KR20010040442A - 탱크 수송용 압력 릴리이프 밸브 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정확한 사전설정(preset) 압력 이상에서 고도의 배출 비율로 유체를 배출하며, 신뢰성이 있고, 집약적이며 또한 구조 및 작동이 비교적 단순한 고용량, 정력 스프링 압력 릴리이프 밸브를 제공하는 것을 목적으로 하며, 배출 개방부(V)와의 소통을 위하여 탱크(T)상에 장착되도록 채택된 밸브 시트(14); 상기 밸브 시트(14)에 대하여 왕복되고 상기 배출 개방부(V)의 개방 및 밀폐를 위한 밸브 디스크(16); 상기 밸브 디스크(16) 주위에 직립적이며 대칭적으로 고정된 복수개의 각도 브래킷(36)들로서, 상기 각도 브래킷(36)들 중 인접한 것들은 평행하고 상호 대향하는 측면들을 가지는 복수개의 각도 브래킷(36)들; 상기 브래킷(36)들의 길이를 따라 가능하며 상기 밸브 디스크(16)에 연결되는 플레이트(24); 및 상기 각 대향하는 측면들 사이에 장착된 적어도 하나의 정력 스프링 수단(30);을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

탱크 수송용 압력 릴리이프 밸브 조립체{Tank transport pressure relief valve assembly}
철도 탱크차 또는 탱크 트럭으로 수송되는 어떤 액체 및 기체들은 특히 위험하고 상승된 온도에서는 탱크 내에서 팽창하여 내부 압력을 위험한 수준으로까지 증가시킬 수 있다. 그러므로 이러한 차량의 운전자들에 대하여 정부의 감독 기관은 특정한 압력 수준 이상에서는 자동적으로 개방되어 특정한 방출 비율로 배출하도록 되어 있는 안전 압력 릴리이프 밸브를 설치하도록 요구하고 있다.
현재 채택되는 압력 릴리이프 밸브들은 일반적으로 코일 스프링 또는 정력(constant-force) 스프링과 같은 것에 의하여 밀폐된 위치에 바이어스된다. 최대 배출 용량에 도달하기 위해서는, 코일 스프링 밸브들은 대개 탱크 내의 압력을 초기 개방 압력 이상으로 계속 증가시킬 필요가 있다. 다른 한편, 정력 스프링 밸브들은 초기 개방 압력에서 더 이상의 압력 증가 없이 즉각적으로 최대 배출 용량으로 개방되는 장점을 가진다. 이러한 장점에도 불구하고, 정력 스프링 밸브의 크기, 복잡성 및 비용은 그것의 산업계에서의 일반적 수용을 약화시켜 왔다. 공간 제한과 설계 제약도 또한 스프링의 수를 단지 몇 개로 제한시키며 이는 또한 그 밸브가 정확한 초기 개방 압력에 대해 조절되거나, 또는 그 밸브 요소를 포지티브(positive) 밀폐를 위해 밸브 시트와 정렬되도록 유지되는 것을 더욱 어렵게 한다.
본 발명은 전체적으로 압력 릴리이프 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도 탱크차, 탱크 트럭 및 이와 유사한 컨테이너에 함유된 팽창 유체를 배출하기 위한 압력 릴리이프 밸브에 관한 것이다.
도 1은 밸브의 보호 돔(dome)이 부분 절제된 본 발명에 따른 압력 릴리이프 밸브의 평면도.
도 2는 밸브에 채용된 정력 스프링의 끝부분에 따른 확대도를 가진, 도 1의 2-2 선을 따라 수직 평면으로 취해진 압력 릴리이프 밸브의 단면도.
도 3은 도 1의 3-3 선을 따라 수직 평면으로 취해진 압력 릴리이프 밸브의 단면도.
도 4는 도 2의 4-4 선을 따라 수평 평면으로 취해진 압력 릴리이프 밸브의 단면도.
