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KR101678029B1 - 공기구동밸브 구동기 모사장치 - Google Patents

공기구동밸브 구동기 모사장치 Download PDF

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KR101678029B1
KR101678029B1 KR1020150121553A KR20150121553A KR101678029B1 KR 101678029 B1 KR101678029 B1 KR 101678029B1 KR 1020150121553 A KR1020150121553 A KR 1020150121553A KR 20150121553 A KR20150121553 A KR 20150121553A KR 101678029 B1 KR101678029 B1 KR 101678029B1
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KR
South Korea
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driver
piston
cylinder
ring
simulator
Prior art date
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KR1020150121553A
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이상혁
김대환
이태현
류경하
김상교
김재형
김영중
Original Assignee
한국기계연구원
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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Abstract

공기구동밸브에 사용되는 서로 다른 크기의 환 형상의 제1 오링 및 제2 오링의 성능을 평가하는 공기구동밸브 구동기 모사장치에 있어서, 공기구동밸브 구동기 모사장치는 구동기 피스톤 모사부, 구동기 실린더 모사부, 온도제어모사부 및 계측부를 포함하고, 상기 구동기 피스톤 모사부는 일단이 제1 방향 또는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 왕복이동하고, 상기 구동기 실린더 모사부는 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단을 커버하며, 상기 온도제어모사부는 상기 구동기 실린더 모사부를 커버하고 내부에 열을 가하며, 상기 계측부는 상기 구동기 피스톤 모사부의 이동에 대한 저항력 변화를 감지한다.

Description

공기구동밸브 구동기 모사장치{AIR OPERATED VALVE ACTUATOR SIMULATING APPARATUS}
본 발명은 공기구동밸브 구동기 모사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변 온도의 변화에 따른 공기구동밸브 구동기의 성능을 평가하는 공기구동밸브 구동기 모사장치에 관한 것이다.
발전소에는 사람이 배치될 수 없는 구역들의 밸브를 제어하기 위해 다수의 공기구동밸브(Air Operated Valve)를 사용하고 있고, 특히 원자력 발전소의 경우 긴급상황시에 공기구동밸브로 밸브를 제어하여 중대한 사고로 발전하는 것을 방지하는 것이 필수적이다.
후쿠시마 원전 이후 극한환경에서 공기구동밸브의 작동여부에 대한 관심이 증가하였으며, 고온에서 공기구동밸브의 작동여부를 판단하기 위해 공기구동밸브의 성능평가방법이 고안되고 있다.
이와 관련하여 한국 특허등록 제10-1527315호는 스템센서와 변위센서를 통해 공기구동기의 스프링 성능을 시험하는 발명을 개시하고 있고, 한국 특허등록 10-1136211호는 측정소자를 통해 스템에 작용하는 힘의 변형을 측정하여 공기구동기의 유효단면적을 측정하는 발명을 개시하고 있으나, 고온의 극한 환경에서 발생할 수 있는 공기구동밸브의 성능을 평가하는 발명은 개시하지 않고 있다.
공기구동밸브가 작동하기 위해서는 공기구동밸브용 구동기의 작동이 필수적이며, 대부분의 공기구동밸브용 구동기는 고온에 취약한 비금속 재질의 핵심부품을 포함하고 있기 때문에, 고온의 극한 환경에 노출되었을 경우 작동성에 문제가 생길 여지가 있다. 따라서, 공기구동밸브의 성능을 평가할 수 있는 고온의 환경을 제공하고 성능의 변화를 감지할 수 있는 공기구동밸브용 성능평가장치의 필요성이 증가하고 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 공기구동밸브에 사용되는 오링들의 고온에서의 성능을 진단하는 공기구동밸브 구동기 모사장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 공기구동밸브에 사용되는 서로 다른 크기의 환 형상의 제1 오링 및 제2 오링의 성능을 평가하는 공기구동밸브 구동기 모사장치에 있어서, 공기구동밸브 구동기 모사장치는 구동기 피스톤 모사부, 구동기 실린더 모사부, 온도제어모사부 및 계측부를 포함하고, 상기 구동기 피스톤 모사부는 일단이 제1 방향 또는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 왕복이동하고, 상기 구동기 실린더 모사부는 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단을 커버하며, 상기 온도제어모사부는 상기 구동기 실린더 모사부를 커버하고 내부에 열을 가하며, 상기 계측부는 상기 구동기 피스톤 모사부의 이동에 대한 저항력 변화를 감지한다.
