KR200360180Y1 - 래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘절연가스밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정상 작동조건에서 탱크에 저장된 절연가스(SF₆)의 외부누출을 차단하고, 동시에 탱크 내부의 이상압력 상승으로 위험해지면 탱크내의 가스를 즉시 외부로 방출하는 안전밸브 역할을 하도록 개발된 절연가스 차단밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 링이 있는 디스크를 디스크 홀더에 볼트로 고정한 디스크와 바디링의 시트면을 레버린스 형상으로 조립하게 되면 두 곳에서 링 접촉을 하면서 밀봉작용을 하게 되고, 디스크 홀더를 지지하는 상부의 벨로우즈가 축방향으로 가하는 하중에 의해 이중으로 밀봉작용을 하는 래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘 절연가스밸브에 관한 것이다.

본 고안의 이중링 밀봉 접촉면을 갖는 절연가스밸브는 저장탱크의 압력이 외부로 유출되는 것을 차단하기 위해 디스크 가장자리의 한쪽 면에 가공된 링은 밸브의 바디에 가공된 링과 두 곳에서 래버린스 향상으로 상호간에 접촉하면서 밀봉작용을 하고, 디스크의 다른쪽 면은 디스크 홀더와 평면으로 접촉하면서 볼트에 의해 지지되면서 벨로우즈의 가압력을 연결된 디스크 홀더가 받아 디스크와 바디의 이중링 접촉면에서 래버린스 형상의 밀봉작용을 하는 것을 특징으로 한다.

Description

래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘 절연가스밸브{DOUBLE RING ASSEMBLY BETWEEN DISK RING AND BODY RING IN INSULATION GAS VALVE WITH LABYRINTH SEALING MECHANISM}

본 고안은 절연가스 저장탱크의 누설 안전성을 확보하기 위해 정상 작동조건에서는 탱크에 저장된 절연가스의 외부 누출을 차단하고, 탱크의 압력이 급상승하는 비정상 작동조건에서는 절연가스의 외부 방출을 용이하도록 설계된 래버린스 형상의 밀봉구조를 갖춘 절연가스밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탱크와 연결된 파이프에 연결되어 전달된 절연가스와 접촉하는 디스크의 아래면에는 절연가스의 압력을 지지하는 디스크의 링과 바디의 링이 두 곳에서 래버린스(미로;迷路) 형상으로 서로 맞물려 접촉 밀봉하는 절연가스밸브에 관한 것이다.

일반적으로 절연가스 저장탱크의 이상압력 가스가 방출되는 것은 도 1에 도시된 것과 같이, 절연가스 저장탱크(10)의 가스가 파이프(11)를 통해 절연가스밸브(12)의 개폐에 따라 외부방출파이프(13)로 배출되는 구조로 되어 있다.

종래 상기 절연가스밸브(12)의 접촉면 형상은 도 2에 도시된 것과 같이 평판디스크(20)와 바디(30)에 형성된 바디링(31)이 서로 접촉하면서 밀봉을 하는 단일링 밀봉 구조이다. 상기 평판디스크(20)는 절연가스 저장탱크(10)에 연결된 파이프(11)로부터 유입된 절연가스의 압력에 의해 평판디스크(20)를 위로 올리려는 가스압력이 작용하면 평판디스크(20)를 축방향으로 가압하고 있는 벨로우즈(25)에 의해 밀봉압 균형을 유지하면서 절연가스의 외부 누출을 차단한다. 또한, 도 1의상기 절연가스 저장탱크(10) 내부의 이상압력 상승에 의해 탱크의 압력이 갑자기 올라가면 균형을 유지하고 있던 평판디스크(20)와 바디링(31)의 바디링과의 접촉부(21)가 순간 떨어지면서 이상압력의 가스를 외부로 방출하여 탱크의 안전성을 확보한다.

여기서 상기 평판디스크(20)는 볼트(22)로 디스크홀더(23)에 고정되고, 이 디스크홀더(23)는 벨로우즈(25)에 용접부(24)로 고정되는 한편, 상기 밸로우즈(25)는 상기 바디(30)에 고정된 상부캡(27)에 오링(28)으로 실링되도록 설치된 중심축(26)의 상단에 고정된 조절나사(29)의 조작에 의해 가압력을 조절하게 된다.

