KR100603104B1 - 파일럿 작동식 릴리프 밸브 - Google Patents

파일럿 작동식 릴리프 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주 유체 반응 밸브 부재(26)를 구비한 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브를 제공한다. 돔형 챔버(42)는 밸브 몸체(18) 내에서 주 유체 반응 밸브 부재(26) 상에 제공되고 캡(44)은 돔형 챔버(42)를 위한 밀폐부를 형성한다. 파일럿 밸브 구조물(46)은 캡(44) 상에 장착되고 주 유체 반응 밸브 부재(26)의 보어 내에 수용된 다이아프램 작동 유체 입구 감지 부재(60)를 갖는다. 입구 유체 압력은 감지 부재(60)의 보어(61)를 통해 다이아프램(65)의 외측부 상의 입구 유체 감지 챔버(84)에 소통된다. 배기 챔버(56)는 돔형 챔버(42)와 입구 감지 챔버(84) 사이에 위치된다. 조절 스프링(67)은 돔형 챔버(42) 내의 O-링을 시트(70)상의 안착 위치로 연속적으로 가압된다. 환형 틈새(78)는 돔형 챔버(42)와 입구(20) 사이에 제한된 유체 유동을 제공하기 위해 감지 부재(60)와 피스톤(26) 사이에 제공된다.

Description

파일럿 작동식 릴리프 밸브 {PILOT OPERATED RELIEF VALVE}
본 발명은 압력 용기용 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브, 특히 파일럿 밸브가 릴리프 밸브의 일체부로 구성된 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브에 관한 것이다.
대부분의 파일럿 밸브는 브래킷을 갖춘 주 릴리프 밸브 상에 장착되며 유체 압력은 적절한 배관에 의해 파일럿 밸브로 전달된다. 주 밸브 몸체와 파일럿 밸브 몸체 사이의 접속 배관을 갖는 파일럿 작동식 릴리프 밸브는 잠재적인 누출가능성과 고가의 제작비를 필요로 한다.
미국 특허 제 4,172,466호 및 제 5,842,501호에 설명된 바와 같은 몇몇의 경우에, 파일럿 밸브 몸체와 주 릴리프 밸브 몸체 사이의 분리 배관과 브래킷을 사용하지 않고도 파일럿 밸브가 주 밸브 몸체에 직접 연결된다. 그러나, 파일럿 밸브 몸체는 평면 또는 평탄 표면을 따라 주 밸브 몸체에 연결되어 그러한 평면이나 평탄 표면을 따라 누출이 발생될 수 있다.
다이아프램 액츄에이터를 갖는 판형 주 밸브 부재가 제공된 몇몇 경우에 있어서, 파일럿 밸브는 다이아프램 액츄에이터에 직접 연결된 판형 주 밸브 부재를 갖춘 주 다이아프램 챔버 위의 주 밸브 몸체상에 있는 캡에 장착된다.
피스톤 위의 돔형 챔버에 인접되게 주 밸브 몸체용 캡에 축선 방향으로 장착된 파일럿 밸브를 갖춘 피스톤을 주 밸브 몸체가 포함하고 있는 파일럿 작동식 릴리프 밸브를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 특히, 파일럿 밸브가 주 릴리프 밸브용 밸브 몸체 상에 캡에 의해 장착 및 지지되는 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브에 관한 것이다. 돔형 챔버는 캡에 인접되게 제공되며 파일럿 밸브는 주 밸브 부재의 축선방향으로 연장한다.
주 밸브 부재는 바람직하게, 유체 입구 감지 부재의 내측 단부를 수용하고 상기 유체 입구 감지 부재에 대한 왕복운동을 위해 장착되는 중앙 보어를 갖춘 피스톤을 포함하는데, 상기 유체 입구 감지 부재의 내측 단부는 상기 중앙 보어내에 유지된다. 상기 유체 입구 감지 부재의 외측 단부는 파일럿 다이아프램에 고정되며 입구 유체 압력은 유체 입구 감지 부재에 의해 다이아프램 상부 외측에 소통된다. 돔형 챔버는 파일럿 밸브를 지지하는 주 밸브 몸체상의 단부 캡과 피스톤 사이에 제공된다. 상기 감지 부재는 돔형 챔버 내에 위치되고 입구 유체 압력이 예정된 값에 도달할 때 돔형 챔버 내에서 하향 이동하는 파일럿 밸브 부재를 포함한다.
조절 스프링은 감지 부재와 파일럿 밸브 부재를 상향으로 계속해서 압박하며 상기 스프링은 상기 돔형 챔버와 입구 감지 챔버 사이의 배기 챔버 내에 위치된다. 따라서, 스프링 및 배기 챔버를 위한 단일 배기포트가 제공되며 수직하게 외측으로 연장하는 스프링 보닛이 필요없게 된다. 파일럿 밸브 부재가 돔형 챔버내에 위치되고 조절 스프링이 상기 입구 감지 챔버와 돔형 챔버 사이의 배기 챔버내에 위치되므로, 매우 소형화된 파일럿 밸브 구조물이 제공될 수 있어 챔버 사이의 최소 포팅(porting)을 초래한다.
