KR19980070502A - 특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛 - Google Patents

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Abstract

특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛은, 제 1 및 제 2 개구(12,14)를 통하여 각각 유닛(1)의 상류 및 하류를 제 1 및 제 2 환경과 연통하도록 되어있는 챔버(10)를 형성하는 몸체(3)로 구성된다. 상기 몸체는 상기 개구들(12,14) 사이에 배치된 밸브 시트(18) 및 탄성 스러스트 요소(24)에 의하여 힘을 받으며, 상기 시트(18)와 맞닿은 위치와 상기 시트(18)로부터 이격된 위치 사이에서 이동 가능한 밀폐기(20)를 포함하는 밸브 수단이 설치된다. 상기 밀폐기(20)는 환경간 압력차가 소정의 한계치에 도달하면 상기 탄성 요소(24)의 작용에 반하여 상기 밸브 시트(18)로부터 이동할 수 있다. 상기 밀폐기(20)가 상기 시트(18)와 맞닿은 위치에 있으며 상기 환경간 압력차가 상기 소정의 한계치보다 작으면, 상기 밸브 수단(15)은 제 1 및 2 환경간에 적고 연속적인 가스의 흐름을 가능하도록 좁은 통로를 형성한다.

Description

특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛
본 발명은 특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
가스-압력 방출 밸브는 공지이며, 예를 들어, 이탈리아 특허 출원 번호 제 TO92U00198호가 있다. 이 공지의 유닛은 운반 수단용 연료탱크의 벽에 응용될 목적으로 두개의 일방흐름밸브로 구성되어 서로 반대 방향으로 동작하는 압력 방출 밸브 복합체를 포함한다.
좀더 상세하게는, 환상의 시트(seat)와 스프링에 의하여 그 시트방향으로 힘을 받는 금속 디스크 밀폐기를 가지는 제 1 밸브는 탱크내 압력이 소정의 값을 초과하는 때에 탱크 내부를 외부와 연통 가능하도록 한다.
상기 디스크 밀폐기에 의하여 지지되는 탄성중합 재료 디스크로 구성되며, 통상적으로 한 쌍을 이루는 분리 가능한 한 쌍의 립스(lips)가 돌출되는 중앙 구멍을 가지는 상기 제 2 밸브는 탱크내 압력이 외부 압력에 상대적으로 소정의 값이하로 떨어질 때 외부 환경을 탱크 내부와 연통 가능하도록 한다.
그러한 밸브 복합체의 생산은 비교적 복잡하며 따라서 고가이다. 사실상 두개의 밸브를 설치하고 몇몇 요소들을 제한된 공간내에서 조립하는 것이 필요하다. 또한, 이러한 요소들은 일반적으로 금속과 탄성중합체등 각기 다른 재료이며, 또한 이들은 유닛의 몸체를 구성하는 재료와 다르다. 특히, 일방흐름밸브중 하나는 상기 분리 가능한 한 쌍의 립스의 탄성과 유연성을 보장하기 위하여 바람직한 최소한 하나의 탄성 중합 요소를 포함하고 있다는 사실은 전체 유닛의 동작 신뢰성에 관하여 매우 결정적이다. 탄성체는 탄화수소의 존재하에 열화되며 시간이 흐름에 따라 유연성과 탄성을 잃는다는 것은 주지의 사실이다.
이런 공지 유닛은 각 일방흐름밸브가 연속적인 개폐 사이클에 종속되기 때문에 사용에 있어 약간 소음도 있다. 실제 각 밸브는 환경내 상하의 가스간 압력차가 소정의 한계치를 초과할 때만 열린다. 결과적으로, 각 일방흐름밸브에는 최소한 밸브의 열림 직후 순간에라도, 상하의 각 환경내 압력하에 앞서 누적되온 가스량의 흐름 때문에 비교적 고속의 가스가 흐른다. 특히, 높은 주파수로 연속적으로 개폐되는 구성을 가정할 때, 통상적으로는 불안정 평형 조건에서 동작하는 제 1 일방흐름밸브의 시트와 상기 밀폐기는 부딪치게 된다. 제 1 밸브내 방사상으로 위치한 사실로 인해 최대 열림이 제한되는 상기 제 2 밸브는 밸브를 열 정도의 충분한 압력에 도달하면 연속적인 가스량이 통과하도록 동작하며, 가스는 통상 비교적 빠른 속도로 통과하기 때문에, 이것은 상기 분리 가능한 립스의 진동에 의한 결과 삑하고 울리는 소음을 발생할 수 있다.
