KR100693935B1 - 극저온용 볼 밸브 - Google Patents

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KR100693935B1
KR100693935B1 KR1020060003658A KR20060003658A KR100693935B1 KR 100693935 B1 KR100693935 B1 KR 100693935B1 KR 1020060003658 A KR1020060003658 A KR 1020060003658A KR 20060003658 A KR20060003658 A KR 20060003658A KR 100693935 B1 KR100693935 B1 KR 100693935B1
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Abstract

본 발명은 밸브 몸체의 내부에 유로가 형성되는 보올이 장착되고, 상기 밸브 몸체와 보올 사이에 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 테프론계 밸브 시이트(Seat)가 삽입되며, 이때 상기 밸브 시이트가 고정되는 시이트 홀더에는 상측에 넓은 공간부와 하측으로 작은 공간부가 각각 형성되는 오메가 형상의 공간부가 형성되어, 상기 밸브 시이트의 공간부 탄성 에너지에 의해 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 함으로써, 밸브 몸체와 접촉하여 밀폐를 유지하는 밸브 시이트의 접촉면에 경사면을 형성하여, 밸브 몸체에 보올의 삽입시 압입하중에 의해 밸브 시이트가 경사면을 따라 압축토록 되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 하며, 특히 -196℃의 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 시이트 홀더의 공간부를 통하여 탄성적으로 보상하여 밀어주어 극 저온하에서도 밸브의 기밀성능을 가일층 향상시킬 수 있도록한 극저온용 밸브에 관한 것이다.
그 기술적인 구성은, 밸브 몸체(30)와 보올(40) 사이에는 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 경사부(110)를 갖는 테프론계 밸브 시이트(100)가 상하 및 좌우측으로 각각 압입 삽입되며, 상기 밸브 시이트(100)가 고정되는 시이트 홀더(120)에는 상측에 넓은 공간부(130a)와 하측으로 작은 공간부(130b)가 각각 형성되는 공간부(130)가 형성되어, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정토록 하여 극저온 상태에서 밸브 시이트(100)의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 설치되며, 이때 상기 밸브 시이트(100)는, 테프론계 PCTFE(PolyChloroTri- Fluoroethylene)로 구성되며, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정하는 시이트 홀더(120)는, 극저온에서의 탄성 및 인장강도가 유지될 수 있는 스테인레스 스틸로 구성하고, 이때 상기 시이트 홀더(120)에 형성된 공간부(130)는 오메가 형상으로 형성되는 것을 요지로 한다.
밸브 몸체, 보올, 밸브 시이트, 시이트 홀더, 공간부

Description

극저온용 볼 밸브{Ball Valve for Cryogenic Service}
도 1은 종래 보올 밸브의 결합상태 정단면 구조도.
도 2는 종래 보올 밸브 몸체에 결합되는 보올의 요부 분해 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 극저온용 보올 밸브의 결합상태 평면 구조도.
도 4는 본 발명인 극저온용 보올 밸브 내부에 착설되는 밸브 시이트의 요부 결합상태 단면 구조도.
도 5는 본 발명의 극저온용 보올 밸브 내부에 가해지는 압력에 의한 밸브 시이트와 보올의 밀착상태를 도시한 요부 단면 구조도.
*도면의 주요부위에 대한 부호설명*
10...개폐 핸들 20...이송축
21...결합구 30...밸브 몸체
31...관로 40...보올
41...관통홀 50...패킹
100...밸브 시이트 110...경사부
120...시이트 홀더 130...공간부
본 발명은 -196℃의 극저온에서도 밸브 몸체(Valve Body)와 보올(Ball) 사이의 기밀을 유지하여 밸브의 개폐동작이 원활하게 이루어질 수 있도록한 극저온용 보올 밸브에 관한 것으로 이는 특히, 밸브 몸체의 내부에 유로가 형성되는 보올이 장착되고, 상기 밸브 몸체와 보올 사이에 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 테프론계 밸브 시이트(Seat)가 삽입되며, 이때 상기 밸브 시이트가 고정되는 시이트 홀더에는 상측에 넓은 공간부와 하측으로 작은 공간부가 각각 형성되는 오메가 형상의 공간부가 형성되어, 상기 밸브 시이트의 공간부 탄성 에너지에 의해 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 함으로써, 밸브 몸체와 접촉하여 밀폐를 유지하는 밸브 시이트의 접촉면에 경사면을 형성하여, 밸브 몸체에 보올의 삽입시 압입하중에 의해 밸브 시이트가 경사면을 따라 압축토록 되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 하며, 특히 -196℃의 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 시이트 홀더의 공간부를 통하여 탄성적으로 보상하여 밀어주어 극 저온하에서도 밸브의 기밀성능을 가일층 향상시킬 수 있도록한 극저온용 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 알려져있는 유체 또는 가스의 공급관로를 개폐토록 설치되는 보올 밸브에 있어서는 도1 및 도 2에 도시한 바와같이, 개폐 핸들(10)과 연결 설치되 어 좌우 이송하는 이송축(20) 하단 결합구(21)가 밸브 몸체(30)의 보올(40)과 결합되어 상기 보올(40)을 좌우 회전 가능토록 설치되고, 이때 상기 보올(40)은 내부에 관통홀(41)이 수평방향으로 형성되어 양측으로 관로(31)가 형성되는 밸브 몸체(30)를 개방 및 폐쇄토록 하며, 상기 보올(40)와 밸브 몸체(30) 내면과의 접촉면 사이에는 패킹(50)이 협지되어 고정되는 패킹홀더(60)가 설치되는 구성으로 이루어진다.
