KR100882714B1

KR100882714B1 - 메인트넌스 볼 밸브

Info

Publication number: KR100882714B1
Application number: KR1020070069340A
Authority: KR
Inventors: 박계식
Original assignee: 박계식
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2009-02-06
Also published as: KR20090005915A

Abstract

본 발명은 가스 또는 유체를 항상 안정적으로 제어 및 단속할 수 있고 구성요소들 및 주변 부품들의 파손을 방지하는 메인트넌스 볼 밸브를 제공한다. 그 메인트넌스 볼 밸브는 가스 샘플링장치에 고정되고, 중앙에 상부가 개방되는 중공부를 구비하며, 상기 중공부의 중심축을 중심으로 샘플가스가 인입되는 인입포트, 샘플링 배관 라인에 연결되어 가스 검지 또는 분석 장치에 샘플가스를 공급하기 위한 샘플링 포트, 가스 검지 또는 분석 장치의 교정을 위한 캘리브레이션 포트, 밸브 및 인입 배관 내부의 이물질 제거를 위한 퍼지포트가 일정 간격으로 형성되고, 퍼지모드에서 운전모드로 전환시 퍼지에 사용된 공기압을 배출 시키거나 또는 교정(CALIBRATION)시 흡입용 펌프의 진공 상태를 방지하기 위한 벤트 홀(VENT HOLE)이 형성되는 본체; 그 본체의 중공부에 회전 가능하게 삽설되고, 본체의 각 포트 와 연통된 실링부재의 각각의 관통 공에 연통하여 선택적으로 가스를 유동 또는 통과시키기 위한 유로 및 밸브의 퍼지모드에서 본체의 샘플링포트와 벤트 홀을 연통시키기 위한 흡입 유로가 형성되는 몸체와, 그 몸체의 상단 중앙으로부터 상방으로 연장되는 파지축을 일체로 구비하는 제어부재; 및 그 제어부재를 본체에 회전 가능하게 고정 유지시키기 위한 고정부재로 구성된다.

메인트넌스, 퍼지모드, 캘리브레션모드, 운전모드, 제어부재, 실링부재, 본체, 벤트 홀, 흡입유로, 가스 샘플링장치, 가스 분석장치, 4-WAY 밸브

Description

메인트넌스 볼 밸브{MAINTENANCE BALL VALVE}

본 발명은 메인트넌스 볼 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제한적이진 않지만 가스 샘플링 장치 또는 가스 분석장치에 설치되어 정확하고 안정적으로 작동되고 조작이 용이하며 가스 또는 유체를 항상 안정적으로 제어 및 단속할 수 있고 구성요소들 및 주변의 부품들의 파손이 방지되는 메인트넌스 볼 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장, 연구소 등에는 제조, 연구 등을 위해 다양한 종류의 시스템, 장치, 실험기구 등이 설치 및 사용되고 있다. 이 같은 시스템, 장치, 실험기구 등은 이들의 작동을 위해 전기, 작동유체 등과 같은 다양한 동력원 또는 수동 볼 밸브를 이용하고 있다. 또한, 가스를 이용하는 다른 종류의 장치로는 가스 샘플링장치, 가스분석장치 등이 있으며, 이들 장치에는 샘플링가스의 제어 및 차단을 위한 여러 개의 밸브로 구성되어 있어 작동 순서에 주의가 필요하며 복잡성으로 인하여 작동에 어려움이 따른다. 예컨대, 가스 샘플링 장치 또는 가스분석장치에는 운전, 점검(MAINTENANCE) 및 교정(CALIBRATION)을 위한 여러 개의 밸브가 설치되어 있다. 이와 같은 밸브로는 주로 볼 밸브가 일반적으로 사용되고 있다.

