KR20080063175A - 회전 방지 캡을 갖춘 안전 박막 밸브 - Google Patents

Abstract

안전 박막 밸브는 초과 압력에 대해 보호되어야하는 파이프에 연결하기 위한 유니언(11) 및 제2 배기 유니언(12)을 갖춘 보디(10); 보디(10)의 각각의 시트(13) 내부에 수용되어, 상기 시트(14)와 접촉한 폐쇄 위치로부터 제1 유니언의 개방을 위하여 상기 시트(14)로부터 올려지는 개방 위치로 제1 유니언(11)에 대하여 동축으로 이동할 수 있는 박막 밸브 요소(20); 상기 박막 밸브 요소(20)를 위한 길이방향의 가이드 부시(30); 상기 박막 밸브 요소(20)에 작용하는 압력 캡(50); 및 박막 밸브 요소(20)를 시트(14)에 대해 가압하도록 작용하는 스프링(40);을 포함하고 있고, 상기 유니언은 제1 유니언(11)과 동축인 밸브 시트(14) 및 제2 유니언(12)과 동축인 구멍(12a)에 의해 서로 연통하고, 상기 캡(50;150)은 바깥쪽으로 배향된 텅(56;156)을 가지고 있고, 이 텅은 원주방향에서 불연속적으로 뻗어있고 반경 방향으로 탄성 변형할 수 있고, 캡(50)의 축선방향 잠금 고정을 위하여 밸브 보디(10)의 각각의 환형 시트(16;119)의 내부에 삽입될 수 있다.

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Description

회전 방지 캡을 갖춘 안전 박막 밸브{SAFETY MEMBRANE VALVE WITH ANTI-ROTATION CAP}

본 발명은 가압 유체 공급 파이프에서 초과 압력을 방지하기 위한 안전 밸브에 관한 것이다.

종래 기술에서 유체 공급 파이프의 초과 압력을 방지하기 위한 안전 밸브는 보호되어야하는 파이프에 연결되도록 한 구멍과 배기 구멍 사이에 배열된 시트에 대해 탄성 가압되는 박막 밸브 요소를 포함하고 있다.

이러한 형태의 안전 밸브는 본질적으로 초과 압력에 대해 보호되어야하는 파이프에 연결하기 위한 입구 유니언 및 출구 즉 배기 유니언을 가지고 있는 보디; 상기 유니언 사이에 배열된 밸브 요소 시트 및 상기 시트와 협동하는 박막 밸브 요소; 상기 박막 밸브 요소를 위한 지지 및 가이드 부시; 상기 보디 상에 장착된 캡; 및 상기 캡과 상기 부시 사이에서 작용하는 압력 스프링으로 형성되어있고, 두 유니언은 서로 연통되어있다.

밸브의 입구 유니언 내에 있는 유체의 압력이 스프링의 저항력을 압도할 때까지, 스프링은 박막 밸브 요소를 조합의 시트에 대한 가압 상태로 유지시키고, 일 단 유체의 압력이 미리 정해진 값(교정 압력)을 초과하면, 초과 압력에 대해 보호되어야하는 파이프 내의 압력은 스프링의 저항력을 받는 박막 밸브 요소에 작용하여, 밸브의 시트로부터 밸브 요소가 올려지고, 개구가 입구 유니언과 출구 유니언 사이를 연통시켜 초과 압력의 방출을 초래한다.

밸브의 교정 압력은 구성요소의 치수와 스프링의 고유 특성에 의해 정해진다.

현재의 밸브용 조절 및 유지 필수품에 있어서, 밸브가 정확히 작동하고 있는지 체크하고 실링 시트를 임의의 퇴적물로부터 청결하게 유지시키는 것을 체크하기 위하여 초과 압력의 수동 방출을 야기하도록, 밸브 요소의 수동 작동을 위한 장치를 밸브에 제공하는 것이 요구된다.