일 실시예에서, 상기 계측부는 상기 제1 오링 및 상기 제2 오링에 직접적으로 가해지는 고온의 열풍에 의한 상태변화에 따라 달라지는 상기 구동기 피스톤 모사부의 이동에 대한 저항력 변화를 측정하여 상기 제1 오링 및 상기 제2 오링에서 발생하는 마찰력을 평가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 오링은 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단에 결합하고 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단 측면과 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 오링은 상기 제1 오링보다 작은 크기로 상기 구동기 실린더 모사부가 타단으로 연장되며 관통하는 상기 구동기 실린더 모사부의 상부 중앙에 삽입되어 상기 구동기 피스톤 모사부의 측면과 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도제어 모사부는 서로 결합하여 상기 구동기 실린더 모사부의 일단 및 상기 구동기 실린더 모사부를 밀폐하고 내부에 고온의 열풍을 주입하는 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동기 피스톤 모사부는 일단 측면이 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면에 접촉하여 형성되고 제1 방향 또는 제2 방향으로 왕복이동하는 피스톤을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 오링은 내측면은 상기 피스톤의 측면을 따라 함몰된 홈에 배치되어 상기 피스톤을 감싸고 외측면은 상기 홈에서 돌출되어 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면과 밀착할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동기 피스톤 모사부는 밸브스템(stem) 및 구동장치를 더 포함하고 상기 밸브스템은 일단이 상기 피스톤의 상부 중앙에 결합하고 타단은 제2 방향으로 연장되어 상기 관통부 및 상기 온도제어 모사부를 관통하고, 상기 구동장치는 상기 밸브스템의 타단에 형성되어 상기 밸브스템을 당기거나 밀어낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 오링은 상기 관통부와 상기 밸브스템 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 공기구동밸브 구동기 모사장치는 공기구동밸브에 결합되어 구동에 중요한 영향을 미치는 제1 오링 및 제2 오링의 상온 또는 고온에서의 성능평가가 가능하고, 공기구동밸브와 동일한 구동 및 환경을 설정하여 제1 오링 및 상기 제2 오링의 성능을 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, 실린더 플랜지 및 실린더 몸통은 서로 탈부착이 가능하여 제1 오링의 피스톤으로의 탈착 및 결합이 용이하고, 계측부는 스트레인게이지(Strain gage)나 로드셀(Load Cell)을 사용하여 제1 오링 및 제2 오링에서 발생하는 마찰력을 측정할 수 있다.
또한, 실린더 플랜지는 상부와 측면 일부를 형성하고 실린더 몸통은 하부 및 측면 일부로 형성되어, 피스톤이 구동하여 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 왕복이동할 경우, 실린더 플랜지의 상부 전체가 일체로 형성되어 피스톤의 압력에 대한 내구성이 증가하고, 실린더 몸통의 하부 역시 피스톤의 압력에 강한 장점이 있다.
또한, 실린더 플랜지 및 실린더 몸통 사이에는 공기가 통할 수 있는 구멍이 형성되어 온도제어 모사부에서 발생하는 고온의 열풍이 제1 오링과 제2 오링에 직접적으로 가해 빠르게 온도를 변화시킬 수 있다.
온도제어 모사부는 제1 챔버 및 제2 챔버로 분리가 가능하여, 제1 오링 및 제2 오링의 장착이 용이하고, 열풍을 통해 구동기 실린더 모사부의 외부에 골고루 열을 가할 수 있어, 공기구동밸브가 접하는 환경과 유사한 환경을 제공하여 제1 오링 및 제2 오링의 정확한 성능평가가 가능하다.
