KR101740927B1 - 분체 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분체 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화력 발전소 등의 각종 플랜트 설비에서, 고온, 고압의 분체(particulate material)가 이송되는 배관에 설치되는 분체 밸브 장치에 구비된 시트(seat)부에 고착되는 잔존물의 제거내지 시트 교체를 쉽게 하여 설비의 유지 관리가 용이하도록, 분체의 누설을 방지하는 시트를, 하우징의 유입구와 배출구에 각각 내삽되어 유로를 형성하는 내부관체로 지지하여 고정시키는 분체 밸브 장치에 관한 것이다.

Description

분체 밸브 장치{METAL SEATED BALL VALVE FOR PARTICULATE MATERIAL}

본 발명은 분체 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화력 발전소 등의 각종 플랜트 설비에서, 고온, 고압의 분체(particulate material)가 이송되는 배관에 설치되는 분체 밸브 장치에 구비된 시트(seat)부에 고착되는 잔존물의 제거내지 시트 교체를 쉽게 하여 설비의 유지 관리가 용이하도록, 분체의 누설을 방지하는 시트를, 하우징의 유입구와 배출구에 각각 내삽되어 유로를 형성하는 내부관체로 지지하여 고정시키는 분체 밸브 장치에 관한 것이다.

밸브 장치는, 밸브의 개폐 형태, 방법 등에 따라 다양한 종류의 것이 있는데, 특히 밸브를 90도 회전시킴으로써, 분체를 선택적으로 소통시켜 유량을 제어하는 밸브로써, 크게 볼 밸브 장치(Ball Valve), 플러그 밸브 장치(Plug Valve), 세그먼트 볼 밸브 장치(Segment Ball Valve) 등이 있다.

이러한 밸브 장치는, 분체(또는 유체)가 이송되는 유입구와 배출구가 구비된 하우징 내부에 밸브가 회전 가능하도록 결합되며, 밸브 장착부에 분체의 누설 차단을 위한 시트(seat)부가 필수적으로 장착되어야 한다.

따라서 이러한 밸브 장치는, 밸브와 시트 간의 밀착을 통해 기밀성(밀봉력)을 유지하는 것이 매우 중요하다.

그리고 상기한 종류의 밸브 장치가, 화력 발전소 등의 각종 플랜트 설비에서 고온, 고압의 분체가 이송되는 배관에 설치되는 경우, 분체의 특성에 맞게 밸브 및 시트가 금속재, 즉 메탈(metal) 재질로 제작된다.

이러한 밸브 장치에 관한 종래 기술로써, 공개특허 제10-2008-0113664호(2008.12.31.) "메탈시트를 갖는 볼 밸브"(이하 종래 기술이라 함.)가 있는데,

상기 종래 기술은, 밸브로써 분체통로관이 구비된 볼 밸브를 채용하고, 기밀성 확보를 위하여 하우징 내측면에 메탈시트가 장착되며, 볼 밸브의 바디에 상기 메탈시트에 밀착되는 디스크가 구비되어 있다.

이러한 밸브 장치는, 내구성 및 기밀성 강화를 위해, 볼 밸브 및 디스크가 메탈시트와 동일한 종류의 메탈로 제작되는 바, 상기한 바와 같이, 고온, 고압의 분체 배관에서 기밀성 확보를 위해선, 볼 밸브와 시트 사이가 완전히 밀착된 상태에서 마찰 계수를 줄여 밸브의 회전 작동이 가능해야 한다.

이때 밸브 장치가 장기간 사용될 경우, 분체의 특성 상, 볼 밸브와 시트 사이에 분체 일부가 끼는 등의 고착이 발생할 수 쉽고, 이러한 잔존물의 고착은 밸브 장치의 작동 불능 내지 파손을 야기하므로, 잔존물의 제거 내지 시트의 교체 등과 같이, 주기적으로(또는 필요 시) 밸브 장치의 유지 보수 관리가 수반되어야 한다.

그러나 상기 종래 기술과 같은 밸브 장치는, 시트가 하우징 내부에 직접 설치되면서 고정되는 형태이기 때문에, 상기한 잔존물의 제거 내지 시트의 교체 등과 같은 유지 보수 작업 시, 볼 밸브를 비롯한 모든 부품의 분해가 필요하여 작업 시간이 어렵고 오래 걸리는 문제점이 있다.

