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KR20150026995A - 가스 차단 밸브 - Google Patents

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KR20150026995A
KR20150026995A KR20140115510A KR20140115510A KR20150026995A KR 20150026995 A KR20150026995 A KR 20150026995A KR 20140115510 A KR20140115510 A KR 20140115510A KR 20140115510 A KR20140115510 A KR 20140115510A KR 20150026995 A KR20150026995 A KR 20150026995A
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gas
adjustment
motor
gear
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KR20140115510A
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스텐 와리시
요에르그 가스만
세바스티안 프라우롭
Original Assignee
존슨 일렉트릭 에스.에이.
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Publication date
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Abstract

가스 계량기에 설치하는 가스 차단 밸브는 그 밸브 시트에 대해 종방향으로 이동될 수 있는 밸브 디스크를 갖는다. 이 이동은 감속 기어를 통한 전기 모터에 의해 동작되는 밸브 케이싱내의 종방향으로 유지되는 선형 유닛에 의해 구현된다. 밸브 시트는 립 시일(6)을 갖는다. 전기 모터는 소형 DC 모터(11)이다. 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16) 및 선형 유닛은 밸브 케이싱(1, 3, 4, 10)의 패널(3)내에 설치된다. 선형 유닛은 조절-너트 요소(17, 17') 및 조절 로드(18, 18')를 갖는 랙-피니언 기어 또는 슬라이딩-스크류 기어이다.

Description

가스 차단 밸브{GAS SHUT-OFF VALVE}
본 발명은 가스 계량기에 설치하는 가스 차단 밸브에 관한 것이다.
가스 계량기는 일반적으로 2개의 교대로 채우는 탄성적 측정 챔버와 그의 제어 시스템에 더하여 카운팅 메카니즘을 포함하며, 보다 빈번히 미터 판독의 원격 요청 및 가스 흐름의 원격 차단을 위한 구성 요소를 구비한다. 예를 들면, 선불 시스템에서 또는 고객과는 독립적으로 멀리 떨어진 가스 회사에 의해 가스 계량기의 비활성화에 있어 원격 차단이 필요하다. 액츄에이터에 의해 동작될 수 있는 차단 밸브가 이를 위해 이용된다. 가능한 컴팩트해야 하는 디자인면에서, 동작 소음 감소를 위해 및 조작 보안성의 증대를 위해 차단 밸브 및 그의 전원 유닛을 가스 계량기의 내부에 하우징하는 것이 바람직하다. 이는 고레벨의 동작적 신뢰성을 갖는 작은 크기의 차단 벨브, 전기 액츄에이터의 꽉 조인 가스 시일 및 장기적 배터리 전력 동작을 포함하여 가능한 오랫동안 비용이 들지 않는 유지관리에 대한 필요성을 초래한다. 후자를 위해서는 특히 차단 밸브가 조절되는 경우 가능한 낮은 에너지 소비를 필요로 한다. 공정에서, 차단 밸브의 내부를 관통하는 가스를 점화할 가능성이 있는 스파크는 허용되지 않는다.
솔레노이드 구동 유닛에 기반한 액츄에이터와 비교하여 개선된 조작 보안성으로 인하여 고의적 충격, 진동 및 다른 유형의 조작에 덜 민감한, 전기 모터에 기반한 액츄에이터가 시장에서 널리 퍼져있다.
EP 0836 701에서 공지된 가스 차단 밸브는 가스 개량기내의 가스 공급 커넥터 상에 직접 배치되고 본 발명의 대한 가장 근접한 종래 기술로서 고려된다. 이 가스 차단 밸브는 밸브 시트에 대해 종방향으로 이동할 수 있는 밸브 요소를 가지며, 여기서 밸브 요소는 종방향에 따라 정렬된 밸브 스템에 연결되며, 밸브 스템의 적어도 일부는 수나사를 가지며 밸브 스템의 이 부분을 둘러싸는 부분과 상호 작용하며, 너트를 형성하며, 밸브 스템은 결과적으로 스크류형 방식으로 이동한다. 밸브 요소 자체는 스테퍼 모터에 의해 회전되고, 회전을 기계적 구동 유닛을 통해 전달하는 밸브 스템에 부착된다. 밸브 스템은 밸브 요소와 너트 구성 부분 사이에서 샤프트 상에 위치되는 기어 링을 지지하며, 밸브 스템과 평행한 제2 축을 중심으로 스테퍼 모터에 의해 회전되는 모터 피니언과 상호 작용한다.
