KR101474676B1 - 자동 밸브용 개방도 검지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 밸브에의 설치 작업 및 설치시의 검출 정밀도의 확보가 용이하고, 기존의 자동 밸브에도 용이하게 적용할 수 있는 자동 밸브용 개방도 검지 장치를 제공한다. 이 자동 밸브용 개방도 검지 장치는, 자동 밸브(2)에 착탈 가능하게 부착되는 베이스 플레이트(4)와, 변위 센서(5)와, 변위 센서(5)에 의해 검출되는 경사형의 검지면(6a)을 갖는 타깃(6)을 구비한다. 타깃(6)은 베이스 플레이트(4)에 고정되어 있다. 변위 센서(5)는, 센서 지지 부재(21)를 통해 밸브 로드(14)에 지지되고, 센서 지지 부재(21)는, 안내 수단을 통해 베이스 플레이트(4)에 지지되어 있다.

Description

자동 밸브용 개방도 검지 장치{AUTOMATIC-VALVE OPENING DEGREE DETECTION DEVICE}

본 발명은, 액추에이터의 작동에 수반되는 밸브 로드의 이동에 의해 밸브 본체 내의 유체 통로가 개폐되는 자동 밸브에 설치되어, 유체 통로의 개방도를 검지하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치에 관한 것이다.

유체 통로의 개폐 상태를 검지하기 위해서는, 리밋 스위치를 사용하여 밸브 로드의 상단 위치와 하단 위치를 검출하는 것이 알려져 있지만, 이러한 개방도 검지 장치는, 완전 개방 또는 완전 폐쇄인 것은 알 수 있으나, 개방도 5%나 개방도 95% 등의 중간 상태에 대해서는 검지할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 특허문헌 1에서는, 자동 밸브의 케이싱에 고정된 변위 센서와, 밸브 로드에 일체로 부착된 테이퍼 원통형 타깃을 사용하여, 밸브 로드의 상하 이동에 수반하여 이동하는 타깃의 경사형 검지면(테이퍼 원통면)에 면한 변위 센서의 계측값으로부터 유체 통로의 개방도를 검지하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치가 제안되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 제2690886호 공보

상기 특허문헌 1의 밸브 스트로크의 연속 감시 장치(본 명세서에서, 「자동 밸브용 개방도 검지 장치」라 함)는, 자동 밸브를 전용(專用)의 형상으로 형성하고, 이것에 변위 센서 및 타깃을 각각 부착해야 하여, 기존의 자동 밸브에 적용할 수 없다고 하는 문제가 있고, 또한 배관 시공시, 교환시, 유지 보수시 등에 개방도 검지 장치를 조립하는 작업이 번거롭다고 하는 문제가 있으며, 또한 조립시에 검출 정밀도를 확보하는 것이 어렵다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은, 자동 밸브에의 조립 작업 및 조립시의 검출 정밀도의 확보가 용이하고, 기존의 자동 밸브에도 용이하게 적용할 수 있는 자동 밸브용 개방도 검지 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치는, 액추에이터의 작동에 수반되는 밸브 로드의 이동에 의해 밸브 본체 내의 유체 통로가 개폐되는 자동 밸브에 설치되는 자동 밸브용 개방도 검지 장치로서, 밸브 본체에 착탈 가능하게 부착되는 베이스 부재와, 밸브 로드와 함께 이동하는 변위 센서와, 변위 센서에 의해 검출되는 경사형의 검지면을 갖는 타깃을 구비하고, 변위 센서 및 타깃이 베이스 부재에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

자동 밸브로서는, 밸브 로드 상단부가 케이싱보다 상방으로 돌출되어 있는 것이 필요해진다. 또한, 밸브 로드 상단부에는, 변위 센서가 부착된 센서 지지 부재의 하단을 받치는 센서 위치 결정면이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하기 위해서는, 예컨대 밸브 로드의 상단부를 가공하여 평탄한 면을 형성하거나, 상단부에 축방향으로 연장되는 암나사부가 마련되어 있는 밸브 로드에 평탄한 정상면을 갖는 수나사 부재를 조여넣도록 하면 된다. 센서 위치 결정면은, 평탄한 면에 한정되는 것이 아니라, 센서 지지 부재의 하단을 받칠 수 있는 면이면, 어떠한 면이어도 좋다.

자동 밸브는, 밸브 로드 상단부가 케이싱보다 상방으로 돌출되어 있는 것 이외의 구성에 대해서는 한정되지 않으며, 통상, 유체 통로가 마련된 밸브 본체와, 밸브 본체의 상방에 마련된 케이싱과, 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상승 또는 하강하는 것에 의해 밸브체를 개방 또는 폐쇄 방향으로 이동시키는 밸브 로드와, 밸브 로드를 구동하는 액추에이터를 구비하는 것으로 된다.

액추에이터는, 밸브 로드를 상하 이동시키는 구동 수단으로서, 예컨대 압축 공기를 이용한 것(공압식 액추에이터)이지만, 솔레노이드를 사용한 것(전자식 액추에이터) 또는 그 외의 구동 수단을 이용한 것이어도 좋다.

경사형의 검지면은, 예컨대 밸브 로드의 축방향(이동 방향)에 대하여 예컨대 1˚~10˚ 정도 경사진 직선형의 경사면으로 되지만, 밸브 로드가 이동했을 때에 변위 센서의 계측값이 변화되는 것이면 좋고, 직선형의 경사면에 한정되는 것이 아니다.