상기와 같은 유형의 밸브 유닛은 미국 공보 US-A-5 028 244로부터 공지되었다.
본 발명은 전술한 문제점을 극복하며 또한 후술할 청구항에 기재된 특징을 가지는 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 상기 밸브 유닛의 단면의 정면도이다.
도 2는 도 1에 유사하며, 본 발명의 상기 유닛의 변형을 나타내는 도면이다.
본 발명은 특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛으로, 연료탱크 상부 벽의 열림에 일치하여 연결되도록 되어있는 수단을 가지는 몸체, 상기 몸체는 제 1 및 제 2 개구를 통하여 각각 상기 유닛의 상류 및 하류를 제 1 및 제 2 환경과 연통하도록 되어있는 챔버를 형성하며, 제 1 및 제 2 밸브 수단은 상기 몸체에 결합되며, 상기 제 1 밸브 수단은 상기 챔버에 결합되며, 제 1 밸브 시트(first valve seat) 및 상기 제 1 밸브 수단이 상기 개구들을 통한 기체흐름의 최소한 일부분이라도 차단하는 상기 제 1 시트와 맞닿은 위치와 상기 제 1 시트로부터 이격된 위치사이에서 이동 가능한 밀폐기를 포함하며, 상기 밀폐기는 상기 제 1 시트와 맞닿은 위치를 향하여 탄성 스러스트 요소에 의하여 힘을 받으며, 외부 환경간 압력차가 소정의 한계치에 도달하면 상기 탄성 요소의 작용에 반하여 상기 밸브 시트로부터 이동할 수 있으며, 상기 밀폐기가 상기 제 1 시트와 맞닿은 위치에 있으며 상기 환경간 압력차가 상기 소정의 한계치보다 작으면, 상기 제 1 밸브 수단은 상기 제 1 및 제 2 환경간에 적고 연속적인 가스의 흐름을 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 개구에 관하여 좁은 통로를 형성하며, 상기 제 2 밸브 수단은 제 2 밸브 시트를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하여, 밸브 유닛은 1로 표시된다.
상기 유닛 1은 내부 챔버 10을 형성하는 원통형 몸체 3을 포함하여 구성된다. 상기 몸체 3은 편리하게 플라스틱 물질로부터 몰딩하여 만들며, 흔한 경우로서 유닛이 운반 수단용 연료 공급 시스템과 결합하는 경우에 유닛은 예를 들어 아세탈 수지같은 탄화수소에 불활성인 플라스틱 물질로 만드는 것이 바람직하다.
상기 몸체 3은 그것의 환상 플랜지 6을 연료탱크의 상부 8에 형성된 구멍의 가장자리와 접할 때까지 상기 구멍을 통하여 삽입하거나, 또는 예를 들어 파이프의 확장용기와 일치하여 상기 탱크 필러(filler) 파이프에 연결함으로써 상기 운반 수단용 연료 공급 시스템에 결합될 수 있다.
상기 몸체 3내의 상기 챔버 10은 하부 개구 14를 통하여 예를 들어 연료 탱크같은 상기 유닛 1의 제 1 환경 상류와 연통하고, 또 하나의 개구 12를 통하여 예를 들어 상기 탱크를 카본 캐니스터에 연결하는 튜브와 같은 상기 유닛의 제 2 환경 하류와 연통된다. 상기 개구 12는 상기 몸체 3과 일체적으로 만들어진 보조 튜브 11과 함께 관형(tubular) 연결 요소에 의하여 결합될 수 있다.
상기 챔버 10은 상기 몸체 3과 동축인 환형 리브에 의하여 형성되는 밸브 시트 18과 상기 시트 18과 함께 동작할 수 있는 가동(movable) 밀폐기 20을 포함하는 15로 표시된 밸브 수단을 수용한다. 상기 밀폐기는 편의적으로 상기 몸체 3을 구성하는 물질과 동일한 재료로 단일 부품으로 만들어진다. 적합하게는 상기 밀폐기는 실질적으로 원추형 주변벽의 일단은 기저 23에, 타단은 칼라(collar) 22에서 종단되는 컵 모양을 가진다.
