KR20160009671A - 가압 유체 용기 - Google Patents

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KR20160009671A
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valve body
pressurized fluid
port
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KR1020157035679A
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Inventor
던컨 웨일스
마크 멜로스
Original Assignee
린데 악티엔게젤샤프트
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Abstract

밸브 몸체 내에 차단 밸브(6)를 구비하는 가압 유체 용기. 상기 밸브 몸체는 상기 밸브 주위 구역을 밀봉하는 적어도 하나의 고압 밀봉재(9, 10)를 포함한다. 상기 밸브 몸체는 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설이 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설을 상기 밸브 몸체 내 하나 이상의 이산 포트(26)로 라우팅하는 내부 가스 경로로 진입하도록 구성된다.

Description

가압 유체 용기{A PRESSURED FLUID CONTAINER}
본 발명은 차단 밸브(shut off valve)를 가지는 가압 유체 용기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 예를 들어, 의료 가스, 용접 가스 등에 사용하는 가압 가스 실린더에 관한 것이다.
이러한 실린더는 전통적으로 실린더의 상부에 차단 밸브를 구비하고 이 밸브는 보호재(guard)에 의해 보호된다. 밸브는 나사 기구를 회전시킴으로써 안착부(seat) 쪽으로 이동하거나 이 안착부로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 밸브 요소를 구비한다. 이것은 밸브 몸체에 있는 암나사 나사산과 맞물리는 수나사를 갖는 핸드 휠(hand wheel)로 구성된다. 그리하여 사용자는 핸드 휠을 회전시켜 밸브 요소를 상승 및 하강시키는 것에 의해 차단 밸브를 개방하거나 폐쇄할 수 있다.
이러한 기구가 널리 사용되고 있지만, 이들 기구는 다수의 문제를 지니고 있다. 핸드 휠은 회전하는데 다수의 회전을 요구하고, 특히 보호재가 위치되어 있을 때에는 액세스 가능하지 않다. 나아가, 이 핸드 휠은 완전히 개방된 위치 또는 완전히 폐쇄된 위치에서 갇혀 움직이지 못할 수 있다. 통상적으로 개방 방향과 폐쇄 방향을 사용자에 표시하는 화살표가 휠에 존재하지만, 휠의 현재 위치를 시야로 결정하는 것은 곤란하여, 사용자가, 예를 들어, 이미 완전히 개방된 밸브를 개방하려고 시도하면 잘못하여 밸브가 갇혀 움직이지 못하는 것으로 생각할 수 있다.
분명한 위치 표시가 없는 것에 따른 추가적인 곤란함은 밸브가 완전히 폐쇄된 위치에 도달하였다는 분명한 표시가 없어서 사용자가 밸브를 완전히 폐쇄하지 못하는 것에 의해, 용기로부터 의도치 않은 누설을 야기할 수 있다는 것이다.
이러한 다수의 문제는 핸드 휠 대신에 레버를 사용하는 것에 의해 극복된다.
레버는 우수한 기계적인 장점을 제공하고 그 위치는 밸브의 위치 표시를 분명히 제공할 수 있다. 레버는, 하나의 위치에서, 용기 옆에 배치되어 용기가 손상되는 것을 적절히 잘 방지할 수 있다. 그러나, 이 레버는 일반적으로 제1 위치와 정반대쪽에 있는 제2 위치로 이동하는 것이 요구되고, 이 위치에서, 레버는 일반적으로 이 용기가 종종 혹독한 환경에서 사용될 때 손상되기 쉬운데 예를 들어 부딪치거나 낙하되거나 충돌될 때 손상될 수 있다.
핸드 휠을 갖는 표준 실린더에 의해, 규칙적인 누설 검출 테스트를 일반적으로 매일 수행하여 밸브의 무결성을 체크하고 밸브가 완전히 밀봉되었는지를 체크할 수 있다.