더욱이, EP 0 836 701 B1 및 EP 0 863 702 B1에 따른 밸브-디스크 디자인은 제조의 관점에서 결정적으로 어렵고, 시일 요소의 흠없는 밸브 세팅을 달성하기 위하여 안정성 및 기능성과 관련된 이유로 정확한 제어를 필요로 한다.
공지된 가스 차단 밸브는 그 크기, 보안성, 신뢰성 및 서비스 수명에 관한 개선을 필요로 한다. 스테퍼 모터를 이용하여 조절되는 밸브는 복잡하고 따라서 고가인 제어 전자 장치를 필요로 한다. 한정된 위치 지정 거리는 실제로 스텝 명세를 갖는 스테퍼 모터들로 구현될 수 있으며, 이들은 그 디자인을 기초로 스파크의 생성을 배제하나, 이들은 상대적으로 크고 성능면에서 비교할 만한 예를 들면 DC 모터보다 상대적으로 크고 더 고가이다.
실제로 경제적인, 소정 런타임 제어를 갖는 소형 DC 모터가 이용되는 경우, DC 모터는 부하에 의존하여 그 동작점을 변경하고, 밸브의 실제 개방/폐쇄 시간은 예를 들면 가스 압력 변동에 의해 초래되어 결과적으로 동작 동안 변한다. 완전한 개방/폐쇄를 보장하기 위하여, DC 모터는 따라서 실제 필요한 것보다 더 긴 기간 동안 전력이 공급되어야 하고, 밸브 디스크는 공정에서 밸브 시트(valve seat)의 리밋 스톱(limit stop)까지 어렵게 이동한다. 리밋 스톱에서의 시간 동안 에너지 소비는 높고, 이는 전원 공급에 관한 배터리에 대해 불필요한 부하를 가하고, 브러시를 통한 전류의 최대 흐름으로 인하여 모터의 서비스 수명은 감소된다.
공지된 가스 차단 밸브의 추가적 단점은 이들은 거의 평평한 밸브 디스크를 갖는다는 점이다. 개방 상태에서, 가스는 결과적으로 밸브 디스크에 대해 수직으로 흐르고 측방향으로 방향이 바뀐다. 이로 인하여 특히 밸브 케이싱이 가능한 작고 밸브의 흐름 저항(flow resistance)이 최적이 아닌 경우에, 불필요한 난류가 발생한다. 또한, 평평한 시일을 갖는 밸브 디스크는 꽉 조이는 가스 시일을 달성하고 온도 및 가스 압력과 같은 환경적 조건을 변경하는 상태에서의 장기간의 시간 동안 이를 유지하기 위하여, 밸브 시트에 대해 보다 많은 힘으로 가압될 필요가 있다. 따라서 높은 시일 힘을 생성하기 위하여 대응하는 큰 출력을 갖는 모터가 필요하다.
래칫 동작 및 캠구동으로 동작하는 복잡한 디자인은 밸브 로드의 단부 위치에서의 두 사점(dead point)을 극복하기 위하여 상당한 토크를 극복해야 한다. 따라서 모터는 대응하여 큰 체적을 가져야 하고, 바람직하지 않게 많은 량의 전류를 소모해야 하는데, 이는 배터리 전하를 희생한다.
그러므로, 전술한 단점들 모두를 가지지 않고 주문형 디자인으로 가스 계량기에 용이하게 일체화될 수 있는 전기 모터 동작을 갖는 가스 차단 밸브에 대한 요구가 있다.
본 발명에 대한 가스 계량기에서의 설치를 위한 가스 차단 밸브는 밸브 시트에 대해 종방향으로 이동할 수 있고 밸브 케이싱에서 종방향으로 유지되는 조절 로드 상에 위치되는 밸브 디스크를 갖는다. 이 밸브 디스크는 조절 로드를 통해 감속 기어를 통한 전기 모터에 의해 차례로 작동되는 선형 유닛에 결합된다. 립 시일(6)은 밸브 시트내에 배치된다. 소형 DC 모터(11)는 신형 가스 차단 밸브에 대한 구동 유닛으로서 개별 하우징 챔버(10)내에 배치되어; 선형 유닛에 측방향으로 이웃하여 배치되는 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)를 통해 선형 유닛을 구동한다. 밸브 케이싱(1, 3, 4, 10)의 패널(3)에 일체화되는 조절-너트 요소(17, 17') 및 조절 로드(18, 18')를 포함하는 랙-피니언 기어 또는 슬라이딩-스크류 기어의 선택은 선형 유닛이 되도록 배치되고 디자인될 수 있다.
