KR101439957B1

KR101439957B1 - Ｐｏｓｒｖ 성능 평가 시험 장치

Info

Publication number: KR101439957B1
Application number: KR1020130117545A
Authority: KR
Inventors: 채장범; 이명진; 류호근; 김동수; 장훈
Original assignee: 주식회사 엠앤디
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2014-10-30

Abstract

본 발명은 POSRV 성능 평가 시험 장치에 관한 것으로, 특히 유체의 유입에 의하여 리프팅되는 디스크를 내부 공간에 구비하고 있는 리프트 실린더가 상부 플레이트에 안정적으로 고정 부착되도록 구성함으로써, 구조적으로 안정된 상태에서 정밀한 시험을 할 수 있고, 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 간격이 조절될 수 있도록 구성함으로써, 스프링 구동 파일럿 밸브 또는 리프트 실린더의 다양한 사이즈에 대응할 수 있으며, 리프트 스템과 스프링 스템 사이에 로드 셀을 개재함으로써, 리프트 스템에 작용하는 힘 또는 리프트 실린더에 미치는 압력을 효과적으로 측정할 수 있는 POSRV 성능 평가 시험 장치에 관한 것이다.
본 발명인 POSRV 성능 평가 시험 장치를 이루는 구성수단은, ＰＯＳＲＶ 성능 평가 시험 장치에 있어서, 스프링 구동 파일럿 밸브의 상부에 설치되는 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트 상측에 평행하게 마주보도록 배치되는 상부 플레이트, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 연결하는 프레임 바, 상기 상부 플레이트의 하부면에 고정 부착되되, 내부 공간에 외부로부터 유입되는 유체에 의하여 리프팅되는 디스크가 구비되어 있는 리프트 실린더, 상기 디스크의 하부면에 일단이 연결되고, 타단은 하방향으로 수직 연장되어 상기 리프트 실린더 외부에 노출된 상태로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템에 연결되는 리프트 스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

ＰＯＳＲＶ 성능 평가 시험 장치{APPARATUS FOR EVALUATING AND TESTING PERFORMANCE OF ＰＯＳＲＶ}

본 발명은 POSRV 성능 평가 시험 장치에 관한 것으로, 특히 유체의 유입에 의하여 리프팅되는 디스크를 내부 공간에 구비하고 있는 리프트 실린더가 상부 플레이트에 안정적으로 고정 부착되도록 구성함으로써, 구조적으로 안정된 상태에서 정밀한 시험을 할 수 있고, 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 간격이 조절될 수 있도록 구성함으로써, 스프링 구동 파일럿 밸브 또는 리프트 실린더의 다양한 사이즈에 대응할 수 있으며, 리프트 스템과 스프링 스템 사이에 로드 셀을 개재함으로써, 리프트 스템에 작용하는 힘 또는 리프트 실린더에 미치는 압력을 효과적으로 측정할 수 있는 POSRV 성능 평가 시험 장치에 관한 것이다.

POSRV(Pilot Operated Safety and Relief Valve)는 원자력 발전소 가압기 상부에 설치되어 있으며, 원자력 발전소 RCS( Reactor Coolant System) 계통의 안전 밸브 기능과 안전 감압 기능을 수행할 수 있는 밸브이다.

POSRV 구성은 3가지 밸브들의 조합으로 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 POSRV는 가압기 상부 노즐과 직접 연결되고, 유입구와 유출구가 형성되어 있는 메인 밸브(Main Valve)와 안전밸브 기능을 수행하는 스프링 구동 파일럿 밸브(Spring-loaded Pilot Valve) 및 안전 감압 기능을 수행하는 모터 구동 파일럿 밸브로 구성된다.

상기 스프링 구동 파일럿 밸브는 안전밸브와 동일한 구동 방식으로 스프링 구동 파일럿 밸브가 설정 압력에서 개방(Open)됨에 따라, 상기 메인 밸브가 개방되어 과압에 대하여 가압기와 RCS 계통의 구성 기계들을 보호하는 역할을 수행한다.

상기 모터 구동 파일럿 밸브는 설계 기준 사고시 외부에서 냉각제를 유입하여 RCS 계통 급속 감압을 위하여 전기신호로 모터 구동 파일럿 밸브를 개방(Open)시켜 상기 메인 밸브를 개방(Open)시켜 RCS 계통에 압력을 급속 감압을 수행한다.

따라서, POSRV의 성능평가에서는 스프링 구동 파일럿 밸브와 모터 구동 파일럿 밸브의 성능 입증이 매우 중요한 상황이다.