예컨대, 장치들의 운전 및 교정을 위해 설치된 공지의 4방 볼 밸브 또는 3방 볼 밸브는 기본적으로 장치 또는 기구의 배관라인에 연결되는 2개 내지 4개의 포트가 형성된 본체와, 그 본체의 내측공에 내설되는 실링부재와, 그 실링부재 내에 제한된 범위로 양방향으로 회전 가능하며 상호 대칭인 2개의 관통구가 상호 대응하는 방향으로 천공 형성된 볼과, 그 볼을 안정적으로 유지하기 위한 고정수단을 포함하고 있다. 이 같은 구성에 따라, 작업자가 상황에 따라 핸들을 이용하여 가스의 유동을 제어 및 단속할 수 있는 것이다. 예컨대 펌프가 구비된 장치가 정상적으로 운전하는 상태에서는, 볼의 하나의 관통구가 본체의 포트들 중 인입포트와 샘플링 포트가 연통하게 하여 인입포트로부터 유입되는 가스를 샘플링 포트로 공급하게 되는 반면, 볼의 다른 하나의 관통구는 본체의 캘리브레이션 포트와 퍼지포트를 연통하게 되어 있다. 한편, 이와 같은 상태에서 교정을 위해 작업자가 핸들을 이용하여 볼을 회전시키면, 그 볼의 하나의 관통구가 본체의 인입포트와 퍼지포트를 연통하게 하여 인입포트측의 불순물을 배출시키게 하는 반면, 볼의 다른 하나의 관통구는 본체의 샘플링 포트와 캘리브레이션 포트가 연통하게 되어 교정용 가스가 캘리브레이션 포트를 통해 샘플링 포트로 공급되어 센서에 유입됨으로써 교정을 실행할 수 있는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 볼 밸브는 다소의 문제점이 초래되는 것으로 나타났다. 먼저, 밸브의 고압 퍼지 모드 상태에서 운전 모드로 전환하는 경우 퍼지용 높은 공기압력이 인입배관의 오염으로 인하여 배관내부가 좁아지거나 막혀 충전된다. 이 충전된 공기압에 의해 샘플링포트에 연결된 펌프 및 다른 부품들을 파손시키는 문제점이 있다.

그리고, 운전 상태에서 캘리브레이션 포트와 퍼지 포트를 연통하게 되어 있어 퍼지포트의 공기압이 켈리브레션 포트로 역류하므로 별도의 볼 밸브를 추가 설치하여 차단하여야한다.

퍼지시 인입포트측의 불순물을 배출시키게 하는 반면, 볼의 다른 하나의 관통구는 본체의 샘플링 포트와 캘리브레이션 포트가 연통하게 되므로 밸브를 추가하여 교정시만 교정용 가스가 캘리브레이션 포트를 통해 샘플링 포트로 공급되어 센서에 유입됨으로써 교정을 실행할 수 있도록 해야 하는 문제점이 있다.

