KR20170138001A

KR20170138001A - 밸브 구동장치

Info

Publication number: KR20170138001A
Application number: KR1020160069713A
Authority: KR
Inventors: 이종관; 송진환
Original assignee: (주)허브시스템; 송진환; 이종관
Priority date: 2016-06-03
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-12-14
Anticipated expiration: 2036-06-03
Also published as: KR101847868B1

Abstract

밸브 구동장치가 개시된다.
본 발명에 의한 밸브 구동장치는, 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 결합된 구동부; 상기 구동기어와 맞물린 구동 회전기어가 형성된 구동 회전부재; 상기 연결부재의 상부에 배치되고, 상기 연결부재의 회전에 따라 회전하는 구동 커버부재; 하부에 밸브가 결합되며, 상기 구동 커버부재의 내부에 배치되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 의해 상하로 동작하는 밸브 구동부재; 상기 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 따라 회전하는 조절 손잡이; 및 상기 하우징의 하부에 결합되고, 상기 밸브가 설치된 관과 결합하는 밸브 결합부재를 포함할 수 있다.

Description

밸브 구동장치{VALVE DRIVING DEVICE}

본 발명은 밸브 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있는 밸브 구동장치에 관한 것이다.

밸브는 유체 라인에 설치되어 다양한 유체의 유량을 제어하는데 사용된다. 밸브는 사용자에 의해 수동으로 개도량이 조절되기도 하지만, 유체의 공급량이 원격 조절되는 시스템에서는 자동으로 제어된다.

예컨대, 자동제어 난방시스템에서 온수의 공급량을 조절하기 위한 온수조절밸브는 그 동작이 자동으로 제어된다. 이를 위해 온수조절 밸브에는 난방이 이루어지는 방의 온도나 방을 난방한 후 회수되는 온수의 온도에 따라 작동하여 온수조절 밸브의 개도량을 자동으로 조절해주는 밸브 작동 액츄에이터가 결합된다.

이러한 밸브 작동 액츄에이터의 일예가 등록실용신안 공보 제368370호(2004년 11월 10일 등록)에 개시되어 있다. 상기 공보에 개시되어 있는 밸브 작동 액츄에이터는 소정 공간을 갖는 하부체, 하부체의 상부에 일정거리 수직 이동할 수 있게 결합된 링체, 링체의 상부에 결합된 캡으로 이루어진 케이스 본체, 캡의 내부에 설치된 모터, 모터와 연결되어 모터의 회전을 감속 회전시키기 위한 복수의 감속기어, 감속기어들에 의해 감속 회전되게 설치된 회전축, 회전축에 결합되며 하부체의 소정 공간에 위치되어 제자리 회전하는 스크류, 스크류에 결합되어 스크류의 회전에 의해 하부체의 소정 공간에서 상하 방향으로 수직 이동되어 밸브의 개폐 동작을 제어하는 작동체, 감속기어들 중 어느 하나에 등 간격으로 배열되게 설치된 자석들과 자석들이 설치된 감속기어가 회전할 때 자석들 간의 시간 및 회전수, 회전방향을 홀 센서로 체크하여 전자신호로 변환하고 그 전자신호에 의해 제어 값과 구동 값을 연산하여 모터를 제어하는 마이컴을 포함한다.

상기와 같은 종래 밸브 작동 액츄에이터는 밸브의 개폐 동작을 제어하기 위한 작동체가 스크류의 동작에 의해 수직 이동하면서 밸브의 유로를 개폐하는 패킹을 수직 이동시키기 때문에, 스크류의 동작이 정밀하게 제어되지 않으면 작동체가 패킹을 과도하게 가압하거나, 패킹을 덜 가압하게 된다. 작동체가 패킹을 과도하게 가압하면 밸브가 손상되는 문제가 발생할 수 있고, 작동체가 패킹을 덜 가압하면 밸브의 유로가 완전히 닫히지 못하는 문제가 발생한다. 또한 액츄에이터의 설치 초기에는 이러한 문제가 발생하지 않더라도 반복적인 사용이 이루어지면 각종 부품들이 마모됨에 따라 밸브의 개도량 조절이 어렵게 될 수 있다.

