KR100467140B1 - 하프 볼 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하프 볼 밸브에 관한 것으로서, 조립개구를 갖는 중공공간과, 상기 중공공간과 외부를 통행하도록 상기 조립개구의 대향 측에 형성되는 스템개구와, 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 형성되는 제1연결홀을 갖는 바디; 상기 제1연결홀을 개방하는 개방위치와 상기 제1연결홀을 차단하는 폐쇄위치간을 회전 가능하도록 상기 조립개구를 통해 상기 바디의 중공공간에 수용되며, 상기 개방위치에서 상기 제1연결홀과 연결되는 유로가 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 관통 형성된 볼; 상기 스템개구를 따라 상기 바디 외측의 조절레버와 상기 볼을 연결하는 스템; 상기 볼의 유로와 연결되는 제2연결홀을 가지며, 상기 조립개구 측에서 상기 중공공간을 덮도록 상기 바디에 결합되는 바디캡; 및 상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽 사이에 개재되는 패킹;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 볼의 크기를 작게 할 수 있고, 관로 내부의 유로를 차단하더라도 관로 내부를 흐르는 유체가 볼의 유로 내에 갇히지 않으며, 데드 스페이스가 발생하지 않을 뿐만 아니라 스페이스 필러에 의해 볼과 바디 사이를 틈새없이 밀봉하는 것이 가능하여 유로를 통해 이송되는 유체가 틈새에 잔류하여 침착(沈着)되지 않도록 하고, 관로 상에 설치된 상태에서 볼 밸브의 입구측으로 유입되는 유체 유입량과 출구측으로 유출되는 유체 유출량에 차이가 전혀 없는 풀 보어(Full Bore) 방식의 개념을 실현할 수 있다.

Description

하프 볼 밸브{Half ball valve}

본 발명은, 하프 볼 밸브에 관한 것으로서, 각종 관로 상에 설치되어 관로내부에 흐르는 유체를 개폐시키는 하프 볼 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 볼 밸브는, 관로 상에 설치되어서 관로 내부에 흐르는 유체를 단속하는 것으로서, 이러한 볼 밸브는 바디의 내부에 마련된 밸브시트 상에서 회전 작동하는 볼에 의하여 관로 내에 흐르는 유체의 유로를 개폐하는 것이다.

볼 밸브는 작동방식에 따라 수동식과 전동식으로 구분되어지며, 볼 밸브는 각종 공기조화기의 팬 코일이나 열 교환기, 자동 개폐밸브 또는 제어밸브 보호, 각종 유체장치 또는 기기류 보호, 급수 및 급탕, 자판기 등에 아주 범용적으로 사용되는 것으로서 볼에 의하여 관로 내부로 흐르는 유체를 단속하는 것이다.

볼 밸브와 관련하여 다양한 크기와 다양한 구조의 액체관 및 액체탱크용의 밸브는 이미 잘 알려져 있다. 대부분의 경우 볼, 예를 들어 볼과 바디 사이에 틈새 또는 데드 스페이스(dead space:액체가 괴는 곳)가 형성되지 않는 것이 요구되는데, 밸브를 개폐하는 과정에서 이러한 틈새 등으로 유체가 유입될 수 있고 틈새 또는 데드 스페이스(dead space:액체가 괴는 곳)에 잔류된 유체에 의하여 다른 유체가 통과 시에 유체가 오염될 수 있기 때문이다. 그러나 볼과 바디 사이에 틈새나 데드 스페이스(dead space:액체가 괴는 곳)가 형성되지 않도록 하는 것은 양호한 조립성을 가져야 하며 또한 유로를 차단했을 때 양호한 수밀 유지 특성을 가져야하고 유로의 개폐시 비교적 적은 운전토크를 요하는 볼밸브에 있어서 용이하지가 않다.

한국 등록실용신안공보 등록번호 제0269119호에는 바디에 형성된 입구연결홀과 출구연결홀에 설치된 한 쌍의 밸브시트 상에서 조절레버의 조작에 의하여 회전하여 유로를 개폐시키는 볼이 개시되어 있다. 이 볼 밸브의 경우에는 밸브시트와 볼 사이는 양호한 수밀 유지 특성을 가지나 볼과 바디 사이에 틈새 또는 데드 스페이스가 있어 밸브를 폐쇄한 경우 볼 내의 유로에 유체가 갇히게 되며 이러한 유체는 볼과 바디 사이의 틈새에 유입되어 침착(沈着)되게 된다.

그리고 DE 9408156 U1에는, 바디에 형성된 연결홀과 동축적으로 볼 내에 형성된 유로를 갖는 볼을 수용하는 반구형의 중공공간을 한정하는 바디의 내측벽을 완전히 덮는 패킹을 구비한 하프형 볼 밸브가 개시되어 있다. 이 밸브에서는 폴리테트라플루오로에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene : P.T.F.E)로 제작된 이러한 패킹이 유체가 볼과 바디 사이의 틈새에 유입되어 침착(沈着)되는 것을 방지한다. 그러나 패킹이 손상되는 경우 패킹 전체를 새것으로 대체하여야 하며, 유로를 차단한 때에는 볼 내의 유로를 통과하던 유체가 볼 내의 유로에 갇히게 되는 문제점이 있다.