따라서, 상기 밸브 몸체(30) 내부에 유체 또는 가스관로를 개폐토록 관통홀(41)이 형성된 보올(40)이 수납시, 상기 보올(40) 양측으로 패킹홀더(60)를 개재하여 패킹(50)이 위치되어 상기 보올(40)과 밸브 몸체(30) 사이에 기밀성을 유지하도록 하는 것이다.
그러나, 상기와같은 종래의 보올 밸브에 있어서는, 상온 상태에서 보올(40)과 밸브 몸체(30) 사이에 착설된 그라파이트(Graphite)재질의 패킹(50)에 의해 기밀성이 유지될 수 있으나, 극저온상태인 약 -196℃하에서는 패킹(50) 및 이를 지지 고정하는 패킹홀더(60)가 경화됨과 동시에, 상기 밸브 몸체(30)와 보올(40)의 체적이 동시에 수축이 발생하게 되어 상기 패킹(50)과 보올(40)사이에 틈새가 발생하게 됨은 물론, 이에따라 상기 틈새사이로 유체 또는 가스의 누설이 발생하게 되어 밸브로서의 기능을 수행하지 못하게 되는 단점이 있었던 것이다.
또한, 상기 보올 밸브의 밸브 몸체(30)에 유체 또는 가스의 이송을 위한 내부압력이 증가할 경우, 상기 패킹(50)과 보올(40)사이의 기밀력이 증가 해야만 누설을 방지 할 수 있는 반면에, 유체 및 가스의 이송 압력의 증가와 관계없이 상기 패킹(50)과 보올(40)사이의 접촉력은 일정하게 유지됨으로써, 상기 이송 압력이 저압일 경우에는 대체로 기밀이 유지되는 한편, 압력의 증가할 경우 유체 및 가스의 누설이 증가하게 되어, 밸브의 파손 및 고장이 빈번하게 발생하게 되는등 많은 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 개선시키기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 밸브 몸체의 내부에 유로가 형성되는 보올이 장착되고, 상기 밸브 몸체와 보올 사이에 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 테프론계 밸브 시이트(Seat)가 삽입되며, 이때 상기 밸브 시이트가 고정되는 시이트 홀더에는 상측에 넓은 공간부와 하측으로 작은 공간부가 각각 형성되는 오메가 형상의 공간부가 형성되어, 상기 밸브 시이트의 공간부 탄성 에너지에 의해 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 함으로 인하여, 밸브 몸체와 접촉하여 밀폐를 유지하는 밸브 시이트의 접촉면에 경사면을 형성하여, 밸브 몸체에 보올의 삽입시 압입하중에 의해 밸브 시이트가 경사면을 따라 압축토록 되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 하며, 특히 -196℃의 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 시이트 홀더의 공간부를 통하여 탄성적으로 보상하여 밀어주어 극 저온하에서도 밸브의 기밀성능을 가일층 향상시킬 수 있는 극저온용 보올 밸브를 제공하는데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 개폐 핸들과 연결 설치되어 좌우 이송하는 이송축 하단 결합구가 밸브 몸체의 보올과 결합되어 상기 보올을 좌우 회전 가능토록 설치되고, 이때 상기 보올은 내부에 관통홀이 수평방향으로 형성되어 양측으로 관로가 형성되는 밸브 몸체를 개방 및 폐쇄토록 하며, 상기 보올와 밸브 몸체 내면과의 접촉면 사이에는 기밀유지를 위해 패킹 역할을 수행하는 밸브 시이트가 착설되는 보올 밸브에 있어서,
상기 밸브 몸체와 보올 사이에 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 경사부를 갖는 테프론계 밸브 시이트(Seat)가 상하 및 좌우측으로 각각 압입 삽입되며, 상기 밸브 시이트가 고정되는 시이트 홀더에는 상측에 넓은 공간부와 하측으로 작은 공간부가 각각 형성되는 공간부가 형성되어, 상기 밸브 시이트를 탄성적으로 지지하여 고정토록 하여 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 극저온용 보올 밸브를 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은 상기 밸브 시이트를 탄성적으로 지지하여 고정하는 시이트 홀더는, 극저온에서의 탄성 및 인장강도가 유지될 수 있는 스테인레스 스틸로 구성하며, 이때 상기 시이트 홀더에 형성된 공간부는 오메가 형상으로 형성되는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이에 