KR101118271B1

KR101118271B1 - 벨로우즈 글로브 밸브

Info

Publication number: KR101118271B1
Application number: KR1020090082944A
Authority: KR
Inventors: 배상범; 김도환; 장시열
Original assignee: 국민대학교산학협력단; (주) 삼사원
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20110024800A

Abstract

사용자의 조작을 위해 구비되는 핸들 및 유로를 개폐하는 스템베드가 개선된 구조를 갖는 벨로우즈 글로브 밸브가 개시된다. 벨로우즈 글로브 밸브는 내부에 유로가 형성된 몸체와, 몸체에 대해 승하강 가능한 스템과, 스템의 승하강에 의해 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 스템베드와, 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈와, 스템에 나사 결합되어 회전에 의해 스템을 승하강시키는 축부재와, 축부재에 결합되는 조작핸들을 구비한다. 특히, 조작핸들은 축부재를 중심으로 비대칭으로 형성되어, 유로의 개폐 여부를 외부에서 식별 가능하다. 따라서, 추가적인 작동 없이 밸브의 개폐 여부를 즉시 식별할 수 있기 때문에 조작성과 신뢰성이 우수해진다.

벨로우즈, 글로브, 밸브

Description

벨로우즈 글로브 밸브{Bellows globe valve}

이 기술은 벨로우즈 글로브 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 조작을 위해 구비되는 핸들 및 유로를 개폐하는 스템베드가 개선된 구조를 갖는 벨로우즈 글로브 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 글로브 밸브(Globe valve)는 밸브의 유입구와 배출구가 S자 형상의 유로로 연결되며, 유입구와 배출구의 중심선이 동일 선상에 있는 밸브를 말한다.

또한, 벨로우즈 글로브 밸브는 글로브 밸브 내부에 벨로우즈(Bellows)를 구비함으로써 기밀성이 향상된 밸브를 말하는 것으로, 제철소, 화학공장 등에서 유독성을 갖는 유체와, 일정의 점도를 갖는 유체 및 고온의 스팀 등이 이송되는 배관에 주로 사용된다.

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

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 벨로우즈 글로브 밸브(500)는 몸체(509) 내에 형성된 유로(513)를 몸체(509) 내에서 승하강되는 스템(520)이 개방 또는 폐쇄함에 따라 개폐되는 구조로 이루어진다. 몸체(509)의 양측에는 다른 플랜지와 결합되기 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 글로브 밸브(500)는 조작핸들(560)이 2.5바퀴 정도 회전됨에 따라 스템(520)이 유로(513)를 개폐하는 구조로 이루어졌다. 즉, 조작핸들(560)을 시계방향으로 2.5바퀴 정도 회전시키면 스템(520)이 하강하면서 밸브가 닫히고, 조작핸들(560)을 반시계방향으로 2.5바퀴 정도 회전시키면 스템(520)이 상승하면서 밸브가 열리게 된다.

하지만, 종래의 벨로우즈 글로브 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 수행되어야 하였다.

한편, 종래의 벨로우즈 글로브 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 밀페되지 않는 문제점이 있었다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 조작핸들의 정해진 회전각에 따라 밸브의 개폐가 이루어지며 밸브의 개폐여부를 외부에서 용이하게 식별할 수 있는 벨로우즈 글로브 밸브를 제공한다.

또한, 스템베드와 몸체의 마주보는 면의 형상을 개선하여 스템베드가 매 폐쇄시마다 몸체의 마주보는 면의 똑같은 위치에 정확히 안착하게 됨에 따라 기밀성을 향상시킨 벨로우즈 글로브 밸브를 제공한다.

벨로우즈 글로브 밸브는 내부에 유로가 형성된 몸체와, 몸체에 대해 승하강 가능한 스템과, 스템의 승하강에 의해 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 스템베드와, 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈와, 스템에 나사 결합되어 회전에 의해 스템을 승하강시키는 축부재와, 축부재에 결합되는 조작핸들을 구비하는 것으로, 조작핸들은 축부재를 중심으로 비대칭으로 형성되어 유로의 개폐 여부를 외부에서 식별 가능하도록 한다.

이 경우, 축부재와 스템을 결합시키는 나사산의 피치는, 조작핸들이 정해진 회전각으로 회전됨에 따라 스템베드가 유로를 개방 또는 폐쇄시키도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 정해진 회전각은 180˚이고, 축부재와 스템을 결합시키는 나사산의 피치가 4㎜로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 나사산의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 스템베드의 단부는 하부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성되고, 몸체는 스템베드의 단부와 접촉되는 부위가 스템베드의 단부와 대응되게 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 벨로우즈 글로브 밸브는 추가적인 작동 없이 밸브의 개폐 여부를 즉시 식별할 수 있기 때문에 조작성이 우수해진다.

