KR101884835B1 - 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바디의 장착부에 구비된 제1 메탈 시트와, 상기 장착부에서 회전하여 유입구와 배출구 사이를 개폐하여 유체의 이송을 제어하는 몸체의 외면에 구비된 제2 메탈 시트를 포함하여 이루어지되, 상기 제2 메탈 시트를 상기 몸체의 외면에서 탈착 가능하게 결합시켜, 메탈 시트의 표면이 마모 등으로 손상되었을 때, 볼 밸브 전체가 아닌 상기 제2 메탈 시트만의 교체를 가능하도록 함으로써, 제조 단가 및 수리비용을 절감할 수 있도록 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에 관한 것이다.

Description

교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치{METAL SEATED BALL VALVE}

본 발명은 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바디의 장착부에 구비된 제1 메탈 시트와, 상기 장착부에서 회전하여 유입구와 배출구 사이를 개폐하여 유체의 이송을 제어하는 몸체의 외면에 구비된 제2 메탈 시트를 포함하여 이루어지되, 상기 제2 메탈 시트를 상기 몸체의 외면에서 탈착 가능하게 결합시켜, 메탈 시트의 표면이 마모 등으로 손상되었을 때, 볼 밸브 전체가 아닌 상기 제2 메탈 시트만의 교체를 가능하도록 함으로써, 제조 단가 및 수리비용을 절감할 수 있도록 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에 관한 것이다.

유체의 이송 내지 유량을 제어하는데 사용되는 밸브 장치는, 밸브의 개폐 형태, 방식 등에 따라 다양한 종류의 것이 있는데, 특히 밸브를 90ㅀ회전시켜 유체를 선택적으로 소통시키는 밸브 장치로써, 크게 볼 밸브 장치(Ball Valve), 플러그 밸브 장치(Plug Valve), 세그먼트 볼 밸브 장치(Segment Ball Valve) 등이 있다.

이러한 밸브 장치는, 부체가 이송되는 유입구와 배출구가 구비된 바디 내부에 밸브가 회전 가능하도록 결합되며, 밸브 장착부에 분체의 누설 차단을 위한 시트가 필수적으로 장착되어야 하는 바, 밸브와 시트 간의 밀착을 통해 기밀성(수밀성)을 유지하는 것이 매우 중요하다.

특히 화력 발전소 등의 각종 플랜트 설비에서 고온, 고압의 유체가 이송되는 배관에 상기한 밸브 장치가 설치되는 경우, 유체의 특성에 맞게 밸브 및 시트가 금속재, 즉 메탈(metal) 소재(예를 들어 텅스텐 카바이드(tungsten carbide) 등.)로 제작되거나 또는 메탈 소재로 밸브 및 시트의 표면을 코팅하여 제작된다.

이러한 밸브 장치에 관한 종래 기술로써, 공개특허 제10-2008-0113664호(2008.12.31.) "메탈 시트를 갖는 볼 밸브"(이하 종래 기술이라 함.)가 있는데,

상기 종래 기술은, 밸브로써 유체통로관이 구비된 볼 밸브를 채용하고, 기밀성 확보를 위하여 바디 내측면에 메탈 시트가 장착되며, 볼 밸브의 바디에 상기 메탈 시트에 밀착되는 디스크가 구비되어 있다.

이러한 밸브 장치는, 내구성 및 기밀성 강화를 위해, 볼 밸브 및 디스크가 메탈 시트와 동일한 종류의 금속 소재로 제작 내지 코팅되는 바, 상기한 바와 같이, 고온, 고압의 유체 배관에서 기밀성 확보를 위해선, 볼 밸브와 시트 사이가 완전히 밀착된 상태에서 마찰 계수를 줄여 밸브의 회전 작동이 가능해야 한다.

이때 볼 밸브와 시트가 서로 밀착된 상태에서 볼 밸브를 장기간 반복적으로 회전시켜 작동하게 되면, 금속 소재의 특성 상 마찰면의 마모 등에 의한 손상이 발생하게 되는 바, 이러한 손상은 유체의 이송 및 유량 제어에 필수적인 기밀성의 저하를 유발하게 된다.

