KR810000796Y1 - 밸브 작동기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

밸브 작동기

제1도는 본 고안 밸브와 작동기의 수직 단면도.

제2도는 제1도의 2-2선 방향 측면도.

제3도는 제1도의 선단면도.

제4도는 제1도의 4-4선 단면도.

제5도는 제2도의 5-5선 방향 평면도.

본 고안은 유체동력 작동기 또는 모터에 관한 것으로, 특히 밸브소자가 밸브동체의 유동통로를 개방 또는 폐쇄하도록 회동하는 볼 밸브 또는 버터플라이 밸브와 같은 밸브를 작동시키기 위한 작동기에 관한 것이다.

여러가지 형태의 밸브 또는 이와 유사한 장치를 자동적으로 작동시키기 위하여 많은 형태의 기압 및 수압형 작동기가 고안된 바 있다. 이러한 작동기에 있어서는 작동기의 형태가 작아 점유공간을 최소한으로 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 또한 조합된 밸브-작동기 시스템에 의하여 점유되는 공간을 최소한으로 줄일수 있도록 밸브를 작동기구조에 연결하는데 필요한 부품의 수를 최소한으로 줄이는 것이 유리하다. 또한 밸브작동봉을 작동기의 구조에 연결하는 부품이나 밸브가 보호되거나 차폐되는 구조로 고안되는 것이 바람직하다.

미국특허 제2, 957, 361호에는 동력조항장치를 위한 작동기가 기술되어 있다. 이 작동기는 실린더의 중앙으로부터 동시에 대향되게 움직이는 두개의 피스턴을 가진 실린더로 구성되어 있다. 각 피스턴은 실린더의 중앙을 향하여 연장된 거부(据部)를 가지며, 이 거부는 실린더의 방사상 대향측에 위치한다. 이들 거부는 실린더를 통하여 횡방향으로 연장된 측에 착설한 피니언과 교합되는 락크기어가 그 내측면에 형성되어 있다.

상기 특허에서 보인 작동기의 한 문제점은 실린더에 수압유체 또는 압축공기를 공급하기 위한 통로(porting system)가 실린더외부에 위치하는 튜우브로 구성되어 있는 점이다. 이들 튜우브는 작동기의 외형크기를 증가시키며 비교적 작고 약하여 파손되기 쉬운 결점이 있었다. 다른 문제점은 작동기축을 작동기에 의하여 회동될 다른 측에 연결하기 위하여 사용되는 구조가 비교적 복잡한 점이며, 이 또한 작동기의 외형크기를 증가시키게 되는 것이다.

미국특허 제3, 107, 080호에는 실린더에 유체를 공급하는 통로인 유체공급 통로망이 작동기 실린더 또는 하우징의 내부에 구성된 볼밸브용 유체동력 작동기가 기술되어 있다. 그러나 실린더의 양단에 유체를 공급하는 통로가 실린더의 단부판체 사이에 거의 직접적으로 배설되어 있어 작동장치를 약화시키는 문제점이 있었다.

더우기 작동기측과 이에 의하여 회동하는 밸브작동봉이 단일체로 되어 있는 점이다. 밸브동체에 대한 작동기 하우징의 방향성과 함께 이러한 배열의 상대적인 비가요성(非可撓性) 때문에 밸브와 작동기하우징 사이에 연장되는 작동봉이 비교적 길어야할 필요가 있다.

이는 밸브-작동기 조합체의 외형크기를 증가시킬 뿐만 아니라 밸브작동봉이 길게 연장된 부분을 복착하고 밸브동체를 작동기하우징에 견고히 연결하기 위한 덮개를 필요로 하게 되었다.

본 고안은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 본 고안의 작동기는 한쌍의 피스턴을 위한 실린더로서 사용되는 피스턴통로를 가진 하우징으로 구성된다. 이들 피스턴은 피스턴통로의 중앙에서 피니언과 교합되도록 그 내면에 락크기어를 방사상 대향의 거부가 형성되어 있다. 피니언은 하우징 과 피스턴통로를 통하여 연장된 축에 고정되어 있으며 이 축은 하우징의 축공(軸孔)에 회동가능하게 착설되어 있고 축공은 피스턴 통로와 교차되어 있다. 한쌍의 커어버판체가 피스톤 통로의 양단을 폐쇄하도록 하우징의 양단부에 고착되어 있다.

