KR100350746B1 - 폭발-감압밸브 - Google Patents

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Abstract

폐쇄공간, 특히 내연기관 크랭크실용의 폭발-감압밸브는, 보호대상공간의 경계벽(3)에 사용되는 밸브시트(1), 밸브시트와 연동하며 탄성부하가 작용하는 폐쇄판(4), 밸브를 통해 유입되는 가스경로에 설치된 압력저항이 적은 적어도 하나의 화염차단기(9), 가스 경로에 적어도 또 하나의 통과면(11, 12)을 가지며, 상기 화염차단기는 가스흐름방향종단으로 겹겹이 배치된 판재로 구성되며 특히 판재 너비의 적어도 일부분은 불규칙한 파형으로 이루어진다.
모든 경우에 있어서, 화염전면부가 폭발-감압 밸브를 통과하지 않도록 하여, 모든 적용분야에 대해 안전을 보장하기 위해, 밸브의 통과 흐름을 최적화하고 이때 밸브에 기계적인 손상을 방지하기 위해, 신전성 금속(expanded metal)으로 제조된 또 다른 통과면(11, 12)이 설치된다.

Description

폭발-감압밸브{explosion-reducingvalve}
본 발명은 폐쇄공간, 특히 보호대상공간의 경계벽에 사용되는 밸브시트, 밸브시트와 연동하며, 탄성부하가 작용하는 폐쇄판 및 밸브를 통해 유입되는 가스경로에 설치된 압력저항이 적은 적어도 하나의 화염차단기가 있는 내연기관 크랭크실용의 폭발 감압밸브에 관한 것으로써, 상기 화염차단기는 가스 흐름방향 종단으로 겹겹이 배치된 판재로 구성되며, 특히 판재의 너비 중 적어도 일부분은 불규칙한 파형으로 되어 있으며, 가스경로에 적어도 하나의 또 다른 통과면이 있다.
이러한 종류의 밸브는 DE 1 126 676C와 GB-A-2 017 279에 기술되어 있다. 거기에 제시된 감압밸브의 경우, 두 개의 화염차단기가 차례로 설치되며, 후자인 영국 공개공보에서는 판재링과 그 뒤에 연결되는 금속 격자층의 조합으로 알려져 있다. 하지만 이 경우 기계적 안정성 증가 및 또는 유동특성에 미치는 영향에 관한 언급이 없다.
보다 간결한 구조의 밸브가 AT-PS 311 129에 설명되어 있으며, 이 밸브는 통과 저항이 매우 작고, 증발물질을 입히지 않아도 냉각날 역할을 하는 판재를 사용하여 밸브를 통해 화염이 통과하는 것을 막을 수 있을 만큼 충분한 열흡수성을 가지고 있다. 반면에 거의 평행으로 배치된 판재로 인해 흐름 저항이 신뢰할 수 없을 정도로 커지며, 가스의 직류 흐름으로 인해, 밸브에 의해 보호되는 공간의 과중압력이 쉽게 제거된다. 이러한 종류의 폭발-감압밸브에 대한 적용분야로써, 예컨대 2 행정 및 4 행정 디젤엔진의 크랭크실, 가스용기, 대형배관 및 폭발성 물질이 저장되어 있거나 발화하기 쉬운 가스가 존재하는 기타공간과 같은, 폐쇄공간의 보호에 중요한 의미가 있다. 이 경우 여러 개의 상술한 밸브가 평행하게 또는 직렬로 설치된다.
본 발명의 목적은, 어떠한 경우에 있어서도 화염의 앞부분이 폭발-감압밸브를 통과하지 못하게 하며, 모든 적용분야에서 확실하게 저지하며, 밸브의 통과흐름을 최적화하고, 밸브에 기계적 손상을 입히지 않는, 서두에 언급한 종류의 밸브를 제작하는 것이다.