또한 종래 밸브 작동 액츄에이터는 작동체를 작동시키기 위한 메카니즘이 복잡하다. 즉 모터의 회전력을 작동체의 직선 이동력으로 전환하기 위해 복수의 감속기어들과 회전축 및 스크류가 필요하고 스크류와 작동체가 나선 결합되어야 한다. 따라서 종래 밸브 작동 액츄에이터는 부품의 수가 많고, 부품 간의 결합 관계가 복잡하며, 각 부품들의 제조 공차 및 조립 공차가 정밀하게 관리되어야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 높다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조가 간단하고, 내구성이 뛰어나면서도, 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있는 밸브 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일례에 의한 밸브 구동장치는, 내부에 수용공간이 구비된 하우징; 상기 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 결합된 구동부; 상기 구동기어와 맞물린 구동 회전기어가 형성된 구동 회전부재; 상기 연결부재의 상부에 배치되고, 상기 연결부재의 회전에 따라 회전하는 구동 커버부재; 하부에 밸브가 결합되며, 상기 구동 커버부재의 내부에 배치되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 의해 상하로 동작하는 밸브 구동부재; 상기 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 따라 회전하는 조절 손잡이; 및 상기 하우징의 하부에 결합되고, 상기 밸브가 설치된 관과 결합하는 밸브 결합부재를 포함할 수 있다.

이때, 상기 구동 회전부재는 내부에 래칫기어가 구비되며, 상기 구동 커버부재는 상기 래칫기어와 결합되어 상기 구동 회전부재의 회전에 따라 일 방향으로 회전할 수 있다.

그리고 상기 밸브 구동부재는 일 측에 설치된 롤러를 포함하고, 상기 구동 커버부재는, 내부에 상부가 개방된 공간을 구비되며, 내측 하면에 상기 밸브 구동부재가 관통하는 관통홀이 형성된 몸체; 및 상기 몸체의 내측 하면에 상기 관통홀을 둘러싸도록 형성된 돌출 가이드를 포함하고, 상기 롤러는 상기 돌출 가이드를 따라 회전하여 이동할 수 있다.

이때, 상기 돌출 가이드는, 진행방향을 따라 상기 몸체의 내측 하면에서 상승하는 상승구간; 상기 상승구간에서 진행방향으로 연장되며, 상기 롤러의 이동이 일시 정지될 수 있게 진행방향으로 홈이 형성된 정점구간; 및 상기 정점구간에서 진행방향으로 연장되고, 상기 몸체의 내측 하면을 향해 하강하는 하강구간을 포함하고, 상기 상승구간은 상기 하강구간에 비해 두 배 이상의 구간길이를 가질 수 있다.

또한, 상기 구동 커버부재와 상기 조절 손잡이를 연결하는 연결부재를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 구동 커버부재는 외측 상부에 형성된 구동 커버기어를 포함하고, 상기 조절 손잡이는 하부에 형성된 손잡이 기어를 포함하며; 상기 연결부재는 상부에 형성된 연결기어를 포함하고, 상기 연결기어는 상부가 손잡이 기어와 맞물리고, 하부가 구동 커버기어와 맞물릴 수 있다.

또한, 상기 구동 커버부재의 내부에 수용되며, 상기 밸브 구동부재가 하부로 이동되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함할 수 있으며, 상기 밸브 구동부재는 중단에 외주면의 외측 방향으로 돌출되며, 상기 탄성부재를 지지하는 받침대를 포함할 수 있다.

그리고 상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 밸브 구동장치의 이상여부를 감지하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 센서에서 이상이 감지되면, 상기 구동부는 상기 밸브 구동부재가 하강하도록 구동될 수 있다.

이때, 상기 구동 커버부재는 외측면에 형성된 감지돌기를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 감지돌기의 움직임을 감지하여 이상여부를 감지할 수 있다.

