KR20140078091A - 서보밸브 모듈 및 그를 채용하는 유압구동기 - Google Patents

Abstract

선택적으로 동작가능한 2개 이상의 서보밸브가 구비된 서보밸브모듈 및 그를 채용하는 유압구동기가 개시된다. 이러한 서보밸브모듈에 채용된 전환밸브를 이용하여 2개 이상의 서보밸브 중에 동작되는 서보밸브를 선택할 수 있다. 그럼으로써 동작 중인 서보밸브에 문제가 발생되거나 교체가 필요할 때 장비 전체의 동작을 정지시키지 않은 상태로 점검과 교체가 가능하다. 결과적으로 장비의 정지로 인한 비용 낭비가 최소화될 수 있다.

Description

서보밸브 모듈 및 그를 채용하는 유압구동기{SERVO VALVE MODULE AND HYDRAULIC ACTUATOR}

본 발명은 발전설비용 유압장비 제어 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전설비용 유압장비를 동작시키는 서보밸브를 다중화한 서보밸브모듈 및 그를 채용하는 유압구동기에 관한 것이다.

발전소나 산업설비에서 많이 이용되는 유압구동기(Hydraulic Actuator)는 실질적으로 서보밸브(Servo Valve)로 제어된다. 이를테면 부하에 따라 터빈에 유입되는 증기량을 조절하는 제어밸브용으로 유압구동기가 이용되는데, 이러한 유압구동기를 실질적으로 동작 및 제어하는 요소가 바로 서보밸브인 것이다.

도 1은 종래의 서보밸브를 채용하는 유압구동기를 도시한 유압회로도이다.

터빈 발전기에서 증기밸브를 구동하는 유압구동기의 동작은, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 서보밸브(1) 및 테스트 솔레노이드밸브에 의해 오일을 실린더(2) 내부로 공급하거나 배출함으로써 실린더(2) 내부의 피스톤이 상하로 이동하여 증기밸브(3)를 열거나 닫는다.

이와 같이 서보밸브(1)는 터빈-발전기의 회전속도 및 부하를 실시간 제어해야 하기 때문에 연속동작에 따른 내부 정밀부품의 마모 및 손상이 발생되어 수명이 급격히 짧아지게 된다.

이러한 서보밸브(1)는 운전 중 유동하는 오일에 존재하는 미세한 이물질로 인해 내부부품이 고착되는 현상이 간헐적으로 발생되기 때문에 오일의 청정도 유지에 각별한 주의를 기울여야 하며, 별도의 오일정화장치를 항상 운전시키고 있다.

서보밸브(1)는 매우 고가의 정밀기기이지만, 상술한 바와 같은 원인들로 인해 운전 중 빈번하게 고장이 발생하고 있다. 이 경우 설비의 정지 또는 부하제한 상황이 발생하게 되지만 그에 대한 문제점이나 고장원인을 명확히 찾기가 쉽지 않다. 따라서 서보밸브(1)에서 문제가 발생되면 전체 설비에 영향을 주게 되어 막대한 경제적인 비용 지출이 소요된다. 더구나, 상술한 바와 같이 문제가 발생하여 서보밸브(1)를 교체할 때는 설비의 안정성을 고려하여 복잡한 절차에 따라 진행하고 있어야 하고, 결국 많은 인력과 시간이 투여되고 있다.

한국특허 공개 10-2011-0073647

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 서보밸브를 다중화하여 안정적인 운전이 가능한 유압구동기를 제공한다.

본 발명은 다수의 서보밸브를 구비하여 서보밸브 간 전환이 가능한 서보밸브 모듈을 구비하는 유압구동기를 제공한다.

본 발명은 서보밸브 모듈에서 서보밸브들을 개별적으로 교체할 수 있는 유압구동기를 제공한다.

또한 본 발명은 상호 전환이 가능한 개별 서보밸브가 2개 이상 구비된 서보밸브모듈을 제공한다.

본 발명은 유압구동기를 제공하며, 이는: 유압실린더; 및 상기 유압실린더의 작동유 흐름라인군에 연결되어 작동유 공급 및 배출을 제어함으로써 상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브모듈;을 포함하고, 상기 서보밸브모듈은 상기 유압실린더의 상기 작동유 흐름라인군에 선택적으로 연결가능한 2개 이상의 개별 서보밸브를 포함한다.

상기 서보밸브모듈은: 상기 작동유 흐름라인군에 연결된 전환밸브; 및 상기 전환밸브를 통해 상기 작동유 흐름라인군에 연결된 제1서보밸브 및 제2서보밸브;를 포함하고, 상기 전환밸브는 상기 작동유 흐름라인군을 선택적으로 제1서보밸브 또는 제2서보밸브로 연결가능하다.

