KR101505656B1

KR101505656B1 - 기계식 자동밸브장치

Info

Publication number: KR101505656B1
Application number: KR1020130123377A
Authority: KR
Inventors: 김종일; 최륜영
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-03-24

Abstract

기계식 자동밸브장치가 제공된다. 자동밸브장치는, 탱크로 유체를 주입하는 유체주입관을 개폐하는 유압밸브, 유압밸브를 구동시키는 작동유체를 공급하는 작동유체공급관, 작동유체공급관을 개폐하는 밸브체, 및 탱크 내부의 유체표면에서 부유하는 부유체를 포함하되, 부유체는 랙기어가 형성된 랙바에 연결되고, 밸브체는 랙기어에 치합되어 회전하는 개폐부재를 포함하여, 탱크 내부의 유체표면이 일정높이 이상이면 밸브체가 개방되어 작동유체공급관을 통해 공급되는 작동유체가 유압밸브를 구동시킨다.

Description

기계식 자동밸브장치 {Mechanical automatic valve apparatus}

본 발명은 밸브장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유체 저장량이나 유량 등을 신뢰도 높게 자동으로 조절 가능한 기계식 자동밸브장치에 관한 것이다.

원유, 액화천연가스 등 각종 화석연료는 채취된 후 대개 유체 상태로 운송되거나 저장된다. 유체상태의 화석연료는 탱크와 같은 용기를 이용하여 다양한 방식으로 서로 다른 다양한 장소에 저장될 수 있으며, 관로를 따라 이동할 수 있어 원거리의 수요처에도 용이하게 운반 가능하다.

이러한 유체상태의 화석연료를 운반 및 저장하기 위해 각종 배관이나, 펌프, 탱크 등을 포함하는 유체저장설비나 이송설비가 필요하게 된다. 유체저장 및 이송설비는 탱크에 연결된 복수의 배관에 하나 이상의 펌프를 연결하여 배관 내부의 압력 변화를 유도하고, 압력 변화에 따라 유동하는 유체의 유동량을 각종 밸브장치를 통해 제어하는 방식으로 운용될 수 있다.

이 때, 밸브장치는 탱크 내부나 배관 등에 설치된 각종 계측장비의 데이터를 바탕으로 원격으로 조작되는 것이 보통이다. 즉, 예를 들어, 탱크 내부에 액체상태의 화석연료를 수용하는 경우 탱크 내부에 설치된 하나 또는 하나 이상의 레벨센서로부터 저장된 액체화물의 수위나 저장량 등을 파악하고, 이에 대응하여 밸브장치를 개폐함으로써 정량의 화물을 탱크 내부에 용이하게 적재할 수 있는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 밸브장치는 파악된 계측 데이터 및 이에 대응하는 제어신호 등에 의존하여 전기적으로 제어되는 것인 바, 계측장비나 제어시스템에 예상치 못한 오류가 생기는 경우 정상적으로 작동하지 못하는 단점이 있다. 따라서, 오작동이 발생하는 경우 탱크 내부에 과량의 화물이 수용되어 탱크가 변형되거나, 붕괴되는 등의 심각한 문제가 발생할 수 있어, 별도의 보강재를 이용한 추가적인 구조보강 등을 통해 이에 대비하고 있는 실정이다.

한국공개특허 제10-2013-0071366호, (2013.06.28) 한국공개특허 제10-2004-0079579호, (2004.09.16)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유체 저장량이나 유량 등을 신뢰도 높게 자동으로 조절 가능한 기계식 자동밸브장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 의한 기계식 자동밸브장치는, 탱크로 유체를 주입하는 유체주입관을 개폐하는 유압밸브; 상기 유압밸브를 구동시키는 작동유체를 공급하는 작동유체공급관; 상기 작동유체공급관을 개폐하는 밸브체; 및 상기 탱크 내부의 유체표면에서 부유하는 부유체를 포함하되, 상기 부유체는 랙기어가 형성된 랙바에 연결되고, 상기 밸브체는 상기 랙기어에 치합되어 회전하는 개폐부재를 포함하여, 상기 탱크 내부의 유체표면이 일정높이 이상이면 상기 밸브체가 개방되어 상기 작동유체공급관을 통해 공급되는 작동유체가 상기 유압밸브를 구동시킨다.

