KR20150007624A

KR20150007624A - 버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150007624A
Application number: KR1020130081836A
Authority: KR
Inventors: 박종영
Original assignee: 박종영
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-01-21

Abstract

본 발명은 버터플라이 밸브의 디스크에 다수 개의 자석을 장착하고 몸체에 다수 개의 마그네틱 센서를 장착하여 디스크의 개도에 대한 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 비율을 기준 값과 비교함으로써 디스크의 개도를 외부에서 파악할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 첫번째로는 유체가 있건 없건 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이고, 두번째로는 유체의 종류에 상관없이 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이고, 마지막으로는 시간이 지나 자석의 자력이 약해져도 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는, 디스크에 다수 개의 자석을 장착하고, 몸체에 다수 개의 마그네틱 센서를 장착하여 각 마그네틱 센서가 감지하는 자기장 세기의 비율을 바탕으로 디스크의 세부적인 개도를 파악한다. 즉, 본 발명에서는 여러 쌍의 자석과 마그네틱 센서를 각기 디스크와 몸체에 장착하는데, 축에서 가장 먼 곳의 위치에 한 쌍의 자석과 마그네틱 센서를 장착하고 다른 쌍들을 소정의 각도로 배치시켜 장착한다. 각각의 마그네틱 센서는 여러 자석에 의하여 형성된 자기장에 의한 값을 측정하는데, 디스크가 완전히 닫혔을 때를 기준으로 해서 디스크를 열면 디스크의 회전 각도에 대하여 각각의 마그네틱 센서가 읽는 자기장의 값이 일정하게 감소하지 않고 서로 다른 비율로 감소하게 된다. 이는, 디스크의 개도에 따라 각 쌍을 이루는 마그네틱 센서와 자석간의 실질적인 거리가 동일하지 않기 때문이다.
본 발명에 의하면, 버터플라이 밸브를 현장에서 사용하는 중에 유체의 유무나 종류에 상관없이 손쉽게 디스크의 개도를 세부적으로 알 수 있다는 것과 시간이 흐름에 따라 자석의 세기가 약해져도 디스크의 개도를 세부적으로 알 수 있다는 장점이 있다. 이를 통해서 버터플라이 밸브를 사용하는 중에 시트가 누설되었을 때에, 디스크의 개도를 확인하면서 손쉽게 액츄에이터를 다시 세팅할 수 있다는 장점이 있다.

Description

버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 장치 및 방법{Disc open rate detecting apparatus and method in butterfly valve}

본 발명은 버터플라이 밸브 디스크의 개도를 외부에서 확인할 수 있는 장치와 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 버터플라이 밸브의 디스크에 다수 개의 자석을 장착하고 몸체에 다수 개의 마그네틱 센서를 장착하여 디스크의 개도에 대한 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 비율을 기준 값과 비교함으로써 디스크의 개도를 외부에서 파악할 수 있도록 한 것이다. 다수 개 마그네틱 센서의 자기장 값의 비율을 측정함으로써 배관 내부에 유체가 있건 혹은 자석의 자기력이 감소하건 상관없이 디스크의 개도를 측정할 수 있다.

버터플라이 밸브는 배관에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 역할을 한다. 버터플라이 밸브는 크게 몸체와 디스크로 구성되는데, 원반 형상의 디스크는 축에 의해서 90도 회전하면서 유체를 제어한다. 디스크를 구동하기 위해서는 축을 회전시켜야 하는데, 축의 회전은 수동으로 조작하기도 하지만 유압이나 공압 혹은 전동압에 의해 구동되는 액츄에이터를 이용한다. 또한, 축의 토오크가 크기 때문에 축과 수동 핸들 혹은 축과 액츄에이터 사이에는 감속기가 장착된다.

대부분의 버터플라이 밸브에서 디스크의 개도 확인을 위하여 디스크 개도율을 알려주는 장치가 몸체의 외측면에 장착된다. 이러한 장치는 통상적으로 축의 외측면에 직접 연결되거나 혹은 감속기의 외측면에 장착된다. 하지만, 이러한 장치는 디스크의 개략적인 위치를 알려줄 수 있을 뿐이지 정확한 디스크 위치를 알려주는데 한계가 있다.