나선형 스프링 24는 상기 밀폐기 20과 결합되어 상기 밀폐기 20이 상기 시트 18과 접촉되도록 힘을 가한다. 특히, 상기 스프링 24의 제 1 말단은 상기 밀폐기 20의 상기 칼라 22내 원형 시트를 밀고 반면 타단은 상기 챔버를 마주 보고 있는 상기 몸체 3의 표면, 예를 들면 몸체 3의 상부 커버 26의 표면을 밀고있다. 이와는 달리 상기 밀폐기 20과 협동하여 동작하는 스프링 24의 일단은 상기 기저 23에 의하여 형성되는 다른 원형 시트에 배치될 수 있다.
보통은 상기 시트 18에 맞닿도록 힘을 받는 상기 밀폐기 20은 상기 밸브 유닛 1의 환경 상하간 압력차가 소정의 한계치보다 큰 경우에, 상기 스프링 24의 작용에 반발하여 상기 밸브 수단 15가 열리는 상기 시트 18로부터 이격된 위치를 차지할 수 있다. 이 한계치는 자연적으로 상기 스프링 24의 탄성적 특성의 함수이다.
상기 몸체 3의 부품인 원추형 부착물 16은 상기 시트 18로부터 상기 밀폐기 20의 반대방향으로 상기 챔버 10내부로 돌출 되며, 그 모양은 상기 밀폐기 20의 주변벽에 대응한다. 그래서 상기 밀폐기 20이 상기 시트 18을 향해 움직이는 동안에, 밀폐기의 주변벽은 상기 부착물 16의 원추형 표면에 의하여 안내되어 상기 밀폐기 20이 상기 시트 18에 정확히 맞닿도록 보장한다.
상기 밸브 수단 15가 밀폐된 위치에 있을 때 즉, 상기 환경간 압력차가 상기 스프링 24의 힘을 극복하는데 필요한 한계치 이하여서, 상기 밀폐기 20이 상기 시트 18에 맞닿을 때, 상기 밸브 수단은 상기 유닛 1의 환경 상하간 가스의 흐름을 위한 좁고, 보정된(calibrated) 통로를 형성한다. 그래서 상기 밸브 수단 15를 통하여 제 1 및 제 2 환경사이에 작고 연속적인 가스 흐름은 통상적으로 허용되나 상기 좁은 통로의 치수는 연료를 다시 채우는 동안 공기 방울이 언제나 상기 밀폐기 20의 상류에 유지될 정도의 크기이다.
바람직하게는 이 좁은 통로는 상기 밀폐기 20의 기저 23 내에 보정된 관통공 28을 형성하여 만들며, 예를 들어 상기 기저와 동축으로 만들 수 있다. 상기 관통공 28의 치수, 특히 직경은, 상기 유닛 1의 상류에 위치한 탱크의 용량에 따라 계산된다. 예를 들어 약 50 리터 용량의 탱크는 0.8mm 정도의 지름을 가져야 한다.
상기 밀폐기 20은 한 조각으로 상기 몸체 3과 동일한 재료로, 예를 들어 아세탈 수지같은 탄화수소에 불활성인 플라스틱 물질로 만들어질 수 있다. 따라서 생산은 무척 간단하며 탄성 부품의 사용이 배제된다.
필요하다면 상기 몸체 3은 다른 타입의 밸브를 수용하여 상기 밸브 유닛 1을 소위 다기능 밸브로 구성할 수 있다. 도 1에 예시된 실시예에서, 상기 몸체 3은 상기 몸체 3에 고정된 원추형 부재 36위에서 이동 가능한 금속볼 34를 감싸기 위하여 상기 몸체 3내에서 활주(slide)할 수 있는 케이지(cage) 구조 32를 포함하는 공지의 롤-오버 안전 밸브 30을 포함한다. 원추형 핀(pin) 밀폐기 38은 상기 케이지 32로부터 돌출 되며 상기 개구 14내에 형성된 시트 40과 협력하여 동작한다. 당연히, 상기 유닛 1은 공지 형태의 플로트(float) 밸브를 상기 롤-오버 안전 밸브 30과 대체하거나 또는 롤-오버 안전 밸브 30과 병행하여 포함할 수 있다.