또한, 한국 등록실용신안공보 등록번호 제0138535호에도 하프 볼 밸브가 개시되어 있다. 여기에 개시된 하프 볼 밸브는, 내부에 중공공간을 형성하고 입구연결홀과 출구연결홀이 형성된 바디와, 입구연결홀과 출구연결홀을 개방하는 개방위치와 폐쇄하는 폐쇄위치 사이를 회전 가능하도록 하우징의 중공공간에 수용되며 개방위치에서 입구연결홀과 출구연결홀과 연결되는 유로가 관통 형성된 반구형의 볼과, 하우징의 하부에 배치되어 중공공간을 폐쇄하는 덮개를 구비한다. 그리고 볼이 폐쇄위치에 위치할 때 입구연결홀과 출구연결홀을 덮도록 돔 형상의 하부를 가지는 밀봉요소가 볼의 외측면의 일부 영역, 즉 볼 내의 유로의 축선에 거의 직교되는 볼의 외측면 영역에 결합되어 있다. 그러나 이러한 하프 볼 밸브에 있어서도 밀봉요소가 결합되어 있지 않은 볼의 외측면과 하우징 사이에는 틈새가 발생하여 유로를 개폐하기 위해 볼을 회전하는 과정에서 이 틈새에 유체가 유입되게 되며, 유로를 차단한 때에는 볼 내의 유로를 통과하던 유체가 볼 내의 유로에 갇히게 된다. 볼 내의 유로에 갇힌 유체는 볼의 외측면과 바디의 틈새에 유입되어 틈새에 침착되게 된다. 또한 볼의 외측면에 밀봉요소를 구비하도록 해야하므로 볼의 크기가 커지게 된다.

이와 같이, 종래의 볼 밸브 또는 하프 볼 밸브에 있어서는, 볼의 치수가 크며, 관로 내부의 유로를 차단하는 경우 관로 내부를 흐르는 유체가 볼의 유로 내에 갇히게 되는 문제점이 있으며, 유로를 개폐하기 위해 볼을 회전하는 과정에서 볼의 내부 유로를 통과하는 유체가 바디와 볼의 틈새 또는 데드 스페이스(dead space:액체가 괴는 곳)에 유입되어 잔류하여 침착(沈着)됨으로써, 스템으로 연결된 조절레버를 통하여 볼을 회전시킬 경우 볼의 개폐가 원활하지 못하여 볼 밸브의 작동 상에 문제가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 관로 내부에 처음 이송되는 유체가 바디와 볼의 틈새 또는 데드 스페이스(dead space)에 잔류하고 있으므로 관로 내부에 다른 물성을 지닌 유체를 이송하거나 또는 다른 색상을 지닌 유체를 이송할 경우에 바디와 볼의 틈새 또는 데드 스페이스에 잔류하는 초기 이송 유체와 혼합되어서 나중에 이송하는 유체의 물성이나 색상을 변하게 하는 문제점이 있었다. 그러므로 종래의 볼 밸브가 설치된 관로에서, 초기에 관로 내부에 유체를 이송하다가 동일한 관로를 통해 다른 물성을 지닌 유체나 다른 색상을 지닌 유체를 이송할 경우에는관로 상에 설치된 볼 밸브를 분해하여 바디와 볼 사이의 틈새 또는 데드 스페이스에 잔류하는 초기 이송 유체를 모두 깨끗이 클리닝한 후, 볼 밸브를 재조립하여서 관로 내부에 초기와 다른 물성과 다른 색상을 지닌 유체를 이송해야만 하는 단점을 지니고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 볼의 크기를 작게 할 수 있고, 관로 내부의 유로를 차단하더라도 관로 내부를 흐르는 유체가 볼의 유로 내에 갇히지 않으며, 데드 스페이스가 발생하지 않을 뿐만 아니라 스페이스 필러에 의해 볼과 바디 사이를 틈새없이 밀봉하는 것이 가능하여 유로를 통해 이송되는 유체가 틈새에 잔류하여 침착(沈着)되지 않도록 하고, 관로 상에 설치된 상태에서 볼 밸브의 입구측으로 유입되는 유체 유입량과 출구측으로 유출되는 유체 유출량에 차이가 전혀 없는 풀 보어(Full Bore) 방식의 개념을 실현할 수 있는 하프 볼 밸브를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 사시도,

도 2는 도 1의 분해 사시도,

도 3은 도 1의 평면도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도,

도 5는 도 4의 볼이 90° 회전된 상태를 도시한 단면도,

도 6은 도 4의 볼이 180° 회전된 상태를 도시한 단면도,

도 7은 앵글 타입으로 형성된 본 발명의 제2실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도,

도 8은 용기 바닥의 배출용 밸브로 형성된 본 발명의 제3실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도,

도 9는 절두 원추형의 볼을 구비한 본 발명의 제4실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하프 볼 밸브 10 : 바디

11 : 슬리브 12 : 제1연결홀

13 : 밀폐커버 14 : 제3연결홀

15 : 링패킹 16 : 오링(O-Ring)패킹

17 : 플랜지 파이프 18 : 스템개구

18a : 걸림홈 19 : 나사

20 : 바디캡 21 : 볼트

22 : 제2연결홀 23 : 오링(O-Ring)패킹

24 : 그루브 27 : 플랜지 파이프

30 : 볼 31 : 쇼울더

32 : 유로 33 : 볼패킹

40 : 스템 41 : 스템패킹

43 : 걸림부재 50 : 패킹(=스페이스 필러)

