KR20140021987A - 제어 또는 전환 밸브를 포함하는 아마추어의 작동을 위한 유압 또는 공압 구동기 - Google Patents

제어 또는 전환 밸브를 포함하는 아마추어의 작동을 위한 유압 또는 공압 구동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위치 설정 실린더에 의해 유압식으로 작동되는 밸브를 위한 안전 회로의 2개의 변형예에 관한 것이다. 제 1 변형예에서 위치 설정 실린더(2, 202)는 비상시 유압 또는 공압식으로 감압된다. 이를 위해 위치 설정 실린더는 2개의 실린더 챔버들(4, 204)을 포함하고, 상기 챔버들은 작업 라인(8a - f, 108a - f, 408a - i)을 통해 유체 연결될 수 있다. 작업 라인에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브(12, 14)가 제공된다. 제 2 변형예에 따라 위치 설정 실린더는 비상시 유압 또는 공압식으로 의해 작동될 수 있다. 이를 위해 위치 설정 실린더는 적어도 하나의 제 1 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 비상시 제 1 압력 매체 유동 경로를 통해 압축 유체를 공급받을 수 있다. 제 1 압력 매체 유동 경로에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브가 제공된다.

Description

제어 또는 전환 밸브를 포함하는 아마추어의 작동을 위한 유압 또는 공압 구동기{HYDRAULIC OR PNEUMATIC DRIVE FOR ACTUATING A FITTING COMPRISING A CONTROL VALVE OR SELECTOR VALVE}
본 발명은 전환 또는 제어 밸브를 포함하는 아마추어의 작동을 위해 제공되고 위치 설정 실린더의 실린더 챔버가 접속되는 라인에서 직렬 접속된 2개의 차단 밸브를 갖는 안전 회로를 포함하는 유압 또는 공압식 구동기에 관한 것이다. 아마추어는 예를 들어 발전소, 화학 또는 석유화학 산업, 석유 또는 가스 추출 등의 분야에서 사용될 수 있다. 아마추어로는 예컨대 보조 제어되는 안전 밸브, 긴급 차단 밸브, 긴급 개방 밸브, 조절 아마추어, 긴급 폐쇄 플랩, 파일럿 밸브, 발전소의 매체 제어식 격리 밸브, 동일하거나 또는 다른 물질의 혼합을 위한 밸브 등이 있다.
DE-AS 2 025 836 호에는 2개의 압력 챔버를 가진 2중 작용을 하는 유압 실린더를 위한 유압 안전 회로가 공지되어 있고, 상기 유압 실린더에서 긴급 차단시 2개의 압력 챔버들은 서로 병렬 접속된 다수의 예비 제어 시트 밸브들에 의해 서로 연결된다. 예비 제어는 유압 실린더의 압축 상태의 챔버로부터 체크 밸브에 의해 또는 외부 압력 소스로부터 체크 밸브에 의해 이루어진다. 이것은 이러한 안전 회로에서 긴급 차단시 병렬 접속된 시트 밸브들 중 하나가 손상되는 경우에 허용될 수 있다.
US 5,133,189호에는 안전상의 이유로 서로 평행하게 연장된 2개의 유체 경로에 서로 직렬로 배치된 2개의 안전 밸브들을 배치하는 것이 공지되어 있다. 평행한 2개의 유체 경로는 증기 밸브의 긴급 차단시 여유분을 위해 제공된다. 2개의 안전 밸브들의 직렬 접속은, 상기 밸브들이 작동 중에 개별적으로 기능을 검사하는 것을 가능하게 한다.
DE 10 2004 042 891 B3호에는 전술한 US 5,133,189의 기본 원리에 따라 4개의 로직 밸브들이 배치된 안전 회로가 공지되어 있다. 작업 실린더의 압력 챔버는 비상시 서로 평행하게 연장된 감압 라인을 통해 감압될 수 있다. 각각의 감압 라인에 서로 직렬로 배치된 2개의 로직 밸브들이 배치되고, 상기 밸브들 중 하나는 액티브 로직 밸브이고 다른 하나의 밸브는 패시브 로직 밸브이다.
상기와 같은 안전 회로의 단점은, 각각의 패시브 로직 밸브가 평행한 라인의 액티브 로직 밸브와 함께만 검사될 수 있다는 것이다. 이를 위해 2개의 평행한 라인 사이에 스로틀을 가진 연결 라인이 제공된다.
본 발명의 과제는 청구범위 제 1 항의 전제부의 특징을 포함하고 차단 밸브들의 안전 관련 기능이 항상 개별적으로도 검사될 수 있고, 이를 위해 안전 회로 또는 제어 또는 전환 밸브 또는 시스템이 작동되지 않아도 되는, 전환 또는 제어 밸브를 포함하는 아마추어의 작동을 위한 유압 또는 공압식 (유체식) 구동기를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 유압 또는 공압식 구동기에 의해 또는 일반적으로 유체식 구동기에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 유체식 구동기는 특히 예를 들어 발전소의 아마추어의 제어 또는 전환 밸브의 작동에 이용될 수 있다. 구동기는 유압 또는 공압식 라인에 접속된 적어도 하나의 실린더 챔버를 가진 위치 설정 실린더를 포함한다. 라인에 안전 회로가 제공되고, 상기 안전 회로는 직렬로 접속된 2개의 차단 밸브들을 포함한다. 2개의 차단 밸브들 중 하나는 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브(로직 밸브)이고, 다른 하나는 제 2 2/2-방향-카트리지 밸브(로직 밸브)이고, 상기 밸브들은 각각 메인 제어 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤에 의해 카트리지 밸브의 2개의 작업 접속부들 사이의 유체식 연결이 제어될 수 있다. 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브들은 각각 예비 제어 밸브를 포함한다. 제 2 2/2-방향-카트리지 밸브는 유체 관점에서 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브보다 실린더 챔버에 더 가깝게 배치된다. 적어도 상기 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브는 개방 방향으로 액티브 면을 갖는 액티브 로직 밸브이고, 상기 면에는 하나의 작업 접속부에 압력이 형성되는지 여부와 무관하게 할당된 예비 제어 밸브에 의해 압력이 공급될 수 있다.
이러한 유체식 구동기에서는, 직렬로 접속된 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브들이 차례로 서로 무관하게 검사될 수 있는 것이 보장된다. 2개의 카트리지 밸브들 중 하나는 액티브 면을 포함하지 않는 패시브 로직 밸브로서 형성될 수 있는데, 그 이유는 상기 밸브의 작업 접속부에는 할당된 예비 제어 밸브에 의한 카트리지 밸브의 스프링 챔버의 감압 후에 카트리지 밸브를 개방하는 압력이 위치 설정 실린더 또는 외부 압력 소스로부터 형성되지 않기 때문이다. 작업 접속부가 카트리지 밸브에 대해 직렬로 배치된 다른 카트리지 밸브는 액티브 로직 밸브이다. 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브들의 예비 제어 밸브들은 압력 매체 소스 및 압력 매체 싱크에 연결된 접속부들에 서로 평행하게 배치되고, 서로 무관하게 각각의 메인 스테이지를 제어할 수 있다.
바람직하게 개방 방향으로 액티브 면을 갖는 액티브 로직 밸브는 2/2-방향-카트리지 밸브이고, 상기 밸브의 작업 접속부들에는 정상 작동시 압력이 형성되지 않는다. 따라서 상기 카트리지 밸브는 검사를 위해 액티브 면에 의해 전환 - 특히 개방될 수 있다. 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브는 액티브 로직 밸브들인 것이 바람직하다. 이것은 카트리지 밸브들이 특히 신속하게 개방되는 장점을 제공한다.
로직 밸브들을 포함하는 밸브 블록이 위치 설정 실린더에 연결될 상기 밸브들의 작업 접속부들과 관련해서 위치 설정 실린더에 대해 바뀌어 배치될 수 있는 것이 다른 장점일 수 있다. 예를 들어 2개의 체크 밸브들 또는 하나의 셔틀 밸브 형태의 선택 밸브 장치에 의해, 예비 제어 밸브들에 각각 가압된 실린더 챔버로부터 압력 매체가 공급될 수 있도록 하고, 실린더 챔버에 대한 상기 예비 제어 밸브들의 탱크 접속부가 저압에 연결되도록 하는 경우에, 조립과 관련해서 추가의 안전성이 제공된다.
본 발명에 따른 유압 구동기의 특히 바람직한 개선예에서 위치 설정 실린더는 제 2 실린더 챔버를 포함하는 이중 로드 실린더이다. 2개의 실린더 챔버들은 라인 및 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브를 통해 서로 연결될 수 있다. 가압된 실린더 챔버로부터 압력 매체가 다른 실린더 챔버 내로 배출될 수 있으므로, 아마추어는 압력비의 영향 하에 안전한 위치로 이동될 수 있다.
