KR102196723B1

KR102196723B1 - 송풍팬용 액추에이터

Info

Publication number: KR102196723B1
Application number: KR1020200040841A
Authority: KR
Inventors: 양천규; 이승훈; 송인식; 김홍현; 김원솔
Original assignee: 주식회사 에네스지
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2020-12-30
Also published as: KR102196723B9

Abstract

본 발명에 따른 복수 개의 블레이드를 갖는 송풍팬의 블레이드의 각도를 조절하기 위한 송풍팬용 액추에이터는 피스톤 유닛, 피스톤 유닛을 사이에 두고 피스톤 유닛의 양측에 교호적인 유체의 공급 및 배출에 따라 피스톤 유닛과 상대 병진 운동되어 블레이드의 각도를 조절시키는 실린더 유닛, 실린더 유닛으로 공급 및 실린더 유닛으로부터 배출되는 유체의 유로와 연통되어 피스톤 유닛의 양측에 교호적으로 공급 및 배출되는 유체의 유동을 제어하는 제어유닛 및 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 병진 운동 시 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 이동 거리에 대한 변위 값을 측정하는 변위 감지유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

송풍팬용 액추에이터{ACTUATOR FOR VENTILATION FAN}

본 발명은 송풍팬용 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 블레이드의 각도를 조절하는 송풍팬용 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 송풍팬은 기상의 유체를 송풍하는 장치이다. 이러한 송풍팬은 산업 전반에 걸쳐 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 예를 들면 발전소에서 사용되는 송풍팬은 화력 발전소의 화석 연료 연소용 공기의 공급/배기를 위해 사용된다.

도 1은 화력 발전소에서 사용되는 통풍 시스템(VS)의 개략 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통풍 시스템(VS)은 화석 연료를 연소시키는 보일러(BL), 보일러(BL)로 공기를 공급시키는 압입 송풍팬(FDF; Forced Draft Fan) 및 보일러(BL)로부터 폐가스를 외부로 배기시키는 유인 송풍팬(IDF; Induced Draft Fan)으로 구성된다.

한편, 통풍 시스템에 사용되는 송풍팬은 회전축을 형성하는 구성 요소와 회전축의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되는 복수 개의 블레이드로 구성된다.

여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 송풍팬의 블레이드의 각도를 조절, 상세하게 블레이드의 피치 각도 조절을 위해 송풍팬용 액추에이터(1000)를 포함한다. 종래의 송풍팬용 액추에이터(1000)는 피스톤 유닛(1100), 실린더 유닛(1200), 제어유닛(1500), 허브유닛(1600) 및 변위 감지유닛(1700)을 포함한다. 실린더 유닛(1200)은 블레이드의 피치 각도를 조절하기 위해 내부에 대해 인출입 되는 유체에 따라 피스톤 유닛(1100)과 상대 병진 운동된다. 제어유닛(1500)은 실린더 유닛(1200)의 내부에 대해 인출입 되는 유체를 제어한다. 허브유닛(1600)은 피스톤 유닛(1100) 및 실린더 유닛(1200), 그리고 제어유닛(1500)을 상호 연결한다. 변위 감지유닛(1700)은 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)이 상대 병진 운동 시 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)의 상대 변위 값을 감지한다. 이러한 변위 감지유닛(1700)에 의해 실질적으로 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)의 상대 이동 거리를 판단하여 블레이드의 각도를 피드백 할 수 있다.

그런데, 종래의 송풍팬용 액추에이터(1000)는 도 2에 도시된 바와 같이 기어 구조로 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)의 상대 이동 변위 값을 측정한다. 상세하게 랙과 피니언 기어의 구조로 치합되어 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)의 상대 이동 변위 값을 측정한다. 이러한 종래의 변위 감지유닛(1700)의 구조는 기계적인 측정에 따라 구조 사이의 마모 등이 발생하여 피스톤 유닛(1100)과 실린더 유닛(1200)의 상대 이동 변위 값의 오류 발생으로 송풍팬용 액추에이터의 작동 신뢰성을 저하하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1312726호; 발전플랜트의 통풍장치

