KR102561783B1 - 밸브용 결함 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브용 결함 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치는 그 내부에 적어도 하나의 중공부를 구비하고, 검출 대상물이 장착되는 장치몸체;와, 상기 장치몸체에 연결되고, 상기 대상물의 적어도 일부를 지지하면서 상기 대상물을 가압하는 가압지지유닛; 및 상기 중공부에 빛을 조사하는 발광유닛;을 포함하고, 상기 장치몸체의 외부로 유출되는 빛의 검출 여부에 따라 상기 대상물의 결함 존재 여부를 판단하게 제공될 수 있다.

Description

밸브용 결함 검출 장치{DEFECT DETECTION APPARATUS FOR VALVES}
본 발명은 밸브용 결함 검출 장치에 관한 것이다.
차단기, 가스 절연 개폐 장치와 같은 다양한 기계 장치에는 유압을 이용한 기구(mechanism)가 적용될 수 있다.
파일럿 밸브(pilot valve)는 이러한 유압 기구의 증폭 작용을 하는 밸브로서 그 구성 요소 중 하나인 스풀(spool)에 작은 조작을 가하면 유압과 안내 밸브의 작용으로 조작 피스톤에 큰 힘이 작용하여 부하가 움직이도록 구성된다.
이러한 파일럿 밸브는 응답이 빠르고, 작은 조작으로도 큰 출력을 발생시킬 수 있다는 장점이 있으며, 고압과 저압의 경계면에서 유량 및 유압을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
파일럿 밸브는 크게 외관을 형성하는 밸브 하우징, 상기 밸브 하우징에 구비된 시트(sheet) 및 상기 밸브 하우징에서 상기 시트를 관통하여 이동되게 구성되며, 상기 밸브 하우징의 내부에서 탄성부재에 의해 탄성 지지되는 상기 스풀(spool)을 포함할 수 있다.
파일럿 밸브의 사용 환경에서 상기 스풀이 상기 시트에 밀착되는 위치에 있을 경우에 상기 스풀과 상기 시트 사이에 간극이 발생되어서는 안 되며, 상기 스풀과 상기 시트가 기밀한 접촉을 유지하고 있어야 한다.
상기 스풀과 상기 시트가 밀착되는 위치에 있을 때, 이들 사이에 간극이 발생하게 되면 압력의 누출이 발생하게 되므로 기계 장치의 신뢰성이 떨어지게 된다는 문제가 있다.
KR 10-1999-0045074 A (1999.06.25)
본 발명은 밸브 특히, 파일럿 밸브의 구성 요소들의 결함을 밸브의 실제 사용 이전에 검출해내는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 밸브의 결함 검출 작업의 편의성을 향상시키고, 결함 검출 결과의 신뢰성을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 밸브용 결함 검출 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치는, 내부에 적어도 하나의 중공부를 구비하고, 검출 대상물이 장착되는 장치몸체; 상기 장치몸체에 연결되고, 상기 대상물의 적어도 일부를 지지하면서 상기 대상물을 가압하는 가압지지유닛; 및 상기 중공부에 빛을 조사하는 발광유닛을 포함하고, 상기 대상물은, 제1 대상물과, 상기 제1 대상물을 관통하고 외주의 적어도 일부가 상기 제1 대상물에 밀착되는 제2 대상물을 포함하고, 상기 장치몸체에는, 상기 중공부와 대면하도록 상기 제1 대상물이 장착되고, 상기 가압지지유닛은 상기 제2 대상물의 적어도 일부를 가압 및 지지하고, 상기 제1 대상물과 상기 제2 대상물의 틈새로 유출되는 빛의 검출 여부에 따라 상기 제1 대상물과 상기 제2 대상물 중 적어도 하나의 결함 존재 여부를 판단하게 제공될 수 있다.
삭제
또한, 상기 장치몸체는, 상기 제1 대상물이 삽입되는 장착구멍;을 포함하고, 상기 장착구멍은, 상기 제1 대상물에 의해 폐쇄될 수 있다.
또한, 상기 장치몸체의 상기 중공부는, 상기 장착구멍에 삽입된 상기 제1 대상물에 형성된 유입구멍에 대면할 수 있다.
