WO2016122190A1 - 제어용 밸브 충격압력 시험장치 - Google Patents

제어용 밸브 충격압력 시험장치 Download PDF

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control valve
pressurizing
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이기천
이용범
최병오
박종원
백동천
최종식
남태연
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Definitions

  • the present invention relates to a control valve impact pressure test apparatus, which can reduce the size of the pump by quickly replenishing the pressure to the pressurizing part after opening and closing the control valve and the pressure rise curve of the impulse pressure test (impulse pressure test)
  • the present invention relates to a control valve impact pressure test apparatus that can be similar to the design specifications and improve the reliability of the test.
  • valves have long been used to control the flow of a fluid and regulate the pressure, temperature and velocity, or flow rate, expressed in physical properties in the fluid.
  • the valve is the most common and important control element that controls the flow of fluid at the end of each control step to match the fluid flow of the pipe system to the physical conditions and amount of fluid required by each process.
  • valves are used as a control valve for controlling fluid flow in a pipe.
  • a butterfly valve is used for the purpose of regulating the opening and closing and flow rate including a large flow of fluid at a relatively low pressure by rotating a cylindrical body and a circular disk installed therein.
  • the butterfly valve has a simple structure because the flow rate is controlled by the rotation of the rotating disk about the shaft, and it is lighter than other valves, so it does not require additional support and has a small size. There is this.
  • Performance and life tests are needed when applying improvements to a number of factors under study in the industry. However, in Korea, it is being released to the market by conducting simple performance tests except for companies of a certain size or more.
  • Control valves are widely used in apartment complexes, dams, drainage pumping stations and water pipes. Therefore, the external environment and conditions of use are used under various conditions, and the flow rate of flow and the range of pressure are set differently according to each user.
  • the main components of the control valve are mainly composed of a body, a seat, a disk, and a stem.
  • leakage is a major failure mode, and more than 60% of failures are identified as leaks in the seat part.
  • the development of test equipment that can reproduce the failure mode that may occur in the field conditions is urgently required.
  • control valve test equipment developed for this purpose is to connect pipes using steel materials on both sides of the control valve, seal the control valve using various actuators, and pressurize the fluid using a pump to control the inside of the control valve. Is tested for pressure.
  • an object of the present invention is to reduce the size of the pump by making it possible to quickly replenish the pressure to the pressurized part after opening and closing the control valve and impact the pressure rise curve It is to provide a control valve impact pressure test apparatus that can be similar to the design specifications of the pressure test to improve the reliability of the test.
  • Control valve impact pressure test apparatus of the present invention for achieving the above object, the pressurization portion is connected to one side of the control valve for supplying pressurized fluid; A pump connected to the pressurizing unit to supply a pressurized fluid to the pressurizing unit; And a pressure supplement part connected to the pressing part to supply a pressurized fluid to the pressing part.
  • the pressure replenishment is characterized in that the pressure replenishment tank which is provided on the upper side of the pressing portion to supply the fluid to the pressing portion by the weight of the fluid.
  • a check valve is installed in the second pressurizing flow path through which the fluid is supplied from the pressure supplement tank to the pressurizing part, and the fluid is flown only from the pressure supplement tank to the pressurizing part by the check valve.
  • a pilot check valve may be installed in the second pressurized flow path through which the fluid is supplied from the pressure supplement tank to the pressurization part.
  • one end is connected to the first pressurizing flow path for supplying the fluid from the pump to the pressurizing portion, and the other end is connected to the pressure supplement tank, characterized in that the supplementary flow passage for supplying the fluid to the pressure supplement tank is formed.
  • direction switching valve is provided in the first pressurizing flow path and the replenishment flow passage, and the fluid can be selectively supplied to the pressurizing part or the pressure replenishment tank by the direction switching valve.
  • the pressure replenishment tank is characterized in that the drain portion is formed to maintain a constant level of the fluid filled therein.
  • the apparatus may further include a main reservoir configured to be connected to the other side of the control valve to discharge the fluid, an intake flow path through which the fluid is sucked into the pump, and an end of the drain flow path to which the drain part is connected, and to accommodate the fluid. Characterized in that made.
  • the control valve impact pressure test apparatus of the present invention can reduce the size of the pump by allowing the pressure to be quickly replenished after opening and closing the control valve, and the pressure rise curve can be similar to the design specification of the impact pressure test. There is an advantage to improve the reliability of the test.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a control valve impact pressure test apparatus of the present invention.
  • Figure 2 is a pressure graph over time showing the design specifications of the waveform for the control valve impact pressure test according to the present invention.
  • Figure 3 is a graph comparing the fluid pressure rise waveform of the present invention and the prior art.
  • Figure 4 is a schematic view showing a control valve impact pressure tester showing an embodiment in which the pilot check valve is installed in the second pressurizing passage according to the present invention.
  • first pressurized flow path 220 suction flow path
  • first valve 232 second valve
  • FIG. 1 is a schematic view showing a control valve impact pressure test apparatus of the present invention
  • Figure 2 is a pressure graph over time showing the design specifications of the waveform for the control valve impact pressure test according to the present invention
  • Figure 3 It is a graph comparing the fluid pressure rise waveform of the invention and the prior art.
