KR20120091916A

KR20120091916A - 파일럿 구동식 릴리프밸브

Info

Publication number: KR20120091916A
Application number: KR1020110012026A
Authority: KR
Inventors: 최영환
Original assignee: 주식회사 코밸
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-20

Abstract

가스저장부 내의 가스압력을 정밀하게 제어할 수 있는 파일럿 구동식 릴리프밸브가 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브는, 다이아프램이 샤프트를 따라 이동되는 디스크에 접해 S자 형태로 배치된다.

Description

파일럿 구동식 릴리프밸브{pilot operating type relief valve}

본 발명은 파일럿 구동식 릴리프밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스저장부 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있는 파일럿 구동식 릴리프밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 릴리프밸브란 압력저장 탱크에 설치되어 탱크 내부의 압력을 설정압 이하로 유지시켜주는 안전용 장치이다. 만약 저장탱크의 내부 압력이 설정압 이상으로 상승할 경우, 과압으로 인한 저장탱크의 균열 그리고 이와 관련된 주변 시스템 등에 영향을 주게 되며, 최악의 경우 폭발 등으로 인한 인명 피해가 있을 수 있어 장치의 역할이 중요하다.

이러한 종전의 릴리프밸브는 스프링의 하중(spring load)을 직접 이용하여 저장탱크의 압력이 스프링의 하중보다 커지면 밸브가 개방되는 방식이 사용되었으나, 이러한 방식은 1bar 이상의 설정압에서는 사용 가능하나, 미압의 설정압(0.01~1bar 미만)에서 작동하는 데는 기술적으로 어려움이 있다. 또한, 릴리프밸브의 성능을 결정짓는 디스크 부위와 시트 부위 사이의 기밀을 유지하는데 기술적 어려움이 많으며, 특히 -150℃ 이하의 초저온에서는 재질의 열 변형(수축) 등으로 기밀을 유지하는데 기술적인 한계가 있다. 이는 탱크 내의 에너지 손실을 초래하고 릴리프밸브가 장착된 탱크의 안전성에도 문제가 된다.

따라서, 최근에는 메인밸브에 파일럿밸브를 장착한 파일럿 구동식 릴리프밸브가 주로 사용된다. 상기 파일럿 구동식 릴리프밸브는 유연성을 가지는 다이아프램을 이용하여 저장탱크 내의 미세한 압력변화에도 작동할 수 있다.

파일럿 구동식 릴리프밸브는 통상 LNG선 또는 LPG선의 저장탱크(Cargo Tank) 및 인슐레이션 스페이스(Insulation Space)에 장착되어, 장치 내부의 압력을 적절하게 유지시키기 위하여 많이 사용되며, 장치 내부의 압력이 설정압(예컨대, 저장탱크일 경우 25.0KpaG, 인슐레이션 스페이스일 경우 1.0KpaG) 이상 상승시 자동으로 작동하여 설정압 범위 이내의 압력 강하 후 신속히 기밀을 유지하도록 한다.

이와 같이, 파일럿 구동식 릴리프밸브는 설정압력에서 신속하고 정확하게 개폐되어야 하며, 설정압 이하에서는 누수(Leakage)가 발생하지 않아야 한다.

