KR101798262B1 - 위치 센서를 갖는 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 샤프트(3)와 하나(A)로서 회전되는 셔터(2) 그리고 샤프트(3)의 회전 위치를 감지하는 센서를 포함하는 밸브에 있어서, 샤프트(3) 상으로 압박-끼움되는 타깃 홀더(4a) 그리고 샤프트(3) 상으로 활주되는 판(6)을 포함하고, 타깃 홀더(4a) 및 환형 부분(6a)은 동일한 평면 내에 있는, 밸브가 제공된다.

Description

위치 센서를 갖는 밸브{VALVE WITH POSITION SENSOR}
버터플라이 밸브, 볼 밸브 또는 구형-세그먼트 밸브(butterfly, ball or spherical-segment valve)인 지와 무관하게 1/4-회전 밸브(quarter-turn valve)의 위치의 검출 및 신호 전달 면에서 많은 해법들이 이미 개발되었다.
이들 해결책의 대부분은 밸브 및 그 작동을 설계하는 것 그리고 동작 부분에 검출을 추가하는 것에 있다. 이와 같이, 일반적으로 장치의 상부 부분 상에 또는 그 측면에 위치되는 부착된 샤프트 출구(shaft outlet) 상에 장착되는 수동, 공압 또는 유압 작동기를 위한 위치-검출기(position-detector)가 있다.
이러한 형태의 해결책은 히타치(Hitachi)의 제US 2004/0085062호, 아스코 콘트롤스(ASCO Controls)의 제US 6,242,909호, 로테크(ROTECH)의 제DE 102008014400호 및 제EP 0965821호 또는 피터 조바스(Peter Zovath)의 제US 5278530호에 이미 기재되어 있다.
이러한 해결책의 단점은 많다:
- 밸브의 샤프트의 위치의 표시가 직접적이지 않다. 밸브의 샤프트의 위치의 표시는 파단될 수 있는 가변 개수의 기계 부분 특히 파괴될 수 있는 밸브의 샤프트 자체를 통해 전달되고, 한편 동작 부분에 의한 위치의 표시는 더 이상 폐쇄 부재의 위치가 아닌 위치를 계속하여 표시한다.
- 액세서리로서 취급되는 위치-표시기(position-indicator)가 선택 사항으로서 동작 부분에 추가되고, 그에 따라 종종 과도한 장애 요인을 제공한다.
- 의약 또는 식품-가공 산업에서와 같은, 제한된 공간 내의 다수개의 밸브를 요구하는 산업 공정의 경우에, 모든 이들 검출기의 전기 연결은 연결에 많은 시간을 요구하고, 다수개의 배선 고장의 발생원이다. 이것은 설치물의 설치, 실시 및 수용과 관련되는 매우 상당한 비용으로 이어진다.
다른 해결책은 센서가 천공 또는 용접 배열부에 의해 밸브의 본체 상에 있으면 센서를 설치하는 것 또는 밸브의 하부 축 상에 장착되는 액세서리에 의해 폐쇄 부재의 위치를 검출하는 것을 제안하고 있다.
이러한 형태의 해결책은 키스톤 인터내셔널(Keystone International)의 제GB 2142710호 또는 I.C.I.의 제US 4468559호의 특허에 이미 기재되어 있다.
이들 해결책은 밸브가 변형 또는 변환될 것을 요구한다.
본 발명은 그에 대해 어떠한 변화도 수행하지 않는 상태로 표준형 1/4-회전 밸브 및 그 동작 부분을 사용함으로써 위에 기재된 결점을 극복할 것을 제안하고 있다. 새로운 설계 모드에서, 핸들, 수동 감소 유닛, 또는 공압, 유압 또는 전기 자동 작동기인 지와 무관하게 임의의 형태의 동작 부분과 사용될 수 있는 단일의 위치-센서가 구현될 것이 제안된다.
