KR960008275B1 - 개선된 유동 특성을 지닌 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치 - Google Patents

개선된 유동 특성을 지닌 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치 Download PDF

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아이티티 인더스트리즈 인코오포레이티드
버틸 티. 닐슨
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Description

개선된 유동 특성을 지닌 이중 폐쇄형 벤트 벨브 장치
제1도는 밸브가 닫혀 흐름이 없는 상태에서 이중 폐쇄/벤트 조립체를 도시하는 본 발명에 의한 밸브와 이것과 결합되어 사용되는 액츄에이터의 수직 단면도.
제2도는 완전 개방된 위치와 완전 폐쇄된 위치 사이의 중간 단계에서 작동하는 제1도의 밸브의 이중 폐쇄/벤트 조립체를 도시한 수직 단면도.
제3도는 완전 개방된 위치에서 작동하는 이중 폐쇄/벤트 조립체를 도시한 제1도의 밸브의 수직단면도.
제4도는 제1플러그 수단이 완전히 안착되었을때를 실선으로, 그리고 제1플러그 수단이 제2도의 중간위치에 배치되었을때를 일점쇄선으로 도시한, 유동 안내 스로트(throat)의 확대 수직단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 이중 폐쇄형 벤트 밸브 4 : 유입구
6 : 배출구 14 : 커넥팅 부재
18 : 제1하우징부 20 : 제2하우징부
51 : 유동 수용 단부 52 : 유동 안내 스로트
53 : 유동 배출 단부 54 : 제1플러그 수단
56 : 제2플러그 수단 58 : 벤트축
64 : 제1환상 쇼울더 74 : 제1챔퍼(chamfer)
76 : 제1밀봉 수단 86 : 보스
88 : 제2챔퍼 93 : 상향 환상 가장자리
94 : 스프링 와셔 96,98,99 : 제2연질 밀봉 수단
108 : 칼라 부재 110 : 제3연질 밀봉부
116 : 제2환상 쇼울더
본 발명은 개량된 이중 폐쇄형 벤트(double block and vent)밸브 장치에 관한 것으로서 이 밸브의 이중 폐쇄/벤트 조립체 자체의 형상에 의해 유체의 유동이 방해 받지않고 밸브, 특히 상기 조립체를 통해 유체가 유동할 수 있도록 상기 조립체의 일부에 형성된 수단에 관한 것이다.
미합중국 특허 제4,798,223호에 개시된 것과 같이 이중 폐쇄형 벤트 밸브장치에 있어서, 상하 플러그들이 내측으로 향하는 환상의 연장된 쇼울더(shoulder)에 상응해서 협력하도록 케이지(coge)를 사용하는 밸브가 알려졌다.
이 밸브는 플러그가 닫힌 상태일때 유체가 리칭(leaching : 걸러짐)되는 것에 대응하여 밸브를 밀봉하기 위해 종종 효과적으로 사용되었다. 이와 같은 밸브는 파워 플랜프에 성공적으로 응용되며 이때 이중 폐쇄/벤트의 특징에 따라 가연성 유체를 연소 기구로의 이송을 안전하게 제어할 수 있다. 이 경우, 밸브는 희망하는 연소를 실현하기에 필요한 다량의 유체를 공급하기 위해 비정상적으로 크게 만들어져야 했다. 이것은 영향을 받는 유체의 체적에 대해 주어진 장애물의 크기에 비해 덜 영향을 미치는 밸브를 통해 유체가 흐르는 통로에 분열을 유발시킨다. 그러나, 밸브의 크기와 그 밸브를 통과해서 지나는 유체의 체적이, 연료를 연소실의 점화기로 공급하는데 사용되는 밸브와 같은 곳에 존재할 수도 있는 어떠한 유체 통로의 장애물에 비해 그다지 불균형한 크기가 아닌 이중 폐쇄/벤트 조립체를 사용할 경우 이 조립체를 통과하는 유체의 유동 통로에 있어서 유동에 대한 저항이 높아지게 되는 문제가 발생한다.
