KR20170143323A - 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치 - Google Patents

액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치에 있어서, 내부에 포함된 액체의 팽창으로 인해 파열되는 온도 감응 역할을 하는 유리벌브와; 상기 유리벌브 일단에 결합되어 상기 유리벌브를 고정시키는 체결너트와; 상기 유리벌브의 타단에 결합되어 압력용기로부터 배출되는 유체의 배출을 차단하며, 상기 유리벌브가 파열될 경우 유체의 압력에 의해 이동하여 유체의 외부 배출을 가능하도록 하는 피스톤과; 상기 유리벌브, 상기 체결너트 및 상기 피스톤이 내부에 배치되며 유체배출유로가 형성된 압력해제장치몸체를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 인체에 유해한 중금속이 아닌 인체에 무해한 유리를 소재로 한 유리벌브를 이용하며, 유리벌브 내에 고온에서 부피팽창이 이루어지는 액체를 봉입하여 온도 증가에 따른 압력용기의 압력 해제가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

Description

액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치 {Pressure relif device for cylinder valve using glass bulb}
본 발명은 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 유해한 중금속이 아닌 인체에 무해한 유리를 소재로 한 유리벌브를 이용하며, 유리벌브 내에 고온에서 부피팽창이 이루어지는 액체를 봉입하여 온도 증가에 따른 압력용기의 압력 해제가 가능한 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치에 관한 것이다.
압력용기에는 용기에 저장된 유체의 흐름 제어 역할 및 초과 압력 상태에서 압력 방출 역할을 하는 압력용기 밸브가 장착되어 있다. 특히 용기밸브의 릴리프 밸브(relief valve)라고도 불리는 압력 해제장치는 초과 압력 상태로 인해 발생하는 압력용기 및 설비의 손상을 방지, 설비 주변의 인적 자원 및 물적 자원을 보호하는 역할을 하기 때문에 고압으로 대상물을 저장하는 시스템에 필수적으로 부착된다. 압력 해제장치는 동작 방식에 따라 크게 압력 감응형과 온도 감응형으로 나눌 수 있다. 압력 감응형은 압력용기 내부의 압력이 설정 압력을 초과하였을 때 용기 내부의 가스를 외부로 방출시키는 역할을 하며, 스프링식, 파열판식 등의 압력 감응형 해제장치가 있다. 온도 감응형은 압력용기가 화재 등으로 인하여 내부 온도가 이상 상승할 때 압력용기 내부의 가스를 방출시켜 압력용기 내부 압력이 설정 압력을 초과하여 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다.
종래의 온도 감응형 압력 해제장치는 온도에 감응을 위해 가용전(fusible plug)을 사용하였다. 가용전은 200℃ 이하의 낮은 융점을 가지는 합금(ally)을 말하며, 비스무스(Bi), 구리(Cu), 망간(Mn), 주석(Sn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 안티몬(Sb) 등의 금속이 사용된다. 이러한 금속들은 인체 및 환경에 유해한 중금속으로, 이를 사용하지 않는 친환경적인 온도 감응형 해제장치의 대체가 최근에 요구되고 있다. 따라서 본 발명에서는 기존의 가용전을 액체 봉입형 유리벌브로 대체한 압력 해제장치를 제안한다.
대한민국특허청 공개특허 제10-2001-0113600호 대한민국특허청 등록특허 제10-0289966호 대한민국특허청 등록특허 제10-0901269호