본 발명의 목적은 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 병진 운동 시 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 변위 값을 정확하게 측정할 수 있도록 구조가 개선된 송풍팬용 액추에이터를 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 복수 개의 블레이드를 갖는 송풍팬의 상기 블레이드의 각도를 조절하기 위한 송풍팬용 액추에이터에 있어서, 피스톤 유닛과, 상기 피스톤 유닛을 사이에 두고 상기 피스톤 유닛의 양측에 교호적인 유체의 공급 및 배출에 따라 상기 피스톤 유닛과 상대 병진 운동되어 상기 블레이드의 각도를 조절시키는 실린더 유닛과, 상기 실린더 유닛으로 공급 및 상기 실린더 유닛으로부터 배출되는 유체의 유로와 연통되어 상기 피스톤 유닛의 양측에 교호적으로 공급 및 배출되는 유체의 유동을 제어하는 제어유닛과, 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동 시 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 이동 거리에 대한 변위 값을 측정하는 변위 감지유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 변위 감지유닛은 상기 피스톤 유닛을 관통하고 상기 실린더 유닛에 연결되며 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동에 연동되어 이동되는 변위 감지 바와, 상기 변위 감지 바의 일측에 배치되며 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 이동에 연동되어 이동된 상기 변위 감지 바의 이동 거리를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 적어도 하나의 변위 감지부를 포함할 수 있다.

상기 변위 감지부는 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 이동에 따른 상기 변위 감지 바의 이동에 연동되어 상기 변위 감지 바와 함께 이동되는 자성체의 변위 감지블록과, 상기 변위 감지 바와 일정 간격을 두고 배치되고 상기 변위 감지블록을 관통하며 상기 변위 감지 바의 이동에 연동된 상기 변위 감지블록의 이동을 안내하는 코일 바를 포함할 수 있다.

상기 변위 감지부는 상기 변위 감지 바의 이동에 연동되어 상기 코일 바와 상기 코일 바를 따라 이동되는 상기 변위 감지블록 사이에서 상기 변위 감지 블록의 위치에 대한 전기적인 신호를 발생할 수 있다.

상기 제어유닛은 상기 피스톤 유닛의 유로와 연통되는 유로를 가지며 상기 피스톤 유닛과 결합 및 분리 가능하게 연결되는 유체 제어부와, 상기 유체 제어부 및 상기 변위 감지부와 상기 변위 감지부의 일부를 수용하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되고 상기 유체 제어부를 둘러싸며 상기 피스톤 유닛의 회전 운동 시 상기 실린더 유닛 내부로 공급 및 상기 실린더 유닛 내부로부터 배출되는 유체의 누유를 각각 방지하는 한 쌍의 축 실링부재를 포함할 수 있다.

상기 변위 감지유닛은 상기 변위 감지 바와 연결되고 상기 변위 감지블록을 수용하며 상기 변위 감지 바의 편심 이동을 제한하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드부는 상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 변위 감지부와 상기 변위 감지 블록과 결합되어 상기 변위 감지 바와 상기 변위 감지 블록이 함께 이동되도록 상기 변위 감지 바의 이동에 연동되는 가이드몸체와, 상기 가이드몸체의 외부에 돌출 형성되고 상기 하우징에 형성된 그루브에 수용되어 상기 가이드몸체의 이동 시 상기 가이드몸체의 편심을 제한하는 가이드 핀을 포함할 수 있다.

상기 피스톤 유닛은 상기 실린더 유닛 내부에 수용되며 상기 실린더 유닛 내부의 공간을 교호적으로 유체가 공급 및 배출되는 제 1수용 공간 및 제 2수용 공간으로 구획하는 피스톤 헤드와, 상기 피스톤 헤드에 결합되고 상기 제어유닛과 연결되며 상기 변위 감지 바가 관통 배치되고 상기 제 1수용 공간 및 상기 제 2수용 공간에 대해 교호적으로 공급 및 배출되는 유체의 유로가 형성된 피스톤 로드를 포함할 수 있다.