추가적으로, 본 발명과 관련된 형태의 연료 연소 시스템에 있어서는, 가동 부품 혹은 작동 부품으로부터 연료가 누수되지 못하도록 제공된 밸브의 밀봉부로는 안정 표준규격에 부합되는 것이 사용되어야 한다. 이 요구 조건은 유체가 점화되고 그리고 밀봉부가 손상되어 압축된 유체의 누수로 인한 부주의한 점화를 유발시킬 수 있는 전기적 밸브 부품과, 발전소의 설비에서는 특히 중요하다. 또한, 안전한 방법으로 가연성의 유체를 밸브 바깥으로 통기시키는 장치에서와 같이 틈새를 둠으로써 밀봉부와 접하는 부분에서 발생하는 손상이 보호되는 밸브를 제작하는 것이 요구되어 왔다. 또한, 리칭되는 가압된 유체 혹은 가스를 액츄에이터로부터 멀리 떨어진 위치에서 대기로 통기시키는 것도 요구되어왔다.
그럼에도 불구하고 종래에 널리 알려진 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치에서는 밸브 하우징과 함께 직접 형성된 액추에이터 수단이 사용되었다. 종종 수많은 형태의 서로 다른 액츄에이터들은 일반적으로 이들과 짝을 이룰 수 있는 밸브를 형성하도록 각각 구체적으로 구분되어 있다. 따라서, 액츄에이터에 독립적으로 밀봉된 독립형의 장치로서, 그리고 유체가 리칭되지 않고 수많은 종류의 액츄에이터중 어떤 것과도 결합될 수 있는 밸브의 제공이 요구되어 왔다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 밸브를 통과해서 흐르는 유체가 통로에 실질적으로 방해하지 않는 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
또다른 본 발명의 목적은 상기 언급한 형태의 밸브로서, 기계적인 가동 부분 사이에 존재하는 밀봉면 사이로 유체가 리칭되는 것에 대응하여 밸브내에 여유성을 제공하는 수단을 구비한 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
또다른 본 발명의 목적은 일반적으로 수많은 종류의 액츄에이터중 어느 것에 장착할 수 있으며 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 그것을 분절해주는 액츄에이터에 대해 독립형의 장치로 제작된 상기 언급한 형태의 밸브를 제공하는 것이다.
또다른 본 발명의 목적은 액츄에이터에서 빠져 나오는 유체를 안내하기 위해 밸브내에 설치된 수단을 통해 가연성 유체를 대기로 통기시킬 수 있도록 제작된 이중 폐쇄형 벤트 밸브 장치를 제공하는 것이다.
이중 폐쇄형 벤트 밸브는 밸브로 또는 밸브로부터 유체를 유입시키거나 배출시키기 위해 유입구 및 배출구를 구비한 하우징을 포함하며, 한쪽에는 제1하우징부가 반대쪽에는 제2하우징부가 형성되어 있으며, 유체를 통과시키기 위해 하우징의 유입구와 배출구 사이에 배치된 유동 안내 스로트(throat)를 포함한다. 이 유동 안내 스로트는 제1하우징부와 결합된 유동 배출 단부와 제2하우징부와 결합된 반대편의 유동 수용단부로 구성된다. 제1플러그 수단은 하우징내에 배치되어 유동 안내 스로트의 배출 단부와 맞물리고 스로트에서 배출구로 흐르는 유체를 제어가능하게 차단하도록 제1하우징부와 결합된다.
제2플러그 수단은 하우징내에 배치되어 스로트의 유동 수용 단부와 맞물리고 유입구에서 유동 수용 단부로 흐르는 유체를 제어가능하게 차단하도록 제2하우징부와 결합된다. 제1편향 수단은 제1플러그 수단에 힘을 가하여 스로트의 배출 단부와 밀봉식 맞물림이 일어나도록 제1플러그 수단과 결합되며, 제2편향 수단은 제2플러그 수단에 힘을 가하여 스로트의 유동 수용 단부와 밀봉식 맞물림이 일어나도록 제2플러스 수단과 결합되기 때문에 유동 안내 스로트의 유동 수용 단부와 배출 단부는 단면적이 서로다른 크기를 가지며, 따라서 유동 안내 스로트를 통해 유입구에서 배출구로 흐르는 유체는 실제적으로 상기 스로트를 통과할 때 방해를 받지 않게 된다.
