KR20010041725A - 파이프라인에 유체 자동 차단용 열 반응식 안전기 - Google Patents

Abstract

케이싱(1) 내측에, 각각의 리브(8)가 개방위치에서 폐쇄위치로 이동하는 폐쇄 몸체(5)용 활주로를 형성하도록, 폐쇄 시에, 페쇄 몸체(5)의 이동 방향에 대해 평행하게 종축선으로 3개 이상의 리브(8)가 배치된다. 폐쇄 스프링(9)을 지지하는 형상 파트(11)가 배치된 제 1그루브(10)는 각각의 상기 리브(8) 안으로 절결된다. 태핏(20)에 대향 위치되어 배치된 적어도 리브(8)는, 폐쇄 몸체(5)가 개방위치에 있으면 컨트롤 엣지가 그 위에 놓여질 수 있는 안착 엣지(18)를 형성하는 시트(7) 대향 측부를 가진 제 2그루브를 구비한다. 가용성 연성 솔더 성분(21)을 용해하는 경우에, 태핏은 폐쇄 스프링에 의해 발휘되는 힘을 받아서 축선 방향으로 그 위치를 변경한다. 이러한 위치 변경으로 인하여, 컨트롤 엣지가 안착 엣지(18)에 더 이상 놓여지지 않고 그리고 폐쇄 스프링(9)에 의해 구동되는 폐쇄 몸체(5)는 그 폐쇄 위치로 절환된다.

Description

파이프라인에 유체 자동 차단용 열 반응식 안전기{THERMAL SAFETY VALVE FOR AUTOMATICALLY SHUTTING OFF PIPES}

상당수의 종래 설계로 이루어진 예를 들면, 가스 피팅, 가스 기구, 또는 가스 계량기에 대한 상류부에서 파이프라인에 장착되는 열 반응식 안전기는 공지된 기구이다. 열 반응식 안전기는 모두 가스 피팅, 가스 기구, 또는 가스 계량기에 온도가 환경에 대하여 그 기밀이 충분히 위태로와 지기 전에 온도가 상승하는 경우에 가스를 차단하는 역활을 한다.

상술된 바와 같은 열 반응식 안전기의 일 예로는 DE 44 22 241 A1에 기재된 것이 있다. 상기 특허에 해결방식은, 붙박이 시트(in-built seat)에 대향하는 축 방향으로 케이싱 내측에 배치된 폐쇄 몸체(closing body)를 1개 이상의 U형상 구조 파트로 개방 위치에서 유지시킨 것이다. 상기와 같은 기능으로, 폐쇄 몸체가-시트를 향하는 방향으로 있는 밀봉 면 뒤에 정면- 양호한 원통형 모양의 칼라에 의해 동반되는 시트에 대한 반대측에 폐쇄 몸체의 측부에 넥킹(necking)을 가진다. U형상 파트의 2개 림브(limb)를, 폐쇄 스프링에 의해 발휘되는 힘을 견디도록 칼라를 지지하는 방식으로, 넥킹 둘레에 설치한다. 또한, 2개 림브와 접속하는 U형상 파트의 섹션이 케이싱 벽의 내면에 차례로 놓여지는 가용성 연성 솔더 성분에 배치된다. 만일, 상기 가용성 연성 솔더 성분이 용해되면, U형상 파트의 림브는, 이들이 케이싱과 상관된 그 원래 위치를 벗어나는 이동으로, 폐쇄 몸체의 넥킹 둘레에 더이상 위치하지 않아서, 폐쇄 위치로의 폐쇄 스프링에 의한 가압을 받게 된다. 동시에, 2개 림브는 시트를 향하는 방향으로 폐쇄 몸체의 밀봉 면 및/또는 칼라를 안내하도록 활주로(slide-way)를 형성한다.

상기 방식의 결함은 -폐쇄 몸체 자체에 더하여- 대부분의 경우에 폐쇄 몸체 흐름 단면 내에 배치되는 케이싱에 붙박이 되는 많은 다른 것들이 있다는 것이다. 표준적인 또는 실질적으로 필요한 흐름율을 달성하기 위해서는, 대응적인 피팅 사이즈를 한정시켜야 한다. 이러한 사실은 차례로, 다른 -요구되는 및/또는 필요로 하는- 피팅 사이즈에 부적합을 수반하게 된다.

