KR100513929B1 - 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발사체 로켓의 극저온 환경에 사용될 게이트 밸브 형태의 자동밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈를 이용하여 극저온 환경에서도 밸브의 개폐가 확실하며 밸브 구동용 헬륨의 누설이 없고 밸브 구동용 헬륨의 요구 양이 적게 소모되고 밸브의 차압이 거의 없는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 헬륨가스 입출구(2)에 연결되며 상측에 설치되는 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)와,

상기 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)의 하측으로 중앙에 유로부(7)가 형성된 상측구동부(4)와 하측구동부(8)로 이루어진 밸브구동부(20)와,

상기 하측구동부(8)의 하측에 스프링(9)을 설치하여 유로부(7)를 자동으로 차단하도록 함을 특징으로 하는 것이다.

Description

벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브{Gate Type ON/OFF Valve with Bellows for Cryogenic Fluids}

본 발명은 발사체 로켓의 극저온 환경에 사용될 게이트 밸브 형태의 자동밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 벨로우즈를 이용하여 극저온 환경에서도 밸브의 개폐가 확실하며 밸브 구동용 헬륨의 누설이 없고 밸브 구동용 헬륨의 요구 양이 적게 소모되고 밸브의 차압이 거의 없는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브에 관한 것이다.

기존의 발사체 로켓에 사용되는 밸브들은 극저온 환경의 유로를 개폐하기 위해 복잡한 기계적인 과정을 통하여 이루어져 있다.

즉, 밸브구동용부와 유로성형부가 따로 구성되어 복잡한 제작과정과 이로 인한 개발비도 많이 차지하는 결점이 있었다.

또한 형상이 복잡한 관계로 고장을 일으킬 소지가 많았으며, 밸브 수동도 많이 단축되었고, 무게도 많이 나가게 된다.

그리고 사용 매질이 극저온 유체인 관계로 금속 자체의 수축으로 인한 누설 발생률이 빈번하여 사용이 어렵고 제품의 신뢰도를 저하시키는 원인이 되었다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 간단한 구조를 적용하여 고장률을 극소화했으며, 유로가 일직선을 이루어서 차압이 거의 발생하지 않도록 하는 게이트형 극저온 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명은 밸브 제어 유체부를 벨로우즈(Bellows)를 장착 후 접촉부를 용접함으로써 밸브 구동압 누설로 인한 손실이 없도록 하는 것이다.

본 발명은 스프링을 이용한 자동 차단 방법을 채택하여 밸브 구동용 헬륨 양이 최소화 되도록 하는 것이다.

이러한 본 발명은 유로부(7)를 기준으로 하여 상부몸체(3)와 하부몸체(10)로 나누어져 있어 분리 및 조립이 용이하도록 하였다.

밸브구동부(20)는 전체가 일체형으로 이루어져 있으며, 상측구동부(4)와 하측구동부(8) 및 유로부(7)로 나누어져 있다.

여기서 유로부(7)는 원기둥의 금속 홀(hole)로 구성되어 있고, 상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 둘레를 유체 누설 방지 실(seal)로 덮여있도록 한다.

상기 상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 윗면과 아랫면은 극저온환경에서의 충격으로 인한 형상 및 성질 변형을 최소화하기 위해서 각각 금속(6, 6')으로 설치하여 보호되도록 한다.

하측구동부(8)의 밑면은 스프링(9)과 연결되어 있으며, 스프링(9)은 유로부(7)를 위로 밀어 올려 유로를 차단하는 역할을 한다.

상기 유로부(7)는 밸브구동부(20)에서 일직선상에 설치되어 있도록 하는 것이다.

상측 구동부(4)의 상측에서 상부몸체(3)의 내부에 위치하는 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)는 금속재질이며, 밸브구동압이 채워지면 상측 구동부(4)를 아래로 밀어 유로부(7)가 개방되도록 하는 것이다.

상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 외측면 양측에는 가이드(1)를 설치하여 구동부가 상하 왕복 운동을 할 경우 축중심 회전을 막도록 하였다.

밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)의 중앙 상측에는 상부몸체(3)를 관통하여 설치되는 헬륨가스 입출구(2)가 설치되어 있는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 로켓 발사체에 장착되어 극저온 매질을 제어하기 위한 밸브로 사용되는 것으로,

도 3 과 같이 헬륨가스 입출구(2)에 헬륨가스를 주입하지 않으면 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)가 스프링(9)의 탄성력으로 상승되면서 유로부(7)를 폐쇄시키게 된다.

또한 밸브를 구동시키기 위하여 헬륨가스 제어 유체부 벨로우즈(5)에 헬륨가스 입출구(2)를 통하여 헬륨가스를 주입하면 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)가 팽창되면서 밸브구동부(20)의 상측구동부(4)와 하측구동부(8)가 하강되어 유로부(7)를 개방시키게 된다.

헬륨가스 입출구(2)를 통하여 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)에 공급된 헬륨가스를 흡입하면 스프링(9)의 탄성력이 하측구동부(8)를 상측으로 미는 작용을 하게 되므로 밸브구동부(20)가 상승되어 유로부(7)를 자동으로 차단하는 역할을 하는 것이다.

이것은 기존 밸브의 경우, 구동 시 부하를 이겨내기 위한 상/하부몸체(3, 4) 끝 면에 구동용 헬륨가스 입/출구를 설치하여 헬륨 가스압력의 여부에 따라 유로를 개방하였으나, 스프링(9)을 이용하여 자동으로 차단하게 되므로 밸브 구동용 요구 헬륨 양이 적게 소모되는 것이다.

이때 상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 외측에 돌출된 가이드(1)는 밸브구동부(20)가 상하 왕복 운동을 할 때 축중심 회전을 방지하면서 직선운동이 이루어지도록 하였다.

본 발명은 로켓 발사체에 장착될 극저온 매질을 제어하기 위한 밸브에 관한 것으로, 밸브 구조가 간단하고 일체형으로 이루어져 있으므로 밸브의 경량화가 가능한 것이다.

본 발명은 벨로우즈를 통한 밸브구동압력의 기밀화를 높일 수 있으며, 유로부가 직선형이어서 밸브의 차압이 적게 소모되는 것이다.

본 발명은 기존의 밸브 제어 유체부와 밸브 몸체가 따로 구성되었던 점을 지향하여 구조 및 성능 면에서 최적화를 이룰 수 있도록 하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 내부 부품을 나타낸 사시도

도 2 는 본 발명의 몸체를 일부 절단한 상태의 사시도

도 3 은 본 발명의 측면도

도 4 는 본 발명의 작동상태를 나타낸 측면도

도 5 는 본 발명의 도 4 에 대한 A-A선 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 가이드 2 : 헬륨가스 입출구

3 : 상부몸체 4 : 상측 구동부

5 : 밸브 제어 유체부 벨로우즈

6, 6' : 금속 7 : 유로부

8 : 하측 구동부 9 : 스프링

10 : 하부몸체 20 : 밸브구동부

Claims (5)

1. 상부몸체(3)와 하부몸체(4)의 내부에 헬륨가스를 공급하여 밸브를 개폐시키도록 하는 극저온 밸브에 있어서,

   헬륨가스 입출구(2)에 연결되며 상측에 설치되는 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)와,

   상기 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)의 하측으로 중앙에 유로부(7)가 형성된 상측구동부(4)와 하측구동부(8)로 이루어진 밸브구동부(20)와,

   상기 하측구동부(8)의 하측에 스프링(9)을 설치하여 유로부(7)를 자동으로 차단하도록 함을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브.
2. 제1항에 있어서, 밸브 제어 유체부 벨로우즈(5)와 상측구동부(4), 하측구동부(8) 및 유로부(7)가 일체형으로 설치됨을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브.
3. 제1항에 있어서, 상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 양측으로 금속(6, 6')으로 이루어짐을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브.
4. 제1항에 있어서, 유로부(7)는 일직선상으로 설치됨을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브.
5. 제1항에 있어서, 상측구동부(4)와 하측구동부(8)의 외측으로 회전방지를 위한 가이드(1)가 설치됨을 특징으로 하는 벨로우즈를 이용한 게이트형 극저온 밸브.