특히 바람직한 다른 개선예에서 위치 설정 실린더는 마찬가지로 제 2 실린더 챔버를 포함하고 따라서 이중으로 작용한다. 위치 설정 실린더는 이중 로드 실린더일 수도 있다. 이중 로드 실린더는, 2개의 실린더 챔버에 동일한 크기의 작용 피스톤 면들이 향하는 실린더이다. 제 2 실린더 챔버에 제 2 유압 라인이 접속되고, 상기 라인에 제 2 안전 회로가 제공된다. 상기 안전 회로는 제 1 안전 회로에 따라 형성되고, 상응하게 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브와 이에 직렬로 접속된 제 4 2/2-방향-카트리지 밸브를 포함한다. 상기 2/2-방향-카트리지 밸브들은 각각 메인 제어 피스톤과 예비 제어 밸브를 포함하고, 상기 피스톤에 의해 2개의 작업 접속부들 사이의 유체식 연결이 제어될 수 있다. 제 2 안전 회로의 적어도 하나의, 바람직하게 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브는 액티브 로직 밸브이고, 상기 로직 밸브는 개방 방향으로 액티브 면을 갖고, 상기 면에는 할당된 예비 제어 밸브에 의해 작업 접속부들과 무관하게 압력이 공급될 수 있다. 하나의 라인의 카트리지 밸브의 검사는 다른 라인의 카트리지 밸브들과 무관하게 그리고 제 3 및/또는 제 4 2/2-방향-카트리지 밸브의 작업 접속부에 압력이 형성되는지 여부와 무관하게 가능하다.
바람직하게 개방 방향으로 액티브 면을 갖는 액티브 로직 밸브는 2/2-방향-카트리지 밸브이고, 상기 밸브의 작업 접속부에는 정상 작동시 압력이 형성되지 않는다. 따라서 상기 카트리지 밸브는 검사를 위해 액티브 면에 의해 전환 - 특히 개방될 수 있다.
2개의 카트리지 밸브들 사이의 제 1 및 제 2 라인에 추가 2/2-방향-카트리지 밸브를 포함하는 분기 라인이 접속될 수 있다. 상기 카트리지 밸브들도 각각 메인 제어 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤에 의해 2개의 작업 접속부들 사이의 유체식 연결이 제어될 수 있고, 상기 카트리지 밸브들은 각각 예비 제어 밸브를 갖는다. 이러한 방식의 유압 구동기에 의해 위치 설정 실린더는 비상 작동시 필요에 따라 제 1 또는 제 2 방향으로 조절될 수 있다.
메인 제어 피스톤의 위치가 모니터링되면, 2/2-방향-카트리지 밸브들의 기능이 간단하게 검사될 수 있다. 바람직하게 2/2-방향-카트리지 밸브의 폐쇄된 위치 및 개방된 위치가 모니터링된다. 위치 모니터링을 위해 예컨대 메인 제어 피스톤의 모든 위치를 검출할 수 있는 아날로그 인코더 형태의 위치 센서가 사용되는 경우에, 예를 들어 스톱 디스크에 의해 메인 제어 피스톤의 상이하게 조절된 개방 행정이 검출될 수 있고, 이 경우 리밋 스위치가 다시 조정되지 않아도 된다. 위치 센서의 다른 신호만이 전자적으로 중요한 것으로 간주될 수 있다.
바람직하게 예비 제어 밸브도 위치 모니터링되는 밸브 바디를 포함한다.
두 경우에 위치 모니터링은 리밋 스위치에 의해 실시될 수 있다.
제어 오일의 누설을 최소화하기 위해, 메인 제어 피스톤이 밀봉부를 포함하는 것이 바람직하다. 액티브 로직 밸브들의 경우에 상기 밀봉부는 특히 스프링 챔버와 액티브 면 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게 예비 제어 밸브들은 4/2 방향-시트 밸브이다. 상기 밸브에 의해 할당된 카트리지 밸브의 스프링 챔버에 폐쇄 방향으로 작용하는 제어 압력이 공급될 수 있고, 액티브 면은 감압될 수 있다. 비상 작동시 4/2 방향-시트 밸브에 의해 (역으로) 스프링 챔버가 감압될 수 있고, 액티브 면에는 개방방향으로 작용하는 제어 압력이 공급될 수 있다. 전류가 공급되는 전환 위치에서 첫 번째 언급한 유체 연결이 이루어지고, 4/2-방향-시트 밸브의 무전류 기본 위치에서 두 번째 언급한 유체 연결이 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유압 구동기의 바람직한 개선예에서 모든 2/2-방향-카트리지 밸브는 액티브 로직 밸브이고, 상기 밸브는 개방 방향으로 액티브 면을 갖고, 상기 면에는 할당된 예비 제어 밸브에 의해 작업 접속부와 무관하게 압력이 공급될 수 있다. 따라서 모든 카트리지 밸브가 검사될 수 있고, 이 경우 작업 접속부에 압력이 형성되지 않는다. 따라서 안전 회로의 융통성이 높아지고, 조립시 카트리지 밸브의 잘못된 할당의 효과가 감소된다. 개방 방향으로 추가로 야기되는 가압으로 인해 액티브 로직 밸브는 특히 신속하게 개방된다.
바람직한 개선예에서 위치 설정 실린더의 피스톤에 또는 피스톤 로드에 위치 센서가 배치된다.
정상 작동시 위치 설정 실린더는 2/2-방향-카트리지 밸브와 무관하게 비례적으로 또는 흑백 제어되는 방향 밸브에 의해 작동된다. 추가로, 안전 밸브로서 시트 밸브(차단 밸브)가 제공되고, 상기 밸브에 의해 위치 설정 실린더 및 아마추어는 사전 설정된 위치에서 누설 오일 없이 지지될 수 있다. 아마추어의 새로운 위치로 이동하기 위해, 방향 밸브 및 차단 밸브가 제어되고, 위치 설정 실린더는 압력 접속부 및 탱크 접속부를 통해 동력이 공급되도록 이동된다. 2/2-방향-카트리지 밸브의 검사시 특히 차단 밸브는 물론 방향 밸브, 즉 실제 제어 밸브들도 무전류로 전환될 수 있다. 2/2-방향-카트리지 밸브들이 작동되면, 특히 여러 번 작동되면, 이는 제어 오일의 소비로 인해 가압된 실린더 챔버 내의 오일 손실을 일으키고, 그에 따라 위치 설정 실린더에서 압축을 감소시키며, 결국 실린더 챔버의 제어 오일이 제거되면 아마추어의 위치 변위를 일으킨다. 작은 변동도 위치 설정 실린더의 위치 센서에 의해 검출된다. 위치 변동의 이러한 검출 및 전자 제어부로 피드백에 의해 과정이 검출된다. 아마추어 스핀들의 변동은 아마추어는 물론 전체 오일 경로가 결함 없이 작동한다는 명확한 증거이다. 검사에 의해 모든 부재들의 기계적 치수 및 기능(밸브, 리밋 스위치, 아마추어 위치 센서, 개시된 행정, 대기 시간)이 고려되기 때문에, 이러한 시스템은 기능을 검사할 뿐만 아니라, 더 긴 시간 간격 동안 잠행성으로 이루어질 수 있는 변동도 검출한다(상태 모니터링). 비례 밸브 또는 흑백 제어되는 방향 밸브 및 차단 부재의 모니터링에 의해 실제 작업 부재들도 함께 검사에 포함될 수 있다.
검사가 종료되면, 비례 밸브 또는 흑백 제어되는 방향 밸브를 위한 제어 경로는 다시 상위 제어부에 전달된다. 아마추어 기능 및 이와 관련된 모든 부재 및 신호들의 검사는 완전히 문서화되어 보존된다.
위치 설정 실린더의 실제 이동은 경우에 따라서 전체 가능한 작업 행정에 대해서 천 분의 일 범위에서만 실시된다. 예비 응력을 받은 아마추어 스핀들의 훅(Hook)의 직선 내에서 이동이 실시되는 경우에, 아마추어 스핀들의 변동은 아마추어의 밸브 시트 상의 실제 이동을 일으키지 않는다.
다수의 안전 블록들이 서로 평행하게 배치되는 경우에, 하나의 안전 블록의 검사시 나머지 안전 블록들은 안전을 보장하기 위해 작동을 유지한다.
