KR101770788B1 - 디스크를 구비한 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 흡수하면 팽창하는 성질이 있는 침수팽창섬유 와셔를 이용하여 작은 스프링 상수 값을 갖는 스프링을 사용하더라도 디스크에 충분한 가압력을 제공하여 디스크와 밸브시트 간의 수밀성을 증대시킬 수 있고, 디스크의 파손이나 손상을 방지할 수 있는 밸브에 관한 것으로, 본 발명의 한 형태에 따른 밸브는, 일측부에 유체가 유입되는 입구가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구가 형성되어 있는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체 내부에서 상기 입구와 출구 사이에 배치되며, 개구부가 상하로 관통되게 형성되어 있는 밸브시트와; 상기 밸브시트의 상측에서 밸브몸체를 관통하도록 설치되어 외력에 의해 밸브몸체에 대해 상하로 이동하는 밸브스템과; 상기 밸브스템의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 밸브시트에 안착되면서 개구부를 폐쇄하는 디스크와; 상기 밸브스템의 하단부와 디스크 사이에 설치되어, 상기 디스크를 폐쇄할 때 입구 측에서 유입되는 유체를 흡수하면서 팽창하여 디스크를 하측으로 가압하는 침수팽창섬유 와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크를 구비한 밸브{Valve Havig Disk}

본 발명은 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크가 상하로 이동하면서 유로를 개폐하는 글로브 밸브로서, 침수팽창섬유 와셔에 의해 디스크가 밸브시트에 대해 하측으로 가압되면서 유로 폐쇄시 수밀성을 향상시킬 수 있도록 한 디스크를 구비한 디스크를 구비한 밸브에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 밸브는 파이프를 이용하여 유체를 이송하거나 공급함에 있어 유체의 흐름을 조절 및 차단하기 위해 사용되는 것으로서, 다양한 형태로 제작되어 사용된다. 그 중에서 글로브 밸브 (globe valve)는 유량제어의 목적으로 현재 가장 많이 채택하고 있는 밸브형식으로 고압의 유체가 흐르는 관로상에 설치되어 유로를 개폐하는데 사용되고 밸브의 재질로는 청동, 주철, 주동(鑄銅), 합금강 등이 사용된다.

통상의 글로브 밸브는 도 1에 도시된 것과 같이, 입구(1)와 출구(2)가 일직선상에 위치되고, 상기 입구(1)와 출구(2)사이의 대략 중간지점에 해당되는 내벽면으로 부터는 격벽(3)이 형성되며, 상기 격벽(3)상에는 밸브의 디스크(4)가 안착되는 밸브시트(valve seat)(5)가 형성되는 한편, 상기 밸브시트(5)에는 밸브 스템(6)이 상기 밸브시트(5)에 대하여 직각으로 설치된 구조로 이루어져 있다.

종래의 글로브 밸브에서는 밸브 스템(6)의 회전에 의한 상하방향 이동에 의해 디스크(4)가 상하방향으로 이동하면서 유로를 개폐하게 된다. 즉, 밸브 스템(6)에 의해 디스크(4)가 상승하면 유로가 개방되고, 디스크(4)가 하강하면 디스크(4)의 가장자리 부분이 밸브시트(5)에 안착되면서 유로를 폐쇄하게 된다.

이러한 디스크(4)의 하강 운동에 의해 유로를 폐쇄할 때 디스크(4)가 밸브 시트(5)에 강한 압력으로 밀착되지 않으면 디스크(4)와 밸브시트(5) 간에 미세한 틈새가 발생하여 유체가 누출될 가능성이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 스프링을 이용하여 디스크를 하측으로 가압하는 방법이 개발되었지만, 이 방식을 이용하여 수밀성을 향상시키기 위해서는 스프링 상수 값이 큰 스프링을 사용해야 하며, 스프링 상수 값이 크면 스프링에 의해 압력을 받는 디스크에서 변형이 발생하게 되는 문제가 있다.

