KR20180050061A - 시동 공기 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연엔진의 시동 및 가속에 필요한 공기를 설정 압력으로 공급하기 위해 감압라인에 설치된 밸브에서 내부로 유입되는 공기압이 설정압력 이상으로 상승 될 때 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 하는 릴리프밸브를 간단한 구조로 설치함과 아울러 밸브의 외부에서 공기의 흐름이 정상적인지의 여부를 식별하도록 투명창을 설치하여 이상이 발생될 때 신속하게 조치를 할 수 있게 한 시동 공기 밸브에 관한 것으로,
즉, 유입구를 통해 고압으로 유입되는 유체를 설정된 압력으로 감압하여 배출구로 공급하게 된 밸브에 있어서, 상기 다이아프렘의 저면에 그 다이아프렘과 함께 수직으로 승강되는 피스톤이 설치되고, 상기 피스톤의 하단에는 탄성스프링의 탄성력이 가해질 때 유체가 통과하는 통로를 차단하였다가 피스톤의 하강동작에 의해 탄성스프링을 수축되게 할 때 통로를 개방되게 설치된 디스크; 상기 통로에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승될 때 밸브의 외부로 유체를 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 상기 다이아프렘의 하부측 내벽에 설치된 릴리프밸브와; 상기 유입구와 통로의 경계부위에 구비된 스트레이너에 의해유체에 포함된 이물질을 차단하였을 때 잔류된 이물질의 누적량을 밸브의 외부에서 확인 가능하도록 상기 유입구와 통로의 경계부위에 투명창이 설치된 것이다

Description

시동 공기 밸브{starting air valve}

본 발명은 시동 공기 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내연엔진의 시동 및 가속에 필요한 공기를 설정 압력으로 공급하기 위해 감압라인에 설치된 밸브에서 내부로 유입되는 공기압이 설정압력 이상으로 상승 될 때 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 하는 릴리프밸브를 간단한 구조로 설치함과 아울러 밸브의 외부에서 공기의 흐름이 정상적인지의 여부를 식별하도록 투명창을 설치하여 이상이 발생될 때 신속하게 조치를 할 수 있게 한 시동 공기 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 중유나 디젤유를 연료로 운전되어 동력을 발생시키는 선박 및 발전기 등의 대형 내연엔진은 시동을 걸 때와 구동중인 엔진을 가속할 때 실린더에 가압 공기를 공급하는 시동 공기 시스템이 설치되어 있으며, 상기 시스템에 구비된 감압라인에는 가압된 공기의 압력이 설정 압력보다 상승되면 유체를 관로로부터 배출시키되 설정 압력으로 되돌아가면 닫히게 되는 밸브가 설치되어 있다.

상기 시동 공기 시스템의 감압라인에 설치된 대부분의 밸브는 효율적으로 공기의 압력을 제어하여 일정한 수준을 유지되게 하는 이른바, 파일럿(pilot) 작동식 감압밸브가 널리 사용되는 추세이다.

감압라인에 설치되는 밸브의 일 예로서, 밸브 자체에 스트레이너와 안전밸브 및 압력게이지와 배기밸브를 유니트화 하여 원가절감과 효율적인 관리가 가능하고 밸브의 설치에 따른 점유공간을 최소화하면서 조립작업을 손쉽게 할 수 있도록 한 기술이 등록특허 제10-1110344호의 감압밸브에 의해 제안된 바 있다.

상기 종래의 감압밸브는, 바디 일측으로 형성된 유체 유입공과 개폐공 사이에 원통 판막형의 스트레이너가 설치되고, 상기 유입공의 일 측으로 연통되는 파이롯트관을 통해 조절노브로 배출압력값을 셋팅할 수 있도록 한 파이롯트밸브가 바디 상부에 설치되며, 상기 파이롯트밸브를 통해 압력이 연통되도록 형성되는 다이아프램챔버의 내부에 설치되는 다이아프램과, 상기 다이아프램의 하부에 연접되게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤의 하부에 연결되며 스프링에 상부로 탄력설치되어 유입공을 통해 배출공으로 배출되는 유체를 개폐단속하는 디스크와, 상기 다이아프램과 피스톤 상부의 연접부에 설치되는 릴리이프밸브와, 유체압력을 체킹할 수 있도록 배출공에 설치되는 압력게이지 및 응축수 배기밸브 등으로 구성된 것이다.

