KR100497257B1 - 다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체 - Google Patents

Abstract

설치비용이 저렴하고 간단한 구조를 가지면서, 일측으로부터 유입되는 유체를 2 또는 3방향까지 선택적으로 유출시킬 수 있는 다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 볼 밸브 조립체 구조가 개시되어 있다. 그러한 다방향 볼 밸브의 볼 구조는, 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 반대방향인 제2수평 방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1 수평방향과는 대체로 하프 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공을 구비함에 의해,상기 제1,2,3관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음"ㅗ" 형상을 이루고, 상기 제1,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y"형상을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체{ball structure in multi-way ball valve and valve assembly therefore}

본 발명은 다방향 볼 밸브에 관한 것으로, 일측으로부터 유입되는 유체를 다방향으로 선택적으로 유출시킬 수 있는 다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체에 관한 것이다.

통상적으로, 3방향 밸브의 경우, 양방향 밸브 3개가 결합되어 있는 구조이거나, 3방향을 단속함에 있어서도 모든 경우의 수를 제어할 수는 없는 구조이거나, 또한 3방향을 단속함에 있어 모든 경우의 수를 제어할 수 있는 구조일 경우에는 상당히 복잡하고 부피가 큰 밸브 조립체로서 구현되기 때문에, 비용면에서나, 설치공간적으로 불리함이 뒤따르는 문제가 있어왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 다방향 볼 밸브가 갖는 문제점들을 해소할 수 있는 다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 유입되는 유체를 2 또는 3방향까지 선택적으로 유출시킬 수 있는 다방향 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조원가가 저렴하면서도 설치공간상의 제약이 적으며 모든 경우의 수에 대한 유로 제어가 가능한 다방향 볼 밸브의 볼 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태(aspect)에 따라, 다방향불 밸브의 볼 구조는, 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 반대방향인 제2수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 하프 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공을 구비함에 의해,상기 제1,2,3관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음 "ㅗ" 형상을 이루고, 상기 제1,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y"형상을 이루도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따른 다방향 볼 밸브의 볼 구조는, 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 반대방향인 제2수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 하프 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공과; 상기 볼의 구심에서 상기 제1,2,3,4관통공 각각의 중심선과는 수직방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제5관통공을 구비함에 의해, 상기 제1,2,3관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음 "ㅗ" 형상을 이루고, 상기 제1,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y"형상을 이루어, 1입력 3출력 밸브 조립체의 하우징내에 어느 한 각도를 이루며 설치된 경우에 상기 제5관통공을 통해 유입된 유체가 상기 제1,2,3,4 관통공중 3개의 관통공들을 통해 동시에 유출되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 구성들에 따르면, 보다 간단한 구조를 가지며 3개의 양방향 밸브를 1개로써 완전 대체할 수 있는 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체가 제공되어, 설치공간상의 제약이 획기적으로 줄어들고 설치 비용이 현저히 줄어드는 이점이 있다.

상기한 본 발명의 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 구조상의 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 다방향 볼 밸브의 밸브 조립체의 구조를 보인 도면들이다. 여기서, 도 1a는 상기 밸브 조립체의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 절단선 X-X'방향을 따라 취한 수직단면도이다.

도 1a 및 도 1b를 함께 참조하면, 볼(10)이 1입력 2출력 밸브 조립체의 하우징(20)내에 수용되어 있는 것이 보여진다. 상기 볼(10)은, 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공(10c)과, 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공(10a)과, 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 반대방향인 제2수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공(10b)과, 상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 하프 직각(45도)을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공(10d)을 구비함에 의해, 상기 제1,3,4관통공들(10c,10b,10d)이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y" 형상을 이루고, 상기 제1,2,3관통공들(10c,10a,10b)이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음 "ㅗ"형상을 이루고 있다. 그러므로, 상기 제2,3,4관통공들(10a,10b,10d)은 대문자 "Y" 형상을 이루게 된다.