공개특허 10-2012-0072588 (2012.07.04. 공개) 공개특허 10-2012-0130414 (2012.12.03. 공개) 공개특허 10-2011-0122278 (2011.11.10. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유체를 흡수하면 팽창하는 성질이 있는 침수팽창섬유 와셔를 이용하여 작은 스프링 상수 값을 갖는 스프링을 사용하더라도 디스크에 충분한 가압력을 제공하여 디스크와 밸브시트 간의 수밀성을 증대시킬 수 있고, 디스크의 파손이나 손상을 방지할 수 있는 밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 형태에 따른 밸브는, 일측부에 유체가 유입되는 입구가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구가 형성되어 있는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체 내부에서 상기 입구와 출구 사이에 배치되며, 개구부가 상하로 관통되게 형성되어 있는 밸브시트와; 상기 밸브시트의 상측에서 밸브몸체를 관통하도록 설치되어 외력에 의해 밸브몸체에 대해 상하로 이동하는 밸브스템과; 상기 밸브스템의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 밸브시트에 안착되면서 개구부를 폐쇄하는 디스크와; 상기 밸브스템의 하단부와 디스크 사이에 설치되어, 상기 디스크를 폐쇄할 때 입구 측에서 유입되는 유체를 흡수하면서 팽창하여 디스크를 하측으로 가압하는 침수팽창섬유 와셔를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 형태에 따른 밸브는, 일측부에 유체가 유입되는 입구가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구가 형성되어 있는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체 내부에서 상기 입구와 출구 사이에 배치되며, 개구부가 상하로 관통되게 형성되어 있는 밸브시트와; 상기 밸브시트의 상측에서 밸브몸체를 관통하도록 설치되어 외력에 의해 밸브몸체에 대해 상하로 이동하며, 하단부에 상하방향으로 가이드홈이 형성되어 있는 밸브스템과; 상기 밸브스템의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상단부에 상기 가이드홈을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기가 형성되어 있고, 측면부에 복수개의 통수구가 관통되게 형성되어 있는 원통관 형태의 마운트부와; 상기 마운트부의 하단부에 고정되게 설치되며, 상기 밸브시트에 안착되면서 개구부를 폐쇄하는 디스크와; 상기 마운트부 내측에 설치되어 상기 통수구를 통해 유입된 유체를 흡수하면서 팽창하는 침수팽창섬유 와셔와; 상기 마운트부 내측에서 상기 침수팽창섬유 와셔의 하부에 설치되어 디스크에 하측으로 탄성력을 가하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 디스크가 밸브시트에 안착되면서 유로를 폐쇄할 때 침수팽창섬유 와셔에 유체가 유입되어 팽창하여 스프링을 가압하게 되므로, 스프링 상수 값이 작은 스프링을 사용하여도 충분한 수밀성을 확보할 수 있으며, 따라서 큰 스프링 상수 값을 갖는 스프링을 사용함으로해서 발생하는 디스크의 파손이나 손상 등의 문제를 해결할 수 있게 된다.

도 1은 일반적인 글로브밸브의 구성의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 단면도로, 밸브의 유로가 폐쇄된 상태를 나타낸다.
도 3은 도 1의 밸브에서 유로가 개방된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 밸브를 나타낸 요부 단면도이다.
도 5는 도 3의 밸브를 나타낸 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브를 나타낸 요부 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 밸브의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 밸브의 일 실시예로서 글로브 밸브를 예시한다. 도 2 내지 도 5에 도시된 본 발명의 밸브는 크게 밸브몸체(10)와, 밸브시트(20), 밸브스템(30), 마운트부(40), 디스크(50), 침수팽창섬유 와셔(60), 스프링(70) 등을 포함한다.

상기 밸브몸체(10)는 일측부에 유체가 유입되는 입구(11)가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구(12)가 형성되어 있는 구조로 이루어지며, 상기 입구(11) 및 출구(12)는 배관과 연결된다.

상기 밸브몸체(10)의 내측에는 상기 밸브시트(20)가 설치되고, 밸브몸체(10)의 중앙부 상부에는 상기 밸브스템(30)이 관통하면서 결합되는 관통공(13)이 형성되어 있다. 상기 관통공(13)의 내주면에는 상기 밸브스템(30)의 외면에 형성되어 있는 나사산과 나선결합되는 나사산이 형성되어, 밸브스템(30)을 회전시키게 되면 상기 나사산 들의 작용에 의해 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)에 대해 상하의 연직방향으로 이동하게 된다.

상기 밸브시트(20)는 상기 밸브몸체(10) 내부에서 상기 입구(11)와 출구(12) 사이에 배치되며, 상기 입구(11) 및 출구(12)와 연통되는 개구부(21)가 상하로 관통되게 형성되어 있다. 상기 밸브시트(20)의 상부면에는 상기 디스크(50)가 안착되면서 개구부(21)를 개폐한다.

상기 디스크(50)가 밸브시트(20)에 안착되어 개구부(21)를 폐쇄할 때 수밀성을 향상시키기 위하여 밸브시트(20)의 상부면에는 디스크(50)의 테두리 부분이 안착되는 'L자형으로 단차진 안착홈(22)이 형성되며, 상기 안착홈(22)에 디스크(50)의 테두리 부분과 밀착되는 고무 또는 실리콘 재질의 오링(O-ring)(23)이 설치될 수 있다.