내부 유체공급통로망이 작동기에 작동유체를 공급하기 위하여 하우징과 커어버판체에 형성되어 있다. 유체는 피스턴 사이의 실린더중앙으로 주입되어 피스턴 후측의 실린더 양단으로 배출되어 피스턴이 실린더의 양단을 향하여 종방향 외측으로 움직이게 한다.

반대로 유체의 주입과 배출을 역방향으로 바꾸면 양 피스턴은 상대측을 향하여 움직인다. 피스턴은 락크기어와 피니언을 통하여 측에 연결되어 있으므로, 측은 먼저 일측방향으로 회동하였다가 반대방향으로 회동하게 된다.

작동기를 밸브와 조합하여 사용할때에 작동기의 축은 밸브 작동봉에 연결되고 밸브작동봉은 적당한 밸브소자에 고정된다.

밸브를 개방하거나 폐쇄하는 경우 유체는 상기 언급된 방법으로 작동기에 주입되거나 배출된다. 양 피스턴이 상대측을 향하거나 상대측으로부터 떨어지거나 하는 종방향 운동은 피니언, 측, 밸브를 전후로 회동시켜 밸브를 개방하거나 폐쇄토록 하는 것이다. 물론 밸브는 작동유체의 조절로 완전히 폐쇄되는 어떠한 위치에서든지 멈추어질 수 있다.

본 고안의 보다 나은 실시형태에 있어서, 작동 기측은 하우징 밖으로 연장되지 않으나 밸브작동봉을 위한 종방향 연결공이 형성되어 있다. 밸브작동봉은 이 종방향 연결공에는 축과 밸브작동봉 사이의 상대적인 회동을 방지하도록 밸브작동봉의 계합면(係合面)과 계합되는 계합면이 형성되어 있다. 따라서 축과 밸브작동봉을 연결하는 이러한 수단으로 복잡한 연결부품이 필요없으며, 보호덮개등이 필요없어 작동기를 밸브동체에 밀착시킬 수 있어 전체 외형크기를 줄일 수 있다. 동시에 작동기하우징을 밸브동체에 강직하게 취부할 필요가 없으므로 작동기축과 밸브작동봉 사이에 충분한 가요성이 부여된다.

또한 작동기의 외형크기는 내부의 유체공급통로망과 밸브동체에 대한 작동기의 방향성에 의하여 한층 줄어든다.

또한 본 고안의 작동기는 밸브를 수동으로 조작하기 위한 독특한 수동조작수단을 포함한다. 그 한형태로서 작동기의 밸브작동봉연결공이 대향측에 수동조작봉삽입공이 형성되어 있다. 수동조작봉은 이 삽입공에 삽입되며 수동조작봉과 삽입공에는 모두 계합면이 형성되어 있다. 이 수동조작봉은 조작수단이 작동장치의 외형크기를 줄이기 위하여 사용되지 않을 때에 삽입공에 완전히 삽입되도록 하는 것이 좋다. 수동조작수단이 사용되는 경우 적당한 수단으로 수동조작봉을 그 삽입공에서 약간 뽑아내어 랜치(wrench)로 파지한 후 회동시키면 된다.

이와 같이 본 고안의 근본 목적은 외형크기가 작은 유체동력을 이용한 작동기를 제공하는데 있다.

다른 본 고안의 목적은 커버판체를 통하여 연장된 내부유체공급통망의 일부를 가진 작동기를 제공하는데 있다.

또 다른 본 고안의 목적은 밸브작동봉과 작삽기측이 직접 연결되는 작동기-밸브 조립을 제공하는데 있다.

또 하나의 목적이 있다면 이는 밸브작동봉을 위한 보호덮개가 필요없는 밸브작동기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 한 목적은 독특한 형태의 수동조작 수단을 가진 작동기를 제공하는데 있다.

본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면은 내부에 유동통로(12)를 가진 밸브동체로 구성된 통상의 버터플라이 밸브를 보인 것이다.