상기 유압밸브는 내부에 상기 유체주입관과 연결되는 유로가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내부에서 상기 유로를 향해 신장되거나 반대로 수축하는 조절실린더, 상기 조절실린더 끝단부에 형성되는 차단부재, 및 상기 작동유체가 공급되면 상기 조절실린더를 상기 유체주입관을 향해 신장시켜 상기 차단부재를 상기 유로에 삽입하는 조절밸브를 포함할 수 있다.

상기 작동유체공급관은 일단부가 상기 유압밸브에 연결되고, 타단부는 상기 작동유체가 충전된 어큐뮬레이터에 연결되며, 상기 밸브체가 상기 유압밸브와 상기 어큐뮬레이터 사이에 연결되어 상기 밸브체가 개방되면 상기 작동유체가 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압밸브로 공급될 수 있다.

상기 랙바를 슬라이딩 가능하게 수용하고 상기 탱크 내부에 고정되는 몸체를 더 포함하고, 상기 개폐부재의 회전축이 상기 밸브체로부터 상기 몸체로 연장되어 상기 랙기어에 치합될 수 있다.

상기 부유체는 상기 탱크 내부에 수용되는 유체보다 비중이 작을 수 있다.

상기 부유체가 상기 랙바보다 무게가 작지 않은 중량부재를 포함하여 상기 탱크에 수용된 유체표면을 향해 하강할 수 있다.

본 발명에 의한 기계식 자동밸브장치는 탱크 등에 저장되는 유체, 특히 액체상태의 각종 화물의 유입량에 직접 반응하여 기계적인 방식으로 관로를 개방하거나 폐쇄한다. 따라서, 탱크 내부의 유체레벨 등을 측정하는 각종 계측장비나 이와 연결된 제어시스템에 의존하지 않고도 높은 신뢰도로 유체의 저장량이나 관로를 흐르는 유체의 유량을 적절히 조절할 수 있다. 이와 같은 기계식 자동밸브장치는 다양한 종류의 유체저장 및 이송 설비에 적용 가능하며 유체가 탱크나 저장조의 용량을 초과하여 적재되는 것을 방지하는 데 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 자동밸브장치의 플로팅 유니트의 내부구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 자동밸브장치의 유압밸브의 내부구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 자동밸브장치의 플로팅 유니트의 작동도이다.
도 5는 도 1의 자동밸브장치의 유압밸브의 작동도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치의 유량 조절과정을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치(1)는 랙기어(도 2의 110a 참조)가 형성된 랙바(110)가 유체(A) 표면에서 부유하는 부유체(120)의 부력에 의해 움직이며, 부력에 의한 랙바(110)의 움직임이 랙기어(110a)에 치합되어 회전하는 개폐부재(도 2의 133 참조)에 전달되어 밸브체(130)를 개폐하게 된다. 이를 통해 유체주입관(21) 일 측에 연결된 유압밸브(20)에 작동유체를 공급하고 유압밸브(20)를 직접 구동하여 탱크(2) 내부로 주입되는 유체(A)의 양을 적절히 조절할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치(1)는 별도의 전자식계측장비나 제어시스템에 의존하지 않고, 탱크(2)에 유입되는 유체(A)의 양에 직접 반응하여 유체(A)의 유량 또는 저장량을 조절하는 일종의 기계적 링크(Mechanical link)를 형성한다. 따라서, 계측장비나 제어시스템 등에 오류가 발생하는 경우에도 이와 상관없이 독립적으로 작동하여 탱크(2) 등에 과도한 양의 유체(A)가 주입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다. 이하, 이러한 특징을 갖는 기계식 자동밸브장치(1)의 각 구성부와 특징에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치(1)는 유체주입관(21)을 개폐하는 유압밸브(20), 유압밸브(20)를 구동하는 작동유체를 공급하는 작동유체공급관(140), 작동유체공급관(140)에 연결되어 이를 개폐하는 밸브체(130), 탱크(2) 내부에 위치하며 유체표면에서 부유하는 부유체(120)를 포함하되, 부유체(120)는 랙기어(도 2의 110a 참조)가 형성된 랙바(110)에 연결되고, 밸브체(130)는 상기 랙기어(110a)에 치합되어 회전하는 개폐부재(도 2의 133 참조)를 포함한다. 랙바(110)는 탱크(2) 내부에 고정되는 몸체(100)에 슬라이딩 가능하게 수용된다.

