KR101480384B1 - An air operated valve with dedicated self-condition sensing elements - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 공기 구동 밸브는, 내부로 공기가 유입되며, 상기 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 팽창되는 팽창부 및 상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부를 포함하되, 상기 케이스부는 그 일측에 압전소자를 포함하는 압력감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The air driven valve according to the present invention includes an expansion part for introducing air into the interior of the diaphragm and a diaphragm provided on one surface of the diaphragm in accordance with inflow of the air and a case part having the expansion part therein, And a pressure sensing unit including a piezoelectric element.
Description
본 발명은 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압전물질을 이용하여 공기 구동 밸브의 각 구성의 압력변화를 측정하여 운전 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated self-monitoring air drive valve, and more particularly, to an integrated self-monitoring air drive valve that can measure a pressure change of each configuration of an air- .
공기 구동 밸브(air operated valve)는 발전소와 같은 대형의 플랜트에 설치된 각종 관로 내부로 흐르는 고온ㆍ고압의 유체를 제어하기 위한 대표적인 밸브 시스템 중의 하나로서, 밸브에 공급되는 공기의 압력을 구동력으로 이용하여 밸브 개폐를 제어하는 밸브를 말한다. 일반적으로 관로 내부에 흐르는 유체의 유량, 압력, 방향 등을 제어할 뿐만 아니라 유로 개폐, 교축, 역지, 과압방지 등의 주요 기능을 수행한다.An air operated valve is one of the representative valve systems for controlling high-temperature and high-pressure fluid flowing into various pipelines installed in a large plant such as a power plant. The air operated valve uses the pressure of air supplied to the valve as a driving force This is a valve that controls valve opening and closing. Generally, it controls not only the flow rate, pressure and direction of the fluid flowing in the pipeline, but also performs main functions such as opening and closing of the flow path, throttling, reversing and overpressure prevention.
이러한 공기 구동 밸브는 그 구동부의 형태에 따라 다이아프램형, 실린더형으로 구분되고, 또한 공기유입방식에 따라 싱글 구동방식(single acting)과, 더블 구동방식(double acting) 등으로 구분된다.The air driven valve is divided into a diaphragm type and a cylinder type according to the shape of the driving part, and the air driven valve is classified into a single acting type and a double acting type according to an air inflow method.
한편, 압전물질(piezo-electric material)이라 함은 기계적 변형(mechanical deformation) 내지 압력에 의해 전하의 분극 현상(polarization of the charge)이 생성되거나, 반대로 전기장(electric field)에 의해 기계적 변형이 생기는 물질을 말한다. 수정 단결정(Single crystal Quartz)에서 처음 발견되었으며, 일반적으로 Perovskite 구조를 갖는 세라믹(무기재료)에서 이러한 특성이 발견된다.
On the other hand, a piezo-electric material is a material in which a polarization of the charge is generated by mechanical deformation or pressure, or a material which is mechanically deformed by an electric field . It was first discovered in a single crystal quartz, and is generally found in ceramics (inorganic materials) with a perovskite structure.
한편, 도 1은 종래의 일반적인 공기 구동 밸브의 외형을 나타내는 단면도에 해당하며, 도 2는 공기 압력에 따른 다이아프램의 팽창과 그에 따른 스템의 구동을 나타내는 개념도에 해당한다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the outline of a conventional air drive valve, and FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating expansion of a diaphragm according to an air pressure and driving of the stem accordingly.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 공기 구동 밸브는 일반적으로 공기 공급부로부터 케이스 내부로 공기를 공급하여, 공급된 공기의 압력을 구동력으로 하여 최종적으로 스템부의 이동을 유도하는 방식으로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the conventional air actuated valve generally supplies air from the air supply unit to the inside of the case, and induces movement of the stem unit by using the pressure of the supplied air as a driving force.
보다 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 팽창부 내부로 공기가 공급됨에 따라 다이아프램의 팽창이 야기되며, 다이아프램의 팽창에 따라 일단에 고정된 스템이 상하 방향으로 이동되는 방식으로 구동된다.
More specifically, as shown in Fig. 2, expansion of the diaphragm is caused as air is supplied into the expansion portion, and the stem fixed at one end is driven in such a manner that the stem is vertically moved in accordance with the expansion of the diaphragm .
