티스토리 뷰
공개특허 10-2004-0063293
- 1 -
(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
F17C 13/00
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2004-0063293
2004년07월14일
(21) 출원번호 10-2003-0000651
(22) 출원일자 2003년01월06일
(71) 출원인 주식회사 다임코
경기 시흥시 은행동 284-11
(72) 발명자 김영래
경기도 부천시 소사구 송내동 368번지 뉴서울아파트 103-601
(74) 대리인 김국남
심사청구 : 있음
(54) 가스전용 과충전 방지장치
요약
본 발명은 액화가스, 압축가스 등의 가스전(Gas栓) 하부에 결합되어 가스용기 내에 가스가 80% 수준 충전되었을 때
밸브를 안전하게 차단하는 과충전 방지장치이다.
본 발명은 플로우트(10)를 가진 레버(11) 단부에 형성된 캠(19)이 만충전시에 체크(5)를 닫히게 하여 하우징(1) 내의
유체 통로가 차단되고, 충전시에 플럭스(3)가 유체 통로를 개방하며 만충전시에 체크(5) 상에서 역류되는 유체압에
의하여 플럭스(3)가 유입구를 차단하는 것에 있어서, 체크(5)의 상면에 원뿔형의 헤드 겸 스프링받이(16)를, 플럭스(3
)의 하부 내면에는 스프링받이(17)를 각각 형성하며, 각각의 스프링받이(16,17) 사이에 압축스프링(15)을 설치하되
이 압축스프링(15)의 압축력은 충전시의 유체압에 의한 플럭스(3)의 압축력보다 작게 한다. 유체의 흐름 원활화로 차
단 시기의 대응 속도와 충전시간 및 배출시간이 단축되고 조립성이 향상되며 V패킹의 내구성 향상으로 안전사고를
방지한다.
대표도
도 2
색인어
액화가스, 압축가스, 가스용기, 탭, 가스전, 과충전 방지, OPD, 플럭스, 체크 밸브, 압축스프링
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 플로우트가 충전 상태로 내려가 있는 본 발명의 실시예의 측면도.
도 2는 플로우트가 만충전 상태로 올라간 본 발명의 실시예의 단면도.
도 3은 플로우트가 만충전 상태로 올라간 종래의 과충전 방지장치 단면도.
공개특허 10-2004-0063293
- 2 -
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1:하우징, 2:가이드 브래킷, 3:플럭스(밸브), 4:V패킹, 5:체크(밸브), 8:플럭스용 스프링, 10:플로우트(부구), 11:레버,
13,13':오링, 14:브래킷용 오링, 15:압축스프링, 16:헤드 겸 스프링받이, 17:스프링받이, 18:개구부, 19:캠
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 액화가스(LPG, LNG), 압축가스(CNG) 등의 충전과 배출을 위한 가스전(Gas栓) 하부에 결합되어 가스용기
내에서 유체가 80% 수준 충전되었을 때 밸브를 안전하게 차단하는 과충전 방지장치에 관한 것이다.
가스전 과충전 방지장치의 기본 원리는 차단 밸브(Cutoff valve)의 원리와 기본적으로 같다. 차단 밸브는 배압(역압)
의 원리를 이용한 것으로, 충전되고 있는 유체의 흐름이 한 방향으로 빠져 나가고 있다가 그 한 방향의 유로가 차단되
면 흐 르는 유체의 방향과 힘은 그 반대 방향으로 작용한다는 것이다.
대개의 경우 과충전 방지장치는 그 끝단에 체크(밸브)를 설치하여 이 체크가 플로트와 연동하는 캠에 의하여 눌리면
서 끝단의 유로를 열어 놓고 유체를 흐르게 해 유체를 충전할 수 있게 하다가 캠이 움직여 차단 시기(전체 충전량의 8
0%)에 체크가 유로를 막아버리면 배압이 형성되어 과충전 방지장치의 상단 부분에 위치한 플럭스를 입구 쪽으로 움
직여 충전 입구를 막아 버려 차단을 시키는 것이다.