도 1은 종래 기술에 의한 밸브 구동기를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기구동밸브 구동기 모사장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 공기구동밸브 구동기 모사장치의 결합된 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A'를 따라 절단된 면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 'B'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 공기구동밸브 구동기 모사장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 밸브 구동기를 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 밸브 구동기(10)는 실린더(11), 피스톤(12), 피스톤오링(13), 구동스템(stem)(14), 밸브오링(15), 밸브스템(stem)(16), 밸브몸체(17), 공기주입구(18) 및 연결부(19)를 포함한다.
상기 밸브 구동기(10)는 밸브를 구동하기 위한 선형 또는 원형의 구동을 발생시키기 위해 피스톤이나 가로막에 공압을 가하는 밸브로써, 사람이 활동하기 어려운 환경에서의 밸브 구동을 제어하기 위해 사용된다.
예를 들어, 원자력 발전소의 원전기기들을 제어하기 위해 설치되는 공기구동밸브들이 대표적이고, 후쿠시마 원전 사고와 같은 문제들이 발생하여 방사능 오염의 확산을 최소화하기 위해 원전기기들에 설치된 상기 밸브 구동기(10)를 원격으로 제어하는 것이 필요하다.
상기 밸브 구동기(10)는 원통형의 상기 실린더(11)의 내부에 상기 피스톤(12)이 밀착하며 배치되고, 상기 실린더(11)와 상기 피스톤(12) 사이에는 상기 피스톤오링(13)이 형성되어 상기 피스톤(12)의 상하 이동에 따른 마찰을 최소화 하고 소음을 억제하게 된다.
상기 구동스템(14)은 상기 피스톤(12)의 중앙 하부에 결합되어 상기 피스톤(12)의 이동에 따라 상하부로 이동하고, 상기 공기주입구(18)를 통해 공기가 상기 실린더(11)로 주입되면 상기 피스톤(12)이 상승하고 상기 구동스템(14), 상기 밸브스탬(16) 및 상기 연결부(19)가 상부로 이동하면서 상기 밸브몸체(17) 내부의 유체의 유동을 개방하게 되고, 상기 공기주입구(18)가 상기 실린더(11)의 내부의 공기를 배출하면 상기 피스톤(12)이 하부로 이동하면서 상기 밸브스템(16)이 상부로 이동하고 상기 밸브몸체(17)를 개방 하게 된다.
상기 구동스템(14)이 상하부로 이동할 경우 상기 구동스템(14)은 상기 실린더(11) 내부에 형성되는 상기 밸브오링(15)과 접촉하면서 이동하여 마찰이 감소하고 소음이 줄어들게 되며, 상기 피스톤(12)과 상기 실린더(11) 사이에 배치되는 상기 피스톤 오링(13)은 상기 피스톤(12)의 구동을 원활하게 하고 소음을 저감시키며, 상기 밸브 구동기(10)는 상기 피스톤 오링(13) 및 상기 밸브오링(15)을 포함한 다양한 크기와 모양의 오링들을 통해 상기 밸브 구동기(10)로 주입되는 공기압의 압력이 유지되고 상기 피스톤(12)의 구동에 대한 저항력이 감소하여 상기 밸브 구동기(10)의 안정성 및 정확성이 증가하게 된다.
따라서, 상기 밸브 구동기(10)의 안정성 및 정확성 확보를 위해서는 다양한 환경에서도 상기 밸브 구동기(10)의 구동이 가능하도록 상기 피스톤 오링(13) 및 상기 밸브오링(15)을 포함한 다양한 오링들의 내열성, 내마모성, 내구성 및 변형도를 측정 또는 평가하는 것이 중요하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기구동밸브 모사장치를 나타내는 분해사시도이다. 도 3은 도 2의 공기구동밸브 모사장치의 결합된 구조를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 A-A'를 따라 절단된 면을 나타내는 단면도이다. 도 5는 도 4의 'B'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 2 내지 5를 참조하면, 공기구동밸브 구동기 모사장치(100)는 구동기 실린더 모사부(200), 제1 오링(310), 제2 오링(320), 온도제어 모사부(400), 구동기 피스톤 모사부(500) 및 계측부(600)를 포함한다.
