KR102107892B1 - 공압식 작동기 테스트 장치 - Google Patents

Abstract

공압식 작동기 테스트 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치는, 밸브, 상기 밸브의 일측에 설치되는 공압식 작동기 및 상기 공압식 작동기에 설치된 공압 포지셔너를 포함하는 밸브 모듈에 설치되는 공압식 작동기 테스트 장치에 있어서, 복수의 밸브에 설치된 공압식 작동기에 공기를 제공하기 위한 복수의 유압 입력 포트, 공압식 작동기의 작동 신호를 전달하는 제어부 및 상기 신호를 전달 받아 상기 복수의 공압식 작동기에 복수의 신호를 전달하기 위한 복수의 신호 채널을 포함하는 조작 패널을 포함한다.

Description

공압식 작동기 테스트 장치{PNUEMATIC ACTUATOR TEST APPARATUS}

본 발명은 공압식 작동기 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 밸브를 조립 후 밸브에 설치된 공압 포지셔너의 초기 세팅시 동시에 여러대를 시험 및 세팅할 수 있어 밸브의 생산 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 공압식 작동기 테스트 장치에 관한 것이다.

배관 내 유체의 유량, 압력을 조절하기 위한 목적으로 유체의 통로를 열거나 닫도록 하는 장치를 일반적으로 밸브(valve)라 한다. 플랜트 및 산업 현장에서는 유량을 제어하기 위해 제어 밸브를 많이 사용한다.

밸브의 생산 공정은 도 1을 참조하면, 제품의 주물 입고 검사, CNC 특수 부품 가공, 용접 및 코팅, 특수 부품 성형 및 도장 검사, 제품의 상단에 작동기 조립, 수압 검사를 통한 고온/고압 예상 상황에서의 기밀 성능 평가, 조립 및 최종 검사, 출고의 순서로 진행된다.

일반적으로, 제어 밸브는 다량을 생산하는 것이 아닌 다품종 소량 생산의 형태로서 작업 표준화가 상당히 곤란하며 조립 공정 숙련자에 대한 의존도가 매우 큰 실정이다. 또한, 종종 대형 프로젝트 등으로 다량의 제품 조립이 발생하는 경우 다량의 제품 조립 및 검사 등에 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.

제어 밸브는 외부의 제어신호에 따라 밸브의 개도를 조절할 수 있는 밸브를 지칭하는 것으로, 발전소, 수처리, 석유화학 등 각종 공정자동화의 효율 및 성능에 중대한 영향을 미치는 핵심적인 기기이다. 특히, 제어 밸브는 발전소와 같은 대형의 플랜트에 설치된 각종 관로 내부를 흐르는 고온, 고압의 유체를 제어하는데 필수적이며, 유체의 유량, 압력 및 방향 등을 제어할 뿐만 아니라 유로 개폐, 교축, 역지, 과압방지 등의 주요 기능도 수행한다.

일반적으로 제어신호는 현장에서 발생하는 각종 노이즈로부터 신호의 왜곡을 방지하기 위해 4-20mA의 전류를 사용하며 밸브를 구동시키기 위한 보조 동력원으로서 공압을 이용한다.

제어 밸브는 크게 밸브 본체, 공압식 작동기, 공압 포지셔너로 구성되며, 밸브의 구동 방식이 직선 운동이냐 회전 운동이냐에 따라 리니어 타입 밸브, 로터리 타입 밸브로 구분된다. 공압식 작동기는 보조동력원인 공압을 이용하여 밸브 본체와 연결된 스템을 밀어내거나 회전 토크를 발생시켜 밸브를 구동시키는 역할을 담당한다. 따라서 밸브본체를 구동하기 위해 필요한 힘과 이동거리(혹은 회전각도)에 따라 공압식 작동기의 사양이 결정된다. 공압 포지셔너는 밸브 본체(스템)와 연결된 센서를 통해 플러그 개도를 측정하고 외부로부터 입력된 명령신호와 비교하여 밸브의 개도가 명령신호와 일치할 때까지 공압식 작동기로 공급되는 공압을 조절하는 제어기기이다.