따라서, 일 측면에서, 본 발명은 가스 계량기에 설치를 위한 가스 차단 밸브로서, 밸브 시트에 대해 종방향으로 이동될 수 있는 밸브 디스크 - 상기 밸브 디스크는 밸브 케이싱 내에서 종방향으로 유지되는 조절 로드 상에 위치됨 - 및 감속 기어를 통한 전기 모터에 의해 동작되는 결합된 선형 유닛을 포함하며,a) 상기 밸브 시트가 립 시일을 가지며, b) 상기 전기 모트가 소형 DC 모터이며, c) 상기 감속 기어가 상기 선형 유닛의 측면 상에 측방향으로 배치되며, d) 상기 선형 유닛이 밸브 케이싱의 패널로 일체화되는 조절-너트 요소 및 조절 로드를 포함하는 랙피니언 기어 또는 슬라이딩 스크류 기어로 디자인된다.
바람직하게는, 상기 밸브의 적어도 닫힌 위치 및/또는 열린 위치에서 통전된 소형 DC 모터의 토크를 제한하는데 이용되는 기계적 장치가 이용된다.
바람직하게는, 토크 제한 장치는 슬라이딩 스크류 기어 내에 배치된다.
바람직하게는, 상기 슬라이딩-스크류 기어의 상기 조절 로드는 상기 조절-너트 요소로부터 결합해제되고, 다음으로 상기 밸브의 소정의 닫힌 위치에서 또는 닫힌 및 열린 위치에서 프리-러닝(free-running)이다.
다르게는, 상기 토크 제한 장치는 감속 기어에 배치된다.
바람직하게는, 상기 감속 기어의 적어도 하나의 기어 샤프트와 그 기어 사이에서 방사형 또는 축형 마찰식 리테이너가 동작한다.
다르게는, 상기 토크 제한 장치는 상기 밸브 디스크 내에 배치된다.
다르게는, 상기 밸브 디스크에서 위치 변경 가능하도록 유지되는 캐리어는 상기 조절-너트 요소에 비틀림 저항식으로 연결된 원뿔형 플라스틱 나사식 웨지에 대해 방사상으로 실장된다.
바람직하게는, 감속 기어에 의해 동작되는 상기 조절-너트 요소가 하위 하우징부 내에 회전 가능하게 실장되고, 상기 조절 로드가 상기 패널의 영역내에 비틀림 락(torsion lock)을 가지며, 이는 종방향으로 변위 가능한 방식으로 실장된다.
다르게는, 상기 감속 기어에 의해 동작되는 상기 조절 로드가 하위 하우징부 내에 회전 가능하게 실장되고, 상기 조절-너트 요소가 상기 패널의 영역내에 비틀림 락(torsion lock)을 가지며, 이는 종방향으로 변위 가능한 방식으로 실장된다.
다르게는, 상기 조절-너트 요소는 비틀림 저항식으로 상기 하위 하우징부에 실장되며, 상기 감속 기어에 의해 동작되는 상기 조절 로드는 회전 가능하고 종방향으로 변위 가능하도록 상기 패널의 영역에 실장된다.
바람직하게는, 상기 밸브 디스크는 가스 주입구에 대해 곡선의 유선형의 디자인을 갖는다.
바람직하게는, 상기 감속 기어는 다중-감속 스퍼 기어이다.
바람직하게는, 상기 패널은 상기 소형 DC 모터를 위한 별개의 하우징 챔버 및 측방향 가스 배출 개구를 형성한다.
