KR100764694B1 - 고압가스 연료 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브 - Google Patents

고압가스 연료 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연가스 및 수소 연료 차량용 연료 공급 시스템의 메인 체크 밸브에 관한 것으로서, 밸브 몸체를 이루도록 서로 들어맞게 결합되는 원통형의 제 1 하우징과 제 2 하우징, 그리고 내장 부품으로서 코일 스프링형 탄성체와 밸브변(poppet) 및 시트부재(seat member)와 O-링을 포함하며, 상기 시트부재는 환형 몸체의 중심부에 금속재 코어부재가 인서팅(inserting) 또는 아웃서팅(outserting)에 의해 일체화 성형된 구성을 가진다. 이러한 구성에 따르면, 씰(Seal)의 구조강도가 개선되어 연료주입시 씰의 변형을 방지할 수 있으므로, 연료의 누설방지 기능을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.
체크 밸브, 밸브 시트

Description

고압가스 연료 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브{A CHECK VALVE OF FUEL SUPPLY SYSTEM FOR HIGH PRESSURE GAS VEHICLES}
도 1은 본 발명에 의한 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브를 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 체크 밸브에 내장되는 시트부재를 발췌하여 도시해 보인 일부 절제 사시도 및 일부 절제 단면도,
도 4는 도 1의 "A"부를 발췌하여 확대 도시해 보인 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10...체크 밸브 11...제 1 하우징
11a...환형 단턱 12...제 2 하우징
12a...환형 단턱 12b...토출공
13...탄성체(코일 스프링) 14...밸브변(弁; poppet)
15...시트(seat) 15a...시트 환형 몸체
15b...금속 코어부재 16...O-링
본 발명은 체크 밸브(check valve)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압(15 ~ 70 Mpa) 천연가스 및 수소 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브에 관한 것이며, 특히 씰링(Sealing) 재료와 구조의 개선에 의해 연료의 누설방지 기능이 향상된 차량용 연료공급 시스템의 체크 밸브 및 그 기밀용 시트(seat)에 관한 것이다.
일반적으로, 체크 밸브는 배관계통의 운전상태에 따라 자력 개폐가 가능하도록 일방향으로만 유체 흐름을 허용하도록 구성된 밸브로서, 예컨대 천연 가스 차량용 연료탱크에 전단 또는 연료 주입구 후단에 설치되는 메인 체크 밸브는 연료 탱크와 엔진에 주입된 연료의 역류를 방지하기 위한 기능을 수행한다.
만약, 주입된 고압 가스가 연료 탱크나 차량 연료공급 라인으로부터 역류하여 누설될 경우 대형 폭발 사고와 직결되므로, 연료 탱크에 설치되는 매뉴얼 밸브(Manual Valve) 또는 전방변(弁)과는 별도로 메인 연료 공급 라인의 안전을 위해 역지변(弁) 설치가 요구된다.
즉, 차량용 연료 공급 라인에 내장되는 체크밸브는 연료 주입구와 고압 탱크의 중간 라인에 연결되어 주입구의 체크 밸브 파손이나 아이싱(Icing) 현상 등으로 고압 탱크 및 엔진으로 연결되는 연료 라인으로부터 가스가 역류되어 대기로 방출되는 것을 일차적으로 방지하기 위한 목적이며 또한 탱크에 고압 가스를 주입하기 위한 수단이기도 하다.
상기한 바와 같은 차량용 연료펌프의 체크 밸브는 다양한 형식과 종류의 것이 채용되고 있으며, 통상 몸체(Body)와 밸브변(弁; poppet) 또는 볼(ball)과 스프 링 및 시트(seat) 등과 같은 부품을 포함하여 구성된다.
특히, 체크 밸브의 시트는 유로조절면에 고정된 압력 경계로서 밸브의 차단 성능에 직접적인 영향을 주는 매우 간단하나 정밀한 부품으로서, 그 형상 구조와 정밀도가 밸브의 성능을 표시하는 내누설 특성(seat tightness)에 직접적인 영향을 미치게 된다.