상기 감지 부재와 주 유체 반응 밸브 부재 사이에는 환형 제한부 또는 틈새가 제공되어 정상 작동 중에 돔형 챔버와 입구 유체 사이에 제한된 유체 소통을 부여한다. 상기 주 유체 반응 밸브 부재와 감지 부재 사이에서 상대적인 축방향 운동이 발생되어서 환형 제한부의 적절한 세정이 달성된다.
예정된 입구 유체 압력이 파일럿 밸브 다이아프램에 가해질 때, 다이아프램 및 다이아프램에 고정된 감지 부재는 배기 챔버 내의 조절 스프링에 대해 돔형 챔버내에 장착된 파일럿 밸브 부재의 비안착된 개방위치로 하향 이동되어서 돔형 챔버의 유체 압력을 감소시키도록 돔형 챔버를 배기 챔버에 소통시킨다. 피스톤 아래의 유체 압력 하중이 피스톤 위의 유체 압력 하중보다 크도록 돔형 챔버의 유체 압력이 감소할 때, 피스톤은 밸브 시트로부터 개방 위치로 이동 또는 들어올려져 압력 용기로부터의 유체가 주 밸브 몸체의 출구로부터 흐를 수 있게 한다. 따라서, 압력 용기 내의 유체 압력은 예정된 최대량으로부터 경감 또는 감소된다. 압력 용기로부터의 입구 유체 압력이 예정된 값 이하로 감소할 때, 입구 유체 감지 챔버(파일럿 다이아프램 챔버)에 대한 감소된 입구 유체 압력으로 인해 파일럿 밸브 부재의 폐쇄 위치에 대한 상향 또는 외측 방향으로 다이아프램 및 파일럿 밸브 부재의 복귀를 초래하여 돔형 챔버로부터 배기 챔버 또는 통풍구로의 유체 유동을 차단한다. 피스톤과 감지 부재 사이의 상당히 작은 환형 틈새를 통해 돔형 챔버로 흐르는 입구 유체 압력 유동은 밀폐 위치쪽으로의 유체 반응 밸브 부재의 이동을 위해 돔형 챔버내의 유체 압력을 증가시킨다. 상당히 작은 입구 유체 압력의 증가에 대해, 돔형 챔버 내의 상당히 작은 유체 압력의 감소는 개방 위치쪽으로의 주 밸브 부재의 상당히 작은 이동을 초래한다. 파이프 압력의 비례 증가 또는 감소가 피스톤에 작용하는 돔형 유체 압력의 비례 감소 또는 증가를 초래하므로, 파일럿 밸브의 조절 작용이 제공된다.
본 발명의 파일럿 밸브는 대기와 소통된 돔형 챔버 내의 밸브에서 최대 2.5 psig에서 완전히 개방된다. 그러한 배열은 송풍기의 적용에 바람직한데, 그 이유는 파일럿 밸브가 하류 배관을 수직으로 우회하여 송풍기의 작동개시에 대해 낮은 유동 저항을 제공하기 때문이다.
피스톤과 감지 부재 사이에 밀봉이 없고 상기 피스톤과 유체 입구 감지 부재 사이에 환형 틈새가 제공되지 않으므로 개방 위치쪽으로의 주 유체 반응 밸브 부재의 운동에 대해 최소 마찰 저항이 제공된다. 게다가, 피스톤은 경량 알루미늄 재료로 제작되는 것이 바람직하며 돔 유체 압력에 의해 작동되는 U형 컵 밀봉부가 피스톤과 라이너 사이에 제공되어 돔 압력이 소모되어 거의 제로 압력으로 감소될 때 개방 위치를 향하여 피스톤의 상승 또는 이동 동안 마찰을 최소화한다.
본 발명의 목적은 파일럿 밸브가 주 릴리프 밸브와 일체로 형성되는 파일럿 작동 안전 릴리프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 모듈형이고 유동하는 파일럿 밸브를 가지는 파일럿 작동 안전 릴리프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 송풍기 적용 분야와 같은, 저압 진동 서비스 에서 이용하기 위해 적용된 매우 튼튼한 파일럿 밸브를 가지는 파일럿 작동식 안전 릴리프 밸브를 제공하는 것이다.
다른 목적은 안전 릴리프 밸브용의 매우 컴팩트한 파일럿 밸브를 제공하는 것인데, 안전 릴리프 밸브에는 벤트 챔버가 돔형 챔버와 벤트 챔버에 설치된 조절 스프링을 구비한 입구 유체 감지 챔버 사이에 배치되어 챔버와 최소 높이 사이의 포팅의 최소화를 제공한다.
또 다른 목적은 외측 다이아프램에 고정된 유체 입구 감지 부재가 돔형 챔버내에서 개방 위치로의 이동을 위해 파일럿 밸브 부재를 하방으로 촉구하도록 다이아프램의 외측부로 입구 유체의 유체 소통을 제공하는 파일럿 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백할 것이다.
