KR102370234B1 - 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치는, 유입구와 배출구를 연결하는 관로가 형성된 밸브 몸체와, 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템과, 밸브 스템을 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터와, 밸브 스템과 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하는 밸브 패킹 및 밸브 패킹을 밸브 스템의 축 방향으로 가압하기 위한 글랜드(Gland)를 포함하는 밸브 조립체의 밸브 패킹 조임력 조절 장치에 있어서, 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안, 글랜드에 구비된 복수의 글랜드 스터드(Gland stud) 각각의 패킹 조임력을 측정하는 조임력 측정부; 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교하여, 밸브 패킹의 기밀 상태를 유지하기 위해 복수의 글랜드 스터드 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(Gland nut) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출하는 조임력 산출부; 및 복수의 글랜드 너트 각각에 결합되며, 조임력 산출부에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 복수의 글랜드 너트를 회전시켜 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력을 조절하는 조임력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling clamping force of valve packing}
본 발명은 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브가 구동되는 동안 밸브 패킹의 기밀 상태를 일정하게 유지할 수 있고, 밸브 패킹의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간을 절감할 수 있는 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 원자력 발전소, 화력 발전소 등 각종 플랜트에는 물, 공기 등 유체의 흐름 및 유량을 조절하기 위해 다양한 종류의 밸브들이 설치되며, 이러한 밸브들은 시스템의 운전과 안전에 중요한 역할을 하고 있다.
따라서, 원자력 발전소, 화력 발전소 등에 설치된 밸브는 고장으로 인해 발전소의 운전 정지 또는 안전 사고를 유발할 수 있으므로 성능 및 건전성 확인을 위해 주기적으로 점검을 받아야 한다.
일반적으로 밸브는 유입구와 배출구를 연결하는 관로에 구비된 밸브 시트가 형성된 밸브 몸체, 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 밸브 시트에 접촉 및 접촉 해제되어 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템, 밸브 스템에 연결되어 밸브 스템을 밸브 시트를 향하는 방향으로 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터를 포함하는 조립체(이하, 밸브 조립체)로 구성된다.
이 때, 밸브 조립체는 밸브 몸체의 내부를 흐르는 유체의 누설을 방지하기 위해 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동하는 밸브 스템의 외주면을 감싸는 형태로 밸브 몸체의 내부에 설치되어 밸브 스템과 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하기 위한 밸브 패킹을 포함하며, 이러한 밸브 패킹은 밸브 몸체의 내부 또는 외부에 설치된 글랜드(Gland)(또는, 패킹 글랜드(Packing Gland))를 구성하는 글랜드 스터드(Gland stud)(또는, 글랜드 볼트(Gland bolt))와 글랜드 너트(Gland nut)에 의해 밸브 스템을 향하는 방향으로 가압될 수 있다.
예를 들어, 국내 공개실용신안공보 제20-2015-0004466호(밸브용 패킹 조립체)(2015년 12월 11일 공개)에는 플레이트(140)에 결합된 볼트(24)와 너트(26)의 조임에 의해 패킹(20)을 스템(18)의 외주면 및 밸브 몸체(12)의 내주면으로 압착하는 구조가 개시되어 있다.
그러나, 상기 국내 공개실용신안공보 등에 개시된 종래의 밸브 조립체는 밸브 패킹의 상태를 실시간으로 확인할 수 없으므로 밸브 몸체로부터 유체의 누설이 발생했을 때에 비로소 밸브의 구동을 정지시킨 후 글랜드 스터드/글랜드 볼트 또는 글랜드 너트의 조임 정도를 조절한 후 다시 밸브를 구동시켜야 한다는 문제점이 있었다.
또한, 밸브 패킹의 가압력을 조절하기 위해 글랜드 스터드/글랜드 볼트 또는 글랜드 너트를 조여주는 작업이 사용자에 의해 수행되므로, 밸브 패킹의 가압력을 정확하게 조절할 수 없다는 문제점과, 이로 인해 밸브 패킹의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
따라서, 밸브가 구동되는 동안 밸브 패킹의 기밀 상태를 일정하게 유지할 수 있고, 밸브 패킹의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간을 절감할 수 있는 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법이 요구된다.
