KR101337787B1 - 솔레노이드 밸브에 사용되는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치 - Google Patents

솔레노이드 밸브에 사용되는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치 Download PDF

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Abstract

솔레노이드 밸브의 플런저에 장착되는 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 측정용액이 수용된 측정조와, 상기 측정조 내부의 측정용액을 가열하기 위한 히터와, 상기 측정조 내에 배치되어 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위하여 상기 플런저가 삽입되는 적어도 하나의 삽입공이 형성된 지그와, 상기 플런저가 상기 측정용액에 침지되도록 상기 지그의 삽입공에 장착된 상태에서 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 센서를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 측정용액의 온도를 조절함으로써 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 간단히 측정할 수 있으므로, 상기 디스크 패킹의 열팽창률 측정에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있으며, 또한 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 효율적으로 관리한 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브에 사용되는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치{Apparatus for measuring coefficient of thermal expansion of a disk packing used in a solenoid valve}
본 발명의 실시예들은 솔레노이드 밸브에서 사용되는 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 차량의 연료 계통에서 사용되는 솔레노이드 밸브의 플런저에 결합되는 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 연료 계통에는 연료의 공급 및 회수 등을 수행하기 위한 다양한 종류의 솔레노이드 밸브가 사용되고 있다. 상기 솔레노이드 밸브는 차량의 연료 계통에 설치되어 유로를 개방 또는 폐쇄하는 용도로 사용될 수 있으며, 밸브 시트를 갖는 밸브 바디와 상기 밸브 시트를 개폐하기 위한 플런저 및 상기 플런저의 이동을 위한 자력을 제공하는 솔레노이드를 포함할 수 있다.
상기 플런저의 전단부에는 상기 밸브 시트에 밀착되어 유로를 닫기 위한 디스크 패킹이 장착될 수 있다. 상기 디스크 패킹은 FKM(fluoroelastomer), NBR(acrylonitrile-butadiene rubber) 등과 같은 합성 고무로 이루어질 수 있으며, 상기 밸브 시트에 실질적으로 밀착되는 부분이므로 이에 대한 정밀한 관리가 요구된다.
특히, LPG(liquefied petroleum gas), LNG(liquefied natural gas) 등과 같은 액화가스를 연료로서 사용하는 차량의 경우 고온 고압에서 상기 솔레노이드 밸브의 정확한 동작이 요구되므로, 상기 플런저의 스트로크가 차량 운전에 있어서 매우 중요한 제어 변수로서 작용할 수 있다.
일 예로서 상기 플런저의 전단부에 장착된 디스크 패킹의 열팽창률에 오류가 발생되는 경우, 예를 들면, 상기 디스크 패킹의 열팽창률이 잘못 측정된 경우 또는 기준치보다 과도하게 큰 경우 엔진으로 공급되는 연료량에 영향을 줄 수 있으므로 차량의 안전 운전을 저해하는 인자로서 작용할 수 있다.