이 목적은 통과면을 신전성 금속(expanded metal)으로 제작함으로써 달성된다. 이러한 재료는 흐름거동을 제어할 수 있는 가능성을 제공하며, 그에 따라 신전성 금속의 형상과 위치 및 브리지의 방향을 선택할 수 있다. 균일한 와류에 의해 화염차단기의 냉각용량은 흐름저항을 크게 증가시키지 않고, 적절하게 활용된다. 신전성 금속으로 이루어진 또 다른 통과면을 통해 흐름이 균일화되는 것 이외에, 경우에 따라서는 화염전면의 형상을 변경시켜 좁은 영역에 집중시키지 않고, 넓은 영역으로 분산시킴으로써 화염차단기의 열 흡수도를 더 효과적으로 활용함으로써, 국부적인 과부하가 나타나지 않도록 할 수 있다. 이렇게 함으로써 밸브를 통과하는 화염전면의 통과시간이 길어진다. 이로써 일상적으로 나타나는 화염의 밸브통과를 확실하게 저지할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 밸브가 설치된 디젤엔진 또는 가스엔진은, 폭발위험 지역에도 투입할 수 있으며 및/또는 천장을 통해 압력과 화염을 제거하는 복잡한 과정이 불필요하며, 작동실의 압력을 안전하게 감소시킬 수 있다. 다른 한편으로는, 밸브구조의 통과면을 더 큰 기계적 강도를 제공하므로, 반복된 폭발에도 기능에 이상을 줄 수 있는 변형이 나타나지 않으며, 밸브는 항상 완전한 기능을 보유하여 언제든지 작동할 수 있다. 오늘날의 선박의 경우, 대부분 별도의 예비품이 없이 제작되므로, 단 하나의 엔진 고장으로 치명적인 손상을 가져올 수 있기 때문에, 상기 사항은 경제적으로도 매우 큰 의미를 갖는다.
화염차단기의 냉각능력을 가능한 한 효과적으로 활용하기 위한 유체흐름의 효과는 적어도 하나의 통과벽이 제 1 화염차단기 직전에 설치되는 경우, 특히 분명하게 나타난다.
반면에 또 다른 발명의 특징을 사용하여 적어도 하나의 통과면을 최종의 화염 차단기 바로 뒤에 설치할 수도 있다.
또 다른 발명의 특징을 사용하여, 적어도 하나의 화염차단기와 통과면을 밸브시트 뒤에 설치한다. 이렇게 하면 제 1 압력꼭지점이 제 1 화염차단기 및 /또는통과면에 도착하기 이전에 밸브의 폐쇄판에 의해 수용되며, 따라서 손상을 효과적으로 예방할 수 있다.
특히 폭발-감압밸브로부터 가스가 방출된 후, 가스흐름을 일정한 방향으로 유도하기 위해 통과면을 신전성 금속(expanded metal)으로 제작하였으며, 브리지는 밸브로부터 유출되는 가스흐름이 보호대상공간의 벽을 향하도록 설치된다. 이로써 작업자의 안전이 간단하게 확보된다.
간단한 구조, 질량감소 및 조립공간의 절약과 같은 장점으로 유출가스흐름용의 일반적인 전환장치를 사용하지 않고, 마지막 화염차단기 뒤에 밸브를 설치할 수 있다. 반면에 조립장소가 넓은 경우, 밸브를 더 크게 제작하여 기능 및/또는 더 높은 폭발압력에 보다 안전하게 대처할 수 있다.
유용하게도 본 발명의 또 다른 특징에 따라, 적어도 하나의 화염차단기를 링 형상으로 구성하여 통과흐름을 거의 360°이상 허용하며, 적어도 하나의 화염차단기의 외부 또는 내부 둘레에 적어도 하나의 통과면을 링 형상으로 추가로 설치한다.
이러한 특징은 균일효과를 증대시키며, 화염차단기와 또 다른 통과면의 단위면적당 작용하는 부하를 가능한 한 작게 한다.
질량의 최적화 및 치수의 최적화로 제조비용을 절감하기 위해, 적어도 하나의 화염감지기를 알루미늄 또는 내부식성 강철띠로 제작할 수 있다.
도와 실시예를 통해 본 발명이 자세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 폭발-감압밸브의 축 방향중심 단면도
도 2 는 또 다른 실시예의 밸브중심 단면도
도 1의 폭발-감압밸브는 특히 선박엔진 및 화력발전소 설비용 디젤엔진 및가스엔진에 적합한 구조이며, 특히 가스폭발, 분무오일폭발이 발생할 때, 엔진과 설비의 손상을 방지하기 위해 크랭크실 또는 설비벽면에 설치한다. 밸브는 링 형상의 밸브시트(1)로 구성되며, 이 시트는 볼트(2) 또는 그와 유사한 것으로 크랭크실 벽면(3)의 개구에 외부로부터 고정된다. 폐쇄판(4)은 밸브시트(1)와 연동하며, 폐쇄판은 대략 구 형상으로 감겨진 나사압력스프링(5)에 의해 장력이 걸려있다.
