KR102344745B1 - 공기호흡기용 과류 차단 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기호흡기용 과류 차단 밸브에 관한 것으로, 본 발명은 용기밸브와 결합하고 실린더 내부와 연통되는 유입공과 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 구비하는 하우징과, 하우징 내부에 배치되고 하우징과 함께 유입공을 통해 실린더로부터 유입된 공기가 진입공을 통해 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하는 피스톤을 포함하고, 피스톤은 유입공을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 진입공 방향으로 이동하고 메인 가이드 유로가 차단된다. 이로 인해 본 발명은 용기밸브 결합부가 파손되어도 실린더의 압축공기 분사로 인한 추진력이 발생하지 않아 추진력 발생으로 인한 인명사고 또는 재산피해를 방지하는 효과가 있다.

Description

공기호흡기용 과류 차단 밸브{Overflow shut-off valve for Self-Contained Breathing Apparatus}

본 발명은 공기호흡기용 과류 차단 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기밸브와 결합하고 실린더 내부와 연통되는 유입공 및 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 형성하는 하우징과 하우징 내측에 배치되는 피스톤이 실린더 내의 공기가 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하고, 유입공을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 피스톤이 진입공 방향으로 이동하면서 메인 가이드 유로를 차단하여, 용기밸브 결합부 파손 등의 원인으로 발생하는 과류를 차단하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브에 관한 것이다.

재난사고는 열과 화염, 유독가스를 발생시킴으로써 사람을 위험에 빠지게 한다. 알려진 바로는 화재가 발생한 후 2~5분 정도 경과하면 유독가스와 연기로 인해 질식상황에 이르게 되며, 이러한 위험으로부터 인명을 보호하기 위해 공기호흡기가 사용된다.

이러한 공기호흡기는 분진, 유해가스등이 발생하는 산업현장이나 산소결핍장소의 작업자, 지하철 등에서의 화재발생 및 화재 현장 등의 인명구조원(소방관)들이 착용하여 안면을 외부로부터 차폐하여 인체에 유해한 가스의 흡입을 방지하고 신선한 공기를 공급받기 위해 사용된다.

공기호흡기는 압축공기가 보관되는 실린더와, 실린더를 장착하고 착용자의 등허리에 장착되는 등지게(backpack)과, 실린더에 장착되어 실린더에서 배출되는 공기의 압력을 낮추는 용기밸브와, 착용자 안면에 차폐 공간을 형성하는 마스크, 마스크에 의해 형성된 차폐공간으로 용기밸브에서 감압된 공기가 제공되고 고압의 실린더와 용기밸브가 연결되고, 해당 용기밸브에 공기가 유입되는 튜브로 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면 실린더(C)의 입구에 용기밸브(R)가 결합된 모습을 확인할 수 있다. 그런데 압축공기가 보관되는 실린더(C)는 알루미늄, 카본 등의 다양한 성분이 층을 이뤄 구성함으로써 견고하게 형성되는데 반해 실린더의 입구에 결합하는 용기밸브(R), 특히 실린더와의 결합을 위해 나사선을 형성하는 용기밸브의 결합부(a)는 상대적으로 취약하여 충격에 의해 파손되어 떨어져 나가는 경우가 발생한다. 이와 같이 용기밸브의 결합부(a)가 파손되어 떨어져 나가는 경우 실린더(C)로부터 고압의 압축공기가 분사되게 되는데, 이러한 압축공기 분사는 실린더(C)에 추진력을 발생시키고 추진력에 의해 통제 불능의 비행 상태가 된 실린더(C)는 인명사고 또는 재산피해를 발생시킬 수 있다는 문제점이 존재한다.

대한민국 등록특허 제10-1008906호 대한민국 등록특허 제10-1969934호

본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 용기밸브와 결합하고 실린더 내부와 연통되는 유입공 및 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 형성하는 하우징과 하우징 내측에 배치되는 피스톤이 실린더 내의 공기가 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하고, 유입공을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 피스톤이 진입공 방향으로 이동하면서 메인 가이드 유로를 차단하여, 용기밸브 결합부 파손 등의 원인으로 발생하는 과류를 차단하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은, 피스톤에 미세 관통공이 형성되고 미세 관통공은 서브 가이드 유로를 형성하며 서브 가이드 유로는 피스톤의 이동과 상관없이 상시 개방되어, 과류 발생으로 인하여 메인 가이드 유로가 차단되어도 실린더의 공기가 서브 가이드 유로를 통해 지속적으로 미세 분출되도록 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기호흡기용 과류 차단 밸브는, 실린더 입구에 장착되는 용기밸브와 결합하여 실린더 내의 공기가 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브로, 용기밸브와 결합하고 실린더 내부와 연통되는 유입공과 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 구비하는 하우징과, 하우징 내부에 배치되고 하우징과 함께 유입공을 통해 실린더로부터 유입된 공기가 진입공을 통해 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하는 피스톤을 포함하고, 피스톤은 유입공을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 진입공 방향으로 이동하고 메인 가이드 유로가 차단된다.