상기 구동기 실린더 모사부(200)는 실린더 플랜지(210), 실린더 몸통(220) 및 지지장치(230)를 포함하고, 상기 온도제어 모사부(400)는 제1 챔버(410) 및 제2 챔버(420)를 포함하며, 상기 구동기 피스톤 모사부(500)는 구동장치(510), 밸브스템(520) 및 피스톤(530)을 포함하며, 상기 실린더 플랜지(210)는 관통부(211)를 포함하고, 상기 피스톤(530)은 제1 홈(531)을 포함한다.
상기 공기구동밸브 구동기 모사장치(100)는 도 1의 상기 밸브 구동기(10)에 사용되는 상기 피스톤 오링(13) 및 상기 밸브오링(15)을 포함하는 오링들의 내열성 및 내마모성을 평가하는 장치이며, 여기서 상기 제1 오링(310)은 상기 피스톤 오링(13)에 해당하고, 상기 밸브오링(15)은 상기 제2 오링(320)에 해당한다.
상기 구동기 피스톤 모사부(500)의 구동으로 상기 밸브 구동기(10)에 사용되는 상기 제1 및 제2 오링들(310, 320)이 제1 방향 또는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 왕복이동하게 되고, 상기 온도제어 모사부(400)가 상기 구동기 실린더 모사부(200)를 커버하고 가열하면 상기 계측부(600)는 고온의 환경에서 상기 제1 및 제2 오링들(310, 320)의 상태변화에 따른 상기 구동기 피스톤 모사부(500)의 구동성능을 측정하여 상기 제1 및 제2 오링들(310, 320)의 성능을 평가하게 된다.
도 2를 참조하면, 상기 구동기 실린더 모사부(200)는 상기 실린더 플랜지(210) 및 실린더 몸통(220)의 결합으로 원통형의 구조를 가지고 내부에 공간이 형성된다. 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내부공간에는 상기 구동기 피스톤 모사부(500)의 일단에 형성되는 상기 피스톤(530)이 원반 형태의 구조를 가지고 측면이 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내부 측면과 소정의 거리만큼 이격된 상태로 상기 내부공간에서 제1 방향 또는 제2 방향으로 왕복이동한다.
상기 피스톤(530)의 중앙에는 상기 밸브스템(520)의 일단이 결합하고, 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 상부를 관통하면서 제1 방향을 따라 연장되어 상기 구동장치(510) 및 상기 계측부(600)와 결합한다.
상기 실린더 플랜지(210)는 상부는 원형의 플레이트 형태로 형성되어 상기 피스톤(530) 및 상기 밸브스템(520)의 상부를 커버하고 상기 밸브스템(520)이 상기 실린더 플랜지(210)의 상부를 관통하며 연장되고, 상기 실린더 플랜지(210)의 일부는 수직 하단을 향해 연장되어 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 측면일부를 커버하게 된다.
상기 실린더 몸통(220)은 하부가 원형의 플레이트 형태로 형성되어 상기 피스톤(530) 및 상기 밸브스템(520)의 하부를 커버하고 상기 실린더 몸통(220)의 일부는 수직 상단을 향해 상기 실린더 플랜지(210)의 상부까지 연장되어 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 측면을 커버함과 동시에 상기 실린더 플랜지(210)와 결합하여 원통형의 상기 구동기 실린더 모사부(200)를 형성하게 된다.
상기 실린더 플랜지(210) 및 상기 실린더 몸통(220) 실린더 몸통사이에는 공기가 통할 수 있는 구멍이 형성되어 상기 온도제어 모사부(400)에서 발생하는 열풍이 상기 소정의 공간을 통해 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내부로 주입되어 상기 피스톤(530) 및 상기 제2 오링(320)에 직접적으로 열을 가하게 되어 상기 제2 오링(320)이 상기 밸브 구동기(10)의 상기 피스톤 오링(13)과 유사한 환경에 노출되는 것을 도울 수 있다.