도 1은 압력 용기에 설치된 본 발명을 포함하고 주 밸브 몸체의 돔형 챔버를 폐쇄하는 캡이 설치된 파일럿 밸브를 도시한 파일럿 작동 안전 릴리프 밸브의 종방향 단면도이며,
도 2 는 유체 입구 감지 부재에 고정된 파일럿 다이아프램으로의 입구 유체 압력과 소통하도록 유체 입구 감지 부재를 수용하는 주 유체 반응 밸브 부재를 폐쇄상태에서 도시한 도 1 의 일부 확대도이며,
도 3 은 돔형 챔버내의 유체 압력이 대기로 배출된 상태에서 개방 압력 릴리프 위치의 주 유체 반응 밸브 부재를 도시한 도 2 와 유사한 도 1 의 부분 확대도이며,
도 4 는 돔형 챔버내의 유체 압력을 배출 챔버 및 벤트로 벤팅하기 위한 파일럿 밸브 부재의 개방 위치를 도시한 도 3 의 부분 확대도이며,
도 5 는 유체 입구 감지 부재의 외측 단부에 고정된 파일럿 다이아프램의 확대 단면도이며,
도 6 은 입구 유체 감지 챔버와 압력 용기 사이에 보조 입구 감지 라인이 마련되어 정확한 입구 감지 압력이 항상 입구 유체 감지 챔버내로 소통되는 것을 보장하는 개량 실시예의 확대 단면도이다.
첨부 도면들 특히, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 예를 들어 탱크, 파이프라인, 또는 송풍기와 같은 압력 용기가 도면부호 "10"으로 부분적으로 도시되어 있다.
압력 용기(10)는 상부 플랜지(12)를 구비하고, 전체적으로 도면부호 "14"로 표시된 주 압력 릴리프 밸브는 압력 용기(10)의 상부 플랜지(12)에 연결된 하부 플랜지(16)를 구비한다. 압력 릴리프 밸브(14)는, 입구(20), 배출구(22), 및 주 밸브 챔버(24)를 포함하고 전체적으로 도면부호 "18"로 표시된 주 밸브 몸체를 구비한다. 주 릴리프 밸브는 주 밸브 몸체(18)내의 라이너(28)내에서 왕복운동하도록 장착된 피스톤 또는 주 유체 응답 밸브 부재(26)를 포함한다. 피스톤(26)은 내측 또는 하부 단부면(32)과 외측 또는 상부 단부면(34) 사이의 중앙 보어(전체적으로 도면부호 "30"으로 도시됨)를 갖는다. 보어(30)의 내측 단부에 인접한 스크린(36)은 입구 유체를 위한 필터로서 작용하며, 볼 체크(37)가 보어(30)내에 장착된다. 하부 면(32)은 O-링(33)을 가지며 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 폐쇄된 정상 작동 상태에서 시트(38)에 안착된다. 볼 체크(37)는 파일럿이 현장 테스트되는 동안 중앙 보어(30) 및 피스톤 면(32) 사이의 유체 유동을 효과적으로 방지한다. U-컵 밀봉부(40)가 피스톤(26)과 라이너(28) 사이에 장착된다.
돔형 챔버(42)는 외측 면(34)에 인접하여 라이너(28)내에 제공되고, 단부 캡(44)은 몸체(18)내로 나사결합되어 돔형 챔버(42)를 위한 밀폐부를 형성한다. 도 1 에 도시된 바와 같이 외측 면(34)에 작용하는 유체 압력 영역(A2)은 내측 면(32)에 작용하는 유체 압력 영역(A1)보다 크며, 그에 따라 정상 작동 상태 동안 피스톤(26)을 폐쇄 위치에 유지하는 돔형 챔버(42)내의 돔 압력과 상이한 유체 압력을 제공한다.
전체적으로 도면부호 "46"으로 도시된 파일럿 밸브는 나사부(50)에서 주 밸브 몸체(18)상의 단부 캡(44)에 나사결합된 파일럿 밸브 몸체(48)를 구비한다. 외측의 파일럿 캡(51)은 몸체(48)에 고정된다. 그에 따라, 파일럿 밸브 구조물(46)은 주 유체 반응 밸브 부재 또는 피스톤(26)의 축방향으로 연장하고, 파일럿 밸브 구조물(46)이 주 압력 릴리프 밸브(14)와 일체로 형성되도록 단부 캡(44)상에 장착된다. 파일럿 밸브 몸체(48)는 전체적으로 도면 부호 "52"로 표시된 중앙 보어를 포함하며, 상기 중앙 보어는 외측의 큰 직경 보어부(54), 배출 챔버를 형성하는 중간 직경의 중간 보어부(배기 챔버)(56) 및, 하부의 작은 직경 보어부(58)를 포함한다. 일부의 경우에, 단부 캡(44)을 몸체(48)의 일체형 부분으로 형성하는 것이 바람직할 수도 있다.
