KR102304619B1 - 밸브 엑츄에이터의 부싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엑츄에이터의 동작시 스템의 상하운동에 따라 스프링이 압축되는 과정에서 비틀림에 의한 회전력이 부싱에 전달되지 않도록 하여서 부싱의 측면 마모를 줄이고 또한 상기 스템의 상하운동을 정지영상으로 촬영하여 밸브의 개폐상태를 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 한 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 공압식 다이어프램으로 승강되는 스템을 갖는 스템관이 구비되고, 상기 스템관 하부에는 밸브 상단과 연결하기 위한 스템브라켓이 구비되며, 상기 스템관 내부에는 상기 스템을 승강안내하는 부싱이 구비되고, 상기 부싱 외주면에는 상기 스템 상승시키는 스프링 및 스프링을 받쳐주는 밑판이 구비된 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 있어서, 상기 밑판은 상기 스프링 하단과 직접 닿는 상부밑판 및 상기 상부밑판과 떨어져서 상기 스템관 내부에 고정되는 하부밑판으로 구성되고; 상기 상부밑판은 내주면이 상기 부싱 외주면과 떨어져 구비되며, 상기 하부밑판은 상기 부싱 외주면과 밀착된 상태로 구비되고, 상기 상부밑판과 하부밑판 사이에는 수직하중을 지탱하는 수직베어링이 구비되어서 상기 상부밑판이 수직베어링을 통하여 선회되게 구비되며; 상기 스템관 밑면으로 돌출된 상기 스템 외주면에는 다수의 표시줄이 등간격으로 구비되고; 그리고 상기 표시줄은 카메라를 통하여 정지영상으로 촬영되고, 작업자가 접근하면 근거리통신을 통하여 작업자의 휴대기기에 정지영상을 송출하는 제어유닛이 구비 특징이 있다.

Description

밸브 엑츄에이터의 부싱장치{Bushing device of valve actuator}

본 발명은 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엑츄에이터의 동작시 스템의 상하운동에 따라 스프링이 압축되는 과정에서 비틀림에 의한 회전력이 부싱에 전달되지 않도록 하여서 부싱의 측면 마모를 줄이고 또한 상기 스템의 상하운동을 정지영상으로 촬영하여 밸브의 개폐상태를 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 한 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 관한 것이다.

일반적으로 유체제어용 글로브 밸브는 통상 콘트롤 밸브(제어밸브)라고 하며, 제어 목적에 따라 수많은 내부밸브(트림)형식이 있다. 콘트롤 글로브 밸브의 트림 종류는 각 트림별 형상 특성에 따라 다양하지만 우선적으로 콘트롤 밸브 즉 제어밸브의 배관계통 상의 제어특성은 유량과 차압(Differential Pressure)으로 요약할 수 있다. 유체의 운전조건 즉, 온도, 압력, 밸브에서의 차압조건 등 모든 어려운 조건에 맞도록 밸브 내부형상을 설계할수 있는 구조가 글로브 밸브이다.

이러한 글로브 밸브는 전기방식 또는 공압방식의 엑츄에이터로 개폐를 정밀 제어하는데, 상기 엑츄에이터는 내부의 스템이 부싱을 통하여 승강 안내되는 과정에서 밸브스템을 승강시키는 구조이다.

종래 특허 제1609854호는 엑츄에이터와 밸브 사이에 인디케이터를 장착하여 밸브의 개폐정도를 확인할 수 있도록 한 공압식 콘트롤 밸브장치를 제안한 바 있다. 이는 엑츄에이터와 포지셔너가 일체로 제작되어 제품 크기가 콤팩트해지고 설치공간 확보가 용이한 장점을 제공하며, 추가적으로 스템브라켓에 스케일 방향으로 인디케이터가 구비되어서 스템의 상하 이동정도를 표시함으로써, 밸브의 개폐정도를 외부에서 알 수 있게 한 것이다.

그러나 종래 특허는 엑츄에이터의 스템이 상하측으로 승강되는 과정에서 내부의 스프링이 압축되어 스템의 상승을 유도하게 되는데, 스프링의 압축시 스프링의 나선방향 뒤틀림이 발생된다. 이때 스프링을 받쳐주는 밑판이 상기 부싱의 측벽과 밀착되어 있으므로 측벽을 긁어서 부싱을 마모시키는 문제점이 있었다.