이때, 과류 차단 밸브는 하우징 내부에서 피스톤을 진입공으로부터 멀어지도록 가압하는 스프링을 포함하며, 피스톤은 유입공을 통해 유입되는 공기압이 스프링의 가압력을 초과하여 진입공 방향으로 소정 거리 이동하면 메인 가이드 유로가 차단된다.

또한, 피스톤은 하단이 개방된 구조이고 측면에 개방된 하단과 연통되는 하나 이상의 측면 관통공이 형성되며, 메인 가이드 유로는 유입공을 통해 유입된 공기가 개방된 하단과 측면 관통공을 통과하여 진입공으로 진입하는 유로이고, 하우징은 상단부 내벽에 걸림내벽이 형성되고, 피스톤 상단부에는 피스톤이 진입공 방향으로 소정 거리 이동하면 걸림내벽에 걸려 메인 가이드 유로를 차단하는 차단 걸림턱이 형성될 수 있다.

또한, 하우징에는 차단 걸림턱이 걸림내벽에 걸린 상태에서 차단 걸림턱과 걸림내벽 사이에 개재되도록 부착 배치되는 오링이 구비될 수 있다.

또한, 피스톤 상단에는 개방된 하단과 연통되는 미세 관통공이 형성되고, 피스톤은 하우징과 함께 유입공을 통해 유입된 공기가 개방된 하단과 미세 관통공을 통과하여 진입공으로 진입하는 서브 가이드 유로를 형성하며, 서브 가이드 유로는 피스톤의 이동 위치와 상관없이 상시 개방될 수 있다.

또한, 하우징에는 핀 삽입공이 형성되며, 과류 차단 밸브는 핀 삽입공에 삽입되는 후퇴방지 핀을 더 포함하고, 피스톤은 삽입된 후퇴방지 핀에 걸려 진입공으로부터 소정 거리 이상 멀어지지 않을 수 있다.

본 발명에 의하면, 용기밸브와 결합하고 실린더 내부와 연통되는 유입공 및 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 형성하는 하우징과 하우징 내측에 배치되는 피스톤이 실린더 내의 공기가 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하고, 유입공을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 피스톤이 진입공 방향으로 이동하면서 메인 가이드 유로를 차단하여 용기밸브 결합부 파손 등의 원인으로 발생하는 과류를 차단함으로써 용기밸브 결합부가 파손되어도 실린더의 압축공기 분사로 인한 추진력이 발생하지 않아 추진력 발생으로 인한 인명사고 또는 재산피해를 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 피스톤에 미세 관통공이 형성되고 미세 관통공은 서브 가이드 유로를 형성하며 서브 가이드 유로는 피스톤의 이동과 상관없이 상시 개방되어, 과류 발생으로 인하여 메인 가이드 유로가 차단되어도 실린더의 공기가 서브 가이드 유로를 통해 지속적으로 미세 분출되도록 함으로써 과류 차단으로 인한 피스톤 또는 하우징의 파손을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 용기밸브가 장착된 실린더를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브가 용기밸브에 결합된 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 분해된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 단면을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브 내의 메인 가이드 유로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브 내의 서브 가이드 유로를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브 내의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 공기 발생시 과류 차단 밸브 내의 공기 흐름을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브가 용기밸브에 결합된 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 분해된 모습을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브(1)는 용기밸브(R)가 실린더(C) 입구에 장착된 상태에서 실린더(C) 내부에 위치하도록 용기밸브(R)와 결합하여 실린더(C) 내의 공기가 용기밸브(R)로 진입하도록 가이드하는 유로를 형성하는 것으로, 용기밸브(R)와 장착되고 과류 차단 밸브(1)의 외형을 형성하는 하우징(10, 20)과, 하우징 내부에서 하우징과 함께 실린더(C) 내부의 공기가 용기밸브(R)로 진입하도록 메인 가이드 유로를 형성하는 피스톤(30)과, 그리고 하우징 내부에서 피스톤(30)을 일측으로 가압하도록 배치되는 스프링(40), 그리고 피스톤(30)이 일측 방향으로 소정 거리 이상 후퇴하는 것을 방지하는 후퇴방지 핀(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 하우징(10, 20)은 측면에 용기밸브 내부와 연통되는 다수개의 유입공(11)이 형성되는 제1 하우징(10)과, 상단부가 실린더에 결합하고 상단에 실린더 내부와 연통되는 진입공(21)이 형성되며 하단부가 제1 하우징(10)과 결합하는 제2 하우징(20)으로 분리 구성될 수 있다.