상기 실린더 유닛은 양측에 개구 영역이 형성된 통 형상으로 마련되어 상기 피스톤 헤드를 수용하는 상기 제 1수용 공간 및 제 2수용 공간을 형성하는 제 1실린더와, 상기 제 1실린더의 상기 개구 영역에 대해 탈부착 가능하게 결합되며 상기 피스톤 로드가 관통되는 관통 영역이 형성된 한 쌍의 제 2실린더를 포함할 수 있다.

상기 송풍팬용 액추에이터는 한 쌍의 상기 제 2실린더의 상기 관통 영역에 각각 배치되어 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동 시 편심 이동을 제한시키는 부싱(bushing)과, 상기 부싱과 상기 피스톤 로드 사이에 배치되며 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동 방향의 가로 방향으로 상기 피스톤 로드에 가해지는 횡압을 분산하여 편심 이동을 저지하는 편심 저지부를 더 포함할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 송풍팬용 액추에이터의 효과는 다음과 같다.

피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 병진 운동에 따른 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 이동에 대한 변위 값을 변위 감지유닛을 이용하여 전기적인 신호로 발생할 수 있으므로, 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 이동에 대한 변위 값의 오류를 저감할 수 있고, 이에 따라 작동 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 1은 통풍 설비 시스템에 대한 개략 구성도,
도 2는 통풍 설비 시스템에 사용되는 종래의 송풍팬용 액추에이터의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 일부 절취 사시도,
도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선의 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 A 영역의 확대 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 제 1작동 단면도,
도 8은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 1작동 단면도,
도 9는 도 5에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 제 2작동 단면도,
도 10은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 2작동 단면도,
도 11은 도 4에 도시된 C 영역의 확대 사시도,
도 12는 도 4에 도시된 D 영역의 확대 사시도,

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터는 화력 발전소의 탈황 설비의 송풍팬에 연결되는 것으로 기재하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터는 이에 한정되지 않고 다양한 송풍팬에 연결되어 블레이드의 피치 각도를 조절할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터의 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 일부 절취 사시도, 도 5는 도 3에 도시된 Ⅴ-Ⅴ 선의 단면도, 도 6은 도 5에 도시된 A 영역의 확대 사시도, 도 7은 도 5에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 제 1작동 단면도, 도 8은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 1작동 단면도, 도 9는 도 5에 도시된 송풍팬용 액추에이터의 제 2작동 단면도, 그리고 도 10은 도 3에 도시된 Ⅷ-Ⅷ 선의 제 2작동 단면도이다.

도 3 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터(10)는 피스톤 유닛(100), 실린더 유닛(200) 및 변위 감지유닛(700)을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 송풍팬용 액추에이터(10)는 부싱(bushing)(300), 편심 저지부(400), 제어유닛(500) 및 허브유닛(600)을 더 포함한다.

피스톤 유닛(100)은 본 발명의 일 실시 예로서, 피스톤 헤드(120)와 피스톤 로드(140)를 포함한다. 피스톤 헤드(120)는 실린더 유닛(200) 내부에 수용되어 실린더 유닛(200) 내부의 수용 공간(R)을 2개의 별도 공간으로 구획한다. 상세하게 피스톤 헤드(120)는 실린더 유닛(200) 내부의 수용 공간(R)을 제 1수용 공간(R1)과 제 2수용 공간(R2)의 독립적인 공간으로 상호 구획한다.

피스톤 로드(140)는 피스톤 헤드(120) 및 허브유닛(600)에 관통 결합된다. 또한, 피스톤 로드(140)는 제어유닛(500)과 연결된다. 피스톤 로드(140)는 본 발명의 일 실시 예로서, 로드몸체(142), 제 1피스톤 유로(144) 및 제 2피스톤 유로(146)를 포함한다. 로드몸체(142)는 피스톤 헤드(120)와 허브유닛(600)을 관통하여 후술할 제어유닛(500)의 유체 제어부(520)와 연결된다.

