KR200463392Y1

KR200463392Y1 - 밸브의 개도상태 검출장치와 이를 이용한 밸브의 개도상태 표시장치

Info

Publication number: KR200463392Y1
Application number: KR2020120001850U
Authority: KR
Inventors: 한상길
Original assignee: 한상길
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2012-11-01

Abstract

본 고안은 밸브의 개도상태를 검출하고 회전체의 위치를 검출하고 이를 표시하는 장치에 관한 것으로 기계적인 마모로 인한 측정오차를 없앨 수 있을 뿐더러 기계적인 구성을 단순화할 수 있는 것이다.
이를 위한 본 고안은 밸브를 개폐시키는 액츄에이터(11)의 연결 샤프트(12)의 회전에 연동하며 일측에 자석(13a)(13b)이 구비된 캠(14a)(14b) 및 연결 샤프트(12)의 회전에 따른 캠(14a)(14b)의 자석(13a)(13b)과의 거리변화로 인한 자계변화를 검출하는 측정 프로브(15)를 포함하여 구성된다.

Description

밸브의 개도상태 검출장치와 이를 이용한 밸브의 개도상태 표시장치{valve opening indicating devices using valve opening detecting devices}

본 고안은 산업용 밸브나 댐퍼의 개도상태를 검출하고 회전체의 위치를 검출하여 이를 표시하는 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 자계의 변화와 자석과 같은 자성체의 유무를 이용하여 밸브의 개도상태를 검출하고, 이 전기적인 검출신호를 연산 처리하여 밸브의 개도상태를 표시할 수 있도록 하는 밸브의 개도상태 검출장치와 이를 이용한 밸브의 개도상태 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업용 밸브 또는 댐퍼는 연동되는 공압식 액츄에이터나 유압식 액츄에이터, 전동식 액츄에이터 등과 같은 각종 액츄에이터를 구비한다. 상기 각종 액츄에이터는 밸브나 댐퍼를 개폐시킬 수 있는 것으로서 밸브나 댐퍼의 개도상태를 감지할 수 있는 밸브 개도 감지장치를 구비한다. 상기 밸브 개도 감지장치는 유체 및 기체의 흐름을 조절하는 산업용 밸브나 댐퍼에 연결되어 밸브의 개도상태를 감지한다.

현장 작업자는 현장에서 나가지 않고도 밸브 개도 감지장치에서 발생되는 전기적인 검출신호를 제어실에서 분석하여 밸브나 댐퍼의 개도상태를 모니터링할 수 있을 뿐더러 밸브 구동장치를 원격으로 제어함으로써 원거리에서도 밸브나 댐퍼를 통한 유체나 기체의 흐름을 조절할 수 있다.

도1은 종래의 밸브의 개도상태 검출장치를 보인 개략도이다.

도1에 의하면, 종래의 밸브의 개도상태 검출장치는 밸브를 개폐시키는 액츄에이터(101)의 연결 샤프트(102)에 평기어(103)가 장착되고, 이에 치합된 평기어(104)에 밸브의 개도상태를 연속적으로 측정하기 위해 포텐션미터와 같은 가변 저항기(105)가 연동되도록 결합된 구조를 가진다.

그러나 도1에 개시된 종래기술에서는 연결 샤프트(102)의 평기어(103)와 가변 저항기(105)의 평기어(104)가 기어 맞물림의 톱니연결방식으로 연결되어 있으므로 기계적인 측정오차가 발생한다. 즉, 이는 평기어(103)(104)의 마모에 의한 유지보수와 측정오차가 발생하는 문제가 있다. 또한 이는 평기어(103)(104) 사이 등의 예기치 않은 동작오류가 발생하거나 이물질 끼임으로 인해 파손되는 등의 문제가 있다.

국내 등록특허 제10-0567602호(2006. 04. 05. 등록공고) 국내 등록특허 제10-0683577호(2007. 02. 16. 등록공고) 국내 등록특허 제10-0240890호(2000. 01. 15. 등록공고) 국내 등록특허 제10-0886961호(2009. 02. 26. 등록공고)

상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 고안은 자력의 변화와 자석과 같은 자성체의 유무를 이용하여 기계적인 접촉없이도 밸브의 개도상태를 측정할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치는, 밸브를 개폐시키는 액츄에이터(actuator)의 연결 샤프트의 회전에 연동하며 일측에 자석이 구비된 캠; 및 상기 연결 샤프트의 회전에 따른 상기 캠의 자석과의 거리변화로 인한 자계변화를 검출하는 측정 프로브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 측정 프로브로는 홀소자나 MR소자가 사용될 수 있다.