국내 공개실용신안공보 제20-2015-0004466호(밸브용 패킹 조립체)(2015년 12월 11일 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안 밸브 패킹에 가압력을 제공하는 글랜드 스터드의 패킹 조임력을 실시간으로 측정하여 산출된 토크 값 및 회전량을 이용하여 글랜드 너트를 회전시켜 글랜드 스터드의 패킹 조임력을 조절함으로써, 밸브가 구동되는 동안 밸브 패킹의 기밀 상태를 일정하게 유지할 수 있으므로 밸브를 보다 안전하게 사용할 수 있을 뿐 아니라, 패킹 조임력을 조절하기 위해 밸브의 구동을 멈추지 않아도 되므로 밸브 패킹의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간을 절감할 수 있는 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치는, 유입구와 배출구를 연결하는 관로가 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 상기 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템과, 상기 밸브 스템을 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터와, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하는 밸브 패킹 및 상기 밸브 패킹을 상기 밸브 스템의 축 방향으로 가압하기 위한 글랜드(Gland)를 포함하는 밸브 조립체의 밸브 패킹 조임력 조절 장치에 있어서, 상기 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안, 상기 글랜드에 구비된 복수의 글랜드 스터드(Gland stud) 각각의 패킹 조임력을 측정하는 조임력 측정부; 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교하여, 상기 밸브 패킹의 기밀 상태를 유지하기 위해 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(Gland nut) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출하는 조임력 산출부; 및 상기 복수의 글랜드 너트 각각에 결합되며, 상기 조임력 산출부에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 상기 복수의 글랜드 너트를 회전시켜 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력을 조절하는 조임력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 조임력 측정부는, 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 측정된 체결 축력으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임력 측정부는, 상기 복수의 글랜드 너트 각각에 설치된 토크 센서를 이용하여 측정된 토크 값으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조임력 산출부는, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 상기 기준 값의 편차가 미리 정해진 임계 값 이상인 경우, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력 및 상기 기준 값으로부터 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임력 산출부는, 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력에 대해 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량이 미리 설정된 매핑 테이블로부터 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력에 대응하는 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 방법은, 유입구와 배출구를 연결하는 관로가 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 상기 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템과, 상기 밸브 스템을 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터와, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하는 밸브 패킹 및 상기 밸브 패킹을 상기 밸브 스템의 축 방향으로 가압하기 위한 글랜드(Gland)를 포함하는 밸브 조립체의 밸브 패킹 조임력 조절 방법에 있어서, 상기 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안, 조임력 측정부가 상기 글랜드에 구비된 복수의 글랜드 스터드(Gland stud) 각각의 패킹 조임력을 측정하는 단계; 조임력 산출부가 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교하여, 상기 밸브 패킹의 기밀 상태를 유지하기 위해 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(Gland nut) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계; 및 조임력 조절부가 상기 조임력 산출부에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 상기 복수의 글랜드 너트를 회전시켜 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 ‹š, 상기 조임력 측정부가 상기 패킹 조임력을 측정하는 단계는, 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 체결 축력을 측정하는 단계; 및 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 체결 축력으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임력 측정부가 상기 패킹 조임력을 측정하는 단계는, 상기 복수의 글랜드 너트 각각에 설치된 토크 센서를 이용하여 상기 복수의 글랜드 너트 각각에 주어진 토크 값을 측정하는 단계; 및 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조임력 산출부가 