KR102196957B1

KR102196957B1 - 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템

Info

Publication number: KR102196957B1
Application number: KR1020200135853A
Authority: KR
Inventors: 신상열
Original assignee: 신상열
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2020-12-30

Abstract

본 발명은 제어밸브용 유압포지셔너를 밸브 본체의 외부에 고정 설치하여 액추에이터의 유지보수 및 용량증대가 용이하고 유압오일의 냉각작용으로 작동 신뢰도를 높일 수 있도록 한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 액추에이터의 제1유압챔버는 제1유압라인으로 연결되어 유압포지셔너의 유압공간부에 구비된 제1유로부와 연결되고, 액추에이터의 제2유압챔버는 유압포지셔너의 유압공간부에 구비된 제2유압라인으로 연결되는 것을 포함하며, 상기 제1유압라인과 제2유압라인에 각각 분기시킨 제1,2균압라인의 직결부분에 구비되어 수동으로 개폐시키는 균압밸브와, 상기 유압포지셔너는 유압펌프 및 솔레노이드밸브가 설치되고 오일이 수용되어 있는 유압공간부, 밸브체의 개도상태를 감지하는 포지션센서부, 밸브체를 제어하기 위한 제어부가 분리 구획된 구성으로 이루어지되 상기 유압공간부의 제1유로부는 제1연결라인을 통해 유압펌프의 유입부와 연결되어 유압펌프의 토출부를 거쳐 유압공간부와 연통되고, 상기 제1연결라인에 분기시킨 제2연결라인은 솔레노이드밸브를 거쳐 유압공간부와 연통되며, 상기 유압공간부의 제2유로부는 유압공간부와 연통되게 형성되어 제2유압라인을 통해 유압오일이 제2유압챔버에 유통되게 한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템을 특징으로 한다.

Description

유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템{Valve Control System with Hydraulic Positioner}

본 발명은 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 제어밸브용 유압포지셔너를 밸브 본체의 외부에 고정 설치하여 액추에이터의 유지보수 및 용량증대가 용이하고 유압오일의 냉각작용으로 작동 신뢰도를 높일 수 있도록 한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 밸브제어시스템은 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, 밸브제어시스템은 각종 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 유압 구동식 밸브제어시스템에서는 밸브를 구동시키기 위한 동력원으로 유압에 의해 그 개폐가 이루어짐에 따라 유체의 이송을 조절한다.
이러한 유압구동식 밸브는 밸브 본체, 밸브 본체 내에서 밸브축에 의해 회전가능하게 설치된 밸브체, 밸브축의 적어도 하나의 일단에 링크기구 또는 기어전동기구가 연결되어 밸브축을 회전구동시키는 구동실린더, 밸브축에 연결되어 밸브체를 자중에 의해 폐쇄시키는 웨이트, 구동실린더를 구동시키는 유압제어시스템 등을 구비한다.
유압구동식 제어시스템은 실린더에 작동 유압오일를 선택적으로 공급함으로써 밸브축을 정방향 또는 역방향으로 회동시킴으로써 밸브의 개폐작동을 구현하고, 또한 정전 등과 같은 비상사태 발생시에 유압제어시스템에 의해 밸브체가 자동으로 폐쇄되도록 구성되어 있다.
그러나 종래의 유압구동식 제어시스템은 선형 동작형 밸브에 설치되는 구성이므로, 그 유압회로는 매우 복잡한 구성으로 이루어져서 전체 시스템이 대형화되어 그 제조비용이 높고, 또한 설치공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 그 설치 및 유지보수가 매우 번거롭고 유압챔버내에서 유체 이동에 따른 작동 유압오일의 온도 상승에 의해 점도가 떨어지고 유압이 낮아져 작동 신뢰도를 저하시키는 단점이 있었다.

KR 제10-2108899호 KR 제10-1167281호 KR 제10-1988369호 KR 제10-2012116호 KR 제10-0280255호

본 발명은 밸브 본체에 설치되어 유압을 이용하여 밸브스템을 상하운동 또는 회전토크를 발생시켜 밸브를 구동시키는 역할을 하는 액추에이터와 이격된 밸브 본체 외측에 고정 설치되어 액추에이터를 구동시키는 유압포지셔너와, 상기 액추에이터와 유압포지셔너를 유압라인으로 유압오일이 유통되게 하고, 상기 유압포지셔너는 솔레노이드밸브, 유압펌프가 수용되는 유압공간부, 밸브의 개도상태를 감지하는 포지션 센서부, 상기 밸브를 개도하기 위한 정보의 입력 및 입력된 정보에 의해 밸브를 제어하는 제어부가 구획되어 설치된 구성으로 제어밸브용 유압포지셔너를 밸브 본체의 외부에 고정 설치하여 유지보수 및 용량증대가 용이하고 유압오일의 온도상승을 방지하는 냉각작용으로 작동 신뢰도를 높일 수 있도록 함에 있다.