상술한 본 발명에 의한 밸브 구동장치는, 구조가 단순하고 내구성이 뛰어나며, 밸브의 개도량을 정밀하고도 안정적으로 조절할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치의 구동 커버부재의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관계에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치를 도시한 분해 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치의 구동 커버부재(180)의 내부 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치(100)는, 상부 하우징(110), 하부 하우징(120), 조절 손잡이(130), 밸브 결합부재(140), 스프링(150), 구동부(160), 밸브 구동부재(170), 구동 커버부재(180), 구동 회전부재(190), 연결부재(200), 제1 센서(212) 및 제2 센서(214)를 포함한다.

상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)은 밸브 구동장치(100)의 외형에 구비되며, 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)이 결합된 내부에 다수의 구성이 수용될 수 있는 수용공간이 구비될 수 있다. 상부 하우징(110)의 상단에는 조절 손잡이(130)가 결합될 수 있으며, 하부 하우징(120)의 하단에 밸브 결합부가 체결될 수 있다. 여기서, 하부 하우징(120)과 밸브 결합부의 결합에 대해서는 밸브 결합부재(140)를 설명하면서 같이 설명한다.

상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)은 다수의 결합부(124)에 의해 결합될 수 있으며, 나사 결합으로 결합될 수도 있다. 그리고 내부에 수용된 구동부(160)에 전원을 공급하기 위한 케이블을 외부로 연결하기 위한 홀 등이 형성될 수 있다.

조절 손잡이(130)는 상부 하우징(110)에 회전할 수 있게 결합된다. 그리고 조절 손잡이(130)의 상부에는 조절 손잡이(130)를 수동으로 회전할 수 있게 손잡이 바(134)가 일체로 형성된다. 또한, 조절 손잡이(130)의 하부에 조절 손잡이(130)의 회전 방향으로 손잡이 기어(132)가 형성될 수 있다.

여기서, 조절 손잡이(130)가 결합되는 상부 하우징(110)에 연결부재(200)의 연결기어(202) 일부가 노출되어 조절 손잡이(130)의 손잡이 기어(132)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 조절 손잡이(130)가 회전됨에 따라 연결부재(200)도 회전될 수 있다.

밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)의 하부에 결합되고, 밸브와의 결합을 위해 내부에 다수의 나사산(144)이 형성될 수 있다. 그리고 밸브 결합부재(140)의 외부는 인체의 손을 이용하여 밸브와의 결합을 용이할 수 있게 다수의 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)과의 결합을 위해 내측 상단에 체결턱(142)이 형성될 수 있고, 그에 대응하게 하부 하우징(120)의 하부에는 끼움부(122)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서 하부 하우징(120)의 끼움부(122)는 단턱이 형성된 다수 개가 구비될 수 있으며, 밸브 결합부재(140)의 체결턱(142)에 끼워질 수 있다. 그에 따라 밸브 결합부재(140)는 하부 하우징(120)의 하부에 체결된 상태에서 수평 방향으로 자유롭게 회전될 수 있다(정역방향 회전 가능).

스프링(150)은 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)의 내부 수용공간에 수용되고, 스프링(150)의 상부는 상부 하우징(110)의 내측 상단에 접할 수 있으며, 스프링(150)의 중공에 밸브 구동부재(170)가 끼워질 수 있다. 그에 따라 스프링(150)은 밸브 구동부재(170)가 이동할 수 있게 하부 방향으로 탄성력을 가할 수 있다.

구동부(160)는 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)의 내부에 수용되며, 조절 손잡이(130)의 직하 방향에서 일정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다. 구동부(160)는 외부에서 공급된 전원에 의해 구동되며, 후술하겠지만, 외부신호 또는 제1 및 제2 센서(212, 214)의 신호에 따라 구동될 수 있다. 본 실시예에서 구동부(160)는 일 방향 또는 양방향으로 회전할 수 있는 모터가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 구동부(160)의 구동으로 회전되는 회전바에는 구동기어(162)가 형성될 수 있다. 구동기어(162)는 구동부(160)의 구동에 따라 회전되며, 구동 회전부재(190)의 구동 회전기어(192)와 맞물리게 배치된다.