다이아프램 방식의 공기 구동 밸브의 경우 다이아프램 자체가 탄성재질로 이루어지거나, 다이아프램을 복원시키는 별도의 탄성부재를 마련하는 것이 일반적이다. 이 경우, 반복되는 작동에 따라 다이아프램 자체 또는 별도의 탄성부재에 소성변형이 야기되며, 그 결과 성능 저하가 발생되고, 최종적으로는 교체가 요구된다. 그러나, 종래의 공기 구동 밸브의 경우 성능 내지 운전상태를 측정할 수 없어, 소형변형에 따른 성능 저하 및 그에 따른 구동 특성을 반영한 공기 압력의 추가적인 제어가 불가능하며, 나아가 다이아프램 자체 또는 별도의 탄성부재의 교체 시기를 예측하기 어려운 문제점이 있다. In the case of a diaphragm-type air-operated valve, the diaphragm itself is made of an elastic material or a separate elastic member for restoring the diaphragm is generally provided. In this case, depending on the repeated operation, plastic deformation occurs in the diaphragm itself or a separate elastic member, resulting in deterioration in performance, and eventually replacement is required. However, in the case of the conventional air-operated valve, it is not possible to measure the performance or the operation state, and it is impossible to further control the air pressure reflecting the performance degradation due to the small deformation and the driving characteristics thereof. Further, There is a problem that it is difficult to predict the replacement time of the battery.
따라서, 이러한 소성 변형 내지 성능 저하를 모니터링하여 다이아프램 등의 교체시기를 예측할 수 있도록 하는 별도의 구성을 추가하는 것이 요구된다고 할 것이다.
Therefore, it is required to add a separate structure for monitoring the plastic deformation or the performance degradation so as to predict the replacement timing of the diaphragm or the like.
종래의 공기 구동 밸브의 경우, 공급되는 공기의 압력을 측정하기 위한 압력센서가 공기 공급 배관에 설치되는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 압력센서는 공기 공급압력을 조절하여 밸브 구동을 제어하기 위한 구성에 해당하는 것으로 공기 구동 밸브의 운전상태를 모니터링 하기 위한 것이라 보기 어렵다.In the case of a conventional air-operated valve, a pressure sensor for measuring the pressure of the supplied air is generally installed in the air supply pipe. However, such a pressure sensor corresponds to a configuration for controlling the valve drive by adjusting the air supply pressure, so that it is difficult to monitor the operation state of the air drive valve.
또한, 종래의 압전소자를 이용한 밸브의 경우 밸브의 구동력을 압전물질의 기계적 변형으로부터 획득하는 것이 일반적이며, 압전물질을 이용하여 밸브 내부의 압력을 측정하는 등 운전상태를 모니터링 하기 위한 것이라 보기 어렵다.
In addition, in the case of a valve using a conventional piezoelectric element, the driving force of the valve is generally obtained from the mechanical deformation of the piezoelectric material, and it is difficult to monitor the operating state by measuring the pressure inside the valve using the piezoelectric material.
선행문헌: 일본 공개특허공보 특개 2007-32771호
Prior Art Document: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-32771
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 다이아프램 내지 별도의 탄성 부재의 소성 변형에 따른 구동 특성을 반영하여 공급되는 공기압을 결정할 수 있어 공기 구동 밸브 성능의 항상성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 소성변형에 따른 다이아프램 또는 별도의 탄성부재의 교체시기를 예측할 수 있도록 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is able to determine the air pressure to be supplied by reflecting the driving characteristic according to the plastic deformation of the diaphragm or another elastic member, thereby improving the consistency of the air drive valve performance, And it is an object of the present invention to provide a self-contained, self-sensing air-operated valve capable of predicting a replacement timing of a diaphragm or a separate elastic member according to deformation.
상술한 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는, 내부로 공기가 유입되며, 상기 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 팽창되는 팽창부 및 상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부를 포함하되, 상기 케이스부는 그 일측에 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하는 압력감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an integrated self-sensing air drive valve comprising: an inflow portion for inflowing air into an interior of the diaphragm; And the case part further includes a pressure sensing part including a piezoelectric element made of a piezoelectric material on one side of the case part.
그리고, 상기 케이스부는 상기 팽창부를 둘러싸는 제1케이스와, 상기 제1케이스에 결합되어 밀폐된 형태의 상기 케이스부를 형성하는 제2케이스를 포함하되, 상기 제1케이스와 제2케이스의 결합부위는 체결수단에 의하여 결합되며, 상기 압력감지부는 상기 체결수단 내부에 마련된 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The case includes a first case surrounding the bulged portion, and a second case coupled to the first case to form the case portion in a sealed form, wherein a joint portion between the first case and the second case And the pressure sensing part is composed of a piezoelectric element provided inside the fastening part.