이러한 수동 작동 장치는 대체로, 사용자에 의해 회전가능하게 작동될 수 있는 적절한 제어 노브 상에 배열되어있고 캡에 형성된 적절한 리브와 맞물릴 수 있는 일련의 캠으로 구성되어있다. 노브가 반 시계방향으로 회전될 때, 캡에 형성된 리브는 노브에 형성된 캠 상에 축방향력 성분을 전달하여서, 노브가 올려지므로 부시의 변위 및 그에 따른 밸브 요소의 분리를 야기한다.

하지만, 노브의 회전은 또한 캡 상에 작용/반작용 효과의 결과로서 전달되는 접선력 성분을 야기한다. 이 접선력 성분은, 어셈블리의 작동에 후행하는 캡과 보디 사이의 박막의 압축에 의해 생성된 마찰력에 대립되어 캡, 박막 밸브 요소와 보디 사이에 가해진다.

밸브 요소의 수동 개방을 수행하기 위하여 스프링의 저항력이 크면 클수록, 캠에 의해 가해지는 축방향력 성분이 더 커지고 그 결과로써 밸브의 보다 고도의 교정압력 설정은 마찰에 대립되는 더 큰 접선력 성분을 야기하여, 본질적으로 노브 및 그에 의한 밸브의 수동 작동을 어렵게 만든다.

이에 더하여, 캡에 형성된 특별한 텅이 밸브 보디에 있는 그루브 내에 반경방향으로 삽입하여 축선방향으로 나사체결되거나 맞물려서 캡이 보디와 조립될 수 있는 것을 또한 알 수 있다.

제1의 경우에서, 조립 동안 캡에 가해지는 보다 큰 나사체결 토크는 밸브의 수동 작동으로부터 초래되는 캡의 접선력 성분에 대립하는 마찰력이 증가하는 상태로, 박막의 보다 큰 압축을 야기한다; 이는 나사체결 토크가 캡에 가해질 때 캡의 보다 큰 회전 저항력을 야기한다.

제2의 경우에서, 캡을 보디 내에 누름으로써 캡의 삽입(나사체결보다 더 신속하여서 보다 비용 효율적인 작동)이 수행되고 보디와 캡 사이의 박막 압축이 세 개의 구성요소(보디, 캡 및 박막 밸브 요소)의 기하학 특성 및 사용되는 재료의 특징에 의해 정해진다; 작동시 마찰력과 접선력 간의 균형은 밸브의 교정을 위한 극한값을 야기하여서, 극한값을 초과할 때에는, 캡에 가해지는 (밸브의 수동 작동으로부터 초래되는)접선력 성분이 대립하는 마찰력보다 크고, 그 결과 노브와 캡이 함께 회전하고 밸브의 수동 작동이 성공하지 못한다; 이러한 방식으로 노브에 가해진 토크는 밸브의 개방 대신에 캡의 회전으로 변환되어, 따라서 밸브의 작동을 위한 기본적인 필수요건을 만족시키지 못하게 된다.

그러므로, 야기된 기술적인 문제들은, 신뢰할 수 있고 반복사용할 수 있으며 사용자가 과도한 힘을 줄 필요가 없는 방식으로, 높은 교정 압력의 경우에서도 수동 작동 장치의 기능을 정정하는 것을 가능케 할 수 있고 저비용 조립 절차에 의해 이루어질 수 있는 밸브를 제공함으로써 종래 기술의 결점을 극복하는 것이다.

청구항 1의 특징에 따른 박막 밸브에 의해 본 발명에 따라 이러한 결과들이 이루어질 수 있다.

도시되어있는 바와 같이 설명의 편의상 길이방향의 기준 축선(X-X)을 가정하여, 본 발명에 따른 밸브는 초과 압력으로부터 보호되는 파이프(미도시)에 연결되기 위한 입구 유니언 즉 개구(11), 출구 배기 유니언 즉 개구(12) 및 밸브 요소(20)를 위한 하우징(13)을 가지고 있는 밸브 보디(10)를 포함하고 있다.

또한 보디(10)는 대체로 입구 유니언(11)과 출구 유니언(12) 사이에 배열되어있는 환형의 숄더로 구성되는 밸브 시트(14)를 형성하고 있다.

