KR100918021B1 - 폭발 릴리이프 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순한 구조 및 공정으로 제작될 수 있어 생산성을 향상시키고 원가를 저감시킬 수 있으면서도, 화염 분출 차단 및 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있는 폭발 릴리이프 밸브에 관한 것으로,

본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브는, 크랭크 케이스의 내부와 연통되는 개구부가 형성되어 있는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 일정 간격을 두고 설치되는 커버 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 베이스 플레이트의 개구부를 폐쇄/개방 상태로 하는 밸브 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이의 가스 배출 경로 상에 배치되어, 배출 가스의 화염제거 및 냉각 작용을 수행하는 화염 방벽층을 구비하는 폭발 릴리이프 밸브에 있어서, 상기 화염 방벽층은, 일정 폭의 다공 금속스트랩을, 각각의 면이 회전축에 평행하게 적층되도록 다층 권취되어 형성되되, 권취되는 각각의 층간 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 바, 본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브에 따르면, 단일 권취 공정에 의한 단일 부품으로 구성되므로 단순한 구조 및 공정으로 화염 방벽층을 형성할 수 있게 된다.

폭발 릴리이프 밸브, 화염 방벽층, 다공 금속스트랩, 금속망, 간격 유지, 엠보싱

Description

폭발 릴리이프 밸브{Explosive Relief Valve}

본 발명은 폭발 릴리이프 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단순한 구조 및 공정으로 제작될 수 있어 생산성을 향상시키고 원가를 저감시킬 수 있으면서도, 화염 분출 차단 및 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있는 폭발 릴리이프 밸브에 관한 것이다.

폭발 릴리이프 밸브(Explosive Relief Valve)는 선박이나 자동차용 내연 기관의 크랭크 케이스에 장착되어, 크랭크 케이스 내부에 오폭 등에 의해 이상 고압이 발생하는 경우 크랭크 케이스 내부의 가스를 외부로 방출함으로서 크랭크 케이스 내부의 압력이 정상 압력 이하를 유지하도록 하는 장치이다.

그러나, 오폭에 의한 고온의 화염이 그대로 외부로 방출되는 경우, 크랭크 케이스 주위의 사람이나 각종 기계 장치가 치명적인 피해를 입게 되므로, 폭발 릴이이프 밸브의 가스배출 경로에는 화염이 외부로 분출되는 것을 차단하여 주기 위한 화염 방벽층(Flame Barrier)이 설치된다.

도 1은, 국내 등록특허공보 제10-767283호에 개시되어 있는, 종래 폭발 릴리 이프 밸브의 일례를 나타내는 도면으로, 폭발 릴리이프 밸브는, 크랭크 케이스의 내부와 연통되는 개구부(1a)가 형성되어 있는 베이스 플레이트(1)와, 베이스 플레이트와 일정 간격을 두고 설치되는 커버 플레이트(2)와, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 스프링(4)에 의해 탄성 지지되어 베이스 플레이트의 개구부(1a)를 폐쇄/개방 상태로 하는 밸브 플레이트(3)와, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이의 가스 배출 경로 상에 배치되어, 배출 가스의 화염제거 및 냉각 작용을 수행하는 화염 방벽층(6)으로 구성된다.

화염 방벽층(6)은, 주름 금속스트립(Corrugated Metal Strap)을 수평방향으로 다층 권취하여 형성된 화염 제거층(6a)과 금속선재를 격자상으로 얽어 형성된 금속망(Metal Mesh)을 수직 방향으로 다층 권취하여 형성된 화염열제거 보조층(6b)으로 구성된다. 화염 제거층(6a)은, 가스의 배출 통로를 주름판 사이의 좁은 통로로 한정함으로서, 배출 가스 중의 화염이 점진적으로 감소되도록 함과 동시에 배출 가스 중의 열을 흡수하여 냉각 작용을 수행하게 되나, 전열 면적을 크게 하기 위해 화염 제거층(6a)을 어느 정도 이상 크게 형성하는 경우, 유로 저항이 커져서 가스 배출 작용 자체에 악영향을 미치게 된다.