그러나, 상기 평판디스크(20)와 바디링(31)의 바디링과의 접촉부(21)는 1곳에서 접촉하기 때문에 바디링과의 접촉부(21)의 불완전한 가공이나 불균형 조립, 탱크 내부의 압력변동 등에 의해 단일링 접촉면은 완벽한 밀봉을 하지 못하고 항상 약간의 누설을 경험하게 된다. 상기 절연가스 저장탱크(10)에 채워진 가스는 절연성이 대단히 우수한 SF₆가스로 외부 누출을 하게 되면 오존층을 파괴하는 환경 유해 물질로 분류되어 국제 환경협약에 의해 규제하고 있는 물질이기 때문에 각국에서는 절연가스밸브에 의한 외부 누출을 엄격하게 제한하고 있다.

따라서, 기존의 평판디스크(20)와 바디링(31)에 의한 단일링 밀봉 메카니즘은 절연가스의 외부 누출이라는 문제점에 항상 노출되어 왔다. 그렇다고, 벨로우즈(25)에 의한 축방향의 가압력을 크게 증가하여 바디링(31)과의 접촉 면압을 올리면 단기적으로는 밀봉성이 우수하지만 장기적으로는 접촉면의 탄성력이 감소하므로 절연가스밸브(12)의 반복적 사용을 떨어뜨리기 때문에 내구성에서 오히려 취약해지는 문제점이 제기된다.

본 고안은 기존 단일링 접촉식 밀봉 조립체의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 접촉면의 압력을 래버린스(미로) 형상으로 조립되는 두 개의 링에 의해 균일하게 두 곳으로 분산하고, 접촉면적의 2배 증가로 인한 밀봉성과 내구성을 향상시키고 탱크 내부에서 발생되는 압력변동에 안정적으로 거동할 수 있는 래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘 절연가스밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 저장탱크와 연계된 절연가스밸브의 설치 조립도

도 2는 종래기술에 따른 절연가스밸브를 나타내는 종단면도

도 3은 본 고안에 따른 절연가스밸브를 나타내는 종단면도

<도면 부호의 설명>

10 절연가스 저장탱크 11 파이프

12 절연가스밸브 13 외부방출 파이프

20 평판 디스크 21,21‘ 바디링과의 접촉부

22 볼트 23 디스크 홀더

24 용접부 25 벨로우즈

26 중심축 27 상부캡

28 O-링 29 조절나사

30 바디 31 바디링

32 바디 그루브 40 링이 있는 디스크

41 디스크링 42 바디링과의 접촉부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 절연가스밸브는, 바디에 고정된 상부캡에 오링으로 실링을하도록 설치된 중심축과, 상기 중심축의 상단에 고정된 조절나사와, 상기 조절나사의 하단에 위치하는 밸로우즈와, 상기 밸로우즈의 하단에 고정된 디스크홀더와, 상기 디스크홀더의 하부에 고정된 디스크를 포함하고, 상기 바디에는 상기 디스크의 하부와 접착되는 돌출된 바디링과의 접촉부가 형성된 바디링을 갖추고, 상기 디스크는 하부면 가장자리에 일정한 두께의 링 형상 디스크링이 형성된 링이 있는 디스크이고, 상기 링이 있는 디스크의 하부와 접촉하여 밀봉하는 바디링의 외주에 바디링의 축방향과 직각으로 일정 길이 형성된 바디그루브가 구비되어, 상기 링이 있는 디스크의 하부면과 바디링의 상부면이 밀착되고, 또 상기 디스크링의 하부면과 상기 바디그루브와 밀착되어 레버린스 형상으로 밀봉된것을 특징으로 한다.

또한 본 고안의 절연가스밸브는, 상기 디스크링의 외주면과 상기 바디링의 외주면의 사이에 밀봉성 향상을 위한 일정한 길이의 공간이 구비된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 절연가스밸브를 나타내는 종단면도로서, 종래 기술을 설명하는 도 1 및 도 2와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 상세한 설명은 생략한다.

도 3에 도시된 것과 같이 본 고안은 절연가스 저장탱크(10)와 연결된 파이프(11)와 외부방출파이프(13)의 사이에 설치되는 절연가스밸브(12)가, 상기 바디(30)에 고정된 상부캡(27)에 오링(28)으로 실링되도록 설치된 중심축(26)과, 상기 중심축의 상단에 고정된 조절나사(29)와, 상기 조절나사의 하단에 위치하는 밸로우즈(25)와, 상기 밸로우즈의 하단에 고정된 디스크홀더(23)와, 상기 디스크홀더의 하부에 고정된 디스크를 포함하고, 상기 바디(30)에는 상기 디스크의 하부와 접착되는 돌출된 바디링과의 접촉부(21)가 형성된 바디링(31)을 갖춘 구조로 되어 있다. 또한 상기 디스크는 하부면 가장자리에 일정한 두께의 링 형상 디스크링(41)이 형성된 링이 있는 디스크(40)이고, 상기 링이 있는 디스크(40)의 하부와 접촉하여 밀봉하는 바디링(31)의 외주에 바디링(31)의 축방향과 직각으로 일정 길이 형성된 바디그루브(32)가 구비되어, 상기 링이 있는 디스크(40)의 하부면과 바디링(31)의상부면이 밀착되고, 또 상기 디스크링(41)의 하부면과 상기 바디그루브(32)와 밀착되어 밀봉하는 구조로 되어 있다.