이 개방도 검지 장치를 자동 밸브에 부착할 때에는, 변위 센서 및 타깃을 베이스 부재에 미리 조립해 둔 후, 이것을 자동 밸브(의 케이싱의 정상면)에 착탈 가능하게 부착하면 되어, 자동 밸브에의 조립 작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 변위 센서 및 타깃의 위치 결정을 자동 밸브에의 조립 작업 전에 할 수 있기 때문에, 조립시의 검출 정밀도의 확보가 용이해진다. 또한, 밸브 로드 상단부가 케이싱보다 상방으로 돌출되어 있는 자동 밸브이면, 이 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 설치가 가능하기 때문에, 기존의 자동 밸브에도 용이하게 적용할 수 있다.

자동 밸브는, 밸브 로드 상단부가 케이싱보다 상방으로 돌출되어 있는 것이 되어, 밸브 로드 상단부에, 센서 지지 부재의 하단을 받치는 센서 위치 결정면이 마련되어 있고, 센서 지지 부재 및 타깃이 베이스 부재에 부착되며, 베이스 부재가 밸브 로드 상단부에 착탈 가능하게 부착되어 있는 것이 바람직하다.

변위 센서로서는, 예컨대 평면 코일, 발진 회로 및 적산 회로를 갖고, 대향하는 도전체와의 거리 변화에 따라 발신 주파수가 변화되며, 이 주파수를 적산 회로에서 적산값으로 변환하여 디지털 출력하는 것(비접촉 자기 센서)이 되지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.

밸브 로드의 이동(상하 이동)에 수반하여, 변위 센서가 상하 이동함으로써, 변위 센서와 경사형 검지면의 거리가 변화되고, 이것을 밸브 로드의 상하 이동 거리로 환산함으로써, 유체 통로의 개방도를 검지할 수 있다.

변위 센서는, 센서 지지 부재를 통해 밸브 로드에 지지되고, 센서 지지 부재는, 안내 수단을 통해 상하 이동 가능하게 베이스 부재에 지지되는 것이 바람직하다.

안내 수단은, 예컨대 센서 지지 부재를 통해 대향하도록 베이스 부재에 세워진 안내축과, 센서 지지 부재에 형성되며 각 안내축이 삽입 관통되는 안내축 삽입 관통 구멍을 갖고, 센서 지지 부재가 안내축에 의해 안내되어 밸브 로드와 일체로 이동하도록 이루어져 있는 것이 된다. 또한 안내축은, 2개 한 쌍이 되도록 배치하는 것이 바람직하지만, 미끄럼 이동 등에 문제가 없으면, 1개여도 2개 이상이어도 좋다.

이와 같이 하면, 센서 지지 부재가 베이스 부재에 대하여 상하 이동할 때에, 기울거나 걸리거나 하지 않고, 원활한 센서 지지 부재(변위 센서)의 이동이 확보되어, 검지 정밀도가 우수한 것이 된다.

또한, 안내축이 한 쌍으로 되어, 그 각 상단부가 연결 부재에 고정되어 있고, 타깃은, 직사각형의 판형으로 되어, 밸브 로드의 이동 방향에 대하여 경사지도록, 그 하단부가 베이스 부재에, 상단부가 연결 부재에 부착되며, 이에 의해, 변위 센서에 대향하는 경사형의 검지면이 형성되어 있는 경우가 있다.

이와 같이 하면, 타깃 자체를 특수한 형상으로 가공할 필요가 없어, 가공의 수고 및 부품 비용이 저감된다. 타깃은, 베이스 부재에 세워진 사각 기둥형체로 되고, 변위 센서에 대향하는 면이 경사면으로 된 것이어도 물론 좋다.

타깃의 상단부의 연결 부재에 대한 부착 위치 및 타깃의 하단부의 베이스 부재에 대한 부착 위치는, 조정 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하기 위해서는, 예컨대 타깃은, 상하로 긴 직사각형 판형 본체를 갖고, 본체의 상하단부에, 내주에 암나사가 형성된 원통형으로 되어 본체에 대하여 상대 회전 가능한 상하 회전축이 삽입 관통되어 있으며, 베이스 부재 및 연결 부재에 각각 타깃 수납용 오목부가 형성되고, 타깃은, 그 상단부가 연결 부재의 타깃 수납용 오목부에 끼워지며, 조정 나사에 의해 연결 부재에 부착되고, 조정 나사에는, 타깃 수납용 오목부의 바닥면과 타깃에 받쳐져 있는 압축 코일 스프링이 감겨져 있으며, 타깃의 상단부는, 이 압축 코일 스프링의 압박력에 대항하여 이동시킴으로써, 위치 조정이 가능하게 되어 있고, 타깃의 상단부는, 연결 부재에 형성된 긴 구멍으로부터 멈춤 나사를 삽입 관통시켜 상측 회전축에 나사 결합시킴으로써 연결 부재에 고정되며, 타깃의 하단부는, 베이스 부재에 형성된 긴 구멍으로부터 멈춤 나사를 삽입 관통시켜 하측 회전축에 나사 결합시킴으로써 베이스 부재에 고정되어 있는 것으로 된다.

또한, 센서 지지 부재의 각 안내축 삽입 관통 구멍에, 안내축을 안내하는 원통형 리니어 부시가 삽입되어 있고, 센서 지지 부재를 하방으로 압박하는 압축 코일 스프링이 각 안내축에 끼워져 씌워져 있는 것이 바람직하다.