따라서, 화염열제거 보조층(6b)은 금속망의 넓은 전열 면적을 이용하여 배출 가스 중의 열을 흡수하는 것으로서, 배출가스의 유로 저항을 증대 시키지 않으면서 화염 제거층(6a)의 배출가스 냉각 작용을 보충해 주는 역할을 하게 된다.

미설명 부호 5는 베이스 플레이트와 커버 플레이트의 간격을 일정 각격으로 유지해 주기 위한 스페이서 파이프(Spacer Pipe)를 나타낸다.

그러나, 종래 폭발 릴리이프 밸브의 화염 방벽층(6)은, 주름 금속스트랩의 각면이 회전축에 직각 방향으로 적층되도록 권치되어 형성되는 화염 제거층(6a)과, 금속망의 각면이 회전축에 평행하게 적층되도록 권취되여 형성되는 화염열제거 보조층(6b)을 각각 별도의 부품으로 제작한 후, 베이스 플레이트 상의 각각의 적정 위치에 배치하여 조립 작업을 수행해야 했으므로, 제작 공정 및 구조가 복잡하였으며, 그로 인해 제조 원가가 상승한다는 문제점이 있었다.

또한, 주름 금속스트랩을 다층으로 권취하는 공정 중에, 각 층의 주름판이 통로를 형성하지 못하고 겹쳐지는 부분이 다수 발생하며, 심한 경우, 요구되는 적절한 통로 단면적을 확보하지 못해 유로 저항이 커짐으로서 가스 배출에 의한 감압 성능 자체를 만족시키지 못하게 되어 불량품으로 처리되는 경우가 빈번히 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 종래 폭발 릴리이프 밸브의 화염 방벽층과 관련된 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 단순한 구조 및 공정으로 제작될 수 있어 생산성을 향상시키고 원가를 저감시킬 수 있는 폭발 릴리이프 밸브를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 요구되는 적절한 가스배출통로 면적이 안정적으로 확보되도록 함으로서, 가스 배출에 의한 감압 성능에 악영향을 미치지 않으면서도 화염 분출 차단 및 배출 가스의 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있는 폭발 릴리이프 밸브를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브는, 크랭크 케이스의 내부와 연통되는 개구부가 형성되어 있는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 일정 간격을 두고 설치되는 커버 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 베이스 플레이트의 개구부를 폐쇄/개방 상태로 하는 밸브 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이의 가스 배출 경로 상에 배치되어, 배출 가스의 화염제거 및 냉각 작용을 수행하는 화염 방벽층을 구비하는 폭발 릴리이프 밸브에 있어서, 상기 화염 방벽층은, 일정 폭의 다공 금속스트랩을, 동심 원통형으로 다층 권취하여 형성되되, 다층으로 권취되는 상기 다공 금속스트랩의 층간 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단을 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 미세공이 다수 형성되어 있는 다공 금속스트랩을 동심 원통형으로 여러 층 권취하되, 각 층간이 일정 간격 이격된 상태를 유지하도록 한다면, 미세공이 서로 겹쳐질 염려 없이 각 층과 층 사이에 지그재그 상으로 좁은 가스 배출통로를 형성함으로서 배출 가스 중의 화염을 점진적으로 감소시킬 수 있다는 점에 착안하여 이루어 진 것으로서, 본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브에 따르면, 단일 권취 공정에 의한 단일 부품으로 구성되므로 단순한 구조 및 공정으로 화염 방벽층을 형성할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 요구되는 적절한 가스배출통로 면적을 안정적으로 확보하면서도, 원주 방향으로 다층 권취되는 다공 금속스트랩에 의해 충분한 전열면적이 확보될 수 있으므로 가스 배출에 의한 감압 성능에 악영향을 미치지 않으면서 배출 가스의 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

또한, 다공 금속스트랩의 각 층간에 공간이 확보되므로, 배출 가스의 열에 의한 금속 스트랩의 팽창을 각 층에서 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.