또한 상기 디스크링(41)의 내주면과 상기 바디링(31)의 외주면의 사이에 일정한 길이의 공간이 구비되어 있어서 절연가스 저장탱크(10)에 저장된 절연가스가 누설하게 되면 누설가스의 압력 강하에 의한 밸브의 밀봉 차단성을 증가시키는 효과를 추가적으로 기대할 수 있다.

따라서 본 고안에 의한 절연가스밸브(12)는, 절연가스의 누설을 차단하는 링이 있는 디스크(40)의 가장자리에는 디스크링(41)에 의해 바디(30)의 끝단부에 연결된 바디링(31)과 접촉하면서 밀봉을 하는 바디그루브(32)가 있고, 상기 바디링(31)은 디스크링(41)의 내경측에 인접한 바디링과의 접촉부(42)에 의해 밀봉작용이 이루어진다. 또한 상기 링이 있는 디스크(40)는 볼트(22)에 의해 디스크홀더(23)와 평면으로 접촉 고정되고, 상기 디스크홀더(23)는 용접부(24)에 의해 벨로우즈(25)와 결합되며, 상기 벨로우즈 (25)의 상단부는 중심축(26)에 의해 일체형으로 조립되고, 상기 중심축(26)과 상부캡(27)의 사이에는 외부의 이물질 침입을 차단하기 위한 오링(O-링;28)을 설치하고, 상기 중심축(26)의 상단부에는 축방향의 밀봉 가압력을 조절할 수 있는 조절나사(29)가 있어서 벨로우즈(25)가 스프링 기능을 할 수 있는 가압력을 조절함으로써 링이 있는 디스크(40)와 바디링(31)이 서로 미로(래버린스) 형상으로 두 곳에서 접촉하면서 완벽한 밀봉작용을 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 디스크링과 바디링이 서로 래버린스 형상으로 두 곳에서 접촉 밀봉을 하기 때문에 탱크로부터 전달되는 절연가스의 누설을 보다 엄격하게 차단할 수 있으며, 디스크와 바디의 링 상호간에는 실제 접촉면적의 증가로 밀봉압력이 분산되면서 절연가스밸브의 밀봉 신뢰성과 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 고안에 의하면 상기 디스크링과 바디링 사이에 작은 공간이 형성되어 있어서 절연가스가 누설하게 되면 압력 강하에 의한 밸브의 밀봉 차단성을 증가시키는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 실시예는, 본 고안을 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (2)

1. 바디(30)에 고정된 상부캡(27)에 오링(28)으로 실링되도록 설치된 중심축(26)과, 상기 중심축의 상단에 고정된 조절나사(29)와, 상기 조절나사의 하단에 위치하는 밸로우즈(25)와, 상기 밸로우즈의 하단에 고정된 디스크홀더(23)와, 상기 디스크홀더의 하부에 고정된 디스크를 포함하고, 상기 바디(30)에는 상기 디스크의 하부와 접착되는 돌출된 바디링과의 접촉부(21)가 형성된 바디링(31)을 갖춘 절연가스밸브에 있어서,

   상기 디스크는 하부면 가장자리에 일정한 두께의 링 형상 디스크링(41)이 형성된 링이 있는 디스크(40)이고,

   상기 링이 있는 디스크(40)의 하부와 접촉하여 밀봉하는 바디링(31)의 외주에 바디링(31)의 축방향과 직각으로 일정 길이 형성된 바디그루브(32)가 구비되어,

   상기 링이 있는 디스크(40)의 하부면과 바디링(31)의 상부면이 동시에 밀착되고, 또 상기 디스크링(41)의 하부면과 상기 바디그루브(32)와 밀착되어 밀봉하는 래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘 절연가스밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크링(41)의 내주면과 상기 바디링(31)의 외주면의 사이에 일정한 길이의 공간이 구비된 것을 특징으로 하는 래버린스 형상의 이중링 밀봉 메카니즘을 갖춘 절연가스밸브.