KR20120131758A - 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치에 관한 것으로, 외부로부터 공기를 공급받는 포지셔너, 이 포지셔너와 밸브바디의 구동기를 연결하여 공급된 공기를 구동기로 이송 안내하는 에어튜브, 및 이 밸브바디의 컨트롤러와 포지셔너를 전기적으로 연결하는 케이블을 포함하고, 포지셔너를 밸브바디로부터 분리되게 설치함을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 고온 및 진동에 취약한 전자 부품을 내부에 장착한 제어밸브용 포지셔너를 밸브바디의 외부에 고정 설치함으로써 고온 및 진동에 의한 영향을 차단하여 설비 고장을 사전 예방하고, 기기 수명 연장을 도모할 수 있다.

Description

분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치{SEPARATION TYPE POSITIONER OF AIR OPERATED VALVE SYSTEM}

본 발명은 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고온 및 진동에 취약한 전자 부품을 내부에 장착한 제어밸브용 포지셔너를 밸브바디의 외부에 고정 설치함으로써 고온 및 진동에 의한 영향을 차단하여 설비 고장을 사전 예방하고, 기기 수명 연장을 도모할 수 있는 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기구동식 밸브시스템(air operated valve system)은 발전소와 같은 대형의 플랜트에 설치된 각종 관로 내부를 흐르는 고온, 고압의 유체를 제어하기 위한 대표적인 밸브 시스템 중의 하나로서, 유체의 유량, 압력 및 방향 등을 제어할 뿐만 아니라 유로 개폐, 교축, 역지 및 과압방지 등의 주요 기능을 수행한다.

이러한 밸브 시스템의 안정성을 도모하기 위하여 밸브위치 자동제어기로 알려져 있는 포지셔너(positioner)가 설치된다.

포지셔너는 밸브 시스템의 여러 인자가 변화하는 경우 그와 비례하여 온도조절장치와 동작조절장치의 불규칙한 동작을 제어하고, 압력조절장치의 작동이 정확하고 신속하게 이루어질 수 있도록 제어한다.

포지셔너를 입력신호에 따라 구분하면, 전기신호를 입력받아 그 신호의 크기만큼 밸브 개폐를 제어하는 전기공압식 포지셔너와, 입력신호를 공기압으로 입력받아 제어하는 공압식 포지셔너로 대별된다.

그리고, 전기공압식 포지셔너는 전기신호를 입력받아 공압으로 출력함으로써 밸브 시스템을 제어한다.

기존의 전공식 포지셔너(Electro-pneumatic positioner)는 토오크모터(Torque motor), 이 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼(Flapper), 이 플래퍼에 의해 개폐되는 밸브노즐(Valve nozzle), 이 밸브노즐에 연결되고 액추에이터로 공기를 공급하는 파일럿밸브(Pilot valve, 또는 Pilot relay)를 가지고 있다.

전원공급장치로부터 전원을 공급받아 작동하는 토오크모터에는 플래퍼가 장착되어 길게 연장되어 있다. 그리고, 플래퍼의 말단부에는 밸브노즐이 위치하고 있어, 토오크모터에 의해 작동하는 플래퍼가 밸브노즐을 개폐할 수 있도록 되어 있다. 밸브노즐은 파일럿밸브와 연결되어 있어, 공급되는 작동유체, 예를 들어 공기의 유량을 조절할 수 있도록 되어 있다. 파일럿밸브는 액추에이터와 연결되어 있고, 액추에이터에는 밸브스템이 길게 연장되어 있다. 밸브스템의 단부는 캠장치가 접촉하고 있고, 캠장치에는 지지레버가 설치된다. 그리고, 지지레버와 토오크모터로부터 연장되는 플래퍼 사이에는 피드백스프링이 개재되어 밸런서(Balancer)의 역할을 수행할 수 있도록 되어 있어, 액추에이터와 토오크모터는 비례적으로 작동할 수 있도록 되어 있다.

