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KR102148544B1 - 압력 릴리프 밸브 - Google Patents

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KR102148544B1
KR102148544B1 KR1020157004240A KR20157004240A KR102148544B1 KR 102148544 B1 KR102148544 B1 KR 102148544B1 KR 1020157004240 A KR1020157004240 A KR 1020157004240A KR 20157004240 A KR20157004240 A KR 20157004240A KR 102148544 B1 KR102148544 B1 KR 102148544B1
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South Korea
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valve
pressure relief
relief valve
damper
valve body
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로니 팜퀴스트
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프레스-바크 엔지니어링 에이에스
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Abstract

본질적으로 폐쇄된 공간과 상기 주변 대기 사이의 압력을 등화시키는 압력 릴리프 밸브가 개시된다. 상기 압력 릴리프 밸브는, - 위쪽으로 배향된 유출구를 갖는 흐름 통로를 한정하는 벽, - 상기 유출구에 배열된 밸브 시트와 협력하도록 배열된 밸브 몸체, - 상기 밸브 몸체를 축방향으로 가이드하도록 구성된 스템, - 상기 스템의 축방향 움직임을 댐핑하도록 배열된 댐퍼를 구비하는 밸브 하우징을 포함하되, 상기 댐퍼는 히스테리시스 손실 또는 현저한 히스테리시스 손실로 인해 압축 및 팽창의 힘 곡선이 각각 발산되도록 구성된다.

Description

압력 릴리프 밸브{A PRESSURE RELIEF VALVE}
본 발명은 폐쇄된 용기 또는 탱크와 그 주변 대기 사이의 압력 차이를 등화시키는 압력 릴리프 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 해상 화물선에서 화물창 탱크의 압력을 등화(equalization)시키도록 구성된 압력 릴리프 밸브에 관한 것이다.
그러나, 본 발명에 따른 압력 릴리프 밸브는 고정 탱크와 이동 탱크 등과 관련하여 사용하는 데에도 적합할 수 있다.
본 발명에 따른 압력 릴리프 밸브는 화염의 통과를 방지하도록 구성된 고속 압력 릴리프 밸브를 구성할 수 있다. 고속 압력 릴리프 밸브는 밸브의 출구(outlet)로부터 방출되는 가스의 속도가 항상 최소 30 m/s가 되도록 유출구(outflow)를 조절하거나 유출구에 이용가능한 개구를 조절하도록 구성된다.
제1 측면에 따르면, 본 발명은 본질적으로 폐쇄된 공간과 그 주변 대기 사이의 압력을 등화시키는 압력 릴리프 밸브에 관한 것이다. 압력 릴리프 밸브는, 특히,
- 위쪽으로 배향된 유출구를 갖는 흐름 통로(flow passage)를 한정하는 벽,
- 유출구에 배열된 밸브 시트(valve seat)와 협력하도록 배열된 밸브 몸체(valve body)로서, 상기 밸브 몸체는 상기 유출구를 통해 상기 밸브 몸체 주위로 흐르는 가스 흐름을 수집하여 위쪽으로 배향된 제트(jet)를 형성하도록 구성된 외표면 형상(outer surface geometry)을 지니는 것인, 상기 밸브 몸체,
- 상기 밸브 시트 안으로 그리고 밖으로 상기 밸브 몸체를 축방향으로 가이드하도록 구성된 스템(stem), 및
- 상기 밸브 몸체의 축방향 움직임을 댐핑(dampen)하도록 배열된 댐퍼
를 구비하는 밸브 하우징을 포함한다.
탱크 또는 다른 폐쇄되거나 본질적으로 폐쇄된 공간에 시간 단위(time unit)당 주어진 체적(volume)의 액체가 적재(loaded)될 때, 본 발명에 따른 유형의 압력 릴리프 밸브는 탱크 내 압력이 미리 한정된 개방 압력에 도달될 때 가스를 방출하도록 탱크에 적용될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 유형의 압력 릴리프 밸브는 탱크 내 압력이 탱크 내 액체로부터 또는 이 액체의 증발의 결과 미리 한정된 개방 압력에 도달할 때 가스를 방출하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 저장이나 운반 동안 주변 온도의 상승 또는 하강으로 인해 용기 내 압력이 변할 수 있다. 압력이 변하면 석유 제품과 같은 제품 및 다른 화학종(chemical)의 특정 체적이 끓어서 압력 릴리프 밸브를 개방시킬 수 있다.
시간 단위당 밸브를 통해 통기된(vented) 체적은 밸브의 용량을 한정한다. 이 용량은 탱크 내 지배적인 압력 및 밸브를 통한 흐름 저항에 주로 의존한다.
압력 밸브의 용량은 시간 단위당 최대로 허용가능한 적재되는 체적을 결정한다. 적재가 중단되어, 탱크 내 압력이 특정 값, 즉 압력 밸브의 폐쇄 압력으로 하강될 때, 압력 릴리프 밸브는 폐쇄된다.
밸브의 폐쇄 압력은 일반적으로 밸브의 개방 압력 보다 더 낮다. 알려진 압력 릴리프 밸브의 대부분에서, 폐쇄 압력은 개방 압력보다 상당히 더 낮다.