상기 공압 포지셔너는 밸브의 종류 및 크기에 따라 밸브의 조립 이후에 밸브에 맞추어 세팅이 되어져야하며 일반적으로 에어 컴프레서 및 캘리브레이터를 연결하여 세팅을 진행한다. 이의 한번의 세팅시 하나의 포지셔너만을 세팅할 수 있어 여러 대의 밸브의 조립 및 포지셔너 세팅이 요구되는 경우 상당히 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허공개공보 제10-2015-0124523호

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 복수의 밸브를 조립 후 밸브에 설치된 공압 포지셔너의 초기 세팅시 동시에 여러대를 시험 및 세팅할 수 있어 밸브의 생산 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 공압식 작동기 테스트 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치는, 밸브, 상기 밸브의 일측에 설치되는 공압식 작동기 및 상기 공압식 작동기에 설치된 공압 포지셔너를 포함하는 밸브 모듈에 설치된다. 공압식 작동기 테스트 장치는, 복수의 밸브에 설치된 공압식 작동기에 공기를 제공하기 위한 복수의 유압 입력 포트, 공압식 작동기의 작동 신호를 전달하는 제어부 및 상기 작동신호를 전달 받아 상기 복수의 공압식 작동기에 복수의 신호를 전달하기 위한 복수의 신호 채널을 포함하는 조작 패널을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브는 제어 밸브(control valve) 일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브는 제어 글로브 밸브(control globe valve) 일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유압 입력 포트 및 상기 신호 채널은 각각 2개 이상을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유압 입력 포트는 외부의 에어 컴프레서와 연결되어 공기를 상기 공압식 작동기에 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공압 포지셔너의 일측에 설치되어 상기 에어 컴프레서와 연결되며, 상기 에어 컴프레서로부터 제공되는 공압을 제어하여 상기 공압식 작동기에 제공하는 에어 세트(air set)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 신호를 제어할 수 있는 캘리브레이터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조작 패널은, 상기 제어부로부터 전달된 신호를 복수의 신호 채널로 분배하는 신호 분배기 및 상기 신호 분배기로부터 분배된 신호를 상기 신호 채널과 연결하는 연결 단자를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밸브 테스트 장치는 이동 가능한 대차를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 하나의 공압식 작동기 테스트 장치를 이용하여 복수개의 공압 포지셔너를 동시에 테스트할 수 있어, 밸브의 생산 시간을 단축할 수 있다.

또한, 이동 가능한 대차에 설치하여 밸브의 설치 위치로 이동시켜 무거운 밸브의 이동을 최소화할 수 있어 밸브의 생산 공정을 간소화할 수 있다.

또한, 하나의 신호를 복수의 동일한 신호 채널로 분배시켜 고가의 캘리브레이터 한대만으로도 밸브에 설치된 복수의 공압식 작동기를 작동시켜 밸브 개도율을 동시에 체크할 수 있다.

도 1은 일반적인 제어 밸브의 생산 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 이용한 공압식 작동기 테스트 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 적용하기 위하여 밸브, 공압식 작동기 및 공압 포지셔너가 설치된 밸브를 나타내는 정면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 일반적인 제어 밸브의 생산 공정을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 밸브의 생산 공정은 일반적으로, 1) 제품의 주물 입고 검사, 2) CNC 특수 부품 가공, 3) 용접 및 코팅, 4) 특수 부품 성형, 5) 도장 검사, 6) 제품의 상단에 작동기 조립, 7) 수압 검사를 통한 고온/고압 예상 상황에서의 기밀 성능 평가, 8) 조립, 9) 최종 검사 및 10) 출고의 순서로 진행된다.

이와 같은 밸브는 다량을 생산하는 것이 아닌 다품종 소량 생산의 형태로서 이루어지므로, 작업 표준화가 상당히 곤란하며 조립 공정 숙련자에 대한 의존도가 매우 큰 실정이다. 따라서, 전 생산 공정 중 조립 공정 숙련자에 의한 작업을 제외한 나머지 공정에 대한 매뉴얼화를 통하여 작업 시간 단축이 필요하며, 이는 성능 평가 등과 같이 작업 표준화가 용이한 공정에서의 연구가 필요하다.

