KR101609063B1

KR101609063B1 - 다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법

Info

Publication number: KR101609063B1
Application number: KR1020140118939A
Authority: KR
Inventors: 이중엽
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-04-04
Also published as: KR20160029427A

Abstract

본 발명은 다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극저온/고압의 환경에서 밸브의 개폐가 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 한편, 그 극저온/고압의 환경에서 밸브의 스트로크 측정이 가능하도록 하기 위한 다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법에 관한 것이다.

Description

다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법{VALVE WIHT DYNAMIC SEAL AND STROKE MEASUREMENT METHOD OF VALVE WITH DYNAMIC SEAL}

일반적으로 밸브는 유체의 통로를 형성하는 배관에 설치되어 그 유체의 흐름을 차단하거나, 지속적으로 유지되도록 제어하는 장치이다.

그러나, 이와 같은 밸브는 상온과 대기압의 환경에서는 개폐가 자유롭게 이루어질 수 있으나 고압/극저온의 환경에서는 재료의 수축으로 인해 개폐시 마찰력이 크게 발생되면서 그 개폐가 원활하게 이루어지지 못하는 것은 물론, 밸브의 스트로크 측정이 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1096525호(2011.12.20.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 극저온/고압의 환경에서 밸브의 개폐가 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 한편, 그 극저온/고압의 환경에서 밸브의 스트로크 측정이 가능하도록 하기 위한 다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내측으로 유체가 유입되는 유입구와, 유입된 유체가 배출되는 배출구가 상호 연통되는 유로공간과 함께 가스가 저장되는 공간부가 형성되고, 외측으로 상기 공간부와 연통되며 외부로부터 가스가 유입되거나, 그 유입된 가스가 배출되는 유출입구가 형성되는 하우징; 상기 공간부로의 가스의 유출입에 따라 상기 하우징의 내부를 승,하강하면서 상기 유로공간을 개폐하는 개폐수단; 및 일단부는 상기 개폐수단에 연결되고 타단부는 상기 하우징을 통과하는 한편, 상기 개폐수단의 승,하강에 따라 함께 승,하강되는 이송로드를 포함하는 밸브에 구비되는 다이나믹실로서, 상기 하우징은, 상기 이송로드의 타단부가 통과되는 중공이 형성되고, 상기 밸브에 구비되는 다이나믹실은, 상기 중공에 위치되며, 상기 이송로드에 결합되어 그 중공과의 사이를 기밀하는 기밀링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브에 구비되는 다이나믹실을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 기밀링은, Kel-F 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기밀링의 내측에 매립되는 금속재 보강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보강수단은, 상기 기밀링의 중앙부를 중심으로 방사형상으로 매립 설치되는 복수의 보강바를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 복수의 보강바는, 각각 양단부가 상기 기밀링의 길이방향으로 연장 형성되고, 타단부가 상기 기밀링의 상부로 인입되고, 일단부가 그 기밀링의 상부면과 동일면을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 복수의 보강바는, 각각 외주면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보강수단은, 상기 기밀링의 상부면 둘레를 따라 매립 설치되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브에 구비되는 다이나믹실을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 하우징은, 하부에 전후방향 또는 양측방향으로 관통되며, 상기 중공과 연통되는 투시공이 형성되고, 상기 이송로드는, 타단부가 상기 중공을 통과하여 상기 투시공에 위치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 밸브의 스트로크를 측정하는 측정방법으로서, 상기 이송로드의 타단부에 스트로크 측정장치가 연결되며, 상기 유출입구를 통해 가스가 상기 공간부로 유입되거나, 그 유입된 가스가 배출됨에 따라 상기 밸브의 개폐 스트로크를 측정하는 것을 특징으로 하는 밸브의 스트로크 측정방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 밸브가 극저온/고압의 환경에 노출된 경우에도 다이나믹실의 의한 마찰력의 최소화로 밸브의 개폐가 원활하게 이루어질 수 있는 한편, 그 극저온/고압의 환경에서도 밸브의 스트로크 측정이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다이나믹실이 구비된 밸브를 나타낸 정 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다이나믹실이 구비된 밸브를 나타낸 측 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 다이나믹실이 구비된 밸브에서 다이나믹실을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다이나믹실이 구비된 밸브에서 유로공간의 개폐상태를 나타낸 정 단면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 다이나믹실(Dynamic Seal)(1)은 유체가 유입되는 유입구(111)와, 유입된 유체가 배출되는 배출구(112)가 상호 연통되는 유로공간(113)을 형성하는 하우징(110), 외부로부터 상기 하우징(110)으로의 가스의 유출입에 따라 그 하우징(110)의 내부를 직선운동하면서 상기 유로공간(113)을 개폐하는 개폐수단(120) 및 일단부는 상기 개폐수단(120)에 연결되고 타단부는 상기 하우징(110)을 통과하는 이송로드(130)를 포함하는 밸브(100)에 구비되는 것으로서, 상기 하우징(110)은 상기 이송로드(130)의 타단부가 통과되는 중공(114)이 형성되며, 상기 다이나믹실(1)은 상기 중공(114)에 위치되고 상기 이송로드(130)에 결합되어 그 중공(114)과의 사이를 기밀하는 기밀링(10)을 포함한다.

