KR101196807B1 - 3웨이 고온밸브 - Google Patents

3웨이 고온밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3웨이 고온밸브에 관한 것으로서, 밀폐된 내부 공간을 갖는 몸체; 상기 몸체의 일면에 연통되어 고온의 유체가 유입되는 제1유로; 상기 제1유로와 대향되는 몸체의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제2유로; 상기 제2유로와 직교하는 몸체의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제3유로; 및 상기 몸체 내부에 설치되어 제2유로와 제3유로를 교번 개폐시키도록 작동하는 유로가변장치;를 포함한다.
상기한 구성에 따른 본 발명은 3웨이 고온밸브를 제공함에 있어서, 판체형상으로 제작된 개폐날개를 90도 방향으로 회동시켜 유로의 전환이 이루어지도록 구성함으로써, 개폐날개와 실링가스켓 사이의 접촉 및 마찰을 최소화시켜, 실링가스켓의 경화촉진현상 및 조기마모문제를 방지하는 한편, 실링가스켓이 고온에도 견딜 수 있도록 석면재질이 함유된 아마존 팩킹으로 제작함으로써, 고온유체 환경에서도 오랜 기간 밸브의 사용이 가능하고, 이로 인한 유지관리의 편리함과 경제적인 효과를 갖는다.

Description

3웨이 고온밸브{3 Way High Temperature Valve}
본 발명은 3웨이 고온밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 판체형상으로 제작된 개폐날개를 90도 전후의 범위로 회동시켜 유로의 전환이 이루어지도록 구성함으로써, 개폐날개와 실링가스켓 사이의 접촉 및 마찰을 최소화시켜, 실링가스켓의 경화촉진현상 및 조기마모문제를 방지하는 3웨이 고온밸브에 관한 것이다.
3방향으로 설정된 배관 상에는 그 유체의 흐름경로를 변경시키기 위하여 3방 밸브(또는 3방향 밸브; 3-WAY VALVE)를 널리 채택하고 있다. 이러한 3방 밸브는 조작 매개체에 따라 수동식과 자동식으로 분류될 수 있다.
상기 수동식은 사용자가 직접 밸브 포트에 외력을 가해 유체의 흐름경로를 전환시킬 수 있도록 되어 있으며, 자동식은 제어부 명령에 따른 저온부에 위치한 스텝모터 또는 솔레노이드 가동으로 전환포트가 회전하여 유체의 흐름경로를 전환시킬 수 있는 구조로 되어 있다.
상기 자동식의 경우 포트 전환을 위해 위와 같이 스텝모터 또는 솔레노이드 같은 구동매체가 더 부가되는 구성을 제외하고는 그 구동메카니즘은 수동식과 대동 소이하다.
도 1a 내지 도 1b는 일반적인 3방 밸브의 구조 및 작동상태를 나타내는 평 단면도이다.
이를 참조하면, 상기 3방 밸브(10)는 유체가 유입되는 단일의 입구(12)와 2개의 출구(14)를 갖는 밸브바디(16) 및 상기 밸브바디(16) 내부에 설치되는 전환포트(18)을 포함한다. 상기 전환포트(18)는 조절부재(미도시) 예컨대, 작동레버 또는 솔레노이드에 의해 정해진 각도범위내에서 회전하면서 상기 입구(12)와 출구(14) 사이의 유체흐름경로를 제어한다.
구체적으로, 상기 밸브바디(16)는 통상 육면체나 원통형으로 이루어지고 그 내부에는 전환포트(18) 설치를 위한 소정의 공간부(20)가 제공된다. 공간부(20)를 중심으로 일측에는 유체가 유입되는 입구(12)가, 그리고 상기 입구(12)에 대한 수직방향으로는 출구(14)가 이 공간부(20)와 연통된 구조를 갖는다.
전환포트(18)는 밸브바디(16)의 내부에 위치한 상태에서 자유롭게 회전될 수 있도록 통상 구(球)형 또는 원통형으로 이루어진다. 이러한 전환포트(18)는 상기 입구(12)와 2개의 출구 중 어느 한 출구(14)를 연통시켜주는 대략 직각으로 연통된 유로(22)를 갖는다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 조절부재는 조절노브와, 이 조절노브에 결합되고 밸브바디(16)의 공간부(20) 내부로 연장되어 전환포트(18)와 결합하는 일정 길이를 갖는 조절간을 포함한다. 상기 조절간은 90ㅀ범위에서 좌우방향으로 회전될 수 있다.
