히터 등이 내장되어 있어서 항상 최적의 운전상태를 유지하도록 되어 있다.
종래의 밸브 개폐용 액츄에이터의 선행기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0201246호에 의하면, 액츄에이터의 버디(10) 내부에 입설되어 구동원인 모터(20)와 직결되므로써 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 1차 웜샤프트(30)와, 상기 버디(10)에 수평으로 지지되어 외부의 수동핸들(40)과 연결되며 그 단부에 고정 클러치(50)가 축설되는 핸들축(60)과, 상기 핸들축(60)과 동축상에 설치되며 2차 웜휠(70)을 회전시켜 주기 위한 2차 웜(81)을 구비하는 2차 웜샤프트(80)와, 상기 2차 웜샤프트(80)에 공회전이 가능토록 축설되어 1차 웜(31)과 치차 물림되므로써 모터(20)에 의해 제자리에서 회전하는 1차 웜휠(90)과, 상기 1차 웜휠(90)과 고정 클러치(50) 사이의 2차 웜샤프트(80)에 축방향으로 이동 가능하게 축설되는 가동 클러치(100) 및, 상기 버디(10)에 회전 가능토록 지지된 전환레버(110)에 축설되어 그와 함께 회동하면서 상기 가동 클러치(100)를 수평 이동시켜 고정 클러치(50) 및 1차 웜휠(90)과 선택적으로 결합시키는 요크(120)로 구성된 밸브개폐용 액츄에이터의 모드 전환장치에 있어서, 요크(120)와 전환레버(110)를 없애고, 가동클러치(100)와 고정클러치(50)를 외주연에서 상하 분리형으로 감싸고 수동모드시 핸들을 외부로 당길 경우 버디(10)에 결합된 핸들커버(11)의 수평홈(12)을 따라 2차웜의 축 방향으로 이동하도록 하는 클러치홀더(200); 상기 클러치홀더(200)에서 나사 결합하여 볼트 헤드(211)가 가동클러치(100)의 가이드홈(104)에 안내되는 볼트(210); 볼트(210)의 나사부(212)를 축으로 회전 가능토록 결합되어 수동 모드시 1차웜휠(90)과 가동클러치(100)의 동력 전달을 차단시키도록 2차웜축 방향으로 안치되는 모드전환 스토퍼(220); 및 볼트(210)의 나사부에 안치되며 상기 스토퍼(220)가 수동 모드시 2차웜(81)의 축 방향으로 안치되어 1차웜휠(90)과 가동클러치(100)를 이격시키도록 탄성력을 제공하는 비틀림 스프링(150)을 포함하여 구성으로 이루어진다.
그러나 상기한 종래의 액츄에이터는 부품의 구성이 복잡하여 조립성이 저하되는 문제가 있으며, 분해 조립이 용이하지 못하여 대량생산에 적합하지 못한 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0501246호
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.
본 발명은 액츄에이터를 구성하는 부품들을 개선하여 간편한 분해조립이 이루어질수 있고, 이에 따른 유지보수비용을 절감시킬 수 있는 밸브 개폐용 액츄에이터를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 개선된 부품을 통해 엑츄에이터 조립에 따른 시간을 단축시킬 수 있고, 대량생산이 적합하여 타사와의 경쟁력이 증대될 수 있는 밸브 개폐용 액츄에이터를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부 케이싱 및 하부 케이싱에 내부에 설치되는 것으로, 제1웜이 축상에 결합되며, 상기 제1웜을 구동하는 구동모터와, 일측에는 제2웜이 구비되고, 타측은 상기 제1웜과 연동설치되는 제1웜휠이 구비되는 웜 샤프트와,
상기 웜 샤프트의 일 측단으로 수동전환을 위한 전환레버 및 수동작동을 위한 수동핸들과,
상기 웜 사프트의 제2웜과 연동되는 제2웜휠이 구비되고, 하단으로 밸브와 연동설치되어 밸브를 오픈/폐쇄하는 밸브개폐수단과,
상기 웜 샤프트의 상단으로 근접하게 설치되어 웜 샤프트의 작동에 의해 밸브의 개폐여부를 확인하여 안내하는 토크캠으로 구성되는 것에 특징이 있다.