본 발명은 밸브 본체에 설치되어 유압을 이용하여 밸브스템을 상하운동 또는 회전토크를 발생시켜 밸브를 구동시키는 역할을 하는 액추에이터와, 상기 액추에이터와 이격된 밸브 본체 외측에 고정 설치되어 액추에이터를 구동시키는 유압포지셔너와,상기 액추에이터의 제1유압챔버는 제1유압라인으로 연결되어 유압포지셔너의 유압공간부에 구비된 제1유로부와 연결되고, 액추에이터의 제2유압챔버는 유압포지셔너의 유압공간부에 구비된 제2유압라인으로 연결되는 것을 포함하며, 상기 액추에이터와 유압포지셔너를 상호 연결하는 이동경로상에 위치한 제1유압라인과 제2유압라인에 제1,2균압라인을 각각 분기시켜 제1,2균압라인을 직결시킨 구성으로 이루어지되 제1,2균압라인의 직결부분에 구비되어 수동으로 개폐시키는 균압밸브와, 상기 유압포지셔너는 유압펌프 및 솔레노이드밸브가 설치되고 오일이 수용되어 있는 유압공간부, 밸브체의 개도상태를 감지하는 포지션센서부, 밸브체를 개도하기 위한 정보의 입력 및 입력된 정보에 의해 밸브체를 제어하는 제어부가 분리 구획된 구성으로 이루어지되 상기 유압공간부의 제1유로부는 제1연결라인을 통해 유압펌프의 유입부와 연결되어 유압펌프의 토출부를 거쳐 유압공간부와 연통되고, 상기 제1연결라인에 분기시킨 제2연결라인은 솔레노이드밸브를 거쳐 유압공간부와 연통되며, 상기 유압공간부의 제2유로부는 유압공간부와 연통되게 형성되어 제2유압라인을 통해 유압오일이 제2유압챔버에 유통되게 한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 하우징에 수용되어 피스톤이 제1,2유압챔버를 왕복 이동하는 유압실린더와, 상기 제1유압챔버에 리턴스프링이 설치되어 피스톤이 밸브체의 폐쇄방향으로 탄성력을 갖도록 한 것을 포함하며, 상기 피스톤은 밸브스템과 연결되고, 밸브스템은 밸브체에 연결된 구성으로 밸브체가 상하 이동하여 유로를 개폐하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 하우징에 수용되고 밸브스템을 기준으로 양측에 피스톤이 설치되어 왕복 이동하는 유압실린더와, 상기 유압실린더는 피스톤의 외측에 제1유압챔버를 구비하고 피스톤의 내측에 제2유압챔버를 구비하여 유압오일이 유입 및 유출되는 유압에 의해 피스톤이 왕복 이동이 이루어지도록 하며, 상기 제1유압챔버에 리턴스프링이 각각 설치되어 피스톤이 밸브체의 폐쇄방향으로 탄성력을 갖도록 한 것을 포함하며, 상기 피스톤은 밸브스템과 연결되고, 밸브스템은 밸브 본체에 형성되어 유체가 유동하는 유로를 개폐하는 밸브체에 연결된 구성으로 이루어지되 상기 피스톤은 일측단 내측으로 서로 어긋난 위치에서 진퇴작용이 이루어지도록 한 연장단부에 직선형 구동기어가 각각 형성되어 밸브스템에 구비된 연동기어와 치합되어 밸브스템을 회전시키고, 상기 밸브스템에 의해 밸브체가 회전하면서 유로를 개폐하도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터의 제1,2유압챔버와 유압포지셔너의 유압공간부에 구비된 제1,2유로부를 연결하는 제1,2유압라인은 외부로 노출되게 설치되어 유통되는 유압오일이 냉각되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서는 액추에이터와 유압포지셔너의 유압공간부는 외부에 노출되어 설치되어 있는 제1,2유압라인을 통해 유압오일의 유통이 이루어지는 구성이므로 노출된 제1,2유압라인에 의해 유압오일의 온도상승을 방지하는 냉각기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 밸브 본체의 외부에 고정 설치한 유압포지셔너에 솔레이노드밸브 및 유압펌프가 수용되는 구성이므로 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 밸브의 용량 증대시에는 액추에이터만을 별도 구비하여 밸브제어를 할 수 있게 되므로 경제적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템의 구성을 나타낸 배면 