LP 용기용 과류방지밸브(excess flow valve)

과류방지밸브(excess flow valve)는 탱크 등에서 가연성 액체나 가스가 대량으로 유출되는 것을 방지하기 위해 설치하는 밸브. 유출량이 일정치를 초과하게 될 경우 밸브는 자동적으로 폐쇄된다.

 

 

 

LP 용기용 과류방지밸브(excess flow valve)

 

관련 법규

KGS FU 434 액화석유가스 자동차 연료장치의 시설·기술·검사 기준

2.3.3.2 용기밸브

2.3.3.2.2 기화기방식 및 기체분사방식 자동차 연료장치의 액출구 밸브에는 다음 중 어느 하나에 해당하는 과류방지밸브를 설치한다.

(1) 폐지유량 6L/min 이하 (프로판환산), 폐지차압 0.05 MPa 이하에서 작동하는 것으로서 균압노즐을 설치한 경우 노즐 직경은 1mm 이하인 것

(2) 폐지유량 6L/min 이하(프로판환산), 폐지차압 0.05 MPa 이하에서 작동하는 것으로서 복귀기능이 있는 것

 

2.3.3.2.3 액분사방식 자동차 연료장치의 액출구밸브에는 다음 중 어느 하나의 과류방지밸브를 장착한다. 

(1) 폐지유량 8L/min 이하(프로판환산), 폐지차압 0.09 MPa 이하에서 작동하는 것으로서 균압노즐을 설치한 경우, 폐지 후 유량이 차압 0.7 MPa에서 0.5 L/min 이하인 것

(2) 폐지유량 8 L/min 이하(프로판환산), 폐지차압 0.09 MPa 이하에서 작동하는 것으로서 복귀기능이 있는 것

 

2.3.3.2.4 액출구밸브에는 그 본체의 눈에 띄기 쉬운 곳에 괴류방지밸브를 장착하였다는 것을 표시하는 부호(E,F,V)를 각인하고, 그 핸들은 액출구 밸브임을 표시하기 위하여 적색으로 도색한다.

 

 

KGS AA313 2020 과류차단형 액화석유가스용 용기밸브 제조의 시설·기술·검사 기준 

3.8.3.2 과류차단성능

과류차단기구의 작동성능은 압축공기를 사용하여 다음 기준에 적합한 것으로 한다. 

3.8.3.2.1 과류차단기구가 작동하는 공기유량(온도 20℃, 1기압에서의 수치. 이하 같다)의 범위는 다음과 같다. 

(1) 용기내의 압력이 0.1㎫일 때, 2㎥/h 이상 2.7㎥/h 이하

(2) 용기내의 압력이 1㎫일 때,  4.3㎥/h 이상 6.3㎥/h 이하

3.8.3.2.2 용기 전도시 과류차단기구가 작동하는 공기유량은 다음과 같다. 

(1) 용기내의 압력이 0.1㎫일 때 2.7㎥/h 이하

(2) 용기내의 압력이 1㎫일 때 6.3㎥/h 이하

3.8.3.2.3 과류차단기구가 작동한 후의 공기 누출량은 용기 내 압력이 0.07㎫ 이상 1.5㎫ 이하의 범위 내에서 5L/h이하인 것으로 한다.

 

 

과류차단원리 및 작동

다음 그림 1은 현재 사용되고 있는 일반 밸브의 개략을 보였다. 그림에서 보는바와같이 상단에 부착된 밸브핸들을 회전시키면 스핀들과 연결된 스템이 밸브 본체의 돌출부와 이격되어 가스의 통로가 확보되고 가스가 흐르는 구조로 되어있다. 따라서 호스나 조정기의 장착과 상관없이  밸브 핸들의 단순 조작으로 가스의 유출을 만들 수 있는 구조로 되어있다.

 

<그림 1> LP Gases cylinder valve of present use

 

 

그림 2는 개량된 과류밸브로서 기존의 일반밸브에 비해 안전변의 위치를 하단부를  이동시키고, 충전구와 차단변 사이에 돌출구를 만들었다. 이 돌출구에 차단변이 설치되어 과류가 발생되면, 삽입된 모듈로 인하여 압력의 변화가 발생되고, 이 구동력으로 인하여 모듈이 위로 상승하게 된다. 이때 모듈의 상단에 부착된 차단변이 돌출구와 접촉되어 밸브내의 가스 통로를 폐쇄함으로써 가스의 흐름이 정지하게 된다. 

 

<그림 2> The improved  overuse cutoff valve 

 

 

삽입된 모듈은 3개의 부분으로 분류되는데,헤드와 수직봉, 그리고 고정체로 나눌수 있다. 헤드부위의 직경과 밸브 몸체 내경으로 형성되는 통로부위의 급격한 체적변화는 압력의 저하를 가져오고, 이것이 구동력으로 작용되어 모듈의 상승작용을 일으키는 것이다. 이 부분의 확대된 그림을 그림 3에 보였다.

그림 3에서 보는 바와 같이 모듈이 상승하게 되면 헤드의 하단에 장착된 차단변과 밸브 몸체 내부의 하단에 형성시킨 돌출부가 서로 밀착되어 가스의 흐름이 정지하게 되고, 치후에는 용기의 내압이 2차적으로 차단변을 밀착시켜 줌으로서 가스의 흐름을 완벽하게 차단시켜 준다. 따라서 고압가스 안전관리기준통합고시에서 규정해 놓은 용기밸브 차단규정을 헤드의 직경과 밸브몸체의 내경을 조정함으로서 인위적으로 조절할 수 있다.

 

 

<그림 3> The intervals of cutoff protrusion and cutoff sheet(A-A’  showed head height)

 

 

그림 4는 개폐에 따르는 밸브의 작동을 보여주고 있다.

(1)의 경우는 밸브핸들을 잠근경우로 가스의 흐름이 완전히 차단된 상태를 보여주고 있다.

(2)의 경우는 비록 밸브 핸들을 오픈하여 밸브는 열려 있지만 과류가 발생되어 삽입모듈의 헤드에 장착된 차단변에 의하여 가스의 흐름이 정지된 상태를 보여주고 있다. 이와 같이 가스의 흐름이 차단된 경우에 밸브 핸들을 닫은 후 다시 개방해 줌으로써, 밸브의 작동은 자연스럽게 원상태로 되돌릴 수 있다. 그러나 또 다시 과류가 발생되면 역시 밸브는 자동적으로 다시 차단되는 구조로 되어 있다. 

 

<그림 4> Operation of overuse cutoff valve of LP gasses cylinders.

 

Reference : 1. 임종국, 허문회, LP 가스 용기용 안전밸브 개발

                    2. KGS FU 434 액화석유가스 자동차 연료장치의 시설·기술·검사 기준