POSRV의 성능평가를 수행하기 위한 시험장비는 POSRV의 안전밸브 기능인 설정압력 시험을 수행하기 위하여 데이터 취득이 되어야하며, 안전 감압 실험시 취득되는 데이터들이 수집되어야 한다.

POSRV의 안전밸브 기능인 설정 압력 시험은 2가지 방법으로 수행할 수 있다. 첫 번째는 벤치셋 시험장비를 이용하여 시험하는 방법으로 메인 밸브 유입구에 비압축성 유체를 설정압력 이상까지 가압하여 POSRV가 설정압력에서 개방(Open)되는지 여부와 되닫힘 압력에서 폐쇄(Close)되는지 여부를 시험하는 방법이다.

두 번째는 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템에 인양장치를 연결하여 인양력을 이용하여 POSRV의 설정압력에서 개방(Open)되는지 여부와 되닫힘 압력에서 폐쇄(Close)되는지 여부를 시험하는 방법이 있다.

첫 번째 시험방법은 POSRV를 가압기 상부에서 분해하여 벤치셋에서 시험하고, 시험 유체로 비압축성 유체를 사용하므로 원자력 발전소 운전중에 유체와 상이하므로 정확한 POSRV 설정압력 및 되닫힘 압력을 측정하기 어렵다.

반면, 두 번째 시험방법은 POSRV를 가압기 상부에서 분해하지 않고, 인양장치를 POSRV에 직접 설치하여 시스템 압력(사용 압력)과 인양장치 인양력을 이용함으로써, POSRV 설정압력 및 되닫힘 압력을 첫 번째 시험 방법(벤치셋 시험 장비 이용 방법)보다 정확히 측정하고, 시험 방법이 편리하다는 장점을 가지고 있다.

상기 두 번째 시험 방법으로서 계통의 압력과 인양장치의 인양력을 이용하여 설정 압력 및 되닫힘 압력을 시험하기 위한 종래의 POSRV 성능 평가 시험 장치에 대하여 간력하게 설명하면 다음과 같다.

기존 POSRV 성능 평가 시험 장치는 스프링 구동 파일럿 밸브 상부 플랜지 또는 스프링 커버 상단에 설치되고, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템과 연결하여 POSRV 설정압력 시험을 수행할 수 있다.

이와 같은 상기 기존 POSRV 성능 평가 시험 장치는 리프트 실린더 내에 압력을 서서히 증가시키면 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템을 들어올리는 힘(인장력)이 증가한다. 그리고, 스프링 스템을 들어올리는 힘이 계속되면, 스프링 구동 파일럿 밸브가 순간 열림이 되며 이때, 리프트 실린더에 가해지는 압력(리프팅 압력)을 측정하고, 차압(설정 압력에서 시스템 압력을 뺀 압력)을 산출한다.

여기서, 안전 밸브에 해당하는 스프링 구동 파일럿 밸브의 설정 압력은 상기 산출된 차압과 계통압력(시스템 압력, 사용 압력)을 합한 값으로서, 설정압력(Pset) = 차압(psi) + Psystem(psi)으로 계산한다.

여기서, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브에 설치된 스프링의 힘을 Fspring 이라고 할 때, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

Fspring = ASeat × PSet

여기서, ASeat = 스프링 구동 파일럿 밸브 디스크 유효면적(in²)이고, PSet = 스프링 구동 파일럿 밸브의 설정압력(psi)이다.

또한, POSRV 성능 평가 시험 장치를 사용했을 경우의 힘의 평형관계는 다음과 같다.

스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 설정치 = POSRV 성능 평가 시험 장치에 의한 힘 + 계통압력(사용 압력)에 의한 힘이 된다.

즉, Fspring = Fsystem + FAssist

= ASeat × Psystem + ACylinder × PCylinder

따라서, 설정값 Pset = Psystem + (ACylinder × PCylinder)/ ASeat

= Psystem + FAssist/ ASeat

= 차압 + Psystem

여기서, Psystem : 스프링 구동 파일럿 밸브가 설치된 계통의 압력(psi), ACylinder : 리프트 실린더의 유효면적(in²), PCylinder : 리프트 실린더의 압력(psi), FAssist : 스프링 구동 파일럿 밸브가 순간 열림 할 수 있도록 POSRV 성능 평가 시험 장치를 사용하여 들어올린 힘에 해당한다.

이와 같은 과정을 통하여, POSRV 성능 평가 시험 장치를 이용하여 스프링 구동 파일럿 밸브의 설정 압력에서 정상적으로 개방되는지 여부 및 되닫힘 압력에서 정상적으로 폐쇄되는지를 시험할 수 있다.