특히 대형 밸브 장치의 경우, 그만큼 부품의 분해 및 재조립 작업이 매우 번거롭고 오래 걸리며, 작업자의 오랜 숙련도를 필요로 하기 때문에, 이에 따른 설비의 재가동에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

종래 밸브 장치의 구조 내지 부품의 설계 변경이 크게 필요하지 않으면서도, 잔존물의 제거 내지 시트의 교체 등과 같은 밸브 장치의 유지 보수 작업을 쉽고 빠르게 실시할 수 있도록, 분체 유입구와 분체 배출구 및 이들 사이에 밸브 장착부를 구비한 하우징; 상기 밸브 장착부에서, 회전을 통해 유입구와 배출구 사이의 유량을 제어하는 밸브; 상기 밸브 장착부에 구비되어, 분체의 누설을 차단하는 시트; 및 상기 유입구와, 상기 배출구에 각각 내삽되면서 유로를 형성하며, 상기 시트를 상기 밸브의 표면에 밀착되도록 지지하여 결합되는 내부관체;를 포함하여 이루어지는 분체 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 시트와 밸브 사이의 밀착력 강화를 통해, 분체의 누설을 완벽하게 방지할 수 있도록, 내부관체와 시트 사이에, 시트를 탄성 지지하는 탄성체가 구비되어 있는 분체 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은, 내부관체를 이용한 시트와 탄성체와 시트 리테이너의 설치가 용이하고, 시트, 탄성체, 시트 리테이너가 안전하게 고정 유지될 수 있도록 내부관체의 내측단 외주면에 오목 형성된 수용홈을 구비하고, 상기 수용홈의 외측에서 내측으로, 탄성체, 시트 리테이너, 시트가 순차적으로 끼워져 결합되어 있는 분체 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 분체 밸브 장치는,

분체 유입구와 분체 배출구 및 이들 사이에 밸브 장착부를 구비한 하우징;

상기 밸브 장착부에서, 회전을 통해 유입구와 배출구 사이의 유량을 제어하는 밸브;

상기 밸브 장착부에 구비되어, 분체의 누설을 차단하는 시트; 및

상기 유입구와, 상기 배출구에 각각 내삽되면서 유로를 형성하며, 상기 시트를 상기 밸브의 표면에 밀착되도록 지지하여 결합되는 내부관체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 분체 밸브 장치에서,

상기 내부관체와 상기 시트 사이에는, 상기 시트를 탄성 지지하는 탄성체가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 분체 밸브 장치에서,

상기 내부관체는, 내측단 외주면에 오목 형성된 수용홈을 구비하고,

상기 수용홈 외측에 상기 탄성체가 구비되고, 상기 수용홈 내측에 상기 시트의 돌기부가 끼워져 결합되며, 상기 탄성체와 상기 돌기부 사이의 수용홈에 시트 리테이너가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 분체 밸브 장치에서,

상기 밸브는, 볼 밸브, 플러그 밸브, 세그먼트 볼 밸브 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 분체 밸브 장치는, 종래 밸브 장치에서 시트가 하우징 내부에 직접 설치되는 것에서 탈피하여, 유입구와 배출구에 상응하는 유로를 형성하는 내부관체를 하우징에 내삽시키고, 이 내부관체를 이용해 시트, 시트 리테이너, 탄성체를 고정시켜, 밸브 장치의 유지 보수 관리를 위한, 시트에 고착된 잔존물의 제거 내지 시트 등의 부품 교체 작업을 쉽고 빠르게 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분체 밸브 장치를 정면에서 바라본 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 분체 밸브 장치의 외관을 바라본 정면도 및 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 분체 밸브 장치의 액추에이터 제어부를 도시한 회로도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 분체 밸브 장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 도 1을 바라보는 방향을 기준으로 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 밸브 장착부를 중심으로 각각 좌, 우측을 외측으로 하여 내외를 정하며, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 분체 밸브 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은, 화력 발전소 등과 같은 각종 플랜드 설비의 배관에 설치되어 분체(또는 유체)의 유송 제어에 사용되는 분체 밸브 장치에 관한 것으로,

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 배관에 설치되는 하우징(10)과, 하우징(10) 내의 분체 이송 흐름을 제어하는 밸브(20) 및 밸브(20) 작동을 위한 구동수단(액추에이터(A))을 포함한다.

상기 하우징(10)은, 일측에 분체 유입구(11)가 형성되고, 타측에 분체 배출구(12)가 형성되어 있으며, 유입구(11)와 배출구(12) 사이에 밸브 장착부(미지칭)가 마련되어, 하나의 유로를 형성한다.

이러한 하우징(10)은, 밸브 장착부에서 수직방향으로 밸브(20)의 스템(22)이 관통하여 결합되는 축설부가 형성되어 있으며,

축설부를 형성하는 보닛(14)에 브래킷이 결합되어, 밸브(20)의 회전, 즉 스템(22)의 회전 동력을 제공하기 위한 구동수단이 구비된다.

도 1에서 미설명 도면 부호 13은, 보닛(14)의 결합 및 유입구(11)와 배출구(12)의 배관 연결을 위한 하우징(10)의 바디이고,

미설명 도면 부호 15는, 스템(22)을 지지하면서 구동수단이 설치되는 브래킷의 결합을 위한 그랜드 플레이트이다.