제 1피스톤 유로(144) 및 제 2피스톤 유로(146)는 각각 제 1수용 공간(R1) 및 제 2수용 공간(R2)에 대해 인출입 되는 유체의 유로로 형성된다. 예를 들어, 제 1피스톤 유로(144)로 유체가 공급될 때는 제 1수용 공간(R1)에 대해 유체가 인입되고 제 2피스톤 유로(146)로 제 2수용 공간(R2)에 수용된 유체가 제어유닛(500)를 통해 외부로 인출된다. 반면, 제 2피스톤 유로(146)로 유체가 공급될 때는 제 2수용 공간(R2)에 대해 유체가 인입되고 제 1피스톤 유로(144)로 제 1수용 공간(R1)에 수용된 유체가 제어유닛(500)을 통해 외부로 인출된다. 이러한 제 1피스톤 유로(144)와 제 2피스톤 유로(146)의 교호적인 유체의 인출입에 따라 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)은 상대 병진 운동된다.

실린더 유닛(200)은 피스톤 유닛(100)을 수용하는 수용 공간(R)을 형성한다. 실린더 유닛(200)은 수용 공간(R)에 대해 인출입 되는 유체에 따라 피스톤 유닛(100)과 상대 병진 운동되어 블레이드(B)의 피치 각도를 조절한다. 여기서, 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)은 회전 운동됨과 함께 실린더 유닛(200) 내부의 수용 공간(R)에 인출입 되는 유체에 따라 상대 병진 운동된다.

실린더 유닛(200)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1피스톤 유로(144)를 통해 제 1수용 공간(R1)에 유체가 인입되고 제 2피스톤 유로(146)를 통해 제 2수용 공간(R2)에 수용된 유체가 인출되면 블레이드(B)가 100% 개방되는 피치 각도로 조절된다. 반면, 실린더 유닛(200)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2피스톤 유로(146)를 통해 제 2수용 공간(R2)에 유체가 인입되고 제 1피스톤 유로(144)를 통해 제 1수용 공간(R1)에 수용된 유체가 인출되면 블레이드(B)가 100% 폐쇄되는 피치 각도로 조절된다.

본 발명의 일 실시 예로서, 실린더 유닛(200)은 제 1실린더(220) 및 제 2실린더(240)를 포함한다. 제 1실린더(220)는 양측에 개구 영역이 형성된 통 형상으로 마련된다. 제 1실린더(220)는 피스톤 헤드(120)를 수용하는 수용 공간(R)을 형성한다. 제 2실린더(240)는 제 1실린더(220)의 개구 영역에 대해 한 쌍으로 탈부착 가능하게 결합된다. 한 쌍의 제 2실린더(240)에는 각각 피스톤 로드(140)가 관통되는 관통 영역이 형성되어 있다. 제 1실린더(220)와 제 2실린더(240)는 상호 분리 및 결합 가능하도록 볼트와 같은 체결부재에 의해 체결된다.

이러한 제 1실린더(220)와 제 2실린더(240)는 상호 분리 및 결합 가능하도록 마련됨에 따라 실린더 유닛(200)의 정비 시 다른 구성요소들의 분해 없이 정비가 가능하므로, 실린더 유닛(200)에 대한 정비 소요시간을 감소시킬 수 있는 작용효과를 갖는다.

부싱(300)은 한 쌍의 제 2실린더(240)의 관통 영역에 각각 배치된다. 부싱(300)은 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동 시 편심 이동을 제한시킨다. 편심 저지부(400)는 부싱(300)과 피스톤 로드(140) 사이에 배치된다. 구체적으로 편심 저지부(400)는 부싱(300)의 내주면에 배치된다. 편심 저지부(400)는 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동 방향의 가로 방향으로 피스톤 로드(140)에 가해지는 횡압을 분산하여 편심 이동을 저지시킨다.