피스톤(30)은 제2 하우징(20) 내부에 배치되고 제1 및 제2 하우징(10, 20)과 함께 유입공(11)을 통해 실린더로부터 유입된 공기가 진입공(21)을 통해 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성한다.

이때, 피스톤(30)은 유입공(11)을 통해 유입되는 공기압이 소정의 압력을 초과하면 진입공 방향으로 이동하고 메인 가이드 유로가 차단된다. 보다 구체적으로 설명하면, 스프링(40)은 제2 하우징(20) 내부에서 피스톤(30)을 진입공(21)으로부터 멀어지도록 가압하는데, 피스톤(30)은 유입공(11)을 통해 유입되는 공기압이 스프링(40)의 가압력을 초과하면 진입공(21) 방향으로 소정 거리 이동하게 되고, 피스톤(30)이 유입공(11) 방향으로 소정 거리 이동하게 되면 메인 가이드 유로는 차단된다. 이러한 제2 하우징(20) 내부에서의 피스톤(30)의 이동과 이에 따른 메인 가이드 유로의 차단에 관한 보다 구체적인 설명은 도 4 내지 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

한편, 제2 하우징(20)의 외주면에는 핀 삽입공(22)이 형성되며 후퇴방지 핀(50)은 핀 삽입공(22)에 삽입 배치될 수 있다. 이때, 피스톤(30)은 스프링(40)과 삽입된 후퇴방지 핀(50) 사이에 배치된다. 따라서, 피스톤(30)은 스프링(40)에 의해 가압되거나 또는 실린더에 공기를 충전하는 과정에서 충전에 의한 공기압이 발생하여도 삽입된 후퇴방지 핀에 걸려 진입공(21)으로부터 소정 거리 이상 멀어지지 않을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤을 도시한 도면이고 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 단면을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 메인 가이드 유로를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브의 서브 가이드 유로를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 차단 밸브 내의 공기 흐름을 도시한 도면이다. 그리고 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 과류 공기 발생시 과류 차단 밸브 내의 공기 흐름을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하여 피스톤(30)에 관하여 보다 구체적으로 설명하면, 피스톤(30)은 하단이 개방된 구조이고 측면에 개방된 하단과 연통되는 하나 이상의 측면 관통공(31)이 형성될 수 있다.

이러한 피스톤의 측면 관통공(31)은 메인 가이드 유로를 형성한다. 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 메인 가이드 유로는 유입공(11)을 통해 유입된 공기가 피스톤의 개방된 하단과 측면 관통공(31)을 통과하여 진입공(21)으로 진입하는 유로이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 하우징(20)은 상단부 내벽에 걸림내벽(23)이 형성되도록 단턱 진 구조로 형성되며 스프링(40)은 이러한 걸림내벽(23)에 일측이 지지되도록 배치된다. 이때, 피스톤(30) 상단부에는 피스톤(30)이 진입공(21) 방향으로 소정 거리 이동하면 걸림내벽(23)에 걸려 메인 가이드 유로를 차단하는 차단 걸림턱(33)이 형성될 수 있다. 즉, 용기밸브 결합부의 파손 등에 의해 과류가 발생하면 유입공(11)으로 유입되는 공기압이 크게 증가하여, 피스톤(30)은 도 9에 도시된 바와 같이 차단 걸림턱(33)이 걸림내벽(23)에 걸릴 때까지 진입공(21) 방향으로 이동하게 된다. 그리고 도 9에 도시된 바와 같이 차단 걸림턱(33)이 걸림내벽(23)에 밀착된 상태에서는 메인 가이드 유로가 차단된다.

따라서, 용기밸브 결합부가 파손되어 고압의 공기가 용기밸브를 통한 감압 과정을 거치지 못하고 외부로 배출됨으로써 과류가 발생하면 과류 발생으로 인해 유입공(11)을 통해 유입되는 공기압이 강해져 스프링(40)의 가압력을 초과하게 되고, 메인 가이드 유로가 차단되면서 용기밸브 결합부가 파손되어도 실린더로부터의 고압의 압축공기 분사가 즉시 차단되어 추진력이 발생하지 못하므로 추진력 발생으로 인한 인명사고 또는 재산피해를 방지할 수 있다.

바람직하게, 도면에 도시되지는 않았지만 제2 하우징(20)에는 차단 걸림턱(33)이 걸림내벽(23)에 걸린 상태에서 차단 걸림턱(33)과 걸림내벽(23) 사이에 개재되도록 부착 배치되는 오링이 구비되어 차단 걸림턱(33)과 걸림내벽(23) 사이에 틈이 발생하지 못하도록 할 수 있다.