종래의 과충전 방지장치는 공개특허 특2001-0081576(2001. 08. 29공개)에 개시되어 있다. 이 종래 발명의 실시 제
품에 대해 도시한 도 3을 기준으로 설명하면, 가스전의 하부에 체결되며 가스용기 내에 위치하는 하우징(1)의 하부에
플로우트(10)를 가진 레버(11)가 회전 가능하게 설치되어 있다.
하우징(1)의 중부 내에는 오링(13)과 V패킹(4)에 의하여 상하로 슬라이딩이 가능한 플럭스(3)가 플럭스용 스프링(8)
에 의하여 하향으로 압축력을 발휘하도록 설치되어 있다. 하우징(1)의 하부 내에는 브래킷용 오링(14)으로 기밀을 유
지하는 가이드 브래킷(2)이 설치되어 있으며, 이 가이드 브래킷(2)의 중앙에는 레버(11) 끝의 캠에 의하여 들어 올려
질 수 있으며 체크용 스프링(9)에 의하여 하향으로 압축력을 작용 받는 체크(5)가 설치되어 있다. 이 체크(5)의 위에
는 가장자리에 다섯 개의 유로가 뚫려 있는 디스크 플레이트(7)가 설치되어 있다.
레버(11)의 일단에는 가스용기 내에 유체가 일정 수준(전체의 80%)으로 충전되면 도 3과 같이 떠서 올라가는 플로우
트(10)가 와셔(12)에 의하여 고정되어 있다. 레버(11)는 핀(6)을 중심으로 회전하는데 핀(6)이 있는 쪽의 레버(11) 단
부에 는 플로우트(10)의 부상에 따라 체크(5)를 서서히 들어올릴 수 있는 캠이 형성되어 있다.
이러한 종래의 과충전 방지장치는 하우징(1)의 상부 내로 유체가 유입되면 플럭스(3)가 아래로 내려가고 디스크 플레
이트(7)의 유로를 통과한 일부 유체는 열려진 체크(5)를 통과하여 가스용기 내로 충전된다. 초기에는 아래로 내려가
있던 플로우트(10)가 80% 수준의 충전 유체압에 의하여 도 3과 같이 올라가면 체크(5)가 내려와 닫힌다. 이로 인해
플럭스(3) 내로 유입되었던 유체는 디스크 플레이트(7)의 유로로 유입되어 플럭스(3)의 외면에 끼워져 있는 V패킹(4)
을 밀어 올리게 된다. 밀어 올려진 플럭스(3)는 하우징(1) 상부의 충전 유입구를 막아 유체의 유입을 차단시킨다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
그러나 만약 디스크 플레이트가 없다면 우선 체크를 밀고 있는 압축스프링(체크용 스프링)을 지지할 수 없으며, 유로
의 방향과 양을 적절하게 조정되어진 구멍이 없으므로 플럭스를 작동할 수 없게 되어 차단(컷 오프)을 시킬 수 없는
것이다. 이러한 관계로 디스크 플레이트의 유로와 플럭스의 V패킹이 중요 역할을 하게 되는데 실제에 있어서는 디스
크 플레이트가 오히려 유체의 흐름을 방해하여 충전시간과 방출시간이 길어지는 원인을 제공하고 있으며 조립성도
떨어뜨리고 있다.
또한 유체 통로의 개폐도에 따라 디스크 플레이트의 유로로 유입된 유체압에 의하여 유동적으로 밀어 올려지고 플럭
스용 스프링(압축스프링)에 의하여도 유동적으로 하향 복귀할 수밖에 없는 것은 플럭스이다. 이러다 보니 플럭스의
기밀을 유 지하는 V패킹이 계속해서 움직여 마모가 심해지거나 파손으로 인한 작동불능으로 폭발사고까지 일어날 수
공개특허 10-2004-0063293
- 3 -
있는 소지가 다분히 있는 것이다.
본 발명의 목적은 유체의 차단시에 유체의 역류를 유도하면서 체크용 스프링을 지지하는 디스크 플레이트를 스프링
으로 대체하여 유체의 흐름이 원활히 이루어지도록 함으로서 차단 시기의 대응 속도와 충전시간 및 배출시간을 단축
하고, 조립성을 향상시키며, V패킹의 내구성을 높여 안전사고를 미연에 방지하는데 있는 것이다.
