KR102060162B1 - 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동작 공간을 제공하면서 압력용기와 연통된 유입구 및 압력유체를 외부로 배출하는 유출구가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징 내에 위치됨과 더불어 상기 압력용기 내의 압력이 설정 압력을 초과할 경우 상기 유입구로 제공되는 압력유체에 의해 상기 유입구를 개방하도록 동작되는 포펫; 일단은 폐쇄되게 형성되면서 상기 밸브하우징의 내벽면에 설치됨과 더불어 타단은 개방되게 형성되면서 상기 포펫의 일부가 수용되는 파이프 구조로 형성되며, 둘레면에는 유출입공이 관통 형성된 가이드부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브가 제공되며, 이를 통해 급격한 포펫의 동작 혹은, 포펫의 동작 불량이 방지되면서도 상기 포펫이 정위치에 정확히 안착될 수 있도록 한 것이다.

Description

압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브{safety valve}

본 발명은 안전밸브에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 압력용기 내의 압력 유체가 누설되거나 안정화되는 과정에서 포펫의 승강 동작이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브에 관한 것이다.

일반적으로 화학물질이나 다양한 유체 혹은, 수소와 같은 기체 등은 별도의 저장탱크에 저장되며, 이러한 저장탱크는 그 내부에 저장되는 물질의 외부 누설이 방지될 수 있도록 재질 및 형상이 결정되어 제조된다.

특히, 상기 저장탱크는 고압을 견딜수 있는 압력용기로 이루어짐과 더불어 예기치 않은 원인에 의해 해당 압력용기 내부 공간의 압력이 점차 높아질 경우에는 과도한 압력에 의한 압력용기의 폭발을 방지할 수 있도록 안전밸브가 제공되고 있으며, 이에 관하여는 등록특허 제10-0909454호, 등록특허 제10-1140310호, 등록특허 제10-1333952호, 등록특허 제10-1154408호, 공개특허 제10-2018-0010312호 등에 제시되고 있는 바와 같다.

즉, 압력용기 내의 유체 압력이 설정된 압력을 초과할 경우 안전밸브의 내부부품인 포펫이 후퇴 이동되면서 상기 압력용기 내부와 연통된 관로를 개방하게 되고, 이렇게 압력용기 내부의 유체가 상기 포펫을 통과하여 해당 안전밸브의 출구측으로 배출되면 상기 압력용기 내부의 압력이 하강하면서 상기 압력탱크가 과도한 압력에 의해 폭발됨이 방지될 수 있도록 한 것이다.

또한, 상기 압력용기 내부의 압력이 안정화 상태에 이르면 상기 포펫이 별도의 복귀 구조물에 의한 복귀력으로 전진 이동되면서 상기 압력용기 내부와 연통된 관로를 폐쇄하게 된다.

하지만, 전술된 종래 기술들에 따른 안전밸브는 포펫의 복귀 이동을 위한 동작이 코일스프링 혹은, 여타의 다양한 복원부재가 제공하는 복원력에 의해 이루어지도록 구성됨을 고려할 때 상기한 복원부재의 형상적인 특징이나 설치 형태에 따라 상기 포펫에 가해지는 이동력이 정확히 폐쇄 부위와 일직선상을 향하지 않고 일부의 뒤틀림이 발생되는 등의 정위치 안착이 이루어지지 않는 불량이 야기될 우려를 가지고 있다.

물론, 종래에는 공개특허 제10-2016-0031890호, 등록특허 제10-1852212호 등에 기재된 바와 같이 포펫의 동작을 지지하기 위한 별도의 가이드를 제공함으로써 상기 포펫이 항상 일정한 위치에 안착될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 전술된 종래 기술의 포펫 동작을 지지하는 가이드는 해당 포펫의 동작시 상기 가이드내에 갇힌 유체가 상기 포펫의 동작을 방해하는 요인으로 적용됨에 따라 상기 포펫의 원활한 동작이 이루어지지 못하였던 단점이 있다. 즉, 상기 포펫은 압력용기 내부의 압력이 설정 압력을 초과할 경우 원활히 개방되어야만 하지만 복귀부재의 복원력뿐 아니라 상기한 가이드내의 유체에 의한 저항력도 함께 포펫의 동작을 방해함에 따라 상기 포펫의 동작이 원활히 이루어지지 못하였던 것이다.

