KR20210155584A - 유체 공급/배출용 밸브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 저장탱크에 설치되는 밸브장치에 관한 것으로, 저장탱크의 장착 개구부에 설치되며 중앙에 개폐부(11)가 있는 플레이트(10); 플레이트(10)와 내부 공간을 이루도록 플레이트(10)의 상부에 결합되는 플랜지(20); 플레이트(10)와 플랜지(20) 사이의 내부 공간에서 상승 및 하강 작용을 하여 상기 플레이트(10)의 개폐부(11)를 개방하거나 폐쇄하는 밸브(30); 플랜지(20) 상부에 부착되어 공압에 의해 상기 밸브(30)를 상승 및 하강시키는 공압작동부(40)로 구성된다. 4pcs의 구성요소들이 볼트에 의해 조립되므로 어느 한 요소의 고장시 전체를 교환하고 폐기하지 않고 고장 요소만 용이하게 교체하여 수리할 수 있다. 따라서 종래의 제품은 수리가 복잡하여 폐기하나 본 발명의 밸브제품은 적은 비용으로 수선이 가능하다. 그리고 각 부분품의 구조가 단순화되어 생산 및 조립, 그리고 분해, 해체가 용이하다.

Description

유체 공급/배출용 밸브장치 {Valve apparatus for supplement and discharge of fluid product}

본 발명은 탱크로리, 저유/저수시설, 주유소, 가스저장시설, 가스충전소 등에 있는 저장탱크 또는 용기에 유체를 공급/배출하기 위한 밸브장치에 관한 것이다.

탱크로리, 저유/저수시설, 주유소, 가스저장시설, 가스충전소 등의 저장탱크는 내부가 격벽으로 구분되어 있으며, 이들 분리된 공간에 유체(기름, 물, 화학약품, 가스, 반유동체 등)를 공급하거나 배출하기 위한 배관이 연결된다.

종래에는 저장탱크의 상부에 개구부가 있어서, 작업자 또는 운전자가 유체를 로딩 및 언로딩(공급 및 배출) 할 때에 이 개구부를 통하여 유체의 레벨을 확인하고 밸브를 개폐하였다. 그러나 이러한 유체 레벨의 육안 확인시 유체의 종류에 따라 증기(유증기 등)를 발생하는 종류의 경우에, 이러한 개구부를 통하여 확인시 환경문제 및 작업자의 건강상의 문제를 발생할 위험이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 비교적 최근에 개발된 유체 공급/배출 장치는 저장탱크의 일부(예를 들어, 하부)에 형성된 장착 개구부에 설치된 밸브를 공압으로 작동시켜서 저장탱크의 장착 개구부를 개폐하고 있다.

그러나 이러한 종래의 밸브는 그 구조상 단일체 또는 2pcs(piece) 내지 3pcs로 구성되어 있어서 밸브의 일부 요소의 고장시에도 전체를 교체해야 하는 등 수리비용이 많이 들고 전체적인 강성이 약한 단점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2013-0097619 (2013.9.3. 공개)

본 발명은 유체 저장탱크에 설치되는 밸브를 개량하여, 각종 유체의 화학특성에 견디는 내구성을 갖고, 수리 및 부분교체가 용이하여 수리시간이 단축되고, 작동의 신뢰성을 갖춘 유체 공급/배출용 밸브장치를 제안함을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 특징의 유체 공급/배출용 밸브장치가 제공된다.

- 본 밸브장치의 구성은 공압작동기, 밸브, 플렌지, 플레이트의 4개 주요 부위로 구성하고, 부식 및 기타 사유로 작동이 불량일 경우 해당 부분만 소모품으로서 교체 가능하도록 한다.

- 본 장치의 외부 재질은 알루미늄합금 또는 스테인레스로 부식에 강한 재질을 사용하여 다양한 유체에 대하여 내구성을 갖는다.

- 저장탱크 또는 용기의 배관 또는 장착 개구부와 본 밸브장치의 플레이트를 통하여 공급된 공압을 이용하여 실린더를 상승시킴에 따라 배관(또는 장착 개구부)과 연결된 밸브를 열어 저장탱크내 유체를 배출한다.

- 유체의 공급시 상기와 같이 피스톤의 상승을 이용함과 함께, 유체의 공급압에 의해 스프링을 압축시켜 밸브가 개방되도록 하여 저장탱크 내로 유체를 공급할 수 있다.