리니어 부시는, 궤도 홈이 형성된 안내축에 대하여 상대적으로 직선 이동 가능하게 부착되는 외통과, 안내축의 궤도 홈과 외통에 형성된 궤도 홈 사이에 마련된 복수의 볼을 구비하는 것으로, 복수의 볼이 구름 운동하는 것에 의해 원활한 상대 이동이 확보된다.

안내축과 리니어 부시의 간극은, 양자간의 덜걱거림을 없애기 위해 아주 작은 것으로 되고, 볼이 내부에서 구름 운동하는 리니어 부시가 사용됨으로써, 안내축에 대한 센서 지지 부재의 상대 이동이 덜걱거림 없이 원활한 것으로 된다. 그리고, 압축 코일 스프링이 리니어 부시를 누름으로써, 센서 지지 부재 전체가 항상 하방으로 압박되어, 센서 지지 부재의 덜걱거림도 방지된다.

센서 지지 부재에는, 수나사 부재의 하단부가 센서 지지 부재의 하면으로부터 하방으로 돌출되도록 수나사 부재가 나사 결합되어 있고, 수나사 부재는, 하단부가 밸브 로드 상단의 센서 위치 결정면에 받쳐짐으로써, 밸브 로드와 일체로 상하 이동 가능하게 되어 있는 경우가 있다.

이와 같이 하면, 수나사 부재의 축선을 기준으로 하여, 센서 지지 부재를 위치 결정할 수 있어, 센서 지지 부재의 위치 결정이 용이해진다.

베이스 부재에 지지되어 연결 부재를 지지하는 한 쌍의 지주(支柱)가 마련되어 있고, 각 지주에, 센서 지지 부재에 탄성력을 작용시키는 압박 부재가 마련되어 있는 경우가 있다.

센서 지지 부재(변위 센서)가 타깃에 대하여 이동할 때에 덜걱거리면, 정밀도가 저하된다. 타깃은, 그 하단부가 베이스 부재에, 상단부가 연결 부재에 부착되어 있기 때문에, 베이스 부재에 지지되어 연결 부재를 지지하는 한 쌍의 지주를 사용하고, 각 지주에 마련된 압박 부재에 의해 센서 지지 부재에 탄성력을 작용시킴으로써, 타깃과 변위 센서 사이의 거리가 안정되고, 검지 정밀도가 한층 더 향상된다.

본 발명의 자동 밸브용 개방도 검지 장치에는, 프로그램에 따른 소정의 처리를 실행하는 CPU가 설치되어, CPU와 내장 메모리에 의해, 완전 개방으로부터 완전 폐쇄에 이르기까지의 변위값을 기억하고, 직선 보정을 하는 것이 바람직하며, 이에 의해 밸브의 변동을 흡수할 수 있다. 또한, LED 표시등을 부착함으로써 밸브의 동작 상황을 눈으로 확인할 수도 있다.

또한, 자동 밸브가 수지제의 다이어프램을 밸브체로 하는 것으로 되어, 유체 통로의 완전 폐쇄 위치에서의 변위 센서의 출력 신호의 시간 경과에 따른 변화를 구하고, 이것이 소정값을 초과했을 때에 수지제의 다이어프램의 교환 시기가 온 것을 알리는 밸브체 교환 시기 판정 수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 밸브체 교환 시기 판정 수단은, 소요(所要)의 프로그램으로 되어, CPU에 설치된다.

수지제(예컨대 PTFE제)의 다이어프램은, 통상 백업 고무와의 2층 구조로 되어, 개폐가 반복됨으로써, 시간의 경과에 따라 변화되어(백업 고무가 주저앉아), 시일 성능이 악화되고, 또한 사용을 계속한 경우에는 파손된다. 개방도를 검지함으로써, 다이어프램의 시간 경과에 따른 변화(백업 고무의 주저앉음)는, 폐쇄 위치의 변동(백업 고무의 주저앉음에 수반하여 폐쇄 위치가 아래로 내려감)으로서 나타나기 때문에, 이것을 자동 밸브용 개방도 검지 장치로 자동 진단하여, 다이어프램 교환의 알람을 냄으로써, 다이어프램의 교환을 적절한 시기에 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 명세서에서, 「상하」는, 자동 밸브의 밸브 로드의 밸브체에 가까운 측을 위로 하고, 이것과 반대측을 아래로 하는 것으로 하지만, 이 상하는 편의적인 것이며, 자동 밸브는 상하를 반대로 하여 설치되는 경우도 있고, 또한 수평면뿐만 아니라, 수직면에 설치되는 경우도 있다.

본 발명의 자동 밸브용 개방도 검지 장치에 의하면, 자동 밸브에 착탈 가능하게 부착되는 베이스 부재와, 밸브 로드와 함께 이동하는 변위 센서와, 변위 센서에 의해 검출되는 경사형의 검지면을 갖는 타깃을 구비하며, 타깃이 베이스 부재에 고정되고, 변위 센서가 이동 가능하게 베이스 부재에 지지되어 있기 때문에, 변위 센서 및 타깃을 베이스 부재에 미리 조립해 둔 후, 이것을 자동 밸브에 부착하면 되어, 자동 밸브에의 조립 작업이 용이하고, 또한 변위 센서 및 타깃의 위치 결정을 자동 밸브에의 조립 작업 전에 할 수 있기 때문에, 조립시의 검출 정밀도의 확보가 용이해진다. 또한, 밸브 로드 상단부가 케이싱보다 상방으로 돌출되어 있는 자동 밸브이면, 이 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 설치가 가능하기 때문에, 기존의 자동 밸브에도 용이하게 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치를 구비한 유체 제어기의 1 실시형태를 도시하는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제1 실시형태의 측면 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제1 실시형태의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제1 실시형태의 정면 단면도로서, 밸브 완전 개방시의 상태를 도시하는 도면이다.
도 5는 밸브 완전 폐쇄시의 상태를 도시하는 도 4에 대응한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제어 부분을 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제2 실시형태의 측면 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 자동 밸브용 개방도 검지 장치의 제2 실시형태의 정면 단면도로서, 밸브 완전 개방시의 상태를 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치를 갖는 유체 제어기를 도시하고, 유체 제어기(1)는, 공압식 액추에이터에 의해 유체 통로가 개폐되는 자동 밸브(2)와, 자동 밸브(2)의 정상부에 설치된 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)로 이루어진다.