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

이하 첨부된 도면에 따라서 벨로우즈 글로브 밸브의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 일 실시 예에 따른 벨로우즈 글로브 밸브의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 글로브 밸브의 단면도이며, 도 5는 도 4의 작동 예를 도시한 단면도이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 벨로우즈 글로브 밸브(1)는 몸체(10)와, 스템(20)과, 스템베드(30)와, 벨로우즈(40)와, 축부재(50) 및 조작핸들(60)을 구비한다.

몸체(10)는 내부에 유로(110)를 구비한다. 유로(110)는 몸체(10)의 내부에 S자 형상으로 형성되는 것으로, 밸브의 유입구(111)와 배출구(112)를 연결한다. 이 경우, 유입구(111)와 배출구(112)의 중심선은 동일 선상에 위치한다. 몸체(10)의 양측에는 다른 플랜지와 결합되기 위한 플랜지부(101)가 형성될 수 있다.

스템(20)은 몸체(10)에 대해 승하강 가능하게 배치된다. 즉, 몸체(10)의 상부에는 개구부가 형성되며, 개구부는 몸체(10)의 내부에 형성된 공간부(120) 및 유로(110)와 연통되어 있다. 스템(20)은 몸체(10)의 개구부에 연결된다. 스템(20)의 하부에는 고정부재(210)가 체결되며, 고정부재(210)는 스템(20)과 함께 일체로 승하강된다.

스템베드(30)는 고정부재(210)의 하부에 체결되어, 스템(20)의 승하강에 의 해 유로(110)를 개방 또는 폐쇄시킨다. 스템베드(30)는 마찰계수가 낮고 내화학성이 우수한 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene: PTFE) 계열의 불소 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 스템(20)이 하부로 이동되면 스템베드(30)도 함께 하부로 이동되어 스템베드(30)의 하단이 몸체(10) 내부에 형성된 공간부(120)의 바닥면에 밀착된다. 따라서, 유입구(111)로부터 배출구(112)로 향한 유체의 흐름이 차단된다. 또한, 스템(20)이 상부로 이동되면 스템베드(30)도 함께 상부로 이동되어 스템베드(30)의 하단이 몸체(10) 내부에 형성된 공간부(120)의 바닥면으로부터 이격된다. 따라서, 유입구(111)로부터 배출구(112)로 향한 유체의 흐름이 진행된다.

벨로우즈(40)는 스템(20)의 외주연에 형성되어 실링 기능을 수행한다. 즉, 벨로우즈(40)는 유로(110)를 통해 흐르는 유체가 스템(20)과 몸체(10)의 미세 틈을 통해 상부로 유출되는 것을 방지한다.

도 6은 도 4의 "A"의 확대 단면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 축부재(50)는 스템(20)에 나사 결합된다. 축부재(50)의 외주연 하부에는 수나사산(510)이 형성되며, 스템(20)의 상부에는 축부재(50)의 수나사산(510)에 대응되는 암나사산(220)이 형성된다. 또한, 축부재(50)에 암나사산이 형성되고 스템(20)에 수나사산이 형성되는 것도 가능하다.

조작핸들(60)은 축부재(50)의 상부에 체결된다. 조작핸들(60)은 사용자의 손에 파지되는 것으로, 조작핸들(60)의 회전에 의해 축부재(50)도 함께 일체로 회전된다. 몸체(10)의 상부에는 보닛(80)이 결합된다. 축부재(50)는 보닛(80)에 회전 가능하게 연결되고, 조작핸들(60)이 보닛(80)의 상부에 배치되어 축부재(50)와 함께 일체로 회전된다.

특히, 축부재(50)에 형성된 수나사산(510) 및 스템(20)에 형성된 암나사산(220)의 피치는, 조작핸들(60)이 180°회전됨에 따라 스템베드(30)가 유로(110)를 개방 또는 폐쇄시키도록 형성된다. 즉, 조작핸들(60)이 시계 방향으로 180°회전되면 스템(20)은 하부로 이동되어, 스템베드(30)가 유로(110)를 폐쇄한다. 또한, 조작핸들(60)이 반시계 방향으로 180°회전되면 스템(20)은 상부로 이동되어, 스템베드(30)가 유로(110)를 개방한다.