또한, 상기 가압지지유닛은, 상기 제2 대상물이 상기 제1 대상물과 선접촉하도록 상기 제2 대상물을 가압 및 지지할 수 있다.
또한, 상기 가압지지유닛은, 상기 장치몸체에 연결되고, 상기 장치몸체의 상부로 연장된 적어도 하나의 부싱부재;와, 상기 부싱부재에 의해 지지되는 지지판; 및 상기 지지판을 관통하고, 상기 장치몸체 방향으로 연장되어 상기 제2 대상물을 가압 및 지지하는 가압지지로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 가압지지로드는, 상기 지지판에 나사결합되고, 상기 장치몸체 방향으로 연장된 제1 가압지지로드;와, 상기 제1 가압지지로드에 접촉하는 압력측정센서; 및 일측에 상기 압력측정센서에 연결되고, 타측에 상기 제2 대상물이 장착되는 제2 가압지지로드;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 가압지지로드는, 그 단부에 상기 제2 대상물이 삽입되는 노치;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 밸브 특히, 파일럿 밸브의 구성 요소들의 결함을 밸브의 실제 사용 이전에 검출할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 밸브의 결함 검출 작업의 편의성이 향상되고, 결함 검출 결과의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 통상의 파일럿 밸브의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치몸체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치몸체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치몸체, 제1 대상물, 제2 대상물 및 제2 가압지지로드의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치의 작동 상태도이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하, 첨부된 도면에 표시된 X축 방향 및 Y축 방향은 스풀의 직경방향이고, Z축 방향은 스풀의 길이 방향이다.
도 1에서 보이듯, 통상의 파일럿 밸브(1)는 시트(sheet, 10), 상기 시트를 관통하고, 상기 시트에서 이동됨에 의하여 유로를 개방 또는 폐쇄하는 스풀(spool, 20) 및 상기 스풀을 탄성 지지하는 탄성부재(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
스풀(20)은 그 길이방향(Z축 방향)으로 단면적이 상이하며, 시트(10) 상에서 +Z 방향 또는 -Z 방향으로 이동됨에 의하여 그 외주가 시트(10)와 접촉 또는 비접촉할 수 있다.
스풀(20)의 특정 영역이 시트(10)와 접촉하면 시트(10)의 내부에 구비된 유로(11)의 적어도 일부가 폐쇄될 수 있고, 상기 스풀(20)의 상기 특정 영역이 시트(10)와 비접촉하면 상기 유로(11)의 적어도 일부가 개방될 수 있다.
스풀(20)이 시트(10)와 접촉하는 영역 중 하나인 접촉 영역(S)에서 스풀(20)이 그 둘레 방향으로 고르게 시트(10)에 밀착되지 못하고, 스풀(20)과 시트(10) 사이에 간극이 발생한 경우에는 압력의 누출이 발생하게 되므로 파일럿 밸브가 적용된 기계 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다.
스풀(20)과 시트(10)의 접촉이 불량한 파일럿 밸브가 기계 장치에 적용된 경우, 기계 장치의 유지 보수 작업이 추가로 필요할 수 있다. 이러한 경우 시간 및 비용적 손실이 크게 되며, 기계 장치가 적용된 생산 라인이 중단되는 경우도 발생할 수 있다.
따라서 스풀(20)과 시트(10)의 그 자체의 결함 또는 상기 스풀(20)과 시트(10)의 접촉 불량 또는 결합 불량의 결함이 있다면 파일럿 밸브가 실제 사용되기 이전에 이를 검출하는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 파일럿 밸브가 실제 사용되기 이전에 스풀과 시트의 접촉 결함, 결합 결함 및 스풀과 시트 그 자체의 기계적 결함 중 적어도 어느 하나의 결함을 검출하는 것을 일 목적으로 한다.
도 2에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 밸브용 결함 검출 장치(100)는 그 내부에 적어도 하나의 중공부(111)를 구비하고, 검출 대상물이 장착되는 장치몸체(110), 상기 장치몸체(110)에 연결되고, 상기 대상물의 적어도 일부를 지지하면서 상기 대상물을 가압하는 가압지지유닛(120) 및 상기 장치몸체(110)의 상기 중공부(111)에 빛을 조사하는 발광유닛(130)을 포함할 수 있다.