본 발명은 현재의 주문형의 크기의 가스 계량기와 실제로 더 작은 디자인을 갖는 신형 가스 계량기 모두의 설치에 있어, 원격 차단 시스템 및 선불 시스템에 대해, 일반적이지 않은 정도로 작고, 보다 흐름 효율적이며 조작에 대해 보다 안전한 가스 차단 밸브를 유지관리가 덜 필요하고 설치가 아주 용이하고 비용면에서 효율적으로 구축할 수 있다. 밸브 디스크의 적어도 하나의 단부 위치에서의 기계적 전력 소비 제한/토크 제한과 결합하여 이전에 비해 상당히 낮은 레벨의 전력 소비를 갖는 소형 DC 모터(대부분 소형화된 작은 전기 모터)의 사용은 또한 밸브의 작동 및 스위칭 모두에 대해 에너지 소비를 가능한 상당히 감소하게 하며; 설치된 축전지는 수년 이후에만 재생 또는 교체되도록 한다. 제어 전자 장치는 소형 DC 모터가 단순히 고정된 턴-온 시간 제어만을 필요로 하므로 최소로 감소된다. 다른 이점으로, 폭발 관련 안전성(모터의 전기적 부품에 있어서의 가능한 스파크 형성의 감소)이 매우 작은 전류 흐름으로 인하여 개선된다. 이러한 신형 디자인은 전기 부품을 절연 재료로 완전히 채우거나 또는 간단하게 가스-소지 부품에 대해 완벽하게 시일하는 것을 가능하게 한다. 다른 이점은 가스 차단 밸브가 또한 컴팩트한 디자인으로 인하여 직접적으로는 대부분의 부품에 대한 자동화된 단일 클램핑 단계로 인하여 대부분 자동으로 제조될 수 있다는 점이며; 이러한 점 때문에 추가로 가격적 이점이 발생한다. 특수한 립 시일 및 곡면의 흐름-최적화된 밸브 디스크의 사용으로 인하여, 닫힌 상태에서의 시일링 양태 및 열린 상태에서 흐르는 가스의 흐름 양태 모두가 개선된다.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조로 단지 예로써 설명될 것이다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 소자 또는 부분은 이들이 나타나는 도면에서 동일한 참조 번호로 표기된다. 도면에 도시된 구성 요소의 체적 및 특징은 일반적으로 편의상 표시의 명확성을 위하여 선택되고 반드시 스케일에 맞게 도시될 필요는 없다. 도면은 이하와 같다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 밸브의 외측 전체도.
도 2는 닫힌 밸브 위치에서의 제1 디자인 변형에서의 밸브를 통과하는 단면도.
도 3은 열린 밸브 위치에서의 제1 디자인 변형에서의 밸브를 통과하는 단면도.
도 4는 제2 디자인 변형에서의 밸브를 통과하는 단면도.
도 5는 제3 디자인 변형에서의 밸브를 통과하는 단면도.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 가스 차단 밸브의 외관을 도시하며, 밸브의 열린 위치에서 도시된다. 가스 차단 밸브의 원통형, 플라스틱 하우징은 기본적으로 위로부터 아래로 가스 주입구(2)를 갖는 상위 하우징부(1), 패널(3) 및 하위 하우징부(4)로 구성된다. 곡선의 흐름 최적화된 밸브 디스크(5)는 상위 하우징부(1) 상에 실장된 립 시일(6)과 함께 밸브의 가스 주입구(2)를 시일한다. 패널(3)은 상위 하우징부(1)로부터 소정 간격으로 고정되어 측방향 가스 배출구(7)를 한정한다. 스페이서(8)(바람직하게는 패널(3) 상에 형성됨)는 간격의 크기를 결정한다. 하우징을 유지하기 위한 연결 스크류들(9)이 함께 스페이서를 관통하고, 소형 DC 모터(11)를 수용하는, 패널(3) 상에 수직으로 및 둘레로 형성된 소형의 개별 하우징 챔버(10)가 존재한다. 소형 DC 모터(11)를 위한 전기적 연결부(12)는 하우징 챔버(10)의 상부에서 패인다. 하위 하우징부(4)는 하우징 챔버(10)의 하부에서 종료한다. 개별 하우징 챔버(10)로 인하여, 작은 전기 모터는 완전히 캡슐화된 디자인을 가질 수 있고(도시 없음), 그러한 방식으로 담겨질 수 있어서, 필요한 폭발-관련 안전성이 이러한 유형의 밸브의 전체 서비스 수명에 걸쳐 신뢰성있게 보장될 수 있다.
도 2는 제1 실시예에서 도 1에 따른 밸브가 닫힌 위치인 가스 차단 밸브를 통과하는 단면도이다. 상부 하우징부(1), 패널(3) 및 하위 하우징부(4)로 구성된 하우징이 식별될 수 있다. 하우징은 패널(3)의 스페이서(8)를 관통하는 연결 스크류(9)를 이용하여 결합되고, 3개의 하우징부를 서로 함께 단단히 유지한다. 상부에 전기적 연결부(12)를 갖는 소형 DC 모터(11)는 패널(3) 상에 형성된 개별 하우징 챔버(10)내에 포지티브 맞물림(interlocking) 방식으로 위치된다. 소형 DC 모터(11)의 모터 샤프트는 개별 하우징 챔버(10)에서 나와 돌출하여, 하위 하우징부(4)로 연장하고, 자유단부 상의 구동 피니언(13)을 지지한다.