이에 본 발명의 실시예들은 기존의 성능 평가시 테스트 장치를 개선하여 신규한 시스템을 구성하였으며, 이에 기존에 1개의 공압 작동기 테스트 및 공압 포지셔너 세팅시 1개의 테스트 장치를 필요로 하였던 것을 1개의 테스트 장치로 복수개의 공압 작동기 테스트 및 공압 포지셔너 세팅이 가능한 시스템을 구성하여 제품 최종 출고까지의 시간을 단축할 수 있었다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 이용한 공압식 작동기 테스트 시스템의 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공압식 작동기 테스트 장치를 적용하기 위하여 밸브, 공압식 작동기 및 공압 포지셔너가 설치된 밸브를 나타내는 정면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 테스트 장치는 밸브(1), 상기 밸브(1)의 일측에 설치되는 공압식 작동기(2) 및 상기 공압식 작동기(2)에 설치된 공압 포지셔너(3)를 포함하는 밸브 모듈에 설치되어 상기 공압식 작동기의 작동 테스트, 그리고 상기 공압 포지셔너(3)의 초기 세팅을 위한 장치이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 테스트 장치는 유압 입력 포트(100), 제어부(200) 및 조작 채널(300)을 포함한다.

상기 유압 입력 포트(100)은 복수로 구성되며, 2개 이상을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 도 3을 참조하면 총 12개의 유압 입력 포트(100)를 가지는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 2 이상의 공압식 작동기(2)와 연결될 수 있도록 2 이상의 유압 입력 포트(100)를 가지는 것이 바람직하다.

상기 유압 입력 포트(100)는 공압식 작동기의 작동을 테스트 하기 위한 복수의 밸브에 설치된 공압식 작동기에 공기를 제공하기 위한 것이다.

예를 들어, 상기 유압 입력 포트(100)는 외부의 에어 컴프레서(air compressor)(160)와 연결되어 공압을 상기 공압식 작동기(2) 내에 제공할 수 있다.

상기 공압식 작동기 테스트 장치는 상기 공압 포지셔너(3)의 일측에 설치되어 상기 에어 컴프레서(160)와 연결되며, 상기 에어 컴프레서(160)로부터 제공되는 공압을 제어하여 상기 공압식 작동기(2)에 제공하는 에어 세트(air set)(4)를 더 포함한다.

일반적으로 에어 컴프레서(160)에서 제공되는 공압은 6 내지 8 bar이며, 공압식 작동기(2)에서 요구하는 공압은 약 3 내지 4 bar 정도 수준이다. 에어 컴프레서(160)에서 제공되는 공압이 공압식 작동기(2)로 직접 제공되는 경우 공압식 작동기(2)의 신뢰성에 문제가 발생하여 공압을 조절하는 에어 세트(4)를 거치도록 구성하게 된다.

예를 들어, 상기 밸브는 제어 밸브(control valve) 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 밸브는 제어 글로브 밸브(control globe valve) 일 수 있다.

상기 제어부(200)는 상기 공압식 작동기(2)와 연결되어 밸브 내 개도율을 제어하기 위한 공압식 작동기의 작동 신호를 전달한다. 이는 예를 들어, 제어 밸브에 있어서 밸브 내 유량을 제어하기 위한 것으로 밸브 개도율을 체크하기 위한 것이다.

예를 들어, 상기 제어부(200)는 캘리브레이터(210) 및 전원부(220)를 포함하며, 상기 캘리브레이터(210)는 상기 작동 신호를 약 1 내지 20mA의 범위에서 제어할 수 있다. 상기 전원부(220)는 220V의 전기 입력단자를 포함하여 신호분배기(310)와 연결되어 상기 캘리브레이터(210)으로부터의 전기 신호를 일정하게 송출 가능하게 할 수 있다.

상기 조작 채널(300)은 상기 제어부(200)의 상기 캘리브레이터(210)로부터 상기 작동 신호를 전달 받아 상기 복수의 공압식 작동기에 복수의 신호를 전달하기 위한 복수의 신호 채널을 포함한다.

상기 신호 채널은 상기 유압 입력 포트(100)와 마찬가지로 복수로 구성되며, 2개 이상을 구비하는 것이 바람직하다. 하나의 신호 채널은 상기 공압식 작동기(2)에 연결되는 +, - 신호를 쌍으로 하여 구비한다.

