KR20050037904A

KR20050037904A - 극저온용 벨로우즈-글로브 밸브

Info

Publication number: KR20050037904A
Application number: KR1020030073186A
Authority: KR
Inventors: 정영석; 오승협
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2005-04-25

Abstract

본 발명은 과학 연구/탐사용 로켓 및 위성 발사체에서 극저온 추진제로 사용하고 있는 액체 산소를 주입, 배출하며 기화된 저온 가스를 배기하기 위한 극저온용 벨로우즈-글로브 밸브에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 밸브 몸체(1)에 설치된 유로(9)를 개폐시키는 디스크(2)와,

상기 디스크(2)가 연결된 스탬(8)의 하측과 밸브 몸체(1)의 상측에 설치된 하단 벨로우즈 용접부(4)를 연결하는 하단 벨로우즈(3)와,

상기 하단 벨로우즈 용접부(4)의 상측으로 공압 공급로(11)가 형성되며 상측의 상단 벨로우즈 용접부(6)와 연결된 상단 벨로우즈(5)와,

상기 상단 벨로우즈(5)에 탄성력을 제공하도록 상측에 설치된 스프링(7)과,

상기 상단 벨로우즈 용접부(6)에서 체결되어 스프링(7)의 탄성력을 제공받으며 디스크(2)가 하측에 설치된 스탬(8)으로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

극저온용 벨로우즈-글로브 밸브{Bellows-Globe Valve for Cryogenics}

과학 탐사 및 위성 발사체는 극저온 추진제인 액체 산소를 사용한다.

극저온 추진제 이용시 사용되는 밸브는 극저온과 상온에서 모두 기밀을 유지하며 정상 작동하여야 한다.

또한 위성 발사체에 장착하여야 하므로 밸브 자체 크기가 최소화되어야 한다.

일반적으로 사용하는 산업용의 경우는 100% 작동 신뢰성을 가지기 위해 액추에이터와 밸브 사이의 연결을 긴 스탬으로 연결하여 힘을 전달, 밸브를 구동시킨다.

그러나 로켓의 경우는 크기의 제한이 있기 때문에 산업용을 사용할 수 없는 것이다.

통상 산업용은 극저온 문제 때문에 액추에이터와 밸브를 긴 스탬으로 연결하여 밸브는 극저온용을 사용하되 액추에이터는 상온용을 사용하도록 하였다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 발사체에서 사용하는 극저온용 밸브는 최소한의 크기와 100% 작동 신뢰성을 보장한다.

본 발명은 발사체의 극저온 추진제용으로 주입, 배출을 수행하기 위한 것으로 벨로우즈-글로브 밸브를 사용하는 것이다.

본 발명은 짧은 스탬으로 극저온에 사용 가능하도록 상/하단 용접 벨로우즈를 일체형으로 사용하는 것이다.

본 발명은 밸브 몸체(1)에 유로(9)가 ㄱ형으로 설치되어 있으며 디스크(2)에 의하여 기밀이 유지되고 있다.

상기 디스크(2)는 볼트(10)에 의하여 스탬(8)의 하측에 연결되어 있고, 밸브 몸체(1)의 상측으로 고정된 하단 벨로우즈 용접부(4)는 내측으로 스탬(8)이 상/하측으로 직진운동이 용이하도록 하며, 하측으로 하단 벨로우즈(3)를 설치하여 유로(9)의 열림/닫힘 운동을 수행하도록 한다.

상기 하단 벨로우즈(3)가 밀폐되게 연결되는 하단 벨로우즈 용접부(4)의 상측에 설치되는 상단 벨로우즈(5)는 상단 벨로우즈 용접부(6)와 용접되어 도 2 에 도시한 바와 같이 전체부분에서 일체형으로 구성되어 있다.

상기 디스크(2)가 연결된 스탬(8)은 중간부분에서 상단 벨로우즈 용접부(6)와 고정되어 있으며 그 상측으로 돌출되어 있다.

상기 상단 벨로우즈 용접부(6)의 안쪽으로 액추에이터(12)의 내부에는 스프링(7)이 설치되어 스탬(8)이 상승된 후 하측으로 지지하여 유로(9)를 막고 있도록 하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 도 1 이나 도 3 에 도시한 바와 같이 초기에는 밸브가 닫힌 상태를 유지하고 있으며, 초기 밸브의 기밀은 디스크(2)가 유로(9)를 밀폐하고 있으므로 유지된다.

또한 유로(9)의 밀폐상태는 액추에이터(12)의 내부에 있는 스프링(7)의 힘에 의해 내부 스탬(8)이 눌리면서 하단에 있는 디스크(2)가 유로(9)를 막고 있는 것으로 유지된다.