상기한 종래 일반적인 3방향 밸브는, 전환포트(18)에 형성된 유로(22)가 입구(12)와 일측 출구를 개방시킨 도 1a에서와 같은 초기상태에서는 유체가 화살표 방향을 따라 흐르며, 이 상태에서 전환포트(18)를 정해진 방향으로 90도 회전시킨 도 1b에서와 같은 상태에서는 입구(12)와 연통되었던 일측 토출구가 닫혀지고 반대쪽 출구와 입구(12)가 서로 연통되어 유체가 반대쪽 출구를 따라 흐르게 된다.
상기한 종래 기술에 따르면, 그 구조상 유체의 흐름경로를 제어하는 전환포트가 밸브바디에 비해 유체에 포함되어 있는 에너지, 예컨대 고온유체를 작동유체로 하는 경우 열 에너지에 의한 영향을 보다 직접적으로 받는다.
따라서 상기한 종래 3방 밸브가 고온의 유체가 흐르는 경로 상에 적용될 경우, 상기 밸브바디에 비해 유체의 흐름경로를 제어하는 전환포트에 보다 많은 열이 전달되고 보다 많은 열팽창이 일어날 수 있다.
이처럼, 전환포트의 열팽창이 보다 클 경우 한정된 밸브바디의 공간부에서 상기 전환포트 외면에 가해지는 밸브바디에 의한 면압이 커질 수 밖에 없고, 그 결과 전환포트의 작동불능이 발생되거나 전환포트의 열팽창률이 밸브바디의 내구한도를 넘어서는 경우에는 밸브바디의 형상변형 또는 파손이 야기될 수 있다. 즉, 종래 일반적인 3방향 밸브는 고온의 유체가 이동되는 고온환경에 적합하지 않은 단점이 있다.
또한, 종래 일반적인 3방 밸브의 경우 유체 누출을 방지할 목적으로 통상 전환포트와 밸브바디 사이에 고무재질의 씰링부재가 개입된다. 하지만 이러한 고무재질의 일반 씰링부재의 경우 온도변화에 상당히 민감하며, 특히 전술한 고온환경(최 대 750℃)에서는 체적변화가 심하여 적절한 씰링기능을 상실하고, 그에 따라 유체가 외부로 누출되는 문제가 있었다.
특히, 전환포트(18)과 씰링부재와의 접촉면적이 넓기 때문에 고온유체에 의해 가열된 전환포트(18)의 온도가 씰링부재에 그대로 전도됨에 따라, 씰링부재의 경화현상을 가속시키는 문제가 있었고, 전환포트(18)와 씰링부재가 각각 열팽창됨에 따라, 부재간 마찰이 심화되어 씰링부재가 조기에 마모되거나 파손되는 문제가 있었다.
상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 3웨이 고온밸브를 제공함에 있어, 판체형상으로 제작된 개폐날개를 90도 전후의 범위로 회동시켜 유로의 전환이 이루어지도록 구성함으로써, 개폐날개와 실링가스켓 사이의 접촉 및 마찰을 최소화시켜, 실링가스켓의 경화촉진현상 및 조기마모문제를 방지하는 한편, 실링가스켓이 고온에도 견딜 수 있도록 석면재질이 함유된 아마존 팩킹으로 제작함으로써, 고온유체 환경에서도 오랜 기간 밸브의 수명이 보장되도록 하는 3웨이 고온밸브를 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 3웨이 고온밸브는, 밀폐된 내부 공간을 갖 는 몸체; 상기 몸체의 일면에 연통되어 고온의 유체가 유입되는 제1유로; 상기 제1유로와 대향되는 몸체의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제2유로; 상기 제2유로와 직교하는 몸체의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제3유로; 및 상기 몸체 내부에 설치되어 제2유로와 제3유로를 교번 개폐시키도록 작동하는 유로가변장치;를 포함한다.
여기서, 상기 유로가변장치는, 제2유로와 제3유로가 직교하는 몸체의 내측 모서리부를 가로질러 축 관통하여 설치되는 회전축; 및 상기 몸체 내부에서 회전축 상에 회동 가능한 상태로 결합되는 개폐날개; 상기 몸체의 외부로 연장되는 회전축과 결합되어 회전동력을 제공하는 엑츄에이터;를 포함한다.
그리고, 상기 엑츄에이터를 거치시키기 위한 설치브라켓이 몸체의 측면에 설치되도록 할 수 있다.
