KR100516005B1 - 고압가스 실린더 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스를 재충전하고 방출하기 위한 연결부(connection)가 제공되어지는 고압 가스 실린더를 위한 고비율 방출밸브(high rate discharge valve)에 관한 것이다.

Description

고압가스 실린더 밸브{VALVE FOR HIGH PRESSURE GAS CYLINDERS}

본 특허출원은 고압가스 실린더(high pressure gas cylinder)를 위한 가스 충전(refill) 및 방출(discharge) 밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 밸브는 사무실이나 빌딩 내에 설치되어 감지되는 영역 내에 놓인 센서(sensor)에 의한 신호의 전달에 따라서 자동적으로 작동하게 되는, 고정된 화재진화 시스템(fire extinguishing system)에 사용되어지는 가스 실린더의 재충전의 문제점을 해결하기 위하여 설계되어졌다.

상기 진화 시스템(extinguishing system)은 일반적으로 140리터 용량을 가지며, 200 bar의 압력으로 채워진 많은 양의 아르곤(argon)으로 채워진 실린더로 구성된다. 감지(monitor)되는 영역이 넓을수록, 사용되는 실린더의 개수는 많아지게 되는 것은 자명하다.

각각의 실린더는 상기 주변 센서(peripheral sensor)로부터 수신된 신호에 의해서 제어되는 액츄에이터(actuator)에 의해서 개방되어지는 고비율 방출밸브(high rate discharge valve)가 맞추어진다.

이러한 시스템과 관련된 주된 문제점은 진화가스(extinguishing gas)가 방출되어질 때 실린더를 재충전하는 것과 관련되는데, 이러한 작동은 실린더가 이송되어지는 재충전 중심에서 수행되어진다.

여러 개의 실린더들은 이동되어질 수 없는 기구, 파이프, 장치들로 구성된 매우 정교한 고정 시스템의 일부이므로, 시스템은 먼저 빈 실린더로부터 분리되어진 다음 재충전된 실린더에 다시 연결되어져야만 하고, 안전상의 이유로 실린더가 제거되어지고 교체되어질 때마다 시스템은 조심스럽게 제어되어져야만 하고 테스트되어져야만 하는 것이 주목되어진다.

나아가, 빈 실린더와 재충전된 실린더는 적절한 수단으로서 조심스럽게 이동되어져야만 하는데, 이동 중에 상기에서 언급된 고비율 방출밸브, 압력 게이지 또는 나사모양의 청동 연결(threaded bronze connection)과 같은 실린더의 정교한 구성요소의 손상의 위험이 있기 때문이다. 따라서 실린더의 이동은 어려울 뿐만 아니라, 실린더의 무게와 여러 가지 작동 위험을 일으킬 수 있는 고압(high pressure)을 고려할 때 작업자에게 위험하다.

도 1A, 1B, 1C는 본 발명의 밸브에 대한 세 가지 도면

도 2는 도 1A의 A-A 평면에서 밸브의 닫힌 위치(closed position)를 도시하는 횡단면

도 3은 도 1A의 B-B 평면에서 밸브의 닫힌 위치를 도시하는 횡단면

도 4는 도 1A의 A-A 평면에서 밸브의 방출 위치(discharge position)를 도시하는 횡단면

도 5는 도 1A의 B-B 평면에서 밸브의 방출 위치를 도시하는 횡단면

도 6은 도 1A의 B-B 평면에서 밸브의 재충전 위치(refilling position)를 도시하는 횡단면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 밸브 2 : 밸브 몸체

3 : 나사모양 연결부 4 : 원형 챔버

5,6,7 : 공동 8 : 중앙 공동

9 : 상승 도관 10 : 실린더 모양의 챔버

현재 상업적으로 판매되는 고비율 방출밸브(high rate discharge valve)는 가스 방출호스로부터 해제하지 않고서도 실린더를 재충전하는 것은 허용되지 않는데, 이는 상기 밸브는 단일의 오프닝(opening)이 제공되어지며 아르곤 가스가 상기 단일의 오프닝을 통하여 방출되어지고 재충전되어지기 때문이다.

상기에서 언급된 형태의 밸브는 미국특허 제3860073호에 개시되어 있다. 상기 특허에서, 밸브는 실린더를 재충전하고 화재 진화 시스템의 방출을 작동하게 하도록 설계된 연결부(connection)를 가진다. 이러한 형태의 밸브로써 재충전하기 위하여, 수동식/전기식 액츄에이터의 연결을 해제하고, 재충전 연결기(connector)를 연결하고 모든 실린더를 재충전하는 것이 필요하다. 또한, 상기 밸브는 두 가지 상태의 유동(fluid)에 대해서 설계되어졌기 때문에, 먼저 액체 상태에 있는 유동(fluid)의 재충전 파이프를 연결하고 다음으로 질소 압력 파이프(nitrogen pressuisation pipe)를 연결하는 하는 것이 필요하다. 이러한 모든 수단에 의해서 자동 화재 진화 시스템은 완전히 정지되는데, 이는 모든 액츄에이터가 파일럿 실린더(pilot cylinder)로부터 해체되어지기 때문이다.

