KR101116813B1 - 밸브 구동용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전용 밸브의 원격 구동을 위한 밸브 구동용 액추에이터 장치에 관한 것으로서, 종래의 밸브 구동용 액추에이터에서 액추에이터와 이에 연결되는 밸브 사이에 발생하는 결합 상태의 틀어짐, 요크의 마모, 크로스핀의 마모 등으로 발생하는 요크 회전반경의 변화에 따른 밸브의 잠김이 완전하지 못한 단점을 해결한 것이다.
이에 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터는, 실린더 외측의 양 말단에는 나사공이 형성되고, 상기 나사공 각각에 결합되어 길이 조절이 가능한 조절나사를 더욱 구성하며 특히, 종래 평면이던 요크 브래킷의 접촉면을 브래킷 외측 향으로 함몰되어 이루어지는 곡선면으로 구성함으로써, 조절나사부의 작동으로 피스톤 로드의 이동 한계점을 조절함으로써 최종적으로 밸브의 잠김에 대한 오차를 보상할 수 있는 특징이 있다.

Description

밸브 구동용 액추에이터{ACTUATOR FOR DRIVING ROTARY VALVE}

본 발명은 회전용 밸브의 원격 구동을 위한 밸브 구동용 액추에이터 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액추에이터(Actuator)는 전기, 유압, 압축 공기 등에 의하여 작동되는 원동기를 총칭하는 것으로, 통상은 유체 에너지(가동 에너지)를 이용하여 기계적 일을 하는 기기를 말한다. 이러한 액추에이터는 크게 공압식, 유압식, 전기식으로 구분되며, 모든 기계장치에 빠짐없이 사용되는 전자식 펌프나 밸브 등의 미소변위 소자에 주로 사용된다.

특히, 펌프나 밸브 등의 구동에 사용되는 액추에이터는 압력에 의하여 작동되는 피스톤 로드를 이용하여 밸브를 개폐시킬 수 있도록 피스톤 로드의 운동을 회전운동 또는 회동운동 등으로 전환하여 펌프나 밸브를 제어하게 된다. 또한, 펌프나 밸브를 제어하기 위하여 사용되는 액추에이터는 피스톤 로드의 운동을 효과적으로 회전운동이나 회동운동으로 변환할 수 있도록 구성되어 이루어진다.

이에, 첨부된 도면을 참고하여 종래 회전용 밸브의 원격 구동을 위한 밸브 구동용 액추에이터 장치에 대하여 살펴보면, 도 1은 일반적인 구동용 액추에이터와 밸브 간의 결합 상태를 보여주는 상태 구성도이고, 도 2와 도 3 각각은 종래의 밸브 구동용 액추에이터의 구성을 보여주는 구성도 및 도 4와 도 5 각각은 종래의 구동용 액추에이터와 밸브 간의 작동 상태를 보여주는 작동 구성도이다.

도 1에서와 같이, 밸브 구동용 액추에이터는 통상 파이프(50)의 외측 일단부에 설치된다. 또한, 일반적으로 파이프(50) 내부에 구성되는 밸브(60)의 회동 구동축이 연장되어 돌출되는 밸브 구동축(30)을 액추에이터의 하부 측으로 삽입하도록 구성하여 액추에이터의 구동과 연동 된다. 이때 상기 밸브 구동축(30)과 상기 액추에이터와의 고정 수단으로는 통상 키(35)를 사용하는 결합방법이 일반적이다.

도 1에서 보이는 액추에이터가 동작하면 상기 밸브 구동축(30)이 회동하고 이에 연동 되어 상기 파이프(50)에 설치된 밸브(60)에서 개폐동작이 이루어진다.

먼저, 도 2와 도 3 각각을 참고하여 종래의 액추에이터의 구성과 동작방법을 간단히 살펴보면, 액추에이터는 내부 공간에 실린더(11)가 형성되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 내부로 유입 및 배출되는 유압에 의하여 상기 실린더(11)에서 왕복 운동하며 중심측에 크로스핀(25)이 돌출구성된 피스톤 로드(20)와, 상기 피스톤 로드(20)에 연동되어 상기 몸체(10) 내부에서 회동되어 중심축에 연결된 밸브 구동축(30)을 회동시키는 요크(40)를 포함하여 구성된다.

이에, 상기 피스톤 로드(20)의 왕복 운동을 상기 요크(40)의 회동 운동으로 전환하여 상기 밸브 구동축(30)을 회동시켜 이에 연결 구성되는 밸브의 개폐동작을 단속가능하도록 구동된다.