또한 본 고안은 상기 연결 샤프트의 회전으로 상기 캠의 자석이 특정 위치에 위치하였을 때 해당 자석의 자력에 의해 '온/오프' 되는 리미트 스위치나 근접센서가 더 구비될 수 있다.

또한 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 표시장치는, 밸브를 개폐시키는 액츄에이터의 연결 샤프트의 회전에 따른 자계변화를 검출하는 밸브 개도상태 검출부; 상기 밸브 개도상태 검출부로부터 출력되는 전기적인 검출신호가 입력되는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력되는 전기적인 검출신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부에 의해 변환된 검출신호를 분석하여 밸브의 개도값을 연산하는 연산 처리부; 상기 연산 처리부에 의해 연산된 밸브의 개도값을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 개도상태 검출부는 홀소자(hall element)나 MR소자(magneto resistive element)를 구비할 수 있다.

또한 본 고안은 밸브의 개도 상한치와 개도 하한치를 설정하기 위한 조작부가 더 구비되고, 상기 연산 처리부는 상기 밸브 개도상태 검출부에 의해 검출되는 밸브의 개도상태가 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는 경우 상기 표시부를 통해 이를 알리는 경고신호를 출력할 수 있다.

따라서 본 고안에 의하면, 본 고안은 연결 샤프트에 연동하는 캠에 자석을 구비하고, 이 자석과의 거리변화로 인한 자력의 변화를 이용하여 밸브의 개도상태를 검출함으로써 기계적인 마모로 인한 측정오차를 없앨 수 있을 뿐더러 기계적인 구성을 단순화할 수 있는 것이다.

도1은 종래의 밸브의 개도상태 검출장치를 보여주는 개략도이다.
도2는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치를 보여주는 개략도이다.
도3은 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치의 주요부분을 보여주는 사시도이다.
도4는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치의 다른 예를 보여주는 사시도이다.
도5는 자계변화를 감지하는 홀소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도6은 자계의 변화에 따라 MR소자의 저항값이 변화하는 모습을 보여주는 그래프이다.
도7은 자계변화를 감지하는 MR소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도8은 철조각과 같은 자성체의 이동에 따른 MR소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도9는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 표시장치를 보여주는 개략도이다.

이하 출원인은 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치를 보여주는 개략도이다.

도2에 의하면, 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치는 유체나 기체의 흐름을 조절하는 산업용 밸브나 댐퍼의 개폐에 연동되는 액츄에이터(11)의 연결 샤프트(12)에 상하로 일정간격을 두고 배치된 자석(13a)(13b)을 가지는 캠(14a)(14b)과 측정 프로브(15), 리미트 스위치(16) 및 근접센서(17)로 구성된다.

상기 캠(14a)(14b)은 연결 샤프트(12), 더 나아가서는 밸브의 개폐에 연동해서 회전하는 것으로서 액츄에이터(11)의 연결 샤프트(12)의 회전에 따라 타원의 캠곡선을 그리면서 회전하는 자성체, 즉 자석(13a)(13b)을 구비된다.

상기 측정 프로브(15)는 홀소자나 MR소자로 구성된 것으로 회전하는 캠(14a)(14b), 즉 자석(13a)(13b)으로부터 발생하는 자력의 변화를 검출하는 소자이다. 상기 측정 프로브(15)에 의해 검출되는 자력은 캠(14a)(14b)의 회전으로 자석(13a)(13b)과 측정 프로브(15) 간의 거리가 변화함에 따라 캠(14a)(14b)의 위치, 즉 밸브의 개도정도에 따라 서로 다르게 검출된다.

상기 리미트 스위치(16)와 근접센서(17)는 캠(14a)(14b)의 회전으로 자석(13a)(13b)이 특정 위치에 도달하였을 때, 다시 말해 밸브가 상한치나 하한치와 같이 임의로 설정한 값으로 개도되었을 때 '온/오프'되어 밸브의 현재상태를 검출하는 소자이다.