여기서, 피스톤 로드(140)의 표면 조도(roughness)는 부싱(300) 및 편심 저지부(400)의 표면 조도 보다 상대적으로 높다. 이러한 부싱(300) 및 편심 저지부(400) 대비 피스톤 로드(140)의 표면 조도가 상대적으로 높음으로써, 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 이동 시 편심이 발생되면 피스톤 로드(140)의 표면 조도 보다 상대적으로 낮은 조도를 갖는 부싱(300) 및 편심 저지부(400)에 편마모가 발생된다. 이렇게 피스톤 로드(140) 대신 부싱(300) 및 편심 저지부(400)에 편마모가 발생될 때는 부싱(300) 및 편심 저지부(400)만 교환할 수 있으므로 정비 소요 시간과 비용을 함께 감소시킬 수 있는 작용효과를 갖는다.

다음으로 도 11은 도 4에 도시된 C 영역의 확대 사시도이고, 도 12는 도 4에 도시된 D 영역의 확대 사시도이다.

제어유닛(500)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 실린더 유닛(200)과 일정 간격을 두고 배치되며 수용 공간(R)에 대해 인출입 되는 유체의 유동을 제어한다. 제어유닛(500)은 본 발명의 일 실시 예로서, 유체 제어부(520), 하우징(540) 및 축 실링부재(560)을 포함한다.

유체 제어부(520)는 실린더 유닛(200)의 수용 공간(R)에 대해 인출입 되는 피스톤 로드(140)의 유로와 연통되는 유로를 가지며, 피스톤 로드(140)와 탈부착 가능하게 결합된다. 상세하게 유체 제어부(520)는 제어몸체(522), 제 1유로(524) 및 제 2유로(526)를 포함한다. 제어몸체(522)는 피스톤 로드(140)와 연결된다. 제 1유로(524) 및 제 2유로(526)는 제어몸체(522)의 내부에 관통 형성되며, 각각 제 1피스톤 유로(144) 및 제 2피스톤 유로(146)에 연통된다. 유체 제어부(520)는 허브유닛(600)에 관통 결합된 피스톤 로드(140)와 탈부착 가능하게 결합되고, 허브유닛(600)에 탈부착 가능하게 결합된다.

하우징(540)은 유체 제어부(520)를 수용한다. 상세하게 하우징(540)은 유체 제어부(520)의 일부를 수용하는 제 1하우징(542)과 후술할 변위 감지유닛(700)의 일부를 수용하는 제 2하우징(544)을 포함한다.

축 실링부재(560)는 하우징(540) 내부에 배치되고 유체 제어부(520)를 둘러싸며 피스톤 유닛(100)의 회전 운동 시 실린더 유닛(200)의 내부로 인입 및 실린더 유닛(200)의 내부로부터 인출되는 유체의 누유를 각각 방지하도록 한 쌍으로 배치된다. 바람직하게 한 쌍의 축 실링부재(560)는 각각 유체 제어부(520)의 제 1유로(524)와 제 2유로(526)에 인접하게 배치된다. 축 실링부재(560)는 교축 작용이 가능한 구조를 가진다.

허브유닛(600)은 실린더 유닛(200)과 제어유닛(500) 사이에 배치되어 실린더 유닛(200)과 제어유닛(500)을 상호 연결한다. 허브유닛(600)은 제어유닛(500)과 탈부착 가능하게 결합된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 허브 유닛(600)은 제 1허브(620)와 제 2허브(640)를 포함한다. 허브유닛(600)의 일측은 피스톤 유닛(100)과 결합되고, 타측은 제어유닛(500)과 탈부착 가능하게 결합된다. 허브유닛(600)은 본 발명에는 도시 되지 않은 송풍팬용 액추에이터(10)의 지지설비에 피스톤 유닛(100), 실린더 유닛(200), 제어유닛(500) 및 변위 감지유닛(700)을 지지시킨다.

제 1허브(620)는 상기한 미도시된 지지설비에 결합되며, 제 1허브(620)에는 피스톤 로드(140)가 관통 결합된다. 제 2허브(640)는 피스톤 로드(140)가 관통 연결되고, 제 2허브(640)의 일측은 제 1허브(620)에 결합되며 타측은 제어유닛(500)의 유체 제어부(520)와 결합된다.