  • control valve impact pressure test apparatus 1000 includes: a pressurizing part 100 connected to one side of the control valve 10 to supply pressurized fluid; A pump 200 connected to the pressing unit 100 to supply a pressurized fluid to the pressing unit 100; And a pressure supplement part 300 connected to the pressing part 100 to supply a pressurized fluid to the pressing part 100. It may be made, including.
  • control valve impact pressure test apparatus 1000 may be used for the impact pressure test of various types of control valves such as gate valves and ball valves in addition to the butterfly valves described below.
  • control valve 10 is provided so that the disk-shaped disk can be rotated inside the cylindrical body formed to open both sides, the disk is rotated by the actuator 11, the disk is in close contact with the seat formed on the inner peripheral surface of the body
  • the flow path is configured to be closed or opened as it is being dropped or dropped.
  • control valve 10 is fixed to the fixing bracket 130, the fixing bracket 130 may be firmly fixed to a separate base or frame.
  • the pressurization part 100 is coupled to and fixed to an open side of the control valve 10 to be tested, and is a part to which the pressurized fluid is supplied so that the fluid can pass. That is, the pressurization part 100 is a space in which the pressurized fluid is filled at a specific pressure to be tested on one side of the control valve 10.
  • the check part 110 may be formed at the other side of the control valve 10 that is open, and the check part 110 may be provided with a check window 111 made of a transparent material to check the inside of the control valve 10. It can be configured to be. That is, the inside of the control valve 10 can be visually checked through the confirmation window 111, and it can be confirmed that the fluid leaks inside the control valve 10.
  • the outlet 120 is formed at the lower side of the check unit 110, the fluid filled in the pressurizing unit 100 when the control valve 10 is open may be configured to be discharged through the outlet 120.
  • the pump 200 is connected to the pressurizing unit 100 and configured to supply the pressurized fluid to the pressurizing unit 100 at a specific pressure, and one end of the first pressurizing flow path 210 is connected to the pump 200 and pressurized. The other end of the first pressure passage 210 may be connected to the part 100.
  • the pump 200 may be used a variety of pumps that can supply a test fluid, such as water or hydraulic fluid (hydraulic oil).
  • the pressure supplement part 300 is connected to the pressurizing part 100 and configured to supply the pressurized fluid to the pressurizing part 100 at a specific pressure, and the fluid pressurized by the pressurizing part 100 together with the pump 200. It is configured to supply. That is, the pressure replenishment unit 300 is formed so as to basically supply the pressurized fluid from the pump 200 to the pressurizing unit 100 to quickly replenish the insufficient pressure and flow rate.
  • one end of the second pressurizing flow passage 310 may be connected to the pressure supplement part 300, and the other end of the second pressurizing flow passage 310 may be connected to the pressurizing portion 100.
  • the pressurizing part 100 should be filled with the pressurized fluid quickly and instantaneously to obtain a pressure rise curve close to the design specification of the impact pressure test as shown in FIG. 2. That is, the pressure inside the pressurizing part 100 should rise almost vertically to reach a specific pressure.
  • the present invention as shown in Figure 3 can obtain a pressure rise curve closer to the vertical than in the prior art, and when the control valve is closed, it is momentarily pressurized to a specific pressure and the pressure is maintained for a certain time and then the control valve is opened instantaneously. The test is repeated to discharge the fluid so that the pressure is zero, and the impact pressure test is performed so that the pressure graph becomes a square wave.
  • the pressure inside the pressurizing unit 100 drops.
  • the control valve 10 is closed, the pressure is increased while the fluid is filled in the pressurization part 100 by the pump 200, and the fluid pressurized from the pressure supplement part 300 to the pressurization part 100 here.
  • the pressure may reach a specific pressure. That is, it is possible to accurately test the reliability of the control valve for the durability and leakage of the control valve and the like as the impact pressure is repeatedly acted by repeatedly opening and closing the control valve.
  • the pressure supplement part 300 may be a pressure supplement tank 300 which is provided above the pressurizing part 100 to supply the fluid to the pressurizing part 100 by the weight of the fluid.
  • the pressure supplement part 300 may be formed as the pressure supplement tank 300 to supply the fluid having a specific pressure to the pressurizing part 100 by the weight of the fluid.
  • a small capacity pump may be used instead of a large capacity pump, and insufficient pressure and flow rate may be supplied from the pressure supplement tank.
  • a large amount of fluid may be stored in the pressure supplement tank 300, a large amount of fluid may be quickly supplied to the pressurizing part 100, so that a small capacity pump 200 may be used.
  • control valve impact pressure test apparatus of the present invention can reduce the size of the pump by quickly replenishing the pressure to the pressurizing part after opening and closing the control valve, and the pressure rise curve is similar to the design specification of the impact pressure test. There is an advantage in that it can improve the reliability of the test.
  • a check valve 320 is installed in the second pressurizing flow path 310 through which the fluid is supplied from the pressure supplement tank 300 to the pressurization part 100. It may be formed so that the fluid flows only toward the pressing unit 300 in 300.