결함 검출의 대상이 되는 상기 대상물은 장치몸체(110)에 장착되는 제1 대상물(101) 및 상기 제1 대상물(101)에 삽입되도록 가압지지유닛(120)에 의해 가압 및 지지되는 제2 대상물(102)을 포함할 수 있다.
제1 대상물(101)은 파일럿 밸브의 시트에 해당하고, 제2 대상물(102)은 파일럿 밸브의 스풀에 해당할 수 있다.
상기 발광유닛(130)은 일루미네이터(illuminator) 및 상기 일루미네이터에 연결된 광학 케이블을 포함할 수 있다. 그러나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 빛을 조사할 수 있는 수단이라면 어느 것이든 무방하다.
발광유닛(130)은 상기 중공부(111)에 빛을 조사하며, 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 결함은 상기 제1 대상물(101)과 상기 제2 대상물(102) 사이로 유출되는 빛의 존재 여부 및 빛의 양 중 적어도 어느 하나의 항목에 의해 검출될 수 있다.
가압지지유닛(120)은 일측이 장치몸체(110)에 고정되고, 타측이 상기 장치몸체(110)의 반대방향으로 연장된 복수의 부싱부재(121), 상기 부싱부재(121)의 타측이 관통하는 지지판(122), 상기 지지판을 관통하여 장치몸체(110) 방향으로 연장된 가압지지로드(123)를 포함할 수 있다.
상기 부싱부재(121)는 상기 지지판(122)에 고정너트(121a)에 의해 고정될 수 있다.
상기 가압지지로드(123)는 지지판(122)을 관통하는 제1 가압지지로드(124) 및 제2 가압지지로드(125)를 포함할 수 있다.
상기 제1 가압지지로드(124)의 외주와 상기 지지판(122)의 내면에는 나사산(미도시) 및 나사탭(미도시)이 각각 가공될 수 있다.
상기 제1 가압지지로드(124)를 지지판(122)에 나사 결합함에 의하여 제1 가압지지로드(124)가 장치몸체(110) 방향으로 가하는 힘의 세기를 조절할 수 있다.
상기 제1 가압지지로드(124)의 상부에는 손잡이부(124a)가 구비되어 제1 가압지지로드(124)의 회전을 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 가압지지로드(124)의 하부에는 압력측정센서(126)가 구비되어 상기 제1 가압지지로드(124)가 장치몸체(110) 방향으로 가하는 힘의 세기를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 상기 압력측정센서(126)는 로드셀일 수 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.
상기 압력측정센서(126)의 하부에는 제2 가압지지로드(125)가 구비되며 상기 제2 가압지지로드의 하부로는 제2 대상물(102)이 체결될 수 있다. 이에 의해 제1 가압지지로드(124)에 의해 가해지는 힘이 제2 대상물(102)을 가압할 수 있다.
도 3에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치몸체는 제1 대상물(도 2의 101)이 장착되는 장착구멍(112)을 포함할 수 있다. 상기 장착구멍(112)은 장치몸체를 관통하는 구멍이며, 장치몸체(110)의 내부에 형성된 중공부(111)와 연결될 수 있다.
상기 장착구멍(112)은 상기 제1 대상물(도 2의 101)과 헐거운 끼워맞춤, 중간 끼워맞춤 및 억지 끼워맞춤 중 적어도 하나의 공차가 적용되도록 마련될 수 있다.
또한 장착구멍(112)과 제1 대상물(도 2의 101) 사이의 틈새로 빛이 유출되지 않도록 장착구멍(112)의 내경이 설정될 수 있다.
상기 장치몸체(110)의 중공부(111)는 제1 대상물(도 2의 101)과 대면하도록 상기 장치몸체의 내부에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 상기 중공부(111)는 제1 중공부(111a), 제2 중공부(111b), 제3 중공부(111c) 및 제4 중공부(111d)를 포함할 수 있다. 다만, 중공부(111)의 개수는 반드시 본 발명에 의해 한정되지 않으며, 당업자에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
상기 제1,2,3,4 중공부(111a,111b,111c,111d) 모두 장착구멍과 연결될 수 있다.