마지막으로 변위 감지유닛(700)은 실린더 유닛(200)에 연결되며 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동 시, 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동에 따른 변위 값을 측정한다. 상세하게 변위 감지유닛(700)은 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동에 따른 상대 이동 변위 값을 전기적으로 신호로 측정한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 변위 감지유닛(700)은 변위 감지 바(bar)(720) 및 변위 감지부(750)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시 예로서, 변위 감지유닛(700)은 가이드부(770) 및 신호 변환부(790)를 포함한다.

변위 감지 바(720)는 피스톤 유닛(100), 제어유닛(500) 및 허브유닛(600)을 관통하는 봉 형상으로 마련된다. 변위 감지 바(720)는 실린더 유닛(200)의 회전 운동에 연동하여 회전 운동된다. 상세하게 변위 감지 바(720)는 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동에 연동되어 상대 이동된다. 변위 감지 바(720)는 지지부(740)에 의해 지지되어 실린더 유닛(200)의 회전 운동 및 피스톤 유닛(100)과의 상대 병진 운동에 연동한다. 본 발명의 일 실시 예로서, 변위 감지 바(720)는 감지 바(722)와 베어링(724)을 포함한다. 감지 바(722)는 피스톤 유닛(100), 제어유닛(500) 및 허브유닛(600)을 관통한다. 감지 바(722)의 일측은 지지부(740)에 연결되고, 타측은 후술할 가이드부(770)에 연결된다. 베어링(724)은 감지 바(722)의 타측에 연결된다. 베어링(724)은 실린더 유닛(200)의 회전 운동에 연동하여 회전 운동되는 감지 바(722)의 회전 운동을 지지한다.

지지부(740)는 실린더 유닛(200)의 외부에 배치되고 변위 감지 바(720)의 일측과 결합되어 실린더 유닛(200)의 운동에 따라 변위 감지 바(720)를 연동시킨다. 즉, 지지부(740)는 실린더 유닛(200)과 변위 감지 바(720)를 함께 결합하여 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동 시 변위 감지 바(720)도 함께 상대 병진 운동 시킨다.

변위 감지부(750)는 변위 감지 바(720)의 타측, 즉 상기한 지지부(740)와 대향된 변위 감지부(750)의 자유단에 배치된다. 변위 감지부(750)는 변위 감지 바(720)의 상대 이동에 연동되며, 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 이동에 따른 변위 감지 바(720)의 이동 거리를 전기적인 신호로 변환하도록 적어도 하나로 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 변위 감지부(750)는 변위 감지 바(720)를 사이에 두고 2개가 배치된다. 변위 감지부(750)는 변위 감지블록(752) 및 코일 바(754)를 포함한다.

변위 감지블록(752)은 변위 감지 바(720)의 일측에 배치되며 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 이동에 따른 변위 감지 바(720)의 상대 이동에 연동된다. 변위 감지블록(752)은 코일 바(754)에 관통 삽입되어 변위 감지 바(720)의 상대 이동에 따라 함께 이동된다. 변위 감지블록(752)은 자성체로 마련되며, 코일 바(754)에서 이동 시 코일 바(754)와의 사이에서 전기적인 신호를 생성한다

코일 바(754)는 변위 감지 바(720)와 일정 간격을 두고 평행하게 배치되고 변위 감지블록(752)을 관통한다. 코일 바(754)는 변위 감지 바(720)를 사이에 두고 2개가 평행하게 배치된다. 코일 바(754)는 관통 삽입된 변위 감지블록(752)의 이동을 안내한다. 코일 바(754)는 자성체의 변위 감지블록(752)이 이동할 때 전기적인 신호를 생성한다.

상세하게 자성체의 변위 감지블록(752)과 코일 바(754)로 이루어진 변위 감지부(750)는 코일 바(754)를 따라 이동되는 자성체의 변위 감지블록(752)의 위치에 따른 전기적인 신호를 발생한다. 이러한 변위 감지부(750)는 LVDT(Linear Variable Differential transformer) 감지기로 사용된다.

