KR20030001025A - 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브 - Google Patents

유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브에 관한 것이다. 본 발명은 밸브의 작동시 햄머링 현상이 탁월하게 감소되고 탱크를 압력 상승으로부터 더욱 안전하게 하며 밸브 시트에 밸브가 유착되는 현상을 예방할 수 있는 등의 구조적 특징이 있다.

Description

유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브{SAFETY VALVE OF TANK FOR STORING AND CARRYING OIL OR CHEMICAL SUBSTANCE}
본 발명은 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브에 관한 것이다.
다시 말해서, 유류 또는 화학물질을 수송하기 위한 선박의 탱크에 설치되어 탱크 내부에서 발생되는 과포화 개스를 배출시키는 기능과 탱크 내부에 부압이 발생될 때 이를 정상적인 압력으로 조정하여 주는 안전밸브에 관한 것이다.
이러한 밸브의 구조는 다수 특허로 등록되어 있으며 현재 널리 사용되고 있다. 그러나 종래의 릴리프 밸브는 디스크(34)가 밸브 스템(30)에 고정된 상태로 되어 있고, 또한 디스크가 상부 바디(10) 안에서 상승될 때 디스크의 측면과 상부 바디의 내면 사이의 틈(free passage slot)이 점차적으로 감소되는 구조(미국특허 제 5,873,384호) 또는 디스크가 상승될 때 디스크의 측면과 상부 바디의 내면 사이의 틈(free passage slot)이 점차적으로 증가되는 구조(미국특허 제 5,060,688호)를 가지고 있다. 그런데 종래의 릴리프 밸브는 탱크 내부의 과포화 개스가 릴리프 밸브를 통해 외부로 배출되는 초기에 소량의 개스만이 배출되기 때문에 릴리프 밸브의 내부 압력이 개스의 배출 압력보다 높아지는 현상이 발생되어 탱크의 안전을 최대로 도모하지 못하는 문제가 있다. 즉, 탱크로부터 과포화 개스가 배출되는 초기 단계에서 릴리프 밸브 내부의 압력이 과포화 개스의 배출압력보다 높게 유지되다가 중기 단계에 접어들면서 릴리프 밸브의 내부 압력은 점점 감소되면서 정상을 유지하도록 되어 있다. 그러므로 종래의 릴리프 밸브는 이상적인 구조를 가지고 있다 할 수 없을 것이다. 또한 휘발성 수증기 및 개스, 화학물질, 염분 등으로 인하여 밸브시트에 밸브가 유착되는 현상이 종종 발생되어 필요시 밸브가 순조롭게 개방되지 못하는 문제를 안고 있다.
따라서 본 발명은, 탱크로부터 과포화 개스가 밸브를 통해 외부로 배출되는 초기부터 많은 량의 개스가 배출되도록 하여 개스의 배출압력 보다 밸브 내부의 압력이 상승되지 않도록 하여 최대한의 안전을 도모함은 물론 햄머링 현상이 탁월하게 감속되고 밸브와 밸브 시트, 디스크와 하부 바디의 유착 현상을 예방할 수 있는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브를 제공코자 한다.
이를 위하여 본 발명은, 상면의 가장자리에는 개스의 배출을 더 용이하게 하기 위하여 경사면이 형성되고 저면의 가장자리를 제외한 중앙에 홈이 형성되어 대량의 배출 개스에 의한 항력 작용이 상승되도록 하며, 중심에 조립된 테프론 부싱을 통해 밸브 스템 상에서 상하로 이동이 자유롭도록 하여 햄머링 현상을 최저화할 수 있도록 한 디스크가 구비된다. 상기에 있어서 디스크 저면의 가장자리에는 중앙에 형성되는 홈으로 인해 돌출턱이 형성됨은 당연하다. 그리고, 상부 바디의 내면 아래쪽 가장자리에는 디스크의 측면과 평행을 이루는 직선부를 길게 형성시켜서, 디스크가 상승되는 초기 단게는 물론 상승이 완료된 최종 단계의 위치에서도 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부가 형성하는 틈(free passage slot)이 평행을 이루도록 하는 구조적인 특징을 가진다.
