KR100571565B1

KR100571565B1 - 볼 밸브

Info

Publication number: KR100571565B1
Application number: KR1020030067470A
Authority: KR
Inventors: 신관철
Original assignee: 신관철
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2006-04-17
Also published as: KR20030086952A

Abstract

본 발명은 유량을 제어하는 밸브 볼의 회전 지지구조를 개선함과 동시에 개폐 조작시 누수를 근본적으로 차단하고 조작 부하를 최소화시켜 내구성과 조작성을 향상시킨 볼 밸브에 관한 것으로, 일실시예로서 스템하우징(52)을 갖는 밸브몸체 (50)의 중앙에 유체통로를 개폐하는 밸브 볼(56)이 위치하고, 상기 밸브 볼(56)을 회전 조작시키기 위해 스템하우징(52)에 위치한 스템(58)을 갖는 볼 밸브에 있어서, 상기 유체통로에는 상기 밸브 볼(56)의 구면에 대향하여 면접촉하는 수지재의 볼 지지링(80,82)이 위치되고, 상기 볼 지지링(80,82)의 일측에는 일단이 밸브몸체(50)에 지지되고 타단이 해당 볼 지지링(80,82)의 단면측에 지지되어 압축반발력을 발휘하는 볼측 탄성가압수단이 각기 설치되고; 상기 스템하우징(52)에 나사결합된 조임볼트(60)와 상기 스템(58)의 플랜지(58a) 사이에 설치되어 압축반발력을 발휘하는 스템측 탄성가압수단을 설치하고, 상기 스템(58)의 플랜지(58a)와 스템하우징(52)측 바닥과의 사이에는 하나 이상의 미끄럼 요철(64a,66a)로 결합되어 상기 스템측 탄성가압수단의 가압력으로 면접촉하고 있는 수지재로 제작된 한쌍의 상, 하측 요철결합링(64,66)이 배치되고, 상기 상측 요철결합링(64)과 스템(58)측 플랜지(58a)의 사이 그리고 상기 하측 요철결합링(66)과 스템하우징(52) 바닥과의 사이에 각기 돌기라인(68b,70c)을 갖는 고무패킹(68,70)이 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.

밸브, 볼 밸브, 전동모터, 온수보일러

Description

볼 밸브{Ball valve}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 볼 밸브의 조립단면도.

도 2a,2b는 본 발명에 따른 볼 밸브의 조립단면도로서 밸브 열림 및 닫힘 상태도.

도 2c는 본 발명에 따른 볼 밸브 몸체의 변형예시도.

도 3은 도 2a의 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 볼 밸브의 사용상태도.

도 5는 본 발명의 볼 밸브에 적용되는 상측 고무패킹의 단면도.

도 6은 본 발명의 볼 밸브에 적용되는 하측 고무패킹의 단면도.

도 7은 본 발명의 볼 밸브에 적용되는 요철결합링의 요철 결합 확대도.

도 8은 본 발명의 볼 밸브에 적용되는 볼측 탄성가압수단의 변형예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

52 : 스템하우징

56 : 밸브 볼

58 : 스템

60 : 조임볼트

62 : 코일형 스프링

64,66: 요철결합링

68,70 : 고무팽킹

80,82 : 볼 지지링

84,86 : 코일형 스프링

84a : 중공부

본 발명은 볼 밸브에 관한 것으로, 특히 유량을 제어하는 밸브 볼의 회전 지지구조를 개선함과 동시에 개폐 조작시 누수를 근본적으로 차단하고 조작 부하를 최소화시켜 내구성과 조작성을 향상시킨 볼 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 볼밸브는 밸브몸체의 유체통로상에 관통된 구멍을 갖는 구형의 볼이 내설되어 있고, 이 볼은 유체통로에 배치된 볼 지지링에 밀착됨과 동시에 스템에 연결되어 회전 조작이 가능하게 되어있다.

