KR101318769B1 - 분리형 밸브 시트 및 이를 이용한 라이징 스템 볼 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 시트에 관련된 것으로서 특히 상호 결합되는 방식의 인너 시트와 아우터 시트를 포함하되 볼에 접촉될 때 상기 인터 시트와 아우트 시트의 접촉부분이 탄성 변형되면서 상호 밀착하게 하여 실링 성능을 향상시킬 수 있는 분리형 밸브 시트 및 이를 이용한 라이징 스템 볼 밸브에 대한 것이다.

Description

분리형 밸브 시트 및 이를 이용한 라이징 스템 볼 밸브{split valve seat and rising stem ball valve}

본 발명은 밸브 시트에 관련된 것으로서 특히 상호 결합되는 방식의 인너 시트와 아우터 시트를 포함하되 볼에 접촉될 때 상기 인터 시트와 아우트 시트의 접촉부분이 탄성 변형되면서 상호 밀착하게 하여 실링 성능을 향상시킬 수 있는 분리형 밸브 시트 및 이를 이용한 라이징 스템 볼 밸브에 대한 것이다.

일반적으로 볼 밸브(ball valve)라고 하는 것은 밸브 바디의 유입구와 유출구를 연결하는 연결통로상에 수직하는 방향으로 개방부가 형성되는 볼이 설치되어 상기 볼의 회전 동작에 의해 유체의 유동을 단속하는 밸브를 말한다.

이러한 볼 밸브는 밸브 바디와 볼 사이에서 유체가 유출되는 것을 방지하기 위해 밀착된 상태로 유지된다.

이때, 상기 볼이 상기 밸브 바디에 밀착된 상태에서 회전되는 경우 마찰이 심하게 발생되는 문제가 있어 이를 방지하기 위한 라이징 스템(rising stem)기술이 제안되고 있다.

이에 대해 상기 라이징 스템 볼 밸브에 대한 개념도인 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이 상기 라이징 스템을 위해 볼(B)에 장치되는 하부 스템(LS)와 상기 하부 스템(LS)이 원활하게 상하이동할 수 있는 롤러(R)를 포함하고 있으며, 부가적으로 밸브 바디(VB)의 밑바닥에 삽입되는 트루니언(B2)이 상기 볼(B)의 저면에 형성될 수 있다.

이때, 상기 하부 스템(LS)은 수직방향(방향I)로 형성되어 상기 볼(B)에 장치되는 수직부(LS3)와 상기 하부 스템(LS)을 구동하는 볼 작동부(도시되지 않음, 후술됨)에 연결되는 연결부(LS1)와, 상기 연결부(LS1) 및 수직부(LS3)를 연결하되 경사지는 방향으로 형성되는 경사부(LS2)를 포함한다.

이때, 상기 경사부(LS2) 양측에 배치되어 상기 하부 스템(LS)의 승하강 운동을 원활히 하는 롤러(R)가 배치된다.

이러한 형상을 가지는 하부 스템(LS)이 하강하는 경우 상기 경사부(LS2)의 우측이 상기 롤러(R) 중 우측 롤러를 계속적으로 가압하게 되어 결과적으로 상기 볼(B)이 시계방향(방향II)로 틸팅(tilting) 즉 기울어지게 한다.

다시 말해 상기 하부 스템(LS)이 하강하면 상기 볼(B)이 밸브 바디(VB)에 밀착되게 한다.

만일 상기 하부 스템(LS)이 상승하는 경우 상기 볼(B)은 반대방향(방향III)으로 틸팅하여 상기 볼(B)이 밸브 바디(VB)로부터 이격되게 한다.

따라서 상기 볼(B)을 회전시키고자 하는 경우에는 상기 하부 스템(LS)을 상승시킨 후 상기 하부 스템(LS)을 회전시키면 되고 상기 볼(B)을 밸브 바디(VB)에 밀착시키고자 하는 경우 상기 하부 스템(LS)을 하강시키면 된다.

