KR100734394B1

KR100734394B1 - 스프링 리턴 밸브 액추에이터

Info

Publication number: KR100734394B1
Application number: KR1020060085977A
Authority: KR
Inventors: 박순원
Original assignee: 주식회사 은하양행
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-07-02
Also published as: DE112007002049T5; DE112007002049B4; US20110049407A1; US8360393B2; WO2008029977A1

Abstract

본 발명은 모터의 동력을 전달받는 1차웜축에서 1차웜휠로 전달받아 1차웜휠을 고정시키는 2차웜축으로 동력을 전달하고, 2차웜축과 연동하는 2차웜휠에 설치한 밸브를 여닫도록 하는 액추에이터에서, 1차웜축의 동력을 1차웜휠(25)에서 선기어축(27)으로 전달하도록 전원 인가시 브레이크 작동된 브레이크축(22)에 설치된 제 1 유성기어(P1)와; 제 1 유성기어(P1)의 1차 링기어(17)에 결합되어 일체로 회전하며 핸들웜휠(28)을 유착시키고 제2 유성기어(P2)의 2차 선기어(18-2)를 고정시키는 2차 선기어축(27)과; 제 1 유성기어(P1)의 동력을 2차웜축(30)으로 전달하며, 수동모드시 핸들의 동력을 핸들웜휠(28), 2차유성기어(19-2), 2차 링기어(17-2) 및 2차링기어축(13)을 통하여 2차웜축(30)으로 순차 전달하도록 이루어진 제 2 유성기어(P2)와; 밸브를 여닫는 2차웜휠(29)을 구동하는 2차웜축(30)의 외측단부를 연장하여 결합한 스프링 태엽(40)을 포함하여 구성하고;

밸브가 열리도록 하는 구동력을 정전시 태엽(40)의 복원력으로 간접 제공받도록 이루어진 스프링 리턴 밸브 액추에이터이다.

스프링리턴,엑츄에이터,밸브

Description

스프링 리턴 밸브 액추에이터{Valve actuater by spring return power}

도 1 은 본 발명의 단면도,

도 2 는 도 1 의 B-B 선 단면도,

도 3 은 본 발명의 C-C 선 단면도,

도 4 는 본 발명의 D-D 선 단면도,

도 5 는 본 발명의 E-E 선 단면도,

도 6 은 본 발명의 F-F 선 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1;바디 2;탑커버 3;내부 프레임 4;센타칼럼 6;스프링하우징 7;스프링케이스 8;고정볼트 11;1차프레임커버 12;2차프레임커버 13;2차링기어축 13-1;볼트 14;2차유성기어 커리어 15;스토퍼레버 15-1;스토퍼레버 힌지 16;스토퍼핀 16-1;스파이럴 스프링 17;1차링기어 17-2;2차링기어 18;1차선기어 18-2;2차 선기어 19;1차유성기어 19-2;2차 유성기어 20;유성기어핀 21;유성기어커버 22;브레이크축 23;클러치 프랜지 24;스토퍼휠 24-1;요철 25;1차 웜휠 25-1;1차웜축 26;1차 링기어 프랜지 27;2차 선기어축 28;핸들 웜휠 29;2차 웜휠 30;2차 웜축 31;드라이브 부싱 32;토크축 33;핸들 웜축 34;핸들웜휠 35;포인터축 36;사이트 그래스 37;핸들기어 38;핸들 기어커버 40;태엽 41;연장부

본 발명은 스프링 리턴 밸브 액추에이터에 관한 것으로, 모터의 동력을 1차 웜축에서 제 1 빛 제 2 유성기어로 순차적으로 전달받아 밸브를 구동하도록 2차웜휠에 감속 및 배력된 동력을 제공하는 2차웜 축을 구동하도록 하고, 2차웜축을 연장하여 정전시 복원력을 제공하는 스프링 태엽을 설치하여, 정전시 태엽이 풀려 2차웜축을 반대로 돌리고, 2차웜축을 통하여 간접 동력을 받는 2차월휠에서 밸브가 열리도록 한 스프링 리턴 밸브 액추에이터에 관한 것이다.