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 밸브의 개방 시작단계를 나타낸 단면 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 밸브가 개방된 단계를 나타낸 단면 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 수동으로 작동되는 균압밸브를 개방하여 제1,2유압관로가 균압상태에 놓여진 상태를 나타낸 단면 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 유압포지셔너의 일부 분해 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 유압포지셔너의 유압공간부 및 포지션센서부의 구성을 나타낸 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 유압포지셔너의 유압공간부 및 포지션센서부의 구성을 나타낸 전면도.
도 9는 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 또 다른 형태의 액추에이터 구성을 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 또 다른 형태의 액추에이터 구성을 나타낸 단면 예시도.
도 11은 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 또 다른 형태의 액추에이터 구성을 따른 밸브의 개방 시작단계를 나타낸 평단면 예시도.
도 12는 본 발명에 의한 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에서 또 다른 형태의 액추에이터 구성을 따른 밸브가 개방된 단계를 나타낸 평단면 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 밸브 본체(10)에 설치되어 유압을 이용하여 밸브스템(11)을 상하운동 또는 회전토크를 발생시켜 밸브를 구동시키는 역할을 하는 액추에이터(20)와, 상기 액추에이터(20)와 이격된 밸브 본체(10)의 외측에 고정 설치되는 고정함체(41)에 구비되어 액추에이터(20)를 구동하는 유압포지셔너(40)로 이루어져 있다.
상기 액추에이터(20)는 하우징(21)에 수용되어 피스톤(31)이 왕복 이동하는 유압실린더(30)와, 상기 유압실린더(30)는 제1,2유압챔버(34)(35)를 구비하여 유압오일이 유입 및 유출되는 유압에 의해 피스톤(31)이 왕복 이동이 이루어지도록 하며, 상기 제1유압챔버(34)에 리턴스프링(36)이 설치되어 피스톤(31)이 밸브체(13)의 폐쇄방향으로 탄성력을 갖도록 되어 있다.
상기 유압실린더(30)의 제1유압챔버(34)는 제1유압라인(37)과 연결되고, 상기 유압실린더(30)의 제2유압챔버(35)는 제2유압라인(38)과 연결되며, 상기 제1유압라인(37)은 유압포지셔너(40)의 제1유로부(51)와 연결되고, 상기 제2유압라인(38)은 유압포지셔너(40)의 제2유로부(52)와 연결되어 유압포지셔너(40)에 의해 제1,2챔버(34)(35)의 유압오일이 유입 및 유출되도록 되도록 하는 수단으로 액추에이터(20)를 구동하도록 되어 있다.
상기 피스톤(31)은 밸브스템(11)과 연결되고, 밸브스템(11)은 밸브 본체(10)에 형성되어 유체가 유동하는 유로(14)를 개폐하는 밸브체(13)에 연결된 구성으로 상기 피스톤(31)이 일정 간격으로 왕복하면서 밸브체(13)가 상하 이동되게 한 수단으로 유로(14)를 통해 유동되는 유체를 제어하게 되는 것으로, 이는 선형 동작형 밸브에 해당되는 글로브 밸브, 게이트밸브 등의 밸브를 제어하기 위한 액추에이터(20)의 구성에 해당된다.
상기 유압포지셔너(40)는, 유압펌프(54) 및 솔레노이드밸브(53)가 설치되고 오일이 수용되어 있는 유압공간부(50)와, 밸브체(13)의 개도상태를 감지하는 포지션센서부(60)와, 상기 밸브를 개도하기 위한 정보의 입력 및 입력된 정보에 의해 밸브를 제어하는 제어부(70)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 유압공간부(50)는 고정함체(41)내에 구획된 공간으로 형성되어 고정함체(41)의 벽면에 유압공간부(50)로 유압오일이 유통될 수 있도록 하는 제1,2유로부(51)(52)가 구비되어 있다.