상기 피스톤(530)의 측면에는 상기 제1 오링(310)이 결합되어 상기 제1 오링(310)은 상기 피스톤(530)과 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내측면 사이에 배치되어 상기 피스톤(530)이 이동하는 동안 상기 피스톤(530)과 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내측면 사이의 공간을 밀폐하고, 마찰력을 최소화하여 상기 피스톤(530)의 이동을 원활하게 한다.
또한, 상기 밸브스템(520)이 상기 실린더 플랜지(210)를 관통하는 지점에는 상기 제2 오링(320)이 상기 밸브스템(520)의 측면과 상기 실린더 플랜지(210) 사이에 배치되어 상기 밸브스템(520)과 상기 실린더 플랜지(210) 사이의 마찰력을 최소화하고 상기 밸브스템(520)의 이동을 원활하게 한다.
상기 온도제어 모사부(400)는 상기 제1 챔버(410) 및 상기 제2 챔버(420)의 결합으로 상기 구동기 실린더 모사부(200)를 커버하며, 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 다양한 환경에서의 성능을 평가하기 위해 상기 구동기 실린더 모사부(200)로 열풍을 주입하여 고온의 열을 가하게 된다.
상기 구동기 실린더 모사부(200)에 형성되는 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)은 상기 온도제어 모사부(400)에서 가해지는 고온의 열이 특정 온도 이상으로 증가하게 되면 변형하여 상기 피스톤(530)의 이동할 때 발생하는 마찰력을 변화시키게 된다.
예를 들어, 상기 제1 오링(310) 또는 상기 제2 오링(320)이 고온에 의해 변형되면, 상기 피스톤(530)이 이동하는데 필요한 구동력이 증가하거나 또는 감소하여 일정한 구동력으로 이동하는 상기 피스톤(530)의 이동속도가 감소하거나 또는 증가하게 되며, 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 변형으로 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 완충효과가 떨어지고 상기 피스톤(530) 및 상기 밸브스템(520)의 원활한 이동이 힘들어져 상기 밸브스템(520) 및 상기 피스톤(530)의 구동성능이 현저히 떨어지게 된다.
따라서, 상기 공기구동밸브 구동기 모사장치(100)에 상기 밸브 구동기(10)에 사용되는 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)을 결합시켜 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 고온 환경에서의 성능을 동시에 평가할 수 있고, 상기 제1 오링(310) 또는 상기 제2 오링(320)을 개별적으로 상기 공기구동밸브 구동기 모사장치(100)에 결합시켜 상기 제1 오링(310) 또는 상기 제2 오링(320) 각각의 성능을 평가할 수 있다.
상기 피스톤(530)은 측면을 따라 상기 제1 홈(531)이 형성되어 상기 제1 오링(310)의 내측면이 상기 홈에 접촉한 상태로 상기 피스톤(530)과 결합되고, 상기 제1 오링(310)의 외측면은 상기 실린더 플랜지(210) 및 실린더 몸통(220)의 측면과 접촉하며 상기 피스톤(530)과 상기 구동기 실린더 모사부(200) 사이에 형성되고, 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 내부에서 상기 피스톤(530)의 상부 공간과 상기 피스톤(530)의 하부공간은 상기 실린더 플랜지(210)와 상기 실린더 몸통(220)에 공기가 통할 수 있는 구멍이 형성되지 않은 경우 상기 제1 오링(310)에 의해 서로 차단될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 상기 실린더 플랜지(210)에는 상기 밸브스템(520)이 관통하는 지점인 상기 관통부(211)가 형성되고, 상기 관통부(211)의 측면에는 홈이 형성되어 상기 제2 오링(320)이 상기 관통부(211)에 결합된다. 상기 피스톤(530)과 상기 밸브스템(520)은 서로 탈부착이 가능하고, 상기 제2 오링(320)은 상기 밸브스템(520)과 상기 피스톤(530)이 탈착한 상태에서 상기 밸브스템(520)을 상부로 이동시켜 상기 실린더 플랜지(210)와 탈착시키면 상기 관통부(211)에 결합시키기에 용이하다.