전체적으로 도면부호 "60"으로 도시된 유체 입구 감지 부재는 피스톤(26)의 보어(30)내에 수용되고 파일럿 보어부(54, 56 및 58)를 통해 연장하는 하단부(62)를 구비한다. 유체 입구 감지 부재(60)는 전체 길이에 걸쳐 연장하는 중앙 보어(61)를 가진다. 감지 부재(60)의 외측 단부는 감지 부재(60)의 단부상으로 나사결합된 너트(66)에 의해 전체적으로 도면부호 "65"로 도시된 다이아프램에 고정된다. 배출 챔버를 형성하는 중간 보어부(56)내에 장착된 조절 스프링(67)은 감지 부재(60) 주위로 연장하며, 스프링 조절 너트(68)는 감지 부재(60) 주위로 나사결합되어 스프링(67)상에 소정의 로드를 제공한다. 스프링(67)은 감지 부재(60) 및 파일럿 다이아프램(65)을 연속적으로 가압한다. 스크류(77)는 너트(68)를 정위치에 유지하고, 회전을 방지하기 위해 너트(68)의 외측 둘레부상의 치형부내에 끼워질 수도 있다.
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 파일럿 밸브 몸체(48)는 하부 보어부(58)에 의해 형성된 파일럿 밸브 시트(70)를 구비하며, 유지 링(74)에 의해 고정된 O-링(72)은 파일럿 밸브 부재를 형성하고 스프링(67)에 의해 파일럿 밸브 시트(70)상의 안착 위치로 연속적으로 가압된다. 감지 부재(60)는 파일럿 몸체(48)의 내측 작은 직경 보어부(58)내에 수용되는 감소 직경부(76)를 구비하여 O-링(72)이 안착되지 않았을 때 파일럿 밸브 시트(70)를 통해 유체가 유동할 수 있게 한다. 도 3 내지 도 5 에서 도면부호 "78" 로 도시된 작은 환형 틈새 또는 제한부는 감지 부재(60) 및 피스톤(26) 사이에 제공되어 돔형 챔버(42) 및 피스톤 보어(30)내의 입구 유체 압력 사이의 제한된 유체 소통을 허락한다. 감지 부재(60)와 피스톤(26) 사이의 상대적인 축방향 운동은 환형 제한부(78)의 세척을 제공하는 작용을 한다. O-링(72) 및 감지 부재(60)에 의해 형성된 파일럿 밸브 부재의 개방 또는 비안착시에, 돔형 챔버(42)로부터의 유체가 외측 필터 스크린(82)을 가지는 배출 챔버(56) 및 배출 포트 또는 벤트 포트(80)를 통해 배출된다. 피스톤(26)내의 큰 직경의 보어부(57)는 O-링(72) 및 유지 링(74)을 수용하도록 제공된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 사이에 탄성 가스켓(75)이 위치하는 파일럿 캡(51) 및 파일럿 몸체(48)는 외측 마진 부분을 따라 다이아프램(65)을 파지한다. 입구 유체 감지 챔버(84)는 다이아프램(65)의 외측의 파일럿 캡(51)에 의해 형성된다. 너트(66)는 감지 부재(60)상에 장착된 금속 플레이트(86)에 대해 다이아프램(65)을 파지한다. 다이아프램(65)은 주 다이아프램 부재(71) 및 내측 다이아프램 부재(69)를 포함하며, 상기 내측 다이아프램 부재(69)는 슬립 링의 외측 자유 마진부가 플레이트(86)를 넘어서 연장하는 상태로 주 다이아프램 부재(71) 및 플레이트(86) 사이에 위치한다. 내측 다이아프램 부재(69)는 주 다이아프램 부재(71)에 고정되지 않으며, 감지 부재(60)의 이동시에 다이아프램 부재(71)가 슬라이딩되는 저마찰의 매끄러운 표면을 제공하여 다이아프램 부재(71)가 플레이트(86)상에 비벼져 마모가 일어나는 것을 방지한다.
상기 상부 체크 또는 외측 다이아프램 부재(73)는 주 다이아프램 부재(71) 상에 장착되고 가스켓(75)으로부터 주 다이아프램 부재(71)의 폭의 중간 위치까지 연장한다. 외측 다이아프램 부재는 주 다이아프램 부재(71)에 고정되지 않는다. 주 다이아프램 부재(71)가 균열 또는 파단된 경우에, 보조 다이아프램 부재(73)가 결함부를 가로질러 연결 및 밀봉하며, 파일럿 밸브가 소정의 압력 설정치에서 개방될 수 있게 한다. 바람직하게, 부재(69, 71 및 73)들은 테프론으로 형성된다.
입구 유체 감지 챔버(84)를 폐쇄시키도록 파일럿 캡(51) 상에 단부 플러그(88)가 장착되어 있다. 테스트 유체 공급원으로부터의 소정의 유체 압력으로 주 유체 응답 밸브 부재(26)의 개방을 테스트하기 위해, 입구 유체 감지 챔버(84)와 유체 소통해 있는 필드 테스트 밸브(90)가 제공된다. 이러한 필드 테스트 밸브(90)로부터 테스트 유체 압력을 적용할 시에, 체크 볼(37)이 보어(30) 내부에 위치하며, 입구 유체 감지 챔버(84)내의 유체 압력이 증가하여 다이아프램(65) 및 감지 부재(60)를 자리에서 이탈된 O-링(72)에 대해 하방으로 이동시키고, 이로써 주 유체 응답 밸브 부재(26)를 개방시키게 하는 돔형 챔버(42)로부터의 유체의 배출을 허용한다. 따라서, 유체 릴리프 밸브가 개방되는 유체 압력이 시험될 수도 있다.