밸브 구동부재(170)는 소정의 길이를 가지는 바의 형상을 가지며, 하부에 밸브가 설치될 수 있다. 그에 따라 밸브 구동부재(170)는 상하로 왕복 이동을 통해 밸브를 구동시켜 밸브 구동부재(170)의 길이 방향에 수직한 방향으로 설치된 배관을 밸브에 의해 차단시킬 수 있다.

그리고 밸브 구동부재(170)는 길이 방향의 중단에 외주면의 외측 방향으로 돌출되게 스프링 받침(174)이 형성되며, 그에 따라 스프링(150)의 탄성력에 의해 스프링 받침(174)에 힘이 가해져 밸브 구동체가 하부로 이동될 수 있다.

또한, 밸브 구동부재(170)의 스프링 받침(174)의 하부에 롤러(172)가 설치될 수 있다. 롤러(172)는 스프링 받침(174)의 일 측에 하나가 구비되며, 밸브 구동부재(170)의 길이 방향에 수직한 방향에 회전축이 형성된 상태로 회전될 수 있다. 다르게 설명하면, 롤러(172)의 하단면이 수평면이 접촉된 상태에서 회전된다고 가정하면, 밸브 구동부재(170)는 수평면을 따라 수평 방향으로 이동할 수 있다.

구동 커버부재(180)는 내부에 상부가 개방된 공간이 형성되고, 내측 하부에 밸브 구동부재(170)의 하부가 관통할 수 있는 관통홀(187)이 형성된다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 커버부재(180)의 외측면 상단에 커버기어(181)가 형성될 수 있다. 커버기어(181)는 연결부재(200)의 연결기어(202)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 구동 커버부재(180)는 회전할 수 있으며, 커버부재의 회전에 따라 밸브 구동부재(170)가 상하로 이동될 수 있다.

그리고 구동 커버부재(180)의 하부에는 걸림턱(183)이 형성될 수 있으며, 걸림턱은 구동 회전부재(190)의 래칫기어(194)와 맞물릴 수 있다. 그에 따라 구동 커버부재(180)는 구동 회전부재(190)의 회전에 따라 일방향으로 회전될 수 있다.

또한, 구동 커버부재(180)의 커버기어(181) 하단에 감지돌기(189)가 형성될 수 있다. 감지돌기(189)는 구동 커버부재(180)의 외측면에 커버기어(181)의 하단에 위치하고, 구동 커버부재(180)의 외주면에서 외측 방향으로 돌출된 형상을 갖는다. 또한, 외주면을 따라 소정의 길이를 갖도록 형성된다. 이러한 감지돌기(189)는 제1 및 제2 센서(212, 214)에서 구동 커버부재(180)의 움직임을 감지하기 위해 구비된다. 이에 대해서는 후술한다.

도 3을 참조하여 구동 커버부재(180)의 내부에 대해 설명한다. 구동 커버부재(180)의 내부는 상부가 개방된 상태로 공간이 형성되며, 내측 하부에 돌출 가이드(185)가 형성된다. 돌출 가이드(185)는 구동 커버부재(180)의 내측 하면에 형성된 관통홀(187)을 둘러싸는 형상으로 형성되며, 내측 하면에서 관통홀(187)을 감싸는 방향으로 점차적으로 돌출된 형상을 가진다.

즉, 돌출 가이드(185)는 내측 하면과 동일한 평면상에서 시작되며, 내측 하면에서 관통홀(187)의 둘레를 대략 절반 이상 회전될 때까지 상부 방향으로 점차적 돌출될 수 있다. 이렇게 돌출 가이드(185)의 점차적으로 돌출되는 구간이 상승구간(185a)이다. 그리고 돌출 가이드(185)의 가장 상부로 돌출된 위치에 평평한 면 또는 약간의 홈이 형성될 수 있다. 이렇게 평평한 면 또는 약간의 홈이 형성된 구간이 정점구간(185b)이다. 정점구간(185b)에서 연장된 구간은 돌출 가이드(185)의 돌출된 높이가 급격히 하강하는 하강구간(185c)이 형성된다.