도 3에서와 같이, 상기 크로스핀(25)은, 실린더(11)에 충전된 유압 등의 유동상태에 의해 피스톤 로드(20)의 왕복 길이 운동에 연동하여 길이 방향으로 왕복운동이 가능하다.

한편, 도 2와 도 7을 참고하여, 상기 요크(40)의 구성을 상세히 살펴보면, 밸브 구동축(30)이 축 결합되어 삽입되는 결합구멍이 형성되는 보스(41)와, 상기 보스(41)의 양단부에서 양립되도록 연장 형성되며 가이드홈(43)이 각각 형성되는 브래킷(45)으로 구성되되, 상기 브래킷(45)의 끝단부에 있어서 서로 내측으로 마주보며 상기 피스톤 로드(20)의 이동 한계점에서 상기 크로스핀(25)의 측면과 접하게 되는 브래킷(45)의 접촉면(300)으로 구성된다. 특히, 상기 접촉면(300)은 수평면으로 구성되어 이루어진다.

한편, 크로스핀(25)은 요크(40)의 가이드홈(43)에 위치하도록 구성되는바, 상기 크로스핀(25)이 길이 방향으로 운동하면 상기 요크(40)는 연동하여 회동한다. 이 경우 상기 크로스핀(25)이 길이방향으로 운동하여 가이드홈(43)의 끝단에 이르면 상기 크로스핀(25)은 상기 요크 브래킷(45)의 수평면 형상의 접촉면(300)에 이르게 되고 이에 더 이상 요크(40)를 밀어내지 못하므로, 크로스핀(25)이 계속 이동한다 하더라도 더 이상 요크(40)는 회동하진 못한다.

수평면 형상의 접촉면(300)은, 실린더(11) 내부의 과압에 의한 피스톤로드(20)의 예기치 못한 길이 이동에 따른 요크(40)의 회동이나, 또는 도 5에서와 보이는 것과 같이 파이프(50)내의 이상 압력이나 충격 압력 등에 의해 밸브(60)에 충격압이 전해져 이에 연동 되는 밸브 구동축(30)의 역 회동을 방지하기 위함이다.

한편, 도 4와 도 5는 도 1에서 보이는 절단선 AA와 BB에 관한 평면도를 보여주는 것으로 파이프(50)의 밸브(60)와 이에 결합 구성되는 액추에이터의 구성 및 사용 상태를 보여주고 있다.

먼저, 도 4는 정상적인 상태를 보여주는 것이다. 요크(40)의 회동동작시 밸브(60)의 개폐동작이 일치한다. 하지만 도 1에서와 같이 파이프(50)와 액추에이터의 결합 과정상 정확하게 밸브 구동축(30)을 설정하기가 힘든 것이 일반적이다. 게다가 상기 밸브 구동축(30)은 키(35)를 결합 수단으로 이용하기 때문에 설치 당시에 정확하게 액추에이터와 밸브(60)를 설치했다고 해도 사용 시간이 지남에 따라 미세하게 그 설치된 결합각도가 틀어질 수 있다.

도 5는 액추에이터와 밸브(60)의 설치 각도가 미세하게 변화되어 있는 경우, 밸브(60)의 개폐각도가 심하게 틀어져 버리는 경우를 보여주고 있다. 이에 밸브의 단속효과는 떨어지게 되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 액추에이터 내부의 피스톤로드(20)의 위치를 변경하더라도 상술한 요크(40)의 접촉면(300)이 수평면이기 때문에 전혀 연동 되지 않기 때문에 상술한 설치 각도의 틀어짐에 대하여 보상을 할 수 없는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 종래의 밸브 구동용 액추에이터를 장기간 사용시 발생하는 오차에 따른 밸브의 잠김이 불완전해지는 상태에 있어서 이를 보정 할 수 있는 밸브 구동용 액추에이터를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 내부 공간에 실린더(11)가 형성되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 내부로 유입 및 배출되는 유압에 의하여 상기 실린더(11)에서 왕복 운동하며 중심측에 크로스핀(25)이 돌출구성된 피스톤 로드(20)와, 상기 피스톤 로드(20)에 연동되어 상기 몸체(10) 내부에서 회동되어 중심축에 연결된 밸브 구동축(30)을 회동시키는 요크(40)를 포함하여, 상기 피스톤 로드(20)의 왕복 운동을 상기 요크(40)의 회동 운동으로 전환하여 상기 밸브 구동축(30)을 회동시켜 이에 연결 구성되는 밸브의 개폐동작을 단속하는 밸브 구동용 액추에이터에 있어서, 상기 실린더(11) 외측의 양 말단에는, 나사공(100)이 형성되고, 상기 나사공(100) 각각에 나사 결합하되 나사 회전에 의하여 상기 실린더 내부로 삽입되는 길이가 조절되는 조절나사부(200)가 구비되며; 상기 요크(40)는, 밸브 구동축(30)이 축 결합되어 삽입되는 결합구멍이 형성되는 보스(41)와, 상기 보스(41)의 양단부에서 양립되도록 연장 형성되며 가이드홈(43)이 각각 형성되는 브래킷(45)으로 구성되되, 상기 브래킷(45)의 끝단부에 있어서 서로 내측으로 마주보며 상기 피스톤 로드(20)의 이동 한계점에서 상기 크로스핀(25)의 측면과 접하게 되는 브래킷(45)의 접촉면(300)은, 상기 브래킷(45) 외측 향으로 함몰되어 이루어지는 곡선면으로 이루어져; 상기 조절나사부(200)의 작동으로 피스톤 로드(25)의 이동 한계점을 조절함으로써 이에 상기 요크(40)의 최초 설치된 각도를 연동시켜, 액추에이터와 이에 연결되는 밸브 사이에 발생하는 결합 상태의 틀어짐, 요크의 마모, 크로스핀의 마모 로 인하여 발생하는 요크 회전반경의 변화에 대하여 보상할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 구동용 액추에이터를 제공한다.