상기 감압밸브의 바디 내에 스트레이너, 파이롯트밸브, 다이아프램, 피스톤, 유체의 통과를 단속하는 디스크, 압력게이지 및 배기밸브 등의 구성요소를 일체로 유니트화 한 기술은 그 출원전에 공개된 실용신안등록출원 제20-1974-0006144호의 일부 기술과 인터넷을 통해 확인이 가능한 '파일럿 작동식 압력릴리프밸브(pilot-operated pressure-relief valve)' 및 다수의 자료에 기본적으로 채택되어 있으며, 다만, 다이아프램과 피스톤 상부의 연접부에 설치되는 릴리이프밸브의 구성이 차별화 된 구조로 되어 있다.

그러나 상기 다이아프램과에 연접되게 피스톤의 상부에 설치된 릴리이프밸브는 설정압력을 초과하여 내부로 유입된 유체를 피스톤에 형성된 중공부를 통하여 바디의 외부로 배출시키는 구조로 되어 있으므로, 상기 릴리이프밸브를 피스톤의 상부에 결합하는 공정이 복잡하였고, 특히 유체의 개폐를 단속하는 디스크가 바디의 하부를 관통한 피스톤의 승강동작에 의해 이루어지는 구조이므로 피스톤과 그 축받이에 개입된 패킹에 손상이 발생된 경우 유체가 누출되는 사고가 발생하였으며, 상기 패킹의 손상이나 릴리이프밸브의 손상으로 인한 보수 유지작업을 할 경우에는 밸브 전체를 분해해야 가능하게 되는 대단히 불편한 문제점이 있었다.

또한, 유입공과 개폐공 사이에 설치된 스트레이너에 의해 유체에 포함되어 있던 이물질이 잔류된 경우에도 외부에서는 확인이 불가능하였으므로, 주기적으로 감압라인으로부터 밸브를 분리하여 이물질의 존재를 확인 및 제거해야 됨으로써 작업이 번거로운 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 감압밸브에 일체로 구비된 릴리프밸브의 구조적인 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 그 목적은 내연엔진의 감압라인에 설치되는 밸브에서 내부로 유입되는 공기압의 상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 하는 릴리프밸브를 간단한 구조로 설치고 밸브의 외부에서 공기의 흐름이 정상적인지의 여부를 식별 할 수 있게 한 시동 공기 밸브를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유입구를 통해 고압으로 유입되는 유체를 설정된 압력으로 감압하여 배출구로 공급하게 된 밸브에 있어서,

상기 다이아프렘의 저면에 그 다이아프렘과 함께 수직으로 승강되는 피스톤이 설치되고, 상기 피스톤의 하단에는 탄성스프링의 탄성력이 가해질 때 유체가 통과하는 통로를 차단하였다가 피스톤의 하강동작에 의해 탄성스프링을 수축되게 할 때 통로를 개방되게 설치된 디스크;

상기 통로에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승될 때 밸브의 외부로 유체를 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 상기 다이아프렘의 하부측 내벽에 설치된 릴리프밸브와;

상기 유입구와 통로의 경계부위에 구비된 스트레이너에 의해유체에 포함된 이물질을 차단하였을 때 잔류된 이물질의 누적량을 밸브의 외부에서 확인 가능하도록 상기 유입구와 통로의 경계부위에 설치된 투명창으로 구성된 것이다.