본 발명에 따른 안전 회로의 제 1 변형예는 비상시(- 그러나 경우에 따라서 비상비 뿐만 아니라 -) 메인 밸브를 유압 또는 공압식으로 감압할 수 있는 위치 설정 실린더를 포함하고, 이 경우 - 특히 이를 위해 - 위치 설정 실린더는 제 1 실린더 챔버와 제 2 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버들은 작업 라인을 통해 서로 연결된다. 작업 라인에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브들이 제공된다. 위치 설정 실린더는 예를 들어 차동 또는 이중 로드 실린더일 수 있다.
본 발명에 따른 안전 회로의 제 2 변형예는 비상시(- 그러나 경우에 따라서 비상시 뿐만 아니라 -) 메인 밸브를 유압 또는 공압식으로 작동시킬 수 있는 위치 설정 실린더를 포함하고, 이 경우 위치 설정 실린더는 제 1 압력 매체 유동 경로를 통해 - 특히 제 1 작업 라인을 통해 - 압력 매체를 공급받을 수 있는 제 1 실린더 챔버를 포함한다. 제 1 압력 매체 유동 경로에 - 특히 제 1 작업 라인에 - 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브들이 제공된다. 위치 설정 실린더는 예를 들어 2개의 실린더 챔버를 가진 차동 또는 이중 로드 실린더일 수 있다.
본 발명에 따른 안전 회로의 2개의 변형예에서 2개의 차단 밸브들 중 하나가 폐쇄되는 동안 다른 하나의 차단 밸브는 검사될 수 있다. 이 경우 밸브 및 시스템의 작동이 중단되지 않아도 된다.
비상시 2개의 변형예에 따른 본 발명에 따른 안전 회로의 전환 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 제 1 및 제 2 차단 밸브를 개방하는 단계;
- 메인 벨브를 개방하는 단계.
제 2 변형예의 바람직한 개선예에서 위치 설정 실린더는 제 2 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 제 2 작업 라인을 통해 감압될 수 있다. 제 2 작업 라인에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브들이 제공된다.
제 2 변형예의 다른 바람직한 개선예에서 위치 설정 실린더는 제 2 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 상응하게 제 2 압력 매체 유동 경로를 통해 압력 매체를 공급받을 수 있다. 제 1 및 제 2 실린더 챔버는 각각의 압력 매체 유동 경로를 통해 대안적으로 - 특히 탱크에 대해 - 감압될 수 있다. 또한, 제 2 압력 매체 유동 경로에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브들이 제공된다. 이로 인해 비상시 위치 설정 실린더 및 밸브의 조절 방향의 선택 가능성이 주어진다.
비상시 이러한 개선예의 전환 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 2개의 작업 라인의 각각의 제 1 및 제 2 차단 밸브를 개방하는 단계;
- 메인 밸브를 개방하는 단계.
총 6개의 차단 밸브들이 제공될 수 있고, 상기 밸브들 중 2개는 2개의 실린더 챔버에 직접 접속되는 작업-차단 밸브이고, 상기 밸브들 중 2개는 안전 회로의 압력 접속부에 직접 접속되는 P-차단 밸브이고, 상기 밸브들 중 2개는 안전 회로의 탱크 접속부에 직접 접속되는 T-차단 밸브이다.
비상시 이러한 개선예의 전환 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 2개의 작업-차단 밸브, 2개의 P-차단 밸브들 중 하나의 밸브 및 2개의 T-차단 밸브들 중 하나의 밸브를 개방하는 단계;
- 메인 밸브를 개방하는 단계.
직렬 접속된 차단 밸브들이 각각 로직 밸브들 또는 2/2-방향-시트 밸브들로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 차단 밸브들은 폐쇄 방향으로 작용하는 폐쇄 면과 개방 방향으로 작용하는 링 면을 갖는 밸브 바디를 포함한다. 이 경우 폐쇄 면과 링 면은 대안으로서 - 특히 탱크에 대해 - 감압될 수 있거나 또는 압력 매체를 공급받을 수 있다.
또한, 로직 밸브들 또는 2/2-방향-시트 밸브들이 각각 4/2-방향 밸브(특히 시트 구조의)에 의해 예비 제어되는 것이 바람직하다.
안전 회로의 비상 작동으로 무전류 전환, 즉 메인 밸브의 개방은, 4/2-방향 밸브가 스프링에 의해 예비 응력을 받은 비상 위치에서 폐쇄 방향으로 작용하며 - 특히 탱크에 대해 - 감압되는 폐쇄면을 갖는 한편, 개방 방향으로 작용하며 압력 매체가 공급되는 링 면을 갖는 밸브 바디를 포함하는 경우에 이루어진다.
직렬 접속된 차단 밸브들 및/또는 예비 제어되는 4/2-방향 밸브들이 - 특히 밸브 바디에 고정된 센서들에 의해 - 전자식으로 모니터링되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 안전 회로의 특히 바람직한 적용예에서, 메인 밸브는 증기 압력을 받은 시스템의 차단 밸브 또는 안전 밸브이다.
이러한 안전 회로의 유지보수 및 정비를 위한 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 제 2 차단 밸브의 폐쇄시 제 1 차단 밸브를 개방하는 단계;
- 제 1 차단 밸브의 폐쇄시 제 2 차단 밸브를 개방하는 단계.
이로써 모든 차단 밸브는 통과 가능하게 유지될 수 있고, 이 경우 위치 설정 실린더 및 메인 밸브는 조절되지 않아도 된다. 즉, 개방되지 않아도 된다.
하기에서 도면을 참고로 본 발명의 다양한 실시예들이 설명된다.
도 1은 하기 도면에 도시된 안전 회로들이 접속되는, 제어 또는 전환 밸브를 포함하는 아마추어를 위한 유압 구동기의 밸브 장치의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 1 실시예의 회로도.
도 3은 제 1 및 다른 실시예에 따른 예비 제어 밸브의 액티브 로직 밸브를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 2 실시예의 회로도.
도 5는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 3 실시예의 차동 실린더를 포함하는 안전 밸브 또는 제어 밸브.
도 6은 본 발명에 따른 안전 회로의 제 4 실시예의 차동 실린더를 포함하는 안전 밸브 또는 제어 밸브.
도 7은 본 발명에 따른 안전 회로의 제 5 실시예의 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 안전 회로의 제 6 실시예의 회로도.
도 1은 유압 구동기의 밸브 장치의 회로도를 도시하고, A1 및 B1로 도시된 상기 구동기의 접속부들에, (도 2 및 도 4 내지 도 8에 도시된) 이중으로 작용하는 위치 설정 실린더(2;202)의 각각 하나의 작업 챔버(4;204 또는 6;206)가 접속된다. 위치 설정 실린더(2;202)는 아마추어의 각각의 안전 밸브 또는 제어 밸브(1;101;401)의 조절에 이용된다. 이러한 제어 밸브(1;101;401)는 예를 들어 증기 밸브이고, 상기 밸브는 증기 흐름을 제어하기 위해 정상 작동시 중간 위치를 취할 수 있다. 아마추어는 전환 밸브일 수 있고, 상기 전환 밸브는 정상 작동시 폐쇄되거나 또는 개방되고, 특정 상황에서 제 2 위치를 취한다. 증기 외에, 동일한 방식으로 이송되거나 또는 그 파라미터가 (예를 들어 혼합에 의해) 변경되는 다른 매체의 흐름 제어도 가능하다.
정상 작동시 제어 밸브(1;101;401)의 조절을 위해 도 1에 도시된 유압 구동기의 밸브 장치는 하나의 접속부(A1, B1)에 압력 유체(오일, 공기, 가스 또는 가스 혼합물)를 공급하고, 상기 유체는 펌프 접속부(P)에 제공되는 한편, 상기 펌프 접속부는 다른 접속부(A1, B1)를 탱크 접속부(T)에 연결한다. 이를 위해 도 1에 도시된 유압 구동기의 밸브 장치의 하기 구성 요소들이 이용된다: 한편으로는 접속부들(P, T)과 다른 한편으로는 접속부들(A1, B1) 사이에 비례 (항상) 조절 가능한 4/3 방향 밸브(26)가 배치되고, 상기 밸브에 의해 접속부들(A1, B1)의 가압 및 제어 밸브(1;101;401)의 위치 설정이 이루어진다. 비례 밸브(26)는 펌프 라인(28)을 통해 펌프 접속부(P)에 접속되고, 탱크 라인(30)을 통해 탱크 접속부(T)에 접속된다. 비례 밸브(26)의 밸브 슬라이드의 위치는 거리 센서(31)에 의해 검출될 수 있다.
비례 밸브(26)의 출력부는 작업 라인(32)을 통해 접속부(A1)에 연결되는 한편, 비례 밸브(26)의 제 2 접속부는 제 2 작업 라인(34)을 통해 접속부(B1)에 연결된다.