본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터는, 마련된 조절나사부의 작동으로 피스톤 로드의 이동 한계점을 조절함으로써 이에 상기 요크의 최초 설치된 각도를 연동시켜, 액추에이터와 이에 연결되는 밸브 사이에 발생하는 결합 상태의 틀어짐, 요크의 마모, 크로스핀의 마모 등으로 발생하는 요크 회전반경의 변화에 대하여 보상할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 구동용 액추에이터와 밸브 간의 결합 상태를 보여주는 상태 구성도.
도 2와 도 3 각각은 종래의 밸브 구동용 액추에이터의 구성을 보여주는 구성도.
도 4와 도 5 각각은 종래의 구동용 액추에이터와 밸브 간의 작동 상태를 보여주는 작동 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 구성을 보여주는 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 구성에 있어 요크의 구성을 보여주는 구성도.
도 8 내지 도 10 각각은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 작동을 보여주는 작동 상태도.
도 11은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 일 실시예를 보여주는 실시 구성도.

본 발명은 종래의 밸브 구동용 액추에이터를 장기간 사용시 발생하는 오차에 따른 밸브의 잠김이 불완전해지는 상태에 있어서 이를 보정 할 수 있는 밸브 구동용 액추에이터를 제공함을 그 목적으로 한다.

먼저 첨부된 도면을 살펴보면, 도 6은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 구성을 보여주는 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 구성에 있어 요크의 구성을 보여주는 구성도이다.

그리고 도 8 내지 도 10 각각은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 작동을 보여주는 작동 상태도이며, 도 11은 본 발명에 따른 밸브 구동용 액추에이터의 일 실시예를 보여주는 실시 구성도이다.

도 6와 도 11 각각에서 보이는 것과 같이, 본 발명은 밸브의 개폐동작을 단속하는 밸브 구동용 액추에이터에 관한 것이다. 한편, 종래의 밸브 구동용 액추에이터를 이루고 있는 구성요소를 포함한다.

즉, 상술한 것과 같이, 본 발명은 내부 공간에 실린더(11)가 형성되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 내부로 유입 및 배출되는 유압에 의하여 상기 실린더(11)에서 왕복 운동하며 중심측에 크로스핀(25)이 돌출구성된 피스톤 로드(20)와, 상기 피스톤 로드(20)에 연동되어 상기 몸체(10) 내부에서 회동되어 중심축에 연결된 밸브 구동축(30)을 회동시키는 요크(40)를 포함한다.

특히 본 발명은 상기 실린더(11) 외측의 양 말단에는, 나사공(100)이 형성되고, 상기 나사공(100) 각각에 결합되어 길이 조절이 가능한 조절나사부(200)가 구비된다.

상기 조절나사부(200)는 간단한 돌림 조작으로 실린더(11) 내부에 삽입되는 길이의 양을 조절하여 실린더(11) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤로드(20)의 이동 한계점을 늘리거나 줄이는 동작을 가능하게 한다. 이는 상기 피스톤로드(20)에 마련되는 크로스핀(25)의 이동 한계점을 조절하게 된다.

한편 본 발명에 따라 마련되는 요크(40)의 형상은, 도 7에서 보이는 것과 같이, 밸브 구동축(30)이 축 결합되어 삽입되는 결합구멍이 형성되는 보스(41)와, 상기 보스(41)의 양단부에서 양립되도록 연장 형성되며 가이드홈(43)이 각각 형성되는 브래킷(45)으로 구성된다.