더하여, 상기 밸브 시이트가 착설된 시이트 홀더와 밸브 몸체 사이에는 그라파이트 재질의 패킹이 착설되는 구성으로 이루어진다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 극저온용 보올 밸브의 결합상태 평면 구조도이고, 도 4는 본 발명인 극저온용 보올 밸브 내부에 착설되는 밸브 시이트의 요부 결합상태 단면 구조도이며, 도 5는 본 발명의 극저온용 보올 밸브 내부에 가해지는 압력에 의한 밸브 시이트와 보올의 밀착상태를 도시한 요부 단면 구조도로서, 도1 및 도 2와 연계하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
개폐 핸들(10)과 연결 설치되어 좌우 회전이송하는 이송축(20) 하단 결합구(21)가 밸브 몸체(30)의 보올(40)과 결합되어 상기 보올(40)을 좌우 회전 가능토록 설치되고, 이때 상기 보올(40)은 내부에 관통홀(41)이 수평방향으로 형성되어 양측으로 관로(31)가 형성되는 밸브 몸체(30)를 개방 및 폐쇄토록 하며, 상기 보올(40)와 밸브 몸체(30) 내면과의 접촉면 사이에는 기밀유지를 위해 패킹 역할을 수행하는 밸브 시이트(100)가 착설된다.
상기 밸브 몸체(30)와 보올(40) 사이에는 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 경사부(110)를 갖는 테프론계 밸브 시이트(100)가 상하 및 좌우측으로 각각 압입 삽입되며, 상기 밸브 시이트(100)가 고정되는 시이트 홀더(120)에는 상측에 넓은 공간부(130a)와 하측으로 작은 공간부(130b)가 각각 형성되는 공간부(130)가 형성되어, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정토록 하여 극저온 상태에서 밸브 시이트(100)의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 설치된다.
또한, 상기 밸브 시이트(100)는, 테프론계 PCTFE(PolyChloroTri- Fluoroethylene)로 구성되며, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정하는 시이트 홀더(120)는, 극저온에서의 탄성 및 인장강도가 유지될 수 있는 스테인레스 스틸로 구성하고, 이때 상기 시이트 홀더(120)에 형성된 공간부(130)는 오메가 형상으로 형성된다.
이에 더하여, 상기 밸브 시이트(100)가 착설된 시이트 홀더(120)와 밸브 몸체(30) 사이에는 그라파이트 재질의 패킹(50)이 착설되는 구성으로 이루어진다.
이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
도3 내지 도 5에 도시된 바와같이, 개폐 핸들(10)의 회전에 의해 이와 연결 설치되는 이송축(20)이 좌우 회전 이송하며, 이때 상기 이송축(20)의 하단 결합구(21)가 밸브 몸체(30)의 내부에 설치된 보올(40)과 결합되어 상기 보올(40)을 좌우 90도 회전될 수 있도록 하며, 상기 보올(40)은 내부에 관통홀(41)이 수평방향으로 형성됨으로써, 양측으로 관로(31)가 형성되는 밸브 몸체(30)의 관로를 개방 또는 폐쇄하여 유체 및 가스를 공급 및 차단토록 한다.
상기 밸브 몸체(30)와 보올(40) 사이에는 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 경사부(110)를 갖는 테프론계 밸브 시이트(100)가 상하 및 좌우측으로 각각 압입에 의해 삽입토록 되며, 이때 상기 보올 밸브는 내부 부품을 자유롭게 교환 할 수 있도록 하기 위하여, 밸브 몸체(30) 상부에서 내부 부품을 조립하는 방식으로 보올(40)과 밸브 시이트(100)사이 및 상기 밸브 시이트(100)가 착설되는 시이트 홀 (120)와 패킹(50)을 개재하여 밸브 몸체(30)사이의 기밀을 확보 하기 위하여 압입에 의해 압축되는 상태로 결합된다.
또한, 상기 밸브 시이트(100)가 고정되는 시이트 홀더(120)에는 상측에 넓은 공간부(130a)와 하측으로 작은 공간부(130b)가 각각 형성되는 공간부(130)가 형성되어, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정토록 하여 극저온 상태에서 밸브 시이트(100)의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 설치된다.