따라서, 릴리프밸브의 메인밸브는 정확하게 작동이 이루어져야 하며, 정밀 치수와 정확한 공차가 요구되고, 기밀유지와 누수가 발생하지 않는 메인밸브의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 가스저장부 내의 가스압력을 정밀하게 제어할 수 있는 파일럿 구동식 릴리프밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브는, 내부가 비어서 제1 내부공간이 형성되고, 가스저장부로부터 가스를 상기 제1 내부공간으로 유입받는 가스유입구가 형성되며, 상기 가스유입구를 통해 상기 제1 내부공간으로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스배출구가 형성되고, 일측이 개구된 밸브바디와, 상기 제1 내부공간에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크와, 유연하게 형성되고, 상기 밸브바디의 개구된 일측을 덮도록 배치되어, 가장자리가 상기 밸브바디에 결합되며, 가운데는 상기 디스크에 접하는 다이아프램과, 상기 밸브바디 및 다이아프램에 결합되어, 상기 다이아프램과 함께 제2 내부공간을 형성하는 밸브커버와, 상기 제2 내부공간과 연통되게 상기 밸브커버에 결합되고, 상기 가스저장부와 관로를 통해 연결되어, 상기 관로를 통해 상기 제2 내부공간으로 유입되는 가스압력이 일정압력 이상이면 외부로 가스를 배출하는 파일럿밸브와, 상기 디스크 및 다이아프램과 결합되어서, 상기 디스크가 상기 가스저장부로부터 받는 가스압력 및 상기 다이아프램이 상기 제2 내부공간에서 받는 가스압력에 따라 이동되면서, 상기 가스유입구를 개폐시키는 샤프트를 포함하고, 상기 디스크는, 가운데가 상기 다이아프램과 평평하게 접하고, 가장자리에는 상기 다이아프램이 굴곡되어 접할 수 있도록 돌출된 돌기부가 형성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브는, 내부가 비어서 제1 내부공간이 형성되고, 가스저장부로부터 가스를 상기 제1 내부공간으로 유입받는 가스유입구가 형성되며, 상기 가스유입구를 통해 상기 제1 내부공간으로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스배출구가 형성되고, 일측이 개구된 밸브바디와, 상기 제1 내부공간에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크와, 유연하게 형성되고, 상기 밸브바디의 개구된 일측을 덮도록 배치되어, 가장자리가 상기 밸브바디에 결합되며, 가운데는 상기 디스크에 접하는 다이아프램과, 상기 밸브바디 및 다이아프램에 결합되어, 상기 다이아프램과 함께 제2 내부공간을 형성하는 밸브커버와, 상기 제2 내부공간과 연통되게 상기 밸브커버에 결합되고, 상기 가스저장부와 관로를 통해 연결되어, 상기 관로를 통해 상기 제2 내부공간으로 유입되는 가스압력이 일정압력 이상이면 외부로 가스를 배출하는 파일럿밸브와, 상기 디스크 및 다이아프램과 결합되어서, 상기 디스크가 상기 가스저장부로부터 받는 가스압력 및 상기 다이아프램이 상기 제2 내부공간에서 받는 가스압력에 따라 이동되면서, 상기 가스유입구를 개폐시키는 샤프트를 포함하고, 상기 다이아프램은 상기 디스크와 가운데가 평평하게 접하고 외측으로 갈수록 굴곡되어 접한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 파일럿 구동식 릴리프밸브는, 다이아프램이 디스크에 접해 S자 형태로 배치되어서, 상기 디스크가 샤프트를 따라 이동될 때 상기 다이아프램이 형태가 유지되면서 이동되기 때문에, 가스저장부 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브를 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 메인밸브를 나타내는 단면도,
도 3은 도 2에 점선으로 구획한 A의 상세도,
도 4는 도 2에 점선으로 구획한 B의 상세도,
도 5는 도 1에 도시된 파일럿밸브를 나타내는 단면도,
도 6은 도 5에 도시된 파일럿밸브의 작동을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브(1000)를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브(1000)는, 가스저장부(1)에 설치되어 가스저장부(1) 내의 가스압력이 설정압보다 커지면 외부로 가스를 배출하여서, 가스저장부(1)의 가스압력이 설정압을 유지하도록 한다.

릴리프밸브(1000)는 가스저장부(1)에 설치되는 메인밸브(100)와, 메인밸브(100)의 상측에 설치되는 파일럿밸브(200)를 포함한다.

메인밸브(100)는 하측에 가스유입부(120)가 형성되고, 측면에 가스배출부(140)가 형성된다. 메인밸브(100)는 가스유입부(120)가 가스저장부(1)에 결합되어서 가스저장부(1) 내의 가스압력이 설정압 이상일 때 가스유입부(120)를 통해 내부로 유입되는 가스를 가스배출부(140)를 통해 외부로 배출한다.

파일럿밸브(200)는 메인밸브(100)의 내부와 연통되도록 메인밸브(100)의 상측에 설치된다. 또한, 파일럿밸브(200)는 측면에 가스저장부(1)와 연통하는 관로(3)가 설치된다. 즉, 파일럿밸브(200)는 관로(3)를 통해 유입되는 가스저장부(1)의 가스압력을 메인밸브(100) 내로 유입시켜서 메인밸브(100)와 균압을 유지하다가, 가스저장부(1) 내의 가스압력이 설정압보다 커지면, 가스를 외부로 배출함으로서 메인밸브(100)가 작동될 수 있도록 한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 메인밸브(100)를 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 메인밸브(100)는 밸브바디(10)와, 디스크(20)와, 밸브커버(40)와, 다이아프램(50)과, 샤프트(60)를 포함한다.

밸브바디(10)는 내부가 비어서 제1 내부공간(15)이 형성된다. 밸브바디(10)는 하측에 제1 내부공간(15)과 연통하는 가스유입구(12)가 형성되고, 우측에는 제1 내부공간(15)과 연통하는 가스배출구(14)가 형성되며, 상측이 개구된다.

