KR100423861B1 - 롤오버벤트밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 롤 오버 벤트 밸브는 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 하우징을 구비하고 있으며, 상기 유체 출구는 밸브 시트부에 의해 한정되는 상기 하우징의 긴 슬릿형 출구 개구를 구비한다. 상기 하우징 내에 위치하고 상기 입구 및 출구 사이에서 종축 방향으로 이동할 수 있는 플로트 부재와, 한 단부가 출구에 인접한 상기 플로트 부재의 한 단부에 고정되고 일부에서 상기 출구에 대해 옵셋된 긴 가요성 밀폐 멤브레인 부재와, 상기 하우징 내에 위치되고 또한 상기 플로트 부재를 상기 출구의 방향으로 탄성 바이어스시켜서 상기 플로트 부재 상에 작용하는 중력이 상기 스트립을 상기 출구로부터 점진적으로 밀봉 결합이 해제되도록 상기 밸브 시트부로부터 상기 플로트 부재를 이격시키는 반면에 상기 출구 개구를 밀봉시키도록 상기 플로트 부재 상에 작용하는 부력 및 상기 탄성 바이어스력이 밸브 시트부(5a)와 결합되게 상기 멤브레인 스트립을 압착하기 위해 상기 플로트 부재 상에 보유되는 탄성 바이어스 수단을 추가적으로 구비한다.

Description

롤 오버 벤트 밸브{A Roll Over Vent Valve}

본 발명은 한편으로는 차량 연료 탱크로부터 외기로 또는 탄소 캐니스터(canister)와 같은 증기 회복 시스템으로 연료 증기를 배출시킬 수 있고, 또다른 한편으로는 소정의 상태 하에서 롤 오버 벤트 밸브(roll over vent valve)를 밀폐시킬 수 있도록 설계된 롤 오버 벤트 밸브에 관한 것이다. 이러한 상태는 탱크 연료의 과다 충전의 결과로 상기 밸브를 통과할 때 또는 예컨대 차량 및 탱크가 롤 오버될 때와 같이 상기 탱크의 위치가 갑작스럽게 변화함으로써 연료가 달리 개방된 밸브를 통해 상기 탱크로부터 배출될 수 있을 때 발생된다.

이러한 롤 오버 벤트 밸브는 특히 미합중국 특허 제4,697,612호 및 제5,313,977호에 개시된 실시예로 잘 공지되어 있다.

이러한 공지된 롤 오버 벤트 밸브, 특히 상대적으로 큰 벤트 출구 개구와 관련된 문제점은 연료 수준이 떨어지거나 또는 차량 및 그 연료 탱크가 정상 위치로 복귀할 때 상기 밸브의 정상적인 개방을 보장해야 한다는 것이다. 따라서, 벤트 출구가 클수록 상기 밸브 상에 작용하는 압력차가 증가하게 되고, 결국 상기 밸브 상에 유효하게 작용해야 하는 밀폐력이 증가하게 된다. 이러한 문제점에 대한 다양한 해결책은 예컨대 상기 밸브의 개방을 확실하게 하기 위한 기계적 수단의 제공에 관한 미합중국 특허 제5,313,977호에 제안되었으며, 이들 선행 기술은 상기 밸브의 구성을 복잡하게 하는 경향이 있게 된다.