상기 제1유로부(51)는 제1연결라인(55)을 통해 유압펌프(54)의 유입부(54a)와 연결되어 유압펌프(54)의 토출부(54b)를 통해 유압공간부(50)로 유압오일의 펌핑작용이 이루어지도록 되어 있고, 상기 제1연결라인(55)에 분기시킨 제2연결라인(56)은 유압공간부(50)와 연통되어 솔레노이드밸브(53)롤 통해 제2연결라인(56)의 개폐가 이루어지도록 되어 있다.
상기 제2유로부(52)는 유압공간부(50)와 연통되게 형성되어 제2유압라인(38)을 통해 유압오일이 유압공간부(50)와 제2유압챔버(35)에 유통되게 되어 있다.
상기 액추에이터(20)의 제1,2유압챔버(34)(35)와 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 구비된 제1,2유로부(51)(52)를 연결하는 제1,2유압라인(37)(38)은 외부로 노출되어 유통되는 유압오일이 상승되지 않고 냉각기능을 수행할 수 있도록 되어 있다.
상기 포지션센서부(60)는 고정함체(41)의 유압공간부(50)와 구획된 일측에 구비되는 것으로, 밸브스템(11)를 따라 작동되게 설치된 작동레버(61)에 의해 연동되는 컨트롤기어(62)에 구비되어 밸브체(13)의 개도상태를 감지하도록 한 개도센서(63)로 이루어져 있다.
상기 제어부(70)는 고정함체(41)에 구비되는 유압공간부(50) 및 포지션센서부(60)와 이격된 위치의 PCB기판에 설치되는 것으로, 이러한 제어부(70)는 솔레노이드밸브(53), 유압펌프(54), 개도센서(63)와 전기적으로 접속되어 밸브체(13)를 개도하기 위한 정보의 입력 및 입력된 정보에 의해 밸브체(13)를 제어하게 된다.
그리고, 상기 액추에이터(20)와 유압포지셔너(40)를 상호 연결하는 이동경로상에 위치한 제1유압라인(37)과 제2유압라인(38)에 제1,2균압라인(37a)(38a)을 각각 분기시켜 제1,2균압라인(37a)(38a)을 직결시킨 구성으로 이루어지되 제1,2균압라인(37a)(38a)의 직결부분에 수동으로 개폐시키는 균압밸브(39)를 구비하여 제1,2균압라인(37a)(38a)의 개방 또는 차단이 이루어질 수 있도록 되어 있다.
상기와 같은 제1,2유압라인(37)(38)에 분기되어 있는 제1,2균압라인(37a)(38a)은 정상적인 밸브 작동이 이루어지는 경우에는 균압밸브(39)는 잠금상태에 놓여져서 제1,2균압라인(37a)(38a)의 유체 흐름이 차단된 상태를 유지하며, 유압포지셔너(40)의 오작동이나 정전 발생 등이 발생하게 되는 경우에는 수동으로 균압밸브()39를 제1,2균압라인(37a)(38a)이 개방되도록 하면 제1유압라인(37)과 제2유압라인(38)은 균압상태에 놓여지게 된다.
즉, 도 5와 같이 균압밸브(39)를 개방시켜 제1유압라인(37)과 제2유압라인(38)이 균압이 되면, 밸브를 구동시키는 액추에이터(20)는 균압상태가 되므로 밸브 본체(10)의 유로(14)를 개폐하는 밸브체(13)는 닫힌 상태를 유지하게 되어 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
또, 본 발명의 또 다른 액추에이터(20)의 구성실시예는, 하우징(21)에 수용되고 밸브스템(11)을 기준으로 양측에 피스톤(31)(31')이 설치되어 왕복 이동하는 유압실린더(30)와, 상기 유압실린더(30)는 피스톤(31)(31')의 외측에 제1유압챔버(34)를 구비하고 피스톤(31)(31')의 내측에 제2유압챔버(35)를 구비하여 유압오일이 유입 및 유출되는 유압에 의해 피스톤(31)(31')이 왕복 이동이 이루어지도록 하며, 상기 제1유압챔버(34)에 리턴스프링(36)이 각각 설치되어 피스톤(31)(31')이 밸브체(13)의 폐쇄방향으로 탄성력을 갖도록 되어 있다.