스프링 리턴 밸브 액추에이터는 화재 등으로 전원이 끊어졌을 때 연기의 질식사 등을 막기위해 환기구가 자동으로 열리도록 설계된 밸브 액추에이터이다. 이러한 비상 작동 시 작동하는 밸브액추에이터는 크게 압축 공기의 힘으로 작동하는 공기압축식(pneumatic type)과 전기로 작동하는 모터 구동식 밸브액추에이터로 나눌 수 있고, 공기로 작동하는 타입인 에머전시 밸브액추에이터의 비상 시 구동력은 스파이럴 스프링(spiral spring)을 이용한다. 또 모터로 동작하는 밸브액추에이터의 경우에 비상배터리로 구동하는 방법과, 이번에 특허를 제출하는 방식과 유사한 태엽(spiral spring) 구동력을 이용하는 기계식 방법이 있다. 일반적으로 현장에서는 배터리 보다는 태엽을 선호하며, 공기압 타입과 모터 타입의 종류에 있어서도 뉴메틱 타입의 경우 설치현장에 반드시 공기압(air)이 있어야 하므로, 사용이 간단한 전기로 동작하는 모터 타입이 일반적이다. 현장에서 가장 선호하는 방식은 모터로 구동하는 방식에서, 비상 시에는 태엽을 이용한 방법이라 할 수 있다. 그러나 이러한 모터, 태엽방식은 밸브에 직접 태엽을 부착하여, 정전 시에 전자브레이크가 해제되면서 밸브를 바로 태엽으로 구동하는 방식이므로, 밸브를 직접 구동하기 위한 스프링의 장력이 큰 것을 사용하여야 하므로 원가 상승의 요인이 되고, 강도가 강한 스프링을 태엽으로 사용하므로 제작할 때 숙련공이 필요하여 원가 상승의 요인이 된다.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 비상시 동력원으로 스파이럴 스프링 태엽의 탄성계수가 비교적 작아도 되므로 본체의 크기와 무게가 감소되어, 제작원가를 절감할 수 있는 스프링 리턴 밸브 액추에이터를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정전시 스프링 태엽으로 밸브가 복귀하여도, 수동으로도 작동 가능토록 수동시 브레이크를 강제로 작동시키고 핸들을 돌려 밸브를 여닫을 수도 있도록 한 스프링 리턴 밸브 액추에이터를 창안하여 설계한 것이다.

이를 위하여 본원 발명은 밸브를 구동하는 2차 웜휠에 직접 스프링을 설치하지 않고, 2차 웜휠을 구동하는 2차 웜축에 태엽을 설치하여, 정전시 태엽이 풀리는 힘을 받아 이와 연동하는 2차 웜휠에 밸브를 결합하여 2차 웜휠의 회전에 의하여 밸브가 자동으로 개폐되도록 한 것이다.

또한 본원발명은 정전시 밸브가 원위치 하여도, 브레이크 기능의 브레이크축을 스토퍼핀으로 정지시키고 핸들에 제 2 유성기어가 연동 되도록 하여 밸브를 개폐하도록 한다.

즉, 본 발명은 모터의 동력을 전달받는 1차 웜축에서 1차 웜휠로 전달받아 1차 웜휠과 동심축에 고정된 2차웜축으로 동력을 전달하고, 2차 웜축과 연동하는 2차 웜휠에 연결한 밸브를 여닫도록 하는 액추에이터에서,

1차 웜축의 동력을 1차 웜휠(25)에서 선기어축으로 전달하도록 전원 인가시 브레이크 작동된 브레이크축에 설치된 제 1 유성기어와;

제 1 유성기어의 1차 링기어에 결합되어 일체로 회전하며 핸들웜휠을 유착시키고 제2 유성기어의 2차 선기어를 고정시키는 2차 선기어축과;

제 1 유성기어의 동력을 2차 웜축으로 전달하며, 수동모드시 핸들의 동력을 핸들웜휠, 2차 유성기어, 2차 링기어 및 2차 링기어축을 통하여 2차 웜축으로 순차 전달하도록 이루어진 제 2 유성기어와;