도 2에 예시된 본 발명의 변형에서, 도 1의 요소와 비슷하거나 동일한 요소는 같은 참조 번호로 표시되었다. 밸브 유닛 1은 예를 들어 운반 수단용 연료 탱크로부터 발생한 증기를 위하여 가스 배기 라인의 파이프 11a,11b에 삽입될 수 있도록 제조될 수 있다. 이 경우 상기 몸체 3은 한 쌍의 스냅 결합이 가능한 쉘 부품으로서 만들어질 수 있고, 각 쉘 부품은 통합된 관 연결 요소를 가지며 상기 몸체 3의 상기 챔버 10에 연결하는 각각의 개구 12, 14를 형성하도록 되어있다.
이러한 특징들에 의하여 본 발명의 상기 밸브 유닛의 밀폐기는 종래 기술의 밀폐기에 비하여 단순한 구조를 가진다. 더욱 상세하게는, 이것은 유닛의 상하의 환경간 압력차가 소정의 한계치를 초과하면 열리도록 고안된 두 번째 일방흐름밸브 없이도 제조될 수 있다. 오직 하나의 일방흐름밸브만을 가지는 관계로, 상기 유닛의 밀폐기는 하나의 부품으로 만들어질 수 있으며 다양한 부품들의 조립을 요구하지 않는 방법으로 만들어질 수 있다. 상기 모든 사항은 상기 밸브 유닛의 원가를 줄이며 사용상의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다. 또한, 본 발명 유닛은 적고 정상적(regular)인 가스흐름을 통과할 수 있게 하므로, 가스가 상기 유닛을 통과하기 위한 소정의 압력 한계치에 일반적으로 도달하지 못하는 관계로 종전에 발생하였던, 연속적인 확장과 수축에 의한 주기적 피로 응력(cylic fatigue stress) 에 종속되지 않는다. 따라서 상기 전 시스템은 종합적으로 작은 응력들에 내성을 가지는 이점이 있다.
본 발명에 따른 유닛이 운반 수단용 연료 공급 시스템에 적용되면, 연료기체가 시스템의 외부로 빠져나감을 감소시킬 수 있으며, 이러한 빠져나감은 실제로 상기 시스템 전체가 과압(overpressure)이 걸리지 않더라도, 적지만 무시하지 못할 정도로 벽, 커넥터들 및 실(seal)을 통하여 발생한다. 상기 밀폐기가 밸브 시트와 맞닿은 경우, 엔진의 가동중 연료소비에 의한 탱크내 연료레벨의 변화 및 연료 온도의 변화에 주로 좌우되므로 상기 유닛을 통과하는 가스의 흐름은 일반적으로 작고 일정하다. 밸브 유닛의 상하 환경간 압력차가 충분히 큰 경우에만 상기 스프링의 탄성바이어스력(resilient biasing force)이 극복되며 따라서 상기 유닛의 밸브 수단이 열리고 정상 동작 조건하에 좁은 통로를 통하여 흐르는 것보다 훨씬 많은 흐름이 가능케 된다.
본 발명의 유닛은 비교적 작은 흐름에 동작하도록 의도된 사실의 결과로, 이것은 공지의 유닛들보다 작은 치수로 만들어질 수 있다. 이러한 밸브 유닛이 활성화된 카본 트랩(carbon trap)또는 카본 캐니스터(carbon canister)에 연결되면, 상기 트랩은 또한 시스템내 누적된 가스의 실질적인 양대신에 작고 거의 일정한 증기 흐름으로 동작하므로 상기 트랩의 치수도 축소된다.
본 발명의 더 나은 특성과 이점은 상기 비한정적 예로 제공된 도면에 대한 상세한 설명으로부터 더욱더 명백하다.