이와 같이 운전, 퍼지, 캘리브레이션 모드를 조작시 복수의 밸브를 조작해야 하는 복잡성과 조작 순서의 실수로 인한 연통된 다른 부품을 파손시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한, 위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 메인트넌스를 위한 볼 밸브에 추가하여 교정(CALIBRATION) 밸브 및 퍼지 밸브를 별도로 설치해야 하므로, 비용이 과도하게 소모됨은 물론 조작이 더욱 곤란해지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 밸브체에서 운전모드, 캘리브레이션 모드 및 퍼지모드를 간단하고 신속하며 안정적으로 실행할 수 있는 메인트넌스 볼 밸브를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 퍼지모드에서 운전모드 전환시 높은 퍼지용 공기압력이 연결된 배관을 통하여 다른 부품을 파손시키는 것을 방지하기 위한 벤트 홀과 퍼지 모드시 샘플링 포트를 개방하여 흡입용 펌프가 진공상태가 되어 파손되는 것을 방지하기 위한 흡입 유로를 갖춘 메인트넌스 볼 밸브를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적은 가스 샘플링장치 또는 가스 분석장치와 같은 가스 처리장치에 설치되어 운전 모드, 퍼지모드 및 캘리브레이션 모드로 전환 가능하며 각 모드를 제어하기 위한 메인트넌스 볼 밸브에 있어서, 가스 처리장치에 고정되고, 중앙에 상부가 개방되는 중공부를 구비하며, 중공부의 중심축을 중심으로 샘플 가스가 인입되는 인입포트, 샘플링 라인에 연결된 샘플링 포트, 교정을 위한 캘리브레이션 포트 및 퍼지용 공기압력을 공급하기 위한 퍼지포트가 일정 간격으로 형성되고, 퍼지모드에서 샘플링라인의 닫힘으로 인한 펌프의 진공 상태를 방지하고 밸브내의 퍼지용 고압을 배출시키기 위한 벤트 홀(VENT HOLE)이 형성되는 본체; 본체의 중공부에 내설되고, 상부가 개방된 중공부를 구비하며, 중공부의 중심축을 중심으로 본체의 인입포트와 연통하는 인입 관통공, 본체의 샘플링 포트와 연통하는 샘플링 관통공, 본체의 캘리브레이션 포트와 연통하는 캘리브레이션 관통공 및 본체의 퍼지포트와 연통하는 퍼지 관통공이 일정 간격으로 형성되고, 상기 본체의 벤트 홀에 연통하는 벤트 관통공이 천공되는 실링부재; 그 실링부재의 중공부에 회전 가능하게 삽설되고, 본체의 각각의 포트 및 실링부재의 각각의 관통공에 선택적으로 연통가능하여 가스를 유동 또는 통과시키기 위한 유로 및 밸브의 퍼지모드에서 본체의 샘플링 포트와 벤트 홀을 연통시키기 위한 흡입 유로가 형성되는 몸체와, 몸체의 상단 중앙으로부터 상방으로 연장되는 파지축을 일체로 구비하는 제어부재; 및 제어부재를 본체에 회전 가능하게 고정 유지시키기 위한 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인트넌스 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 메인트넌스 볼 밸브에 의하면, 제어부재를 180도 범위 내에서 회전 시켜 각각 운전 모드, 퍼지 모드 및 캘리브레이션 모드로 전환할 수 있으며, 특히 운전 모드에서 퍼지 모드 또는 그 역으로의 전환시 제어부재의 흡입 유로와 본체의 벤트 홀간의 연통에 의해 진공화를 방지할 수 있어 있어 부품의 손상 없이 항상 안정적이며 정확한 모드의 전환을 이룰 수 있어 신뢰성 및 제품성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 한 번의 퍼지모드 실행으로 밸브 및 인입용 배관 내의 오염 물질을 모두 제거할 수 있으며, 하나의 밸브로 운전모드, 캘리브레이션모드 및 퍼지모드를 간단하고 신속하며 안정적으로 실행할 수 있어 제품성 및 작업성이 향상되는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 도면들을 참조로 하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 메인트넌스 볼 밸브를 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이며, 도 3은 도 1의 메인트넌스 볼 밸브가 조립된 상태에서의 사시도이고, 도 4는 도 3의 선Ⅳ-Ⅳ에 따른 종단면도이며, 도 5는 도 3의 선Ⅴ-Ⅴ에 따른 횡단면도로서 밸브가 운전모드인 상태를 보여주는 횡단면도이고, 도 6은 밸브가 퍼지모드인 상태를 보여주는 횡단면도이며, 도 7은 밸브가 캘리브레이션 모드인 상태를 보여주는 횡단면도이고, 도 8은 밸브가 퍼지 모드에서 운전 모드로 전환되는 중의 밸브 상태를 보여주는 횡단면도이다.

먼저, 도 1 내지 8에 있어서, 본 발명에 따른 메인트넌스 볼 밸브는 기본적으로, 밸브의 전체적인 외관을 형성하며 각각의 라인에 연결되는 본체(10)를 구비한다. 본체(10)는 다양한 형상으로 설계될 수 있는 바, 본 실시예에서는 4방향으로 포트가 형성되는 형상을 예시한다.

그 본체(10)에는 상부가 개방되는 중공부(11)를 구비한다. 그 중공부(11)의 상부에는 후술되는 고정부를 장착하기 위한 나선부(111)가 형성된다. 그 중공부(11)에는 중심축을 축으로 하여 각각 90도의 각도로 형성되는 복수의 포트가 형성된다. 즉, 인입배관으로부터 샘플링가스가 인입되는 인입포트(12)와, 그 인입포트와 90도의 각도를 이루며 샘플링 포트에 연결되어 가스검지 또는 가스분석장치의 센서(미도시)에 펌프(미도시)를 이용하여 샘플링 가스를 공급하기 위한 샘플링 포트(13)와, 그 샘플링 포트(13)로부터 90도의 각도를 이루며 인입포트(12)와 정면으로 대향하여 교정용가스를 공급하기 위한 캘리브레이션 포트(14)와, 그 캘리브레이션 포트(14) 및 인입포트(12)와 90도의 각도를 이루고 샘플링 포트(13)와 정면으로 대향하는 퍼지포트(15)가 천공 형성된다. 이들 각각의 포트(12;13;14;15)는 물론 중공부(11)와 연통하며, 각각의 포트를 통해 각각 도시되지 않은 인입 배관, 가스 샘플링 장치 또는 가스 분석 장치, 퍼지용 공기압 및 가스 검지 또는 가스분석장치의 교정을 위한 표준가스 라인 등에 연결된다.

