KR101107785B1 - 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브 - Google Patents

Abstract

체크밸브 방식으로 유체의 흐름이 차단되고 핸들의 조작을 통해 유체의 흐름이 진행되도록 핸들의 구동 메커니즘이 개선된 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브가 개시된다. 벨로우즈 밸브는 내부에 유로가 형성된 몸체와, 하면에는 유로를 흐르는 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고 측면에는 유입통로로 유입된 유체를 배출시키는 배출통로가 형성된 관부재와, 관부재에 대해 승하강 가능한 스템과, 스템의 승하강에 의해 유로를 폐쇄 또는 개방시키는 스템베드와, 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈와, 스템의 상부에 스템의 길이방향과 직교되는 방향으로 결합된 핀부재 및 몸체에 회전가능하게 연결되고 핀부재를 슬라이딩 되도록 안내하는 가이드부가 형성되어 몸체에 대해 회전됨에 따라 스템을 승하강시키는 핸들을 포함한다. 따라서, 간단한 핸들의 조작을 통해 밸브의 개폐가 이루어지며, 밸브의 안전성 및 신뢰성을 증진시킬 수 있다.

벨로우즈, 밸브

Description

레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브{Bellows valve with handle of lever type}

이 기술은 벨로우즈 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체크밸브 방식으로 유체의 흐름이 차단되고 핸들의 조작을 통해 유체의 흐름이 진행되도록 핸들의 구동 메커니즘이 개선된 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 벨로우즈 밸브(Bellows valve)는 유로에 흐르는 유체의 흐름을 제어하기 위한 개폐 장치로서, 내부에 벨로우즈가 구비되어 기밀성이 향상된 밸브를 의미한다. 이와 같은 벨로우즈 밸브는 제철소, 화학공장 등에서 유독성을 갖는 유체와, 일정의 점도를 갖는 유체 및 고온의 스팀 등이 이송되는 배관에 주로 사용된다.

도 1은 종래의 벨로우즈 밸브의 사시도이고, 도 2는 종래의 벨로우즈 밸브의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 벨로우즈 밸브(500)는 몸체(509) 내에 형성된 유로(513)를 몸체(509) 내에서 승강되는 스템(520)이 개방 또는 폐쇄함에 따라 개폐되는 구조로 이루어진다. 몸체(509)의 양측에는 다른 플랜지와 결합 되기 위한 플랜지부(501)가 형성되며, 유로(513)는 몸체(509)의 유입구(511)와 배출구(512)를 연결한다.

스템(520)의 상부에는 축부재(550)가 나사 결합되며, 축부재(550)의 상부에는 사용자의 조작을 위한 조작핸들(560)이 고정된다. 따라서, 조작핸들(560)의 회전에 의해 축부재(550)는 회전되고, 축부재(550)와 나사 결합된 스템(520)은 상하 방향으로 이동된다. 스템(520)의 하부에는 스템베드(530)가 고정되어 스템(520)의 승하강에 따라 유로(513)를 개폐한다. 스템(520)의 외주연에는 기밀 작용을 하는 벨로우즈(540)가 형성되며, 벨로우즈(540)의 외부에는 보닛(580)이 마련된다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 벨로우즈 밸브(500)는 조작핸들(560)이 시계방향으로 회전되면 스템(520)이 하강하면서 밸브가 닫히고, 조작핸들(560)이 반시계방향으로 회전되면 스템(520)이 상승하면서 밸브가 열리는 구조로 이루어진다. 따라서, 밸브를 개폐하기 위해서는, 사용자는 반드시 조작핸들(560)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 작업을 수행하여야 한다.

하지만, 종래의 벨로우즈 밸브를 개폐하기 위해서는, 사용자는 반드시 조작핸들을 회전시키는 작업을 수행하여야 하는 불편함이 있었다.