  • the pressure of the fluid is formed by the weight of the fluid in the pressure replenishment tank 300, when the fluid inside the pressure replenishment tank 300 is supplied to the pressurizing part 100, the level of the fluid in the pressure replenishment tank 300 is increased.
  • the fluid pressure in the second pressurizing flow path 310 is lower than the pressure inside the pressurizing part 100.
  • the check valve 320 may be installed in the second pressurizing passage 310 to prevent the fluid from flowing back to the supplement tank 300.
  • the reliability of the control valve impact pressure test can be improved by allowing the pressure inside the pressurization unit 100 to continuously rise without decreasing.
  • a pilot check valve 330 may be installed in the second pressurizing passage 310 through which the fluid is supplied from the pressure supplement tank 300 to the pressurizing part 100.
  • the pilot check valve 330 is installed at 310.
  • the pilot check valve 330 may operate in the same manner as a general check valve when no pressure is supplied to the pilot port, and when the pressure is supplied to the pilot port, the pilot check valve 330 is maintained in an open state to thereby pressurize the pressure unit 100. Fluid may flow toward the pressure replenishment tank 300 at
  • the pilot check valve 330 is opened so that the fluid pressurized by the pump 200 is supplied to the pressure replenishment tank 300 through the second pressurizing flow path 310 and then into the pressure replenishment tank 300 again.
  • the fluid may be filled.
  • one end of the pump 200 is connected to the first pressurizing flow path 210 through which the fluid is supplied to the pressurizing part 100, and the other end of the pressure supplement tank 300 is connected to the fluid to the pressure supplement tank 300.
  • the supplementary flow path 240 may be formed to supply the.
  • the fluid pressurized by the 200 may be supplied to the pressure supplement tank 300 through the supplementary flow path 240 so that the fluid may be filled in the pressure supplement tank 300 in which the fluid is reduced.
  • the fluid can be filled in the pressure replenishment tank 300 during the time when the fluid is not supplied to the pressurization part 100 through the pump 200, so that the pump 200 can be efficiently used and the pressure replenishment tank 300
  • the advantage is that there is no need to install a fluid supply means such as a separate pump to fill the fluid.
  • the direction switching valve 230 is installed in the first pressurizing flow path 210 and the replenishment flow path 240 to the pressurizing part 100 or the pressure replenishment tank 300 by the direction switching valve 230. May be configured to selectively supply fluid.
  • the pressure in the pressurization part 100 is further increased by closing the first valve 231 and opening the second valve 232 in the direction switching valve 230. It may be controlled so that the fluid does not rise above and the fluid is supplied to the pressure supplement tank 300.
  • the fluid pressurized by the pump 200 is opened by opening the first valve 231 and closing the second valve 232 of the direction switching valve 230.
  • the pressure inside the pressurizing unit 100 may be increased by supplying only the pressurizing unit 100.
  • the pressure supplement tank 300 may be formed with a drain portion 340 to maintain a constant level of the fluid filled therein.
  • the drain portion 340 may be formed in the form of a through hole so that fluid may be discharged to one side of the pressure supplement tank 300, and the pressure supplement tank 300 may be formed through the drain portion 340.
  • the pressure of the fluid that can be supplied to the pressurizing unit 100 may be maintained at a specific pressure.
  • the drain portion 340 may be formed to enable the height adjustment of the drain portion 340 to adjust the level of the fluid filled in the pressure replenishment tank 300. That is, the height of the drain portion 340 may be adjusted according to the pressure of the fluid to be supplied to the pressurization portion 100.
  • a drain passage 121 connected to the other side of the control valve 10 to discharge the fluid, a suction passage 220 through which the fluid is sucked into the pump 200, and a drain to which the drain portion 340 is connected.
  • An end of the flow path 350 is disposed, and may further include a main reservoir 400 for receiving the fluid.
  • the main reservoir 400 is provided under the control valve 10, and the end of the flow path for sucking and discharging the fluid used for the test is connected to the main reservoir 400, thereby repeatedly controlling the fluid while circulating the fluid. Impact testing of valves may be performed.
  • the discharge passage 121 is connected to the discharge port 120 formed on the lower side of the check unit 110 coupled to the other side of the control valve 10 so that the end of the discharge passage 121 may be connected to the main reservoir 400.
  • the end of the suction passage 220 connected to the pump 200 may be connected to the main reservoir 400, and the end of the drain passage 350 connected to the drain portion 340 may be connected to the main reservoir 400.
  • control valve 10 to be tested may be a valve that can control the opening and closing by the actuator 11 that operates by pneumatic, hydraulic, and electric, etc., may be a valve that the operator can control the opening and closing by hand. .
  • a general centrifugal pump may be used as the pump 200 so that pulsation does not occur in the pressurized fluid, and various devices may be installed by installing a device capable of removing pulsation in the first pressurizing passage 210 or the pressurization part 100.
  • a kind of pump can also be used.
  • the control valve 10 since the control valve 10 may be used in an environment in which pulsation occurs, a pump in which pulsation occurs may be used in a test for this.
  • the pressure unit 100 is installed with a pressure sensor can measure the pressure of the fluid filled therein, by controlling the operation of the directional valve and the opening and closing operation of the control valve 10 according to the pressure measured by the pressure sensor Impact pressure tests can be performed.