이러한 바디(13), 보닛(14), 그랜드 플레이트(15), 스템(22) 사이에는, 스템(22)의 회전 및 부품들 사이의 기밀성 확보를 위한, 각종 패킹(packing), 실링(seal), 개스킷(gasket), 부쉬(bush), 와셔(whaser), 오링(o-ring) 등이 구비될 수 있으며, 이러한 구성들은 본 발명의 본질적인 특징과는 연관성이 적으므로 상세한 설명을 생략한다.

한편 본 발명은, 밸브(20), 즉 스템(22)의 회전을 위한 구동수단으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터(A)가 사용되며, 도면에 도시되지 않았으나 경우에 따라 액추에이터(A)와 별개로 밸브(20)를 수동 회전시킬 수 있는 핸들의 추가도 가능하다.

이러한 액추에이터(A)는, 스템(22)의 회전각도 제한을 위한 리미트 스위치(limit switch), 에어 셋(air set), 각종 솔 밸브(sol. valve)가 장착될 수 있으며, 액추에이터(A)의 구체적인 구동 방식은 공지된 것이므로 설명을 생략하고, 다만 액추에이터(A)에 구비된 제어부의 개폐신호 송신과 관련된 구체적인 설명은 후술한다.

다시 도 1에 도시된 바와 같이, 그리고 상기 밸브 장착부에 장착되는 밸브(20)는, 양방향(또는 일방향) 90ㅀ회전을 통해 유입구(11)와 배출구(12) 사이를 개폐하여, 분체의 유송을 제어하는 것으로, 밸브(20)의 개폐 방식이나 형태에 따라 볼 밸브, 플러그 밸브, 세그먼트 볼 밸브로 구분된다.

도 1에는 본 발명의 밸브(20)로써 볼 밸브(21)가 대표적으로 도시되어 있는데,

이러한 본 밸브(20)는, 원구형 바디를 갖고, 유입구(11)와 배출구(12)의 크기에 상응하도록 수평방향으로 형성된 분체 소통로(21a)가 원구형 바디를 관통하여 구비된다.

그리고 원구형 바디 상측 중앙에는, 구동수단(액추에이터(A))에 의하여 작동하는 스템(22)이 결합되어 볼 밸브(21)가 회전 작동한다.

상기 스템(22)이 90ㅀ회전하면, 볼 밸브(21)에 마련된 소통로(21a)의 양측 개구부가 하우징(10)의 유입구(11)와 배출구(12)를 향함에 따라, 유입구(11), 소통로(21a), 배출구(12)가 모두 연통된 상태가 되어, 밸브 장치가 개방되면서 분체가 유입구(11)에서 배출구(12) 방향으로 이송되고,

다시 상기 스템(22)이 90ㅀ회전하면, 볼 밸브(21)에 마련된 소통로(21a)의 양측 개구부가, 하우징(10)의 유입구(11)와 배출구(12)가 형성되지 않은 밸브 장착부의 내측면을 향함에 따라, 소통로(21a)가 형성되지 않은 원구형 바디의 외주면이 상기 유입구(11)와 배출구(12)를 차폐시켜 밸브 장치가 폐쇄되면서 분체의 이송이 차단된다.

그리고 도면에 도시되지 않은, 플러그 밸브는 소통로가 형성된 바디가 원추형으로 이루어진다는 점에서 볼 밸브(21)와 차이가 있고, 세그먼트 볼 밸브는 바디가 반구형으로 이루어져 바디의 내부가 유입구(11)의 형상에 상응하는 빈 공간의 소통로가 형성된다는 점에서 볼 밸브(21)와 차이가 있으며,

이러한 플러그 밸브 및 세그먼트 볼 밸브의 개폐 방식은 상술한 볼 밸브(21)와 대동소이하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 밸브(20)는, 상기 볼 밸브(21), 플러그 밸브(미도시), 세그먼트 볼 밸브(미도시) 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 이에 대응하여 시트(16)의 형상 내지 장착 위치가 변경될 수 있으나, 이는 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자라면 충분이 예측할 수 있으므로, 이하에서는 도면에 도시된 볼 밸브(21)를 대표하여 본 발명을 설명하고, 이로 인해 본 발명의 권리 해석이 제한되어서는 안 될 것이다.

다시 도 1을 참고하여, 본 발명은, 상기 밸브 장착부에 구비되는 시트(16) 및 상기 하우징(10)의 유입구(11)와 배출구(12)에 각각 내삽되어 상기 시트(16)를 고정시키는 내부관체(30)를 더 포함한다.

상기 시트(16)는, 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)를 제외한 밸브 장착부에 장착되어, 분체의 누설을 방지하는 것으로,

링 형상으로 구비되어, 유입구(11)와 배출구(12)가 연결된 밸브 장착부의 좌, 우측에 장착되면서, 볼 밸브(21)의 표면에 밀착되어 볼 밸브(21)와의 사이에 기밀성을 보장한다.