또한, 상기 회전축이 관통되는 몸체의 내측 모서리부에 회전축의 회동운동을 지지하는 축가이드홈을 형성하고, 상기 회전축이 관통되는 몸체의 외측면에 회전축의 돌출 끝단을 지지하기 위한 축가이드캡을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 몸체 내부의 제2유로와 제3유로의 입구에 각각 실링 가스켓이 설치되도록 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 실링 가스켓은 아마존 팩킹으로 제작하는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 따른 본 발명은 3웨이 고온밸브를 제공함에 있어서, 판체형상 으로 제작된 개폐날개를 90도 방향으로 회동시켜 유로의 전환이 이루어지도록 구성함으로써, 개폐날개와 실링가스켓 사이의 접촉 및 마찰을 최소화시켜, 실링가스켓의 경화촉진현상 및 조기마모문제를 방지하는 한편, 실링가스켓이 고온에도 견딜 수 있도록 석면재질이 함유된 아마존 팩킹으로 제작함으로써, 고온유체 환경에서도 오랜 기간 밸브의 사용이 가능하고, 이로 인한 유지관리의 편리함과 경제적인 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 정단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 평면도이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명은 고온유체(700도 이상)에서의 사용이 가능한 3웨이 고온밸브에 관한 것으로서, 대략 육면체 형상의 밀폐된 내부 공간을 갖는 몸체(110)가 형성되고, 상기 몸체의 3방향에 각각 고온유체의 입출이 가능하도록 유로를 형성하고 있다.
상기 유로는 몸체(110)의 일면에 연통되어 고온의 유체가 유입되는 제1유로(120)와, 상기 제1유로(120)와 대향되는 몸체(110)의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제2유로(130)와, 상기 제2유로(130)와 직교하는 몸체(110)의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제3유로(140)로 이루어지게 된다.
상기 제1, 제2, 제3유로(120)(130)(140)의 위치는 상호 변경이 가능하도록 하되, 유출구인 제2유로(130)와 제3유로(140)는 반드시 90도 전후로 직교되는 위치에 형성되도록 한다.
이때, 상기 제1유로(120)는 제2유로(130) 또는 제3유로(140)와 선택적으로 연결되도록 하는데, 이를 위한 유로가변장치(150)가 설치되고 있다.
상기 유로가변장치(150)는 몸체(110) 내부에 설치되어 제2유로(130)와 제3유로(140)를 교번 개폐시키도록 작동하는데, 제2유로(130)와 제3유로(140)가 직교하는 몸체(110)의 내측 모서리부를 가로질러 축 관통하여 설치되는 회전축(151)와, 상기 몸체(110) 내부에서 회전축(151) 상에 회동 가능한 상태로 결합되는 개폐날개(153), 및 상기 몸체(110)의 외부로 연장되는 회전축(151)과 결합되어 회전동력을 제공하는 엑츄에이터(155)로 구성되어 있다.
이때, 상기 엑츄에이터(155)를 거치시키기 위한 설치브라켓(157)이 몸체(110)의 측면에 설치되도록 하는데, 상기 설치브라켓(157)의 형상은 도2, 도 4에 도시된 바와 같이 "ㄷ"자 형상으로 제작하는 것이 가능하고, 이러한 형상 외에도 엑츄에이터(155)를 몸체(110)에 적절하게 거치시킬 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
그리고, 상기 회전축(151)이 관통되는 몸체(110)의 내측 모서리부에 회전축(151)의 회동운동을 지지하는 축가이드홈(111)을 형성하는데, 상기 축가이드홈(111)은 회전축(151)이 결합될 수 있도록 길이방향으로 원통형상의 홈을 가공하 여 형성한다. 이때, 홈 깊이는 회전축(151)의 결합시 회전축(151)의 외면이 1/4 면적 이상 외부로 돌출될 수 있도록 형성한다.
이때, 상기 회전축(151)이 관통되는 몸체(110)의 외측면에 회전축(151)의 돌출 끝단을 지지하기 위한 축가이드캡(113)을 형성하는데, 상기 축가이드캡(113)은 회전축(151)이 몸체(110)로부터 이탈되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 동시에, 회전축(151)의 원할한 회전운동을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 상기 축가이드캡(113)을 베어링으로 구성하는 것도 가능하며, 상기 베어링은 메탈베어링으로 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 몸체(110) 내부의 제2유로(130)와 제3유로(140) 입구에 각각 실링 가스켓(160)이 설치되도록 하는데, 상기 실링 가스켓(160)은 개폐날개(153)와 접촉시, 고온유체가 누설되는 것을 방지하게 된다.