본 발명의 목적은 전술한 단점이 사실상 감소되는 신규하고 개량된 롤 오버 벤트 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 하우징, 상기 하우징용 유체 입구, 상기 하우징의 유체 출구를 구비한 롤 오버 벤트 밸브가 제공되는데, 상기 유체 출구는 상기 하우징의 긴 슬릿형 출구 개구와, 상기 출구 개구를 한정하는 밸브 시트부(valve seating)와, 상기 하우징 내에 위치하고 상기 하우징 내에서 상기 입구와 상기 출구 사이를 종축 방향으로 이동할 수 있는 플로트 부재(float member)와, 한 단부가 상기 출구에 인접한 상기 플로트 부재의 한 단부에 고정되고 그 일부에서 상기 출구에 대해 옵셋된 긴 가요성 밀폐 멤브레인 스트립과, 상기 하우징 내에 위치되고 또한 상기 플로트 부재를 상기 출구의 방향으로 탄성 바이어스시켜서 상기 플로트 부재상에 작용하는 중력이 상기 스트립을 상기 출구로부터 점진적으로 밀봉 결합이 해제되도록 상기 밸브 시트부로부터 상기 플로트 부재를 이격시키는 반면에 상기 출구 개구를 밀봉시키도록 상기 플로트 부재 상에 작용하는 부력 및 상기 탄성 바이어스력이 밸브 시트부와 결합되게 상기 멤브레인 스트립을 압착하기 위해 상기 플로트 부재 상에 보유되는 탄성 바이어스 수단을 구비한다.

이러한 롤 오버 벤트 밸브의 경우, 긴 가요성 멤브레인 스트립과 함께 긴 슬릿형 출구 개구를 제공함으로써 상기 밸브 상에 작용해야 하는 개방력이 상기 출구에 대한 밀봉 결합부로부터 상기 스트립을 점진적으로 해제하도록 된다는 것이다. 따라서, 이를 위해 복잡한 추가 기계적 수단을 제공할 필요가 없이도 필요한 때 상기 밸브는 용이하고 효과적으로 개방할 수 있게 된다.

양호하게는, 하우징 및 플로트 부재는 거의 동축상에 위치하고, 상기 밸브 시트부(valve seating)는 상기 하우징 및 플로트 부재의 종축에 대해 경사진다. 본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 상기 밸브 시트부는 상기 축에 대해 상기 플로트부재의 경사 표면과 거의 동일하게 경사질 수 있어서 멤브레인 스트립은 상기 밸브 시트부와 밀봉 결합될 때 상기 플로트 부재의 경사진 표면에 의해 상기 밸브 시트부에 대한 길이 방향으로 압착된다.

본 발명의 다른 양호한 실시예에 의하면, 상기 플로트 부재는 부분적으로 중공이고 상기 플로트 부재의 입구부에 인접한 부분 내로 개방되고 상기 플로트 부재의 출구부에 인접한 부분에 대해 밀봉되는 내부의 홈부를 갖는다. 따라서, 이러한 구성은 밸브 하우징 내의 유체 수준에 따라 상기 플로트 부재의 부력(buoyancy)을 효과적으로 증가시킨다.

본 발명의 또 다른 양호한 실시예에 의하면, 하우징의 외벽과 일체로 형성되고 외벽 사이에 각각 결합된 공기 편향 배플(baffle)을 갖는 다수의 외주연상에 분포된 통류(through-flow) 개구가 상구 출구 개구에 사실상 인접한 하류 위치의 하우징 내에 형성된다. 따라서, 통류 개구를 통한 유동은 편향된다. 탱크의 외부에 배치된 출구 개구를 갖는 연료 탱크 내에 장착된 밸브의 경우 상기 출구 개구가 개방될 때 통류 개구를 통한 탱크로부터의 공기 유동이 연료를 끌어들여서 상기 출구 개구 밖으로 향하게 한다는 점에서 상당히 중요하게 된다. 이를 방지하기 위해, 상기 배플은 공기 유동을 통류 개구를 통하게 하기 위해 제공된다.

본 발명의 보다 용이한 이해와 실시 방법을 위해, 예로서 본 발명에 의한 롤 오버 벤트 밸브를 도시하는 첨부 도면을 참고한다.

도면에 도시된 바와 같이, 롤 오버 벤트 밸브는 중앙 및 주연부 유체 입구(3)가 형성된 환형의 기부 부재(2)가 개방된 하단부 내로 끼워진 외부의 원통형 하우징(1)을 구비한다.

