KR102352704B1 - 밸브의 작업자 피드백 - Google Patents

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Abstract

장치가, 밸브의 개방 또는 폐쇄에 응답하는 작업자 피드백을 제공한다. 장치는, 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동을 저장하기 위한 데이터 저장 수단; 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단; 및 밸브에 대한 감지된 구동 작용을 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동에 대해 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 비교하기 위한, 그리고 비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력하기 위한, 처리 수단을 포함할 수 있을 것이다.

Description

밸브의 작업자 피드백{OPERATOR FEEDBACK OF VALVES}
본 발명은, 작업자 피드백을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 특히, 전적으로는 아니지만, 분말, 액체, 슬러리, 정제 및/또는 유체의 유동을, 제어하기 위한, 충전하기 위한, 방출하기 위한 및/또는 조정하기 위한 밸브들에 대한, 밸브들의 수동 작동을 위한 작업자 피드백을 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
분할형 나비 밸브와 같은 밸브는, 많은 설계에서 이용 가능하며 그리고 제품 밀폐가 환경에 대한 그리고 제품 근처에서 작업하는 작업자에 대한 제품 노출을 방지하기 위해 요구되는 공정들을 위해 널리 사용된다. 분할형 나비 밸브 설계는, 밸브가, 통상적으로 능동 유닛 및 수동 유닛으로 공지되는 2개의 유닛 내로 분할 개방되는 것으로 허용한다. 밸브 설계는, 분할될 때, 2개의 절반부가, 밀봉되고 수용되는 양측부 상의 내용물을 유지하도록 한다.
약물, 화학 물질, 생물학적 물질 및 식품의 제조에서, 효과적인 밀폐가, 그러한 화합물 및 물질의 안전하고 위생적인 취급을 위해 필수적이다. 제조 공정의 각 단계에서, 취급은, 작업자를 위한 그리고 제품의 무결성을 유지하기 위한 최적의 보호를 제공하기 위해 제어되고 관리되어야만 한다.
취급되는 물질은 흔히, 많은 새로운 약물 성분들의 효능 증가에 기인하여, 건강에 유해하다. 약품 및 생물학적 제품은 흔히, 제품 오염에 대한 엄격한 통제 하에서 제조된다. 이는, 제품들이 흔히 인간 소비를 위한 것이며 그리고 산업이 미국의 FDA(식품의약국) 및 영국의 MHRA(의약품건강제품규제국)과 같은 주체들에 의해 엄중하게 규제되기 때문이다. 더불어, 활성 약물 성분들 및/또는 후속적으로 희석되는 분말들과 같은 약품들은, 충분하게, 작업자의 건강에 해로울 수 있을 것이다. 따라서, 작업자와 잠재적으로 해로운 물질 사이의 직접적인 접촉을 방지할 필요가 있다. 환경에 대한 그리고 제품 근처에서 작업하는 작업자에 대한 제품 노출을 방지하기 위해 분할형 밸브의 능동 유닛과 수동 유닛 사이의 우수한 밀봉 상태에 놓이도록 하는 것에 대한 그러한 엄격한 요건에 기인하여, 밸브의 요소들의 제조가, 엄격한 허용공차가 만족되는 것을 보장하도록 요소들의 치수들이 정밀하게 제조되는 것을 보장하기 위해, 엄격한 조건 하에 놓인다.
작동할 때, 밸브에 동반되는 사용자 매뉴얼에 의해 규정되는 바와 같은 추천된 또는 사전 결정된 방식으로 밸브가 개방되고 폐쇄되는 것을 보장하는 것이 중요하다. 그러나, 때때로 작업자의 조심성 부족과 결합되는, 열악한 통신 및 교육은 종종, 밸브가, 중대한 고장, 오용 또는 계획되지 않은 유지보수의 위험을 상당히 증가시키는 부정확한 방식으로 작동하게 된다는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 목적은, 종래기술에서의 밸브들의 작동에 관련되는 하나 이상의 문제점을 극복하거나 완화하는 것이다.
본 발명에 따르면, 밸브의 개방 또는 폐쇄에 응답하는 작업자 피드백을 제공하기 위한 장치가 제공된다.
바람직하게, 장치는:
밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동을 저장하기 위한 데이터 저장 수단;
밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단; 및
밸브에 대한 감지된 구동 작용을 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동에 대해 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 비교하기 위한, 그리고 비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력하기 위한, 처리 수단을 포함한다.
더욱 바람직하게, 밸브는, 분말 전달 밸브이다.
사용시, 밸브는, 분할형 나비 밸브, 분할형 슬라이딩 게이트 밸브, 분할형 볼 밸브, 트윈 밸브, 급속 전달 포트 및 알파 베타 포트(alpha beta port)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
바람직하게, 밸브에 대한 작업자 구동 작용은, 수동-작동 가능 구동 작용, 공압식 구동 작용 및 전기식 구동 작용으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
더욱 바람직하게, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단은, 복수-축 가속도계, 회전 인코더, 및 온/오프 센서로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
사용시, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단은, 밸브 하우징에 대한 밸브 폐쇄 부재의 회전 방향 위치를 감지할 수 있을 것이다.