51 : 플랜지 52 : 개구

60 : 조절레버 61 : 연장봉

63 : 홀더부재 65 : 걸림부

70 : 위치지시부 71 : 회전판

72 : 위치결정홈 73 : 지시부재

75 : 음유발부재 80 : 로킹부재

상기 목적은, 본 발명에 따라, 조립개구를 갖는 중공공간과, 상기 중공공간과 외부를 통행하도록 상기 조립개구의 대향 측에 형성되는 스템개구와, 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 형성되는 제1연결홀을 갖는 바디; 상기 제1연결홀을 개방하는 개방위치와 상기 제1연결홀을 차단하는 폐쇄위치간을 회전 가능하도록 상기 조립개구를 통해 상기 바디의 중공공간에 수용되며, 상기 개방위치에서 상기 제1연결홀과 연결되는 유로가 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 관통 형성된볼; 상기 스템개구를 따라 상기 바디 외측의 조절레버와 상기 볼을 연결하는 스템; 상기 볼의 유로와 연결되는 제2연결홀을 가지며, 상기 조립개구 측에서 상기 중공공간을 덮도록 상기 바디에 결합되는 바디캡; 및 상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽 사이에 개재되는 패킹;을 포함하는 것을 특징으로 하는 하프 볼 밸브에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 하프 볼 밸브의 볼은 거의 반구형인 볼, 원추형 또는 원통형의 볼로 이루어질 수 있으며, 여기에서 기술된 반구형 볼은 정확한 기하학적 형태의 볼을 의미하는 것이 아니며, 완전한 구형을 형성하지 않는 볼 또는 반구형보다 약간 큰 볼도 여기에 포함된다.

여기서, 상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽은 거의 상보형으로 형성되는 것이 볼과 바디 사이의 틈새 또는 데드 스페이스가 발생하지 않도록 하는데 바람직하다.

그리고, 상기 패킹은 일체로 형성되어 있는데, 상기 패킹은, 상기 제1연결홀의 구간에서 개구를 가지며 상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽에 밀착 개재되는 스페이스 필러인 것이 바람직하다. 이에 의하여 볼과 바디 사이를 틈새없이 밀봉하는 것이 가능하므로 하프 볼 밸브에는 완전히 중공공간이 존재하지 않으며 관로 내부의 유체가 틈새에 유입되어 침착(沈着)되지 않게 된다. 그리고 이러한 스페이스 필러는 개방력이나 차단력을 증가시키지 않고도 전체 개폐구간에서 균일한 회전토크를 실현시킨다.

또한, 상기 스페이스 필러는, 다양한 합성수지 재질로 제작될 수 있으나 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene : P.T.F.E)의재질로 박막 성형 방식과 같은 간단한 방법으로 제작된다.

그리고, 상기 스페이스 필러는, 상기 바디와 상기 바디캡 사이에서 끼워져 고정되도록 외측으로 절곡된 플랜지를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 볼 내의 유로는 상기 스템에 대하여 30°에서 60° 사이의 각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 이 중에서도 약 45°의 각도로 경사지게 형성되는 것이 가장 바람직하다.

그리고, 상기 바디의 제1연결홀과 상기 바디캡의 제2연결홀은 동축적으로 형성될 수도 있고, 상기 바디캡의 제2연결홀은 상기 제1연결홀의 중심축선에 대해 대략 90°의 각도를 가지는 중심축선을 갖도록 할 수도 있으며, 상기 바디캡의 제2연결홀은 상기 스템과 동축적으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 바디캡 내에 위치하는 제2연결홀의 경사는 본 발명에 따른 하프 볼 밸브가 어떤 방식으로 사용되는지에 따라 결정된다. 따라서 유체가 직선으로 통과하는 경우에는 제1연결홀과 제2연결홀이 동축적으로 형성되고, 여기서 바디캡이 180° 회전되면 제2연결홀의 축선이 제1연결홀의 축선에 대해 직각을 갖게 되어 앵글 타입의 하프 볼 밸브를 얻을 수 있게 된다. 본 발명에 따른 하프 볼 밸브가 용기(tank)를 위한 배출용 볼 밸브 또는 이와 유사한 목적으로 사용되는 경우에는 제2연결홀은 스템에 대해 동축적으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 바디에는 상기 스템의 중심축을 회전축선으로 하여 상기 제1연결홀로부터 90°, 180°, 270° 회전된 위치 중 적어도 하나의 위치에 형성되는 제3연결홀을 더 구비하도록 하면 멀티웨이 분배기를 얻을 수 있는데, 가장 바람직하게는 180° 회전된 위치에 제3연결홀을 마련하는 것이다. 멀티웨이 분배기로 사용하지 않는 경우 상기 제3연결홀은 상기 제3연결홀에 수용되는 밀폐커버에 의해 밀폐되며, 상기 밀폐커버와 상기 볼 사이에는 유로의 직경 이상의 직경을 갖는 링패킹이 설치될 수 있다.

또한, 상기 바디는 반구형의 외측 윤곽(outside contour)을 가지며, 상기 바디의 스템개구가 형성되는 슬리브를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 바디캡에는 환형의 그루브가 형성되며, 상기 볼의 바디캡측 단부에는 상기 바디캡의 그루브에 수용되는 환형의 쇼울더를 가질 수 있다. 이를 통해 볼의 중심위치결정이 실현된다. 상기 바디캡의 그루브와 상기 볼의 쇼울더 사이에는 오링(O-ring) 패킹이 삽입된다.