가이드부(770)는 변위 감지 바(720)의 일측에 배치되고 변위 감지블록(752)을 수용하며 변위 감지 바(720)의 편심 이동을 제한한다. 가이드부(770)는 제 2하우징(544) 내부에 배치된다. 가이드부(770)는 실질적으로 변위 감지 바(720)와 변위 감지블록(752)이 함께 이동되도록 변위 감지 바(720)와 변위 감지블록(752)을 수용한다. 그리고, 가이드부(770)는 변위 감지 바(720)와 변위 감지블록(752)의 이동 시 제 2하우징(544) 내부에서 편심되는 것을 제한한다.

본 발명의 일 실시 예로서, 가이드부(770)는 가이드몸체(772) 및 가이드 핀(774)을 포함한다. 가이드몸체(772)는 제 2하우징(544) 내부에 배치되고 변위 감지 바(720)와 변위 감지블록(752)을 함께 수용한다. 그리고, 가이드몸체(772)는 변위 감지 바(720)와 함께 상대 이동된다. 가이드 핀(774)은 가이드몸체(772)의 표면으로부터 돌출 형성된다. 가이드 핀(774)은 제 2하우징(544) 내부의 그루브(미도시)에 수용되어 가이드몸체(772)의 이동 시 편심력을 제한한다.

신호 변환부(790)는 변위 감지블록(752)과 코일 바(754) 사이에서 발생된 전기적인 신호를 변환한다. 여기서, 신호 변환부(590)는 변위 감지블록(752)과 코일 바(754) 사이에서 발생된 전기적인 신호, 예를 들어 전류 값 등을 증폭하거나 피스톤 유닛(100)과 실린더 유닛(200)의 상대 병진 운동에 따라 이동 거리와 같은 변위 값으로 변환할 수 있다. 즉, 신호 변환부(790)는 특정한 값을 변환하는 것으로 한정되지 않고 설계 변경에 따라 다양한 값을 변환하거나 증폭할 수 있다.

이에, 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 병진 운동에 따른 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 이동에 대한 변위 값을 변위 감지유닛을 이용하여 전기적인 신호로 발생할 수 있으므로, 피스톤 유닛과 실린더 유닛의 상대 이동에 대한 변위 값의 오류를 저감할 수 있고, 이에 따라 작동 신뢰성을 향상할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 송풍팬용 액추에이터 100: 피스톤 유닛
120: 피스톤 헤드 140: 피스톤 로드
200: 실린더 유닛 220: 제 1실린더
240: 제 2실린더 300: 부싱
400: 편심 저지부 500: 제어유닛
520: 유체 제어부 540: 하우징
700: 변위 감지유닛 720: 변위 감지 바
750: 변위 감지부 752: 변위 감지블록
754: 코일 바 770: 가이드부
772: 가이드몸체 774: 가이드 핀