상기 유압실린더(30)의 제1유압챔버(34)는 제1유압라인(37)과 연결되고, 상기 유압실린더(30)의 제2유압챔버(35)는 제2유압라인(38)과 연결되며, 상기 제1유압라인(37)은 유압포지셔너(40)의 제1유로부(51)와 연결되고, 상기 제2유압라인(38)은 유압포지셔너(40)의 제2유로부(52)와 연결되어 유압포지셔너(40)에 의해 제1,2유압챔버(34)(35)의 유압오일이 유입 및 유출되도록 되도록 하는 수단으로 액추에이터(20)를 구동하도록 되어 있다.
상기 피스톤(31)(31')은 밸브스템(11)과 연결되고, 밸브스템(11)은 밸브 본체(10)에 형성되어 유체가 유동하는 유로(14)를 개폐하는 밸브체(13)에 연결된 구성으로 이루어지되 상기 피스톤(31)(31')은 일측단 내측으로 서로 어긋난 위치에서 진퇴작용이 이루어지도록 한 연장단부(32)(32')에 직선형 구동기어(33)(33')가 각각 형성되어 밸브스템(11)에 형성된 연동기어(12)와 치합되어 밸브스템(11)을 회전시키는 수단으로 유로(14)를 통해 유동되는 유체를 제어하게 되는 것으로, 이는 회전형 밸브에 해당되는 볼 밸브, 버터플라이 밸브 등의 밸브를 제어하기 위한 액추에이터(20)의 구성에 해당된다.
먼저, 밸브를 구동시키는 역할을 하는 액추에이터(20)와, 상기 액추에이터(20)와 이격된 밸브 본체(10)의 외측에 고정 설치되는 고정함체(41)에 구비되어 액추에이터(20)를 구동하는 유압포지셔너(40)로 이루어져 있다.
본 발명에 기재된 상기의 밸브체의 개방 및 폐쇄되는 시점은 절대적인 의미는 아니고 상대적인 의미로서 설명되고 있다.
이와 같이 된 본 발명의 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템에 의한 실시예를 설명하되 도 1 내지 도 4와 같이 구성된 액추에이터(20)에 의해 선형 동작형 밸브에 해당되는 글로브 밸브, 게이트밸브 등의 밸브를 제어하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 밸브 본체(10)에 형성된 유로(14)에 밸브체(13)를 이격되게 상승시켜 밸브 개방이 이루어지도록 하는 경우에는, 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 솔레노이드밸브(53) 및 유압펌프(54)에 전원을 ON시켜 솔레노이드밸브(53)에 의해 제2연결라인(56)은 차단시켜 제2연결라인(56)으로는 유압오일이 유통되지 않도록 함과 동시에 유압펌프(54)는 제1유압라인(37)과 연결된 제1유로부(51)를 통해 유압공간부(50)에 펌핑작용이 이루어지게 되면서 유압공간부(50)에 유체압력을 증대시키게 된다.
상기와 같이 유압공간부(50)에 증대되는 유체압력에 의해 유압오일은 제2유로부(52)를 통해 제2유압라인(38)과 연결된 액추에이터(20)의 제2유압챔버(35)에 유체압력이 전달되는 수단으로 피스톤(31)을 제1유압챔버(34) 방향으로 밀어올리는 작용으로 피스톤(31)을 상승 이동시켜 설정된 위치에 도달한 상태에서 유압펌프(54)의 전원을 차단하게 되면 피스톤(31)은 설정된 위치에서 정지된 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 피스톤(31)에 연결된 밸브스템(11)도 함께 상승되면서 밸브 본체(10)의 유로(14)를 차단하고 있는 밸브체(13)를 상승시키는 수단으로 밸브 개방이 이루어지게 된다.
그리고, 상기와 같이 밸브 본체(10)에 형성된 유로(14)에 밸브체(13)가 상승되어 밸브 개방이 된 상태에서 이와 반대로 밸브 차단을 하고자 하는 경우에는, 솔레노이드밸브(53)의 전원을 OFF 시키게 되면 제2연결라인(56)은 유압공간부(50)와 개방되어 유압오일이 유통이 이루어지는 상태가 됨과 동시에 액추에이터(20)의 피스톤(30)은 제1유압챔버(34)에 설치된 리턴스프링(36)의 하방 탄성력에 의해 피스톤(31)이 제2유압챔버(35)로 방향으로 하향 이동되어 피스톤(31)에 연결된 밸브스템(11)도 함께 하향시키게 되면서 밸브 본체(10)의 유로(14)에 이격 상승되어 있는 밸브체(13)를 하향시키는 수단으로 밸브 차단이 이루어지게 된다.