상기 웜 샤프트 및 웜 샤프트를 회전구동을 위한 제1 내지 제2부품구성은 하부 케이싱의 웜 샤프트 설치부로 조립이 이루어지되, 상기 웜 샤프트 설치부는 하부 케이싱의 일단을 시작으로 원통형의 수평상태로 구비되어, 일단에서 제1부품구성이 1차조립되고, 웜 샤프트가 2차조립되며, 제2부품구성이 3차조립될 수 있도록 이루어지는 것에 특징이 있다.
상기 전환레버는 분리형으로 수동핸들과 연동설치되는 전환샤프트의 일단에 볼트에 의해 조립설치되는 것에 특징이 있다.
상기 토크캠은 캠 본체와, 상기 캠 본체의 상단 중앙으로 설치되는 핀과, 상기 핀으로 어긋나게 2단으로 조립구성되는 스위치 캠으로 구성되는 것에 특징이 있다.
상기 밸브 개폐수단은, 본체와, 상기 본체의 외주연으로 제2웜과 연동되는 제2웜휠과, 상기 제2웜휠의 상단으로 핀을 조립하기 위한 조립부로 구성되어, 상기 조립부로 조립블럭을 통해 핀이 조립되는 것에 특징이 있다.
서술된 바와 같이, 본원 발명은 액츄에이터를 구성하는 부품들을 개선하여 간편한 분해조립이 이루어질수 있어 유지보수비용을 절감시킬 수 있는 효과와, 개선된 부품을 통해 엑츄에이터 조립에 따른 시간을 단축시킬 수 있고, 대량생산이 적합하여 타사와의 경쟁력이 증대될 수 있는 효과등의 여러가지 효과를 거둘 수 있는 매우 유용한 발명임이 명백하다.
도 1 내지 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 웜 샤프트의 조립구조를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 전환레버의 조립구조를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 토크캠의 조립구조를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 밸브 개폐수단의 조립구조를 설명하기 위한 도면.
이하에서, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저 본 발명의 액츄에이터(100)의 큰 특징은 상부 케이싱(110) 및 하부 케이싱(120)에 내부되는 것으로, 제1웜(MG)이 축상에 결합되며, 상기 제1웜을 구동하는 구동모터(M)와, 일측에는 제2웜(131)이 구비되고, 타측은 상기 제1웜과 연동설치되는 제1웜휠(134)이 구비되는 웜 샤프트(130)와, 상기 웜 샤프트(130)의 일 측단으로 수동전환을 위한 전환레버(150) 및 수동작동을 위한 수동핸들(140)과, 상기 웜 사프트의 제2웜(131)과 연동되는 제2웜휠(162)이 구비되고, 하단으로 밸브와 연동설치되어 밸브를 오픈/폐쇄하는 밸브개폐수단(160)과, 상기 웜 샤프트(130)의 상단으로 근접하게 설치되어 웜 샤프트의 작동에 의해 밸브의 개폐여부를 확인하여 안내하는 토크캠(170)을 포함한다.
그리고 상기 웜 샤프트(130) 및 웜 샤프트를 회전구동을 위한 제1 내지 제2부품구성(132)(133)은 하부 케이싱(121)의 웜 샤프트 설치부(121)로 조립이 이루어지되, 상기 원 샤프트 설치부(121)는 하부 케이싱(121)의 일단을 시작으로 원통형의 수평상태로 구비되어, 일단에서 제1부품구성(132)이 1차조립되고, 웜 샤프트가 2차조립되며, 제2부품구성(133)이 3차조립될 수 있도록 이루어진다.
또한, 상기 전환레버(150)는 분리형으로 수동핸들(140)과 연동설치되는 전환샤프트(151)의 일단에 볼트(B)에 의해 조립설치된다.