상기 토크 값 및 상기 회전량을 산출하는 단계는, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 상기 기준 값의 편차를 구하는 단계; 및 상기 편차가 미리 정해진 임계 값 이상인 경우, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력 및 상기 기준 값으로부터 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 조임력 산출부가 상기 토크 값 및 상기 회전량을 산출하는 단계는, 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력에 대해 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량이 미리 설정된 매핑 테이블로부터 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력에 대응하는 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법에 따르면, 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안 밸브 패킹에 가압력을 제공하는 글랜드 스터드의 패킹 조임력을 실시간으로 측정하여 산출된 토크 값 및 회전량을 이용하여 글랜드 너트를 회전시켜 글랜드 스터드의 패킹 조임력을 조절함으로써, 밸브가 구동되는 동안 밸브 패킹의 기밀 상태를 일정하게 유지할 수 있으므로 밸브를 보다 안전하게 사용할 수 있을 뿐 아니라, 패킹 조임력을 조절하기 위해 밸브의 구동을 멈추지 않아도 되므로 밸브 패킹의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 측정부가 패킹 조임력을 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 산출부가 글랜드 너트의 토크 값 및 회전량을 산출하는 과정의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 산출부가 글랜드 너트의 토크 값 및 회전량을 산출하기 위해 매핑 테이블을 이용하는 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치를 구성하는 조임력 조절부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치를 구성하는 조임력 조절부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의하여 밸브 패킹 조임력 조절 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)는 조임력 측정부(110), 조임력 산출부(120) 및 조임력 조절부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)는 밸브 몸체(11), 밸브 스템(12), 밸브 액츄에이터(13), 밸브 패킹(14) 및 글랜드(Gland)(15)를 포함하는 밸브 조립체(10)에 구비되며, 밸브 스템(12)이 왕복 구동되는 동안 밸브 패킹(14)에 가압력을 제공하는 글랜드 스터드(Gland stud) 또는 글랜드 볼트(Gland bolt)(이하, 글랜드 스터드(16))의 패킹 조임력을 실시간으로 측정한 후 글랜드 너트(Gland nut)(17)를 회전시켜 글랜드 스터드(16)의 패킹 조임력을 조절할 수 있다.
본 발명에서 패킹 조임력은 밸브 패킹(14)의 가압력(가압 상태), 또는, 밸브 스템(12)과 밸브 패킹(14) 사이의 마찰력(마찰 상태)를 판단하기 위한 것으로, 글랜드 스터드(16)와 글랜드 너트(17)의 체결력, 또는, 글랜드 스터드(16)의 인장력 등을 의미한다.
설명의 편의상, 도 1에서는 밸브 조립체(10)가 밸브 액츄에이터(13)로 구동 모터를 사용하는 모터 구동 밸브(Motor-Operated Valve, MOV)인 예를 도시하고 있으나, 밸브 조립체(10)를 구성하는 밸브 액츄에이터(13)의 구동 방식은 이에 한정되지 않는다.
먼저, 조임력 측정부(110)는 글랜드(15)와 인접한 위치에 설치되며, 밸브 스템(12)이 왕복 구동되는 동안, 글랜드(15)에 구비된 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력을 측정할 수 있다. 이러한 조임력 측정부(110)의 구조 및 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
또한, 조임력 산출부(120)는 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력을 전송 받아 미리 설정된 기준 값을 비교한 후, 비교 결과에 따라 밸브 패킹(14)의 기밀 상태를 유지하기 위해 복수의 글랜드 스터드(16) 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출할 수 있다. 이러한 조임력 산출부(120)의 제어 방법에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 자세히 후술하기로 한다.
마지막으로, 조임력 조절부(130)는 복수의 글랜드 너트(17) 각각에 결합되며, 조임력 산출부(120)에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 복수의 글랜드 너트(17)를 회전시켜 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력을 조절할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)의 구조 및 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(12)은 밸브 액츄에이터(13)에 의해 구동되어 밸브 몸체(11)의 내부를 왕복 이동할 수 있다(S110). 그리고, 조임력 측정부(110)는 밸브 스템(12)이 밸브 몸체(11)의 내부에서 열림 행정과 닫힘 행정을 반복하며 왕복 구동되는 동안, 글랜드(15)에 구비된 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력을 측정할 수 있다(S120).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 측정부가 패킹 조임력을 측정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 조임력 측정부(110)는 글랜드(15)와 인접한 위치에 설치되며, 밸브 패킹(14)의 가압 상태를 판단하기 위해 복수의 글랜드 스터드(16) 각각에 주어진 패킹 조임력을 측정할 수 있다.