특히, 본 발명의 하나의 주요 특징에 따르면, 본체(10)에는 퍼지모드시 샘플링 포트(13)와 연통하여 펌프가 진공화 되거나 높은 공기압이 인가되는 것을 방지하기 위한 벤트 홀(VENT HOLE)(16)이 형성된다. 벤트 홀(16)은 본체(10)의 중공부(11)와 연통하며, 높은 공기압 배출의 원활성을 위해 인입포트(12)와 샘플링 포트(13)사이의 중앙에 그들로부터 45도의 각도로 천공 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 본체(10)의 상부 외측 또는 중공부(11)의 상단 외측에는, 후술되는 바와 같이 그 본체(10)를 밸브가 설치되는 시스템 또는 장치에 고정시키기 위한 고정너트가 나사 결합되도록 나선이 형성된 장착부(17)가 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 본체(10)의 내측 하부에는 후술되는 실링부재의 견고한 결합을 위해 복수의 결합공(10a)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 선택적으로 중공부(11)의 상부 변에는 후술되는 핸들(60)이 일정한 회전각 이상 돌아가지 않도록 돌기(11a)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본체(10)의 중공부(11)에는 그 본체(10)와 후술되는 제어부재와의 실링 및 기밀을 위해 실링부재(20)가 내설된다. 그 실링부재(20)는 후술되는 제어부재가 회전 가능하게 삽입되는 중공부(21)를 구비한다.

또한, 실링부재(20)는 전술된 본체(10)의 각각의 포트들과 연통하는 관통공이 천공된다. 즉, 실링부재(20)에는 본체(10)의 인입포트(12)와 연통하는 인입관통공(22)과, 그 인입관통공(22)과 90도의 각도를 이루며 샘플링 포트(13)와 연통하는 샘플링 관통공(23)과, 그 샘플링 관통공(23)으로부터 90도의 각도를 이루며 캘리브레이션 포트(14)와 연통하는 캘리브레이션 관통공(24)과, 그 캘리브레이션 관통공(24)과 90도의 각도를 이루며 퍼지포트(15)와 연통하는 퍼지 관통공(25)이 천공 형성된다. 물론, 실링부재(20)에는 본체(10)의 벤트 홀(VENT HOLE)(16)에 연통하는 벤트 관통공(26)이 천공된다.

또한 본체(10)의 적정 위치에는 각각의 모드를 선택적으로 인지 할 수 있으며, 진동 또는 충격에 의해 제어부가 임의로 돌아가지 않도록 인덱스 홈(18)이 형성되며, 운전 모드에서 후술되는 핸들(60)을 시계방향 또는 시계반대방향으로 90도 이상 돌아가는 것을 방지하거나 차단하도록 돌기(11a)가 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 실링부재(20)의 하부면 바닥에는 상기 본체(10)의 내부에 형성된 결합공(10a)에 상응하는 결합공(20a)이 형성되며, 그 결합공(20a)과 결합공(10a)에는 결합핀(29)이 삽입된다. 이 같은 구성에 따라, 실링부재(20)가 후술되는 제어부재에 밀착하여 회전할 때 그 제어부재와 같이 회전하지 않게 됨은 물론 견고한 결합상태를 유지할 수 있는 것이다.

실링부재(20)에는 실제적으로 밸브를 제어하기 위한 제어부재(30)가 내설된 다. 제어부재(30)는 사용자 또는 작업자가 임의로 제어할 수 있는 볼 형태를 취하는 것이 바람직하다.

한편, 실링부재(20)의 중공부(21)가 도면에서 볼 때 상부에서 하부를 향해 약 2도 정도 내측을 향하여 좁게 수렴하는 경사각(a)을 형성함으로서, 제어부재(30)는 해당 경사각(a)을 유지한 채 실링부재(20)의 중공부(21)에 삽설되어 본체(10)와 제어부재(30)를 밀착시켜 기밀을 유지하여 본체(10)의 각각의 포트가 독립되도록 하는 구조를 이루는 것이 바람직하다.