- 본 밸브장치는 실린더와 플랜지부를 독립적으로 설치하여 유체의 실린더 내 침투를 방지하며, 플랜지 센터부에 상하이동시 로드로부터의 유체 유입을 방지하는 테프론 재질의 리테이너와 O-Ring을 보강 설치한다.

- 본 밸브장치의 실린더와 플랜지의 고정은 실린더(공압작동부)를 관통하는 볼트 체결로 구속하므로써, 실린더의 상승/하강시 발생되는 충격이 고정부위에 영향을 주어서 유격이 생기거나 구속부가 파손되는 것을 방지한다.

- 본 밸브장치의 동작을 위한 에어의 통로는 유체와의 접촉을 피하면서 강인성을 가지도록 스테인레스 재질의 커넥터와 파이프를 이용하여 고정하고 그 연결부는 금속과 금속이 맞대면서 강제로 조여지는 커넥터를 사용하여 유체와 에어의 반응을 방지한다.

- 본 밸브장치는 유체 내에서 사용됨에 따라 유체의 화학적 반응이 우려됨으로, 유체에 접촉되는 부위에 테프론 재질의 씰링을 사용하고, 밸브에 연결된 로드의 기밀을 위하여 테프론과 바이톤의 이중 기밀부를 구성하여 공압작동부를 보호한다.

- 본 밸브장치의 내부 피스톤은 앞쪽에는 내열성능과 내화학 성능을 가지는 바이톤 재질의 O-Ring을 장착하고 뒤쪽에는 내열성능과 내화학 성능을 가지는 Wear-Ring을 장착하여 비틀림 하중에 대한 직진강성을 확보한다.

이상의 개념이 적용된 본 발명의 유체 공급/배출용 밸브장치는, 저장탱크의 장착 개구부에 설치되며 중앙에 개폐부가 있는 플레이트; 플레이트와 내부 공간을 이루도록 플레이트의 상부에 결합되는 플랜지; 플레이트와 플랜지 사이의 내부 공간에서 상승 및 하강 작용을 하여 상기 플레이트의 개폐부를 개방하거나 폐쇄하는 밸브; 및 플랜지 상부에 부착되어 공압에 의해 상기 밸브를 상승 및 하강시키기 위하여 상기 밸브와 로드를 통해 연결된 피스톤을 상승시키도록 에어를 공급하는 제1에어라인과 피스톤을 하강시키도록 에어를 공급하는 제2에어라인이 포함된 공압작동부를 포함한다.

여기서, 상기 공압작동부에 에어가 공급되어 피스톤이 상승 및 하강함에 따라 상기 밸브가 상기 개폐부를 개방 및 폐쇄한다.

또한 상기 피스톤과 상기 밸브 사이에 스프링이 추가로 포함될 수 있다. 이로써 에어공급이 없어도 상기 밸브가 상기 개폐부를 폐쇄하도록 밸브에 탄성력을 주고, 유체를 저장탱크로 공급시에 유체의 공급압력에 의해 상기 스프링을 압축시켜 상기 밸브를 밀어 상기 개폐부를 개방할 수 있다.

이상에서 소개한 본 발명의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 따르면 종래와 달리 4pcs의 구성요소들이 볼트에 의해 조립되므로 어느 한 요소의 고장시 전체를 교환하고 폐기하지 않고 고장 요소만 용이하게 교체하여 수리할 수 있어서 적은 비용으로 수선이 가능하다. 그리고 각 부분품의 구조가 단순화되어 생산 및 조립, 그리고 분해, 해체가 용이하다.

또한, 본 밸브장치는 4pcs의 구성요소가 독립적으로 조립됨에 따른 유체의 침투를 방지하고 왕복 로드의 기밀성을 보강하기 위하여 테프론 및 바이톤 재질의 씰링재를 다수 사용하였고 이중 기밀 구성을 채택하여 유체와 접촉하는 모든 부위를 보호한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸브장치의 피스톤이 상승한 상태의 측면투시도
도 2는 밸브장치의 피스톤이 상승한 상태의 평면투시도
도 3은 밸브장치의 피스톤이 하강한 상태의 측면투시도
도 4는 밸브장치의 피스톤이 하강한 상태의 평면투시도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 이하 첨부된 도면과 함께 상세하게 기술된 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 실시예는 단지 본 발명을 완전하게 개시하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명은 청구항의 기재 내용에 의해 정의되는 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한 명세서에 사용된 '포함한다(comprise, comprising 등)'라는 용어는 언급된 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용된 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸브장치의 측면투시도이고, 도 2는 평면투시도이다.