바람직하게, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단은, 액추에이터 상에 배치된다.
바람직하게, 액추에이터는, 세장형 샤프트를 구비하는 세장형 핸들을 포함하고; 샤프트의 일단부는 손잡이를 형성하도록 치수 결정되며; 샤프트의 타단부는 중앙 허브를 형성하도록 치수 결정된다.
더욱 바람직하게, 중앙 허브는, 밸브에 대한 연결을 위한 제1 면 및 작업자에게 보일 수 있는 반대편 제2 면을 포함한다.
사용시, 중앙 허브의 제1 면은, 밸브 상의 정사각형 끼움부(square spigot)와 연결하도록 치수 결정되는 소켓을 포함할 수 있을 것이다.
바람직하게, 중앙 허브는, 인쇄 회로 보드, 배터리 및 제2 면을 통해 가시화되는 액정 디스플레이가 그 내부에 수용되는, 대략 원형의 몸체를 한정한다.
더욱 바람직하게, 중앙 허브는, 밀봉된 진입 방지 격리실을 한정한다.
사용시, 데이터 저장 수단, 감지 수단 및 처리 수단은, 인쇄 회로 보드 상에 위치하게 될 것이다.
바람직하게, 데이터 저장 수단 및 처리 수단은, 저 전력 마이크로컨트롤러로 구현된다.
더욱 바람직하게, 처리 수단은, 사용자 입력 버튼들로부터의 및/또는 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단으로부터의 및/또는 인쇄 회로 보드 상에 또는 인쇄 회로 보드와 떨어져 내장되는 하나 이상의 센서로부터의, 기동 신호(wake-up signal)를 수신한다.
사용시, 처리 수단은, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단에 의해 검출되는, 회전, 펄스, 쇼크, 충격, 및/또는 진동을 포함하는, 입력 자극들로부터의 기동 신호를 수신할 수 있을 것이다.
바람직하게, 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 청각-시각적인 피드백, 글자와 숫자를 쓴 피드백 및 촉각적 피드백으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
더욱 바람직하게, 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는 경고 신호이다.
사용시, 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 컬러 디스플레이 수단 상에 디스플레이될 수 있을 것이다.
바람직하게, 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 밸브 폐쇄 부재가 밸브 하우징에 대해 이루는 각도 또는 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에서의 밸브 폐쇄 부재의 위치를 나타내는 퍼센트를 디스플레이한다.
더욱 바람직하게, 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동은, 사전 결정된 기간에 걸쳐 밸브 폐쇄 부재를 개방 또는 폐쇄하는 것, 및/또는 사전 결정된 제1 위치로 밸브 폐쇄 부재를 폐쇄한 다음 밸브 폐쇄 부재를 완전 폐쇄하기 이전에 적어도 제2 위치로 밸브 폐쇄 부재를 개방하는 것, 및/또는 사전 결정된 제1 위치로 밸브 폐쇄 부재를 개방한 다음 밸브 폐쇄 부재를 완전 개방하기 이전에 적어도 제2 위치로 밸브 폐쇄 부재를 폐쇄하는 것을 한정한다.
사용시, 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동은, 사전 결정된, 유지보수, 세척 또는 소독 위치 또는 순서(sequence)로 이동시키는 것을 한정할 수 있을 것이다.
바람직하게, 밸브의 적어도 하나의 추천된 폐쇄 작동은, 밸브 하우징의 평면에 대해 90°를 넘는 밸브 폐쇄 부재의 과-회전(over-rotation)을 한정한다.
더욱 바람직하게, 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동, 밸브에 대한 감지된 작업자 구동 작용 및/또는 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 로컬 액세스 또는 원격 액세스를 위해 기록되고 디스플레이된다.
사용시, 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동, 밸브에 대한 감지된 작업자 구동 작용 및/또는 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 유선 또는 무선 통신 유닛을 사용하여 원격 서버로 다시 전송될 수 있을 것이다.
바람직하게, 처리 수단은, 밸브의 위치를 기록하는 GPS 위치 모듈을 포함한다.
더욱 바람직하게, 처리 수단은, 고유 제품 식별자를 포함한다.
또한 본 발명에 따르면, 밸브에 관한 개방 또는 폐쇄 피드백을 제공하는 방법으로서:
밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동을 저장하는 것;
밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하는 것;
밸브에 대한 감지된 구동 작용을 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동에 대해 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 비교하는 것; 및
비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력하는 것
을 포함하는 것인, 개방 또는 폐쇄 피드백 제공 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 밸브에 관한 개방 또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서:
밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동을 저장하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 수단;
밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 수단;
밸브에 대한 감지된 구동 작용을 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동에 대해 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 비교하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 수단; 및
비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품 수단
을 포함하는 것인, 개방 또는 폐쇄 피드백 제공용 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
본 발명에 따른 밸브의 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위한 시스템 및 방법이 적어도 이상에 개설된 문제점들을 해결한다고 믿어진다. 본 발명의 이점들은, 수동 밸브가 안전하고 효율적인 방식으로 작동하게 되는 것을 보장하며, 그리고 작동 환경으로의 먼지 방출의 레벨을 최소화하는 가운데 하나의 용기 또는 공정 용기로부터 다른 것으로의 제품의 전달을 허용하는, 시스템 및 방법이 제공된다는 것이다. 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하는 것은 유리하게, 중대한 밸브 고장의 발생을 감소시키고, 점탄성 밸브 구성요소들 및 시트들의 과도한 마모를 감소시킬 수 있으며, 그리고 그에 따라 계획된 중단 시간 및 밸브 구성요소들의 예측하지 못한 고장 양자 모두를 감소시키도록 한다.