상기 내부관체(30)는, 하우징(10)의 유입구(11)와 배출구(12)에 상응하는 파이프 형상의 부재로써, 유입구(11)와 배출구(12)에 각각 내삽되면서 유체가 이송되는 유로를 형성하며, 상기 시트(16)를 상기 볼 밸브(21)의 표면에 밀착되도록 지지하면서 결합된다.

즉, 상기 내부관체(30)는, 그 자체가 유입구(11)와 배출구(12)로 기능하는 유로를 형성함과 동시에, 시트(16)를 하우징(10)의 밸브 장착부에 고정시키는 기능을 한다.

이러한 내부관체(30)는, 볼트를 통해 유입구(11)와 배출구(12)에 각각 결합되는데, 내부관체(30)의 두께가 얇으므로, 볼트가 유로 내측에서 외측의 하우징(10)으로 결합되는 것이 바람직하다.

따라서 이러한 내부관체(30)를 이용해, 시트(16)를 비롯한 후술하는 시트 리테이너(17), 탄성체(18)가 장착되면, 내부관체(30)의 탈착만으로, 시트(16)를 비롯한 밀봉 부품들 사이에 고착된 잔존물의 제거 내지 부품의 교체 작업이 가능하여, 분체 밸브 장치의 유지 보수 작업을 빠르고 쉽게 실시할 수 있다.

즉, 종래의 밸브 장치와 같이 시트(16)가 하우징(10)에 직접 결합되는 구조일 경우, 유지 보수 작업을 위해선, 밸브 장치를 배관에서 먼저 분리한 후, 하우징(10)과 볼 밸브(21)의 모든 부품들을 분해해야만, 하우징(10) 내부의 시트(16) 등에 고착된 잔존물의 제거 내지 시트(16) 등의 밀봉 부품 교체가 가능한데 비하여,

본 발명은, 시트(16) 등의 밀봉 부품이 별도의 내부관체(30)에 의해 고정되는 구조이기 때문에, 밸브 장치를 배관에서 분리한 후, 내부관체(30)의 탈착만으로 상기한 작업이 가능하여, 작업이 편리하고 작업시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

그리고 상기 내부관체(30)와 상기 시트(16) 사이에는, 상기 시트(16)를 탄성 지지하는 탄성체(18)가 구비된다.

상기 탄성체(18)는, 시트(16)를 감사는 시트 리테이너(17)를 내측 볼 밸브(21) 방향으로 가압하여, 시트(16)를 볼 밸브(21)의 표면에 밀착시켜 기밀성을 보장한다.

또한 상기 내부관체(30)는, 내측단 외주면에 오목 형성된 수용홈(미지칭)을 구비하고,

상기 수용홈의 외측에 상기 탄성체(18)가 구비되고, 상기 수용홈 내측에 상기 시트(16)의 돌기부(16a)가 끼워져 결합되며, 상기 탄성체(18)와 상기 돌기부(16a) 사이의 수용홈에 시트 리테이너(17)가 구비된다.

즉, 밸브 장착부를 사이에서 두고, 각각 좌우 외측에서 내측으로 순차적으로 적층되는 [탄성체(18) - 시트 리테이너(17) - 시트(16)] 결합체가, 하우징(10)과 내부관체(30)로 둘러쌓여, 수용홈에 고정되도록 함으로써, 이러한 밀봉 부품들의 분리 내지 이탈을 방지한다.

이러한 결합 구조는, 분체의 잔존물이 고착되기 쉬운 구조의 [탄성체(18) - 시트 리테이너(17) - 시트(16)] 사이의 틈을 내부관체(30)로 차폐시켜, 잔존물의 고착이 빠르게 심화되는 것을 방지함과 아울러, 잔존물의 제거 내지 밀봉 부품의 교체 등이 필요한 경우, 내부관체(30)의 탈착만으로 상기한 작업을 쉽고 빠르게 실시할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1에서 미설명 도면부호 17a는, 시트 리테이너(17)와 시트(16) 사이에 구비되어(보다 엄밀하게는 시트(16)의 돌기부(16a) 내, 외측면을 둘러쌓도록 구비되어), 하우징(10)의 내측면, 내부관체(30)의 외측면 사이의 기밀성 보장을 위한 시트 실이다.

한편 본 발명은, 상기한 바와 같이, 구동수단으로써, 액추에이터(A)를 통해 스템(22)의 회전을 제어하는데, 이러한 볼 밸브(21) 개폐신호를 송신하는 액추에이터(A)에 구비된 제어부의 제어신호에는, 고주파에 의한 영향, 전원부의 강한 전계장에 의한 간섭, 외부 환경(온도, 습도, 먼지 등)에 의한 영향 등, 각종 외부요인에 의해 노이즈가 유입될 가능성이 있다.