압력 릴리프 밸브의 다른 사용은, 안전 상의 이유로, 질소와 같은 불활성 가스를, 운반되는 제품 위 및/또는 주위에 용기의 자유 누손분(free ullage)에 공급하는데 요구될 때 적용된다. 예를 들어, 이 제품은 저장 후 가연성 가스를 방출하는 오렌지와 레몬과 같은 썩기 쉬운 제품 또는 가연성 액체일 수 있다. 불활성 가스는 대기 압력은 초과하지만, 압력 밸브의 개방 압력 미만일 수 있는 미리 결정된 압력에 자동적으로 유지될 수 있다. 이 경우에 주변 온도가 상승하거나 하강하면 용기 내 불활성 가스의 압력이 이에 대응하여 변할 수 있다. 이 압력 변화는 본 발명의 일 측면에 따른 압력 릴리프 밸브에 의해 제어될 수 있다.
압력 릴리프 밸브는 급격히 요동(fluctuating)하거나 또는 진동하는 방식으로 개방되고 폐쇄되는 경향이 있는 것으로 발견되었다. 이 요동에 의해 밸브 몸체와 스템이 진동한다. 이러한 원치 않는 거동은 밸브의 마모와 파손을 증가시키고 밸브를 통과하는 속도를 30 m/s 미만으로 하강시켜 화염이 밸브를 통과하거나 이 밸브를 통해 전파될 수 있게 한다.
요동 또는 진동은 밸브 설계에 의해 야기되거나 또는 밸브와 탱크 또는 탱크 그 자체 사이의 상기/임의의 파이프 시스템에 의해 야기된 압력 변동에 의해 야기될 수 있다. 다시 말해, 진동이 있으면 부적절하거나 심지어 위험한 밸브 동작을 야기할 수 있다. 이 거동은 이후 압력 릴리프 밸브의 댐핑되지 않은 진동, 즉 개방 또는 폐쇄로 한정된다.
WO 0 50 93 302 A는 밸브 시트를 포함하는 하우징, 및 개방된 위치와 폐쇄된 위치 사이에서 하우징에서 변위될 수 있는 스프링 장착된 밸브 몸체를 포함하는 압력 릴리프 밸브를 개시한다. 밸브 몸체를 밸브 시트 위쪽의 개방된 위치에 홀딩하는데 요구되는 압력은 밸브 시트로부터 밸브 몸체를 리프트(lift)하는데 요구되는 압력보다 낮다.
본 출원인에 의한 US 2004 177883 A는 본 발명에 따른 유형의 압력 릴리프 밸브를 개시한다. 압력 릴리프 밸브는 밸브 몸체와 리프트판을 포함한다. 압력 릴리프 밸브는 통기될 용기가 항상 리프트판 위 영역과 연통하도록 구성된다. 밸브는 자석과 자화가능한 몸체를 더 포함하되, 자석과 자화가능한 몸체 사이의 인력(Fm)과 리프트판의 질량은 밸브 몸체가 폐쇄된 상태에서 밸브의 밸브 시트에 접하는 지지 힘(abutment force)(Fc)을 한정하는데 기여한다.
또한 본 출원인에 의한 US 5 873 384 A는 본 발명에 따른 유형의 압력 릴리프 밸브를 개시한다. 이 밸브는 하우징, 및 밸브 하우징의 위쪽으로 향하는 블로우오프 개구(blow-off opening)에서 원추형 밸브 시트와 협력하는 원추형 밸브 표면을 갖는 물방울 형상(drop-shaped)의 밸브 몸체를 포함한다. 물방울 형상의 몸체는 하우징 내 리프트 디스크에 연결된다. 하우징의 내부 구성은 리프트 디스크가 최하위의 폐쇄된 위치에 있을 때에 비해 최상위의 완전히 개방된 위치에 있을 때 영역이 더 작은 리프트 디스크 주위에 환형 통로를 제공한다.
US 2004177883 A 및 US 5 873 384 A는 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 목적은 전술한 종류의 압력 릴리프 밸브를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 밸브의 유출구에 배열된 밸브 시트와 협력하도록 배열된 밸브 몸체가 댐핑됨이 없이 진동하는 것을 방지하는 조치가 취해진다.
이것은 첨부된 청구범위에 기술된 압력 릴리프 밸브에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은 모든 동작 시나리오에서 평활하고 요동 없이 개폐를 수행하도록 구성된 압력 릴리프 밸브를 제시하는 것이다.
본 발명에 따르면, 본 목적은, 본 명세서의 도입부에 따른 압력 릴리프 밸브로서, 댐퍼는 스템을 둘러싸도록 배열된 벨로우 댐퍼(bellow damper)를 구성하고 상기 벨로우 댐퍼는 상기 압력 릴리프 밸브가 개방될 때 스템을 통해 밸브 몸체에 댐핑 힘을 인가함으로써 밸브 또는 밸브 몸체의 움직임을 댐핑하도록 배열된 것인, 압력 릴리프 밸브를 제공하는 것에 의해 충족된다.
상기 압력 릴리프 밸브는 상기 밸브 몸체가 상기 밸브 시트에 놓여 있지 않을 때 개방된다.