여기서, 상기 이송로드(130)는 양단부가 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 상,하 방향을 향하는 것으로 이해될 수 있다.

상기 하우징(110)은 상,하 방향으로 연장 형성되며, 상기 유입구(111) 및 상기 배출구(112)에는 별도의 다른 구조물이 연결된다.

상기 유로공간(113)은 상기 하우징(110)의 상부 내측에 위치되며 양단부가 개방되는 형태를 이루고, 상기 개폐수단(120)의 조절에 따라 개폐되는 형태를 이룬다.

다시 말하면, 상기 유입구(111) 및 상기 배출구(112)는 상기 유로공간(113)의 양단부 사이를 개폐하는 상기 개폐수단(120)의 조절에 따라 서로 연통되거나, 차단된다.

상기 하우징(110)은 상기 유로공간(113)의 하부 내측으로 공간부(115)가 형성되고, 외측으로 그 공간부(115)와 연통되며 외부로부터 가스가 유입되거나, 그 유입된 가스가 배출되는 유출입구(116)가 형성된다. 여기서, 상기 공간부(115)는 상기 유로공간(113)의 하부에 위치되되, 그 유로공간(113)과 서로 연통되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

상기 유출입구(116)에는 외부로부터의 가스의 공급과 함께 그 공급된 가스의 배출을 조절하는 별도의 다른 기계장치 등이 연결될 수 있다. 상기 기계장치는 액추에이터로 이루어질 수 있으며, 상기 가스는 헬륨으로 이루어지면서 220bar의 압력이 되도록 공급되는 것이 바람직하다.

상기 개폐수단(120)은 상기 유로공간(113)에 위치되며, 상기 유출입구(116)로의 가스의 유입 또는 유출에 따라 그 유로공간(113)을 개폐하는 포핏(121), 일단부는 상기 포핏(121)에 연결되고 타단부는 그 유로공간(113)을 통과하여 상기 공간부(115)에 위치되는 피스톤로드(122) 및 상기 피스톤로드(122)의 타단부에 연결되며 상기 공간부(115)로 유출입되는 가스의 압력에 따라 상기 하우징(110)의 내부를 승,하강하며 직선운동하는 피스톤(123)을 포함한다.

상기 이송로드(130)는 일단부가 상기 피스톤(123)에 연결되고 타단부가 상기 중(114)을 통과한다.

상기 밸브(100)는 상기 공간부(115)로의 가스의 유출입에 따라 상기 피스톤(123)의 승,하강이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 스프링(미도시)을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

상기 하우징(110)은 하부에 전후방향 또는 양측방향으로 관통되며, 상기 중공(114)과 연통되는 투시공(117)이 형성된다.

상기 투시공(117)에는 상기 중공(114)을 통과하는 상기 이송로드(130)의 타단부가 위치되면서 상기 유출입구(116)로의 가스의 유입 또는 배출에 따른 상기 개폐수단(120)의 개폐에 따라 상기 이송로드(130)의 직선운동을 통해 상기 유로공간(113)의 개폐 정도를 확인할 수 있다.

일반적으로 밸브는 극저온/고압의 환경에 노출된 경우, 작동시 재료의 수축으로 인해 마찰력이 증가한다. 이에 따라 밸브의 스트로크 측정의 정확성을 기대하기 어렵다.