밸브작동봉(14)는 유동통로(12)의 측선에 수직으로 유동통로(12)내에 배치되어 있다. 밸브작동봉(14)는 밸브동체(10)내의 측수(도시하지 않았음)에 회동가능하게 측설되어 있으며, 그 자유단부(26)는 밸브동체(10)의 밖으로 연장되어 있다. 밸브디스크(28)은 유동통로(12)내에서 밸브작동봉(14)에 견고히 착설되어 있다. 밸브디스크(28)은 폐쇄상태, 즉 제1도에서 보인 개방위치로 부터 90°회동한 상태에서 유동통로(12)의 밀폐구(16)에 밀착될 수 있도록 되어 있다.

환상플랜지(30)(32)가 밸브동체를 파이프라인에 연결하기 위하여 밸브동체(10)의 유동통로(12) 양단에 형성되어 있다.

밸브와 결합되는 밸브작동기는 내부에 원통형의 피스턴통로(36)을 가진 하우징(34)으로 구성된다.

피스턴통로(36)은 한쌍의 피스턴(38)(40)을 위한 실린더로 이용된다. 측공(42)은 하우징의 상하벽을 통하여 피스턴통로(36)과 직각이 되도록 교차되게 연장되어 있다. 작동기측(44)는 측공(42)에 회동가능하게 착설되어 있고 피스턴통로(36)을 통하여 가로질러 연장되어 있다. 한쌍의 피니언(46)(48)이 피스턴통로(36)에서 측(44)에 고정적으로 착설되어 있다.

피니언(46)(48)은 피니언과 측 사이의 상대적인 회동을 방지하기 위하여 측(44)에 키(50)(52)로 고정된다. 피니언(46)(48)과 측(44) 사이의 상대적인 측방향운동는 피니언의 단부에 인접하여 측을 위요하고 있는 스페이서링(spacer ring)(54)(56)(58)에 의하여 방지된다. 측(44)의 회동을 위하여 측공(42)의 상하측부에서 베어링(60)(62)이 측(44)에 착설되어 있다. 베어링(60)(62)가 각 0-링(64)(66)으로 측(44)에 대하여 밀폐되어 있고, 0-링(68)(70)으로 축공(42)의 벽에 대하여 밀폐되어 있다. 측(44)는 지지링(76)에 의하여 측공(42)에서 빠져나오지 않게되어 있고 각 지지링(76) 스냅링(snap ring)으로 고정되어 있다.

피스턴(38)(40)에는 피스턴통로(36)의 벽을 따라 종방향으로 연장된 거부(72)(74)가 형성되어 있다. 이 거부(72)(74)는 피스턴통로(36)의 방사상 대향측에 위치하며 그들의 각 방사상 내측면에 락크기어(73)(75)가 형성되어 있다. 락크기어(73)(75)는 피니언(46)(48)과 교합되어 있다. 제3도에서 알수 있는 바와 같이 피스턴통로(36)의 각 단부를 향한 피스턴(38)(40)의 동시운동은 피니언(46)(48)과 이들이 착설된 측(44)이 일측방향으로 회동되게하고 피니언측을 향하여 피스턴이 움직이면 피니언(46)(48)과 측(44)이 타측방향으로 회동하게 된다. 측(44)는 이 측(44)의 회동이 밸브작동봉(14)과 밸브소자(28)의 위치를 변경시킬 수 있도록 이하보다 상세히 설명되는 바와 같이 밸브작동봉(14)에 연결된다. 도시한 바와같이 피스턴(38)(40)이 최외측위치에 있을때에 밸브소자는 개방된 상태이고 피스턴이 최내측에 있을때에 밸브소자는 폐쇄된 상태에 놓이게 된다.

피스턴통로(36)에 유체(압축공기)를 공급하기 이하여 내부유체 공급통로망이 하우징(34)에 제공된다. 통로(20)은 하우징(34)의 외부로부터 거부(72)(74)가 가리지 않은 피스턴(38)(40)의 사이인 피스턴 통로(36)의 중앙부로 연장되어 있다. 나선 연결부(21)가 통로(20)의 외측단부에 형성되어 있다.

다른 유체공급통로가 하우징(34)의 일부분과, 피스턴 통로(36)을 폐쇄하도록 하우징(34)의 양단에 볼트(88)로 고정된 한쌍의 각 커버판체(84)(86)의 일부분에 형성되어 있다. 하우징(34)에는 하우징(34)의 외부로부터 내측으로 연장된 통로(22)가 형성되어 있다. 그리고 통로(22)의 외측단부에 나선연결부(23)이 형성되어 있다. 통로(22)는 하우징(34)를 통하여 피스턴통로(36)에 평행하게 연장된 통로(24)와 교차된다.