Claims

복수 개의 블레이드를 갖는 송풍팬의 상기 블레이드의 각도를 조절하기 위한 송풍팬용 액추에이터에 있어서,
피스톤 유닛과;
상기 피스톤 유닛을 사이에 두고 상기 피스톤 유닛의 양측에 교호적인 유체의 공급 및 배출에 따라 상기 피스톤 유닛과 상대 회전 병진 운동되어, 상기 블레이드의 각도를 조절시키는 실린더 유닛과;
상기 실린더 유닛으로 공급 및 상기 실린더 유닛으로부터 배출되는 유체의 유로와 연통되어, 상기 피스톤 유닛의 양측에 교호적으로 공급 및 배출되는 유체의 유동을 제어하는 제어유닛과;
상기 피스톤 유닛을 관통하고 상기 실린더 유닛에 연결되며 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 회전 병진 운동에 연동되는 변위 감지 바 및 상기 변위 감지 바를 사이에 두고 양측에 2개로 배치되고 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 회전 병진 이동에 연동되어 회전 병진 이동된 상기 변위 감지 바의 이동 거리를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 변위 감지부를 가지며, 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 회전 병진 운동 시 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 이동 거리에 대한 변위 값을 측정하는 변위 감지유닛을 포함하고,
상기 변위 감지부는,
상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 회진 병진 이동에 따라 회전 병진 이동되는 상기 변위 감지 바를 사이에 두고 양측에 배치되며, 상기 변위 감지 바의 회전 병진 이동에 연동되어 상기 변위 감지 바와 함께 병진 이동되는 자성체의 변위 감지블록과;
상기 변위 감지 바와 일정 간격을 두고 상기 변위 감지 블록을 관통하여 상기 변위 감지 바의 양측에 배치되며, 상기 변위 감지 바의 이동에 연동된 상기 변위 감지블록의 이동을 안내하는 코일 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
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제 1항에 있어서,
상기 변위 감지부는 상기 변위 감지 바의 이동에 연동되어, 상기 코일 바와 상기 코일 바를 따라 이동되는 상기 변위 감지블록 사이에서 상기 변위 감지블록의 위치에 대한 전기적인 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 피스톤 유닛의 유로와 연통되는 유로를 가지며, 상기 피스톤 유닛과 결합 및 분리 가능하게 연결되는 유체 제어부와;
상기 유체 제어부의 일부 및 상기 변위 감지부의 일부를 수용하는 하우징과;
상기 하우징 내부에 배치되고 상기 유체 제어부를 둘러싸며, 상기 피스톤 유닛의 회전 운동 시 상기 실린더 유닛 내부로 공급 및 상기 실린더 유닛 내부로부터 배출되는 유체의 누유를 각각 방지하는 한 쌍의 축 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 5항에 있어서,
상기 변위 감지유닛은 상기 변위 감지 바가 회전 가능하도록 연결되고 상기 변위 감지블록을 수용하며, 상기 변위 감지 바의 회전 병진 이동 및 상기 변위 감지블록이 상기 코일 바를 따라 병진 이동될 때 상기 변위 감지 바의 편심 이동을 제한하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 6항에 있어서,
상기 가이드부는,
상기 하우징의 내부에 배치되고 상기 변위 감지 바 및 상기 변위 감지블록과 결합되어, 상기 변위 감지 바와 상기 변위 감지블록이 함께 이동되도록 상기 변위 감지 바의 이동에 연동되는 가이드몸체와;
상기 가이드몸체의 외부에 돌출 형성되고 상기 하우징에 형성된 그루브에 수용되어, 상기 가이드몸체의 이동 시 상기 가이드몸체의 편심을 제한하는 가이드 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 1항에 있어서,
상기 피스톤 유닛은,
상기 실린더 유닛 내부에 수용되며, 상기 실린더 유닛 내부의 공간을 교호적으로 유체가 공급 및 배출되는 제 1수용 공간 및 제 2수용 공간으로 구획하는 피스톤 헤드와;
상기 피스톤 헤드에 결합되고 상기 제어유닛과 연결되며, 상기 변위 감지 바가 관통 배치되고 상기 제 1수용 공간 및 상기 제 2수용 공간에 대해 교호적으로 공급 및 배출되는 유체의 유로가 형성된 피스톤 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 8항에 있어서,
상기 실린더 유닛은,
양측에 개구 영역이 형성된 통 형상으로 마련되어, 상기 피스톤 헤드를 수용하는 상기 제 1수용 공간 및 제 2수용 공간을 형성하는 제 1실린더와;
상기 제 1실린더의 상기 개구 영역에 대해 탈부착 가능하게 결합되며, 상기 피스톤 로드가 관통되는 관통 영역이 형성된 한 쌍의 제 2실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.
제 9항에 있어서,
상기 송풍팬용 액추에이터는,
한 쌍의 상기 제 2실린더의 상기 관통 영역에 각각 배치되어, 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동 시 편심 이동을 제한시키는 부싱(bushing)과;
상기 부싱과 상기 피스톤 로드 사이에 배치되며, 상기 피스톤 유닛과 상기 실린더 유닛의 상대 병진 운동 방향의 가로 방향으로 상기 피스톤 로드에 가해지는 횡압을 분산하여 편심 이동을 저지하는 편심 저지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍팬용 액추에이터.