주 밸브 몸체(18) 상에는 수동으로 작동되며 정상적으로 폐쇄된 배출 밸브(blowdown valve; 96)가 장착되어 있는데, 이러한 배출 밸브(96)는 대기에 개방되어 주 밸브 돔형 챔버(42) 내의 압력이 슬롯(97)을 통해 누출되게 한다. 이것은 주 유체 응답 밸브 부재(26)가 상승되게 하고 용기 압력이 감소되게 할 것이다. 이러한 특징은 송풍기 상의 시동 저항(start-up resistance)을 감소시키기 위해 주 유체 응답 밸브 부재(26)가 수동으로 개방되고 압력을 방출시킨다. 이러한 특징은 또한 주 유체 응답 밸브 부재(26)의 작동 가능성을 확인시킨다.
작동
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 주 유체 응답 밸브 부재(26)가 시트(38) 상의 위치에 설치되고, 스프링(67) 상에 소정의 하중을 작용하기 위해 스프링 조절 너트(68)를 조절하여, 유체 입구 압력이 소정의 최대 압력 미만인 경우 파일럿 밸브 시트(70)와 밀봉 결합으로, 그리고 릴리프 밸브(14)의 소정의 설정 압력에서 주 유체 응답 밸브 부재(26)의 개구를 위해서 파일럿 밸브 구조물(46)의 크래킹 유체 압력(cracking fluid pressure)으로 O-링(72)을 안착시키지 않기 위해서 감지 부재(60) 상의 O-링(72)을 가압한다. 압력 용기(10)로부터의 입구(20)내의 입구 유체 압력이 감지 부재(60)의 보어(61)를 통해서 입구 유체 감지 챔버(84)로 소통된 소정의 유체 압력에 도달하면, 챔버(84) 및 감지 부재(60)는 O-링(72)을 안착시키지 않기 위해서 아래로 이동하여 돔형 챔버(42)로부터 배기 챔버(56)와 배기 포트(80)로 유체의 배기를 허용한다. 돔형 챔버(42)내의 유체 압력의 감소시, 영역(A1)상에 작용하는 피스톤(26) 아래의 압력 로드는 영역(A2)상에 작용하는 피스톤(26) 위의 압력 로드보다 크게 되고, 피스톤(26)은 압력 용기(10)와 입구(20)로부터의 입구 유체 압력이 주 압력 릴리프 밸브(14)를 통해 흐르도록 이동되거나 안착되지 않을 것이다. 피스톤(26)이 안착되지 않은 압력은 압력 릴리프 밸브(14)의 설정 압력을 포함한다.
피스톤(26)이 도 3 및 도 4에서 완전 개방 위치로 도시되면, 피스톤(26)은 돔형 챔버(42)내의 돔 압력의 비례 감소로부터 야기하는 입구 압력의 비례 증가시 다양한 개방 위치에서 위치설정하도록 되어 있어서, 피스톤에 적용된 상승력(lift)의 비례 증가를 제공하여 파일럿 밸브 구조물(46)로부터 야기하는 조절 작용을 허용한다.
특히 바람직한 적용예는 송풍기 시동시 저 유동 저항이 있는 송풍기이다. 이것은 돔 유체 압력이 없을 때 쉽게 작용하는 피스톤(26)을 제공함으로써 본 발명에 의해 달성된다. 피스톤(26)은 경량 재료, 바람직하게는 알루미늄으로부터 형성된다. 더욱이, 피스톤 U-컵 밀봉부(40)는 압력 작동식이다. 그러므로, 돔 유체 압력이 거의 제로이면, 라이너(28)상에 최소 마찰 로드가 놓이고, 피스톤(26)은 자유롭게 부유된다.
압력 용기(10)내의 유체 압력의 약화로부터 입구 유체 감지 챔버(84)내의 입구 유체 압력의 감소시, 다이아프램(65)과 감지 부재(60)는 파일럿 밸브 시트(70)상의 O-링(72)의 재안착을 위해서 상향으로 이동됨으로써, 돔형 챔버(42)와 배기 챔버(56)사이의 유체 소통을 차단한다. 감지 부재(60)와 피스톤(26) 사이의 상대적으로 작은 환형 틈새(78)는 피스톤 보어(30)로부터 돔형 챔버(42)로 입구 유체의 제한된 유동을 허용하여 돔형 챔버(42)내의 유체 압력의 증진을 제공함으로써 압력 용기(10)내의 유체 압력이 소정의 작동 압력으로 복귀하면 시트(38)상의 안착 위치로 피스톤(26)을 상향으로 이동시킨다. 파일럿 밸브 구조물(46)의 클래킹 유체 압력 위로, 그러나 주 유체 반응 밸브 부재(26)의 완전 개방을 야기하는 유체 압력 아래로 입구 유체 압력을 변경하는 것은 주 유체 반응 밸브 부재(26)의 조절 작용을 제공할 것이다.