제1도 내지 제3도에 있어서, 본 발명에 의한 밸브(2)는 유체를 밸브의 내외측으로 유동로(F)를 따라 다음에 지정된 곳으로 연통시키도록 유입구(4)와 배출구(6)로 구성된 하우징을 포함한다. 유입구(4)와 배출구(6)은 주어진 유체를 밸브(2) 내외측으로 이송시키는 도관(도시생략)과 쉽게 결속되도록 형성되어 있다. 밸브는 대개 세장형으로 제1하우징부(18)와 그 반대편의 제2하우징부(20)를 구비하며, 상기 두 부분 사이의 중간 하우징부(22)에는 유입구(4)와 배출구(6)가 위치한다. 본 발명에 의한 중간 하우징부(22)는 이중 폐쇄/벤트 조립체(28)와, 유입구 및 배출구(4,6)와 연통하는 각각의 유입 체임버(24) 및 배출 체임버(26)를 포함한다. 이러한 체임버 각각은 그들 사이에 개재된 이중 폐쇄/벤트 조립체(28)를 통해 서로 조절가능하게 연결된다. 제2하우징부(20)와 결합된 벤트 수단(29)은 또한 상기 조립체(28)로부터 새어나온 유체나 갇힌 유체가 외부로 연통되도록 제공된다.
제1하우징부(18)에서 밸브에 연결되고 동력에 의해 조절되는 액츄에이터(8)는 제1하우징부(18)내에서 미끄럼 접촉하도록 배치된 가늘고 긴 중간 커넥팅 부재(14)를 통해 이중 폐쇄/벤트 조립체(28)를 작동시킨다. 도시된 실시예에서는, 액츄에이터(8)는 공기식 액츄에이터로서 그곳에 매달린, 피스톤 로드(16)의 하부팁(tip)은 커넥팅 부재(14)상의 상부 접합면과 접촉한다. 액츄에이터(8)를 밸브(2)의 상부 하우징부(18)에 고정시키기 위해 제1하우징부(18)에 형성된 대응하는 홈에 끼워지는 다수의 셋트 나사 및 핀(42)이 제공된다. 또한, 액츄에이터(8)는 피스톤 로드(16)가 공기 압축식 유체 동력원에 의해 구동될 때 그것의 이동을 감지하는 수단을 구비한 스위치(46)를 포함할 수 있다. 이 스위치(46)는 파워 플랜트의 증기 발생 장치에서와 같은 큰 시스템에 사용되는 밸브(2)의 상태를 감지하도록 제어 장치에 연결될 수 있다.
제1하우징부(18)에 일렬로 세개의 단이진 공동이 형성되어 있으며, 그 중 제1공동(30)은 밸브의 상단으로 개방되고, 커넥팅 부재(14)의 상단에 위치한 밀봉 피스톤 부재(32)와 미끄럼 접촉이 가능할 수 있는 크기를 가진다. 제1공동(30)은 내부벽과 피스톤(32)사이에 밀봉 접촉을 유지시킬 수 있도록 테이프론(Teflon)과 같은 물질로 적당히 라이닝(lining)될 수 있다. 제2공동(33)은 제1공동(30)과 통하며 제3공동(34)과 함께 그 접합면에 환상 쇼울더(36)를 형성한다. 제2공동(33)의 내경은 제1하우징부(18)의 상기 쇼울더(36)에 안착될 헤리컬 압축스프링(40)을 수용할 수 있도록 제1공동(30)의 내경 보다 작다. 스프링(40)은 커넥팅 부재(14) 위를 미끄러질 수 있도록 적당한 크기로 커넥팅 부재를 감싸기 때문에 액츄에이터(8)을 향해 커넥팅 부재(14)가 정상적으로 편향되도록 쇼울더(36)와 밀봉 피스톤(32)사이에서 작동한다.
제3공동(34)은 제1하우징부(18)내에서 커넥팅 부재(14)와의 미끄럼 접촉을 돕기위해 저어널 결합으로 커넥팅 부재의 지름과 동일한 크기를 가지며, 제1하우징부(18)의 하단을 동적으로 밀봉시킬 목적으로 배출 체임버(26)와 제3공동(34)사이의 접촉면에 개재된 밀봉 수단(48)을 포함한다. 이 밀봉수단(48)은 커넥팅 부재(14)의 외면과 상호 작동하기에 적합하기 때문에 상대적 미끄럼 운동을 허용하는 반면에 밀봉 접촉면을 유지한다. 외부로의 통기를 위해 제2공동(33)에는 통기공(50)이 형성되어 있으며, 이 구멍은 상부 하우징부(18)를 관통해서 연장한다. 이 통기공(50)은 일련의 제1,2,3공동에 의해 형성된 밀폐 체임버와 대기 사이를 공기가 자유롭게 유동하도록 제공되므로, 공기가 갇히거나 진공에 방해받지 않고 피스톤(32)이 축방향운동을 할 수 있도록 해준다. 이같은 구조는 만약 밀봉 수단(48)이 파손될 경우 밀봉 피스톤(32)이 상부 하우징부(18)를 통한 유체의 유출을 방지하면서 그 유체를 공기 구멍(50)으로 유동방향을 바꿀 수 있게 해주므로 안정성을 향상시킨다.
