KR102099215B1 - 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템 - Google Patents

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강동혁
박재현
김두룡
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재단법인한국조선해양기자재연구원
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Abstract

본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은, 고압가스라인 일 측에 형성된 개폐 밸브를 구동하는 시스템으로서, 상기 고압가스라인 타 측으로부터 상기 개폐 밸브를 향하도록 분기된 메인 유로 상에 형성되어 고압가스의 흐름을 제어하는 동작 제어 유닛과, 상기 동작 제어 유닛을 거친 고압가스를 저압으로 감압시키는 메인 압력 조절 유닛, 상기 메인 압력 조절 유닛을 거친 저압가스가 상기 개폐 밸브의 개방 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 개방 유로 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 폐쇄 유로를 향해 선택적으로 흐르도록 제어하는 방향 제어 유닛 및, 상기 동작 제어 유닛과 상기 메인 압력 조절 유닛 및 상기 방향 제어 유닛의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 개폐 밸브 제어부;를 가진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 별도의 외부 동력 장치를 구비하지 않고도 자체 시스템 내부 구성을 활용하여 발생시킨 동력으로 개폐 밸브를 작동시킴으로써 외부 동력에 대한 의존 없이 독립적으로 구동될 수 있어 경제적이고 간편하게 시스템을 구성할 수 있다.

Description

고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템 {Valve driving system for High Pressure Gas Pipeline}
본 발명은 고가의 전기모터 등 별도의 외부 동력 장치 없이 고압가스로부터 발생시킨 자체 동력만으로 셰일가스 시추 시스템을 포함한 산업용 고압가스 파이프 라인에 적용되는 개폐 밸브를 구동시킬 수 있도록 구현한, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템에 관한 것이다.
셰일 가스는 지하 2천 내지 3천미터 아래 혈암(Shale)이라는 암석에 분포된 천연가스로, 엄청난 매장량이 확인된 미래자원이다. 최근 석유 및 기타 천연가스의 매장량이 고갈되어가는 추세에 따라 셰일 가스 시추에 대한 세계적 관심이 커지고 있다. 셰일가스 생산량은 꾸준히 증가하여 세계 천연가스 시장에 큰 영향을 줄 것으로 예상되고 있으며 이에 따라 수천 내지 수만 psi의 고압 셰일 가스를 수용하는 고압가스라인에 적용되는 개폐 밸브를 포함한 셰일가스 시추 관련 기자재 산업도 국내외 모두에서 크게 성장하고 있다.
반면, 일반적으로 고압 가스는 높은 압력으로 압축된 가스로서, 고압가스안전관리법에 의하면 상온에서의 게이지 압력이 10kgf/㎠ 이상이 되는 압축가스를 의미한다. 현대 산업에서는 상기 고압 가스를 발전 산업, 의료 산업을 포함한 다양한 산업 분야에서 고압가스설비의 가스 파이프 라인, 고압가스용기 등에 수용한 상태로 활발히 적용하고 있다.
상술한 바와 같이, 고압 가스는 시추 산업, 발전 산업을 포함한 다양한 산업 분야에서 활발히 적용되고 있다. 특히 상기 고압 가스를 고압가스라인에 수용하여 활용하는 경우, 상기 고압가스라인 내 다수의 지점에는 설계 상 필요에 따라 다양한 형태의 밸브가 설치될 수 있다. 이 때 설치된 밸브를 자동으로 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 다양한 선행기술들이 개발되어 왔다.
한국공개특허 제 10-2015-0066250호 '산업용 고압가스장치의 자동밸브절체 및 제어 시스템'에서는, 솔레노이드 개폐 밸브와 압력 조절기, 체크밸브, 제어부 등을 포함하여 고가의 고압용 밸브를 사용하지 않아도 되도록 설계하였고, 일본등록특허 제 6180267호 '유체 구동식 차단 밸브'에서는 차단밸브, 파일럿개폐밸브, 제1,2 니들밸브, 제1,2 모터, 제1,2 체크밸브를 포함하여 개폐 구동 응답성을 향상시키고 타 구성과의 상태적 관계를 안정화시킬 수 있도록 하였다.