이와 같은 실링 가스켓(160)은 700도 이상의 고온에서도 물성의 변화없이 견딜 수 있는 재질로 제작되는 것이 바람직한데, 이는 석면재질이 함유된 아마존 팩킹을 이용해 제작될 수 있다.
상기한 구성의 3웨이 고온밸브의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고온유체가 제1유로(120)를 통해 몸체(110) 내부로 공급된다. 이때, 몸체(110) 내부로 유입된 고온유체는 제2유로(130) 또는 제3유로(140) 중 개방된 유로를 통해 이송된다.
이때, 상기 제2유로(130)와 제3유로(140)는 개폐날개(153)에 의해 선택적으로 개방 및 폐쇄되고 있는데, 상기 개폐날개(153)는 엑츄에이터(155)의 작동에 의 해 90도 전후의 범위 에서 회전이 이루어게 됨에 따라 제2유로(130) 및 제3유로(140)를 선택적으로 개폐시키게 된다.
이때, 유로의 전환시 개폐날개(153)는 선택된 유로의 입구를 덮어서 폐쇄시키게 되는데, 실링가스켓(160)과의 접촉을 통해 누설이 방지되도록 한다.
상기 엑츄에이터(155)는 일정주기마다 자동으로 유로를 전환시키도록 하거나, 사용자의 조작신호에 의해 임의로 유로를 전환시키도록 제어할 수 있다.
상기한 구성에 따른 본 발명은 3웨이 고온밸브를 구성함에 있어서, 판체형상으로 제작된 개폐날개(153)를 90도 전후의 범위로 회동시켜 유로의 전환이 이루어지도록 구성함으로써, 개폐날개(153)와 실링가스켓(160) 사이의 접촉 및 마찰을 최소화시켜, 실링가스켓(160)의 경화촉진현상 및 조기마모문제를 방지하는 한편, 실링가스켓(160)이 고온에도 견딜 수 있도록 석면재질이 함유된 아마존 팩킹으로 제작함으로써, 고온유체 환경에서도 오랜 기간 밸브의 사용이 가능하고, 이로 인한 유지관리의 편리함과 경제적인 이점을 갖게 된다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 일반적인 3방 밸브의 구조 및 작동상태를 나타내는 평 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 3웨이 고온밸브의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 몸체 111: 축가이드홈
113: 축가이드캡 120: 제1유로
130: 제2유로 140: 제3유로
150: 유로가변장치 151: 회전축
153: 개폐날개 155: 엑츄에이터
157: 설치 브라켓 160: 실링 가스켓

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 밀폐된 내부 공간을 갖는 몸체(110); 상기 몸체(110)의 일면에 연통되어 고온의 유체가 유입되는 제1유로(120); 상기 제1유로(120)와 대향되는 몸체(110)의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제2유로(130); 상기 제2유로(130)와 직교하는 몸체(110)의 일면에 연통되어 유입된 고온의 유체가 토출되는 제3유로(140); 및 상기 몸체(110) 내부에 설치되어 제2유로(130)와 제3유로(140)를 교번 개폐시키도록 작동하는 유로가변장치(150);를 포함하는 3웨이 고온밸브로서,
    상기 유로가변장치(150)는, 제2유로(130)와 제3유로(140)가 직교하는 몸체(110)의 내측 모서리부를 가로질러 설치되는 회전축(151); 상기 몸체(110) 내부에서 회전축(151) 상에 회동 가능한 상태로 결합되는 개폐날개(153); 상기 몸체(110)의 외부로 연장되는 회전축(151)과 결합되어 회전동력을 제공하는 엑츄에이터(155); 및 상기 엑츄에이터(155)를 거치시키기 위해 몸체(110)의 측면에 설치되는 설치브라켓(157);을 포함하고,
    상기 몸체(110)는 내측 모서리부에 회전축(151)의 회동운동을 지지하는 축가이드홈(111)을 형성하며, 상기 회전축(151)이 관통되는 몸체(110)의 외측면에 회전축(151)의 돌출 끝단을 지지하기 위한 축가이드캡(113)을 형성하고, 상기 몸체(110) 내부의 제2유로(130)와 제3유로(140) 입구에 각각 실링 가스켓(160)이 설치되도록 하되, 상기 실링 가스켓(160)은 아마존 팩킹으로 제작되는 것을 특징으로 하는 3웨이 고온밸브.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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