상기 댐퍼 또는 상기 벨로우 댐퍼는, 히스테리시스 손실로 인해, 대안적으로, 현저한 히스테리시스 손실로 인해, 압축 및 팽창의 힘 곡선이 각각 발산하도록 구성된다.
히스테리시스 손실을 나타내는 댐퍼를 도입한 효과는 안전하고 간단한 방식으로, 상기한 바에 따른 유형의 압력 릴리프 밸브가 진동하는 것을 방지하는 것으로 발견되었다.
요약하면, 본 발명은 밸브의 이동 몸체의 진동을 댐핑하도록 구성된 댐퍼를 포함하는 압력 릴리프 밸브로 지각될 수 있다.
댐퍼는 고정 정지부(fixed stop)와 밸브의 이동 몸체를 따르는 정지부 사이에서 인클로저(enclosure)에 장착된 엘라스토머 벨로우를 구성할 수 있다.
댐퍼는, 이미 드러난 바와 같이, 탄성 히스테리시스의 원리에 기초할 수 있다. 탄성 히스테리시스는 탄성 물질을 변형하는데 요구되는 힘보다 더 적은 힘으로 탄성 물질이 리바운드(rebound)하는 경향이 있다.
압축 동안 획득된 힘보다 더 적은 힘으로 리바운드하도록 구성된 임의의 종류의 댐퍼가 본 발명에 따른 밸브에 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압력 릴리프 밸브가 폐쇄될 때, 벨로우 댐퍼로부터 스템을 통해 밸브 몸체에 힘이 인가되지 않도록 구성된 벨로우 댐퍼가 벨로우 접촉면 또는 정지부 사이에 배열될 수 있다. 이것은, 한편으로, 댐퍼의 특성이 연장된 시간 기간 동안 일정하게 또는 본질적으로 일정하게 유지되어서 유리하고, 또 다른 한편, 댐퍼의 힘이 압력 릴리프 밸브의 개방 압력의 민감한 제어와 간섭하지 않아서 유리하다.
몇몇 실시예에 따르면, 스템을 따르는 댐퍼 접촉면 또는 정지부는 압력 릴리프 밸브의 개방 압력을 제어하도록 구성된 자석을 구성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 밸브를 개방하는 동안 흡수된 힘보다 더 적은 힘으로 밸브를 폐쇄하는 동안 스템 및/또는 밸브 몸체를 리바운드하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 벨로우를 구성할 수 있다. 벨로우는 원통형일 수 있고 폐쇄되거나 실질적으로 폐쇄된 벽을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 탄성 또는 엘라스토머 물질로 만들어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 탄성 히스테리시스를 나타내는 물질로 만들어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 밸브의 흐름 통로에 배열된 인클로저에 제공될 수 있다. 인클로저는 밸브 몸체와 스템의 행정(stroke)을 제한하여 댐퍼가 극한 압축 및/또는 신장(stretching)을 받지 않도록 구성된 물리적 정지부를 구성하거나 한정하거나 수용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼는 밸브 하우징에 연결된 고정 정지부와 스템을 따르는 정지부 사이에 설치되어, 다시 댐퍼가 극한 압축 및/또는 신장을 받지 않도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정지부는, 밸브가 폐쇄될 때, 댐퍼가 스템에 힘을 가하지 않도록 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정지부는, 밸브를 최대로 개방하는 동안, 댐퍼가 완전히 압축되지 않도록 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압력 릴리프 밸브는 밸브 시트 아래 흐름 통로에 배열된 리프팅 요소 또는 리프트 디스크를 더 포함할 수 있다. 리프팅 요소는 스템을 통해 밸브 몸체에 연결되어, 리프팅 요소와 밸브 몸체가 압력 릴리프 밸브의 폐쇄된 상태와 압력 릴리프 밸브가 개방된 상태 사이에서 하나의 유닛으로 축방향으로 이동되도록 할 수 있다. 압력 릴리프 밸브는 본질적으로 폐쇄된 공간이 항상 리프팅 요소 위 영역과 연통하도록 더 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 밸브 하우징은 리프팅 요소와 밸브 몸체가 압력 릴리프 밸브의 폐쇄된 상태로부터 압력 릴리프 밸브의 개방된 상태 쪽으로 이동될 때 리프팅 요소와 흐름 제한부 사이의 반경방향의 통로가 증가하도록 리프팅 요소를 둘러싸도록 배열되고 본질적으로 원뿔대 형상의 내부를 한정하는 흐름 제한부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압력 릴리프 밸브가 폐쇄된 상태에서, 리프팅 요소와 흐름 제한부 사이의 반경방향의 통로 또는 여유공간(clearance)은 흐름 제한부의 내부 반경의 최소 12%일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 밸브 몸체는 유출구를 통해 밸브 몸체 주위로 흐르는 가스 흐름을 수집하여 위쪽으로 배향된 제트를 형성하도록 구현된 외표면을 구비할 수 있다. 