KR101951912B1 - 분체 밸브용 복합 성능 시험장치 및 시험방법 - Google Patents

분체 밸브용 복합 성능 시험장치 및 시험방법 Download PDF

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정우현
윤성필
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Abstract

분체 밸브용 복합 성능 시험장치 및 시험방법이 개시된다. 본 발명의 분체 밸브용 복합 성능 시험장치는, 시험 분체가 저장되며 테스트 밸브의 상부에 배치되는 상부 호퍼; 테스트 밸브의 하부에 배치되며 상기 테스트 밸브를 통과한 시험 분체가 저장되는 하부 호퍼; 테스트 밸브에 마련되어 테스트 밸브의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재; 및 하부 호퍼에 저장된 시험 분체를 상부 호퍼로 공급시키는 분체 재순환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분체 밸브용 복합 성능 시험장치 및 시험방법{TESTING APPARATUS AND METHOD FOR POWDER TRANSFERING VAVLE}
본 발명은, 분체 밸브용 복합 성능 시험장치 및 시험방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 분체 밸브의 내구성, 기밀성, 작동상태, 연속운전 가능 시간 등의 성능 시험이 가능하고, 분체 밸브 성능시험이 진행되는 동안 연속 분진공급이 가능하며 비산되는 분체를 포집 후 재공급이 가능하므로 시험이 진행되는 동안에 분체를 추가로 공급할 필요가 없는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치 및 운전방법에 관한 것이다.
산업현장에 사용하기 위해 개발된 밸브는 적용 대상 분체의 특성 및 공정 운전조건에 따른 밸브의 마모, 성능 저하 시점, 기능이상 발생 여부 등과 같은 성능 확인이 필요하다.
일반적으로 분체 밸브 제작 회사에서는 사업장에서 사용되는 분체 특성이 다양하기 때문에 대부분 경험에 의한 밸브 특성 평가가 이루어지거나 분진이 없는 조건에서 기계적 동작 상태만을 주로 확인하고 있다.
사용처에서 분체 밸브에 대한 성능시험을 요청할 경우에는 적용대상 사업장에 분체 밸브를 설치한 후 밸브의 동작 상태를 확인하고 있다. 따라서 밸브의 피로도와 같이 장기간 성능 확인이 필요한 항목의 경우에는 정확한 성능 확인이 어려운 실정이며, 분체가 고가이거나 인체에 유해한 물질일 경우에는 분체 취급에 애로사항이 있기 때문에 밸브 성능시험 진행이 어려운 경우도 있다.
제품 생산성 증대 및 비용 절감을 위해서는 안정적으로 장기간 운전이 가능해야 하기 때문에 이를 확인하기 위한 성능시험은 매우 중요하다. 장기간 연속운전 시험을 위해서는 시험이 이루어지는 시간 동안 지속적인 분체 공급이 필요하다.
그리고 입자가 작은 분체의 경우에는 시험과정에서 비산되는 문제가 발생할 수 있기 때문에 이를 제어하기 위한 별도의 장치가 필요하므로 시험장치 구성 및 운전 방법이 복잡한 단점이 있으므로 이에 대한 개선책이 요구된다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국등록특허공보 제10-0589060호(주식회사 한빛파워) 2006. 06. 05. 한국등록특허공보 제10-1057981호(한국기계연구원) 2011.08.12.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 분체 밸브의 내구성, 기밀성, 작동상태, 연속운전 가능 시간 등의 성능 시험이 가능하고, 분체 밸브 성능시험이 진행되는 동안 연속 분진공급이 가능하며 비산되는 분체를 포집 후 재공급이 가능하므로 시험이 진행되는 동안에 분체를 추가로 공급할 필요가 없는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치 및 운전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시험 분체가 저장되며 테스트 밸브의 상부에 배치되는 상부 호퍼; 상기 테스트 밸브의 하부에 배치되며 상기 테스트 밸브를 통과한 시험 분체가 저장되는 하부 호퍼; 상기 테스트 밸브에 마련되어 상기 테스트 밸브의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재; 및 상기 하부 호퍼에 저장된 상기 시험 분체를 상기 상부 호퍼로 공급시키는 분체 재순환부를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치가 제공될 수 있다.