한편, 상기 체결수단은 볼트로 이루어질 수 있으며, 이 경우 상기 압력감지부는 상기 볼트의 내부에 마련된 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 압전은 상기 볼트의 길이 방향을 따라 상기 볼트 내부에 주입된 것을 특징으로 한다.The fastening means may comprise a bolt. In this case, the pressure sensing unit may include a piezoelectric element made of a piezoelectric material provided in the bolt. The piezoelectric is injected into the bolt along the longitudinal direction of the bolt.
상기 체결수단은 상기 볼트 외에도 상기 제1케이스와 제2케이스를 상호 고정시키는 각종 핀 등 다양한 부재로 이루어질 수 있다.
The fastening means may be formed of various members such as various pins for fixing the first case and the second case to each other in addition to the bolts.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 압력감지부는 상기 케이스의 내측면에 마련되되, 상기 공기 압력의 변화에 따라 팽창하는 제2다이아프램, 상기 제2다이아프램을 상기 케이스 내측면에 고정시키는 지지부재 및 상기 제2다이아프램과 상기 케이스 내측면을 연결하는 압력소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, the pressure sensing unit may include a second diaphragm provided on an inner surface of the case, the second diaphragm expanding in response to a change in the air pressure, And a pressure element connecting the second diaphragm and the inner surface of the case.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공기 구동 밸브는, 내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부, 상기 배관에 마련되어 상기 배관의 개방 정도를 조절하는 개폐부 및 상기 다이아프램과 상기 개폐부를 연결하되 상기 다이아프램의 팽창에 따른 변위를 상기 개폐부에 전달하는 스템부를 포함한다. 그리고, 여기서의 상기 스템부는 그 내부에 압전물질(piezo material)로 이루어지는 압전소자를 포함하는 압력감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 압력감지부는 상기 스템부에 인가되는 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an air-operated valve comprising: an expansion part having air introduced therein and having a diaphragm swellably inflated on the one surface thereof with inflow of air; And a stem portion connecting the diaphragm and the opening / closing portion and transmitting a displacement due to the expansion of the diaphragm to the opening / closing portion. Here, the stem portion may further include a pressure sensing portion including a piezoelectric element made of a piezoelectric material. And the pressure sensing part measures a pressure applied to the stem part.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부, 상기 배관에 마련되어 상기 배관의 개방 정도를 조절하는 개폐부, 상기 다이아프램과 상기 개폐부를 연결하되 상기 다이아프램의 팽창에 따른 변위를 상기 개폐부에 전달하는 스템부 및 상기 스템부를 둘러싸는 스템 케이스를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 스템 케이스의 내측면과 상기 스템부 사이에 위치되는 압전소자를 포함하는 압력감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 압력감지부는 상기 스템부의 수평방향 변위에 따라 상기 스템부가 상기 압력감지부를 압박하는 압력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated self-diagnosis air drive valve, comprising: an expansion part for inflowing air into an interior of the integrated self-diagnosis air drive valve and expanding a diaphragm provided on one surface thereof with inflow of air; A stem for connecting the diaphragm to the opening and closing part, a stem for transmitting a displacement according to the expansion of the diaphragm to the opening and closing part, and a stem case surrounding the stem part. And a pressure sensing unit including a piezoelectric element positioned between the inner side of the stem case and the stem. The pressure sensing unit may measure a pressure that the stem presses the pressure sensing unit according to a horizontal displacement of the stem.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는 내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부 및 상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부를 포함한다. 여기서, 상기 케이스부는 상기 팽창부를 둘러싸는 제1케이스와, 상기 제1케이스에 결합되어 밀폐된 형태의 상기 케이스부를 형성하는 제2케이스로 이루어지며, 상기 제1케이스와 제2케이스의 결합부위 사이에 압전소자를 포함하는 압력감지부를 마련하여 상기 팽창부의 팽창에 따른 압력변화를 측정하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 압력감지부는 와이어 형태로 형성되어 상기 결합부위를 따라 둘러진 형태인 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated self-sensing air drive valve, comprising: an expansion valve having a diaphragm installed on one surface of the diaphragm to swell due to inflow of air, And a case portion. Here, the case portion may include a first case surrounding the bulged portion and a second case coupled to the first case to form the case portion in a closed form, A pressure sensing part including a piezoelectric element is provided to measure the pressure change due to the expansion of the expansion part. The pressure sensing unit may be formed in a wire shape and may be formed along the coupling portion.