본 발명의 밸브장치는 크게 4pcs로 구성된다. 구체적으로, 저장탱크의 장착 개구부(도시하지 않음)에 설치되며 중앙에 개폐부(11)가 있는 플레이트(10); 플레이트(10)와 내부 공간을 이루도록 플레이트(10)의 상부에 결합되는 플랜지(20); 플레이트(10)와 플랜지(20) 사이의 내부 공간에서 상승 및 하강 작용을 하여 상기 플레이트(10)의 개폐부(11)를 개방하거나 폐쇄하는 밸브(30); 플랜지(20) 상부에 부착되어 공압에 의해 상기 밸브(30)를 상승 및 하강시키는 공압작동부(40)로 구성된다.

이와 같이 크게 4pcs의 구성요소들이 볼트에 의해 조립되므로 어느 한 요소의 고장시 전체를 교환하고 폐기하지 않고 고장 요소만 용이하게 교체하여 수리할 수 있다. 따라서 종래의 제품은 수리가 복잡하여 폐기하나 본 발명의 밸브제품은 적은 비용으로 수선이 가능하다. 그리고 각 부분품의 구조가 단순화되어 생산 및 조립, 그리고 분해, 해체가 용이하다.

본 밸브장치의 외부 재질은 알루미늄합금 또는 스테인레스로 부식에 강한 재질을 사용하여 다양한 유체에 대하여 내구성을 갖도록 한다. 좀더 구체적으로 구성을 설명한다.

플레이트(10)는 저장탱크(또는 용기. 이하 같음)의 장착 개구부에 볼트(9)에 의해 체결된다. 따라서 플레이트(10)의 개폐부(11)는 저장탱크 또는 용기의 장착개구부와 관통하게 되어 배관을 통해 저장탱크 내로 유체를 공급하거나 저장탱크 밖으로 유체를 배출한다. 또한 개폐부(11) 직경을 기존의 90mm에서 100mm로 확장하여 통과유량을 증가시켰다.

플레이트(10)에는 또한 상기 공압작동부(30)에 에어를 공급하는 제1에어공급홀(12a)과 제2에어공급홀(12b)이 있다. 플레이트(10)의 상면에서 이들 제1에어공급홀(12a)과 제2에어공급홀(12b)에 제1커넥터(13a)와 제2커넥터(13b)가 체결된다.

플랜지(20)는 플레이트(10)에 볼트(8)를 통해 부착된다. 플랜지(20)와 플레이트(10) 사이에 내부 공간이 형성되어 있고, 이 공간 내에 밸브(30) 및 관련 부품이 위치한다. 플랜지(20) 내에 위치하는 밸브(30)의 외경은 개폐부(11) 및 저장탱크 또는 용기의 장착 개구부보다는 크지만 근사치로 구성한다. 그래야 유량을 최대화하고 공급/배출의 시간을 단축할 수 있다.

플랜지(20)의 상부에는, 밸브(30) 관련 부품 및 공압작동부(40) 관련 부품이 위치하도록 개구부가 형성되어 있다. 또한 플랜지(20)에는 후술할 제1에어라인(43a)와 제2에어라인(43b)이 통과하도록 관통홀이 형성되어 있다. 플랜지(20)의 상부에는 공압작동부(40)가 볼트(7)를 통해 부착된다.

공압작동부(40)는 그 내면이 실린더를 구성하는데, 이 실린더 내부에, 공기압에 의해 왕복되는 피스톤(41)과, 이 피스톤(41)과 밸브(30)를 연결하는 로드(42)가 있다. 또한, 공압작동부(40)의 피스톤(41)이 있는 위치의 상부에는 제1커넥터(44a)를 통해 제1에어라인(43a)이 연결되고 피스톤(41)이 있는 위치의 하부에는 제2커넥터(44b)를 통해 제2에어라인(43b)이 연결된다.

