KR100894440B1

KR100894440B1 - 밸브 테스트장치

Info

Publication number: KR100894440B1
Application number: KR1020090009218A
Authority: KR
Inventors: 정찬동; 정찬균
Original assignee: 한일마이크로텍(주)
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-04-22

Abstract

본 발명은 밸브(10)의 누설 여부를 검사하기 위한 밸브 테스트장치에 관한 것으로서, 고정지그(52) 및 이 고정지그(52)측으로 가동되는 가동지그(56)를 포함하며 상기 고정지그(52)와 가동지그(56) 사이에 밸브(10)를 고정시키는 밸브고정장치와, 상기 고정지그(52) 또는 가동지그(56)를 통해 상기 밸브(10)의 유입단 및 유출단과 연결되며 밸브(10)에 시험유체를 공급하고 배출하는 공급관(82) 및 배출관(92)과, 상기 공급관(82)의 일단에 연결되며 시험유체를 저장하는 저장탱크(84)와, 상기 저장탱크(84)와 공급관(82)의 사이에 설치되며 시험유체를 가압하는 가압기(90)와, 상기 배출관(92)을 통해 배출되는 시험유체를 수용하는 용기(110)와, 상기 용기(110)의 하중을 측정하는 로드셀(112)과, 상기 로드셀(112)과 연결되며 용기(110)의 하중 변화를 읽어 미리 입력된 시험유체의 비중에 따라 시험유체의 누설량을 연산하는 연산모듈(116)이 설치된 분석단말기(114)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 밸브 내부의 실 부위에서 발생되는 미량의 누설을 보다 정밀하게 검출할 수 있으며, 이에 따라 밸브의 실 불량에 따른 제품불량 및 수명 단축 등의 문제점을 해결하고 밸브에 의한 안전사고를 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

밸브, 누설, 테스트, 가압기, 로드셀, 분석단말기, 토글기구, 타이바

Description

밸브 테스트장치{Test device for valve}

본 발명은 밸브의 누설을 테스트하기 위한 밸브 테스트장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 밸브 내부의 볼 또는 디스크 등의 실(seal) 부위에서 발생되는 누설을 보다 정밀하게 검출할 수 있도록 된 밸브 테스트장치에 관한 것이다.

일반적으로, 버터플라이 밸브 및 볼 밸브 등과 같은 밸브들의 누수 및 누유 여부를 검출하기 위하여 밸브 테스트장치가 이용된다. 통상 밸브 테스트장치는 밸브를 고정시킨 상태에서 밸브에 고압의 시험유체를 통과시키고, 이때 밸브의 셀(shell) 또는 실(seal) 부위에서 시험유체의 누설이 발생하는지를 관찰하는 방식으로 구성된다.

도 1은 종래 밸브 테스트장치의 일예를 보여준다. 도 1에서 밸브(10)를 고정시키는 형체결장치는 고정면판(11) 상에 설치된 고정지그(12) 및 이에 대향하여 설치되는 가동지그(20)로 구성된다. 가동지그(20)는 유압실린더(14)에 의해 전후진 된다. 보다 상세하게는, 유압실린더(14)는 유압펌프(16)에 의해 작동유가 공급되면 피스톤로드(18)를 전진시키며, 이에 의해 피스톤로드(18)의 선단에 장치된 가동지그(20)가 고정지그(12)측으로 이동하면서 그 사이에 개재된 밸브(10)를 가압 고정시킨다. 밸브의 누설을 테스트하기 위하여, 밸브(10)의 양측으로는 고정지그(12) 및 가동지그(20) 등을 통해 시험유체를 공급하는 공급관(22)과 시험유체가 배출되는 배출관(32)이 연결되며, 공급관(22)의 일단은 시험유체를 저장하는 저장탱크(24)에 연결되고 배출관(32)의 타단은 드레인(26)에 연결된다. 그리고 저장탱크(24)와 공급관(22) 사이에는 시험유체를 가압하기 위한 가압기(30)가 설치되며, 각 관로 중간에는 개폐밸브(28)들이 설치된다.

이러한 밸브 테스트장치는 밸브(10)를 두 지그 사이에 위치시킨 후, 유압실린더(14)를 작동시켜 두 지그 사이에 밸브(10)를 견고하게 고정시키며, 이후 밸브(10) 내부로 시험유체를 통과시켜 밸브의 누설을 검사하게 된다. 이때, 밸브(10)의 셀 부위에서 발생되는 누설은 밸브(10)의 외관으로 드러나므로 육안에 의해 직관적으로 확인된다. 이에 반해, 밸브(10)의 내부의 실 부위에서의 누설은 직관적으로 확인하기 어렵다.