본 발명에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는 압전소자를 이용하여 공기 구동 밸브의 세부 구성의 압력변화를 관찰함으로써 공기 구동 밸브의 소모성 부품의 소성변형의 정도를 모니터링 할 수 있으며, 이러한 소성변형의 정도를 고려하여 공급되는 공기 압력을 보정함으로써 밸브 성능의 항상성을 향상시킬 수 있다. 나아가서는 소모성 부품의 교체 시기 및 밸브 전체의 교체시기를 가늠할 수 있어, 공기 구동 밸브가 사용되는 설비 전체의 안전성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
The integrated self-monitoring air drive valve according to the present invention can monitor the degree of plastic deformation of the consumable component of the air driven valve by observing the pressure change in the detailed configuration of the air driven valve using the piezoelectric element, It is possible to improve the consistency of the valve performance by correcting the supplied air pressure. Further, it is possible to measure the replacement timing of the consumable parts and the replacement timing of the entire valve, thereby achieving the safety of the entire facility in which the air drive valve is used.
도 1은 종래의 일반적인 공기 구동 밸브의 주요 구성을 나타내는 단면도에 해당한다.
도 2는 종래의 일반적인 공기 구동 밸브에 있어서의 다이아프램의 변위에 따른 스템부의 이동을 나타내는 개념도에 해당한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브의 케이스부의 결합관계를 나타내는 단면도 및 확대 사시도에 해당한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브의 체결부재 및 상기 체결부재의 내부에 마련된 압전소자를 나타내는 확대도에 해당한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 케이스부와 압력감지부를 나타내는 발췌 사시도에 해당한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 케이스부와 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 스템부와 스템부 내부에 마련된 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 공기 구동 밸브에 있어서의 스템부와 스템부에 마련된 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.1 is a cross-sectional view showing a main configuration of a conventional air drive valve.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the movement of the stem portion according to the displacement of the diaphragm in a conventional air-operated valve.
FIGS. 3 and 4 correspond to a cross-sectional view and an enlarged perspective view, respectively, showing a coupling relationship of a casing portion of the integrated self-diagnosis-aware air-actuated valve according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a fastening member of the integrated self-sensing air drive valve and a piezoelectric element provided inside the fastening member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a case portion and a pressure sensing portion of the integrated self-sensing air drive valve according to the second embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view illustrating a case portion and a pressure sensing portion of the integrated self-diagnosis-aware air drive valve according to the third embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a stem portion of the integrated self-diagnosis-aware air-operated valve according to the fourth embodiment of the present invention and a pressure sensing portion provided inside the stem portion.
9 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensing unit provided at a stem portion and a stem portion of an air driven valve according to a fifth embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는 공기를 주입하여 주입된 공기의 압력을 이용하여 배관의 개방 정도를 조절하는 공기 구동 밸브에 관한 것이다. The integrated self-monitoring air drive valve according to an embodiment of the present invention relates to an air-operated valve that regulates the degree of opening of a pipe by using the pressure of air injected with air.
보다 구체적으로는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공기가 유입되는 팽창부를 포함하며, 상기 팽창부는 유입되는 공기의 압력에 따라 변위를 팽창되어 변위를 발생시키는 다이아프램(14)을 그 일면에 포함한다.More specifically, as shown in Figs. 1 and 2, the inflator includes an inflow portion into which air is introduced. The inflating portion inflates the displacement in accordance with the pressure of the inflow air, It is included in one side.
