KR101024095B1 - 볼 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 밸브에 관한 것으로서, 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되고, 상기 유체가 상기 유로로 유입되거나 상기 유로로부터 유출되는 개구부가 각각 형성되며, 상부에는 회전축을 수용할 수 있는 축수용부가 마련된 바디와, 상기 바디의 유로 상에 상기 회전축과 결합되어 상기 회전축의 회전방향에 따라서 상기 유체를 통과시키거나 차단하도록 중심부를 관통하는 관통공이 형성된 볼과, 상기 바디의 내주면과 상기 볼의 외주면 사이에 개재되는 시트링을 포함하는 실링부재와, 상기 시트링을 상기 볼의 외주면에 밀착되게 지지하고, 상기 바디의 유로에 일부가 삽입되어 상기 바디의 개구부에 단조결합된 플랜지관을 구비한다.
이러한 볼 밸브에 의하면 바디의 개구부에 결합되는 플랜지 및 연장관이 일체로 형성되어 종래의 플랜지와 연장관을 접합하는데 소요되는 공정을 생략함으로써 공정비용 및 공정시간을 절감시킬 수 있으며, 플랜지와 연장관의 접합부분이 감소하여 유체의 누출 가능성을 낮출 수 있다.
또한, 바디와 플랜지관을 단조 결합시킴으로써 결합부분에서의 누출 가능성이 감소하게 되며, 플랜지관이 바디의 내부로 삽입되고 볼 방향으로 실링부재를 밀착시킴으로써 기밀성이 우수한 볼 밸브를 제공할 수 있다.

Description

볼 밸브{Ball valve}

본 발명은 볼 밸브에 관한 것으로서, 볼 밸브의 공정시간 및 공정비용을 절감시키고, 연장관과 플랜지의 접합을 생략함으로써 밸브를 통과하는 유체의 누출을 미연에 방지할 수 있는 볼 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 각종 유체의 이송에는 파이프로 구성한 관로가 사용되고 있는데, 이와 같이 공급되는 유체는 경우에 따라 그 공급을 차단하거나 또는 유량을 적절히 조절할 필요가 있다.

이에 따라 관로의 소정위치에는 그 내부로 이동하는 유체의 흐름을 개폐하거나 또는 유량을 조절하는 밸브가 설치된다.

밸브는 그 용도와 형태 등에 따라 다양한 종류가 있는데, 예컨대 LNG 수송관로의 가스배관이나 발전소 배관 등에 사용되는 산업용 개폐밸브는 고온·고압에 대한 안전성과 신뢰성이 매우 중요하므로 높은 제어정밀도를 가지면서 내구성이 우수한 볼 밸브가 사용된다.

볼 밸브는 각종 배관에 결합되어 배관 내부의 유체 또는 기체의 흐름을 차단하는 데 널리 사용되고 있는 기기로서, 이러한 볼 밸브는 바디의 구조에 따라 사이드 엔트리 방식 볼 밸브와, 탑 엔트리 방식 볼 밸브로 구분되는 데, 사이드 엔트리 방식이란 볼을 바디의 일측으로부터 삽입하여 조립한다는 의미이며, 탑 엔트리 방식이란 볼을 바디의 상부로부터 삽입하여 조립한다는 의미이다.

이러한 종래의 볼 밸브는 원통형으로 된 바디의 내부에 볼 삽입공간이 형성되고, 바디 양측에 연결되는 플랜지관에는 볼 삽입공간과 연통되는 입구 및 출구가 형성되며, 바디의 볼 삽입공간 내부에는 입구 및 출구를 연통시킬 수 있는 관통공이 형성된 볼이 회전가능하게 설치된다.

또한, 볼의 상부에는 스템이 결합되고, 회전축의 상부에 결합된 스템조립체들 및 수동조작기구를 통하여 의해 볼을 회전시킨다.

