KR20040018063A

KR20040018063A - 전자밸브용 이머전시 액츄에이터

Info

Publication number: KR20040018063A
Application number: KR1020020050368A
Authority: KR
Inventors: 김영로
Original assignee: 김영로
Priority date: 2002-08-24
Filing date: 2002-08-24
Publication date: 2004-03-02
Also published as: KR100458733B1

Abstract

본 발명은 전원부(21)의 전원이 갑자기 차단될 경우, 즉 5 내지 10초이상 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 마이크로 컨트롤러(23)를 활성화시키기 위한 충전배터리(30)가 즉각 비상전원을 대체 공급하도록 하여 전원부(21)의 전원차단으로 인하여 발생될 수 있는 위급한 상황 내지는 손실을 미연에 방지할 수 있는 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)에 관한 것으로, 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 밸브체(10)를 전체적으로 개구 또는 폐구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation)/풀클로즈 상태(Full Close Situation), 그리고 전원부(21)의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 페일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 마이크로 컨트롤러(23)의 메모리에 페일모드 스위치(31)이용하여 미리 설정 가능하게 함으로써 전원부(21)의 기능마비로 인한 상황을 유연하게 대처할 수 있으며; 전원부(21)의 전원이 차단되어 충전 배터리(30)의 전원이 대체되는 순간 비상접점(32)이 동작되어 중앙 제어반(100)에 긴급상황의 시그널을 제공하여 전자밸브용 이머전시 액쥬에이터(A)의 이상유무를 사용자가 즉각 확인할 수 있는 발명에 관한 것이다.

Description

전자밸브용 이머전시 액츄에이터{EMERGENCY ACTUATOR FOR ELECTRIC VALVE}

본 발명은 전자밸브용 이머전시 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원부의 전원이 갑자기 차단될 경우 마이크로 컨트롤러를 활성화시키기 위한 충전 배터리가 즉각 비상전원을 대체 공급하여 전원부의 전원차단으로 인하여 발생될 수 있는 위급한 상황 내지는 손실을 미연에 방지할 수 있도록 한 전자밸브용 이머전시 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 전자밸브는 냉온수, 스팀기체, 오일, 냉매, 각종 화학유체 또는 해수 등과 같은 유체 및 기체의 흐름간에 개재되어 유량과 압력 또는 온도 등을 계측하면서 개폐동작을 제어하는데 이용된다.

이러한 전자밸브는 대한민국 특허출원 제97-492호에 개시된 바와 같이 전자 밸브용 액츄에이터에 의하여 제어되고, 그 구체적인 예는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터(a)를 나타내는 외관 구성도로서 3방변(Three Way Valve)으로 된 밸브체(10) 위에 액츄에이터(20)가 결합된 모습을 보여주고 있고, 도 2는 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터(a)에 적용된 밸브체(10)의 단면도를 나타내고 있다.

밸브체(10)는 'S'자형의 유로를 갖는 보디(11)와, 'S'자형 유로의 가운데 부분에 설치되는 시트(12)와, 상하운동을 하면서 유로를 개폐시키는 디스크(13)와, 디스크(13)가 이동될 수 있는 통로를 제공하는 실린더(14)와, 디스크(13)의 이동을 제한하는 커버(15)와, 디스크(13)를 이동시키는 스템(16)과, 유체가 커버(15) 및 스템(16) 사이로 새어나오는 것을 방지하는 패킹(17) 및 패킹너트(18)로 이루어진다.

도 3은 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터(a)를 나타내는 회로도로서 직류전원을 공급하기 위한 전원부(21)와, 밸브구동 피드백신호, 최대밸브개도 설정신호 등을 입력시키는 신호입력부(26)와, 동작모드를 설정하기 위한 스위치(22)와, 메모리가 내장되며 밸브체(10)의 개폐동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(23)와, 밸브체(10)의 개도율을 표시하는 표시부(24)와, 모터(M)를 구동하기 위한 모터 구동부(25)로 이루어지고, 마이크로 컨트롤러(23)에 의하여 제어되는 모든 데이터는 중앙 제어반(100)에 제공되어 운영되도록 설계된다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터(a)는 전원부(21)의 전원이 갑자기 차단되었을 때 모든 기능이 정지 및 마비되어 냉온수나 스팀기체, 오일, 냉매, 각종 화학유체 또는 해수 등과 같은 유체/기체의 흐름을 통제하는데 있어서 위급한 상황 내지는 커다란 손실을 초래하여 이에 대한 대응책이 절대적으로 필요하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제 제기를 감안하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는 전원부의 전원이 갑자기 차단될 경우, 즉 5 내지 10초이상 전원부의 전원이 차단될 경우 마이크로 컨트롤러를 활성화시키기 위한 충전 배터리가 즉각 비상전원을 대체 공급하여 전원부의 전원차단으로 인하여 발생될 수 있는 위급한 상황 내지는 손실을 미연에 방지할 수 있으며, 전원부의 전원이 차단되어 충전 배터리의 전원이 대체되는 순간 비상접점이 동작되어 중앙 제어반에 긴급상황의 시그널을 알릴 수 있도록 한 전자밸브용 이머전시 액츄에이터를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터를 나타내는 외관 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터에 적용된 밸브체를 나타내는 단면도.