한편 상기 볼(B)이 틸팅되는 경우 상기 하부 스템(LS) 전체 부분도 이에 연동되어 약간 기울어질 수 있도록 형성된다.

즉, 스템의 승하강에 따라 틸팅 또는 로테이션의 듀얼 액션이 가능하며 이러한 작용을 구비하는 볼 밸브를 라이징 스템 볼 밸브하고 하는 것이다.

이러한 라이징 스템의 메커니즘은 미국 특허 등록 제3,207,468호, 제3,515,371호, 제4,917,354호등에 자세히 기재되어 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.

한편 상기 볼(B)과 밸브 바디(VB)의 접촉 부분에는 밸브 시트(1)가 배치되어 상기 볼(B)과 밸브 바디(VB)사이에서 유체가 유출되지 않도록 실링한다.

이러한 종래의 밸브 시트(1)는 도 2에서 나타난 바와 같이 일반적으로 일체형으로 형성된다.

그런데 상술한 종래의 밸브 시트(1)의 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 상술한 바와 같이 라이징 스템 볼 밸브의 경우 볼(B)이 틸팅 및 로테이션 운동을 하게 되는데, 이때 상기 볼(B)이 틸팅 운동을 하는 경우 상기 밸브 시트(1)를 가압하게 되며 상기 볼(B)이 상기 밸브 시트(1)로부터 이격되는 경우 상기 밸브 시트(1)를 가압하는 힘이 제거된다.

이때, 상기 가압하는 힘이 작용하거나 혹은 제거될 때 상기 밸브 시트(1)가 미소량 변형되는데, 이 경우 상기 밸브 시트(1)와 볼(B)사이에 간극이 발생하여 유체가 누출될 우려가 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 상호 결합되는 방식의 인너 시트와 아우터 시트를 포함하되 볼에 접촉될 때 상기 인터 시트와 아우트 시트의 접촉부분이 탄성 변형되면서 상호 밀착하게 하여 실링 성능을 향상시킬 수 있는 분리형 밸브 시트 및 이를 이용하는 라이징 스템 볼 밸브를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상호 결합되는 인너 시트(110)와 아우터 시트(120)를 포함하는 밸브 시트(100)로서, 상기 인너 시트(110)는 링 형상의 인너 시트 본체(111)와, 상기 인너 시트 본체(111) 일측에서 돌출되는 인너 돌출편(112)을 포함하고, 상기 아우터 시트(120)는 상기 인너 시트 본체(111)보다 직경이 큰 링 형상의 아우트 시트 본체(121)와, 상기 아우터 시트 본체(121) 일측에서 돌출되는 아우터 돌출편(122)을 포함하되, 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)는 상호 마주보도록 형성되어 볼(B)에 접촉된 후 탄성변형하여 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)이 상호 밀착되는 분리형 밸브 시트에 일 특징이 있다.

이때, 상기 인너 시트 본체(111)는 사각형 단면을 구비하되, 상기 인너 돌출편(112)은 상기 인너 시트 본체(111) 중앙부에서 상기 아우트 시트 본체(121)측으로 돌출되고, 상기 아우트 시트 본체(121)도 사각형 단면을 구비하되, 상기 아우터 돌출편(122)은 상기 아우트 시트 본체(121) 내측방향으로 돌출하되 상기 인너 시트 본체(111)측으로 향하도록 형성되어, 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)은 상호 마주보도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 아우터 시트 본체(121)에서 내측방향으로 돌출되어 상기 인너 시트 본체(111)가 걸림되는 걸림턱(123)이 형성되는 것도 가능하다.

또한, 상기 인너 돌출편(112) 일측에 요홈되게 형성되는 그루브(112a)를 더 포함하는 것도 가능하다.