누설 검출 방법은 에어로졸 캔(aerosol can)으로부터의 누설 검출 유체를, 예를 들어, 압력 게이지 주위를 포함하는 글랜드 너트(gland nut)와 임의의 다른 외부 누설 경로 상에 그리고 그 주위로 분사하는 형태를 취한다. 밸브 부근에 누설이 있는 경우, 이것은 누설 검출 유체에 버블을 야기하여 누설 문제가 존재한다는 시각적 지시를 사용자에 제공할 수 있다. 이것은 핸드 휠로 용이하게 수행될 수 있지만, 레버 기반 시스템에서 이것은 밸브 기구의 상당한 부분이 케이스에 둘러싸여 있기 때문에 수행될 수 없다. 밸브 주위에 누설이 있다면, 임의의 누설 유체가 케이스를 통해 발산될 수 있다. 그리하여 누설 흐름이 점점 더 확산되어 누설 유체가 훨씬 더 넓은 영역으로 확산되어 훨씬 더 낮은 흐름률을 초래하는 것에 의해, 누설 검출 유체의 스프레이를 사용한 신뢰성 있는 검출이 실제로는 불가능하게 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 밸브 몸체 내에 차단 밸브를 구비하는 가압 유체 용기로서, 상기 밸브 몸체는 상기 밸브 주위 구역을 밀봉하는 적어도 하나의 고압 밀봉재를 포함하고, 상기 밸브 몸체는 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설이 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설을 상기 밸브 몸체 내 하나 이상의 이산 포트로 라우팅(route)하는 내부 가스 경로로 진입하도록 구성된, 상기 가압 유체 용기가 제공된다.
본 발명에서, 상기 밸브 몸체 채널은 임의의 누설을, 용이하게 액세스될 수 있는 하나 이상의 이산 포트로 향하게 한다. 이 포트는 누설 검출 유체를 통상적인 방식으로 사용할 수 있게 하는 출구 오리피스일 수 있다. 대안적으로, 이들 포트는 누설을 검출하는 센서를 포함할 수 있다. 포트는 두 개 이상의 출구 오리피스를 구비할 수 있지만, 반드시 두 개 이상을 구비하여야 하는 것은 아니다. 나아가, 단일 포트는 더 높은 흐름률을 제공하여 일어나는 누설을 더 용이하게 검출할 수 있게 하기 때문에 바람직하다.
본 발명은, 원칙적으로, 종래 기술의 핸드 휠 밸브에 적용가능하고, 이 상황에서 본 발명을 사용하는 것과 연관된 이익이 있을 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 밸브는 상기 밸브를 선택적으로 개방하기 위하여 밸브 안착부 쪽으로 그리고 이 밸브 안착부로부터 멀어지는 방향으로 주축을 따라 선형으로 이동 가능한 밸브 요소를 포함하고, 상기 밸브는, 회전가능한 샤프트에 결합되고 상기 주축에 수직인 선회 축을 중심으로 회전하는 레버를 더 포함하며, 레버가 상기 선회 축을 중심으로 회전하면 상기 밸브 요소가 선형으로 이동한다. 상기 밸브 요소는 바람직하게는 상기 레버의 손상시에 자동적으로 폐쇄되도록 폐쇄된 상태로 바이어스된다.
바람직하게는, 상기 밸브는 상기 밸브 요소에 연결된 밸브 스템을 구비하고, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 경계면을 밀봉하는 내부 고압 밀봉재가 상기 밸브 스템 주위에 존재한다. 또한 바람직하게는 케이스워크(case work)의 2개의 부품 사이의 경계면을 밀봉하는 외부 고압 밀봉재가 존재하고, 바람직하게는 또한 상기 또는 각 포트 위에 임의의 잠재적인 누설 경로를 밀봉하는 저압 밀봉재가 상기 또는 각 출구 오리피스 위에 존재한다.