본 발명의 목적은, 작동기에 의해 작동되고 고정 판을 통과하는 샤프트와 일체로 회전되는 폐쇄 부재 그리고 샤프트의 회전 위치를 감지하는 센서를 포함하는 밸브를 제공하는 것으로서,
- 샤프트(3)와 작동기(A) 사이에서의 단지 1개의 단일의 토크 전달 커플링(single transmission coupling of torque)이 있고;
- 위치 센서는 판에 의해 지지되고, 위치 센서는,
· 소정 거리에서의 행동에 민감한 타깃을 보유하고, 그와 일체로 회전되고 샤프트를 따라 병진 이동 면에서 변위될 수 있는 방식으로 샤프트 상에 끼워지는, 환형 타깃-홀더와,
· 그와 일체로 회전되지 않는 상태로 환형 부분을 통해 샤프트 상에 나사산 결합되는 작은 판으로서, 이러한 부분은 서로에 대해 90˚인 타깃의 2개의 검출기를 포함하는, 작은 판
을 포함하고;
- 타깃-홀더 및 환형 부분은 동일한 평면 내에 있는,
것을 특징으로 한다.
작은 판의 환형 부분 및 타깃-홀더의 양쪽 모두 내에, 토크-전달부(torque-transmitter)가 아닌 수 ㎜ 구체적으로 1.5 내지 4 ㎜의 두께의 매우 얇은 위치-센서를 삽입함으로써, 동작 샤프트 즉 동작 부분에 의한 밸브의 연결 및 구동을 전혀 변화시키지 않는 것 상에서 직접적으로 밸브의 폐쇄 부재의 위치를 검출하기 위해, 검출이 어떠한 허위 효과 없이도 그리고 폐쇄 부재의 회전 위치의 접촉 없이도 보증되고, 버터플라이와 밸브의 본체 사이의 밀봉 장치가 금속이더라도 공정 제어부로 적절한 전자 수단에 의해 해석되는 이러한 위치를 전달하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 수형 부분과 암형 부분 사이에 필요한 간극으로 인해 각각의 커플링과 관련되는 불가피한 각도 오류를 유발하는 어떠한 추가의 커플링도 없다.
바람직하게는, 작은 판의 적어도 환형 부분 그리고 더 양호하게는 작은 판의 전체 그리고 타깃-홀더는 동일한 두께를 갖는다. 바람직하게는, 작은 판은 판-홀더에 의해 포위되고, 판-홀더의 두께는 작은 판의 두께보다 크다. 이것은 작은 판의 상부 표면이 판-홀더의 상부 표면과 높이 면에서 동일해질 때까지 수지로 덮이는 것이 이해되게 한다. 수지는 인쇄 회로를 갖는 작은 판을 보호하고, 작은 판을 고정한다. 작은 판은 작은 판의 하부 표면 아래에 배열되는 수지로 충전되는 케이싱 내로 개방되는 구멍을 포함할 수 있다. 작은 판 및 판-홀더는 케이싱 내로 주입되어 그곳에서 구성 요소의 모두를 고정하도록 판-홀더와 높이 면에서 동일해질 때까지 모든 간극을 충전하는 수지에 의해 고정된다. 마찬가지로, 타깃은 그 상에 수지를 몰딩함으로써 타깃-홀더 내에 고정될 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 판-홀더는 구체적으로 나사 또는 볼트에 의해 밸브의 고정 판과 작동기의 지지 표면 사이를 파지함으로써 고정된다.
케이싱은 작은 판의 인쇄 회로에 의해 방출되는 전기 신호의 전달을 위한 요소의 연결을 위한 개구를 갖는다. 이러한 요소는 안테나 또는 커넥터일 수 있다.
검출기는 리드 벌브(Reed bulb) 또는 홀-효과 검출기(Hall-effect detector)일 수 있고, 타깃은 이러한 경우에 자석이다. 검출기는 또한 유도 근접 검출기(inductive proximity detector)이고, 타깃은 이러한 경우에 높은 수준의 투자율(magnetic permeability)을 갖는 금속 요소이다. 검출기는 또한 복사선-방출기(radiation-emitter)이고, 타깃은 그 경로 상에 있을 때에 복사선을 차단하는 불투명한 재료로 형성될 수 있다.