또한, 상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 열간 박음에 의해 상호 결합되는 한편 상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 메탈을 재질로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 본 발명의 분리형 밸브 시트를 포함하는 라이징 스템 볼 밸브에 또 다른 특징이 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 볼이 틸팅되는 경우 상기 인터 시트와 아우트 시트의 접촉부분이 탄성 변형되면서 상호 밀착하게 하여 실링 성능을 향상시킬 수는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 라이징 스템 볼 밸브를 설명하기 위한 개념도,
도 2는 종래의 밸브 시트를 설명하기 위한 사시도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 밸브 시트를 나타내는 일부 단면 사시도 및 확대 단면도이다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다.

또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면과 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예

본 발명은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상호 결합되는 방식의 인너 시트(110)와 아우터 시트(120)를 포함한다.

이때, 상기 인너 시트(110)는 링 형상의 인너 시트 본체(111)와, 상기 인너 시트 본체(111) 일측에서 돌출되는 인너 돌출편(112)을 포함한다.

또한, 상기 아우터 시트(120)는 상기 인너 시트 본체(111)보다 직경이 큰 링 형상의 아우트 시트 본체(121)와, 상기 아우터 시트 본체(121) 일측에서 돌출되는 아우터 돌출편(122)을 포함한다.

상술한 바와 같은 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)는 상호 이격된 상태에서 마주보도록 형성되어 볼(B)에 접촉된 후 탄성변형하여 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)이 상호 밀착된다.

즉, 종래에는 상술한 바와 같이 일체형의 밸브 시트(1)가 사용되어 실링에 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 상호 결합되는 분리형 밸브 시트(100)를 채택하되, 볼 접촉시 탄성 변형에 의해 상호 밀착되도록 하여 실링 성능을 향상시킨 것이다.

이때, 상기 인너 시트 본체(111)는 사각형 단면을 구비하되, 상기 인너 돌출편(112)은 상기 인너 시트 본체(111) 중앙부에서 상기 아우트 시트 본체(121)측으로 돌출되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 아우트 시트 본체(121)도 사각형 단면을 구비하되, 상기 아우터 돌출편(122)은 상기 아우트 시트 본체(121) 내측방향으로 돌출하되 상기 인너 시트 본체(111)측으로 향하도록 형성되어, 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)은 상호 마주보도록 형성되도록 할 수 있다.

이때, 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)의 형상은 도시된 바와 같이 뾰족한 말단을 구비하는 쐐기형상을 택할 수 있다.

물론 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)은 탄성 변형에 의해 상호 밀착되어 유체의 누설을 막는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 달성하는 한 상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)이 다른 형상을 구비하는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 상기 아우트 시트 본체(121)에서 내측방향으로 돌출되어 상기 인너 시트 본체(111)가 걸림되는 걸림턱(123)을 포함하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 인너 시트(110)와 아우터 시트(120)는 상호 결합되는 방식이므로 보다 정확한 위치에서 결합되도록 상기 걸림턱(123)을 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 걸림턱(123)은 도시된 바와 같이 사각형 단면을 구비하는 한편 상기 인너 시트 본체(111) 중 상기 인너 돌출편(112)이 형성되는 부분의 인접하는 부분에 걸림될 수 있다.

그러나 상기 걸림턱(123)은 상술한 바와 같이 상기 인너 시트 본체(111)에 걸림되도록 하는 것을 목적으로 하는 바, 상기 걸림턱(123)의 형상 또는 상기 걸림턱(123)이 걸림되는 인너 시트 본체(111)의 위치가 달라지는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 상기 인너 돌출편(112) 일측에 요홈되게 형성되는 그루브(112a)를 더 포함하는 것도 가능하다.

즉, 상기 인너 돌출편(112)은 상술한 바와 같이 볼(B)의 접촉에 의해 탄성변형되는데, 상기 탄성 변형이 용이하도록 상기 인너 돌출편(112)일측에 요홈되게 형성되는 그루브(112a)를 포하할 수 있다.

한편, 상기 그루브(112a)는 도시된 바와 같이 인너 돌출편(112)의 도면상 외측면에 형성되되 반원 형상을 가질 수 있다.