본 밸브장치를 공압으로 동작시키기 위한 에어의 통로인 에어라인은 유체와의 접촉을 피하면서 강인성을 갖도록 스테인리스 파이프로 형성되며, 그 연결을 위해 역시 스테인리스 재질의 커넥터를 이용하여 플레이트(10)와 공압작동부(40)에 고정하는 것이 바람직하다. 연결부에 금속과 금속이 맞대면서 강제로 조여지는 커넥터를 사용함으로써 유체와 에어가 접하여 반응이 일어나는 것이 방지된다.

실린더와 플랜지(20)의 결합은, 실린더, 즉, 공압작동부(40)를 관통하는 볼트(7)의 체결로 구속하므로써, 실린더의 상하강 운동시 발생되는 충격이 고정부위에 영향을 주어서 유격이 생기거나 구속부가 파손되는 것을 방지한다.

공압작동부(40)의 실린더에 에어가 공급되는데, 피스톤(41)의 아래 공간으로 제1에어라인(43a)을 통해 에어가 공급되면 피스톤(41)이 위로 상승하고, 피스톤(41)의 위 공간으로 제2에어라인(43b)을 통해 에어가 공급되면 피스톤(41)이 아래로 하강한다. 도 1은 특히, 피스톤(41)의 아래 공간으로 제1에어라인(43a)을 통해 에어가 공급되어 피스톤(41)이 위로 상승하고 그에 따라 밸브(30)가 플레이트(10)의 개폐부(11)를 개방한 상황을 나타낸다. 상술한 것과 같이, 로드(42)와 연결된 밸브(30)가 상승 및 하강하게 되어 플레이트(10)의 개폐부(11)를 개폐한다.

이상, 본 발명의 밸브장치의 큰 구성요소를 거시적으로 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 밸브장치의 세부적 구성과 작용에 관해 설명한다.

도 3과 도 4는 도 1 및 도 2와 달리, 피스톤(41)의 위 공간으로 제2에어라인(43b)을 통해 에어가 공급되어 피스톤(41)이 하강하고 그에 따라 밸브(30)가 개폐부(11)를 폐쇄한 상황을 나타낸다.

로드(42)의 상승은 에어의 공급으로만 작동하여 밸브가 열리게 되는 반면, 로드(42)의 하강은 에어를 공급하여서 또는 스프링(31)에 의해서 항시 닫혀 있게 된다. 따라서 에어공급라인 고장시에도 저장탱크 외부로 유체가 유출되지 않도록 한다. 유체를 저장탱크로 공급시에는 유체의 공급압력에 의해 스프링(31)을 압축시켜 밸브를 개방할 수 있다. 따라서 이러한 점에서 스프링(31)은 저장탱크 내로의 공급 밸브의 역할도 한다.

한편, 본 발명의 밸브장치는 전체가 저장탱크의 내부에 위치하므로 유체에 대한 내화학성 씰링(밀폐성, 기밀성)을 고려해야 한다. 도 3과 도 4는 이에 대한 상세한 설명을 위한 것이다.

공압작동부(40)의 실린더와 플랜지(20) 사이에, 씰링재로 실린더가스켓(45)이 있다. 실린더가스켓(45)은 공압작동부(40)가 유체와 직접 접촉하지 못하도록 하는 씰링 소재이며, 테프론 재질을 사용하여 공압작동부(40)가 부식 파손되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

유체의 화학성분에 대항하여 피스톤(41) 및 로드(42)의 작동을 보장하기 위하여 로드(42)의 이동통로인 플랜지(20)에 별도의 내화학성 씰링을 구성하여 공압작동부(40)의 씰링재가 유체와 접촉하지 않도록 차단한다. 이를 위해 플랜지(20)의 상부 개구부의 상면과 이를 통과하는 로드(42) 사이에 로드패킹(46)을 삽입한다. 이 로드패킹(46)은 바이톤(Viton) 소재로 만들 수 있다.

로드(42)와 실린더 사이의 기밀을 위하여 로드패킹(46)에 추가로 바이톤 소재의 O-ring(47)이 삽입된다.

또한, 피스톤(41)의 기밀을 위한 피스톤링에 있어서, 앞쪽(즉, 도 3에서 아래쪽)에는 내열성능과 내화학 성능을 가지는 바이톤 재질의 O-Ring(48)을 장착하며 뒤쪽(즉, 도 3에서 위쪽)에는 내열성능과 내화학 성능을 가지는 Wear-Ring(49)을 장착하여 비틀림 하중에 대한 직진강성을 확보한다.