한편, 간격 유지수단은, 다공 금속 스트랩의 권취시 층과 층간에 간격을 두고 권취될 수 있도록 함과 동시에, 권취 공정 후에도 간격이 유지되도록 할 수 있으면 어느 것이나 무방하나, 다공 금속스트랩에 다수의 엠보싱부를 성형 가공하여 간격 유지수단을 형성하는 경우, 금속스트랩에 통공을 형성하는 프레스 금형에 엠보싱부을 형성하기 위한 돌출부 및 요입부를 형성함으로서, 별도의 추가 공정이나 추가 재료를 사용하지 않고도, 금속스트랩에 대한 프레스 공정과 동시에 간격 유지수단을 형성할 수 있게 된다.

엠보싱부는 다공 금속스트랩의 구멍과 구멍 사이에 작은 크기의 원형 돌출부를 성형하여 구성하거나 금속 스트랩의 길이방향을 따라 띠 형상으로 성형하여 구성하는 것이 가능하다.

한편, 다공 금속스트랩의 권취시, 금속망을 상기 다공 금속스트랩과 서로 겹쳐진 상태로 권취하여, 가스 배출 경로에 다공 금속스트랩층과 금속망층이 교대로 배치되도록 함으로서, 다공 금속스트랩이 일정 간격 이격되도록 하는 것도 가능하다.

간격 유지수단을 이와 같이 형성하는 경우, 다공 금속 스트랩 사이의 간격을 금속망의 두께에 해당되는 간격으로 일정하게 유지할 수 있게 된다.

또한, 금속망을 구성하는 선재의 표면적에 의해 전열 면적이 증대되므로, 금속망이 간격 유지 기능뿐만 아니라 배출가스 냉각 작용을 보충해 주는 화염열제거 보조층 역할을 수행함으로서 배출 가스의 냉각 작용을 더욱 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

전열 면적을 증대시키기 위한 또 다른 방안으로 다공 금속스트랩을 평판이 아닌 주름살 또는 물결 모양으로 성형한 후 권취하는 것도 가능하다. 전술하였듯이, 본 발명에 따른 화염 방벽층은 다공 금속스트랩의 각 층간에 공간이 확보되어, 배출 가스의 열에 의한 금속 스트랩의 팽창을 각 층에서 효과적으로 흡수할 수 있으므로, 화염 방벽층을 단일체로 권취하여 폭발 릴리이프 밸브에 배치하는 것이 구 조, 공정 단순화나 원가 절감 측면에서 바람직하나, 대형 엔진에 적용되는 경우 등과 같이 폭발 릴리이프 밸브 사이즈가 커지는 경우 화염 방벽층을 별도로 권취된 복수의 부품으로 형성하여 각각의 화염 방벽층 사이에 일정 공간을 두고 동심으로 배치하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브에 따르면, 다공 금속스트랩을 권취하는 단순한 구조 및 공정으로 화염 방벽층을 형성할 수 있게 된다.

또한, 요구되는 적절한 가스배출통로 면적을 안정적으로 확보하면서도, 원주 방향으로 다층 권취되는 다공 금속스트랩에 의해 충분한 전열면적이 확보될 수 있으므로 가스 배출에 의한 감압 성능에 악영향을 미치지 않으면서 배출 가스의 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

또한, 다공 금속스트랩의 각 층간에 공간이 확보되므로, 배출 가스의 열에 의한 금속 스트랩의 팽창을 각 층에서 효과적으로 흡수할 수 있게 된다.