상기한 내용을 고려하여, 신규한 고비율 방출밸브가 두 개의 분리된 오프닝(opening)을 가지도록 설계되어지는데, 하나의 오프닝은 방출을 위해서 다른 하나는 가스를 재충전하기 위한 것인데, 가스 방출 호스로부터 밸브를 분리함이 없이 빈 실린더가 신속하고 용이하게 재충전되어질 수 있도록 한다.

이러한 것은 실린더에 공급되어지는 보조 파이프 망의 제공함으로써, 실린더를 현장에서, 즉 여러 개의 실린더가 설치되어진 동일한 실내에서 재충전하는 것을 우회적으로 가능하게 한다. 다시 말하면, 상기 보조 시스템은 한편으로는 재충전 탱크로 접근 가능한 저장소(storage room) 외부의 지점으로부터 제공되어지며, 다른 한편으로는 고비율 방출밸브가 재충전 시스템과 진화 시스템(extinguishing system) 모두에 영구적으로 연결되어지는 각각의 개별 실린더를 제공하게 된다.

따라서 실린더를 제거하거나 이동하지 않고서, 단지 밸브를 개방하고 닫음에 의해서 재충전하는 것이 가능하게 될 수 있다.

비록 본 발명에 따르는 밸브는 표준 고비율 방출밸브와 같이 작동하지만, 신규한 밸브는 표준 밸브에서는 단일 영역으로 그룹지어진 다음의 세 가지 영역이 물리적으로 분리되어진다는 사실에 의해서 특징지어진다.

- 가스 방출 영역(gas discharge section);

- 압력 게이지의 설치를 위한 압력 입구 영역(pressure intake section) 및 최소 압력 상태의 부족을 감지하는 압력 스위치(pressure switch);

- 재충전 영역(refilling section)

더욱 명확하게 하기 위하여, 본 발명에 따른 밸브는 비제한적인 관점에서 단지 실례를 들기 위한, 첨부된 도면을 참고로 하여 계속 설명되어진다.

상기 도면을 참고로 하면, 본 발명에 따르는 밸브(1)는 (도면에서는 도시되지 않은) 실린더의 출구 속으로 스크류(screw)된 나사모양 연결부(threaded connection, 3)로서 그 하부단부가 종결되는 밸브 몸체(valve body, 2)로 구성된다.

상기 연결부(3) 내에 제공되어진 축방향 도관(axial duct, 3a)은 90°로 어긋나게 되어있는 세 개의 공동(hole, 5,6,7)이 제공되어진 측벽을 따라서 밸브 몸체(2) 내에서 얻어지는 원형의 챔버(4)로 종결되어지며, 상기 챔버(4)의 “최상부(roof)” 상에는 위에 놓인 상승도관(ascending duct, 9)의 입구(inlet)를 형성하는 중앙공동(central hole, 8)이 있으며, 상기 상승도관(9)은 밸브 몸체(2) 상에서 형성된 실린더 챔버(10) 속으로 그 상부에서 개방되고 상기 실린더 챔버(10)의 외부에서 스크류(screw)되어지는 뚜껑(cap, 11)에 의해서 밀봉되어진다.

피스톤(12)은 상기 챔버(10) 내에서 수용(house)되어지고, 밀봉되어지며 미끄러져 움직이고, 피스톤 로드(rod, 13)는 상기 축방향 도관(9) 내에서 맞추어지고 유도되어지며 원형의 챔버(4) 안으로 개방된다. 상기 로드(13)의 하부단부에서는 셔터 플레이트(shutter plate, 14)가 스크류(screw)되어지고 가스킷(gasket, 14a)과 맞추어져서, 피스톤(12) 상에 연속적으로 들어올려 미는 힘을 작용시키는 로드(13)에 꼭 맞는 복원 스프링(return spring, 15)의 견인력으로 인해 도관(9)의 입력 공동(inlet hole, 8)을 밀봉한다.

공동(hole, 5)은 화재가 발생한 경우에 밸브를 개방하는 (도시되지 않은) 액츄에이터에 장착되어진 연결부(17)의 중앙에서 외부로 열리는 작은 구멍(17a)을 밀봉하는 핀(16b)과 가스킷(16a)이 그 후면부 상에서 맞추어진 플러그(plug, 16)의 수용(housing) 및 미끄럼 시트(seat)를 형성한다.

상기 연결부(17)는 도관(18) 수단에 의해서 덮개(11)와 피스톤(12) 사이의 공간(18a)과 상호작용하도록 제공되어진다.

압력스위치(19)에 대한 니플(nipple, 6a)은 공동(6) 안으로 스크류되어지며, 압력게이지(20)는 공동(7) 속으로 맞추어지게 된다.