가스유입구(12)에 가스저장부(1)의 노즐(2)이 삽입되어, 밸브바디(10)와 노즐(2)이 볼팅결합된다. 노즐(2)은 상측이 제1 내부공간(15) 내로 돌출되게 삽입되고, 하측은 가스저장부(1)와 연통된다. 노즐(2)은 가스저장부(1)와 연통하는 홀(12)이 형성되어서, 이 홀(12)이 가스유입구(12)가 된다.

디스크(20)는 제1 내부공간(15)에서 노즐(2)의 상측에 안착되어, 가스유입구(12)를 덮을 수 있게 배치된다.

다이아프램(50)은 밸브바디(10)의 개구된 상측을 덮도록 배치된다.

다이아프램(50)은 유연하게 형성되어, 가장자리가 밸브바디(10)의 상측에 결합되고, 가운데는 제1 내부공간(15)으로 삽입되어 디스크(20)에 접하여서 배치된다.

다이아프램(50)의 상측에는 디스크(20)에 접하여서 배치된 다이아프램(50)을 덮는 다이아프램커버(52)가 더 배치된다.

다이아프램커버(52)는 강성재질(딱딱한 재질)로 형성되어 다이아프램(50)의 상측에서 다이아프램(50)을 덮어서, 유연성을 가지는 다이아프램(50)의 형태를 잡아준다.

이와 같이 배치된 디스크(20), 다이아프램(50) 및 다이아프램커버(52)는, 상측에서부터 샤프트(60)의 하단이 관통하여 너트(4) 체결됨으로서 샤프트(60)와 결합된다.

따라서, 샤프트(60)가 상측으로 이동되는 경우에, 디스크(20), 다이아프램(50) 및 다이아프램커버(52)가, 샤프트(60)를 따라 상측으로 이동되어 가스유입구(12)를 개방시키고, 이에 따라 가스저장부(1) 내의 가스는 가스유입구(12)를 통해 제1 내부공간(15)으로 유입된 후 가스배출구(14)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

한편, 샤프트(60)와 다이아프램커버(52) 사이에는 스페이서(54)가 더 배치된다.

스페이서(54)는 샤프트(60)의 둘레면에 배치되어, 샤프트(60)와 다이아프램커버(52) 사이를 실링한다.

또한, 스페이서(54)는 다이아프램커버(52)가 흔들리지 않도록 고정하여서, 다이아프램커버(52)가 다이아프램(50)의 형태를 안정적으로 잡아줄 수 있도록 한다.

밸브커버(40)는 가장자리가 다이아프램(50)의 상측에 배치된다. 밸브커버(40)는 가운데가 상측으로 돌출되도록 절곡형성된다. 따라서, 다이아프램(50)과 밸브커버(40)가 서로 결합되면 내부에 제2 내부공간(45)이 형성된다.

밸브바디(10)의 개구된 상측 가장자리, 다이아프램(50)의 가장자리 및 밸브커버(40)의 가장자리는, 스터드볼트(5)를 통해 차례로 결합된다.

밸브커버(40)의 가운데에는 파일럿밸브(200)와 결합되는 결합홀(42)이 형성된다. 파일럿밸브(200)는 결합홀(42)을 통해 밸브커버(40)와 결합되어서 제2 내부공간(45)과 연통된다.

가스저장부(1)로부터 관로(3)를 통해 파일럿밸브(200)로 유입된 가스가, 제2 내부공간(45)에 채워지면 제2 내부공간(45)의 가스압력(다이아프램(50)이 받는 가스압력)이 가스저장부(1) 내의 가스압력과 동일하게 된다. 이러한 경우, 제2 내부공간(45)의 가스압력은 가스저장부(1)와 연통된 가스유입구(12)의 가스압력(디스크(20)가 받는 가스압력)과 동일하게 되어서, 디스크(20)가 가스유입구(12)를 폐쇄하게 된다. 이러한 상태에서, 가스저장부(1) 내의 가스압력이 설정압보다 높아지면 파일럿밸브(200)에서 외부로 가스를 배출함으로서, 제2 내부공간(45)의 가스압력이 떨어지면서 제2 내부공간(45)에서 다이아프램(50)이 받는 가스압력보다 가스유입구(12)로부터 디스크(20)가 받는 가스압력이 상대적으로 커지게 되어, 샤프트(60)가 상측으로 이동되면서 디스크(20), 다이아프램(50) 및 다이아프램커버(52)를 들어올려 가스유입구(12)를 개방시킨다. 따라서, 가스저장부(1) 내의 가스는 가스유입구(12)를 통해 제1 내부공간(15)으로 유입된 후 가스배출구(14)를 통해 외부로 배출되어, 가스저장부(1) 내의 가스압력을 설정압력으로 유지할 수 있게 된다.