또한 본 발명은, 하부 바디의 내경보다 디스크의 직경이 크게 구성되는 것을 특징으로 함과 아울러 상부 바디에 밸브 스템 리프팅 기구(40)를 추가로 구비하여밸브와 밸브 시트의 유착 현상을 예방할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명은, 진공밸브의 디스크를 강제적으로 상승시킬 수 있도록 하여 디스크와 디스크 시트가 유착되는 현상을 방지할 수 있는 구조와 함께 하부 바디의 상면에 경사면을 형성시켜 밸브 내부의 증기 응축으로 인한 수분이 고여 있지 않고 쉽게 추락할 수 있도록 하여 디스크와 하부 바디가 유착되는 것을 방지하는 구조를 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 구조를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명의 디스크 작동 상태를 나타낸 참고도.
도 3은 본 발명의 밸브 스템 리프팅 기구를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 유량 특성 커브를 나타낸 그래프.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 상부 바디12: 러그
14: 직선부 16: 경사부
20: 캡30: 밸브 스템
32: 추34: 디스크
36: 테프론 부싱 40: 밸브 스템 리프팅 기구
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 하기의 설명에서는 본 발명을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
도 1은 밸브 스템 리프팅 기구(40)가 상부 바디(10)에 조립되어 있고 디스크(34)가 밸브 스템(30)의 가장 아래쪽에 조립되어 있는 상태를 나타내고 있다. 즉, 디스크의 상면 가장자리에는 개스의 배출을 더 용이하게 하기 위한 경사면(34b)이 형성되어 있으며, 디스크(34)의 중심에는 테프론 부싱(36)이 일체로 조립되어 있고 디스크(34)의 저면에는 가장자리의 돌출턱(34c)만 남겨 두고 중앙에 홈(34a)이 형성되어 있다. 그리고 테프론 부싱(36)의 저면은 하부 바디(50)의 보스 상면과 접촉되어 있는데, 도면과 같이 디스크의 돌출턱(34c)은 하부 바디(50)의 경사면(51)과의 사이테 틈을 형성하고 있다. 따라서 탱크 안에서 개스의 과포화 현상이 발생되면 디스크의 돌출턱(34c)과 하부 바디의 경사면(51)이 형성하고 있는 틈 및 디스크의 측면(가장자리 수직면)과 상부 바디의 직선부(14)가 형성하고 있는 넓은 직선의 공간부를 통해 개스는 밸브에 압력을 가하게 되고, 결국 밸브를 밸브 시트로부터 개방시켜(밸브 스템 상승) 개스는 1차로 대기 중으로 배출되며 이와 동시에 대량으로 배출되는 개스는 디스크를 상승시키면서 신속히 배출된다. 즉, 과포한 개스가 1차로 밸브를 개방시키는 순간에는 디스크는 상승되지 않고 제 위치에 있게 된다.