또한, 종래의 벨로우즈 밸브는 조작핸들의 외관 상태를 통해 밸브의 개폐 여부를 확인할 수 없었다. 즉, 조작핸들이 방사형의 손잡이를 갖는 원형으로 형성되고 회전을 통해 밸브의 개폐가 이루어졌기 때문에, 사용자는 밸브가 현재 완전히 열린 상태인지 또는 완전히 닫힌 상태인지 또는 일부만 열린 상태인지 식별할 수 없었다.

만약, 사용자가 밸브의 개폐 상태를 확인하려면, 조작핸들을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 회전이 가능한지 확인해보는 추가적인 조작이 반드시 수행되어야 하였다.

한편, 종래의 벨로우즈 밸브는 스템베드와 몸체가 마주보는 면이 평평하게 형성되어 서로 밀착되는 구조로 이루어졌기 때문에, 기밀성이 떨어지는 문제점과 핸들을 시계방향으로 회전하여 밸브를 폐쇄할 때마다 스템베드가 매번 몸체의 상이한 위치에 안착하여 제대로 밀폐되지 않는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 조작핸들의 간단한 조작을 통해 밸브의 개폐가 이루어지고 밸브의 개폐 여부를 외부에서 용이하게 식별 가능한 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브를 제공한다.

또한, 스템베드와 몸체의 마주보는 면의 형상을 개선하여 스템베드가 매 폐 쇄시마다 몸체의 마주보는 면의 똑같은 위치에 정확히 안착되게 됨에 따라 기밀성을 향상시킨 벨로우즈 밸브를 제공한다.

레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브는 내부에 유로가 형성된 몸체와, 하면에는 유로를 흐르는 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고 측면에는 유입통로로 유입된 유체를 배출시키는 배출통로가 형성된 관부재와, 관부재에 대해 승하강 가능한 스템과, 스템의 승하강에 의해 유로를 폐쇄 또는 개방시키는 스템베드와, 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈와, 스템의 상부에 스템의 길이방향과 직교되는 방향으로 결합된 핀부재 및 몸체에 회전가능하게 연결되고 핀부재를 슬라이딩 되도록 안내하는 가이드부가 형성되어 몸체에 대해 회전됨에 따라 스템을 승하강시키는 핸들을 포함한다.

또한, 가이드부는 몸체와 핸들을 연결하는 회전축의 동심원 상에 형성된 원호 형상을 가지며, 일방향으로 갈수록 회전축과의 거리가 짧아지도록 형성되는 것이 바람직하다.

이 경우, 가이드부의 양측에 핀부재를 고정시켜 유로의 폐쇄 상태를 유지시키는 제1걸림부 및 유로의 개방 상태를 유지시키는 제2걸림부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 스템베드는 상부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성되고, 관부재의 하면도 스템베드의 경사 부위에 대응되게 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 몸체의 내부에, 유로를 차단하도록 스템을 상부 방향으로 가압하는 탄성부재를 구비할 수 있다.

따라서, 핸들이 레버형으로 당기거나 미는 방향으로 구동되어, 간단한 핸들의 조작을 통해 밸브의 개폐가 이루어진다. 결국, 사용자는 큰 힘을 들이지 않고 밸브의 개폐 작업을 수행할 수 있다.

또한, 추가적인 작동 없이 밸브의 개폐 여부를 즉시 식별할 수 있기 때문에 조작성이 우수해진다.

또한, 유로의 개폐 기밀성이 향상되기 때문에 밸브의 안전성 및 신뢰성을 증진시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면에 따라서 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 분리 사시도이며, 도 5는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브(1)는 몸체(11)와, 스템(12)과, 스템베드(13)와, 벨로우즈(14)와, 핀부재(15) 및 핸들(16)을 포함한다.

몸체(11)는 내부에 유로(111)를 구비한다. 유로(111)는 몸체(11)의 내부에 S 자 형상으로 형성되며, 밸브의 유입구(112)와 배출구(113)를 연결한다. 그리고, 유입구(112)와 배출구(113)의 중심선은 동일 선상에 위치한다. 따라서, 벨로우즈 밸브(1)는 글로브 밸브(Globe valve)의 형태를 취한다. 이 경우, 몸체(11)의 양측에는 다른 플랜지와 결합되기 위한 플랜지부(114)가 형성될 수 있다.