이와 같이, 다이아프램(50)은 디스크(20)와 다이아프램커버(52) 사이에 배치되어, 샤프트(60)가 이동될 때 디스크(20) 및 다이아프램커버(52)와 함께 샤프트(60)를 따라 이동되게 되는 데, 가스저장부(1) 내의 가스압력을 정밀제어하기 위해서는 도면상 좌우 대칭을 유지하면서 이동되어야 한다. 하지만, 다이아프램(50)은 유연하게 형성되어 있기 때문에, 좌우 대칭이 되지 않을 가능성이 있다.

따라서, 유연하게 형성된 다이아프램(50)이 이동될 때 좌우 대칭을 유지할 수 있도록 하기 위해, 다이아프램(50)이 디스크(20)에 굴곡되어 접하도록 하여서, 다이아프램(50)이 이동될 때 변형되지 않도록 강성을 확보할 수 있다. 이에 대해 아래에서 자세히 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2에 점선으로 구획한 A의 상세도, 도 4는 도 2에 점선으로 구획한 B의 상세도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 디스크(20)는, 가운데가 다이아프램(50)과 평평하게 접하고, 디스크(20)와 접하지 않는 외측이 다이아프램(50)의 가운데보다 낮게 배치된다.

또한, 디스크(20)의 가장자리에는 다이아프램(50)이 굴곡되어 접할 수 있도록 돌출된 돌기부(21)가 형성된다.

따라서, 다이아프램(50)은 디스크(20)와 가운데가 평평하게 접하고 외측으로 갈수록 굴곡되어 접하게 된다. 이로 인해, 다이아프램(50)이 형태를 유지하면서 이동될 수 있는 강성이 확보되어 좌우 대칭을 유지하면서 이동될 수 있으므로, 메인밸브(100)가 가스저장부(1) 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있게 된다.

돌기부(21)는 디스크(20)의 가운데보다 높게 돌출된다. 따라서, 다이아프램(50)은 가운데가 평평하고, 돌기부(21)와 접하는 부분은 다이아프램(50)의 가운데보다 높으며, 돌기부(21)와 접하지 않는 외측은 다이아프램(50)의 가운데보다 낮게 배치된다.

다이아프램(50)은 디스크(20)와 접해 가운데가 평평하게 배치되고, 외측으로 갈수록 돌기부(21)에서 상측으로 굴곡되다가, 돌기부(21)의 상측에서부터 다이아프램(50)의 가운데보다 낮은 위치까지 하측으로 굴곡되며, 다시 상측으로 굴곡되어서, S자 형태로 배치된다. 따라서, 다이아프램(50)은 좌우 대칭되게 S자 형태를 유지하면서 상하 이동되어서, 메인밸브(100)가 가스저장부(1) 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있도록 한다.

한편, 디스크(20)는 돌기부(21)가 형성된 디스크본체(22)와, 디스크본체(22)의 하측에 배치된 디스크시트(24)와, 디스크시트(24)의 하측에 배치된 시트커버(26)를 포함한다.

디스크본체(22)는 다이아프램(50)에 접하면서 배치된다. 돌기부(21)는 유연하게 형성된 다이아프램(50)이 간섭되어 손상되지 않도록 라운드지게 형성된다.

디스크시트(24)는 가스유입구(12)와 제1 내부공간(15) 사이의 기밀을 유지할 수 있도록, 필름과 같이 유연성을 가지는 재질로 형성되어 가스유입구(12)를 덮을 수 있도록 배치된다.

디스크본체(22) 및 디스크시트(24)는 가장자리가 체결부재(80)를 통해 서로 결합된다. 디스크시트(24)의 가장자리 하측에는 시트리테이너(25)가 배치되고, 체결부재(80)는 디스크본체(22), 디스크시트(24) 및 시트리테이너(25)를 차례로 관통하여 이들을 결합시킨다. 여기서, 체결부재(80)는 머리부가 디스크본체(22)와 평평하게 배치되어서 다이아프램(50)과 간섭되지 않도록 한다.

시트커버(26)는 디스크시트(24)의 가운데 부분에 결합되어 유연성을 가지는 디스크시트(24)의 형태를 잡아준다. 시트커버(26)는 상측이 디스크시트(24)의 하측에 평평하게 접하고, 하측은 가운데가 두껍게 형성되며 가장자리로 갈수록 점차적으로 얇아진다.