이렇게 제어신호에 유입된 노이즈는 제어신호의 전압 레벨을 급증 또는 급감시켜 각 구성의 불안정한 동작을 야기하고, 나아가 오작동 및 고장의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 이를 해결하기 위해, 상기 제어부에, 노이즈의 유입 가능성을 원천 배제한 클린 상태의 제어신호를 생성하는 신호생성모듈(100)을 구비하여, 제어신호에 유입될 노이즈를 사전에 검출 및 제거하고, 이를 통해 안정된 동작 제어가 가능하도록 하였다.

본 발명의 신호생성모듈(100)은 여러 단계를 거쳐 노이즈를 검출 및 제거하며, 최종적으로 제어신호 출력에 앞서 제어신호의 노이즈 포함 여부를 재 검출하는 것을 특징으로 한다.

이하 도 3을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신호생성모듈(100)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

(설명의 편의를 위해 이하에서 소자 단위의 명명은 구분하지 않았다. 따라서 각 소자가 포함되는 해당 회로를 통해 유추하거나 또는 도면참조부호를 통해 구분지어 해석하는 것이 바람직하다.)

도면에 도시된 바와 같이, 신호생성모듈(100)은 DC 신호용 전원을 증폭하는 노이즈증폭부(110), 증폭된 신호용 전원에 포함된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부(120), 검출된 노이즈를 제거하는 필터부(130), 노이즈 검출 시에만 필터부를 구동시키는 필터구동부(140), 노이즈가 제거된 신호용 전원으로부터 제어신호를 생성하는 신호생성부(150) 및 생성된 제어신호를 안정화하여 출력하는 신호출력부(160)를 포함하여 이루어진다.

이러한 신호생성모듈(100)은 노이즈증폭부(110)에서 DC 신호용 전원을 증폭함으로써 이에 포함된 노이즈 역시 증폭시켜 검출이 용이하도록 하고, 노이즈검출부(120)에서 증폭된 신호용 전원에 포함된 노이즈를 검출하며, 필터부(130)에서 검출된 노이즈를 제거하되, 필터구동부(140)를 통해 노이즈 검출 시에만 노이즈 제거 과정을 수행하도록 하여 불필요한 전력 소모 및 동작 과부하를 방지하고, 신호생성부(150)에서 노이즈가 제거된 신호용 전원으로부터 클린한 제어신호를 생성하며, 이를 신호출력부(160)에서 클린 여부를 확인하여 출력한다.

이하 도면을 참고하여 신호생성모듈(100)의 각 부 구성에 대한 보다 상세한 설명 및 동작 과정에 대한 설명, 그리고 그에 따른 효과에 대한 설명을 진행하기로 한다.

노이즈증폭부(110)는 신호용 전원을 1차 증폭하는 제1증폭회로(111) 및, 2차 증폭하는 제2증폭회로(112)를 포함하여 이루어진다.

제1증폭회로(111)와 제2증폭회로(112)는 동일 구조로 이루어지고, 각각 앰프(A101)(A102), 앰프(A101)(A102)의 (+)단에 연결된 분배저항(R101)(R102)(R103)(R104) 및 캐패시터(C101)(C102), 앰프(A101)(A102)의 출력단과 (-)단 사이에 상호 병렬로 연결된 피드백 저항(R105)(R106) 및 캐패시터(C105)(C106)를 포함한다.

제1증폭회로(111) 및 제2증폭회로(112)의 동작 및 효과를 제1증폭회로(111)를 예로 들어 설명하면, 앰프(A101)는 분배저항(R101)(R102)과 피드백저항(R106), 그리고 접지 저항에 의해 비반전 증폭기로 동작하여 신호용 전원의 전압 레벨을 증폭시킴에 따라 노이즈 역시 함께 증폭시켜 노이즈의 검출이 용이하도록 한다. 이때 피드백 캐패시터(C105)는 앰프(A101)의 발진을 방지한다.

제2증폭회로(112)에서도 동일한 과정을 거쳐 신호용 전원의 증폭이 이루어진다.

또한 노이즈증폭부(110)는 제1증폭회로(111)의 앰프 출력단과 제2증폭회로(112)의 앰프 (+)단이 서로 연결되는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 신호용 전원이 제1증폭회로(111)에서 1차로 증폭되고, 그 출력이 제2증폭회로(112)로 전송되어 2차 증폭됨에 따라 신호용 전원을 2중으로 보다 현저하게 증폭시켜 노이즈 검출이 용이하게 이루어지도록 한다.

다음으로, 노이즈검출부(120)는 비교기(121), 상기 비교기(121)의 (-)단에 연결된 인가회로(122), 비교기(121)의 (+)단에 연결된 기준회로(123)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 인가회로(122)는 상호 직렬 배치된 직류성분 제거용 저항(R201) 및 캐패시터(C201)와 노이즈확인용 저항(R202)을 포함한다.

또한 기준회로(123)는 상호 병렬 배치되어 노이즈 판단을 위한 기준전압을 제공하는 바이어스 저항들(R203)(R204)(R205)을 포함한다.