축의 외측면에 개도율이 표시된 밸브의 경우에, 실제 사용 환경에서 디스크가 변형되어 축과 디스크가 이루는 각도가 뒤틀어지면 표시된 값과 실질적인 디스크의 위치가 일치하지 않게되는 문제가 발생한다. 또한, 감속기의 외측면에 개도율 표시가 된 경우에도 마찬가지로 디스크가 변형되었을 때에 디스크의 정확한 개도율을 표시하는 것이 불가능하다. 또한, 이러한 개도율 표시기는 단순하게 디스크의 개략적인 위치만을 알려줄 뿐이다.

버터플라이 밸브는 제조시 디스크를 완전히 닫았을 때에, 유체를 완벽하게 차단하도록 만들어지며 수압검사를 통해 이를 확인하게 된다. 그런 다음 축을 회전시키는 액츄에이터를 세팅하게 되는데, 실제 사용 현장이 아닌 공장에서는 액츄에이터 작동에 의하여 밸브의 디스크가 몸체의 시트와 밀착하여 완벽하게 수밀성을 확보할 수 있다. 이는, 공장에서는 유속이 없는 상태에서 수압만을 가한 상태로 수압을 검사하기 때문이다.

하지만 실제 사용 현장에서는 배관 내에 흐르는 유체에 의하여 밸브의 디스크는 여러 종류의 힘을 받는다. 특히 유체를 갑자기 흐르게 하거나 혹은 멈추게 하는 경우에 발생하는 수충격은 버터플라이 밸브의 디스크와 축에 강한 충격을 주어 자칫 축과 디스크가 휘어지기도 한다. 혹은, 배관에 작용하는 비틀림에 의하여 밸브 몸체가 비틀림 응력을 받아 몸체와 디스크가 제조 당시의 상황과 달라지기도 한다. 즉, 현장에서 사용하는 조건과 환경에 따라 초기에 설정한 디스크 구동의 세팅값과 다르게 디스크가 구동된다.

이러한 상황이 발생하였을 때에 액츄에이터를 새롭게 세팅하여야 하는데, 디스크의 개도율을 모르는 상태에서 액츄에이터를 세팅하여야 하기 때문에 많은 문제점을 발생시킨다. 한 예로 액츄에이터를 과도하게 세팅하여 디스크가 기준 위치를 넘어감으로써 밸브가 고장 나기도 한다. 결국, 액츄에이터의 새로운 세팅은 사용자의 경험에 의존하는 경우가 대부분이다.

공개특허 10-2010-0057335

본 발명에서는 실제 사용 현장에 장착된 상태의 버터플라이 밸브 디스크의 개도율을 밸브 외부에서 확인하는 것이다. 이를 위하여 선행된 기술로는 '공개특허 10-2010-0057335'가 있는데, 디스크의 방사상 외측면에 자석을 장착하고 몸체에 마그네틱 센서를 장착하여 마그네틱 센서가 감지하는 자기장의 세기를 바탕으로 디스크의 개도율을 확인하는 것이다. 상기 종래의 선행기술은 디스크의 위치를 개략적으로 파악할 수는 있으나 정확한 위치를 파악하기 어렵다는 단점이 있다.

한가지 단점은, 자기장의 세기가 유체의 유무에 의해서 달라질 수 있다는 것이다. 즉, 유체가 없는 상태에서의 자기장의 세기와 유체가 있는 상태에서의 자기장의 세기가 다르다는 것이다. 디스크에 장착된 자석에 의하여 형성된 자기장은 공간을 통해 마그네틱 센서에 전달된다. 자기장을 전달하는 공간은 공기 상태와 유체가 있는 경우에 다르게 전달된다. 따라서, 디스크가 개략적으로 어느 위치에 있는가를 파악하는 것은 가능하지만, 세부적으로 디스크의 위치를 파악하기가 곤란하다는 단점이 있다.