그러나, 상기 그루브(112a)는 상술한 바와 같이 상기 인너 돌출편(112)의 탄성 변형을 돕는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 달성하는 한 상기 그루브(112a)의 형상이나 형성 위치가 달라진다고 하더라도 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 열간 박음에 의해 상호 결합되는 것도 가능하다.

즉, 상기 아우터 시트(120)의 내측 반경(R2)을 상기 인너 시트(110)의 외측 반경(R1)보다 다소 작게 형성한다.

이때 상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)를 가열하여 변형 가능하게 한 후 상기 인너 시트(110)를 아우터 시트(120)에 열간 박음하면 냉각후 상호 견고하게 고정될 수 있다.

한편, 상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 메탈을 재질로 할 수 있으며, 상기 재질은 이미 널리 사용되고 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

이상 설명한 본 발명의 분리형 밸브 시트(100)에 대해 도 4와 도 5를 참조하여 다시 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 인너 시트(110)와 아우터 시트(120)를 결합하면 상기 인너 시트(110)의 인너 결합편(112)과 아우터 시트(120)의 아우터 결합편(122)은 상호 마주보도록 형성되되 상호 이격된 상태이다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이 볼(B)에 접촉하면 상기 인너 결합편(112)과 아우터 결합편(122)이 상기 볼(B)에 의해 변형되어 상호 밀착된다.

이와 같이 상기 인너 결합편(112)과 아우터 결합편(122)이 상호 밀착되어 실링 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상술한 본 발명의 분리형 밸브 시트(100)를 도 1에 도시된 바와 같은 라이징 스템 볼 밸브에 사용하면 상술한 바와 같이 상기 라이징 스템 볼 밸브의 볼(B)이 틸팅되는 경우 탄력적으로 대응할 수 있어 실링 성능을 향상시킬 수 있다.

110 : 인너 시트 112 : 인너 돌출편
120 : 아우터 시트 122 : 아우터 돌출편

Claims (7)

1. 상호 결합되는 인너 시트(110)와 아우터 시트(120)를 포함하는 밸브 시트(100)로서,
   상기 인너 시트(110)는 링 형상의 사각형 단면을 구비한 인너 시트 본체(111)와, 상기 인너 시트 본체(111) 중앙부에서 아우터 시트 본체(121) 측으로 돌출되는 인너 돌출편(112)을 포함하고,
   상기 아우터 시트(120)는 상기 인너 시트 본체(111)보다 직경이 큰 링 형상의 사각형 단면을 구비한 아우터 시트 본체(121)와, 상기 아우터 시트 본체(121) 내측방향으로 돌출하되 상기 인너 시트 본체(111) 측으로 향하도록 형성되어 인너 돌출편(112)과 마주보도록 형성되는 아우터 돌출편(122)을 포함하되,
   상기 인너 돌출편(112)의 내측 면은 아우터 돌출편(122) 측으로 경사진 쐐기 형태로 형성되고, 상기 아우터 돌출편(122)의 내측 면은 인너 돌출편(112) 측으로 경사진 쐐기 형태로 형성되고,
   상기 인너 돌출편(112)과 아우터 돌출편(122)은 상호 이격된 상태에서 마주보도록 형성되되 볼(B)에 접촉된 후 탄성변형하여 상기 인너 돌출편(112) 쐐기 형태의 단부와 아우터 돌출편(122) 쐐기 형태의 단부가 상호 밀착되는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브 시트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 아우터 시트 본체(121)에서 내측방향으로 돌출되어 상기 인너 시트 본체(111)가 걸림되는 걸림턱(123)이 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브 시트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 인너 돌출편(112) 일측에 요홈되게 형성되는 그루브(112a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브 시트.
5. 제1항에 있어서,
   상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 열간 박음에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브 시트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 아우터 시트(120)와 인너 시트(110)는 메탈을 재질로 하는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브 시트.
7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 분리형 밸브 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이징 스템 볼 밸브.

Images