본 발명의 목적은 정확한 사전 설정 압력 이상에서 고도의 배출 비율로 유체를 배출하는, 탱크차, 탱크 트럭 및 이와 유사한 컨테이너에서 사용되기 적합한 고용량, 정력 스프링 압력 릴리이프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 신뢰성이 있고, 집약적이며 또한 구조 및 작동이 비교적 단순한 정력 스프링 압력 릴리이프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 사전 설정 압력 이하에서 능동적인 차단을 유지도록 밸브 요소가 그 밸브 시트와 일정한 정렬을 유지하는 정력 스프링 압력 릴리이프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 소정의 초기 압력 이상에서 컨테이너가 배출되도록 정확히 셋팅될 수 있는 압력 릴리이프 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 다른 목적과 장점들은 유체 저장 탱크의 배출 개방부와 소통하여 장착되기에 적합한 개구 주위에 밸브 시트를 가진 밸브 동체를 구비하는 압력 릴리이프 밸브 조립체에 의해 달성된다. 정상적으로는 밸브 디스크가 스풀(spool)위에 라미네이트 강철 테이프의 정력 스프링에 의해 밸브 시트상의 밀폐 위치에 바이어스되며 또한 밸브 시트 주위에 배치된 직각 브래킷들 사이에 회전 가능하게 지지된다. 만일 탱크 내의 유체가 소정의 압력을 초과한다면 상기 밸브 디스크는 그 스프링의 힘에 대하여 완전 개방 위치까지 이동한다. 밸브 디스크가 밸브 시트와의 동축적 정렬을 유지할 수 있도록 밸브 디스크의 근방 가까이 있는 밸브 동체에 브래킷들이 고정된다. 스프링의 수 및 스프링당 라미네이트된 테이프의 수, 그리고 각 테이프의 복원력은 필요한 밸브 개방 압력을 충족하도록 선택된다. 스프링들 아래의 브래킷들 사이의 밸브 동체에 고정된 디플렉터들은 배출된 유체들에의 노출로부터 밸브 조립체를 보호한다.
본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적, 신규한 특징 및 장점들은 첨부 도면과 관련된 다음 설명으로부터 더욱 명백하게 된다.
도면들에 있어서, 유사한 참조 번호 및 문자들이 그 여러 도면들 전체에 걸쳐서 유사하거나 또는 대응되는 부분들을 표시하는 도면들을 참조하면서, 정상적으로 밀폐된 위치에서, (도 2에 있어서 국부 투시선으로 도시된) 유체 저장 탱크(T)위에 장착하기 적합한 압력 릴리이프 밸브 조립체(10)가 도해되어 있다.
밸브 조립체(10)는 배출 개방부(V)(도2)를 통해 탱크 내부와 소통되는 원형 개구(12a) 주위에 밸브 시트(14)를 가진 밸브 동체(12)와, 개구(12a)와 동축적으로 정렬되며 개구에 대해서 이동 가능한 원형 디스크(16)를 구비한다. 밸브 시트(14)는 디스크(16)의 평탄 표면에 접합되는 고무 또는 이와 유사한 물질의 탄성 패드(18)와 밀봉되어 맞물리는 개구(12a)의 상부 에지(edge)주위에 고리형 립(lip)을 한정한다. 밸브 스템(20)은 정사각 플레이트(24) 및 그와 인접하는 보강 부재(26)의 중심에 고정된 너트(22)와 나사 결합되도록 디스크(16)로부터 상부로 동축적으로 연장된다. 플레이트(24)는 스템(20)의 길이에 수직인 평면에 배치되며 그 네 개의 에지로부터 전체적으로 상부로 연장되는 플랜지(24a)를 구비한다.
각 플랜지(24a)는 고정구(fastener)(28)들에 의해 (도 2에 확대도로 도시되어 있는) 라미네이트된 강철 테이프(30a)들로 된 한 쌍의 정력 스프링(30)의 말단 단부들에서 연결된다. 스핀들(spindle)(34)에 대한 플레이트(24)의 변위에 관계없이 일정한 복원력을 제공하기 위하여, 공통 스핀들(34)상에 독립적으로 회전 가능한 드럼(32)들 위에 상기 테이프들이 감겨 있다.