그 제어부재(30)는 실링부재(20)에 회전 가능하게 삽설되는 원주형 몸체(31)를 구비한다. 그 몸체(31)에는 전술된 본체(10)의 각각의 포트(12-15) 및 실링부재(20)의 각각의 관통공(22-25)에 선택적으로 연통 가능하여 가스를 유동 또는 통과시키기 위한 유로(32)가 형성된다. 그 유로(32)는 상호 직각을 이루는 2개의 포트 및 2개의 관통공을 연통시키도록 직각으로 형성되는 것이 바람직하다.

이 같은 제어부재(30)의 구조에 따라, 예컨대 상세히 후술되는 바와 같이 운전모드인 경우 제어부재(30)의 몸체(31)의 유로(32)는 본체(10)의 인입포트(12) 및 실링부재(20)의 인입관통공(22)과 이에 직각인 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 연통하고; 퍼지모드인 경우 본체(10)의 인입포트(12) 및 실링부재(20)의 인입관통공(22)과 이에 직각인 본체(10)의 퍼지포트(15) 및 실링부재(20)의 퍼지관통공(25)과 연통하며; 캘리브레이션 모드의 경우에는 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 이에 직각인 본체(10)의 캘리브레이션 포트(14) 및 실링부재(20)의 캘리브레이션 관통공(24)과 연 통하여 상호간을 통해서만 가스의 통과 또는 유동이 이루어지게 되는 것이다.

특히, 본 발명에 따른 주요 특징에 따르면, 제어부재(30)의 몸체(31)에는 퍼지모드에서 운전모드로의 전환시 본체(10)의 인입포트(12) 및 이에 연결된 인입배관라인의 공기압을 배출시키기 위해 본체(10)의 벤트 홀(16) 및 실링부재(20)의 벤트 관통공(26)에 연통하여 높은 공기압을 배출시키기 위한 벤트 유로가 도 8에 도시된 바와 같이 형성된다.

흡입 유로(33)는 퍼지모드시 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 본체(10)의 벤트 홀(16)과 실링부재(20)의 벤트 관통공(26)을 연통시키는 위치에 형성된다. 또한, 그 흡입 유로(33)는 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 본체(10)의 벤트 홀(16)과 실링부재(20)의 벤트 관통공(26)만 연통시킬 수 있도록 제어부재(30)의 중앙부분의 측부에 또한 중심축에 대해 사선적으로 또는 엇각으로 절취 형성되는 것이 바람직하다.

특히 본 발명에 따른 메인트넌스 볼 밸브의 경우에는 제어부재(30)가 운전모드에서 좌,우로 90도씩, 즉 운전모드에서 일방향으로 90도 회전하는 경우에는 켈리브레이션모드로 전환되고, 역으로 운전모드에서 타방향으로 90도 회전하는 경우에는 퍼지모드로 전환되도록 설치되는 것이 바람직하다. 이 같은 설치에 따라 제어부재(30)는 결국 180도의 범위내에서 회전 동작되는 것이다.

물론, 제어부재(30)의 몸체(31)의 상단 중앙에는 사용자가 임의로 제어할 수 있도록 상방으로 파지축(34)이 연장 형성된다. 파지축(34)의 상단에는 사용자가 용 이하게 파지하여 회전시킬 수 있도록 후술되는 핸들(60)과 파지축(34)은 회전 불가능하게 고정될 수 있도록 고정단(段)(35)이 절취 형성되는 것이 바람직하다.

본체(10)의 중공부(11)의 상부에는 제어부재(30)를 본체(10)의 내부에 안정적으로 기밀을 유지시킴은 물론 제어부재(30)의 몸체(31)가 본체(10)의 내부에서 원활하게 회전할 수 있도록 유지하기 위한 고정부재(40)가 설치된다.

그 고정부재(40)는 다음과 같은 복수의 구성요소를 포함하는 것이 바람직하다. 먼저, 고정부재(40)는 본체(10)의 중공부(11) 및 제어부재(30)의 상부에서 제어부재(30)의 원활한 회전을 위해 베어링(41)을 포함한다. 그 베어링(41)은 중심축을 따라 중공축(411)이 구비되는 중공형으로 형성되며, 그 중공축(411)이 제어부재(30)의 파지축(34)에 삽입되는 방식으로 본체(10)의 중공부(11)에 내설된다. 이 베어링(40)에 의해 제어부재(30)가 본체(10)의 중공부(11)내에서 원활하게 회전 운동할 수 있는 것이다.