따라서 종래의 밸브 장치에 있어서, 기밀성을 유지시키는 볼 밸브나 메탈 시트, 특히 볼 밸브의 표면에 마모 등에 의한 손상이 발생할 경우, 볼 밸브 전체를 교체해야 하기 때문에 수리비용의 부담이 큰 문제점이 있다.

특히 볼 밸브의 표면에 메탈 소재로 코팅을 하여 제작하더라도, 마모 등에 의한 손상 발생 시, 해당 부위만을 부분 코팅할 경우 코팅층의 두께 차이가 발생하기 쉬어 볼 밸브 자체의 작동이 불가능할 수 있으므로, 현재 사용되는 종래의 밸브 장치는 마모 등의 발생 시 볼 밸브 전체의 교체 외에는 별다른 대안이 있다고 할 수 없다.

또한 볼 밸브 전체를 금속 소재로 제작하는 것은 비용 측면에서 비효율적이기 때문에, 대부분 볼 밸브의 표면 전체를 금속 소재로 코팅하여 제작하는데, 이 역시도 코팅에 사용되는 텅스텐 카바이드 자체가 매우 고가이기 때문에, 제조 단가가 상승할 수밖에 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

볼 밸브 장치의 제조 단가 및 볼 밸브의 표면 마모 등에 의한 수리비용을 절감할 수 있도록, 몸체의 외면에 교체 가능한 메탈 시트를 구비하여, 필요에 따라 볼 밸브 전체가 아닌 메탈 시트만을 교체하여 재사용할 수 있는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 볼 밸브의 메탈 시트의 고정이 용이하면서 볼 밸브의 작동 간섭이 발생하지 않도록, 볼 밸브의 메탈 시트가 링 형상으로 중공부를 갖고, 상기 중공부에 끼워져 볼 밸브의 몸체에 결합되어 메탈 시트를 고정시키는 리테이너를 포함하여 이루어지는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 상기 리테이너를 통한 메탈 시트의 결합이 보다 견고하게 유지될 수 있도록, 볼 밸브의 메탈 시트의 내주면 및 리테이너의 외주면에 서로 대응하는 형태로 걸림 결합 가능하도록 돌출된 걸림부 및 가압부를 구비한, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은 메탈 시트들의 밀착 시 마찰력에 의한 회전 저항을 감소시켜 볼 밸브의 회전 작동이 용이하도록, 볼 밸브의 메탈 시트 내측면에 몸체와 비(非) 접촉하도록 하는 이격부가 형성되어 있는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 볼 밸브와 바디의 마찰 면적을 최소화시켜 볼 밸브 회전 작동을 용이하게 하면서, 유체의 이송 방향을 감안한 구조 설계를 통해 볼 밸브에 구비되는 메탈 시트의 개수를 줄여 제조 단가 절감 및 제조 용이성을 확보 할 수 있도록, 장착부의 내면과 몸체의 외면이 서로 이격하여 구비되면서, 장착부와 볼 밸브의 각 메탈 시트가 서로 밀착되도록 돌출되어 있는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치는,

유체 유입구, 유체 배출구, 상기 유입구와 상기 배출구를 연통시키는 장착부를 구비한 바디;

원구형 몸체, 상기 유입구와 배출구의 크기에 대응하도록 상기 몸체를 관통하여 형성된 소통로를 구비하여, 상기 장착부에서 회전을 통해 상기 유입구에서 상기 배출구로의 유체 이송을 제어하는 볼 밸브;

상기 장착부의 내면에 구비된 제1 메탈 시트 및 상기 몸체의 외면에 구비된 제2 메탈 시트로 이루어져, 상기 볼 밸브가 회전하여 유체의 이송을 폐쇄하였을 때, 상기 제1, 제2 메탈 시트가 서로 밀착되면서 유체의 이송 및 누설을 차단하는 기밀수단;을 포함하여 이루어지되,