디스크본체(22)의 가장자리 하측에는 돌기(22a)가 형성되고, 노즐(2)의 상측에도 돌기(2a)가 형성된다. 디스크(20)가 가스유입구(12)를 폐쇄할 때 돌기들(22a,2a) 사이에 디스크시트(24)가 물림으로서, 유연성을 가지는 디스크시트(24)는 가스유입구(12)와 제1 내부공간(15) 사이의 기밀을 유지할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 파일럿밸브(200)를 나타내는 단면도, 도 6은 도 5에 도시된 파일럿밸브(200)의 작동을 나타내는 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 파일럿밸브(200)는 하부에 배치된 바디부(220)와, 바디부(220)의 상부에 배치되는 밸브작동부(240)를 포함한다.

바디부(220)는 밸브커버(40)의 상측에 결합된다. 바디부(220)는 내부 중앙에 밸브커버(40)의 결합홀(42)과 연통하는 가스유동부(222)가 상하로 형성된다.

또한, 가스유동부(222)의 왼측에는 가스유동부(222)의 내의 가스를 외부로 배출하기 위한 가스배출홀(224)이 가스유동부(222)로부터 왼편으로 수직하게 형성된다.

또한, 가스유동부(222)의 우측에는 관로(3)가 결합되어서, 가스저장부(1) 내의 가스는 관로(3)를 통해 가스유동부(222)로 유입된다. 한편, 관로(3)에는 가스유동부(222)로 유입되는 가스량을 조절하기 위한 가스량조절홀(3a)이 형성된다. 이 가스량조절홀(3a)에 니들밸브(미도시)가 삽입되어서 관로(3)를 흐르는 가스량을 조절함으로서, 가스유동부(222)로 공급되는 가스량을 조절할 수 있다.

가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)은, 밸브작동부(240)의 작동에 의해 서로 연통되거나 차단된다.

가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)이 서로 차단되는 경우에는, 가스저장부(1)로부터 관로(3)를 통해 가스유동부(222)로 유입된 가스가, 밸브커버(40)의 결합홀(42)을 통해 제2 내부공간(45)으로 유입되어서, 제2 내부공간(45)의 압력과 가스저장부(1)의 압력이 동일해지고, 이에 따라 디스크(20)가 가스유입구(12)를 폐쇄하게 된다.

이러한 상태에서, 가스저장부(1) 내의 압력이 설정압보다 커지게 되면, 관로(3)와 연통하는 가스유동부(222) 및 제2 내부공간(45)의 압력도 커지게 되고, 이에 따라 밸브작동부(240)가 상측으로 이동되어, 가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)이 연통되어서 외부로 가스가 배출된다. 따라서, 메인밸브(100)는 제2 내부공간(45)에서 다이아프램(50)이 받는 가스압력이 가스유입구(12)에서 디스크(20)가 받는 가스저장부(1)의 가스압력보다 낮아지게 되어 샤프트(60)가 상측으로 이동되어서 디스크(20)가 가스유입구(12)를 개방하게 된다.

밸브작동부(240)는 로어커버(241)와, 어퍼커버(242)와, 부스트 다이아프램(243)과, 센싱 다이아프램(244)과, 스템(245)을 포함한다.

로어커버(241)는 가운데가 하측으로 함입되도록 절곡 형성되어, 바디부(220)의 상측에 볼트(7)를 통해 결합된다.

어퍼커버(242)는 가운데가 상측으로 돌출되도록 절곡 형성되어, 로어커버(241)의 상측에 결합된다. 어퍼커버(242)와 로어커버(241)가 서로 결합되면, 내부에는 내부공간(249)이 형성된다.

어퍼커버(242)의 가장자리와 로어커버(241)의 가장자리 사이에는 제1 스페이서(246)가 배치된다.

센싱 다이아프램(244)은 어퍼커버(242)와 제1 스페이서(246) 사이에 배치되고, 부스트 다이아프램(243)은 제1 스페이서(246)와 로어커버(241) 사이에 배치된다.

바디부(220)의 상측에, 로어커버(241), 부스트 다이아프램(243), 제1 스페이서(246), 센싱 다이아프램(244) 및 어퍼커버(242)가 차례로 적층된 후, 어퍼커버(242)의 가장자리, 센싱 다이아프램(244)의 가장자리, 제1 스페이서(246), 부스트 다이아프램(243)의 가장자리, 로어커버(241)의 가장자리를 볼트(8)가 차례로 관통하여 너트를 통해 결합된다.