파일럿 작동식 압력 릴리프 밸브(14)는 릴리프 밸브(14)가 150 psig 이상의 압력이 적절할 지라도 5 psig와 150 psig 사이로 작동하는 저압 조절 파일럿 밸브로서 양변위 송풍기 또는 가스 분배 파이프에 특히 이용된다. 주 유체 반응 밸브 부재(26)는 피스톤을 포함하며 파일럿 밸브 구조물이 주 밸브 몸체의 돔형 챔버용 캡상의 피스톤의 축선방향으로 장착되어, 최소의 잠재적인 유체 누설 영역과 또한 상대적으로 낮은 제조비용을 야기한다. 본 발명은 매우 튼튼하고, 예를 들어 송풍기 장치와 같은 저압 진공 서비스에 사용될 수 있는 조정 및 유동 파일럿 밸브를 제공한다.
도 6의 변경예
도 6을 참조하면, 변경 구성이 도시되어 있으며, 여기서 입구 유체 감지 챔버(84A)에 분리 유체 입구 감지 라인을 제공하고 있다. 파일럿 캡(51A)은 보어(53A)를 가지며, 보어(53A)내에 플러그(55A)가 나사결합되어 있으며 플러그(55A)는 O-링 체크 밸브 밀봉부(57A)를 가진다. 볼 체크 부재(59A)는 O-링 체크 밸브 밀봉부(57A)의 원추면에 안착, 폐쇄된 위치로 스프링(61A)에 의해 연속적으로 가압된다. 도면부호 "63A"로 도시한 분리 유체 입구 감지 라인은 압력 용기(10)로 연장하여 압력 용기(10)와 입구 유체 감지 챔버(84A) 사이에 직접 소통을 제공한다. 도 1 내지 도 5의 실시예에 도시한 바와 같이, 감지 부재(60)를 통한 유체 압력이 라인(63A)내의 입구 유체 압력보다 적은 경우에, 체크 밸브(59A)는 안착되지 않고 입구 유체의 입구 유체 감지 챔버(84A)로의 소통을 허용한다. 그러므로, 주 릴리프 밸브(14)의 작동은 가능한 압력 손실이 파일럿 밸브를 통해서 흐르는 입구 유체 압력을 발생할 수 있을 지라도 소정의 설정 압력에서 개방하기 위해 유지될 것이다.
상술한 내용으로부터, 안전 릴리프 밸브용 컴팩트 다이아프램 작동식 파일럿 밸브가 입구 유체 감지 챔버(84)와 돔형 챔버(42)사이에 위치설정된 배기 챔버에 최소의 중량을 제공하는 것은 분명하다. 입구 유체 감지 챔버(84)는 다이아프램(65)의 외향에 위치설정되고 유체 입구 감지 부재(60)는 다이아프램(65)에 고정된다. 배기 챔버(56)내에 스프링(67)을 조정하여 돔형 챔버(42)내의 파일럿 밸브 시트(70)에 O-링(72)을 안착하기 위해서 외향으로 감지 부재(60)를 가압한다. 단일 배기(80)는 배기 챔버(56)에 효과적이고, 이는 또한 스프링 챔버로 작용한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하였지만, 이러한 바람직한 실시예의 변경 및 개조가 당업자에게 가능함이 분명하다. 그러나, 이러한 변경 및 개조는 다음의 청구 범위에 기재되어 있는 바와 같은 본 발명의 요지 및 범주내에 있음을 명백히 이해되어야 한다.