또 하나의 단점은, 유체의 종류가 달라지면 자기장의 전달도 달라져서 마그네틱 센서가 읽는 자기장의 세기도 달라진다는 것이다. 버터플라이 밸브는 유체가 물, 바닷물, 기름 등 여러가지이다. 이러한 다양한 유체에서 자기장은 서로 다르게 전달된다. 즉, 마그네틱 센서가 읽는 자기장의 세기가 달라진다는 것을 의미한다. 그러므로 디스크의 정확한 위치를 파악하는 것이 불가능하다는 단점이 있다.

마지막 단점은, 시간이 지남에 따라 자석의 세기가 약해지는 것을 보상할 방법이 없다는 것이다. 초기에 디스크가 닫혔을 때의 자기장의 세기를 기준으로 했을 때에 시간이 지나 자석의 자력이 약해지면 마그네틱 센서가 더이상 디스크의 닫힘을 파악하지 못한다는 것이다. 이를 방지하기 위해서 디스크가 닫혔다고 판단되는 기준 자기장의 세기를 약하게 설정하면, 디스크가 덜 닫혔는데도 마그네틱 센서는 디스크가 완전히 닫혔다고 신호를 보낸다는 것이다. 결국, 시간이 지남에 따라 디스크의 위치를 정확하게 파악하지 못한다는 단점이 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 종래의 특허가 해결하지 못한 세가지이다. 첫번째로는 유체가 있건 없건 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이고, 두번째로는 유체의 종류에 상관없이 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이고, 마지막으로는 시간이 지나 자석의 자력이 약해져도 디스크의 위치를 세부적으로 파악하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위해서 본 발명에서는, 디스크에 다수 개의 자석을 장착하고, 몸체에 다수 개의 마그네틱 센서를 장착하여 각 마그네틱 센서가 감지하는 자기장 세기의 비율을 바탕으로 디스크의 세부적인 개도를 파악한다. 즉, 본 발명에서는 여러 쌍의 자석과 마그네틱 센서를 각기 디스크와 몸체에 장착하는데, 일실시 예로 축에서 가장 먼 곳의 위치에 한 쌍의 자석과 마그네틱 센서를 장착하고 다른 쌍들을 소정의 각도로 배치시켜 장착한다.

각각의 마그네틱 센서는 여러 자석에 의하여 형성된 자기장에 의한 값을 측정하는데, 디스크가 완전히 닫혔을 때를 기준으로 해서 디스크를 열면 디스크의 회전 각도에 대하여 각각의 마그네틱 센서가 읽는 자기장의 값이 일정하게 감소하지 않고 서로 다른 비율로 감소하게 된다. 이는, 디스크의 개도에 따라 각 쌍을 이루는 마그네틱 센서와 자석간의 실질적인 거리가 동일하지 않기 때문이다. 즉, 축에서 먼 곳에 장착된 쌍의 마그네틱 센서와 자석의 거리는 축에서 가까운 곳에 장착된 쌍의 마그네틱 센서와 자석의 거리에 비하여 디스크가 열림으로써 더 멀기 때문이다. 이에 대해서는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 상세하게 다룰 것이다.

본 발명에 의해서, 버터플라이 밸브를 현장에서 사용하는 중에 유체의 종류에 상관없이 손쉽게 디스크의 개도를 세부적으로 알 수 있다는 장점이 있다. 또한, 시간이 흐름에 따라 자석의 세기가 약해져도 디스크의 개도를 세부적으로 알 수 있다는 장점이 있다. 이를 통해서 버터플라이 밸브를 사용하는 중에 시트가 누설되었을 때에, 디스크의 개도를 확인하면서 손쉽게 액츄에이터를 다시 세팅할 수 있다는 장점이 있다.

도 1. 본 발명의 정면도.
도 2. 본 발명의 부분 확대도.
도 3. 본 발명의 측단면도.
도 4. 본 발명에서 (a) 디스크 개도율 0°, (b) 디스크 개도율 10°, (c) 디스크 개도율 20°일 때의 측단면도.
도 5. 본 발명의 상면도.
도 6. 본 발명에서 (a) 디스크 개도율 0°, (b) 디스크 개도율 10°, (c) 디스크 개도율 20°일 때의 상면도.
도 7. 디스크 열림각도(0 ~ 30°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값
도 8. 디스크 열림각도(0 ~ 30°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율.
도 9. 디스크 열림각도(0 ~ 10°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율.
도 10. 유체가 있을 때와 없을 때에 디스크 열림각도(0 ~ 5°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값.
도 11. 유체가 있을 때와 없을 때에 디스크 열림각도(0 ~ 5°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율.
도 12. 본 발명의 디스크 개도 확인 방법의 순서도.