그리고 고정부재(40)는 베어링(30)의 상부, 즉 본체(10)의 중공부의 상부에는 베어링(30)을 본체(10)내에 안정적으로 유지하기 위한 링(42)을 포함한다. 그 링(42)은 하부가 개방된 원통형으로 형성된다. 또한, 링(42)의 중심에는 베어링(41)의 중공축(411)에 상응하며, 제어부재(30)의 파지축(34)에 외삽되는 삽입축(421)이 천공 형성된다. 또한, 고정부재(40)는 베어링(41) 및 링(42)을 본체(10)에 안정적으로 고정 유지시키기 위한 록커(LOCKER)(43)를 포함한다. 그 록커(43)는 본체(10)의 중공부(11)에 안정적으로 삽입될 수 있도록 원판형으로 형성된다. 그리고, 록커(43)의 중심에는 베어링(41)의 중공축(411) 및 링(42)의 삽입공(421)에 상응하며, 제어부재(30)의 파지축(34)에 외삽되는 관통축(431)이 천공 형성된다. 또한, 록커(43)의 측변에는 본체(10)의 중공부(11)의 상부에 형성된 나선부(111)에 해제 가능하게 나사 결합되는 나선부(432)가 형성된다. 선택적으로, 관통축(431)의 양측에는 록커(43)를 본체(10)에 체결 또는 해제할 때 공구가 적용될 수 있는 고정공(433)이 형성되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 상기 본체(10)의 장착부(17)에는 본체(10) 또는 밸브 전체를 시스템 또는 장치에 고정시키기 위한 고정너트(50)가 해제 가능하게 결합된다. 그 고정너트(50)는 체결 및 해제를 위한 공구를 용이하게 적용할 수 있도록 6각 너트로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 제어부재(30)의 파지축(34)의 상단에 형성된 고정단(段)(35)에는 사용자가 안정적으로 파지하여 제어부재(30)를 회전시킬 수 있도록 구성된 핸들(60)이 고정되는 것이 바람직하다.

선택적으로, 운전모드에서 시계방향 또는 그 역방향으로 90도 이상 돌아가지 않도록 핸들(60)의 하부변에는 상기 본체(10)의 돌기(11a)에 대응하는 걸림턱(60a)이 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 전술된 바와 같이 구성되는 메인트넌스 볼 밸브의 작동 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

먼저 제조업자는 본체(10)의 중공부(11)에 실링부재(20)를 삽입하고, 그 실링부재(20)에 제어부재(30)를 삽입한 후, 제어부재(30)의 파지축(32)에 베어링(41), 링(42) 및 록커(43)를 차례대로 삽입한 후, 공구를 이용하여 록커(43)를 본체(10)의 중공부(11)의 나선부(111)에 조여 고정부재(40)를 고정하고, 고정너 트(50)를 본체(10)의 장착부(17)에 결합시킨 후, 핸들(60)을 제어부재(30)의 파지축(32)의 고정단(35)에 고정하여 메인트넌스 볼 밸브를 완성한다.

이와 같이 제조된 메인트넌스 볼 밸브는 작업자에 의해 샘플링 장치 또는 가스 분석장치에 설치된다. 여기서, 본체(10)의 인입포트(12)에는 가스 샘플링 배관 (미도시)에 연결되며, 그 인입포트(12)와 90도를 이루는 샘프링포트(13)에는 가스 검출장치 또는 분석장치 등의 라인이 연결되며, 샘프링포트(13)와 90도를 이루는 캘리브레이션 포트(14)에는 가스 검출장치 또는 분석장치 등의 교정을 위한 표준가스 또는 교정용 가스배관에 연결되고, 캘리브레이션 포트(14)와 90도를 이루는 퍼지포트(15)에는 퍼지용 공기압 배관에 연결된다.