Claims (21)

  1. 압력 용기내의 유체 압력을 경감하기 위한 밸브 조립체로서,
    입구, 주 밸브 챔버, 및 출구를 가지는 주 밸브 몸체,
    상기 압력 용기의 유체 압력 경감을 위해 상기 입구에 대해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서의 왕복 운동을 위해 상기 주 밸브 챔버에 장착되는 주 유체 응답 밸브 부재,
    상기 유체 응답 밸브 부재의 외측 단부에 인접한 돔형 챔버, 및
    상기 유체 응답 밸브 부재와 축선방향으로 정렬하여 상기 주 밸브 몸체에 장착되고 상기 돔형 챔버의 외측 단부를 형성하는 파일럿 밸브 구조물을 포함하며,
    상기 파일럿 밸브 구조물은 다이아프램 및 상기 다이아프램과 함께 이동하기 위해 상기 다이아프램에 고정되는 유체 입구 감지 부재를 포함하며, 상기 유체 입구 감지 부재는 상기 입구와 유체 소통되는 내측 단부 및 상기 다이아프램을 통하여 연장되고 상기 다이아프램의 외측부와 유체 소통되는 외측 단부를 가져 상기 다이아프램의 외측부에 입구 유체 감지 챔버를 제공하는,
    밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 응답 밸브 부재가 피스톤인,
    밸브 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤은 상기 입구와 유체 소통되어 상기 피스톤을 통과하여 연장되는 중앙 보어를 가지며,
    상기 유체 입구 감지 부재의 내측 단부는 상기 중앙 보어내에 수용되는,
    밸브 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤에 있는 상기 중앙 보어의 내측 주변부와 상기 유체 입구 감지 부재 사이에 환형 제한부가 제공되어 상기 입구와 상기 돔형 챔버 사이의 유체 유동을 제한하는,
    밸브 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돔형 챔버와 상기 입구 유체 감지 챔버 사이의 배출 챔버, 및 상기 유체 입구 감지 부재에 장착되고 상기 돔형 챔버와 상기 배출 챔버 사이의 밀봉을 위해 상기 돔형 챔버내에 배치되는 파일럿 밸브 부재를 더 포함하는,
    밸브 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유체 입구 감지 부재와 상기 유체 입구 감지 부재상의 파일럿 밸브 부재를 외측 방향으로 연속적으로 가압하기 위해 상기 배출 챔버에 장착되는 조절 스프링을 더 포함하는,
    밸브 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프링에 의해 가해지는 힘을 조절하기 위해 상기 유체 입구 감지 부재에 나사결합되는 조절 너트를 더 포함하는,
    밸브 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 밸브 몸체에 장착되는 단부 캡을 더 포함하며,
    상기 파일럿 밸브 구조물이 상기 단부 캡에 장착되는,
    밸브 조립체.
  9. 압력 용기내의 유체 압력을 경감하기 위한 밸브 조립체로서,
    입구, 주 밸브 챔버, 및 출구를 가지는 주 밸브 몸체,
    상기 압력 용기의 유체 압력 경감을 위해 상기 입구에 대해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이의 왕복 운동을 위해 상기 주 밸브 챔버에 장착되는 피스톤,
    상기 피스톤의 외측 단부에 인접한 돔형 챔버, 및
    상기 피스톤과 축선방향으로 정렬하여 상기 주 밸브 몸체에 장착되고 상기 돔형 챔버의 외측 단부를 형성하는 파일럿 밸브 구조물로서, 다이아프램, 상기 다이아프램의 일측부의 입구 유체 감지 챔버, 상기 입구 유체 감지 챔버와 상기 돔형 챔버 사이의 배출 챔버, 및 상기 피스톤으로부터 상기 입구 유체 감지 챔버로 연장되는 유체 입구 감지 부재를 포함하는 파일럿 밸브 조립체를 포함하며,
    상기 피스톤은 내부에 상기 입구와 유체 소통되는 중앙 보어를 가지며, 상기 유체 입구 감지 부재는 상기 중앙 보어 내에 수용되는 하단부를 가지며 상기 중앙 보어는 입구 유체를 상기 입구 유체 감지 챔버로 소통시키는,
    밸브 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피스톤에 있는 상기 중앙 보어의 내측 주변부와 상기 유체 입구 감지 부재 사이에 환형 제한부가 제공되어 상기 입구와 상기 돔형 챔버 사이의 유체 유동을 제한하는,
    밸브 조립체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 유체 입구 감지 부재는 상기 다이아프램과의 이동을 위해 상기 다이아프램에 고정되고,
    상기 다이아프램과 상기 유체 입구 감지 부재를 상방으로 연속적으로 가압하기 위해 스프링이 상기 배출 챔버에 장착되는,
    밸브 조립체.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 돔형 챔버내의 상기 유체 입구 감지 부재에 장착되고 상기 배출 챔버와 상기 돔형 챔버 사이의 유체의 유동을 제어하도록 안착 위치와 비안착 위치 사이에서 가동되는 파일럿 밸브 부재를 더 포함하는,
    밸브 조립체.