이하 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 첨부한 도면을 바탕으로 상세하게 설명하고자 한다. 제 1도는 본 발명의 정면도, 제 2도는 본 발명의 부분 확대도 그리고 제 3도는 본 발명의 우측 단면도를 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 본 발명은 디스크(10)와 몸체(20)로 구성되는 버터플라이 밸브에서 디스크(10)의 방사상 외측면에 다수 개의 자석(11, 12, 13)이 장착되며, 몸체(20)에는 상기 다수 개의 자석(11, 12, 13)에 대응되는 위치에 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 장착된다.

상기 자석(11, 12, 13)은, 일 실시 예로 총 3개를 장착하는데 그 중 하나의 자석 M1(11)은 디스크(10)의 축에서 가장 먼 곳이면서 몸체(20)에 가능한 가깝게 장착한다. 다른 하나의 자석 M2(12)는 자석 M1(11)에 대해 약 30°의 각을 이루는 곳에 장착하며, 나머지 하나의 자석 M3(13)는 다시 자석 M2(12)에 대해 약 약 30°의 각을 이루는 곳에 장착한다. 각 자석(11, 12, 13)을 디스크(10)에 장착하는 방법은 나사 체결과 같은 통상의 기술을 사용하며 본 발명의 요지와 상관이 없으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 마그네틱 센서(21, 22, 23)는 상기 다수 개의 자석(11, 12, 13)과 대응되는 위치에 몸체(20)의 외측면에 장착한다. 상기 마그네틱 센서(21, 22, 23)는 몸체(20)를 관통하지 않고 몸체(20)의 외측면에 형성된 홈에 나사 결합한다. 상기 마그네틱 센서(21, 22, 23)는 다수 개의 자석(11, 12, 13)에 의한 직접적인 자기장을 측정하는 것이 아니라, 다수 개의 자석(11, 12, 13)에 의해 밸브의 몸체(20)에 유도된 자기장을 측정한다. 도시된 도면에서 마그네틱 센서(21, 22, 23)에 의한 자기장을 측정하는 측정기는 도시하지 않았는데, 이는 통상의 기술에 해당하기 때문이다.

상기 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 밸브의 몸체(20)에 장착할 때에 몸체(20)를 관통하지 않는 이유는 두가지이다. 첫 째 이유는, 버터플라이 밸브가 통상적으로 높은 압력에서 사용되기 때문이다. 버터플라이 밸브는 사용 유체뿐만 아니라 유체의 압력도 제한되어있다. 유체의 압력에 따라 몸체(20)가 설계되고 제작된다. 즉, 고압에서 사용되는 밸브는 몸체(20)도 두께가 두꺼워야 한다. 만약, 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 몸체(20)를 관통해서 장착한다면, 이 부분이 압력에 취약한 부분이 될 것이다. 따라서, 밸브 고유의 사용 압력에 제한이 없는 한도에서 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 장착하기 위해서 몸체(20)의 외측면 일부만 홈을 내어 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 장착하는 것이다.

몸체(20)를 관통하지 않고 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 장착하는 두 번째 이유는, 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 몸체(20)를 관통하여 장착되었을 때에 디스크(10)의 개도에 따른 자기장 값의 비율이 선형성이 부족하기 때문이다. 디스크의 개도율 0°는 디스크(10)를 완전히 닫아서 디스크(10)의 방향이 배관의 방향과 수직인 경우이고, 디스크(10)의 개도율 90°는 디스크(10)를 완전히 열어서 디스크(10)의 방향이 배관의 방향과 수평인 경우이다.