센싱 다이아프램(244) 및 부스트 다이아프램(243)은, 내부공간(249)에 서로 이격되어 배치되어서 내부공간(249)을 3개(249a,249b,249c)로 구획한다.

센싱 다이아프램(244)은 유연성을 가지는 다이아프램 본체(244a)와, 다이아프램 본체(244a)의 상측에 배치되어 다이아프램 본체(244a)의 형태를 잡아주는 다이아프램 플레이트(244b)를 포함한다.

부스트 다이아프램(243)은 유연성을 가지는 다이아프램 본체(243a)와, 다이아프램 본체(243a)의 상측에 배치된 다이아프램 어퍼 플레이트(243b)와, 다이아프램 본체(243a)의 하측에 배치된 다이아프램 로어 플레이트(243c)를 포함한다. 다이아프램 어퍼 플레이트(243b) 및 다이아프램 로어 플레이트(243c)는 유연성을 가지는 다이아프램 본체(243a)의 형태를 잡아준다.

어퍼커버(242)의 가운데에는 홀(242a)이 형성된다. 어퍼커버(242)의 상측에는 홀(242a)과 연통하는 내부공간(247a)을 가지는 커버(247)가 볼트(9)를 통해 결합된다. 커버(247)는 상하로 길게 형성되어 홀(242a)을 덮도록 배치된다.

로어커버(241)의 가운데에는 가스유동부(222)와 연통되는 홀(241a)이 형성된다.

커버(247)의 상측에는 캡(248)이 씌워진다. 캡(248)의 내부에는 스크류(248a)가 배치된다. 스크류(248a)의 하단은 커버(247)의 내부로 삽입 배치된다.

스템(245)은 상단이 커버(247)의 내부공간(247a)에 배치되고, 어퍼커버(242), 센싱 다이아프램(244), 부스트 다이아프램(243) 및 로어커버(241)를 차례로 관통하여, 하단이 가스유동부(222)에 배치된다.

커버(247)의 내부공간(247a) 상측에는 스프링 어퍼 시트(247b)가 스크류(248a)의 하단에 결합되고, 스템(245)의 둘레면에는 스프링 가이드(245a) 및 스프링 로어 시트(245b)가 결합된다.

스프링 어퍼 시트(247b)와 스프링 로어 시트(245b) 사이에는 스프링(247c)이 배치된다.

스프링 로어 시트(245b)는 센싱 다이아프램(244)의 상측에 접하여서 스템(245)의 둘레면에 배치된다.

또한, 스템(245)의 둘레면에는 제2 스페이서(245c) 및 제3 스페이서(245d)가 상측에서부터 차례로 배치된다.

제2 스페이서(245c)는 센싱 다이아프램(244)의 하측과 부스트 다이아프램(243)의 상측에 접하여서, 센싱 다이아프램(244)과 부스트 다이아프램(243)의 간격을 유지시킨다.

제3 스페이서(245d)는 상측이 부스트 다이아프램(243)의 하측에 접하여서 배치되고, 로어커버(241)의 홀(241a)로 삽입되어 하단이 가스유동부(222)에 배치된다.

제3 스페이서(245d)의 둘레면에는 로어커버(241)의 홀(241a)을 덮는 체크플레이트(245e)가 배치된다.

스템(245)의 하단에는 가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)을 연통시키거나 차단시키기 위한 체크디스크(245f)가 배치된다.

가스저장부(1)의 압력이 설정압력보다 커지게 되어 가스유동부(222)의 압력이 커지게 되면, 가스유동부(222)의 압력이 체크디스크(245f)에 가해져서 체크디스크(245f)가 스템(245)과 함께 상측으로 이동되어서 가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)을 서로 연통시킴으로서, 메인밸브(100)의 제2 내부공간(45)의 가스가 가스유동부(222)를 지나 가스배출홀(224)을 통해 외부로 배출된다.

스템(245)이 상측으로 이동될 때 체크플레이트(245e), 부스트 다이아프램(243) 및 센싱 다이아프램(244)도 함께 이동되어 상측으로 휘어진다. 따라서, 내부공간(249, 247a)의 압력이 변하게 된다.

한편, 커버(247)의 측면에는 테스트밸브(미도시)와 연결되기 위한 홀(247d)이 형성된다. 상기 테스트밸브는 커버(247)의 내부공간(247a) 압력을 측정하여서 사용자에게 가스저장부(1) 내의 압력을 알려줄 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 파일럿 구동식 릴리프밸브(1000)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가스저장부(1) 내의 가스압력이 설정압 이내일 때는, 파일럿밸브(200)가 도 5와 같은 상태로서 가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)이 체크디스크(245f)에 의해 차단된 상태이다. 따라서, 관로(3)를 통해 가스저장부(1)로부터 가스유동부(222)로 유입된 가스는 화살표 방향으로 이동되어 메인밸브(100)의 제2 내부공간(45)으로 유입된다.