도3은 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치의 주요부분을 보여주는 사시도이다.

도3에 의하면, 각각 자석(13a)(13b)을 가지는 두 개의 캠(14a)(14b)은 밸브의 개폐에 연동해서 회전하는 연결 샤프트(12)의 상단부에 일정간격을 두고 결합된다. 이때 캠(14a)(14b)의 방향, 즉 캠(14a)(14b)에 배치된 자석(13a)(13b)이 향하는 방향은 서로 동일하지 않다. 즉, 두 캠(14a)(14b)은 각각 오픈(open) 및 클로우즈(close) 위치에 세팅되어지므로 약 90도의 편차를 갖게 된다. 또한 자석(13a)(13b)은 상하가 서로 다른 극성을 가지도록 배치된다.

상기 측정 프로브(15)는 두 개의 자석(13a)(13b)으로부터 발생되는 자력의 변화를 검출할 수 있도록 두 개의 캠(14a)(14b) 사이에 배치되거나 측정 프로브가 2개 사용되어 각각 독립적으로 배치될 수 있다.

상기 리미트 스위치(16)와 근접센서(17)는 밸브가 상한치나 하한치로 열였을 때, 다시 말해 캠(14a)(14b)이 일정각도 회전했을 때, 즉 자석(13a)(13b)이 일정위치에 도달하였을 때 '온'상태로 절환되는 소자이다.

여기서 캠(14a)(14b)은 위에서와 같이 두 개를 이용할 수도 있을 뿐더러 하나만을 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 상기 리미트 스위치(16)나 근접센서(17)는 서로 위치를 바꿔서 설치하거나 둘 중 하나만을 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도4는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 검출장치의 다른 예를 보여주는 사시도이다.

도4에 의하면, 연결 샤프트(12)는 도3에서와 같이 자석을 가지는 캠을 대신하여 극성이 좌우 혹은 전후로 배치된 자석(13c)을 구비한다. 상기 연결 샤프트(12)에 연동해서 회전하는 자석(13c)의 회전으로 인한 자력의 변화는 2개의 측정 프로브(15a)(15b)를 이용하여 측정한다. 따라서 측정 프로브(15a)(15b)의 출력값 분석으로 밸브의 개도값이 얻어진다.

도5는 자계변화를 감지하는 홀소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다.

도5에 의하면, 홀소자(25)는 측방향으로 이동하는 자석(26)과 같은 자성체로부터 발생하는 자계(자장)의 검출과 계측을 위한 반도체 소자로서 홀(hall) 효과를 이용하여 자계를 검출하고, 그 크기에 비례하는 아날로그 전기신호를 출력한다. 이 홀소자(25)는 비접촉 스위치나 회전검출, 위치 검출 등에 널리 사용된다. 일반적으로 홀 IC는 홀소자와 그 출력신호를 디지털신호로 변환하는 IC가 패키지화된 소자이다.

도6은 자계의 변화에 따라 MR소자의 저항값이 변화하는 모습을 보여주는 그래프이다. 도7은 자계변화를 감지하는 MR소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다. 도8은 철조각과 같은 자성체의 이동에 따른 MR소자의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이다.

도6 내지 도8에 의하면, MR소자(Magneto Resistive element)는 고체의 전기저항이 자계에 의해 변화하는 자기저항효과를 이용하여 자계의 변화나 방향을 검출하기 위한 소자이다. 이 MR소자는 자계를 매개로 해서 전류, 회전수, 방위각, 각도, 변위 등의 검출에 이용된다.

도9는 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 표시장치를 보여주는 개략도이다.

도9에 의하면, 본 고안에 의한 밸브의 개도상태 표시장치는 밸브 개도상태 검출부(18)와 입력부(19), A/D 변환부(20), 연산 처리부(21), 표시부(22), 조작부(23), 전원부(24)로 구성된다.

상기 밸브 개도상태 검출부(18)는 도2 내지 도8을 참조로 하여 위에서 설명한 바와 같이 홀소자나 MR소자를 포함하는 측정 프로브나 리미트 스위치, 근접센서로 이루어진 것으로서 밸브의 개도에 연동되는 연결 샤프트의 회전각도에 대응하는 자계변화를 측정하고 이에 비례하는 전기적인 검출신호를 출력한다.

