KR100974386B1 - 밸브 요소 - Google Patents

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마리오프 코퍼레이션 오이
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Abstract

밸브 요소(3, 6, 10)는 프레임과, 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구와, 입구와 출구를 연결하는 통로와, 파열되지 않은 때에는 입구로부터 출구로의 통로를 폐쇄하는 적어도 하나의 파열 디스크(13, 35, 63) 또는 이와 동등의 것과, 파열디스크를 뚫기 위한 천공요소 등을 구비한 피스톤 요소(15, 36, 65)를 포함하여 구성된다. 피스톤 요소(15, 36, 65)가 압력매체용 통로(17, 39, 67)를 구비하고, 상기 통로는 하나의 제 1 측면으로부터 하나의 제 2 측면으로 피스톤 요소를 관통하여 축방향으로 연장되며, 피스톤을 관통하는 상기 통로는 파열 디스크(13, 35, 63)가 천공된 후에 압력매체의 통로의 일부를 형성한다.

Description

밸브 요소{VALVE ELEMENT}
본 발명은 청구항 1의 서문에 규정된 바와 같은 밸브 요소에 관한 것으로서, 프레임과, 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구와, 입구와 출구를 연결하는 통로와, 파열되지 않은 때에는 입구로부터 출구로의 통로를 폐쇄하는 적어도 하나의 파열 디스크(burst disk) 또는 이와 동등의 것과, 파열디스크를 뚫기 위한 천공요소(piercing element) 등을 구비한 피스톤 요소를 포함하여 구성된다.
본 발명의 주제에 상응하는 장치가 DE 2635076 A호의 명세서로부터 공지되어 있다. 이 기술의 결점 중의 하나는 천공요소가 압력의 작용에 의해 원래의 위치로 되돌려져서, 천공작용에 의해 분리되었을 수도 있는 파열 디스크의 조각이 부분적으로 통로를 차단하여 압력매체의 흐름에 장애를 형성한다는 것이다. 또한, 천공요소는 디스크에서 원하는 크기의 구멍을 생성하기 위하여 파열 디스크를 완전히 관통하여야 한다. 천공 이동이 어떠한 이유로 불완전하게 실행되면, 원하는 크기의 구멍을 생성하지 못한다.
본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 회피할 수 있는 완전히 새로운 타입의 해결책을 달성하는 것이다. 본 발명의 목적은, 특히 소화장치에서 사용될 수 있는 신뢰할만한 장치를 제조하는 것이다.
본 발명의 장치는, 피스톤 요소가 압력매체용 통로를 구비하고, 상기 통로는 하나의 제 1 측면으로부터 하나의 제 2 측면으로 피스톤 요소를 관통하여 축방향으로 연장되며, 피스톤을 관통하는 상기 통로는 파열 디스크가 천공된 후에 압력매체의 통로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치는 청구항 2 ~ 7에 서술된 바를 추가적인 특징으로 한다.
본 발명의 해결책은 많은 중요한 이점을 갖는다. 피스톤을 통과한 통로는, 피스톤-천공기 조합쪽보다 파열 디스크의 반대쪽에서 더 높은 압력이 우세할 때에도 디스크가 천공된 후에 피스톤이 파열디스크를 향하여 효과적으로 가압되는 것을 보장한다. 본 발명의 해결책은 누출이 방지되고 신뢰가능하다. 피스톤을 통과하여 형성된 채널을 압력매체의 통로의 일부로 함으로써, 모든 상황에서 일정한 직경을 가지는 통로가 달성된다.