또한 종래 특허는 엑츄에이터 전방으로 노출되는 눈금자를 통하여 밸브의 개폐정도를 표시하는 것 이외의 기능을 제공하지 못하는 단점이 있었다. 화학공업단지 또는 정유공장 등에는 파이프라인을 제어하는 콘크롤 밸브들이 수없이 많이 설치되는데, 이러한 밸브들은 제어센터에서 원격으로 제어된다. 이러한 밸브들이 실제 동작되는지 육안으로 확인해야 되므로 작업자들이 공장을 순회하며 밸브의 개폐량을 수시로 체크한다. 그러나 종래 특허는 특정 시간대의 밸브 개폐상황을 알 수 없기 때문에 이를 확인하기 위해선 작업자가 수시로 밸브를 찾아다니며 밸브의 개폐량이 원격으로 정확하게 제어되는지 확인해야되는 번거로움이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 엑츄에이터의 동작시 스템의 상하운동에 따라 스프링이 압축되는 과정에서 비틀림에 의한 회전력이 부싱에 전달되지 않도록 하여서 부싱의 측면 마모를 줄이고 또한 상기 스템의 상하운동을 정지영상으로 촬영하여 기록한 뒤 작업자가 엑츄에이터에 접근하면 근거리통신방식으로 작업자의 휴대기기에 전송할 수 있도록 함으로써, 밸브의 현재 개폐상태 및 지난시간 개폐상태를 비교 분석할 수 있는 밸브 엑츄에이터의 부싱장치를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 공압식 다이어프램으로 승강되는 스템을 갖는 스템관이 구비되고, 상기 스템관 하부에는 밸브 상단과 연결하기 위한 스템브라켓이 구비되며, 상기 스템관 내부에는 상기 스템을 승강안내하는 부싱이 구비되고, 상기 부싱 외주면에는 상기 스템 상승시키는 스프링 및 스프링을 받쳐주는 밑판이 구비된 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 있어서, 상기 밑판은 상기 스프링 하단과 직접 닿는 상부밑판 및 상기 상부밑판과 떨어져서 상기 스템관 내부에 고정되는 하부밑판으로 구성되고; 상기 상부밑판은 내주면이 상기 부싱 외주면과 떨어져 구비되며, 상기 하부밑판은 상기 부싱 외주면과 밀착된 상태로 구비되고, 상기 상부밑판과 하부밑판 사이에는 수직하중을 지탱하는 수직베어링이 구비되어서 상기 상부밑판이 수직베어링을 통하여 선회되게 구비되며; 상기 스템관 밑면으로 돌출된 상기 스템 외주면에는 다수의 표시줄이 등간격으로 구비되고; 그리고 상기 표시줄은 카메라를 통하여 정지영상으로 촬영되고, 작업자가 접근하면 근거리통신을 통하여 작업자의 휴대기기에 정지영상을 송출하는 제어유닛이 구비 특징이 있다.

본 발명에 따르면 엑츄에이터의 스템을 지탱하는 부싱 외주면에 스프링을 받쳐주는 밑판이 구비되는데, 상기 밑판은 부싱 외주면에서 떨어지는 상부밑판과 부싱 외주면에 밀착되는 하부밑판으로 분리 구성되고, 이들 상부밑판 및 하부밑판 사이에 수직하중에 견디는 수직베어링이 구비되는 특징을 갖는다. 따라서 엑츄에이터의 동작시 스템이 하강되고 이때 스프링이 압축되는데, 상기 스프링은 상부밑판에 놓인 상태이므로 나선 방향으로 비틀림력이 발생되어 선회될 때 상기 수직베어링을 통하여 상기 상부밑판이 선회되므로 상기 부싱의 측면을 긁지 않고 마모시키지 않는 이점이 있다.

그리고 상기 스템 외주면에 형성된 표시줄을 촬영하는 카메라를 통하여 상기 스템의 승강 변화량을 기록한 뒤 작업자가 엑츄에이터에 접근하면 근거리통신으로 작업자 휴대기기에 전송하는 기능을 갖는다. 따라서 작업자가 공장을 순회하며 밸브의 개폐상태를 수시로 점검할 필요가 없으므로 작업자의 수고를 덜 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 엑츄에이터의 분리 조립 단면도
도 2는 본 발명 한 실시예의 부싱장치의 일부 단면도
도 3은 본 발명 한 실시예의 제어유닛의 개념도

도 1 내지 도 3에서 본 발명 한 실시예는 중공상의 내부에 부싱(20)을 통하여 승강안내되는 스템(11)을 갖는 스템관(10)이 구비되고, 상기 스템관(10) 상부에는 상기 스템(11) 상단을 눌러주는 다이어프램(12)이 구비된다. 그리고 상기 스템(11)은 하단이 스템관(10) 외부로 돌출되며, 스프링(13)을 통하여 탄성적으로 지지된다.