이 경우, 축부재(50)에 형성된 수나사산(510) 및 스템(20)에 형성된 암나사산(220)의 피치는 4㎜로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 축부재(50)에 형성된 수나사산(510) 및 스템(20)에 형성된 암나사산(220)의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 수나사산(510) 및 암나사산(220)은 비교적 큰 피치를 가지면서도 구조적으로 안정되게 된다. 즉, 축부재(50)와 스템(20)을 결합시키는 나사산(510)(220)의 피치가 비교적 크게 이루어져 조작핸들(60)의 180°회전으로도 밸브의 개폐가 달성될 수 있으며, 안정된 나사 결합을 위해 나사산(510)(220)의 단면이 사다리꼴로 형성된다.

또한, 조작핸들(60)은 축부재(50)를 중심으로 비대칭으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 유로(110)의 개폐 여부를 외부에서 식별하는 것이 용이해진다. 이와 더불어, 조작핸들(60)이 비대칭으로 형성되기 때문에, 지렛대의 원리에 의해 조작이 수월해진다.

도 7은 도 4의 "B"의 확대 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스템베드(30)의 단부는 하부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성된다. 이 경우, 몸체(10)는 스템베드(30)의 단부와 접촉되는 부위 즉, 몸체(10)에 형성된 공간부(120)의 바닥면이 스템베드(30)의 단부와 대응되게 경사지게 형성된다.

즉, 스템베드(30)는 고정부재(210)의 하부에 형성된 돌출부(221)에 삽입되어 고정되어 있으며, 스템베드(30)의 하단에는 경사면(301)이 형성된다. 또한, 몸체(10)에는 스템베드(30)에 형성된 경사면(301)에 대응되는 경사면(121)이 형성된다.

따라서, 스템베드(30)가 유로(110)를 차단하는 방향으로 하강하면, 스템베드(301)의 경사면(301)이 몸체(10)의 경사면(121)에 인입되어 밀착되게 된다. 따라서, 밸브의 기밀성이 더욱 향상될 수 있으며, 스템베드(30)의 승하강 시 스템베드(30)가 항상 몸체(10)의 정위치에 안착될 수 있게 된다.

지금까지 벨로우즈 글로브 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 글로브 밸브의 사시도.

도 2는 종래의 벨로우즈 글로브 밸브의 단면도.

도 3은 일 실시 예에 따른 벨로우즈 글로브 밸브의 사시도.

도 4는 일 실시 예에 따른 벨로우즈 글로브 밸브의 단면도.

도 5는 도 4의 작동 예를 도시한 단면도.

도 6은 도 4의 "A"의 확대 단면도.

도 7은 도 4의 "B"의 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 글로브 밸브 10 : 몸체

20 : 스템 30 : 스템베드

40 : 벨로우즈 50 : 축부재

60 : 조작핸들 110 : 유로

220 : 암나사산 510 : 수나사산

Claims

내부에 유로가 형성된 몸체와, 상기 몸체에 대해 승하강 가능한 스템과, 상기 스템의 승하강에 의해 상기 유로를 개방 또는 폐쇄시키는 스템베드와, 상기 스템의 외주연에 형성되는 벨로우즈와, 상기 스템에 나사 결합되어 회전에 의해 상기 스템을 승하강시키는 축부재와, 상기 축부재에 결합되는 조작핸들을 구비하는 벨로우즈 글로브 밸브에 있어서,

상기 조작핸들은 상기 유로의 개폐 여부를 외부에서 식별 가능하도록 상기 축부재를 중심으로 비대칭으로 형성되고,

상기 스템베드의 단부는 하부로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성되고, 상기 몸체는 상기 스템베드의 단부와 접촉되는 부위가 상기 스템베드의 단부와 대응되게 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 벨로우즈 글로브 밸브.
제1항에 있어서,

상기 축부재와 상기 스템을 결합시키는 나사산의 피치는, 상기 조작핸들이 정해진 회전각으로 회전됨에 따라 상기 스템베드가 유로를 개방 또는 폐쇄시키도록 형성된 벨로우즈 글로브 밸브.
제2항에 있어서,

상기 정해진 회전각은 180˚이고,

상기 축부재와 상기 스템을 결합시키는 나사산의 피치가 4㎜로 형성된 벨로우즈 글로브 밸브.
제3항에 있어서,

상기 나사산의 단면은 사다리꼴 형상으로 이루어지는 벨로우즈 글로브 밸브.
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