상기 계통 압력은 POSRV 성능 평가 시험 장치를 시스템 가동 중에 적용하는 경우에는 실제 시스템 압력에 해당되고, 시스템 가동 중이 아닌 상태, 즉 시험 과정에서 일정한 시스템 압력을 가하여 실험하는 경우에는 사용 압력에 해당된다.

이와 같은 종래의 POSRV 성능 평가 시험 장치는 내부에 디스크가 형성되는 리프트 실린더가 상부 플레이트 상부에 고정되어 있다. 결과적으로 상기 리프트 실린더의 외관을 형성하는 실린더 쉘(Shall)은 하부만이 상기 상부 플레이트에 의하여 지지된 상태가 되고, 상부는 전혀 지지되지 않은 상태에 있다.

따라서, 상기 리프트 실린더 내로 압력이 가해지는 경우, 상기 실린더 쉘 내에서 상측으로 압력이 가해짐에 따라, 상기 실린더 쉘의 상측으로만 지속적인 힘을 받게 되고, 이는 실린더 쉘에 가진을 주게 되는 것이 된다. 결과적으로, 상기 리프트 실린더 내의 정확한 압력을 측정할 수 없게 되고, 시간이 지남에 따라 더욱더 부정확한 차압이 산출되는 단점을 가지고 있다.

또한, 상기 기존 POSRV 성능 평가 시험 장치는 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트 사이를 연결하는 프레임 바가 항상 고정된 상태를 유지하고 있다. 따라서, 상기 리프트 실린더와 상기 스프링 구동 파일럿 밸브 사이의 거리를 조절할 필요가 있는 경우(리프트 실린더 또는 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 사이즈가 가변되는 경우), 장비 전체를 교체하거나, 상기 프레임 바를 교체해야 하는 문제점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 유체의 유입에 의하여 리프팅되는 디스크를 내부 공간에 구비하고 있는 리프트 실린더가 상부 플레이트에 안정적으로 고정 부착되도록 구성함으로써, 구조적으로 안정된 상태에서 정밀한 시험을 할 수 있고, 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 간격이 조절될 수 있도록 구성함으로써, 스프링 구동 파일럿 밸브 또는 리프트 실린더의 다양한 사이즈에 대응할 수 있으며, 리프트 스템과 스프링 스템 사이에 로드 셀을 개재함으로써, 리프트 스템에 작용하는 힘 또는 리프트 실린더에 미치는 압력을 효과적으로 측정할 수 있는 POSRV 성능 평가 시험 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 POSRV 성능 평가 시험 장치를 이루는 구성수단은, ＰＯＳＲＶ 성능 평가 시험 장치에 있어서, 스프링 구동 파일럿 밸브의 상부에 설치되는 하부 플레이트, 상기 하부 플레이트 상측에 평행하게 마주보도록 배치되는 상부 플레이트, 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 연결하는 프레임 바, 상기 상부 플레이트의 하부면에 고정 부착되되, 내부 공간에 외부로부터 유입되는 유체에 의하여 리프팅되는 디스크가 구비되어 있는 리프트 실린더, 상기 디스크의 하부면에 일단이 연결되고, 타단은 하방향으로 수직 연장되어 상기 리프트 실린더 외부에 노출된 상태로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템에 연결되는 리프트 스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 리프트 실린더는 상기 상부 플레이트 하부면에 부착 결합되는 결합판, 상기 결합판에 상부가 부착된 상태로 내부 공간을 형성하고, 상기 내부 공간 상측에 상기 디스크가 배치되고, 측면 하측에 상기 유체가 유입될 수 있는 유체 유입구와 상기 유체가 유출될 수 있는 유체 유출구가 형성되며, 하부면에는 상기 리프트 스템이 관통될 수 있는 관통홀이 형성되는 실린더 쉘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임 바는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리를 조절하기 위하여, 상기 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트에 승하강 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크 상부면에는 상기 디스크의 수직 이동 변위를 측정하는 LVDT 스템이 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템과 상기 리프트 스템 사이에는 로드 셀이 개재되어 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 POSRV 성능 평가 시험 장치에 의하면, 유체의 유입에 의하여 리프팅되는 디스크를 내부 공간에 구비하고 있는 리프트 실린더가 상부 플레이트에 부착되기 때문에, 구조적으로 안정된 상태에서 정밀한 시험을 할 수 있고, 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이의 간격이 조절될 수 있기 때문에, 스프링 구동 파일럿 밸브 또는 리프트 실린더의 다양한 사이즈에 대응할 수 있으며, 리프트 스템과 스프링 스템 사이에 로드 셀을 개재함으로써, 리프트 스템에 작용하는 힘 또는 리프트 실린더에 미치는 압력을 효과적으로 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치의 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치를 이용한 설정 압력을 시험하기 위한 시스템 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 POSRV 성능 평가 시험 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)의 부분 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)의 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치는 하부 플레이트(10), 상부 플레이트(20), 프레임 바(30), 리프트 스템(40) 및 리프트 실린더(50)를 포함하여 구성된다.