상기 입력부(19)는 밸브 개도상태 검출부(18)로부터 출력되는 전기적인 검출신호가 입력되는 입력포트이다. 상기 A/D 변환부(20)는 입력부(19)를 통해 입력되는 전기적인 검출신호를 A/D 변환하는 구성요소인데, 본 고안에서는 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 것을 예로 설명하였으나, 본 고안에 이에 한정되지 않고 필요시 반대로 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 구성요소를 채용할 수 있다.

상기 연산 처리부(21)는 밸브 개도상태 검출부(18)에 의해 검출되는 검출신호를 분석할 수 있는 프로그램이 탑재된 마이크로 프로세서로서 A/D 변환부(20)에 의해 변환된 검출신호를 분석하여 밸브의 개도값을 연산한 후 이를 표시하기 위한 표시신호를 출력한다.

따라서 LCD나 LED 등과 같을 디스플레이로 이루어지는 표시부(22)는 연산 처리부(21)에 의해 연산된 밸브의 개도값 등을 표시한다. 물론, 표시부(22)에 표시되는 밸브의 개도값은 외부 제어실에도 송신된다.

뿐만 아니라 본 고안은 키나 터치 스크린 등과 같은 입력수단으로 이용하여 밸브의 개도 상한치와 개도 하한치를 설정하기 위한 조작부(23)를 구비함으로써 연산 처리부(21)는 밸브 개도상태 검출부(18)에 의해 검출되는 밸브의 개도상태가 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는 경우 표시부(22)를 통해 이를 알리는 경고신호를 출력할 수 있다.

11 : 액츄에이터 12 : 연결 샤프트
13a, 3b, 13c : 자석 14a, 14b : 캠
15, 15a, 15b : 측정 프로브 16 : 리미트 스위치
17 : 근접센서 18 : 밸브 개도상태 검출부
19 : 입력부 20 : A/D 변환부
21 : 연산 처리부 22 : 표시부
023 : 조작부 24 : 전원부
25 : 홀소자 26 : 자석
27 : 신호 처리기

Claims

삭제
밸브를 개폐시키는 액츄에이터(11)의 연결 샤프트(12)의 회전에 연동하며 일측에 자석(13a)(13b)이 구비된 캠(14a)(14b); 및
상기 연결 샤프트(12)의 회전에 따른 상기 캠(14a)(14b)의 자석(13a)(13b)과의 거리변화로 인한 자계변화를 검출하는 측정 프로브(15);를 포함하는 밸브의 개도상태 검출장치에 있어서,
상기 측정 프로브(15)는 홀소자나 MR소자인 것을 특징으로 하는 밸브의 개도상태 검출장치.
밸브를 개폐시키는 액츄에이터(11)의 연결 샤프트(12)의 회전에 연동하며 일측에 자석(13a)(13b)이 구비된 캠(14a)(14b); 및
상기 연결 샤프트(12)의 회전에 따른 상기 캠(14a)(14b)의 자석(13a)(13b)과의 거리변화로 인한 자계변화를 검출하는 측정 프로브(15);를 포함하는 밸브의 개도상태 검출장치에 있어서,
상기 연결 샤프트(12)의 회전으로 상기 캠(14a)(14b)의 자석(13a)(13b)이 특정 위치에 위치하였을 때 해당 자석(13a)(13b)의 자력에 의해 '온/오프' 되는 리미트 스위치(16)나 근접센서(17)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 밸브의 개도상태 검출장치.
삭제
밸브를 개폐시키는 액츄에이터의 연결 샤프트의 회전에 따른 자계변화를 검출하기 홀소자나 MR소자를 구비한 밸브 개도상태 검출부(18);
상기 밸브 개도상태 검출부(18)로부터 출력되는 전기적인 검출신호가 입력되는 입력부(19);
상기 입력부(19)를 통해 입력되는 전기적인 검출신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부(20);
상기 A/D 변환부(20)에 의해 변환된 검출신호를 분석하여 밸브의 개도값을 연산하는 연산 처리부(21);
상기 연산 처리부(21)에 의해 연산된 밸브의 개도값을 표시하는 표시부(22)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브의 개도상태 표시장치.
삭제