EP-PS 605 551호에 기재된 바와 같이, 소위 "화이어 밸브(fire valve)"라 불리우는 것이 폐쇄 스프링에 설치되어 자동 차단기로서 파이프라인에 장착된다. 분리 케이싱에서, 이러한 화이어 밸브 내측에는, -개방 위치에서, 폐쇄 스프링에 의해 발휘되는 힘을 받아서- 2개 볼과 1개 온도 감지 구조 파트로 형성되는 3개 고착점에 놓여지는 볼 형상 밀봉 면을 가진 금속 폐쇄 몸체가 있다. 차례로 케이싱 내측에 배치된 견부에 놓여지는 2개 볼이, 서로에 대해 대략 90도의 접근 각도를 형성하는 거리에 놓여진다. 케이싱의 내측 벽에 고정되는 이러한 접근 각도에 대향 위치에는 온도-감지 구조 파트가 있다.

상기 특허는 그 저부가 내부 벽에 고정되는 내부방향 개방 트레이를 포함하는 것이다. 가용성 연성 솔더 성분은 제 3고착점을 형성하는 방식으로 트레이의 트인구멍에 안정적으로 끼워지는 볼을 안으로 가압하는 내부 반경방향 개방 트레이 내측에 배치되며 그리고, -가용성 연성 솔더 성분이 더 이상 존재하지 않는 경우에- 트레이에 의해 거의 완전하게 처리되어 진다. 상기 3개 고착점에 의해 형성된 지지 영역의 직경이 연산되어, 트레이에 의해 처리되어진 볼을 가진 폐쇄 몸체가 3개 고착점에 의해 형성된 확장된 트인구멍을 통하여 스프링으로 발휘되는 힘을 받아서 밀려지게 된다.

대응 도면 도 1을 통하여 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 해결방식의 결점은 개방 중심이탈 위치에 놓인 폐쇄 몸체가 그 폐쇄 위치로 이동할 시에 축선방향으로 안내되지 않는 다는 사실이다. 허용오차의 존재로 인하여, 폐쇄 스프링의 힘은 축선방향으로 완전하게 작용하지 않을 것이고, 따라서 볼의 측면 편위(偏位)가 그 폐쇄 위치로 이동할 시에 발생한다. 이러한 사실은 적절한 압축 끼움을 달성하는데 필요한 운동 에너지의 일부를 소비하는, 여분의 이동이 중심 위치에 놓이도록 하는데 필요한 측면 충격을 자연적으로 유도하게 한다. 그런데, 상기 압축 끼움은 임의 경우에서는 열 반응식 안전기가 폐쇄 스프링이 그 압축력을 이미 손실한 온도에서도 유효하게 하는데 필요하게 된다.

본 발명은 파이프라인, 특히 가스 파이프라인에서 허용할 수 없는 온도 상승이 발생하는 경우에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기(thermally triggered safety device)에 관한 것이다.

도 1은 개방위치에 있는, 본 발명에 따르는 열 반응식 안전기의 단면도.

도 2는 일 가능한 설계로 이루어진 형상 파트를 분리하여 나타낸 도면.

본 발명은 폐쇄 몸체가 그 폐쇄 위치로 이동 시에 축선방향으로 안내되는 것을 보장하도록 제조된 열 반응식 안전기에 관한 것이다. 또한, 상기 열 반응식 안전기는 대형으로 방해받지 않는 링 단면을 가지는 것이다. 또한, 제조비용 및 피팅 사이즈를 최소로 유지되는 것이다.

본 발명에 의거, 종래 구성의 결함은, 리브 각각이 개방위치로부터 폐쇄위치로의 그 이동 시에 폐쇄 몸체를 안내하는 활주로를 형성하도록 폐쇄 위치로 폐쇄 몸체의 이동방향에 대해 그 종방향 축과 평행하게 하는 방식으로 케이싱 내측에 3개 이상의 솔리드 리브를 배열하여 해결하였다. 또한, 제 1그루브는 폐쇄 스프링이 그 위에 안착되는 형상 파트(shaped part)를 취하도록 상기 리브 안으로 절결된 것이다. 적어도 태핏에 거의 대향 위치에 배치된 리브는, 시트-대향 면이 그 개방 위치에서 폐쇄 몸체에 컨트롤 엣지용의 안착 엣지(rest edge)를 형성하는 제 2그루브를 구비한다. 만일, 가용성 연성 솔더 성분이 용융된다면, 태핏은 폐쇄 스프링에 의해 발휘되는 힘을 받아서 축선 방향으로 그 위치를 변경한다. 태핏 위치에 변경으로, 컨트롤 엣지는 더 이상 안착 엣지에 근접하여 놓여있지 않고, 그리고 폐쇄 스프링의 동작에 의해 구동되는 폐쇄 몸체가 그 폐쇄 위치로 이동한다.