자동 밸브(2)는, 유체 유입 통로(11a) 및 유체 유출 통로(11b)가 마련된 밸브 본체(11)와, 밸브 본체(11)의 상방에 보닛(12)을 통해 부착된 케이싱(13)과, 보닛(12) 및 케이싱(13) 안에 상하 이동 가능하게 배치된 밸브 로드(14)와, 유체 유입 통로(11a)와 유체 유출 통로(11b)의 경계 부분에 마련된 밸브 시트(15)와, 밸브 시트(15)에 압박 또는 이격되어 유체 통로(11a)(11b)를 개폐하는 다이어프램(16)과, 밸브 로드(14) 하단부에 고정되고 다이어프램(16)과 연결된 컴프레서(17)와, 밸브 로드(14)의 중간부에 고정된 피스톤(18)과, 피스톤(18)을 하향으로 압박하는 압축 코일 스프링(탄성 부재)(19), 그리고 보닛(12)의 정상벽, 피스톤(18) 및 케이싱(13)의 둘레벽의 하단부에 의해 형성된 조작 에어 도입실(20)을 구비한다.

자동 밸브(2)의 구성은 공지의 것이며, 피스톤(18), 조작 에어 도입실(20) 등에 의해, 공압식 액추에이터가 구성되어 있다.

다이어프램(16)은, 수지제(예컨대 PTFE제)이고, 컴프레서(17)에 접하는 측의 백업 고무와의 2층 구조로 되어 있다.

이 자동 밸브(2)에 의하면, 조작 에어 도입실(20)에 압축 공기가 도입되어 있지 않은 도 1에 도시하는 상태에서는, 압축 코일 스프링(19)에 의해 압박됨으로써 밸브 로드(14)가 하방에 위치하고, 다이어프램(16)이 밸브 시트(15)에 접촉함으로써 유체 통로(11a)(11b)가 폐쇄로 되어 있으며, 조작 에어 도입실(20)에 압축 공기가 도입되면, 이에 의해 피스톤(18)에 상향의 힘이 작용하여, 밸브 로드(14)가 상방으로 이동함으로써, 유체 통로(11a)(11b)가 개방인 상태가 얻어진다.

개방도 검지 장치(3)는, 자동 밸브(2)의 유체 통로(11a)(11b)의 개방도를 수치화하여 외부에 취출하는 것으로, 베이스 플레이트(베이스 부재)(4)와, 베이스 플레이트(4)에 상하 이동 가능하게 지지된 변위 센서(5)와, 변위 센서(5)에 대향하도록 베이스 부재(4)에 경사 상태로 고정된 타깃(6)과, 이들을 덮는 캡(7)을 구비한다. 변위 센서(5) 및 타깃(6)은 모두 베이스 플레이트(4)에 유지되어 있고, 이 베이스 플레이트(4)가 자동 밸브(2)의 케이싱(13)의 정상벽에 착탈 가능하게 부착되어 있다. 캡(7)의 정상벽에는, 유체 통로(11a)(11b)의 개폐 상태를 나타내는 청색 LED 표시등(8)과, 이상을 나타내는 적색 LED 표시등(9)이 부착되어 있다.

변위 센서(5)는, 예컨대 비접촉 자기 센서로 되어, 밸브 로드(14)의 상하 이동에 수반하여, 변위 센서(5)가 상하 이동함으로써, 변위 센서(5)와 타깃(6)의 검지면(6a)과의 거리가 변화되고, 이것을 밸브 로드(14)의 상하 이동 거리로 환산함으로써, 유체 통로(11a)(11b)의 개방도를 검지할 수 있다.

이하에서는, 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)의 제1 실시형태의 상세한 구성을 설명한다.

이하의 설명에서는, 도 2의 좌우를 좌우로 하는 것으로 하고, 도 4의 우측을 앞, 좌측을 뒤로 하는 것으로 한다. 또한 도 4는 도 1의 개방도 검지 장치(3)를 확대한 단면도이고, 도 2는 도 4에 직교하는 방향의 단면도이며, 도 3은 도 2에 대응하는 평면도이고, 도 4가 유체 통로 개방인 상태를 도시하는 데 반해, 도 5는 유체 통로 폐쇄인 상태를 도시하는 단면도이다.