링 형상 립 시일(6)은 상위 하우징부(1)로 삽입되고 가스 주입구(2)를 둘러싼다. 유선형의 테이퍼-최적화된 밸브 디스크(5)는 도시된 위치에서 가스 주입구(2)를 위한 기밀 시일을 제공하고, 가스 배출구(7)의 대각선으로 내부로 향하는 립 시일(6)에 대해 지탱한다. 립 시일(6)의 립은 영구히 가해지는 가스 압력으로 인하여 닫힌 위치로 고정된 밸브 디스크(5)에 대해 가압되어, 시일은 닫힌 위치에서 항상 영구 기밀하며 가스는 이를 통해 흐를 수 없다.
스퍼 기어 휠로 구성된 감속 기어 - 그 기능이 이하 상세히 설명됨- 가 패널(3)과 하위 하우징부(4) 사이의 공간에 실장된다. 구동 피니언(13)은 하위 하우징부(4)내에 실장된 대형 중간 기어(14) 상에서 동작하며; 추가 소형 중간 기어(15)는 고정 방식으로 대형 중간 기어의 샤프트 상에 위치된다. 이러한 소형 중간 기어(15)는 그 부분에 대해 비틀림-저항 방식으로 조절-너트 요소(17) 상에 우치되는 대형 출력 기어(16)를 구동한다. 출력 기어(16) 및 조절-너트 요소(17)는 단일 부분으로도 구성될 수 있다. 조절-너트 요소(17)는 하위 하우징부(4)와 패널(3)의 관통홀 모두에 실장된다. 그 축을 중심으로 회전되는 경우, 슬라이딩-스크류 기어의 선을 따라 조절 로드(18)를 작동시킨다(너트-나사산 스핀들 시스템). 바람직하게는, 조절 로드(18)는 그 하위 단부에서 조절-너트 요소(17)의 암나사(17a)에 대응하는 수나사(18a)를 가지며, 이는 한편으로는 조절-너트 요소(17)의 암나사(17a)에 실장되고, 다른 한편으로는 패널(3)에 고정되는 슬리브(19)를 통과해 비틀림 강성으로 이동할 수 있다. 조절 로드(18)의 상위부는 예를 들면 평평하거나 또는 비틀림에 대한 강성을 제공하는 목적으로 슬리브(19)의 내부 윤곽(contour)에 각진 방식으로 적응되어, 회전할 수 없다. 슬리브(19)는 별개의 부분일 수 있거나 또는 하나의 조각으로서 패널(3)내에 형성될 수 있다. 조절 로드(18)는 조절-너트 요소(17)의 회전 방향에 의존하여 상방 또는 하방으로 이동한다. 밸브 디스크(5)는 밸브에 따라 열리거나 또는 닫힌다. 조절 로드(18) 및 밸브 디스크(5)는 두개의 개별 부분을 포함하거나 또는 이들은 단일 조각의 인젝션 몰딩 공정에서 플라스틱 형성부로 제조될 수 있다. 슬리브(19)와 밸브 디스크(5) 사이의 소프트 코일 스프링(26)은 조절-너트 요소(17)로의 조절 로드(18)의 신뢰성있는 삽입 및 이에 따른 밸브 디스크(5)의 신뢰성 있는 동작을 제공한다.
내부 가스 압력 자체가 립 시일(6)로 인하여 밸브의 시일 기밀성을 증가시킨다. 이는 드라이브에 의해 가해져야 할 시일링 힘의 최소화를 허용한다. 구동 피니언(13)으로부터 조절-너트 요소(17)까지 및 이에 따른 조절 로드(18)까지의 모터 속도의 감소비와 결합하여, 이는 매우 낮은 레벨의 전력 소비로 특히 소형 DC 모터(11)를 사용하는 것을 허용한다.
소형 DC 모터(11)는 포팅 화합물(potting compound)(20)로 상부에 및 하부에 시일된다. 패널(3)은 유사하게 시일 요소(도시 없음)로 하위 하우징부(4)에 대해 시일된다. 또한, 패널(3) 상에 실장된 샤프트 시일(21)은 가스를 이송하는 공간(7)에 대해 조절-너트 요소(17)를 시일한다.