상기 하부 플레이트(10)는 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 상부에 부착 설치된다. 구체적으로, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 플랜지 상부 또는 하우징 상부에 고정 부착된다.

상기 하부 플레이트(10)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원판 형상을 가지고, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 스프링 스템(1a)이 수직 방향으로 인양될 수 있도록 가운데 부분에 통공이 형성되어 있다.

또한, 상기 하부 플레이트(10)는 둘레 부분을 따라 상기 프레임 바(30)의 하단이 결합될 수 있는 결합홀이 형성되어 있고, 추가적으로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 플랜지 부분에 볼트 결합될 수 있도록 볼트 결합홀이 형성되어 있다.

상기 하부 플레이트(10)의 상측에는 일정한 간격으로 이격되어 있는 상부 플레이트(20)가 배치된다. 즉 상기 상부 플레이트(20)는 상기 하부 플레이트(10) 상측에 평행하게 마주보도록 배치된다.

상기 상부 플레이트(20)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하부 플레이트(10)와 비슷하게 원판 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 프레임 바(30)의 상단이 결합될 수 있는 결합홀이 둘레를 따라 형성되어 있다.

또한, 상기 상부 플레이트(20)에는 그 하부면에 상기 리프트 실린더(50)를 고정 부착될 수 있도록 볼트 결합홀이 형성되어 있다. 즉, 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에는 상기 리프트 실린더(50)가 볼트 결합에 의하여 안정적으로 고정된다.

상기 하부 플레이트(10)와 상부 플레이트(20)는 상기 프레임 바(30)에 의하여 연결된다. 즉, 상기 프레임 바(30)는 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20)를 서로 연결한다.

상기 프레임 바(30)는 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20) 사이에 개재되어 수직하게 배치되되, 상단은 상기 상부 플레이트(20)에 결합되고, 하단은 상기 하부 플레이트(10)에 결합된다.

구체적으로, 상기 프레임 바(30)의 상단은 상기 상부 플레이트(20)의 둘레를 따라 형성된 결합홀에 삽입된 상태로 결합되고, 하단은 상기 하부 플레이트(10)의 둘레를 따라 형성된 결합홀에 삽입된 상태로 결합된다. 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20)는 상기 프레임 바(30)에 의하여 일정한 간격을 유지하고, 안정된 상태를 유지할 수 있다.

상기 프레임 바(30)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개가 각각 상기 하부 플레이트(10)와 상부 플레이트(20)의 둘레를 따라 형성된 결합홀에 결합된다. 도 1 내지 도 3에서는 네개의 프레임 바(30)가 상기 하부 플레이트(10)와 상부 플레이트(20)를 서로 연결한 상태를 예시하고 있다.

상기 복수 개의 프레임 바(30)에 의하여 구획되어지는 내부 공간에는 상기 리프트 실린더(50)가 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에 고정된 상태로 결합된다. 즉, 상기 리프트 실린더(50)는 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에 고정 부착된다. 따라서, 상기 리프트 실린더(50)에 의하여 상기 스프링 스템(1a)이 인양되는 과정에서, 상기 리프트 실린더(50)는 가진 또는 흔들림이 전혀 없이 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에 안정적으로 유지될 수 있다. 결과적으로 상기 리프트 실린더(50)에 가해지는 압력을 정밀하게 측정할 수 있다.

상기 리프트 실린더(50)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 공간이 형성되어 있고, 그 내부 공간에는 외부로부터 유입되는 유체에 의하여 리프팅되는 디스크(57)가 구비되어 있다.

상기 리프트 실린더(50)는 실린더 타입 또는 다이아프램(diaphragm) 중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있고, 상기 리프트 실린더(50)의 내부 공간으로 유입되어 상기 디스크(57)를 리프팅시키는 상기 유체는 아르곤, 질소 등의 가스 또는 오일이 될 수 있다. 즉, 상기 리프트 실린더(50)는 공압 또는 유압에 의하여 동작될 수 있다.