이때, 상기 제2유압챔버(35)의 유압오일은 제2유압라인(38)과 제2유로부(52)를 통해 유압공간부(50)로 유체압력이 전달되고, 상기 유압공간부(50)에서는 제2연결라인(56)을 통해 제1유로부(51) 및 제1유압라인(38)을 거쳐 제1유압챔버(34)로 유체이동이 이루어지는 것이다.
또, 9 내지 도 12와 같이 구성된 액추에이터(20)에 의해 회전형 밸브에 해당되는 볼 밸브, 버터플라이 밸브 등의 밸브를 제어하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
밸브 본체(10)에 형성된 유로(14)에 밸브체(13)를 회전시켜 밸브 개방이 이루어지도록 하는 경우에는, 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 솔레노이드밸브(53) 및 유압펌프(54)에 전원을 ON시켜 제2연결라인(56)으로는 유압오일이 유통되지 않고 동시에 유압펌프(54)의 펌핑작용으로 유압공간부(50)에 유체압력을 증대시키는 역할은 상기 도 1 내지 4와 동일한 기능을 수행하게 된다.
다만, 유압공간부(50)에 증대되는 유체압력에 의해 유압오일은 제2유로부(52)를 통해 제2유압라인(38)과 연결된 액추에이터(20)의 제2유압챔버(35)에 유체압력이 전달되되 밸브스템(11)을 기준으로 양측으로 설치되는 피스톤(31)(31')의 내측에 위치하는 제2유압챔버(35)내에 전달되는 유체압력에 의해 피스톤(31)(31')을 제1유압챔버(34) 방향으로 이동시켜 설정된 위치에 도달한 상태에서 유압펌프(54)의 전원을 차단하게 되면 피스톤(31)(31')은 설정된 위치에서 정지된 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 피스톤(31)(31')이 제1유압챔버(34) 방향으로 이동이 될 때 피스톤(31)(31')의 연장단부(32)(32')에 형성된 직선형 구동기어(33)(33')가 함께 이동하면서 구동기어(33)(33')와 치합되어 회전되는 연동기어(12)는 밸브스템(11)을 밸브가 개방되는 방향으로 회전시켜 밸브체(13)가 유로의 개방된 위치에 놓여지게 된다.
또, 상기와 같이 밸브 본체(10)에 형성된 유로(14)에 밸브체(13)가 상승되어 밸브 개방이 된 상태에서 이와 반대로 밸브 차단을 하고자 하는 경우에는, 솔레노이드밸브(53)의 전원을 OFF 시키게 되면, 도 1 내지 도 4와 같이 동일한 기능을 수행하되 제1유압챔버(34)에 설치된 리턴스프링(36)의 탄성력에 의해 피스톤(31)(31')이 제2유압챔버(35)로 방향으로 이동되면서 피스톤(31)(31')의 연장단부(32)(32')에 형성된 직선형 구동기어(33)(33')와 치합되어 회전되는 연동기어(12)는 밸브스템(11)을 밸브가 차단되는 방향으로 회전시켜 밸브체(13)가 유로를 차단하게 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 도 1 내지 도 4와 같은 구성의 액추에이터(20)는 선형 동작형 밸브에 적용되고, 도 8 내지 도 11의 액추에이터(20)는 회전형 밸브에 적용되어 밸브의 개폐작용이 이루어지도록 한다.
이와 같이 된 본 발명은 액추에이터(20)와 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)는 외부에 노출되어 설치되어 있는 제1,2유압라인(37)(38)를 통해 유압오일의 유통이 이루어지는 구성이므로 제1,2유압라인(37)(38)에 의해 유압오일의 온도상승을 방지하는 냉각기능을 수행하고, 밸브 본체의 외부에 고정 설치한 유압포지셔너에 솔레이노드밸브 및 유압펌프가 수용되는 구성이므로 유지보수가 용이하며, 밸브의 용량 증대시에는 액추에이터(20)만을 별도 구비하여 밸브제어를 할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