그 이유는, 밸브 스템과 디스크는 일체로 조립되어 있는 것이 아니고 테프론 부싱이 밸브 스템에 단순히 조립되어 있기 때문이다. 그러므로 밸브 스템 상에서 디스크는 상호로 이동될 수 있다. 다시, 디스크가 상승되기 시작하면 도 2와 같이 상승 초기에서부터 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부(14)가 형성하고 있는 넓은 공간부(frdd passage slot)가 평행을 이룬 채 스무드한 상승을 하게 된다. 다음, 디스크가 완전히 상승되어 밸브의 풀-오픈(full open) 상태가 되어도 디스크의 측면은 상부 바디의 직선부(14)와 그대로 평행을 이루고 있음에 유의하여야 한다. 다시 말해서, 디스크와 상부 바디의 직선부(14) 사이에는 도면과 같이 큰 공간부가 형성되어 있기 때문에 디스크가 상승되는 초기 단게에서부터 대량의 개스가 원활히 배출될 수 있는 것이다. 이때 디스크의 홈(34a)과 돌출턱(34c)은 대량으로 배출되는 개스의 압력에 민감하게 방응하여 디스크의 항력작용을 상승시키는 것이다. 그리고 개스의 대량 배출을 원활하게 하는 또 다른 요인은 디스크의 상면 가장자리에 형성되어 있는 경사면(34b)이 있기 때문이다. 즉, 디스크의 경사면(34b)은 개스가대량으로 배출될 때 간섭작용(방해작용)을 최소화할 수 있기 때문이다. 한편, 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부(14) 사이에 형성되는 공간부는 디스크 저면의 돌출턱(34c)과 하부 바디의 경사면(51)이 형성하는 틈에 비하여 몇 배 내지는 몇 십배 더 큰 공간부가 형성된다. 여기서의 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부(14) 사이에 형성되는 공간부의 치수는 탱크의 용량과 배관 라인에 따라 설계사에 의해 가장 적절한 치수가 정해질 것이다. 상술한 바와 같은 작용에 의하여 개스의 배출 초기에 밸브 안에서 작용하는 압력이 개스의 배출 압력보다 높아지지 않기 때문에 안전함은 물론 햄머링 현상이 소멸되는데 이를 유량 특성 그래프로 나타낸 것이 도 4에 해당된다. 즉, 도 4의 그래프를 살펴보면, 본 발명은 밸브의 초기 오픈 압력에서 디스크가 열리게 되면 종래의 밸브와는 달리 개스 배출시 밸브 내부의 압력이 밸브의 초기 오픈 압력을 초과하지 않기 때문에 햄머링 현상 방지는 물론 탱크의 안전을 최대한 도모할 수 있다는 것이 입증된다. 한편, 디스크의 돌출턱(34c)과 하부 바디의 경사면 사이에 형성된 틈은 증기로 인해 발생된 수분이 쉽게 탱크 안으로 추락할 수 있도록 함으로서 증기의 응축 현상을 방지하여 디스크가 하부 바디와 유착되는 현상을 예방하는 역할도 하는 것을 간과해서는 아니된다. 그리고 디스크는 하부 바디의 내경에 비하여 그 직경이 더 크게 형성되여야 함도 당연한 이치이다.
다음, 도 3과 같은 밸브 스템 리프팅 기구(40)를 추가로 구비함으로서 밸브와 밸브 시트가 유착되는 현상을 방지할 수 있다. 상부 바디의 외부 위쪽에 별도의 러그(12)를 일체로 형성시키되 구멍(12a)을 형성시킨다. 이어서 대칭형의지지쇠(46)의 구멍(46b)과 러그의 구멍을 맞추고 볼트(48)와 너트(49)로 조립시킨다. 다음, 지지쇠(46) 사이에 레바(42)를 끼우고 핀(46a)으로 조립시키는데 레바의 끝에는 연결쇠(42a)가 용접되어 있다. 연결쇠(42a)의 안쪽에는 반원형의 고리(44)가 핀(42b)에 의해 조립되어 있고 고리(44)는 핀(42b)을 회전축으로 하여 상하로 회전할 수 있다. 이어서 고리(44)를 밸브 스템 위쪽의 나사부에 조립된 부싱(24)의 홈에 끼우고 캡 너트(22)를 조립시켜 이탈되지 않도록 하면 밸브 스템 리프팅 기구의 조립은 종결된다. 이 상태에서 레바의 우측 부분을 아래로 당겨주면 지렛대의 원리에 의하여 밸브 스템은 적은 힘에 의해서 최대의 스트로크까지 간단히 강제적으로 상승된다. 따라서 이러한 작동을 수시로 하게 되면 밸브가 밸브 시트에 유착되는 현상을 예방할 수 있는 것이다. 그러므로 항상 탱크 내부에서 발생되는 과포화 개스는 원활히 배출될 수 있는 것이다.