그리고 상기 토크캠(170)은 캠 본체(171)와, 상기 캠 본체의 상단 중앙으로 설치되는 핀(172)과, 상기 핀(172)으로 어긋나게 2단으로 조립구성되는 스위치 캠(173)으로 구성된다.
상기 밸브 개폐수단(160)은, 본체(161)와, 상기 본체의 외주연으로 제2웜(131)과 연동되는 제2웜휠(162)과, 상기 제2웜휠의 상단으로 핀(164)을 조립하기 위한 조립부(163)로 구성되어, 상기 조립부(163)로 조립블럭(165)을 통해 핀이 조립된다.
이하 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
첨부 도면 도 1 내지 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구조를 설명하기 위한 도면이고이다.
본 발명의 액츄에이터(100)는, 분리가능한 상부 케이싱(110)과 하부 케이싱(120)으로 구성되고, 상기 상.하부케이싱의 내부로 구동모터(M)가 내장되며, 상기 구동모터의 축상에는 구동모터의 작동에 의해 회동되는 제1웜(MG)이 구성된다.
그리고 상기 제1웜에는 웜 샤프트(130)가 연동설치된다.
상기 웜 샤프트(130)에는 상기 제1웜과 연동되는 제1웜휠(134)이 구비되고, 타단으로 제2웜(131)이 구비되며, 상기 제1웜휠의 일단에는 전동이 아닌 수동전환을 위한 전환레버(150)가 구비되며, 전환레버의 전환에 따라 수동으로 작동을 시키기 위한 수동핸들(140)이 구비된다.
그리고 상기 웜 샤프트(130)의 상단으로 웜 샤프트의 회전 구동에 의해 밸브의 개폐여부를 감지하여 확인시키기 위한 토크캠(170)이 구비된다.
또한, 웜 샤프트의 후단부에는 밸브 개폐수단(160)이 구비되되, 상기 밸브 개폐수단에는 제2웜휠(162)이 구비되고, 상기 제2웜휠은 웜 샤프트의 제2웜(131)과 연동설치된다.
즉, 구동모터(M)의 구동에 의해 제1웜(MG)이 회전구동되고, 이와 치압된 제1웜휠(134)의 회전함과 아울러 웜 샤프트(130) 전체가 회전구동하고, 제2웜(131)과 치압된 제2웜휠(162)이 구동됨에 의해 밸브개폐수단(160)이 구동되며, 상기 밸브개폐수단(160)에 연동된 밸브의 개폐가 이루어진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 웜 샤프트의 조립구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기 웜 샤프트(130)는 하부 케이싱(120)에 마련된 웜 샤프트 설치부(121)에 설치되되, 상기 웜 샤프트 설치부(121)는 일측 개구부를 시작으로 평행하게 구성된다.
평행한 구성의 웜 샤프트 설치부(121)의 일단에서 웜 샤프트를 지지하는 제1부품구성(132)이 1차 조립된후, 웜 샤프트(130)가 2차 조립되고, 제2부품구성(133)이 조립되고, 웜 샤프트를 보호하는 캡(123)이 조립되도록 이루어진다.
이와 같이, 일 방향에서 제1부품구성(132)과 웜 샤프트(130)와 제2부품구성(133)을 조립할 수 있도록 이루어져, 조립에 따른 시간이 단축되며, 마모되거나 파손된 부품의 교체가 용이하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 전환레버의 조립구조를 설명하기 위한 도면이다.
종래의 전화레버(150)는 레버 손잡이와 전화사프트가 절곡된 일체형으로 조립성과 부품 교환에 따른 번거로움과 생산성이 저하되는 문제가 있었으나, 본 발명의 전환레버(150)는, 전환샤프트(151)와 전환레버(150)가 분리형으로 조립성이 우수하며, 부품의 교환이 편리한 장점이 있다.