그 외에도, 밸브시트(1)에 폐쇄판(4)을 중심으로 직립볼트(6)가 조여지며, 이 볼트에 의해 커버로 구성된 끝 부분이 크랭크실 벽면(3) 방향으로 휘어진 캐쳐(7)와 밸브시트(1) 사이의 거리가 유지되며, 동시에 폐쇄판(4)의 측면 가이드 역할을 한다. 캐쳐(7)에 역시 나사압력스프링(5)이 지지된다. 밸브시트(1)의 홈에 삽입된 밀폐링(8)은 폐쇄상태에 있을 때 기밀성을 확보한다.
감압밸브에는, 유용하게도 흐름방향에서 볼 때 밸브시트(1)와 그의 폐쇄판(4) 뒤에 ,예컨대 직립볼트(6) 주위로 대칭으로 설치된 적어도 하나의 화염차단기(9)가 설치되며, 화염차단기는 밸브시트(1) 개구를 통해 생성되는 가스경로에 조립된다. 이 차단기는 일반적으로 판재(10)를 겹쳐서 제작하며, 판재의 적어도 일부분은 그의 너비 방향으로, 특히 밸브의 중심방향으로 파형을 이루며 밸브시트(1)와 캐쳐(7) 사이에 느슨하게 조립된다. 파형은 특히 판재(10)의 너비 절반이상까지 확장되며, 높이는 판재(10)의 내부모서리로부터 방사선 외부방향으로 연속적으로 감소한다. 파형의 판재(10) 사이에 파형이 없는 편평한 판재를 삽입할 수 있다.
도 1의 실시예에서 화염차단기(9)의 직전에, 특히 연속적으로 배열된 화염차단기의 제 1 화염차단기 앞에 화염차단기(9)와는 별도로, 적어도 하나의 또 다른 통과벽(11)을 설치한다. 이 통과면(11)은 특히 밸브시트(1)와 그의 폐쇄판(4)으로 이어지는 화염차단기(9)와 마찬가지로 기존의 신전성 금속(expanded metal)으로 제조된다. 그의 브리지와 통과 개구는 적용분야에 따라 폭발가스의 균일한 압력특성 및 흐름특성에 영향을 줄 수 있는 밸브의 기하학적 구조를 구성하기 위해, 및 화염을 지연시키기 위해 상황에 맞도록 형상화할 수 있도록, 화염차단기(9)의 통과시간이 더 오래 소요되고, 가스는 냉각이 더욱 잘된다. 그 외에도 밸브구조의 통과면(11)은 기계적 안전성을 제공하며, 따라서 동일한 안전도를 요구하는 경우, 크기를 작게 할 수 있고 폭발에 의해 밸브가 손상되지 않아 기능을 발휘할 수 있다.
크랭크실에 폭발이 발생하면, 그때 발생하는 압력증가의 결과로 폐쇄판(4)이 스프링(5)의 힘에 저항하여 밸브시트로부터 들려지며 캐쳐(7)까지 이동한다. 따라서 밸브의 통과개구가 개방되고, 폭발가스는 밸브시트(1), 통과면(11) 및 화염차단기(9)를 통해 외부로 흘러감으로써 크랭크실의 압력이 급속히 감소된다. 통과면(11)은 가스흐름을 완만하게 하며, 압력을 균일하게 분산 및 밸브전체 영역으로 가스를 흐르게 하며, 따라서 국부적인 압력증가현상이 나타나지 않도록 한다. 그 다음 화염차단기(9)는 화염을 제거하고, 화염차단기를 통해, 통과면(11)의 작용으로 비교적 천천히 흘러가는 가스와 더 넓어진 통과 단면적으로 인해 감압밸브를 통해 화염이 외부로 방출되는 것을 방지한다. 크랭크실 방향으로 휘어진 캐쳐(7)의 모서리에 의해 냉각된 가스가 엔진방향으로 전환되며, 따라서 작업자의 위험이 최소화된다.