이 때, 부유체(120), 랙바(110), 몸체(100), 및 밸브체(130)는 탱크(2) 내부의 유체(A) 유량을 감지하고 이에 대응하여 작동하는 하나의 유니트, 이를 테면, 플로팅유니트(10)를 구성할 수 있으며, 작동유체공급관(140)이 이러한 플로팅유니트(10)를 사이에 두고 작동유체가 충전된 어큐뮬레이터(30)와 작동유체에 의해 작동하는 유압밸브(20)를 서로 연결하게 된다. 따라서, 충전된 작동유체는 플로팅유니트(10) 특히, 플로팅유니트(10)의 밸브체(130)의 개폐작용과 연동되어 유압밸브(20)에 작동유체를 적절히 제공할 수 있다.

어큐뮬레이터(30)는 유압밸브(20)를 구동하는 작동유체를 일정량 이상 보유하고 있다가, 밸브체(130)가 개방되면 작동유체공급관(140)을 통해 이를 공급한다. 어큐뮬레이터(30)는 내부에 수용공간이 형성된 압력용기의 형태로 형성될 수 있으며, 적어도 일 측이 작동유체공급관(140)에 연결될 수 있다. 어큐뮬레이터(30)는 탱크(2)와 인접하게 배치되거나 필요에 따라 탱크(2)로부터 원거리에 배치될 수도 있으며, 또는 탱크(2) 내부에 위치할 수도 있다. 즉, 어큐뮬레이터(30)는 작동유체공급관(140)을 통해 밸브체(130)와 용이하게 연결될 수 있는 한 제한 없이 다양한 위치에 설치 가능하다.

플로팅유니트(10)는 탱크(2) 내부에 고정되며 랙바(110)를 슬라이딩 가능하게 수용하는 몸체(100), 몸체(100)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 랙바(110), 랙바(110)와 연결되고 적어도 일부가 유체(A) 표면에서 부유하는 부유체(120), 및 랙바(110)의 이동에 따라 회전하는 개폐부재(도 2의 133 참조)를 포함하고 유입구(도 2의 131 참조) 및 유출구(도 2의 132 참조)가 형성되는 밸브체(130)로 구성될 수 있다. 작동유체공급관(140)은 밸브체(130)의 유입구(131)와 어큐뮬레이터(30)의 사이 및 밸브체(130)의 유출구(132)와 유압밸브(20) 사이에 각각 연결되어 어큐뮬레이터(30)에 충전된 작동유체를 유압밸브(20)까지 용이하게 제공할 수 있다. 플로팅유니트(10)를 이루는 각 구성부에 대해서는 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

한편, 플로팅유니트(10)를 이루는 구성부가 반드시 도 1에 도시된 바와 같이, 모두 탱크(2) 내부에 위치할 필요는 없다. 즉, 도시된 플로팅유니트(10)의 구성방식은 하나의 예에 불과할 뿐 플로팅유니트(10)는 이와 다른 방식으로 그 형상이나 구성방식이 상황에 따라 적절하게 변경될 수 있는 것이다. 예를 들어, 탱크(2) 내부에 수용되는 화물이 극저온 상태의 유체인 경우, 랙바(110)의 길이를 신장시키는 등의 방법으로 부유체(120)는 탱크(2) 내부에 위치시키고, 나머지 구성부는 탱크(2) 외부에 위치하도록 구성하는 것도 얼마든지 가능하다.

플로팅유니트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 유체주입관(21) 일 측에 몸체(100)로부터 연장된 고정클립(101) 등을 이용해 용이하게 고정될 수 있다. 그러나, 플로팅유니트(10)의 고정방식이 이로써 한정될 것은 아니며, 별도의 결합부재, 지지대 등을 이용하여 플로팅유니트(10)를 탱크(2) 내벽에 직접 고정할 수도 있다. 또한, 전술한 바와 같이 부유체(120)와 타 구성부를 분리시켜 탱크(2) 내 외부에 분산 배치하는 경우, 각각의 구성부는 복수의 결합부재, 지지대등을 이용하여 원하는 장소에 고정될 수도 있다.