한편, 상기 다이아프램(14)은 공기 압력이 낮아졌을 때 최초의 위치로 복원가능하도록 그 자체가 고무 등의 탄성재질로 이루어질 수 있으며, 비탄성 재질로 이루어지는 경우 스프링 등의 별도의 탄성부재(미도시)를 마련하는 것을 고려할 수 있다.The
이하에서는 그 자체가 탄성부재(미도시)로 이루어진 경우의 다이아프램(14)을 '탄성 다이아프램'이라 하기로 한다.Hereinafter, the
한편, 상기 팽창부는 케이스부(11, 12)의 일부에 의해 둘러싸여 그 외관이 형성된다고 볼 수 있다. 다른 측면에서는 상기 케이스부(11, 12) 및 상기 다이아프램(14)에 의해 둘러싸여 그 내부에 공기가 유입되는 밀폐된 공간을 팽창부라 볼 수 있다.On the other hand, it can be considered that the expansion part is surrounded by a part of the
그리고, 본 발명에 따른 상기 케이스부(11, 12)는 그 일측에 압전소자를 포함하는 압력감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 압력감지부를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the pressure sensing unit according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 공기 구동 밸브의 케이스부(11, 12)의 결합관계를 나타내는 단면도 및 확대 사시도에 해당한다. 상기 케이스부(11, 12)는 상부 몸체를 형성하는 제1케이스(11)와 상기 제1케이스(11)의 하부에 결합되어 하부 몸체를 형성하는 제2케이스(12)로 구성된다. 상기 제1케이스(11)와 제2케이스(12)는 체결수단(30)에 의해 일체로 결합되며, 상기 체결수단(30)에 압력감지부가 구비된다. 상기 체결수단(30)은 도 4에 도시된 바와 같이 볼트(31) 조립으로 이루어지는 것을 고려할 수 있으며, 이 경우 도 5에 도시된 바와 같이 볼트(31) 내부에 그 길이 방향으로 압전물질로 이루어진 압전소자(41)를 포함하는 것이 바람직하다. Figs. 3 and 4 correspond to an enlarged perspective view and a cross-sectional view showing a coupling relationship of the
상기 팽창부로 공기가 주입됨에 따라서 팽창부 내부의 압력이 상승하게 되며, 상기 압력에 비례하여 상기 다이아프램(14)의 이동 또는 팽창 정도가 달라지게 된다. 그러나, 상기 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 소성변형에 따라 동일한 운전조건 하에서 상기 압력감지부에 의해 측정되는 압력은 미세하게 변화하게 된다. 이러한 압력의 변화를 관찰하여 상기 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 소성변형의 정도를 관찰할 수 있으며, 이러한 소성변형의 정도를 감안하여 공기의 공급 압력을 제어할 수 있으며, 나아가 최종적으로 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 교체시기를 가늠할 수 있다.
As the air is injected into the expanding portion, the pressure inside the expanding portion rises and the degree of movement or expansion of the
한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 구동 밸브에 있어서의 케이스부(11, 12)와 압력감지부를 나타내는 발췌 사시도에 해당한다.6 is an exploded perspective view showing the
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 공기 구동 밸브는 제1케이스(11)와 제2케이스(12)를 포함한다. 그리고, 상기 제1케이스(11)와 제2케이스(12)가 결합되는 결합면에 와이어 형태의 압전소자(42)를 배치한 것을 특징으로 한다. 공기 공급에 따라서 제1케이스(11)와 제2케이스(12) 내부의 압력이 증가하게 됨에 따라 상기 제1케이스(11)와 제2케이스(12) 사이의 결합면에 부가되는 압력은 감소하게 된다. 또한, 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 소성 변형에 따라 동일 운전 조건에서 상기 결합면에 부가되는 압력에 변화가 발생되며, 이러한 압력변화를 상기 압력감지부를 통하여 측정하게 된다. 그리고, 제1실시예와 마찬가지로 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시) 소성변형의 정도를 감안하여 공급압력을 제어할 수 있으며, 나아가 최종적으로 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 교체시기를 가늠할 수 있다.
As shown in FIG. 6, the air-operated valve according to the second embodiment of the present invention includes a
한편, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 케이스부(11, 12)와 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브의 압력감지부는 케이스부(11, 12)의 내측에 별도의 구성으로 설치된다. 엄밀하게는 팽창부의 내측에 설치되어 공기 압력 변화를 측정하게 된다. 다른 측면에서는 케이스부(11, 12)의 내측에 설치된다고도 볼 수 있다.As shown in FIG. 7, the pressure sensing unit of the integrated type self-diagnosis-sensing air actuated valve according to the third embodiment of the present invention is installed inside the
상기 압력감지부는 팽창부 내부의 압력 변화에 따라 변위가 발생되는 제2다이아프램(52)과 상기 제2다이아프램(52)을 케이스부(11, 12)의 내측에 고정하는 지지부재를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제2다이아프램(52)과 케이스부(11, 12) 사이를 연결하는 압전소자(43)를 마련하여 상기 제2다이아프램(52)의 변위에 따른 전기적 신호를 측정하게 된다. 그리고, 제1실시예 및 제2실시예와 마찬가지로 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시) 소성변형의 정도를 감안하여 공기의 공급 압력을 제어할 수 있으며, 나아가 최종적으로 탄성 다이아프램(14) 또는 별도의 탄성부재(미도시)의 교체시기를 가늠할 수 있다.