소형 DC 모터(11)가 열린 밸브 위치에서 직류로 통전되는 경우, 전술한 감속 기어는 조절 로드(18)를 구동하고, 따라서 립 시일(6)에 대하여 밸브 디스크(5)를 구동한다. 그러나 닫힘 경로는 고정된 리밋 스톱에 의해 또는 소형 DC 모터(11)의 차단에 의해 제한되지 않으나, 대신 경험에 따라 기계적 방식으로 순수히 변위-제어된다. 조절 로드 - 조절-너트 요소(18/17)는 멈춤쇠(detent) 형상의 라인 또는 자동 결합/결합해제 커플링을 따라 조절 로드(18)의 단부 스트로크를 결정하여, 조절 로드(18)의 수나사(18a)가 밸브의 신뢰성 있는 닫힌 위치를 보장하는 미리 한정된 경로 이후에 조절-너트 요소(17)의 암나사(17a)로부터 결합해제한다. 이 순간, 소형 DC 모터(11)가 차단할 때까지 소형 DC 모터(11)는 감속 기어(13, 14, 15, 16) 및 조절-너트 요소(17)를 아이들 모드로 회전시킨다. 외부 영향과 무관하게 소형 DC 모터(11)가 차단하기 이전에 조절 로드(18)가 그 단부 위치로 신뢰성 있게 도달하는 방식으로 스위치 온 간격의 지속 기간이 이 공정에서 프리셋된다. 수초가 안전 여유(safety margin)로서 계획된다. 이는 소형 DC 모터(11) 또는 이에 공급되는 전류원에 현저한 부담을 주지 않는다.
밸브가 다시 열리는 경우, 소형 DC 모터는 다시 통전되나, 이 때에는 전류 극성이 반전 즉, 모터가 반대 방향으로 회전한다. 조절 로드(18)는 바람직하게는 립 시일(6)의 스프링 효과에 의해 지지되는 조절-너트 요소(17)로 들어가고, 밸브 디스크(5)를 이를 따르도록 하여 하위 하우징부(4)의 베이스를 향하는 방향으로 이동된다. 조절-너트 요소(17)는 자신의 암나사(17a)를 이용하여 조절 로드(18)를 밸브의 열린 위치로 조절 로드(18) 상의 수나사(18a)의 단부에 도달될 때까지 나사를 감는다. 이 순간, 소형 DC 모터(11)는 차단 포인트까지 감속 기어를 차례로 아이들 모드로 회전시킨다. 소형 DC 모터(11)의 통전 간격에 대한 시간-관련 안전 여유가 이와 결부하여 제공될 수 있다. 밸브가 다시 닫는 경우, 압력 스프링(26)에 의해 지지되는 조절 로드(18)의 수나사(18a)는 다시 조절-너트 요소(17)의 암나사(17a)로 다시 돌아 들어간다.
예에서, 조절 로드(18)의 상위의 프리셋 스트로크에 도달한 이후에 및 조절 로드(18)의 하위의 프리셋 스트로크에 도달한 이후에, 소형 DC 모터(11)는 차단할 때까지 아이들 모드로 운행한다. 소형 DC 모터(11)는 실제는 조절 로드(18)의 정확히 닫히는 위치에 도달하는 경우의 기간부터 시작하여 차단하는 시간상의 지점까지 아이들 모드로 운행하나, 열림 공정 동안 조절 로드(18)의 열림 경로에서 아주 약간의 허용 가능한 앤드 클리어런스(end clearance)를 만들고, 하위 하우징부(4)의 베이스에서 리밋 스톱에 도달하지 않고 시간상 차단 지점까지 조절 로드(18)를 작동시키는 상황은 본 발명의 적용 범위의 일부이다. 이러한 유형의 동작에서 소형 DC 모터 및 전류원에서 부담이 경감된다.
도 3에서, 도 2와 동일한 실시예가 다시 도시되어 열린 밸브 위치를 더 잘 도시한다.
도 4에 따른 추가 실시예에서, 소형 DC 모터(11)의 토크 제한은 위치 지정 간격에 의존하지 않으나, 대신 작동력에 의존한다. 도시된 예에서, 다단 감속 기어에서의 마찰 리테이너는 작동력을 제한하고 따라서 소형 DC 모터(11)의 최대 토크를 소형 DC 모터(11)의 시간상 차단점까지 제한한다. 특히 간결한 실시예에서, 소형 기어(15')는 이를 위해 슬롯 처리되고, 자체 스프링력으로 또는 소형 기어(15') 상에 방사상으로 동작하는 마찰식 리테이너 스프링(22)를 통해서, 동시에 대형 중간 기어(14)의 샤프트이기도 한 샤프트 상에 위치된다. 이제 조절 로드(18)가 단부 위치내의 립 시일(6)에 대한 충분한 힘으로 밸브 디스크(5)를 가압하는 경우, 출력 기어(16)를 갖는 조절-너트 요소(17) 및 이에 따른 소형 슬롯 기어(15')가 블록을 제공하며; 이로 인하여 통전된 소형 DC 모터(11)는 소형, 슬롯 기어(15')와 그 샤프트 사이의 방사상 마찰력에 대항하여 프리-러닝 모드로 피니언(13) 및 대형 중간 기어(14)를 회전시킨다. 소형 DC 모터(11)의 동작점 및 이에 따른 그 전류 소비는 마찰력을 극복하는 공정으로 인하여 결과적으로 단순히 시프트되며, 소형 DC 모터(11)의 블로킹점까지 이는 발생하지 않는다. 이는 최대량의 전류가 소형 DC 모터(11)의 모터 브러시를 통해 흘러서 브러시 발화를 초래하는 것을 방지한다. 조절 로드(18)가 열림 공정에서 하위 하우징부(4)의 베이스 상의 리밋 스톱으로 이동하는 경우 동일한 것이 발생한다.