상기 하우징(1)의 상단부는, 경사진 긴 슬릿형 출구(6)를 형성하는 경사진 긴 림(rim, 5a)을 최하단부에 구비한 하향 현수하는 출구 퍼널(funnel, 5)을 갖는 내향으로 플랜지된 밀폐 부재(4)로써 형성되어 있다. 상기 림(5a)은 밸브 시트부를 형성한다. 하우징(1)의 상단부는 중앙 배치된 밸브 출구(8a)를 갖는 밸브 밀폐부(closure, 8)가 끼워진 상향 연장하는 환형 스커트부(skirt, 7)로써 또한 형성된다. 상기 출구(8a)는 플랜지를 구비한 밀폐 부재(4)로부터 상향 연장하는 주연부 리브(11) 상에 지지되는 디스크형 밀폐 부재(10) 내에 형성된 대응 출구(9)와 정렬된다.

종축 방향으로 연장하는 다수의 정렬 리브(12)는 하우징(1)의 내벽 주위로 주연부 상에 배치된다.

다수의 통류 개구(13)는 외부 스트립(strip, 6)에 실질적으로 인접한 하우징 벽 내에 형성된다.

사실상 육각형 단면 형태의 중공 플로트 부재(15)는 상기 하우징(1) 내에 동축상으로 위치한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 플로트 부재(15)의 외벽 내에 종축 방향의 리브(12)와 각각 정합되는 종축 방향의 홈(16)이 형성되어 상기 플로트 부재(15)를 하우징(1) 내에 확실히 종축 방향으로 정렬시킨다. 상기 플로트 부재(15)는 반경 방향의 스트러트(strut, 19)에 의해 그 상부에서 상기 플로트 부재(15)의 외벽과 결합되는 중앙의 종축 방향의 코어 부재(17)를 구비한다. 상기 중앙 코어(17)의 하단부와 상기 플로트 부재(15)의 내벽 사이에 환형의 원통형 홈(20)이위치한다. 따라서, 상기 플로트 부재(15)의 하단부는 그 상단부가 일체로 형성된 상단부 벽(21)에 의해 밀봉되는 동안에 효과적으로 개방된다. 하우징(1) 및 상기 플로트 부재(15)의 종축 방향 축에 대한 경사가 밸브 시트부(5a)의 경사와 일치하는 경사진 베어링 표면(22)은 상기 단부 벽(21)의 상부 표면을 따라 중앙에 형성된다.

긴 스트립형 가요성 멤브레인(23)은 고정 스터드(anchoring stud, 24)를 통해 하우징(1)의 종축 방향 축과 출구(6)에 대해 옵셋된 상기 플로트 부재(15)의 상부 벽에 그 극단에서 고정된다.

상단부가 반경 방향 스트러트(19)의 하부 영역에서 지지되고 하단부가 환형 기부(2) 상에서 지지되는 코일형 압축 스프링(27)은 상기 코어(17)를 둘러 싸도록 그 상단부에서 환형 홈(20) 내로 연장한다.

도면으로부터 상세히 알 수 있는 바와 같이, 플로트 부재(15)는 압축 스프링(27)에 의해 상향으로 바이어스되고, 이는 하우징 내의 연료 수준에 따라 결정되는 상기 중공 플로트 부재(15)의 본래의 부력과 함께 작용한다. 이러한 상향력(부력 및 탄성 바이어스력)은 스트립형 멤브레인(23)에 의해 스트립형 출구 개구(5a)를 밀봉하려는 경향이 있으며, 제1도에 명확히 도시된 바와 같이 상기 멤브레인은 플로트 부재(15)의 상부 벽(21)의 대응 경사 표면(22)에 의해 경사진 밸브 시트부(5a)에 대해 압착된다.

제3도에 개략적으로 도시된 바와 같이, 벤트 밸브의 본체가 연료 탱크 내에 위치하는 상태로 상기 밸브가 상기 탱크 내에 장착될 때, 그 출구 개구는 외기로또는 (도시되지 않은) 적절한 탄소 캐니스터로 연결되도록 노출된다.