한편, 종래의 통상적인 체크 밸브의 시트는 예컨대, 고무재와 같은 압축변형이 가능한 물성치를 가지는 소프트재질을 이용하여 성형한 환형상의 구조체를 주로 사용하고 있으나, 체크 밸브 몸체의 결합 체결시 가해지는 간섭량이 커짐에 따라 내경방향으로의 변형량 커지게 되어 밸브변의 개방시 압력의 영향으로 이탈되거나 유체의 다량 누설을 야기시키는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 차량용 연료펌프의 체크 밸브가 가지는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 밸브 몸체와 시트부재의 개량 설계에 의한 밀폐 구조의 개선에 의해 유체 연료의 누설방지 기능이 향상된 차량용 연료펌프의 체크 밸브를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 고압용 천연가스 및 수소 연료를 공급, 저장하는데 있어서 체크 밸브의 기밀성 및 연료유량(Flow Rate)을 향상시키고, 씰링(Sealing) 기능을 단순화 시켜 제조비용을 줄일 수 있도록 개량된 구조를 가지는 차량용 연료 공급 시스템 및 고압가스 주입장치의 체크 밸브 기밀용 시트 및 실링 구조를 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브는, 중공부의 내주면에 환형 단턱이 형성되어 있는 원통형 제 1 하우징과; 상기 제 1 하우징의 환형 단턱에 선단부가 맞닿게 삽입되도록 결합되며, 중공부의 내주면에 밸브공과 환형 단턱이 형성되어 있는 원통형 제 2 하우징과; 상기 제 2 하우징의 중공부에 신축 가능한 상태로 내장되는 탄성체와; 상기 탄성체의 신축상태에 따라 구속되어 상기 밸브공을 선택적으로 개폐하도록 이동 가능하게 설치되며, 상기 제 1 하우징의 환형 단턱과 상기 탄성체의 사이에 위치하도록 상기 제 2 하우징의 선단부에 내장되는 밸브변과; 상기 제 1 하우징의 단턱부와 상기 제 2 하우징의 선단부 사이에 개재되도록 설치되는 시트부재와; 상기 제 1 하우징의 선단부와 제 2 하우징의 단턱부 사이에 개재되도록 설치되는 씰링부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 바와 같은 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브 기밀용 시트는, 환형 몸체의 중심부에 이종재질로 일체화 성형된 코어부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브 및 그 기밀용 시트에 있어서, 상기 시트부재는 상기 제 1 하우징의 환형 단턱과 상보적으로 들어맞는 외형면을 가지는 환형 몸체와, 그 환형 몸체의 중심부에 이종재질로 일체화 성형된 코어부재를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 하우징의 환형 단턱은 가장자리가 소정 깊이 함몰된 요홈 형태로 형성되며, 상기 시트부재의 환형 몸체는 상기 제 1 하우징의 요홈형 환형 단턱과 면접촉이 가능하도록 외주측에서 내주측으로 하향 경사진 굴곡면을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 시트부재의 코어부재는 금속재질로 이루어진 것이 바람직하며, 특히 스테인레스강이 인서팅(inserting) 또는 아웃서팅(outserting) 공정에 의해 코어부재로 일체화 성형되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브 및 그 기밀용 시트부재를 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 연료펌프의 체크 밸브(10)는, 밸브 몸체를 이루도록 서로 들어맞게 결합되는 원통형의 제 1 하우징(11)과 제 2 하우징(12), 그리고 내장 부품으로서 코일 스프링형 탄성체(13)와 밸브변(poppet; 14)과 시트부재(seat member; 15) 및 O-링형 씰링부재(16)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 하우징(11)은 중공부의 내주면이 중심부로 소정 높이 돌출되도록 형성된 환형 단턱(11a)을 가지며, 상기 환형 단턱(11a)을 중심으로 광협의 2단 구조 관로가 형성되고, 양단부가 관통된 원통형의 구조를 가진다.
본 발명에 따르면, 상기 환형 단턱(11a)은 가장자리가 움푹 파여지도록 가공 형성된 요홈형 구조를 가진다.
상기 제 2 하우징(12)은 중공부의 내주면이 중심부로 소정 높이 돌출되도록 형성된 환형 단턱(12a)과 통공형으로 가공 형성된 복수의 토출공(12b)을 가지며, 상기 환형 단턱(12a)을 중심으로 광협의 2단 구조 관로가 형성되고, 양단부가 관통 된 원통형의 구조를 가진다.
상기 제 2 하우징(12)은 선단부가 상기 제 1 하우징(11)의 환형 단턱(11a)에 맞닿도록 삽입되어 결합된다.
상기 탄성체(13)는 예컨대, 코일 스프링을 유효하게 채용할 수 있으며, 상기 제 2 하우징(12)의 환형 단턱(12a)에 의해 끝단부의 세팅 위치가 구속되어 신축 가능한 상태로 중공부에 내장된다.
상기 밸브변(poppet; 14)은 상기 제 1 하우징(11)의 환형 단턱(11a)과 상기 탄성체(13)의 사이에 위치하도록 상기 제 2 하우징(12)의 선단부에 내장된다. 이러한 설치 구조에 따르면, 상기 밸브변(14)은 상기 탄성체(13)의 신축상태에 따라 구속되어 위치 이동하게 됨으로써, 상기 밸브공(12b)을 선택적으로 개폐하게 된다.