따라서 스템의 조작방향에 따라 볼이 실링 사이에서 회전 운동하면서 유체통로를 개폐한다.

한편 종래, 온수보일러용 배관라인에 설치되는 볼밸브로서, 국내 공개실용신안공보 공개번호 제98-3966호(1998.03.30)의 볼밸브가 도 1에 나타나 있다.

이는 밸브동체(1)의 내부에 삽입한 밸브 볼(2)을 수직관부(3)의 스템(4)과 연결시켜 개폐자재되게 한 것에 있어서, 상단을 개방시킨 수직관부(3)의 내부에 스템(4)을 패킹(5)(5')과 함께 삽입하여 하단을 밸브 볼(2)에 연결시키고 상면에는 고정볼트(6)를 수직관부(3)의 내벽에 삭설한 나사(7)와 나사결합시켜서 구성된 것이다.

이러한 일반적인 볼밸브나 종래의 볼밸브의 구성을 도 1에서 살펴보면, 스템(4)을 회전 조작시키게 되면 밸브 볼(2)은 볼 지지링(10)과 면마찰을 일으키고, 이는 볼(2)의 회전시 볼 지지링(10)과의 마찰력에 의해 부하를 받게 되는 원인이 된다.

볼(2)에 기밀한 면마찰을 일으키기 위해 도 1에서 볼 지지링(10)은 접속관(11)에 의해 일정한 축력을 받게 된다.

따라서 스템(4)의 회전시 많은 회전력을 필요로 한다. 또한 볼 지지링(10)이 위치하는 부분의 가공 및 조립시 치수가 조금이라도 틀리면 볼(2)의 회전시 더 많은 토르크를 필요로 한다. 이는 장기간 사용시 볼(2) 주위로 이물질(스케일)이 끼는 경우에도 발생된다.

이로 인해 온수분배기의 전동밸브로 상기와 같은 볼밸브가 사용될 경우 전동으로 스템(4)을 조작할시 시간이 지날수록 구동모터의 힘은 약해지고 볼(2)주위로 이물질이 과다하게 끼게 되면 작동이 안되는 고장을 일으키게 된다.

또한 상기 패킹(5)(5')은 스템(4)의 잦은 회전과 온도 변화를 받게 되면 마모되어 스템(4)의 주위를 타고 누수가 생기는 원인이 된다.

그리고 누수 발생시 패킹(5)(5')을 갈아 끼울 수 있으나 사용자의 피해가 발생된 후에나 조치가 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 유체통로상에 배치된 밸브 볼의 지지구조를 개선하여 가공 및 조립시 약간의 치수오차가 발생하여도 밸브 볼의 개폐동작을 원활하게 하고 큰 토르크를 필요치 않으며, 스템 주위의 실링구조를 개선하여 조작횟수나 온도변화 및 가공 또는 조립오차에 관계없이 누수방지가 신뢰될 수 있도록 한 볼밸브를 제공함에 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예는 도 2a,2b와 같이 볼밸브를 조작하기 위한 스템(58)측의 누수방지구조를 개선하고 동시에 적은 토르크로 스템(58)의 회전 조작을 가능하게 하여 스템(58)을 도 4와 같이 원격자동구동기(100)의 전동모터(M)로 구동 제어할 시 부하를 줄이기 위한 것이다.

여기서 원격자동구동기(100)는 일례로 본 출원인이 대한민국 특허청 등록번호0347343호(2002.07.22)로 등록받은 것이 될 수 있으며, 본 발명은 이러한 원격자동구동기(100)에만 한정되는 것은 아니다.

본 실시예의 밸브몸체(50)는 스템하우징(52)을 갖는 제1몸체(53)와, 제1몸체 (53)의 유체통로(51)상에 나사결합된 제2몸체(54)로 구성되어 있다.