또한 상기 서보밸브모듈은: 측면에 상기 제1 및 제2서보밸브가 결합되고 전환밸브 장착홈을 가지며, 상기 전환밸브 장착홈과 상기 제1 및 제2서보밸브를 연통시키는 제1 및 제2유로군을 가지고, 상기 작동유 흐름라인군과 연결되고 상기 전환밸브 장착홈과 연통된 제3유로군을 가지는 케이스를 포함하고, 상기 전환밸브는 상기 몸체의 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되는 원통형으로서, 회전위치에 따라 상기 제3유로군과 상기 제1유로군 또는 제2유로군을 연결시키는 제1 및 제2연결유로군을 가지는 밸브몸체를 포함한다.

상기 전환밸브는 상기 밸브몸체에 결합된 손잡이부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 유압실린더를 포함하는 유압회로에 채용되어 작동유의 흐름제어를 통해 상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브모듈을 제공하며, 이는: 제1서보밸브 및 제2서보밸브가 결합되고, 전환밸브 장착홈을 가지며, 작동유 흐름라인군에 연결되는 제3유로군, 상기 제1서보밸브와 상기 전환밸브 장착홈을 연통시키는 제1유로군, 및 상기 제2서보밸브와 상기 전환밸브 장착홈을 연통시키는 제2유로군이 형성된 케이스; 및 상기 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되어 회전위치에 따라 상기 유압실린더의 작동유 흐름라인군을 상기 제1서보밸브 또는 상기 제2서보밸브로 선택적으로 연결하는 전환밸브;를 포함한다.

상기 전환밸브는; 상기 몸체의 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되는 원통형으로서, 회전위치에 따라 상기 제3유로군과 상기 제1유로군 또는 제2유로군을 연결시키는 제1 및 제2연결유로군을 가지는 밸브몸체; 및 상기 밸브몸체에 결합되는 손잡이부;를 포함한다.,

상기 제1유로군 및 상기 제2유로군의 압력을 각각 측정하는 제1 및 제2압력계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이상과 같이 본 발명의 서보밸브모듈과 그를 채용하는 유압구동기는 서보밸브가 이중화되기 때문에 예를 들어 주설비인 터빈-발전기를 보다 더 안정적으로 운전 및 관리할 수 있게 된다. 서보밸브의 불량과 교체작업에 따른 터빈-발전기의 정지횟수 및 운전 제한상황을 획기적으로 줄일 수 있어서 주설비의 무고장 운전을 달성할 수 있게 된다. 또한 서보밸브에서의 발생되는 것이라고 의심되는 문제가 있을 때 압력을 측정하여 간편하게 운전상태를 점검해 볼 수 있다. 점검, 교체, 및 문제발생 시에 예비용 서보밸브로 전환하면 운전 정지를 최소화하면서 작업을 수행할 수 있다. 교체작업 중에 배출되는 오일량이 아주 소량이며 전체 작업시간이 단축될 수 있다.

도 1은 종래의 서보밸브를 채용하는 유압구동기를 도시한 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 유압회로도이다.
도 3은 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 서보밸브모듈을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 도면으로서 전환 동작을 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 유압회로도이다. 도 3은 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 서보밸브모듈을 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 서보밸브모듈을 채용하는 유압구동기를 도시한 도면으로서 전환 동작을 보여주는 도면이다.도 3a 내지 3b는 본 발명의 서보밸브 모듈의 외관을 보여주는 도면이다. 도 4a 및 4b는 본 발명의 서보밸브 모듈이 적용된 유압구동기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압구동기는 터빈 발전소의 증기밸브(30)를 구동하도록 설치되는 유압실린더(11), 유압실린더(11)에 연결된 작동유 흐름라인(12)에 연결되어 유압실린더(11)에 대한 작동유 공급 및 배출을 제어하는 서보밸브모듈(14)을 포함한다.

참고적으로, 여기에 기재된 바람직한 실시예에 따른 유압구동기는 터빈 발전기의 증기밸브(30)의 열림(open)과 닫힘(close) 동작을 실행시킨다. 그러나, 본 발명의 유압구동기는 이에 한정되지 않고, 다른 산업설비에 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 서보밸브모듈(14)은 적어도 2개의 개별 서보밸브(141, 142)를 포함한다. 도시한 바람직한 실시예에서는 서보밸브모듈(14)이 2개의 개별 서보밸브로서, 제1서보밸브(141)와 제2서보밸브(142)를 구비한다. 이들 제1서보밸브(141)와 제2서보밸브(142)는 서보밸브모듈(14)의 케이스(144)에 결합됨으로써, 모듈로서 제공될 수 있다.