  • a pressure sensor may be installed on the check unit 110 that is the other side of the control valve 10 to monitor the pressure.
  • the temperature of the fluid may rise while the fluid flows through the pump 200, so that the temperature of the fluid is measured using a temperature sensor and the cooling device The reliability of the test can be improved by cooling the fluid to maintain a constant temperature.
  • control valve impact pressure test may be performed by adjusting the degree of opening and closing of the control valve 10 through the control unit.

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Abstract

본 발명은 제어용 밸브 충격압력 시험장치에 관한 것으로, 제어용 밸브의 일측에 연결되어 가압된 유체가 공급되는 가압부; 상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 펌프; 및 상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 압력 보충부; 를 포함하여 이루어져, 제어용 밸브의 개폐 후 가압부에 빠르게 압력을 보충할 수 있도록 함으로써 펌프의 크기를 소형화 할 수 있으며 압력 상승 곡선을 충격 압력 시험의 설계 사양과 유사하게 할 수 있어 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제어용 밸브 충격압력 시험장치에 관한 것이다.

Description

제어용 밸브 충격압력 시험장치
본 발명은 제어용 밸브 충격압력 시험장치에 관한 것으로, 제어용 밸브의 개폐 후 가압부에 빠르게 압력을 보충할 수 있도록 함으로써 펌프의 크기를 소형화 할 수 있으며 압력 상승 곡선을 충격 압력 시험(impulse pressure test)의 설계 사양과 유사하게 할 수 있어 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제어용 밸브 충격압력 시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 아주 오래전부터 유체의 흐름을 제어하는데 사용되어 왔고, 유체에서 물리적 특성으로 표현되는 압력, 온도 및 속도 즉 유량을 조절한다. 밸브는 파이프계의 유체 흐름을 각각의 프로세스에서 요구하는 유체의 물리적 조건과 양에 맞도록 각 제어단계의 마지막 단계에서 유체의 흐름을 제어하는 가장 일반적이고 중요한 제어요소이다.
그리고 배관 내의 유체 흐름을 제어하기 위한 제어용 밸브로는 매우 다양한 종류의 밸브들이 사용되고 있다. 예를 들어, 버터플라이밸브는 원통형의 몸체와 그 내부에 설치된 원형디스크를 회전시킴으로써, 비교적 낮은 압력에서 유체의 큰 흐름을 포함하는 개폐와 유량을 조절하는 목적으로 사용된다. 버터플라이밸브는 축에 대한 회전원판의 회전으로 유량이 조절되기 때문에 구조가 간단하고, 다른 밸브에 비해 경량이므로 부가적인 지지대를 필요로 하지 않아 작은 크기를 가지며, 가격이 싸며, 대형화 할 수 있는 장점이 있다.
현재 산업용으로 사용되는 버터플라이 밸브에 대한 국내외 표준으로는 ISO 10631, ANSI/ASME B16.34, ANSI/AWWA C504, KS B 2333등이 있다. 이러한 표준에서는 밸브 사용에 대한 압력등급을 규정하고 있으며, ISO 5208, IEC 60534-4, KS B 2304에서는 밸브의 검사방법과 압력시험에 대하여 규정하고 있다.
산업분야에서 연구가 진행되고 있는 여러 인자들에 대한 개선을 적용하였을 경우 성능 및 수명시험이 필요하게 된다. 그렇지만, 국내에서는 일정규모 이상의 기업체 외에는 간단한 성능시험을 진행하여 시장에 출시하고 있는 상황이다.
제어용 밸브는 아파트 단지, 댐, 배수펌프장, 수도배관 등 사용되는 곳이 다양하고 광범위하다. 그러므로 사용되는 외부환경이나 사용조건은 여러 조건들에서 사용되는데, 유속의 흐름이나 압력의 범위등도 각각 사용처에 따라 다르게 설정하여 사용한다.
이러한 상기 제어용 밸브의 주요 구성품은 주로 몸체, 시트, 디스크 및 스템으로 구성되어 있는데, 이러한 밸브의 구성에서 누수는 주요 고장모드이며, 고장의 60% 이상이 시트부에서의 누수로 확인된다. 하지만, 이러한 밸브는 일반적인 플랜트 설비의 경우 10년 이상을 사용하여야 하기에, 현장조건에서 발생할 수 있는 고장모드를 재현할 수 있는 시험장비의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한, 이를 위해 개발된 종래의 제어용 밸브 시험장비를 살펴보면, 제어용 밸브 양쪽에 강 재질을 사용하여 배관을 연결하고, 다양한 액츄에이터를 사용하여 제어용 밸브를 밀폐시킨 후 펌프를 이용해 유체를 가압하여 제어용 밸브 내부로 공급하여 압력에 대한 시험을 하고 있다.
그러나 이러한 기존의 장비와 같이 펌프만으로는 제어용 밸브에 순간적으로 가압된 유체를 공급하기 어려워 제어용 밸브의 충격압력 시험이 어렵고, 충격압력 시험의 설계사양과 유사한 압력 파형을 만들기 위해서는 대형의 펌프가 사용되어야 하기 때문에 펌프의 비용이 매우 비싸지는 문제점이 있다.