한편, 피스톤(30) 상단에는 개방된 하단과 연통되는 미세 관통공(32)이 형성되고, 이러한 미세 관통공(32)은 피스톤(30)의 이동 위치와 상관없이 상시 개방되는 서브 가이드 유로를 형성할 수 있다.

도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 피스톤(30)은 제1 및 제2 하우징(10, 20)과 함께 유입공(11)을 통해 유입된 공기가 피스톤의 개방된 하단과 미세 관통공(32)을 통과하여 진입공(21)으로 진입하는 서브 가이드 유로를 형성할 수 있다. 이러한 서브 가이드 유로는 차단 걸림턱(33)이 걸림내벽(23)에 밀착한 상태에서도 차단되지 않는다. 따라서, 서브 가이드 유로는 피스톤(30)의 이동 위치와 상관없이 상시 개방될 수 있다.

이러한 서브 가이드 유로는 과류 발생으로 인하여 메인 가이드 유로가 차단되어도 실린더의 공기가 서브 가이드 유로를 통해 지속적으로 미세 분출되도록 함으로써 과류 차단으로 인한 피스톤(30) 또는 제1 및 제2 하우징(10, 20)의 파손을 방지하는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 과류 차단 밸브
10: 제1 하우징
11: 유입공
20: 제2 하우징
21: 진입공
22: 핀 삽입공
23: 걸림내벽
30: 피스톤
31: 측면 관통공
32: 미세 관통공
33: 차단 걸림턱
40: 스프링
50: 후퇴방지 핀

Claims (6)

1. 실린더 입구에 장착되는 용기밸브와 결합하여 상기 실린더 내의 공기가 상기 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브에 있어서,
   상기 용기밸브와 결합하고 상기 실린더 내부와 연통되는 유입공과 상기 용기밸브 내부와 연통되는 진입공을 구비하는 하우징;
   상기 하우징 내부에 배치되고 상기 하우징과 함께 상기 유입공을 통해 상기 실린더로부터 유입된 공기가 상기 진입공을 통해 상기 용기밸브로 진입하도록 가이드 하는 메인 가이드 유로를 형성하는 피스톤; 및
   상기 하우징 내부에서 상기 피스톤을 상기 진입공으로부터 멀어지도록 가압하는 스프링을 포함하며,
   상기 피스톤은 상기 유입공을 통해 유입되는 공기압이 상기 스프링의 가압력을 초과하여 상기 진입공 방향으로 소정 거리 이동하면 상기 메인 가이드 유로가 차단되고,
   상기 피스톤은, 하단이 개방된 구조이고 측면에 개방된 상기 하단과 연통되는 하나 이상의 측면 관통공이 형성되며, 상기 메인 가이드 유로는 상기 유입공을 통해 유입된 공기가 개방된 상기 하단과 상기 측면 관통공을 통과하여 상기 진입공으로 진입하는 유로이고,
   상기 하우징은 상단부 내벽에 걸림내벽이 형성되고, 상기 피스톤 상단부에는 상기 피스톤이 상기 진입공 방향으로 소정 거리 이동하면 상기 걸림내벽에 걸려 상기 메인 가이드 유로를 차단하는 차단 걸림턱이 형성되며,
   상기 피스톤은 상기 진입공에 가깝게 배치되는 일단부 외경이 멀게 배치되는 타단부 외경보다 좁도록 단차를 형성하고, 상기 스프링은 일단이 상기 걸림내벽에 지지되고 타단이 상기 피스톤의 단차부를 가압하여 상기 피스톤을 상기 진입공으로부터 멀어지도록 가압하며,
   상기 피스톤의 측면 관통공은 상기 일단부의 적어도 일부 영역과 상기 타단부의 적어도 일부 영역에 거쳐 형성 되는 것을 특징으로 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징에는 상기 차단 걸림턱이 상기 걸림내벽에 걸린 상태에서 상기 차단 걸림턱과 상기 걸림내벽 사이에 개재되도록 부착 배치되는 오링이 구비되는 것을 특징으로 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤 상단에는 개방된 상기 하단과 연통되는 미세 관통공이 형성되고, 상기 피스톤은 상기 하우징과 함께 상기 유입공을 통해 유입된 공기가 개방된 상기 하단과 상기 미세 관통공을 통과하여 상기 진입공으로 진입하는 서브 가이드 유로를 형성하며,
   상기 서브 가이드 유로는 상기 피스톤의 이동 위치와 상관없이 상시 개방되는 것을 특징으로 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징에는 핀 삽입공이 형성되며, 상기 과류 차단 밸브는 상기 핀 삽입공에 삽입되는 후퇴방지 핀을 더 포함하고,
   상기 피스톤은 삽입된 상기 후퇴방지 핀에 걸려 상기 진입공으로부터 소정 거리 이상 멀어지지 않는 것을 특징으로 하는 공기호흡기용 과류 차단 밸브.

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