한편, 상기 조절레버는, 상기 스템과 결합되는 연장봉; 상기 연장봉의 축선방향에 대해 교차하는 방향으로 상기 연장봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 홀더부재;를 포함하도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 하프 볼 밸브는, 상기 제1연결홀에 대한 상기 볼의 위치를 표시하는 위치지시부를 더 포함하도록 구성할 수 있는데, 상기 위치지시부는, 상기 스템에 대해 고정되어 상기 스템의 회전시 연동되어 회전하며 테두리부에 회전 중심을 향해 소정 깊이만큼 함몰된 위치결정홈이 복수개 형성된 회전판; 상기 바디에 고정되어 상기 회전판의 상부의 일정 지점을 지시하는 지시부재; 및 상기 회전판의 테두리부를 따라 탄성 접촉되도록 상기 회전판의 중심을 향해 탄성이동 가능하게 상기 바디에 결합되어 상기 위치결정홈으로 수용될 때에 상기 테두리부와충돌하여 음이 발생되는 음유발부재를 포함하도록 구성하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 하프 볼 밸브는, 상기 회전판의 측부에서 상기 회전판의 위치결정홈에 걸림유지되는 잠금위치와 해제되는 해제위치 사이를 슬라이딩 가능하게 상기 바디에 결합되는 로킹부재를 더 구비하도록 하면 조절레버에 힘이 가해지더라도 볼이 회전되지 않게 되어 필요한 경우 일정한 위치에서 계속 유지되게 할 수 있다.

본 발명에 따른 하프 볼 밸브는 측정공학이나 제어공학 분야에서 샘플채취를 위해 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 하프 볼 밸브에는 유닛의 조립 부품 또는 파이프라인에서 잔류 액체를 비우기 위해 사용되는 세척용 연결 파이프라인이 연결될 수도 있다.

본 발명에 따른 하프 볼 밸브는 예를 들어 화학, 생화학, 약학, 식료품 산업, 화장품 산업, 도금 산업, 잉크 및 페인트 산업, 분석공학, 의학, 고순도 가스기술, 멸균기술, 저온유체 기술 분야와 같은 다양한 분야에서 다양한 크기로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 하프 볼 밸브는 차단 상태에서도 항상 유체의 유입관과 배출관 사이에 연결 유로가 존재하여 차단된 상태에서 별도의 감압장치가 필요하지 않다는 장점이 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1실시 예에 따른 하프 볼 밸브(1)는, 반구형의 외측 윤곽을 가지며 제1연결홀(12)과 중공공간이 형성되는 바디(10)와, 제1연결홀(12)을 개방하는 개방위치와 차단하는 폐쇄위치간을 회전 가능하도록 바디(10)의 중공공간에 수용되며 개방위치에서 제1연결홀(12)과 연결되는 유로(32)가 관통 형성된 볼(30)과, 스템개구(18)를 따라 볼(30)의 외면으로부터 연장돌출된 스템(40)과, 볼(30)의 유로(32)와 연결되는 제2연결홀(22)을 가지며 조립개구 측에서 중공공간을 덮도록 바디(10)에 결합되는 바디캡(20)과, 볼(30)의 외측면과 바디(10)의 내측벽에 밀착 개재되는 일체형의 패킹 즉 본 실시 예에서의 스페이스 필러(50)와, 바디(10)의 외측에서 스템(40)과 결합되어 볼(30)을 작동시키는 조절레버(60)와, 제1연결홀(12)에 대한 볼(30)의 위치를 표시하여 외부에서 볼(30)의 중공공간 내에서 위치를 인식하도록 하는 위치지시부(70)와, 바디(10)에 결합되어 조절레버(60)에 힘이 가해져도 볼(30)이 회전되지 못하도록 하는 로킹부재(80)를 구비한다.

바디(10)는, 볼(30)의 조립을 위한 조립개구를 갖는 중공공간과, 중공공간과 외부를 통행하도록 조립개구의 대향 측에 관통 형성되는 스템개구(18)와, 스템개구(18)의 축선에 대해 경사지게 형성되는 제1연결홀(12)과, 스템(40)의 중심축을 회전축선으로 하여 제1연결홀(12)로부터 90°, 180°, 270° 회전된 위치에 형성되는 제3연결홀(14)들과, 스템개구(18)가 내측에 형성되어 있는 슬리브(11)를 갖는다. 본 실시 예에서 제1연결홀(12)과 제3연결홀(14)들은 스템개구(18)의 축선에 대해 약 45°의 각도로 바디(10)를 관통하면서 형성된다. 그리고 제1연결홀(12)에는 플랜지 파이프(17)가 삽입되어 용접되고 제3연결홀(14)들에는 각 제3연결홀(14)을 밀폐하는 밀폐커버(13)가 수용된다. 밀폐커버(13)에는 그루브가 형성되어 있으며 이 그루브에는 스페이스 필러(50)의 외측면에 접하는 링패킹(15)이 수용되고 그루브의 외측부에 있는 밀폐커버(13)의 바닥에는 오링(O-Ring)패킹(16)이 삽입 설치된다. 밀폐커버(13)는 계단형 개구에서 나사(19)로 고정되며, 링패킹(15)은 유로(32)의 직경 이상의 직경을 갖는다. 물론 멀티웨이 밸브 또는 멀티웨이 분배기로 사용되는 등과 같이 제3연결홀(14)을 개방하여야 하는 경우에는 밀폐커버(13)는 제거되게 된다. 이와 같이 하프 볼 밸브(1)를 멀티웨이 밸브 또는 멀티웨이 분배기로 사용하기 위해서, 밀폐커버(13)와 링패킹(15)을 제거하여 제3연결홀(14)이 개방되도록 한 상태에서 볼(30)을 스템개구(18)의 축선을 회전축선으로 하여 회전시키면, 유로(32)는 볼(30)의 회전위치에 따라 제1연결홀(12)과 제3연결홀(14)에 선택적으로 연결될 수 있다. 즉, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 유로(32)가 제1연결홀(12)과 연결된 상태에서, 볼(30)을 스템개구(18)의 축선을 회전축선으로 하여 180°회전시키면, 유로(32)가 도 6에 도시된 바와 같은 위치에 위치하게 되므로, 상술한 바와 같이 밀폐커버(13)와 링패킹(15)이을 제거되어 있게 되면, 유로(32)는 스템(40)의 중심축을 회전축선으로 하여 제1연결홀(12)로부터 180°회전된 위치에 형성된 제3연결홀(14)에 연결되게 된다.