상기 시트부재(15)는 상기 제 1 하우징(11)의 단턱부(11a)와 상기 제 2 하우징(12)의 선단부 사이에 개재되도록 설치된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 시트부재(15)는 상기 제 1 하우징(11)의 요홈형 환형 단턱(11a)과 상보적으로 들어맞는 외형면을 가지도록 외주측에서 내주측으로 하향 경사진 굴곡면(15c)(15d)을 가지는 도너츠형태의 환형 몸체(15a)와, 그 환형 몸체(15a)의 중심부에 이종재질로 일체화 성형된 코어부재(15b)를 포함하여 구성되는 점에 특징이 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 환형 몸체(15a)의 경사진 굴곡면 15c 및 15d는 각각 서로 다른 각도 a 및 b로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경사 구조는 상기 제 1 하우징(11)의 요홈형 환형 단턱(11a)과 상보적으로 들어맞는 외형면을 가지도록 성형하기 위한 것으로서, 경사진 굴곡면 15c 의 경사각 a는 경사진 굴곡면 15d의 b 보다 축선 c에 대해 더 큰 경사각을 가지도록 형성되며, 각각 70도(1도 전후의 공차를 포함) 및 60도(1도 전후의 공차를 포함)로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 시트부재(15)의 환형 몸체(15a)는 예컨대, 고무와 같은 합성수지재가 적용되며, 상기 시트부재(15)의 코어부재(15b)는 예컨대, 스테인레스강과 같은 금속재가 인서팅(inserting) 또는 아웃서팅(outserting) 공정에 의해 일체화 성형된다.
도 4를 참조하면, 상기 씰링부재(16)는 예컨대, 오일씰과 같은 O-링이 채택될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 하우징(11)의 선단부 내측과 상기 제 2 하우징(12)의 단턱부 외측 사이에는 상기 씰링부재(16)의 안착을 허용하도록 가공 형성된 공간부(s)가 구비된다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브(10) 및 그 기밀용 시트부재(15)에 따르면, 밸브 몸체를 이루는 제 1 하우징(11)의 요홈형 환형 단턱(11a)과 시트부재(15)의 경사진 굴곡면(15c)가 상보적으로 들어맞는 외형면을 가지는 동시에, 시트부재(15)의 내부에는 금속재 코어부재(15b)가 일체화 성형된 구성을 가짐에 따라 체크 밸브 몸체의 결합 체결시 가해지는 간섭량과 밸브변의 개방시 압력에 대한 영향에 적절히 대응하여 적응할 수 있는 변형량과 버팀 강도를 보유함으로써, 유체 저항에 충분히 견뎌 낼 수 있도록 설계되어 이탈 방지는 물론 밀폐 정밀도를 보다 향상시킬 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 차량용 연료펌프의 체크 밸브 및 그 기밀용 시트부재에 따르면, 인라인형(In-line type)의 밸브 몸체와 시트부재의 개량 설계에 의한 밀폐 구조의 개선에 의해 이탈방지는 물론 유체 연료의 누설방지 기능을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 중공부의 내주면에 가장자리가 소정 깊이 함몰된 요홈 형태의 환형 단턱이 형성되어 있는 원통형 제 1 하우징(11)과;
    상기 제 1 하우징의 환형 단턱에 선단부가 맞닿게 삽입되도록 결합되며, 중공부의 내주면에 밸브공과 환형 단턱이 형성되어 있는 원통형 제 2 하우징(12)과;
    상기 제 2 하우징의 중공부에 신축 가능한 상태로 내장되는 탄성체(13)와;
    상기 탄성체의 신축상태에 따라 구속되어 상기 밸브공을 선택적으로 개폐하도록 이동 가능하게 설치되며, 상기 제 1 하우징의 환형 단턱과 상기 탄성체의 사이에 위치하도록 상기 제 2 하우징의 선단부에 내장되는 밸브변(14)과;
    상기 제 1 하우징의 단턱부와 상기 제 2 하우징의 선단부 사이에 개재되도록 설치되며, 상기 제 1 하우징의 환형 단턱과 상보적으로 들어맞는 외형면을 가지는 환형 몸체(15a)와 상기 환형 몸체의 중심부에 금속재질로 일체화 성형된 코어부재(15b)를 구비하고, 상기 환형 몸체(15a)가 상기 제 1 하우징의 요홈형 환형 단턱과 면접촉이 가능하도록 외주측에서 내주측으로 하향 경사진 굴곡면을 가지도록 형성된 시트부재(15)와;
    상기 제 1 하우징의 선단부와 제 2 하우징의 단턱부 사이에 개재되도록 설치되는 씰링부재(16);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료펌프의 체크 밸브.
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