일 예로, 조임력 측정부(110)는 복수의 글랜드 스터드(16) 각각에 연결되며, 복수의 글랜드 스터드(16) 각각에 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 체결 축력을 측정한 후, 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 체결 축력으로부터 패킹 조임력을 산출할 수 있다.
다른 예로, 조임력 측정부(110)는 복수의 글랜드 너트(17) 각각에 연결되며, 복수의 글랜드 너트(17) 각각에 설치된 토크 센서를 이용하여 복수의 글랜드 너트(17) 각각에 주어진 토크 값을 측정한 후, 복수의 글랜드 너트(17) 각각의 토크 값으로부터 패킹 조임력을 산출할 수도 있다.
마찬가지로, 조임력 측정부(110)는 복수의 글랜드 스터드(16) 각각으로부터 측정된 체결 축력과 복수의 글랜드 너트(17) 각각으로부터 측정된 토크 값을 모두 이용하여 패킹 조임력을 산출할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 조임력 측정부(110)가 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력을 측정한 후(S120), 조임력 산출부(120)는 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교한 후(S130), 측정된 패킹 조임력이 기준 값과 다른 경우(단계 S40에서의 '아니오'), 밸브 패킹(14)의 기밀 상태를 유지하기 위해 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출할 수 있다(S150).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 산출부가 글랜드 너트의 토크 값 및 회전량을 산출하는 과정의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
도 2에서는 조임력 산출부(120)가 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력이 기준 값과 동일한지 여부를 판단하나, 이와 달리, 도 4에서는 조임력 산출부(120)가 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력이 미리 설정된 기준 값을 중심으로 일정 범위 내에 속하는지 여부를 판단한다는 점에서 차이가 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 조임력 산출부(120)는 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값의 편차를 구한 후(S135), 패킹 조임력과 기준 값의 편차가 미리 정해진 임계 값보다 큰 경우(단계 S145의 '예'), 밸브 패킹(14)의 기밀 상태를 유지하기 위해 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출할 수 있다(S150).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)를 구성하는 조임력 산출부(120)는 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력 및 기준 값으로부터 복수의 글랜드 너트(17) 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하기 위해 매핑 테이블(Mapping table)을 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치의 조임력 산출부가 글랜드 너트의 토크 값 및 회전량을 산출하기 위해 매핑 테이블을 이용하는 예를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 매핑 테이블(T)은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)에서 사용자에 의해 미리 설정된 일종의 룩업 테이블(Look-Up Table, LUT)과 같은 것으로, 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력에 대해 복수의 글랜드 너트(17) 각각의 토크 값 및 회전량을 미리 설정해 놓은 것이다.
이러한 매핑 테이블(T)은 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)의 내부에 구비된 저장부(도시되지 않음)에 미리 저장될 수도 있고, 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100)에 유무선으로 연결된 별도의 원격 데이터베이스 서버(도시되지 않음)에 저장될 수도 있다.
따라서, 조임력 산출부(120)는 매핑 테이블(T)로부터 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력에 대응하는 복수의 글랜드 너트(17) 각각의 토크 값 및 회전량을 읽어 들여 밸브 패킹(14)의 기밀 상태를 유지하기 위해 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출할 수 있다(S150).