이때, 상기 밸브 시이트(100)는, 극저온의 온도인 -196℃하에서도 견딜 수 있도록 테프론계 PCTFE(PolyChloroTri- Fluoroethylene)로 구성되며, 상기 밸브 시이트(100)가 극저온의 온도에서 수축 되어도 이를 탄성적으로 밀어서 보올(40)에 밀착되어 틈새가 발생하지 않도록 시이트 홀더(120)에 형성된 공간부(130)를 오메가 형상으로 형성하며, 상기 시이트 홀더(120)는 스테인레스 스틸로 구성하여 극저온에서의 탄성 및 인장강도가 유지될 수 있도록 한다.
계속해서, 상기 기밀 성능을 좌우하는 벨브 시이트(100)가 착설된 시이트 홀더(120)가 보올(40)의 양쪽에 장착되어 양방향 기밀 성능을 유지 할 수 있도록 하며, 상기 시이트 홀더(120) 내부에 형성된 오메가 형상의 공간부(130)로 입구(入口) 압력(P)이 유입되어, 도 5에 도시한 바와같이 시이트 홀더(120)를 팽창시키는 작용을 하며, 상기 시이트 홀더(120)를 팽창시키는 압력은 밸브 몸체(30)에도 전달되어 그라파이트 재질의 패킹(50)을 압입 시킴으로써, 상기 밸브 몸체(30)와 시이트 홀더(120)사이의 기밀을 유지할 수 있는 것이다.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명에 따른 극저온용 보올 밸브에 의하면, 밸브 몸체의 내부에 유로가 형성되는 보올이 장착되고, 상기 밸브 몸체와 보올 사이에 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 테프론계 밸브 시이트가 삽입되며, 이때 상기 밸브 시이트가 고정되는 시이트 홀더에는 상측에 넓은 공간부와 하측으로 작은 공간부가 각각 형성되는 오메가 형상의 공간부가 형성되어, 상기 밸브 시이트의 공간부 탄성 에너지에 의해 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 함으로 인하여, 밸브 몸체와 접촉하여 밀폐를 유지하는 밸브 시이트의 접촉면에 경사면을 형성하여, 밸브 몸체에 보올의 삽입시 압입하중에 의해 밸브 시이트가 경사면을 따라 압축토록 되어 기밀을 유지시킬 수 있도록 하며, 특히 -196℃의 극저온 상태에서 밸브 시이트의 수축에 의한 치수 변화를 시이트 홀더의 공간부를 통하여 탄성적으로 보상하여 밀어주어 극 저온하에서도 밸브의 기밀성능을 가일층 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

  1. 개폐 핸들(10)과 연결 설치되어 좌우 회전이송하는 이송축(20) 하단 결합구(21)가 밸브 몸체(30)의 보올(40)과 결합되어 상기 보올(40)을 좌우 회전 가능토록 설치되고, 이때 상기 보올(40)은 내부에 관통홀(41)이 수평방향으로 형성되어 양측으로 관로(31)가 형성되는 밸브 몸체(30)를 개방 및 폐쇄토록 하며, 상기 보올(40)와 밸브 몸체(30) 내면과의 접촉면 사이에는 기밀유지를 위해 패킹 역할을 수행하는 밸브 시이트(100)가 착설되는 보올 밸브에 있어서,
    상기 밸브 몸체(30)와 보올(40) 사이에는 기밀 유지를 위하여 접촉면이 경사진 경사부(110)를 갖는 테프론계 밸브 시이트(100)가 상하 및 좌우측으로 각각 압입 삽입되며, 상기 밸브 시이트(100)가 고정되는 시이트 홀더(120)에는 상측에 넓은 공간부(130a)와 하측으로 작은 공간부(130b)가 각각 형성되는 공간부(130)가 형성되어, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정토록 하여 극저온 상태에서 밸브 시이트(100)의 수축에 의한 치수 변화를 보상하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 극저온용 보올 밸브.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 시이트(100)는, 테프론계 PCTFE(PolyChloroTri- Fluoroethylene)로 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온용 보올 밸브.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 시이트(100)를 탄성적으로 지지하여 고정하는 시이트 홀더(120)는, 극저온에서의 탄성 및 인장강도가 유지될 수 있는 스테인레스 스틸로 구성하고, 상기 시이트 홀더(120)에 형성된 공간부(130)는 오메가 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 극저온용 보올 밸브.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 시이트(100)가 착설된 시이트 홀더(120)와 밸브 몸체(30) 사이에는 그라파이트 재질의 패킹(50)이 착설되는 것을 특징으로 하는 극저온용 보올 밸브.
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