그리고 볼(30)은 바디(10)의 내측벽의 형상과 거의 상보되는 반구형의 형상으로서 바디(10)의 중공공간에 수용될 때 바디(10) 내측벽에 밀착되며, 스템(40)에 연결되고 바디(10)의 외측에 위치한 조절레버(60)에 의해 바디(10)의 중공공간 내에서 회전하게 된다. 이러한 볼(30)은, 바디(10)의 제1연결홀(12)을 개방하는 개방위치와 차단하는 폐쇄위치간을 회전 가능하도록 조립개구를 통해 바디(10)의 중공공간에 수용되며, 개방위치에서 제1연결홀(12)과 연결되는 유로(32)가 스템개구(18) 또는 스템(40)에 대해 경사지게 내측에 관통 형성되어 있다. 볼(30) 내의 유로(32)의 지름은 바디(10)에 형성된 제1연결홀(12) 지름과 동일 또는 거의 동일하며, 볼(30) 내의 유로(32)는 약 45°로 스템(40)에 대하여 경사지게 형성되어 있다. 따라서 밸브가 개방된 때, 즉 제1연결홀(12)을 볼(30)이 개방시킨 상태에서 볼(30)의 유로(32)는 제1연결홀(12) 쪽으로 향하여 제1연결홀(12)과 동축적으로 연결되게 된다. 한편, 볼(30)의 저면에는 후술할 바디캡(20)의 그루브(24)에 수용되는 환형의 쇼울더(31)가 형성되어 있으며, 쇼울더(31)의 내측에는 볼패킹(33)이 부착되어 볼(30)과 바디캡(20) 사이에 배치되게 된다.

스템(40)은 스템개구(18)를 따라 볼(30)의 외면으로부터 돌출 연장되어 스템개구(18)를 관통하여 바디(10)의 외측에 자유단이 놓이게 된다. 스템(40)의 자유단에는 조절레버(60)가 결합되어 있으며, 슬리브(11)의 내측과 스템(40) 사이에는 스템패킹(41)이 개재된다. 스템패킹(41) 하부의 스템개구(18)에는 걸림홈(18a)이 스템개구(18)의 내측 둘레를 따라 형성되고 스템(40)에는 이에 대응하여 스템(40)의 축선에 가로로 탄성변위되는 걸림부재(43)가 설치된다. 이로써 스템(40)이 스템개구(18)에서 자리를 잡게 되면 걸림부재(43)가 걸림홈(18a)에 걸리게 된다. 그러나 이러한 걸림은 걸림부재(43)의 탄성력을 이기는 힘이 스템(40)에 가해지면 해제되게 된다.

또한 바디캡(20)은 조립개구 측에서 중공공간을 덮도록 바디(10)에 결합되는데, 볼(30)의 유로(32)와 연결되는 제2연결홀(22)이 중앙영역에 형성되어 있고, 외측 둘레를 따라 전술한 볼(30)의 쇼울더(31)를 수용하도록 쇼울더(31)에 대응되는 환형의 그루브(24)가 형성되어 있다. 바디캡(20)은 볼트(21)에 의하여 바디(10)에 결합되며, 본 실시 예에서 제2연결홀(22)은 제1연결홀(12)과 마찬가지로 그 축선이 스템(40)에 대해 약 45°의 각도를 가지며 제1연결홀(12) 쪽을 향하고 있다. 제2연결홀(22)의 지름은 제1연결홀(12)의 지름과 거의 동일하며, 제2연결홀(22)에도 플랜지 파이프(27)가 삽입되어 나사결합되거나 용접된다. 그리고 전술한 바와 같이 그루브(24)에는 볼(30)의 쇼울더(31)가 수용되는데, 바디캡(20)의 그루브(24)와볼(30)의 쇼울더(31) 사이에는 오링(O-Ring)패킹(23)이 삽입된다.

패킹 즉 본 실시 예에서의 스페이스 필러(50)는, 일체로 형성된 것으로서, 제1연결홀(12)의 구간에서 개구(52)를 가지며, 볼(30)의 외측면과 바디(10)의 내측벽 사이에서 볼(30)의 외측면과 바디(10)의 내측벽에 밀착 개재된다. 즉 스페이스 필러(50)는 일체로 즉 한 조각(One Piece)으로 형성되어 제1연결홀(12)을 제외하고는 볼(30)의 외측면 거의 전부를 덮도록 볼(30)의 외측면과 바디(10)의 내측벽에 설치된다. 그리고 스페이스 필러(50)의 자유단은 절곡되어 플랜지(51)가 형성되고 이 플랜지(51)는 바디(10)와 바디캡(20) 사이에 꼭 끼워지게 된다. 그리고 스페이스 필러(50)는 다양한 재질로 제작될 수 있는데, 본 실시 예에서는 합성수지 재질의 탄력성이 좋은 폴리테트라플루오로에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene : P.T.F.E) 재질을 사용하여 박막 성형 방식(foil casting method)으로 제작된다.