2개의 작업 라인(32, 34)에 시트 밸브(36)가 배치되고, 상기 밸브에 의해 2개의 작업 라인(32, 34)이 차단될 수 있다. 시트 밸브(36)는 전기 시스템의 고장시 또는 안전 검사의 손상시 제어 밸브(1;101;401)의 임의의 위치에서 위치 설정 실린더(2;202)를 오일 누설 없이 사전 설정된 위치로 유지하기 위해 이용된다. 새로운 위치로 이동하기 위해, 메인 방향 밸브로서 이용되는 비례 밸브(26) 및 안전 차단 부재로 이용되는 시트 밸브(36)가 제어되고, 위치 설정 실린더(2;202)가 이동된다. 대안으로서 위치 설정 실린더의 제어는 도 1에 도시된 전환 밸브에 의해 이루어질 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 1 실시예의 회로도를 도시한다. 상기 안전 회로는 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)를 포함하고, 상기 밸브는 비상시 (상세히 도시되지 않은) 증기 압력 상태의 시스템을 감압한다. 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)는 밸브 바디를 포함하고, 상기 밸브 바디는 시스템의 비상 작동시 증기 압력에 대항해서 밸브 시트에 지지되고, 비상시 (도 2에) 도시된 위치로 들어 올려진다. 이 경우 증기 압력은 지원 작용을 한다. 제어 밸브(1)의 작동을 위해 개방 횡단면에 동일한 크기의 2개의 실린더 챔버(4, 6)를 가진 이중 로드 실린더(2)가 제공되고, 이 경우 압력 유체가 실린더 챔버(4)로부터 배출됨과 동시에 실린더 챔버(6) 내로 압력 유체가 유입됨으로써 밸브(1)는 폐쇄 방향으로 작동되고, 실린더 챔버(6)로부터 압력 유체의 배출이 허용됨으로써 개방 방향으로 작동된다. 실린더 챔버(6) 내의 압력은 실린더 챔버(4) 내의 압력 및 밸브(1)의 개방 방향으로 증기에 의해 상기 밸브에 가해지는 힘에 의해 형성된다. 상기 압력보다 높게 실린더 챔버(6) 내의 압력을 유지하면서, 밸브(1)도 폐쇄되어 유지될 수 있다. 밸브(1)의 신속한 완전한 개방을 위해 이중 로드 실린더(2)의 실린더 챔버들(4, 6)은 작업 라인을 통해 연결될 수 있고, 상기 작업 라인은 작업 라인 섹션들(8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f)로 이루어진다.
위치 설정 실린더(2)의 피스톤 로드에 위치 센서(21)가 배치된다.
2개의 작업 라인 섹션들(8c, 8d) 사이에 제 1 로직 밸브(12)가 제공되는 한편, 2개의 작업 라인 섹션들(8d, 8e) 사이에 제 2 로직 밸브(14)가 제공된다. 직렬 접속된 본 발명에 따른 2개의 로직 밸브들(12, 14)은 2/2-방향-시트 밸브이고, 도 2에는 정상 또는 기본 위치로 도시된다. 2개의 로직 밸브들(12, 14)은 작업 라인(8a-f)를 차단하고, 이로써 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)는 도 1의 밸브 장치에 의해서만 제어될 수 있다. 2개의 로직 밸브들(12, 14)을 정상 작동과 비상 작동 사이에서 전환하기 위해, 예비 제어로서 제 1 4/2-방향 밸브(16) 및 제 2 4/2-방향 밸브(18)가 이용된다. 2개의 로직 밸브들(12, 14) 및 2개의 4/2-방향 밸브들(16, 18)은 함께 제어 플레이트(20) 내에 및 상에 배치되고, 상기 제어 플레이트는 펌프 접속부(P) 및 탱크 접속부(T)를 포함한다.
2개의 4/2-방향 밸브들(16, 18)은 스프링에 의해 예비 응력을 받는 그 기본 또는 비상 위치로 도시된다. 이로 인해 폐쇄 방향으로 작용하는 밸브 바디의 각각의 폐쇄 면(22, 24) 또는 로직 밸브(12, 14)의 메인 제어 피스톤은 감압 라인을 통해 탱크 접속부(T)에 연결되고, 이로써 감압된다. 대안으로서 탱크 접속부가 제공되지 않거나 또는 탱크 접속부가 제공되지만 사용되지 않고 마개에 의해 폐쇄된 경우에 감압은 어떤 실린더 챔버가 더 낮은 압력 상태인지에 따라 체크 밸브(21a)를 통해 실린더 챔버(4)에 대해 이루어지거나 또는 체크 밸브(21b)를 통해 실린더 챔버(6)에 대해 이루어진다. 도 2에 따른 실시예에서는 이것은 실린더 챔버(4)일 수 있다. 개방 방향으로 작용하는 로직 밸브들(12, 4)의 링 면(A4)에는 대안으로서 펌프 접속부(P)로부터 제 1 체크 밸브(23a)를 통해 또는 실린더 챔버(6)로부터 제 2 체크 밸브(23b) 통해 또는 실린더 챔버(4)로부터 제 3 체크 밸브(23c)를 통해 압력이 공급된다. 따라서 밸브 바디 또는 2개의 로직 밸브들(12, 14)의 메인 제어 피스톤이 들어 올려지고, 작업 라인들(8a-f)은 개방된다. 이로써 이중 로드 실린더(2)의 2개의 실린더 챔버들(4, 6)이 연결되고, 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)의 밸브 바디는 도 2에 도시된 위치로 개방될 수 있다. 예비 제어 밸브(16, 18)의 다른 위치에서 면(22)에 압력이 제공되고, 면(A4)은 감압된다. 도면에서 로직 밸브들은 예비 제어를 포함하여 휴지 위치로 도시되고, 시스템에 압력이 존재하지 않는 경우에 상기 밸브들은 상기 휴지 위치를 취한다. 예비 제어 밸브들(16, 18)은 - 메인 스테이지와 달리 - 그들의 압력 접속부 및 탱크 접속부와 관련해서 서로 평행하게 배치되기 때문에 서로 무관하게 그들의 메인 스테이지를 제어할 수 있다.
4/2 방향 밸브들(16, 18)은 4/2 방향-시트 밸브로서 형성될 수 있다. 누설 오일 흐름은 예비 제어에 의해 나타나지 않거나 또는 매우 작다. 이러한 4/2 방향-시트 밸브들은 예를 들어 참고문헌 보쉬 렉스로트 아게의 RD 22058/07.09, 5/14 페이지에 공지되어 있다.
언급한 바와 같이 도 2에 따른 실시예에 대한 변형예에서 탱크 접속부(T)도 생략되거나 또는 이용되지 않고 막혀 있을 수 있다. 또한, 압력 접속부(P)는 체크 밸브(25a)와 함께 생략되거나 또는 체크 밸브 배치의 생략에 의해 막혀 있을 수 있다.
도 2에 따른 실시예에서 각각의 실린더 챔버(6)에 압력이 공급된다. 실린더 챔버(4) 내의 압력은 실린더 챔버(6) 내의 압력보다 작다. 원칙적으로 이로써 체크 밸브들(25b, 25c 및 21a, 21b)은 불필요할 수 있다. 2개의 예비 제어 밸브들(16, 18)의 각각의 압력 접속부는 직접 실런더 챔버(6)에만 접속될 수 있고, 각각의 감압 접속부는 직접 실린더 챔버(4)에만 접속될 수 있다. 이는, 도 2에 도시된 바와 같이 탱크 접속부(T)와 압력 접속부(P)가 체크 밸브(25a)와 함께 제공되는 경우에 고려될 수도 있다. 실린더 챔버(4) 내부에는 탱크 접속부(T)에서와 동일한 압력이 존재한다. 압력 접속부(P) 상의 압력은 일반적으로 실린더 챔버(6) 내의 압력보다 낮을 수 있으므로, 체크 밸브(25a)는 폐쇄된다. 체크 밸브들(21a, 21b, 25b, 25c)이 도 2에 도시된 바와 같이 제공되면, 위치 설정 실린더(2)의 실린더 챔버에 연결된, 제어 플레이트(20)의 작업 접속부들과 관련해서 제어 플레이트의 바뀐 배치도 가능하다. 압력 접속부(P)와 탱크 접속부(T)는 물론 시스템의 다른 구성 요소들에 적절하게 연결되어야 한다. 교환 가능성은 융통성을 높이고, 즉 조립 및 작동 안전성을 높인다.
도 3은 도 2에 따른 예비 제어 밸브(16, 18)를 포함하는 로직 밸브(12, 14)를 추가 세부 사항을 포함하여 확대 도시한다. 이러한 장치는 하기 실시예에서도 여러 번 이용된다.
