KR960001820Y1

KR960001820Y1 - 엘피지(lpg)탱크의 과충전 방지밸브

Info

Publication number: KR960001820Y1
Application number: KR2019930010026U
Authority: KR
Inventors: 신현찬
Original assignee: 신현찬
Priority date: 1993-06-09
Filing date: 1993-06-09
Publication date: 1996-02-28
Also published as: KR950001696U

Abstract

내용 없음.

Description

엘피지(LPG)탱크의 과충전 방지밸브

제1도는 본 고안의 탱크내 장착된 상태를 나타낸 사용 상태도

제2도는 본 고안의 분해사시도

제3도 (a), (b)는 고안의 동작상태 단면도

제4도 (a), (b)는 본 고안 압력 배출공 개폐수단의 다른 실시예를 나타낸 동작 상태 단면도

제5도는 종래 과충전 방지 밸브의 장착 상태도

제6도 (a), (b)는 종래 과충전 밸브의 동작 상태단면도

(c)는 종래 과충전 밸브의 동작 상태단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 몸체 15 : 캡

20 : 유동변 25 : O-링

30 : 탄성부재 32 : 패킹

33 : 스프링 35 : 볼

45 : 캠

본 고안은 과충전 방지 밸브에 관한 것으로 특히 LPG 탱크내로 주입되는 LP 가스가 과충전되는 것을 방지한 LPG 탱크의 과충전 방지 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 LP 가스는 연소시 공해가 거의 없어 가정에서의 난방 및 취사용 또는 차량의 연료로 많이 사용되어 왔다.

그중에서도 차량에 사용되는 LPG는 가솔린(Gasoline) 연료 정제시 발생되는 부산물로 휘발유보다 싼가격으로 공급되기 때문에 그 사용차량이 점점 늘고 있는 실정이다.

이러한 LPG를 이용하는 차량의 내부에는 LPG 연료를 저장하는 탱크를 갖게 되는데 이 탱크내의 LP 가스가 과충전 되었을 경우 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

탱크내에 과다한 증기압에 의해 가스가 누설될 수 있으며 이는 차량화재의 위험은 물론 운전자의 코를 통한 잦은 흡입으로 신체상에 이상 질환을 가져오게 된다.

또한 하절기에 대기온도 30℃ 정도가 되면 도시의 경우 지열과 태양열에 의한 차체의 가열이 가중되어 탱크 주위의 온도는 약 70℃까지 상승하게 된다.

이때 LPG 탱크내 LP 가스의 증기압은 급상승하게 되고 탱크의 안전변을 경유하여 액체 LP 가스가 방출되면서 동시에 약 220배의 기체로 전환된 LP 가스는 차량 내부나 대기중으로 확산된다.

따라서 이 경우 단순한 차량의 접촉시에는 점화원에 의해 가스가 폭발할 수 있게 되어 안전사고에 무방비한 상태였다.

제5도는 이러한 사고 발생을 대비하여 LPG 탱크내의 과충전을 막기 위한 종래의 과충전 방지 밸브의 탱크내 장착상태를 나타낸 것이다.

상기 과충전 방지 밸브는 탱크내 액체 상태의 충진된 LP 가스위에 부상되는 플로트(Float : 150)에 의해 동작되며 그 구성과 동작관계를 살펴보면 다음과 같다.

상기 과충전 방지 밸브는 유입관(160)의 일단에 연결되고 외경에 일정크기의 통공(110a)을 갖는 몸체(110)와,

상기 몸체 상부내에 다이어그램(145)에 의해 고정되어 일정 유동성을 갖되 하부에 소정크기의 통공(140a)을 갖는 유동변(140)과,

상기 몸체(110) 상부턱에 끼워져 고정되고 일측에 플로트(150)와 연결되는 힌지축(115a)과 중심과 소정크기의 압력배출구(115b)를 구비한 몸체 헤드(120)와,

상기 헤드(120)의 통공보다 외경이 상대적으로 작게 형성되고 통공 내부로 삽입된 일단이 이 통공보다 크게 형성되어 외부에 스프링(132)에 의해 탄지된 연동핀(130)을 포함한다.