상기 시트는 박막 밸브 요소(20)와 접촉하도록 설계되어있고, 이 박막 밸브 요소는 컵 형태를 가지고 있고, 그것의 중앙의 폐쇄 부분(20a)은 두껍고 그것의 얇은 측벽(20b)은, 바깥쪽으로 배향되고 대응하는 밸브 보디의 그루브(15)에 삽입되 기에 적절한 외주 에지(21)를 가지고 있다.

밸브 요소의 외측 에지(21)는 컵형 캡(50)에 의해 적소에 축선방향으로 고정되고, 이 캡은 내부의 동축 원통형의 가이드 벽(51)을 가지고 있고, 이 가이드 벽은 하나 이상의 홀(54)을 통해 캡의 최상부에 있는 공간과 연통하는 상태로 놓이는 하우징(53)을 캡의 측면(52)과 함께 형성하도록, 그리고 이하에 설명될 스프링(40) 및 밸브 요소를 지지하기 위한 부시(30)의 일부분이 삽입될 수 있도록 직경을 가지고 있다.

캡(50)은 외면에서 텅(56)을 가지고 있고, 이 텅은 밸브를 축선 방향으로 조립할 시에 탄성 변형에 의해 밸브 보디(10) 내에 언더컷부로 형성된 대응하는 시트(16)에 삽입될 수 있도록, 그리고 전술된 어셈블리의 전체를 축선방향으로 적소에 고정하도록, 불연속적으로 원주방향으로 뻗어있고 바깥쪽으로 배향되어있다.

텅(56)의 불연속 영역에서 캡(50)은 반경방향으로 돌출한 하나 이상의 반경방향 릴리프(59)로부터 축선방향으로 뻗어있는 리브(58)를 가지고 있고, 상기 릴리프는 조립 중에 보디(10)의 정상부에 형성된 적절한 시트(19)의 내부에 삽입된다.

이 시트(19)의 개수는 밸브의 형성에 사용된 기술법에 좌우하여 상기 릴리프(59)의 개수와 같거나 보다 클 수 있다.

상기 부시(30)는 대체로 원통형인 외측 가이드면(31), 밸브 요소(20)의 단부(20a)에 맞닿게 되는 바닥벽(32) 및 축선방향으로 뻗어있는 가이드 스템(33)이 제공되어있는 소켓 형태를 가지고 있다.

스템은 외측 가이드면(33a)이 있는 중공상태인 것이 바람직하고, 잠금 톱 니(34a)를 가진 탄성 포크(34)의 형태인 한 단부를 가지고 있다.

상기 스프링(40)은 박막 밸브 요소(20)를 밸브 시트(14)에 대한 가압 상태로 유지시키기 위해 부시를 누르도록 캡(50)과 부시(30) 사이에 동축으로 놓이는 압력 스프링이다.

캡(50) 위에서 동축으로 맞물리고, 스템(33)의 포크(34)가 스냅식으로 맞물리는 리세스형 횡단벽(61)을 가지고 있는 노브(60)가 캡(50) 위에 제공되어있다.

노브(60)는 도면에 도시된 위치에서 바닥 부분에 캠(65)을 또한 가지고 있고, 이 캠은 이하에서 보다 명확히 알려지게 될 수동 작동을 허용하도록 캡의 외측면 상에서 있는 상기 리브(58)에 작용한다.

노브의 최상부에서 노브를 폐쇄하기 위한 플레이트(62)는 밸브의 치수, 교정(calibration) 및 형식 검정(type-approval)에 관한 정보를 보여주는 것이 바람직하다.

밸브의 교정은 조립 중에 수행되고 오로지 시트(14), 박막(20), 부시(30), 캡(50) 및 스프링(40) 특성의 치수에 좌우된다.