도 5에 도시된 바와 같이, 조임력 측정부(110)에서 측정된 패킹 조임력 F가 F3 내지 F4인 경우, 조임력 산출부(120)는 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값을 T3, 복수의 글랜드 너트(17) 각각의 회전량을 θ3으로 산출할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 조임력 산출부(120)가 복수의 글랜드 너트(17) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출할 수 있다(S150), 조임력 조절부(130)는 조임력 산출부(120)에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 복수의 글랜드 너트(17)를 회전시켜 복수의 글랜드 스터드(16) 각각의 패킹 조임력을 조절할 수 있다(S160).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치를 구성하는 조임력 조절부의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치를 구성하는 조임력 조절부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6의 (a) 및 (b)에서는 조임력 조절부(130)가 글랜드 너트(17)를 회전시키기 위해 글랜드 너트(17)가 삽입되는 수용 공간(131a)이 형성된 소켓 헤드(131)와 소켓 헤드(131)에 회전 구동력을 발생시키는 구동 모터(132)가 감속기 또는 커플링(133)에 의해 직접 연결된 구조를 예로 들어 도시하고 있고, 도 7의 (a) 및 (b)에서는 조임력 조절부(130)가 소켓 헤드(131)와 구동 모터(132)가 구동 풀리(133a), 종동 풀리(133b) 및 타이밍 벨트(133c)에 의해 간접 연결된 구조를 예로 들어 도시하고 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서는 조임력 조절부(130)가 글랜드 너트(17)를 회전시키기 위해 소켓 헤드(131)를 사용하는 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 글랜드 너트(17)를 회전시킬 수 있는 구조라면 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
또한, 도 6 및 도 7에서는 조임력 조절부(130)가 회전 구동력을 제공하기 위해 구동 모터(132)를 사용하는 예를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 글랜드 너트(17)에 회전 구동력을 제공할 수 있는 액츄에이터라면 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 패킹 조임력 조절 장치(100) 및 방법의 경우, 밸브 스템(12)이 왕복 구동되는 동안 밸브 패킹(14)에 가압력을 제공하는 글랜드 스터드(16)의 패킹 조임력을 실시간으로 측정하여 산출된 토크 값 및 회전량을 이용하여 글랜드 너트(17)를 회전시켜 글랜드 스터드(16)의 패킹 조임력을 조절함으로써, 밸브 조립체(10)가 구동되는 동안 밸브 패킹(14)의 기밀 상태를 일정하게 유지할 수 있으므로 밸브 조립체(10)를 보다 안전하게 사용할 수 있을 뿐 아니라, 패킹 조임력을 조절하기 위해 밸브 조립체(10)의 구동을 멈추지 않아도 되므로 밸브 패킹(14)의 유지 보수 작업에 필요한 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 밸브 조립체
11: 밸브 몸체 12: 밸브 스템
13: 밸브 액츄에이터 14: 밸브 패킹
15: 글랜드(Gland) 16: 글랜드 스터드(Gland stud)
17: 글랜드 너트(Gland nut)
100: 밸브 패킹 조임력 조절 장치
110: 조임력 측정부 120: 조임력 산출부
130: 조임력 조절부

Claims (10)

  1. 유입구와 배출구를 연결하는 관로가 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 상기 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템과, 상기 밸브 스템을 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터와, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하는 밸브 패킹 및 상기 밸브 패킹을 상기 밸브 스템의 축 방향으로 가압하기 위한 글랜드(Gland)를 포함하는 밸브 조립체의 밸브 패킹 조임력 조절 장치에 있어서,
    상기 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안, 상기 글랜드에 구비된 복수의 글랜드 스터드(Gland stud) 각각의 패킹 조임력을 실시간으로 측정하는 조임력 측정부;
    상기 조임력 측정부에서 실시간으로 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교하여, 상기 밸브 패킹의 기밀 상태를 유지하기 위해 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(Gland nut) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출하는 조임력 산출부; 및
    상기 복수의 글랜드 너트 각각에 결합되며, 상기 조임력 산출부에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 상기 복수의 글랜드 너트를 회전시켜 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력을 실시간으로 조절하는 조임력 조절부를 포함하며,
    상기 조임력 조절부는,
    상기 복수의 글랜드 너트 각각에 구비되며, 상기 복수의 글랜드 너트 각각이 삽입되는 수용 공간이 형성된 복수의 소켓 헤드;
    상기 복수의 소켓 헤드에 회전 구동력을 발생시키는 적어도 하나의 구동 모터; 및
    상기 적어도 하나의 구동 모터로부터 발생된 회전 구동력을 상기 복수의 소켓 헤드로 제공하는 동력 전달 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임력 측정부는,
    상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 측정된 체결 축력으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임력 측정부는,
    상기 복수의 글랜드 너트 각각에 설치된 토크 센서를 이용하여 측정된 토크 값으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임력 산출부는,
    상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 상기 기준 값의 편차가 미리 정해진 임계 값 이상인 경우, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력 및 상기 기준 값으로부터 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조임력 산출부는,
    상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력에 대해 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량이 미리 설정된 매핑 테이블로부터 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력에 대응하는 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 장치.