상기와 같은 이유로 차량 제조사에서는 입고되는 솔레노이드 밸브들의 디스크 패킹에 대한 열팽창률을 검증하는 작업을 수행하고 있으나, 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하는데 상당한 시간이 소요되므로 상기 디스크 패킹에 대한 효율적인 관리가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 차량용 솔레노이드 밸브에서 사용되는 디스크 패킹의 열팽창률을 간단한 방법으로 빠른 시간 내에 측정할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치는, 측정용액이 수용된 측정조와, 상기 측정조 내부의 측정용액을 가열하기 위한 히터와, 상기 측정조 내에 배치되어 솔레노이드 밸브의 플런저에 장착되는 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위하여 상기 플런저가 삽입되는 적어도 하나의 삽입공이 형성된 지그와, 상기 플런저가 상기 측정용액에 침지되도록 상기 지그의 삽입공에 장착된 상태에서 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 측정용액으로는 글리세린 수용액이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 플런저는 플런저 하우징과 함께 상기 지그의 삽입공에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 플런저는 상기 디스크 패킹이 장착된 전단부가 상부로 돌출되도록 상기 지그의 삽입공에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 측정용액을 냉각시키기 위한 냉각기가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 측정용액의 온도를 측정하기 위한 온도센서와, 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 측정용액의 온도를 제어하기 위한 온도 제어부가 더 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 측정용액이 채워진 측정조 내에서 측정용액의 온도를 조절함으로써 다수의 디스크 패킹들에 대한 열팽창률을 측정할 수 있으므로, 솔레노이드 밸브의 디스크 패킹에 대한 열팽창률 측정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있으며, 또한 상기 솔레노이드 밸브의 디스크 패킹의 열팽창률 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 차량용 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 지그에 플런저와 디스크 패킹이 장착된 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 설명되는 경우, 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
하기에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들인 단면 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화들은 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차들을 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 영역들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상들은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 차량용 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 지그에 플런저와 디스크 패킹이 장착된 상태를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 차량의 연료 계통에 사용되는 솔레노이드 밸브(100)는 입구(112)와 출구(114) 및 상기 입구(112)와 출구(114) 사이에 배치되는 밸브 시트(116)를 구비하는 밸브 바디(110)와, 상기 밸브 시트(116)를 개폐하기 위한 플런저(120) 및 상기 플런저(120)를 이동시키기 위한 솔레노이드(130)를 포함할 수 있다.
LPG, LNG 등과 같은 액화가스 연료는 상기 입구(112)와, 상기 밸브 바디(110) 하부에 구비되는 필터(118)와, 상기 밸브 시트(116) 및 상기 출구(114)를 통과하는 유로를 통해, 예를 들면, 상기 차량의 엔진으로 공급될 수 있으며, 상기 플런저(120)는 상기 솔레노이드(130)에 의해 발생되는 자력에 의해 상기 밸브 시트(116)를 개폐할 수 있다.
상기 밸브 바디(110)에는 상기 플런저(120)를 장착하기 위하여 원통 형태의 플런저 하우징(122)이 장착될 수 있으며, 상기 솔레노이드(130)는 상기 플런저 하우징(122)의 주위에 배치될 수 있다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 플런저 하우징(122)의 외측면에는 링 형태의 플랜지가 구비될 수 있으며, 상기 플랜지를 기준으로 상기 플런저 하우징(122)의 제1 부위가 상기 밸브 바디(110)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 솔레노이드(130)는 상기 플랜지를 기준으로 상기 하우징(122)의 제2 부위를 감싸도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 플런저(120)의 전단부에는 상기 밸브 시트(116)에 밀착되어 상기 연료의 유입을 차단하기 위한 디스크 패킹(124)이 장착될 수 있으며, 상기 디스크 패킹(124)은 FKM, NBR 등과 같은 합성 고무로 이루어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스크 패킹의 열팽창률 측정 장치(200)는 측정용액(202)이 수용된 측정조(210)를 이용하여 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률을 측정할 수 있다. 상기 측정용액(202)은 상기 디스크 패킹(124)의 주위 온도를 보다 일정하고 균일하게 유지하며, 또한 상기 디스크 패킹(124)으로의 열전달을 보다 빠르게 하기 위하여 사용될 수 있다.
일 예로서, 상기 측정용액(202)으로는 글리세린 수용액이 사용될 수 있다. 이는 상기 글리세린 수용액이 차량의 연료로서 사용되는 휘발유 또는 액화가스와 유사한 조건에서 상기 디스크 패킹(124)에 열을 인가할 수 있기 때문이다.