상기 밸브스템(30)은 상기 밸브시트(20)의 개구부(21)의 바로 상측에 설치되며, 전술한 것과 같이 외주면에 상기 밸브몸체(10) 상단의 관통공(13)의 나사산과 나선 결합되는 나사산이 형성되어 밸브스템(30)이 회전하게 되면, 나사산 간의 작용에 의해 밸브스템(30)이 상하로 이동하게 된다. 상기 밸브스템(30)의 상단부는 밸브몸체(10)의 외부로 노출되어 있으며, 사용자가 손으로 밸브스템(30)에 외력을 가할 수 있도록 상단부에 핸들(31)이 구비되어 있다.

상기 밸브스템(30)의 하단부에는 상기 마운트부(40)의 상부가 수용되는 수용홈(32)이 형성되어 있고, 상기 수용홈(32)의 내측에는 마운트부(40)의 상하방향 이동을 안내하기 위한 가이드홈(33)이 상하방향으로 연장되게 형성되어 있다.

상기 마운트부(40)는 상부면이 개방된 원통관 형태로 되어 상기 밸브스템(30)의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 마운트부(40)의 하부에는 상기 디스크(50)가 고정되게 설치되어 마운트부(40)와 함께 이동한다. 상기 마운트부(40)의 상부는 상기 수용홈(32) 내측에 수용되며, 마운트부(40)의 상단부에는 상기 가이드홈(33)을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기(43)가 돌출되게 형성되어 있다.

상기 마운트부(40)의 측면부에는 유체가 마운트부(40) 내측으로 유입되거나 유체가 마운트부(40) 외측으로 유출될 수 있도록 복수의 통수구(42)가 관통되게 형성되어 있다.

상기 디스크(50)는 원반형으로 되어 상기 마운트부(40)의 하단부에 고정되게 설치되며, 상기 밸브시트(20)의 상부면에 안착되면서 개구부(21)를 폐쇄하는 작용을 한다.

상기 마운트부(40)의 내측 공간에는 상기 침수팽창섬유 와셔(60) 및 스프링(70)이 설치된다. 상기 침수팽창섬유 와셔(60)는 상기 마운트부(40)의 내측에서 상기 밸브스템(30) 및 스프링(70)에 의해 지지되도록 설치된다. 상기 침수팽창섬유 와셔(60)는 상기 통수구(42)를 통해 유입된 유체를 흡수하면서 팽창하여 스프링(70)을 하측으로 가압하는 작용을 하여 디스크(50)를 밸브시트(20)에 밀착시키는 작용을 한다. 상기 침수팽창섬유 와셔(60)는 물과 같은 유체를 흡수하게 되면 부피가 팽창하는 공지의 섬유체를 사용하여 구성된다.

상기 스프링(70)은 상기 마운트부(40) 내측에서 상기 침수팽창섬유 와셔(60)의 하부에 설치되어 디스크(50)에 하측으로 탄성력을 가한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 밸브는 다음과 같이 작동한다.

먼저 도 3 및 도 5에 도시된 것과 같이 디스크(50)가 밸브몸체(10) 내측에서 밸브시트(20)의 상부에 이격된 상태에서는 밸브시트(20)의 개구부(21)가 개방되어 입구(11) 측에서 유입된 유체가 개구부(21)를 통해 출구(12) 측으로 유동하게 된다.

그리고 밸브를 폐쇄하고자 할 경우, 사용자가 핸들(31)을 잡고 일방향으로 돌리면 밸브스템(30)이 점차적으로 하강하게 되고, 밸브스템(30)의 하단부에 결합되어 있는 디스크(50)가 밸브스템(30)과 함께 하강하게 된다. 도 2 및 도 4에 도시한 것과 같이 상기 디스크(50)가 밸브시트(20)의 상부면에 안착되면 개구부(21)가 폐쇄되면서 유로가 차단된다.

이 때, 입구(11) 측에서 유입된 유체는 마운트부(40)의 통수구(42)를 통해 마운트부(40)의 공간 내측으로 유입되고, 침수팽창섬유 와셔(60)가 유체를 흡수하여 부피가 팽창된다. 이러한 침수팽창섬유 와셔(60)의 부피 팽창에 의해 스프링(70)이 하측으로 가압되어 스프링(70)이 디스크(50)를 가압하는 힘을 증대시키게 된다. 따라서 디스크(50)의 하부면이 밸브시트(20)의 상부면에 단단히 밀착되어 수밀성이 향상되고 유체의 누출이 방지된다.

한편 다시 밸브스템(30) 및 디스크(50)를 상승시켜 유로를 개방하게 되면, 침수팽창섬유 와셔(60)는 더 이상 유체를 흡수하지 않게 되므로, 시간이 지남에 따라 서서히 건조되어 부피가 수축된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 디스크(50)가 밸브시트(20)에 안착되면서 유로를 폐쇄할 때 침수팽창섬유 와셔(60)에 유체가 유입되어 팽창하여 스프링(70)을 가압하게 되므로, 스프링 상수 값이 작은 스프링(70)을 사용하여도 충분한 수밀성을 확보할 수 있으며, 따라서 큰 스프링 상수 값을 갖는 스프링을 사용함으로해서 발생하는 디스크의 파손이나 손상 등의 문제를 해결할 수 있게 된다.