따라서, 메인밸브(100)의 가스유입구(12)에서 디스크(20)에 가하는 가스저장부(1)의 가스압력과, 제2 내부공간(45)에서 다이아프램(50)에 가하는 가스압력이, 서로 동일한 상태가 된다.

이러한 상태에서는 메인밸브(100)는 도 2와 같은 상태로서, 디스크(20)가 가스유입구(12)를 폐쇄한 상태이다.

이러한 상태에서 가스저장부(1)의 내부 압력이 상승하면, 디스크(20)가 받는 가스압력과 다이아프램(50)이 받는 가스압력이 함께 상승하게 된다. 그런데, 제2 내부공간(45)의 가스압력이 상승하면, 제2 내부공간(45)의 가스압력은 파일럿밸브(200)의 가스유동부(222)를 지나 체크디스크(245f)를 상측으로 밀어내고, 이에 따라 체크디스크(245f)가 스템(245)과 함께 상측으로 이동되어서, 가스유동부(222) 및 가스배출홀(224)이 서로 연통된다.

따라서, 제2 내부공간(45)의 가스는 도 6에 도시된 화살표 방향으로 가스유동부(222)를 지나 가스배출홀(224)을 통해 외부로 배출되어서, 제2 내부공간(45)의 가스압력이 떨어지게 되고, 이에 따라 제2 내부공간(45)에서 다이아프램(50)이 받는 가스압력은, 가스유입구(12)에서 디스크(20)가 받는 가스압력보다 낮아지게 되어, 디스크(20), 다이아프램(50), 다이아프램커버(52) 및 샤프트(60)가 함께 상측으로 이동되면서 가스유입구(12)가 개방된다.

이와 같이 가스유입구(12)가 개방되면, 가스저장부(1) 내의 가스는 가스유입구(12)를 통해 제1 내부공간(15)으로 유입된 후, 가스배출구(14)를 통해 외부로 배출되어서, 가스저장부(1) 내의 가스압력을 설정압으로 유지할 수 있다.

한편, 다이아프램(50)은 가운데가 디스크(20)의 상측에 접해 평평하게 배치되고, 외측으로 갈수록 디스크(20)의 돌기부(21)에 접해 상측으로 굴곡되다가, 돌기부(21)의 상측에서부터 하측으로 굴곡되어 디스크(20)의 외측에 배치되되 다이아프램(50)의 가운데보다 낮은 위치까지 배치되고, 여기서 다시 상측으로 굴곡 배치되어서, 돌기부(21)에서부터 디스크(20)의 외측에서 상측으로 굴곡되는 부분까지의 형태가 S자형태가 되어 배치된다. 이러한 S자 형태가 포함된 다이아프램(50)은 디스크(20), 다이아프램커버(52) 및 샤프트(60)와 함께 이동될 때 S자 형태를 유지하면서 이동되어, 좌우 대칭을 유지하면서 이동될 수 있고, 이에 따라 메인밸브(100)는 가스저장부(1) 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있게 된다.

따라서, 디스크(20)가 샤프트(60)를 따라 이동될 때 다이아프램(50)이 형태가 유지되면서 이동되기 때문에, 가스저장부(1) 내의 가스압력을 정밀제어할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 가스저장부 3: 관로
10:밸브바디 12: 가스유입구
14: 가스배출구 15: 제1 내부공간
20: 디스크 21: 돌기부
22: 디스크본체 24: 디스크시트
26: 시트커버 40: 밸브커버
45: 제2 내부공간 50: 다이아프램
52: 다이아프램커버 54: 스페이서
60: 샤프트 200: 파일럿밸브