상기 구성 및 특징으로 이루어진 노이즈검출부(120)의 동작 및 효과에 대해 설명하면, 인가회로(122)는 노이즈증폭부(110)에서 증폭된 신호용 전원을 저항(R201) 및 캐패시터(C201)를 통해 직류성분을 제거하고 노이즈 성분만 남긴다. 이 후 노이즈 성분을 저항(R202)에 인가한다.

이 후 기준회로는 바이어스 저항들(R203)(R204)(R205)에 의해 기준전압을 생성하고, 비교기(121)가 기준전압과 저항(R202)에 인가된 노이즈 전압을 비교함으로써 노이즈 발생 여부를 검출하고, 노이즈 검출 시 필터구동부(140)에 구동신호를 전송하여 필터부(130)를 구동함으로써 신호용 전원에 포함된 노이즈를 제거하고, 노이즈 미 검출 시 필터구동부(140)에 비구동신호를 전송하거나 또는 신호를 전송하지 않아 필터부(130)를 구동시키지 않고, 신호용 전원이 바로 신호생성부로 전달되도록 한다.(비구동신호를 전송하거나 신호를 전송하지 않는 실시의 선택은 필터구동부(140)의 사양에 따라 달라질 수 있을 것이다.)

(필터구동부(140)의 구체적인 회로 구성은 이미 널리 공지된 사항인 바, 그 상세한 설명은 생략하여도 통상의 기술자의 실시에 무리가 없을 것이다.)

추가적으로, 도면에 도시된 바와 같이 노이즈검출부(120)는 릴레이로 전송하는 신호를 지연시키는 딜레이회로(124)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

딜레이회로(124)는 상호 병렬 배치되는 역방향 다이오드(D201) 및 저항(R206)과, 이에 병렬 연결된 캐패시터(C202)를 포함하여 이루어진다.

이러한 딜레이회로(124)의 구비를 통해 필터구동부(140)의 수명을 연장할 수 있는데, 일반적으로 노이즈는 연속적, 주기적으로 발생하지 않고 간헐적으로 발생하기 때문에 필터구동부(140)가 구동 및 비구동을 반복하면서 수명 저하가 발생하게 되므로, 딜레이회로(124)를 구비하여 필터구동부(140)의 작동 후 일정 시간 경과 전까지는 계속하여 필터구동부(140)를 구동하도록 하여 수명을 연장시키는 것이 바람직하다.

다음으로, 필터부(130)는 각각의 출력단과 입력단이 순차적으로 연결된 제1 내지 제3필터링회로(131)(132)(133)를 포함하여 이루어진다.

제1필터링회로(131)는 서로의 에미터와 컬렉터가 연결되어 있는 npn타입 제1 및 제2트랜지스터(Q301)(Q302)를 포함하되, 제1 및 제2트랜지스터(Q301)(Q302)의 베이스에는 각각 상호 병렬 배치된 스위칭다이오드(D301)(D302) 및 캐패시터(C301)(C302)가 연결되고, 제1트랜지스터(Q301)의 베이스와 제2트랜지스터(Q302)의 베이스 사이에는 상호 병렬 배치된 두 개의 캐패시터(C303)(C304)와, 캐패시터(C304)와 직렬을 이루는 두 저항(R303)(R304)이 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한 제2필터링회로(132)는 제1필터링회로(131)와 동일 구조를 갖는다.

아울러 제3필터링회로(133)는 상호 병렬 배치된 두 개의 캐패시터(C305)(C306)와, 캐패시터(C306)와 직렬로 연결된 두 저항(R305)(R306)을 포함하되, 제2필터링회로(132)와 제3필터링회로(133) 사이에는 역류 방지용 다이오드(D303)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징으로 이루어진 필터부(130)를 통해, 3단에 걸쳐 노이즈를 제거할 수 있어 종래의 노이즈필터에 비해 노이즈 제거 효과가 우수하고, 노이즈의 제거 후 직류에 가까운 일정한 파형을 갖는 신호용 전원을 출력할 수 있기 때문에 추가적인 정류나 직류화 과정을 거치지 않아도 되는 장점이 있다.

다음으로, 신호생성부(150)는 제어신호 생성을 위한 전압 강하를 제공하는 복수의 다이오드(D501)(D502), 이에 직렬 연결된 필터링용 인덕터(L501) 및, 다이오드들(D501)(D502)과 인덕터(L501)에 병렬 연결된 필터링용 캐패시터들(C501)(C502)(C503)(C504)을 포함하여 이루어진다.

상기한 전압 강하용 다이오드(D501)(D502)는 도면에서는 2개 구비한 것을 도시하였지만, 복수로만 구비하면 되고, 필요한 전압 강하 정도에 따라 2개 이상 구비할 수 있다.