상기 분체 재순환부는 상기 하부 호퍼로 가압용 가스를 공급시키는 가압용 가스 공급라인; 상기 가압용 가스 공급라인에 마련되는 개폐 밸브; 상기 하부 호퍼와 상기 상부 호퍼를 연결하는 재순환 라인; 및 상기 재순환 라인에 마련되는 재순환 밸브를 포함할 수 있다.
상기 상부 호퍼는 상기 하부 호퍼로 부터 공급되는 상기 시험 분체와 가압용 가스 중 가압용 가스는 통과시키고 비산된 시험 분체는 포집하는 필터부를 포함할 수 있다.
상기 상부 호퍼는 상기 상부 호퍼의 내부로 이송된 시험 분체의 무게를 측정하는 로드셀을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 호퍼는 상기 상부 호퍼의 내부 압력을 제어하는 제1 압력제어밸브; 및 상기 상부 호퍼의 내부 압력을 측정하는 제1 압력게이지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하부 호퍼는 상기 하부 호퍼의 내부 압력을 제어하는 제2 압력제어밸브; 및 상기 하부 호퍼의 내부 압력을 측정하는 제2 압력게이지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 상부 호퍼로 시험 분체를 공급하는 분체 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 호퍼의 필터부에 포집 된 시험 분체를 탈리시키는 역세 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 역세 가스 공급부는 상기 필터부로 공급 되는 역세 가스가 저장되는 저장 용기; 상기 저장 용기와 상기 상부 호퍼를 연결하는 역세 가스 공급라인; 상기 역세 가스 공급라인에 마련되는 역세 가스 공급밸브; 및 상기 필터부의 차압을 계측하는 필터 차압 계측기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 호퍼로 시험 분체를 공급하는 단계; 상기 상부 호퍼의 하부에 배치되는 테스트 밸브에 마련된 센서 부재의 작동 상태를 확인하는 단계; 상기 테스트 밸브를 개방시켜 상기 테스트 밸브의 하부에 배치되는 하부 호퍼로 상기 시험 분체를 이송시키는 단계; 및 상기 하부 호퍼에 저장된 상기 시험 분체를 분체 재순환부에 의해 상기 상부 호퍼로 공급시키는 단계를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능 시험방법이 제공될 수 있다.
상기 하부 호퍼에서 상기 상부 호퍼로 공급되는 상기 시험 분체와 가압용 가스 중 상기 가압용 가스는 통과시키고 상기 시험 분체는 필터부에 의해 포집되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 테스트 밸브의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재와 하부 호퍼에 저장된 시험 분체를 상부 호퍼로 공급시키는 분체 재순환부에 의해 분체 밸브의 내구성, 기밀성, 작동상태, 연속운전 가능 시간 등의 성능 시험이 가능하고, 분체 밸브 성능시험이 진행되는 동안 연속 분진공급이 가능하며 비산되는 분체를 포집 후 재공급이 가능하므로 시험이 진행되는 동안에 분체를 추가로 공급할 필요가 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험장치(1)는, 시험 분체(P)가 저장되며 테스트 밸브(V)의 상부에 배치되는 상부 호퍼(10)와, 테스트 밸브(V)의 하부에 배치되며 테스트 밸브(V)를 통과한 시험 분체(P)가 저장되는 하부 호퍼(20)와, 테스트 밸브(V)에 마련되어 테스트 밸브(V)의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재(30)와, 하부 호퍼(20)에 저장된 시험 분체(P)를 상부 호퍼(10)로 공급시키는 분체 재순환부(40)와, 상부 호퍼(10)로 시험 분체(P)를 공급하는 분체 공급부(50)와, 상부 호퍼(10)의 필터부(11)에 포집된 시험 분체(P)를 탈리시키는 역세 가스 공급부(60)를 구비한다.