밸브(10)의 실 부위에서의 누설을 검사하는 과정은 다음과 같다. 상기 배출관(32)의 소정 부위에 높이 단차를 주고, 소정 시간 시험유체를 통과시켜 배출관(32) 내에 시험유체를 채운 후에, 밸브(10) 내부의 볼 또는 디스크 등을 닫은 상태에서 가압기(30)를 작동시킨다. 이때, 밸브(10) 내부의 실 부위에서 누설이 없다면, 배출관(32) 내에 채워진 시험유체는 더 이상 전진하지 않게 된다. 만약, 밸브(10) 내부의 실 부위에서 시험 압력에 의해 누설이 발생되었다면, 배출관(32)을 따라 시험유체가 전진되거나 배출관(32) 단부에서 낙하된다. 종래에는 이처럼 배출관(32)을 따라 시험유체가 전진되거나 그 단부에서 낙하되는 것을 육안으로 확인하여 밸브(10)의 실 부위에서의 누설을 검사하였다.

그런데, 위와 같은 검사방법에 의하면, 실 부위에서 미량의 누설이 발생된 경우 이를 육안으로 확인하는 것이 매우 곤란한 문제점이 있다. 예컨대, 한 두 방울의 누설이 발생된다면, 이를 육안으로 확인하는 것은 거의 불가능하다. 이로 인해, 기준에 미달되는 밸브들이 종종 정상제품으로 출고되고 있으며, 이처럼 특정 고압에서 미량의 누설이 발생되는 밸브들은 수명이 크게 단축되는 문제점을 갖고 있으며, 위험성이 높은 가스 등을 개폐하는 용도로 사용되는 경우 안전사고가 발생되기 쉬운 문제점이 있다.