그리고 본 발명은 밸브몸체(50)가 도 2c와 같이 하나의 몸체로 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 밸브몸체(50)의 중앙에는 유체통로(51)를 개폐하는 구멍(56a)을 갖는 밸브 볼(56)이 위치하고, 상기 밸브 볼(56)을 회전 조작시키기 위해 스템하우징 (52)내에는 스템(58)이 회전 가능하게 위치하고 있고, 상기 스템(58)은 중앙에 원판형의 플랜지(58a)가 일체로 형성되어 있다. 이때 스템(58)은 그 하단이 볼(56)의 요홈(56b)에 끼움되어 있다. 스템(58)의 상단에는 스템(58)을 조작시키기 위한 사각단면의 조작홈(58b)이 형성되어 있다.

상기 스템하우징(52)의 상단에는 조임볼트(60)가 나사결합되어 있고, 상기 조임볼트(60)는 중앙에 스템(58)을 관통시키는 구멍(60a)을 갖고 그의 밑면에는 환상의 스프링 지지용 원형홈(60b)이 형성되어 있다.

이때 조임볼트(60)는 회전 조작을 쉽게 하도록 외주면이 도 3과 같이 다각 형태를 갖는다.

상기 조임볼트(60)의 하방에는 스템(58)이 하방의 볼(56)측으로 밀어붙여지도록 스템측 탄성가압수단이 배치되어 있다.

본 실시예에서 스템측 탄성가압수단은 코일형 압축스프링(62)으로 구성되거나 그 밖의 탄성력을 발휘하는 판형스프링으로 구성될 수 있다.

상기 압축스프링(62)은 그 일단이 조임볼트(60)의 스프링 지지용 원형홈 (60b)에 일단이 지지되어 있고 그 타단은 스템(58)의 플랜지(58a) 상면에 지지되어 있다.

상기 스템측 플랜지(58a)와 스템하우징(52)측 바닥(52b)과의 사이에는 하나 이상의 미끄럼 요철부(64a,66a)로 결합되어 상기 가압스프링(62)의 탄성반발력으로 면접촉하고 있는 수지재, 예로 불소수지(테프론)로 제작된 한쌍의 상, 하측 요철결합링(64,66)이 배치되어 있다.(도7참조)

이때 요철부(64a,66a)의 결합단면은 도 7과 같이 원형으로 구성되거나 사각으로 구성되어 일측 요부(64a)가 철부(66a)를 감싸는 형태가 된다. 그리고 실질적으로 이 요철부(64a,66a)에는 밀봉과 마찰저감 등의 목적으로 통상적인 기계 운동부분에 사용되는 윤활제가 사용됨이 바람직하다.

상기 상측 요철결합링(64)은 외주면에 상기 스템측 플랜지(58a)를 에워싸도록 절곡된 절곡부(64b)가 더 형성될 수 있다.

그리고 상기 상측 요철결합링(64)과 스템측 플랜지(58a)의 사이 그리고 상기 하측 요철결합링(66)과 스템하우징(52) 바닥과의 사이에 각기 고무패킹(68,70)이 개재되어 있다.

이때 상측 고무패킹(68)은 중앙에 스템(58)을 관통시키는 구멍(68a)을 갖고 평탄한 링형태로서 고무재 또는 실리콘으로 제작될 수 있으며, 도 5와 같이 상,하면에 누유방지를 위한 각기 원형의 돌기라인(68b)이 형성되어 있다.

또한 하측 고무패킹(70)은 중앙에 스템(58)을 관통시키는 구멍(70a)과, 상향으로 개구된 환상의 요입홈(70b)을 가지고 있고, 이 요입홈(70b)에는 상기한 하측 요철결합링(66)이 결합되어 있고, 도 6과 같이 고무패킹(70)은 요입홈(70b) 그리고 외주면과 내경 및 하면에 각기 원형의 돌기라인(70c)이 형성되어 누유방지구조를 갖는다.

미설명 부호 91,92는 누수방지용 고무링이다.