본 발명에 따른 실린더의 일례가 이제 첨부 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 실린더의 상부와 밸브 몸체를 통한 단면도;
도 2는 도 1에서 라인 II-II을 따라 취한 단면도;
도 3은 밸브 몸체의 사시도; 및
도 4는 도 1의 상부 부분의 상세도;
유체 실린더는 가압 유체를 위한 실린더 몸체(1)와 밸브 몸체(2)로 구성된다. 실린더(1)는 밸브 몸체(2)의 하부 부분의 외부 표면에 있는 수나사 나사산(4)과 맞물리는 암나사 나사산(3)을 구비한다.
밸브 몸체는 밸브 몸체(2)를 통해 위쪽으로 중심 부분에서 연장되는 축방향 가스 출구 경로(5)를 구비한다. 가스 출구 경로(5)를 통한 흐름은 가스 출구 포트(7)로 흐름을 선택적으로 차단하는 밸브 요소(6)에 의해 제어된다. 밸브 요소(6)의 압력 측의 측방향 포트(8)는 이 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 압력 게이지(G)로 이어진다.
가압 가스 경로는 내부 고압 O-링 밀봉재(9) 및 외부 고압 O-링 밀봉재(10)에 의해 밸브 요소(6) 위에서 밀봉된다.
그 안착부(11)로부터 밸브 요소(6)를 리프팅(lift)하면 실린더에서 가스 흐름 경로를 선택적으로 개방하고 폐쇄할 수 있다.
밸브 요소(6)를 리프팅하는 기구가 이제 설명된다.
밸브 요소(6)는 스프링(15)에 의해 폐쇄된 상태로 바이어스되고, 스프링의 상부(top) 단부는 밸브 몸체 내 쇼울더(16)에 지지되고, 스프링의 하부(bottom)는 밸브 스템(18)의 일부를 형성하는 환형 플랜지(17)에 지지된다. 도면에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(18)은, 메인 스템(19), 밸브 요소 유지 부재(20) 및 밸브 요소 결합 부재(21)를 포함하고 이들은 모두 강성으로 함께 고정된다.
전술한 바와 같이, 가압 가스 경로는 내부 및 외부 고압 O-링 밀봉재(9, 10)에 의해 밀봉된다. 내부 밀봉재(9)는 케이스워크(casework)에서 하부 환형 부품(22)을 둘러싸고, 밸브 스템 유지 부재(20)와 하부 환형 부품(22) 사이의 경계면을 밀봉한다. 외부 고압 O-링 밀봉재(10)는 하부 환형 부품과 주변 밸브 몸체 사이의 경계면을 밀봉한다.
이들 밀봉재 각각을 지나는 잠재적인 누설 경로가 있다. 내부 고압 O-링 밀봉재(9)에서 이 누설 경로는 밸브 스템(8) 주위로 누설될 수 있으나, 이 누설 경로는 상부 낮은 압력 O-링 밀봉재(23)에서 밀봉된다. 대신, 하부 환형 부품(22)과 그 인접한 상부 환형 부품(24) 사이에 벤트 경로가 제공된다. 유사하게, 외부 고압 O-링 밀봉재(10) 주위로 잠재적인 누설 흐름 경로가 있고, 다시, 이것은 상부 및 하부 환형 부품(22, 24) 사이에 벤트 경로로 라우팅(routed)된다. 상부 환형 부품(24)과 주변 케이스워크 사이의 경계면은 낮은 압력 밀봉재(25)에 의해 밀봉된다. 이 결과, 내부(9) 및 외부(10) 고압 O-링 밀봉재(9, 10)를 지나는 모든 누설은 가스 누설 출구 오리피스(26)로 라우팅된다.
누설 테스트를 수행하기 위하여, 사용자는 케이스워크를 제거할 필요 없이 가스 누설 출구 오리피스(26)의 출구 부근에서 검출 유체를 분사할 수 있는데 이는 가압 실린더의 누설을 간단히 표시한다.