전술된 밸브의 구조와 함께 밸브의 작동 원리는 다음과 같다(도 3 참조):

- 유니언(11)이 교정 압력보다 낮은 압력(P)을 겪게 될 때, 스프링(40)은 유체의 압력으로부터 초래되는 추력을 압도하여 부시(30)를 누르고 그에 따라 시트(14)에 대하여 밸브 요소(20)를 눌러서, 파이프의 유니언(11)과 배기 유니언(12) 사이의 연통을 막는다;

- 유니언(11)에 연결된 파이프 내부에서의 압력(P)이 교정 압력을 초과할 때, 이 압력은 스프링(40)의 힘에 저항하여 밸브 요소(20)를 길이방향 축선(X-X)을 따라 밀어올리고 배기 유니언(12)을 향한 통로를 개방시킨다. 밸브 요소(20)가 폐쇄 위치와 개방 위치 사이 및 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하는 것은 가이드 벽(51)의 내면(51a)과 스템(33)의 외면(33a)의 상호 접촉에 의해 안내된다;

- 수동 방출의 실행이 필요할 때, 노브(60)는 반 시계방향으로 회전하도록, 캠(65)의 단부에 놓인 축선방향 면의 림(58)과의 간섭에 의해 다른 방향으로의 회전이 방지되어 작동된다;

- 노브가 회전하는 동안, 캡(50)의 외측면에 있는 리브(58)가 캠(65)을 눌러서, 부시(30) 및 밸브 요소(20)와 함께 노브가 이동하는 축선방향 위쪽으로 노브를 올리는 것을 야기하고, 그에 따라 구멍(14)의 개방을 허용하여서 파이프(11)로부터 초과 압력을 방출시킨다;

- 일단 회전이 완료되면, 노브(60)의 캠 구조와 스프링(40)의 회복력은 사용자가 노브를 놓았을 때 밸브가 자동적으로 다시 폐쇄되도록 한다.

도 4~7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밸브의 다른 실시예는 캡의 원주를 따른 불연속 텅(156)을 가지는 캡(150)을 나타내고 있고, 이 캡이 밸브 보디 내에 축선방향으로 들어갈 때, 텅은 상기 밸브 보디에 형성된 대응하는 시트와 맞물릴 수 있다.

실시예의 상기 시트의 예는 상기 밸브 보디의 측면에서 개방되어있는 아일릿(119)으로 나타나있다.

이 실시예에 있어서 다음과 같이 요약될 수 있는 다른 이점을 얻을 수 있다:

- 보다 짧은 왕복 시간으로 보다 경제적이고 편리하도록 나사체결부 및 언더컷부가 없는 주형을 사용하는 보다 경제적인 성형방법으로 밸브 보디를 용이하게 제조할 수 있다(= 생산 비용 감소);

- 아일릿(119) 내에 캡의 탄성 텅(156)이 삽입됨으로써 스프링 압축과 캡의 회전 방지를 동시에 얻을 수 있다.

또한, 텅의 길이 신장으로 인하여 스프링의 교정력이 저하되는 것과 함께 보디와 캡 사이의 맞물림 실패를 초래하게 되는, 텅이 바깥쪽으로 과도하게 휘어지는 것을 막기 위해, 상기 텅이 지나치게 바깥쪽으로 이동될 수 있는 것을 방지하는 수직 블록에 탄성 텅이 제공될 수 있는 것을 알 수 있다.

그러므로 본 발명에 따른 밸브에 있어서, 단순하고 저비용의 신뢰할 수 있는 방식으로 가압 유체 파이프의 초과 압력을 위한 브리더 밸브를 제공할 수 있는 명확한 방법이 있고, 상기 밸브에는 신뢰할 수 있고 반복될 수 있는 수동 작동 수단이 장착되어있다.

첨부된 도면을 참조하여 제공되는 본 발명의 실시예의 보다 상세한 설명을 이하에서 얻을 수 있고, 이 실시예로 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브의 분해도;

도 2는 밸브를 형성하는 여러 구성요소의 분해 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 조립된 상태의 밸브의 축선방향 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 밸브의 제2 실시예의 분해도;

도 5는 도 4에 따른 조립된 상태의 밸브의 도면;

도 6은 도 5의 선 Ⅵ-Ⅵ로 표시된 평면을 따른 축선방향 단면도; 및

도 7은 도 5의 선 Ⅶ-Ⅶ로 표시된 평면을 따른 단면도.