상기 스템관(10) 하부에는 콘트롤 밸브(미도시) 상부와 연결하기 위한 스템브라켓(20)이 구비되며, 스템(11) 하단은 밸브 내부의 밸브스템(미도시)과 연결되어서 밸브를 개폐한다. 상기 부싱(20)은 메탈베어링의 일종으로 내주면에 마모성이 강한 테프론이 코팅된다. 그리고 부싱의 외주면에는 스프링(13)을 받쳐주는 밑판이 구비되는데, 상기 밑판은 상기 스프링(13)과 직접 닿는 상부밑판(30) 및 상기 상부밑판(30)과 떨어져서 상기 스템관(10) 내부에 고정되는 하부밑판(31)으로 구성된다.

또한 상기 상부밑판(30)은 내주면이 상기 부싱(20) 외주면과 떨어져 구비되고, 상기 하부밑판(31)은 상기 부싱(20) 외주면과 밀착된 상태로 구비되며, 상기 상부밑판과 하부밑판(31) 사이에는 수직하중을 지탱하는 수직베어링(32)이 구비되어서 상기 상부밑판(30)이 수직베어링(32)을 통하여 좌우측으로 선회된다.

또한 상기 스템브라켓(14) 하부에는 상기 스템관(10) 밑면으로 돌출된 스템(11) 외주면을 촬영하는 카메라(51)가 구비되고, 상기 돌출된 스템(11)의 외주면에는 다수의 표시줄(40)이 링 형태의 홈으로 형성된다. 상기 표시줄(40)은 예컨데 한줄, 두줄 및 세줄이 서로 떨어져 구비되는데, 한줄은 밸브가 닫힌상태, 두줄은 밸브가 45도 열린상태이고, 세줄은 밸브가 90도 완전 개방된 상태를 나타내며, 이들 표시줄(40)은 카메라(51)를 통하여 한시간 간격의 시간대별로 촬영되고 제어유닛(50)에 기록된다.

상기 제어유닛(50)은 상기 스템브라켓(20)의 일측에 구비되는데, 도 3에 도시된 바와같이 상기 카메라(51)에서 촬영되는 정지영상을 기록하는 저장부(54), 상기 카메라(51)를 시간대별로 작동시키는 타이머(55), 작업자의 휴대기기에 RFID 방식의 근거리통신으로 정지영상을 송출하는 통신부(56), 그리고 상기 타이머(55)와 저장부(54) 및 통신부(56)를 제어하는 제어부(53)로 구성된다. 그리고 상기 스템관(10) 상단의 태양전지판(57)과 연결되어 전원을 충전하는 축전지(52)를 통하여 제어유닛(50)이 작동된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 스템관(10) 상단의 입구(12a)를 통하여 공압이 공급되면 다이어프램(12)이 눌리면서 스템(11)이 하강되고, 이때 스프링(13)이 압축되면서 스템(11)과 연결되는 콘트롤 밸브가 작동되어 밸브가 개폐조절된다. 또한 공압이 해제되면 압축된 스프링(13)을 통하여 스템(11)이 상승되고 이때 밸브가 개폐조절되는 과정이 반복된다. 상기 콘트롤 밸브는 배관들을 연결하기 위하여 무수히 많이 구비되고, 이들 밸브는 원격지에서 개폐제어된다.

상기 스템(11)은 하강되는 동안 스프링(13)이 압축되는데 스프링(13)은 나선방향으로 선회되는 비틀림력이 발생된다. 상기 스프링(13)은 하단이 상부밑판(30)에 놓이고, 상기 상부밑판(30)은 수직베어링(32)을 통하여 하부밑판(31)에 회전가능하게 구비되기 때문에 상기 스프링(13)이 나선방향으로 선회될 때 상기 수직베어링(32)이 함께 회전되어서 비틀림력이 상쇄된다. 그리고 상기 상부밑판(30)은 부싱(20) 외주면과 떨어진 상태에 놓이기 때문에 상부밑판(30)이 나선방향으로 선회되더라도 부싱(20) 측면의 마찰 마모가 발생되지 않는 이점이 있다.