도 1은 본 발명에 의한 장치의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 요소를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 밸브 요소를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 3의 밸브 요소를 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브요소(valve element)를 이용할 수 있는 압력 시스템의 개략적인 도면이다. 상기 시스템은, 적어도 두 개의 평행하게 연결된 압력 공급원들(pressure source)(4, 4')을 포함하여 구성되며, 도면으로 나타낸 본 해결책에 있어서는 각각 4개의 압력 컨테이너(pressure container)(4, 4')로 구성된다. 또한, 상기 시스템은, 적어도 하나의 제 1 압력공급원(1)과, 제 1 압력공급원(1)으로부터 압력 네트워크(pressure network)(2)로의 연결통로를 개방하는 수단을 포함하여 구성되며, 연결통로는 제 1 압력공급원(4)과 소통한다. 연결통로를 개방하는 상기 수단은 제 1 압력공급원(1)과 압력 네트워크(2)와의 사이에 배치된 제 1 밸브 요소(10)를 포함하여 구성된다. 예를 들면 제어시스템(7)에 의해 촉발되거나 수동으로 제 1 밸브요소(10)가 개방되면, 네트워크(2)의 압력이 상승한다. 이는, 적어도 제 1 압력공급원(4)과 네트워크(2)사이의 통로(5)에 배치된 제 2 밸브요소(3)를 개방하는 효과를 가진다. 네트워크(2) 내의 압력이 충분한 정도로 상승하면, 제 3 밸브요소(6)가 소정 압력에서 개방된다.
네트워크(2)내의 압력이 상승함에 따라, 통로는 제 2 압력공급원(1')으로부터 제 4 밸브요소(20)로의 통로가 개방된다. 이는, 제 1 압력 네트워크(2)내의 압력이 소정값으로 떨어질 때까지 압력 네트워크의 제 2 분기(2')로의 연결이 폐쇄되도록 유지한다. 그런 다음에, 제 2 네트워크(2')내의 압력이 상승하고, 그 결과 적어도 하나의 제 2 압력공급원(4')에 연결된 밸브요소(3)가 제 2 압력 네트워크 (2')내로의 통로(5')를 개방한다. 제 2 압력네트워크(2')내의 압력이 소정값에 도달할 때까지, 제 3 밸브요소(6)는 개방되지 않는다.
제 1 밸브요소(10)의 보다 상세한 도면을 도 2에 나타낸다. 상기 장치는 압력공급원에 연결할 수 있는 입구와 배출라인에 연결할 수 있는 출구를 가지는 프레임(11)을 구비한다. 상기 입구와 상기 출구 사이에는, 파열되지 않을 때에는 입구로부터 출구로의 통로를 폐쇄하는 파열 디스크(13)가 마련된다. 상기 장치는 또한 파열 디스크(13)를 천공하기 위한 수단을 구비한다. 이 수단은 실린더-피스톤 조합으로 구성되며, 이 조합에 있어서 피스톤(15)은 그 위에 형성된, 바람직하게는 피스톤 로드(16)의 측면에 형성된 천공 요소(piercing element)(14)를 포함하여 구성된다. 피스톤(15)은, 피스톤 로드(16)에 형성된 천공 요소(14)가 파열 디스크 (13)에 대하여 출구측에 있는 제 1 위치와, 천공요소가 파열 디스크(13)와 관련하여 적어도 부분적으로 입구측으로 연장되는 제 2 위치와의 사이에서 실린더 공간 (12)내에서 이동가능하게 배치된다. 피스톤에는 피스톤을 관통하여, 바람직하게는 천공요소(14)로부터 피스톤(15)의 반대쪽까지 연장되는 적어도 하나의 보어(bore) (17)가 마련되어, 파열 디스크(13)가 천공된 후에, 통로가 입구측으로부터 출구측으로 형성된다. 천공 요소의 첨단이나 그 근방에는 보어(17)내로 연장되는 적어도 하나의 구멍(18)이 형성되어, 파열 디스크(13)가 천공된 후에 압력매체용 통로의 일부를 형성한다. 