본 발명의 유압구동기는 유압실린더(11) 유압실린더의 작동유 흐름라인군(12)에 연결되어 작동유 공급 및 배출을 제어함으로써 유압실린더(11)의 동작을 제어하는 서보밸브모듈(14)을 포함한다.

서보밸브모듈(14)은 도시한 바와 같이 케이스(144)와 케이스(144)에 결합된 제1서보밸브(141) 및 제2서보밸브(142)를 포함한다. 또한 서보밸브모듈(14)은 또한 전환밸브(143)를 포함하며, 전환밸브(143)는 작동유 흐름라인군(12)을 제1서보밸브(141) 또는 제2서보밸브(142)로 선택적으로 연결가능하다.

구체적으로 서보밸브모듈(14)은 케이스(144)를 포함한다. 케이스(144)의 양측면에는 제1서보밸브(141) 및 제2서보밸브(142)가 결합된다. 또한 케이스(144)에는 원통형의 밸브몸체(1431)가 삽입되는 전환밸브 장착홈이 중심부에 형성되어 있다.

케이스(144)의 내부에는 전환밸브 장착홈과 제1서보밸브(141) 및 제2서보밸브(142)를 연통시키는 제1유로군(145) 및 제2유로군(146)이 구비된다. 또한 케이스(144)의 내부에는 작동유 흐름라인군(12)과 연결되고 전환밸브 장착홈과 연통된 제3유로군(147)이 구비된다.

전환밸브(143)가 상술한 케이스(144)의 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입장착된다. 따라서 바람직하게는 밸브몸체(1431)가 원형통일 수 있다.

이러한 밸브몸체(1431)에는 제1연결유로군(1432)과 제2연결유로군(1433)이 구비된다. 이들 제1연결유로군(1432) 또는 제2연결유로군(1433)은 밸브몸체(1431)의 회전위치에 따라서 각각 제3유로군(147)과 연통되며, 제3유로군(147)은 작동유 흐름라인군(12)에 연결되어 있다. 또한 제1연결유로군(1432)과 제2연결유로군(1433)은 각각 제3유로군(147)과 연통될 때 제1서보밸브(141) 또는 제2서보밸브(142)와 연통된다.

결과적으로, 전환밸브의 밸브몸체(1431)의 회전위치에 따라서 선택적으로 제1서보밸브(141) 또는 제2서보밸브(142)를 유압구동기의 유압실린더(11)의 작동유 흐름라인군(12)에 연결하게 된다.

전환밸브(143)는 밸브몸체(1431)에 결합된 손잡이부(1434)를 포함할 수 있다.

또한 바람직하게는 제1유로군(145) 및 제2유로군(146)의 압력을 각각 측정하는 제1압력계(148) 및 제2압력계(149)를 더 포함할 수 있다.

이상과 같은 서보밸브모듈(14) 및 그를 채용하는 유압구동기는 예를 들어 제1서보밸브(141)를 유압실린더(11)의 작동유 흐름라인군(12)과 연결하여 작동유의 공급과 배출을 제어함으로써 유압실린더(11)의 동작을 제어한다. 그러한 상태에서 제1서보밸브(141)에 이상이 발생하거나 교체할 필요가 있을 때 전환밸브(143)의 손잡이부(1433)를 돌려서 제2서보밸브(142)를 유압실린더(11)의 작동유 흐름라인군(12)에 연결한 후 제1서보밸브(141)를 교체 또는 점검할 수 있다.

제1서보밸브(141)가 유압실린더(11)의 작동유 흐름라인군(12)과 연결되는 것은, 상술한 바와 같이 케이스(144)에 구비된 제3유로군(147)이 작동유 흐름라인군(12)에 연결된 상태에서 전환밸브(143)를 회전시켜서 전환밸브(143)의 제1연결유로군(1432)이 제3유로군(147)과 제1서보밸브(141)와 연통시키도록 위치하는 것으로 구현된다.

마찬가지로, 제2서보밸브(142)가 유압실린더(11)의 작동유 흐름라인군(12)과 연결되는 것은, 상술한 바와 같이 케이스(144)에 구비된 제3유로군(147)이 작동유 흐름라인군(12)에 연결된 상태에서 전환밸브(143)를 회전시켜서 전환밸브(143)의 제2연결유로군(1433)이 제3유로군(147)과 제1서보밸브(141)와 연통시키도록 위치하는 것으로 구현된다.