The pressure sensing part includes a
한편, 도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 스템부(20)와 스템부(20) 내부에 마련된 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.8 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensing unit provided in the
상기 스템부(20)는 일단이 다이아프램(14)의 일면에 고정되고 타단은 배관(200)의 개폐정도를 조절하는 개폐부(21)에 고정되어, 상기 다이아프램(14)의 변위를 상기 개폐부(21)에 전달하는 역할을 수행한다. 그리고, 상기 스템부(20)의 내부에는 그 길이방향으로 압전물질로 이루어진 압전소자(44)가 삽입되어 상기 스템부(20)에 인가되는 압력의 변화를 측정한다.The
상기 개폐부(21)를 구동함에 있어서, 최대한 하강되어 배관(200)의 하부에 개폐부(21)가 닿게 되는 경우, 그리고 최대한 상승되어 배관(200)의 상부에 개폐부(21)가 닿게 되는 경우 각각 상기 스템부(20) 내부의 압력에 변화가 발생하게 된다. 그리고, 개폐 동작 중에도 배관(200)에 흐르는 유체의 영향으로 개폐정도에 따라 스템부(20) 내부 압력의 변화가 발생된다. 본 발명의 제4실시예에 따른 압력감지부는 이러한 압력변화를 측정하여 공기 구동 밸브의 성능 변화를 관찰하고, 다이아프램 등의 소모성 부품 교체시기, 밸브 전체의 수명을 예측할 수 있도록 정보를 제공한다. 그리고, 상기 스템부(20)의 일단에는 코일형태의 전선(60)이 연결되어 압력변화에 따른 전기신호를 케이스부(11, 12) 외부로 전송할 수 있도록 한다. 상기 전선은 다이아프램(14)의 상면으로 부터 케이스부(11, 12)의 상부로 연결되어 외부로 연장되는 것이 바람직하며, 코일형태로 이루어진 것은 다이아프램(14)의 이동 변위를 커버하기 위함이다.
When the opening and closing
한편, 도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브에 있어서의 스템부(20)와 스템부(20)에 마련된 압력감지부를 나타내는 단면도에 해당한다.9 is a cross-sectional view illustrating a pressure sensing part provided in the
본 발명의 제5실시예에 따른 압력감지부는 압전물질로 이루어진 막대형상의 압전소자(45)로 이루어지며, 상기 스템부(20)와 상기 스템부(20)를 둘러싸는 스템 케이스(13)의 사이에 마련되어 상기 스템부(20)의 수평방향 변위 및 스러스트를 측정한다. 보다 상세하게는, 일단이 스템 케이스(13)의 내측에 고정되며, 타단은 상기 스템부(20)가 상하 운동할 수 있는 정도로 접촉되거나, 미세하게 이격되도록 인접된다.The pressure sensing unit according to the fifth embodiment of the present invention is composed of a rod-shaped
배관(200) 내부의 유체의 압력에 따라 상기 스템부(20)의 수평방향 변위 및 스러스트에 변화가 발생되며, 상기 압력감지부는 이러한 변화를 전기적 신호로 변환하여 측정한다.
A change occurs in the horizontal displacement and the thrust of the
한편, 제1실시예 내지 제5실시예에서 언급된 상기 압전소자(41, 42, 43, 44, 45)는 그 일측 및 타측에 전극이 마련되어, 압전소자에 주어지는 압력변화에 따라 발생하는 전기적 신호를 별도로 마련된 모니터링 시스템으로 전달하게 된다. 상기 전극은 전도성을 가지는 다양한 부재로 이루어 질 수 있으며, 상기 압전소자로부터 전기적 신호를 수용하는 다양한 부재를 포함하는 개념으로 해석되어야 할 것이다.
On the other hand, the
본 발명에 따른 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브는 압전소자를 이용하여 공기 구동 밸브의 내부 구성의 압력변화를 관찰함으로써 공기 구동 밸브의 소모성 부품의 소성변형의 정도를 모니터링 할 수 있으며, 이러한 소성변형의 정도를 고려하여 공급되는 공기 압력을 보정함으로써 성능의 항상성을 향상시킬 수 있다. 나아가서는 소모성 부품의 교체 시기 및 밸브 전체의 교체시기를 가늠할 수 있어, 공기 구동 밸브가 사용되는 설비 전체의 안전성을 도모한다.