도 3은 종래 기술에 따른 전자밸브용 액츄에이터를 나타내는 회로도.

도 4는 본 발명에 따른 전자벨트용 이머전시 액츄에이터를 나타내는 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터를 나타내는 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 밸브체 11 : 보디

12 : 시트 13 : 디스크

14 : 실린더 15 : 커버

16 : 스템 17 : 패킹

18 : 패킹너트 20 : 액츄에이터

21: 전원부 22 : 스위치

23 : 마이크로 컨트롤러 24 : 표시부

25 : 모터 구동부 26 : 신호입력부

30 : 충전 배터리 31 : 페일모드 스위치

32 : 비상접점 100 : 중앙 제어반

a : 전자밸브용 액츄에이터 A : 전자밸브용 이머전시 액츄에이터

F : 플랜지 H : 하우징

M : 모터

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직류전원을 공급하기 위한 전원부와; 밸브구동 피드백신호, 최대밸브개도 설정신호를 입력시키는 신호입력부와; 동작모드를 설정하기 위한 스위치와; 밸브체의 개폐동작을 제어하며 메모리를 내장한 마이크로 컨트롤러와; 모터를 구동하기 위한 모터 구동부로 이루어져 중앙 제어반에 데이터를 교류하는 전자밸브용 이머전시 액츄에이터에 있어서, 상기 전원부의 전원이 5 내지 10초이상 차단될 경우 긴급상황으로 판단하여 상기 마이크로 컨트롤러를 활성화시키기 위한 전원을 긴급 제공하는 충전 배터리와, 상기 전원부의 전원이 차단될 경우 상기 충전 배터리의 전원을 제공받아 상기 밸브체를 전체적으로 개구 및 폐구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation) 및 풀클로즈 상태(Full Close Situation)와, 상기 전원부의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 페일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 상기 마이크로 컨트롤러의 메모리에 미리 설정하기 위한 페일모드 스위치(Fail Mode Switch)를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 하고, 종래 구성과 동일 기능을 수행하는 구성에 대하여는 동일 부호 및 명칭을 부여하기로 한다. 본 발명의 실시예는 다수 개가 존재할 수 있으며 이들 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 더 잘 이해할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)는 일반 전자밸브용 액츄에이터(a)에 이머전시(Emergenry) 기능을 추가하여 전원부(21)의 전원이 차단될 경우에 발생될 수 있는 위험 및 손실 등을 극복하기 위하여 액츄에이터(20)를 정상적으로 운전할 수 있도록 제공된다.

도 4는 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)를 나타내는 사시도로서 냉온수나 스팀기체, 오일, 냉매, 각종 화학유체 또는 해수 등과 같은 유체/기체의 흐름간에 개재되어 유량과 압력 또는 온도 등을 계측하면서 개폐되는 밸브체(10) 위에 액츄에이터(20)를 결합한 모습을 보여주고 있다.

더욱 구체적으로, 디스크(13)에 연결된 스템(16)이 밸브체(10) 속으로 조립될 수 있도록 하우징(H)에 의하여 보호되는 모터(M)를 구비한 액츄에이터(20)가 플랜지(F)에 의하여 밸브체(10)에 조립되고, 모터(M)는 액츄에이터(20)의 제어에 의하여 정역회전되면서 스템(16)을 상하방향으로 이동시키면서 밸브체(10)의 개도율을 결정하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)를 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)는 도 5에 도시된 바와 같이 직류전원을 공급하는 전원부(21)가 준비되고, 밸브구동 피드백신호 및 최대밸브개도 설정신호 등을 마이크로 컨트롤러(23)에 각각 입력시키는 신호입력부(26)가 구비된다.

그리고, 동작모드를 설정하기 위한 스위치(22)와 밸브체(10)의 개폐동작을 제어하며 메모리를 내장한 마이크로 컨트롤러(23)를 중심으로 밸브체(10)의 개도율을 표시하기 위한 표시부(24) 및 모터(M)를 구동하기 위한 모터 구동부(25)를 포함하는 구성으로 이루어져 중앙 제어반(100)에 데이터를 교류할 수 있도록 설계된다.