10 : 밸브 본체 11 : 밸브스템
12 : 연동기어 13 : 밸브체
14 : 유로 20 : 액추에이터
21 : 하우징 30 : 유압실린더
31,31' : 피스톤 32,32' : 연장단부
33,33' : 구동기어 34,35 : 제1,2유압챔버
36 : 리턴스프링 37,38 : 제1,2유압라인
37a, 38a : 균압라인 39 : 균압밸브
40 : 유압포지셔너 41 : 고정함체
50 : 유압공간부 51,52 : 제1,2유로부
53 : 솔레노이드밸브 54 : 유압펌프
54a : 유입부 54b : 토출부
55,56 : 제1,2연결라인 60 : 포지션센서부
61 : 작동레버 62 : 컨트롤기어
63 : 개도센서 70 : 제어부

Claims

밸브 본체(10)에 설치되어 유압을 이용하여 밸브스템(11)을 회전토크를 발생시켜 밸브를 구동시키는 역할을 하는 액추에이터(20)와,
상기 액추에이터(20)와 이격된 밸브 본체(10) 외측에 고정 설치되어 액추에이터를 구동시키는 유압포지셔너(40)와,
상기 액추에이터(20)의 제1유압챔버(34)는 제1유압라인(37)으로 연결되어 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 구비된 제1유로부(51)와 연결되고, 액추에이터(20)의 제2유압챔버(35)는 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 구비된 제2유압라인(38)으로 연결되는 것을 포함하며,
상기 액추에이터(20)와 유압포지셔너(40)를 상호 연결하는 이동경로상에 위치한 제1유압라인(37)과 제2유압라인(38)에 제1,2균압라인(37a)(38a)을 각각 분기시켜 제1,2균압라인(37a)(38a)을 직결시킨 구성으로 이루어지되 제1,2균압라인(37a)(38a)의 직결부분에 구비되어 수동으로 개폐시키는 균압밸브(39)와,
상기 유압포지셔너(40)는 유압펌프(54) 및 솔레노이드밸브(53)가 설치되고 오일이 수용되어 있는 유압공간부(50), 밸브체(13)의 개도상태를 감지하는 포지션센서부(60), 밸브체(13)를 개도하기 위한 정보의 입력 및 입력된 정보에 의해 밸브체(13)를 제어하는 제어부(70)가 분리 구획된 구성으로 이루어지되
상기 유압공간부(50)의 제1유로부(51)는 제1연결라인(55)을 통해 유압펌프(54)의 유입부(54a)와 연결되어 유압펌프(54)의 토출부(54b)를 거쳐 유압공간부(50)와 연통되고, 상기 제1연결라인(55)에 분기시킨 제2연결라인(56)은 솔레노이드밸브(53)를 거쳐 유압공간부(50)와 연통되며,
상기 유압공간부(50)의 제2유로부(52)는 유압공간부(50)와 연통되게 형성되어 제2유압라인(38)을 통해 유압오일이 제2유압챔버(35)에 유통되게 하고,
상기 액추에이터(20)는 하우징(21)에 수용되고 밸브스템(11)을 기준으로 양측에 피스톤(31)(31')이 설치되어 왕복 이동하는 유압실린더(30)와, 상기 유압실린더(30)는 피스톤(31)(31')의 외측에 제1유압챔버(34)를 구비하고 피스톤(31)(31')의 내측에 제2유압챔버(35)를 구비하여 유압오일이 유입 및 유출되는 유압에 의해 피스톤(31)(31')이 왕복 이동이 이루어지도록 하며, 상기 제1유압챔버(34)에 리턴스프링(36)이 각각 설치되어 피스톤(31)(31')이 밸브체(13)의 폐쇄방향으로 탄성력을 갖도록 한 것을 포함하며,
상기 피스톤(31)(31')은 밸브스템(11)과 연결되고, 밸브스템(11)은 밸브 본체(10)에 형성되어 유체가 유동하는 유로(14)를 개폐하는 밸브체(13)에 연결된 구성으로 이루어지되 상기 피스톤(31)(31')은 일측단 내측으로 서로 어긋난 위치에서 진퇴작용이 이루어지도록 한 연장단부(32)(32')에 직선형 구동기어(33)(33')가 각각 형성되어 밸브스템(11)에 구비된 연동기어(12)와 치합되어 밸브스템(11)을 회전시키고, 상기 밸브스템(11)에 의해 밸브체(13)가 회전하면서 유로(14)를 개폐하도록 한 것을 특징으로 하는 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 액추에이터(20)의 제1,2유압챔버(34)(35)와 유압포지셔너(40)의 유압공간부(50)에 구비된 제1,2유로부(51)(52)를 연결하는 제1,2유압라인(37)(38)은 외부로 노출되게 설치되어 유통되는 유압오일이 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 유압포지셔너가 구비된 밸브제어시스템.