일 실시예를 대신하는, 구체적으로 기재된 마찰 리테이너를 포함 및/또는 감속 기어의 상이한 적절한 위치에 마찰 리테이너를 두는 다른 실시예를 이용하는 것은 당해 분야의 숙련자의 일반적 능력하에 있는 것이다. 조절-너트 요소(17)는 예를 들면 슬로트되고 구동되는 기어(도시 없음)가 실장되는 감속 기어의 샤프트로서 절대적으로 도시될 수 있다.
또한, 소형 중간 기어(15)는 변형으로서 마찰 리테이너 스프링(22')을 이용하여 대형 중간 기어(14)에 대해 샤프트 상에서 축방향으로 가압함에 의해 축방향으로 동작하는 마찰 리테이너를 구비할 수 있다. 대형 중간 기어(14)와 소형 중간 기어(15) 사이의 마찰 리테이너 연결은 축방향 마찰력이 극복된 이후에만 중지될 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이는 소형 DC 모터(11)의 기계적 전력 제한을 위한 스트레이트-웨지 전송의 사용을 기초로 한다. 유선형 밸브 디스크(5)는 예로서 비틀림-저항식으로 조절 로드(18')에 연결된다. 이들은 단일 플라스틱 주입-몰드부를 포함할 수 있다. 그러나, 밸브 디스크(5) 및 조절 로드(18')는 별개의 부품일 수 있다. 상부를 향해 원뿔꼴로 테이퍼된 플라스틱 나사식 웨지(23)는 밸브 디스크(5)의 내부에서 조절 로드(18') 상에 위치된다. 그러나 이전 실시예와 대조적으로, 조절 로드(18') 자체가 수나사를 가지지 않고, 조절-너트 요소(17')는 암나사를 가지지 않는다. 그러나, 조절-너트 요소(17')의 상부는 비틀림-저항식으로 실장된 나사식 웨지(23)에 연결되어, 보기에 따라서는 수나사를 갖는다. 스프링-로드된 종방향 변위 가능 캐리어(24)는 그 면이 나사식 웨지(23)의 나사 회전에 대해 동작하는 밸브 디스크(5)의 하위 평평부에 조절 로드(18')에 대해 대각선으로 삽입된다. 열린 가스 주입구(2)가 있고 소형 DC 모터(11)에 전력이 공급될 때 감속 기어에 의해 구동되는 조절-너트 요소(17')가 회전하는 경우, 나사식 웨지(23) 또한 이와 함께 회전한다. 이 때문에 가스 주입구(2)가 립 시일(6) 상에서 시일될 때까지 조절 로드(18') 및 밸브 디스크(5)로 구성된 비틀림-고정 유닛이 나사식 웨지(23)의 나사 회전 위로 상향으로 나사를 감으며; 캐리어(24)의 압력 스프링(25)은 캐리어(24)가 항상 나사식 웨지(23)의 나사 회전과 접촉하는 것을 보장한다. 조절 로드(18')의 하위 단부와 나사식 웨지(23) 사이의 소프트 코일 스프링(26)은 밸브 디스크(5)의 신뢰할만한 동작을 제공한다. 밸브의 닫힌 단부 위치에서, 캐리어(24)는 조절 로드(18)에 수직인 플라스틱 나사식 웨지(23)의 평평한 표면(23a)에 대해 동작하고; 다음으로 이로 인하여 소형 DC 모터(11)의 블로킹은 발생할 수 없다. 밸브 열림의 방향으로 동일한 것이 발생하고; 캐리어(24)는 조절 로드(18)에 수직인 플라스틱 나사식 웨지(23)의 평평한 표면(23b) 상의 단부에서 동작한다.
본 출원의 상세한 설명 및 청구 범위에서, 동사인 "포함하다(comprise)", "포함하다(include)", "함유", 및 "가지다"와 그 변형은 포괄적 개념으로 이용되어, 상술한 항목들의 존재를 규명하는 것이나, 추가 항목 또는 특징들의 존재를 배제하려는 의도는 아니다.