또한, 간격 유지수단으로서 다공 금속스트랩 사이에 금속망을 배치하는 경우, 다공 금속 스트랩 사이의 간격을 금속망의 두께에 해당되는 간격으로 일정하게 유지할 수 있게 될 뿐만 아니아, 금속망을 구성하는 소선의 표면적에 의해 전열면적이 증대되므로, 금속망이 간격 유지 기능뿐만 아니라 배출가스 냉각 작용을 보충해 주는 화염열제거 보조층 역할을 수행함으로서 배출 가스의 냉각 작용을 더욱 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브의 일 실시예를 나타내는 도면으로, 도 2는 폭발 릴리이프 밸브의 정 단면도로 좌측은 밸브의 폐쇄 상태, 우측은 개방 상태를 나타내는 도면, 도 3은 폭발 릴리이프 밸브의 평면도, 도 4는 화염 방벽층의 일부를 나타내는 평단면도, 도 5a는 다공 금속스트랩의 일부 절결 평면도, 도 5b는 금속망의 일부 절결 평면도, 도 6은 화염 방벽층의 제조 공정을 나타내는 개념도를 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 폭발 릴리이프 밸브는 크랭크 케이스의 내부와 연통되는 개구부(1a)가 형성되어 있는 베이스 플레이트(1)와, 베이스 플레이트와 일정 간격을 두고 설치되는 커버 플레이트(2)와, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 스프링(4)에 의해 탄성 지지되어 베이스 플레이트의 개구부(1a)를 폐쇄/개방 상태로 하는 밸브 플레이트(3)와, 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이의 가스 배출 경로 상에 배치되어, 배출 가스의 화염제거 및 냉각 작용을 수행하는 화염 방벽층(10)을 구비하는 전체적인 구성은 종래와 차이가 없으나, 화염 방벽층(10)의 구성에 특징이 있는 바, 본 실시예의 화염 방벽층(10)은, 일정 폭의 다공 금속스트랩(11)을, 각각의 면이 회전축에 평행하게 적층되도록 다층 권취하여 형성하되, 도 6에 도시된 바와 같이, 금속망(12)을 다공 금속스트랩(11)과 서로 겹쳐진 상태로 함께 권취 함으로서, 베이스 플레이트(1)와 커버 플레이트(2) 사이의 가스 배출 경로에, 반경 방향으로 다공 금속스트랩(11)층과 금속망(12)층이 교대로 배치되도록 구성된다.

다공 금속스트랩(11)층은 다수의 통공(11a)이 펀칭 가동되어 있는 롤로 말려져 있는 다공 금속 스트랩(11)을 안내 롤러(13a, 13b)를 거쳐 권취 롤러(14)에 공급하여 각각의 면이 회전축에 평행하게 적층되도록 다층 권취하여 형성된다.

다공 금속스트랩(11)의 통공(11a)은, 권취된 상태의 다공 금속스트랩(11)층의 가장 내측에 위치하는 층에 위치하는 각각의 통공(11a)의 개구 면적의 합이 베이스 플레이트(1)의 개구부(1a)의 면적보다 적어도 같거나 크게 되도록 형성된다.

금속망(12)은 선재를 격자상으로 얽어서 형성되며, 롤로 말려져 있는 금속망을 안내 롤러(13c, 13b)를 거쳐 권취 롤러(13)에 공급하되, 안내 롤러(13b)를 거치면서 다공 금속스트랩(11)과 서로 겹쳐진 상태로 권취 롤러(14)에 공급됨으로서, 반경 방향으로 다공 금속스트랩(11)층과 금속망(12)층이 교대로 배치되며 권취된다.

이와 같은 권취 작업에 의해 요구되는 두께로 화염 방벽층(10)이 형성되면, 다공 금속스트랩(11)과 금속망(12)을 절단한 후, 권취 상태가 유지되도록 절단 단부 등의 적절한 위치에 브레이징 공정을 수행함으로서 화염 방벽층의 제작이 완료된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 화염 방벽층은, 단일 권취 공정에 의한 단일 부품으로 구성되므로, 단순한 구조 및 공정으로 제작할 수 있으며, 요구되는 적절한 가스배출통로 면적을 안정적으로 확보하면서도, 원주 방향으로 다층 권취되 는 다공 금속스트랩(11)층 및 선제로 이루어진 금속망에 의해 충분한 전열면적이 확보될 수 있으므로 가스 배출에 의한 감압 성능에 악영향을 미치지 않으면서 배출 가스의 냉각 작용을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