Claims

내부가 비어서 제1 내부공간이 형성되고, 가스저장부로부터 가스를 상기 제1 내부공간으로 유입받는 가스유입구가 형성되며, 상기 가스유입구를 통해 상기 제1 내부공간으로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스배출구가 형성되고, 일측이 개구된 밸브바디;
상기 제1 내부공간에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크;
유연하게 형성되고, 상기 밸브바디의 개구된 일측을 덮도록 배치되어, 가장자리가 상기 밸브바디에 결합되며, 가운데는 상기 디스크에 접하는 다이아프램;
상기 밸브바디 및 다이아프램에 결합되어, 상기 다이아프램과 함께 제2 내부공간을 형성하는 밸브커버;
상기 제2 내부공간과 연통되게 상기 밸브커버에 결합되고, 상기 가스저장부와 관로를 통해 연결되어, 상기 관로를 통해 상기 제2 내부공간으로 유입되는 가스압력이 일정압력 이상이면 외부로 가스를 배출하는 파일럿밸브; 및
상기 디스크 및 다이아프램과 결합되어서, 상기 디스크가 상기 가스저장부로부터 받는 가스압력 및 상기 다이아프램이 상기 제2 내부공간에서 받는 가스압력에 따라 이동되면서, 상기 가스유입구를 개폐시키는 샤프트;를 포함하고,
상기 디스크는, 가운데가 상기 다이아프램과 평평하게 접하고, 가장자리에는 상기 다이아프램이 굴곡되어 접할 수 있도록 돌출된 돌기부가 형성된 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 돌기부는 상기 디스크의 가운데보다 높게 돌출되는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 다이아프램은, 가운데가 평평하고, 상기 돌기부와 접하는 부분은 상기 다이아프램의 가운데보다 높으며, 상기 돌기부와 접하지 않는 외측은 상기 다이아프램의 가운데보다 낮게 배치되는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 디스크는,
상기 다이아프램에 접하면서 배치되고, 상기 돌기부가 형성된 디스크본체와,
유연하게 형성되어, 상기 디스크본체에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크시트와,
상기 디스크시트에 배치되어, 상기 디스크시트의 형태를 잡아주는 시트커버를 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트와 함께 이동되고, 상기 디스크에 접하는 상기 다이아프램을 덮어서 상기 다이아프램의 형태를 잡아주는 다이아프램커버를 더 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 샤프트와 상기 다이아프램커버 사이에 배치되어, 상기 샤프트와 상기 다이아프램커버 사이를 실링하는 스페이서를 더 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
내부가 비어서 제1 내부공간이 형성되고, 가스저장부로부터 가스를 상기 제1 내부공간으로 유입받는 가스유입구가 형성되며, 상기 가스유입구를 통해 상기 제1 내부공간으로 유입된 가스가 외부로 배출되는 가스배출구가 형성되고, 일측이 개구된 밸브바디;
상기 제1 내부공간에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크;
유연하게 형성되고, 상기 밸브바디의 개구된 일측을 덮도록 배치되어, 가장자리가 상기 밸브바디에 결합되며, 가운데는 상기 디스크에 접하는 다이아프램;
상기 밸브바디 및 다이아프램에 결합되어, 상기 다이아프램과 함께 제2 내부공간을 형성하는 밸브커버;
상기 제2 내부공간과 연통되게 상기 밸브커버에 결합되고, 상기 가스저장부와 관로를 통해 연결되어, 상기 관로를 통해 상기 제2 내부공간으로 유입되는 가스압력이 일정압력 이상이면 외부로 가스를 배출하는 파일럿밸브; 및
상기 디스크 및 다이아프램과 결합되어서, 상기 디스크가 상기 가스저장부로부터 받는 가스압력 및 상기 다이아프램이 상기 제2 내부공간에서 받는 가스압력에 따라 이동되면서, 상기 가스유입구를 개폐시키는 샤프트;를 포함하고,
상기 다이아프램은 상기 디스크와 가운데가 평평하게 접하고 외측으로 갈수록 굴곡되어 접하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 다이아프램은, 상기 디스크와 접하지 않는 외측이 상기 다이아프램의 가운데보다 낮게 배치되는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 8에 있어서,
상기 디스크에는 상기 다이아프램이 굴곡될 수 있도록 가장자리에 가운데보다 높게 돌출된 돌기부가 형성되는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 9에 있어서,
상기 디스크는,
상기 다이아프램에 접하면서 배치되고, 상기 돌기부가 형성된 디스크본체와,
유연하게 형성되어, 상기 디스크본체에 상기 가스유입구를 덮을 수 있게 배치된 디스크시트와,
상기 디스크시트에 배치되어, 상기 디스크시트의 형태를 잡아주는 시트커버를 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트와 함께 이동되고, 상기 디스크에 접하는 상기 다이아프램을 덮어서 상기 다이아프램의 형태를 잡아주는 다이아프램커버를 더 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.
청구항 11에 있어서,
상기 샤프트와 상기 다이아프램커버 사이에 배치되어, 상기 샤프트와 상기 다이아프램커버 사이를 실링하는 스페이서를 더 포함하는 파일럿 구동식 릴리프밸브.