상기 측정조(210)에는 상기 측정용액(202)을 가열하기 위한 히터(220)가 장착될 수 있다. 상기 히터(220)로는 전기저항열선이 사용될 수 있으나, 이 밖에도 다양한 형태의 히터(220)가 사용될 수 있다. 또한, 도시된 바에 의하면, 상기 히터(220)가 상기 측정조(210)의 하부에 배치되고 있으나, 상기 히터(220)의 위치는 다양하게 변경될 수 있으며, 또한 다수의 히터들이 상기 측정조(220)에 장착될 수도 있다. 상술한 바와 같이 상기 히터(220)의 구성은 다양하게 변경될 수 있으므로, 상기 히터(220) 자체의 구성 또는 히터(220)의 배치 관계에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률 측정은 상기 디스크 패킹(124)이 상기 측정용액(202) 내에 침지된 상태에서 수행될 수 있다. 특히, 상기 디스크 패킹(124)은 상기 플런저(120)에 장착된 상태로 상기 측정용액(202)에 침지될 수 있다. 이때, 상기 측정조(210) 내에는 상기 플런저(120)를 지지하기 위한 지그(230)가 배치될 수 있다.
상기 지그(230)에는 상기 플런저(120)가 삽입되는 적어도 하나의 삽입공(232)이 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지그(230)는 다수의 디스크 패킹들(124)에 대한 열팽창률 측정을 동시 또는 순차적으로 수행하기 위하여 다수의 삽입공들(232)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률 측정은 실제 차량에 상기 솔레노이드 밸브(100)가 장착된 상태와 유사한 상태를 구현하기 위하여 상기 플런저 하우징(122)에 상기 플런저(120)가 장착된 상태 즉 상기 플런저(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 플런저 하우징(122)과 함께 상기 지그(230)의 삽입공(232)에 장착되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 플런저 하우징(122)과 상기 플런저(120)는 상기 디스크 패킹(124)이 상방으로 노출되도록 즉 상기 플런저 하우징(122)의 제2 부위와 상기 플런저(120)의 후단부가 상기 지그(230)의 삽입공(232)에 삽입되도록 장착될 수 있다. 특히, 도시된 바와 같이 상기 플런저 하우징(122)의 제1 부위와 상기 플런저 하우징(122)에 삽입된 플런저(120)의 전단부가 상기 지그(230)의 상부면으로부터 노출되도록 상기 플런저 하우징(122)과 플런저(120)가 상기 지그(230)의 삽입공(232)에 장착될 수 있다. 이 경우, 상기 플런저(120)의 전단부에 장착된 디스크 패킹(124)이 상방으로 노출될 수 있다.
상기 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치(200)는 상기 측정조(210) 내에서 상기 측정용액(202)에 침지된 디스크 패킹(124)의 열팽창률을 측정하기 위한 센서(240)를 포함할 수 있다. 상기 센서(240)는 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률을 측정하기 위한 측정부(242)와 상기 측정부(242)를 감싸도록 구비된 측정 튜브(244)를 포함할 수 있다.
상기 센서(240)는 상기 지그(230)의 상부로 돌출된 상기 플런저 하우징(122)의 제1 부위가 상기 측정 튜브(244) 내측으로 삽입되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 측정 튜브(244) 내측에 배치된 상기 측정부(242)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 디스크 패킹(124)과 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 측정용액(202)의 온도 상승에 의해 열팽창되는 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률을 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 센서(240)로서 근접 센서, 위치 센서, 변위 센서가 사용될 수 있으며, 상기 센서(240)는 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창에 의한 상기 측정부(242)와 상기 디스크 패킹(124) 사이의 간격을 측정할 수 있다. 즉, 상기 열팽창률은 상기 측정용액(202)의 온도 변화와 상기 측정부(242)로부터 획득되는 측정값에 의해 산출될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치(200)는 상기 측정용액(202)을 냉각시키기 위한 냉각기(250)를 포함할 수 있다. 상기 냉각기(250)는 상기 측정용액(202)의 온도를 보다 빠르게 조절하기 위하여 사용될 수 있다.