도 2의 실시형태는, 화염차단기(9) 직전에 배치된 통과면(11) 이외에 또 다른 통과면(12)을 가지며, 이 면은 화염차단기(9) 직후에, 특히 마지막 화염차단기 바로 뒤에 설치된다. 일반적으로 내부 통과면(11)은 화염차단기(9)의 판재(10)와 마찬가지로 밸브시트(1)와 캐쳐(7)사이에 삽입되는 반면, 외부의 통과면은 다양한 방법으로 고정시킬 수 있다.
도 2의 좌측에 나타낸 것과 같이, 밸브시트(3)는 외부로 방사선으로 돌출하는 단면(3a)을 가지며 이 단면(3a)과 캐쳐사이에 통과면(12)이 고정된다. 도 2의 우측에 또 다른 고정수단을 나타냈으며, 이 경우 화염차단기(9)와 두 개의 통과면(11, 12)은 내, 외부 모서리가 접혀진 판재링(13, 13a)을 사용하여 필터용기와 유사하게 하나의 패킷으로 접합된다. 이 패킷은 전체적으로 교체할 수 있으며, 밸브시트(1)와 캐쳐(7)사이의 장력에 의해 패킷 전체가 고정된다.
도 3에서는 고정방법과 유형을 자세히 다루지 않으며, 신전성 금속으로 된 화염차단기(9) 뒤에 설치된 하나의 통과면(12) 만을 나타냈으며, 그의 브리지(12a)는 화염차단기(9)의 판재 맞은 편에, 따라서 가스 유출흐름이 설비 방향을 향하도록 설치된다. 이렇게 함으로써 일반적인 방향 전환 장치를 생략할 수 있으며, 특히 엔진 또는 설비방향으로 굽혀진 캐쳐(7)의 모서리는, 특히 이 경우 모서리 외부 둘레는 편평하고 그의 최대 직경은 통과면(12)을 포함한 화염차단기(9)와 동일하게 구성되어야 한다. 이로써 밸브시트(1)의 크기가 동일한 경우, 또한 그로 인해 화염차단기(9)의 크기가 동일한 경우 상기 밸브는 보다 더 적은 공간을 필요로 하며, 내지는 밸브시트(1)의 공간이 고정된 경우 더 큰 직경을 가질 수 있다.
통과면(11, 12) 및 화염차단기(9) 역시 예컨대 알루미늄 또는 내부식성의 강철 띠와 같은 열전도성이 좋으며, 비교적 가벼운 금속으로 제조된다.
적어도 하나의 통과면(11, 12)을 사용하므로, 밸브구조가 보강되므로 경금속으로 구성됨에도 불구하고 기계적 강도에 대해 염려할 필요가 없다.

Claims (8)

  1. 폐쇄공간, 특히 보호대상공간의 경계벽(3)에 사용되는 밸브시트(1), 밸브시트와 연동하며 탄성부하가 작용하는 폐쇄판(4), 밸브를 통해 유입되는 가스경로에 설치된 압력저항이 적은 하나이상의 화염차단기(9)가 설치된 내연기관 크랭크실용의 폭발 감압밸브에 있어서, 상기 화염차단기는 가스흐름방향종단으로 겹겹이 배치된 판재로 구성되며 특히 판재 너비의 적어도 일부분은 불규칙한 파형으로 되어 있으며, 가스경로에 적어도 또 하나의 통과면(11, 12)이 있는 밸브에 관한 것으로써, 상기 통과면(11, 12)이 신전성 금속으로 제작되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 하나이상의 통과면(11)이 제 1화염차단기(9) 직전에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제 1 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 하나이상의 통과면(12)이 최종 화염차단기(9)의 직후에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제 1항에 있어서, 하나이상의 화염차단기(9)와 통과면(11, 12)이 밸브시트(1) 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제 1항에 있어서, 브리지(12a)가, 밸브로부터 유출되는 가스흐름이 보호대상공간의 면(3)을 향하도록 최외부면(12)에 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제 5항에 있어서, 최종 화염차단기(9)와 통과면(12) 뒤에 있는 밸브가 유출가스 흐름용의 일반적인 방향전환장치를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제 1항에 있어서, 하나이상의 화염차단기(9)가 링 형상으로 구성되며, 거의 360°이상으로 통과 흐름을 허용하며, 하나이상의 통과면(11, 12)이 링 형상의 화염차단기(9)의 내, 외부둘레에 링 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제 1항에 있어서, 하나이상의 화염차단기(9)가 알루미늄 또는 내 부식성 강철 띠로 제조되는 것을 특징으로 하는 밸브.
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