상술한 특허문헌을 포함한 다양한 선행기술들은 위험성이 다분한 고압 가스 라인에 적용되는 밸브를 자동 제어할 수 있도록 한 것이기는 하나, 각 밸브의 구동을 위하여 별도의 유압 장치 또는 전기 장치를 활용해야한다는 한계가 있어, 시추 시스템 등 극한 환경에 적용하기에는 번거로움과 위험성이 있었다.
따라서, 별도의 외부 동력 장치를 구비하지 않고도 자체 시스템 내부 구성을 활용하여 발생시킨 동력으로 시스템 내 밸브를 작동시킴으로써 독립적으로 구동될 수 있도록 구현된 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 개발이 필요하다.
한국공개특허 제 10-2015-0066250호 '산업용 고압가스장치의 자동밸브절체 및 제어 시스템' 일본등록특허 제 6180267호 '유체 구동식 차단 밸브'
본 발명은 고압가스라인에 적용되는 개폐 밸브의 구동 시스템에 있어서, 고가의 전기모터 등 별도의 외부 동력 장치 없이 고압가스로부터 발생시킨 자체 동력만으로 셰일가스 시추 시스템을 포함한 산업용 고압가스 파이프 라인에 적용되는 개폐 밸브를 구동시킬 수 있도록 구현하는 것을 주요 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은, 고압가스라인 일 측에 형성된 개폐 밸브를 구동하는 시스템으로서, 상기 고압가스라인 타 측으로부터 상기 개폐 밸브를 향하도록 분기된 메인 유로 상에 형성되어 고압가스의 흐름을 제어하는 동작 제어 유닛과, 상기 동작 제어 유닛을 거친 고압가스를 저압으로 감압시키는 메인 압력 조절 유닛, 상기 메인 압력 조절 유닛을 거친 저압가스가 상기 개폐 밸브의 개방 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 개방 유로 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 폐쇄 유로를 향해 선택적으로 흐르도록 제어하는 방향 제어 유닛 및, 상기 동작 제어 유닛과 상기 메인 압력 조절 유닛 및 상기 방향 제어 유닛의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 개폐 밸브 제어부;를 가진 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 개폐 밸브는, 내부에 상기 고압가스라인과 연통되는 관통 유로를 구비한 밸브 몸체와, 상기 관통 유로에 삽입되어 전달되는 동력에 의해 유동되어 상기 관통 유로를 개폐하는 밸브체 및, 상기 밸브 몸체 상부에 형성된 챔버와, 상기 챔버 측벽 상부 일 측에 형성되어 상기 밸브 개방 유로와 연결되는 개방 포트, 상기 챔버 측벽 상부 타 측에 형성되어 상기 밸브 폐쇄 유로와 연결되는 폐쇄 포트, 상기 챔버 측벽 하부에 형성되어 유입된 가스를 배출시키는 배출 포트 및, 상기 밸브체와 연결된 상태로 상기 개방 포트 또는 상기 폐쇄 포트로부터 유입된 가스의 압력에 의해 회전하여 상기 밸브체를 회동시키는 회동체를 포함하는 구동 모듈을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸브체는, 상기 구동 모듈로부터 전달된 구동력에 의해 세로축 회동 운동 또는 상하 운동하여 상기 관통 유로를 개폐하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 개폐 밸브는, 상기 밸브체가 상기 관통 유로를 완전히 개방 또는 폐쇄하였는지 여부를 센싱하는 개폐 센서를 추가로 포함하고, 상기 컨트롤러는, 상기 개폐 센서로부터 전달받은 정보를 기반으로 상기 동작 제어 유닛을 제어하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 동작 제어 유닛은, 상기 개폐 밸브 측으로 향하는 가스 흐름을 역방향으로 전환시켜 상기 고압가스라인을 향해 배출시키는 회수 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 본 발명의 시스템은 상기 개폐 밸브로부터 배출되는 가스를 전달받아 저장하는 제1 보조탱크와, 상기 제1 보조탱크에 저장된 가스를 연로로서 전달받아 작동하여 회전 토크를 출력하는 가스 엔진을 포함하는 보조 동력 생성부;를 추가로 포함하여, 상기 가스 엔진으로부터 발생된 상기 회전 토크를 상기 동작 제어 유닛과 상기 방향 제어 유닛의 구동력으로 이용하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로 상기 가스 엔진으로부터 발생된 상기 회전 토크는, 상기 동작 제어 유닛과 방향 제어 유닛에 각각 연결된 전동 수단 또는 별도로 구비된 발전기 중 하나 이상을 통해 상기 동작 제어 유닛과 상기 방향 제어 유닛의 구동력으로 적용되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은, 별도의 외부 동력 장치를 구비하지 않고도 자체 시스템 내부 구성을 활용하여 발생시킨 동력으로 개폐 밸브를 작동시킴으로써 외부 동력에 대한 의존 없이 독립적으로 구동될 수 있어 경제적이고 간편하게 시스템을 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 기본적인 구성을 나타낸 블록도.