상부 호퍼(10)는, 시험 대상인 테스트 밸브(V)로 공급되는 시험 분체(P)의 저장 장소로 제공되고, 본 실시 예에서 상부 호퍼(10)에는 분체 재순환부(40)에 의해 재순환되는 시험 분체(P)와 분체 공급부(50)에서 공급되는 시험 분체(P)가 저장될 수 있다.
본 실시 예에서 상부 호퍼(10)의 내부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 필터부(11)가 마련되고, 외벽에는 상부 호퍼(10)에 저장된 시험 분체(P)의 무게를 측정하는 로드셀(12)이 마련된다.
본 실시 예에서 필터부(11)는 하부 호퍼(20)에서 공급되는 가압용 가스와 시험 분체(P) 중 가압용 가스는 통과시키고 비산된 시험 분체(P)를 포집하는 역할을 한다. 본 실시 예에서 필터부(11)에 포집된 시험 분체(P)는 역세 가스 공급부(60)에서 공급되는 역세 가스에 의해 탈리될 수 있다. 본 실시 예에서 필터부(11)는 분진 여과 필터를 포함한다.
그리고 본 실시 예에서 로드셀(12)에서 측정된 시험 분체(P)의 무게는 제어부로 전달되고, 제어부는 이를 기초로 테스트 밸브(V)를 개방한다.
또한 본 실시 예에서 상부 호퍼(10)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 압력제어밸브(13)와 제1 압력게이지(14)가 마련되어, 상부 호퍼(10)의 내부 압력을 제어할 수 있다.
하부 호퍼(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 테스트 밸브(V)의 하부에 배치되며 테스트 밸브(V)의 개방 시 상부 호퍼(10)에 저장된 시험 분체(P)는 하부 호퍼(20)로 자중에 의해 떨어져 저장된다.
본 실시 예에서 하부 호퍼(20)에는, 제2 압력제어밸브(21)와 제2 압력게이지(22)가 마련되어, 하부 호퍼(20)의 내부 압력을 제어할 수 있다.
센서 부재(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 테스트 밸브(V)에 마련되어 테스트 밸브(V)의 토크 및 회전수를 계측할 수 있다.
본 실시 예에서 센서 부재(30)는 테스트 밸브(V)의 토크와 회전수를 계측할 수 있는 근접 센서를 포함한다.
분체 재순환부(40)는, 하부 호퍼(20)에 저장된 시험 분체(P)를 상부 호퍼(10)로 공급하여 상부 호퍼(10)에 저장된 시험 분체(P)를 보충할 수 있다.
본 실시 예에서 분체 재순환부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 호퍼(20)로 가압용 가스를 공급시키는 가압용 가스 공급라인(41)과, 가압용 가스 공급라인(41)에 마련되는 개폐 밸브(42)와, 하부 호퍼(20)와 상부 호퍼(10)를 연결하는 재순환 라인(43)과, 재순환 라인(43)에 마련되는 재순환 밸브(44)를 포함한다.
본 실시 예는 상부 호퍼(10)에 마련된 로드셀(12)이 상부 호퍼(10)에 저장된 시험 분체(P)의 무게를 감지하여 시험 분체(P)의 무게가 적은 경우 제어부는 분체 재순환부(40)를 작동시켜 가압용 가스에 의해 하부 호퍼(20)에 저장된 시험 분체(P)를 상부 호퍼(10)로 공급할 수 있다.
분체 공급부(50)는, 시험 준비 단계에서 상부 호퍼(10)로 시험 분진을 공급하는 역할을 한다.
본 실시 예에서 분체 공급부(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 시험 분체(P)가 저장되는 분체 공급 호퍼(51)와, 분체 공급 호퍼(51)와 상부 호퍼(10)를 연결 하는 라인에 마련되는 분체 공급 밸브(52)를 포함한다.