한편 조절레버(60)는, 스템(40)에 결합되는 연장봉(61)과, 연장봉(61)의 축선방향에 대해 거의 직교하는 방향으로 연장봉(61)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 홀더부재(63)를 갖는다. 연장봉(61)의 자유단의 단부에 관통공(61a)이 형성되고 관통공(61a)에 홀더부재(63)가 슬라이딩 가능하게 관통 결합되어 있다. 홀더부재(63)의 단부에는 걸림부(65)가 형성되어 홀더부재(63)가 길이방향으로 연장봉(61)에 대해 상대 이동할 때에 관통공(61a)으로부터 완전히 빠지게 되는 것을 방지한다. 조절레버(60)를 회전시키면 회전력이 스템(40)에 전달되고 스템(40)과 연결된 볼(30)이 바디(10)의 중공공간에서 회전하게 되는데, 만약 홀더부재(63)를 잡고 볼(30)을 회전시킬 때 주위에 있는 배관 등과 부딪히는 등의 간섭이 발생하면 홀더부재(63)를 관통공(61a)에 대해 슬라이딩시켜 반대편으로 뽑은 다음 반대편에서 홀더부재(63)를 잡고 돌릴 수 있도록 하고 있다.

위치지시부(70)는, 테두리부의 일부 영역이 회전 중심을 향해 소정 깊이만큼 함몰된 위치결정홈(72)이 4개 형성되어 있으며 연장봉(61)의 하부에서 스템(40)에 결합되어 스템(40)의 회전시 연동되어 회전하는 회전판(71)과, 바디(10)에 고정되어 회전판(71)의 상부의 일정 지점을 지시하는 지시부재(73)와, 회전판(71)의 중심을 향해 탄성이동 가능하도록 지시부재(73)의 하부에서 바디(10)에 결합되어 회전판(71)의 테두리부를 따라 접촉되는 음유발부재(75)를 갖는다. 음유발부재(75)는 원통형 수용부재(75b)에 탄성가압되어 수용설치된 스프링(75a)의 앞쪽에서 타격볼(75c)이 원통형 수용부재(75b)에 장착된 구조로서, 스프링(75a)의 탄성력에 의해 타격볼(75c)이 회전판(71)의 테두리부에 접촉되어 있게 된다. 만약 볼(30)의 회전에 연동되어 회전판(71)이 회전하다가 타격볼(75c)이 위치결정홈(72)으로 수용되게 되면 타격볼(75c)이 스프링(75a)의 탄성력에 의해 위치결정홈(72)이 형성된 테두리부와 충돌하여 음이 발생하게 된다. 따라서 사용자는 이 소리를 듣고서 조절레버(60)로 볼(30)을 회전시키는 것을 멈출 수 있게 된다.

로킹부재(80)는 지시부재(73)가 결합된 바디(10)로부터 대략 90° 회전된 위치에서 바디(10)에 상하로 슬라이딩 가능하게 결합되어 있다. 로킹부재(80)는 돌출부가 상단에 구비되어 있으므로 로킹부재(80)를 밑으로 눌러 돌출부(81)가 위치결정홈(72)에 걸림유지되게 하면 볼(30)이 회전되지 못하게 된다. 이로써 조절레버(60)에 힘을 가해지더라도 볼(30)이 회전하지 않게 되어 볼(30)을 일정한위치에 계속 유지시킬 수 있게 된다.

이러한 구성에 의하여, 조절레버(60)를 잡고 조절레버(60)를 회전시키면 조절레버(60)에 연결된 스템(40)과 스템(40)에 연결된 볼(30)이 회전하여 제1연결홀(12)을 볼(30)이 개방 또는 폐쇄시키게 된다. 도 5는 도 3의 볼이 90° 회전된 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 도 3의 볼이 180° 회전된 상태를 도시한 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바에서도 알 수 있듯이, 종래의 하프 볼 밸브 또는 볼 밸브와 달리 유로(32)가 차단된 상태에서도 유체가 볼(30) 내의 유로(32)에 갇혀 있지 않게 된다. 한편, 조절레버(60)로 볼(30)을 회전시킬 때 작업자는 위치지시부(70)를 통해 볼(30)이 개방위치 또는 폐쇄위치에 있는 지를 알 수 있게 되며 회전판(71)의 위치결정홈(72)에 음유발부재(75)가 위치할 때마다 발생되는 소리를 듣고서 조절레버(60)를 보다 용이하게 작동할 수 있게 된다.

도 7은 앵글 타입으로 형성된 본 발명의 제2실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 바디캡(20)이 제1실시 예의 위치에서 180° 회전된 상태임을 알 수 있다. 이를 통해 제2연결홀(22)의 축선이 제1연결홀(12)의 축선에 대해 직각으로 배치되는데, 이런 방식으로 소위 앵글 타입의 하프 볼 밸브(1)가 형성된다.