  6. 유입구와 배출구를 연결하는 관로가 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 내부에서 왕복 이동할 때에 상기 관로를 선택적으로 개폐하는 밸브 스템과, 상기 밸브 스템을 왕복 구동시키는 밸브 액츄에이터와, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 기밀을 유지하는 밸브 패킹 및 상기 밸브 패킹을 상기 밸브 스템의 축 방향으로 가압하기 위한 글랜드(Gland)를 포함하는 밸브 조립체의 밸브 패킹 조임력 조절 방법에 있어서,
    상기 밸브 스템이 왕복 구동되는 동안, 조임력 측정부가 상기 글랜드에 구비된 복수의 글랜드 스터드(Gland stud) 각각의 패킹 조임력을 실시간으로 측정하는 단계;
    조임력 산출부가 상기 조임력 측정부에서 실시간으로 측정된 패킹 조임력과 미리 설정된 기준 값을 비교하여, 상기 밸브 패킹의 기밀 상태를 유지하기 위해 상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 체결된 복수의 글랜드 너트(Gland nut) 각각을 회전시키기 위한 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계; 및
    조임력 조절부가 상기 조임력 산출부에서 산출된 토크 값 및 회전량에 따라 상기 복수의 글랜드 너트를 회전시켜 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력을 실시간으로 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 조임력 조절부는,
    상기 복수의 글랜드 너트 각각에 구비되며, 상기 복수의 글랜드 너트 각각이 삽입되는 수용 공간이 형성된 복수의 소켓 헤드;
    상기 복수의 소켓 헤드에 회전 구동력을 발생시키는 적어도 하나의 구동 모터; 및
    상기 적어도 하나의 구동 모터로부터 발생된 회전 구동력을 상기 복수의 소켓 헤드로 제공하는 동력 전달 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조임력 측정부가 상기 패킹 조임력을 측정하는 단계는,
    상기 복수의 글랜드 스터드 각각에 설치된 스트레인 게이지를 이용하여 상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 체결 축력을 측정하는 단계; 및
    상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 체결 축력으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 조임력 측정부가 상기 패킹 조임력을 측정하는 단계는,
    상기 복수의 글랜드 너트 각각에 설치된 토크 센서를 이용하여 상기 복수의 글랜드 너트 각각에 주어진 토크 값을 측정하는 단계; 및
    상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값으로부터 상기 패킹 조임력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 조임력 산출부가 상기 토크 값 및 상기 회전량을 산출하는 단계는,
    상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력과 상기 기준 값의 편차를 구하는 단계; 및
    상기 편차가 미리 정해진 임계 값 이상인 경우, 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력 및 상기 기준 값으로부터 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조임력 산출부가 상기 토크 값 및 상기 회전량을 산출하는 단계는,
    상기 복수의 글랜드 스터드 각각의 패킹 조임력에 대해 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량이 미리 설정된 매핑 테이블로부터 상기 조임력 측정부에서 측정된 패킹 조임력에 대응하는 상기 복수의 글랜드 너트 각각의 토크 값 및 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 패킹 조임력 조절 방법.
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