밸브를 여닫는 2차 웜휠을 구동하는 2차 웜축의 외측 단부를 연장하여 결합한 스프링 태엽을 포함하여 구성하고;

밸브가 열리도록 하는 구동력을 정전시 태엽의 복원력으로 간접 제공받도록 이루어진 스프링 리턴 밸브 액추에이터를 제공하려는 것이다. 브레이크축 외면에는 외면에 수개의 다수의 요철을 이룬 스토퍼휠을 축착시키고, 스토퍼휠의 외면 에는 수직으로 이동하여 스토퍼휠 및 브레이크축의 브레이크 기능을 하는 스토퍼핀을 바디에 안치시킨다.

이하 본원 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 단면도, 도 2 는 도 1 의 B-B 선 수평단면도, 도 3 은 도 1 의 C-C 선 단면도, 도 4 는 본 발명의 D-D 선 부분확대 단면도, 도 5 는 본 발명의 E-E 선 단면도, 도 6 은 본 발명의 F-F 선 단면도로,

모터(35)의 동력을 전달받는 1차 웜축(25-1)에서 1차 웜휠(25)로 전달받아 1차 웜휠을 고정시키는 2차웜축으로 동력을 전달하고, 2차웜축과 연동하는 2차 웜휠에 설치한 밸브를 여닫도록 하는 액추에이터로,

1차 웜축(25-1)의 동력을 1차 웜휠(25)에서 2차 선기어축(27)으로 전달하도록 전원 인가시 브레이크 작동되는 브레이크축(22)에 설치된 제 1 유성기어(P1)와;

제 1 유성기어(P1)의 1차 링기어(17)에 결합되어 일체로 회전하며, 핸들웜휠(28)을 유착시키고, 제 2 유성기어(P2)의 2차 선기어(18-2)를 고정시키는 2차 선기어축(27)과;

제 1 유성기어(P1)의 동력을 2차웜축(30)으로 전달하며, 수동모드시 핸들의 동력을 핸들웜축(23), 핸들웜휠(28), 2차 유성기어캐리어(14), 2차 유성기어(19-2), 2차 링기어(17-2) 및 2차 링기어축(13)을 통하여 2차웜축(30)으로 순차 전달하도록 이루어진 제 2 유성기어(P2)와;

밸브를 여닫는 2차웜휠(29)을 구동하는 2차웜축(30)의 외측단부를 연장하여 결합한 스프링 태엽(40)을 포함하여 구성하고;

밸브가 열리도록 하는 구동력을 정전시 태엽(40)의 복원력으로 간접 제공받도록 구성한다.

상기 브레이크축(22) 외면에는 외면에 수개의 다수의 요철(24-1)을 이룬 스토퍼휠(24)을 축착시키고, 스토퍼휠(24)의 외면 에는 수직으로 이동하여 스토퍼휠(24) 및 브레이크축(22)의 브레이크 기능을 하는 스토퍼핀(16)을 바디(1)에 안치시키도록 구성한다.

스토퍼핀(16)의 하강 구동력을 제공하도록 스토퍼레버힌지(15-1)에는 스토퍼레버(15)가 도 2 와 같이 편심으로 유착되고, 상기 스토퍼레버힌지(15-1)는 상기 스토퍼핀(16)의 상단 바디(1)에 유착되고,

스토퍼핀(16)의 노말시 상승 복원력은 복귀 스파이럴 스프링(16-1)으로 복귀되도록 구성한다.