밸브 몸체는 압력 릴리프 밸브의 폐쇄된 상태를 한정하기 위하여 밸브 하우징의 유출구에서 밸브 시트를 인접하도록 구성된 아래쪽으로 배향된 밸브 면을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 댐퍼 요소는 밸브 몸체의 진동을 댐핑하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 벽은, 유출구의 반대쪽에서, 통기될 공간과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 압력 릴리프 밸브는 자석과 (대향하거나 대향하지 않는) 자석 또는 자화가능한 몸체를 더 포함할 수 있고, 이 자석과 자석 또는 자화가능한 몸체는 이들 사이의 인력(Fm)이 밸브 몸체를 압력 릴리프 밸브의 폐쇄된 상태에서 밸브 시트에 접하는 지지 힘(Fc)을 한정하는 데 기여하도록 구성되고 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자석은 선택적으로 임의의 리프팅 요소 위쪽에서 밸브 하우징 내부에 고정 장착될 수 있다. 자석과 (대향하거나 대향하지 않는) 자석 또는 자화가능한 몸체 사이의 거리는 적절한 수단에 의해 변경될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 밸브 몸체는 본질적으로 물방울 형상의 형상일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본질적으로 폐쇄된 공간과 주변 대기 사이의 압력을 등화시키기 위한 압력 릴리프 밸브가 개시된다. 압력 릴리프 밸브는, 특히,
- 위쪽으로 배향된 유출구를 갖는 흐름 통로를 한정하는 벽,
- 상기 유출구에 배열된 밸브 시트와 협력하도록 배열된 밸브 몸체,
- 상기 밸브 몸체를 축방향으로 가이드하도록 구성된 스템,
- 상기 스템의 축방향 움직임을 댐핑하도록 배열된 댐퍼를 구비하는 밸브 하우징을 포함하되,
상기 댐퍼는 98% 미만의 댐퍼 리바운드 힘이 상기 스템으로 리턴되도록 구성되거나 선택된다.
도 1은 폐쇄된 상태의 압력 릴리프 밸브를 통한 단면도;
도 2는 탄성 히스테리시스를 나타내는 댐퍼의 거동을 개략적으로 도시한 곡선;
도 3은 전통적인 스프링의 거동을 나타낸 곡선.
본 발명은 도면에 도시된 임의의 실시예를 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 압력 릴리프 밸브를 통한 단면도를 도시한다. 밸브는 통기될 공간과 압력 방출 밸브 사이와 연통될 수 있는 압력 방출 스터브(stub) 또는 그 균등물과 상호 연결되는 플랜지(11)를 그 바닥에 구비하는 수직으로 배향된 밸브 하우징(10)을 포함한다.
플랜지(11)와 밸브 하우징(10)은 가스-충전된 용기에서 압력 방출 스터브 또는 그 균등물에 볼트 결합되거나 다른 방식으로 고정될 수 있다.
가스-충전된 용기는 선박에 있는 탱크 또는 화물창을 구성할 수 있고, 압력 경감 스터브의 상단은 통기될 공간에 연결될 수 있다.
압력 릴리프 밸브(1)는 위쪽으로 배향된 유출구(51)를 갖는 관통 흐름 통로(50)를 한정하는 관형 벽(10)을 구비할 수 있다. 하부 공간(100) 또는 탱크 내 가스는 특정 압력 조건 하에서 자유 대기로 누출되어 밸브와 유출구(51)를 통해 통기될 수 있다.
밸브 하우징(10)의 상부에 있는 유출구(51)는 바람직하게는 원형 단면을 구비할 수 있으나; 예를 들어 직사각형 단면을 포함하는 다른 단면 구성이 선택될 수 있다.
밸브의 길이방향 축(57)에 측방향으로 또는 횡방향으로 배향될 수 있는 진공 경감 개구(52)가 관형 벽(10)에 제공될 수 있다. 개구(52)는 본 발명에 따른 밸브의 일부를 형성하거나 형성하지 않을 수 있는 미도시된 진공 릴리프 밸브 또는 그 균등물과 연통될 수 있다.
유출구(51)에는 환형 밸브 시트(25)가 배열될 수 있고, 밸브 시트(25)는 밸브 몸체(20)의 하부면(21) 상의 밸브 면과 협력하도록 구성될 수 있다.
밸브 몸체(20)는 스템(30)에 의해 및 축(57)을 따라 이동가능하게 가이드되어, 압력 릴리프 밸브의 개방된 상태와 도 1에 따른 폐쇄된 상태 사이에서 변위될 수 있다. 적절한 정지부 요소는 밸브 몸체(20)의 움직임을 제한하거나 한정하는 역할을 할 수 있다.
밸브 시트(25)와 밸브 면(21)은 원추형으로 대응하는 면으로 구현될 수 있고, 밸브 몸체(25)는 바람직하게는 용기로부터 밸브 몸체(25) 주위에서 위쪽으로 흐르는 가스 흐름이 밸브 하우징(10) 위 전체 위쪽으로 배향된 가스 제트로 조합되도록 구성된 표면 부분을 구비할 수 있다.
밸브 시트(25)에 인접한 밸브 몸체(20)에 의해 제공된 폐쇄에 더하여, 다른 및 미도시된 밀봉 수단이 대안으로 또는 보충으로 제공될 수 있다. 밸브 몸체(25) 및/또는 밸브 하우징(10) 및/또는 밸브 시트(25)에 배열된 O-링이 일례로 제공될 수 있다. 밸브 시트(25)에 인접한 밸브 몸체(20)와 함께 폐쇄가 수립되거나 수립되지 않을 수 있도록 다른 밀봉 수단이 선택될 수 있다.