각 커버판체(84)(86)에는 피스턴통로(36)의 내측으로 연장되어 통로(36)의 내벽에 0-링(92)으로 밀폐되는 환상의 플러그형 연장부(90)가 돌출 형성되어 있다. 통로(24)의 각 단부에는 각 커버판체의 평행한 통로(94)가 일직선상으로 형성되어 있다. 통로(24)의 단부와 통로(94) 사이의 커버판체(84)(86)에 형성된 환상의 요구내에는 0-링(100)이 삽설되어 있다. 통로(94)는 커버판체(84)(86)에 형성된 방사상통로(96)과 교차되어 있으며, 통로(96)은 다시 커버판체(84)(86)의 플러그형 연장부(90)를 통하여 피스턴통로(36)의 양단으로 연장된 통로(98)과 교차연결되어 있다. 플러그형 연장부(90)는 하우징의 단부표면에 바대측인 통로(36)의 내측표면에 대하여 밀폐구, 즉 0-링(92)의 사용이 가능하게 한다. 이는 통로(98)의 배출단부가 플러그형 연장부(20)내에 방사상으로 형성되고 0-링 밀폐구(92)의 종방향 내측에 형성되어 있는 사실과 함께 정상장동상태에서 구동유체의 누출을 방지하는 효과를 가지는 것이다. 피스턴 후측의 실린더에 연결된 유체공급통로를 통하여 피스턴사이의 통로(36) 중앙으로 압축공기가 주입되어 피스턴 이 밸브를 개방하도록 통로(36)의 양단부를 향하여 움직이게 한다. 이러한 작동이 반대로 되면 피스턴(38)(40)은 밸브를 폐쇄토록 피니언(46)(48)측을 향하여 내측으로 움직일 것이다. 공지된 바와같이, 타측 유체공급통로망이 배출중일때에 일측 유체공급통로망을 통하여 선택적으로 가압유체를 주입하기 위한 자동조절시스템을 작동기에 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 고안에서 내부 유체공급통로망은 작동기의 외형크기를 줄여줄뿐만아니라 파손되기 쉬운 작고 약한 판체의 사용이 생략되는 잇점이 있는 것이다.

또한 작동기가 밸브에 연결되는 방식도 전 장치의 크기를 줄일 수 있게 한다. 측(44)의 내부에는 종공(綜孔)(102)가 형성되어 있다. 도시된 실시형태에서는 이 종공(102)이 축(44)의 전 길이를 통하여 연장되어 있으나 부분적으로만 연장할수도 있다. 이 종공(102)에도 계합면(103)이 형성되어 있다.

제1도-제5도에 도시한 바와 같이 종공(102)는 계합면을 구성하는 직선상의 측면(103)을 가진 장방형의 단면 형태이다.

제1도-제5도에서, 밸브작동봉(14)의 자유단부(26)은 종공(102)에 삽입된다. 이 밸브작동봉(14)의 자유단부(26)도 종공(102)내에 형성된 계합면(103)과 계합하는 계합면(104)를 가진 장방형의 단면으로 되어 있다. 계합면(103)과 밸브작동봉(24)의 계합면(104)는 측(44)의 회동으로 밸브를 작동시킬 수 있도록 측(44)과 밸브작동봉사이의 상대적인 회동을 방지한다. 밸브작동봉을 작동기의 측에 연결하는 이러한 방식은 다른 부수적인 부품의 필요성을 배제한다. 또한 측(44)는 작동기 하우징(34)내에 전체적으로 장설된다. 따라서 작동기 하우징(34)을 밸브동체(10)에 매우 근접되게 착설할 수 있는 것이다. 작동기 하우징(34)내에 보호되게 배설되므로서 측(44)과 밸브작동봉(14)의 연결단부를 별도 보호수단으로 보호할 필요가 없다.