플로팅유니트(10)가 너무 낮은 위치에 설치되면 밸브체(130)가 일찍 개방되어 유체(A)가 충분히 주입되지 않은 상태에서 유압밸브(20)가 유체(A) 주입을 차단할 우려가 있으며, 너무 높은 위치에 설치되면 밸브체(130)가 늦게 개방되어 유압밸브(20)가 유체(A) 주입을 차단하기 이전에 한계용량 이상의 유체(A)가 탱크(2) 내부에 주입될 수 있다. 따라서, 플로팅유니트(10)는 탱크(2)의 유체(A) 수용한계 등을 고려하여 탱크(2) 내부의 적절한 높이에 위치하도록 그 설치위치를 변경할 수 있다.

유압밸브(20)는 플로팅유니트(10)와 이격되어 설치되며, 도 1에 도시된 바와 같이 작동유체공급관(140)에 의해 플로팅유니트(10)의 밸브체(130)와 연결된다. 유압밸브(20)는 전술한 바와 같이 작동유체에 의해 작동하며, 탱크(2) 내부로 연장된 유체주입관(21) 일 측에 결합되어 유체주입관(21)을 개폐한다. 따라서, 기계적인 방식으로 유압밸브(20)를 작동시켜 탱크(2) 내부로 공급되는 유체(A)의 유량을 필요 적절하게 조절할 수 있다. 유압밸브(20)의 구조 및 작동과정에 대해서도 후술하여 좀 더 상세히 설명한다.

탱크(2)는 내부에 수용공간이 형성되어 유체(A) 특히, 액체상태인 유체(A)를 수용한다. 탱크(2)는 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같은 사각형 형상으로 제한될 필요는 없다. 또한, 예를 들어 유체(A)가 극저온 상태로 냉각된 액화천연가스와 같은 특수한 화물인 경우, 탱크(2) 내부에는 저온 상태를 유지하기 냉각장치 등이 추가로 구성될 수 있으며, 그 밖에도 유체(A)의 종류에 따라 그에 대응하는 다양한 형상 및 구조의 탱크(2)가 사용될 수 있다. 탱크(2)의 일 측에는 유체(A)가 주입되는 유체주입관(21)이 삽입되는 한편, 타 측에는 과적된 유체화물을 탱크(2) 외부로 배출하기 위한 유체배출관(22) 등이 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치(1)는 플로팅유니트(10), 유압밸브(20), 어큐뮬레이터(30) 등을 적절한 위치에 설치함으로써 이와 같이 각종 배관이나, 탱크, 저수조, 또는 별도의 밸브장치 등을 포함하는 다양한 유체저장 및 이송설비에 용이하게 적용 가능하다. 따라서, 기계식 자동밸브장치(1)를 이용하여 서로 다른 여러 종류의 유체(A) 특히, 액체상태의 유체(A)가 용량을 초과하여 탱크나 저수조 등의 내부로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 플로팅유니트 및 유압밸브 각각의 구조 및 작동과정에 대해 좀 더 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 자동밸브장치의 플로팅유니트의 내부구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 자동밸브장치의 유압밸브의 내부구조를 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1의 자동밸브장치의 플로팅 유니트의 작동도이고, 도 5는 도 1의 자동밸브장치의 유압밸브의 작동도이다.

우선 도 2를 참조하면, 플로팅유니트(10)는 전술한 바와 같이 몸체(100), 랙바(110), 부유체(120), 및 밸브체(130)로 구성될 수 있다.

몸체(100)는 예를 들어, 내부에 유동공간이 형성된 관 형상으로 형성되어 내부에 형성된 유동공간에 랙바(110)를 슬라이딩 가능하게 수용할 수 있다. 몸체(100) 일 측에는 밸브체(130)가 형성될 수 있으며, 개폐부재(133)의 회전축(134)은 밸브체(130)로부터 몸체(100)를 향해 연장되어 랙바(110)에 형성된 랙기어(110a)에 용이하게 치합될 수 있다.

몸체(100)는 랙바(110)가 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있는 한 제한 없이 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 그 형상이 도시된 바와 같이 한정될 필요는 없다. 도시되지 않았지만, 몸체(100)가 관 형상으로 형성되는 경우 몸체(100)와 랙바(110) 사이에 실링부재를 삽입하여 몸체(100) 내부로 유체가 유입되는 것을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 필요한 경우 윤활제 등을 도포하여 몸체(100)와 랙바(110) 사이의 마찰이 최소화되도록 할 수도 있다.