발명의 구성 및 작용
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 가스용기 내에 충전되는 유체 수준에 따라 부유하는 플로우트를 가진 레버
와, 만충전시에 상기 레버 단부에 형성된 캠에 의해 하우징 내의 유체 통로를 차단하는 체크, 그리고 하우징 내에서 충
전시에 유체 통로를 개방하며 만충전시에 상기 체크 상에서 역류되는 유체압에 의하여 유입구를 차단하는 플럭스를
갖는 것에 있어서, 상기 체크의 상면에 원뿔형의 헤드 겸 스프링받이를 형성하고, 상기 플럭스의 하부 내면에도 스프
링받이를 형성하며, 상기 체크와 플럭스의 스프링받이 사이에 압축스프링을 설치하되 이 압축스프링의 압축력은 충
전시의 유체압에 의한 플럭스의 압축력보다 작도록 구성한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 따라, 유체 통로에 정상적인 충전 압력이 작용하면 압축스프링이 압축되어 플럭스가
유입구를 개방하고 체크는 레버의 캠에 의하여 개방되어 있어서 충전이 이루어진다. 만충전이 되면 플로우트가 올라
가면서 레버의 캠이 체크의 구속을 해제하므로 체크가 압축스프링에 의하여 닫히고, 동시 에 역류하는 유체압에 의하
여 플럭스가 들리면서 유입구가 폐쇄된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명한다.
도 1은 플로우트가 충전 상태로 내려가 있는 측면도이며, 도 2는 플로우트가 만충전 상태로 올라간 단면도이다. 도 1
및 도 2의 부호에 있어서 도 3과 동일한 부위에 대하여 동일한 부호로 설명한다.
먼저, 가스용기의 입구에 체결되는 가스전의 구조에 대하여 도시하지 않은 채로 설명하면 다음과 같다. 즉, 가스전은
내부에 체크밸브가 형성되어 있는 커넥터를 통해 외부로부터 유입되는 가스연료를 통과시키기 위한 유입채널이 내부
에 형성되어 있고, 하단부 외측에는 가스용기와의 결합을 위한 나사부가 형성되어 있다.
상기 체크밸브는 가스를 용기 내부로 충전하는 경우 가스 압력에 따라 열리며, 용기 내부의 가스가 외부로 배출되는
것은 차단한다. 그러나, 용기 내부의 가스를 외부로 배출하고자 하는 경우 이에 접속되는 레귤레이터의 결합시에 개
방되어 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있다.
또한, 가스전은 사용자가 상기한 유입채널을 핸들의 회전에 연동하여 수동으로 개폐시킬 수 있도록 하는 스템 및 디
스크가 장착되어 있고, 용기 내부의 가스압력이 일정압력 이상으로 높아지는 경우에 통로를 통하여가스연료가 외부로
배출되도록 하는 안전밸브가 장착되어 있다.
본 발명의 대상인 과충전 방지장치의 하우징(1)은 상부가 상기 가스전의 유입채널에 나사결합되어 고정되며 그 내부
도 상기 유입채널의 내부 통로와 연결되며 다단계의 직경을 갖는 통로가 형성되어 있고, 중간부 양측에는 개구부(18)
가 형성 되어 있다. 체크(5)가 개방되어 있을 때 하우징(1)의 유입구로 들어오는 유체가 체크(5)뿐만 아니라 개구부(1
8)를 통하여도 가스용기 내로 유입된다. 유출 과정에서도 이러한 유체의 흐름은 마찬가지이다.
상기 하우징(1)의 내부에는 오링(13)과 V패킹(4)을 이용하여 기밀을 유지하면서 유입된 유체의 일부를 통과시키기
위한 통로가 내부에 형성되어 있는 플럭스(flux)(3)가 상하로 미끄럼운동 가능하게 삽입되어 있다. 이 플럭스(3)의 내
부는 하우징(1)의 상부쪽 유입구를 통해 들어오는 구멍이 작은 반면 플럭스(3)의 하부 내는 넓어지는 형태의 중공으
로 되어 있기 때문에 벤튜리 노즐의 일종이다.