상기 리프트 실린더(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 결합판(51a)과 실린더 쉘(51) 및 디스크(57)를 포함하여 구성된다. 상기 결합판(51a)은 상기 내부 공간을 형성하는 상기 실린더 쉘(51)의 상부에 부착되고, 상기 디스크(57)는 상기 실린더 쉘(51)의 내부 공간에 배치된다.

구체적으로, 상기 결합판(51a)은 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에 부착 결합되고, 상기 실린더 쉘(51)의 상부에 결합되어 상기 실린더 쉘의 내부 공간을 밀폐시킨다. 상기 결합판(51a)은 볼트 결합에 의하여 상기 상부 플레이트(20)의 하부면에 고정 부착된다.

상기 실린더 쉘(51)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원통 형상을 가지고 있다. 그리고, 상기 실린더 쉘(51)은 상기 결합판(51a)에 상부가 부착된 상태로 내부 공간을 형성한다.

상기 실린더 쉘(51)의 내부 공간 상측에 상기 디스크(57)가 배치되고, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 측면 하측에 상기 유체가 유입될 수 있는 유체 유입구(53)와 상기 유체가 유출될 수 있는 유체 유출구(55)가 형성되며, 하부면에는 상기 리프트 스템(40)이 관통될 수 있는 관통홀이 형성된다.

상기 리프트 스템(40)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(57)의 하부면에 일단이 연결되고, 타단은 하방향으로 수직 연장되어 상기 리프트 실린더(50)의 외부에 노출된 상태로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 스프링 스템(1a)에 연결된다.

상기 리프트 스템(40)은 상기 유체의 압력에 의하여 상기 디스크(57)가 리프팅됨에 따라 함께 리프팅되고, 결과적으로, 상기 리프트 스템(40)에 연결되는 상기 스프링 스템(1a)이 상방향으로 인양될 수 있고, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방될 수 있다.

상기 리프트 스템(40)이 상기 실린더 쉘(51)의 하부면에 형성된 관통홀을 통해 승하강하기 때문에, 상기 유체의 누설을 방지하기 위하여 상기 관통홀에는 가스켓이 형성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치는 상술한 바와 같이 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 플랜지 상부에 고정 부착된다. 이 상태에서, 상기 리프트 실린더(50)로 유입되는 유체에 의하여 상기 디스크(57)가 리프팅되고, 결과적으로 상기 리프트 스템(40)에 연결되는 스프링 스템(1a)을 상방향으로 인양할 수 있다.

이 과정에서 상기 리프트 실린더(50)의 내부 공간의 압력, 상기 리프트 스템(40)에 작용하는 힘, 상기 디스크(57)의 변위 등을 측정함으로써, 상기 스프링 스템(1a)을 인양하여 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)를 개방하기 위한 차압을 산출할 수 있다. 여기서 차압은 상술한 바와 같이, 스프링 구동 파일럿 밸브의 설정 압력에서 시스템 압력(계통 압력, 사용 압력)을 뺀 압력을 의미한다.

이와 같이 산출된 차압을 이용하여 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 설정 압력이 정상적으로 유지되는지를 시험할 수 있고, 이를 통해 POSRV의 성능을 평가할 수 있다.

예를 들어, 앞서 살펴본 바와 같이, 설정 압력은 시스템 압력(사용 압력)과 차압을 더한 압력과 오차 범위 이내에서 동일할 필요가 있다. 따라서, 상기 리프트 실린더(50)가 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)를 개방한 순간에 상기 차압을 산출하고, 이 산출된 차압과 시스템 압력(사용 압력)을 더한 압력이 상기 설정 압력과 허용 오차 범위 이내에서 동일한지 여부에 따라 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 성능 및 이 스프링 구동 파일럿 밸브(1)와 연결되어 있는 메인 밸브(2)를 포함한 POSRV의 성능을 평가할 수 있다.

도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치의 동작과 이를 활용한 POSRV의 성능 평가 과정에 대하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 리프트 실린더(50)는 유체 공급 장치(80)에서 공급하는 유체를 상기 유체 유입구(53)를 통하여 유입받는다. 상기 유체 공급 장치(80)는 유체의 유량 및 압력을 조절하여 상기 유체 유입구(53)를 통해 유체를 상기 리프트 실린더(50)로 공급한다.

이 때, 유체 배출 장치(90)는 상기 유체 유출구(55)를 통해 상기 유체가 배출되지 못하도록 한다. 예를 들어, 상기 유체 배출 장치(90)는 다양한 개폐 밸브를 구비하고, 이 개폐 밸브를 폐쇄함으로써, 상기 유체가 상기 유체 유출구(55)를 통해 유출되지 못하도록 할 수 있다.