본 발명의 변형예들이 가능하다는 것이 당업자들에게 명백할 것이며 그리고 본 발명은 여기에 구체적으로 설명되는 것과 달리 사용될 수 있다는 것이 의도된다.
본 발명의 구체적인 비-제한적인 실시예들이 단지 지금부터 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은, 본 발명에 따른 밸브의 수동 작동을 위한 밸브-구동 핸들 내에 실시되는, 본 발명의 절개 측부 사시도이며;
도 2는, 도 1에 도시된 밸브-구동 핸들의 분해도를 도시하고;
도 3 및 도 4는, 도 1 및 도 2의 밸브-구동 핸들이 어떻게 수동 작동을 위한 밸브에 연결될 수 있는지를 도시하며; 그리고
도 5는, 본 발명이 어떻게 마이크로컨트롤러 내에서 구현되는지를 도시하는 고-레벨 개략도이다.
지금부터 도면을 참조하면, 밸브의 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위한 시스템이 도 1 및 도 2에 도시된다. 도 1 및 도 2는, 어떻게 본 발명이 분할형 밸브 조립체들의 수동 작동을 위한 밸브-구동 핸들(10) 내에서 실시될 수 있는지를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 밸브-구동 핸들(10)은, 고체 핸들 샤프트 또는 아암(22)을 구비하도록 형성되고; 샤프트 또는 아암의 일단부가 손잡이(24)를 형성한다. 핸들 샤프트 또는 아암(22)의 타단부는, 통합형 기계화 부품으로서 형성되는 허브(20)에 고정된다. 도 1에 최상으로 도시된 바와 같이, 허브(20)의 후방면, 즉 분할형 밸브 조립체(50)와 접촉 상태로 놓이는 면은, 도 3에 최상으로 도시된 바와 같이, 분할형 밸브 조립체(50) 상의 정사각형 끼움부(52)와 연결하도록 치수 결정되는 소켓(48)을 한정한다.
허브(20)의 전방면, 즉 작업자에게 보이는 면은, 대략 원형의 형상이다.
도 2에 최상으로 도시된 바와 같이, 허브(20)는, 인쇄 회로 보드(PCB)(30) 및 전력 소스 또는 배터리(32)가 그 내부에 고정 나사들(34)을 통해 고정되는, 대략 환형의 하우징(36)을 포함한다. 칼라 액정 디스플레이(LCD)(38)가, PCB(30) 반대편의, 하우징(36) 내의 구멍 내부에 배치된다. 칼라 LCD 디스플레이(38)는 이어서, 자체의 중심의 보호용 투명 스크린 또는 창문(42) 및 접속의 용이함을 위해 스크린 하위 조립체(40)의 반경 범위 둘레에 배치되는 작동 버튼 또는 기능 버튼(44)을 포함하는, 스크린 하위 조립체(40) 내에 고정된다. 버튼들(44)은, 전원 온/오프 버튼, 대기 버튼 및/또는 하나 이상의 기능 버튼을 포함한다.
밸브-구동 핸들(10)이, 유해한 분말들, 먼지, 알갱이 및 반-고체 성분들을, 수용하고, 조정하며 그리고 제어하는 것을 포함하는, 환경적으로 모험적인 상태들에서 사용될 것으로 의도됨에 따라, 하우징(36) 및 스크린 하위 조립체(40)는, 둘레 시일(26)에 대항하여 허브(20)에 하우징(36) 및 스크린 하위 조립체(40)를 고정하는, 조립 나사들(46) 및 내부 오-링 시일들(28)을 사용하여 함께 고정된다.
분할형 밸브 조립체(50)의 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위해, PCB(30)는, 도 5에 개략적으로 최상으로 도시되며 도 5에 관해 상세하게 설명되는 바와 같이, 다양한 하드웨어, 소프트웨어, 센서들 및 구성요소들을 포함한다.
도 1 및 도 2는, 본 발명이 어떻게 밸브의, 특히 유해한 분말들, 먼지, 알갱이 및 반-고체 성분들을, 수용하고, 조정하며 그리고 제어하기 위한 분할형 밸브 조립체(50)의, 수동 작동을 위한 밸브-구동 핸들(10) 내에서 실시될 수 있는지를 도시한다. 사용시, 허브(20)의 후방면, 즉 분할형 밸브 조립체(50)와 접촉 상태로 놓이는 면은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 분할형 밸브 조립체(50) 상의 정사각형 끼움부(52)와 연결하도록 치수 결정되는 소켓(48)을 포함한다. 밸브-구동 핸들(10)의 작업자 회전은, 분할형 밸브 조립체(50) 내부의 개별적인 선회형으로 장착되는 밸브 폐쇄 부재들(미도시)을 제어한다.