플럭스(3)의 내부 중간에서부터 하단까지에는 압축스프링(15)의 상단이 끼워질 수 있는 스프링받이(17)가 단턱과 같
은 단면 형태로 형성되어 있다. 플럭스(3)의 상부와 하우징(1) 내부의 단차부 사이에는 플럭스(3)가 개방 상태를 유지
하도록 하향으로 탄성력을 발휘하는 플럭스용 스프링(8)이 설치된다.
하우징(1) 내의 하부에는 가이드 브래킷(2)이 설치된다. 가이드 브래킷(2)은 플럭스(3)의 상하 행정이 확보된 상태에
서 하우징(1) 내벽에 브래킷용 오링(14)에 의하여 기밀하게 설치되어 있다. 이 가이드 브래킷(2)의 중앙에는 밸브를
이루는 체크(5)가 상하방향으로 유동할 수 있도록 설치되어 있다.
체크(5)의 상부에는 압축스프링(15)의 하단이 끼워지는 헤드 겸 스프링받이(16)가 형성되는데, 이 헤드 겸 스프링받
이(16)의 중앙은 원뿔형으로 형성되어 있어서 체크(5)가 상향으로 개방되어 있을 때 하우징(1) 내의 유체 통로를 통해
공개특허 10-2004-0063293
- 4 -
하부의 용기 내로 유입되는 유체 저항을 최소화하여 유체 흐름을 빠르게 유도 한다. 이러한 체크(5)는 오링(13')에 의
하여 가이드 브래킷(2)의 중앙에서 기밀을 유지하며 상향으로 폐쇄되며, 체크(5)가 상향으로 개방되어 있을 때에는
오링(13')이 체크 하부의 시트면에서 떨어져 있게 된다.
한편, 체크(5)가 레버(11)의 작동에 의하여 닫힐 때 하향으로 부여되는 탄성력은 플럭스(3)와 체크(2)의 스프링받이(
16,17) 간에 설치되는 압축스프링(15)의 힘이다. 이 압축스프링(15)의 압축력은 충전시의 유체압에 의한 플럭스(3)의
압축력보다 작다. 그래야만 충전시에 플럭스(3)가 하우징(1)의 유입구를 통해 들어오거나 거꾸로 배출될 때 플럭스(3
)가 유입구를 개방하고 있게 된다.
체크(5)의 하단부는 상부면이 V형 요홈과 일정한 곡률로 이루어진 캠(19)의 상부면과 접촉하고 있으며, 캠(19)은 가
이드 브래킷(2)의 저면 양쪽에서 아래로 뻗은 한쌍의 아암에 핀(6)을 중심으로 회전하도록 설치되어 있는데, 이 캠(19
)은 사실상 레버(11)의 단부에 형성되어 있다. 캠(19)의 곡률은 체크(5)의 상하 행정과 일치한다.
레버(11)는 중간이 약 145¡굽어 있으며 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 우측에는 유체면에 뜨는 플로우트(10)가 끼
워져 있으며 와셔(12)로 고정되어 있다. 그래서 가스용기 내에 유체가 충전되면서 플로우트(10)가 부상하면 레버(11)
가 핀(6)을 중심으로 회전하면서 캠(19)에 의해 체크(5)가 하향으로 점차 닫히게 된다.
이와 같은 구성의 실시예에 의한 작용을 설명한다.
커넥터가 가스용기 외부의 가스 공급원과 연결되어 있는 상태에서 사용자가 핸들을 돌려서 스템과 디스크를 오픈시
키면 고압의 유체(가스연료)가 체크밸브를 거쳐서 유입채널로 유입되며, 이와 같이 유입되는 유체는 과충전 방지장치
의 하우징(1) 내로 들어와 개구부(18)를 통해 곧바로 가스용기 내로 주입된다. 가스용기가 도 1과 같이 초기상태 또는
저충전되어 있는 상태에서는 플럭스용 스프링(8)의 탄성력에 의해 플럭스(3)와 V패킹(4)이 개구부(18)보다 하부위치
에 하강되어 있으므로 개구부(18)는 개방된 상태를 유지하게 된다.