즉, 돌출 가이드(185)는 상승구간(185a), 정점구간(185b) 및 하강구간(185c)을 포함한다. 상승구간(185a)은 돌출 가이드(185)의 진행 구간에 약 50%를 포함할 수 있고, 정점구간(185b)은 약 5% 내외를 포함할 수 있으며, 하강구간(185c)은 약 25%를 포함할 수 있다. 그리고 나머지 구간은 구동 커버부재(180)의 내측 하면과 평행한 구간일 수 있다.

이렇게 돌출 가이드(185)가 형성됨에 따라 돌출 가이드(185)의 각 구간을 따라 롤러(172)가 회전될 수 있다. 즉, 돌출 가이드(185)를 따라 롤러(172)는 상승구간(185a)을 따라 상승하여 이동할 수 있고, 정점구간(185c)에서 정지될 수 있으며, 하강구간(185c)을 따라 하강하여 이동할 수 있다. 설명의 편의를 위해 돌출 가이드(185)를 따라 롤러(172)가 이동하는 것으로 설명하였지만, 실제 구동은 롤러(172)는 정 위치에 위치한 상태에서 구동 커버부재(180)가 회전하여 롤러(172)는 돌출 가이드(185)를 따라 회전할 수 있다.

상기와 같이, 구동 커버부재(180)의 회전으로 돌출 가이드(185)를 따라 롤러(172)가 회전함으로써, 롤러(172)와 결합된 밸브 구동부재(170)는 상하로 이동할 수 있다. 또한 구동부(160)가 양방향 회전이 가능한 모토가 사용되는 경우에는 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a)와 정점구간(185b)을 왕복하는 동작을 통하여 밸브를 개폐할 수도 있다.

구동 회전부재(190)는 구동 커버부재(180)의 하부에 결합되며, 구동 회전부재(190)의 외측에 구동 회전기어(192)가 형성된다. 구동 회전기어(192)는 구동부(160)의 구동기어(162)와 맞물려 구동기어(162)의 회전에 따라 회전할 수 있다.

그리고 구동 회전부재(190)는 내측에 구동 커버부재(180)의 걸림턱(183)이 삽입될 수 있는 공간이 형성되며, 걸림턱(183)에 맞물리게 구동 회전부재(190)의 내측에 래칫기어(194)가 형성될 수 있다. 그에 따라 구동 회전부재(190)가 회전함에 따라 내측에 형성된 래칫기어(194)가 회전하여 구동 커버부재(180)를 회전시킬 수 있다.

연결부재(200)는 밸브 구동부재(170)의 일 측 및 스프링(150)의 외측에 위치한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 연결부재(200)는 일 방향으로 길이를 가지는 바의 형상을 가지고, 길이 방향을 중심축으로 회전할 수 있다. 이를 위해 연결부재(200)는 상부 하우징(110)과 하부 하우징(120)의 결합에 의해 상부와 하부가 각각 상부 하우징(110) 및 하부 하우징(120)에 회전할 수 있게 결합될 수 있다.

연결부재(200)의 상부 외측에는 연결기어(202)가 형성될 수 있으며, 연결기어(202)의 상부는 조절 손잡이(130)의 손잡이 기어(132)에 맞물리고, 하부는 구동 커버부재(180)의 커버기어(181)에 맞물린다. 그에 따라 연결부재(200)는 조절 손잡이(130)와 구동 커버부재(180)가 동시에 회전할 수 있도록 조절 손잡이(130)와 구동 커버부재(180)를 연결하는 역할을 한다.

제1 및 제2 센서(212, 214)는 구동부(160)의 상부에 위치하고, 구동 커버부재(180)의 회전을 감지하기 위해 구비된다. 즉, 제1 및 제2 센서(212, 214)는 각각 구동 커버부재(180)의 외측에 형성된 감지돌기(189)의 움직임을 감지하여 구동 커버부재(180)의 회전을 감지한다. 즉, 감지돌기(189)는 구동 커버부재(180)의 외측면에 외주면 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성되는데, 구동 커버부재(180)는 감지돌기(189)가 제1 및 제2 센서(212, 214)를 각각 스치도록 회전할 수 있다. 그에 따라 제1 및 제2 센서(212, 214)는 각각 감지돌기(189)가 이동하는 시점을 감지한다.