대안적인 실시예에서, 허브(20)는, 밸브-구동 핸들(10)이 소켓(48)을 회전시키기 위해 허브(20)의 몸체 내부에서 회전 가능하도록, 분할형 밸브 조립체(50)에 고정될 것이다. 이러한 방식으로, LCD 디스플레이(38), 및 스크린 하위 조립체(40)의 반경 범위 둘레에 배치되는 작동 및/또는 기능 버튼들(44)은, 사용자에 대해 고정된 지향으로 배치된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 분할형 밸브 조립체(50)는, 2개의 밸브 부분, 즉 상부의 수동형 밸브 부분(56) 및 하부의 능동형 밸브 부분(54)을 포함한다. 수동형 밸브 부분(56)은, 대략 환형의 형상인 밸브 하우징(57)을 한정한다. 능동형 밸브 부분(54)은, 또한 대략 환형의 형상인 밸브 하우징(55)을 한정한다. 2개의 밸브 부분(54, 56)은, 하나가 다른 하나와 밀봉형으로 맞물리며 그리고 자체를 통한 물질의 이동을 허용하기 위해 협력할 수 있도록, 상호보완적으로 성형된다. 비록 도 3 및 도 4에 도시되지 않지만, 각각의 밸브 부분은, 하우징들(55, 57) 내부에 선회형으로 장착되는 밸브 폐쇄 부재들을 포함한다. 각각의 밸브 폐쇄 부재는, 환형 디스크의 형태이며, 그리고 각각의 밸브 폐쇄 부재는, 각각의 밸브 폐쇄 부재가 그에 의해 선회형으로 회전 가능한 것인, 스핀들들을 갖도록 제공된다.
비록 도 3 및 도 4에 도시되지 않지만, 하부의 능동형 밸브 부분(54)의 스핀들은, 끼움부(52)에 연결되거나, 또는 끼움부(52)와 일체형으로 형성된다. 따라서, 스핀들의 회전은, 끼움부(52)의 회전에 의해 이루어진다. 상부의 수동형 밸브 부분(56)의 스핀들은, 끼움부(52)에 연결된다. 기계적인 안전 상호 잠금이 분할형 밸브 조립체(50)의 안전한 작동을 보장한다. 2개의 밸브 부분이 정확하게 도킹될 때, 능동형 밸브 부분(54) 상의 기계적 상호 잠금 핀(60)이, 밸브 디스크가 끼움부(52)의 회전에 의해 개방되는 것을 허용하도록 능동형 밸브 부분(54) 상의 윤곽을 갖는 잠금해제 핀(62)을 잠금해제한다.
밸브 폐쇄 부재들은, 밸브 하우징들(55, 57) 내부에 한정되는 환형의 밸브 시트들(미도시) 상에 안착된다. 밸브 시트들은, 탄력적으로 변형 가능하며, 그리고 일반적으로, 사용시, 밸브 하우징들(55, 57)들의 고체 부분에 대해 맞물리도록 맞춰지게 되는, 시트의 수용을 위한, 개별적인 리세스들 내에 위치하게 된다.
밸브 폐쇄 부재들은, 90° 또는 그보다 더 선회 가능하게 되도록 맞춰지고, 그에 따라 자체의 완전 개방 위치에서, 밸브 폐쇄 부재들의 면의 윤곽은, 밸브 하우징들(55, 57)의 관통 구멍의 윤곽에 대응하며, 그리고 그로 인해 유체 또는 다른 물질의 유동에 대한 최소의 제약을 제공한다.
도 3 및 도 4는 또한, 분할형 밸브 조립체(50)의 2개의 밸브 부분(54, 56)이, 핸들(58)의 회전을 통해 잠금되거나 또는 잠금해제 될 수 있다는 것을 도시한다. 이는 단지, 분할형 밸브 조립체(50)가 폐쇄된 배열 형태로 놓일 때에만 일어날 수 있다.
분할형 밸브 조립체(50)의 2개의 밸브 부분(54, 56)은, 물질을 수용하기 위한 용기(미도시), 물질을 이송하기 위한, 호스와 같은, 이송 수단, 및/또는 공지의 다른 공정 장비 상에 장착 가능하다. 밸브 부분들을 장착하기 위한 수단은, 예를 들어, 나사 산, 간섭 끼워맞춤, 착검형 부착(bayonet attachment) 등과 같은, 임의의 공지된 수단을 포함할 수 있을 것이다. 대안적으로, 밸브 부분들(54, 56)은, 용기 또는 이송 수단과 일체형으로 형성될 수 있을 것이다.