이들 구성을 기본으로 하는 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터 (A)의 핵심은 전원부(21)의 전원이 5 내지 10초이상 차단될 경우 긴급상황으로 판단하여 마이크로 컨트롤러(23)를 활성화시키기 위한 비상전원을 긴급 제공하는 충전 배터리(30)를 가장 큰 특징으로 한다.

더불어, 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 밸브체(10)를 전체적으로 개국 또는 페구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation)/풀클로즈 상태(Full Close Situation)와, 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 전원부의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 페일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 마이크로 컨트롤러(23)의 메모리에 미리 설정하기 위한 페일모드 스위치(Fail Mode Switch; 31)를 더 포함하며, 전원부(21)의 전원이 5 내지 10초이상 차단될 경우 긴급상황으로 판단하여 중앙 제어반(100)에 시그널을 제공하는 비상접점(32)을 추가의 구성으로 한다.

상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

전원부(21)로부터 전원이 인가되면 마이크로 컨트롤러(23)의 내부 메모리에 저장되어 있는 제어프로그램이 마이크로 컨트롤러(3)에 의해 실행된다.

최초 마이크로 컨트롤러(23)는 스위치(22)로부터 입력되는 신호를 읽어들여 개폐속도에 대한 동작모드를 설정하고, 신호입력부(26)를 통해서 입력되는 신호에 따라 밸브체(10)를 구동하기 위한 구동신호를 모터 구동부(25)로 출력한다.

신호입력부(26)로부터 제공된 신호는 밸브구동 피드백신호 및 최대밸브개도 설정신호 등이 입력되는데, 밸브구동 피드백신호는 디스크(13)의 이동에 의해서 개방되는 밸브체(10)의 개도율을 감지하기 위하여 설치되는 포텐셔미터 (Potentiometer; 미 도시됨)로부터 입력되는 신호이며, 최대밸브개도 설정신호는 사용자에 의해 밸브체(10)의 최대개도치를 설정하기 위하여 입력되는 신호이다.

미 도시된 포텐셔미터는 스템(16)에 의하여 상하 이동되는 디스크(13)의 이동에 따라 가변되는 저항치를 이용하여 변화되는 전압값을 읽어들여서 밸브체(10)의 개도위치에 따른 가변적인 전압신호를 발생하여 밸브구동 피드백신호로 제공한다.

이때, 마이크로 컨트롤러(23)는 포텐셔미터로부터 제공된 밸브구동 피드백신호, 즉 모터(M)의 스템(16)에 연결된 디스크(13)의 이동에 따라 가변되는 저항치를이용하여 변화되는 전압값을 인가받아 비례미분동작하여 모터(M)의 정역회전을 결정할 수 있도록 모터 구동부(25)를 제어하게 된다.

모터(M)의 정역회전에 따라 가변되는 밸브체(10)의 개도율은 표시부, 즉 개도율을 백분율화하여 발광개수로 나내는 다수의 LED로 표출할 수 있고, 이러한 것은 일반적인 구성이라 할 수 있다.

한편, 모터 구동부(25)로부터 모터(M)의 정역회전 구동신호가 입력되면 모터 (M)로부터 회전동력이 발생되어 베벨기어 또는 스크류(미 도시됨) 등을 통하여 직선(linear)운동으로 변화됨으로써 스템(16)이 상하운동을 할 수 있도록 한다.

스템(16)이 상하운동을 하게 되면 디스크(13)가 실린더(14)의 내주면을 따라 상하운동을 하게 되어 보디(11)의 'S'자형 유로를 개폐시킬 수 있고, 이때 마이크로 컨트롤러(23)는 유로가 리니어하게 개폐되도록 이를 제어하면서 밸브체(10)의 개폐율을 표시부(24)를 통하여 외부에 표시함으로써 사용자가 밸브체(10)의 개폐율을 정확하게 인지할 수 있게 된다.

이와 같은 동작의 흐름에 있어서 전원부(21)의 전원이 갑자기 차단될 경우, 즉 5 내지 10초이상 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 마이크로 컨트롤러(23)를 활성화시키기 위한 충전 배터리(10)가 즉각 비상전원을 대체 공급하게 된다.

한편, 전원부(21)의 전원이 정상적으로 구동될 때 페일모드 스위치(31)를 설정함에 있어서 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 밸브체(10)를 전체적으로 개구 또는 폐구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation)/풀클로크 상태(Full Close Situation), 그리고 전원부(21)의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 페일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 마이크로 컨트롤러(23)의 메모리에 미리 설정할 수 있다.