  13. 주 안전 릴리프 밸브용 밸브 몸체 상의 돔형 챔버에 인접한 단부 캡을 장착하기 위해 배치되는 파일럿 밸브 구조물로서,
    개구를 가지는 파일럿 밸브 몸체,
    상기 개구를 통하여 연장되고 상기 돔형 챔버를 통하여 상기 주 안전 릴리프 밸브로 연장되는 하단부를 가지는 유체 입구 감지 부재,
    상기 유체 입구 감지 부재의 상단부에 고정되는 다이아프램,
    상기 다이아프램의 외측부에 인접한 입구 유체 감지 챔버,
    상기 돔형 챔버와 상기 입구 유체 감지 챔버 사이의 상기 밸브 몸체에 있으며, 배출 포트를 포함하는 배출 챔버, 및
    상기 파일럿 밸브 몸체와 상기 유체 입구 감지 부재 사이의 상기 돔형 챔버내에 있는 파일럿 밸브 부재로서, 상기 주 안전 릴리프 밸브의 상기 돔형 챔버와 상기 배출 챔버 사이의 유체의 유동을 제어하도록 안착 위치 및 비안착 위치 사이에서 가동되는 파일럿 밸브 부재를 포함하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브 몸체에 있는 상기 개구 주위에 형성되는 파일럿 밸브 시트를 더 포함하며,
    상기 파일럿 밸브 부재는 상기 유체 입구 감지 부재의 축선방향 이동시 상기 파일럿 밸브 시트상의 안착 위치와 비안착 위치 사이의 이동을 위해 상기 유체 입구 감지 부재 주위에 장착되는 O-링을 포함하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유체 입구 감지 부재를 외측방향으로 미리 정해진 힘하에서 상기 파일럿 밸브 부재의 안착 위치로 가압하는 상기 배출 챔버내의 조절가능한 스프링 부재를 더 포함하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 유체 입구 감지 부재로 나사결합되고 상기 스프링 부재와 결합되어 상기 파일럿 밸브 부재를 안착 위치로 가압하는 상기 스프링의 힘을 조정하는 상기 배출 챔버내의 스프링 조절 너트를 더 포함하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브 몸체에 고정되고 상기 다이아프램을 그 사이에 그리핑하는 파일럿 캡, 상기 다이아프램을 지지하기 위한 상기 유체 입구 감지 부재 상의 금속 플레이트와,
    상기 다이아프램을 클램핑하기 위해 상기 유체 입구 감지 부재에 나사 결합되는 너트로서, 상기 다이아프램은 상기 너트와 상기 금속 플레이트 사이에 위치하는, 너트를 더 포함하며,
    상기 다이아프램은, 상기 금속 플레이트에 대해 반경 방향 내측으로 연장되고 상기 파일럿 캡과 상기 파일럿 밸브 몸체 사이에서 반경 방향 외측으로 클램핑되는 주 다이아프램 부재와,
    상기 금속 플레이트로부터 반경방향 외측으로 연장되는 자유 외측 마진부를 가지는 상기 금속 플레이트와 상기 주 다이아프램 부재 사이의 내측 다이아프램 부재를 포함하며,
    상기 주 다이아프램 부재와 상기 내측 다이아프램 부재는 서로 고정되지 않으며 상기 내측 다이아프램 부재는 상기 주 다이아프램 부재가 상기 다이아프램의 이동 동안 슬라이드될 수 있는 저마찰의 매끄러운 표면을 형성하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파일럿 캡과 상기 파일럿 밸브 몸체 사이에 클램핑되는 상기 주 다이아프램 부재상의 외측 다이아프램 부재를 더 포함하며, 상기 외측 다이아프램 부재는 상기 외측 다이아프램 부재상으로 연장되고 상기 금속 플레이트와 적어도 겹치는 위치로 연장되는 자유 내측 마진부를 가지며, 상기 외측 다이아프램 부재는 상기 주 다이아프램 부재로 비고정되고 상기 주 다이아프램 부재에 대해 밀봉되도록 작용하는,
    파일럿 밸브 구조물.
  19. 압력 용기에서 유체 압력을 경감하기 위한 유체 압력 릴리프 밸브로서,
    입구, 주 밸브 챔버, 및 출구를 가지는 주 밸브 몸체,
    상기 압력 용기의 유체 압력 경감을 위해 상기 입구에 대해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 왕복 운동하기 위해 상기 주 밸브 챔버에 장착되는 주 유체 반응 밸브 부재로서, 전체적으로 원통형상이고 관통하는 축선방향 보어를 가지는 주 유체 반응 밸브 부재,
    상기 주 유체 반응 밸브 부재의 외측 단부에 대향되어 상기 주 밸브 몸체에 장착되는 단부 캡으로서, 상기 주 유체 반응 밸브 부재의 축선 방향 보어와 축선 방향으로 정렬되는 중앙 개구를 가지는 단부 캡,
    상기 주 유체 반응 밸브 부재의 외측 단부와 상기 단부 캡 사이에 형성되는 돔형 챔버, 및
    상기 단부 캡에 장착되고 유체 입구 감지 부재를 가지는 파일럿 밸브 구조물로서, 상기 유체 입구 감지 부재는 상기 단부 캡에 있는 상기 중앙 개구를 통하여 상기 유체 입구 감지 부재와 상기 유체 반응 밸브 부재 사이에 제한된 환형 틈새를 가지는 상기 유체 반응 밸브 부재의 축선방향 보어로 연장하여 상기 입구로부터 상기 돔형 챔버로 제한된 입구 유체 유동을 허용하는, 파일럿 밸브 구조물을 포함하는,
    유체 압력 릴리프 밸브.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 주 밸브 챔버에 장착되고 왕복 운동을 위해 상기 주 유체 반응 밸브 부재를 수용하는 원통형 라이너를 더 포함하는,
    유체 압력 릴리프 밸브.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 돔형 챔버내의 유체 압력으로부터 팽창 상태로 작동하고 상기 돔형 챔버로부터 유체 배출시 개방 위치로의 상기 주 유체 반응 밸브 부재의 이동동안 상기 원통형 라이너에 대해 상대적으로 낮은 마찰 접촉을 제공하는, 상기 원통형 라이너와 상기 주 유체 반응 밸브 부재 사이의 U형 컵 밀봉부를 더 포함하는,
    유체 압력 릴리프 밸브.
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