한편, 위와 같은 종래 밸브 테스트장치는 도시한 바와 같이 밸브(10)를 직압식으로 고정시킴에 따라, 밸브(10)에 가해지는 시험 압력을 버티기 위해 필요한 밸브 형체력을 얻기 위해 유압실린더(14)의 직경이 커지는 문제점이 발생된다. 따라서, 대형의 유압실린더(14)를 구비함에 따르는 설비비의 증가가 수반되고, 많은 양의 작동유가 사용되어 공정에 소요되는 비용이 증가하며 밸브를 고정시키는 공정에 많은 시간이 소요되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 밸브의 실 부위에서 발생되는 미량의 누설을 보다 정밀하게 검출하여 밸브의 실 불량에 따른 수명 단축 및 안전사고 발생 등의 제반 문제점을 해결할 수 있도록 된 밸브 테스트장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 비교적 적은 구경의 유압실린더로 충분한 크기의 밸브 형체력을 얻도록 하여, 설비비의 감소를 기대하고 테스트 공정에 소요되는 시간 및 비용의 절감을 꾀할 수 있도록 함에 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 밸브 테스트장치는, 밸브(10)의 누설 여부를 검사하기 위한 밸브 테스트장치에 있어서, 고정지그(52) 및 이 고정지그(52)측으로 가동되는 가동지그(56)를 포함하며 상기 고정지그(52)와 가동지그(56) 사이에 밸브(10)를 고정시키는 밸브고정장치와, 상기 고정지그(52) 또는 가동지그(56)를 통해 상기 밸브(10)의 유입단 및 유출단과 연결되며 밸브(10)에 시험유체를 공급하고 배출하는 공급관(82) 및 배출관(92)과, 상기 공급관(82)의 일단에 연결되며 시험유체를 저장하는 저장탱크(84)와, 상기 저장탱크(84)와 공급관(82)의 사이에 설치되며 시험유체를 가압하는 가압기(90)와, 상기 배출관(92)을 통해 배출되는 시험유체를 수용하는 용기(110)와, 상기 용기(110)의 하중을 측정하는 로드 셀(112)과, 상기 로드셀(112)과 연결되며 용기(110)의 하중 변화를 읽어 미리 입력된 시험유체의 비중에 따라 시험유체의 누설량을 연산하는 연산모듈(116)이 설치된 분석단말기(114)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 밸브고정장치는 상기 고정지그(52)가 설치된 고정형판(54)과, 상기 가동지그(56)가 설치된 가동형판(58)과, 상기 가동형판(58)의 후방에 배치되는 형후판(60)과, 상기 고정형판(54)과 형후판(60)에 양단부가 고정 설치되고 외주연에 형성된 나사홈에 의해 상기 가동형판(58)과 나사 결합하여 가동형판(58)의 직선 왕복 운동을 안내하는 복수의 타이바(64)와, 상기 가동형판(58)과 형후판(60) 사이에 설치되며 복수의 토글암(66)들이 링크 연결된 토글기구(68)와, 상기 형후판(60)에 고정설치되는 유압실린더(70) 및 이 유압실린더(70)에 의해 전후진되며 선단부가 상기 토글기구(68)에 연결된 피스톤로드(72)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 밸브 테스트장치에 따르면, 로드셀을 이용하여 지그를 통해 배출되는 시험유체의 하중을 측정하고, 미리 입력된 시험유체의 종류별 비중에 따라 시험유체의 하중으로부터 누설량을 연산하도록 구성됨으로써, 밸브의 실 부위에서 발생되는 미량의 누설도 정확하게 검출할 수 있고 누설량에 대한 데이터의 수집이 용이하며, 안정된 밸브 테스트를 실시할 수 있어 밸브의 실 불량에 기인한 안전사고 를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 유압실린더와 토글기구를 이용하여 가동형판을 직선 왕복 운동시키고, 타이바의 신장량에 의한 탄성 회복력에 의해 밸브를 가압 고정시킴으로써, 비교적 소구경의 유압실린더로 충분한 크기의 밸브 형체력을 얻을 수 있으며, 이에 따라 장치를 간소화할 수 있고 설비비를 절감할 수 있으며, 나아가서 작동유의 사용을 줄이고 유압실린더의 고속동작을 실현하여 밸브 테스트공정에 소요되는 시간 및 비용을 대폭 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 밸브 테스트장치를 개략적으로 보인 측면 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밸브 테스트장치는 다이(100) 상면에 밸브(10)를 고정시키기 위한 장치들이 설치된다. 다이(100)의 우측에는 밸브(10)의 형체결 및 누설 테스트 등을 조작하기 위한 다수의 버튼들이 배치된 컨트롤박스(102)가 설치되다. 그리고 다이의 하부에는 유압실린더(70)에 작동유를 공급하기 위한 유압펌프(104) 및 작동유를 저장하는 유압탱크(106) 등이 설치된다. 그리고 밸브(10)의 누설을 테스트하는 장치들은 다이(100)의 하부에 설치되거나 다른 구조물들에 의해 은폐 설치되므로, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도 2에 개념적으로 묘사하였다.

도 2를 참조하여 밸브고정장치에 대하여 먼저 설명한다. 다이(100)의 상면에는 서로 이격 배치되는 3개의 형판이 수직으로 설치된다. 우측의 고정형판(54) 상에는 고정지그(52)가 설치되고 중앙의 가동형판(58) 상에는 가동지그(56)가 설치된다. 고정지그(52) 및 가동지그(56)는 밸브(10)를 고정하기 위한 수단으로서, 바람직하게는 밸브(10)의 통로와 접촉되는 부위에 실이 형성되어 있다. 또한, 각 지그는 다양한 규격의 밸브(10)를 수용할 수 있도록 수용부의 폭이 가변되게 형성된다.

가동형판(58)의 후방에는 형후판(60)이 설치된다. 도시된 바와 같이, 수평방향으로 복수개의 타이바(64)가 설치되며, 이 타이바(64)의 양단은 형후판(60)과 고정형판(54)에 고정 설치된다. 가동형판(58)은 타이바(64)의 외주연에 형성된 나사홈과 나사 결합되며, 타이바(64)를 따라 가이드되면서 수평방향으로 왕복 운동한다. 이때, 가동형판(58)의 슬라이드 이동을 위해, 가동형판(58)의 하부에는 다이(100)에 대해 구름 접촉되는 가이드롤러(78)가 설치된다.

형후판(60)과 가동형판(58) 사이에는 복수의 토글암(66)들이 링크 연결된 토글기구(68)가 설치된다. 복수의 토글암(66)들은 관절부(67)에 의해 링크 연결된다. 형후판(60)에는 중앙부를 관통하여 유압실린더(70)가 설치되며, 유압실린더(70)에 의해 전후진되는 피스톤로드(72)의 선단부가 토글기구(68)에 연결된다. 또한, 도시된 바와 같이 형후판(60)의 배면에는 타이바(64)의 선단에 체결되는 스프로켓(76)이 설치된다.