도 2a는 본 발명의 개폐 밸브의 일 실시예를 나타낸 단면도.
도 2b는 본 발명의 개폐 밸브의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 일 실시예를 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 다른 실시예를 나타낸 블록도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은 별도의 외부 동력 장치를 구비하지 않고도 자체 시스템 내부 구성을 활용하여 발생시킨 동력으로 개폐 밸브를 작동시킴으로써 독립적으로 구동될 수 있도록 구현하기 위하여, 가스압을 통해 개폐 밸브를 직접 구동시키기 위한 개폐 제어부와, 상기 개폐 제어부의 일부 구성요소의 구동을 위한 동력을 생성하는 보조 동력 생성부를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 기본적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 상기 개폐 제어부(100)는, 동작 제어 유닛(110)과 메인 압력 조절 유닛(120), 방향 제어 유닛(130) 및, 컨트롤러(140)를 포함하여 고압가스라인(10) 일 측에 형성된 개폐 밸브(20)에 직접 가스압을 바탕으로 한 구동력을 전달할 수 있도록 형성된다.
상기 동작 제어 유닛(110)은, 상기 고압가스라인(10) 타 측으로부터 상기 개폐 밸브(20)를 향하도록 분기된 메인 유로(11) 상에 형성되어 상기 개폐 밸브(20) 측을 향해 흐르는 고압가스의 흐름을 제어한다. 기본적으로는 상기 컨트롤러(140)의 신호에 따라 상기 메인 유로(11) 상에서 상기 개폐 밸브(20) 측으로 향하는 고압가스의 흐름을 개방 또는 폐쇄하는 밸브로 구현될 수 있으며, 또한 필요에 따라 방향 전환 밸브로 적용되어 메인 유로(11)를 따라 흐르는 고압가스가 상기 고압가스라인(10)으로 다시 회수될 수 있도록 마련된 별도의 회수 유로(12)로 방향을 전환시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.
상기 메인 압력 조절 유닛(120)은, 상기 동작 제어 유닛(110)을 거친 고압가스를 저압으로 감압시킨다. 일 실시예로 셰일가스 시추 시스템의 경우 상기 고압가스라인(10)에 수용된 고압가스는 수천 내지 수만 psi의 압력을 갖는바, 이를 상기 개폐 밸브(20)의 구동을 위한 적정 가스압인 수십 내지 수백 psi로 감압시킴으로써 상기 개폐 밸브(20)와 후술할 방향 전환 유닛이 수천 내지 수만 psi에 해당하는 압력에 대한 내압 성능을 갖지 않아도 되도록 하여, 부품 비용을 절감시키고 내구성을 향상시킨다.
방향 제어 유닛(130)은 상기 메인 압력 조절 유닛(120)을 거친 저압가스가 상기 개폐 밸브(20) 측으로 유입됨에 있어서, 상기 개폐 밸브(20)의 개방(OPEN) 구동을 위한 힘을 제공하는 방향으로 가스압이 전달되도록 설계된 밸브 개방 유로(13)와 상기 개폐 밸브(20)의 폐쇄(CLOSE) 구동을 위한 힘을 제공하는 방향으로 가스압이 전달되도록 설계된 밸브 폐쇄 유로(14)를 향해 선택적으로 상기 저압가스가 흐르도록 제어하는 것이다.