상기 장치몸체(110)에는 가압지지유닛(도 2의 120)의 부싱부재(도 2의 121)가 삽입되는 체결구멍(113)이 구비될 수 있다. 상기 체결구멍(113)은 복수로 구비될 수 있고, 부싱부재(도 2의 121)가 복수로 구비되는 경우, 상기 부싱부재(도 2의 121)에 일대일 대응되는 개수로 마련될 수 있다.
도 4에서 보이듯, 시트에 해당하는 제1 대상물(101)은 장치몸체(110)의 장착구멍(도 3의 112)에 삽입될 수 있고, 상기 장착구멍(도 3의 112)의 적어도 일부는 상기 제1 대상물(101)에 의해 폐쇄될 수 있다.
제1 대상물(101)에는 스풀에 해당하는 제2 대상물(도 5의 102)이 삽입되는 스풀 장착구멍(101a)이 형성될 수 있고, 상기 스풀 장착구멍(101a)과 연결되고, 유체의 이동 통로가 되는 유입구멍(101b)도 복수로 형성될 수 있다.
상기 제1 대상물(101)은 상기 유입구멍(101b)이 장치몸체의 중공부(111)와 대면하도록 상기 장착구멍(도 3의 112)에 삽입될 수 있다.
스풀 장착구멍(101a)에 삽입되는 제2 대상물(도 5의 102)의 외주의 적어도 일부는 제1 대상물의 내면과 이격되므로 제2 대상물(도 5의 102)의 외면과 제1 대상물의 내면 사이로도 유체가 이동될 수 있다.
도 5에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 상기 제2 대상물은 직경방향으로 돌출된 경사부(102a)를 포함할 수 있고, 상기 경사부(102a)는 +Z 방향 또는 -Z 방향으로 경사질 수 있다.
상기 경사부(102a)는 제1 대상물(101)과 선접촉하도록 제2 가압지지로드(125)에 의해 가압 및 지지될 수 있다.
제2 가압지지로드(125)의 단부에는 노치(125a)가 구비되며, 상기 노치에 제2 대상물(102)의 일측이 삽입됨으로써 상기 제2 대상물(102)이 제2 가압지지로드(125)에 고정될 수 있다. 필요에 따라서는 볼트를 사용하여 제2 대상물(102)을 제2 가압지지로드(125)에 고정할 수도 있다.
도 6에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 상기 장치몸체의 하부에는 보조몸체(114)가 체결될 수 있다.
상기 보조몸체(114)는 상기 제2 대상물의 하부에 대응되는 영역에 도피홈(115)을 구비하며, 체결나사(116)에 의해 상기 장치몸체(110)의 하부에 고정될 수 있다.
상기 보조몸체(114)는 제2 대상물(102)이 제1 대상물(101) 방향으로 가압될 시에 상기 제2 대상물(102)의 단부의 적어도 일부가 삽입되는 도피홈(115)을 제공함으로써, 결함 검출 시험 시에 제2 대상물(102)이 손상되거나 제2 대상물(102)이 바닥면에 간섭되는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 도 7에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 압력측정센서(126)의 일면은 제2 가압지지로드(125)에 접촉하며, 상기 제2 가압지지로드(125)에 고정부재(127)에 의해 고정될 수 있다. 그리고 상기 압력측정센서(126)의 타면은 제1 가압지지로드(124)의 단부가 접촉하여 제1 가압지지로드(124)에 의해 가해지는 하중을 측정할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따라 제1 가압지지로드(124)를 통해 제2 대상물(102)을 가압하고, 중공부(111)에 빛을 조사하면 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 결함 검출 시험을 실시할 수 있다.
도 8에는 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 경사면(102a) 사이의 틈새로 빛이 유출된 것이 도시되어 있다.
빛이 유출된 영역(L)을 통해 빛의 유출 여부 및 빛의 유출량을 육안으로도 확인할 수 있다.