따라서 본 발명의 목적은 인체에 유해한 중금속이 아닌 인체에 무해한 유리를 소재로 한 유리벌브를 이용하며, 유리벌브 내에 고온에서 부피팽창이 이루어지는 액체를 봉입하여 온도 증가에 따른 압력용기의 압력 해제가 가능한 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적은 내부에 포함된 액체의 팽창으로 인해 파열되는 온도 감응 역할을 하는 유리벌브와; 상기 유리벌브 일단에 결합되어 상기 유리벌브를 고정시키는 체결너트와; 상기 유리벌브의 타단에 결합되어 압력용기로부터 배출되는 유체의 배출을 차단하며, 상기 유리벌브가 파열될 경우 유체의 압력에 의해 이동하여 유체의 외부 배출을 가능하도록 하는 피스톤과; 상기 유리벌브, 상기 체결너트 및 상기 피스톤이 내부에 배치되며 유체배출유로가 형성된 압력해제장치몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치에 의해서 달성된다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면 인체에 유해한 중금속이 아닌 인체에 무해한 유리를 소재로 한 유리벌브를 이용하며, 유리벌브 내에 고온에서 부피팽창이 이루어지는 액체를 봉입하여 온도 증가에 따른 압력용기의 압력 해제가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 해제장치의 단면도이고,
도 2는 유리벌브 파손에 의해 유체가 방출되는 경로를 나타낸 상태도이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치(100)를 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 압력 해제장치(100)는 압력용기의 내부 온도가 이상 상승할 때 압력용기 내부의 유체를 방출가능하도록 하는 장치로, 유리벌브(110), 체결너트(120), 피스톤(130), 압력해제장치몸체(140)를 포함한다.
유리벌브(110)는 내부 액체의 팽창으로 인해 파열되는 온도 감응 역할을 하는 구성요소로, 압력 해제장치(100)의 내부 온도가 상승하게 되면 유리벌브(110)도 함께 온도가 상승하면서 유리벌브(110) 내의 액체가 가열된다. 액체가 고온으로 가열되면 액체가 기체상태가 되거나, 기체 상태가 되지 않더라도 열팽창률이 큰 액체가 유리벌브(100) 내에 충전되어 액체의 부피가 증가하게 된다. 이러한 액체의 부피 증가로 인해 유리벌브(110)가 액체의 부피증가에 따른 압력을 버티지 못하고 터져버리게 된다. 여기서 액체는 화재가 발생하는 온도에서 기체로 상전이가 되는 액체 즉 끓는점이 화재가 발생하는 근처인 액체 또는 열팽창률이 큰 탄화수소나 글리세린(glycerin)을 유리벌브(110) 내부에 충전시킬 수 있다. 특히 액체에서 기체로 끓는 액체는 알코올(alcohol) 또는 에테르(ether) 등의 액체를 사용하는 것이 바람직하다.
체결너트(120)는 유리벌브(110)를 체결하는 너트(nut)를 의미하며, 압력해제장치몸체(140)에 유리벌브(110)를 고정시키는 역할을 한다. 이러한 체결너트(120)는 유리벌브(110)의 일단에 결합되어 유리벌브(110)를 압력 해제장치(100) 내에 위치를 고정시키는 역할을 하는데, 이러한 유리벌브(110)의 경우 유리로 이루어져 있기 때문에 조그마한 충격에 의해서도 쉽게 깨지게 되며, 따라서 위치가 조금도 이동되지 않고 완벽하게 고정되도록 체결너트(120)를 이용한다. 여기서 체결너트(120)는 중앙 영역이 관통되어 압력용기로부터 배출되는 유체를 외부로 배출하는 역할을 한다. 즉 체결너트(120)는 압력 해제장치(100)의 가장 외부에 설치되는 것이 바람직하다.