이와 같은 설치상태에서, 예컨대 운전모드에서는 제어부재(30)의 몸체(31)의 유로(32)가 본체(10)의 인입포트(12) 및 실링부재(20)의 인입 관통공(22)과 이에 직각인 본체(10)의 샘플링 포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 연통하게 되어 인입포트(12)를 통해 유입되는 가스는 샘플링포트(13)를 통해 가스 검출장치 또는 분석장치로 공급되어 운전상태를 유지하게 되는 것이다. 물론 이 경우에는 나머지 포트, 즉 캘리브레이션 포트(14) 및 퍼지 포트(15)는 제어부재(30)의 몸체(31)에 의해 모두 폐쇄된 상태이다.

이와 같은 상태에서 인입배관라인 또는 그 인입라인에 연결된 인입포트(12)에 부착되거나 쌓여있는 오염물질을 공기의 압력을 이용하여 강제적으로 배출시키기 위해 작업자가 핸들(60)을 이용하여 제어부재(30)를 시계방향으로 90도 회전시키면, 본체(10)의 인입포트(12) 및 실링부재(20)의 인입 관통공(22)과 본체(10)의 퍼지포트(15) 및 실링부재(20)의 퍼지 관통공(25)과 연통하게 되어 인입포트(12)측의 오염물질이 퍼지포트(15)에 공급되는 공기 압력에 의해 배출되는 것이다. 이 경우, 캘리브레이션 포트(14)는 제어부재(30)의 몸체(31)에 의해 폐쇄된 상태를 이룬다.

특히, 이와 같은 운전모드에서 퍼지모드로의 전환시 제어부재(30)의 몸체(31)에 형성된 흡입 유로(33)가 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 본체(10)의 벤트 홀(16)과 실링부재(20)의 벤트 관통공(26)을 연통시켜 샘플링 포트에 연결된 펌프에 부하가 걸리거나 인가되는 것을 방지할 수 있는 것이다. 만일, 퍼지모드에서 샘플링포트(13)를 폐쇄상태로 유지하게 되면 샘플링펌프가 계속적으로 작동하거나 흡입상태를 유지하여 그 샘플링 펌프의 내부가 진공화되어 결국 펌프에 심각한 손상이나, 파손을 초래하게 되는 것이다. 역으로, 퍼지모드의 종료 후 운전모드로의 역전환시에도, 밸브의 내부 및 인입포트(12)와 이에 연결된 인입배관에 존재하는 공기 압력이 샘플링 포트(13)로 그대로 연결되면 펌프는 물론 다른 부품에 높은 공기 압력이 그대로 인가되어 이들을 파손시킬 수 있으나, 제어부재(30)의 유로(32) 및 본체(10)의 벤트 홀(16)간의 연통에 의해 밸브 내부의 해당 공기압과 인입배관의 공기압이 순차적으로 벤트 된 후 제어부재(30)의 몸체(31)의 유로(32)가 본체(10)의 인입포트(12)와 본체(10)의 샘플링 포트(13)가 연통하게 되므로 초기의 안정적인 운전모드를 유지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 밸브의 작동 중 가스 검출장치 또는 분석장치의 교정을 위해, 예컨대 운전모드에서 제어부재(30)를 반시계 방향으로 90도 회전시켜 캘리브레이션 모드로 전환하게 되면, 제어부재(30)의 몸체(31)의 유로(32)가 본체(10)의 샘플링포트(13) 및 실링부재(20)의 샘플링 관통공(23)과 본체(10)의 캘리브레이션 포트(14) 및 실링부재(20)의 캘리브레이션 관통공(24)에 연통하게 된다. 이 상태에서 교정용 가스를 캘리브레이션 포트(14)를 통해 주입하면 그 교정용 가스가 유로(32)를 지나 샘플링포트(13)를 통해 센서(미도시)로 공급되어 교정이 이루어지게 되는 것이다. 물론 이 경우에는 나머지 포트, 즉 인입포트(12) 및 퍼지 포트(15)는 제어부재(30)의 몸체(31)에 의해 모두 폐쇄된 상태이다.

특히, 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브가 운전모드에서 퍼지모드로 또는 그 역으로 전환중에는 제어부재(30)의 몸체(31)의 유로(32)가 실링부재(20)의 샘플링관통공(23)을 통해 본체(10)의 벤트 홀(16)과 연통하게 되어 밸브 내부의 높은 공기압을 벤트 시키거나 흡입용 펌프에 부하가 걸리거나 진공화되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서, 밸브의 사용 중 제어부재를 180도의 범위 내에서 회전 시켜 안정적이고 정확하게 다양한 모드로 전환하거나 유지하여 사용할 수 있는 것이다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메인트넌스 볼 밸브를 보여주는 분해사시도.