한편, 도 1에 나타낸 것과 같이 새로운 진공밸브(60)를 사용할 수 있는데 진공밸브 역시 디스크(64)가 디스크 시트에 유착될 수 있다. 이러한 현상을 예방하기 위하여 추(62)와 디스크(64)가 조립되어 있는 축(66)을 아래쪽으로 충분한 길이로 연장시켜서 축(66) 끝 부분의 노브(68)를 수시로 위쪽으로 밀어서 올려주면 디스크가 디스크 시트와 분리되기 때문에 유착현상이 소멸된다. 한편, 축(66)의 적당한 연장 길이는 밸브의 사이즈에 따라 각기 가를 것이지만 관리자가 상술한 바와 같이 축(66)을 상승시키는데 어려움이 없을 정도로 연장되어 있음이 당연하다.
이상과 같은 본 발명은, 신규한 구조적 특징 및 조립 구조를 가지는 상부 바디와 하부 바디 및 신규한 디스크 그리고 밸브 스템 리프팅 기구와 개선된 진공밸브를 구비한 것으로, 햄머링 현상의 소멸, 최대한의 탱크의 안전 도모, 과포화 개스의 용이한 배출 등의 유용한 효과 이외에도 밸브와 밸브시트, 디스크와 디스크 시트 그리고 디스크와 하부 바디와의 사이에 유착 현상이 발생되는 것을 예방하여 전체적으로 밸브 자체의 내구성을 상승시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 탱크 내부의 과포화 개스를 배출하기 위한 상부 바디와 하부 바디 그리고 탱크 내부에 발생된 부압을 정상화시키기 위한 진공밸브로 구성된 공지의 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 밸브에 있어서,
    저면에 홈이 형성되어 가장자리에 돌출턱에 따라 항력 작용이 상승되도록 하며 중심의 테프론 부싱을 통해 밸브 스템 상에서 상하로 이동이 자유롭도록 하고 하부 바디의 내경보다 더 큰 직경을 가지는 디스크와,
    상부 바디의 내면 아래쪽 가장자리에는 디스크의 측면과 평행을 이루는 직선부 형성시키고 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부(14) 사이에는 큰 공간부를 형성시키며, 디스크가 상승되기 전의 위치에서부터 디스크가 풀 스트로크까지 승상되는 위치까지 디스크의 측면과 상부 바디의 직선부(14)는 평행을 이루도록 한 구조를 채택함으로서; 개스 배출시 햄머링 현상의 소멸 및 개스 배출시 밸브 내부의 초기 압력 상승현상을 소멸시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상부 바디에는 러그(12)에 대칭형의 지지쇠(46)가 볼트와 너트에 의해 조립되고 상기 지지소의 위쪽에는 핀(46a)에 의해 레바(42)가 조립되며, 레바(42)의 일측 끝에 용접된 연결쇠(42a)에는 핀(42b)에 의해 반원형의 고리(44)가 조립된 밸브 스템 리프팅 기구(40)를 추가로 구비하여, 캡(20) 외부로 돌출된 나사부의 부싱에 고리(44)를 걸고 캡 너트로 이탈되지 않도록 한 후 레바(42)를 아래쪽으로 당기면 밸브 스템이 완전히 상승되도록 하여 밸브와 밸브 시트의 유착 현상을 예방할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브.
  3. 제 1항에 있어서, 밸브가 밀폐되었을 때 디스크의 돌출턱과 하부 바디의 경사면 사이에는 경사진 유로(flow path)가 형성됨에 따라 탱크 내부의 과포화 개스의 배출을 순조롭게 함과 아울러 디스크와 하부 바디의 유착 현상을 예방하는 것을 특징으로 하는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브.
  4. 제 1항에 있어서, 하부 바디의 측면에 조립되는 진공밸브의 내부에서 추와 디스크를 지지하고 있는 축(66)을 아래쪽으로 연장하여 손으로 축(66)을 밀어 올릴 수 있도록 함으로서 디스크와 디스크 시트의 유착현상을 예방할 수 있는 진공밸브가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브.
  5. 제 1항에 있어서 디스크는, 상면 가장자리에 경사면을 형성시켜 개스의 배출 작용을 간섭하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 유류 또는 화학물질 저장 및 운반 탱크용 안전밸브.
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