본원의 발명은 종래 기술의 결함을 제거한 것이다. 즉, 첫번째로, 대부분의 경우에서 폐쇄 몸체 흐름 단면 내에서도 안착되는, 케이싱에 붙박이된 케이싱 몸체 옆에 상당량의 부품이 설치된다. 두번째로, 폐쇄 이동은 완전한 축선방향이 아니다. 또한, 이러한 해결방식은 그 단순성과 소형 피팅 사이즈로 종래예와 구분되며, 소형 피팅 사이즈는 상당히 작은 명목상의 폭과 특정한 관계가 있는 것이다.

본 발명의 특징은 청구범위에 의해 한정된다. 예를 들면, 안착 엣지는 시트와 대면하는 제 1그루브의 측면 엣지에 통합되어 제조비용을 최소로 하며, 부가적으로 태핏이 솔리드 리브 등에 안착된다.

최적한 흐름 단면 설계를 가지도록 하기 위해서는, 솔리드 리브를 케이싱의 유입 영역 근처에 그리고 시트 둘레에서 지지되는 섹션 로드에서 제조하는 것이 양호하다.

제조 면에서, 단일-피스 주물 형태의 케이싱에 접속된 핀(fins)에서 솔리드 리브를 형성하는 것이 특히 유용하다.

상기 모든 성분의 조립동작을 간단하게 하기 위해서, 형상 파트는 그루브 내측이 비틀려지는 방식으로 설계될 수 있으며 그리고, 각각의 단일 리브에 상기 형상 파트에 위치된 개별적 곡선로(curved path)가 할당된다. 형상 파트의 센터로의 이러한 곡선로의 최소 거리는 케이싱의 종방향 축을 따라서 리브 엣지에 의해 만들어진 직경의 반보다 작고, 반면에 형상 파트의 센터로의 곡선로의 최대 거리는 케이싱의 종방향 축과 그루브의 저부 사이에 거리와 거의 동일하다. 또한, 페그(peg)는 제한 정지부로서 작용하는 리브를 가지고, 그루브 내측에 형상 몸체의 비틀림 운동과 곡선로를 제한하도록 상기 거리에 고정된다.

도 1에 도시되고 이하에 상세하게 기술되는 바와 같이 본 발명에 따르는 열 반응식 안전기는, 본 실시예에서는 플랜지형 접속부로 있는 각각의 단부에 피팅부가 설치된 관형 케이싱(1)을 구비한다. 물론 임의적인 다른 타입의 접속부를 양호하게 사용할 수도 있다. 양쪽 플랜지 죠인트는 케이싱(1)에 가스 기밀하게 접속된다.

유입 포트(2)는 케이싱(1)의 관형 영역(4) 안으로 차례로 통과하는 유체성 논리로 만들어진 확장부(3)에 의해 이어진다. 확장부(3)의 외형은 최적한 흐름 특성을 보장하는 방식으로 이하에 부가적으로 설명되는 폐쇄 몸체(5)의 외형으로 조정된다. 확장부(3)는 배급 포트(6) 전에 배치되는 시트(7)에 의해 이어진다.

이러한 실시예에서, 관형 영역(4)은 그 종축선이 케이싱(1)의 종축선과 평행하도록 배치된 4개 섹션 로드(8)를 수용한다. 상기 섹션 로드(8)는 유입 포트(2) 근처와 시트(7) 근처 모두에서 지지되며, 여기서 섹션 로드는 임의적인 방식으로 위치가 변경되는 것을 방지하기 위한 선 조립 논리(prefabrication reasons)에 적합하게 용접에 의해 양호하게 그 지지부에 강력하게 고정된다. 섹션 로드(8)에서 케이싱의 종방향 축으로의 거리는 후술되는 원통형 폐쇄 몸체(5)가 케이싱(1) 내에 종방향으로의 이동 중에 안내를 받도록 설계된다.