제1 및 제2 센서(212, 214)가 각각 감지돌기(189)의 이동 시점을 감지한 결과, 밸브 구동장치(100)가 정상적으로 동작하는 경우, 제1 및 제2 센서(212, 214)에서 각각 감지된 감지돌기(189)의 이동 시점이 일정한 간격으로 감지된다. 하지만, 밸브 구동장치(100)가 정상적으로 동작하지 않으면, 제1 및 제2 센서(212, 214)에서 각각 감지된 감지돌기(189)의 이동 시점이 일정하지 않고 불규칙적으로 감지된다. 그에 따라 제1 및 제2 센서(212, 214)를 통해 밸브 구동장치(100)가 정상적으로 구동하지 않는 것으로 판단되면, 그 즉시 밸브가 차단되록 밸브 구동부재(170)가 하강되게 구동부(160)가 동작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치(100)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 구동장치(100)가 동작하는 것에 대해 설명한다.

외부에서 인가된 전원에 의해 밸브를 개방하기 위해 구동부(160)가 동작하여, 구동기어(162)를 회전시킨다. 구동기어(162)가 회전함에 따라 구동기어(162)에 맞물린 구동 회전기어(192)가 회전하고 그에 따라 구동 회전부재(190)가 회전된다. 구동 회전부재(190)가 회전함에 따라 구동 회전부재(190)의 상부에 결합된 구동 커버부재(180)가 회전된다.

이렇게 구동 커버부재(180)가 회전되면, 구동 커버부재(180)의 내측에 위치한 밸브 구동부재(170)에 결합된 롤러(172)가 돌출 가이드(185)를 따라 이동하면서, 밸브 구동부재(170)를 상부로 이동시킬 수 있다. 그리고 그와 동시에 구동 커버부재(180)의 회전에 따라 커버기어(181)에 맞물린 연결기어(202)가 회전하고, 연결기어(202)의 회전에 따라 손잡이 기어(132)가 회전한다. 그에 따라 조절 손잡이(130)는 밸브가 개방하는 방향으로 회전되어 사용자에게 밸브가 개방됨을 표시할 수 있다.

롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a)을 따라 이동하는 동안은 밸브 구동부재(170)는 상승하는 방향으로 이동된다. 여기서, 롤러(172)가 상승구간(185a)을 따라 이동하는 속도는 구동부(160)의 구동 속도와 동일할 수 있다. 즉, 구동부(160)의 구동 속도에 따라 롤러(172)가 상승구간(185a)을 따라 이동되어 밸브를 개방하는 속도는 구동부(160)의 속도에 따라 제어될 수 있다.

그리고 롤러(172)가 정점구간(185b)에 위치하는 순간이 밸브 구동부재(170)가 최대 상승된 상태이며, 밸브가 최대로 개방된 상태이다. 이 상태에서 구동부(160)가 지속적으로 구동되어, 롤러(172)가 하강구간(185c)에 위치하면, 롤러(172)는 하강구간(185c)을 따라 이동한다.

이때, 하강구간(185c)의 기울기는 상승구간(185a)에 비해 급하고, 더욱이, 스프링(150)에 의해 하부 방향으로 탄성력이 가해짐에 따라 롤러(172)는 빠르게 하강하고, 그에 따라 밸브 구동부재(170)는 빠르게 하강될 수 있으며, 그와 동시에 밸브는 빠르게 차단될 수 있다.