이중 폐쇄/벤트 조립체(28)내에서 새거나 혹은 갇힌 유체를 밸브 외부로 방출하도록 제공된 벤트 수단(29)은 커넥팅 부재(14)와 동축으로 정렬되고 제2하우징부(20)에 형성된 공동(60)과 동일한 크기와 형상을 갖추고 미끄럼 접촉을 수용하는 중공 벤트축(58)을 포함한다. 하부 하우징부(20)는 벤트축(58)이 공동(60)내에서 축방향으로 미끄러지면서 축(58)의 외면과 밀봉 접촉되도록 하부 하우징부(20)의 상부 단면(66)에 인접한 곳에 설치된 제2밀봉 수단(70)을 포함한다. 이와 같은 방법으로 움직이는 축의 저어널을 위해 공동(60)의 일부에는 나일론과 같은 베어링면이 형성되며, 그들 사이에 미끄럼 접촉 효과가 발생하도록 한다. 축(58)을 중심으로 그 외측에 끼워 얹을 수 있을 정도의 내경을 갖춘 제2압축 스프링(68)은 제2하우징부(20)의 표면에 대해 안착되어 있다. 벤트축(58)은 액츄에이터(8)에서 멀리 떨어져 스위치(46)과 같은 어떤 전기 부품과 가까이 배치되지 않은 방법으로 유체를 밸브 외부와 통하게 하는 수단으로 제공되므로 작동상 안정성을 더욱 향상시킨다.
이중 폐쇄/벤트 조립체(58)는 중간 하우징부(22)에 배치되어 유입 체임버(24)와 배출 체임버(26)에 각각 인접한 유동 수용 단부(51)과 유동 배출 단부(53)을 지니는 유동 안내 스로트(52)를 포함한다. 제1플러그수단(54)은 조립체(28)로부터 배출 체임버(26)로 흐르는 유체를 제어 가능하게 차단하기 위해 스로트(52)의 유동 배출 단부(53)와 협동하는 커넥팅 부재(14)의 단부의 연장부에 고정된다. 제2플러그 수단(56)은 벤트축(58)의 상단에 체결되어 유입 체임버에서 조립체로 흐르는 유체를 제어 가능하도록 차단하기 위해 스로트의 유동 수용 단부에 고정된다. 제1 및 제2플러그 수단 각각은 유동 안내 스로트(52)와 밀봉 접촉되게 안착되도록 반경방향 내측으로 향한 부분(62)이 스로트(52)에 제공되어 환상으로 연장하는 제1접촉 쇼울더(64)를 만들어, 제1플러그 수단(54)이 이 쇼울더에 반발하게 헬리컬 압축 스프링(40)의 신장력하에서 인장되도록 한다. 제2플러그 수단(56)은 스로트(52)의 유동 수용 단부(51)에 형성된 제2환상 쇼울더(116)에 반발하도록 제2압축 스프링(68)에 의해 편향되는데, 상기 스프링(68)의 일단부는 제2플러그 수단(56)과 접하고 타단부는 상부면(66)과 접하게 배치된다. 따라서 제1 및 제2플러그 수단(54,56)은 이들 각각과 결합된 압축 스프링에 의해 작용되는 반발력에 의해 유동 상태를 정상적으로 차단하게 된다는 사실이 밝혀졌다.
제4도에 도시된 이중 폐쇄/벤트 조립체(28)의 구조에 있어서, 제1 및 제2플러그 수단(54,56)은 각각 상기 조립체와 맞물릴 수 있도록 채택된 형상을 지니며, 또한 제1플러그 수단의 경우 벤트축(58)과 맞물릴 수 있도록 형성된다.
