KR20030052127A - 내진동 극저온용 체크 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과학 연구/탐사용 로켓 및 위성 발사용 발사체에서 액체산소라인의 역류방지에 의한 폭발 방지, 주요 구성부품(레귤레이터 등)의 저온 냉각화에 의한 고장을 막기 위해 사용되는 극저온용 체크 밸브에 관한 것이다.

기존 제품은 제품의 몸체와 시트를 따로 제작하고 조립하도록 되어 있다.

그러나 이것의 단점은 첫째 각각 제품을 제작하여 조립한 것이기 때문에 조금의 가공 오차가 있어도 시트가 밸브 몸체의 동심과 정확히 동심이 맞지 않기 때문에 누설의 원인이 된다. 또한 고유량이면서 협소한 공간에 설치되고 극저온용으로 제작되며 진동과 방향성에 무관하게 설계되어 있는 제품은 없다.

따라서, 본 발명은 극저온하에서 기계적 성질과 물리적 성질이 안정적인 Kel-F 소재를 이용하여 시트로 사용하였고, 밸브 몸체와 시트를 보울트로 고정한 후 가공을 같이 하여 가공오차에 의한 시트와 몸체사이의 동심 오차를 없애 버렸고, 또한 열처리를 같이 수행하여 극저온 유체가 닿았을 때 시트 재질이 저온 변형이 되었을 때도 몸체와 같은 동심상에 위치하여 디스크와 시트사이의 선접촉을 유지하여 기밀을 보장할 수 있는 구조이다.

Description

내진동 극저온용 체크 밸브{a}

본 발명은 과학 연구/탐사용 로켓 및 위성 발사용 발사체에서 액체산소라인의 역류방지에 의한 폭발 방지, 주요 구성부품(레귤레이터 등)의 저온 냉각화에 의한 고장을 막기위해 사용되는 극저온용 체크 밸브의 시트 구조에 관한 것이다.

과학 연구 탐사용 로켓 및 위성 발사체 개발을 하면서 추진기관의 구성 중 극저온 추진제인 액체산소의 기화 가스의 역류 방지를 위한 체크 밸브의 개발 필요성이 부각되었고 지금까지 설계 및 개발이 진행되어 왔다.

개발에 있어서의 중요 목적은 위성 발사체에 사용되는 액체 산소의 기화 가스가 연료탱크로 역류하지 않도록 하여야 하며 추진제를 가압하기 위한 가압가스의 원활한 이동을 보장하기 위해 개변력이 강하지 않으면서 기밀이 되어야 하며 최대 경량화에 진동 및 충격에 의한 파손이 없도록 구성되어야 한다.

종래의 체크 밸브는 고진동 및 충격에 강하도록 설계되어 있지 않으며 극저온에서 사용하는 체크 밸브의 경우 개변력이 크게 작용하였을 때 밸브가 열리도록 구성되어 있다. 이것은 기밀을 위해 스프링의 강한 힘으로 기밀 유지를 하고 있기 때문이다.

그러나 발사체용으로 사용할 수 있는 제품은 초기 기밀을 잡기 위해 스프링 힘을 너무 강하게 하면 유체의 흐름을 방해하기 때문에 설계유량에서 밸브에서의 차압이 너무 크게 나오게 된다. 이와 같은 경우 개변력이 큰 스프링은 사용할 수 없으며 시트 구조를 견고하고 세밀하게 가공하여 기밀을 보장하는 구조가 아니면 안 된다.

본 발명은 진동이 심하고 극저온 상황에서 누설이 없도록 하는 체크 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명은 유체의 흐름에서 내부 차압이 크게 발생하지 않도록 유로를 설계하며 내부 기밀용 스프링의 탄성이 크지 않아도 기밀유지를 할 수 있는 체크 밸브를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 닫힌 상태를 나타낸 체크 밸브의 단면도

도 2 는 본 발명의 하부 가이드에 대한 평면도

도 3 은 본 발명의 하부 가이드에 대한 단면도

도 4 는 본 발명의 체크 밸브가 열린 상태의 단면도

도 5 는 본 발명의 시트와 몸체 가공 전 단면도

도 6 은 본 발명의 시트와 몸체 가공 후 단면도

도 7 은 본 발명의 시트 위치를 나타낸 단면도

도 8 은 본 발명의 시트에 대한 설치상태 상세도

［도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명］

1 : 밸브 몸체2 : 시트

1' : 1차측2' : 2차측

3 : 스풀4 : 시트 홀더

5 : 가이드6 : 시트 보울트

7 : 보울트 체결부8 : 스프링

본 발명은 도 1과 같이 가스의 흐름 방향인 1차측(1')과, 가스의 역류방향인 2차측(2') 사이에 설치된 체크밸브(10)를 통해서 가스가 1차측(1')에서 2차측(2')으로 흐르게 되고 가스의 흐름이 없는 상황에서는 스프링(8)의 탄성력에 의해 스풀(3)이 시트(2)에 닿아서 2차측(2')에서의 가스의 역류를 방지하도록 구성한다.