이와 같은 본 발명의 시동 공기 밸브는 감압과정에서 통로의 내부에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승될 때 밸브의 외부로 유체를 배출시켜 통로 내부의 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 하는 릴리프밸브를 밸브의 외부로 노출되게 설치하여 개폐범위의 조절이 가능하게 됨으로써, 종래의 감압밸브에서 피스톤의 중공부에 릴리프밸브를 설치하였을 때에 비해 조작 및 설치의 편의성을 향상시킬 수 있으며, 특히 다이아프렘과 함께 승강동작되는 피스톤이 디스크의 상부에 결합되어 있으므로 종래에 밸브 바디를 피스톤이 관통 설치하였을 때 발생되는 유체의 누출을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 밸브의 유입구를 통해 유입되는 유체에 포함된 이물질이 차단 및 누적될 경우 상기 유입구와 통로의 경계부위에 설치된 투명창을 통해 밸브의 외부에서 잔류된 이물질의 누적량을 확인한 후 처리가 가능하여 보수유지의 편의성을 높일 수 있는 장점도 있다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 시동 공기 밸브의 정면과 그 배면의 일부를 분해한 사시도,
도 2a 및 2b는 상기 시동 공기 밸브의 개방 전, 후 상태를 각각 나타낸 단면구성도,
도 3은 상기 시동 공기 밸브에 구비된 릴리프밸브 결합부를 발췌한 단면도,
도 4는 상기 시동 공기 밸브에 구비된 투명창 결합부를 발췌한 단면도,
도 5는 상기 시동 공기 밸브에 구비된 드레인 플러그를 발췌한 단면도이다.

이하, 본 발명의 시동 공기 밸브를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 시동 공기 밸브의 정면과 그 배면의 일부를 분해한 사시도이고, 도 2a 및 2b는 상기 밸브의 개방 전, 후 상태를 각각 나타낸 단면구성도로서, 본 발명은 감압라인에 설치되는 밸브(100)에서 일측의 유입구(101)를 통해 고압으로 유입되는 유체를 설정된 압력으로 감압하여 배출구(104)를 통해 공급할 때 내부의 통로(103)를 개폐되게 디스크(122)를 승강시키는 피스톤(121)으로부터 릴리프밸브(130)를 분리되게 한 것이다.

상기 밸브(100)의 상부에는 유입구(101)에 연결되게 형성된 분기관(102)을 통해 고압으로 유입되는 유체를 필요한 압력으로 설정하여 배출하는 조절놉(111)을 갖춘 파일럿밸브(110)가 설치되고, 상기 파일럿밸브(110)의 하부에는 그 파일럿밸브를 경유하여 배출되는 유체의 압력에 의해 상하로 동작되는 다이아프렘(120)이 설치되어 있다.

상기 다이아프렘(120)의 저면에는 그 다이아프렘과 함께 수직으로 승강되는 피스톤(121)이 설치되고, 상기 피스톤(121)의 하단에는 탄성스프링(123)의 탄성력이 가해질 때 유체가 통과하는 통로(103)를 차단하였다가 피스톤(121)의 하강동작에 의해 탄성스프링(123)을 수축되게 할 때 통로(103)를 개방하는 디스크(122)가 설치되며, 상기 디스크(122)의 외측 둘레에는 유입구(101)로부터 유입되는 유체가 통로(103)를 통과하기 전에 유체에 포함된 이물질을 차단하는 스트레이너(124)가 설치되어 있다.

도 3은 본 발명의 밸브(100)에 설치된 릴리프밸브(130)의 결합상태를 발췌한 단면도도로서, 상기 릴리프밸브(130)는 통로(103)에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승 될 때 밸브(100)의 외부로 유체를 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 상기 다이아프렘(120)의 하부측 내벽(도 2a의 "A"부분)에 설치되어 있다.

도 4는 본 발명의 밸브(100)에 구비된 투명창(140)의 결합부를 발췌한 단면도로서, 상기 투명창(140)은 유체에 포함된 이물질을 스트레이너(124)에 의해 차단하였을 때 유입구(101)와 통로(103)의 경계부위에 잔류된 이물질의 누적량을 밸브(100)의 외부에서 확인 가능하도록 상기 유입구(101)와 통로(103)의 경계부위(도 2a의 "B"부분)에 설치되며, 감압이 이루어지는 과정에서 유체에 포함된 수분이 집류되는 스트레이너(124)의 하부측(도 2a의 "C"부분)에는 드레인관(105)을 통해 수분을 배출시키는 플러그(150)가 설치되어 있다(도 5 참조).