한편, 하우징(1) 내로 들어온 유체의 일부는 플럭스(3)의 내부를 통하여 체크(5) 쪽으로 압송된다. 이때 도 1과 같이
플로우트(10)가 내려가 있는 저충전 상태에 있다면 캠(19)에 의해 체크(5)가 압축스프링(15)을 압축하면서 상승되어
있어서 유체는 개방된 체크(5)를 통해 가스용기 내부로 주입된다.
가스용기 내로 고압의 유체가 주입되어 만충전 상태가 되면 플로우트(10)가 도 2와 같이 상승한다.
이러한 과정에는 캠(19)이 레버(11)의 작동에 의하여 핀(6)을 중심으로 시계방향으로 회전하는 과정을 거치게 된다.
캠(19)의 가장 높은 부위가 체크(5)와 접촉하고 있을 때에는 체크(5)가 개방되어 있는 상태이지만 위와 같이 만충전
상태로 되면 체크(5)의 하단이 캠(19)의 V자 형태를 이루는 요홈 속으로 들어가면서 하향하게 되어 결국 폐쇄된다.
체크(5)가 하향하도록 힘을 가하는 것은 압축스프링(15)이다. 체크(5)의 폐쇄에 따른 유체의 주입 통로가 차단되면
플럭스(3)의 내부의 유체압과 압축스프링(15)의 탄성력이 합쳐지면서 그 힘이 플럭스용 스프링(8)의 탄성력보다 도
커지게 된다. 그 결과 플럭스(3)가 유체압에 의해 상승하게 되어 오링(13)이 하우징(1) 내의 유입구를 막게 되며, 플럭
스(3)가 개구부(18)를 차단하게 된다.
따라서 개구부(18)를 통해 가스용기 내로 주입되던 가스연료의 공급도 차단되어 가스용기 내로 유체(가스연료)가 일
정 수준(전체의 80%) 이상으로 과충전되는 것을 방지하게 된다.
발명의 효과
종래의 과충전 방지장치에 채용되던 디스크 플레이트와 그 부속품에 따른 역류 유도 및 스프링 지지 방식을 탈피하여
압축스프링만으로 이러한 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 유체의 흐름이 원활히 이루어지고 조립성이 향상된다.
또한 작동이 원활이 이루어져 차단 시기의 대응 속도와 충전시간 및 배출시간이 단축되고, 압축스프링의 탄성력이 중
앙에서 플럭스 및 체크에 동시에 작용되기 때문에 플럭스의 잦은 왕복운동이 필요치 않아서 V패킹의 내구성을 높이
게 되고 이로 인해 V패킹의 마모나 손상에 따른 과충전으로 말미암아 발생할 수 있는 폭발 등의 안전사고를 미연에
방지할 수 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
공개특허 10-2004-0063293
- 5 -
가스용기 내에 충전되는 유체 수준에 따라 부유하는 플로우트를 가진 레버와, 만충전시에 상기 레버 단부에 형성된
캠에 의해 하우징 내의 유체 통로를 차단하는 체크, 그리고 하우징 내에서 충전시에 유체 통로를 개방하며 만충전시에
상기 체크 상에서 역류되는 유체압에 의하여 유입구를 차단하는 플럭스를 갖는 가스전용 과충전 방지장치에 있어서,
상기 체크의 상면에 원뿔형의 헤드 겸 스프링받이를 형성하고, 상기 플럭스의 하부 내면에도 스프링받이를 형성하며,
상기 체크와 플럭스의 스프링받이 사이에 압축스프링을 설치하되 이 압축스프링의 압축력은 충전시의 유체압에 의한
플럭스의 압축력보다 작도록 구성한 것을 특징으로 하는 가스전용 과충전 방지장치.
도면
도면1
공개특허 10-2004-0063293
- 6 -
도면2
도면3