또한, 구동 커버부재(180)도 밸브 구동부재(170)의 하강 속도에 따라 회전되며, 그에 따라 연결부재(200) 및 조절 손잡이(130)도 동일한 속도로 회전될 수 있다. 다만, 이때, 구동 커버부재(180)가 빠르게 회전되더라도 구동 커버부재(180)의 하부에 결합된 구동 회전부재(190)는 구동 커버부재(180)의 회전 속도와 무관하게 회전되지 않을 수 있다. 구동 커버부재(180)와 구동 회전부재(190)는 래칫기어(194)에 의해 결합됨에 따라 구동 커버부재(180)가 구동 회전부재(190)보다 빠르게 회전되는 경우, 래칫기어(194)로 인해 구동 회전부재(190)는 영향을 받지 않을 수 있다.

또한, 본 실시예에서 밸브 구동장치(100)를 수동으로 동작시키는 경우, 사용자는 손잡이 바(134)를 잡아 조절 손잡이(130)를 회전시켜 밸브를 개폐시킬 수 있다. 이때, 조절 손잡이(130)는 기어의 형상을 일 방향의 회전만이 가능한 구조로 하여 일 방향으로만 회전시킬 수 있으며, 양 방향으로 회전이 가능하도록 구성될 수도 있다. 본 실시예에서, 조절 손잡이(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 시계 방향으로 회전하는 경우, 밸브의 개폐 동작이 이루어질 수 있다.

도시된 바와 같이, 조절 손잡이(130)가 시계방향으로 회전하면, 조절 손잡이(130)에 형성된 손잡이 기어(132)가 회전하고, 손잡이 기어(132)에 맞물린 연결기어(202)가 회전하여, 연결기어(202)에 맞물린 커버기어(181)의 회전에 의해 구동 커버부재(180)가 회전한다. 이때, 구동 커버부재(180)는 시계방향으로 회전이 이루어질 수 있다.

이렇게 구동 커버부재(180)가 시계방향으로 회전함에 따라 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 상부에서 회전하면서 밸브 구동부재(170)가 돌출 가이드(185)의 형상에 의해 상하로 이동될 수 있다.

즉, 조절 손잡이(130)의 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 Close 위치에 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 하강구간(185c)과 상승구간(185a)의 사이에 최하단에 위치하여 밸브 구동부재(170)가 하부로 이동된 상태에 위치한다. 그에 따라 밸브는 폐쇄된 상태가 된다.

그리고 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 Open 위치에 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 정점구간(185b)의 위치에 위치하고, 그에 따라 밸브 구동부재(170)는 최상부로 이동되며, 밸브는 개방된 상태가 된다.

또한, 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 Close와 Open의 사이에 숫자가 형성된 위치하면, 롤러(172)는 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a) 내에 위치한다. 그에 따라 밸브는 일부가 개방된 상태이다. 이때, 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 상승구간(185a) 내에 위치한 상태에서 롤러(172)는 돌출 가이드(185)에서 더 이상 회전이 이루어지지 않을 수 있는데, 이는 스프링(150)의 탄성력에 비해 롤러(172)의 회전 마찰력과 각 기어들 간의 마찰력이 크기 때문이다.

그리고 조절 손잡이(130)가 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 Open과 Close 사이에 아무런 표시가 없는 위치에 위치하면, 조절 손잡이(130)는 빠르게 회전하여 손잡이 바(134)에 형성된 화살표 형상이 Close로 이동되어 밸브가 폐쇄된다. 이는 롤러(172)가 돌출 가이드(185)의 정점구간(185b)에서 벗어나 하강구간(185c) 상에 위치한 경우로, 하강구간(185c)은 상승구간(185a)에 비해 상대적으로 급격한 경사가 형성되며, 스프링(150)에 의해 밸브 구동부재(170)가 하부로 탄성력이 가해지기 때문이다. 그에 따라 롤러(172)가 하강구간(185c)에 위치하면 빠르게 밸브 구동부재(170)가 하부로 이동하며, 그에 따라 구동 커버부재(180)가 회전하고, 조절 손잡이(130)가 Close가 위치하도록 회전될 수 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 밸브 구동장치
110: 상부 하우징 120: 하부 하우징
122: 끼움부 124: 결합부
130: 조절 손잡이 132: 손잡이 기어
134: 손잡이 바 140: 밸브 결합부재
142: 체결턱 144: 나사산
150: 스프링 160: 구동부
162: 구동기어 170: 밸브 구동부재
172: 롤러 174: 스프링 받침
180: 구동 커버부재 181: 커버기어
183: 걸림턱 185: 돌출 가이드
187: 관통홀 189: 감지돌기
190: 구동 회전부재 192: 구동 회전기어
194: 래칫기어 200: 연결부재
202: 연결기어 212, 214: 제1 및 제2 센서