상기 제2 메탈 시트는 상기 몸체의 외면에서 탈착 가능하게 결합되어 교체 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에서,

상기 제2 메탈 시트는 링 형상으로 중공부를 갖고, 상기 중공부에 끼워져 상기 몸체에 결합되어 제2 메탈 시트를 몸체의 외면에 밀착하여 고정시키는 리테이너를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에서,

상기 제2 메탈 시트는 상기 중공부의 내주면에서 돌출되어 외측에 안착부를 형성하는 걸림부를 포함하고,

상기 리테이너는 외주면에서 돌출되어 상기 안착부에 끼워지면서 상기 걸림부를 가압하는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치에서,

상기 제2 메탈 시트는 상기 몸체의 일측 수직 절단면에 접하는 내측면의 테두리를 따라, 둘레 방향으로 상기 몸체에 비(非) 접촉하도록 하는 이격부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치는,

볼 밸브 전체를 텅스텐 카바이드 등의 금속 소재로 코팅할 필요 없이 메탈 시트만을 부분 코팅하여 제조 단가를 절감할 수 있음과 동시에, 볼 밸브의 메탈 시트 표면에 마모 등에 의한 손상이 발생하더라도 볼 밸브 전체가 아닌 메탈 시트만을 교체하여 수리할 수 있어 수리비용 역시도 절감시켜, 볼 밸브 장치의 설치 및 사용에 필요한 비용 부담을 줄일 수 있고,

메탈 시트의 실제 마찰면에 사용되는 금속 소재의 사용을 최소화함은 물론, 볼 밸브의 작동 간섭이 발생하지 않으면서 메탈 시트의 장착이 보다 견고하게 유지될 수 있으며,

메탈 시트들의 가공 오차로 인한 두께 차이가 발생하더라도, 메탈 시트들의 밀착 시 발생하는 마찰력을 최소한으로 해소하면서, 메탈 시트를 제외한 볼 밸브의 마찰 면적을 줄여 볼 밸브의 회전 작동에 큰 힘을 필요로 하지 않아 사용이 편리하면서도, 메탈 시트들 간의 밀착력을 극대화시켜 기밀성을 보다 강하게 유지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 밸브 장치의 종단면도.
도 2는 본 발명에 따른 볼 밸브 장치의 측면도.
도 3은 도 1의 부분 확대도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기어 박스의 결합수단을 설명하기 위한 도면들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명의 종단면도인 도 1, 본 발명의 측면도인 도 2, 도 1의 "A" 부분을 발췌하여 도시한 확대 단면도인 도 3에 도시된 바와 같이,

본 발명에 따른 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치는 크게, 유체의 이송 배관 등에 설치되는 바디(10), 상기 바디(10) 내부에서 회전을 통해 유체의 이송 내지 유량을 제어하는 볼 밸브(20), 상기 바디(10)와 상기 볼 밸브(20) 사이의 기밀성을 제공하여 유체의 이송 및 누설을 차단하는 기밀수단(30)을 포함하여 이루어진다.

상기 바디(10)는 양 측단에 유체 유입구(11) 및 유체 배출구(12)를 구비하고, 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12) 사이에 밸브 장착부(13)를 구비하여, 서로 연통하여 연결된 [유입구(11)-장착부(13)-배출구(12)] 전체가 유체의 배관 일부를 형성하게 된다.

이러한 바디(10)는 상기 장착부(13)의 상측 개구부 및 하측 개구부에 각각 보닛(14) 및 트러니온(15)이 결합되어 바디(10)의 내부가 폐쇄되며,

상기 보닛(14)에는 볼 밸브(20)의 스템(23)이 관통하여 결합되고, 상기 트러니온(15)에는 볼 밸브(20)를 지지하는 지지축(15a)이 구비된다.