또한 상기 스템(11)은 승하강 되는 동안 스템관(10) 외주면으로 돌출된 외주면에 다수의 표시줄(40)이 다단으로 떨어져 구비되는데, 이들 표시줄(40)은 한줄, 두줄 및 세줄이 구분되고, 한줄은 밸브가 닫힌상태, 두줄은 밸브가 45도 열린상태이고, 세줄은 밸브가 90도 완전 개방된 상태를 표시한다.

상기 스템브라켓(14)에는 상기 스템관(10) 밑면으로 돌출된 스템(11)을 촬영하는 카메라(51)가 구비되기 때문에 상기 스템(11)이 동작되는 동안 상기 표시줄(40)은 상기 카메라(51)를 통하여 시간대별로 촬영된다. 상기 카메라(51)는 타이머(55)를 통하여 시간대 별로 작동되는데, 상기 제어부(53)는 타이머(55)의 동작신호에 따라 카메라(51)를 작동시켜 표시줄(40)의 개수를 정지영상으로 촬영하게 하고, 또한 촬영된 정지영상은 저장부(54)에 기록한다.

따라서 작업자가 해당 밸브에 접근하면 제어유닛(50)의 통신부(56)는 근거리통신을 통하여 작업자의 휴대기기로 시간대별로 기록된 저장부(54)의 정지영상을 송출한다. 따라서 작업자는 휴대기기를 통하여 해당 밸브의 개폐상황을 확인할 수 있기 때문에 수시로 공장을 순회할 필요가 없으므로 작업피로도를 낮출 수 있는 이점이 있다. 그리고 상기 제어유닛(50)은 스템관(10) 상단의 태양전지판(57)을 통하여 전원이 충전되는 축전지(52)로 작동되므로 별도 전원 공급이 불필요한 등의 이점이 있다.

10 : 스템관 11 : 스템
12 : 다이어프램 20 : 부싱
30 : 상부밑판 31 : 하부밑판
32 : 수직베어링 40 : 표시줄
50 : 제어유닛 51 : 카메라
52 : 축전지 53 : 제어부
54 : 저장부 55 : 타이머
56 : 통신부

Claims (2)

1. 공압식 다이어프램으로 승강되는 스템을 갖는 스템관이 구비되고, 상기 스템관 하부에는 밸브 상단과 연결하기 위한 스템브라켓이 구비되며, 상기 스템관 내부에는 상기 스템을 승강안내하는 부싱이 구비되고, 상기 부싱 외주연에는 상기 스템을 상승시키는 스프링 및 스프링을 받쳐주는 밑판이 구비된 밸브 엑츄에이터의 부싱장치에 있어서,
   상기 밑판은 상기 스프링 하단과 직접 닿는 상부밑판 및 상기 상부밑판과 떨어져서 상기 스템관 내부에 고정되는 하부밑판으로 구성되고;
   상기 상부밑판은 내주면이 상기 부싱 외주면과 떨어져 구비되며, 상기 하부밑판은 상기 부싱 외주면과 밀착된 상태로 구비되고, 상기 상부밑판과 하부밑판 사이에는 수직하중을 지탱하는 수직베어링이 구비되어서 상기 상부밑판이 수직베어링을 통하여 선회되게 구비되며;
   상기 스템관 밑면으로 돌출된 상기 스템 외주면에는 다수의 표시줄이 등간격으로 구비되는데, 이들 표시줄은 한줄, 두줄 및 세줄이 구분되고, 한줄은 밸브가 닫힌상태, 두줄은 밸브가 45도 열린상태이고, 세줄은 밸브가 90도 완전 개방된 상태를 표시하며; 그리고
   상기 표시줄은 상기 스템브라켓에 고정된 카메라를 통하여 정지영상으로 촬영되고, 작업자가 접근하면 근거리통신을 통하여 작업자의 휴대기기에 정지영상을 송출하는 제어유닛이 구비됨을 특징으로 하는 밸브 엑츄에이터의 부싱장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어유닛은
   상기 카메라에서 촬영되는 정지영상을 기록하는 저장부, 상기 카메라를 시간대별로 작동시키는 타이머, 작업자의 휴대기기에 근거리통신으로 정지영상을 송출하는 통신부, 그리고 상기 타이머와 저장부 및 통신부를 제어하는 제어부로 구성되고;
   상기 스템관 상단의 태양전지판과 연결되어 전원을 공급하는 축전지를 통하여 상기 제어유닛이 작동되도록 한 것을 특징으로 하는 밸브 엑츄에이터의 부싱장치.

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