본 장치는 공압작동부(40)와 플랜지(20)를 독립적으로 설치하므로, 유체의 공압작동부(40)의 실린더 내 침투를 방지하고 밸브(30)에 연결되어 왕복하는 로드(42)의 기밀성을 보강하기 위하여 플랜지(20)의 센터부에 상하이동시 로드로부터의 유체 유입을 방지하는 테프론 재질의 리테이너(21)와 바이톤 재질의 O-Ring(22)을 보강 설치한다. 이로써 플랜지(20)의 상부 개구부를 통과하는 로드(42)의 상부와 하부가 모두 기밀 처리된다.

이상에서와 같이, 본 장치는 유체 내에서 사용됨에 따라, 유체의 화학적 반응이 우려됨으로 유체에 접촉하는 부위에 테프론 재질의 씰링재를 사용하였고, 테프론과 바이톤의 씰링재를 혼합 사용하여 이중 기밀을 형성하여서 공압작동부(40)를 보호한다.

지금까지 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

볼트(7); 볼트(8); 플레이트(10); 개폐부(11); 제1에어공급홀(12a); 제2에어공급홀(12b); 제1커넥터(13a); 제2커넥터(13b); 플랜지(20); 리테이너(21); O-Ring(22); 밸브(30); 스프링(31); 공압작동부(40); 제1에어라인(43a); 제2에어라인(43b); 피스톤(41); 로드(42); 제1커넥터(44a); 제2커넥터(44b); 실린더가스켓(45); 로드패킹(46); O-ring(47); O-Ring(48); Wear-Ring(49)

Claims (12)

1. 저장탱크의 장착 개구부에 설치되며 중앙에 개폐부가 있는 플레이트;
   플레이트와 내부 공간을 이루도록 플레이트의 상부에 결합되는 플랜지;
   플레이트와 플랜지 사이의 내부 공간에서 상승 및 하강 작용을 하여 상기 플레이트의 개폐부를 개방하거나 폐쇄하는 밸브; 및
   플랜지 상부에 부착되어 공압에 의해 상기 밸브를 상승 및 하강시키기 위하여 상기 밸브와 로드를 통해 연결된 피스톤을 상승시키도록 에어를 공급하는 제1에어라인과 피스톤을 하강시키도록 에어를 공급하는 제2에어라인이 포함된 공압작동부를 포함하여,
   상기 공압작동부에 에어가 공급되어 피스톤이 상승 및 하강함에 따라 상기 밸브가 상기 개폐부를 개방 및 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤과 상기 밸브 사이에 스프링이 추가로 포함되어,
   에어공급이 없어도 상기 밸브가 상기 개폐부를 폐쇄하도록 밸브에 탄성력을 주고, 유체를 저장탱크로 공급시에 유체의 공급압력에 의해 상기 스프링을 압축시켜 상기 밸브를 밀어 상기 개폐부를 개방하는 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 공압작동부에 포함된 상기 피스톤이 있는 위치의 상부에 상기 제1에어라인이 연결되고 상기 피스톤이 있는 위치의 하부에 상기 제2에어라인이 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 공압작동부와 플랜지 사이에
   공압작동부가 유체와 직접 접촉하지 못하도록 하는 실린더가스켓이 추가로 포함된 유체 공급/배출용 밸브장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 실린더가스켓은 테프론 재질인 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 공압작동부의 로드와 상기 플랜지 사이에 삽입된 로드패킹(46)을 추가로 포함하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 로드패킹은 바이톤 재질인 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 로드와 공압작동부 사이의 기밀을 위하여 삽입된 O-ring(47)을 추가로 포함하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 O-ring은 바이톤 재질인 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 공압작동부의 피스톤은
    내열성능과 내화학 성능을 가지는 O-Ring 및 Wear-Ring을 포함하는 유체 공급/배출용 밸브장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 플랜지와 상기 공압작동부의 로드와의 사이에 리테이너 및 O-Ring이 추가로 포함되는 유체 공급/배출용 밸브장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 리테이너는 테프론 재질이고 상기 O-ring은 바이톤 재질인 것을 특징으로 하는 유체 공급/배출용 밸브장치.

Images