랙바(110)는 일 측으로 길게 연장된 바(Bar) 형상으로 형성된다. 랙바(110)는 몸체(100)에 형성된 수용공간 등에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 길이 방향을 따라 랙기어(110a)가 형성될 수 있다. 랙바(110)에 형성된 랙기어(110a)는 개폐부재(133)의 회전축(134) 둘레에 형성된 기어치(134a)에 치합되어 랙바(110)의 슬라이딩 운동을 개폐부재(133)의 회전운동으로 전환시킬 수 있다. 랙바(110)의 슬라이딩 방향은 유체 표면이 상승 또는 하강하는 방향 즉, 수직방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

랙바(110)는 부유체(120)와 연결된다. 부유체(120)는 유체표면을 향해 넓게 확장되어 유체와 접촉되는 면적을 증가시킬 수 있다. 부유체(120)는 탱크에 수용되는 유체보다 비중이 작은 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 유체표면에서 용이하게 부유할 수 있다. 부유체(120)가 유체로부터 받는 부력은 즉시 랙바(110)에 전달되어 랙바(110)를 슬라이딩 이동시킨다.

한편, 부유체(120)는 일 측, 예를 들어 내측에 랙바(110)와 무게가 같거나 무게가 약간 무거운 중량부재(미도시)를 포함할 수 있다. 따라서, 탱크(도 1의 2 참조) 로부터 유체가 배출되어 유체표면의 높이가 낮아지거나, 유체표면이 부유체(120)와 이격되는 경우 랙바(110)와 부유체(120)는 자중에 의해 자연스럽게 유체표면을 향해 하강할 수 있다. 이와 같이 랙바(110)가 하강하면, 회전축(134)에 연결된 개폐부재(133)가 회전하여 밸브체(130)가 폐쇄상태로 전환된다.

밸브체(130)는 몸체(100)와 일체로 형성될 수도 있으며, 몸체(100)와 독립적으로 형성된 후 몸체(100) 일 측에 결합될 수도 있다. 또한 경우에 따라, 밸브체(130)를 몸체(100)로부터 분리하여 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 개폐부재(133)의 회전축(134)이 랙바(110)와 손쉽게 교차되도록 밸브체(130)는 도시된 바와 같이 몸체(100)와 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.

밸브체(130)의 내부에는 전술한 개폐부재(133)가 형성된다. 개폐부재(133)는 판 형상으로 형성될 수 있으며, 회전축(134)에 연결되어 회전축(134)과 함께 회전할 수 있다. 따라서, 개폐부재(133)를 회전시킴으로써, 개폐부재(133)를 사이에 두고 서로 반대편에 형성된 밸브체(130)의 유입구(131) 및 유출구(132)의 사이의 공간이 개방되거나 또는 폐쇄될 수 있는 것이다. 밸브체(130)의 유입구(131) 및 유출구(132)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 작동유체공급관(140)과 연결되어 어큐뮬레이터(도 1의 30 참조)로부터 수송된 작동유체를 다시 유압밸브(도 1의 20 참조)로 공급할 수 있다.

한편 도 3을 참조하면, 유압밸브(20)는 하우징(200), 조절실린더(220), 차단부재(210), 및 조절밸브(230)를 포함한다.

하우징(200)은 유체주입관(21) 일 측에 결합되며 내부를 관통하는 유로(201)가 형성된다. 하우징(200)에 형성된 유로(201)는 도시된 바와 같이 유체주입관(21)과 연결되어 유체를 유동시킬 수 있다. 하우징(200)은 조절실린더(220) 및 조절밸브(230)를 수용하기 위한 수용공간이 마련된 것일 수 있으며, 유로(201)를 포함하는 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 하우징(200)의 형상은 특정 형상으로 제한될 필요가 없다.

조절실린더(220)는 하우징(200) 내부에 배치되어 유로(201)를 향해 신장되거나 반대 방향으로 수축한다. 조절실린더(220)의 피스톤(221) 끝단부에는 차단부재(210)가 결합되어 조절실린더(220)의 움직임에 따라 유로(201)를 폐쇄할 수 있다.