관련 선행문헌으로 대한민국 특허공개 제10-2010-0113275호가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 제어용 밸브의 개폐 후 가압부에 빠르게 압력을 보충할 수 있도록 함으로써 펌프의 크기를 소형화 할 수 있으며 압력 상승 곡선을 충격 압력 시험의 설계 사양과 유사하게 할 수 있어 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 제어용 밸브 충격압력 시험장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치는, 제어용 밸브의 일측에 연결되어 가압된 유체가 공급되는 가압부; 상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 펌프; 및 상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 압력 보충부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 보충부는, 상기 가압부의 상측에 구비되어 유체의 자중에 의해 상기 가압부로 유체를 공급하는 압력 보충 탱크인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 보충 탱크에서 상기 가압부로 유체가 공급되는 제2가압유로에는 체크밸브가 설치되어, 상기 체크밸브에 의해 압력 보충 탱크에서 가압부쪽으로만 유체가 유동될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 보충 탱크에서 상기 가압부로 유체가 공급되는 제2가압유로에는 파일럿 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 펌프에서 가압부로 유체가 공급되는 제1가압유로에 일단이 연결되고 상기 압력 보충 탱크에 타단이 연결되어 압력 보충 탱크로 유체를 공급할 수 있도록 하는 보충유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1가압유로 및 보충유로에 방향 전환 밸브가 설치되어, 상기 방향 전환 밸브에 의해 상기 가압부 또는 압력 보충 탱크로 선택적으로 유체를 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 보충 탱크에는 내부에 채워지는 유체의 수위를 일정하게 유지할 수 있도록 드레인부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어용 밸브의 타측에 연결되어 유체가 배출되는 배출유로, 상기 펌프로 유체가 흡입되는 흡입유로, 및 상기 드레인부가 연결되는 드레인유로의 단부가 배치되며, 유체가 수용되는 메인 리저버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치는, 제어용 밸브의 개폐 후 가압부에 빠르게 압력을 보충할 수 있도록 함으로써 펌프의 크기를 소형화 할 수 있으며 압력 상승 곡선을 충격 압력 시험의 설계 사양과 유사하게 할 수 있어 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 제어용 밸브 충격압력 시험을 위한 파형의 설계 사양을 나타낸 유체의 시간에 따른 압력 그래프.
도 3은 본 발명과 종래기술의 유체 압력 상승 파형을 비교한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 제2가압유로에 파일럿 체크밸브가 설치된 실시예를 나타낸 제어용 밸브 충격압력 시험장치를 나타낸 개략도.
*부호의 설명
1000 : 제어용 밸브 충격압력 시험장치
10 : 제어용 밸브 11 : 액추에이터
100 : 가압부
110 : 점검부 111 : 확인창
120 : 배출구 130 : 고정 브라켓
200 : 펌프
210 : 제1가압유로 220 : 흡입유로
230 : 방향 전환 밸브
231 : 제1밸브 232 : 제2밸브
240 : 보충유로
300 : 압력 보충부(압력 보충 탱크)
310 : 제2가압유로 320 : 체크밸브
330 : 파일럿 체크밸브 340 : 드레인부
350 : 드레인유로
400 : 메인 리저버
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제어용 밸브 충격압력 시험을 위한 파형의 설계 사양을 나타낸 유체의 시간에 따른 압력 그래프이며, 도 3은 본 발명과 종래기술의 유체 압력 상승 파형을 비교한 그래프이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 제어용 밸브 충격압력 시험장치(1000)는, 제어용 밸브(10)의 일측에 연결되어 가압된 유체가 공급되는 가압부(100); 상기 가압부(100)에 연결되어 가압부(100)로 가압된 유체를 공급하는 펌프(200); 및 상기 가압부(100)에 연결되어 가압부(100)로 가압된 유체를 공급하는 압력 보충부(300); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제어용 밸브의 예로서, 버터플라이밸브를 예를 들어 설명한다. 다만, 본 실시예에 의한 제어용 밸브 충격압력 시험장치(1000)는 이하에서 설명하는 버터플라이밸브 외에 게이트 밸브, 볼 밸브 등 다양한 종류의 제어용 밸브의 충격압력 시험을 위해 사용될 수 있음은 자명하다.
우선, 제어용 밸브(10)는 양측이 개방되게 형성된 원통형의 몸체 내부에 원판형의 디스크가 회전될 수 있도록 구비되며, 디스크는 액추에이터(11)에 의해 회전되어 몸체의 내주면에 형성된 시트에 디스크가 밀착되거나 떨어지면서 유로가 폐쇄되거나 개방될 수 있도록 구성된다. 그리고 제어용 밸브(10)는 고정 브라켓(130)에 고정되어, 고정 브라켓(130)이 별도의 베이스나 프레임에 견고하게 고정될 수 있다.