이와 같이 구성된 제1실시예는 다음과 같은 작용을 얻을 수 있다.

압축스프링(62)은 조임볼트(60)와 스템(58)의 플랜지(58a)와의 사이에서 탄성반발력을 발휘하고, 조임볼트(60)는 스템하우징(52)측에 나사결합되어 고정된 상태이기 때문에 압축스프링(62)의 하단은 스템(58)을 도 2a,2b에서 항시 하방으로 누름한다.

따라서 스템(58)에 가해지는 압축스프링(62)의 누름력은 상측 고무패킹(68)과 상, 하측 요철결합링(64,66) 그리고 하측 고무패킹(70)에 수직으로 작용한다.

그러므로 상, 하측 요철결합링(64,66)이 서로 맞물려 있는 요철(64a,66a)은 서로 밀착된 상태로 존재한다.

한편, 하측 고무패킹(70)은 돌기라인(70c)을 가지므로 스템하우징(52)의 바닥(52b)과 내벽 및 스템(58)의 외주면에 밀착되어 있게 된다.

따라서 1차로 스템(58)을 빠져나온 누수는 스템(58)에 밀착된 하측 고무패킹(70)에 의해 차단된다.

만일 여기서 고무패킹(70)을 통과하는 누수가 발생되면, 이는 다시 2차로 요철결합링(64,66)이 항시 가압스프링(62)력을 받으면서 서로 맞물려 있는 요철(64a,66a)과 고무패킹(68)의 돌기라인(68b)에 의해 차단된다.

이때 요철부(64a,66a)에는 윤활제가 발라져 있어 스템(58)의 회전시 회전이 더욱 원활하게 유지된다.

스템(58)의 회전 조작시 즉, 스템(58)을 예로 도 4의 전동모터(M)로 구동시킬 시 상측 고무패킹(68)은 마찰력에 의해 스템(58)과 상측 요철결합링(64)이 함께 회전하고, 이때 스템(58)의 하단에 연결된 볼(56)은 회전하여 밸브의 유체통로(51)를 개폐한다.

이같이 스템(58)을 회전 조작하면 회전부위 즉 요철결합링(64,66)의 요철(64a,66a)에서만 가압스프링(62)의 누름력에 의해 미끄럼 회전이 일어나므로 적은 마찰력이 발생되어 전동모터(M)에는 많은 부하가 걸리지 않는다.

따라서 본 볼밸브를 예로, 전동모터(M)로 구동시키는 난방보일러 온수제어에 사용하면 오랜 수명을 가질 수 있다.

또한 조임볼트(60)에 가공오차가 생겨 조립후 정확한 치수(L1)가 안나오더라도 가압스프링(62)이 신축적으로 그 가공오차를 흡수하므로 스템(58)의 부드럽고 원활한 회전에는 영향을 미치지 않는다.

이는 종래 스템이 수직관부에 의해 누수를 막기 위해 직접 강제적으로 많은 눌림을 받아 회전이 어렵게 되어 구동모터에 부하를 주는 것에 비해 월등히 우수한 이점을 제공함을 알 수 있다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예는 도 2a,2b와 같이 볼밸브의 밸브 볼(56)을 지지해주는 지지구조를 개선하여 상기 스템(58)을 회전 조작할시 많은 부하가 걸리지 않도록 함과 동시에 가공치수(L2)에 약간의 오차가 있더라도 스템(58)의 회전 조작에 부하를 주지 않도록 한 것이다.

도 2a,2b에 도시된 바와 같이 스템하우징(52)을 갖는 밸브몸체(50)의 중앙에 유체통로를 개폐하는 밸브 볼(56)이 위치하고, 상기 밸브 볼(56)을 회전 조작시키기 위해 스템하우징(52)에 위치한 스템(58)을 갖는 볼밸브에 있어서, 상기 유체통로에는 상기 볼(56)의 구면에 대향하여 면접촉하는 수지재 예로, 불소수지(테프론)로 제작되며 관통된 구멍(80a,82a)을 갖는 볼 지지링(80,82)이 위치되어 있다.