이상의 설명이, 본 발명이 어떻게 밸브의, 특히 분할형 나비 밸브 조립체(50)의, 수동 작동을 위한 밸브-구동 핸들(10) 내에서 실시될 수 있는지를 설명하는 가운데, 당업자는, 본 발명이, 예를 들어, 분할형 슬라이딩 게이트 밸브들, 분할형 볼 밸브들, 트윈 밸브들, 급속 전달 포트들 및 알파 베타 포트들과 같은, 임의의 방식의 전달 밸브 내에 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
도 5는, 밸브의 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위한 시스템 및 방법이 어떻게 저 전력 마이크로컨트롤러(100)를 포함하는 소형의 자기-출력형 유닛 내에서 구현되는지를 도시하는 개략적 도면이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 마이크로컨트롤러(100)는, 본 도면의 우측에 일반적으로 지시되는 다수의 입력을 수신한다.
마이크로컨트롤러(100)는, 프로세서, 메모리 및 주변 기기들을 갖는 자족적 시스템(self-contained system)으로 고려될 수 있으며, 그리고 본 도면의 좌측에 일반적으로 지시되는 복수의 출력을 통해 작업자에게 개방 및/또는 폐쇄 피드백을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 5는 개략적 도면이며 그리고, 명료화를 돕기 위해, 많은 다른 회로 요소들이 도시되지 않는다. 예를 들어, 비록 도 5에 도시되지 않지만, 인쇄 회로 보드(30) 상에 내장되는 하나 이상의 환경 센서(104)로부터 수신되는 아날로그 신호는 우선, 당해 기술분야에서 이용 가능한 임의의 적당한 유형의 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에 의해, 디지털 형태로 변환된다. 동등하게, 마이크로프로세서(100)의 하나 이상의 디지털 출력은, 당해 기술분야에서 이용 가능한 임의의 적당한 유형의 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 사용하여, 아날로그 형태로 변환될 수 있다. 예를 들어, 그러한 아날로그 출력 신호는, 청각적 출력(116)을 활성화하기 위해 사용될 수 있다.
작동시, 마이크로컨트롤러(100) 내에 소프트웨어로 기록되는 지시들의 세트 또는 알고리즘이, 마이크로컨트롤러(100)를 프로그램하도록 구성된다. 프로세서, 메모리 및 주변 기기들을 포함하는 마이크로컨트롤러(100)는, 첫째로, 기동 신호를 기다리는 저 전력 대기 모드에 놓이게 된다. 기동 신호는, 사용자 입력 버튼들(102)로부터 및/또는 인쇄 회로 보드(30) 상에 내장되는 하나 이상의 환경 센서(104)로부터 및/또는 하나 이상의 장비 센서(106)로부터 수신될 수 있다. 자체의 가장 기본적인 작동 모드에서, 마이크로컨트롤러(100)는, 스크린 하위 조립체(40) 상에 위치하게 되는 온/오프 버튼 또는 대기 버튼(102)을 누르는 작업자에 의해 대기 모드로부터 유효하게 기동될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 마이크로컨트롤러(100)는, 단순히 작업자기 핸들 샤프트(22) 또는 손잡이(24)를 쥠에 의해, 저 전력 대기 모드로부터 유효하게 기동될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 인쇄 회로 보드(30) 상에 위치하게 되는 장비 센서들(106) 중 하나가, 분할형 밸브 조립체(50)에 대한 핸들(22)의 회전 방향 위치를 감지하는 위치 센서이다. 사용시, 위치 센서는, 3-축 가속도계이며, 그리고 이는, 우선 마이크로컨트롤러(100)를 깨우기 위한, 회전, 펄스, 쇼크, 충격, 및/또는 진동을 포함하는, 작은 입력 자극들을 잘 받아들인다.
마이크로컨트롤러(100)가 기동되었을 때, 마이크로컨트롤러는 이어서, 밸브-구동 핸들(10)의 회전의 방향 및 위치를 결정하기 위해, 3-축 가속도계의 출력을 감지한다. 밸브-구동 핸들(10)의 위치가 분할형 밸브 조립체(50) 내부의 선회형으로 장착되는 밸브 폐쇄 부재들의 위치를 제어하기 때문에, 마이크로컨트롤러(100)는, 분할형 밸브 조립체(50) 내부의 선회형으로 장착되는 밸브 폐쇄 부재들의 위치를 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 결정할 수 있다.
기본적인 작동 모드에서, LCD 디스플레이(38)는, 예를 들어, 단어 "개방" 또는 "폐쇄"를 디스플레이함에 의해, 사용자에게, 작용, 움직임 또는 명령을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 부가적으로, 또는 대안적으로, 사용자에게, 작용, 움직임 또는 명령을 디스플레이하는 것이 아니라, 밸브의 상태가 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(38)는, 밸브 폐쇄 부재들이, 단어 "개방됨" 또는 "0°"를 디스플레이함에 의해, 또는 단순히 녹색 스크린을 디스플레이함에 의해, 완전히 개방되는 것을 지시할 것이다. 동일하게, 마이크로컨트롤러(100)가, 선회형으로 장착되는 밸브 폐쇄 부재들이 그들의 밸브 시트들에 대해 완전히 폐쇄되는 것을 결정하는 경우, 디스플레이(38)는, 단어 "폐쇄됨" 또는 "90°"를 지시하거나, 또는 단순히 적색 스크린을 디스플레이할 것이다.