밸브의 형태에 따라서, 플랜지(30)(32)가 대단히 크고 작동기하우징(34)의 저면후측에 밸브동체로부터 상향연장된 경우도 있다. 그러나 작동기 배치에 의하여 피스턴 통로(39)가 제1도에서 보인 바와 같이 유동통로(12)에 수직 또는 적어도 횡방향으로 놓이게 되므로 작동기를 플랜지(30)(32)사이에, 그리고 밸브동체(10)에 매우 근접되게 배설하여 고정시킬 수 있는 것이다.

또한 본 고안의 작동기는 작동기가 고정인 경우 밸브를 수동으로 조작하기 위한 수동조작수단을 포함한다. 종공(102)은 그 상부에 조작봉(106)이 삽입되게 되어 있다. 또한 종공(106)의 계합면(103)은 조작봉을 삽입하여 계합할 수 있게 되어 있고 조작봉(106)의 형태도 종공(102)의 단면형태에 보합되는 형태로서 계합면이 형성되어 있다. 조작봉(106)의 상측단부에는 측방향 내측으로 연장된 나선공을 가진 테이퍼형 단부(108)이 형성되어 있다. 캡(112)과 후브(hub)(144)로 구성된 탄성밀폐구가 종공(102)을 밀폐한다. 후브(114)에는 테이퍼형 단부(108)이 삽입되는 삽입공(115)이 형성되어 있으며 후브(114)는 종공(102)와 테이퍼형 단부(108) 사이를 통하여 종공(102)의 내측으로 돌출연장되어 있다. 볼트(11)가 캡(112)와 후브(114)에 형성된 통공을 통하여 연장되며, 테이퍼형 단부(108)의 볼트공(109)에 나착된다.

정상작동시에는 종공(102)내에서 습동(動)자재하게 되어 있는 조작봉(106)가 완전히 상기 종공(102)내에 삽입되고 제1도 및 제2도에서 보인바와 같이 캡(112)이 작동기 하우징(34)의 상부에 상치된다. 따라서 수동조작수단은 정상작동중 외부로 노출되지 않는다. 이때에 볼트(110)은 테이퍼퍼형 단부(108)내에 견고히 나착될 수 있다. 어느 정도 가요성 또는 탄성인 후브(114)는 종공(102)의 내표면에 압압되어 밀폐가 효과적으로 이루어진다. 이는 종공(102)을 통하여 기계내부로 먼지나 오염물질의 투입이 방지되게 한다.

수동조작수단이 사용되는 경우, 볼트(110)은 후브(114)의 밀폐상태를 풀어주도록 충분히 이완된다. 그러나 볼트(110)은 볼트(110)을 지지하는 캡(112)과 함께 조작봉(106)내에 느슨히 나착되므로 이는 종공(102)로부터 조작봉(106)을 부분적으로 끌어내기 위한 발취수단을 구성한다. 그리고 공지의 렌치(wrench)가 조작봉을 종공(102) 밖으로 발취하여 회동시킬 수 있도록 조작봉을 파지하여 사용된다. 회동력은 측(44)을 통하여 밸브작동봉(14)에 전달되고 밸브는 수동으로 조작된다. 조작자가 밸브소자(28)의 위치를 확인할 수 있도록 캡(112)의 상부에는 지시눈금(116)이 표시되어 있다. 더 이상 수동조작수단을 사용할 필요가 없는 경우 캡(112)이 내려지고 볼트가 견고히 나착된다.

Claims (1)

1. 원통형 피스턴통로(36)와 이에 교차하는 측공(42)을 가진 하우징(34)에 있어서, 측공(42)에 계합면(103)이 형성되어 일측단에 종방향 조작봉(106)과 타측단에 공지의 밸브작동봉(14)이 삽입되는 조작봉삽입공(102)을 가진 측(44)을 회동 가능하게 착설하며, 피스턴통로(36)내에 고착된 피니언(46)(48)의 양측으로 피니언(46)(48)과 교합되는 락크기어(73)(75)를 가진 거부(72)(74)가 일체로 연장된 한쌍의 피스턴(38)(40)을 대향되게 착설하며, 스피턴통로(26)의 양단에는 하우징(34)의 외부로부터 연장된 유체공급통로(96)(98)를 가진 한쌍의 단부판체(84)(86)를 분리가능하게 착설하며, 조작봉(106)의 상단에는 수동조작시이를 조작봉삽입공(102)으로부터 발취할 수 있는 발취수단으로 캡(112)를 착설하여서된 밸브작동기.