로직 밸브(12, 14)는 액티브 로직 밸브(12, 14)이고, 상기 밸브의 메인 제어 피스톤은 개방 방향으로 작용하고 압력 접속부들(A, B) 중 하나의 압력 접속부의 압력과 무관하게 압력이 공급될 수 있는 링 면 또는 액티브 면(A4)을 갖고, 폐쇄 방향으로 작용하는 폐쇄 면(22, 24)을 갖는다. 그 사이에 배치된 메인 제어 피스톤의 칼라에 밀봉부(38)가 배치되므로, 정상 작동은 물론 비상 작동시 상이한 압력이 존재하는 인접한 2개의 영역들이 서로 제한될 수 있다.
로직 밸브(12)의 액티브 면(A4)은 비상 작동의 시작에도 바람직한데, 그 이유는 로직 밸브(12)의 개방 행정은 로직 밸브(14)의 개방 행정과 동시에 시작되고, 라인 섹션(8d) 내의 압력 감소를 야기하는 로직 밸브(14)의 작은 개방 행정 후에는 시작되지 않기 때문이다.
예비 제어 밸브(16, 18)의 밸브 바디 및 액티브 로직 밸브(12, 14)의 메인 제어 피스톤은 각각의 리밋 스위치(40 또는 42)에 의해 위치 모니터링 된다. 리밋 스위치(40)는, 예비 제어 밸브의 밸브 바디가 접속 위치에 도달하였는지 여부를 검출한다. 리밋 스위치(42)는, 로직 밸브의 메인 스테이지의 피스톤이 개방된 단부 위치에 도달하였는지 여부를 검출한다. 2개의 단부 위치를 검출하기 위해 각각 제 2 리밋 스위치가 제공될 수도 있다. 도 3에는 로직 밸브의 메인 스테이지의 차단된 위치를 모니터링하는 제 2 리밋 스위치(43)가 도시된다. 메인 스테이지의 피스톤을 위해 항상 거리 검출이 이루어질 수 있으므로, 리밋 스위치의 기계적 조정 없이 개방된 상이한 단부 위치들이 검출될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 2 실시예의 회로도를 도시한다. 이중 로드 실린더(2)에 의해 정상 작동시 안전 밸브 또는 제어 밸브(101)의 밸브 바디는 폐쇄되어 유지되고, 이 경우 이 실시예에서 (상세히 도시되지 않은) 시스템의 증기 압력은 폐쇄 방향으로 지원 작용을 한다. 도 2에 따른 실시예와 달리 증기의 유동 방향은 아마추어에 의해 역전된다.
이중 로드 실린더(2)의 제 1 실린더 챔버(4)는 제 1 작업 라인을 통해 제어 플레이트(120)의 압력 접속부(P)에 연결될 수 있다. 이 경우 제 1 작업 라인은 섹션들(108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f)로 분할된다. 2개의 섹션들(108e, 108d) 사이에 제 1 로직 밸브(12)가 배치되는 한편, 2개의 섹션들(108d, 108c) 사이에 제 2 로직 밸브(14)가 배치된다.
이중 로드 실린더(2)의 제 2 실린더 챔버(6)는 제 2 작업 라인을 통해 제어 플레이트(120)의 탱크 접속부(T)에 연결된다. 이 경우 제 2 작업 라인은 섹션(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)으로 분할된다. 2개의 섹션들(110c, 110d) 사이에 제 3 로직 밸브(15)가 배치되는 한편, 2개의 섹션들(110d, 110e) 사이에 제 4 로직 밸브(13)가 배치된다. 모든 로직 밸브들은 도 3에서 피스톤에 A4로 도시된 링 면을 포함하는 액티브 로직이고, 상기 링 면은 압력 제공시 개방 방향으로 작용한다.
로직 밸브(12)는 4/2-방향 밸브(16)에 의해 예비 제어되고, 로직 밸브(14)는 4/2-방향 밸브(18)에 의해 예비 제어되고, 로직 밸브(15)는 4/2-방향 밸브(19)에 의해 예비 제어되고, 로직 밸브(13)는 4/2-방향 밸브(17)에 의해 예비 제어된다. 로직 밸브들(12, 13, 14, 15) 및 4/2-방향 밸브들(16, 17, 18, 19)은 도 2에 따른 제 1 실시예에서 제공된 로직 밸브들 및 예비 제어 밸브들과 동일하게 구성되고 동일한 방식으로 작동한다.
로직 밸브들(12 내지 15)은 폐쇄된 위치로 도시되고, 이 경우 예비 제어 밸브들(16 내지 19)의 전자석에 전류가 공급되고, 예비 제어 밸브들은 도 4에 도시된 전환 위치와 다른 위치를 취하고, 상기 위치에서 면들(22, 24;도 3참조)에 압력이 공급되고, 면(A4;도 3 참조)은 감압된다는 것을 고려해야 한다. 아마추어(101)는 도 4에 도시된 폐쇄된 정상 위치를 취한다. 안전 회로의 비상 작동시 4개의 4/2-방향 밸브들(16 내지 19)은 전자석의 차단 후에 각각의 스프링에 의해 도 4에 도시된 기본 또는 비상 위치로 전환되고, 이로써 로직 밸브들의 밸브 바디는 그 밸브 시트로부터 들어 올려진다. 이로 인해 제 1 작업 라인(108a- f) 및 제 2 작업 라인(110a-f)은 개방된다. 이로써 저장 압력 매체는 특정 압력 하에서 유지되는 압력 저장기(126)로부터 압력 접속부(P) 및 제 1 작업 라인(108a-f)을 통해 제 1 실린더 챔버(4) 내로 흐를 수 있는 한편, 상응하는 압력 매체 양을 제 2 실린더 챔버(6)로부터 제 2 작업 라인(110a-f) 및 탱크 접속부(T)를 통해 도시되지 않은 탱크로 배출한다. 위치 설정 실린더(2)의 피스톤 및 피스톤 로드는 실린더 챔버(4)의 확장 및 실린더 챔버(6)의 축소와 관련해서 이동되고, 안전 밸브 또는 제어 밸브(101)의 밸브 바디는 밸브 시트로부터 들어 올려진다. 증기는 2개의 화살표를 따라 도시되지 않은 증기 안내 시스템으로부터 배출할 수 있다.
제 1 작업 라인(108a-f)은 비상 작동시 공급 라인으로서 이용되는 한편, 제 2 작업 라인(110a-f)은 리턴 라인으로서 이용된다. 제 1 실린더 챔버(4)는 비상 작동시 제 1 작업 라인(108a-f)을 통해 압력 저장기(126)로부터 동력을 공급할 수 있고, 상기 압력 저장기는 안전 회로의 정상 작동시 특정 압력으로 충전된다.
또한, 도 4의 아마추어(101)는 정상 작동시 도 1에 따른 제어부에 의해 조절될 수 있는 개방된 위치에 있는 것이 고려될 수 있다. 비상 작동시 아마추어는 신속하게 완전히 개방되어야 한다. 이는 로직 밸브들(12 내지 15)에 의해 이루어진다. 비상 작동을 위해 제공된 위치로 아마추어의 신속한 이동은, 비례 밸브(26) 또는 도 1의 전환 밸브가 비상 위치로 아마추어의 이동을 저지하는 신호를 받는 경우에 보장된다. 그 이유는 로직 밸브들의 유동 횡단면은 로직 밸브들이 밸브(26)를 과도 제어할 정도로 밸브(25) 내의 유동 횡단면에 비해 크기 때문이다.
도 5는 본 발명에 따른 안전 회로의 제 3 실시예의 일부를 도시한다. 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)는 제 1 실시예에서처럼(도 2참조), 상기 밸브가 증기 압력에 대항해서 폐쇄 방향으로 작동되고 비상 작동시 증기 지원에 의해 개방되는 것이 도시된다.
이를 위해 차동 실린더(202)가 이용되고, 상기 실린더의 제 1 실린더 챔버(204)는 피스톤 로드측 실린더 공간인 한편, 제 2 실린더 챔버(206)는 베이스측 실린더 공간이다.
차동 실린더(202)의 피스톤은 피스톤의 각각의 위치를 검출하는 위치 센서(21)와 작용 결합한다.
또한, 본 발명에 따른 안전 회로의 제 3 실시예는 라인, 밸브를 가진 제어 플레이트 및 압력 저장기와 관련해서 도 4에 따른 제 2 실시예에 상응한다. 따라서 제 1 실린더 챔버(204)는 제 1 작업 라인(108a-f)을 통해 제어 플레이트(120)의 압력 접속부(P)에 접속되는 한편, 제 2 실린더 챔버(206)는 제 2 작업 라인(110a-f)을 통해 제어 플레이트(120)의 탱크 접속부(T)에 접속된다. 상기 2개의 작업 라인들 중 제 1 섹션(108a 또는 110a)의 부분만 도시된다.