역세 가스 공급부(60)는, 필터부(11)로 역세 가스를 공급하여 필터부(11)에 포집된 시험 분진을 탈리시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 역세 가스 공급부(60)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 필터부(11)로 공급 되는 역세 가스가 저장되는 저장 용기(61)와, 저장 용기(61)와 상부 호퍼(10)를 연결하는 역세 가스 공급라인(62)과, 역세 가스 공급라인(62)에 마련되는 역세 가스 공급밸브(63)와, 필터부(11)의 차압을 계측하는 필터 차압 계측기(64)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시 예에 따른 분체 밸브용 복합 성능 시험방법은 상부 호퍼(10)에 분진을 충진하는 단계(S10)와, 테스트 밸브(V)의 성능시험을 시작하는 단계(S20)와, 테스트 밸브(V)를 동작시켜 토크 변화와 동작 회수와 상부 호퍼(10)와 하부 호퍼(20)의 압력 변화를 확인하는 단계(S30)와, 로드셀(12)로 상부 호퍼에 저장된 시험 분체(P)의 무게를 측정하는 단계(S40)와, 전술한 시험 분체(P)의 무게가 적은 경우 분체 재순환부(40)를 작동시켜 상부 호퍼(10)로 분체를 공급시키는 단계(S50)와, 시험 분체(P)의 무게가 많은 경우 테스트 밸브(V)를 작동시켜 토크 변화와 동작 회수와 상부 호퍼(10)와 하부 호퍼(20)의 압력 변화를 확인하는 단계(S60)와, 수집된 데이터(data)를 저장하는 단계(S70)와, 테스트 밸브(V)의 성능 시험을 종료하는 단계(S80)를 포함한다.
구체적으로 본 실시 예는 시험 준비 단계와, 예비 시험 단계와, 테스트 밸브(V)의 성능을 시험하는 단계를 포함한다.
시험 준비 단계는, 분체 공급 호퍼(51)에서 상부 호퍼(10)로 연결된 배관을 통해 시험 분체(P)의 공급을 진행하고, 상부 호퍼(10)에 마련된 분진무게 측정용 로드셀(12)을 통해 이송된 시험 분체(P)의 무게를 확인한다. 이후 상부 호퍼(10)에 적정량의 분체를 저장 완료 후 분체 공급 밸브(52)를 차단한다.
예비 시험 단계는, 테스트 밸브(V)의 구동축에 마련된 센서 부재(30)의 작동 상태 확인하고, 테스트 밸브(V)에 임의로 토크를 형성시키고 이때 테스트 밸브(V)의 회전 소요시간을 계측하여 센서 부재(30)의 검교정을 진행한다.
테스트 밸브(V)의 성능 시험 단계는, 제어부를 이용하여 시험장치의 운전을 시작한다. 상부 호퍼(10)의 하부에 마련된 테스트 밸브(V)의 열림 동작시 상부 호퍼(10)에 있는 시험 분체(P)는 자중에 의해 하부 호퍼(20)로 이송된다. 테스트 밸브(V)는 일정 주기로 열림과 닫힘 운전이 반복되고, 로드셀(12)을 통해 상부 호퍼(10)에 저장된 시험 분체(P)의 무게가 일정량 이하로 감소되는 경우 테스트 밸브(V)가 닫힌 상태에서 하부 호퍼(20)에 저장된 시험 분체(P)를 분체 재순환부(40)에 의해 상부 호퍼(10)의 내부로 공급한다. 이때 상부 호퍼(10)로 가압 가스와 시험 분체(P)가 동시에 이송된다. 상부 호퍼(10)에 마련된 필터부(11)에 의해 가압 가스는 통과되고 비산된 시험 분체(P)는 포집된다. 필터부(11)의 차압이 일정 수준까지 증가할 경우 역세 가스 공급부(60)의 역세 가스를 이용하여 필터부(11)에 포집된 시험 분체(P)를 탈리시킨다. 상부 호퍼(10)에 이송된 시험 분체(P)를 이용하여 테스트 밸브(V)의 성능시험을 진행하여 테스트 밸브(V)의 동작 운전 과정에서 수집된 데이터는 저장된다. 테스트 밸브(V)의 성능 시험 운전은 종료된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 테스트 밸브의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재와 하부 호퍼에 저장된 시험 분체를 상부 호퍼로 공급시키는 분체 재순환부에 의해 분체 밸브의 내구성, 기밀성, 작동상태, 연속운전 가능 시간 등의 성능 시험이 가능하고, 분체 밸브 성능시험이 진행되는 동안 연속 분진공급이 가능하며 비산되는 분체를 포집 후 재공급이 가능하므로 시험이 진행되는 동안에 분체를 추가로 공급할 필요가 없다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 분체 밸브용 복합 성능 시험장치