따라서 폐쇄 상태에서 이들 통로를 따라 흐르는 유체에 대해 경질의 밀봉 접촉 또는 연질의 밀봉 접촉 모두를 제공할 수 있다. 제1플러그 수단(54)은 커넥팅 부재(14)의 단부에 매달려 고정된 몸체부(72)를 포함하며, 이 몸체부는 쇼울더(64)의 전방면과 대응되는 짝을 이루도록 상기 몸체부(72)의 베이스로부터 반경방향 바깥으로 연장하는 환상형 제1챔퍼(chamfer : 모서리를 둥글게함)(74)를 구비한다. 몸체부(72)의 상부면(80)과 지지 디스크(78) 사이에 에워 싸인 연질 밀봉부(76)는 몸체부의 상부면에 배치되어 있다. 이 디스크(78)의 직경은 아래에 놓인 지지면(80)보다 작고, 연질 밀봉부(76)의 직경은 지지면(80)보다 약간 크다. 스로트(52)의 유동 배출 단부(53)는 길이(T1)를 따라 제1쇼울더(64)에 인접한 지점에서 배출 체임버(26)를 행해 테이퍼져 있다. 따라서, 연질 밀봉부(76)를 구성하는 물질은 압축 스프링(40)의 편향이 배출 체임버(26)로 계속될때 상기 길이(T1)를 따라 그 표면에 대해 압축된다. 길이 T1의 테이퍼 각은 약 5도로 형성되며, 연질 밀봉부(76)는 어떤 종류의 탄성 물질로 형성될 수 있지만 본 실시예에서는 고무를 사용한다. 따라서, 제4도의 실선으로 도시된 유동이 닫힌 상태에서, 제1플러그 수단은 반경방향 내측으로 향한 부분(62)을 통과해 상향으로 인장되므로 연질 밀봉부(76)는 제1환상 쇼울더(64)와 제1챔퍼(74)사이의 상호 맞물림으로써 그곳에서 압축되며, 그리고 압축 스프링(40)의 편향력에 의해 더욱 축 방향에 대해 상향으로 유지된다.
또한, 제1플러그 수단(54)은 제4도의 파선으로 도시된 것과 같이 축(58)의 상단과 서로 맞물릴 수 있도록 제1챔퍼(74)아래에 배치된 수단을 포함한다.
상기 수단은 제1환상 챔퍼(74)아래에서 챔퍼와 동심을 이루며 몸체부(72)에 형성된 제2환상 챔버(88)와 몸체부(72)로부터 매달린 실린더형 보스(86)를 포함한다. 이 보스(86)는 축(58)의 상단에 형성된 동일한 수단(89)과 상호 작동시키기 위한 수단(90)을 수반한다. 상기 수단(90)은 보스(86), 제2 및 제3지지 디스크(96,99) 그리고 제2연질 밀봉부(98)들을 중심으로 하는 스프링 와셔로서 양호한 실시예에 도시된 대로 편향 요소(94)를 포함한다. 도시된 바와 같이 추가적으로 스프링 와셔(94)를 지지하는 보스(86)는 지지 디스크(96,99)를 지지할 수 있도록 세로로 충분히 크기 때문에 디스크들은 자유로이 그 위를 활주한다. 제2연질 밀봉부(98)는 보울트(10)로 보스(86)에 모두 죄여있는 디스크(96,99)의 접촉면에 대해 그들 각각의 측면에 지지된다. 여기서, 와셔(94)의 탄력은 이하에 상세히 설명될 것이지만 보울트가 죄여져서 초기 예비하중이 작용되는 반면, 커넥팅 부재(14)의 계속되는 하향 이동에 대해 밀봉부(98)와 보스(86) 사이에서 헛돌기가 일어날 수 있을 정도로 선택한다.
축(58) 상단에 형성된 보조 수단은 축(58)의 단면에서 반경방향 내측으로 향하고 상향의 환상 가장자리(93)에서 연장이 종결되는 데이퍼진 개구(102)에 의해 초기에 형성된 단이진 공동을 포함한다. 이 테이퍼진 개구(102)는 제2챔퍼와 밀봉 맞물림으로 상응되도록 제2쳄퍼에 대응되는 모양과 크기를 갖는다. 추가적으로, 제1쳄퍼(74) 아래에 놓인 표면(91)은 몸체부(72)에 개재되어 벤트축(58)의 단면과 밀봉됨과 동시에 제2쳄퍼(88)와 테이퍼진 개구(102) 사이에서 공동 접촉을 함에 따라서 이들이 모두 구동될 때 공통 접촉면 사이의 두 접촉점을 제공하게 된다.