스템(30) 또는 봉 형상의 연결 요소(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 축(57)을 따라 밸브 몸체(20)를 축방향으로 가이드하도록 밸브 몸체(20)에 연결될 수 있다. 봉 형상의 연결 요소(30) 또는 스템(30)은 밸브 하우징(1)을 통해 아래로 연장되고, 스템(30)은 가이드에 의해 밸브 하우징(10) 내부에서 가이드될 수 있다.
연결 요소 또는 스템(30)은, 밸브를 통해 통기되는 동안, 축(57)을 따라 흐름 통로(50)를 따라 변위될 수 있다. 연결 요소(30)에는, 리프팅 요소 또는 디스크(40)가 장착될 수 있다.
댐핑 수단(7)은, 본 발명에 따르면, 밸브 몸체의 원치 않는 진동 또는 요동을 댐핑하기 위하여 밸브 몸체(20)를 포함하는 스템(30)의 위쪽 및/또는 아래쪽 움직임을 댐핑하도록 배열될 수 있다.
댐퍼(7)는 히스테리시스 손실 또는 현저한 히스테리시스 손실로 인해 압축 및 팽창의 힘 곡선이 각각 발산하도록 구성될 수 있다.
도 2는 탄성 히스테리시스를 나타내는 댐퍼의 힘 대 변위 곡선을 개략적으로 도시한다. 곡선(120)은 밸브의 개방 움직임을 댐핑하는 동안 스템(30)과 밸브 몸체(20)에 가해지는 힘을 나타내고, 곡선(110)은 밸브를 폐쇄하는 동안 스템(30)과 밸브 몸체(20)로 리턴되는 힘을 나타낸다. 이로부터, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 일부 실시예에서 댐퍼(7)는 개방된 위치에서 밸브 몸체(20)를 포함하는 스템(30)을 유지하도록 구성된 임의의 리프트 수단의 힘과 대항할 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
도 3은 탄성 히스테리시스를 나타내지 않는 선형 댐퍼의 힘 대 변위 곡선을 개략적으로 도시한다.
댐퍼(7)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브를 개방하는 동안 흡수된 힘보다 더 적은 힘으로 밸브를 폐쇄하는 동안 스템(30)을 리바운드하도록 구성될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 댐퍼에 수신되고 이 댐퍼에서 흡수된 에너지의 차이는 특히 열로 발산될 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
댐퍼(7)는 탄성 또는 엘라스토머 물질 또는 그 균등물로 만들어질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 댐퍼(7) 또는 벨로우 댐퍼(7)는, 압력 릴리프 밸브가 폐쇄될 때, 댐퍼(7)로부터 스템(30)을 통해 밸브 몸체(20)에 힘이 가해지지 않도록 구성되고 배치된 벨로우 접촉면(7'), (7") 또는 정지부 사이에 배열될 수 있다. 이에 의해, 본 명세서에서 간략히 전술한 바와 같이, 댐퍼(7)의 특성은, 댐퍼(7)가 무부하 길이 하에 놓여 있으므로 연장된 시간 기간 동안 일정하거나 또는 본질적으로 일정할 수 있다. 나아가, 밸브가 폐쇄될 때 댐퍼(7)로부터 스템(30)을 통해 밸브 몸체(20)에 힘이 가해지지 않도록 밸브와 댐퍼를 구성하는 것에 의해, 댐퍼(7)는 압력 릴리프 밸브의 개방 압력의 민감한 제어와 간섭하지 않는다. 본 실시예에서, 벨로우 댐퍼(7)는 압력 방출 밸브가 폐쇄될 때 하부 벨로우 접촉면(7")과 벨로우 댐퍼(7)의 하부면에 의해 한정된 갭(70)의 길이와 균등한 거리만큼 스템(30)이 위쪽으로 이동할 때 밸브 몸체(20)의 개방 움직임을 댐핑하도록 배열된다.
스템(30)을 따르는 하부 댐퍼 접촉면(7")은 스템(30)에 연결된 슬리브를 구성할 수 있다. 대안적으로, 하부 댐퍼 접촉면(7")은 압력 릴리프 밸브의 개방 압력을 제어하도록 구성된 자석(8)을 구성할 수 있다.
상부 댐퍼 접촉면(7')은 밸브 하우징(10)의 일체형 부분을 형성할 수 있다. 나아가, 다른 실시예에 따르면, 상부 댐퍼 접촉면(7')은 브레이싱(bracing) 등에 의해 댐퍼 요소 위쪽에서 고정된 위치에 유지되는 슬리브 또는 이와 유사한 것을 구성할 수 있다.
상기한 바로부터, 상부 및 하부 벨로우 접촉면(7'), (7") 에 의해 한정된 내부 갭(gap)의 길이는 무부하 상태에서 댐퍼(7) 그 자체의 길이보다 더 클 수 있다는 것이 유추된다.
댐퍼(7)는 상부 벨로우 접촉면(7')에 매달려 있어서 갭(70)이 벨로우(7)의 하부면과 하부 벨로우 접촉면(7") 사이에 한정될 수 있다.