컨트롤러(140)는, 기본적으로 상기 동작 제어 유닛(110)과 상기 메인 압력 조절 유닛(120) 및 상기 방향 제어 유닛(130)의 동작을 제어한다. 이 때 각 유닛의 제어를 위한 신호는 작업자로부터 입력받은 동작 신호일 수 있으며, 나아가 특정 지점에 형성된 센서로부터 신호를 전송받아 동작 유지 여부를 판단하여 자체적으로 정지 신호를 생성하는 방식으로 구현되는 것도 가능함은 물론이다. 이에 대한 세부적인 실시예는 세부 구성의 상세한 설명과 함께 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 개폐 밸브의 실시예를 나타낸 단면도로서, 도 2a는 나사산 방식으로 구현된 일 실시예를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 플러그 방식으로 구현된 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하여 상기 개폐 밸브의 상세 구성을 설명하면, 상기 개폐 밸브(20)는 기본적으로 밸브 몸체(21)와 밸브체(22) 및 구동 모듈(23)을 포함한다.
밸브 몸체(21)는, 내부에 상기 고압가스라인(10)과 연통되도록 관통된 관통 유로를 형성한 것으로, 상기 관통 유로에 밸브체(22)를 수용하고 상부에 구동 모듈(23)이 형성된다.
밸브체(22)는, 상기 밸브 몸체(21)의 상기 관통 유로에 삽입되어 전달되는 동력에 의해 상기 고압가스라인(10)과 연통되는 상기 관통 유로를 개폐한다. 이 때 개폐 방식은 도 2(a)에 도시된 바와 같이 나사산을 매개로 한 상하 운동 방식(나사 방식)일 수 있고, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 90도 세로축 회동 운동 방식(플러그 방식)일 수 있다.
구동 모듈(23)은, 상기 밸브체(22)에 구동력을 전달하기 위해 구비되는 것으로, 상기 밸브 몸체(21) 상부에 형성된 챔버와, 상기 챔버 측벽 상부 일 측에 형성되어 상기 밸브 개방 유로(13)와 연결되는 개방 포트(23a), 상기 챔버 측벽 상부 타 측에 형성되어 상기 밸브 폐쇄 유로(14)와 연결되는 폐쇄 포트(23b), 상기 챔버 측벽 하부에 형성되어 유입된 가스를 배출시키는 배출 포트(23c) 및, 상기 밸브체(22)와 연결된 상태로 상기 개방 포트(23a) 또는 상기 폐쇄 포트(23b)로부터 유입된 가스의 압력에 의해 회전하여 상기 밸브체(22)를 회동시키는 회동체를 포함한다.
즉, 상기 방향 제어 유닛(130)의 제어에 의해 밸브 개방 유로(13)로 가스가 흐르면 상기 챔버에 형성된 개방 포트(23a)로 유입되어 상기 회동체를 일측 방향으로 가압하여 회동시키고, 이에 따라 상기 밸브체(22)가 개방 구동되어 상기 관통 유로를 개방시킨다. 반면, 밸브 폐쇄 유로(14)로 가스가 흐르면 상기 폐쇄 포트(23b)로 유입되어 상기 회동체를 반대 방향으로 가압함으로써 회동시켜 상기 밸브체(22)가 폐쇄 구동되어 상기 관통 유로를 폐쇄시키게 되는 것이다.
추가적으로, 상기 개폐 밸브(20)는, 상기 밸브체(22)가 상기 관통 유로를 완전히 개폐하였는지 여부를 센싱하는 개폐 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 개폐 센서는 상기 밸브체(22)의 위치를 센싱하는 위치 센서나 상기 관통 유로 상에 형성되어 유량을 센싱하는 유량 센서, 상기 회전체의 회전 횟수를 센싱하는 카운팅 센서 중 어느 하나일 수 있고 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 센서로 구현하여도 무방함은 물론이다. 상기 개폐 센서는 상기 밸브체(22)가 상기 관통 유로를 완전히 개방시키거나 또는 완전히 폐쇄시켰는지 여부를 확인하기 위한 것으로, 이를 통해 상기 컨트롤러(140)는 상기 동작 제어 유닛(110)을 제어할 수 있다.
