KR20040036766A - 유량 제어용 밸브의 자동센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유량 제어용 밸브의 자동센서에 관한 것으로서, 고온의 가스 흐름을 제어하기 위해 사용되는 유량 제어용 밸브에 있어서, 모터의 구동 시, 밸브의 회전 각도를 직접적으로 읽어들이는 엔코더와 토크 리미터의 특성을 조합하여 밸브의 회전 각도를 정확히 알 수 있으며, 토크 리미터를 포함하여 모터축과 밸브축이 서로 일체로 형성되어 있어 열변형에 의한 오작동을 방지함으로써, 유체의 흐름을 확실히 차단할 수 있는 유량 제어용 밸브를 제공할 수 있는 유량 제어용 밸브의 자동센서에 관한 것이다.

Description

유량 제어용 밸브의 자동센서{Automatic sensor in valve for controling stream flow}

본 발명은 유량 제어용 밸브의 자동센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온의 가스 흐름을 제어하기 위해 사용되는 유량 제어용 밸브에 있어서, 모터의구동 시, 밸브의 회전 각도를 직접적으로 읽어들이는 엔코더와 토크 리미터의 특성을 조합하여 밸브의 회전 각도를 정확히 알 수 있으며, 토크 리미터를 포함하여 모터축과 밸브축이 서로 일체로 형성되어 있어 열변형에 의한 오작동을 방지함으로써, 유체의 흐름을 확실히 차단할 수 있는 유량 제어용 밸브를 제공할 수 있는 유량 제어용 밸브의 자동센서에 관한 것이다.

일반적으로, 유량 제어용 밸브는 수동과 자동으로 나뉘어지는데, 수동 밸브는 고온의 가스 흐름을 제어하기 위해 수동으로 밸브를 열거나 잠그도록 되어 있다.

그런데, 이와 같이 수동으로 작동시키는 수동 밸브는 고온의 열변형으로 인한 유체의 누출을 확실하게 차단하기 위해서 어느 정도의 회전력을 이용하여 더 잠가주어야 하는데, 이러한 작동을 모터의 구동에 의한 자동화 시스템으로 개발하였는 바, 상기 자동화 시스템으로 이루어진 자동 밸브는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(100), 갭(gap)센서(200), 토크 리미터(400), 흐름 밸브(500)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 자동 밸브는 결과적으로 밸브축(510)에 회전력을 부여하는 모터(100)와 흐름 밸브(500) 사이에 형성된 일정한 직경을 가진 원통형상의 토크 리미터(400)가 어느 시점에서 상기 모터(100)의 회전력으로 길이변화가 가능하도록 되어 있는 바, 상기 토크 리미터(400)의 상단에 고정된 판상의 고정체(300)에 설치된 갭센서(200)는 길이 증대에 따른 토크 리미터(400)와의 접촉이 일어나게 되고, 이를 감지하여 제어수단으로 하여금 모터(100)의 구동을 멈추게 함으로써, 유체의 흐름을 확실히 차단할 수 있도록 한다.

그런데, 이러한 종래의 유량 제어용 자동 밸브는 흐름 밸브(500) 자체가 고온으로 장시간 사용 시에 열변형으로 잠김 각도가 변화될 수 있고, 밸브축(510) 및 토크 리미터(400)와 모터축(110)을 각각 연결한 상태에서 변형이 일어나게 되면 그에 따른 초기 설정값에 변화가 오게 되며, 갭센서(200)에 신호를 주는 토크 리미터(400)의 윗면의 편평도가 좋지 않은 경우, 갭센서(200)의 신호가 축각도가 0이 아닌 위치에서 감지될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 고온의 가스 흐름을 제어하기 위해 사용되는 유량 제어용 밸브에 있어서, 모터의 구동 시, 밸브의 회전 각도를 직접적으로 읽어들일 수 있도록 발광수단과 광수신수단 및 홀을 갖는 회전원판으로 구성된 엔코더와 비틀림력이 작용하는 토크 리미터의 특성을 조합하여 밸브가 잠궈지는 회전 각도를 정확히 알 수 있으며, 토크 리미터를 포함하여 모터축과 밸브축이 서로 일체로 형성되어 있어 열변형에 의한 오작동을 방지함으로써, 유체의 흐름을 확실히 차단할 수 있는 유량 제어용 밸브를 제공할 수 있는 유량 제어용 밸브의 자동센서를 적용하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유량 제어용 밸브의 자동센서를 나타내는 개략적인 도면,

도 2는 종래의 유량 제어용 밸브의 자동센서를 나타내는 분해 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 자동센서 11 : 모터축

12 : 밸브축 13a,13b : 회전원판

14 : 홀 15 : 발광수단

16 : 광수신수단 17 : 토크 리미터

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면다음과 같다.

본 발명에 따른 유량 제어용 밸브의 자동센서는 모터축(11)과 밸브축(12)의 축선상에 일정한 간격을 두고 서로 대응되게 축고정되어 있는 한쌍의 회전원판(13a,13b)과,

상기 회전원판(13a,13b)의 원주상에 일정 간격을 두고 그 갯수에 따라 각도를 설정할 수 있도록 형성된 다수개의 홀(14)과,

상기 홀(14)과 홀(14)이 마주보는 일직선상의 회전원판(13a,13b) 사이에 형성된 발광수단(15)과,

상기 회전원판(13a,13b)의 외측에 형성되어 상기 발광수단(15)의 빛을 홀을 통해 감지하는 광수신수단(16)과,

상기 회전원판(13a)과 회전원판(13b) 사이의 축선상에 상기 모터축(11)과 밸브축(12)에 일체로 축고정된 토크 리미터(17)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 토크 리미터(17)는 탄성막대 부재인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 유량 제어용 밸브의 자동센서를 나타내는 개략적인 도면이다.