흐름 제한기(60) 또는 벤추리는 밸브 하우징(10)의 내부면에 배열될 수 있다. 흐름 제한기(60)는 리프팅 요소(40) 주위에 그리고 리프팅 요소(40)와 본질적으로 동일 레벨에 배열될 수 있다.
리프팅 요소는 박판으로 구현되거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 높이, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 리프팅 요소의 직경에 본질적으로 대응하는 높이를 구비하는 원통형 리프팅 요소로 구현될 수 있다.
리프팅 요소(40)와 함께 흐름 제한기(60)는 리프팅 요소(40)에 취해진 높이의 함수로 폭이 변하는 환형 갭(61)을 한정한다.
흐름 제한기(60) 또는 벤추리는 밸브 하우징(10)의 일체화된 부분을 형성할 수 있다. 동일한 대안으로, 흐름 제한기(60) 또는 벤추리는 압력 릴리프 밸브를 조립하는 동안, 예를 들어, 볼트, 용접 또는 억지 끼워맞춤 등에 의해 흐름 통로 내부에 고정될 구성요소로 제공될 수 있다. 나아가, 흐름 제한기(60) 또는 벤추리는 본 압력 릴리프 밸브에 개장(retrofitted)될 수 있다.
압력 릴리프 밸브의 원하는 특성에 따르면, 리프팅 요소(40)는 중단 없는 또는 폐쇄된 표면을 구비할 수 있어서 흐름 통로(50)에서 가스는 리프팅 요소(40) 주위에서 갭(61)을 통해 리프팅 요소(40) 위 영역으로 흐를 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 밸브에서, 리프팅 요소(40)와 흐름 제한기(60)의 구성은 댐퍼 요소(7)의 특성에 적응되어 밸브 몸체(20)의 진동을 완화하거나 회피하도록 구성된 밸브를 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 압력 릴리프 밸브는 연결 요소(30)와 밸브 몸체(20)의 제어 움직임을 생성하는 작동체 유닛(2)을 더 포함할 수 있다. 작동체 유닛(2)은 핸들에 의하여 밸브 하우징(10)의 외부로부터 동작될 수 있다.
연결 요소(30)와 연관하여, 압력 릴리프 밸브는, 도 1에 도시된 바와 같이, 리프팅 요소(40) 위쪽의 흐름 통로(50)에 장착될 수 있는 자석(8), 및 압력 릴리프 밸브의 폐쇄되거나 본질적으로 폐쇄된 상태에서 자석(8)과 협력하도록 구성된 대향하는 자석 또는 자화가능한 몸체(9)를 더 포함할 수 있다. 자석(8) 및 대향하는 자석 또는 자화가능한 몸체(9)는 자석(8)에 정기적으로 접근할 수 있을 필요성이 있을 때 선호될 수 있는 리프팅 요소(40) 아래 영역에 선택적으로 위치될 수 있다. 자석(8)은 영구 자석 또는 예를 들어 전자석일 수 있고, 자화가능한 몸체(9)와 자석(8)은 서로 대체될 수 있다.
도 1에 있는 바와 같이 압력 릴리프 밸브의 폐쇄된 위치에서, 밸브 몸체(20)는,
- 밸브 몸체(20)의 질량,
- 연결 요소(30)의 질량,
- 임의의 중량 부하(weight load)의 질량,
- 이들 부분 중 어느 것이 연결 요소(30)에 장착되는지에 따라 자석(8) 또는 자화가능한 몸체(9)의 질량, 및
- 자석(8)과 자화가능한 몸체(9) 사이의 인력(Fm)
으로부터의 기여를 포함하는 아래쪽으로 배향된 지지 힘(Fc)에 의해 밸브 시트(25)와 접촉한다.
댐핑 수단(7) 또는 벨로우 댐퍼(7)는, 본 명세서에서 전술한 바와 같이, 지지 힘(Fc)에 기여하지 않는다.
지지 댐핑 힘(Fc)은, 상기한 바에 따르면, 압력 릴리프 밸브를 폐쇄된 상태에 유지하는 힘, 즉 압력 밸브를 폐쇄하는 힘으로 이해된다. 지지 힘(Fc)은 예를 들어 자석(8) 및 대향하는 자석 또는 자화가능한 몸체(9)의 서로에 대한 위치를 변경함으로써 변경될 수 있고, 주어진 사이즈의 갭은 선택적으로 압력 밸브의 폐쇄된 위치에서 요소들 사이에 존재할 수 있다.
통기될 공간에서, 압력이 대기 압력을 초과하여 상승하는 경우 이러한 압력은, 갭(61)으로 인해, 리프팅 요소(40)와 밸브 몸체(20) 사이의 공간에도 미칠 수 있다. 이 공간에서 압력은 통기될 공간 내 압력과 등화되고, 이 압력은 동일한 힘에 의해 리프팅 요소(40)의 상부면과 하부면에 영향을 미친다.