또한, 전술된 종래 기술은 포펫의 원활한 동작을 위해 가이드와는 충분한 크기의 틈새가 존재하여야만 하나, 상기 포펫이 승강 이동되는 도중 가이드 내의 각 부위별 압력 차이로 인해 상기 틈새만큼 어느 한 측으로 기울어지면서 동작되며, 이의 경우 상기 포펫이 해당 부위에 걸려 동작 불능 현상이 발생될 우려가 있었다.

등록특허 제10-0909454호 등록특허 제10-1140310호 등록특허 제10-1333952호 등록특허 제10-1154408호 공개특허 제10-2018-0010312호 공개특허 제10-2016-0031890호 등록특허 제10-1852212호

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 압력용기 내의 압력 유체가 누설되거나 안정화되는 과정에서 포펫의 승강 동작이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브에 따르면 동작 공간을 제공하면서 압력용기와 연통된 유입구 및 압력유체를 외부로 배출하는 유출구가 형성된 밸브하우징; 상기 밸브하우징 내에 위치됨과 더불어 상기 압력용기 내의 압력이 설정 압력을 초과할 경우 상기 유입구로 제공되는 압력유체에 의해 상기 유입구를 개방하도록 동작되는 포펫; 일단은 폐쇄되게 형성되면서 상기 밸브하우징의 내벽면에 설치됨과 더불어 타단은 개방되게 형성되면서 상기 포펫의 일부가 수용되는 파이프 구조로 형성되며, 둘레면에는 유출입공이 관통 형성된 가이드부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

여기서, 상기 포펫은 상기 유입구로 갈수록 점차 외경이 축소되도록 경사 혹은, 라운드 구조로 형성되면서 상기 유입구를 개폐하는 개폐단과, 상기 개폐단의 후방으로 연장되면서 상기 가이드부 내로 수용되는 안내단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 함께, 상기 가이드부는 상기 포펫이 상기 유입구를 폐쇄하였을 경우 상기 포펫의 안내단이 일부가 노출되지 않을 정도의 길이를 갖도록 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부의 유출입공은 복수로 제공됨과 더불어 서로는 상기 포펫의 동작 방향을 따라 이격 배치되도록 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드부의 유출입공은 복수로 제공됨과 더불어 각각은 상기 가이드부의 둘레면 중 서로 대칭되는 부위에 방사 방향을 향해 관통되도록 이루어짐을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부를 제공하여 포펫의 승강 동작이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하면서도 이 포펫의 승강 동작에 의한 가이드부 내의 공기 저항에 의한 포펫의 동작 불량 현상을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부에 형성되는 각 유출입공을 포펫의 이동 방향을 따라 복수로 배치함에 따라 포펫의 이동에 따른 순차적인 가이드부 내의 공기 배출이 이루어지면서 안정적인 동작을 유도할 수 있게 된 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부에 형성되는 각 유출입공이 해당 가이드부의 둘레면에 서로 대칭되게 형성되도록 함에 따라 포펫의 승강 이동 도중 포펫의 기울어짐을 방지하게 되며, 이로써 포펫의 동작 불능 현상을 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 설치 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도
도 2 및 도 3은 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 동작 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도
도 4는 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 다른 실시 형태를 설명하기 위해 나타낸 상태도

이하, 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 설치 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 동작 상태를 설명하기 위해 나타낸 상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 크게 밸브하우징(100)과 포펫(200)과, 가이드부(300)를 포함하여 구성되며, 특히 상기 가이드부(300)는 상기 포펫(200)의 이동을 안내함과 동시에 상기 포펫(200)의 과도한 동작 발생을 완화시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 제시한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 밸브하우징(100)은 외관 몸체를 형성하는 부위이다.

이와 같은 밸브하우징(100)은 내부에 압력유체가 유동됨과 더불어 후술될 포펫(200)의 동작 공간을 제공하는 관체 혹은, 통체로 형성된다.

이와 함께, 상기 밸브하우징(100)에는 압력용기와 연통된 유입구(110) 및 압력유체를 외부로 배출하는 유출구(120)가 각각 형성된다.