상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)이 각각 상기 피스톤(530) 및 상기 실린더 플랜지(210)에 결합된 상태에서 상기 피스톤(530) 및 상기 밸브스템(520)이 제1 방향 또는 제2 방향으로 이동하면 상기 밸브 구동기(10)와 유사한 구동환경이 재현되고, 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 내마모성, 내구성 및 내열성을 평가할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 피스톤(530)의 두께는 달라질 수 있고, 상기 피스톤(530)의 두께에 따라서 상기 제1 오링(310)을 결합할 수 있는 상기 제1 홈(531)이 증가하여 특정 유형의 공기구동밸브가 포함하는 복수의 오링들을 상기 피스톤(530)에 결합할 수 있다.
또한, 상기 실린더 플랜지(210)의 상부의 두께를 조정하여 상기 관통부(211)를 제1 방향으로 나열되도록 형성하여 복수의 상기 제2 오링(320)들을 포함하는 공기구동밸브의 성능평가가 가능하다.
또한, 상기 제1 챔버(410) 및 상기 제2 챔버(420)는 서로 결합하여 상기 구동기 실린더 모사부(200)를 커버하고 고온을 가열하여 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)을 평가하는데 목적이 있고, 상기 피스톤(530)이 구동하면서 발생하는 진동이 상기 제1 챔버(410) 및 상기 제2 챔버(420)에 의해 완화되어 상기 밸브 구동기(10)와 환경의 차이가 발생할 수 있으므로, 상기 제1 및 제2 챔버들(410, 420)은 상기 구동기 실린더 모사부(200) 및 상기 밸브스템(520)과 접촉하지 않도록 서로 이격되어 배치하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1 및 제2 오링들(310, 320)은 각각 상기 제1 홈(531) 및 상기 관통부(211)에 결합되어 상기 밸브스템(520) 및 상기 피스톤(530)의 왕복이동에 따른 이탈을 방지할 수 있고, 상기 밸브 구동기(10)와 동일한 환경을 제공하여, 상기 제1 및 제2 오링들(310, 320)의 객관적인 성능평가가 가능한 장점이 있다.
한편, 상기 실린더 플랜지(210)는 상부에 형성되어 상기 제2 오링(320)의 일부를 커버하는 부분이 분리되어 상기 제2 오링(320)을 상기 관통부(211)에 용이하게 장착할 수 있다. 상기 실린더 플랜지(210)의 상부 일부분이 탈착가능하면 상기 제1 오링(310)을 상기 피스톤(530)에 장착하는 경우, 상기 밸브스템(520)을 상기 피스톤(530)과 탈착할 필요 없이, 상기 관통부(211)를 통해 상기 밸브스템(520)과 상기 피스톤(530)을 결합한 상태에서 외부로 탈착시킬 수 있어, 상기 제1 오링(310)을 상기 피스톤(530)에 용이하게 결합시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 상기 공기구동밸브 구동기 모사장치(100)는 공기구동밸브에 결합되어 구동에 중요한 영향을 미치는 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 상온 또는 고온에서의 성능평가가 가능하고, 공기구동밸브와 동일한 구동 및 환경을 설정하여 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 성능을 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 실린더 플랜지(210) 및 상기 실린더 몸통(220)은 서로 탈부착이 가능하여 상기 제1 오링(310)의 상기 피스톤(530)으로의 탈착 및 결합이 용이하고, 상기 계측부(600)는 스트레인게이지(Strain gage)나 로드셀(Load Cell)을 사용하여 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)에서 발생하는 마찰력을 측정할 수 있다.
또한, 상기 실린더 플랜지(210)는 상부와 측면 일부를 형성하고 상기 실린더 몸통(220)은 하부 및 측면 일부로 형성되어, 상기 피스톤(530)이 구동하여 제1 방향으로 이동할 경우, 상기 실린더 플랜지(210)의 상부 전체가 일체로 형성되어 상기 피스톤(530)의 압력에 대한 내구성이 증가하고, 상기 실린더 몸통(220)의 하부 역시 상기 피스톤(530)의 압력에 강한 장점이 있다.