일 예로서, 상기 냉각기(250)로는 상기 측정조(210)를 향하여 공기를 제공하는 팬(fan)이 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 측정조(210)의 외측 표면에는 열전달을 위한 냉각핀들(미도시)이 구비될 수 있다. 이와 다르게, 상기 냉각기(250)로는 상기 측정조(210)를 향하여 냉각된 공기를 제공하는 냉풍기가 사용될 수도 있으며, 또한 상기 측정조(210) 내에 냉매 순환 배관을 구비하고 상기 냉매 순환 배관을 통하여 상기 측정용액(202)을 냉각시키기 위한 냉매를 순환시키는 시스템이 사용될 수도 있다. 상술한 바와 같이 상기 냉각기(250)의 구성은 다양하게 변경될 수 있으므로, 상기 냉각기(250)의 구성에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치(200)는 상기 측정용액(202)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(260)와 상기 온도센서(260)의 측정값에 기초하여 상기 측정용액(202)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어부(270)를 포함할 수 있다.
도시된 바에 의하면, 상기 온도센서(260)가 상기 측정조(210)의 일측에 구비되고 있으나, 보다 정확한 온도 측정을 위하여 다수의 온도센서들이 상기 측정조(210)에 장착될 수도 있다. 상기 온도 제어부(270)는 상기 온도센서(260)의 측정값에 기초하여 상기 측정용액(202)의 온도가 기 설정된 온도로 상승, 하강 또는 유지되도록 상기 히터(220)와 상기 냉각기(250)의 동작을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 측정용액(202)이 채워진 측정조(210) 내에 플런저 하우징(122)과 플런저(120) 및 디스크 패킹(124)을 장착할 수 있도록 측정용 지그(230)를 배치하고, 상기 측정용액(202)의 온도를 조절함으로써 상기 디스크 패킹(124)의 열팽창률을 간단하게 측정할 수 있다.
특히, 상기 플런저(120)와 디스크 패킹(124)이 삽입된 플런저 하우징(122)을 상기 지그(230)의 삽입공(232)에 간단히 장착할 수 있으며, 또한 상기 측정용액(202)의 온도 조절을 통해 다수의 디스크 패킹들(124)에 대한 열팽창률 측정이 동시에 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 솔레노이드 밸브(100)의 디스크 패킹(124)에 대한 열팽창률 측정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있으며, 또한 상기 솔레노이드 밸브(100)의 디스크 패킹(124)에 대한 열팽창률 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 솔레노이드 밸브 110 : 밸브 바디
116 : 밸브 시트 118 : 필터
120 : 플런저 122 : 플런저 하우징
124 : 디스크 패킹 130 : 솔레노이드
200 : 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치
202 : 측정용액 210 : 측정조
220 : 히터 230 : 지그
232 : 삽입공 240 : 센서
242 : 측정부 244 : 측정 튜브
250 : 냉각기 260 : 온도센서
270 : 온도 제어부

Claims (6)

  1. 글리세린 수용액이 수용된 측정조;
    상기 측정조 내부의 글리세린 수용액을 가열하기 위한 히터;
    상기 측정조 내에 배치되어 솔레노이드 밸브의 플런저에 장착되는 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위하여 상기 플런저가 삽입되는 적어도 하나의 삽입공이 형성된 지그; 및
    상기 플런저가 상기 글리세린 수용액에 침지되도록 상기 지그의 삽입공에 장착된 상태에서 상기 디스크 패킹의 열팽창률을 측정하기 위한 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 플런저는 플런저 하우징과 함께 상기 지그의 삽입공에 장착되는 것을 특징으로 하는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플런저는 상기 디스크 패킹이 장착된 전단부가 상부로 돌출되도록 상기 지그의 삽입공에 장착되는 것을 특징으로 하는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 글리세린 수용액을 냉각시키기 위한 냉각기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 글리세린 수용액의 온도를 측정하기 위한 온도센서; 및
    상기 온도센서의 측정값에 기초하여 상기 글리세린 수용액의 온도를 제어하기 위한 온도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 패킹의 열팽창률 측정장치.
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