도 6은 제 2 실시예(도 4 참조)에 따른 관류를 포함하는 안전 밸브 또는 제어 밸브(101)를 도시하고, 이 경우 상기 밸브의 조절을 위해 제 3 실시예(도 5 참조)에 따른 차동 실린더(202)가 사용된다.
또한, 본 발명에 따른 안전 회로의 제 4 실시예는 라인, 밸브를 포함하는 제어 플레이트 및 압력 저장기와 관련해서 도 4에 따른 제 2 실시예에 상응한다. 따라서 제 1 실린더 챔버(204)는 제 1 작업 라인(108a-f)을 통해 제어 플레이트(120)의 압력 접속부(P)에 접속되는 한편, 제 2 실린더 챔버(206)는 제 2 작업 라인(110a-f)을 통해 제어 플레이트(120)의 탱크 접속부(T)에 접속된다. 상기 2개의 작업 라인들 중 제 1 섹션(108a 또는 110a)의 부분만 도시된다.
도 6에 따라 안전 밸브 또는 제어 밸브(1)는 제 2 실시예(도 4 참조)에서 처럼, 상기 밸브가 증기 압력에 대항해서 개방 방향으로 작동되고 비상 작동시 증기 지원에 의해 폐쇄되도록 증기에 의해 관류된다.
비상 작동시 제 1 실린더 챔버(204)에 제 1 작업 라인(108a-f)을 통해 압력 매체가 - 예를 들어 압력 저장기(126)로부터 - 공급된다. 따라서 안전 밸브 또는 제어 밸브(101)는 증기 압력에 대항해서 개방된다. 제 2 실린더 챔버(206)로부터 압력 매체가 배출된다.
도 7은 본 발명에 따른 안전 회로의 제 5 실시예의 회로도를 도시한다. 안전 밸브 또는 제어 밸브(401)의 밸브 바디는 정상 작동에 따라 기본 위치로 도시되고, 상기 기본 위치에서 상기 밸브는 상세히 도시되지 않은 시스템의 증기를 차단한다. 도시된 위치로부터 밸브 바디는 정상 작동시 제 1 실린더 챔버(4)의 가압으로 인해 이중 로드 실린더(2)에 의해 - 도 7에 따라 - 화살표에 따라 이중 로드 실린더를 통해 우측으로 이동될 수 있다. 이를 위해 제어 플레이트(420)의 제 1 작업 라인이 이용되고, 상기 제 1 작업 라인은 압력 접속부(P)를 본 발명에 따라 직렬 접속된 2개의 로직 밸브들(12, 14)을 통해 제 1 실린더 챔버(4)에 연결할 수 있다. 제 2 실린더 챔버(6)로부터 배출된 압력 매체는 제 2 작업 라인을 통해 제어 플레이트(420)의 탱크 접속부(T)로 흐르고, 이 경우 제 2 작업 라인에는 본 발명에 따라 서로 직렬 접속된 2개의 로직 밸브들(15, 13)이 배치된다. 제 1 작업 라인은 라인 섹션들(408a, 408b, 408c, 408d, 408e, 408f, 408g, 408h, 408i)로 구성된다. 제 2 작업 라인은 라인 섹션들(410a, 410b, 410c, 410d, 410e, 410f, 410g)로 구성된다. 제 1 작업 라인에서 라인 섹션들(408e, 408f) 사이에 제 1 로직 밸브(12)가 배치되는 한편, 라인 섹션들(408b, 408c) 사이에는 제 2 로직 밸브(14)가 배치된다. 제 2 작업 라인에서 라인 섹션들(410e, 410f) 사이에 제 1 로직 밸브(13)가 배치되는 한편, 라인 섹션들(410b, 410c) 사이에는 제 2 로직 밸브(15)가 배치된다. 또한, 제어 플레이트(420)는 2개의 다른 로직 밸브들(512, 513)을 포함하고, 상기 밸브들은 도 7에 따른 제 5 실시예에서는 필요 없다. 모든 로직 밸브들은 액티브 로직이다.
2개의 제 1 로직 밸브들(12, 13), 2개의 제 2 로직 밸브들(14, 15) 및 제 5 실시예에서 필요로 하지 않는 2개의 로직 밸브들(512, 513)은 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 공지된 방식으로 예비 제어된다.
도 8은 본 발명에 따른 안전 회로의 제 6 실시예의 회로도를 도시한다. 부품, 라인 및 밸브들과 관련해서 도 7에 따른 제 5 실시예의 장치가 사용된다. 기능과 관련해서 이 실시예에서는 안전 밸브 또는 제어 밸브(401)의 밸브 바디는 비상 작동시 도 8에 도시된 정상 위치로부터 도 7에 따른 실시예에서처럼 좌측에서 우측으로 조절될 수 있는 것이 아니라, 화살표를 따라 이중 로드 실린더(2)를 통해 우측에서 좌측으로 조절될 수 있다. 이를 위해 이중 로드 실린더(2)의 제 2 실린더 챔버(6)는 제 5 실시예와 달리 변경된 제 2 작업 라인을 통해 제어 플레이트(420)의 압력 접속부(P)에 연결되는 한편, 이중 로드 실린더(2)의 제 1 실린더 챔버(4)는 제 5 실시예와 달리 변경된 제 1 작업 라인을 통해 탱크 접속부(T)로 감압된다. 제 1 작업 라인으로서 라인 섹션들(408a, 408b, 408c, 408d, 508e, 508f, 508g)이 이용되는 한편, 제 2 작업 라인으로서 라인 섹션들(410a, 410b, 410c, 410d, 510e, 510f, 510g)가 이용된다.
본 발명에 따라 제 1 작업 라인에 서로 직렬 접속된 2개의 로직 밸브들(512, 14)이 배치된다. 제 1 로직 밸브(512)는 라인 섹션들(508e, 508f) 사이에 배치되는 한편, 제 2 로직 밸브(14)는 라인 섹션들(408b, 408c) 사이에 배치된다. 제 2 작업 라인에서 제 1 로직 밸브(513)는 라인 섹션들(510e, 510f) 사이에 배치되는 한편, 본 발명에 따라 이에 대해 직렬 접속된 제 2 로직 밸브(15)는 라인 섹션들(410b, 410c) 사이에 배치된다.
도 7에 따른 제 5 실시예에서 2개의 제 1 로직 밸브들(12, 13)로서 사용되는 2개의 로직 밸브들은 도 8에 따른 제 6 실시예에서는 사용되지 않는다.
따라서 안전 밸브 또는 제어 밸브(401)의 정상 작동 및 비상 작동을 위한 총 6개의 예비 제어식 로직 밸브들(12, 13, 14, 15, 512, 513)을 포함하는 제 5 및 제 6 실시예에 따른 제어 플레이트(420)는, 상기 밸브가 정상 작동시 제 5 실시예에 따른 중간 위치로부터 한 방향으로 조절되어야 하는 경우 및 밸브(401)가 제 6 실시예에 따라 반대 방향으로 조절되어야 하는 경우에 이용된다. 물론 제어 플레이트(420)의 압력 접속부(P)와 탱크 접속부(T) 사이에 단락이 제공되지 않도록, 2개의 밸브들(12, 512 또는 13, 513) 중 하나는 비상시 적어도 아마추어(401)의 밸브 바디가 증기 흐름을 개방할 때까지 소정의 이동 방향에 따라 폐쇄되어 유지되어야 한다.
따라서 2개의 로직 밸브들(12, 512)은 2개의 로직 밸브들(13, 513)처럼 예비 제어와 관련해서 구분되다. 정상 작동시 로직 밸브들(12, 13, 14, 15)의 예비 제어 밸브들에 전류가 공급되고, 로직 밸브들(12 내지 15)은 폐쇄된다. 무전류 상태의 예비 제어 밸브들의 경우에 로직 밸브들(12 내지 15)은 개방된다. 동일한 예비 제어 밸브들이 로직 밸브들(512, 513)을 위해 사용되면, 상기 예비 제어 밸브들은 도 7에 따른 작동 방식에서 비상시 전류 공급되어 유지되어야 하는 한편, 도 8에 따른 작동 방식에서는 로직 밸브들(12, 13)의 예비 제어 밸브들이 비상시 전류 공급되어 유지되어야 한다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 로직 밸브들(512, 513)의 예비 제어 밸브들에서 예비 제어 밸브들(16, 17)에 대해서 휴지 위치와 전환 위치가 바뀌면, 정상 작동시 로직 밸브들(512, 513)의 예비 제어 밸브들에는 전류가 공급되지 않는다. 비상시 도 7에 따른 작동 방식의 경우에 로직 밸브들(512, 513)의 예비 제어 밸브는 무전류 상태로 유지되고, 도 8에 따른 작동 방식의 경우에는 로직 밸브들(512, 513)의 예비 제어 밸브들은 전류를 공급받을 수 있고, 로직 밸브들(12, 13)의 예비 제어 밸브들이 전류를 공급받을 수 있게 할 수 있다.