개방도 검지 장치(3)는, 밸브 로드(14) 상단부 삽입 관통용의 관통 구멍(4a)을 중앙부에 갖고 자동 밸브(2)의 케이싱(13)의 정상면에 착탈 가능하게 부착되는 베이스 플레이트(베이스 부재)(4)와, 밸브 로드(14)와 함께 상하 이동하는 센서 지지 부재(21)와, 센서 지지 부재(21)의 상하 이동을 안내하는 안내 수단(22)과, 센서 지지 부재(21)에 부착된 변위 센서(5)와, 변위 센서(5)에 대향하도록 베이스 플레이트(4)의 후방부에 고정되고 변위 센서(5)에 의해 검출되는 경사형의 검지면(6a)을 전방면에 갖는 타깃(6)과, 타깃(6)에 센서 지지 부재(21)를 사이에 두고 앞뒤로 대향하도록 베이스 플레이트(4)에 지지된 한 쌍의 지주(23)와, 한 쌍의 지주(23)에 지지되면서 타깃(6)의 상단부가 부착되어 있는 상부 플레이트(연결 부재)(24)와, 청색 LED 표시등(8) 및 적색 LED 표시등(9)이 설치된 정상벽을 가지며 베이스 플레이트(4)에 고정된 원통형 캡(7)을 구비한다.

베이스 플레이트(4)는, 그 좌우 가장자리부가 캡(7)의 둘레벽 하단으로부터 노출되는 크기로 되어 있고, 상부 플레이트(24)는, 캡(7) 안에 수용 가능한 크기로 되어 있다.

밸브 로드(14) 상단부는, 자동 밸브(2)의 케이싱(13)보다 상방으로 돌출되어 있고, 평탄한 정상면(25a)을 갖는 수나사 부재(25)가 나사 결합됨으로써 형성되어 있으며, 이 정상면(25a)은 센서 지지 부재(21)의 하단을 받치는 센서 위치 결정면으로 되어 있다.

센서 지지 부재(21)는, 좌우로 긴 대략 직방체형으로 되고, 좌우(길이 방향)의 중앙부에 변위 센서(5)가 배치되어 있다. 센서 지지 부재(21)의 중앙부에는, 센서 지지 부재(21)의 하면으로부터 하단부가 돌출되도록 수나사 부재(31)가 나사 결합되어 있다. 센서 지지 부재(21)의 좌우 양측에는, 수나사 부재(31)[변위 센서(5)가 배치되어 있는 부분]를 사이에 두도록 하여, 센서 지지 부재(21)를 상하 방향으로 관통하는 한 쌍의 안내축 삽입 관통 구멍(21a)이 형성되어 있다. 센서 지지 부재(21)는, 수나사 부재(31)의 하단이 밸브 로드(14) 상단의 평탄한 정상면(25a)에 받쳐짐으로써, 밸브 로드(14)와 일체로 상하 이동 가능하게 되어 있다.

안내 수단(22)은, 센서 지지 부재(21)를 통해 좌우로 대향하도록 베이스 플레이트(4)와 상부 플레이트(24) 사이에 걸쳐 고정된 한 쌍의 안내축(32)과, 센서 지지 부재(21)에 마련된 상기의 한 쌍의 안내축 삽입 관통 구멍(21a)에 의해 형성되어 있다. 각 안내축(32)은, 베이스 플레이트(4) 및 상부 플레이트(24)에 대하여 수직이 되도록 상하 방향으로 연장되어 있고, 각 안내축 삽입 관통 구멍(21a)에 각각 삽입 관통되어, 그 하단부가 베이스 플레이트(4)의 상면에 형성된 오목부에 끼워 넣어져 있다. 각 안내축(32)의 상단부는, 상부 플레이트(24)의 하면에 형성된 오목부에 끼워 넣어져 있고, 상부 플레이트(24)는, 한 쌍의 안내축(32)의 상단부끼리를 연결하는 연결 부재의 기능을 갖고 있다.

이렇게 하여, 한 쌍의 안내축(32)이 베이스 플레이트(4)에 세워지고, 센서 지지 부재(21)가 한 쌍의 안내축(32)에 의해 안내되어 밸브 로드(14)와 일체로 상하 이동하도록 이루어져 있다. 이에 의해, 센서 지지 부재(21)가 베이스 플레이트(4)에 대하여 상하 이동할 때에, 기울거나 걸리거나 하지 않아, 원활한 센서 지지 부재(21) 및 변위 센서(5)의 이동이 확보된다.

센서 지지 부재(21)의 각 안내축 삽입 관통 구멍(21a)에는, 안내축(32)을 안내하는 원통형 리니어 부시(33)가 삽입되어 있고, 압축 코일 스프링(34)이 각 안내축(32)의 상부에 끼워 씌워져, 그 상단이 상부 플레이트(24) 하면에 받쳐지며, 그 하단이 리니어 부시(33) 상면에 받쳐져 있다.

지주(23)는, 타깃(6)에 센서 지지 부재(21)를 사이에 두고 대향하도록 베이스 플레이트(4)의 전방부에 좌우 한 쌍 마련되어 있다. 지주(23)는, 수직형으로 되어, 그 하단부에 마련된 수나사부가 베이스 플레이트(4) 상면에 마련된 암나사부에 나사 결합되고, 그 상단부가 상부 플레이트(24)에 볼트(35)(도 3 참조)에 의해 고정됨으로써, 상부 플레이트(24)를 지지한다.

타깃(6)은, 상하로 긴 직사각형 판형 본체(41)를 갖고, 본체(41)의 상하단부에는 이것을 좌우 방향(폭방향)으로 관통하는 회전축 삽입 관통 구멍이 형성되며, 각 회전축 삽입 관통 구멍에, 본체(41)에 대하여 상대 회전 가능한 상하 회전축(42)(43)이 삽입 관통되어 있다. 상하 회전축(42)(43)은 모두 내주에 암나사가 형성된 원통형으로 되어 있다.