Claims (13)

1. - 초과 압력에 대해 보호되어야하는 파이프에 연결하기 위한 유니언(11) 및 제2 배기 유니언(12)을 갖춘 보디(10);

   - 보디(10)의 각각의 시트(13) 내부에 수용되어, 상기 시트(14)와 접촉한 폐쇄 위치로부터 제1 유니언의 개방을 위하여 상기 시트(14)로부터 올려지는 개방 위치로 제1 유니언(11)에 대하여 동축으로 이동할 수 있는 박막 밸브 요소(20);

   - 상기 박막 밸브 요소(20)를 위한 길이방향의 가이드 부시(30);

   - 상기 박막 밸브 요소(20)에 작용하는 압력 캡(50); 및

   - 박막 밸브 요소(20)를 시트(14)에 대해 가압하도록 상기 부시(30)와 상기 캡(50) 사이에서 작용하는 스프링(40);을 포함하고 있고, 상기 유니언은 상기 제1 유니언(11)과 동축인 밸브 시트(14) 및 상기 제2 유니언(12)과 동축인 구멍(12a)에 의해 서로 연통하는 안전 박막 밸브로서,

   상기 캡(50;150)은 바깥쪽으로 배향된 텅(56;156)을 가지고 있고, 이 텅은 원주방향에서 불연속적으로 뻗어있고 반경 방향으로 탄성 변형할 수 있고, 캡(50)의 축선방향 잠금 고정을 위하여 밸브 보디(10)의 각각의 환형 시트(16;119)의 내부에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 보디(10)의 상기 시트(16)는 바깥쪽으로는 폐쇄되어있는 언더컷부로서 형성된 연속적인 환형 오목부인 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 밸브 보디(10)의 상기 시트(116)는 상기 밸브 보디의 측면 상에서 원주방향에서 바깥쪽으로 개방되어있는 다수의 아일릿(119)으로서 형성되어있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 캡(150)의 상기 텅(156)은 변형을 막기 위한 수단(156a)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
5. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 텅(56)의 불연속 영역에서 축선방향으로 뻗어있고 밸브의 수동 작동 노브(60)의 대응하는 캠(65)과 협동할 수 있는 리브(58)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 리브(58)는 보디(10)의 정상부에서 축선방향으로 개방되어있는 시트(19)의 내부에 삽입될 수 있는 하나 이상의 반경방향 릴리프(59)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 밸브 보디의 상기 시트(19)의 개수는 릴리프(59)의 개수보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 박막 밸브 요소(20)는 컵 형태를 가지고 있고, 그것의 중앙 폐쇄 부분(20a)이 두껍고 그것의 얇은 측벽(20b)은 바깥쪽을 향한 외주의 에지(21)를 가지고 있고 밸브 보디의 대응하는 그루브(15) 내에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 부시(30)는, 대체로 원통형인 외측 가이드 면(31),밸브 요소(20)의 단부(20a)에 맞닿을 수 있는 바닥벽(32) 및 축선방향으로 뻗어있는 가이드 스템(33)이 제공되어있는 소켓 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 가이드 스템(33)은 외측 가이드 면(33a)이 있는 중공상태이고, 캡(50)의 대응하는 면과 맞물릴 수 있는 잠금 톱니(34a)가 있는 탄성 포크형 단부(34)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 캡(50)은 컵 형태를 가지고 있고, 그 내부의 동축 원통형 가이드 벽(51)은 캡(52)의 측면(52)과 함께 시트(53)를 형성할 수 있는 직경을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 시트(53)는 스프링(40)과 부시(30)의 일부분이 삽입될 수 있도록 하나 이상의 홀에 의해 캡의 정상부의 공간과 연통하는 상태로 놓 여있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 노브(60)는 밸브의 특성에 관한 정보를 보여주는 상부 폐쇄 플레이트(62)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 안전 박막 밸브.

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