상세히 설명하면, 초기에 작업자가 상기 개폐 밸브(20)를 개방 또는 폐쇄시키기 위하여 상기 동작 제어 유닛(110)을 작동시켜 상기 고압 가스가 흐르도록 제어한 이후 상기 메인 압력 조절 유닛(120) 및 방향 제어 유닛(130)을 통해 가스를 밸브 개방 유로(13) 또는 밸브 폐쇄 유로(14)로 배출되면 가스압에 의해 상기 개폐 밸브(20)의 회동체가 구동되는바, 일정 수준 구동되면 상기 밸브체(22)의 개방 또는 폐쇄 동작이 완료된다. 이 때, 상기 밸브체(22)의 동작이 완료된 이후에도 가스가 지속적으로 유입되면 각 구성에 불필요한 가스압이 가중되게 되므로, 상기 밸브체(22)의 동작이 완료되면 상기 동작 제어 유닛(110)이 메인 유로(11)의 가스 흐름을 차단시킴으로써 각 구성을 보호할 필요가 있다. 이를 위해, 상기 컨트롤러(140)는 상기 개폐 센서로부터 정보를 전달받아 이를 바탕으로 상기 동작 제어 유닛(110)을 제어하여 상기 메인 유로(11)로 흐르는 고압 가스가 상기 동작 제어 유닛(110)으로부터 상기 고압 가스 라인까지 연결된 회수 유로(12)를 통해 상기 고압 가스 라인으로 회수되도록 하는 것이 바람직하다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 상기 회수 유로(12)를 통한 고압가스의 회수가 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 동작 제어 유닛(110)은 상기 개폐 밸브(20) 측으로 향하는 가스 흐름을 역방향으로 전환시켜 상기 회수 유로(12)를 통해 상기 고압가스라인(10)으로 배출시키는 회수 펌프(111)를 추가로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 개폐 밸브(20)의 구조 및 상기 개폐 제어부(100)의 구성 상 특징에 따라 본 발명의 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은 별도의 외부 동력 장치 없이 고압가스라인(10)에 수용된 가스의 흐름에 따른 가스압만으로 상기 개폐 밸브(20)를 개방 또는 폐쇄 구동시킬 수 있다.
이 때 상기 개폐 제어부(100)에 포함된 각 구성의 구동을 위한 동력 또한 본 발명의 시스템 내에서 자체적으로 동원될 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템은 보조 동력 생성부(200)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 보조 동력 생성부(200)는 기본적으로 제1 보조탱크(210)와 가스 엔진(230)을 포함한다.
상기 제1 보조탱크(210)는, 상기 개폐 밸브(20)의 배출 포트(23c)를 통해 가스를 전달받아 수용 및 저장하는 저장 수단이다.
가스 엔진(230)은, 상기 제1 보조탱크(210)로부터 가스를 연료로서 전달받아 작동하여 회전 토크를 출력한다. 상기 가스 엔진(230)으로부터 출력된 상기 회전 토크는 상기 동작 제어 유닛(110)과 상기 방향 제어 유닛(130)을 포함한 다양한 기계적 구성요소의 구동력으로서 이용된다. 예를 들어 별도의 샤프트나 기어 등의 전동 수단으로 상기 가스 엔진(230)과 각 구성요소를 연결하여 상기 회전 토크의 물리적 에너지를 그대로 구동력으로 활용하거나 또는, 상기 가스 엔진(230)과 연결된 발전기를 구비하여 상기 회전 토크를 전기적 에너지로 변환해 상술한 기계적 구성요소뿐만 아니라 상기 컨트롤러(140) 등 전기적 구성요소 모두에 전기 에너지를 제공할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
이 때 상기 제1 보조탱크(210)에 저장된 가스가 액화가스인 경우, 상기 제1 보조탱크(210)와 상기 가스 엔진(230) 사이에는 상기 액화가스를 기화시키는 기화기(220)를 추가로 구비함으로써 다양한 분야에 적용될 수 있도록 하는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제1 보조탱크(210) 내부 압력이 일정수준 이상 높아지지 않도록 제어하여 안전성을 강화함과 동시에 보조 동력 생성용 가스의 활용을 더욱 용이하게 하기 위하여, 상기 보조 동력 생성부(200)는 상기 제1 보조탱크(210)의 유출단에 형성된 제1 보조밸브(240)와, 제1 보조탱크(210)로부터 가스를 전달받아 저장하는 제2 보조탱크(250), 제2 보조탱크(250)의 유출단과 상기 고압가스라인(10)을 연결하는 회수 유로(12) 상에 형성된 제2 보조밸브(260) 및 상기 제1,2 보조탱크(210,250) 각각에 구비되어 탱크 내부 압력을 센싱하는 제1,2 압력 센서(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.