본 발명의 첨부된 도면은 유량 제어용 밸브의 자동센서(10)만 나타낸 것으로서, 상측에는 모터가 장착되어 있으며, 하측에는 밸브가 형성되어 있다.

상기 자동센서(10)는 일종의 엔코더와 토크 리미터로 이루어져 있는 바, 기존의 갭센서와 토크 리미터가 이에 해당하는 부분이다.

본 발명은 상기 엔코더와 토크 리미터의 특성을 조합한 것으로서, 엔코더에 해당하는 부분은 모터축(11)과 밸브축(12)의 축선상에 일정한 간격을 두고 서로 대응되게 축고정되어 있는 한쌍의 회전원판(13a,13b)으로서, 상기 회전원판(13a,13b)에는 각각 다수개의 홀(14)이 원주상에 형성되어 있으며, 홀(14)과 홀(14)이 마주보는 일직선상의 회전원판(13a,13b) 사이에는 발광수단(15)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 발광수단(15)의 빛이 양쪽 회전원판(13a,13b)의 홀(14)을 통과하게 되면 그 빛을 감지하는 광수신수단(16)이 회전원판(13a,13b)의 외측에 형성되어 있다.

이때, 상기 홀(14)의 갯수는 일정한 간격을 두고 형성되어 있으며, 호에 대한 중심각을 상기 홀(14)의 갯수에 따라 일정각도로 설정하게 된다.

예를 들어, 원판(13a,13b)의 둘레에 홀의 갯수가 36개 형성되어 있으면, 홀(14)과 홀(14) 사이의 각도는 10도를 이루게 되는 것이다.

또한, 상기 회전원판(13a)과 회전원판(13b) 사이의 축선상에는 상기 모터축(11)과 밸브축(12)에 일체로 형성된 탄성막대 부재인 토크 리미터(17)가 축고정되어 있다.

이와 같이 구성된 유량 제어용 밸브의 자동센서의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.

고온의 가스 흐름을 제어하기 위해 사용되는 밸브는 모터에 의해 회전하여잠궈지게 되어 있는 바, 자동센서(10)는 토크 리미터(17)가 초기 비틀림력을 발휘하는 시점을 파악하고, 이때 모터의 구동을 제어하는 제어수단에 신호를 전달하여 상기 모터의 구동을 멈추게 하여 유체의 흐름을 확실히 차단할 수 있도록 하는 것이다.

상기 토크 리미터(17)가 초기 비틀림력을 발휘하는 시점의 파악은 먼저, 모터가 구동되기 전에 각각의 회전원판(13a,13b) 사이에 장착되어 있는 발광수단(15)에서 빛을 양방향으로 조사시키면 상기 빛은 광수신수단(16)에서 감지되는데, 이때의 각도를 초기 설정각으로 설정하도록 한다.

상기 모터가 구동되어 모터축(11)이 회전하면 모터축(11)과 일체로 연결되어 있는 밸브축(12)이 회전하여 흐름 밸브가 잠궈지게 되는데, 이때 상기 발광수단(15)의 빛을 광수신수단(16)이 감지하여 현재의 각도를 알 수 있고, 또한 동시에 빛을 감지할 수 있게 된다.

그런데, 밸브가 어느 시점에 도달하여, 토크 리미터(17)가 비틀림력을 받게 되면 모터축(11)에 형성된 회전원판(13a)의 회전 각도가 서로 달라지게 되면서 상기 광수신수단(16)에서의 빛수신이 동시에 이루어지지 않게 된다.

이때, 제어수단은 밸브가 비틀림력을 받는 것으로 판단하고 모터의 구동을 멈추게 한다.

한편, 밸브가 잠궈지는 회전력의 크기 조절은 토크 리미터(17)의 관성 모멘트를 변경함으로서 가능한 바, 상기 관성 모멘트는 상기 토크 리미터(17)의 질량, 길이, 반경에 비례하여 측정된다.

따라서, 이와 같은 유량 제어용 밸브의 자동센서는 초기 각도와 모터 작동 중의 각도를 측정할 수 있으며, 상기 모터축(11)과 토크 리미터(17) 및 밸브축(12)을 일체로 형성함으로써, 열변형에 의한 축각도의 변형을 방지할 수 있는 발명인 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 유량 제어용 밸브의 자동센서에 따르면 기존의 갭센서 설치 시에 갭센서와 토크 리미터의 상단이 직각을 유지해야 하는 문제점이 발생하지만, 본 발명은 구조를 변경하여 용이하게 설치가능하고, 또한 오작동을 방지할 수 있어 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 모터축(11)과 밸브축(12)의 축선상에 일정한 간격을 두고 서로 대응되게 축고정되어 있는 한쌍의 회전원판(13a,13b)과,

   상기 회전원판(13a,13b)의 원주상에 일정 간격을 두고 그 갯수에 따라 각도를 설정할 수 있도록 형성된 다수개의 홀(14)과,

   상기 홀(14)과 홀(14)이 마주보는 일직선상의 회전원판(13a,13b) 사이에 형성된 발광수단(15)과,

   상기 회전원판(13a,13b)의 외측에 형성되어 상기 발광수단(15)의 빛을 홀을 통해 감지하는 광수신수단(16)과,

   상기 회전원판(13a)과 회전원판(13b) 사이의 축선상에 상기 모터축(11)과 밸브축(12)에 일체로 축고정된 토크 리미터(17)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유량 제어용 밸브의 자동센서.
2. 제1항에 있어서, 상기 토크 리미터(17)는 탄성막대 부재인 것을 특징으로 하는 유량 제어용 밸브의 자동센서.