예를 들어, 풀오픈 상태로 설정하였을 경우에는 충전 배터리(30)의 비상전원이 대체되고 마이크로 컨트롤러(23)는 모터 구동부(25)를 구동시켜 모터(M)가 역회전되도록 하여 디스크(13)가 밸브체(10)의 유로를 전면 개방될 수 있도록 하고, 반면 풀클로즈 상태로 설정한 경우에는 충전 배터리(30)의 비상전원이 대체되면서 마이크로 컨트롤러(23)는 모터(M)를 정회전시켜 밸브체(10)를 전면 폐구시키게 된다.

그리고, 페일모드 스위치(31)를 폐일스톱 상태로 설정한 경우에는 충전 배터리(30)의 비상전원이 대체되면서 전원부(21)비 전원이 차단되기 직전의 상태로 밸브체(10)의 개도율을 유지토록 한다.

더불어, 전원부(21)의 전원이 차단되어 충전 배터리(30)의 전원이 대체되는 순간 비상접점(32)이 동작되어 중앙 제어반(100)에 긴급상황의 시그널을 제공하고, 이에 따라 중앙 제어반(100)의 시스템에는 비상접점(32)의 시그널을 음향 또는 시각으로 변환하는 시설을 갖추어 원거리에 있는 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)의 이상유무를 즉각 인지할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)에 의하면, 전원부(21)의 전원이 갑자기 차단될 경우, 즉 5 내지 10초이상 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 마이크로 컨트롤러(23)를 활성화시키기 위한 충전 배터리(30)가 즉각 비상전원을 대체 공급하도록 하여 전원부(21)의 전원차단으로 인하여 발생될 수 있는 위급한 상황 내지는 손실을 미연에 방지할 수 있는 유용함이 있다.

더욱 구체적으로, 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 밸브체(10)를 전체적으로 개구 또는 폐구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation)/풀클로즈 상태(Full Close Situation), 그리고 전원부(21)의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 페일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 마이크로 컨트롤러(23)의 메모리 페일모드 스위치(31)이용하여 미리 설정 가능하게 함으로써 전원부(21)의 기능마비로 인한 상황을 유연하게 대처할 수 있는 이점이 있다.

또한, 전원부(21)의 전원이 차단되어 충전 배터리(30)의 전원이 대체되는 순간 비상접점(32)이 동작되어 중앙 제어반(100)에 긴급상황의 시그널을 제공하여 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)의 이상유무를 사용자가 즉각 확인할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)는 정상동작 상태 및 비상동작 상태를 LED 표시부(24)로서 용이하게 식별할 수 있도록 하였으며 중앙제어반(100)에서 밸브체(10)의 개도상태 및 비상상태를 즉각 알 수 있도록 하였고, 이에 더하여 액츄에이터(20)를 팩키지(package)화시켜 외부의 충격에 의한 손상이나 노이즈(noise)에 의한 오동작 등을 최소화시킴과 동시에 액츄에이터(20)의 부품들을 몰딩처리하여 1차 및 2차 보호박스로서 이중 처리하므로써 그 안정성을 더욱 높일 수도 있다.

Claims

직류전원을 공급하기 위한 전원부(21)와; 밸브구동 피드백신호, 최대밸브개도 설정신호를 입력시키는 신호입력부(26)와, 동작모드를 설정하기 위한 스위치 (22)와; 밸브체(10)의 개폐동작을 제어하며 메모리를 내장한 마이크로 컨트롤러 (23)와; 모터(M)를 구동하기 위한 모터 구동부(25)로 이루어져 중앙 제어반(100)에 데이터를 교류하는 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A)에 있어서,

상기 전원부(21)의 전원이 5 내지 10초이상 차단될 경우 긴급상황으로 판단하여 상기 마이크로 컨트롤러(23)를 활성화시키기 위한 전원을 긴급 제공하는 충전배터리(30)와,

상기 전원부(21)의 전원이 차단될 경우 상기 충전 배터리(30)의 전원을 제공받아 상기 밸브체(10)를 전체적으로 개구 및 폐구시키는 풀오픈 상태(Full Open Situation) 및 풀클로즈 상태(Full Close Situation)와, 상기 전원부(21)의 전원이 차단되기 이전의 상태로 유지시키는 폐일스톱 상태(Fail Stop Situation) 중 어느 하나의 상태로 상기 마이크로 컨트롤러(23)의 메모리에 미리 설정하기 위한 페일모드 스위치(Fail Mode Switch; 31)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 밸브용 이머전시 액츄에이터(A).
제 1 항에 있어서,

상기 전원부(21)의 전원이 5 내지 10초이상 차단될 경우 긴급상황으로 판단하여 상기 중앙 제어반(100)에 시그널을 제공하는 비상접점(32)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자밸브용 이머전시 액츄에이터(A).