유리벌브(110)의 일단에는 체결너트(120)가 결합되며, 유리벌브(110)의 타단에는 피스톤(130)이 결합된다. 피스톤(130)은 압력용기로부터 유체가 배출될 경우 가장 먼저 유체와 접촉하는 영역에 배치되며, 평소에는 유체가 배출되는 압력 해제장치(100)의 유체배출유로를 차단하고 있다. 즉 피스톤(130)은 화재가 발생하지 않는 정상 조건에서는 압력용기 내부의 압력을 전달하거나 압력용기 내부의 유체가 외부로 누설되지 않도록 기밀을 유지하는 역할을 한다. 이때 피스톤(130)의 일단에 결합된 유리벌브(110)에 의해 피스톤(130)은 위치가 이동되지 않고 제 위치에 고정된 상태로 존재하는데, 유리벌브(110)가 결합되지 않은 피스톤(130)의 타단은 유체배출유로에 노출되기 때문에 압력용기 내의 유체가 지속적으로 피스톤(130)을 밀어내려고 하고 있다. 하지만 피스톤(130)은 유리벌브(110)에 의해 제 위치에서 이동하지 않고 배치된다. 이 상태에서 화재가 발생하여 유리벌브(110)가 가열되면 유리벌브(110) 내의 액체가 부피 팽창하여 유리벌브(110)가 파손되고, 유리벌브(110) 파손에 의해 피스톤(130)이 움직일 수 있는 공간이 생기기 때문에 피스톤(130)과 결합된 유체배출유로에서 배출되는 유체의 압력에 의해 피스톤(130)이 유리벌브(110)가 위치되어있던 방향으로 이동하게 된다. 따라서 유리벌브(110) 파손에 의해 피스톤(130)이 위치이동 가능해지며, 피스톤(130) 위치이동에 의해 유체가 외부로 배출이 가능해진다.
압력해제장치몸체(140)는 압력용기 밸브에 압력 해제장치(100)를 체결하는 역할을 하며, 내부에는 유리벌브(110), 체결너트(120) 및 피스톤(130)이 배치된다. 압력해제장치몸체(140) 내에서 외부와 가장 근접한 영역에는 체결너트(120)가 배치되며, 체결너트(120)의 옆에는 유리벌브(110) 및 피스톤(130)이 차례대로 배치된다. 또한 압력해제장치몸체(140) 내에는 유체배출유로를 통해 압력용기로부터 배출된 유체가 체결너트(120)를 지나 외부로 배출될 수 있도록 유체통로를 포함한다.
이와 같은 구조로 이루어진 압력 해제장치(100)의 작동 순서는 다음과 같다. 먼저 설정 온도에서 유리벌브(110)가 파열되면, 압력용기 내부의 유체 압력에 의해 피스톤(130)이 유리벌브(110)가 배치되어있던 방향으로 이동하게 된다. 피스톤(130)의 이동으로 압력용기 내부의 유체를 외부로 방출시키는 유로를 개방할 수 있게 되고, 이를 통해 압력용기 내부의 유체가 체결너트(120)를 지나 외부로 배출된다.
종래에는 인체에 유해한 중금속을 이용하여 벌브를 제조하였으며, 이로 인해 환경오염되는 단점이 있었다. 하지만 본 발명의 경우 인체에 유해한 중금속이 아닌 인체에 무해한 유리를 소재로 한 유리벌브(110)를 이용하며, 유리벌브(110) 내에 고온에서 부피팽창이 이루어지는 액체를 봉입하여 온도 증가에 따른 압력용기의 압력 해제가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
100: 압력 해제장치
110: 유리벌브
120: 체결너트
130: 피스톤
140: 압력해제장치몸체

Claims (1)

  1. 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치에 있어서,
    내부에 포함된 액체의 팽창으로 인해 파열되는 온도 감응 역할을 하는 유리벌브와;
    상기 유리벌브 일단에 결합되어 상기 유리벌브를 고정시키는 체결너트와;
    상기 유리벌브의 타단에 결합되어 압력용기로부터 배출되는 유체의 배출을 차단하며, 상기 유리벌브가 파열될 경우 유체의 압력에 의해 이동하여 유체의 외부 배출을 가능하도록 하는 피스톤과;
    상기 유리벌브, 상기 체결너트 및 상기 피스톤이 내부에 배치되며 유체배출유로가 형성된 압력해제장치몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 봉입형 유리벌브를 이용한 압력용기 밸브의 압력 해제장치.
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