실린더 공간에는, 바람직하게는 피스톤의 축방향으로 연장되는 개구를 가지는 슬리브 부분(110)이 마련되고, 피스톤 로드는 실질적으로 밀봉되어 끼워맞춤되어 개구 내에서 이동한다. 파열 디스크(13)는 상기 슬리브 부분(110)에 대향하여 밀봉되어 끼워맞춤되고 입구쪽 커플링(101)에 의해 조여진다. 또한, 상기 장치는 피스톤-천공요소 조합을 구동시키기 위한 구동 수단을 구비한다. 도 2에 예시한 실시예에는 수동의 구동 수단과 자동의 구동 수단의 양자가 마련되어 있다. 수동의 경우는, 코터(cotter)(107)의 제거 후에 스레드(thread)(108)의 피치에 따라 피스톤(15)을 향하여 축방향으로 이동하도록 회전될 수 있는 수동핸들(handwheel) (106)을 포함하여 구성된다. 축방향 이동은 스페이서(111)에 의해 천공 요소에 대하여 반대방향으로 향하고 있는 피스톤(15)의 표면에 전달되어, 천공요소가 파열 디스크 (13)쪽으로 이동하도록 한다. 수동핸들이 충분히 회전되면, 천공요소의 첨단(tip)은 파열 디스크를 뚫게 되고, 그리하여 압력매체가 구멍(18)과 보어(17)를 통과하여 출구측으로 흐르도록 한다. 압력 매체는, 피스톤(15)의 출구(102)쪽으로 들어가며, 상기 출구측에서는 피스톤(15) 본체 부분(base part)의 표면이 피스톤 로드(16)의 단면보다 크기 때문에, 즉 피스톤 본체의 단면(적)이 피스톤 로드(16)의 단면(적)보다 크기 때문에, 그 결과 슬리브 부분(110)에 의해 정지될 때까지 피스톤(15)은 압력의 작용에 의해 파열 디스크를 향하여 이동하게 된다. 그리하여, 파열 디스크(13)에서의 조그마한 구멍이라도 천공요소의 단면적에 상응하는 면적을 통하여 천공요소(14)가 파열디스크를 관통하도록 하기에 충분하다.
제 2 구동요소는 원격제어를 위하여 설계된 것으로서, 이에 의해 밸브요소는 제어신호에 의해 기동된다. 제어신호는 전형적으로는 제어시스템으로부터 컨덕터와 같은 전달수단(8)을 통하여 공급된다. 제어신호는 구동요소의 피스톤이 피스톤(15)을 향하여 이동하도록 한다. 바람직한 경우에는, 밸브 요소는, 구동요소 (105)와 피스톤(15) 사이에 위치된 연결 피스(connecting piece)(109)를 포함하며, 상기 연결 피스에는 보어(112) 또는 이와 유사한 릴리프 구멍이 형성되어, 압력매체가 통로(17)로부터 실린더 공간(12) 및 채널(113)을 통하여 출구까지 용이하게 통과할 수 있도록 하고 있다. 구동요소(105)는, 제어 전류가 구동요소 내의 폭발전하(explosive charge)를 폭발시켜서 구동요소의 피스톤이 맹렬하게 내밀어 지도록 하는 바람직하게는 전기적으로 작동하는 장치이다. 구동요소는 제어시스템에 연결될 수 있어서, 상기 장치는 예를 들면 소화 설비와 관련하여 사용될 수 있으므로 구동요소(105)를 촉발하는 충격이 화재감지기 및/또는 연기감지기(도시하지 않음)로부터 수용된다.
도면에 나타낸 실시예에 있어서, 밸브 요소(10)는 또한 특히 통기 목적용 제 2 출구(103)를 구비한다. 이 제 2 출구에는, 예를 들면 도시하지 않은 밸브 요소가 연결될 수 있으며, 상기 밸브요소는 준비상태에 있을 때는 누설압력(leakage pressure)을 내보내지만 고압에서는 폐쇄된다.
피스톤과 파열 디스크 사이의 압력매체에 의해 방해되는 일 없이 피스톤이 파열 디스크를 향하여 이동할 수 있는 것을 확보하기 위하여 실린더 공간(12)으로부터 이끌어 내어진 제 2 통기채널(104)이 있으며, 압력매체는 상기 제 2 통기채널 (104)을 통하여 상기 공간 밖으로 배출될 수 있다.
그리하여, 제 1 밸브 요소(10)는 바람직하게는 압력매체 시스템을 시동시키기 위하여 사용되는 트리거링 밸브(triggering valve)이다.