인접한 스프링(30) 쌍들 사이에서 밸브 동체(12)에 각각 고정된 직립의 직각 브래킷(36)들은, 스핀들(34)의 단부들이 지지되는 상호 대향하는 측면들을 가진다. 도 4에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각 브래킷(36)은 밸브 디스크(16)의 밸브 시트(14)와의 동축적 정렬을 유지하도록 밸브 디스크(16) 주변(16a)에 근접한 내부 코너(36a)를 한정한다.
각 스프링 쌍 밑에는 각각의 인접한 브래킷들의 상호 대향하는 측면들에 배치된 평행한 측면(38a)들을 가지며 밸브 시트 부재(12)에 고정된 편향 실드(shield)(38)가 있다. 상부 부재(38b)는 실드(38)의 측면 부재(38a)의 두부에 뻗쳐 밸브 조립체(10)로부터 외부로 배출된 유체를 완전 편향시키기 위하여 내부로 연장된다.
보호 돔(dome)(40)은 밸브 조립체(10)의 스프링 장치를 완전히 덮는다. 죄는 나사(42)가 돔(40)의 주변 주위에서 내부쪽으로 나사식으로 연장되며 각각의 각도 브래킷(36)의 대향하는 직교 측면들에 대하여 원통형 부착물(44)들을 방사상으로 압축한다.
밸브 조립체(10)가 개방되는 압력은 네 개의 스프링(30)들의 결합 복원력에 의해 결정되며, 다음에 이는 테이프(30a)들의 총 수 및 그 각 복원력들에 의해 확립된다.
상기한 구현예에 한정되는 것은 아니지만, 예컨대, 다음을 가정한다:
필요한 개방 압력, P 는 75 psi;
밸브 개구의 직경, d 는 3 7/8 (3.875) inches; (면적 = 11.80 in²)
총 개방 힘 F = 884 lbs.
테이프 당 일정한 복원력, f 는 28.5 lbs.
필요한 테이프 수 N 은:
F/f = 884/28.5 = 31 tapes
상기 31 개의 테이프는 여덟개의 스프링(30)들 가운데 실질적으로 균일하게 분포되어 일곱개의 스프링에 각각 네 개의 라미네이트된 테이프들이 분포되고, 남아 있는 스프링(30)에 세 개의 라미네이트된 테이프들이 분포된다.
본 발명의 많은 장점들 및 신규한 특징들 중 일부는 이제 쉽게 명백하게 되어야 한다. 예컨대, 고용량, 정력 스프링 압력 릴리이프 밸브는 정확한 사전설정 압력에서 고도의 배출 비율로 유체를 토출할 수 있는 탱크차, 탱크 트럭 및 이와 유사한 컨테이너들에 사용하기 위하여 제공된다. 상기 밸브는 구조 및 작동에 있어서 비교적 간단하고 비교적 작은 공간을 차지한다. 본 발명에 사용되는 밸브 디스크는 이렇게 사전설정 압력 이하에서 능동적인 차단을 보장하기 위하여 밸브 시트와 일정하게 정렬되는 상태로 유지된다.
전술한 구현예는 네 쌍의 정력 스프링들의 대칭적 배열을 채용하고, 각 쌍은 정사각형 밸브 시동 플레이트의 네 측면들 상에서 평행하게 작동하는 반면, 다른 배열들은 개시된 바와 같이 기본적인 발명 개념으로부터 벗어나지 않을 것으로 생각된다. 예컨대, 밸브 시트에 관한 대칭 뿐만 아니라 스프링 및 적층 수는, 그것들이 밸브 디스크상에 복원력을 균일하게 분포시키는 한, 변화될 수 있다. 밸브는 또한 초과 유압을 피해야만 하는 많은 용기 유형에 채용될 수 있다.