이러한 구성에 의해, 토오크모터에 전원이 인가되면, 파일럿밸브의 위치제어 작용에 의해 밸브노즐의 개구가 적절하게 개폐됨으로써, 작동유체 즉, 공기의 유량이 적절하게 조절될 수 있게 된다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

기존 공기구동식 밸브용 전공식 포지셔너는 밸브바디 내측에 장착되기 때문에 밸브의 가동으로 전달되는 충격이나 진동 및 열 등에 의해 액추에이터 등의 오작동을 유발하게 되고, 이로 인해, 잦은 고장을 초래하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 고온 및 진동에 취약한 전자 부품을 내부에 장착한 제어밸브용 포지셔너를 밸브바디의 외부에 구비함으로써, 밸브바디로부터 전달되는 고온과 진동으로부터 포지셔너의 작동 오류나 파손 등을 방지하기 위한 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 포지셔너를 밸브바디로부터 분리 후 고정 설치함으로써 외부의 진동으로부터 영향을 받지 않도록 하여 기기 수명 연장을 도모하기 위한 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치는: 외부로부터 공기를 공급받는 포지셔너, 이 포지셔너와 밸브바디의 구동기를 연결하여 공급된 공기를 구동기로 이송 안내하는 에어튜브, 이 밸브바디의 컨트롤러와 포지셔너를 전기적으로 연결하는 케이블을 포함하고, 밸브바디로부터 전달되는 진동으로부터 보호하기 위해 포지셔너를 밸브바디와 분리되게 설치함을 특징으로 한다.

상기 포지셔너는 상기 밸브바디와 분리된 채 고정부에 의해 고정 설치됨이 바람직하다.

상기 고정부는, 상기 밸브바디와 분리되어 고정 설치되는 고정샤프트, 상기 고정샤프트에 구비되고 상기 포지셔너를 분리 가능하게 클램핑하는 클램프, 및 상기 고정샤프트의 축 방향에 대해 상기 클램프의 높낮이를 조절 가능한 높낮이조절부를 포함한다.

상기 높낮이조절부는, 상기 고정샤프트를 축 삽입하도록 상기 클램프에 형성되는 삽입홀부, 상기 클램프의 둘레면에서 상기 삽입홀부까지 연결되게 통공되는 연결홀부, 및 상기 연결홀부에 나사 결합되어 상기 클램프의 둘레면을 가압함으로써 상기 클램프의 축 방향 이동을 방지하는 죄임부재를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치는 종래 기술과 달리 고온 및 진동에 취약한 전자 부품을 내부에 장착한 제어밸브용 포지셔너를 밸브바디의 외부에 구비함으로써, 밸브바디로부터 전달되는 고온과 진동으로부터 포지셔너의 작동 오류나 파손 등을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 포지셔너를 밸브바디로부터 분리 후 고정 설치함으로써 외부의 진동으로부터 영향을 받지 않도록 하여 기기 수명 연장을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치의 고정 설치를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치의 고정 설치를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치(10)는 밸브바디(4)의 외측에 별도로 구비되는 포지셔너(positioner,12)를 포함한다.

특히, 밸브바디(4)는 컨트롤밸브(2)의 외형을 형성하는 것으로서, 발전플랜트에 설치된 본넷(bonnnet)과, 이 본넷 내부의 유로 상에 장착되는 밸브시트와 이 밸브시트를 개폐하는 플러그 형태의 밸브체 및 이 밸브체의 상부에 연결된 스템 등으로 이루어진다. 이때, 공기구동식 밸브는 설정된 압력의 공기가 제공되도록 개폐되게 이루어진다.

아울러, 포지셔너(12)는 컨트롤밸브(2)의 밸브바디(4) 내부로 제공되는 공기의 양을 조절하는 역할을 한다.

여기서, 밸브바디(4)는 구동기(6)와 컨트롤러(8)를 구비한다. 이 컨트롤러(8)는 포지셔너(12)로부터 전기적 신호를 받아 컨트롤밸브(2)의 구동을 위한 신호를 전송하는 것으로서, 밸브바디(4)에 설치된다.