제6도(a), (b)는 종래 과충전 방지 밸브의 작동 방법을 나타낸 것이다.

여기서(a)는 탱크(200)내 LPG가 텅빈 상태나 절반 이하로 채워진 상태시를 나타낸 것으로 플로트(140)의 자중에 의해 플로트 로드(155)가 연동핀(130)을 누르게 된다.

이 상태에서 탱크(200)에 LP 가스를 충전하면 LP 가스는 일정 주입압력으로 상기 밸브 몸체(110) 내부로 흘러 통공(110a)을 통해 탱크 내로 주입되고 가스중 일부는 유동변(140) 저면의 통공(140a)를 통해 연동핀(130) 내부로 흘러든다.

상기 유동변(140) 내부로 흘러든 가스는 상기, 연동핀(130)과 캡의 압력배출구(115b) 사이의 공간으로 흘러 탱크(200)내로 채워진다.

따라서 이 유동변(140)과 캡(115) 사이의 공간에서 연료 가스는 압력이 증가 발생하지 않게 된다.

(b)는 LP 가스가 탱크(200) 내에 85% 이상 충전된 상태를 나타낸 것으로 액면(液面)을 따라 부상한 플로트(150)에 연결된 플로트 로드(155)가 들리워져 상기 연동핀(130)을 누르던 힘이 해제된다.

따라서, 상기 연동핀(130)은 탄지된 스프링(132)의 힘에 의하여 상부로 이동하여 일단의 마개 기능을 하는 패킹(130a)에 의해 캡의 압력배출구(115b)을 차단하게 된다.

이와 같은 상태에서도 탱크(200)내에 지속적인 LP 가스 주입이 있게 되면 상기 몸체(110) 내부로 흐르던 가스중 일부는 상기 유동변(140) 하부의 통공(140a)을 통해 계속적으로 유동변(140) 내부로 공급된다.

이때, 상기 가스는 압력배출구(115b)는 연동핀(130)에 의해 막혀있는 관계로 상기 유동변(140)과 캡(115)사이의 공간에서 다이어그램(145)에 의해 기밀이 유지되고 배출되지 못하여 내부압력이 증가하게 된다.

따라서, 상기 증가된 내부압력은 상기 LP 가스 주입압력보다 큰 힘으로 상기 유동변(140)을 하부로 밀어내어 몸체(110) 내부의 가스흐름을 차단하게 된다.

이와 같은 동작을 관계식으로 나타내면

그러나 상기와 같은 작동 관계에서도 여러가지 문제점에 의하여 탱크(200) 내에 LP 가스가 100% 충전되는 경우가 발생되게 된다.

그중 하나로 유동변(140)과 캡(115) 사이의 기밀을 유지시켜 주는 다이어그램(145)의 파손으로 유동변(140)과 몸체(110) 사이에서 가스가 누설되어 상기 유동변(140)을 작동시키는 압력이 부족하게 되므로 탱크내부로 지속적으로 LPG 가스가 주입되는 상태가 된다.

상기 다이어그램(145)의 파손되는 이유로는 연동핀(130)에 의한 경우나 LPG 가스중 불순물에 의해 찢어지는 경우이다.

또 다른 문제점으로는 가스 주입환경에 따른 과충전 상태를 들 수 있다.

동절기 낮은 온도(-10℃-8℃)에서 LPG가 액체에서 기체로 전환하게 되면 기화 잠열에 의해 주위온도가 -20℃-15℃까지 떨어지게 된다.

이 경우 종래의 과충전 방지 밸브의 기밀을 유지하는 다이어그램(145)이 주위의 낮은 온도에 의한 스틱현상(딱딱하게 굳는 현상)에 의해 연료주입시 강제 작동으로 부러짐이 발생한다.

상기 다이어그램(145)의 부서진 그 부위를 통한 가스의 누설로 인해 상기 유동변(140)이 동작하지 못하여 탱크내 LP 가스가 100%까지 과충전되는 상태가 발생하게 된다.