따라서 상기와 같은 본 발명의 밸브(100)는 공기를 공급하는 배관으로부터 고압으로 압축된 유체가 유입구(101)를 통해 유입될 때 유로가 확보된 분기관(102)을 거쳐 파일럿밸브(110)에 유입된 후 설정된 압력으로 분출시키면서 다이아프렘(120)과 그 저면에 수직으로 설치된 피스톤(121)을 동시에 하강시키게 됨으로써, 탄성스프링(123)의 탄성력에 의해 통로(103)의 입구를 폐쇄하고 있던 디스크(122)를 하강 및 개방시켜 감압된 유체가 통로(103)의 내부를 경유한 후 배출구(104)를 통과하여 내연기관에 공급하는 것이다.

상기 감압과정에서 통로(103)의 내부에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승된 상태에서 배출구(104)를 통과하게 될 경우에는 배관설비에 과도한 부하가 걸리면서 손상이 발생되므로, 이때 압력상승이 집중되는 다이아프렘(120)의 하부측에 별도로 설치된 릴리프밸브(130)가 개방되면서 밸브(100)의 외부로 유체를 배출시켜 통로(103) 내부의 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 한다.

상기 릴리프밸브(130)는 밸브(100)의 외부에서 개폐범위의 조절이 가능하므로 종래의 감압밸브에서 피스톤의 중공부에 릴리프밸브를 설치하였을 때에 비해 조작 및 설치의 편의성을 향상시킬 수 있으며, 특히 다이아프렘(120)과 함께 승강동작되는 피스톤(121)이 디스크(122)의 상부에 결합되어 있으므로 종래에 밸브 바디를 피스톤이 관통 설치하였을 때 발생되는 유체의 누출을 미연에 방지할 수 있다.

또한 밸브(100)의 유입구(101)를 통해 유입되는 유체가 통로(103)를 통과하기 전에 스트레이너(124)에 의해 유체에 포함된 이물질이 차단 및 누적될 경우, 상기 유입구(101)와 통로(103)의 경계부위에 설치된 투명창(140)을 통해 밸브(100)의 외부에서 잔류된 이물질의 누적량을 확인한 후 처리가 가능하여 보수유지의 편의성을 높일 수 있는 것이다.

100 : 밸브 101 : 유입구
102 : 분기관 103 : 통로
104 : 배출구 105 : 드레인관
110 : 파일럿밸브 111 : 조절놉
120 : 다이아프렘 121 : 피스톤
122 : 디스크 123 : 탄성스프링
124 : 스트레이너 130 : 릴리프밸브
140 : 투명창 150 : 플러그

Claims (1)

1. 일측의 유입구(101)에 연결되는 분기관(102)을 통해 고압으로 유입되는 유체를 설정압력으로 배출되게 조절놉(111)을 갖춘 파일럿밸브(110)가 상부에 설치되고, 상기 파일럿밸브(110)의 하부에는 그 파일럿밸브를 경유하여 배출되는 유체의 압력에 의해 상하로 동작되는 다이아프렘(120)이 구비되어 유입구(101)를 통해 고압으로 유입되는 유체를 설정된 압력으로 감압하여 배출구(104)로 공급하게 된 밸브(100)에 있어서,
   상기 다이아프렘(120)의 저면에 그 다이아프렘과 함께 수직으로 승강되는 피스톤(121)이 설치되고, 상기 피스톤(121)의 하단에는 탄성스프링(123)의 탄성력이 가해질 때 유체가 통과하는 통로(103)를 차단하였다가 피스톤(121)의 하강동작에 의해 탄성스프링(123)을 수축되게 할 때 통로(103)를 개방되게 설치된 디스크(122);
   상기 통로(103)에 유입된 유체압력이 설정압력 이상으로 상승될 때 밸브(100)의 외부로 유체를 배출시켜 압력상승을 방지하면서 일정한 압력을 유지되도록 상기 다이아프렘(120)의 하부측 내벽에 설치된 릴리프밸브(130)와;
   상기 유입구(101)와 통로(103)의 경계부위에 구비된 스트레이너(124)에 의해유체에 포함된 이물질을 차단하였을 때 잔류된 이물질의 누적량을 밸브(100)의 외부에서 확인 가능하도록 상기 유입구(101)와 통로(103)의 경계부위에 설치된 투명창(140)을 포함한 구성을 특징으로 하는 시동 공기 밸브.

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