따라서, 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치(10)는 컨트롤러(8)로부터 인가되는 전류를 공압신호 형태로 변환하여 변환된 공압신호에 의해 그 열림정도가 결정된다. 그리고, 이 제어용 공기가 포지셔너(12)의 구동기(6)로 유입된다.

이렇게 제어용 공기가 구동기(6)로 유입되거나 배출되면, 구동기(6)의 다이아프램(도시하지 않음)이 작동하여 컨트롤밸브(2)의 스템(도시하지 않음)이 상하로 이동하고, 이 스템의 상하 작동에 의해 밸브체는 밸브시트를 개폐하게 됨에 따라 발전플랜트의 관로(도시하지 않음) 개도율이 결정된다. 물론, 구동기(6)는 밸브바디(4)에 일체로 연결되도록 형성됨이 바람직하다.

이때, 포지셔너(12)는 외부로부터 공기를 공급받기 위해 인렛(inlet,13)을 구비한다.

아울러, 포지셔너(12)로 공급된 외부 공기가 구동기(6)로 전달되도록, 포지셔너(12)와 구동기(6)는 에어튜브(air tube,14)로 연결된다.

특히, 에어튜브(14)의 일측이 포지셔너(12)에 연결되는 구조 및 에어튜브(14)의 타측이 구동기(6)에 연결되는 구조는 일반적인 것으로 한다.

그리고, 에어튜브(14)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 이루어진다.

또한, 포지셔너(12)의 공압신호가 컨트롤러(8)에 전송되도록, 컨트롤러(8)와 포지셔너(12)는 케이블(16)로 연결된다. 물론, 케이블(16)은 다양한 방식에 의해 컨트롤러(8)와 포지셔너(12)에 접속된다.

이때, 포지셔너(12)는 다양한 기기들로 이루어지고, 에어튜브(14)를 연결하는 기기와 케이블(16)을 접속하는 기기를 달리한다. 편의상, 에어튜브(14)와 케이블(16)은 포괄적인 포지셔너(12)에 연결되는 것으로 도시하고 설명한다.

한편, 밸브바디(4)는 내부에 설치된 모터(도시하지 않음) 등에 의해 열과 진동을 받게 되다.

그래서, 포지셔너(12)는 밸브바디(4)의 열과 진동으로부터 보호되도록 밸브바디(4)와 분리되게 설치됨이 바람직하다.

즉, 포지셔너(12)는 밸브바디(4) 외측에 설치된다.

따라서, 구동기(6)에서 연결되는 에어튜브(14) 및 컨트롤러(8)에서 연결되는 케이블(16)은 포지셔너(12)에 연결되기 위해 밸브바디(4)의 외측으로 노출된다.

이로 인해, 포지셔너(12)는 밸브바디(4)로부터 전달되는 고온과 진동의 영향을 받지 않게 되어 내구성이 향상된다.

특히, 포지셔너(12)가 밸브바디(4)의 외측에 위치하기 때문에 별도로 고정 장착됨이 바람직하다.

그래서, 포지셔너(12)는 밸브바디(4)와 분리된 채 고정부(20)에 의해 고정 설치된다.

일례로, 고정부(20)는 고정샤프트(21), 클램프(23) 및 높낮이조절부(25)를 포함한다.

도 2에서처럼, 고정샤프트(21)는 밸브바디(4)와 분리되어 고정 설치된다.

도시하지는 않았지만, 고정샤프트(21)는 밸브바디(4)와 완전히 분리된 채 작업장의 벽면 등의 고정체(固定體)에 고정되게 설치된다. 이때, 고정샤프트(21)는 다양한 형상 및 다양한 재질로 적용 가능하다.

그리고, 클램프(clamp,23)는 고정샤프트(21)에 설치되고, 포지셔너(12)를 분리 가능하게 클램핑(clamping)하는 역할을 한다.