그러면, 상기 리프트 실린더(50)의 내부 공간에 형성된 디스크(57)에 유체의 압력이 가해지고, 압력을 받은 상기 디스크(57)는 리프팅된다. 상기 유체 공급 장치(80)는 상기 디스크(57)가 리프팅되면서, 상기 리프트 스템(40)에 연결되어 있는 스프링 스템(1a)이 상방향으로 인양되어, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방될 때까지, 상기 유체의 압력 또는 유량을 조절하여 상기 리프트 실린더(50)에 공급한다.

상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방된 순간, 제어부(미도시)는 상기 POSRV 성능 평가 시험 장치에 구비되는 다양한 센서로부터 상기 리프트 스템(40)에 미치는 인장력, 상기 리프트 실린더(50) 내의 압력, 상기 디스크의 변위 등 다양한 데이터를 입력받고, 이 다양한 센싱 데이터를 이용하여 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방되는 순간에서의 상기 리프트 실린더의 인양력에 의한 차압을 산출한다.

이와 같이 산출된 차압과 시스템 압력(계통 압력, 사용 압력)을 더한 압력이 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 설정 압력의 허용 오차 범위 내에서 동일한지 여부에 따라 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 성능 평가를 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치는 상기와 같이 설정 압력의 유효 여부를 평가할 수 있고, 더 나아가 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 되닫힘 압력의 유효 여부도 평가할 수도 있다.

구체적으로, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방되면, 상기 유체 공급 장치(80)는 상기 유체 유입구(53)로 유체가 더 이상 공급되는 것을 차단하고, 상기 유체 배출 장치(90)는 상기 유체 유출구(55)를 통해 상기 리프트 실린더(50) 내의 유체가 배출될 수 있도록 한다.

즉, 상기 유체 공급 장치(80)는 다양한 개폐 밸브를 구비하고, 이 개폐 밸브를 폐쇄하여 상기 유체 유입구(53)로 유체가 공급되는 것을 차단하고, 상기 유체 배출 장치(90)는 다양한 개폐 밸브를 구비하고, 이 개폐 밸브를 개방하여 상기 유체 유출구(55)를 통해 상기 리프트 실린더(50) 내의 유체가 배출될 수 있도록 한다.

상기 리프트 실린더(50) 내의 유체가 배출되면서, 상기 디스크(57)는 하강하고, 이 디스크에 연결된 리프트 스템(40) 및 이 리프트 스템(40)에 연결된 스프링 스템(1a)이 하강하며, 결과적으로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)는 어느 순간에 닫히게 된다.

이 때, 제어부(미도시)는 다양한 센서들로부터 리프트 스템(40)에 작용하는 힘, 리프트 실린더(50)의 압력, 디스크의 변위 등에 관련된 센싱 데이터를 이용하여 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 정상적인 되닫힘 압력에서 닫힌 것인지를 평가할 수 있다.

예를 들어, 되닫힘 압력 = 시스템 압력(계통 압력, 사용 압력) + (리프트 실린더 압력*리프트 실린더 디스크 면적)/스프링 구동 파일럿 밸브의 디스크 유효 면적의 수식을 통하여 계산된 되닫힘 압력이 정상적인 되닫힘 압력의 허용 오차 범위 이내에 있는지에 따라 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 성능을 평가할 수 있다.

이상과 같은 구성상 특징 및 동작을 가지는 본 발명에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치는 다양한 리프트 실린더(50)를 이용할 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 상기 리프트 실린더(50)는 다양한 사이즈의 실린더 타입 또는 다이아프램 타입이 될 수 있다. 또한, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 사이즈에 따라, 다양한 사이즈 및 종류의 리프트 실린더(50)를 사용할 수 있다.

이와 같이, 상기 다양한 사이즈의 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 설정 압력을 확인하기 위한 상기 리프트 실린더(50)는 종류 또는 사이즈가 다양하게 가변될 수 있다. 결과적으로 상기 리프트 스템(40)과 상기 스프링 스템(1a)을 용이하게 연결하기 위하여, 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20) 사이의 이격 거리가 조절될 필요성이 있다.

따라서, 본 발명에서의 상기 프레임 바(30)는 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20) 사이의 이격 거리를 조절할 수 있도록, 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20)에 연결된다.

즉, 상기 프레임 바(30)는 상기 상부 플레이트(20)와 상기 하부 플레이트(10) 사이의 이격 거리를 조절하기 위하여, 상기 상부 플레이트(20) 또는 상기 하부 플레이트(10)에 승하강 가능하게 결합된다.