제2플러그 수단(56)은 보조 수단(89)에 인접한 벤트축(58)의 상단에 배치되며 이것이 폐쇄상태로 편향될 때 스로트(52)로 흐르는 유체를 차단하게 된다. 이러한 용도로 사용되는 수단(56)은 쇼울더(106)를 형성하도록 축(58)의 반경방향 외측으로 연장하는 환상 립(104)과 상기 축에 체결된 칼라 단편(108)과 그리고 이들 둘 사이에서 칼라(108)에 의해 죄어진 제3연질 밀봉부(110)를 포함한다. 이 제3연질 밀봉부(110)는 축(58)을 중심으로 그곳 밑에 놓인 칼라(108)보다 더 큰 직경으로 환상의 반경방향으로 연장한다. 제2환상쇼울더(116)와 대면하고 반경방향 외측으로 향한 제4쳄퍼 표면(114)은 칼라(108)를 중심으로 형성되어 있다. 상기 제2환상 쇼울더(116)와 직접 연통하는 유동 안내 스로트(52)의 내면은 길이(T2)를 따라 약 5도 정도의 각도로 약간 내측으로 테이퍼져 있기 때문에 제3연질 밀봉부(110)는 스로트(52)의 유동 수용 단부로 힘이 가해지게 되며, 압축스프링(68)의 편향하에서 길이(T2)를 따라 테이퍼진표면에 대향하여 상기 밀봉부(110)는 압축된다. 연질 밀봉부(110)는 제3쳄퍼(114)와 쇼울더(116) 사이에서 양변위로 접촉할때까지 상기와 같은 방법으로 그 압력이 증가됨에 따라 경질 및 연질의 조합된 밀봉부를 제공한다. 여기서, 이중 폐쇄/벤트 조립체(28)는 제1 및 제2플러그 수단(54,56) 각각에 작용하는 제1 및 제2편향 수단(40,68)의 작용력하에서 유체의 흐름을 단속하며 이들을 이동시키는 액츄에이터(8)의 동작을 통해서만 실행된다.
본 발명에 의한 밸브는 제1도 내지 제3도에 도시된대로 세가지 유형의 작동을 할 수 있다. 제1도에 도시된 제1유형에서는, 밸브가 닫혀서 유체가 이중 폐쇄/벤트 조립체를 통해 유입 체임버(24)에서 배출 체임버(26)로 유동하지 못하는 유형이며, 상기 조립체(28)내에 갇힌 유체는 축(58)을 통해 밸브의 외부로 빠져나갈 수 있게 된다.
제2도에 도시된 두번째 유형에 있어서, 제4도의 파선으로 도시된 것과 같이 이중 폐쇄형 벤트 조립체(28)는 제1플러그 수단(54)에 이어진 액츄에이터(8)의 작용으로 스로트(52)와 맞물려 폐쇄된 상태에서 떨어지기 때문에 계속되는 이동에 의해 축(58)이 연차적으로 밀봉된다. 테이퍼진 개구(102)와 제2쳄퍼(88)는 경질적으로 밀착되기 이전에 벤트축(58)에서 연질 밀봉 수단(90)이 먼저 안착된다는 점이 본 발명의 한 특징이다. 이를 위해 제1플러그 수단(54)은 연질 밀봉부(98)와 관련된 헛돌기 특징을 포함하여 커넥팅 부재(14)의 계속된 하강으로 인해 연질 밀봉부는 상향 환상 가장자리(93)와 접촉하여 커넥팅 부재(14)에 구동되는 작용력 보다는 스프링 와셔(94)의 편향에 의해 그것과 접촉된 상태로 남게 된다. 이것은 제1플러그수단(54)이 제2챔퍼(88)에서 벤트축(58)내의 테이퍼진 개구(102)와 경질적으로 접촉할때까지 이동한 거리 A이다.