초과대기 압력이 압력 릴리프 밸브의 폐쇄 힘(Fc)을 초과하는 위쪽으로 배향된 힘이 밸브 몸체(20)에 야기하지 않는 한, 압력 릴리프 밸브는 폐쇄된 상태에 유지될 수 있다. 밸브 몸체(20)에서 위쪽으로 배향된 힘은 용기 내 초과대기 압력을 흐름 통로(50)의 입구(51)의 영역(Ai)과 곱한 것으로 결정될 수 있다.
초과대기 압력이 압력 릴리프 밸브의 폐쇄 힘(Fc)을 초과할 때, 압력 릴리프 밸브가 개방된다. 가스 유출에 의해 하강하는 입구 쪽을 향하는 리프팅 요소(40)의 면에 압력이 야기된다. 압력 릴리프 밸브가 완전히 개방된 위치 쪽으로 밸브 몸체(20)의 위쪽으로 배향된 움직임은 리프팅 요소(40)의 하부면에 흐름 가스에 의해 가해지는 힘에 의해 특정 정도 제어된다. 이 영향은 통기될 공간의 초과대기 압력을 리프팅 요소(40)의 영역(A2)과 곱한 것으로 결정될 수 있다. 이 영역은 유출구(51)의 영역(Ai)을 초과하므로, 리프팅 요소(40)에 가스가 가하는 리프트 힘이 증가하고, 압력 릴리프 밸브가 완전히 개방된 상태 쪽 방향으로 리프팅 요소(40)와 밸브 몸체(20)의 움직임 속도가 증가한다.
요약하면, 본 발명에 따르면 본 발명에 따른 압력 릴리프 밸브는 통기될 공간(100) 내 압력이 압력 릴리프 밸브를 개방함으로써 조절을 요구할 때 진동 없이 제어가능하게 개폐될 수 있는 것이 보장된다.
본 발명에 의해 제공되는 특징과 해법의 응용과 조합은 제시된 실시예로 제한되지 않는다. 일 실시예의 하나 이상의 특징은, 설명되지 않았지만 유효한 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 조합될 수 있고, 이에 의해 본 발명의 실시예들이 얻어질 수 있다.
청구범위를 포함하는 본 명세서에서 사용된 "포함하고/포함하는/포함된"이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 적시하려는 것일 뿐 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 이들의 그룹이 존재하거나 추가되는 것을 배제하는 것은 아닌 것으로 이해된다.

Claims (22)

  1. 폐쇄된 공간(100)과 주변 대기 사이의 압력을 등화(equalization)시키는 압력 릴리프 밸브(1)로서, 상기 압력 릴리프 밸브(1)는,
    - 위쪽으로 배향된 유출구(51)를 갖는 흐름 통로(50)를 한정하는 벽,
    - 상기 유출구(51)에 배열된 밸브 시트(valve seat)(25)와 협력하도록 배열된 밸브 몸체(20)로서, 상기 밸브 몸체는 상기 유출구(51)를 통해 그리고 상기 밸브 몸체(20) 주위로 흐르는 가스 흐름을 수집하여 위쪽으로 배향된 제트(jet)를 형성하도록 구성된 외표면 형상을 지니는 것인, 상기 밸브 몸체(20),
    - 상기 밸브 시트(25) 안으로 그리고 밖으로 상기 밸브 몸체(20)를 축방향으로 가이드하도록 구성된 스템(stem)(30), 및
    - 상기 밸브 몸체(20)의 축방향 움직임을 댐핑하도록 배열된 댐퍼(7)
    를 구비하는 밸브 하우징(10)을 포함하되,
    상기 댐퍼(7)는 상기 스템(30)을 둘러싸도록 배열된 벨로우 댐퍼(bellow damper)(7)를 구성하고, 상기 벨로우 댐퍼(7)는 상기 압력 릴리프 밸브(1)가 개방될 때 상기 스템(30)을 통해 댐핑 힘을 상기 밸브 몸체(20)에 인가함으로써 상기 밸브 몸체(20)의 움직임을 댐핑하도록 배열되고,
    상기 벨로우 댐퍼(7)는, 상기 압력 릴리프 밸브(1)가 폐쇄될 때, 상기 벨로우 댐퍼(7)로부터 상기 스템(30)을 통해 상기 밸브 몸체(20)에 힘이 인가되지 않도록 구성된 벨로우 접촉면들(7'), (7") 사이에 배열된 것인 압력 릴리프 밸브.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 벨로우 댐퍼(7)의 특성은 히스테리시스 손실로 인해 압축 및 팽창의 힘 곡선이 각각 발산되도록 선택되는 것인 압력 릴리프 밸브.
  4. 제1항에 있어서, 상기 벨로우 댐퍼(7)는 상기 압력 릴리프 밸브가 폐쇄되었을 때의 하부 벨로우 접촉면(7")과 상기 벨로우 댐퍼(7)의 하부면에 의해 한정된 갭(70)의 길이와 균등한 거리만큼 상기 스템(30)이 위쪽으로 이동할 때 상기 밸브 몸체(20)의 개방 움직임을 댐핑하도록 배열된 것인 압력 릴리프 밸브.
  5. 제1항에 있어서, 상기 벨로우 댐퍼(7)는, 상기 밸브를 개방하는 동안 흡수된 힘보다 더 적은 힘으로, 상기 밸브를 폐쇄하는 동안, 상기 밸브 몸체(20)를 리바운드(rebound)하도록 구성된 것인 압력 릴리프 밸브.