상부 플레이트(24)의 후방부의 중앙부에는, 후방으로 개구된 타깃 수납용 오목부(36)가 형성되어 있다. 베이스 플레이트(4)의 후방부의 중앙부에도, 후방으로 개구된 타깃 수납용 오목부(37)가 형성되어 있다.

타깃(6)의 본체(41) 상단부의 좌우 방향 중앙부 및 상측 회전축(42)의 좌우 방향 중앙부에는, 이들을 전후 방향으로 관통하는 조정 나사 삽입 관통 구멍이 형성되고, 상부 플레이트(24)의 타깃 수납용 오목부(36)의 바닥면의 중앙부에는, 전후 방향으로 연장되는 조정 나사용 암나사부가 마련되어 있으며, 타깃(6)은, 그 상단부가 상부 플레이트(24)의 타깃 수납용 오목부(36)에 끼워져, 전후 방향의 조정 나사(38)에 의해 상부 플레이트(24)에 부착되어 있다. 조정 나사(38)에는, 타깃 수납용 오목부(36)의 바닥면과 타깃(6)의 전방면에 받쳐져 있는 압축 코일 스프링(39)이 감겨 있고, 타깃(6)의 상단부는, 이 압축 코일 스프링(39)의 압박력에 대항하여 전후 방향으로 이동시킴으로써, 전후 방향의 위치 조정이 가능하게 되어 있다.

타깃(6)의 하단부는, 베이스 플레이트(4)의 타깃 수납용 오목부(37)에 끼워 넣어져 있다. 타깃(6)의 상단부는, 상부 플레이트(24)의 좌우측면으로부터 타깃 수납용 오목부(36)의 좌우측면까지 연장되는 앞뒤로 긴 긴 구멍(44)으로부터 멈춤 나사(46)를 삽입 관통시켜 상측 회전축(42)에 나사 결합시킴으로써 상부 플레이트(24)에 고정되고, 타깃(6)의 하단부는, 베이스 플레이트(4)의 좌우측면으로부터 타깃 수납용 오목부(37)의 좌우측면까지 연장되는 앞뒤로 긴 긴 구멍(45)으로부터 멈춤 나사(47)를 삽입 관통시켜 하측 회전축(43)에 나사 결합시킴으로써 베이스 플레이트(4)에 고정되어 있다. 상부 플레이트(24)에 형성된 긴 구멍(44) 및 베이스 플레이트(4)에 형성된 긴 구멍(45)에 의해, 타깃(6)의 상단부 및 하단부의 전후 방향 위치가 조정 가능해지고, 이에 의해, 타깃(6)의 검지면(6a)의 경사 각도가 조정 가능해지며, 센서 지지 부재(21)의 상하 이동시에 변위 센서(5)와 타깃(6)의 검지면(6a)이 간섭하는 것이 방지 가능해진다.

이렇게 하여, 타깃(6)은, 밸브 로드(14)의 이동 방향에 대하여 경사지도록, 그 하단부가 베이스 플레이트(4)에, 상단부가 상부 플레이트(24)에 부착되어 있다. 이에 의해, 검지면(6a)을 별도 가공하지 않으며, 변위 센서(5)에 대향하는 경사형의 검지면(6a)이 타깃(6)에 형성되어 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 개방도 검지 장치(3)는, 데이터 처리를 행하는 기판(CPU)(51)을 더 갖고, 기판(51)에는, 24V의 직류 전원을 공급하기 위한 전원 회로와, 변위 센서(5)의 계측값을 처리하는 제어 회로가 조립되어 있다. 제어 회로는, 내장되어 있는 프로그램에 따른 소정의 처리를 실행하여, 밸브 로드(14)의 상하 이동량(스트로크)을 아날로그 신호로서 출력하고, 완전 개방 위치 및 완전 폐쇄 위치의 검출 결과를 출력한다.

이 개방도 검지 장치(3)에 의하면, 밸브 로드(14)가 상하 이동할 때, 베이스 플레이트(4)에 고정된 타깃(6)에 대하여 변위 센서(5)가 상하 이동함으로써, 타깃(6)의 검지면(6a)과의 거리가 변화되고, 이 거리의 변화가 변위 센서(5)에 의해 계측된다. 따라서, 이 변위 센서(5)의 계측값을 검지면(6a)의 각도를 이용하여 밸브 로드(12)의 이동량으로 환산함으로써, 밸브 로드(14)의 상하 이동량[유체 통로(11a)(11b)의 개방도]을 연속적으로 검출할 수 있다.

개방도 검지 장치(3)에는, 완전 폐쇄 위치·완전 개방 위치를 설정하기 위한 수동 스위치(52)가 마련되어 있어, 유체 통로(11a)(11b)의 개방도에 대해서는, 개방도 검지 장치(3)를 자동 밸브(2)에 부착한 상태(배관 시공 후, 패킹 교환시, 유지 보수시 등)에서, 밸브 로드(14)를 완전 폐쇄 위치로 조작하여, 개방도 0%의 포인트를 설정하고, 또한 밸브 로드(14)를 완전 개방 위치로 조작하여, 개방도 100%의 포인트를 설정한다. 그리고, 제어 회로 및 내장 메모리에 의해, 완전 개방으로부터 완전 폐쇄에 이르기까지의 변위값을 기억하고, 직선 보정을 하는 것에 의해, 편차를 흡수할 수 있다.