이와 같이 구성된 종래의 볼 밸브는 수동조작핸들을 좌,우로 회전시키면 그 회전력이 스템을 통하여 볼에 전달되고, 볼이 회전하면서 관통공이 입,출구를 개폐시킨다.

그러나, 상기와 같은 종래의 볼 밸브는 바디와 양측의 플랜지관과 접합면이 많아 접합면에서 누출 가능성이 높은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에 의한 볼 밸브의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바디와 접합되는 플랜지 및 연장관을 일체로 형성하여 공정시간 및 공정비용을 절감시키고, 연장관과 플랜지의 접합을 생략함으로써 유체의 누출을 미연에 방지하는 볼 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 누수방지를 위해 볼과 연장관 사이에 개재되는 실링부재를 볼에 밀착시킬 수 있도록 볼 방향으로 밀착력을 제공하는 수단을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 밸브는 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되고, 상기 유체가 상기 유로로 유입되거나 상기 유로로부터 유출되는 개구부가 각각 형성되며, 상부에는 회전축을 수용할 수 있는 축수용부가 마련된 바디와, 상기 바디의 유로 상에 상기 회전축과 결합되어 상기 회전축의 회전방향에 따라서 상기 유체를 통과시키거나 차단하도록 중심부를 관통하는 관통공이 형성된 볼과, 상기 바디의 내주면과 상기 볼의 외주면 사이에 개재되는 시트링을 포함하는 실링부재와, 상기 시트링을 상기 볼의 외주면에 밀착되게 지지하고, 상기 바디의 유로에 일부가 삽입되어 상기 바디의 개구부에 단조결합된 플랜지관을 구비한다.

상기 축수용부의 상부에는 상기 바디의 유로를 완전 개방시키는 상기 회전축의 제1위치 또는 상기 바디의 유로를 폐쇄시키는 상기 회전축의 제2위치가 변경되지 않도록 상기 회전축을 고정하는 록킹부가 더 구비된다.

상기 축수용부의 상부에는 상기 회전축의 제1위치와 상기 회전축의 제2위치 사이의 회전각만큼 하방으로 인입된 인입부가 마련되고, 상기 록킹부는 상기 회전축에 끼움결합되는 고정플레이트 및 회전플레이트를 구비하며, 상기 고정플레이트는 상기 회전축의 외주면과 상기 축수용부의 내벽 사이에 장착되는 패킹부재 및 베어링부재를 가압하는 가압부와, 상기 가압부의 원주면으로부터 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이의 회전각만큼 외측방향으로 돌출형성되어 상기 인입부에 삽입되는 회전방지부를 구비하고, 상기 회전플레이트는 상기 회전축의 상기 상부결합부의 형상과 대응되는 형상으로 천공된 구멍과, 원주면으로부터 외측방향으로 각각 돌출형성된 개방고리 및 폐쇄고리를 구비하며, 상기 개방고리 및 상기 폐쇄고리는 상기 유로를 개폐시키는 상기 회전축의 제1위치와 상기 회전축의 제2위치 사이의 회전각과 동일한 각을 이루도록 형성된다.

상기 플랜지관은 중공이 마련된 연장부와, 상기 연장부의 종단에 일체로 형성된 플랜지를 구비하고, 상기 연장부는 상기 플랜지로부터 상기 바디의 개구부 방향으로 갈수록 내경의 크기가 점차적으로 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된다.

본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면 바디의 개구부에 결합되는 플랜지 및 연장관이 일체로 형성되어 종래의 플랜지와 연장관을 접합하는데 소요되는 공정을 생략함으로써 공정비용 및 공정시간을 절감시킬 수 있으며, 플랜지와 연장관의 접합부분이 감소하여 유체의 누출 가능성을 낮출 수 있다.

또한, 바디에 플랜지관을 단조 결합시킴으로써 결합부분에서의 누출 가능성이 감소하게 되며, 플랜지관이 바디의 내부로 삽입되고 볼 방향으로 실링부재를 밀착시킴으로써 기밀성이 우수한 볼 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 밸브의 제1실시 예를 나타낸 부분절개 사시도이고,
도 2는 도 1의 회전축 및 실링부재들의 분리사시도이며,
도 3는 본 발명에 따른 볼 밸브의 제2실시 예를 나타낸 부분절개 사시도이다.