도 7a, 도7b는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도 및 그 평면도로서, 화염 방벽층을 별도로 권취된 두 개의 부품으로 형성하여 각각의 화염 방벽층(10a, 10b) 사이에 공간부(10c)을 두고 동심으로 배치한 실시예를 나타내는 바, 대형 엔진에 적용되는 경우 등과 같이 폭발 릴리이프 밸브 사이즈가 커지는 경우에는, 화염 방벽층의 권취 작업이나 취급의 용이성을 고려할 때 본 실시예를 따르는 것이 바람직하다.

도 8a, 8b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 화염 방벽층을 형성하는 다공 금속스트랩(11)의 일부 절결 평면도 및 권취 상태 일부 단면도를 나타내는 바, 다공 금속스트랩(11)의 통공(11a)과 통공(11a) 사이의 면에 엠보싱부(11b)를 성형 가공하여, 다공 금속스트랩(11)의 권취 작업시, 다공 금속스트랩의 일측으로 돌출 성형된 엠보싱부(11b)에 의해 권취 층간의 간격이 유지되도록 한 실시예를 나타낸다.

본 실시예에 따르면, 금속스트랩에 통공(11a)을 형성하는 프레스 금형에 엠보싱부(11b)을 형성하기 위한 돌출부 및 요입부를 형성함으로서, 별도의 추가 공정이나 추가 재료를 사용하지 않고도, 금속스트랩에 대한 프레스 공정과 동시에 간격 유지수단을 형성할 수 있게 된다.

도 1은 종래 폭발 릴리이프 밸브의 일례를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발 릴리이프 밸브의 정 단면도로, 좌측은 밸브의 폐쇄 상태, 우측은 개방 상태를 나타내는 도면.

도 3은 폭발 릴리이프 밸브의 평면도.

도 4는 화염 방벽층의 일부를 나타내는 평단면도.

도 5a는 다공 금속스트랩의 일부 절결 평면도.

도 5b는 금속망의 일부 절결 평면도.

도 6은 화염 방벽층의 제조 공정을 나타내는 개념도.

도 7a, 도7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폭발 릴리이프 밸브의 정단면도 및 평면도.

도 8a, 8b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 화염 방벽층을 형성하는 다공 금속스트랩의 일부 절결 평면도 및 권취 상태 일부 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 화염 방벽층 11 ; 다공 금속스트랩

12 ; 금속망 11b ; 엠보싱부

Claims (4)

1. 크랭크 케이스의 내부와 연통되는 개구부가 형성되어 있는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 일정 간격을 두고 설치되는 커버 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 스프링에 의해 탄성 지지되어 상기 베이스 플레이트의 개구부를 폐쇄/개방 상태로 하는 밸브 플레이트와, 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이의 가스 배출 경로 상에 배치되어, 배출 가스의 화염제거 및 냉각 작용을 수행하는 화염 방벽층을 구비하는 폭발 릴리이프 밸브에 있어서,

   상기 화염 방벽층은, 일정 폭의 다공 금속스트랩을, 동심 원통형으로 다층 권취하여 형성되되, 다층으로 권취되는 상기 다공 금속스트랩의 층간 간격을 유지하기 위한 간격 유지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 폭발 릴리이프 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 간격 유지수단은, 상기 다공 금속스트랩에 다수의 엠보싱부를 성형 가공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발 릴리이프 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 간격 유지수단은, 상기 다공 금속스트랩의 권취시, 금속망을 상기 다공 금속스트랩과 서로 겹쳐진 상태로 권취하여 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발 릴리이프 밸브.
4. 제 1 항내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 화염 방벽층은, 별도로 권취된 복수의 부품으로 형성되어, 각각의 화염 방벽층의 사이에 일정 공간을 두고 동심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 폭발 릴리이프 밸브.

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