이와 같이 빛이 유출된 영역(L)이 존재하는 경우에는 제1 대상물(101) 및 제2 대상물(102) 중 적어도 어느 하나의 진원도가 불량한 경우로 판정할 수도 있고, 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 동심도가 맞지 않는 경우로 판정할 수도 있으며, 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 결합 또는 접촉이 불량한 경우로 판정할 수도 있다.
제1 대상물(101) 및 제2 대상물(102) 중 적어도 어느 하나가 상기의 경우에 해당하는 경우, 해당 대상물의 유지 보수 작업을 실시할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)이 파일럿 밸브로서 현업 기계 장치에 적용되기 이전에 이들의 결함을 검출해내는 것에 기여할 수 있다.
또한 본 발명은 제2 대상물(102)을 가압하는 힘의 세기를 측정할 수 있고, 제2 대상물(102)을 반자동으로 결합할 수 있다. 또한, 본 발명은 제1 대상물(101)과 제2 대상물(102)의 결함 여부를 육안으로도 확인할 수 있으므로 결함 검출 작업의 신뢰성 및 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 제1 대상물(101) 및 제2 대상물(102)에 화학적 및 물리적 손상없이 빛을 이용해 제1 대상물(101) 및 제2 대상물(102) 중 적어도 어느 하나의 결함, 제1 대상물(101) 및 제2 대상물의 결합 또는 접촉 결함을 검출할 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
110 : 장치몸체 111 : 중공부
112 : 장착구멍 114 : 보조몸체
120 : 가압지지유닛 121 : 부싱부재
122 : 지지판 123 : 가압지지로드
124 : 제1 가압지지로드 125 : 제2 가압지지로드
126 : 압력측정센서 130 : 발광유닛

Claims (8)

  1. 내부에 적어도 하나의 중공부를 구비하고, 검출 대상물이 장착되는 장치몸체;
    상기 장치몸체에 연결되고, 상기 대상물의 적어도 일부를 지지하면서 상기 대상물을 가압하는 가압지지유닛; 및
    상기 중공부에 빛을 조사하는 발광유닛
    을 포함하고,
    상기 대상물은, 제1 대상물과, 상기 제1 대상물을 관통하고 외주의 적어도 일부가 상기 제1 대상물에 밀착되는 제2 대상물을 포함하고,
    상기 장치몸체에는, 상기 중공부와 대면하도록 상기 제1 대상물이 장착되고,
    상기 가압지지유닛은 상기 제2 대상물의 적어도 일부를 가압 및 지지하고,
    상기 제1 대상물과 상기 제2 대상물의 틈새로 유출되는 빛의 검출 여부에 따라 상기 제1 대상물과 상기 제2 대상물 중 적어도 하나의 결함 존재 여부를 판단하게 제공되는 밸브용 결함 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장치몸체는, 상기 제1 대상물이 삽입되는 장착구멍을 포함하고,
    상기 장착구멍은, 상기 제1 대상물에 의해 폐쇄되는 밸브용 결함 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 장치몸체의 상기 중공부는,
    상기 장착구멍에 삽입된 상기 제1 대상물에 형성된 유입구멍에 대면하는 밸브용 결함 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가압지지유닛은,
    상기 제2 대상물이 상기 제1 대상물과 선접촉하도록 상기 제2 대상물을 가압 및 지지하는 밸브용 결함 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가압지지유닛은,
    상기 장치몸체에 연결되고, 상기 장치몸체의 상부로 연장된 적어도 하나의 부싱부재;
    상기 부싱부재에 의해 지지되는 지지판; 및
    상기 지지판을 관통하고, 상기 장치몸체 방향으로 연장되어 상기 제2 대상물을 가압 및 지지하는 가압지지로드
    를 포함하는 밸브용 결함 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가압지지로드는,
    상기 지지판에 나사결합되고, 상기 장치몸체 방향으로 연장된 제1 가압지지로드;
    상기 제1 가압지지로드에 접촉하는 압력측정센서; 및
    일측에 상기 압력측정센서에 연결되고, 타측에 상기 제2 대상물이 장착되는 제2 가압지지로드;
    를 포함하는 밸브용 결함 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가압지지로드는,
    그 단부에 상기 제2 대상물이 삽입되는 노치;를 포함하는 밸브용 결함 검출 장치.
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