상기 하우징(20)에는 상기 볼의 수평면에 맞추어 "T"형상을 이루는 관통공들(20c,20a,20b)이 형성되어 있다. 상기 볼(10)을 45도 단위로 회전시키기 위해 스템(6)이 상기 볼(10)의 상부 표면에 형성된 홈에 끼워지고, 손잡이(2)는 상기 스템(6)에 연장 설치된 보울트에 체결되어지는 너트(4)에 의해 고정된다. 0링(14)은 상기 스템(6)의 외경에 조립되어 상기 스템(6)과 상기 하우징(20) 사이의 기밀을 유지할 수 있게 하는 역할을 한다. 시트(22)는 상기 볼(10)과 상기 하우징(20)사이에 조립되어 유체의 기밀이 완전하도록 유체누설을 방지한다. 미설명된 부호(8)은 개도마다 임시적 고정역할을 하는 스토퍼이고, 부호(12)는 회전각도별 유로개폐상태 표시를 가리킨다. 또한 참조부호 23a,23b는 조립시에는 하나로 합체되고 해체시에는 나뉘어지는 하부 및 상부 하우징을 각기 가리킨다.

상기한 볼 밸브 조립체는 구조가 간단하므로, 우선적으로 설치 공간을 적게 차지한다. 따라서, 비교적 협소한 공간내에 설치가능하며, 수두손실에 크게 영향을 받지 않는 곳, 예를 들어 보일러용 온수전환 밸브, 도로매설용 가스 밸브, 차량용 풍향 조절밸브 등에 채용될 수 있다. 또한, 45도 단위로 제어됨에 따라 90도로 개폐되는 타 볼 밸브에 비해 개폐여부의 확실성이 떨어질 수 있으나, 이는 핸들부에 회전각도별 유로개폐 상태를 표시하고 45도 단위로 스프링 스토퍼 홈을 설치하는 것에 의해 충분히 해소될 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 45도 단위로 개폐제어할 경우에 밸브 하우징 형태별 볼의 형상들을 각기 보인 도면들이다. 즉, 도 2a의 경우는 밸브 하우징의 형상이 대문자 "T" 형상일 때, 도 2b의 경우는 상기 밸브 하우징의 형상이 대문자 "Y" 형상일 때, 그리고 도 2c는 소문자"y"형상 일 때를 각기 보인 것이다. 도 2a의 경우에는 10-1,10-2,10-3,10-4에 각기 보여지는 바와 같이 4가지 형상의 볼 구조가 채용될 수 있고, 도 2b의 경우에는 10-1',10-2'에 각기 보여지는 바와 같이 2가지 형상의 볼 구조가 채용될 수 있다. 또한, 도 2c의 경우에는 10-1"에 보여지는 바와 같이 1가지 형상의 볼 구조가 채용가능하다.

상기 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에서, 10-1과 10-1', 10-2와 10-2'는 상기 제2,3,4 관통공들이 "Y" 형을 이루고 1,2,3 관통공들이 "ㅗ" 형을 이루는 볼 구조에 각기 대응된다. 또한, 10-3과 10-4는 상기 1,2,3 관통공들이 "ㅗ" 형을 이루고 1,3,4 관통공들이 "y"형을 이루는 볼 구조에 각기 대응되며, 10-1"는 상기 2,3,4 관통공들이 "y"형을 이루고 1,3,4관통공들이 "Y"형을 이루는 볼 구조에 대응된다.

도 3a 및 도 3b는 각기 도 1a의 볼 밸브의 회전각도별 유로 개폐를 순서대로 나타낸 도면 및 볼의 구조를 보인 사시도이다.

먼저, 도 3a를 참조하면, "Y"형상의 볼(10)을 "T"형상의 하우징(20)에 적용한 경우에 0도에서 315도 까지 45도 단위로 변화되는 유로개폐가 순서대로 나타나있다. 0도에서는 도면을 기준으로 좌,우,상 방향으로 모두 3개의 유로를 갖는다.

이 때, 3개의 유로중 하나의 유로로 유체가 유입되면 나머지 2개의 유로는 유출구가 된다. 계속하여, 45도의 개도에서는 모든 유로가 차단된다. 90도의 개도에서는 좌,상의 유로가 개방되어 1입력 1출력 밸브의 역할을 하게된다. 각기 135,225,315도의 개도에서는 상기 45도의 개도와 마찬가지로 모든 유로가 상기 볼(10)에 의해 차단된다. 180도의 개도에서는 좌,우 유로가 형성되고, 270도의 개도에서는 우,상 유로가 형성됨을 알 수 있다.