이상과 같이 본 발명의 서보밸브모듈(14)과 그를 채용하는 유압구동기는 서보밸브가 이중화되기 때문에 예를 들어 주설비인 터빈-발전기를 보다 더 안정적으로 운전 및 관리할 수 있게 된다. 서보밸브의 불량과 교체작업에 따른 터빈-발전기의 정지횟수 및 운전 제한상황을 획기적으로 줄일 수 있어서 주설비의 무고장 운전을 달성할 수 있게 된다. 또한 서보밸브에서의 발생되는 것이라고 의심되는 문제가 있을 때 압력을 측정하여 간편하게 운전상태를 점검해 볼 수 있다. 점검, 교체, 및 문제발생 시에 예비용 서보밸브로 전환하면 운전 정지를 최소화하면서 작업을 수행할 수 있다. 교체작업 중에 배출되는 오일량이 아주 소량이며 전체 작업시간이 단축될 수 있다.

11: 유압실린더 12: 작동유 흐름라인군
14: 서보밸브모듈 141: 제1서보밸브
142: 제2서보밸브 143: 전환밸브
144: 케이스 145: 제1유로군
146: 제2유로군 147: 제3유로군
148: 제1압력계 149: 제2압력계
1431: 밸브몸체 1432: 제1연결유로군
1433: 제2연결유로군 1434: 손잡이부

Claims (7)

1. 유압구동기로서:
   유압실린더; 및
   상기 유압실린더의 작동유 흐름라인군에 연결되어 작동유 공급 및 배출을 제어함으로써 상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브모듈;을 포함하고,
   상기 서보밸브모듈은 상기 유압실린더의 상기 작동유 흐름라인군에 선택적으로 연결가능한 2개 이상의 개별 서보밸브를 포함하는 것인,
   유압구동기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 서보밸브모듈은:
   상기 작동유 흐름라인군에 연결된 전환밸브; 및
   상기 전환밸브를 통해 상기 작동유 흐름라인군에 연결된 제1서보밸브 및 제2서보밸브;를 포함하고,
   상기 전환밸브는 상기 작동유 흐름라인군을 선택적으로 제1서보밸브 또는 제2서보밸브로 연결가능한 것인,
   유압구동기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 서보밸브모듈은:
   측면에 상기 제1 및 제2서보밸브가 결합되고 전환밸브 장착홈을 가지며, 상기 전환밸브 장착홈과 상기 제1 및 제2서보밸브를 연통시키는 제1 및 제2유로군을 가지고, 상기 작동유 흐름라인군과 연결되고 상기 전환밸브 장착홈과 연통된 제3유로군을 가지는 케이스를 포함하고,
   상기 전환밸브는 상기 몸체의 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되는 원통형으로서, 회전위치에 따라 상기 제3유로군과 상기 제1유로군 또는 제2유로군을 연결시키는 제1 및 제2연결유로군을 가지는 밸브몸체를 포함하는 것인,
   유압구동기.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 전환밸브는 상기 밸브몸체에 결합된 손잡이부를 포함하는 것인,
   유압구동기.
   
5. 유압실린더를 포함하는 유압회로에 채용되어 작동유의 흐름제어를 통해 상기 유압실린더의 동작을 제어하는 서보밸브모듈로서:
   제1서보밸브 및 제2서보밸브가 결합되고, 전환밸브 장착홈을 가지며, 작동유 흐름라인군에 연결되는 제3유로군, 상기 제1서보밸브와 상기 전환밸브 장착홈을 연통시키는 제1유로군, 및 상기 제2서보밸브와 상기 전환밸브 장착홈을 연통시키는 제2유로군이 형성된 케이스; 및
   상기 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되어 회전위치에 따라 상기 유압실린더의 작동유 흐름라인군을 상기 제1서보밸브 또는 상기 제2서보밸브로 선택적으로 연결하는 전환밸브;를 포함하는,
   서보밸브모듈.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 전환밸브는;
   상기 몸체의 전환밸브 장착홈에 회전가능하게 삽입되는 원통형으로서, 회전위치에 따라 상기 제3유로군과 상기 제1유로군 또는 제2유로군을 연결시키는 제1 및 제2연결유로군을 가지는 밸브몸체; 및
   상기 밸브몸체에 결합되는 손잡이부;를 포함하는 것인,
   서보밸브모듈.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1유로군 및 상기 제2유로군의 압력을 각각 측정하는 제1 및 제2압력계를 더 포함하는 것인,
   서보밸브모듈.

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