예를 들어, 상기 프레임 바(30)의 상측은 상기 상부 플레이트(20)에 고정 결합되고, 상기 프레임 바(30)의 하측은 상기 하부 플레이트(10)에 관통하여 수직 이동이 가능하게 결합됨으로써, 상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20) 사이의 이격 거리가 조절될 수 있다.

상기 하부 플레이트(10)와 상기 상부 플레이트(20) 사이의 이격 거리를 조정한 후, 상기 프레임 바(30)의 하측이 상기 하부 플레이트(10)에 관통된 상태로 이동될 수 없도록 고정하면 된다. 예를 들어, 상기 프레임 바(30)의 하측 일부에 나사산을 형성하고, 너트 조임을 통하여 상기 프레임 바(30)를 상기 하부 플레이트(10)에 고정할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, LVDT(Linear Variable Differential Transfomer) 스템(60)을 구비한다. 이 LVDT(Linear Variable Differential Transfomer) 스템(60)은 상기 디스크(57) 상부면에 수직으로 결합 설치된다.

즉, 상기 디스크(57) 상부면에는 상기 디스크(57)의 수직 이동 변위를 측정하는 LVDT(Linear Variable Differential Transfomer) 스템(60)이 설치된다. 상기 LVDT(Linear Variable Differential Transfomer) 스템(60)은 상기 디스크(57)의 변위를 측정함으로써, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 개방 또는 폐쇄 여부를 용이하게 판단할 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기 디스크(57)의 변위는 리프팅되는 과정에서 증가(가변)되고, 어느 정도까지 리프팅됨에 따라, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방되면, 변위의 변화는 거의 발생하지 않게 된다. 즉, 상기 리프팅된 디스크(57)는 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방된 상태에서 변위의 변동이 거의 발생하지 않는다.

따라서, 제어부는 상기 LVDT(Linear Variable Differential Transfomer) 스템(60)에 의하여 센싱된 상기 디스크(57)의 변위 값이 거의 변동이 없을 때(약 ±0.1% 이내의 변동만이 있을 때), 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방된 상태인 것으로 판단할 수 있고, 다양한 센서로부터 입력되는 센싱 데이터를 이용하여 상술한 차압을 산출하는 과정을 수행하게 된다.

한편, 본 발명에서는 POSRV 성능 평가 시험 과정에서, 즉 상기 디스크(57)가 리프팅되는 과정에서 상기 리프트 스템(40)에 작용되는 힘, 즉 인양력을 용이하게 측정할 필요가 있다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 스프링 스템(1a)과 상기 리프트 스템(40) 사이에는 인양력을 측정할 수 있는 로드 셀(load cell, 70)이 개재되어 연결된다.

구체적으로, 상기 로드 셀(70)의 일단은 제1 어댑터(41)를 통해 상기 리프트 스템(40)과 연결되고, 상기 로드 셀(70)의 타단은 제2 어댑터(71)를 통해 상기 스프링 스템(1a)과 연결된다. 따라서, 상기 로드 셀(70)은 상기 스프링 스템(1a)이 상측으로 인양되는 과정에서 인양력을 측정할 수 있다.

상기 로드 셀(70)에서 측정된 값은 제어부(미도시)로 입력되고, 상기 제어부는 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)가 개방될 때의 상기 로드 셀(70)의 측정 값을 입력받아 상술한 차압을 산출할 수 있다.

예를 들어, 본 발명에 따른 POSRV 성능 평가 시험 장치에 의하여 가해지는 보조 힘은 (리프트 실린더(50)의 디스크 면적)*(리프트 실린더 압력)으로 구해지고, 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 설정 압력은 (시스템 압력(계통 압력, 사용 압력))+(차압)으로 구해지면, 상기 차압은 (보조 힘)/(스프링 구동 파일럿 밸브 디스크 유효 면적)으로 산출된다.

결국 상기 차압은 (로드 셀의 측정 힘)/(스프링 구동 파일럿 밸브 디스크 유효 면적)으로 산출되고, 설정 압력=시스템 압력 + (로드 셀의 측정 힘)/(스프링 구동 파일럿 밸브 디스크 유효 면적)을 이용하여 스프링 구동 파일럿 밸브의 설정 압력 유효 여부 및 POSRV의 성능 평가를 수행할 수 있다.

도 4는 스프링 구동 파일럿 밸브(1)와 메인 밸브(2)를 연결한 상태에서 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)를 이용한 설정 압력을 시험하기 위한 시스템을 보여주는 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, POSRV 성능 평가 시험 장치(100)를 이용한 설정 압력을 시험하기 위한 시스템은 스프링 구동 파일럿 밸브(1)에 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)를 연결하고, 가압기(4)를 통해 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)와 메인 밸브(2)에 시스템 압력을 인가하며, 유체 공급부(6)에서 공급되는 유체의 유량 또는 압력을 유체 조절부(5)가 조절하여 상기 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)의 리프트 실린더에 공급하도록 구성한다.