개방도 검지 장치(3)는, 정상 작동시에는 완전 폐쇄 또는 완전 개방인 것을 표시하는 청색 LED 표시등(8)을 점등시키고, 이상시에는 알람 출력을 행하며, 적색 LED 표시등(9)을 점등시킨다.

제어 회로에는, 유체 통로(11a)(11b)의 완전 폐쇄 위치에서의 변위 센서(5)의 출력 신호의 시간 경과에 따른 변화를 구하여, 이것이 소정값을 초과했을 때에 수지제의 다이어프램(16)의 교환 시기가 온 것을 알리는 프로그램(밸브체 교환 시기 판정 수단)이 내장되어 있어, 유체 통로(11a)(11b)의 개방도의 판정까지가 실시된다.

수지제의 다이어프램(16)은, 개폐 조작이 반복됨으로써, 시간 경과에 따라 변화되어(백업 고무가 주저앉아), 시일 성능이 악화되고, 또한 사용을 계속한 경우에는, 파손된다. 다이어프램(16)의 시간 경과에 따른 변화(백업 고무의 주저앉음)는, 폐쇄 위치의 변동(백업 고무의 주저앉음에 수반하여 폐쇄 위치가 아래로 내려감)으로서 나타나기 때문에, 이것을 개방도 검지 장치(3)에서 자동 진단하고, 다이어프램(16) 교환의 알람을 냄으로써, 다이어프램(16)의 적절한 타이밍에서의 교환이 가능해진다.

다이어프램(16)의 수명은, 프로세스의 조건(온도, 압력, 개폐 속도, 개폐 횟수)에 따라 상이하기 때문에, 그 예측이 곤란하며, 사용 가능 기간을 설정해 두고, 일정 기간 사용 후에 다이어프램(16)을 교환하는 것은, 사용 가능하여도 교환하게 되거나, 교환이 지연되어 다이어프램(16)이 파손될 가능성이 있으며, 개방도를 검지하고, 이에 기초하여 다이어프램(16)을 교환하는 것에 의해, 다이어프램(16)이 파손되기 전에 낭비 없는 교환이 가능해진다.

상기한 개방도 검지 장치(3)는, 미리 조립되어, 자동 밸브(2)의 밸브 로드(14) 상단부에 수나사 부재(25)가 나사 결합된 후, 베이스 플레이트(4)에 형성된 볼트 삽입 관통 구멍(48) 및 케이싱(13)에 형성된 나사 구멍을 사용하여 볼트에 의해 케이싱(13)에 착탈 가능하게 부착된다.

또한, 개방도 검지 장치(3)를 조립하기 위해서는, 우선 센서 지지 부재(21)를 안내하는 한 쌍의 안내축(32)의 각 하단부를 베이스 플레이트(4)에 마련된 안내축 삽입용 오목부에 끼워 넣고, 또한 한 쌍의 지주(23)의 하단부에 마련된 수나사부를 베이스 플레이트(4)에 마련된 암나사부에 조여넣으며, 이어서 변위 센서(5)가 부착된 센서 지지 부재(21)를 한 쌍의 안내축(32)에 끼워, 리니어 부시(33) 및 압축 코일 스프링(34)을 배치하고, 이어서 상부 플레이트(24)를 한 쌍의 지주(23)의 상단부에 볼트(35)로 고정하며, 이어서 상하 회전축(42)(43)을 끼워 넣은 타깃(6)을 조정 나사(38)에 의해 상부 플레이트(24)에 부착하고, 이어서 상부 플레이트(24)의 긴 구멍(44) 및 베이스 플레이트(4)의 긴 구멍(45)을 사용하여, 멈춤 나사(46)(47)에 의해 타깃(6)을 변위 센서(5)에 간섭하지 않도록 고정한다.

도 7 및 도 8에, 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)의 제2 실시형태를 도시한다. 도 7 및 도 8에서, 제1 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 각 지주(23)에, 센서 지지 부재(21)에 탄성력을 작용시키는 L자형 판스프링(압박 부재)(50)이 설치되어 있다. 각 판스프링(50)은, 그 수평 부분(50a)이 지주(23)의 상단면과 상부 플레이트(24)의 하면에 협지되고, 수평 부분(50a)에 대하여 굴곡된 부분(50b)이 지주(23)와 센서 지지 부재(21) 사이에서 하방으로 연장되어 있다. 판스프링(50)은, 프리 상태에서, 수직에 대하여 하단이 센서 지지 부재(21)측에 위치하는 경사 상태로 되어 있고, 센서 지지 부재(21)에 접촉함으로써, 센서 지지 부재(21)에 탄성력을 부여하도록 되어 있다.