명백하게 하기 위하여 개별 실시예들의 문맥으로 설명된 본 발명의 특정 특징은 단일 실시예의 결합으로도 제공될 수 있다. 역으로, 간략하게 단일 실시예의 문맥으로 설명된 본 발명의 다양한 특징은 개별의 또는 다른 적절한 하부 조합으로 제공될 수 있다.
본 발명이 하나 이상의 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자라면 첨부된 청구 범위에서 한정된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 개조가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (14)

  1. 가스 계량기에 설치를 위한 가스 차단 밸브로서, 밸브 시트에 대해 종방향으로 이동될 수 있는 밸브 디스크 - 상기 밸브 디스크는 밸브 케이싱내에서 종방향으로 유지되는 조절 로드 상에 위치됨 - 및 감속 기어를 통한 전기 모터에 의해 동작되는 결합된 선형 유닛을 포함하며,
    a) 상기 밸브 시트가 립 시일(6)을 가지며,
    b) 상기 전기 모트가 소형 DC 모터(11)이며,
    c) 상기 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)가 상기 선형 유닛의 측면 상에 측방향으로 배치되며,
    d) 상기 선형 유닛이 밸브 케이싱(1, 3, 4, 10)의 패널(3)로 일체화되는 조절-너트 요소(17, 17') 및 조절 로드(18, 18')를 포함하는 랙피니언 기어 또는 슬라이딩 스크류 기어로 디자인되는 것을 특징으로 하는, 가스 차단 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브의 적어도 닫힌 위치 및/또는 열린 위치에서 통전된 소형 DC 모터(11)의 토크를 제한하는 기계적 장치를 더 포함하는, 가스 차단 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서, 토크 제한 장치는 슬라이딩 스크류 기어(18, 17) 내에 배치되는, 가스 차단 밸브.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 슬라이딩-스크류 기어(18, 17)의 상기 조절 로드(18)는 상기 조절-너트 요소(17)로부터 결합해제되고, 다음으로 상기 밸브의 소정의 닫힌 위치에서 또는 닫힌 및 열린 위치에서 프리-러닝(free-running)인, 가스 차단 밸브.
  5. 청구항 2에 있어서, 토크 제한 장치는 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)에 배치되는, 가스 차단 밸브.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)의 적어도 하나의 기어 샤프트와 그 기어(13, 14, 15, 15', 16) 사이에서 방사형 또는 축형 마찰식 리테이너(22, 22')가 동작하는, 가스 차단 밸브.
  7. 청구항 2에 있어서, 토크 제한 장치는 상기 밸브 디스크(5) 내에 배치되는, 가스 차단 밸브.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 밸브 디스크(5)에서 위치 변경 가능하도록 유지되는 캐리어(24)는 상기 조절-너트 요소(17')에 비틀림 저항식으로 연결된 원뿔형 플라스틱 나사식 웨지(23)에 대해 방사상으로 실장되는, 가스 차단 밸브.
  9. 청구항 1에 있어서, 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)에 의해 동작되는 상기 조절 로드(18, 18')가 하위 하우징부(4)내에 회전 가능하게 실장되고, 상기 조절-너트 요소(17, 17')가 종방향으로 변위 가능한 방식으로 실장되는 상기 패널(3)의 영역내에 비틀림 락(torsion lock)을 갖는, 가스 차단 밸브.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 조절-너트 요소(17)는 비틀림 저항식으로 상기 하위 하우징부(4)에 실장되며, 상기 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)에 의해 동작되는 상기 조절 로드(18)는 회전가능하고 종방향으로 변위 가능하도록 상기 패널(3)의 영역에 실장되는, 가스 차단 밸브.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 디스크(5)는 가스 주입구(2)에 대해 곡선의 유선형의 디자인을 갖는, 가스 차단 밸브.
  12. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)는 다중-감속 스퍼 기어인, 가스 차단 밸브.
  13. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널(3)은 상기 소형 DC 모터(11)를 위한 별개의 하우징 챔버(10) 및 측방향 가스 배출 개구(7)를 형성하는, 가스 차단 밸브.
  14. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감속 기어(13, 14, 15, 15', 16)에 의해 동작되는 상기 조절-너트 요소(17, 17')는 상기 하위 하우징부(4)에 회전식으로 실장되고, 상기 조절 로드(18, 18')는 종방향으로 변위 가능한 방식으로 실장되는 상기 패널(3)의 영역내에 비틀림 락을 갖는, 가스 차단 밸브.
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