실질적으로 디스크(10)의 개도를 세부적으로 정확하게 파악해야 하는 부분은 개도율 0 ~ 5° 영역이다. 이 영역에서 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 몸체(20)를 관통하여 자석(11, 12, 13)과 직접적 혹은 공기나 유체를 통하여 자기장을 측정하게 되면 작은 개도율(0 ~ 5°)에서 변별력이 떨어진다. 즉, 몸체(20)에 유도된 자기장을 측정할 때에는 작은 개도율(0 ~ 5°)에서도 변별력이 나타나지만, 직접적으로 자기장을 측정하게 되면 변별력이 떨어져 세부적인 디스크(10) 개도를 파악하는 것이 불가능해지기 때문이다.

제 4도는 본 발명에서 (a) 디스크 개도율 0°, (b) 디스크 개도율 10°, (c) 디스크 개도율 20°일 때의 측단면도를 나타낸 도면이고, 제 5도는 본 발명의 상면도 그리고 제 6도는 본 발명에서 (a) 디스크 개도율 0°, (b) 디스크 개도율 10°, (c) 디스크 개도율 20°일 때의 상면도를 나타낸 도면이다. 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 자석(11, 12, 13)과 마그네틱 센서(21, 22, 23)로 구성된 각 쌍에서 자석(11, 12, 13)과 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 거리는 디스크(10)의 개도율이 커질수록 달라진다. 이러한 차이에 의해서 각 마그네틱 센서(21, 22, 23) 위치에서의 자기장 값은 디스크(10)의 개도율에 대해서 고유한 그래프를 형성한다. 이에 대해서는 하기에서 상세하게 다룰 것이다.

다음 표 1은 디스크(10) 개도율에 따른 세 개 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값과 비율을 나타낸 것이다. 자기장 값은 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 읽어들이는 절대값을 나타내었으며, 비율은 마그네틱 센서 S1(21)의 값을 100%로 했을 때에 다른 마그네틱 센서 S2(22)와 S3(23)의 값을 나타낸 것이다. 디스크 개도는 0°에서 30°까지만 시험을 수행하였으며, 디스크(10) 개도에 따른 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값을 도 7에 나타내었다. 도 7은 디스크 열림 각도(0 ~ 30°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값을 나타낸 도면이다.

디스크개도 (°)	자기장값(G)			비율(%)
디스크개도 (°)	S1	S2	S3	S1	S2	S3
0	1,000.6	1,065.5	986.3	100.0	106.5	98.6
1	992.3	1,060.2	983.5	100.0	106.8	99.1
2	973.6	1,044.6	978.6	100.0	107.3	100.5
3	957.2	1,031.2	966.1	100.0	107.7	100.9
4	926.3	1,015.8	952.6	100.0	109.7	102.8
5	890.7	990.6	937.2	100.0	111.2	105.2
6	858.5	968.8	919.6	100.0	112.8	107.1
7	829.6	941.3	898.3	100.0	113.5	108.3
8	798.5	914.8	879.1	100.0	114.6	110.1
9	766.5	889.5	857.8	100.0	116.0	111.9
10	732.5	862.4	835.9	100.0	117.7	114.1
11	701.9	834.9	812.2	100.0	118.9	115.7
12	664.9	809.0	789.3	100.0	121.7	118.7
13	628.6	781.5	766.0	100.0	124.3	121.9
14	594.5	754.3	743.1	100.0	126.9	125.0
15	554.6	727.1	720.6	100.0	131.1	129.9
16	520.4	698.5	695.6	100.0	134.2	133.7
17	485.6	668.8	671.4	100.0	137.7	138.3
18	460.6	636.7	647.8	100.0	138.2	140.6
19	440.1	604.0	623.7	100.0	137.2	141.7
20	408.8	571.1	599.0	100.0	139.7	146.5
21	366.5	538.6	575.3	100.0	147.0	157.0
22	348.6	503.3	550.5	100.0	144.4	157.9
23	311.5	463.5	526.4	100.0	148.8	169.0
24	289.4	430.8	503.0	100.0	148.9	173.8
25	253.8	395.6	478.8	100.0	155.9	188.7
26	221.4	361.7	453.2	100.0	163.4	204.7
27	199.3	331.2	428.9	100.0	166.2	215.2
28	168.6	288.5	405.5	100.0	171.1	240.5
29	130.2	261.6	371.4	100.0	200.9	285.3
30	98.0	212.3	346.3	100.0	216.6	353.4