스프링(15)의 작용에 대항하여 밸브 요소(6)를 개방하기 위하여, 레버 기구가 제공된다. 이것은 고정된 레버 축(L)을 중심으로 샤프트(31)가 회전 가능하도록 한 쌍의 보스(28)와 전단 핀(29)을 통해 연결된 레버(27)를 포함한다. 전단 핀은 레버 축(L) 주위로 예상치 못한 힘에 대해 밸브 기구를 보호한다. 샤프트는 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이 밸브 몸체의 상부에 각 보스(33) 내 베어링(32)에 장착된다. 편심 핀(35)은 샤프트(31)의 중심 부분을 형성하고, 레버 축(L)으로부터 오프셋된 편심 축(E)을 중심으로 회전하고 레버(27)가 동작될 때 이동하도록 장착된다. 링크 부재(37)는 핀 베어링(36)을 통해 편심 핀(35)에 회전 가능하게 장착되고, 하부 단부에서 연결 핀(38)으로 연장되며, 이 연결 핀은 밸브 요소 결합 부재(21) 내 오리피스(39)를 통해 연장되고 이 오리피스에 결합된다.
이것은 도 1 및 도 4에 도시된 휴지 위치로부터 리프팅 레버(27)가 리프팅되면 초기에 연결 핀(38)과 그리하여 밸브 요소가 아래쪽으로 움직이고, 이에 의해 스프링(15)을 압축시키는 크랭크 배열을 제공한다. 이것은 밸브가 개방되기 전에 스프링 힘이 극복되어야 하므로 밸브가 폐쇄된 위치에 로킹되는 것을 효과적으로 보장한다. 레버(27)가 중심 위 위치에 도달하면, 레버에 의해 연결 핀(38)에 인가되는 힘의 방향이 역전되고, 이것은, 실린더 내 가스 압력과 초기 압축에 의해 스프링에 저장되는 에너지에 의해 밸브 요소(6)가 개방 상태로 스냅하게 한다.
본 발명은 레버로 동작되는 시스템의 하나의 특정 구성에 대하여 설명되었으나, 본 발명은 예를 들어 CA 2282129에 개시된 임의의 레버로 동작되는 시스템에 넓게 적용 가능하다는 점에 유의해야 한다.

Claims (9)

  1. 밸브 몸체 내에 차단 밸브를 구비하는 가압 유체 용기로서,
    상기 밸브 몸체는 상기 밸브 주위 구역을 밀봉하는 적어도 하나의 고압 밀봉재를 포함하고,
    상기 밸브 몸체는 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설이 상기 또는 각 고압 밀봉재를 지나는 임의의 유체 누설을 상기 밸브 몸체 내 하나 이상의 이산 포트로 라우팅하는 내부 가스 경로로 진입하도록 구성된, 가압 유체 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포트는 출구 오리피스인, 가압 유체 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 포트는 센서를 포함하는, 가압 유체 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단일 포트가 존재하는, 가압 유체 용기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브는 상기 밸브를 선택적으로 개방하기 위하여 상기 밸브 안착부 쪽으로 그리고 상기 밸브 안착부로부터 멀어지는 방향으로 주축을 따라 선형으로 이동 가능한 밸브 요소를 포함하고, 상기 밸브는 회전가능한 샤프트에 결합되어 상기 주축에 수직인 선회 축을 중심으로 회전하는 레버를 더 포함하며, 상기 레버가 상기 선회 축을 중심으로 회전하면 상기 밸브 요소가 선형으로 이동하는, 가압 유체 용기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브 요소는 폐쇄된 상태로 바이어스된, 가압 유체 용기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 밸브는 상기 밸브 요소에 연결된 밸브 스템을 구비하고, 상기 밸브 스템과 상기 밸브 몸체 사이의 경계면을 밀봉하는 내부 고압 밀봉재가 상기 밸브 스템 주위에 존재하는, 가압 유체 용기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 밸브 몸체의 2개의 부품 사이의 경계면을 밀봉하는 외부 고압 밀봉재가 존재하는, 가압 유체 용기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각 포트 상에 임의의 잠재적인 누설 경로를 밀봉하는 저압 밀봉재가 상기 또는 각 포트 위에 존재하는, 가압 유체 용기.
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