신호생성부(150)의 동작 및 특징에 대해 설명하면, 노이즈가 제거된 신호용 전원이 전압 강하용 다이오드(D501)(D502)를 통과하면서 제어신호에 알맞은 전압 레벨로 변환되고, 변환 과정에서 유입 또는 생성되는 잡음에 대해서는 필터링용 인덕터(L501)와 필터링용 캐패시터들(C501)(C502)(C503)(C504)에 의해 제거되어, 클린한 제어신호를 생성하여 신호출력부(160)로 전송한다.

다음으로, 신호출력부(160)는 제어신호의 출력을 제어하는 출력제어소자(161), 이 출력제어소자(161)에 연결되어 제어신호에 포함된 잡음을 제거하는 안정화회로(162), 출력제어소자(161)에 연결되어 제어신호의 상태를 감지하고 출력제어소자(161)로 피드백하는 감지회로(163) 및, 출력제어소자(161)에 전원을 공급하는 전원공급회로(164)를 포함하여 이루어진다.

각 회로 별로 동작 및 특징을 살펴보면, 먼저 안정화회로(162)는 직렬 연결된 저항(R601) 및 다이오드(D601)와, 이에 병렬 연결된 캐패시터(C601)를 포함한다.

이러한 안정화회로(162)는 전달된 제어신호를 저항(R601) 및 다이오드(D601)를 통해 캐패시터(C601)에 저장함으로써 신호 유입에 대한 완충을 제공하여 제어신호의 끊김을 억제하고, 출력제어소자(161)의 과부하를 방지한다.

다음 감지회로(163)는 전압 변환용 저항(R602)과 저항(R603) 및 필터링용 캐패시터(C602)(C603)를 포함한다.

이러한 감지회로(163)는 제어신호의 전류를 저항(R602)을 통해 전압으로 변환하고, 저항(R603)에 인가되며, 캐패시터(C602)(C603)를 통해 필터링되어 출력제어소자(161)로 전달한다. 이 후 출력제어소자(161)는 감지회로(163)를 통해 최종적으로 출력될 제어신호의 노이즈 포함 여부를 확인하여 제어신호를 출력하거나 또는 제어신호의 재 필터링을 명령하게 된다.

다음 전원공급회로(164)는 전압 변환용 저항(R604)(R605), 이에 병렬 연결된 충전용 캐패시터(C604)(C605)(C606) 및, 이에 직렬 연결된 방전 방지용 다이오드(D604)를 포함하여 이루어진다.

출력제어소자(161)는 제어신호의 출력 상태를 최종적으로 점검하고 출력하기 위한 소자로 항시 구동되는 것이 바람직한데, 이에 제품 전체에 공급되는 전원은 물론 비상상황을 대비한 추가적인 전원 공급 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이를 위해 전원공급회로(164)가 신호용 전원을 적절하게 처리하여 출력제어소자(161)의 구동을 위한 전원을 별도로 공급하게끔 구비되는 것이다.

이러한 전원공급회로(164)는 전압 변환용 저항(R604)(R605)을 통해 노이즈가 제거된 신호용 전원을 캐패시터(C604)(C605)(C606)에 저장함으로써 비상 상황 발생 시에도 출력제어소자(161)로 전원이 공급될 수 있도록 하고, 이 때 다이오드(D604)를 통해 캐패시터(C604)(C605)(C606)에 충전된 전원이 방전되지 않도록 하고, 비상 상황 발생 시에는 출력제어소자(161)로 전원이 공급되도록 한다.

이상의 설명에서 각 회로를 구성하는 부가적인 소자에 대한 설명은 생략하였으나, 이는 통상의 기술자의 실시에 따라 설계 변경 가능한 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 분체 밸브 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 하우징 11 : 유입구
12 : 배출구 13 : 하우징 바디
14 : 보닛 15 : 그랜드 플레이트
16 : 시트 16a : 돌기부
17 : 시트 리테이너 17a : 시트 씰
18 : 탄성체 20 : 밸브
21 : 볼 밸브 21a : 소통로
22 : 스템 A : 액추에이터

Claims (4)

1. 분체 유입구와 분체 배출구 및 이들 사이에 밸브 장착부를 구비한 하우징;
   상기 밸브 장착부에서, 회전을 통해 유입구와 배출구 사이의 유량을 제어하는 밸브;
   상기 밸브 장착부에 구비되어, 분체의 누설을 차단하는 시트; 및
   상기 유입구와, 상기 배출구에 각각 내삽되면서 유로를 형성하며, 상기 시트를 상기 밸브의 표면에 밀착되도록 지지하여 결합되는 내부관체;를 포함하여 이루어지되,
   