극저온 상태에서 액추에이터(12)와 밸브의 간격이 없는데도 문제없이 작동하기 위해 내부 유동을 개방 차단하는 하단 벨로우즈(3) 및 디스크(2)와 밸브의 작동을 위해 공압 구동부인 상단 벨로우즈(5)가 도 2 와 같이 일체형으로 구성되어 있어 극저온에 의한 누설이 없도록 하는 것이다.

상기 상/하단 벨로우즈(3, 5)는 일반 기밀제와는 달리 용접형이기 때문에 초기 제작성은 나쁘나 제작된 제품에 누설은 없는 것이다.

단, 극저온용 벨로우즈의 제작은 탄소성분이 거의 없는 재질을 사용하는 것이 좋다.

밸브의 작동원리는 도 3 에 도시한 바와 같이 공압이 상측의 공압 공급로(11)를 통하여 상단 벨로우즈(5)의 내부로 공급된다.

공압이 공압 공급로(11)로 계속해서 공급되어 상단 벨로우즈 용접부(6)를 누르는 힘이 스프링(7)의 누르는 힘보다 크게 될 때 상승되면서 스탬(8)을 동시에 상승시키게 된다.

그러면 도 4 와 같이 스탬(8)이 상승하면서 하단 벨로우즈(3)의 폭은 줄어들고, 상단 벨로우즈(5)의 폭은 늘어나게 되면서 디스크(2)는 유로(9)를 개방시키게 된다.

열린 유로(9)를 통해 유체는 도 4 와 같은 화살표 방향으로 흐르게 되며, 공압 공급로(11)를 통하여 공급되는 공압이 제거될 경우 스프링(7)의 탄성력에 의해 스탬(8)은 하측으로 내려가면서 상단 벨로우즈(5)의 폭은 줄어들고, 하단 벨로우즈(3)의 폭은 늘어나면서 디스크(2)가 유로(9)를 막고 있게 된다.

본 발명은 스탬의 하측과 상측으로 벨로우즈를 설치하여 스프링의 힘으로 유로를 막고 있다가 공압이 공급되면 하측 벨로우즈의 폭이 줄어들면서 상측 벨로우즈의 폭이 늘어나므로 발사체의 극저온 추진제를 주입/배출할 수 있는 것이다.

본 발명은 스탬의 길이를 대폭 축소하여 극저온을 사용하며 특수하게 크기의 제한이 필요한 경우에 용이하게 사용할 수 있는 것이다.

본 발명은 액추에이터와 밸브의 간격을 최소화하며, 100% 작동 신뢰성을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 벨로우즈-글로브 밸브에 대한 설치상태도

도 2 는 본 발명의 벨로우즈 조립체에 대한 설치상태 단면도

도 3 은 본 발명의 벨로우즈-글로브 밸브의 유로가 닫힌 상태도

도 4 는 본 발명의 벨로우즈-글로브 밸브의 유로가 열린 상태도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 밸브 몸체 2 : 디스크

3 : 하단 벨로우즈 4 : 하단 벨로우즈 용접부

5 : 상단 벨로우즈 6 : 상단 벨로우즈 용접부

7 : 스프링 8 : 스탬

9 : 유로 10 : 볼트

11 : 공압 공급로

Claims

극저온 추진제용 유체를 주입 및 배출시키는 밸브에 있어서,

밸브 몸체(1)에 설치된 유로(9)를 개폐시키는 디스크(2)와,

상기 디스크(2)가 연결된 스탬(8)의 하측과 밸브 몸체(1)의 상측에 설치된 하단 벨로우즈 용접부(4)를 연결하는 하단 벨로우즈(3)와,

상기 하단 벨로우즈 용접부(4)의 상측으로 공압 공급로(11)가 형성되며 상측의 상단 벨로우즈 용접부(6)와 연결된 상단 벨로우즈(5)와,

상기 상단 벨로우즈(5)에 탄성력을 제공하도록 상측에 설치된 스프링(7)과,

상기 상단 벨로우즈 용접부(6)에서 체결되어 스프링(7)의 탄성력을 제공받으며 디스크(2)가 하측에 설치된 스탬(8)으로 구성됨을 특징으로 하는 극저온용 벨로우즈-글로브 밸브.
제1항에 있어서, 하단 벨로우즈 용접부(4)의 하측으로 설치되는 하단 벨로우즈(3)와, 상단 벨로우즈 용접부(6)의 하측으로 설치되는 상단 벨로우즈(5) 및 스탬(8)이 일체형으로 설치됨을 특징으로 하는 극저온용 벨로우즈-글로브 밸브.