각각의 섹션 로드(8)는 도 2에 도시된 바와 같이 판 금속으로 양호하게 제조된 형상 파트(11)를 취하도록 그루브(10)가 절결된다. 일 섹션 로드(8)에서, 시트(7)와 대면하는 그루브(10)의 측면측은 안착 엣지(18)를 형성한다. 안착 엣지(18)가 있는 섹션 로드(8)에 대향하여 놓인 섹션 로드(8)는 -그루브(10) 영역에 대향하여- 케이싱 종축선과 직각으로 형성된 종축선을 가진 횡단 보어(19)를 구비한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 섹션 로드(8)는, 형상 파트(11)의 센터로의 그 최소 거리가 케이싱의 종축선과 대면하는 섹션 로드(8)의 엣지에 의해 형성된 직경의 반보다 작고, 반면에 곡선로(12)의 최대 거리는 케이싱의 종축선과 섹션 로드(8) 쪽으로 절결되는 그루브(10)의 저부와의 사이에 거리가 되는 방식으로, 치수형성되는 곡선로(12)를 형상 파트(11)에 할당 한다. 추가로, 페그(13)는 -본 실시예에서는- 제한 정지부로서 동작하는 대응 섹션 로드(8)를 가지고, 그루브(10) 내측에 형상 몸체(11)의 비틀림 이동부와 곡선로(12)를 제한하는 상기 최대 거리에 2개 대향 위치 곡선로(12)에 고정된다.

본 실시예에서는, 상술된 폐쇄 몸체(5)가 배급 포트(6)를 향하는 방향으로 유체성 논리로 테이퍼진 볼 형상 밀봉 영역(14)을 가진다. 유입 포트(2)는, 시트(7)의 직경보다 현저하게 작은 외측 직경으로 넥킹(15)에 의해 이어진다. 유입 포트와 대면하는 폐쇄 몸체(5)의 단부에서, 폐쇄 몸체는 컨트롤 엣지로서 동작하는 베벨을 우호적으로 경유하여, 넥킹(15)에 접속되는 원주 둘레 칼라(17)를 구비한다. 폐쇄 몸체(5)는 -예를 들면 안전기의 개방 위치에서 장력을 받을때- 포켓 홀 내측 대형 연장부에 안착되는 폐쇄 스프링(9)을 수용하는 포켓 홀(16)을 유입 포트(2)와 대면하는 그 전방측에서 구비한다. 폐쇄 스프링(9)은 -일 측부에서- 포켓 홀의 저부에 놓여지고, 반면에 타 단부는 형상 파트(11)와 접촉 한다. 상기 개방 위치에서는, 폐쇄 몸체(5)가 -칼라(17)에 그 컨트롤 엣지를 통하여- 안착 엣지(18)에 놓여진다.

센서 요소의 태핏(20)은 칼라(17) 둘레에 폐쇄 몸체(5)의 면에 그 대향측에 놓여지고 반면에, 그 이면측은 가용성 연성 솔더 성분(21)에 놓여진다. 가용성 연성 솔더 성분(21)은 가능한 최고로 짧은 응답 시간을 보장하도록 케이싱(1)이 돋아지는 것을 견디는 트레이(22)에 배치된다. 이러한 구조에서는, 센서 요소의 전체 길이가 폐쇄 몸체(5)가 -상술된 바와 같이- 폐쇄 스프링(9)에 의해 발휘되는 힘을 받아서 컨트롤 엣지가 안착 엣지(18)에 근접하게 놓여지는 범위로 센터 밖의 위치에서 태핏(20)에 의해 이동되는 크기로 이루어진다.

본 발명에 따르는 열 반응식 안전기는 다음과 같은 기능을 한다.

파이프라인에서 허용할 수 없는 온도의 증가가 발생하는 경우에, 가용성 연성 솔더 성분(21)은, 폐쇄 스프링(9)에 의해 발휘되는 힘을 받아서 태핏(20)이 트레이(22) 안으로 밀려지도록 하는 용해가 발생한다. 이러한 태핏(20)의 위치 변경으로, 컨트롤 엣지는 안착 엣지(18)로부터 활주 이탈하고, 그리고 폐쇄 몸체(5)의 볼 형상 밀봉 영역(14)은 폐쇄 스프링(9)에 의해 시트(7) 쪽으로 힘을 받게 된다.