스템(12)은 몸체(11)에 대해 승하강이 가능하게 배치된다. 즉, 몸체(11)의 상부에는 개구부가 형성되며, 개구부는 몸체(11)의 내부에 형성된 공간부 및 유로(111)와 연통되어 있다. 스템(12)은 몸체(11)의 개구부에 연결된다.

스템베드(13)는 스템(12)에 결합되어, 스템(12)의 승하강에 의해 유로(111)를 폐쇄 또는 개방시킨다. 스템베드(13)는 마찰계수가 낮고 내화학성이 우수한 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE) 계열의 불소 수지로 이루어질 수 있다.

벨로우즈(14)는 스템(12)의 외주연에 형성되어 실링 기능을 수행한다. 즉, 벨로우즈(14)는 유로(111)를 통해 흐르는 유체가 스템(12)과 몸체(11)의 미세 틈을 통해 상부로 유출되는 것을 방지한다.

핀부재(15)는 스템(12)의 상부에 결합되며, 스템(12)의 길이 방향과 직교되는 방향으로 형성된다.

핸들(16)은 몸체(11)에 회전 가능하게 연결된다. 핸들(16)은 회전축(169)에 의해 몸체(11)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 핸들(16)은 몸체(11)에 대해 전후 방향 또는 좌우 방향으로 회전 가능하다. 또한, 핸들(16)에는 가이드부(161)가 형성된다.

가이드부(161)는 핀부재(15)를 슬라이딩 되도록 안내하는 기능을 한다. 이와 같은 구성을 갖는 핸들(16)은 몸체(11)에 대해 회전됨에 따라, 스템(12)을 승하강시킨다.

도 6은 일 실시 예에 따른 핸들의 측면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드부(161)는 몸체(11)와 핸들(16)을 연결하는 회전축(169)의 동심원 상에 형성된 원호 형상을 가진다. 또한, 가이드부(161)는 일방향으로 갈수록 회전축(169)과의 거리가 짧아지도록 형성된다.

이 경우, 가이드부(161)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있으나, 도시된 것처럼 슬롯으로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 핸들(16)은 "┌┐부채꼴" 형상으로 형성되어, 절곡된 양측 하부가 몸체(11)에 회전축(169)으로 회전 가능하게 연결된다. 절곡된 양측에는 가이드부(161)가 형성되며, 가이드부(161)는 원호 형상으로 유선형으로 천공된 슬롯의 형상을 갖고 있다.

또한, 가이드부(161)의 일측으로부터 회전축(169) 까지의 거리(R)는 가이드부(161)의 타측으로부터 회전축(169) 까지의 거리(r)보다 크게 형성된다.

또한, 몸체(11)는 관부재(17)를 더 구비할 수 있다.

도 7은 도 5의 "A"의 확대 단면도이다. 도 7을 참조하면, 관부재(17)는 몸체(11)의 유로(111) 상에 개재된다. 관부재(17)의 하면에는 유입통로(171)가 형성된다. 유입통로(171)를 통해 몸체(11)의 유로(111)를 흐르는 유체가 관부재(17) 내로 유입된다. 또한, 관부재(17)의 측면에는 배출통로(172)가 형성된다. 배출통로(172)를 통해 관부재(17) 내의 유체가 유로(111)로 배출된다.

또한, 스템(12)은 관부재(17)의 상하를 관통하도록 관부재(17)에 연결된다. 스템베드(13)는 스템(12)의 하부에 고정되며, 관부재(17)의 하면에 형성된 유입통로(171)보다 큰 직경으로 이루어진다. 즉, 도시된 것처럼 스템(12)의 하부에 "┸" 형상의 걸림부재(121)가 결합되며 스템베드(13)가 걸림부재(121)의 "━" 부위 상면에 고정된다.