물론, 본 발명을 설명하기 위하여 여기서 설시되고 도해된, 세부 사항, 물질, 단계 및 부품의 배열들에 있어서 다양한 다른 변형들이 첨부된 청구항들에서 표현되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위내에서 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명은 탱크차, 탱크 트럭 및 유사한 컨테이너에서 압력 배출용으로 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 배출 개방부(V)와의 소통을 위하여 탱크(T)상에 장착되도록 적합화된 밸브 시트(14);
    상기 배출 개방부(V)의 개방 및 밀폐를 위해서 상기 밸브 시트(14)에 관하여 왕복되는 밸브 디스크(16);
    상기 밸브 디스크(16)에 근접하여 상기 밸브 시트(14) 주위에 직립적이며 대칭적으로 고정된 복수개의 각도 브래킷(36)들로서, 상기 각도 브래킷(36)들 중 인접한 것들은 평행하고 상호 대향하는 측면들을 가지는 복수개의 각도 브래킷(36)들;
    상기 브래킷(36)들의 길이를 따라 상기 밸브 디스크(16)와 함께 이동 가능하며 상기 밸브 디스크(16)에 연결되는 플레이트(24); 및
    상기 각 대향하는 측면들 사이에 그것에 수직인 축상에서 회전 가능하게 장착된 근접 단부와, 상기 밸브 디스크(16)를 밀폐 위치로 강제하기 위하여 상기 플레이트(24)에 연결되는 말단 단부를 가지는 적어도 하나의 정력 스프링 수단(30);을 결합하여 구비하는 것을 특징으로 하는, 소정의 압력 이상에서 저장 탱크(T) 내의 유체를 배출 개방부(V)를 통해 토출시키기 위한 밸브 조립체(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 수단(30)은 스풀(spool)(32)에 감긴 스프링 금속 테이프(30a)의 라미네이션을 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링 수단(30)은 상기 각도 브래킷(36)들 중 인접한 것들의 상기 측면들 사이에 지지되는 공통 스핀들(34) 위에 독립적으로 회전 가능한 적어도 두 개의 상기 스풀(32)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 테이프(30a)들은 균일한 복원력을 가지며 상기 각 스프링 수단(30)들 가운데 실질적으로 동등하게 분포되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  5. 제 4 항에 있어서,
    스프링 수단(30)의 수, 스프링(30)당 테이프(30a)의 수 및, 각 테이프(30a)의 복원력이 상기 밸브 디스크(16)가 배출 개방부(V)를 개방시키는 압력을 결정하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트(24)는 정다각형을 형성하는 에지들을 가지며; 상기 스프링 수단(30)의 상기 말단 단부는 상기 각 에지를 따라 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 다각형은 정사각형인 것을 특징으로 하는 밸브 조립체(10).
  8. 상기 탱크(T)의 외부에 상기 배출 개방부(V)를 가로 질러 장착되도록 적합화되며, 상기 배출 개방부(V)와 유체 소통되는 포트(port)(12a)를 둘러싸는 밸브 시트(14)를 가지는 밸브 시트 플레이트(24);
    상기 배출 개방부(V)를 통한 흐름을 차단하도록 밀폐된 밸브 위치에서 상기 밸브 시트(14)를 가로 질러 배치되는 표면을 가지는 밸브 디스크(16);
    상기 밸브 시트(14)를 향하고 그로부터 이탈되는 선형 운동을 안내하기 위하여 상기 밸브 디스크(16)를 장착하는 상기 밸브 시트 플레이트(24)의 외부에 상방향으로 돌출된 프레임; 및
    상기 디스크(16)를 상기 밸브 시트(14)에 대하여 정상적으로 밀폐된 위치로 바이어스하도록 상기 프레임과 상기 밸브 디스크(16) 사이에 작동 가능하게 연결된 복수개의 정력 스프링(30)들;을 구비하며, 상기 밸브와 그 밸브 작동 장치들이 탱크(T) 외부에 배치되고 그것에 의해 밸브가 개방될 때 까지 탱크(T) 내용물과의 접촉으로부터 보호되는, 탱크(T) 외부에서 배출 개방부(V)로부터 압력을 경감시키는 밸브 조립체(10).
KR1020007008255A 1998-01-29 1999-01-28 탱크 수송용 압력 릴리이프 밸브 조립체 KR100604444B1 (ko)

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