이 실시형태에서, 센서 지지 부재(21)가 밸브 로드(14)와 일체로 이동하는 가동 부재로 되어 있고, 베이스 플레이트(4), 타깃(6), 지주(23) 및 상부 플레이트(24)는, 고정 부재로 되어 있다. 여기서, 센서 지지 부재(21)가 이동할 때에, 나사 결합 부분의 덜걱거림 등에 의해 타깃(6)에 대한 변위 센서(5)의 위치가 변화될 가능성이 있지만, 이것이 판스프링(50)에 의해 억제된다. 이렇게 하여, 이 제2 실시형태에 의하면, 타깃(6)과 변위 센서(5) 사이의 거리가 안정되고, 검지 정밀도가 한층 더 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)는, 수지제의 다이어프램(16)의 교환 시기가 온 것을 알리는 밸브체 교환 시기 판정 수단을 갖고 있어, 수지제의 다이어프램(16)을 갖는 자동 밸브(2)에 특히 적합한 것이지만, 밸브체 교환 시기 판정 수단은 부가적인 것이고, 본 발명에 따른 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)는, 금속제의 다이어프램을 갖는 자동 밸브나 그 외의 여러 가지의 구성의 자동 밸브에 대해서도 적합하게 사용할 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 자동 밸브용 개방도 검지 장치는, 유체 통로의 개방도를 검지하기 위해 자동 밸브에 설치되기에 적합하다. 본 발명에 따르면, 자동 밸브에의 설치 작업 및 설치시의 검출 정밀도의 확보가 용이하고, 기존의 자동 밸브에도 용이하게 적용할 수 있는 자동 밸브용 개방도 검지 장치를 얻을 수 있다.

2: 자동 밸브 3: 자동 밸브용 개방도 검지 장치
4: 베이스 플레이트(베이스 부재) 5: 변위 센서
6: 타깃 6a: 검지면
11: 밸브 본체 11a: 유체 유입 통로
11b: 유체 유출 통로 13: 케이싱
14: 밸브 로드 16: 다이어프램
21: 센서 지지 부재 21a: 안내축 삽입 관통 구멍
22: 안내 수단 23: 지주
24: 상부 플레이트 25a: 정상면(센서 위치 결정면)
31: 수나사 부재 32: 안내축
33: 리니어 부시 34: 압축 코일 스프링
50: 판스프링(압박 부재)

Claims (8)

1. 액추에이터의 작동에 수반되는 밸브 로드(14)의 이동에 의해 밸브 본체(11)내의 유체 통로(11a)(11b)가 개폐되는 자동 밸브(2)에 설치되는 자동 밸브용 개방도 검지 장치(3)에 있어서,
   자동 밸브(2)에 착탈 가능하게 부착되는 베이스 부재(4)와, 밸브 로드(14)와 함께 이동하는 변위 센서(5)와, 변위 센서(5)에 의해 검출되는 경사형의 검지면(6a)을 갖는 타깃(6)을 구비하고, 타깃(6)은 베이스 부재(4)에 고정되며, 변위 센서(5)는 이동 가능하게 베이스 부재(4)에 지지되어 있고,
   변위 센서(5)는, 센서 지지 부재(21)를 통해 밸브 로드(14)에 지지되며, 센서 지지 부재(21)는, 안내 수단(22)을 통해 베이스 부재(4)에 지지되어 있고, 안내 수단(22)은, 베이스 부재(4)에 세워진 안내축(32)과, 센서 지지 부재(21)에 형성되며 안내축(32)이 삽입 관통되는 안내축 삽입 관통 구멍(21a)을 갖고, 센서 지지 부재(21)가 안내축(32)에 의해 안내되어 밸브 로드(14)와 일체로 이동하도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 자동 밸브(2)는, 밸브 로드(14) 상단부가 케이싱(13)보다 상방으로 돌출되어 있는 것이며, 밸브 로드(14) 상단부에, 센서 지지 부재(21)의 하단을 받치는 센서 위치 결정면(25a)이 마련되어 있고, 베이스 부재(4)는 밸브 로드(14) 상단부에 착탈 가능하게 부착되어 있는 것인 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
4. 제1항에 있어서, 안내축(32)은 한 쌍으로 되어, 그 각 상단부가 연결 부재(24)에 고정되어 있고, 타깃(6)은 직사각형의 판형으로 되어, 밸브 로드(14)의 이동 방향에 대하여 경사지도록, 그 하단부가 베이스 부재(4)에, 상단부가 연결 부재(24)에 부착되며, 이에 의해, 변위 센서(5)에 대향하는 경사형의 검지면(6a)이 형성되어 있는 것인 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
5. 제1항에 있어서, 센서 지지 부재(21)의 안내축 삽입 관통 구멍(21a)에, 안내축(32)을 안내하는 원통형 리니어 부시(33)가 삽입되어 있고, 센서 지지 부재(21)를 하방으로 압박하는 압축 코일 스프링(34)이 안내축(32)에 끼워져 씌워져 있는 것을 특징으로 하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
6. 제3항에 있어서, 센서 지지 부재(21)에는, 수나사 부재(31)의 하단부가 센서 지지 부재(21)의 하면으로부터 하방으로 돌출되도록 수나사 부재(31)가 나사 결합되어 있고, 수나사 부재(31)는, 하단부가 밸브 로드(14) 상단의 센서 위치 결정면(25a)에 받쳐짐으로써, 밸브 로드(14)와 일체로 상하 이동 가능하게 되어 있는 것인 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 부재(4)에 지지되어 연결 부재(24)를 지지하는 한 쌍의 지주(23)가 마련되어 있고, 각 지주(23)에는, 센서 지지 부재(21)에 탄성력을 작용시키는 압박 부재(50)가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치.
8. 제1항에 있어서, 자동 밸브는 수지제의 다이어프램을 밸브체로 하는 것이며, 유체 통로의 완전 폐쇄 위치에서의 변위 센서의 출력 신호의 시간 경과에 따른 변화를 구하고, 이것이 정해진 값을 초과했을 때에 수지제의 다이어프램의 교환 시기가 온 것을 알리는 밸브체 교환 시기 판정 수단이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 밸브용 개방도 검지 장치.

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