도 2에서 개략적으로 보인 바와 같이, 가동지그(56)와 고정지그(56)에는 각각 시험유체를 공급하기 위한 공급관(82) 및 배출하기 위한 배출관(92)이 연결된 다. 공급관(82)의 단부에는 시험유체를 저장하는 저장탱크(84)가 설치되며, 저장탱크(84)와 공급관(82) 사이에는 개폐밸브(88) 및 시험유체를 가압하는 가압기(90)가 설치된다.

배출관(92)의 단부에는 드레인(86)이 설치되며, 배출관(92)의 중간에는 역시 개폐밸브(88)들이 설치된다. 그리고, 배출관(92)과 드레인(86) 사이에는 분기밸브(94)에 의해 개폐되는 분기관(96)이 연결된다. 분기관(96)의 하부에는 배출관(92)을 통해 배출되는 시험유체를 수용하는 용기(110)가 배치되며, 이 용기(110)의 하부에는 로드셀(112)이 설치된다.

로드셀(112)은 용기(110)의 하중을 측정하는 측정장치이며, 로드셀(112)에서 측정된 데이터는 분석단말기(114)로 전달된다. 분석단말기(114)는 키보드 등의 입력수단 및 모니터와 같은 화면출력수단을 구비한 컴퓨터장치로서, 로드셀(112)의 하중을 읽고 하중의 변화에 대응하는 시험유체의 누설량을 분석하기 위한 단말기이다. 이를 위하여, 분석단말기(114)의 내부에는 연산모듈(116)이 설치된다. 연산모듈(116)은 시험압력에 대비한 용기(110)의 하중 변화, 미리 입력된 시험유체의 종류에 따른 비중 등을 이용하여 실 부위에서의 누설량을 연산하는 프로그램이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 작동관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 테스트 할 밸브(10)를 크레인 등을 이용하여 고정지그(52)에 거치한다. 그리고, 스프로켓(76)에 연결된 모터 등을 구동시켜 형후판(60)을 전진시킨다. 이후, 유압실린더(70)에 작동유를 유입하면, 피스톤로드(72)가 전진하면서 토글기구(68)를 작동시키고, 가동형판(58)이 타이바(64)를 따라 이동하면서 가동지그(56) 가 밸브(10)의 타측을 가압 고정한다. 이와 같이, 토글기구(68)에 의해 밸브(10)를 고정시킴에 따라 소구경의 유압실린더(70)로 충분한 형체력을 얻을 수 있으며, 작동유의 사용량도 크게 줄어든다.

위에서와 같이 밸브(10)가 고정된 상태에서 공급관(82)을 통해 시험유체를 밸브(10) 내로 공급한다. 밸브(10)를 통과한 시험유체가 배출관(92)을 통해 배출되는 것을 확인한 후, 밸브(10) 내부의 볼 또는 디스크를 천천히 닫는다. 이때, 분기밸브(94)를 조작하여 분기관(96)을 통해 시험유체가 낙하되도록 함으로써, 밸브(10)가 완전히 닫혀진 상태에서 분기관(96)의 전단까지 시험유체가 충전되도록 한다. 그리고 분기관(96)의 하부에 상기 용기(110)를 배치한다. 로드셀(112)은 빈 용기(110)의 하중을 측정하며, 측정된 데이터는 분석단말기(114)로 입력된다.

이후 가압기(90)를 규정된 시험압력으로 올려 밸브(10)의 유입단에 고압을 인가한다. 만약 규정된 시간동안 밸브(10)의 실 부위에서 누설이 발생하지 않는다면, 로드셀(112)에서 측정된 하중은 변화가 없을 것이며, 분석단말기(114)는 당해 밸브(10)의 실이 양호하다는 신호를 출력한다. 만약 밸브(10)의 실 부위에서 누설이 발생한다면, 분기관(96)을 통해 시험유체가 낙하되면서 로드셀(112)에서 측정된 하중이 변화되고, 분석단말기(114)가 이를 읽어 실 부위에서 누설이 발생됨을 알리는 신호를 출력한다. 이때, 분석단말기(114)에 설치된 연산모듈(116)은 로드셀(112)에서 입력된 하중 변화값을 읽어 시험유체의 누설량을 연산한다. 그리고 분석단말기(114)는 연산모듈(116)에서 연산된 누설량을 화면 또는 프린터 출력한다.