제 1 밸브 요소(10)가 시동된 후에, 압력이 출구를 통하여 제 1 라인(2)내로 들어간다. 따라서 라인 내의 압력은 상승하고, 제 2 밸브 요소(3)는 압력공급원 (4)으로부터 제 1 라인(2) 내로의 통로를 개방한다. 제 2 밸브 요소(3)는 프레임 (31)과, 라인(5)으로의 제 1 연결부(32)와, 압력공급원으로의 제 2 연결부(33)와, 실린더 공간(34)과 파열되지 않는 동안에는 제 1 및 제 2 연결부 사이의 통로를 폐쇄하도록 배치된 파열디스크(35)를 포함하여 구성된다. 상기 장치는 파열디스크 (35)를 천공하기 위한 수단을 또한 포함하여 구성된다. 이 수단은 실린더-피스톤 조합으로 구성되며, 이 조합에 있어서 피스톤(36)은 그 위에, 바람직하게는 피스톤 로드(38)의 측면에 형성된 천공요소(37)를 포함하여 구성된다. 피스톤(36)은, 피스톤 로드(38)에 형성된 천공 요소(37)가 파열 디스크(35)에 대하여 제 1 연결부 (32)쪽에 있는 제 1 위치와, 천공요소(37)가 파열 디스크(35)와 관련하여 적어도 부분적으로 제 2 연결부(33)쪽으로 연장되어 있는 제 2 위치와의 사이에서 실린더 공간 (34)내에서 이동가능하게 배치된다. 피스톤에는 피스톤을 관통하여, 바람직하게는 천공요소(37)로부터 피스톤의 반대쪽까지 연장되는 적어도 하나의 보어(bore)(39)가 마련되며, 이 보어는 파열 디스크(35)가 천공된 후에, 제 2 연결부 쪽으로부터 제 1 연결부 쪽으로 통로를 형성한다. 천공 요소의 첨단이나 그 근방에는 보어(39)내로 연장되는 적어도 하나의 구멍(40)이 형성되어, 파열 디스크(35)가 천공된 후에 압력매체용 통로의 일부를 형성하거나, 적어도 압력매체의 보어(39)내로의 출입을 용이하게 한다. 라인 내의 압력이 증가함에 따라, 피스톤 요소는 파열 디스크를 향하여 이동하고 천공요소의 첨단이 파열디스크를 뚫는다. 압력공급원(4)으로부터의 압력매체는, 제 2 연결부를 통하여 파열디스크에 마련된 구멍에 의해 형성된 통로와 피스톤 요소에서의 보어를 관통하여 제 1 연결부와 라인(2) 내로의 라인(5)을 통하여 밖으로 퍼진다. 압력매체는 이제, 피스톤 표면(41)이 피스톤 로드의 단면(적)보다 큰, 피스톤(36)의 제 1 연결부를 향한 측면으로 들어가서, 그 결과 피스톤(36)은 슬리브 부분(42)에 의해 정지될 때까지 파열 디스크(35)를 향하여 압력의 작용에 의해 이동된다. 그리하여, 파열 디스크(35)에서의 조그마한 구멍이라도 천공요소의 단면적에 상응하는 면적을 통하여 천공요소(37)가 파열디스크를 관통하도록 하기에 충분하다. 파열디스크와 천공요소 및 이들에 작용하는 힘은 서로에 대하여 적합하게 되어 있어, 파열 디스크가 원하는 압력으로 천공요소에 의해 적어도 부분적으로 천공될 수 있다. 그리하여, 제 2 밸브 요소(3)는 바람직하게는, 제 1 압력공급원으로부터 수용된 압력충격에 의해 개방되는, 제 2 압력공급원의 폐쇄밸브이다.
라인(2) 내의 압력을 충분한 정도로 상승시키기 위하여, 제 3 밸브요소(6)가 마련될 수 있다. 이 밸브요소에는 또한, 입구측 압력이 충분한 정도로 상승한 후에, 바람직하게는 피스톤-천공요소 조합에 의해 천공되도록 설계된 파열디스크가 마련된다. 본 실시예는, 프레임(61)과, 라인(2)으로부터의 입구(68)와 출구(69)를 가지는 실린더 공간(62)를 포함한다. 입구와 출구 사이에는, 파열되지 않은 때에는 입구와 출구사이의 통로를 폐쇄하는 적어도 하나의 파열디스크가 배치된다. 파열 디스크의 입구측 상의 피스톤 요소(65)는 실린더 공간에 끼워맞춤되고, 피스톤 요소에는 바람직하게는 피스톤 로드(66) 상에 형성된 천공요소(64)가 마련된다. 도 4에 나타낸 실시예에 있어서, 파열디스크(63)는, 라인(2)에 밸브 요소를 연결하기 위하여 설계된 커플링 부분(70)과 프레임에 설치된 슬리브부분(71)사이에 밀봉되어 끼워맞춤된다. 입구측의 압력이 소정값에 도달하면, 적어도 하나의 구멍(78)을 가지는 천공요소는 파열디스크를 뚫어, 바람직하게는 피스톤에 형성된 보어(67)를 관통하여 입구측으로부터 출구측으로의 통로를 개방한다.