도 3b는 볼(10)의 구조를 보인 사시도로서, "Y"형상을 갖는 볼의 경우에 부호 10c는 상기 제1관통공에 대응되고, 부호 10a는 상기 제2관통공에 대응되며, 부호 10b는 상기 제3관통공에 대응된다. 부호 10d는 상기 제4관통공에 대응된다. 부호 10-2,10-3은 상기 볼(10)을 45도 단위로 회전시키기 위해 도 1b의 스템(6)의 일단이 끼워지는 홈의 측면 및 바닥면을 각기 보여준다. 결국, 상기 볼(10)의 홈은 상기 수평면과는 직각을 이루며 상기 구심을 가로지르는 수직축을 따라 상기 볼이 회전할 수 있도록 하기 위해, 도 1b에서와 같이 최상부에 설치됨을 알 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 다방향 볼 밸브의 밸브 조립체의 구조를 보인 도면들이다. 여기서, 도 4a는 상기 밸브 조립체의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 절단선 X-X'방향을 따라 취한 수직단면도이다.

도 4a 및 도 4b의 구조는, 볼의 관통공(11) 및 하우징의 유체 유입구(21)가 추가적으로 형성된 것을 제외하면, 도 1a 및 도 1b의 구조와 동일하다. 이에 따라, 볼의 구심에서 상기 제1,2,3,4관통공 각각의 중심선과는 수직방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제5관통공(11)을 구비함에 의해, 상기 제1,3,4관통공들(10c,10b,10d)이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y" 형상을 이루고, 상기 제1,2,3관통공들(10c,10a,10b)이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음 "ㅗ"형상을 이루고 있다. 그러므로, 상기 제2,3,4 관통공들(10a,10b,10d)은 대문자 "Y" 형상을 이루게 된다.

따라서, 1입력 3출력 밸브 조립체의 하우징(20)내에 어느 한 각도를 이루며 설치된 경우에 상기 제5관통공(11)을 통해 유입된 유체가 상기 제1,2,3,4 관통공중 3개의 관통공들을 통해 동시에 유출된다.

상기한 1입력 3출력 볼 밸브 조립체 역시 구조가 간단하므로, 우선적으로 설치 공간을 적게 차지한다. 따라서, 비교적 협소한 공간내에 설치가능하며, 수두손실에 크게 영향을 받지 않는 곳, 예를 들어 보일러용 온수전환 밸브, 도로매설용 가스 밸브, 차량용 풍향 조절밸브 등에 채용될 수 있다.

도 5a는 도 4a의 볼 밸브의 회전각도별 유로 개폐를 순서대로 나타낸 도면으로서, 상기 "Y"형상의 볼(10)을 "T"형상의 하우징(20)에 적용한 경우에 0도에서 315도 까지 45도 단위로 변화되는 유로개폐가 순서대로 나타나있다. 0도에서는 도면을 기준으로 좌,우,상 방향으로 모두 3개의 유료를 갖는다. 이 때, 3개의 유로 모두는 유출구가 되며, 제5관통공(11)은 유입구가 된다. 계속하여, 45도의 개도에서는 우 방향으로 1개의 유로를 갖는다. 90도의 개도에서는 좌,상의 유로가 개방되어 1입력 2출력 밸브의 역할을 하게된다. 135도에서는 상방향의 유로가, 180도에서는 좌,우 방향으로의 유로가, 225도에서는 좌 방향으로의 유로가, 270도에서는 우, 상 유로가 각기 형성되고, 315도의 개도에서는 모든 유로가 상기 볼(10)에 의해 차단된다. 이와 같이, 모든 경우의 수, 즉 2³ = 8가지 경우 모두 유효한 출력을 가지게 됨을 알 수 있다.

도 5b 및 도 5c는 볼 및 밸브 하우징의 형상들에 따른 유로형성 예를 보인 도면들로서, 대문자 "Y" 또는 소문자 "y"형상의 유로방향으로 다양하게 변화를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

도 5d는 상기 도 4a의 볼(10)의 구조를 보인 사시도로서, "Y"형상을 갖는 볼의 경우에 부호 10c는 상기 제1관통공에 대응되고, 부호 10a는 상기 제2관통공에 대응되며, 부호 10b는 상기 제3관통공에 대응된다. 부호 10d는 상기 제4관통공에 대응되며, 부호 11는 상기 제5관통공에 대응된다. 부호 10-2,10-3은 상기 볼(10)을 45도 단위로 회전시키기 위해 도 4b의 스템(6)의 일단이 끼워지는 홈의 측면 및 바닥면을 각기 보여준다.