도 7에 도시한 바와 같이, 디스크 개도에 따른 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값은 서로 일정한 비율로 변하지 않는다. 만약 일정한 비율로 변화한다면, 디스크(10)의 세부적인 위치를 파악하는 것이 유체의 유뮤와 종류 그리고 자석(11, 12, 13)의 자력 저하에 의하여 불가능해질 것이다. 도시한 바에서, 디스크(10)의 개도가 0°일 때에 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값이 가장 크며, 디스크(10)의 개도가 커질수록 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값은 감소한다.

디스크 개도 0°에서 가장 높은 자기장 값을 나타내는 것은 마그네틱 센서 S2(22)이고, 디스크 개도 30°에서 가장 높은 자기장 값을 나타내는 것은 마그네틱 센서 S3(23)이다. 마그네틱 센서 S2(22)와 S3(23)는 자기장의 세기가 디스크(10) 개도 약 16°에서 서로 교차하며 감소한다. 즉, 디스크(10) 개도 0°에서 16°까지는 마그네틱 센서 S2(22)의 자기장이 더 크고, 그 이상의 개도에서는 마그네틱 센서 S3(23)의 자기장이 더 크다. 또한, 마그네틱 센서 S1(21)은 전반적으로 가장 작은 자기장을 나타내는데, 이는 디스크(10)에 장착된 자석 M1(11)과의 거리가 디스크(10)가 열릴수록 급격히 멀어지기 때문이다.

도 7 및 상기 표에 나타낸 것에서 중요한 부분은, 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값의 변화가 동일하지 않다는 것이다. 이는, 자기장 값보다는 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값의 비율이 더 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 즉, 디스크(10) 개도에 따른 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값의 비율이 변별력을 상당히 가질 수 있다는 것을 의미하며, 이는 자기장 값의 비율을 가지고 디스크(10)의 개도를 세부적으로 파악할 수 있음과 동시에 유체의 유무나 종류 그리고 자석(11, 12, 13)의 자력 저하 요인도 극복할 수 있다는 것을 의미한다.

상기 표 1을 바탕으로 해서 디스크(10)의 개도에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장의 비율을 나타낸 그래프가 도 8과 도 9이다. 제 8도는 디스크 열림 각도(0 ~ 30°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율, 제 9도는 디스크 열림 각도(0 ~ 10°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율을 나타낸 도면이다. 세 개의 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값에서 마그네틱 센서 S1(21)의 값을 100.0%로 했을 때에 다른 두 개의 마그네틱 센서 S2(22)와 S3(23)의 자기장 값을 비율로 나타내었다.

도 8에 도시한 바와 같이, 디스크(10) 개도가 작을 때에는 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 상대적인 크기가 비슷하다가 디스크(10) 개도가 커지면서 그 상대적 비율도 점차 커지는 것을 알 수 있다. 특히, 마그네틱 센서 S3(23)의 상대적 크기가 점점 커지는데, 이는 마그네틱 센서 S3와 디스크(10)에 장착된 자석 M3(13)와의 거리가 디스크(10) 개도가 커질수록 상대적으로 가깝기 때문이다. 이 그래프에서 중요한 부분은 디스크(10) 개도가 작은 영역이다.

도 9는 디스크(10) 개도 10°까지의 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 상대적 비율을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 개도가 작은 영역에서도 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 상대적 자기장 값은 확연하게 차이를 보인다. 디스크(10)의 개도에 따른 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장의 상대적 비율을 기준으로 해서 디스크(10)의 개도율을 측정할 수 있다. 만약, 마그네틱 센서의 수가 상대적으로 더 많다면, 더욱더 확실하게 디스크(10)의 개도를 측정할 수 있을 것이다.

종래의 선행기술에서 한쌍의 자석과 마그네틱 센서를 이용하여 자기장의 크기만을 가지고 디스크의 개도를 파악하는 것과 비교하여 본 발명이 확연하게 다른 점은, 바로 여러 쌍의 자석(11, 12, 13)과 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 이용하여 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 상대적 크기의 비율을 근거로 디스크(10)의 개도를 측정한다는 것이다.