본 발명의 실시예에서는 상기 유입구(110)와 유출구(120)가 상기 밸브하우징(100)의 서로 다른 벽면에 각각 형성됨을 제시한다.

즉, 밸브하우징(100)의 어느 한 벽면에 형성된 유입구(110)를 통해 압력용기 내의 압력유체가 해당 밸브하우징(100) 내로 유입된 후 상기 밸브하우징(100)의 다른 한 벽면에 형성된 유출구(120)를 통해 상기 밸브하우징(100) 내의 압력유체가 배출될 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기 유입구(110)는 도면상 상기 밸브하우징(100)의 저면에 관통 형성하고, 상기 유출구(120)는 상기 밸브하우징(100)의 둘레면에 관통 형성함을 그 예로 한다.

다음으로, 상기 포펫(200)은 상기 밸브하우징(100)의 유입구(110)를 개폐하도록 제공되는 구성이다.

이와 같은 포펫(200)은 상기 밸브하우징(100) 내에 위치되면서 상기 압력용기 내의 압력이 설정 압력을 초과할 경우 상기 유입구(110)로 제공되는 압력유체에 밀려 상기 유입구(110)를 개방하도록 동작되도록 이루어진다.

또한, 상기 포펫(200)은 개폐단(210) 및 안내단(220)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 개폐단(210)은 상기 밸브하우징(100)의 유입구(110)로 갈수록 점차 외경이 축소되도록 경사 혹은, 라운드 구조로 형성되면서 상기 유입구(110)를 개폐하도록 이루어지고, 상기 안내단(220)은 상기 개폐단(210)의 후방으로 연장되면서 상기 가이드부(300) 내로 수용되도록 이루어진다.

다음으로, 상기 가이드부(300)는 상기 포펫(200)의 이동을 안내하도록 제공되는 구성이다.

이와 같은 가이드부(300)는 상기 밸브하우징(100) 내에 고정되면서 상기 포펫(200)의 이동 경로를 향해 나란히 설치된 내부가 빈 파이프 구조로 형성된다. 이때, 상기 가이드부(300)의 일단은 폐쇄되게 형성되면서 상기 밸브하우징(100)의 내벽면에 설치됨과 더불어 타단은 개방되게 형성되면서 상기 포펫(200)의 일부가 수용되도록 이루어진다.

이와 함께, 상기 가이드부(300)의 일단에는 해당 가이드부(300)의 일단을 폐쇄하면서 여타 부위에 비해 확장되게 형성되어 상기 밸브하우징(100) 내의 상면에 체결 고정되도록 이루어진 확장플랜지(310)가 더 제공된다.

또한, 상기 가이드부(300)의 둘레면에는 유출입공(320)이 관통 형성된다. 이때 상기 유출입공(320)은 해당 가이드부(300) 내로 밸브하우징(100) 내의 공기가 유입 및 유출될 수 있도록 제공되는 구멍이다. 즉, 상기한 유출입공(320)의 추가 제공을 통해 포펫(200)의 안내단(220)과 가이드부(300)의 내주면간 틈새를 최소화할 수 있게 되어 상기 포펫(200)이 정확한 위치에 안착될 수 있도록 한 것이다.

특히, 상기 유출입공(320)은 복수로 제공됨과 더불어 서로는 상기 포펫(200)의 동작 방향을 따라 이격 배치되도록 형성된다. 이러한 구조는 상기 포펫(200)의 동작시 가이드부(300) 내의 공기가 각 높이별 유출입공(320)을 통해 순차적으로 유출되도록 함으로써 포펫(200)이 급격히 이동됨을 방지할 수 있도록 함과 더불어 포펫(200)이 하강 이동될 때에는 점차적으로 가이드부(300) 내에 공기가 유입되면서 상기 포펫(200)을 가압하도록 하여 상기 포펫(200)이 유입구(110)를 완전히 폐쇄할 수 있도록 한 것이다.