이하 첨부된 도면은 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볼 밸브(1)를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 볼 밸브(1)의 제1실시 예가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 볼 밸브(1)는 볼(10)과, 바디(20)와, 회전축(30)과, 축수용부(40)와, 플랜지관(50)와, 록킹부(60) 및 실링부재(70)를 구비한다.

볼(10)은 구체로 형성되고, 유체를 통과시킬 수 있도록 일 측에서 중심부분을 지나서 타측으로 관통하여 형성된 관통공(11)이 형성되어 있으며, 관통공(11)은 후술 되는 바디(20)의 내경 보다 작게 형성된다.

볼(10)의 상부에는 후술 되는 회전축(30)이 삽입될 수 있도록 표면으로부터 중심부를 향하여 소정깊이로 삽입된 삽입홈(12)이 형성되어 있다.

바디(20)는 유체가 유입 및 유출되는 개구부(21,22)가 양측에 각각 마련되어 있고, 내부에는 양측의 개구부(21,22)를 연통시키는 유로가 형성되어 있다.

바디(20)의 유로에는 볼(10)이 회전가능하게 설치되며, 볼(10)의 회전 정도에 따라서 관통공(11)에 의해 유로가 개방되거나 폐쇄된다.

또한, 유로에는 기밀유지를 위해 볼(10)의 외주면에 접촉되게 설치되는 시트링(71)을 포함하는 실링부재(70)가 설치된다.

실링부재는 시트링(71)과, O링(72)과, 서포트링(73), 컵스프링(74) 및 스프링링(75)으로 이루어져 있다.

시트링(71)은 바디(20)의 내벽과 볼(10) 사이에 볼(10)의 외주면 일부를 감싸도록 설치되어 볼(10)이 용이하게 회전될 수 있게 하며, 관통공(11)을 제외한 다른 부분으로 유체가 이동하는 것을 방지하여 기밀을 유지시킨다.

시트링(71)은 내마모성, 내식성이 우수한 테플론으로 이루어지고 유체가 통과할 수 있도록 링 형태로 형성되며, 외주면과 바디(20)의 내벽 사이에는 기밀보강을 위한 0링(72)이 개재된다.

바디(20)의 상부에는 볼(10)을 회전시키는 회전축(30)이 삽입될 수 있는 통로를 제공하는 홀이 형성되어 있다.

회전축(30)은 몸체(31)와, 하부결합부(32)와, 상부결합부(33)를 구비한다.

몸체(31)는 원기둥 형태로 형성되고, 내구성이 높은 금속재질로 형성되며, 후술 되는 축수용부(40)에 회전가능하게 결합되어 있다.

몸체(31)와 축수용부(40) 사이에는 몸체(31)의 용이한 회전을 위한 베어링부재(90) 및 축수용부(40)를 따라서 유체가 외부로 누출되지 않도록 기밀 유지를 위한 0링(81), 백업링(82)을 포함하는 패킹부재(80)가 개재되어 있다.

하부결합부(32)는 볼(10)의 삽입홈(12)에 끼워질 수 있도록 몸체(31)의 저면으로부터 하방으로 직사각기둥 형상으로 돌출형성되어 있다.

상부결합부(31)는 스패너 등의 조이거나 푸는 공구 및 핸들을 이용하여 몸체(31)를 회전시킬 수 있도록 몸체(31)의 상부를 각지게 절삭한 형태로 형성된다.

상부결합부(31)는 도면에 도시한 바와 같이 사각기둥형상으로 형성될 수도 있고, 도시된 바와는 다르게 다각기둥형상으로 형성시킬 수도 있다.