   상기 밸브를 회전시키는 액추에이터의 제어부에서, 개폐신호를 송신하는 신호생성모듈은,
   
   DC 신호용 전원을 증폭하는 노이즈증폭부, 증폭된 신호용 전원에 포함된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부, 검출된 노이즈를 제거하는 필터부, 노이즈 검출 시에만 필터부를 구동시키는 필터구동부, 노이즈가 제거된 신호용 전원으로부터 제어신호를 생성하는 신호생성부 및, 생성된 제어신호의 클린 여부를 확인하여 출력하는 신호출력부를 포함하고,
   상기 노이즈증폭부는 신호용 전원을 1차 증폭하는 제1증폭회로 및, 2차 증폭하는 제2증폭회로를 포함하되,
   상기 제1증폭회로 및 상기 제2증폭회로는 각각 앰프(A101)(A102), 앰프(A101)(A102)의 (+)단에 연결된 분배저항(R101)(R102)(R103)(R104) 및 캐패시터(C101)(C102), 앰프(A101)(A102)의 출력단과 (-)단 사이에 상호 병렬로 연결된 피드백 저항(R105)(R106) 및 캐패시터(C105)(C106)를 포함하며, 상기 제1증폭회로의 앰프 출력단과 상기 제2증폭회로의 앰프 (+)단은 서로 연결되고,
   상기 노이즈검출부는 비교기, 이 비교기의 (-)단에 연결된 인가회로, 비교기의 (+)단에 연결된 기준회로를 포함하되, 상기 인가회로는 상호 직렬 배치된 직류성분 제거용 저항(R201) 및 캐패시터(C201)와 노이즈확인용 저항(R202)을 포함하고, 상기 기준회로는 상호 병렬 배치되어 노이즈 판단을 위한 기준전압을 제공하는 바이어스 저항들(R203)(R204)(R205)을 포함하고,
   상기 필터부는 각각의 출력단과 입력단이 순차적으로 연결된 제1 내지 제3필터링회로를 포함하되, 상기 제1필터링회로는 서로의 에미터와 컬렉터가 연결되어 있는 npn타입 제1 및 제2트랜지스터(Q301)(Q302)를 포함하되, 상기 제1 및 제2트랜지스터(Q301)(Q302)의 베이스에는 각각 상호 병렬 배치된 스위칭다이오드(D301)(D302) 및 캐패시터(C301)(C302)가 연결되고, 상기 제1트랜지스터(Q301)의 베이스와 상기 제2트랜지스터(Q302)의 베이스 사이에는 상호 병렬 배치된 두 개의 캐패시터(C303)(C304)와, 캐패시터(C304)와 직렬을 이루는 두 저항(R303)(R304)이 연결되고,
   상기 제2필터링회로는 상기 제1필터링회로와 동일 구조를 갖고,
   상기 제3필터링회로는 상호 병렬 배치된 두 개의 캐패시터(C305)(C306)와, 캐패시터(C306)와 직렬로 연결된 두 저항(R305)(R306)을 포함하되, 상기 제2필터링회로(132)와 상기 제3필터링회로(133) 사이에는 역류 방지용 다이오드(D303)가 구비되고,
   상기 신호생성부는 제어신호 생성을 위한 전압 강하를 제공하는 복수의 다이오드(D501)(D502), 이에 직렬 연결된 필터링용 인덕터(L501) 및, 다이오드들(D501)(D502)과 인덕터(L501)에 병렬 연결된 필터링용 캐패시터들(C501)(C502)(C503)(C504)을 포함하며,
   
   상기 신호출력부는 제어신호의 출력을 제어하는 출력제어소자, 이 출력제어소자에 연결되어 상기 제어신호에 포함된 잡음을 제거하는 안정화회로, 출력제어소자에 연결되어 제어신호의 상태를 감지하고 출력제어소자로 피드백하는 감지회로 및, 출력제어소자에 전원을 공급하는 전원공급회로를 포함하되,
   상기 안정화회로는 직렬 연결된 저항(R601) 및 다이오드(D601)와, 이에 병렬 연결된 캐패시터(C601)를 포함하고,
   상기 감지회로는 전압 변환용 저항(R602)(R603) 및 필터링용 캐패시터(C602)(C603)를 포함하고,
   상기 전원공급회로는 전압 변환용 저항(R604)(R605), 이에 병렬 연결된 충전용 캐패시터(C604)(C605)(C606) 및, 이에 직렬 연결된 방전 방지용 다이오드(D604)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분체 밸브 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 내부관체와 상기 시트 사이에는, 상기 시트를 탄성 지지하는 탄성체가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 분체 밸브 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 내부관체는, 내측단 외주면에 오목 형성된 수용홈을 구비하고,
   상기 수용홈 외측에 상기 탄성체가 구비되고, 상기 수용홈 내측에 상기 시트의 돌기부가 끼워져 결합되며, 상기 탄성체와 상기 돌기부 사이의 수용홈에 시트 리테이너가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 분체 밸브 장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 밸브는, 볼 밸브, 플러그 밸브, 세그먼트 볼 밸브 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분체 밸브 장치.

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