즉, 전환샤프트(151)와 전환레버(150)를 각각 분리구성하되, 상기 전환레버는 전환샤프트의 일측 설치부(152)에 조립되고, 볼트(B)를 통해 고정설치되는 구조로 이루어진다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 토크캠의 조립구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 토크캠(170)은 캠 본체(171)와 상기 캠 본체의 상단으로 핀(172)을 조립할 수 있도록 이루어지며, 상기 핀(172)의 상부에서 2단으로 스위치 캠(173)이 조립되는 구조로 이루어진다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 밸브 개폐용 액츄에이터의 구성 중 밸브 개폐수단의 조립구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 밸브 개폐수단(160)은 본체(161)와, 본체의 외주연으로 제2웜(131)과 치압되는 제2웜휠(162)이 구비되며, 상단에는 핀을 조립할 수 있는 조립부(163)가 구비되어 조립블럭(165)을 통해 핀(164)이 조립된다.
그리고 상기 본체(161)의 하단에는 밸브체와 연결되는 연결체가 구성되어 밸브체와 연동되게 설치되는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 액츄에이터를 구성하는 부품들을 개선하여 간편한 분해조립이 이루어질수 있어 유지보수비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 개선된 부품을 통해 엑츄에이터 조립에 따른 시간을 단축시킬 수 있고, 대량생산이 적합하여 타사와의 경쟁력이 증대될 수 있는 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 특정 실시예들에 대하여 설명하였다.
그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 특별히 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해해야 할 것이다.
따라서, 전술된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
100: 액츄에이터 110: 상부케이싱
120: 하부케이싱 121: 웜 샤프트 설치부
130: 웜 샤프트 140: 수동핸들
150: 전환레버 160: 밸브 개폐수단
170: 토크캠

Claims (5)

  1. 상부 케이싱(110) 및 하부 케이싱(120)에 내부에 설치되는 것으로,
    제1웜(MG)이 축상에 결합되며, 상기 제1웜을 구동하는 구동모터(M)와,
    일측에는 제2웜(131)이 구비되고, 타측은 상기 제1웜과 연동설치되는 제1웜휠(134)이 구비되는 웜 샤프트(130)와,
    상기 웜 샤프트(130)의 일 측단으로 수동전환을 위한 전환레버(150) 및 수동작동을 위한 수동핸들(140)과,
    상기 웜 사프트의 제2웜(131)과 연동되는 제2웜휠(162)이 구비되고, 하단으로 밸브와 연동설치되어 밸브를 개폐하는 밸브개폐수단(160)과,
    상기 웜 샤프트(130)의 상단으로 근접하게 설치되어 웜 샤프트의 작동에 의해 밸브의 개폐여부를 확인하여 안내하는 토크캠(170);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브 개폐용 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웜 샤프트(130) 및 웜 샤프트를 회전구동을 위한 제1 내지 제2부품구성(132)(133)은 하부 케이싱(121)의 웜 샤프트 설치부(121)로 조립이 이루어지되,
    상기 웜 샤프트 설치부(121)는 하부 케이싱(121)의 일단을 시작으로 원통형의 수평상태로 구비되어, 일단에서 제1부품구성(132)이 1차조립되고, 웜 샤프트가 2차조립되며, 제2부품구성(133)이 3차조립될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는, 밸브 개폐용 액츄에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전환레버(150)는 분리형으로 수동핸들(140)과 연동설치되는 전환샤프트(151)의 일단에 볼트(B)에 의해 조립설치되는 것을 특징으로 하는, 밸브 개폐용 액츄에이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 토크캠(170)은,
    캠 본체(171)와,
    상기 캠 본체의 상단 중앙으로 설치되는 핀(172)과,
    상기 핀(172)으로 어긋나게 2단으로 조립구성되는 스위치 캠(173)으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 밸브 개폐용 액츄에이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 개폐수단(160)은,
    본체(161)와,
    상기 본체의 외주연으로 제2웜(131)과 연동되는 제2웜휠(162)과,
    상기 제2웜휠의 상단으로 핀(164)을 조립하기 위한 조립부(163)로 구성되어, 상기 조립부(163)로 조립블럭(165)을 통해 핀이 조립되는 것을 특징으로 하는, 밸브 개폐용 액츄에이터.
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