Claims (11)

  1. 특히 연료 증기에 적합한 가스-압력 방출 밸브 유닛으로서,
    연료탱크의 상부 벽의 열림에 일치하여 연결되도록 되어있는 수단(6)을 가지는 몸체(3), 상기 몸체(3)는 제 1 및 제 2 개구(12,14)를 통하여 각각 상기 유닛(1)의 상류 및 하류를 제 1 및 제 2 환경과 연통하도록 되어있는 챔버(10)를 형성하며, 상기 몸체(3)에 결합되는 제 1 및 제 2 밸브 수단(15,30), 상기 제 1 밸브 수단(15)은 상기 챔버(10)에 결합되며 제 1 밸브 시트(18) 및 상기 제 1 밸브 수단(15)이 상기 개구들(12,14)사이를 통한 기체흐름의 최소한 일부분이라도 차단하는 상기 제 1 시트(18)와 맞닿은 위치와, 상기 제 1 시트(18)로부터 이격된 위치 사이에서 이동 가능한 밀폐기(20)를 포함하며, 상기 밀폐기(20)는 상기 제 1 시트(18)와 맞닿은 위치를 향하여 탄성 스러스트 요소(24)에 의하여 힘을 받음, 이에 따라 외부 환경간 압력차가 소정의 한계치에 도달하면 상기 탄성 요소(24)의 작용에 반하여 상기 밸브 시트(18)로부터 멀리 이동할 수 있으며, 상기 밀폐기(20)가 상기 제 1 시트(18)와 맞닿은 위치에 있으며 상기 환경간 압력차가 상기 소정의 한계치보다 작으면, 상기 제 1 밸브 수단(15)은 상기 제 1 및 제 2 환경간에 적고 연속적인 가스의 흐름을 가능하도록 상기 제 1 및 제 2 개구(12,14)에 대하여 좁은 통로를 형성하며, 상기 제 2 밸브 수단(30)은 제 2 밸브 시트(40)를 포함함, 을 포함하는 가스-압력 방출 밸브 유닛으로
    상기 제 1 시트(18)는 상기 몸체(3)와 일체적으로 형성되며 상기 제 1 개구 및 제 2 개구(12,14)에 대하여 넓은 통로를 형성하며, 상기 제 1 밸브 시트(40)는 또한 상기 몸체(3)와 일체적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스-압력 방출 밸브 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 스러스트 요소(24)는 상기 챔버(10)와 외부 환경간 사이에 놓인 상기 몸체(3)의 표면을 압박하는 것을 특징으로 하는 유닛.
  3. 제 1 항 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 밸브 수단(15,30)은 상기 연료탱크내의 연료레벨에 모두 독립적인 것을 특징으로 하는 유닛.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 좁은 통로는 상기 제 1 및 제 2 환경을 연통시키기 위하여 상기 밀폐기(20)를 통과하는 보정된 구멍(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유닛,
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐기(20)는 단일 부분으로서, 상기 유닛(1)의 몸체(3)와 동일한 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐기(20)는 일반적으로 컵모양을 하며, 상기 밸브 시트(18)에 근접한 상기 몸체(3)내에 형성된 대응 형상의 표면(16)에 맞닿을 수 있는 실질적인 원추형 부분(21)을 가지며, 이에 따라 상기 실질적인 원추형 부분(21)과 대응되는 상기 몸체(3)의 표면(16)은 상기 밀폐기(20)가 상기 시트(18)와 정확하게 맞닿도록 유도하는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀폐기(20)는 나선형 스러스트 스프링(24)의 일단을 수용하는 원형 시트(22;23)를 가지며, 상기 스프링(24)의 타단부는 상기 챔버(10)와 마주보는 상기 몸체(3)의 표면을 압박하는 것을 특징으로 하는 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 원형 시트는 상기 밀폐기(20)의 기저(23)에 제공되는 것을 특징으로 하는 유닛.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 밸브 수단(30)은 롤-오버 안전밸브 및/또는 플로트 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유닛.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛을 운반 수단용 연료 탱크의 연료 인입 파이프의 도관 확장에 상응하여 운반 수단용 연료 탱크의 연료 인입 파이프에 연결을 목적으로 하는 것을 특징으로 하는 유닛.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛을 운반 수단용 연료 탱크로부터의 증기를 위한 배기 라인의 덕트(11a,11b)내에 배치되는 것을 목적으로 하는 것을 특징으로 하는 유닛.
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