  6. 제1항에 있어서, 상기 벨로우 댐퍼(7)는 원통형 벨로우 댐퍼(7)를 구성하는 것인 압력 릴리프 밸브.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼(7)는 엘라스토머 물질로 만들어진 것인 압력 릴리프 밸브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼(7)는 탄성 히스테리시스를 나타내는 물질로 만들어진 것인 압력 릴리프 밸브.
  10. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼(7)는 상기 흐름 통로(50)에서 지지 인클로저(supporting enclosure)(7"')에 설치되는 것인 압력 릴리프 밸브.
  11. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼(7)는 상기 밸브 하우징(10)에 연결된 고정 정지부(fixed stop) 또는 벨로우 접촉면(7')과 상기 스템(30)을 따르는 벨로우 접촉면(7") 사이에 설치된 것인 압력 릴리프 밸브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 벨로우 접촉면들(7'), (7")은, 상기 밸브(1)가 완전히 개방되는 동안, 상기 벨로우 댐퍼(7)가 완전히 압축되지 않도록 배열된 것인 압력 릴리프 밸브.
  13. 제1항에 있어서, 상기 압력 릴리프 밸브(1)는 상기 밸브 시트(25)에 대해서 상기 흐름 통로(50)에서 더 아래쪽에 배열된 리프팅 요소(40)를 더 포함하되, 상기 리프팅 요소(40)는, 상기 리프팅 요소(40)와 상기 밸브 몸체(20)가, 하나의 유닛으로서, 상기 압력 릴리프 밸브(1)의 폐쇄된 상태와 상기 압력 릴리프 밸브(1)가 개방된 상태 사이에서 축방향으로 이동되도록, 상기 스템(30)을 통해 상기 밸브 몸체(20)에 연결되고, 상기 압력 릴리프 밸브(1)는 폐쇄된 공간(100)이 상기 리프팅 요소(40) 위쪽의 영역 또는 공간과 항상 연통하도록 구성된 것인 압력 릴리프 밸브.
  14. 제13항에 있어서, 상기 밸브 하우징(10)은, 상기 리프팅 요소(40)와 상기 밸브 몸체(20)가 상기 압력 릴리프 밸브(1)의 폐쇄된 상태로부터 상기 압력 릴리프 밸브(1)의 개방된 상태 쪽으로 이동될 때, 상기 리프팅 요소(40)와 흐름 제한부(60) 사이의 반경방향의 통로(61)가 증가하도록 상기 리프팅 요소(40)를 둘러싸도록 배열되고 원뿔대 형상의 내부를 한정하는 상기 흐름 제한부(60)를 더 포함하는 것인 압력 릴리프 밸브.
  15. 제14항에 있어서, 상기 압력 릴리프 밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 리프팅 요소(40)와 상기 흐름 제한부(60) 사이의 상기 반경방향의 통로(61)는 상기 흐름 제한부(60)의 내부 반경의 최소 12%인 것인 압력 릴리프 밸브.
  16. 제1항에 있어서, 상기 밸브 몸체(20)는 상기 압력 릴리프 밸브(1)의 폐쇄된 상태를 한정하기 위하여 상기 밸브 하우징(10)의 유출구에서 상기 밸브 시트(25)와 인접하도록 구성된 아래쪽으로 배향된 밸브면(21)을 더 포함하는 것인 압력 릴리프 밸브.
  17. 제1항에 있어서, 상기 댐퍼(7)는 상기 밸브 몸체(20)의 진동을 댐핑하도록 구성된 것인 압력 릴리프 밸브.
  18. 제1항에 있어서, 상기 벽은, 상기 유출구(51)의 반대쪽에서, 통기될 공간(100)과 연결가능한 것인 압력 릴리프 밸브.
  19. 제13항에 있어서, 상기 압력 릴리프 밸브(1)는, 자석(8)과 자석 또는 자화가능한 몸체(9) 사이의 인력(Fm)이 상기 압력 릴리프 밸브가 폐쇄된 상태에서 상기 밸브 몸체(20)가 상기 밸브 시트(25)에 접하는 지지 힘(Fc)을 한정하는데 기여하도록 구성되고 배열된, 상기 자석(8)과 상기 자석 또는 자화가능한 몸체(9)를 더 포함하는 것인 압력 릴리프 밸브.
  20. 제19항에 있어서, 상기 자석(8)은 상기 리프팅 요소(40) 위쪽에서 상기 밸브 하우징의 내부에 고정 장착되고, 상기 자석(8)과 상기 자석 또는 자화가능한 몸체(9) 사이의 거리는 변화될 수 있는 것인 압력 릴리프 밸브.
  21. 제1항에 있어서, 상기 밸브 몸체(20)는 물방울 형상(drop-shaped)인 것인 압력 릴리프 밸브.
  22. 제1항에 있어서, 상기 밸브는 상기 유출구(51)로부터 방출되는 가스의 속도가 적어도 30 m/s가 되도록 상기 유출구(51)를 구성함으로써 화염의 통과를 방지하도록 구성된 고속 압력 릴리프 밸브를 구성하는 것인 압력 릴리프 밸브.
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