축수용부(40)는 회전축(30)을 수용할 수 있도록 중공(43)이 마련된 원통형으로 형성되어 있고, 바디(20)의 홀(23) 상부에 바디(20)의 유로와 중공(43)이 상호 연통되게 용접결합되어 있다.

축수용부(40)의 상부에는 바디(20)의 유로를 완전히 개방시키는 회전축(30)의 제1위치와 바디(20)의 유로를 폐쇄시키는 회전축(30)의 제2위치 사이의 회전각 만큼에 해당하는 일부가 하방으로 인입된 인입부(44)이 마련되어 있다.

이 인입부(44)은 유로를 개방상태로 유지되게 하거나, 유로를 폐쇄상태로 유지되게 하는 고정플레이트(61)가 삽입되는 홈이다.

본 실시 예에서는 축수용부(40)의 중심을 축으로 바디(20)의 길이방향이 제1위치이고, 바디(20)의 길이방향에 대해 수직인 방향이 제2위치이며, 제1위치와 제2위치는 상호 90°의 각을 갖는다.

플랜지관(50)은 유체가 유입되거나 배출되는 통로를 제공하는 연장관(51)과, 유입관 및 배출관과의 결합을 위한 플랜지(52)가 일체로 형성되어 있다.

연장관(51)에는 유체가 통과할 수 있는 중공(51a)이 형성되고, 일단이 바디(20)의 개구부(21,22)에 단조결합된다. 이와는 다르게 연장관(51)과 바디(20)는 용접결합될 수도 있다.

연장관(51)은 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 두께로 형성될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 바디(20)와 결합되는 부분으로 갈수록 두께가 두꺼워지는 테이퍼 형상으로 형성될 수도 있다.

이 경우, 연장관(51)의 종단은 스프링링(75), 컵스프링(74), 서포트링(73) 및 시트링(71)을 볼 방향으로 밀착되게 지지하는 구조이므로 볼(10)의 관통공(11) 외에 다른 부분으로 유체가 세어나가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

연장관(51)와 시트링(71) 사이에는 서포트링(73), 컵스프링(74)이 개재되어 있고 서포트링(73), 컵스프링(74)의 후방에 설치되어 시트링(71)을 볼(10)에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 스프링링(75)이 더 개재되어 있다.

록킹부(60)는 축수용부(40)의 상부에 설치되는 것으로 고정플레이트(61)와 회전플레이트(62)를 구비한다.

고정플레이트(61)는 회전축(30)의 직경보다 큰 내경을 갖는 구멍(61c)이 천공되어 있고, 회전축(30)의 외주면과 축수용부(40)의 내벽 사이에 장착되는 패킹부재(80) 및 베어링부재(90)를 가압하는 가압부(61a)와, 가압부(61a)의 중심으로부터 일정부분이 외측 방향으로 돌출형성된 회전방지부(61b)를 구비한다.

회전방지부(61b)는 중심을 기준으로 바디의 유로를 완전 개방시키는 회전축(30)의 제1위치와 바디의 유로를 완전 폐쇄시키는 제2위치가 이루는 회전각만큼 가압부(61a)로부터 외측으로 돌출형성되어 있다.

회전방지부(61b)에는 후술 되는 회전플레이트(62)의 개방고리(62a)부 및 폐쇄고리(62b)부와 체결 수 있는 체결구멍이 마련된 고정고리(61d)가 더 구비되어 있다.

회전플레이트(62)는 얇은 원판형으로 형성되고, 회전축(30)의 상부에 형성된 사각기둥 형상의 상부결합부(31)가 삽입되는 있는 구멍(62c)이 천공되어 있다.

회전플레이트(62)의 원주면에는 중심부로부터 외측방향으로 상호 90°의 각도로 돌출형성된 개방고리(62a)와 폐쇄고리(62b)가 각각 마련되어 있다.