상기 다이나믹실(1)은 상기 밸브(100)가 극저온/고압의 환경에 노출된 경우에도 마찰력이 적게 작용하도록 하여 마찰력 최소화에 의한 스트로크 측정의 정확도를 높일 수 있다.

상기 다이나믹실(1)은 승,하강에 따라 상기 중공(114)이 이루는 표면과의 마찰력이 최소가 되도록 하여 상기 개폐수단(110)의 개폐가 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 기밀링(10)은 수지재료 중 특수재질인 Kel-F로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 이송로드(130)는 상기 중공(114)에 위치되며, 상기 기밀링(10)을 중심으로 상,하부에 상,하부단턱(131,132)이 형성된다.

상기 다이나믹실(1)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 기밀링(10)의 내측에 매립되는 금속재 보강수단(20)을 더 포함할 수 있다.

상기 보강수단(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기밀링(10)의 중앙부를 중심으로 방사형상으로 배치되는 복수의 보강바(21)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 보강바(21)는 양단부를 가지며, 타단부가 상기 기밀링(10)의 상부로 인입되고, 일단부가 그 기밀링(10)의 상부면과 동일면을 이룬다.

상기 보강바(21)의 외주면에 요철 등이 형성될 수 있다. 이는, 상기 기밀링(10)과의 접촉면적이 증가되도록 하여 그 기밀링(10)으로부터의 이탈을 방지하기 위함으로 이해될 수 있다.

또는, 상기 보강수단(20)은 4에 도시된 바와 같이 상기 기밀링(10)의 상부면 둘레를 따라 매립 설치되는 스프링(22)을 포함할 수 있다.

상기 스프링(22)은 일반적인 형태의 코일스프링으로 이루어지며, 상기 기밀링(10)은 상부면에 상기 스프링(22)이 매립될 수 있도록 환형홈(11)이 형성된다.

그리고, 상기 스프링(22)은 상기 기밀링(10)의 상부면과 동일면을 이루거나 그 상부면보다 상방향으로 돌출될 수 있다.

이로 인해, 상기 다이나믹실(1)은 고압 등에 의해 상기 기밀링(10)이 파괴되는 것을 방지하여 상기 중공(124)과의 기밀을 유지할 수 있다.

한편, 극저온/고압 상태에서의 상기 밸브(100)의 스트로크 측정방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 상기 이송로드(130)의 하단부에 스트로크 측정장치(200)를 연결하여 진행할 수 있다.

상기 스트로크 측정장치(200)는 일반적인 형태의 LVDT(Line Variable Differential Transformer)(201)를 포함할 수 있으며, 상기 유로공간(113)의 개폐상태를 측정한다.

상기 밸브(100)는 상기 투시공(117)에서 상기 이송로드(130)와 상기 스트로크 측정장치(200)를 연결하는 연결수단(140)을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징(110)은 상기 투시공(117)을 이루는 하부면으로부터 하방향으로 연장 형성되는 가이드공(118)이 형성되며, 상기 스트로크 측정장치(200)는 일단부가 상기 연결수단(140)에 의해 상기 이송로드(130)에 연결되고 타단부가 상기 가이드공(118)을 통과하는 스트로크측정바(202), 일단부는 상기 가이드공(118)으로 인입되어 고정되고 타단부에 상기 LVDT(201)가 연결되며 그 일단부 내측으로 상기 스트로크측정바(202)가 길이방향으로 이동가능하게 결합되는 케이싱(203)을 더 포함할 수 있다.

상기 연결수단(140)은 양단부가 개방되고 내주면에 나사산이 형성되어 그 양단부 내측으로 상기 이송로드(130) 및 상기 스트로크측정바(202)가 나사결합되는 소켓(141) 및 상기 소켓(141)의 상,하부에 위치되며 상기 이송로드(130) 및 상기 스트로크측정바(202)에 나사결합되는 한 쌍의 체결부재(142)를 포함한다.

상기 연결수단(140)은 상기 투시공(117)에 위치되면서 상기 개폐수단(120)의 직선운동에 따라 함께 이동되며, 그 이동 정도를 판단하여 상기 유로공간(113)의 개폐 여부를 확인할 수 있도록 할 수도 있다.

이를 자세히 설명하면, 상기 밸브(100)는 상기 유출입구(116)를 통해 상기 공간부(115)로 유입되는 가스의 가압에 따라 상기 피스톤(123)이 승강된다.