상기 볼 지지링(80,82)의 각 일측에는 일단이 밸브몸체(50)의 유체통로(51)측에 지지되고 타단이 해당 볼 지지링(80,82)의 단면측에 지지된 볼측 탄성가압수단으로 코일형 압축스프링(84,86)이 설치되어 있다. 또는 탄성력을 발휘하는 판형스프링으로도 설치할 수 있다.

따라서 상기 압축스프링(84,86)은 각기 해당 볼 지지링(80,82)을 볼(56)측으로 밀어붙이도록 설치되어 있다.

본 실시예에서는 밸브몸체(50)의 유체통로(51)측에 원형의 단턱(50a,50b)을 구성하고 볼 지지링(80,82)측에 원형의 단턱(80b,82b)을 구성하여 이들 단턱(50a와 80b) (50b,82b)사이에 압축스프링(84,86)을 각기 지지시켜 놓은 구조이다.

이와 같이 밸브 볼(56)의 좌우 접촉부위에 가압스프링(84,86)이 위치되어 있어, 볼(56)은 가압스프링(84,86)의 탄성 가변을 이용하여 좌, 우로 볼 지지링 (80,82)과 함께 움직일 수 있게 된다.

따라서 밸브 볼(56)과 볼 지지링(80,82)은 가압스프링(84,86)의 탄성력으로 밀착되어 있어 회전이 원활한 조건이 된다.

또한 가압스프링(84,86)이 위치되는 곳의 밸브몸체(50)에 가공 및 조립시 치수(L2)에 오차가 생기더라도 가압스프링(84,86)의 신축 작용에 의해 제1몸체(53)에 제2몸체(54)가 나사 조립후에도 밸브 볼(56)의 회전은 원활하게 된다.

이로 인해 볼(56)을 조작하게 되는 축으로 작용하는 스템(58)의 회전조작시 적은 힘으로 조작이 가능하여 결국 스템(58)을 구동시키는 전동모터(M)의 부하를 줄일 수 있다.

상기 볼측 탄성가압수단은 변형예로 도 8에 도시된 바와 같이 볼지지링 (80,82)내부에 공기, 가스등의 기체가 충진되어 있는 중공부(84a)를 갖는 것으로 구성할 수 있다.

<제3실시예>

본 발명의 제3실시예는 제1실시예와 제2실시예를 조합시켜 도 2a,2b와 같이 구성한 것으로 스템(58)의 원활하고 부하가 적은 조작이 가능토록 하며 동시에 스템(58)측 누수를 방지한 것이다.

제3실시예에 따르면 제1,2실시예의 구성 및 작용을 모두 포함하게 되므로 별도로 상세한 설명은 생략한다.

제3실시예는 볼(56)과 스템(58)이 각기 가압스프링(84,86)(62)으로 지지되므로 스템(58)의 회전 조작은 더욱 원활하며 스템(58)과 연결되는 도 4의 전동모터 (M)의 구동시 전동모터(M)에 가해지는 부하는 더욱 줄어든다.

따라서 구동모터의 수명이 길어질 뿐만 아니라 스템(58)의 주위로 누수되는 누수현상이 없어져 밸브의 내구성이 향상된다.

또한 밸브 볼(56)과 접촉하는 볼 지지링(80,82)과의 사이에 이물질이 과다하게 끼더라도 가압스프링(84,86)의 완충적 변형으로 볼(56)을 조작시키는 스템(58)에는 큰 토르크를 필요치 않는다.