그 폐쇄 이동에서, 폐쇄 몸체(5)는 섹션 로드에 의해 축선방향으로 안내를 받아서, 결과로서 발생하는 밀봉 효율을 방해할 수 있는 폐쇄 몸체(5)의 이동의 반경방향 이탈이 방지되도록 섹션 로드에 의해 축선 방향으로 안내된다.

상술된 실시예가 본 발명에 따르는 안전기를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서의 변경 및 개조가 가능한 것이다. 예를 들면, 상기 실시예에서 플랜지 접속에 의해 나타낸 죠인트는 암 또는 수 나사부를 가질 수 있는 것이다. 또한, 밀봉 영역(14)은 볼 형상 대신에 콘 형상으로 이루어질 수도 있는 것이다.

Claims (7)

1. 시트에 대향 위치한 폐쇄 몸체의 측부에 넥킹(15)에 의해 이어지는, 시트(7)와 대향된 밀봉 영역(14)을 가진, 시트(7)로의 축선방향 연장부에 배치된, 금속 폐쇄 몸체(5)와 통합 시트(7)를 가지는 케이싱(1)과; 일 단부가 가용성 연성 솔더 성분(21)에 안착되고 그리고 타 단부가 칼라(17) 근처에 폐쇄 몸체(5)의 면에 안착되는 태핏(20)에 의해 포켓 홀 내측에 대형 연장부에 장력 하에서 놓여지는, 폐쇄 스프링(9)에 의해 폐쇄 방향으로 발휘되는 힘을 받아서 개방 위치에서 폐쇄 몸체(5)를 유지하여, 컨트롤 엣지를 형성하는 칼라(17)로 이루어지며; 허용할 수 없는 온도 상승이 발생하는 경우에, 파이프라인, 특정하게는 가스 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기에 있어서:

   케이싱(1) 내측에, 각각의 리브(8)가 개방위치에서 폐쇄위치로 이동하는 폐쇄 몸체(5)용 활주로를 형성하도록, 폐쇄 시에, 페쇄 몸체(5)의 이동 방향에 대해 평행하게 종축선으로 3개 이상의 리브(8)를 배치하고; 폐쇄 스프링(9)을 지지하는 형상 파트(11)가 배치된 제 1그루브(10)를 각각의 상기 리브(8) 안으로 절결하고; 태핏(20)에 대향 위치되어 배치된 적어도 리브(8)는, 폐쇄 몸체(5)가 개방위치에 있으면 칼라(17)의 컨트롤 엣지가 그 위에 놓여질 수 있는 안착 엣지(18)를 형성하는 시트(7) 대향 측부를 가진 제 2그루브를 구비하고; 가용성 연성 솔더 성분(21)을 용해하는 경우에 그리고 용해의 결과로 태핏(20)의 위치가 변경되는 경우에, 컨트롤 엣지가 안착 엣지(18)에 더 이상 놓여지지 않고 그리고 폐쇄 스프링(9)에 의해 구동되는 폐쇄 몸체(5)가 그 폐쇄 위치로 절환되는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤 엣지를 지지하는 안착 엣지(18)는 시트(7)와 대면하는 제 1그루브(10)의 측면 엣지에 통합되는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 태핏(20)은 일 리브(8)의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브(8)는 시트(7) 둘레와 케이싱(1)의 유입 영역 근처 모두에 지지되는 섹션 로드(8)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리브(8)는 단일-피스 주물로 형성된 케이싱(1)에 접속된 핀(fin)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 형상 파트(11)가, 제 1그루브(10) 내측에 형상 파트(11)의 비틀린 동작이 가능하게 설계되고, 형상 파트(11)에 배치된 각각의 곡선로(12)가 각각의 단일 리브(8)에 할당되고, 상기 곡선로와 형상 파트(11)의 센터 사이에 최소 거리가 케이싱의 종축선을 따르는 리브(8)의 엣지에 의해 창출되는 직경의 반보다 작고, 반면에 상기 곡선로(12)와 형상 파트의 센터와의 사이에 최대 거리는 그루브의 저부와 케이싱의 종축선과의 사이에 거리와 거의 동일한 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 최대 거리에서, 페그(13)는 제한 정지부로서 동작하는 리브(8)를 가지고, 그루브(10) 내측에 형상 몸체(11)의 비틀림 동작 이동과 곡선로(12)를 제한 하도록 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 파이프라인에 유체를 자동적으로 차단하는 열 반응식 안전기.