밸브의 정상 상태에서, 상기 밸브가 연료 탱크 내에 장착될 때, 즉 차량 및 상기 연료 탱크가 직립 위치에 있을 때, 상기 밸브는 제4도에 도시된 바와 같이 위치하고 상기 밸브 내에는 어떠한 연료도 존재하지 않으며 최대 중력이 상기 플로트 부재(15) 상에 작용된다. 결국, 상향 부력이 존재하지 않을 때, 상기 플로트 부재(15)의 중량은 압축 스프링(27)의 상향 바이어스력을 극복하여 상기 플로트 부재(15)는 출구(6)가 완전히 개방된 상태로 제4도에 도시된 위치에 위치하고 연료 증기 등이 통기된다.

그러나, 연료 탱크가 과충전으로 인해 연료가 상기 밸브로 유입되어 상기 플로트 부재(15) 상에 작용하는 상향 부력이 증가하거나 또는 하우징 내로의 연료 유입 및 하향 중력의 감소를 초래하는 차량 및 연료 탱크의 부분적인 롤 오버의 결과로, 부력이 증가되면서 상기 압축 스프링(27)의 외향 바이어스 효과가 제1도 및 제5도에 도시된 바와 같이 밀폐된 위치로 상기 플로트 부재(15)의 상향 이동을 초래하게 된다.

이러한 방법으로, 롤 오버 또는 밸브 하우징으로의 과다한 연료 유입이 생기는 즉시 상기 벤트는 연료 배출이 되지 않도록 밀폐된다.

연료 탱크의 롤 오버와 관계되는 상기 상황은 제4도, 제5도 및 제6도에 명확히 도시되어 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 탱크가 직립 위치에 있을 때, 상기 밸브는 제4도에 도시된 바와 같이 완전히 개방되게 된다. 그러나, 롤 오버 상황이 제5도에 도시된 바와 같이 진행될 때, 상기 밸브는 거의 수평 위치에 효과적으로위치하게 되고, 플로트 부재(15) 상에 작용하는 중력은 [밸브 하우징(1) 내로의 연료 유입으로부터 초래되는 증가된 부력과 함께] 압축 스프링(27)의 작용에 의해 효과적으로 극복된다. 따라서, 상기 플로트 부재(15)는 멤브레인(23)에 의해 효과적으로 밀봉되는 출구(6)를 향해 이동된다.

그러나, 연료 탱크가 정상 위치로 복귀되거나 또는 연료가 밸브 하우징으로부터 상기 탱크로 복귀될 때, 플로트 부재(15) 상에 작용되는 일정하게 증가하는 중력의 효과는 일정하게 감소하는 상향 부력과 스프링(27)의 바이어스 효과를 극복하고, 플로트 부재(15)는 밸브 시트부(5a)로부터 상기 멤브레인(23)이 점진적으로 떨어지도록 하향 이동하려고 하여, 제6도에 명확히 도시된 바와 같이 벤트 출구의 점진적인 개방을 초래한다.

벤트 출구의 개방이 점진적인 과정이므로 상기 출구의 용이하고 효과적인 개방이 외부의 기계적 수단을 이용하지 않고서도 수행될 수 있다는 것을 알 수 있다.

상기 벤트 밸브가 개방됨으로써, 연료 탱크의 정상 충전은 공기가 통류 벤트 개구(13)를 통해 상기 탱크로부터 밸브 하우징으로 유동하도록 한다. 이러한 공기 유동이 상기 밸브로부터 배출될 수 있는 연료와 함께 배출되지 않게 하기 위해 제5도에 도시된 바와 같이 통류 개구(13)를 둘러 싸고 상기 공기 유동을 효과적으로 편향시키는 배플이 제공되어, 설령 있다 하여도 최소한의 연료량이 통과 유동하는 공기와 함께 배출되게 할 수 있다.