도 2는 도 1의 종단면도.

도 3은 도 1의 메인트넌스 볼 밸브가 조립된 상태에서의 사시도.

도 4는 도 3의 선Ⅳ-Ⅳ에 따른 종단면도.

도 5는 도 3의 선Ⅴ-Ⅴ에 따른 횡단면도로서, 밸브가 운전모드인 상태를 보여주는 횡단면도.

도 6은 밸브가 퍼지모드인 상태를 보여주는 횡단면도.

도 7은 밸브가 캘리브레이션모드 상태를 보여주는 횡단면도.

도 8은 밸브가 운전모드에서 퍼지모드로 전환되는 중의 밸브 상태를 보여주는 횡단면도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 본체 16: 벤트 홀

20: 실링부재 30: 제어부재
32: 유로 33: 흡입유로

삭제

40: 고정부재

50: 고정너트

60: 핸들

Claims

가스 샘플링장치 또는 가스 분석장치와 같은 가스 처리장치에 설치되어 운전모드, 퍼지모드 및 캘리브레이션 모드로 전환 가능하며 가스를 제어하기 위한 메인트넌스 볼 밸브에 있어서,

상기 가스 처리장치에 고정되고, 중앙에 상부가 개방되는 중공부를 구비하며, 상기 중공부의 중심축을 중심으로 샘플링 가스가 인입되는 인입포트, 센서 및 펌프가 설치된 샘플링 배관라인에 연결된 샘플링 포트, 교정을 위한 캘리브레이션 포트 및 퍼지용 공기 압력을 공급하기 위한 퍼지포트가 일정 간격으로 형성되고, 퍼지모드에서 샘플링 배관라인에 연결된 펌프의 진공화를 방지하고 밸브내의 고압을 배출시키기 위한 벤트 홀(vent hole)이 형성되는 본체;

상기 본체의 중공부에 내설되고, 상부가 개방된 중공부를 구비하며, 상기 중공부의 중심축을 중심으로 상기 본체의 인입포트와 연통하는 인입관통공, 상기 본체의 샘플링 포트와 연통하는 샘플링 관통공, 상기 본체의 캘리브레이션 포트와 연통하는 캘리브레이션 관통공 및 상기 본체의 퍼지포트와 연통하는 퍼지 관통공이 일정 간격으로 형성되고, 상기 본체의 벤트 홀에 연통하는 벤트 관통공이 천공되는 실링부재;

상기 실링부재의 중공부에 회전 가능하게 삽설되고, 상기 본체의 각각의 포트 및 실링부재의 각각의 관통공에 선택적으로 연통 가능하여 가스를 유동 또는 통과시키기 위한 유로 및 밸브의 퍼지모드에서 상기 본체의 샘플링 포트와 벤트 홀을 연통시키기 위한 흡입 유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 상단 중앙으로부터 상방으로 연장되는 파지축을 일체로 구비하는 제어부재; 및

상기 제어부재를 상기 본체에 회전 가능하게 고정 유지시키기 위한 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인트넌스 볼 밸브.
제1항에 있어서, 상기 본체의 벤트 홀은, 밸브 전환시 밸브 내 또는 외부로 연결된 인입 배관 내에 존재할 수 있는 높은 압력의 공기 또는 가스를 벤트 되도록, 상기 인입포트와 샘플링포트 사이의 중앙에 천공 형성되는 것을 특징으로 메인트넌스 볼 밸브.
제1항에 있어서, 상기 제어부재의 흡입 유로는 상기 본체의 샘플링포트와 상기 본체의 벤트 홀 상호간만 연통시킬 수 있도록 상기 몸체의 중앙부분의 측부에 상기 몸체의 중심축에 대해 사선적으로 또는 엇각으로 절취 형성되는 것을 특징으로 하는 메인트넌스 볼 밸브.
제1항에 있어서, 상기 본체와 제어부재의 기밀을 위해, 상기 실링부재의 중공부는 중심축을 향해 하방으로 좁게 수렴하도록 형성되며, 상기 제어부재의 몸체의 외측면은 상기 실링부재의 중공부에 상응하게 중심축을 향해 하방으로 좁게 수렴하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 메인트넌스 볼 밸브.