가압부(100)는 시험하고자 하는 제어용 밸브(10)의 개방된 일측에 결합되어 고정되며 유체가 통과될 수 있도록 연결되어 가압된 유체가 공급되는 부분이다. 즉, 가압부(100)는 제어용 밸브(10)의 일측에 시험하고자 하는 특정한 압력으로 가압된 유체가 채워질 수 있는 공간이다. 그리고 제어용 밸브(10)의 개방된 타측에는 점검부(110)가 형성될 수 있으며, 점검부(110)에는 투명한 재질의 확인창(111)이 형성되어, 제어용 밸브(10)의 내부를 확인할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 확인창(111)을 통해 제어용 밸브(10)의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 하여, 제어용 밸브(10) 내부에서 유체가 누수되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 점검부(110)의 하측에는 배출구(120)가 형성되어, 제어용 밸브(10)의 개방 시 가압부(100) 내부에 채워진 유체가 배출구(120)를 통해 배출되도록 구성될 수 있다.
펌프(200)는 가압부(100)에 연결되어 가압부(100)로 특정한 압력으로 가압된 유체를 공급할 수 있도록 구성되며, 펌프(200)에 제1가압유로(210)의 일단이 연결되고 가압부(100)에 제1가압유로(210)의 타단이 연결될 수 있다. 이때, 펌프(200)는 물 또는 작동유(유압유) 등의 시험 유체를 공급할 수 있도록 하는 다양한 종류의 펌프가 사용될 수 있다.
압력 보충부(300)는 가압부(100)에 연결되어 가압부(100)로 특정한 압력으로 가압된 유체를 공급할 수 있도록 구성되어, 상기 펌프(200)와 함께 가압부(100)로 가압된 유체를 공급할 수 있도록 구성된다. 즉, 기본적으로 펌프(200)에서 가압부(100)로 가압된 유체를 공급하되 부족한 압력 및 유량을 빠르게 보충할 수 있도록 압력 보충부(300)가 형성되는 것이다. 이때, 압력 보충부(300)에 제2가압유로(310)의 일단이 연결되고 가압부(100)에 제2가압유로(310)의 타단이 연결될 수 있다.
여기에서 제어용 밸브의 충격압력 시험에서는 가압부(100)에 빠르게 순간적으로 가압 유체가 채워져야 도 2와 같이 충격압력 시험의 설계 사양에 가장 가까운 압력 상승 곡선을 얻을 수 있다. 즉, 가압부(100) 내부의 압력이 거의 수직으로 상승하여 특정한 압력에 도달할 수 있어야 한다. 이때, 도 3과 같이 본 발명은 종래기술에 비해 수직에 가까운 압력 상승 곡선을 얻을 수 있으며, 제어용 밸브를 닫으면 순간적으로 특정 압력으로 가압되고 일정한 시간동안 가압된 상태가 유지된 후 제어용 밸브를 열어 순간적으로 압력이 0이 되도록 유체를 배출시키는 것을 반복하여 압력 그래프가 구형파(square wave)가 되도록 충격압력 시험을 하게된다.
그리하여 제어용 밸브의 충격압력 시험 시, 제어용 밸브(10)를 열어 가압부(100)에 채워져 있던 유체가 배출구(120)를 통해 배출되면 가압부(100) 내부의 압력이 떨어지게 된다. 이때, 제어용 밸브(10)를 닫으면 펌프(200)에 의해 가압부(100) 내부에 유체가 채워지면서 압력이 상승하게 되는데, 여기에서 압력 보충부(300)로부터 가압부(100)로 가압된 유체가 공급되면서 가압부(100) 내부에 빠르게 유체가 채워져 순간적으로 특정한 압력에 도달할 수 있다. 즉, 제어용 밸브의 반복적인 개폐에 의해 충격압력이 반복적으로 작용함에 따라 제어용 밸브의 내구성 및 누수가 발생하는지 등에 대한 제어용 밸브의 신뢰성을 정확하게 시험할 수 있다.
또한, 상기 압력 보충부(300)는, 상기 가압부(100)의 상측에 구비되어 유체의 자중에 의해 상기 가압부(100)로 유체를 공급하는 압력 보충 탱크(300)일 수 있다.
즉, 압력 보충부(300)는 유체의 자중에 의해 특정한 압력의 유체를 가압부(100)로 공급할 수 있도록 압력 보충 탱크(300)로 형성될 수 있다. 그리하여 제어용 밸브(10)가 대형이 되더라도 대용량의 펌프 대신 작은 용량의 펌프를 사용하고, 부족한 압력 및 유량을 압력 보충 탱크에서 공급받을 수 있다. 그리고 압력 보충 탱크(300)에는 많은 양의 유체가 저장될 수 있으므로, 많은 양의 유체를 빠르게 가압부(100)로 공급할 수 있어 작은 용량의 펌프(200)를 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제어용 밸브 충격압력 시험장치는, 제어용 밸브의 개폐 후 가압부에 빠르게 압력을 보충할 수 있도록 함으로써 펌프의 크기를 소형화 할 수 있으며 압력 상승 곡선을 충격 압력 시험의 설계 사양과 유사하게 할 수 있어 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 압력 보충 탱크(300)에서 상기 가압부(100)로 유체가 공급되는 제2가압유로(310)에는 체크밸브(320)가 설치되어, 상기 체크밸브(320)에 의해 압력 보충 탱크(300)에서 가압부(300)쪽으로만 유체가 유동될 수 있도록 형성될 수 있다.