즉, 제1 압력 센서를 통해 센싱된 제1 보조탱크(210) 내부 압력이 일정 수준 이상으로 높아지면 제1 보조밸브(240)가 개방되어 상기 제2 보조탱크(250)를 향해 가스를 유출시켜 상기 제2 보조탱크(250)가 가스를 저장할 수 있도록 한다. 그 후 상기 제2 보조탱크(250)의 내부 압력도 일정 수준 이상으로 높아지면 상기 고압가스라인(10)과 연결되는 회수 유로(12)에 형성된 제2 보조밸브(260)를 개방하여 저장된 가스가 상기 고압가스라인(10)으로 회수되도록 할 수 있다.
이 때 상기 제2 보조탱크(250)는 상기 회수 펌프(111)와 유로를 매개로 연결되는 것도 가능하다. 이 경우 상기 제2 보조탱크(250)와 상기 고압가스라인(10)을 연결하는 회수 유로는 불필요하게 됨에 따라, 상기 동작 제어 유닛(110)과 연결된 회수 유로(12) 외 별도의 회수 유로를 구비할 필요가 없어 경제적이고, 상기 회수 펌프(111)에 의해 일정 수준 가압된 상태로 상기 가스가 상기 고압가스라인(10)으로 회수될 수 있어 더욱 효율적이다.
또한, 제1 보조탱크(210)의 가스량이 일정 수준 이하로 떨어진 경우 등의 필요에 따라 상기 가스 엔진(230)은 상기 제2 보조탱크(250)에 저장된 가스를 연료로서 활용할 수도 있음은 물론이다.
추가적으로, 상기 개폐 밸브(20)의 최초 구동시에도 상기 개폐 제어부(100)의 각 구성에 이용되는 동력이 자체적으로 동원될 수 있도록 하기 위해, 상기 제1 보조탱크(210)는 미리 일정량의 가스가 충전되어 있도록 구비할 수 있다. 나아가 이러한 선준비과정 역시 자체적으로 해결될 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 보조 동력 생성부(200)는 저장 가스 공급 유로(15)와 보조 압력 조절 유닛(211)을 추가로 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 다른 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 상기 저장 가스 공급 유로(15)는 상기 고압가스라인(10)으로부터 상기 제1 보조탱크(210)로 가스가 공급될 수 있도록 하고, 상기 보조 압력 조절 유닛(211)은 상기 저장 가스 공급 유로(15) 상에 형성되어 고압가스를 저압으로 감압시키는 것이다. 이 때 상기 보조 압력 조절 유닛(211)과 상기 제1 보조탱크(210) 사이에는 솔레노이드 체크밸브(212)가 구비되어, 최초 시점에 개방되었다가 상기 제1 보조탱크(210)에 일정 수준 이상의 가스가 저장되면 닫히도록 컨트롤러(140)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 상기 개폐 밸브(20)에 대한 최초 구동 이후에도 상기 제1 보조탱크(210)의 가스량이 일정 수준 이하로 떨어지면 구동될 수 있음은 물론이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 고압가스라인
11: 메인 유로
12: 회수 유로
13: 밸브 개방 유로
14: 밸브 폐쇄 유로
15: 저장 가스 공급 유로
20: 개폐 밸브
21: 밸브 몸체
22: 밸브체
23: 구동 모듈
23a: 개방 포트
23b: 폐쇄 포트
23c: 배출 포트
100: 개폐 제어부
110: 동작 제어 유닛
111: 회수 펌프
120: 메인 압력 조절 유닛
130: 방향 제어 유닛
140: 컨트롤러
200: 보조 동력 생성부
210: 제1 보조탱크
211: 보조 압력 조절 유닛
212: 솔레노이드 체크 밸브
220: 기화기
230: 가스 엔진
240: 제1 보조밸브
250: 제2 보조탱크
260: 제2 보조밸브