하기의 표 2는 유체가 없는 경우와 유체가 있는 경우에 디스크(10)의 개도에 따른 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 값을 측정한 것이다. 유체가 없는 경우에는 공기(Air)가 유체를 대신하며, 유체로는 순수한 물(Water)을 이용하였다. 유체로 물을 사용할 때에는 밸브 몸체(20) 내부에 물이 빈틈이 없이 꽉 차도록 하였으며, 플랜지에 의한 자기장 영향을 최소화하기 위해서 플라스틱 연결관을 사용하여 플랜지를 밸브 몸체(20)에서 밸브의 구경만큼 이격시켰다. 하기의 표를 바탕으로 해서 디스크(10) 개도 5°까지의 마그네틱 센서 S1(21)과 S2(22)의 자기장 값을 비교한 것이 도 10이다.

디스크개도 (°)	Air			Water
디스크개도 (°)	S1	S2	S3	S1	S2	S3
0	1,000.6	1,065.5	986.3	1,000.6	1,065.5	986.3
1	992.3	1,060.2	983.5	995.3	1063.4	986.5
2	973.6	1,044.6	978.6	976.5	1047.7	981.5
3	957.2	1,031.2	966.1	960.1	1034.3	969.0
4	926.3	1,015.8	952.6	929.1	1018.8	955.5
5	890.7	990.6	937.2	893.4	993.6	940.0
6	858.5	968.8	919.6	861.1	971.7	922.4
7	829.6	941.3	898.3	832.1	944.1	901.0
8	798.5	914.8	879.1	800.9	917.5	881.7
9	766.5	889.5	857.8	768.8	892.2	860.4
10	732.5	862.4	835.9	734.7	865.0	838.4
11	701.9	834.9	812.2	704.0	837.4	814.6
12	664.9	809.0	789.3	666.9	811.4	791.7
13	628.6	781.5	766.0	630.5	783.8	768.3
14	594.5	754.3	743.1	596.3	756.6	745.3
15	554.6	727.1	720.6	556.3	729.3	722.8
16	520.4	698.5	695.6	522.0	700.6	697.7
17	485.6	668.8	671.4	487.1	670.8	673.4
18	460.6	636.7	647.8	462.0	638.6	649.7
19	440.1	604.0	623.7	441.4	605.8	625.6
20	408.8	571.1	599.0	410.0	572.8	600.8
21	366.5	538.6	575.3	367.6	540.2	577.0
22	348.6	503.3	550.5	349.6	504.8	552.2
23	311.5	463.5	526.4	312.4	464.9	528.0
24	289.4	430.8	503.0	290.3	432.1	504.5
25	253.8	395.6	478.8	254.6	396.8	480.2
26	221.4	361.7	453.2	222.1	362.8	454.6
27	199.3	331.2	428.9	199.9	332.2	430.2
28	168.6	288.5	405.5	169.1	289.4	406.7
29	130.2	261.6	371.4	130.6	262.4	372.5
30	98.0	212.3	346.3	98.3	212.9	347.3

도 10은 유체가 있을 때와 없을 때에 디스크 열림 각도(0 ~ 5°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값을 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 유체가 없는 경우보다 유체로 물이 있는 경우에 자기장의 세기가 증가한 것을 알 수 있다. 이는 모든 마그네틱 센서(21, 22, 23)에서 동일하게 나타났으며, 도 10에는 마그네틱 센서 S1(21)과 S2(22)의 자기장 값을 나타낸 것이다.

도 11은 유체가 있을 때와 없을 때에 디스크 열림 각도(0 ~ 5°)에 따른 각 마그네틱 센서의 자기장 값의 상대적 비율을 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 디스크(10) 개도에 대한 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율이 유체가 있건 없건 상관없이 동일한 변화를 보인다는 것을 알 수 있다. 즉, 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 자체의 크기는 변하더라도 자기장의 비율은 변하지 않으므로 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 측정하면 디스크(10)의 개도를 알 수 있다는 것을 의미한다. 도 11에서는 작은 개도에서만 표현하였으나 큰 개도에서도 그 비율의 변화는 동일하다.