본 발명은 협소한 배관 사이에 설치되며 고유량을 만족하도록 구성하였기에 밸브 몸체(1)가 일반 산업용 체크밸브와 달리 유로 방향보다 짧게 구성되어 있으며, 유로 형성을 실제 배관 면적과 동일하게 구성하고 유체의 흐름에 방해가 되지 않도록 밸브 몸체(1) 내부가 유선형으로 구성되어 있다.

체크밸브(10)의 기본 특성은 2차측(2')의 역류 방지를 목적으로 하며, 기밀유지를 위해 스풀(3)과 시트(2)가 선접촉을 하도록 구성되어 있다.

스풀(3)의 구성은 몸체 무게를 줄이기 위해 스풀(3)의 머리를 접시형태로 형성하여 시트(2)와 닿아서 기밀용으로 사용하고 축방향으로 축(12)을 돌출시켜 유로 면적을 최대한 크게 하도록 작은 직경의 원기둥 형태로 구성되어 있다.

스풀(3)이 진동과 유로 방향, 로켓 비행 방향에 무관하게 작동하도록 가이드(5)가 설치되어 있다.

가이드(5)의 형상은 도 2, 3 과 같이 스풀(3)의 상측으로 돌출된 원기둥 형태의 축(12)이 조립되도록 가이드축(11)을 길게 돌출시켜 가이드축(11)과 축(12)의 조립으로 스풀(3)의 진동을 안정적으로 잡아 주도록 되어 있으며, 1차측(1')에서 가스가 흐를 때 스풀(3)이 최대한 유로를 넓게 구성하기 위해 밸브 몸체(1)의 중간부분에 위치하도록 도 4 와 같이 가이드 길이가 설계되어 있다.

스풀(3)이 기밀을 위해 닿는 선접촉 시트(2)는 Kel-F 재질로 극저온에서 기밀이 유지되며, 유로가 큰 면적에서도 기밀을 확실하게 하기 위해 시트(2)를 시트 보울트(6)로 고정하도록 되어 있다.

시트(2)의 기밀유지를 위해 체크밸브(10) 제작시 특별히 도 5와 같이 밸브 몸체(1)와 밸브 시트(2)를 가공 전 시트 보울트(6)로 고정시키어 일체형이 되도록 조립한 상태를 유지하고,

밸브 몸체(1)와 시트(2)가 한 형태를 구성한 후 가공하여 도 6과 같이 밸브 몸체(1)와 시트(2)의 가공오차를 없도록 하여 도 7, 8 과 같이 시트(2)가 밸브 동심원에 정확히 맞게 함으로써 밸브 작동으로 인하여 변형에 의해 발생될 수 있는 누설을 확실하게 방지하는 것이다.

본 발명은 진동이 심하고 밸브의 방향과 극저온 환경 등 특수 산업 및 민간 산업에서도 효과적으로 응용할 수 있는 것이다.

본 발명은 밸브 몸체의 유로는 유선형으로 설계하고 스풀과 시트 형상은 최대한 납작하게 설계하여 연결관의 직경이 크고 설치 공간이 협소한 부분에 맞으며 실제 설치 관 직경과 동일한 면적은 항상 유지하도록 하는 것이다.

본 발명은 스풀에 대한 하부 가이드를 중심에 설치하고 스풀과 가이드 사이를 미세 오차 범위만으로 제작하며 스풀의 정지 위치를 주기 위해 몸체 중심선까지 가이드를 설치하여 심한 진동 및 고조에 관계없이 유체의 역류를 방지하는 것이다.

본 발명은 시트를 보울트로 고정하도록 하고 시트를 몸체 가공시 함께 하여 몸체와 시트의 가공오차를 없도록 하고,

시트를 밸브의 동심원에 정확히 오도록 하여 부품의 가공오차에 의해 발생하는 누설을 방지하는 것이다.

따라서, 본 발명은 진동, 밸브의 방향에 관계없이 1차측 유로 형성 및 2차측 유체 역류 방지를 제공하는 것이다.

Claims (3)

1. 내부가 유선형으로 형성된 밸브 몸체(1)와,

   상기 밸브 몸체(1)의 2차측(2)에서 시트 보울트(6)로 고정되는 시트(2)와,

   상기 밸브 몸체(1)의 1차측(1')에 설치되며 스풀(3)과의 사이에 스프링(6)이 설치되는 가이드(5)와,

   상기 가이드(5)에 결합되며 시트(2)와 접촉으로 2차측(2)의 기밀을 유지하는 스풀(3)로 구성됨을 특징으로 하는 내진동 극저온용 체크 밸브.
2. 제1항에 있어서, 스풀(3)의 일측으로 돌출된 축(12)이 가이드(5)의 가이드축(11)과 축방향으로 길게 조립되어 밸브의 내진동과 설치 방향에 관계없이 고유량을 흘려 보내거나 2차측(2')의 역류방지를 위해 접시형태로 형성됨을 특징으로 하는 내진동 극저온용 체크 밸브.
3. 제1항에 있어서, 시트(2)를 시트 보울트(6)로 밸브 몸체(1)와 일체형으로 고정한 후 함께 가공하여 밸브 몸체(1)와 시트(2)사이의 가공 오차를 없도록 함을 특징으로 하는 내진동 극저온용 체크 밸브.