샤프트는 평탄한 표면(meplat)을 가질 수 있다. 다른 구조 실시예에서, 샤프트는 정사각형, 별-형상의, 플루트형 또는 웨지-형상의 섹션 등의 다른 구동 수단을 가질 수 있다.
단지 예로서 제공되는 첨부된 도면에서, 도1은 본 발명에 따른 밸브의 분해 사시도이다.
도1에 도시된 밸브는 환형 밸브 본체(1)를 포함하고, 환형 밸브 본체(1) 상에는 샤프트(3)와 일체로 회전되는 폐쇄 부재(2)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(3)는 화살표 A에 의해 표시되는 작동기에 의해 회전 구동되고, 샤프트(3)의 횡단 방향 섹션은 평탄한 표면을 형성하는 방식으로 된 2개의 직선 및 평행 측면(3a) 그리고 원의 원호를 따르는 2개의 곡면형 측면(3b)을 제공하고, 측면(3a)은 서로에 대향되고, 측면(3b)은 서로에 대향된다.
샤프트(3)는 본체(1)의 판(1a)을 넘어 진행된다.
샤프트(3) 상에는 이러한 경우에 자석인 타깃(4)을 보유하는 타깃-홀더(4a)가 끼워진다. 타깃-홀더(4a)는 환형이고, 그 중심 구멍은 타깃-홀더(4a)가 사실상 판(1a)과 접촉될 때까지 샤프트(3) 상에서 활주될 수 있지만 샤프트(3)에 대해 회전될 수 없도록 샤프트(3)의 횡단 방향 섹션보다 약간 크고 동일한 형상의 프로파일을 갖는다. 이와 같이, 타깃-홀더(4a)는 샤프트(3)와 일체로 회전된다. 타깃-홀더(4a)는 위에서 설명된 판-홀더(5)의 두께보다 약간 작은 두께를 갖는다.
타깃-홀더(4a) 주위에는 샤프트(3)에 대해 동심으로 판-홀더(5)의 직선 표면(5a, 5b)에 대응하는 직선 표면(6b, 6c)의 위치 설정으로 인해 판(1a)에 대해 고정된 인쇄 기판을 갖는 작은 판(6)이 위치된다. 이러한 작은 판은 원형 부분(6a)의 원주부 상에 서로에 대해 90˚인 2개의 검출기(7, 8)를 보유한다. 원형 부분(6a)의 구멍은 타깃-홀더(4a)가 접촉 없이 자유롭게 원형 부분의 구멍을 통과할 수 있도록 타깃-홀더(4a)의 외부 프로파일보다 크다.
타깃-홀더(4a) 및 환형 부분(6a)은 샤프트(3)에 직각인 동일한 평면 내에 있다. 환형 부분(6a) 및 작은 판(6)의 각각은 판-홀더(5)의 두께보다 약간 작은 두께를 갖는다.
작은 판(6)은 판-홀더(5)에 의해 포위된다. 판-홀더(5)의 두께는 작은 판(6)의 두께보다 크다. 판(1a)의 크기, 그에 따라 판-홀더(5)의 크기에 따라, 이것은 1.5 내지 4 ㎜이다.
관통-구멍(16)이 작은 판(6) 내에 제공되고, 안테나(11) 또는 케이블(11')의 연결을 위한 개구(11a)를 포함하는 케이싱(9) 내로 개방된다.
샤프트(3)가 90˚만큼 회전될 때에, 타깃(4)과 대향되지 않는 검출기(8) 중 1개가 자석과 대향되고, 한편 타깃(4)과 대향되는 다른 검출기(7)는 자석과 더 이상 대향되지 않는다. 인쇄 회로를 갖는 작은 판(6)은 케이싱(9)의 개구(11a)를 통과하는 케이블(11') 또는 안테나(11)를 통해 (도시되지 않은) 이러한 신호를 이용하는 장치로 전달되는 이것으로부터의 전기 신호를 생성한다.
그 구동 수단이 평탄한 표면에 의한 구동과 상이한 밸브에 순응될 수 있게 하기 위해, 타깃 홀더(4a)의 중심 구멍은 별의 형태로, 정사각형, 플푸트형 또는 웨지-형상의 형태로, 또는 또 다른 형태로 되어 있을 수 있는 샤프트(3)의 섹션에 순응될 수 있다.