상기한 본 발명은 예시된 도면을 위주로 한 실시 예에 의거하여 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능하다는 것은 명백하다. 예를 들어, 볼 내부 및 외관의 형상이나 구조를 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 사안에 따라 달리 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 구조에 따르면, 수두 손실을 크게 고려할 필요가 없는 경우에 보다 간단한 구조를 가지며 3개의 양방향 밸브를 1개로써 완전 대체할 수 있는 볼 밸브의 볼 구조 및 밸브 조립체가 제공되어, 설치 공간상의 제약이 획기적으로 줄어들고 설치 비용을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 다방향 볼 밸브의 밸브 조립체의 구조를 보인 도면들

도 2a 내지 도 2c는 밸브 하우징 형태별 볼의 형상들을 각기 보인 도면들

도 3a 및 도 3b는 각기 도 1a의 볼 밸브의 회전각도별 유로 개폐를 순서대로 나타낸 도면 및 볼의 구조를 보인 사시도

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 따른 다방향 볼 밸브의 밸브 조립체의 구조를 보인 도면들

도 5a는 도 4a의 볼 밸브의 회전각도별 유로 개폐를 순서대로 나타낸 도면

도 5b 및 도 5c는 볼 및 밸브 하우징의 형상들에 따른 유로형성 예를 보인 도면들

도 5d는 상기 도 4a의 볼의 구조를 보인 사시도

Claims (12)

1. (삭제)
2. (삭제)
3. (삭제)
4. (삭제)
5. (삭제)
6. (삭제)
7. 다방향 볼 밸브의 볼 구조에 있어서:

   상기 다방향 볼 밸브의 내부에 설치되는 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공과;

   상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공과;

   상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 반대방향인 제2수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공과;

   상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 하프 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공과;

   상기 볼의 구심에서 상기 제1,2,3,4관통공 각각의 중심선과는 수직방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제5관통공을 구비함에 의해,

   상기 제1,2,3관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 한글모음 "ㅗ" 형상을 이루고, 상기 제1,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y"형상을 이루어, 1입력 3출력 밸브 조립체의 하우징내에 어느 한 각도를 이루며 상기 볼이 설치된 경우에 상기 제5관통공을 통해 유입된 유체가 상기 제1,2,3,4 관통공중 3개의 관통공들을 통해 동시에 유출되도록 한 것을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.
8. 제7항에 있어서, 상기 볼은 다방향 볼 밸브 조립체의 형성 시 상기 제5관통공을 통하는 유입구를 제외하고 영어 알파벳 대문자 "T" 또는 영어 알파벳 대문자 "Y" 형상의 하우징에 결합됨을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.
9. 제8항에 있어서, 상기 볼은 45도씩 회전할 때 마다 유로를 차단하여 유체의 유출을 없도록 하거나, 유로를 개방하여 최소 1방향 내지 최대 3방향으로의 유출을 허용함을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.
10. 다방향 볼 밸브의 볼 구조에 있어서:

    상기 다방향 볼 밸브의 내부에 설치되는 볼의 구심에서 제1수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제1관통공과;

    상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 하프 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제2관통공과;

    상기 볼의 구심에서 상기 제1수평방향과는 대체로 직각을 이루면서 상기 볼의 구표면까지 형성된 제3관통공과;

    상기 볼의 구심에서 상기 제2관통공과는 반대인 제2수평방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제4관통공과;

    상기 볼의 구심에서 상기 제1,2,3,4관통공 각각의 중심선과는 수직방향으로 상기 볼의 구표면까지 형성된 제5관통공을 구비함에 의해,

    상기 제2,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 소문자 "y" 형상을 이루고, 상기 제1,3,4관통공들이 함께 동일한 수평면상에서 영어 알파벳 대문자 "Y" 형상을 이루어, 1입력 3출력 밸브 조립체의 하우징내에 어느 한 각도를 이루며 상기 볼이 설치된 경우에 상기 제5관통공을 통해 유입된 유체가 상기 제1,2,3,4 관통공중 3개의 관통공들을 통해 동시에 유출되도록 한 것을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.
11. 제10항에 있어서, 상기 볼은 다방향 볼 밸브 조립체의 형성 시 상기 제5관통공을 통하는 유입구를 제외하고 영어 알파벳 소문자 "y" 형상의 하우징에 결합됨을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.
12. 제11항에 있어서, 상기 볼은 45도씩 회전할 때 마다 유로를 차단하여 유체의 유출을 없도록 하거나, 유로를 개방하여 최소 1방향 내지 최대 3방향으로의 유출을 허용함을 특징으로 하는 다방향 볼 밸브의 볼 구조.