따라서 본 발명은 제3실시예로서 구성됨이 최상의 모드가 되지만 제1실시예와 제2실시예중 어느 하나로도 본 발명이 구현될 수 있음은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 밸브 개폐를 조작하는 스템(58)이 압축스프링(62)력을 받도록 설치되고, 압축스프링(62)력에 의해 요철결합링(64,66)간의 요철 실링이 유지되므로 스템(58)의 부드럽고 원활한 회전 조작이 가능하고 스템(58)을 회전 조작시키는 구동원으로 이용될 수 있는 전동모터의 부하를 줄일 수 있고, 밸브 볼(56)을 좌우 양측에서 스프링수단으로 지지토록 하여 가공 및 조립치수의 오차에도 부드럽고 원활한 작동을 기대할 수 있어 밸브 볼(56)을 회전시키는 스템(58)의 조작력(토르크)을 줄일 수 있어 결국 전동모터의 부하줄임에 기여 를 하게 된다.

또한 본 발명은 스템(58)의 주위에 불소수지재로 제작된 요철결합링(64,66)이 압축스프링(62)력을 받으면서 실링을 수행하고 있어 스템(58)의 잦은 조작과 밸브몸체에서 발생되는 온도변화에도 누수가 발생되지 않는다.

Claims

스템하우징(52)을 갖는 밸브몸체(50)의 중앙에 유체통로를 개폐하는 밸브 볼(56)이 위치하고, 상기 밸브 볼(56)을 회전 조작시키기 위해 스템하우징(52)에 위치한 스템(58)을 갖는 볼밸브에 있어서,

상기 스템하우징(52)에 나사결합된 조임볼트(60)와 상기 스템(58)의 플랜지(58a) 사이에 설치되어 압축반발력을 발휘하는 스템측 탄성가압수단을 설치하고,

상기 스템(58)의 플랜지(58a)와 스템하우징(52)측 바닥과의 사이에는 하나 이상의 미끄럼 요철(64a,66a)로 결합되어 상기 스템측 탄성가압수단의 가압력으로 면접촉하고 있는 수지재로 제작된 한쌍의 상, 하측 요철결합링(64,66)이 배치되고,

상기 상측 요철결합링(64)과 스템(58)측 플랜지(58a)의 사이 그리고 상기 하측 요철결합링(66)과 스템하우징(52) 바닥과의 사이에 각기 돌기라인(68b,70c)을 갖는 고무패킹(68,70)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 볼밸브.
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스템하우징(52)을 갖는 밸브몸체(50)의 중앙에 유체통로를 개폐하는 밸브 볼(56)이 위치하고, 상기 밸브 볼(56)을 회전 조작시키기 위해 스템하우징(52)에 위치한 스템(58)을 갖는 볼밸브에 있어서,

상기 유체통로에는 상기 밸브 볼(56)의 구면에 대향하여 면접촉하는 수지재의 볼 지지링(80,82)이 위치되고,

상기 볼 지지링(80,82)의 일측에는 일단이 밸브몸체(50)에 지지되고 타단이 해당 볼 지지링(80,82)의 단면측에 지지되어 압축반발력을 발휘하는 볼측 탄성가압수단이 각기 설치되고;

상기 스템하우징(52)에 나사결합된 조임볼트(60)와 상기 스템(58)의 플랜지(58a) 사이에 설치되어 압축반발력을 발휘하는 스템측 탄성가압수단을 설치하고,

상기 스템(58)의 플랜지(58a)와 스템하우징(52)측 바닥과의 사이에는 하나 이상의 미끄럼 요철(64a,66a)로 결합되어 상기 스템측 탄성가압수단의 가압력으로 면접촉하고 있는 수지재로 제작된 한쌍의 상, 하측 요철결합링(64,66)이 배치되고,

상기 상측 요철결합링(64)과 스템(58)측 플랜지(58a)의 사이 그리고 상기 하측 요철결합링(66)과 스템하우징(52) 바닥과의 사이에 각기 돌기라인(68b,70c)을 갖는 고무패킹(68,70)이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 볼밸브.
제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스템측 탄성가압수단은 코일형 스프링(62)임을 특징으로 하는 볼밸브.
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