Claims (10)

  1. - 샤프트(3)와 일체로 회전되는 폐쇄 부재(2)를 갖는 밸브와;
    - 샤프트(3)를 회전 구동시키는 작동기(A)와;
    - 샤프트(3) 상에 끼워지는 샤프트(3)의 회전 위치의 환형 센서
    를 포함하는 밸브 및 피팅 장치에 있어서,
    - 센서는 밸브와 작동기(A) 사이에 샤프트(3)의 길이 방향으로 개재되고, 1.5 내지 4 ㎜의 두께 즉 샤프트(3)의 길이 방향으로의 치수를 갖고,
    - 센서는,
    · 타깃(4)을 보유하고, 샤프트(3)와 일체로 회전되고 샤프트(3)를 따라 병진 이동 변위될 수 있는 방식으로 샤프트(3) 상에 끼워지는, 환형 타깃-홀더(4a)와,
    · 회전식으로 결합되지 않는 상태로 환형 부분(6a)을 통해 샤프트(3) 상에 끼워지는 판(6)으로서, 환형 부분(6a)은 서로에 대해 90˚인, 타깃(4)의 2개의 검출기(7, 8)를 포함하는, 판(6)과,
    · 센서의 본체를 형성하고, 두께가 환형 타깃-홀더(4a) 및 판(6)의 두께보다 큰, 판-홀더(5)를 포함하고;
    - 환형 타깃-홀더(4a) 및 환형 부분(6a)은 동일한 평면 내에 있는,
    것을 특징으로 하는 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 판-홀더(5)는 환형 타깃-홀더(4a)와 판(6)과 판-홀더(5)가 일체화되도록 밸브의 고정 판(1a)과 작동기(A) 사이에 파지되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 판(6)의 상부면은 판-홀더(5)의 상부 표면과 높이 면에서 동일해질 때까지 수지로 코팅되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 판(6)은 판(6)의 하부면 아래에 배열된 수지로 충전되는 케이싱(9) 내로 개방되는 구멍(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, 케이싱(9)은 판(6)의 인쇄 회로에 의해 방출되는 전기 신호의 전달을 위해 요소의 연결을 위한 개구(11a)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 타깃(4)은 타깃(4) 상에 수지를 몰딩함으로써 타깃-홀더(4a) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 케이싱(9) 내로의 수지의 유입 후, 그리고 수지가 판-홀더(5)의 상부면과 높이 면에서 동일해질 때까지,
    판-홀더(5), 판(6), 2개의 검출기(7, 8), 케이싱(9), 커넥터(10) 및 안테나(11)를 포함하는 구성 요소는 분리되지 않도록 결합되는,
    것을 특징으로 하는 장치.
  9. · 타깃(4)을 보유하고, 샤프트(3)와 일체로 회전되고 샤프트(3)를 따라 병진 이동 면에서 변위될 수 있는 방식으로 샤프트(3) 상에 끼워지는, 환형 타깃-홀더(4a)와,
    · 회전식으로 결합되지 않은 상태로 환형 부분(6a)을 통해 샤프트(3) 상에 끼워지는 판(6)으로서, 환형 부분(6a)은 서로에 대해 90˚인, 타깃(4)의 2개의 검출기(7, 8)를 포함하는, 판(6)과,
    · 센서의 본체를 형성하고, 두께가 환형 타깃-홀더(4a) 및 판(6)의 두께보다 큰, 판-홀더(5)를 포함하고;
    - 환형 타깃-홀더(4a) 및 환형 부분(6a)은 동일한 평면 내에 있는,
    센서에 있어서,
    판(6)은 판(6)의 하부면 아래에 배열된 수지로 충전되는 케이싱(9) 내로 개방되는 구멍(16)을 포함하고;
    판-홀더(5), 판(6), 2개의 검출기(7, 8), 케이싱(9), 커넥터(10) 및 안테나(11)는 분리되지 않도록 결합되는,
    것을 특징으로 하는 센서.
  10. 삭제
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