또한 제1 및 제2플러그 수단(54,56) 모두가 정상적인 유체 폐쇄 위치에 있으며, 제2연질 밀봉부(98)는 거리 A보다 작은 거리인 B만큼 안착 가장자리(93)에서 이격된다. 따라서, 커넥팅 부재(14)의 계속되는 하강 운동에 따라, 제2연질 밀봉부(98)가 먼저 안착 가장자리(93)와 접촉한 후 제2쳄퍼(88)가 테이퍼진 개구(102)에 안착될 때까지 스프링 와셔(94)의 편향에 대항하여 보스(86)를 따라 미끄러지게 된다. 이러한 특징은 제어되지 않는 힘이 작용되지 못하도록 제어되는 편향력이 제2연질 밀봉부(98)에 가해질 수 있다는 점에서 매우 중요하다. 또한, 두번째 유형은 스로트(52)에 남아 통기되지 않은 모든 가스가 자유로이 상향 반경방향으로 내측을 향한 부분(62)을 통해 배출 체임버(26)를 통과하도록 벤트축(58)을 밀봉시키기 위해 작동된다.
세번째 작동 유형에 있어서, 커넥팅 부재(14)와 축(58)은 액츄에이터에 의해 작동되는 피스톤(16)이 최저점에 도달할때까지 상호 접촉되어 일체로 하방으로 이동한다. 이러한 이동에 의해, 제3도에 도시된 제2플러그 수단(56)은 유동안내 스로트(52)의 유동 수용 단부(51)와의 밀착된 상태에서 떨어지게 된다.
여기서, 환상 쇼울더(116)를 따라 취한 단부(51)의 개구의 순 단면적은 스로트의 수용 단부를 통과하는 유체의 유량이 유동 배출 단부를 통해 배출되는 유량과 최소한 동일하게끔 선택되어야 한다는 것이다. 제3도에 도시된 바와 같이 제1플러그 수단의 몸체부(72)의 최대 치수 혹은 직경을 표시한 D1과 제2환상 쇼울더(114)의 직경 D2에 의해 형성된 개구의 유효 면적은 직경 D3으로 표시된 스로트의 배출 단부(53)에 제공된 개구 면적과 같거나 적어야 된다.
즉 :
또는
또는
본 발명에 의한 이들과 같은 치수의 선택으로 인해 스로트(52)를 통과하는 유체는 층류(laminar fluid)가 된다. 따라서, 벤트축(58)과 제2플러그 수단(56)의 직경을 더 크게 함으로써 커넥팅 부재(14)의 직경의 축소가 가능해 진다.
이상에서 본 발명의 양호한 실시예인 이중 폐쇄형 벤트 밸브가 설명되었다. 그러나 본 발명의 영역을 벗어나지 않은 범위내에서 여러가지의 변형이 가능하다. 예를들면, 공기 구멍(50)을 통해 대기로 통기되는 대신 벤트축(58)으로도 통기될 수 있다. 결과적으로 본 발명은 한정하기 보다는 이해를 돕기 위한 것이며 양호한 실시예를 통해 설명되었다.

Claims (10)

  1. 일단의 제1부분(18)과 타단의 제2부분(20)으로 형성되며 유체의 유동을 위해 상기 하우징의 제2부분과 결합된 유입구(4)와 상기 하우징의 제1부분과 결합된 배출구(6)를 구비한 하우징과; 유체가 통하도록 상기 하우징내의 상기 유입구와 배출구 중간에 배치되며, 상기 하우징의 제1부분에 결합된 유동 배출단부(53)와 상기 하우징의 제2부분에 결합된 반대편의 유동 수용 단부(51)를 구비하며, 상기 유입구로부터 상기 배출구로 향하는 유체의 유동을 방해하지 않도록 상기 유도 배출 단부의 단면적 크기와 상기 유동 수용 단부의 단면적 크기가 서로 다르게 구성되어 있는 유동 안내 스로트(52)와; 상기 유동 안내 스로트의 배출 단부와 상호 맞물리고 상기 스로트에서 상기 배출구로 흐르는 유체를 제어가능하게 차단하도록 상기 하우징의 제1부분에 결합 배치된 제1플러그 수단(54)과; 상기 스로트의 유동 수용 단부와 상호 맞물리고 상기 유입구에서 상기 유동 수용 스로트로 흐르는 유체를 제어가능하게 차단하도록 상기 하우징의 제2부분에 결합 배치된 제2플러그 수단(56)과; 상기 제1플러그 수단에 힘을 가해 상기 스로트의 상기 배출 단부와 밀봉식 맞물림이 일어나도록 상기 제1플러그 수단에 연결된 제1편향 수단(40)과; 상기 제2플러그 수단에 힘을 가해 상기 스로트의 상기 유동 수용 단부와 밀봉식 맞물림이 일어나도록 상기 제2플러그 수단에 연결된 제2편향수단(68)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2플러그 수단은 상기 밸브의 상기 제2부분내에서 미끄러질 수 있도록 수용된 중공축(58)의 일단에 배치된 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  3. 제2항에 있어서, 상기 하우징의 제1부분(18)내에 미끄러질 수 있도록 배치되며, 일단의 제1단부와 타단의 제2단부를 구비하며, 상기 제1플러그 수단이 상기 타단의 제2단부에 연결된 가늘고 긴 커넥팅 부재(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1플러그 수단은 몸체부(72), 상기 중공축과 밀봉식 맞물림이 일어나도록 상기 몸체부에 메달린 수단(90)을 포함하며, 상기 중공축(58)의 상기 제1단부는 상기 제1플러그 수단에 메달린 상기 수단(90)을 수용하여 그곳에서 밀착시키기 위한 수단(89)을 구비하는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 벨브(2).