The integrated self-monitoring air drive valve according to the present invention can monitor the degree of plastic deformation of the consumable part of the air driven valve by observing the pressure change in the internal configuration of the air driven valve using the piezoelectric element, It is possible to improve the homeostasis of performance by correcting the supplied air pressure. Further, it is possible to measure the replacement timing of the consumable parts and the replacement timing of the entire valve, thereby ensuring the safety of the entire facility in which the air drive valve is used.
11: 제1케이스
12: 제2케이스
13: 스템 케이스
14: 다이아프램
20: 스템부
21: 개폐부
30: 체결수단
31: 볼트
41, 42, 43, 44, 45: 압전소자
50: 압력감지부
51: 지지부재
52: 제2다이아프램
60: 전선
100: 공기 공급부
200: 배관11: First case
12: Second case
13: Stem Case
14: diaphragm
20: stem portion
21:
30: fastening means
31: Bolt
41, 42, 43, 44, 45:
50: Pressure sensing unit
51: Support member
52: second diaphragm
60: Wires
100: air supply part
200: Piping
Claims (11)
내부로 공기가 유입되며, 상기 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 팽창되는 팽창부; 및
상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부;를 포함하되,
상기 케이스부는 그 일측에 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하는 압력감지부;를 포함하되,
상기 케이스부는,
상기 팽창부를 둘러싸는 제1케이스와, 상기 제1케이스에 결합되어 밀폐된 형태의 상기 케이스부를 형성하는 제2케이스를 포함하되,
상기 제1케이스와 제2케이스의 결합부위는 체결수단에 의하여 결합되며,
상기 압력감지부는 상기 체결수단 내부에 마련된 상기 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
An air driven valve for regulating the degree of opening of a pipe by using air pressure,
An expansion part for introducing air into the inside of the diaphragm and expanding the diaphragm provided on one side in accordance with the inflow of the air; And
And a case portion provided inside the expanding portion,
And a pressure sensing part including a piezoelectric element made of a piezoelectric material on one side of the case part,
In the case,
A first case enclosing the expanding portion, and a second case coupled to the first case to form the enclosure in a sealed form,
The coupling portion of the first case and the second case is coupled by a fastening means,
Wherein the pressure sensing part comprises the piezoelectric element provided inside the fastening means.
상기 체결수단은 볼트로 이루어지되,
상기 압력감지부는 상기 볼트의 내부에 마련된 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
3. The method of claim 2,
Wherein the fastening means comprises a bolt,
Wherein the pressure sensing part comprises a piezoelectric element provided inside the bolt.
상기 압전소자는 상기 볼트의 길이 방향을 따라 상기 볼트 내부에 위치된 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
The method of claim 3,
Wherein the piezoelectric element is located inside the bolt along a longitudinal direction of the bolt.
내부로 공기가 유입되며, 상기 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 팽창되는 팽창부; 및
상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부;를 포함하되,
상기 케이스부는 그 일측에 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하는 압력감지부;를 포함하되,
상기 압력감지부는 상기 케이스부의 내측면에 마련되되,
상기 공기 압력의 변화에 따라 팽창하는 제2다이아프램;
상기 제2다이아프램을 상기 케이스부의 내측면에 고정시키는 지지부재; 및
상기 제2다이아프램과 상기 케이스부의 내측면을 연결하는 압전소자;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
An air driven valve for regulating the degree of opening of a pipe by using air pressure,
An expansion part for introducing air into the inside of the diaphragm and expanding the diaphragm provided on one side in accordance with the inflow of the air; And
And a case portion provided inside the expanding portion,
And a pressure sensing part including a piezoelectric element made of a piezoelectric material on one side of the case part,
Wherein the pressure sensing part is provided on an inner surface of the case part,
A second diaphragm that expands according to the change of the air pressure;
A supporting member for fixing the second diaphragm to the inner surface of the case part; And
And a piezoelectric element for connecting the second diaphragm to an inner surface of the case part.