이와 함께, 상기한 각 유출입공(320)은 상기 가이드부(300)의 둘레면 중 서로 대칭되는 부위에 방사 방향을 향해 관통되도록 이루어지며, 이로써 상기 가이드부(300)를 따라 포펫(200)이 이동되는 도중 좌우의 불균형으로 인해 포펫(200)이 기울어 해당 부위에 구속되거나 혹은, 떨리는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 가이드부(300)는 상기 포펫(200)이 상기 유입구(110)를 폐쇄하였을 경우 상기 포펫(200)의 안내단(220)이 일부가 노출되지 않을 정도의 길이를 갖도록 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 가이드부(300) 내에는 상기 포펫(200)의 상승 이동력이 해제될 경우 해당 포펫(200)을 원위치로 복귀시키기 위한 복귀부재(400)가 더 제공됨을 추가로 제시한다.

이와 같은 복귀부재(400)는 코일형 스프링으로 형성되면서 상기 가이드부(300) 내의 폐쇄된 상면과 상기 포펫(200)을 이루는 안내단(220)의 상면 사이에 게재되도록 이루어진다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브의 동작을 더욱 상세히 설명하도록 한다.

우선, 압력용기(도시는 생략됨) 내부가 안정화된 일반적인 상황에서는 안전밸브를 이루는 포펫(200)이 복귀부재(400)의 복원력에 의해 밸브하우징(100)의 유입구(110)를 폐쇄하는 상태로 유지된다.

특히, 상기 포펫(200)은 하부로 뾰족한 원뿔 구조로 형성되어 유입구(110) 내로 삽입되면서 그의 둘레면이 상기 유입구(110)를 폐쇄하도록 이루어짐을 고려할 때 상기 유입구(110)는 상기 포펫(200)에 의해 정확히 폐쇄된 상태로 유지된다. 이는 첨부된 도 1에 도시된 바와 같다.

이러한 최초의 상태에서 예상되지 않은 원인에 의해 압력용기 내부의 압력이 원치않게 상승하여 설정된 안전 압력을 초과하게 되면 이러한 압력용기 내의 압력유체는 밸브하우징(100)의 유입구(110)를 통해 포펫(200)을 밀어올리게 되고, 상기 압력유체의 압력이 상기 포펫(200)을 하향 이동시키는 복귀부재(400)의 복원력을 초과하면 상기 포펫(200)이 상승 이동되면서 유입구(110)를 개방하게 된다.

또한, 상기한 포펫(200)이 동작되는 도중에는 가이드부(300) 내에 수용된 포펫(200)의 안내단(220)이 해당 가이드부(300)의 안내를 받으면서 상승 이동되며, 이의 과정에서 상기 안내단(220)은 상기 가이드부(300) 내에 존재하는 공기의 영향에 의해 서서히 상승된다.

이와 함께, 상기한 안내단(220)의 상승 이동에 의해 가이드부(300) 내의 공간이 점차 축소되는 과정에서 상기 가이드부(300) 내에 존재하는 공기는 해당 가이드부(300)의 각 유출입공(320)을 통해 가이드부(300) 외부 공간(밸브하우징 내의 공간)으로 배출됨으로써 포펫(200)의 상승 이동은 속도만 준 상태로 점진적으로 이루어질 뿐 과도한 저항력에 의한 상승 불량 현상은 발생되지 않는다.

특히, 상기 각 유출입공(320)은 가이드부(300)의 높이 방향(포펫의 이동 방향)을 따라 순차적으로 형성됨과 더불어 상기 가이드부(300)의 방사 방향을 따라서는 서로 대칭되는 위치에 각각 형성됨을 고려할 때 상승 이동이 점진적으로 이루어지면서도 어느 한 측으로의 기울어짐 없이 균일하게 상승 이동된다.

계속해서, 상기한 포펫(200)의 동작에 의해 유입구(110)가 개방되면 이렇게 개방된 유입구(110)를 통해 압력용기 내의 압력유체가 상기 밸브하우징(100) 내의 공간으로 유입되며, 계속해서 상기 밸브하우징(100) 내의 유출구(120)를 통해 밸브하우징(100) 외부로 유출된다. 이는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같다.

그리고, 상기한 안전밸브의 작용에 의한 압력유체의 배출로 인해 압력용기 내부의 압력이 안정화되면 밸브하우징(100)의 유입구(110)를 통해 제공되는 압력유체의 압력이 복귀부재(400)의 복원력에 비해 낮아짐으로써 상기 복귀부재(400)의 복원력에 의한 포펫(200)의 하향 이동이 이루어지며, 이는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같다. 이로 인해 상기 포펫(200)은 상기 유입구(110)를 폐쇄함으로써 더 이상 압력유체의 배출은 이루어지지 않게 된다.