차단부재(210)는 유로(201)를 차단하기 용이한 형상으로 형성된다. 차단부재(210)는 유체의 흐름을 고려하여 끝단부를 향해 점차로 직경이 감소하는 원추형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 차단부재(210)는 조절실린더(220)가 신장되면 유로(201)에 완전하게 삽입되어 유로(201)를 폐쇄하게 된다.

조절밸브(230)는 구동유체공급관(231)을 통해 조절실린더(220)를 구동하는 구동유체를 유입받고, 이를 조절실린더(220)에 연결된 실린더연결관(222) 중 어느 하나에 선택적으로 제공하여 조절실린더(220)를 신장시키거나 수축시킬 수 있다. 조절밸브(230)는 내부에 구동유체의 공급방향을 전환하는 스위칭부재(미도시)를 포함하는 것일 수 있으며, 일 측에 연결된 작동유체공급관(140)을 통해 작동유체를 공급받아 이러한 스위칭부재를 기계적 또는 물리적인 방식으로 구동하도록 설계된 것일 수 있다. 조절밸브(230)는 예를 들어, 작동유체의 유압에 의해 작동하는 램 구조, 또는 캠 구조 등의 동력전달구조가 채용된 것일 수 있다.

이와 같은 유압밸브(20)는 종전에 유체저장 및 이송설비 등에 적용된 상용품을 사용하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치는 기존 시스템에 적용된 유압밸브(20)를 이용하여, 이에 전술한 플로팅유니트(10), 및 어큐뮬레이터(30) 등을 추가하는 방식으로 매우 용이하게 구성될 수 있는 것이다.이때, 조절실린더(220)를 구동하는 구동유체와 조절밸브(230)를 작동시키는 작동유체는 회로를 따라 이동하며 회로 내 각종 소자에 압력을 가할 수 있는 적절한 밀도와 점도를 갖는 유체로 이루어질 수 있다. 구동유체와 작동유체는 서로 다른 이종의 유체로 형성될 수도 있으며, 편의에 따라 서로 같은 동종의 유체로 형성되어도 무방하다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 플로팅유니트(10) 및 유압밸브(20)의 작동과정에 대해 상세히 설명한다.

우선, 도 4에 도시된 바와 같이 부유체(120)가 상승하면, 랙바(110)가 부유체(120)와 함께 몸체(100)를 따라 슬라이딩 이동하게 된다. 랙바(110)의 이동은 기어치(134a)를 통해 랙기어(110a)에 치합된 회전축(134)을 회전시켜, 개폐부재(133)를 개방 상태로 전환시킨다.

이러한 상황은 유체가 탱크(도 1의 2 참조) 내부에 일정량 이상 주입되어 부유체(120)가 유체표면을 따라 상승한 상황일 수 있다. 이와 반대로 유체표면이 하강하는 경우, 부유체(120)와 랙바(110)가 자중에 의해 원상태로 복귀하고 개폐부재(133)는 다시 폐쇄 상태로 회귀된다.

이와 같이 개폐부재(133)가 개방 상태로 전환됨으로써, 작동유체는 밸브체(130)의 유입구(131)와 유출구(132)를 차례로 통과하여 용이하게 공급된다. 작동유체는 작동유체공급관(140)에 연결된 어큐뮬레이터(30)로부터 유입구(131)로 제공된 후, 유출구(132)로 배출되어 다시 작동유체공급관(140)을 따라 유압밸브(20)로 공급된다.

유압밸브(20)로 공급된 작동유체는 도 5에 도시된 바와 같이 작동유체공급관(140)을 통해 조절밸브(230)로 제공된다. 따라서, 기계적, 물리적인 방식으로 조절밸브(230)가 구동되어 구동유체가 실린더연결관(222) 중 어느 하나를 통해 조절실린더(220)에 선택적으로 공급되며, 이에 따라 조절실린더(220)가 신장되어 차단부재(210)가 유로(201)를 완전히 폐쇄한다.

이와 같은 작동과정은 전술한 바와 같이 부유체(120)의 상승과정으로부터 차단부재(210)의 유로(201) 폐쇄과정까지 일종의 기계적 링크(Mechanical link)를 따라 연속적으로 이루어지는 것이다. 따라서, 별도의 조작과정이 개입될 필요가 없으며, 이를 통해 탱크(2) 내부의 유체 저장량 등을 별도의 계측장비 등을 사용하지 않고도 필요 적절하게 조절할 수 있는 것이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 기계식 자동밸브장치의 유량 조절과정을 도시한 도면이다.