10 : 상부 호퍼
20 : 하부 호퍼
30 : 센서 부재
40 : 분체 재순환부
50 : 분체 공급부
60 : 역세 가스 공급부
P : 시험 분체
V : 테스트 밸브

Claims (11)

  1. 시험 분체가 저장되며 테스트 밸브의 상부에 배치되는 상부 호퍼;
    상기 테스트 밸브의 하부에 배치되며 상기 테스트 밸브를 통과한 시험 분체가 저장되는 하부 호퍼;
    상기 테스트 밸브에 마련되어 상기 테스트 밸브의 토크와 회전수를 계측하는 센서 부재; 및
    상기 하부 호퍼에 저장된 상기 시험 분체를 상기 상부 호퍼로 공급시키는 분체 재순환부를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분체 재순환부는
    상기 하부 호퍼로 가압용 가스를 공급시키는 가압용 가스 공급라인;
    상기 가압용 가스 공급라인에 마련되는 개폐 밸브;
    상기 하부 호퍼와 상기 상부 호퍼를 연결하는 재순환 라인; 및
    상기 재순환 라인에 마련되는 재순환 밸브를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 호퍼는 상기 하부 호퍼로부터 공급되는 상기 시험 분체와 가압용 가스 중 가압용 가스는 통과시키고 비산된 시험 분체는 포집하는 필터부를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 호퍼는 상기 상부 호퍼의 내부로 이송된 시험 분체의 무게를 측정하는 로드셀을 더 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 호퍼는
    상기 상부 호퍼의 내부 압력을 제어하는 제1 압력제어밸브; 및
    상기 상부 호퍼의 내부 압력을 측정하는 제1 압력게이지 중 적어도 하나를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 호퍼는
    상기 하부 호퍼의 내부 압력을 제어하는 제2 압력제어밸브; 및
    상기 하부 호퍼의 내부 압력을 측정하는 제2 압력게이지 중 적어도 하나를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 호퍼로 시험 분체를 공급하는 분체 공급부를 더 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 호퍼의 필터부에 포집 된 시험 분체를 탈리시키는 역세 가스 공급부를 더 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 역세 가스 공급부는
    상기 필터부로 공급 되는 역세 가스가 저장되는 저장 용기;
    상기 저장 용기와 상기 상부 호퍼를 연결하는 역세 가스 공급라인;
    상기 역세 가스 공급라인에 마련되는 역세 가스 공급밸브; 및
    상기 필터부의 차압을 계측하는 필터 차압 계측기를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능시험 장치.
  10. 상부 호퍼로 시험 분체를 공급하는 단계;
    상기 상부 호퍼의 하부에 배치되는 테스트 밸브에 마련된 센서 부재의 작동 상태를 확인하는 단계;
    상기 테스트 밸브를 개방시켜 상기 테스트 밸브의 하부에 배치되는 하부 호퍼로 상기 시험 분체를 이송시키는 단계; 및
    상기 하부 호퍼에 저장된 상기 시험 분체를 분체 재순환부에 의해 상기 상부 호퍼로 공급시키는 단계를 포함하는 분체 밸브용 복합 성능 시험방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부 호퍼에서 상기 상부 호퍼로 공급되는 상기 시험 분체와 가압용 가스 중 상기 가압용 가스는 통과시키고 상기 시험 분체는 필터부에 의해 포집되는 단계를 더 포함하는 분체 밸브용 복합 성능 시험방법.
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