상기 온도제어 모사부(400)는 상기 제1 챔버(410) 및 상기 제2 챔버(420)로 분리가 가능하여, 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 장착이 용이하고, 상기 구동기 실린더 모사부(200)의 외부에 골고루 열을 가할 수 있어, 공기구동밸브가 접하는 환경과 유사한 환경을 제공하여 상기 제1 오링(310) 및 상기 제2 오링(320)의 정확한 성능평가가 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 공기구동밸브 구동기 모사장치는 연구소, 학교 및 기업에서 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.
100: 공기구동밸브 구동기 모사장치 200: 구동기 실린더 모사부
210: 실린더 플랜지 220: 실린더 몸통
230: 지지장치 310: 제1 오링
320: 제2 오링 400: 온도제어 모사부
410: 제1 챔버 420: 제2 챔버
500: 구동기 피스톤 모사부 510: 구동장치
520: 밸브스템(stem) 530: 피스톤
600: 계측부

Claims (11)

  1. 공기구동밸브에 사용되는 서로 다른 크기의 환 형상의 제1 오링 및 제2 오링의 성능을 평가하는 공기구동밸브 구동기 모사장치에 있어서,
    일단이 제1 방향 또는 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 왕복이동하는 구동기 피스톤 모사부;
    상기 구동기 피스톤 모사부의 일단을 커버하는 구동기 실린더 모사부;
    상기 구동기 실린더 모사부를 커버하고 내부에 열을 가하는 온도제어 모사부; 및
    상기 구동기 피스톤 모사부의 이동에 대한 저항력 변화를 감지하는 계측부를 포함하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계측부는,
    상기 제1 오링 및 상기 제2 오링에 직접적으로 가해지는 고온의 열풍에 의한 상태변화에 따라 달라지는 상기 구동기 피스톤 모사부의 이동에 대한 저항력 변화를 측정하여 상기 제1 오링 및 상기 제2 오링의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 오링은,
    상기 구동기 피스톤 모사부의 일단에 결합하고 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단 측면과 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 오링은,
    상기 제1 오링보다 작은 크기로 상기 구동기 피스톤 모사부가 타단으로 연장되며 관통하는 상기 구동기 실린더 모사부의 상부 중앙에 삽입되어 상기 구동기 피스톤 모사부의 측면과 상기 구동기 실린더 모사부의 내측면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 온도제어 모사부는,
    서로 결합하여 상기 구동기 피스톤 모사부의 일단 및 상기 구동기 실린더 모사부를 밀폐하고 내부에 고온의 열풍을 주입하는 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 구동기 실린더 모사부는,
    상기 구동기 피스톤 모사부의 일단 상부와 측면의 일부를 감싸는 실린더 플랜지; 및
    상기 구동기 피스톤 모사부의 일단 하부와 측면의 일부를 감싸는 실린더 몸통을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 실린더 플랜지는,
    상기 실린더 플랜지의 상부 중앙에 형성되어 상기 구동기 피스톤 모사부가 관통하여 이동하는 관통부를 포함하고,
    상기 실린더 플랜지와 상기 실린더 몸통 사이에 공기가 통할 수 있는 공간이 형성되어 고온의 열풍이 상기 공간을 통해 내부로 주입되는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구동기 피스톤 모사부는
    일단 측면이 상기 실린더 몸통의 내측면에 접촉하여 형성되고 제1 방향 또는 제2 방향으로 왕복이동하는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 오링은,
    내측면은 상기 피스톤의 측면을 따라 함몰된 홈에 배치되어 상기 피스톤을 감싸고 외측면은 상기 홈에서 돌출되어 상기 실린더 몸통의 내측면과 밀착하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 구동기 피스톤 모사부는,
    일단이 상기 피스톤의 상부 중앙에 결합하고 타단은 제2 방향으로 연장되어 상기 관통부 및 상기 온도제어 모사부를 관통하는 밸브스템(stem); 및
    상기 밸브스템의 타단에 형성되어 상기 밸브스템을 당기거나 밀어내는 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 오링은,
    상기 관통부와 상기 밸브스템 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기구동밸브 구동기 모사장치.
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