예를 들어, 상기 조작 패널(300)은 신호 분배기(310) 및 연결 단자(320)을 포함한다. 상기 신호 분배기(310)는 상기 제어부(200)로부터 전달된 신호를 복수의 신호 채널로 분배할 수 있다. 상기 신호 분배기(310)으로부터 각 신호 채널로 출력되는 출력 신호는 상기 캘리브레이터(210)의 작동 신호와 동일한 신호이다. 상기 신호 분배기(310)의 출력 신호 개수에 따라 테스트 가능한 밸브의 개수가 결정될 수 있다.

도 3을 참조하면, 예시적으로 하나의 신호로부터 분배된 신호는 12개 인 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예에서 입력 1 채널 및 출력 6 채널인 신호 분배기를 2개를 병렬로 배치하여 사용하여 최종 출력 신호는 12개로 분배하였다.

상기의 신호를 발생시키는 상기 캘리브레이터(210)를 각각의 밸브의 공압식 작동기에 각각 복수개 연결하여 동일한 효과를 얻을 수 있으나, 캘리브레이터 자체가 상당히 고가이고 유지보수 비용을 고려할 때, 본 발명에서와 같이 하나의 캘리브레이터 신호를 복수의 신호로 분배하여 밸브 테스트를 수행할 수 있어 비용 절감에 유리한 장점이 있다.

상기 연결 단자(320)은 상기 신호 분배기(310)로부터 분배된 신호를 상기 신호 채널과 연결한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 밸브 테스트 장치는 이동 가능한 대차(400)를 더 포함할 수 있다.

또한, 이동 가능한 대차에 설치하여 밸브의 설치 위치로 이동시켜 무거운 밸브의 이동을 최소화할 수 있어 밸브의 생산 공정을 간소화할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 밸브 테스트 장치를 이용하여 2 이상 복수의 밸브의 공압식 작동기 작동 테스트 및 공압 포지셔너의 세팅을 수행할 수 있으며, 동시에 복수 개의 밸브를 동시에 테스트할 수 있어, 테스트 시간이 획기적으로 감소함에 따라 밸브의 생산 시간을 현저히 단축할 수 있다.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

1: 밸브 2: 공압식 작동기
3: 공압 포지셔너 4: 에어 세트
100: 유압 입력 포트 200: 제어부
210: 캘리브레이터 220: 전원부
300: 조작 패널 310: 신호 분배기
320: 연결 단자 CV: 제어 밸브

Claims (9)

1. 제어 글로브 밸브(control globe valve), 상기 제어 글로브 밸브의 일측에 설치되는 공압식 작동기 및 상기 공압식 작동기에 설치된 공압 포지셔너를 포함하는 밸브 모듈에 설치되어 상기 공압식 작동기의 작동 테스트 및 상기 공압 포지셔너의 초기 세팅을 위한 공압식 작동기 테스트 장치에 있어서,
   복수의 밸브에 설치된 공압식 작동기에 공기를 제공하기 위한 복수의 유압 입력 포트;
   공압식 작동기의 작동 신호를 1 내지 20mA의 범위에서 제어하고 전달하는 하나의 캘리브레이터를 포함하는 제어부;
   상기 작동신호를 전달 받아 상기 복수의 공압식 작동기에 복수의 신호를 전달하기 위한 복수의 신호 채널을 포함하며, 상기 제어부로부터 전달된 신호를 복수의 신호 채널로 분배하기 위한 신호 분배기 및 상기 신호 분배기로부터 분배된 신호를 상기 신호 채널과 연결하는 연결 단자를 포함하는 조작 패널;
   상기 유압 입력 포트와 연결되어 공기를 상기 공압식 작동기에 제공하는 에어 컴프레서;
   상기 공압 포지셔너의 일측에 설치되어 상기 에어 컴프레서와 연결되며, 상기 에어 컴프레서로부터 제공되는 공압을 제어하여 상기 공압식 작동기에 제공하는 에어 세트(air set); 및
   상기 공압식 작동기 테스트 장치를 이동 가능한 대차를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 공압식 작동기와 연결되어 밸브 내 유량을 제어하기 위한 밸브 내 개도율을 체크하기 위하여 공압식 작동기의 작동 신호를 전달하는 공압식 작동기 테스트 장치.
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