도시된 모든 실시예에서 검사를 목적으로 또는 로직 밸브들(12, 13, 14, 15, 512, 513)의 밸브 바디 또는 메인 제어 피스톤의 통과 가능한 유지를 위해 직렬 접속된 2개의 로직 밸브들(12, 13, 14, 15, 512, 513) 중 하나는 개방될 수 있는 한편, 다른 로직 밸브(12, 13, 14, 15, 512, 513)는 폐쇄되어 유지된다. 안전 회로 (및 도시되지 않은 시스템)의 안전이 제공되는 동안, 안전 밸브 또는 제어 밸브(1;101;401)를 포함하는 시스템은 정상 작동 중이다. 정상 작동시 하나의 실린더 챔버 또는 제어 플레이트의 압력 접속부(P)로부터 압력이 형성되지 않는 작업 접속부들을 가진 적어도 로직 밸브들은 작업 접속부와 무관하게 압력이 공급될 수 있는 개방 방향으로 작용하는 면을 가진 액티브 로직 밸브로서 형성된다. 바람직하게 모든 로직 밸브들은 액티브 로직 밸브이다.
도시된 실시예에 대한 보완으로서 실린더(2;202)에 동일하거나 또는 다양한 임계값을 위한 다수의 제어 플레이트들(20;120;420)이 제공되어 접속될 수 있다.
도시된 실시예와 달리, 본 발명에 따른 안전 회로는, 정상 작동시 안전 밸브 또는 제어 밸브(1;101;401)를 개방하여 유지하고 비상 작동시 폐쇄하는데 이용될 수 있다.
로직 밸브의 메인 스테이지를 위해 리밋 스위치를 포함하는 2개의 조합 방법이 제공된다. 기본적으로 폐쇄되어 알려진 위치와 개방되어 알려진 위치 사이를 구분할 수 있다. 폐쇄된 위치는 제 위치에서 항상 명확하게 규정된다. 개방된 위치는 100% 개방 행정을 위해서만 명확하게 규정된다. 2개의 위치들은 디지털 방식으로 전기 개방기 또는 폐쇄기 또는 개방기/폐쇄기 조합에 의해 문의될 수 있다.
개방된 위치는 메인 스테이지의 밸브 피스톤을 위한 행정 제한에 의해 폐쇄된 위치와 100% 개방된 위치 사이의 중간 위치 어딘가에 위치할 수 있다. 이러한 중간 위치는, 기계적 조정 없이 중간 위치도 검출할 수 있기 위해 사용할 수 있는 아날로그 작동식 위치 센서의 전압 또는 전류보다 큰 측정값 0 및 작은 측정값 100%에 상응한다.
모든 실시예의 로직 밸브들(12, 13, 14, 15, 512, 513)을 검사하기 위해 본 발명에 따라 두 가지 방법이 이용된다: 제 1 방법에 따라 라인 내에서 2개의 로직 밸브들(12, 13, 14, 15, 512, 513) 중 하나만 개방된다. 메인 제어 피스톤의 이러한 개방 행정은 할당된 리밋 스위치(42)에 의해 검출된다. 각각 직렬로 접속된 다른 로직 밸브(12, 13, 14, 15, 512, 513)는 폐쇄되어 유지된다. 실린더 챔버(4 또는 6)에서 배출된 제어 오일은 도 1의 비례 밸브(26)에 의한 재조정에 의해 대체될 수 있다.
제 2 방법에 따라 먼저 도 1에 도시된 구동기의 부분이 효과 없이 전환된다. 이를 위해 비례 밸브(26) 및 특히 시트 밸브(36)는 전류 없이 전환된다(도 1에 도시된 위치 참조). 이어서 도시되지 않은 메모리에 프로그래밍 가능한 제어부에 의해 먼저 직렬로 배치된 2개의 로직 밸브들 중 하나는 할당된 4/2-방향 밸브(16)의 전자석의 전류 공급이 변경됨으로써 개방된다. 후속해서 상기 로직 밸브는 다시 폐쇄되고, 이에 대해 직렬로 접속된 로직 밸브는 할당된 4/2-방향 밸브(18)에 의해 개방된다. 로직 밸브의 메인 스테이지에 할당된 위치 센서에 의해 로직 밸브의 적절한 또는 적절하지 않은 기능이 결정될 수 있다.
서로 직렬로 배치된 2개의 로직 밸브들의 교대 전환은 경우에 따라서 여러 번 차례로 실시된다. 각각의 전환 과정에서 약간의 제어 오일이 소모된다. 이러한 제어 오일은, 위치 설정 실린더(2)의 실린더 챔버 내의 압력이 제어 플레이트의 압력 접속부(P)의 압력보다 높은 경우에, 적어도 도 2 및 도 4에 따른 실시예에서 실린더 챔버에서 배출된다. 도 2에 따른 실시예에서 위치 설정 실린더(2)의 압축 상태의 실린더 챔버(4) 내의 소량의 오일 손실은, 제어 밸브(1)의 밸브 바디가 감압되지만 개방되지 않게 하거나 또는 제 위치에서 약간 벗어나게 한다.
위치 설정 실린더(2;202)의 위치 센서(21)에 의해 및 메모리 프로그래밍 가능한 제어부에 의해 상기 과정이 검출된다. 이는, 전체 오일 경로와 위치 설정 실린더(2;202) 및 제어 밸브(1;101)가 작동한다는 증거로서 이용된다.
상기 방법 또는 상기 검사에 의해 모든 부재들의 기계적 치수 및 기능(밸브, 리밋 스위치, 위치 센서, 개시된 행정, 대기 시간)이 고려되어야 하기 때문에, 상기 방법에 의해 기능뿐만 아니라 더 긴 시간 간격 동안 잠행적으로 나타날 수 있는 변동도 검출된다(상태 모니터링). 비례 밸브(26) 및 차단 부재 또는 시트 밸브(36)의 모니터링에 의해 본 발명에 따른 유압 구동기의 실제 구동 부재도 함께 검사에 포함될 수 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 유압 구동기는 조정되어 폐쇄된 시스템으로서 형성된다.
검사(전술한 변형예들 중?하나에 따른)가 종료되면, 비례 밸브(26)를 위한 제어 경로는 다시 메모리 프로그래밍 가능한 제어부에 전달된다. 따라서 도 1에 도시된 유압 구동기의 부분은 실린더 챔버(4;204 또는 6;206)에 직접 연결된 위치 설정 실린더(2;202)의 접속부들(A1 또는 B1)을 통해 다시 압력 매체 공급을 실시한다. 선택적으로 비례 밸브(26)의 제어 편차도 평가될 수 있고, 아마추어의 위치 모니터링에 의해 조정될 수 있으므로, 제어 기능도 모니터링 된다.
위치 설정 실린더에 의해 유압식 또는 공압식으로 작동되는 밸브를 위한 안전 회로의 2개의 변형예들이 개시된다.
제 1 변형예에서 위치 설정 실린더는 비상시 유압 또는 공압식으로 감압될 수 있다. 이를 위해 위치 설정 실린더는 2개의 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 작업 라인을 통해 유체 연결될 수 있다. 작업 라인에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브가 제공된다.
1. 메인 밸브(1)를 비상시 유압 또는 공압식으로 감압할 수 있고, 작업 라인(8a-f)을 통해 연결될 수 있는 제 1 및 제 2 실린더 챔버(4, 6)를 갖는 위치 설정 실린더(2)를 포함하는 안전 회로는, 상기 작업 라인(8)에 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브(12, 14)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
제 2 변형예에 따라 위치 설정 실린더는 비상시 유압 또는 공압식으로 작동될 수 있다. 이를 위해 위치 설정 실린더는 적어도 하나의 제 1 실린더 챔버를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 비상시 제 1 압력 매체 유동 경로를 통해 압력 유체를 공급받을 수 있다. 제 1 작업 라인에는 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브가 배치된다.