또한, 상기한 복귀부재(400)의 복원력에 의해 포펫(200)이 하향 이동되는 과정에서는 가이드부(300)의 유출입공(320)을 통해 상기 가이드부(300) 내부로 공기가 흡입되면서 더욱 원활한 포펫(200)의 하강 이동을 보조하게 되며, 이러한 포펫(200)의 하향 이동이 완료되어 유입구(110)가 폐쇄된 상태를 이룰 경우 상기 가이드부(300) 내로 흡입된 공기는 상기 포펫(200)의 떨림을 방지하는 댐퍼로의 기능을 수행하게 된다.

결국, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부(300)를 제공하여 포펫(200)의 승강 동작이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하면서도 가이드부(300)에 형성되는 유출입공(320)에 의해 상기 포펫(200)의 안내단(220)과 가이드부(300) 내주면 간의 틈새를 최소화할 수 있게 되어 포펫(200)이 항상 정위치에 안착되면서 유입구(110)를 정확히 폐쇄할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부(300)에 형성되는 각 유출입공(320)을 포펫(200)의 이동 방향을 따라 복수로 배치함에 따라 포펫(200)의 이동에 따른 순차적인 가이드부(300) 내의 공기 배출이 이루어지면서 안정적인 동작을 유도할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 가이드부(300)에 형성되는 각 유출입공(320)이 해당 가이드부(300)의 둘레면에 서로 대칭되게 형성되도록 함에 따라 포펫(200)의 승강 이동 도중 포펫(200)의 기울어짐이 방지되며, 이로써 포펫(200)의 동작 불능 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브는 전술된 실시예의 구조로만 실시되는 것으로 한정되지 않는다.

예컨대, 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이 복귀부재(400)의 경우 생략될 수 있으며, 이의 경우 포펫(200)은 자중에 의해 하강 이동되도록 구성된다.

100. 밸브하우징 110. 유입구
120. 유출구 200. 포펫
210. 개폐단 220. 안내단
300. 가이드부 310. 확장플랜지
320. 유출입공 400. 복귀부재

Claims (5)

1. 동작 공간을 제공하면서 저면에 압력용기와 연통된 유입구가 형성됨과 더불어 둘레면에는 압력유체를 외부로 배출하는 유출구가 형성된 밸브하우징;
   상기 밸브하우징 내에 위치됨과 더불어 상기 압력용기 내의 압력이 설정 압력을 초과할 경우 상기 유입구로 제공되는 압력유체에 의해 상기 유입구를 개방하도록 상하 이동되도록 설치되며, 상기 유입구로 갈수록 점차 외경이 축소되도록 경사 혹은, 라운드 구조로 형성되면서 상기 유입구를 개폐하는 개폐단 및 상기 개폐단의 후방으로 연장되는 안내단을 포함하여 이루어진 포펫;
   상단은 폐쇄되게 형성되면서 상기 밸브하우징 내의 상면에 고정 설치됨과 더불어 하단은 개방되게 형성되면서 상기 포펫을 이루는 안내단이 수용되는 파이프 구조로 형성되며, 둘레면에는 상기 안내단의 상승 이동시 내부 공기의 배출을 위한 유출입공이 관통 형성된 가이드부;를 포함하며,
   상기 포펫을 이루는 개폐단의 상측 끝단 외경은 상기 밸브하우징 내경에 비해 작게 형성됨과 더불어 상기 가이드부의 외경과 안내단의 외경은 상기 개폐단의 상측 끝단 외경에 비해서는 작게 형성되도록 하여 상기 가이드부의 외측 둘레 공간이 상기 유출구가 형성된 부위와 연통되도록 구성되고,
   상기 가이드부의 유출입공은 복수의 열을 이루면서 포펫의 동작 방향을 따라 서로 이격되게 배치되도록 형성됨과 더불어 상기 각 열의 유출입공은 각 열마다 복수로 제공되면서 가이드부의 둘레면으로부터 방사 방향을 향해 관통되도록 이루어짐을 특징으로 하는 압력용기용 누설특성 향상형 안전밸브.
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