내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부;
상기 배관에 마련되어 상기 배관의 개방 정도를 조절하는 개폐부; 및
상기 다이아프램과 상기 개폐부를 연결하되 상기 다이아프램의 팽창에 따른 변위를 상기 개폐부에 전달하는 스템부;를 포함하며,
상기 스템부는 그 내부에 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하는 압력감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
An air driven valve for regulating the degree of opening of a pipe by using air pressure,
An expansion part for inflowing air into the interior of the diaphragm and swelling the diaphragm provided on one surface thereof with inflow of air;
An opening / closing unit provided on the pipe to adjust an opening degree of the pipe; And
And a stem portion connecting the diaphragm and the opening and closing portion and transmitting a displacement corresponding to the expansion of the diaphragm to the opening and closing portion,
Wherein the stem portion further comprises a pressure sensing portion including a piezoelectric element made of a piezoelectric material inside the stem portion.
상기 압력감지부는 상기 스템부에 인가되는 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
The method according to claim 6,
Wherein the pressure sensing part measures a pressure applied to the stem part.
내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부;
상기 배관에 마련되어 상기 배관의 개방 정도를 조절하는 개폐부;
상기 다이아프램과 상기 개폐부를 연결하되 상기 다이아프램의 팽창에 따른 변위를 상기 개폐부에 전달하는 스템부; 및
상기 스템부를 둘러싸는 스템 케이스를 포함하되,
상기 스템 케이스의 내측면과 상기 스템부 사이에 위치되는 압전물질로 이루어진 압전소자를 포함하는 압력감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
An air driven valve for regulating the degree of opening of a pipe by using air pressure,
An expansion part for inflowing air into the interior of the diaphragm and swelling the diaphragm provided on one surface thereof with inflow of air;
An opening / closing unit provided on the pipe to adjust an opening degree of the pipe;
A stem portion connecting the diaphragm and the opening / closing portion and transmitting a displacement due to the expansion of the diaphragm to the opening / closing portion; And
And a stem case surrounding the stem portion,
And a pressure sensing unit including a piezoelectric element made of a piezoelectric material positioned between the inner side of the stem case and the stem.
상기 압력감지부는 상기 스템부의 수평방향 변위에 따라 상기 스템부가 상기 압력감지부를 압박하는 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
9. The method of claim 8,
Wherein the pressure sensing unit measures the pressure that the stem presses the pressure sensing unit in accordance with the horizontal displacement of the stem unit.
내부로 공기가 유입되며, 공기의 유입에 따라 일면에 마련된 다이아프램이 부풀어 팽창되는 팽창부; 및
상기 팽창부를 내부에 마련하는 케이스부;를 포함하되,
상기 케이스부는 상기 팽창부를 둘러싸는 제1케이스와,
상기 제1케이스에 결합되어 밀폐된 형태의 상기 케이스부를 형성하는 제2케이스로 이루어지며,
상기 제1케이스와 제2케이스의 결합부위 사이에 압전소자를 포함하는 압력감지부를 마련하여 상기 팽창부의 팽창에 따른 압력변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.
An air driven valve for regulating the degree of opening of a pipe by using air pressure,
An expansion part for inflowing air into the interior of the diaphragm and swelling the diaphragm provided on one surface thereof with inflow of air; And
And a case portion provided inside the expanding portion,
The case includes a first case surrounding the bulging portion,
And a second case coupled to the first case to form the enclosure in a sealed form,
And a pressure sensing part including a piezoelectric element is provided between the coupling part of the first case and the second case to measure the pressure change due to the expansion of the expansion part.
상기 압력감지부는 와이어 형태의 압전소자를 포함하여 구성되며, 상기 압전소자는 상기 결합부위를 따라 둘러진 형태인 것을 특징으로 하는 일체형 자가 상태 감지 공기 구동 밸브.11. The method of claim 10,
Wherein the pressure sensing part includes a wire-shaped piezoelectric element, and the piezoelectric element is formed along the coupling part.
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|---|---|---|---|
| KR20130039763A KR101480384B1 (en) | 2013-04-11 | 2013-04-11 | An air operated valve with dedicated self-condition sensing elements |
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|---|---|
| KR20140122842A KR20140122842A (en) | 2014-10-21 |
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| KR100296945B1 (en) | 1992-11-10 | 2002-05-13 | 알.지.랭달 | Joint |
| JP2005506495A (en) * | 2001-10-16 | 2005-03-03 | ヘラ ユーエスエイ インコーポレイテッド | Hydrogen storage medium fuel gauge |
| JP2007079996A (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Tokiko Techno Kk | Pressure control device |
-
2013
- 2013-04-11 KR KR20130039763A patent/KR101480384B1/en active IP Right Grant
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