제6도(c)는 동절기에 발생되는 또 다른 문제점을 도시한 것으로 액체 상태인 LP 가스가 낮은 온도에서 증기압이 떨어지게 되므로 LP 가스의 주입압력이 낮아지게 되어 상기 과충전 방지 밸브내의 캡(115)과 유동변(140) 사이에서 압력이 발생하지 않게 된다.

따라서, 탱크내 LP 가스가 85% 이상 충전되어도 유동변(140)을 동작시킬만한 압력이 발생되지 않기 때문에 몸체의 통공(110a)을 막아 LP 가스 주입을 차단하지 못하고 100%까지 과충전되게 된다.

따라서, 기후의 변동이나 이물질에 의한 과충전을 막아 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 대체 밸브의 개발이 시급한 실정이었다.

본 고안의 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위한 것으로 구조가 간단하며 낮은 가스주입 압력하에서도 동작되어 안전사고를 방지할 수 있는 엘피지(LPG) 탱크의 과충전 방지 밸브를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징으로는 LPG 탱크내에 유입관의 일단에 설치되고 충전된 LP 가스의 액면(液面)에 따라 부상되는 플로트와 플로트 로드로 연결되는 과충전 방지 밸브에 있어서, 하부에 상기 유입관과 나사 결합되고 소정 높이의 양측에 가스주입공이 형성된 원통관 형성의 몸체와,

상기 몸체 내부에서 슬라이드되며 내부가 상부로 오픈되고 하부가 데이퍼지되 중심에 소정 크기의 통공을 갖는 유동변과, 상기 몸체 상부에 나사결합되고 중심에 소정 크기의 압력배출공과 상부에 힌지 브라켓을 구비한 밸브캡과, 상기 플로트로드의 일단에 연결되고 상기 힌지 브라켓에 힌지축으로 고정된 캠과, 상기 캠의 회전에 따라 상기 압력배출공을 차단 또는 개방하는 압력배출공 개폐수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

본 고안의 구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 사용상태를 나타낸 것으로 LPG 탱크내에 장착된 상태를 나타낸 것이고 제2도는 본 고안의 분해 사시도를 나타낸 것이다.

본 고안의 구성을 크게 나눠보면 탱크내의 유입관에 연결되는 몸체(10)와, 몸체(10) 내부에서 슬라이드 운동을 하는 유동변(20)과, 상기 몸체(10)의 상부에 나사결합되고 중심에 소정크기의 압력배출공(15a)과 힌지브라켓(15b)을 구비한 밸브캡(15)과, 탱크내의 액면에 따라 상하운동되는 플로트(40)에 연결된 플로트 로드 및 힌지축(45b)으로 고정된 캠(45)과, 상기 캠(45)에 의해 작동되는 압력배출공 개폐수단으로 구성한다.

상기 몸체(10)는 하부에서 소정의 높이에 양측으로 가스 주입공(10a)이 형성되어 있다.

상기 유동변(20)은 내부가 상부로 오픈되고 하부가 테이퍼지되 중심에 소정 크기의 통공(20a)를 갖는다.

상기 압력배출공 개폐수단은 밸브캡(15)의 일측에 고정된 탄성부재(30)에 연결된 패킹(32)을 사용한다.

미설명부호 25는 상기 몸체(10)의 내경과 상기 유동변(20) 사이의 기밀유지를 위하여 사용된 O-링이다.

제3도는 본 고안의 동작관계를 나타낸 것으로 (a)도는 85% 충전전의 상태를 (b)도는 85%이상 충전된 상태를 나타낸다.

(a)도를 보다 상세히 설명하면 몸체 하부를 통해 주입된 LP 가스의 주입압력이 하중에 의해 유입구를 막고 있던 유동변(20)을 상부로 슬라이드 이동시켜 LP 가스가 가스 주입공(10a)을 통해 탱크내부에 충전된다.