규정된 시간이 지나면 밸브(10) 내에 잔존하는 시험유체들을 강제 배출시킨 뒤 형체결을 해제하는 것으로 테스트를 종료한다. 밸브(10)의 형체결을 해제하는 것은 형체결의 역순으로 진행된다. 우선 유압실린더(70)에서 작동유를 배출시켜 피스톤로드(72)를 후퇴시킨다. 그리고, 가동형판(58)이 어느정도 후퇴되면 이후 형후판(60)을 후퇴시켜 밸브(10)를 제거할 충분할 공간을 확보한다. 이후 크레인을 이용하여 밸브(10)를 제거한다.

전술한 바와 같은 본 발명의 밸브 테스트장치는 로드셀(112)에서의 하중 변화를 읽어 시험유체의 비중에 따라 누설량을 연산한다. 따라서 물방울 단위(대략 0.3cc 정도)의 누설도 검출할 수 있으며, 매우 높은 검출정확도로 밸브(10)의 실 부위에서의 누설을 테스트할 수 있는 기술적 장점을 갖는다. 또한, 실 부위에서의 누설량을 데이터로 수집하여, 밸브의 고장진단, 불량률 산출 등에 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 장점은 토글기구를 이용하여 밸브를 고정시킴으로써, 소구경의 유압실린더로 충분한 크기의 밸브 형체력을 얻는다는 점이다. 이는 설비비의 절감, 유압실린더의 고속동작 실현, 작동유 사용량 절감, 공정소요시간 단축 등 많은 부가적 장점을 가져다준다.

이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 밸브 테스트장치를 개략적으로 보인 측면 구성도

도 2는 본 발명에 따른 밸브 테스트장치를 개략적으로 보인 측면 구성도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밸브 52 : 고정지그

54 : 고정형판 56 : 가동지그

58 : 가동형판 60 : 형후판

64 : 타이바 66 : 토글암

67 : 관절부 68 : 토글기구

70 : 유압실린더 72 : 피스톤로드

76 : 스프로켓 78 : 가이드롤러

82 : 공급관 84 : 저장탱크

86 : 드레인 88 : 개폐밸브

90 : 가압기 92 : 배출관

94 : 분기밸브 96 : 분기관

110 : 용기 112 : 로드셀

114 : 분석단말기 116 : 연산모듈

Claims

밸브(10)의 누설 여부를 검사하기 위한 밸브 테스트장치에 있어서,

고정지그(52) 및 이 고정지그(52)측으로 가동되는 가동지그(56)를 포함하며 상기 고정지그(52)와 가동지그(56) 사이에 밸브(10)를 고정시키는 밸브고정장치와, 상기 고정지그(52) 또는 가동지그(56)를 통해 상기 밸브(10)의 유입단 및 유출단과 연결되며 밸브(10)에 시험유체를 공급하고 배출하는 공급관(82) 및 배출관(92)과, 상기 공급관(82)의 일단에 연결되며 시험유체를 저장하는 저장탱크(84)와, 상기 저장탱크(84)와 공급관(82)의 사이에 설치되며 시험유체를 가압하는 가압기(90)와, 상기 배출관(92)을 통해 배출되는 시험유체를 수용하는 용기(110)와, 상기 용기(110)의 하중을 측정하는 로드셀(112)과, 상기 로드셀(112)과 연결되며 용기(110)의 하중 변화를 읽어 미리 입력된 시험유체의 비중에 따라 시험유체의 누설량을 연산하는 연산모듈(116)이 설치된 분석단말기(114)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브 테스트장치.
제 1항에 있어서,

상기 밸브고정장치는 상기 고정지그(52)가 설치된 고정형판(54)과, 상기 가동지그(56)가 설치된 가동형판(58)과, 상기 가동형판(58)의 후방에 배치되는 형후판(60)과, 상기 고정형판(54)과 형후판(60)에 양단부가 고정 설치되고 외주연에 형 성된 나사홈에 의해 상기 가동형판(58)과 나사 결합하여 가동형판(58)의 직선 왕복 운동을 안내하는 복수의 타이바(64)와, 상기 가동형판(58)과 형후판(60) 사이에 설치되며 복수의 토글암(66)들이 링크 연결된 토글기구(68)와, 상기 형후판(60)에 고정설치되는 유압실린더(70) 및 이 유압실린더(70)에 의해 전후진되며 선단부가 상기 토글기구(68)에 연결된 피스톤로드(72)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브 테스트장치.