따라서, 스템(12)이 승하강함에 따라, 스템베드(13)의 상면은 관부재(17)의 하면에 밀착되거나 이격되게 된다. 이와 같은 방식으로 유로(111)를 흐르는 유체의 개폐가 이루어진다.

또한, 가이드부(161)는 양측에 제1걸림부(162) 및 제2걸림부(163)를 구비할 수 있다.

제1걸림부(162)는 가이드부(161)의 일측에 하부로 오목하게 형성되어, 핀부재(15)를 고정시킨다. 즉, 제1걸림부(162)는 핀부재(15)를 가이드부(161)의 타측으로 이동되지 못하도록 홀딩시킴으로써, 유로(111)의 폐쇄 상태를 유지시키는 기능을 한다.

이와 더불어, 제2걸림부(163)는 가이드부(161)의 타측에 상부로 오목하게 형성되어, 핀부재(15)를 고정시킨다. 즉, 제2걸림부(163)는 핀부재(15)를 가이드부(161)의 일측으로 이동되지 못하도록 홀딩시킴으로써, 유로(111)의 개방 상태를 유지시키는 기능을 한다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 스템베드(13)는 상부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 관부재(17)의 하면도 스템베 드(13)의 경사 부위에 대응되게 경사지게 형성된다. 즉, 스템베드(13)의 상부에는 경사면(131)이 형성되며, 관부재(17)의 하면에는 스템베드(13)의 경사면(131)과 대응되는 경사면(173)이 형성된다.

따라서, 스템(12)이 상승하여 스템베드(13)가 관부재(17)에 밀착될 때, 스템베드(13)의 경사면(131)이 관부재(17)의 경사면(173)에 인입된 채로 밀착되게 된다. 결국, 밸브의 기밀성이 더욱 향상되며, 스템베드(13)의 승하강 시 스템베드(13)가 항상 관부재(17)의 정위치에 밀착될 수 있다.

도 8은 도 5의 작동 예를 도시한 벨로우즈 밸브의 단면도이다.

이와 같은 구조를 갖는 벨로우즈 밸브의 작동을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 밸브가 닫힌 상태를 도시한 것이다. 이 경우, 핸들(16)은 도시된 것처럼 우측으로 당겨져 있는 상태이며, 핀부재(15)는 가이드부(161)의 일측에 위치해 있다. 이 경우, 가이드부(161)의 일측은 핸들(16)의 회전축(169)으로부터의 거리가 가이드부(161)의 타측에 비해 길다.

이와 같이 핸들(16)이 위치한 상태에서는, 스템(12)이 상승된 상태가 된다. 또한, 유입구(112)로 유입되는 유체가 스템(12)의 하부에 결합된 걸림부재(121)를 가압함에 따라, 스템베드(13)는 관부재(17)의 하면에 밀착된다.

따라서, 유입구(112)로 유입된 유체의 흐름은 차단되어 유체는 배출구(113) 측으로 흐르지 못한다. 또한, 유입되는 고압의 유체에 의해 스템베드(13)는 관부재(17)의 하면에 밀착된 상태를 유지하게 된다. 결국, 밸브는 체크밸브 타입의 방 식으로 자동으로 유로의 차단이 이루어지게 된다.

도 5는 밸브가 열린 상태를 도시한 것이다. 핸들이 도 8의 상태에서 도 5의 상태로 이동되면 밸브는 개방 상태가 된다. 즉, 핸들(16)은 도시된 것처럼 좌측으로 밀려져 있는 상태이며, 이 경우 핀부재(15)는 가이드부(161)의 타측에 위치해 있다.

이와 같이, 핸들(16)을 좌측으로 밀게되면 핀부재(15)는 가이드부(161)에 안내되어 가이드부(161)의 일측으로부터 타측으로 슬라이딩 된다. 이때, 가이드부(161)는 일측에서 타측으로 갈수록 회전축(169)으로부터의 반경이 작아짐에 따라, 스템(12)은 몸체(11)에 대해 하강하게 된다.