상기 제 1 유성기어(P1)는 브레이크축(22)과 축착된 1차선기어(18)와,

1차선기어(18)와 유성기어 결합하고 브레이크축(22)과 동축으로 유착된 2차선기어축(27)을 고정시키는 1차 유성기어(19)와,

1차 유성기어(19)와 유성기어결합하고 1차 웜축(25-1)과 웜결합 하는 1차웜휠(25)과 1차 링기어 프랜지(26)를 통하여 결합된 1차 링기어(17)를 포함하도록 이루어진다. 도 1 에서 제 1 유성기어(P1) 부분의 입구 측면을 지지하는 1차프레임커버이고, (6)은 스프링 하우징, (7)은 스프링 케이스, (8)은 스프링 태엽(40)의 외단을 스프링 케이스(7)에 고정하는 고정볼트, (12)는 제 2 유성기어(P2) 부분의 외측면을 지지하는 2차 프레임커버이고, 도 3 에서 (4)는 2차웜축(30)을 유착 가능토록 지지하는 센타칼럼, (31)은 드라이브 부싱이다. (36)은 투명창, (37)은 밸브의 회전 상태를 알리는 포인터이다.

이와 같이 구성한 본원발명의 작동을 설명한다.

정상작동 시

전원의 전기가 공급되면 우선 모터(motor(35))가 동작하여 도 2 및 도 4 와 같이 1 차웜축(25-1), 1차 웜휠(1st worm wheel(25))을 순차 구동하고, 바로 직접 볼트와 같은 결합수단으로 1차 웜휠(25)에 일단을 고정시킨 1차링기어프랜지(26) 타단을 1차 링기어 프랜지나사(26-1)로 고정하였기로 1차 링기어(ring gear(17))를 구동시킨다.

이어서 이 1차 링기어(17)를 포함하는 제 1 유성기어(P1)의 1차 링기어(17)의 구동은 1차 링기어(17)와 연동하는 1차 유성기어(19)의 캐리어 형태로 공전 가능토록 유착된 2차 선기어축(27)을 구동시키는데, 이때 전자브레이크에 결합된 브레이크축(22)에 직결된 1차 선기어(18)는 브레이크축(22)을 감싸는 전자 브레이크 기능의 클러치프랜지(23)에 전기가 공급된 상태이므로 브레이크 작용을 하여 고정된 상태이다.

다음에 2차 선기어축(27)은 제 2 유성기어(P2)를 이루는 2차 선기어(18-2)에 고정되어 있고, 2차 유성기어(19-2)가 2차 유성기어캐리어(14)를 통하여 공전하도록 핸들웜휠(28)에 고정되어 있으므로, 2차 유성기어캐리어(14)를 통한 공전에 의하여 2차 링기어(17-2)를 구동시키는데, 이 2차 링기어(17-2)는 2차링기어축(13)에 볼트(13-1)의 고정수단으로 고정하였으므로 2차 링기어축(13)이 회전된다.

이에 따라 2차 링기어축(13)에 스플라인으로 연결된 2차 웜축(30)이 회전되며, 2차웜축(30)과 기어결합하는 2차웜휠(29)을 연속 회전시켜 2차웜휠(29)과 축결합된 밸브가 구동된다. 이 때 2차 웜축(30)은 외단부에 연장부(41)가 있고, 연장부(41)에는 스프링 태엽(40)이 일체로 감기어 있지만, 2차웜축(30)은 스프링 태엽(40)의 감기는 힘을 이기고 상시 구동하게 된다.

비상 시(전원이 오프(OFF)된 상태에서 비상작동)

전원이 끊어지는 경우 모터(35)는 정지된 상태이고, 전자브레이크의 전원도 끊어져 전자브레이크의 브레이크축(22)이 해제되면 이번에는 태엽(40)의 힘이 2차웜축(30) 및 2차 선기어축(27)을 이전과 반대로 구동하여 2차웜휠(29)을 반대로 회전시킴으로 밸브가 반대로 회전되어 닫힌 상태가 열리게 된다.

수동으로 밸브를 동작시킴

전원이 끊어지고 모터(35)가 정지한 상태에서 스프링 태엽(40)의 힘으로 밸브가 열린 상태에서 수동으로 밸브를 동작시키고자 할 때에 핸들(H)을 이용하여 밸브를 동작시켜야 하는데, 이때 반드시 수동모드 레버인 스토퍼 레버(15) 올려야 한다. 스토퍼 레버(15)를 올리면 스토퍼 힌지(15-1)를 중심으로 스토퍼핀(16)을 도 2 상태에서 아래로 밀게 되고 이는 스토퍼휠(24)을 고정시키므로, 핸들(H)을 통해 기어 결합된 핸들웜축(33)의 구동력이 2차 링기어(17-2)를 구동하게 되고 2차 링기어(17-2)에 직결된 2차 링기어축(13)을 구동 함으로서 도 1, 도 5 및 도 6 과 같이 핸들웜휠(28), 2차 유성기어 캐리어(14), 2차 유성기어(19-2) 및 2차웜축(30)를 구동하여 밸브를 수동으로 구동할 수 있다.