완전 개방과 완전 폐쇄 사이에서의 밸브 폐쇄 부재의 위치들의 검출에 대해, 밸브 폐쇄 부재들이, (출원인의 공개된 출원 WO 2012/007732 A1에 설명된 바와 같은) 밸브 폐쇄 부재들 및/또는 밸브 시트들을 청소하는 "과-회전" 방법을 사용하여, 작동하게 되는 경우, 0° 내지 90° 사이 또는 그보다 큰 각도가 디스플레이된다. 동등하게, 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에서의 밸브 폐쇄 부재의 위치들을 나타내는 퍼센트가, 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는, 밸브 폐쇄 부재들이 완전 개방되면 "100%"를 지시하고, 완전 폐쇄되면 "0%"를 지시하며, 그리고 이들 사이의 감지된 각도들에 대해 다른 퍼센트들을 디스플레이할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 밸브 조립체의 어떤 사전 결정된 또는 추천된 개방 또는 폐쇄 윤곽에 상대적인 밸브 폐쇄 부재의 위치들이 감지되며, 그리고 적어도 하나의 작업자 피드백 신호가 비교에 기초하여 출력된다.
당업자는, 액체들, 슬러리들, 정제들, 및/또는 유해한 유체들, 및 잠재적으로 생명을 위협하는 약물 먼지들 및 분말들의 유동을 제어하기 위해, 충전하기 위해, 방출하기 위해, 및/또는 조정하기 위해 밸브 조립체(50)를 작동할 때, 우수한 밀봉이 각각의 밸브 부분(54, 56) 상에서 밸브 폐쇄 부재와 밸브 시트 사이에 형성되는 것이 필수적이라는 것을 인식할 것이다. 이는, 실제로, 마이크로컨트롤러(100) 내에 소프트웨어로 기록되는, 사전 결정된 또는 추천된 개방 및/또는 폐쇄 윤곽에 따라 밸브 조립체를 작동함에 의해, 달성된다.
사전 결정된 또는 추천된 개방 및/또는 폐쇄 상태 또는 작동은, 예를 들어, 특정 기간, 예를 들어 10초에 걸쳐, 밸브 폐쇄 부재를 완전히 폐쇄하거나 개방하는 것, 또는 특정의 사전 결정된 제1 각도로 밸브 폐쇄 부재를 폐쇄한 다음 밸브 폐쇄 부재를 완전히 폐쇄하기 이전에 제2 각도로 밸브 폐쇄 부재를 개방하는 것을 수반할 수 있다. 이러한 작동은, 밸브 폐쇄 부재들로부터 초과 분말을 제거하는 효과를 갖는다. 동등하게, 밸브 시트의 평면에 대해 90°를 넘는 밸브 폐쇄 부재의 과-회전을 실행하는 것은, 우수한 밀봉이 이루어지는 것을 보장하도록 도울 수 있다. 90°를 넘는 과-회전은, 밸브 폐쇄 부재가 실질적으로 밸브 시트에 수직인 자체의 폐쇄 배열 형태로 놓일 때, 이들 사이에 우수한 밀봉이 존재하는 것을 보장하기 위해, 밸브 폐쇄 부재가, 밸브 시트의 밀봉 표면에 놓일 수 있는 분말과 같은 임의의 잔류 물질을 긁어내는 것을 허용한다. 90°를 넘는 밸브 폐쇄 부재의 과-회전을 실행하는 것에 대한 추가적인 세부사항이, 본 출원인의 이전 공개 공보 WO 2012/007732 A1에서 확인될 수 있다.
분할형 밸브 조립체들(50)은, 임의의 약품이 내부 표면 또는 제품 접촉 부분들과 접촉하기 이전에, 가압 멸균하는 것, 개방된 밸브를 통해 증기를 통과시키는 것, 또는 이들을 통해 기화된 과산화수소와 같은 다른 기체들을 통과시키는 것을 포함하는, 다수의 공지된 방법을 통해 소독되거나 오염 제거될 수 있다. 그러한 증기 통과 소독은 흔히, 밸브의 사전 결정된 또는 추천된 개방 및/또는 폐쇄 상태 또는 작동을 필요로 한다.
당업자는, 작업자가, 적절한 사용자 입력 버튼(44)을 선택함에 의해, 예를 들어, 단순 개방, 폐쇄, 또는 증기 통과를 선택함에 의해, 최적화된 또는 추천된 개방 또는 폐쇄 윤곽을 개시할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 마이크로컨트롤러(100)는 이어서, 밸브 폐쇄 부재의 감지된 회전 방향 위치를, 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 상태 또는 작동에 대해, 실시간으로 또는 실시간에 가깝게 비교한다. 마이크로컨트롤러(100)는 이어서, 이러한 비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력한다. 작업자 피드백 신호는, 시각적 디스플레이 유닛(118)으로의 출력 신호들, 청각적 출력 또는 경고(116), 또는 일부 형태의 촉각적 피드백(114) 중의, 하나 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자가 밸브를 폐쇄하거나 또는 개방함에 따라, 그로 인해, 밸브-구동 핸들(10)이 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 상태 또는 작동으로 또는 그 근처로 회전하게 되는 경우, 이때 적어도 하나의 작업자 피드백 신호가 녹색으로서 디스플레이(38)를 조명하도록 할 수 있는, 단순한 신호등 모드가 채택된다. 작업자가 밸브를 너무 빨리 또는 너무 느리게 폐쇄하면, 디스플레이(38)는, 밸브가 부정확하게 또는 부주의하게 작동되고 있다는 것을 작업자에게 지시하도록, 오렌지색 또는 적색으로 이동할 것이다.