이에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 탱크(2) 내부에 유체(A)가 주입되기 시작한 경우, 부유체(120) 및 랙바(110)는 자중에 의해 자연스럽게 하강하고, 밸브체(130)는 폐쇄 상태를 유지한다. 따라서, 유압밸브(20)에 작동유체가 공급되지 않으므로 유체(A)는 개방된 유압밸브(20)를 통해 유체주입관(21)으로 용이하게 주입될 수 있다.

이와 같은 유체(A) 주입과정은 유체표면의 높이가 일정 높이 이상으로 상승될 때까지 원활하게 진행된다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이 유체표면이 부유체(120)와 접하여 부유체(120)를 상승시키면, 밸브체(130)가 개방되어 유압밸브(20)에 작동유체가 공급되는 것이다. 유압밸브(20)는 작동유체가 공급되는 즉시 유체주입관(21)을 폐쇄하며 탱크(2) 내부에 더 이상의 유체(A)가 공급되는 것을 방지하게 된다. 따라서, 레벨센서 등과 같은 별도의 계측장비나 이에 대응하여 작동하는 제어시스템에 의존하지 않고도, 탱크(2) 내부에 적절한 양의 유체(A)가 수용되도록 유체(A)의 유량을 지속적, 효과적으로 용이하게 조절할 수 있는 것이다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 기계식 자동밸브장치 2: 탱크
10: 플로팅유니트 20: 유압밸브
21: 유체주입관 22: 유체배출관
30: 어큐뮬레이터 100: 몸체
101: 고정클립 110: 랙바
110a: 랙기어 120: 부유체
130: 밸브체 131: 유입구
132: 유출구 133: 개폐부재
134: 회전축 134a: 기어치
140: 작동유체공급관 200: 하우징
201: 유로 210: 차단부재
220: 조절실린더 221: 피스톤
222: 실린더연결관 230: 조절밸브
231: 구동유체공급관
A: 유체

Claims

탱크로 유체를 주입하는 유체주입관을 개폐하는 유압밸브;
상기 유압밸브를 구동시키는 작동유체를 공급하는 작동유체공급관;
상기 작동유체공급관을 개폐하는 밸브체; 및
상기 탱크 내부의 유체표면에서 부유하는 부유체를 포함하되,
상기 부유체는 랙기어가 형성된 랙바에 연결되고, 상기 밸브체는 상기 랙기어에 치합되어 회전하는 개폐부재를 포함하여,
상기 탱크 내부의 유체표면이 일정높이 이상이면 상기 밸브체가 개방되어 상기 작동유체공급관을 통해 공급되는 작동유체가 상기 유압밸브를 구동시키는 기계식 자동밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 유압밸브는 내부에 상기 유체주입관과 연결되는 유로가 형성된 하우징,
상기 하우징 내부에서 상기 유로를 향해 신장되거나 반대로 수축하는 조절실린더,
상기 조절실린더 끝단부에 형성되는 차단부재, 및
상기 작동유체가 공급되면 상기 조절실린더를 상기 유체주입관을 향해 신장시켜 상기 차단부재를 상기 유로에 삽입하는 조절밸브를 포함하는 기계식 자동밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 작동유체공급관은 일단부가 상기 유압밸브에 연결되고,
타단부는 상기 작동유체가 충전된 어큐뮬레이터에 연결되며,
상기 밸브체가 상기 유압밸브와 상기 어큐뮬레이터 사이에 연결되어 상기 밸브체가 개방되면 상기 작동유체가 상기 어큐뮬레이터로부터 상기 유압밸브로 공급되는 기계식 자동밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 랙바를 슬라이딩 가능하게 수용하고 상기 탱크 내부에 고정되는 몸체를 더 포함하고,
상기 개폐부재의 회전축이 상기 밸브체로부터 상기 몸체로 연장되어 상기 랙기어에 치합되는 기계식 자동밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 부유체는 상기 탱크 내부에 수용되는 유체보다 비중이 작은 기계식 자동밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 부유체가 상기 랙바보다 무게가 작지 않은 중량부재를 포함하여 상기 탱크에 수용된 유체표면을 향해 하강하는 기계식 자동밸브장치.