따라서, 유입구(112)로 유입된 유체는 관부재(17)의 유입통로(171) 및 배출통로(172)를 지나 몸체(11)의 배출구(113) 측으로 흐름이 진행된다.

정리하면, 사용자는 핸들(16)을 레버(Lever)형으로 당기거나 미는 동작에 의해 밸브의 개폐가 이루어지기 때문에, 밸브의 사용이 매우 편리해지고 밸브의 개폐 여부를 외부에서 용이하게 식별 가능해지는 등의 장점을 갖게 된다.

한편, 도 9는 도 5의 변형 예에 따른 벨로우즈 밸브의 단면도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 스템(12)의 하부에 탄성부재(19)를 더 구비할 수 있다. 즉, 탄성부재(19)는 스템(12)의 하부에 체결된 걸림부재(121)의 하부에 배치된다. 탄성부재(19)는 스템베드(13)가 유로(111)를 차단하는 방향 즉, 상부 방향으로 걸림부재(121)를 탄성 지지한다. 따라서, 스템베드(13)가 유로(111)를 폐쇄할 때, 더욱 안정된 동작을 보장받을 수 있게 된다.

지금까지 레버형 핸들을 갖는 벨로우즈 밸브는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 종래의 벨로우즈 밸브의 사시도.

도 2는 종래의 벨로우즈 밸브의 단면도.

도 3은 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 사시도.

도 4는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 분리 사시도.

도 5는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 밸브의 단면도.

도 6은 일 실시 예에 따른 핸들의 측면도.

도 7은 도 5의 "A"의 확대 단면도.

도 8은 도 5의 작동 예를 도시한 벨로우즈 밸브의 단면도.

도 9는 도 5의 변형 예에 따른 벨로우즈 밸브의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 벨로우즈 밸브 11 : 몸체

111 : 유로 12 : 스템

13 : 스템베드 14 : 벨로우즈

15 : 핀부재 16 : 핸들

161 : 가이드부 162 : 제1걸림부

163 : 제2걸림부 169 : 회전축

17 : 관부재 171 : 유입통로

172 : 배출통로

Claims (5)

1. 내부에 유로가 형성된 몸체;

   상기 몸체의 유로상에 개재되며 하면에는 상기 유로를 흐르는 유체가 유입되는 유입통로가 형성되고, 측면에는 상기 유입통로로 유입된 유체를 배출시키는 배출통로가 형성된 관부재;

   상기 관부재의 내부에서 승하강하는 스템;

   상기 스템의 승하강에 의해 상기 유입통로를 폐쇄 또는 개방시키는 스템베드;

   상기 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈;

   상기 스템의 상부에 상기 스템의 길이방향과 직교되는 방향으로 결합된 핀부재; 및

   상기 몸체에 회전가능하게 연결되고, 상기 핀부재를 슬라이딩 되도록 안내하는 가이드부가 형성되어 , 상기 몸체에 대해 회전됨에 따라 상기 스템을 승하강시키는 핸들을 포함하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드부는,

   상기 몸체와 상기 핸들을 연결하는 회전축의 동심원 상에 형성된 원호 형상을 가지며, 일방향으로 갈수록 상기 회전축과의 거리가 짧아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 벨로우즈 밸브.
3. 제2항에 있어서,

   상기 가이드부의 양측에,

   상기 핀부재를 고정시켜 상기 유로의 폐쇄 상태를 유지시키는 제1걸림부 및 상기 유로의 개방 상태를 유지시키는 제2걸림부를 구비하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 밸브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 스템베드는 상부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성되고, 상기 관부재의 하면도 상기 스템베드의 경사 부위에 대응되게 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 벨로우즈 밸브.
5. 제1항에 있어서,

   상기 몸체의 내부에, 상기 유로를 차단하도록 상기 스템을 상부 방향으로 가압하는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 벨로우즈 밸브.

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