이와 같은 구성을 통해 상기 설정 압력을 시험할 수 있는데, 이를 위하여 데이터 수집부(7)는 시스템의 다양한 부분에 배치되는 다양한 센서들에 의하여 센싱된 데이터들을 수집한다. 그러면, 제어부(8)는 상기 데이터 수집부(7)에서 수집된 센싱 데이터를 이용하여 상기 설정 압력의 유효 여부를 판단함으로써, 상기 스프링 구동 파일럿 밸브 및 이를 포함한 POSRV의 성능을 평가할 수 있다.

예를 들어, 상기 데이터 수집부(7)는 상기 POSRV 성능 평가 시험 장치(100)에 설치되는 로드 셀에서 측정한 인장력, LVDT 스템(60)에 구비되는 변위 센서에서 측정한 디스크 수직 이동 변위 값, 리프트 실린더 및 유체 조절부(5)에서 리프트 실린더로 유체를 공급하는 유체 공급 라인에 각각 구비되는 압력 센서에서 측정한 압력 값을 수집한다.

그리고, 상기 제어부(8)는 상기 데이터 수집부(7)에서 수집한 다양한 센싱 데이터를 이용하여 상술한 차압을 산출하고, 이와 같이 산출한 차압과 상기 시스템 압력을 더한 압력이 상기 설정 압력의 허용 오차 범위 내의 압력과 동일한지 여부에 따라 상기 스프링 구동 파일럿 밸브(1)의 성능 평가 및 상기 POSRV 성능 평가를 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1 : 스프링 구동 파일럿 밸브 1a : 스프링 스템
2 : 메인 밸브
4 : 가압기 5 : 유체 조절부
6 : 유체 공급부 7 : 데이터 수집부
8 : 제어부 10 : 하부 플레이트
20 : 상부 플레이트 30 : 프레임 바
40 : 리프트 스템 41 : 제1 어댑터
50 : 리프트 실린더 51 : 실린더 쉘(Shall)
51a : 결합판 53 : 유체 유입구
55 : 유체 유출구 57 : 디스크
60 : LVDT 스템 70 : 로드 셀
71 : 제2 어댑터 80 : 유체 공급 장치
90 : 유체 배출 장치 100 : POSRV 성능 평가 시험 장치

Claims

ＰＯＳＲＶ 성능 평가 시험 장치에 있어서,
스프링 구동 파일럿 밸브의 상부에 설치되는 하부 플레이트;
상기 하부 플레이트 상측에 평행하게 마주보도록 배치되는 상부 플레이트;
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 연결하는 프레임 바;
상기 상부 플레이트의 하부면에 고정 부착되되, 내부 공간에 외부로부터 유입되는 유체에 의하여 리프팅되는 디스크가 구비되어 있는 리프트 실린더;
상기 디스크의 하부면에 일단이 연결되고, 타단은 하방향으로 수직 연장되어 상기 리프트 실린더 외부에 노출된 상태로 상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템에 연결되는 리프트 스템을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 POSRV 성능 평가 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 리프트 실린더는 상기 상부 플레이트 하부면에 부착 결합되는 결합판, 상기 결합판에 상부가 부착된 상태로 내부 공간을 형성하고, 상기 내부 공간 상측에 상기 디스크가 배치되고, 측면 하측에 상기 유체가 유입될 수 있는 유체 유입구와 상기 유체가 유출될 수 있는 유체 유출구가 형성되며, 하부면에는 상기 리프트 스템이 관통될 수 있는 관통홀이 형성되는 실린더 쉘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 POSRV 성능 평가 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프레임 바는 상기 상부 플레이트와 상기 하부 플레이트 사이의 이격 거리를 조절하기 위하여, 상기 상부 플레이트 또는 상기 하부 플레이트에 승하강 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 POSRV 성능 평가 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 디스크 상부면에는 상기 디스크의 수직 이동 변위를 측정하는 LVDT 스템이 설치되는 것을 특징으로 하는 POSRV 성능 평가 시험 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중, 어느 한 항에 있어서,
상기 스프링 구동 파일럿 밸브의 스프링 스템과 상기 리프트 스템 사이에는 로드 셀이 개재되어 연결되는 것을 특징으로 하는 POSRV 성능 평가 시험 장치.