상기 피스톤(123)의 승강에 따라 그 피스톤(123)에 연결된 상기 피스톤로드(122)가 함께 승강되면서 상기 유로공간(113)을 차단하고 있는 상기 포핏(121)이 승강된다.

상기 포핏(131)의 승강에 따라 도 5에 도시된 바와 같이 상기 유로공간(113)이 개방된다.

그리고, 상기 스트로크 측정장치(200)는 상기 포핏(121)의 들어올림 정도를 측정한다.

이때에는, 상기 밸브에 구비되는 다이나믹실(1)은 상기 공간부(122a)에 존재하는 고압의 가스가 외부로 누설되지 않도록 차단한다.

이와 같은 과정을 통해 상기 스트로크 측정장치(200)는 극저온/고압의 환경에서 상기 밸브(100)의 스트로크를 측정할 수 있다.

이로 인해, 상기 다이나믹실(1)은 상기 고압/극저온의 환경에서 상기 밸브(100)의 개폐가 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 한편, 고압/극저온의 환경에서 상기 밸브(100)의 스트로크 측정이 가능하도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 다이나믹실이 구비된 밸브 및 그 밸브의 스트로크 측정방법을 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 다이나믹실 10 : 기밀링
20 : 보강수단 21 : 보강바
22 : 스프링 110 : 하우징
111 : 유입구 112 : 배출구
113 : 유로공간 114 : 중공
115 : 공간부 116 : 유출입구
117 : 투시공 118 : 가이드공
120 : 개폐수단 121 : 포핏
122 : 피스톤로드 123 : 피스톤
130 : 이송로드 140 : 연결수단
141 : 소켓 142 : 체결부재
200 : 스트로크 측정장치 201 : LVDT
202 : 스트로크측정바 203 : 케이싱

Claims

내측으로 유체가 유입되는 유입구와, 유입된 유체가 배출되는 배출구가 상호 연통되는 유로공간과 함께 가스가 저장되는 공간부가 형성되고, 외측으로 상기 공간부와 연통되며 외부로부터 가스가 유입되거나, 그 유입된 가스가 배출되는 유출입구가 형성되는 하우징;
상기 공간부로의 가스의 유출입에 따라 상기 하우징의 내부를 승,하강하면서 상기 유로공간을 개폐하는 개폐수단; 및
일단부는 상기 개폐수단에 연결되고 타단부는 상기 하우징을 통과하는 한편, 상기 개폐수단의 승,하강에 따라 함께 승,하강되는 이송로드가 구비되는 다이나믹실을 포함하는 밸브로써,
상기 하우징은,
상기 이송로드의 타단부가 통과되는 중공이 형성되고, 하부에 전후방향 또는 양측방향으로 관통되며 상기 중공과 연통되는 투시공이 형성되고,
상기 다이나믹실은,
상기 중공에 위치되며, 상기 이송로드에 결합되어 그 중공과의 사이를 기밀하는 기밀링을 포함하고,
상기 이송로드는,
타단부가 상기 중공을 통과하여 상기 투시공에 위치되는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 기밀링의 내측에 매립되는 금속재 보강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
제 3항에 있어서,
상기 보강수단은,
상기 기밀링의 중앙부를 중심으로 방사형상으로 매립 설치되는 복수의 보강바를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
제 4항에 있어서,
상기 복수의 보강바는,
각각 양단부가 상기 기밀링의 길이방향으로 연장 형성되고, 타단부가 상기 기밀링의 상부로 인입되며, 일단부가 그 기밀링의 상부면과 동일면을 이루는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
제 5항에 있어서,
상기 복수의 보강바는,
각각 외주면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
제 3항에 있어서,
상기 보강수단은,
상기 기밀링의 상부면 둘레를 따라 매립 설치되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브.
삭제
삭제
제 1항의 다이나믹실이 구비된 밸브의 스트로크를 측정하는 측정방법으로서,
상기 이송로드의 타단부에 스트로크 측정장치가 연결되며,
상기 유출입구를 통해 가스가 상기 공간부로 유입되거나, 그 유입된 가스가 배출됨에 따라 상기 밸브의 개폐 스트로크를 측정하는 것을 특징으로 하는 다이나믹실이 구비된 밸브의 스트로크 측정방법.