특히, 도 7 내지 도 10 각각에서 보이는 것과 같이, 본 발명에 따른 접촉면(300)의 형상 즉, 요크(40)의 브래킷(45)의 끝단부에 있어서 서로 내측으로 마주보며 상기 피스톤 로드(20)의 이동 한계점에서 상기 크로스핀(25)의 측면과 접하게 되는 브래킷(45)의 접촉면(300)의 형상은, 상기 브래킷(45) 외측 향으로 함몰되어 이루어지는 곡선면으로 이루어짐을 그 특징으로 한다.

도 8에서와 같이, 크로스핀(25)과 이에 연동 되는 요크(40) 각각의 정상적인 상태를 a 상태로 본다고 가정하면, 조절나사부(200)의 조작을 통해 그 길이를 줄이거나 늘려 상기 크로스핀(25)과 이에 연동 되는 요크(40) 각각의 상태를 b 와 c 로 조절할 수 있다.

이는 조절나사부(200)의 작동으로 피스톤 로드(25)의 이동 한계점을 조절함으로써 이에 요크(40)의 최초 설치된 각도(a 상태)를 연동시켜 조절할 수 있는 특징이 있다.

이는 도 9와 도 10에서와 같이, 액추에이터와 이에 연결되는 밸브 사이에 발생하는 결합 상태의 틀어짐이나, 요크의 마모 그리고 크로스핀의 마모 등으로 발생하는 요크 회전반경의 변화에 대하여 보상할 수 있다.

따라서 상기 조절나사부(200)의 조작으로 피스톤로더(20)의 이동 한계점을 조절하고 이에 연동되어 크로스핀(25)의 위치가 변동되고 이는 크로스핀(25)에 의해 닿아 접촉하고 있는 요크(40)의 접촉면(300)을 밀거나 당기는 동작으로 이루어져 결과적으로 요크(40)의 중심축에 연결된 밸브 구동축(30)을 회동시켜 밸브(60)의 틀어짐에 대한 보상을 가능케 한다.

상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시한 예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.

10 : 몸체 11 : 실린더
20 : 피스톤 로드 25 : 크로스핀
30 : 밸브 구동축 35 : 키
40 : 요크 41 : 보스
43 : 가이드홈 45 : 브래킷
50 : 파이프 60 : 밸브
100 : 나사공 200 : 조절나사부
300 : 요크 브래킷의 접촉면

Claims (1)

1. 내부 공간에 실린더(11)가 형성되는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 내부로 유입 및 배출되는 유압에 의하여 상기 실린더(11)에서 왕복 운동하며 중심측에 크로스핀(25)이 돌출구성된 피스톤 로드(20)와, 상기 피스톤 로드(20)에 연동되어 상기 몸체(10) 내부에서 회동되어 중심축에 연결된 밸브 구동축(30)을 회동시키는 요크(40)를 포함하여, 상기 피스톤 로드(20)의 왕복 운동을 상기 요크(40)의 회동 운동으로 전환하여 상기 밸브 구동축(30)을 회동시켜 이에 연결 구성되는 밸브의 개폐동작을 단속하는 밸브 구동용 액추에이터에 있어서,
   상기 실린더(11) 외측의 양 말단에는, 나사공(100)이 형성되고, 상기 나사공(100) 각각에 나사 결합하되 나사 회전에 의하여 상기 실린더 내부로 삽입되는 길이가 조절되는 조절나사부(200)가 구비되며;
   상기 요크(40)는, 밸브 구동축(30)이 축 결합되어 삽입되는 결합구멍이 형성되는 보스(41)와, 상기 보스(41)의 양단부에서 양립되도록 연장 형성되며 가이드홈(43)이 각각 형성되는 브래킷(45)으로 구성되되, 상기 브래킷(45)의 끝단부에 있어서 서로 내측으로 마주보며 상기 피스톤 로드(20)의 이동 한계점에서 상기 크로스핀(25)의 측면과 접하게 되는 브래킷(45)의 접촉면(300)은,
   상기 브래킷(45) 외측 향으로 함몰되어 이루어지는 곡선면으로 이루어져;
   상기 조절나사부(200)의 작동으로 피스톤 로드(25)의 이동 한계점을 조절함으로써 이에 상기 요크(40)의 최초 설치된 각도를 연동시켜, 액추에이터와 이에 연결되는 밸브 사이에 발생하는 결합 상태의 틀어짐, 요크의 마모, 크로스핀의 마모 로 인하여 발생하는 요크 회전반경의 변화에 대하여 보상할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 구동용 액추에이터.

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