도 11의 결과를 바탕으로 알 수 있는 것은, 다수 개의 마그네틱 센서(21, 22, 23)를 이용해서 자기장을 측정하고, 그 비율을 바탕으로 디스크(10)의 개도를 파악한다면 유체가 있건 없건 상관없이 가능하다는 것이다. 또한, 유체의 종류에 상관없이 그 비율은 동일하게 변화한다는 것이다. 또한, 시간이 지나 자석(11, 12, 13)의 자력이 약해지더라도 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값은 감소하더라도 그 비율만큼은 동일하게 변화한다는 것을 예측할 수 있다.

도 12는 본 발명의 디스크 개도 확인 방법의 순서도를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 디스크(10)의 개도를 확인하는 방법은, 디스크(10)의 개도에 대한 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장의 비율 기준값을 측정하는 단계(S10), 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 자기장을 측정하는 단계(S20), 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 계산하는 단계(S30), 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 기준값과 비교하는 단계(S40) 그리고 디스크(10)의 개도를 표시하는 단계(S50)로 구성된다.

상기 디스크(10)의 개도에 대한 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장의 비율 기준값을 측정하는 단계(S10)는, 통상적으로 유체가 없는 상태에서 이루어진다. 즉, 디스크(10)의 개도 상태를 육안과 측정기를 이용하여 정밀하게 측정하면서 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 값을 측정하여 자기장 비율 기준값을 설정한다. 상기 자기장을 측정하는 단계(S20)는 밸브가 배관에 설치된 이후에 실제 사용하면서 이루어지는 단계로서, 사용자가 디스크(10)의 개도를 확인하고자 할 때 수행되는 단계이다. 이 단계는 상시 수행될 수도 있으며 혹은 필요시에만 수행될 수도 있다.

상기 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 계산하는 단계(S30)에서는, 상기 전 단계(S20)에서 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 측정한 자기장 값의 상대적 비율을 계산한다. 자기장 비율을 계산하는 것은 통상적인 소프트웨어적인 것이며 본 발명의 요지와 상관이 없으므로 상세한 기술을 생략하기로 한다. 또한, 상기 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 기준값과 비교하는 단계(S40)도 통상적인 기술에 해당하므로 상세한 기술을 생략하기로 한다. 상기 디스크(10)의 개도를 표시하는 단계(S50)는, 디스크(10)의 개도를 사용자가 알 수 있도록 표시하는 것으로서 숫자, 알람, 점등 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 이또한, 통상의 기술에 해당하므로 본 명세서에서는 그 설명을 생략하기로 한다.

10... 디스크 11... 자석 M1
12... 자석 M2 13... 자석 M3
20... 몸체 21... 마그네틱 센서 S1
22... 마그네틱 센서 S2 23... 마그네틱 센서 S3

Claims

원통형의 몸체와 원반형의 디스크로 구성되어 배관에 설치되어 유체를 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서;
디스크(10)의 일단에 장착되는 다수 개의 자석;
몸체(20)에 장착되는 다수 개의 마그네틱 센서;로
구성되어 상기 다수 개의 마그네틱 센서의 자기장 값의 비율로서 디스크의 개도율을 측정하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 장치.
제 1항에 있어서,
상기 다수 개의 자석은 축으로부터의 거리가 서로 다르도록 디스크에 장착되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 장치.
제 1항에 있어서,
상기 다수 개의 마그네틱 센서는 상기 다수 개의 자석과 대응하여 각각의 자석과 가장 근접한 위치에 해당하는 몸체의 외측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 장치.
원통형의 몸체와 원반형의 디스크로 구성되어 배관에 설치되어 유체를 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서;
디스크(10)의 개도에 대한 각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장의 비율 기준값을 측정하는 단계(S10);
각 마그네틱 센서(21, 22, 23)가 자기장을 측정하는 단계(S20);
각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 계산하는 단계(S30);
각 마그네틱 센서(21, 22, 23)의 자기장 비율을 기준값과 비교하는 단계(S40); 및
디스크(10)의 개도를 표시하는 단계(S50)로 구성되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 디스크의 개도 확인 방법.