상술한 모든 실시예에 있어서, 피스톤 요소의 피스톤 로드(16, 38, 66)는 실린더 공간의 벽에 대향하여 밀봉되어 끼워맞춤되어서, 압력매체는 전형적으로는 피스톤을 관통하여 설치된 통로를 통하여만 유동할 수 있다.
파열 디스크는 바람직하게는 높은 압력과 압력차를 견디어 내도록 설계된다. 작동 압력은 전형적으로는 30 바(bar) 이상이고, 바람직하게는 70바 이상이다. 압력은 300 바만큼 높은 것일 수도 있다. 파열 디스크는 바람직하게는 천공요소의 동작이 트리거링 상황에 적용될 수 있는 영역에서 보다 얇은 부분을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 밸브 요소는 특히 소화시스템과 관련하여, 특히 고압 물안개(water mist)를 사용하는 소화장치와 관련하여 사용될 수 있다. 압력매체는 가스, 액체 또는 가스와 액체의 혼합물로 구성될 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 후술하는 청구항의 범위 내에서 변화될 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.

Claims (7)

  1. 프레임과, 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구와, 입구와 출구를 연결하는 통로와, 파열되지 않은 때에는 입구로부터 출구로의 통로를 폐쇄하는 적어도 하나의 파열디스크(13, 35, 63)와, 파열디스크를 뚫기 위한 천공요소를 구비한 피스톤 요소(15, 36, 65)를 포함하여 구성되는 밸브 요소(3, 6, 10)에 있어서,
    피스톤 요소의 피스톤 로드(16, 38, 66)는 실린더 공간(12,34,62)의 벽에 대향하여 밀봉되어 끼워맞춤되고, 피스톤 요소(15, 36, 65)는 압력매체용 통로(17, 39, 67)를 구비하며, 상기 통로는 하나의 제 1 측면으로부터 하나의 제 2 측면으로 피스톤 요소를 관통하여 축방향으로 연장되며, 피스톤을 관통하는 상기 통로는 파열 디스크(13, 35, 63)가 천공된 후에 압력매체의 통로의 일부를 형성하고, 상기 피스톤 로드의 단면(斷面)은 피스톤 요소 본체의 단면보다 작아서 실린더 공간 내의 압력매체에 의하여 상기 피스톤 요소가 상기 입구측으로 가압되는(urged) 것을 특징으로 하는 밸브 요소.
  2. 제 1 항에 있어서, 천공요소(14, 37, 64)에는 피스톤 요소의 바깥쪽 표면으로부터 피스톤 요소를 관통하는 통로(17, 39, 67)까지 연장되는 적어도 하나의 구멍(18, 40, 78)이 마련되는 것을 특징으로 하는 밸브요소.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 천공요소로 상기 파열 디스크를 뚫기 위하여 상기 피스톤 요소를 구동하는 구동수단(105, 106)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밸브요소.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤 요소를 구동하는 구동수단은 수동으로 기동(起動)되는 것을 특징으로 하는 밸브요소.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤 요소를 구동하는 구동수단은 제어 신호를 이용하여 기동되는 것을 특징으로 하는 밸브요소.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브요소(10)는 압력매체 시스템의 시동을 위한 트리거링 밸브인 것을 특징으로 하는 밸브 요소.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브요소는 제 2 압력공급원의 폐쇄밸브인 것과, 제 1 압력공급원으로부터 수용된 압력충격에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 밸브요소.
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