2. 메인 밸브(1;101;401)를 비상시 유압 또는 공압식으로 작동할 수 있고, 제 1 압력 매체 유동 경로(108;408;508)를 통해 압력 매체를 공급받을 수 있는 제 1 실린더 챔버(4;204)를 갖는 위치 설정 실린더(2;202)를 포함하는 안전 회로는, 제 1 압력 매체 유동 경로(108;408;508)에 직렬 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브(12, 14)가 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 양상은 다음과 같다:
3. 변형예 2에 따른 안전 회로에서, 위치 설정 실린더(2;202)는 제 2 실린더 챔버(6;206)를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 제 2 작업 라인(110a-f)에 의해 감압될 수 있고, 이 경우 제 2 작업 라인(110)에 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브(12, 14)가 제공된다.
4. 변형예 2에 따른 안전 회로에서, 위치 설정 실린더는 제 2 실린더 챔버(6)를 포함하고, 상기 실린더 챔버는 제 2 압력 매체 유동 경로를 통해 압력 매체를 공급받을 수 있고, 이 경우 제 1 및 제 2 실린더 챔버(4, 6)는 각각의 압력 매체 유동 경로에 의해 감압될 수 있고, 제 2 압력 매체 유동 경로에는 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 차단 밸브(12, 14)가 제공된다.
5. 제 4 양상에 따른 안전 회로에서 6개의 차단 밸브들(12, 14)이 제공된다.
6. 변형예 1 또는 2에 따른 안전 회로에서, 차단 밸브들은 로직 밸브들(12, 14) 또는 2/2-방향-시트 밸브들로 형성되고, 상기 밸브들은 각각 밸브 바디를 포함하고, 상기 밸브 바디는 폐쇄 방향으로 작용하는 폐쇄 면(22, 24)과 개방 방향으로 작용하는 링 면을 갖고, 이 경우 폐쇄 면(22, 24)과 링 면은 각각 감압될 수 있거나 또는 압력 매체를 공급받을 수 있다.
7. 제 6 양상에 따른 안전 회로에서 로직 밸브들(12, 14) 또는 2/2-방향-시트 밸브들은 각각 4/2-방향 밸브(16, 18)에 의해 예비 제어된다.
8. 제 7 양상에 따른 안전 회로에서 4/2-방향 밸브(16, 18)는 밸브 바디를 포함하고, 스프링에 의해 예비 응력을 받는 상기 밸브 바디의 비상 위치에서 폐쇄 면(22, 24)은 감압되는 한편, 링 면에는 압력 매체가 공급된다.
9. 제 7 양상에 따른 안전 회로에서 차단 밸브들(12, 14) 및/또는 4/2-방향 밸브들(16, 18)은 전자식으로 모니터링된다.
10. 변형예 1에 따른 안전 회로에서 메인 밸브는 증기 압력을 받는 시스템의 차단 밸브 또는 안전 밸브(1;101;401)이다.
1; 101; 401 제어 또는 전환 밸브
2; 202 위치 설정 실린더
4; 204 실린더 챔버
12, 14 카트리지 밸브
16, 18 예비 제어 밸브

Claims (12)

  1. 예를 들어 발전소, 화학 또는 가스 또는 석유 추출 시설에서 전환 또는 제어 밸브(1; 101; 401)를 포함하는 특히 아마추어의 작동을 위한 유압 또는 공압식 구동기로서, 위치 설정 실린더(2;202) 및 안전 회로를 포함하고, 상기 위치 설정 실린더는 실린더 챔버(4;204)를 포함하고, 실린더 챔버는 유압 또는 공압 라인(8a-f; 108a-f; 408a-f)에 접속되고, 상기 안전 회로는 서로 직렬로 접속되고 라인 내에 배치된 2개의 차단 밸브들을 포함하는 유압 또는 공압식 구동기에 있어서,
    상기 2개의 차단 밸브는 각각 하나의 메인 제어 피스톤을 가진 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브(12) 및 제 2 2/2-방향-카트리지 밸브(14)이고, 상기 제 2 2/2-방향-카트리지-밸브는 유체 관점에서 상기 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브(12)보다 상기 실린더 챔버(4, 204)에 더 가깝게 배치되고, 상기 메인 제어 피스톤에 의해 각각의 2개의 작업 접속부들(A, B) 사이의 유체 연결이 제어될 수 있고, 상기 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브(12, 14)는 각각 예비 제어 밸브(16, 18)를 포함하고, 적어도 상기 제 1 2/2 방향-카트리지 밸브(12)는 개방 방향으로 액티브 면(A4)을 갖고, 상기 면에는 할당된 예비 제어 밸브(16)를 통해 상기 작업 접속부(A, B)와 무관하게 압력이 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브들의 예비 제어 밸브들(16, 18)의, 압력 매체 소스 및 압력 매체 싱크에 연결된 접속부들은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치 설정 실린더는 제 1 실린더 챔버(4) 및 제 2 실린더 챔버(6)를 포함하는 이중 로드 실린더(2)이고, 2개의 실린더 챔버들(4, 6) 사이에 라인(8a-f)이 연장되는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치 설정 실린더(2;202)는 이중으로 작용하고, 제 1 라인(8a-f; 108a-f; 408a-i) 및, 2개의 2/2-방향-카트리지 밸브(12, 14)를 가진 제 1 안전 회로가 접속되는 제 1 실린더 챔버(4, 204)와 제 2 유압 또는 공압 라인(110a-f; 410a-g)이 접속된 제 2 실린더 챔버(6;206)를 포함하고, 제 2 안전 회로가 제공되고, 상기 안전 회로는 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브(13) 및 이에 대해 직렬로 접속되고 유체 관점에서 상기 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브(12)보다 상기 제 2 실린더 챔버(6, 206)에 더 가깝게 배치된 제 4 2/2-방향-카트리지 밸브(15)를 포함하고, 상기 2개의 카트리지 밸브들(13, 15)은 제 2 라인(110a-f; 410 a-g)에 배치되고, 각각 메인 제어 피스톤을 포함하고, 상기 피스톤에 의해 각각 2개의 작업 접속부들(A, B) 사이의 유체 연결이 제어될 수 있고, 상기 2개의 카트리지 밸브들(13, 15)은 각각 예비 제어 밸브(17, 19)를 포함하고, 적어도 상기 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브(13)는 개방 방향으로 액티브 면(A4)을 포함하고, 상기 면에는 할당된 예비 제어 밸브(17)에 의해 상기 작업 접속부들(A, B)과 무관하게 압력이 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브(13) 및 상기 제 4 2/2-방향-카트리지 밸브(15)는 각각 개방 방향으로 액티브 면(A4)을 갖고, 상기 면은 할당된 상기 예비 제어 밸브(17)에 의해 상기 작업 접속면들(A, B))과 무관하게 압력이 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브(12)와 제 1 작업 접속부를 가진 상기 제 2 2/2-방향-카트리지 밸브(14) 사이의 유체 연결부에 다른 제 1 2/2-방향-카트리지 밸브(512)가 접속되고, 상기 제 3 2/2-방향-카트리지 밸브(13)와 제 1 작업 접속부를 가진 상기 제 4 2/2-방향-카트리지 밸브(15) 사이의 연결부에 다른 제 2 2/2-방향-카트리지 밸브(513)가 접속되고, 상기 다른 2/2-방향-카트리지 밸브들(512, 513)은 각각 메인 제어 피스톤과 예비 제어 밸브를 포함하고, 상기 메인 제어 피스톤에 의해 2개의 작업 접속부들(A, B) 사이의 유체 연결이 제어될 수 있고, 상기 다른 2/2-방향-카트리지 밸브들의 제 2 작업 접속부는 제 1 또는 제 3-방향-카트리지 밸브(12, 13)와 다른, 각각의 안전 회로의 접속부(P, T)에 연결되는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2/2-방향-카트리지 밸브들(12, 14, 13, 15, 512, 513)의 메인 제어 피스톤들은 그 개방 위치와 관련해서 그리고 바람직하게 폐쇄 위치와 관련해서도 위치 모니터링되는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 제어 밸브들(16, 17, 18, 19)은 위치 모니터링되는 가동 밸브 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 액티브 제어 가능한 2/2-방향-카트리지 밸브들의 메인 제어 피스톤들은 폐쇄 방향으로 작용하는 제어 챔버를 작업 접속부와 무관하게 개방 방향으로 작용하는 제어 챔버에 대해 밀봉하기 위한 밀봉부(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 제어 밸브들은 4/2 방향-시트 밸브(16, 17, 18, 19)인 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 2/2-방향-카트리지 밸브들(12, 13, 14, 15; 512, 513)은 개방 방향으로 액티브 면(A4)을 갖고, 상기 면에는 할당된 예비 제어 밸브(16, 17, 18, 19)를 통해 상기 작업 접속부들(A, B)과 무관하게 압력이 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 설정 실린더(2;202)의 피스톤 또는 피스톤 로드에 위치 센서(21)가 배치되는 것을 특징으로 하는 유압 또는 공압식 구동기.
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