즉, 압력 보충 탱크(300)에서는 유체의 자중에 의해 유체의 압력이 형성되므로, 압력 보충 탱크(300) 내부의 유체가 가압부(100)로 공급되면 압력 보충 탱크(300) 내부 유체의 수위가 낮아지게 되고, 이때 가압부(100)의 내부는 펌프(200)에서 공급되는 가압된 유체가 공급되므로 제2가압유로(310) 내의 유체 압력이 가압부(100) 내부의 압력보다 낮아지게 되면 압력 보충 탱크(300)로 유체가 역류될 수 있으므로 이를 방지할 수 있도록 제2가압유로(310)에는 체크밸브(320)가 설치될 수 있다.
그리하여 가압부(100) 내부의 압력이 저하되지 않고 계속적으로 상승할 수 있도록 함으로써 제어용 밸브 충격압력 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
<실시예 2>
또한, 도 4와 같이 상기 압력 보충 탱크(300)에서 상기 가압부(100)로 유체가 공급되는 제2가압유로(310)에는 파일럿 체크밸브(330)가 설치될 수 있다.
이는 상기한 바와 같이 제2가압유로(310) 내의 유체 압력이 가압부(100) 내부의 압력보다 낮아지게 되면 압력 보충 탱크(300)로 유체가 역류될 수 있으므로 이를 방지할 수 있도록 제2가압유로(310)에는 파일럿 체크밸브(330)가 설치되는 것이다. 이때, 파일럿 체크밸브(330)는 파일럿 포트에 압력이 공급되지 않을 때에는 일반적인 체크밸브와 동일하게 작동될 수 있으며, 파일럿 포트에 압력이 공급될 때에는 밸브가 개방된 상태가 유지되어 가압부(100)에서 압력 보충 탱크(300)쪽으로 유체가 유동될 수도 있다.
그리하여 파일럿 체크밸브(330)의 작동을 제어하여 가압부(100) 내부의 압력이 저하되지 않고 계속적으로 상승할 수 있도록 함으로써 제어용 밸브 충격압력 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 필요시 파일럿 압력을 공급하여 파일럿 체크밸브(330)가 개방된 상태가 되도록 함으로써 펌프(200)에 의해 가압된 유체를 제2가압유로(310)를 통해 압력 보충 탱크(300)에 공급하여 다시 압력 보충 탱크(300) 내에 유체가 채워지도록 할 수도 있다.
또한, 상기 펌프(200)에서 가압부(100)로 유체가 공급되는 제1가압유로(210)에 일단이 연결되고 상기 압력 보충 탱크(300)에 타단이 연결되어 압력 보충 탱크(300)로 유체를 공급할 수 있도록 하는 보충유로(240)가 형성될 수 있다.
이는 가압부(100) 내부에 유체가 채워져 특정한 압력에 도달하면 가압부(100) 내부로 더 이상 가압된 유체를 공급할 필요가 없으며, 이때 펌프(200)는 계속 작동되는 상태가 유지될 수 있으므로 펌프(200)에 의해 가압되는 유체를 보충유로(240)를 통해 압력 보충 탱크(300)로 공급하여 유체가 줄어든 압력 보충 탱크(300) 내부에 유체가 채워지도록 할 수 있다.
그리하여 펌프(200)를 통해 가압부(100)로 유체를 공급하지 않는 시간동안 압력 보충 탱크(300)에 유체를 채울 수 있어, 펌프(200)를 효율적으로 사용할 수 있으며 압력 보충 탱크(300)에 유체를 채우기 위한 별도의 펌프와 같은 유체 공급 수단을 설치할 필요가 없는 장점이 있다.
이때, 상기 제1가압유로(210) 및 보충유로(240)에 방향 전환 밸브(230)가 설치되어, 상기 방향 전환 밸브(230)에 의해 상기 가압부(100) 또는 압력 보충 탱크(300)로 선택적으로 유체를 공급할 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 가압부(100) 내부에 유체가 채워져 특정한 압력에 도달하면 방향 전환 밸브(230)중 제1밸브(231)를 닫고 제2밸브(232)를 열어 가압부(100) 내부의 압력이 더 이상 상승하지 않도록 하고 이때 유체가 압력 보충 탱크(300)로 공급되도록 제어할 수 있다. 반대로 가압부(100) 내부에 유체를 채워 압력을 상승시켜야 할 때에는 방향 전환 밸브(230)중 제1밸브(231)를 열고 제2밸브(232)를 닫아 펌프(200)에 의해 가압된 유체가 가압부(100)로만 공급되도록 하여 가압부(100) 내부의 압력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 압력 보충 탱크(300)에는 내부에 채워지는 유체의 수위를 일정하게 유지할 수 있도록 드레인부(340)가 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 압력 보충 탱크(300)의 일측에 유체가 배출될 수 있도록 관통된 구멍 형태로 드레인부(340)가 형성될 수 있으며, 드레인부(340)를 통해 압력 보충 탱크(300) 내부에 채워지는 유체가 특정한 수위 이상으로 높아지지 않도록 함으로써 가압부(100)로 공급할 수 있는 유체의 압력이 특정한 압력으로 유지되도록 할 수 있다.