개방고리(62a) 및 폐쇄고리(62b)에는 회전축(30)이 제1위치와 제2위치 사이에서 회전함에 따라 유로를 완전 개방시키거나 폐쇄시킨 상태를 유지할 수 있도록 고정플레이트(61)의 고정고리(61d)에 형성된 체결구멍과 체결수단을 통해 체결할 수 있는 체결구멍이 각각 천공되어 있다.

회전축(30)과 동시에 회전하게 되는 회전플레이트(62)는 유로를 완전 개방상태로 유지시킬 경우에는 개방고리(62a)가 고정고리(61d)의 상부에 위치하도록 회전축(30)을 회전시켜 체결수단을 통해 체결함으로써 개방상태를 유지시킬 수 있다.

또한, 유로를 폐쇄상태로 유지시킬 경우에는 폐쇄고리(62b)가 고정고리(61d)의 상부에 위치하도록 회전축(30)을 회전시켜 체결수단을 통해 체결함으로써 폐쇄상태를 유지시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 볼 밸브에 의하면 플랜지와 연장부가 일체로 형성되어 플랜지와 연장부를 접합하는데 소요되는 공정비용 및 공정시간을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 바디와 플랜지관이 단조결합됨으로써 누수 발생 가능성이 감소하고, 볼에 시트링을 더욱 밀착시킬 수 있어서 기밀성이 우수한 볼 밸브를 제공할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 볼 밸브는 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 볼 20 : 바디
30 : 회전축 40 : 축수용부
50 : 플랜지관 60 : 록킹부
70 : 실링부재

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성되고, 상기 유체가 상기 유로로 유입되거나 상기 유로로부터 유출되는 개구부가 각각 형성되며, 상부에는 회전축을 수용할 수 있는 축수용부가 마련된 바디와;
   상기 바디의 유로 상에 상기 회전축과 결합되어 상기 회전축의 회전방향에 따라서 상기 유체를 통과시키거나 차단하도록 중심부를 관통하는 관통공이 형성된 볼과;
   상기 바디의 내주면과 상기 볼의 외주면 사이에 개재되는 시트링을 포함하는 실링부재와;
   상기 시트링을 상기 볼의 외주면에 밀착되게 지지하고, 상기 바디의 유로에 일부가 삽입되어 상기 바디의 개구부에 단조결합된 플랜지관;을 구비하고,
   상기 축수용부의 상부에는 상기 바디의 유로를 완전 개방시키는 상기 회전축의 제1위치 또는 상기 바디의 유로를 폐쇄시키는 상기 회전축의 제2위치가 변경되지 않도록 상기 회전축을 고정하는 록킹부가 더 구비되며,
   상기 축수용부의 상부에는 상기 회전축의 제1위치와 상기 회전축의 제2위치 사이의 회전각만큼 하방으로 인입된 인입부가 마련되고,
   상기 록킹부는 상기 회전축에 끼움결합되는 고정플레이트 및 회전플레이트를 구비하며,
   상기 고정플레이트는 상기 회전축의 외주면과 상기 축수용부의 내벽 사이에 장착되는 패킹부재 및 베어링부재를 가압하는 가압부와, 상기 가압부의 원주면으로부터 상기 제1위치와 상기 제2위치 사이의 회전각만큼 외측방향으로 돌출형성되어 상기 인입부에 삽입되는 회전방지부를 구비하고,
   상기 회전플레이트는 상기 회전축의 상부결합부의 형상과 대응되는 형상으로 천공된 구멍과, 원주면으로부터 외측방향으로 각각 돌출형성된 개방고리 및 폐쇄고리를 구비하며,
   상기 개방고리 및 상기 폐쇄고리는 상기 유로를 개폐시키는 상기 회전축의 제1위치와 상기 회전축의 제2위치 사이의 회전각과 동일한 각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   상기 플랜지관은 중공이 마련된 연장부와, 상기 연장부의 종단에 일체로 형성된 플랜지를 구비하고,
   상기 연장부는 상기 플랜지로부터 상기 바디의 개구부 방향으로 갈수록 내경의 크기가 점차적으로 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
   

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