이러한 시각적 컬러 신호들의 조합으로, "감속", "증속", "정확" 등과 같은, 다양한 용어들이 작업자에게 디스플레이될 수 있다. 청각적 출력(116) 또는 경고 신호가 또한 사용될 수 있으며, 여기서 음조(pitch) 또는 음량이 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 상태 또는 작동에 대한 밸브 폐쇄 부재의 감지된 회전 방향 위치의 비교를 나타내기 위해 변화한다. 촉각적 피드백(114), 예를 들어, 핸들(22)을 통해 전달되는 진동이 또한, 밸브-구동 핸들(10)이 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 상태 또는 작동으로 또는 그 근처로 회전하게 되는 것을 작업자에게 지시하기 위해 사용될 수 있다.
마이크로컨트롤러(100)가, 밸브의 추천된 개방 또는 폐쇄 상태 또는 작동에 대한 밸브 폐쇄 부재의 감지된 회전 방향 위치의 비교에 기초하여, 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력할 뿐만 아니라, 이러한 정보가 분석을 위해 로컬 메모리에 저장될 수 있다는 것이 예상된다. 이러한 피드백 정보는, 현장에서 액세스될 수 있으며 및/또는, 예를 들어, 블루투스, 지그비(ZigBee)를 포함하는, 적당한 유선 또는 무선 통신 프로토콜일 수 있는 통신 유닛(112)을 사용하여, 또는 이동 통신망을 거쳐, 중앙 서버(미도시)로 다시 전송될 수 있다.
마이크로컨트롤러(100)가, 외부/내부 온도, 빛의 세기, 습도, 대기압, 힘 측정값 및 작동 시간(110)과 같은 조건들을 기록하는 다른 환경 센서들과 함께, 밸브 조립체(50)의 실제 위치를 기록하는, GPS 위치 모듈(108)을 포함하거나 또는 자체에 내장되는 GPS 위치 모듈(108)을 구비할 수 있다는 것이 또한 예상된다. 이러한 파라미터들은, 로컬 메모리에 저장될 수 있으며 그리고 통신 유닛(112)을 사용하여 중앙 서버(미도시)로 다시 전송될 수 있다.
무선 네트워크는, 낮은 전력 소모를 구비하여, 배터리 교환 사이에 여러 해의 작동을 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
지금까지 설명된 무선 네트워크에 대한 대안으로서, 데이터의 전송은 와이파이 네트워크 위에서 일어날 수도 있을 것이다.
또한 밸브 조립체(50)의 환경 상태를 측정함에 의해, 예를 들어, 과도한 진동 또는 충격, 공정으로부터의 압력, 용제들, 주변 장비로부터의 과도한 힘 등에 종속되었을 경우, 이때 그러한 정보가 또한, 중대한 고장 또는 계획되지 않은 유지보수를 예측하고 방지하기 위해, 작업자 피드백과 함께, 사용될 수 있다.
디바이스는 배터리에 의해 전력을 공급받게 되고 환경에 대해 밀봉(즉, 진입 방지)되며, 그리고 유해한 및/또는 잠재적으로 폭발 가능성이 있는 환경(예를 들어, 대기 폭발물(ATEX)로 평가된)에서 사용되는 것에 대해 안전하다. 마이크로컨트롤러(100)는, 저 전력 구성요소를 활용하며, 따라서 시스템은 긴 배터리 수명을 제공하도록 설계된다.
다양한 변형들 및 수정들이, 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 본 발명에 대해 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어, 비록 특정 실시예들이 분할형 밸브 조립체 상에 본 발명을 구현하는 것으로 언급하지만, 이러한 실시예들이, 사용시, 본 발명이, 작업자 피드백이 요구되는 임의의 기계 또는 장비에서 구현될 수 있는 것과 같이, 결코 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명은, 상기한 실시예들의 세부사항에 제한되지 않는다. 예를 들어, 수동-작동 가능 핸들은, 공압식, 전기식 또는 다른 방식과 같은, 상이한 액추에이터로 교체될 수 있으며, 이때 그들의 상태가 유지보수 또는 서비스를 위한 안내를 제공하기 위해 또한 감지될 수 있다.