이때, 드레인부(340)는 압력 보충 탱크(300) 내부에 채워진 유체의 수위를 조절할 수 있도록 드레인부(340)의 높이 조절이 가능하도록 형성될 수 있다. 즉, 가압부(100)로 공급하고자 하는 유체의 압력에 따라 드레인부(340)의 높이를 조절할 수도 있다.
또한, 상기 제어용 밸브(10)의 타측에 연결되어 유체가 배출되는 배출유로(121), 상기 펌프(200)로 유체가 흡입되는 흡입유로(220), 및 상기 드레인부(340)가 연결되는 드레인유로(350)의 단부가 배치되며, 유체가 수용되는 메인 리저버(400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이는 제어용 밸브(10)의 하측에 메인 리저버(400)가 구비되도록 하고, 시험에 사용되는 유체를 흡입 및 배출하는 유로의 단부가 메인 리저버(400)에 연결되도록 함으로써, 유체를 순환시키면서 반복적으로 제어용 밸브의 충격압력 시험을 수행할 수 있다. 이때, 제어용 밸브(10)의 타측에 결합된 점검부(110)의 하측에 형성된 배출구(120)에 배출유로(121)가 연결되어 배출유로(121)의 단부가 메인 리저버(400)에 연결될 수 있고, 펌프(200)에 연결된 흡입유로(220)의 단부가 메인 리저버(400)에 연결될 수 있으며, 드레인부(340)에 연결된 드레인유로(350)의 단부가 메인 리저버(400)에 연결될 수 있다.
그리고 시험 대상인 제어용 밸브(10)는 공압, 유압 및 전기 등으로 작동하는 액추에이터(11)에 의해 개폐를 제어할 수 있는 밸브일 수 있으며, 작업자가 손으로 개폐를 제어할 수 있는 밸브가 될 수도 있다.
또한, 펌프(200)는 가압되는 유체에 맥동이 발생하지 않도록 일반적인 원심식 펌프가 사용될 수 있으며, 제1가압유로(210) 또는 가압부(100)에 맥동을 제거할 수 있는 장치를 설치하여 다양한 종류의 펌프를 사용할 수도 있다. 또한, 맥동이 발생하는 환경에 제어용 밸브(10)가 사용될 수도 있으므로 이에 대한 시험 시에는 맥동이 발생하는 펌프를 사용할 수도 있다.
또한, 가압부(100)에는 압력센서가 설치되어 내부에 채워진 유체의 압력을 측정할 수 있으며, 압력센서에서 측정되는 압력에 따라 방향 전환 밸브의 작동 및 제어용 밸브(10)의 개폐 작동을 제어하여 충격압력 시험을 수행할 수 있다. 그리고 제어용 밸브(10)의 타측인 점검부(110)에도 압력센서가 설치되어 압력을 모니터링할 수 있다.
또한, 메인 리저버(400)에 수용된 시험 유체가 순환되면서 충격압력 시험을 수행하는 경우에는, 유체가 펌프(200)를 통하면서 온도가 상승될 수 있으므로 온도센서를 이용해 유체의 온도를 측정하고 쿨링장치를 설치해 유체를 냉각시켜 일정한 온도로 유지되도록 함으로써 시험의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제어부를 통해 제어용 밸브(10)가 개폐되는 정도를 조절하여 제어용 밸브 충격압력 시험을 수행할 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

Claims (8)

  1. 제어용 밸브의 일측에 연결되어 가압된 유체가 공급되는 가압부;
    상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 펌프; 및
    상기 가압부에 연결되어 가압부로 가압된 유체를 공급하는 압력 보충부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 보충부는,
    상기 가압부의 상측에 구비되어 유체의 자중에 의해 상기 가압부로 유체를 공급하는 압력 보충 탱크인 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압력 보충 탱크에서 상기 가압부로 유체가 공급되는 제2가압유로에는 체크밸브가 설치되어, 상기 체크밸브에 의해 압력 보충 탱크에서 가압부쪽으로만 유체가 유동될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 압력 보충 탱크에서 상기 가압부로 유체가 공급되는 제2가압유로에는 파일럿 체크밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 펌프에서 가압부로 유체가 공급되는 제1가압유로에 일단이 연결되고 상기 압력 보충 탱크에 타단이 연결되어 압력 보충 탱크로 유체를 공급할 수 있도록 하는 보충유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1가압유로 및 보충유로에 방향 전환 밸브가 설치되어, 상기 방향 전환 밸브에 의해 상기 가압부 또는 압력 보충 탱크로 선택적으로 유체를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 압력 보충 탱크에는 내부에 채워지는 유체의 수위를 일정하게 유지할 수 있도록 드레인부가 형성되는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어용 밸브의 타측에 연결되어 유체가 배출되는 배출유로, 상기 펌프로 유체가 흡입되는 흡입유로, 및 상기 드레인부가 연결되는 드레인유로의 단부가 배치되며, 유체가 수용되는 메인 리저버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제어용 밸브 충격압력 시험장치.
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