이상과 같이 본원 발명은 1차웜축과 2차웜축이 제 1 및 제 2 유성기어로 분리되므로, 스프링 태엽의 탄성계수가 작아도 되어 밸브의 개폐 작업이 쉽고 기기의 제작 원가를 절감할 수 있다.

본 발명은 또한 정전시 스프링 태엽으로 밸브가 복귀하여도, 별도의 스토퍼레버를 사용하여 브레이크축을 고정시킴으로 핸들을 수동으로 돌려 밸브를 여닫을 수도 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims

삭제
모터의 동력을 전달받는 1차 웜축에서 1차 웜휠로 전달받아 1차 웜휠을 고정시키는 2차웜축으로 동력을 전달하고, 2차 웜축과 연동하는 2차 웜휠에 설치한 밸브를 여닫도록 하는 액추에이터에서,

상기 1차 웜축의 동력을 1차 웜휠(25)에서 선기어축(27)으로 전달하도록 전원 인가시 브레이크 작동된 브레이크축(22)에 설치된 제 1 유성기어(P1)와;

제 1 유성기어(P1)의 1차 링기어(17)에 결합되어 일체로 회전하며 핸들웜휠(28)을 유착시키고 제 2 유성기어(P2)의 2차 선기어(18-2)를 고정시키는 2차 선기어축(27)과;

제 1 유성기어(P1)의 동력을 2차웜축(30)으로 전달하며, 수동모드시 핸들의 동력을 핸들웜휠(28), 2차 유성기어(19-2), 2차 링기어(17-2) 및 2차링기어축(13)을 통하여 2차웜축(30)으로 순차 전달하도록 이루어진 제 2 유성기어(P2)와;

밸브를 여닫는 2차웜휠(29)을 구동하는 2차 웜축(30)의 외측 단부를 연장하여 결합한 스프링 태엽(40)을 포함하여 구성하고;

밸브가 열리도록 하는 구동력을 정전시 태엽(40)의 복원력으로 간접 제공받도록 이루어지며, 브레이크축(22) 외면에는 외면에 수개의 다수의 요철(24-1)을 이룬 스토퍼휠(24)을 축착시키고, 스토퍼휠(24)의 외면 에는 수직으로 이동하여 스토퍼휠(24) 및 브레이크축(22)의 브레이크 기능을 하는 스토퍼핀(16)을 바디(1)에 안치시킨 것을 특징으로 하는 스프링 리턴 밸브 액추에이터.
제 2 항에 있어서, 스토퍼핀(16)의 상단 바디(1)에 설치한 스토퍼레버힌지(15-1)에는 스토퍼핀(16)의 하강 구동력을 제공하도록 스토퍼레버(15)를 편심으로 유착하고,

스토퍼핀(16)의 노말시 상승 복원력은 스파이럴 스프링(16-1)으로 복귀되도록 구성한 것을 특징으로 하는 스프링 리턴 밸브 액추에이터.
제 2 항에 있어서, 제 1 유성기어(P1)는 브레이크축(22)과 축착된 1차선기어(18)와,

1차선기어(18)와 유성기어 결합하고 브레이크축(22)과 동축으로 유착된 2차선기어축(27)을 고정시키는 1차 유성기어(19)와,

1차 유성기어와 유성기어결합하고 1차웜축(25-1)과 웜결합 하는 1차웜휠(25)과 1차 링기어 프랜지(26)를 통하여 결합된 1차 링기어(17)를 포함하는 스프링 리턴 밸브 액추에이터.