즉, 클램프(23)는 조(jaw) 등 다양한 형상으로 형성되어 포지셔너(12)를 분리 가능하게 고정한다. 예로서, 클램프(23)는 2개로 나뉘어져, 그 사이에 포지셔너(12)를 위치한 후 체결부재(24)를 통해 서로 체결함으로써 포지셔너(12)를 고정한다. 여기서, 체결부재(24)는 볼트 등 기계체결요소로 한다.

특히, 클램프(23)는 고정샤프트(21)는 축 삽입함이 바람직하다. 이는, 클램프(23)를 고정샤프트(21)의 축 방향을 따라 쉽게 높낮이 조절 가능하도록 하기 위함이다.

즉, 고정샤프트(21)의 축 방향에 대해 클램프(23)의 높낮이를 조절 가능하도록 높낮이조절부(25)가 구비된다.

일례로, 높낮이조절부(25)는 삽입홀부(26), 연결홀부(27) 및 죄임부재(28)를 포함한다.

삽입홀부(26)는 고정샤프트(21)를 축 삽입하도록 클램프(23)에 형성된다. 이때, 클램프(23)가 2개로 나뉘어질 경우, 삽입홀부(26)는 각각의 동일 위치에 통공된다.

여기서, 삽입홀부(26)는 고정샤프트(21)를 끼울 수 있는 정도의 직경으로 이루어진다.

이때, 클램프(23)는 삽입홀부(26)에 고정샤프트(21)를 삽입한 후 고정샤프트(21)의 축 방향에 대해 임의 이동 방지됨이 바람직하다.

그래서, 연결홀부(27)와 죄임부재(28)가 구비된다.

연결홀부(27)는 클램프(23)의 둘레면에서 삽입홀부(26)까지 연결되게 통공되고, 죄임부재(28)는 연결홀부(27)에 나사 결합된다.

즉, 죄임부재(28)가 연결홀부(27)에 나사 결합되어 클램프(23)의 둘레면을 가압함으로써, 클램프(23)는 고정샤프트(21)의 축 방향으로 고정된다.

물론, 죄임부재(28)가 전진되며 클램프(23)를 가압하는 방향의 반대 방향으로 회전되면, 클램프(23)는 고정샤프트(21)에 대해 높낮이 조절되거나 고정샤프트(21)로부터 분리 가능하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

2: 컨트롤밸브 4: 밸브바디
6: 구동기 8: 컨트롤러
10: 포지셔너장치 12: 포지셔너
13: 인렛 14: 에어튜브
16: 케이블 20: 고정부
21: 고정샤프트 23: 클램프
24: 체결부재 25: 높낮이조절부
26: 삽입홀부 27: 연결홀부
28: 죄임부재

Claims (4)

1. 외부로부터 공기를 공급받는 포지셔너;
   상기 포지셔너와 밸브바디의 구동기를 연결하여 공급된 공기를 상기 구동기로 이송 안내하는 에어튜브; 및
   상기 밸브바디의 컨트롤러와 상기 포지셔너를 전기적으로 연결하는 케이블을 포함하고,
   상기 포지셔너는 상기 밸브바디로부터 전달되는 진동으로부터 보호하기 위해 상기 밸브바디와 분리되게 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 포지셔너는 상기 밸브바디와 분리된 채 고정부에 의해 고정 설치되는 것을 특징으로 하는 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 고정부는,
   상기 밸브바디와 분리되어 고정 설치되는 고정샤프트;
   상기 고정샤프트에 구비되고, 상기 포지셔너를 분리 가능하게 클램핑하는 클램프; 및
   상기 고정샤프트의 축 방향에 대해 상기 클램프의 높낮이를 조절 가능한 높낮이조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 높낮이조절부는,
   상기 고정샤프트를 축 삽입하도록 상기 클램프에 형성되는 삽입홀부;
   상기 클램프의 둘레면에서 상기 삽입홀부까지 연결되게 통공되는 연결홀부; 및
   상기 연결홀부에 나사 결합되어 상기 클램프의 둘레면을 가압함으로써 상기 클램프의 축 방향 이동을 방지하는 죄임부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 공기구동식 밸브용 포지셔너장치.

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