Claims (7)

  1. 고압가스라인 일 측에 형성된 개폐 밸브를 구동하는 시스템으로서,
    상기 고압가스라인 타 측으로부터 상기 개폐 밸브를 향하도록 분기된 메인 유로 상에 형성되어 고압가스의 흐름을 제어하는 동작 제어 유닛과,
    상기 동작 제어 유닛을 거친 고압가스를 저압으로 감압시키는 메인 압력 조절 유닛,
    상기 메인 압력 조절 유닛을 거친 저압가스가 상기 개폐 밸브의 개방 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 개방 유로 또는 상기 개폐 밸브의 폐쇄 구동을 위해 가스압을 전달하는 밸브 폐쇄 유로를 향해 선택적으로 흐르도록 제어하는 방향 제어 유닛 및,
    상기 동작 제어 유닛과 상기 메인 압력 조절 유닛 및 상기 방향 제어 유닛의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 개폐 밸브 제어부;를 가진 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는,
    내부에 상기 고압가스라인과 연통되는 관통 유로를 구비한 밸브 몸체와,
    상기 관통 유로에 삽입되어 전달되는 동력에 의해 유동되어 상기 관통 유로를 개폐하는 밸브체 및,
    상기 밸브 몸체 상부에 형성된 챔버와, 상기 챔버 측벽 상부 일 측에 형성되어 상기 밸브 개방 유로와 연결되는 개방 포트, 상기 챔버 측벽 상부 타 측에 형성되어 상기 밸브 폐쇄 유로와 연결되는 폐쇄 포트, 상기 챔버 측벽 하부에 형성되어 유입된 가스를 배출시키는 배출 포트 및, 상기 밸브체와 연결된 상태로 상기 개방 포트 또는 상기 폐쇄 포트로부터 유입된 가스의 압력에 의해 회전하여 상기 밸브체를 회동시키는 회동체를 포함하는 구동 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브체는,
    상기 구동 모듈로부터 전달된 구동력에 의해 세로축 회동 운동 또는 상하 운동하여 상기 관통 유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브는,
    상기 밸브체가 상기 관통 유로를 완전히 개방 또는 폐쇄하였는지 여부를 센싱하는 개폐 센서를 추가로 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 개폐 센서로부터 전달받은 정보를 기반으로 상기 동작 제어 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 제어 유닛은,
    상기 개폐 밸브 측으로 향하는 가스 흐름을 역방향으로 전환시켜 상기 고압가스라인을 향해 배출시키는 회수 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 밸브로부터 배출되는 가스를 전달받아 저장하는 제1 보조탱크와,
    상기 제1 보조탱크에 저장된 가스를 연로로서 전달받아 작동하여 회전 토크를 출력하는 가스 엔진을 포함하는 보조 동력 생성부;를 추가로 포함하여,
    상기 가스 엔진으로부터 발생된 상기 회전 토크를 상기 동작 제어 유닛과 상기 방향 제어 유닛의 구동력으로 이용하는 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 엔진으로부터 발생된 상기 회전 토크는,
    상기 동작 제어 유닛과 방향 제어 유닛에 각각 연결된 전동 수단 또는 별도로 구비된 발전기 중 하나 이상을 통해 상기 동작 제어 유닛과 상기 방향 제어 유닛의 구동력으로 적용되도록 한 것을 특징으로 하는, 고압가스라인 개폐 밸브 구동 시스템.
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