Claims (33)

  1. 작업자 피드백을 제공하기 위한 장치로서,
    밸브의 개방 또는 폐쇄에 응답하고, 상기 작업자 피드백 제공 장치는,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동을 저장하기 위한 데이터 저장 수단으로서, 저 전력 마이크로컨트롤러로 구현되는 데이터 저장 수단;
    엑추에이터 상에 배치되고 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하도록 구성되는 감지 수단으로서, 액추에이터는 세장형 샤프트를 포함하고, 세장형 샤프트의 일단부는 제1 면 및 상기 제1 면의 반대편의 제2 면을 갖는 중앙 허브를 형성하도록 치수 결정되며, 상기 반대편의 제2 면은 상기 밸브의 작동 동안 보일 수 있고, 중앙 허브는 내장된 인쇄 회로 보드를 갖는 환형의 하우징을 포함하며, 중앙 허브의 제1 면은 밸브 상의 정사각형 끼움부와 연결하도록 치수 결정되고 밸브에 연결되도록 구성되는 소켓을 포함하고, 상기 감지 수단은 복수-축 가속도계, 회전 인코더, 또는 온/오프 센서로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 밸브의 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 상기 감지 수단은 밸브 하우징에 대한 밸브 폐쇄 부재의 회전 방향 위치를 감지하는 것인, 감지 수단;
    저 전력 마이크로컨트롤러로 구현되는 처리 수단으로서, 밸브에 대한 감지된 구동 작용을 밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동에 대해 실시간으로 비교하도록 구성된 처리 수단; 및
    비교에 기초하여 적어도 하나의 작업자 피드백 신호를 출력하기 위한 수단
    을 더 포함하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    밸브는 분말 전달 밸브인 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    밸브는, 분할형 나비 밸브, 분할형 슬라이딩 게이트 밸브, 분할형 볼 밸브, 트윈 밸브, 급속 전달 포트 및 알파 베타 포트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    밸브에 대한 작업자 구동 작용은, 수동-작동 가능 구동 작용, 공압식 구동 작용 및 전기식 구동 작용으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    액추에이터는, 세장형 샤프트의 타단부는 손잡이를 형성하도록 치수 결정되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    중앙 허브는, 인쇄 회로 보드, 배터리 및 제2 면을 통해 가시화되는 액정 디스플레이가 그 내부에 수용되는, 원형의 몸체를 한정하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  13. 제 9항에 있어서,
    중앙 허브는, 밀봉된 진입 방지 격리실을 한정하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    데이터 저장 수단, 감지 수단 및 처리 수단은, 상기 인쇄 회로 보드 상에 위치하게 되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  15. 삭제
  16. 제 1항에 있어서,
    처리 수단은, 사용자 입력 버튼들, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단, 또는 인쇄 회로 보드 상에 또는 인쇄 회로 보드와 떨어져 내장되는 하나 이상의 센서 중 적어도 하나로부터의, 기동 신호를 수신하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    처리 수단은, 밸브에 대한 작업자 구동 작용을 감지하기 위한 감지 수단에 의해 검출되는, 회전, 펄스, 쇼크, 충격, 또는 진동을 포함하는, 입력 자극들로부터의 기동 신호를 수신하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  18. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 청각-시각적인 피드백, 글자와 숫자를 쓴 피드백 및 촉각적 피드백으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  19. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 작업자 피드백 신호는 경고 신호인 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  20. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 컬러 디스플레이 수단 상에 디스플레이되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  21. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 밸브 폐쇄 부재가 밸브 하우징에 대해 이루는 각도 또는 완전 개방과 완전 폐쇄 사이에서의 밸브 폐쇄 부재의 위치를 나타내는 퍼센트를 디스플레이하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  22. 제 1항에 있어서,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동은, 사전 결정된 기간에 걸쳐 밸브 폐쇄 부재를 개방 또는 폐쇄하는 것, 또는 사전 결정된 제1 위치로 밸브 폐쇄 부재를 폐쇄한 다음 밸브 폐쇄 부재를 완전 폐쇄하기 이전에 적어도 제2 위치로 밸브 폐쇄 부재를 개방하는 것, 또는 사전 결정된 제1 위치로 밸브 폐쇄 부재를 개방한 다음 밸브 폐쇄 부재를 완전 개방하기 이전에 적어도 제2 위치로 밸브 폐쇄 부재를 폐쇄하는 것을 한정하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  23. 제 1항에 있어서,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동은, 사전 결정된, 유지보수, 세척 또는 소독 위치 또는 순서로 이동시키는 것을 한정하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  24. 제 1항에 있어서,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 폐쇄 작동은, 밸브 하우징의 평면에 대해 90°를 넘는 밸브 폐쇄 부재의 과-회전을 한정하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  25. 제 1항에 있어서,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동, 밸브에 대한 감지된 작업자 구동 작용 또는 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 현장 액세스 또는 원격 액세스를 위해 기록되고 디스플레이되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  26. 제 1항에 있어서,
    밸브의 적어도 하나의 추천된 개방 또는 폐쇄 작동, 밸브에 대한 감지된 작업자 구동 작용 또는 적어도 하나의 작업자 피드백 신호는, 유선 또는 무선 통신 유닛을 사용하여 원격 서버로 다시 전송되는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  27. 제 1항에 있어서,
    처리 수단은 밸브의 위치를 기록하는 GPS 위치 모듈을 포함하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  28. 제 1항에 있어서,
    처리 수단은 고유 제품 식별자를 포함하는 것인, 작업자 피드백 제공 장치.
  29. 삭제
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