전술한 실시예의 밸브는 밸브스템(30)의 하부에 수용홈(32)이 형성되고, 수용홈(32) 내부에 마운트부(40)가 삽입되어 상하로 이동하도록 구성되었지만, 도 6에 다른 실시예로 나타낸 것과 같이 밸브스템(30)의 하단부를 직접 마운트부(40)의 개방된 상부면을 통해 삽입하고, 마운트부(40)가 밸브스템(30)에 대해 상하로 이동 가능하게 구성할 수도 있을 것이다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 밸브몸체 11 : 입구
12 : 출구 13 : 관통공
20 : 밸브시트 21 : 개구부
30 : 밸브스템 31 : 핸들
32 : 수용홈 40 : 마운트부
42 : 통수구 43 : 가이드돌기
50 : 디스크 60 : 침수팽창섬유 와셔
70 : 스프링

Claims (6)

1. 일측부에 유체가 유입되는 입구(11)가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구(12)가 형성되어 있는 밸브몸체(10)와;
   상기 밸브몸체(10) 내부에서 상기 입구(11)와 출구(12) 사이에 배치되며, 개구부(21)가 상하로 관통되게 형성되어 있는 밸브시트(20)와;
   상기 밸브시트(20)의 상측에서 밸브몸체(10)를 관통하도록 설치되어 외력에 의해 밸브몸체(10)에 대해 상하로 이동하는 밸브스템(30)과;
   상기 밸브스템(30)의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 밸브시트(20)에 안착되면서 개구부(21)를 폐쇄하는 디스크(50)와;
   상기 밸브스템(30)의 하단부와 디스크(50) 사이에 설치되어, 상기 디스크(50)를 폐쇄할 때 입구 측에서 유입되는 유체를 흡수하면서 팽창하여 디스크(50)를 하측으로 가압하는 침수팽창섬유 와셔(60);
   를 포함하고,
   상기 침수팽창섬유 와셔(60)와 디스크(50) 사이에는 디스크(50)에 하측으로 탄성력을 가하는 스프링(70)이 개재되어, 침수팽창섬유 와셔(60)의 팽창에 의해 스프링(70)이 하측으로 가압되면서 디스크(50)를 하측으로 가압하고,
   상기 디스크(50)의 상부면에 상기 밸브스템(30)의 하단부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 원통형의 마운트부(40)가 고정되게 형성되며, 상기 마운트부(40) 내측 공간에 상기 침수팽창섬유 와셔(60)와 스프링(70)이 설치된 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 마운트부(40)에는 유체가 마운트부(40) 내측으로 유입되거나 유체가 마운트부(40) 외측으로 유출될 수 있도록 복수의 통수구(42)가 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제1항에 있어서, 상기 밸브스템(30)의 하단부에 상하방향으로 가이드홈(33)이 형성되고, 상기 마운트부(40)의 상단부에 상기 가이드홈(33)을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기(43)가 형성된 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 일측부에 유체가 유입되는 입구(11)가 형성되고 반대편 일측부에 유체가 유출되는 출구(12)가 형성되어 있는 밸브몸체(10)와;
   상기 밸브몸체(10) 내부에서 상기 입구(11)와 출구(12) 사이에 배치되며, 개구부(21)가 상하로 관통되게 형성되어 있는 밸브시트(20)와;
   상기 밸브시트(20)의 상측에서 밸브몸체(10)를 관통하도록 설치되어 외력에 의해 밸브몸체(10)에 대해 상하로 이동하며, 하단부에 상하방향으로 가이드홈(33)이 형성되어 있는 밸브스템(30)과;
   상기 밸브스템(30)의 하단부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상단부에 상기 가이드홈(33)을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기(43)가 형성되어 있고, 측면부에 복수개의 통수구(42)가 관통되게 형성되어 있는 원통관 형태의 마운트부(40)와;
   상기 마운트부(40)의 하단부에 고정되게 설치되며, 상기 밸브시트(20)에 안착되면서 개구부(21)를 폐쇄하는 디스크(50)와;
   상기 마운트부(40) 내측에 설치되어 상기 통수구(42)를 통해 유입된 유체를 흡수하면서 팽창하는 침수팽창섬유 와셔(60)와;
   상기 마운트부(40) 내측에서 상기 침수팽창섬유 와셔(60)의 하부에 설치되어 디스크(50)에 하측으로 탄성력을 가하는 스프링(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
   

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