도 8은 용기 바닥의 배출용 밸브로 형성된 본 발명의 제3실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도로서, 제1실시 예와 동일한 구성요소에는 동일부호가 사용되며 다소 변경된 부분에는 'b'가 부가되어 지시된다. 여기서, 바디캡(20)의 제2연결홀(22b)이 스템(40)의 축에 대해 동축적으로 형성되어 있음을 알 수 있다.바디캡(20)은 배출홀(29b)을 갖는 용기(29)의 커버 하단면에 나사로 결합되는데, 배출홀(29b)은 제2연결홀(22)과 정렬된다. 이런 하프 볼 밸브(1b)는 배출용 볼 밸브로서 사용된다.

도시된 실시 예들의 경우 하프 볼 밸브를 통해 단지 유로(32)만 차단 또는 개방할 수 있다. 하지만 예를 들어 도면에서 각각의 밀폐커버(13)가 나사로 고정되는 바디(10) 내의 개구 구간, 즉 제3연결홀(14)에 다른 볼 밸브를 연결할 수도 있다. 이런 방식으로는 멀티웨이 볼 밸브 또는 멀티웨이 분배기를 얻을 수 있다.

도 9는 절두 원추형의 볼을 구비한 본 발명의 제4실시 예에 따른 하프 볼 밸브의 단면도로서, 제1실시 예와 동일한 구성요소에는 동일부호가 사용되며 다소 변경된 부분에는 'c'가 부가되어 지시된다. 본 실시 예의 하프 볼 밸브(1c)에서는 바디(10c)에 절두 원추형의 볼(30c)이 중공공간에 회전 가능하게 수용된다. 이에 상응하게 몇 가지 부품들은 도 1과 그 형상이 다르게 구성된다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않지만 절두 원추형 볼(30c) 대신에 원통형 볼이 사용될 수도 있다.

이상과 같이, 제1연결홀(12)의 구간에서 개구를 갖는 일체형 패킹 즉 스페이스 필러(50)를 바디(10)와 볼(30) 사이에 개재시키고 반구형의 볼(30)을 바디(10)의 중공공간에서 회전 가능하도록 수용시키며 볼(30)의 유로(32)와 바디(10)의 제1연결홀(12)을 스템(40)에 대하여 경사지게, 가장 바람직하게는 45°로 경사지게 형성하고 바디캡(20)에는 볼(30)의 유로(32)와 연결되는 제2연결홀(22)을 형성함으로써, 관로 내부의 유로(32)를 차단하더라도 관로 내부를 흐르는 유체가 볼(30)의 유로(32) 내에 갇히지 않으며, 데드 스페이스가 전혀 발생하지 않을 뿐만 아니라 스페이스 필러(50)에 의해 볼(30)과 바디(10) 사이를 틈새없이 밀봉하는 것이 가능하여 유로(32)를 통해 이송되는 유체가 틈새에 잔류하여 침착(沈着)되지 않게 할 수 있다.

전술한 실시 예들에서는 바디(10)의 제1연결홀(12) 및 볼(30) 내의 유로(32)가 스템(40)의 축선에 대하여 약 45°의 각도로 경사지게 형성되어 바디캡(20)의 제2연결홀(22)과 볼(30) 내의 유로(32)가 연결되는 것에 대하여 상술하였으나, 바디(10)의 제1연결홀(12) 및 볼(30) 내의 유로(32)가 스템(40)의 축선에 대하여 90°보다 작은 각도, 바람직하게는 30°에서 60° 사이의 각도로 형성되어 바디캡(20)의 제2연결홀(22)과 볼(30) 내의 유로(32)가 연결될 수 있음은 당연하다. 이러한 각도로 제1연결홀(12) 및 볼(30) 내의 유로(32)를 형성하기 위해서는 필요한 경우 볼(30)의 크기와 모양을 다소 변경시키거나 스템(40)과 간섭이 발생하지 않도록 주의해야 할 것이다.

그리고 전술한 실시 예들에서는 볼(30)의 외측면과 바디(10)의 내측벽 사이에 개재되는 패킹이 스페이스 필러(50)인 것에 대하여 상술하였으나, 이는 볼(30)과 바디(10) 사이를 틈새없이 밀봉하기 위한 것이므로 이러한 목적을 달성할 수 있다면 패킹은 볼(30)의 외측면에 부착 또는 코팅될 수도 있으며 바디(10)의 내측벽에 부착 또는 코팅될 수도 있음은 물론이다.

전술한 실시 예들에서는 바디(10)에 제3연결홀(14)이 형성된 것에 대하여 상술하였으나 제3연결홀(14)은 바디(10)에 형성하지 않을 수 있음은 당연하다.

또한, 전술한 실시 예들에서는 조절레버(60)가 연장봉(61)에 관통공(61a)이형성되고 홀더부재(63)가 관통공(61a)을 슬라이딩 가능하게 관통공(61a)에 설치되는 것에 대하여 상술하였으나, 홀더부재(63)에 길이방향으로 긴 홈이 형성되고 연장봉(61)이 홈에 관통 설치되어도 홀더부재(63)가 연장봉(61)에 대해 상대이동 가능하게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 볼의 크기를 작게 할 수 있고, 관로 내부의 유로를 차단하더라도 관로 내부를 흐르는 유체가 볼의 유로 내에 갇히지 않으며, 데드 스페이스가 발생하지 않을 뿐만 아니라 스페이스 필러에 의해 볼과 바디 사이를 틈새없이 밀봉하는 것이 가능하여 유로를 통해 이송되는 유체가 틈새에 잔류하여 침착(沈着)되지 않도록 하고, 관로 상에 설치된 상태에서 볼 밸브의 입구측으로 유입되는 유체 유입량과 출구측으로 유출되는 유체 유출량에 차이가 전혀 없는 풀 보어(Full Bore) 방식의 개념을 실현할 수 있도록 한 하프 볼 밸브가 제공된다.