Claims

내부에 수용공간이 구비된 하우징;
상기 하우징의 수용공간에 설치되고, 구동기어가 결합된 구동부;
상기 구동기어와 맞물린 구동 회전기어가 형성된 구동 회전부재;
상기 연결부재의 상부에 배치되고, 상기 연결부재의 회전에 따라 회전하는 구동 커버부재;
하부에 밸브가 결합되며, 상기 구동 커버부재의 내부에 배치되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 의해 상하로 동작하는 밸브 구동부재;
상기 하우징의 상부에 회전할 수 있게 결합되고, 상기 구동 커버부재의 회전에 따라 회전하는 조절 손잡이; 및
상기 하우징의 하부에 결합되고, 상기 밸브가 설치된 관과 결합하는 밸브 결합부재를 포함하는 밸브 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 회전부재는 내부에 래칫기어가 구비되며,
상기 구동 커버부재는 상기 래칫기어와 결합되어 상기 구동 회전부재의 회전에 따라 일 방향으로 회전하는 밸브 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브 구동부재는 일 측에 설치된 롤러를 포함하고,
상기 구동 커버부재는,
내부에 상부가 개방된 공간을 구비되며, 내측 하면에 상기 밸브 구동부재가 관통하는 관통홀이 형성된 몸체; 및
상기 몸체의 내측 하면에 상기 관통홀을 둘러싸도록 형성된 돌출 가이드를 포함하고,
상기 롤러는 상기 돌출 가이드를 따라 회전하여 이동하는 밸브 구동장치.
청구항 3에 있어서, 상기 돌출 가이드는,
진행방향을 따라 상기 몸체의 내측 하면에서 상승하는 상승구간;
상기 상승구간에서 진행방향으로 연장되며, 상기 롤러의 이동이 일시 정지될 수 있게 진행방향으로 홈이 형성된 정점구간; 및
상기 정점구간에서 진행방향으로 연장되고, 상기 몸체의 내측 하면을 향해 하강하는 하강구간을 포함하고,
상기 상승구간은 상기 하강구간에 비해 두 배 이상의 구간길이를 갖는 밸브 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 커버부재와 상기 조절 손잡이를 연결하는 연결부재를 더 포함하는 밸브 구동장치.
청구항 5에 있어서,
상기 구동 커버부재는 외측 상부에 형성된 구동 커버기어를 포함하고,
상기 조절 손잡이는 하부에 형성된 손잡이 기어를 포함하며;
상기 연결부재는 상부에 형성된 연결기어를 포함하고,
상기 연결기어는 상부가 손잡이 기어와 맞물리고, 하부가 구동 커버기어와 맞물린 밸브 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 커버부재의 내부에 수용되며, 상기 밸브 구동부재가 하부로 이동되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 더 포함하는 밸브 구동장치.
청구항 7에 있어서,
상기 밸브 구동부재는 중단에 외주면의 외측 방향으로 돌출되며, 상기 탄성부재를 지지하는 받침대를 포함하는 밸브 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 밸브 구동장치의 이상여부를 감지하는 하나 이상의 센서를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 센서에서 이상이 감지되면, 상기 구동부는 상기 밸브 구동부재가 하강하도록 구동되는 밸브 구동장치.
청구항 9에 있어서,
상기 구동 커버부재는 외측면에 형성된 감지돌기를 포함하고,
상기 하나 이상의 센서는 상기 구동 커버부재의 회전을 통해 상기 감지돌기의 움직임을 감지하여 이상여부를 감지하는 밸브 구동장치.