  5. 제4항에 있어서, 상기 유동 안내 스로트의 상기 유동 배출 단부는 상기 스로트에서 제1쇼울더(64)를 형성하도록 반경방향 내측으로 향하며, 상기 제1플러그 수단은 상기 하우징의 제1부분과 마주보며 상기 편향 수단에 의해 상기 유동 안내 스로트의 상기 제1쇼울더에 반하여 정상시 긴장되는 제1쳄퍼(74)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1플러그 수단은 상기 제1쳄퍼위에 배치되고 상기 유동 안내 스로트의 상기 반경 내측으로 향한 부분내에 수용될 수 있는 크기를 지닌 제1연질 밀봉 수단(76)을 포함하며, 상기 스로트의 상기 반경 내측으로 향한 부분은 상기 제1쇼울더로부터 상기 하우징의 제1부분을 향해 내측으로 제1길이(T1)을 따라 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1플러그 수단에 배치되고 상기 하우징의 제2부분과 마주보는 제2쳄퍼(88)를 포함하며; 상기 제1플러그 수단을 수용하기 위한 상기 중공축에 형성된 상기 수단(90)은 상기 제2쳄퍼와 마주보고 상기 축에 형성된 막힌 개구와 연통하며 상향 환상 가장자리(93)에서 연장이 종결되는 나팔형 개구(102)를 포함하며, 상기 중공축과 밀봉식 맞물림이 일어나도록 제1플러그 수단에 메달린 상기 수단은 상기 중공축에 형성된 상기 상향 안착 가장자리와 맞물리게될 제2연질 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  8. 제7항에 있어서, 상기 중공축과 밀봉식으로 맞물리게 하기 위해 제1플러그 수단에 메달린 상기 수단(90)은 상기 몸체부에 매달려 상기 제2쳄퍼 아래로 연장하는 보스(86)를 포함하며, 상기 제2연질 밀봉부(96,98,99)는 상기 보스에서 미끄러질 수 있게 배치되고 이들 사이에 개재된 편향 수단(94)에 의해 상기 안착 가장자리를 향해 상기 제2쳄퍼로부터 편향되는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  9. 제8항에 있어서, 상기 유동 안내 스로트의 상기 수용 단부(51)는 상기 제2플러그 수단과 맞물리게 하도록 제2환상 쇼울더(116)를 포함하며, 상기 제2플러그 수단은 상기 중공축의 상기 일단에 함께 체결된 제3연질 밀봉부(110)와 칼라 부재(108)를 포함하며, 상기 스로트의 상기 유동 수용 단부는 제2의 길이(T2)를 따라 연장하는 테이퍼진면을 포함하며, 상기 칼라하는 상기 스로트에 형성된 상기 제2쇼울더를 마주보는 제2쳄버(114)를 구비하며, 상기 제3연질 밀봉부와 상기 제2쳄퍼는 상기 제2편향 수단에 의해 상기 제2길이의 테이퍼진 면과 상기 제2환상 쇼울더 각각에 대해 밀착되도록 힘이 가해지는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
  10. 제9항에 있어서, 상기 하우징의 제1부분은 그곳에 일련의 단이진 공동들을 포함하며, 상기 공동들중의 하나(30)는 상기 커넥팅 부재를 미끄럼 접촉이 가능하게 그곳에 저어널 될 수 있는 크기를 가지며, 나머지 보어들은 상기 제1편향 수단들을 수용할 수 있도록 적절한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 이중 폐쇄형 벤트 밸브(2).
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