제1도는 본 발명에 의한 를 오버 벤트 밸브의 밀폐 위치를 도시한 종축 방향 단면도.

제2도는 제1도의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절취한 상기 밸브의 단면도.

제3도는 밸브가 연료 탱크 내에 위치될 때 제5도에 도시된 상기 밸브의 개략도.

제4도, 제5도 및 제6도는 상기 밸브의 점진적인 밀폐를 도시하는 연속 위치로서 제1도에 도시된 상기 밸브의 각각의 종축 방향의 단면도.

제7도는 본 발명에 의한 밸브의 변형된 형태의 종축 방향의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 3 : 입구

5a ; 밸브 시트부 6 : 출구

13 : 개구 15 : 플로트 부재

23 : 스트립 27 : 바이어스 수단

Claims (5)

1. 하우징과, 상기 하우징용 유체 입구와, 상기 하우징의 유체 출구를 갖는 롤 오버 벤트 밸브에 있어서,

   상기 유체 출구는 상기 하우징(1)의 긴 슬릿형 출구 개구(6)와,

   상기 출구 개구(6)를 한정하는 밸브 시트부(5a)와,

   상기 하우징(1) 내에 위치하고 상기 하우징(1) 내에서 상기 입구(3)와 상기 출구(6) 사이를 종축 방향으로 이동할 수 있는 플로트 부재(15)와,

   한 단부가 상기 출구(6)에 인접한 상기 플로트 부재(15)의 한 단부에 고정되고 일부에서 상기 출구(6)에 대해 옵셋된 긴 가요성 밀폐 멤브레인 스트립과,

   상기 하우징(1) 내에 위치되고, 상기 플로트 부재(15)를 상기 출구(6)의 방향으로 탄성 바이어스시켜서 상기 플로트 부재(15) 상에 작용하는 증력이 상기 스트립(23)을 상기 출구(6)로부터 점진적으로 밀봉 결합이 해제되도록 상기 밸브 시트부(5a)로부터 상기 플로트 부재(15)를 이격시키는 반면에 상기 출구 개구를 밀봉시키도록 상기 플로트 부재(15) 상에 작용하는 부력 및 상기 탄성 바이어스력이 밸브 시트부(5a)와 결합되게 상기 멤브레인 스트립(23)을 압착하기 위해 상기 플로트 부재(15) 상에 지지되는 탄성 바이어스 수단(27)을,

   구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(1)과 상기 플로트 부재(15)는 거의 동축상이고, 상기 밸브 시트부(5a)는 상기 하우징(1) 및 상기 플로트 부재(15)의 종축방향의 축에 대해 경사지는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 밸브 시트부(5a)에 인접한 상기 플로트 부재(15)의 한 표면(22)이 상기 축에 대해 상기 밸브 시트부(5a)와 거의 동일하게 경사져서 상기 멤브레인 스트립(23)은 상기 밸브 시트부(5a)와 밀봉 결합될 때 상기 플로트 부재(15)의 상기 경사진 표면(22)에 의해 그 길이를 따라 상기 밸브 시트부(5a)에 대해 압착되는 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 상기 전 청구항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트 부재(15)는 부분적으로 중공이고, 플로트 부재(15)의 상기 입구(3)에 인접한 부분 내로 개방되어 플로트 부재(15)의 상기 출구(6)에 인접한 부분에 대해 밀봉되는 내부의 홈부(20)를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 개구(6)에 거의 인접하고 그 출구 개구의 하류에 해당하는 상기 하우징(1) 내에, 다수의 주연부상에 배치된 통류 개구(13)와 상기 통류 개구(13)와 각각 결합되고 상기 공기 유동을 상기 통류 개구(13)를 통해 편향시키도록 상기 하우징(1)의 외벽과 일체로 형성되는 공기 편향 배플이 형성되는 것을 특징으로 하는 밸브.