상승도관(9)을 따라서 가스 출구 연결부(gas outlet connection, 21) 속으로 열리고 교차하는 방사형 분기부분(radial branch, 9a)이 제공되어지나, 반면에 도관(3a)을 따라서는 재충전 밸브(23)가 스크류(screw)되어지는 나사모양의 시트 속으로 외부에서 열리는 공동(hole, 22)이 제공되어진다.

밸브가 닫힐 때, 모든 출구 공동(outlet hole)은 다음과 같이 밀봉되어져 있기 때문에 실린더 내의 가스는 챔버(4)와 도관(3a)으로부터 빠져나올 수 없다.

- 공동(8)은 플레이트(14)에 의해 닫혀져 있고;

- 공동(22)는 재충전 밸브(23)에 의해서 닫혀져 있고;

- 공동(17a)는 플러그(16)에 의해서 닫혀져 있다.

액츄에이터가 핀(16b)을 밀어서 플러그(16)가 뒤로 움직여서 가스가 공동(17a)을 통해서 연결부(17)속으로 들어가고 도관(18)을 통해서 공간(18a) 속으로 들어가게 할 때 밸브는 열리는데, 결과적으로 피스톤(12)은 낮아지며 공동(8)은 셔터 플레이트(14)에 의해서 열려져서 가스가 도관(9)으로 올라가고, 도 5에서 도시되어진 바와 같이, 분기부분(9a)을 통하여 외부로 방출되어진다.

재충전 밸브(23)는 스프링의 밀어내는 힘(thrust)에 종속되는 볼로 구성되는, 표준 단방향 밸브(standard one-directional valve)이다.

도면부호(24)는 만일 압력이 미리 설정된 값을 초과한다면 가스가 빠져나오는 안전출구(safety outlet)에 관한 것이며, 상기 안전출구는 압력이 미리 설정된 최대 값에 도달할 때 깨질 수 있는 크기로 된 안전 디스크(safety disc, 24a)를 포함한다.

Claims (1)

1. 나사모양의 연결부(connection, 3)로 하부단부가 종결되는 밸브 몸체(2)로 구성되는 형태이며, 상기 나사모양 연결부(3)의 내부도관(internal duct, 3a)은 원형 챔버(4) 속으로 열리는데, 상기 원형 챔버(4)의 “최상부(roof)”는 실린더 챔버(10) 속으로 상부 쪽에서 개방되는 상승 도관(ascending duct, 9)의 입구를 형성하는 중앙공동(central hole, 8)이 제공되어지며, 상기 상승도관(9)은 밸브몸체(2) 상에서 형성되어지며 상기 실린더 챔버(10)의 외부에서 스크류(screw)되어지는 덮개(cap, 11)에 의해서 밀봉되어지며, 피스톤(12)은 상기 실린더 챔버(10) 내에 수용(house)되어지고 밀봉되어지며 미끄럼 운동을 하며, 피스톤의 로드(rod, 13)는 축방향 도관(9) 내에서 맞추어지고 안내되어지며 하부 단부에서 가스킷(gasket, 14a)에 맞추어진 셔터 플레이트(shutter plate, 14)를 지지하며, 상기 가스킷(14a)은 피스톤 상에 들어올려 미는 힘을 연속적으로 작용하는 로드(13) 상에 맞추어진 복원 스프링(return spring, 15)의 견인력(traction)의 덕분으로 상승 도관(9)의 입구공동(inlet hole, 8)을 밀봉하는, 고압 가스 실린더 밸브에 있어서,

   상기 밸브는,

   a) 가스 출구 연결부(gas outlet connection, 21) 속으로 제공하는 방사형 분기부분(radial branch, 9a)이 상승도관(9)을 따라서 제공되어지며;

   b) 재충전 밸브(23)가 스크류되어지는 나사모양의 시트(threaded seat) 안으로 개방되어지는 공동(hole, 22)은 내부도관(3a)을 따라서 제공되어지며;

   c) 90°의 각도로 어긋나게 된 세 개의 공동(5,6,7)은 상기 원형챔버(4)의 측벽을 따라서 제공되어지는데,

   - 공동(hole, 5)은 작은 구멍(small hole, 17a)을 밀봉하는 핀(16b)과 가스킷(16a)이 후면부 상에서 맞추어지는 플러그(16)의 수용(housing) 및 미끄럼 시트(seat)를 형성하며, 상기 작은 구멍(17a)은 밸브 개방 액츄에이터가 장착되어지는 연결부(17)의 중앙에서 열리며, 상기 연결부(17)는 도관(18)에 의해서 덮개(11)와 피스톤(12) 사이의 공간(18a)과 상호작용하며,

   - 압력스위치(19)에 대한 니플(nipple, 6a)이 공동(6) 속으로 스크류되어지고,

   - 압력게이지(20)는 공동(7)속으로 맞추어지는 것을 특징으로 하는 고압가스 실린더 밸브