이때 상기 유동변(20)의 통공(20a)을 통해 유입된 소량의 LP 가스는 상부의 압력배출공(15a)를 통해 탱크내부로 흘러들기 때문에 이 유동변(20)과 캡(15) 사이에 압력이 증가하지 않게 된다.

(b)도는 (a)와 같은 상태에서 지속적인 충전이 이루어지다가 탱크내 LP 가스가 85%의 충전상태에 이르게되면 상기 플로트(40)에 연결된 캠(45)을 회전시켜 상기 탄성부재(30)에 부착된 상기 패킹(32)이 상기 압력배출공(15a)을 차단하게 된다.

이 상태에서도 LP 가스를 주입하게 되면 상기 유동변(20) 내부로 유입된 가스가 상기 압력배출공(15a)을 통해 빠져나가지 못하게 되므로 유동변(20)과 캡(15) 사이의 공간에서 가압되어 유동변을 하부로 밀어내게 된다.

상기와 같은 일련의 동작은 LP 가스의 주입압력이 P₁이라고 하였을 경우 상기 몸체의 내경을 통과하는 힘은 P₁× A(단면적)이 되고 유동변(20)내에 발생된 압력은 P₁× A₁× L이 된다.

따라서이 되어 유동변(20)을 하부로 동작시킨다.

본 고안의 과충전 방지밸브는 저압으로 LP 가스가 탱크내로 충전될 경우, 85% 충전 이전상태에서는 저압의 LP 가스가 상기 유동변(20)을 밀어올리지 못하고 통공(20a)을 거쳐 상기 압력 배출공(15a)을 통해 탱크내에 충전되며, 85% 이상 충전된 상태에서는 상기 통공(20a)을 통해 유입된 LP 가스가 상기 압력배출공(15a)을 빠져 나가지 못하고 유동변(20)을 밀어 주입되는 LP 가스를 차단하게 된다.

제4도(a), (b)는 상기 압력배출공 개폐수단의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.

(a)는 상기 캡(15)의 압력배출공(15a) 내부에 스프링(33)에 의해 탄지된 볼(35)을 사용하여 캠(45)의 회전에 따라 상기 압력배출공(15a)을 개폐하도록 한 것이다.

(b)는 샤프트 볼 가이드(SHAFT BOLL GUIDE : 36)을 사용하여 상기 압력배출공(15a)을 개폐하도록한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 간단한 구성으로 과충전을 방지할 수 있어 생산비의 절감 효과를 거둘 수 있다.

또한, 가스에 섞인 불순물에 의해 파손되지 않는 내구성과 동절기 낮은 온도에서 가스를 주입할 때에도 과충전을 방지할 수 있으며, 가스를 충전하여 사용하는 모든 탱크에 적용하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

LPG 탱크내의 유입관(60)에 연경되며,

하부에서 소정의 높이에 가스주입공(10a)이 양측으로 형성된 몸체(10)와,

내부가 상부로 오픈되고 하부가 테이퍼지되 중심에 소정 크기의 통공(20a)을 지니며 몸체(10) 내부에서 슬라이드 운동을 하는 유동변(20)과,

상기 몸체(10)의 상부에 나사결합되고 중심에 소정 크기의 압력배출공(15a)과 힌지 브라켓(15b)을 구비한 밸브 캡(15)과,

탱크내의 액면에 따라 상하운동되는 플로트(40)에 연결된 플로트 로드(42)에 힌지축(45b)으로 고정된 캠(45)과,

상기 캠(45)에 의해 작동되는 압력배출공 개폐수단으로 구성된 엘피지(LPG) 탱크의 과충전 방지밸브
제1항에 있어서,

상기 압력배출공 개폐수단은 상기 탱크내 가스가 85% 이상일때 상기 압력배출공(15a)은 차단하고 85% 이하일때 개방하도록 한 탄성부재(30)에 연결된 고무패킹(32)이나, 탄지된 스프링(33)에 의해 작동되는 볼(35) 또는 샤프트 볼 가이드(36)중 어느 하나를 사용한 것을 특징으로 하는 엘피지(LPG) 탱크의 과충전 방지밸브