Claims (20)

1. 조립개구를 갖는 중공공간과, 상기 중공공간과 외부를 통행하도록 상기 조립개구의 대향 측에 형성되는 스템개구와, 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 형성되는 제1연결홀과, 상기 스템의 중심축을 회전축선으로 하여 상기 제1연결홀로부터 90°, 180°, 270°회전된 위치 중 적어도 하나의 위치에 형성되는 제3연결홀을 가지며, 반구형의 외측 윤곽(outside contour)을 갖는 바디;

   상기 조립개구를 통해 상기 바디의 중공공간에 상기 스템개구의 축선을 회전축선으로 하여 회전 가능하게 수용되며, 그 회전위치에 따라 상기 제1연결홀과 제3연결홀에 선택적으로 연결 가능하도록 상기 스템개구의 축선에 대해 경사지게 관통 형성된 유로를 구비하는 볼;

   상기 스템개구를 따라 상기 바디 외측의 조절레버와 상기 볼을 연결하는 스템;

   상기 볼의 유로와 연결되는 제2연결홀을 가지며, 상기 조립개구 측에서 상기 중공공간을 덮도록 상기 바디에 결합되는 바디캡; 및

   상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽 사이에 개재되는 패킹;을 포함하며,

   상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽은 거의 상보형으로 형성되며, 상기 패킹은 일체로 형성되어 있는 하프 볼 밸브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 패킹은, 상기 제1연결홀의 구간에서 개구를 가지며 상기 볼의 외측면과 상기 바디의 내측벽에 밀착 개재되는 스페이스 필러인 하프 볼 밸브.
5. 제4항에 있어서,

   상기 스페이스 필러는 폴리테트라플루오로에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene : P.T.F.E)로 성형되는 하프 볼 밸브.
6. 제4항에 있어서,

   상기 스페이스 필러는 박막 성형 방식(foil casting contour)으로 성형되는 하프 볼 밸브.
7. 제4항에 있어서,

   상기 스페이스 필러는, 상기 바디와 상기 바디캡 사이에서 끼워져 고정되도록 외측으로 절곡된 플랜지를 구비하는 하프 볼 밸브.
8. 제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 볼 내의 유로는 상기 스템에 대하여 30°에서 60° 사이의 각도로 경사지게 형성되는 하프 볼 밸브.
9. 제1항에 있어서,

   상기 바디의 제1연결홀과 상기 바디캡의 제2연결홀은 동축적으로 형성되는 하프 볼 밸브.
10. 제1항에 있어서,

    상기 바디캡의 제2연결홀은 상기 제1연결홀의 중심축선에 대해 대략 90°의 각도를 가지는 중심축선을 갖는 하프 볼 밸브.
11. 제1항에 있어서,

    상기 바디캡의 제2연결홀은 상기 스템과 동축적으로 형성되는 하프 볼 밸브.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,

    상기 제3연결홀은, 상기 제3연결홀에 수용되는 밀폐커버에 의해 밀폐되며, 상기 밀폐커버와 상기 볼 사이에는 유로의 직경 이상의 직경을 갖는 링패킹이 더 구비되는 하프 볼 밸브.
14. 제1항에 있어서,

    상기 바디는, 상기 바디의 스템개구가 형성되는 슬리브를 구비하는 하프 볼 밸브.
15. 제1항에 있어서,

    상기 바디캡에는 환형의 그루브가 형성되며, 상기 볼의 바디캡측 단부에는 상기 바디캡의 그루브에 수용되는 환형의 쇼울더를 구비하는 하프 볼 밸브.
16. 제15항에 있어서,

    상기 바디캡의 그루브와 상기 볼의 쇼울더 사이에는 오링(O-ring)패킹이 삽입되는 하프 볼 밸브.
17. 제1항에 있어서,

    상기 조절레버는,

    상기 스템과 결합되는 연장봉;

    상기 연장봉의 축선방향에 대해 교차하는 방향으로 상기 연장봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 홀더부재를 포함하는 하프 볼 밸브.
18. 제1항에 있어서,

    상기 제1연결홀에 대한 상기 볼의 위치를 표시하는 위치지시부를 더 포함하는 하프 볼 밸브.
19. 제18항에 있어서,

    상기 위치지시부는,

    상기 스템에 대해 고정되어 상기 스템의 회전시 연동되어 회전하며 테두리부에 회전 중심을 향해 소정 깊이만큼 함몰된 위치결정홈이 복수개 형성된 회전판;

    상기 바디에 고정되어 상기 회전판의 상부의 일정 지점을 지시하는 지시부재; 및

    상기 회전판의 테두리부를 따라 탄성접촉되도록 상기 회전판의 중심을 향해 탄성이동 가능하게 상기 바디에 결합되어 상기 위치결정홈으로 수용될 때에 상기 테두리부와 충돌하여 음이 발생되는 음유발부재를 포함하는 하프 볼 밸브.
20. 제19항에 있어서,

    상기 회전판의 측부에서 상기 회전판의 위치결정홈에 걸림유지되는 잠금위치와 해제되는 해제위치 사이를 슬라이딩 가능하게 상기 바디에 결합되는 로킹부재를 더 포함하는 하프 볼 밸브.