아울러 상기 바디(10)의 보닛(14) 상측에는 기어 박스(S)가 설치되며, 이러한 기어 박스(S)에는 상기 스템(23)과 연결된 각종 축 및/또는 기어 등으로 이루어진 동력 전달수단(미도시)이 내장되어 볼 밸브(20)의 회전 작동 동력을 제공한다.

도면에서는 수동으로 볼 밸브(20)의 개폐 작동이 이루어지는 핸들(H)이 기어 박스(S)에 연결된 실시예가 도시되어 있으나, 액추에이터나 모터 등의 구동수단을 기어 박스(S)에 연결할 수도 있다.

이밖에 본 발명은, 상기한 바디(10), 보닛(14), 트러니온(15), 스템(23) 사이에는, 스템(23)의 회전 및 부품들 사이의 기밀성 확보를 위한, 각종 패킹(packing), 실링(seal), 개스킷(gasket), 부쉬(bush), 와셔(whaser), 오링(o-ring) 등이 구비되며, 이러한 구성들은 본 발명의 본질적인 특징과는 연관성이 적으므로 상세한 설명을 생략하고, 후술하는 본 발명의 핵심적인 구성들을 저해하지 않는 한도에서 공지된 볼 밸브 장치에 적용 가능한 모든 종류의 부품 내지 기능을 포함할 수 있음은 물론이다.

이어서 상기 볼 밸브(20)는 원구형 몸체(21), 상기 유입구(11)와 상기 배출구(12)의 크기에 대응하도록 상기 몸체(21)를 관통하여 형성된 소통로(22)를 구비하여, 상기 장착부(13)에서 회전을 통해 상기 유입구(11)에서 상기 배출구(12)로의 유체 이송 및 유량을 제어한다.

이러한 볼 밸브(20)는, 몸체(21)의 하단에 상기 지지축(15a)이 축 결합되어 트러니온(15)에 의해 지지된 상태에서, 몸체(21)의 상단에 결합된 스템(23)에 의해 90ㅀ범위 내에서 좌우 회전하여 유체의 이송 및 유량을 제어한다.

즉, 상기 볼 밸브(20)가 일방향으로 90ㅀ 회전하여 상기 소통로(22)가 양측 유입구(11) 및 배출구(12)와 일직선상으로 배열될 때 유로가 개방되어, 유입구(11)로 유입된 유체가 소통로(22)를 지나 배출구(12)로 배출되어 이송되며,

상기 볼 밸브(20)가 타방향으로 90ㅀ 회전하여 상기 소통로(22)가 양측 유입구(11) 및 배출구(12)와 직교되는 방향으로 엇갈려 배열될 때 유로가 폐쇄되어, 유입구(11)로 유입되는 유체가 소통로(22)를 지나지 못하고 막혀 유체의 이송이 정지된다.

이때 본 발명의 볼 밸브(20)는, 상기 몸체(21)의 외경이 상기 장착부(13)의 내경보다 작게 형성되어, 장착부(13)의 내면과 몸체(21)의 외면이 서로 이격하도록 구비됨으로써, 볼 밸브(20)의 회전 시 발생하는 마찰 면적을 최소화하며, 이러한 볼 밸브(20)와 바디(10) 사이에 발생한 유격부로 인한 유체의 이송 내지 누설은 상기 기밀수단(30)을 통해 방지된다.

미설명 도면부호 16은 볼 밸브 장치를 지지하는 받침대이고, 도면부호 23a는 스템(23)의 회전 작동을 위한 키홈이다.

다음으로 상기 기밀수단(30)은 상기 볼 밸브(20)의 폐쇄 작동 시, 몸체(21)와 장착부(13) 사이의 유격부를 밀폐시키는 것으로,

상기 장착부(13)의 내면에 구비된 제1 메탈 시트(31) 및 상기 몸체(21)의 외면에 구비된 제2 메탈 시트(32)로 이루어져, 상기 볼 밸브(20)가 회전하여 폐쇄 작동하였을 때, 상기 제1, 제2 메탈 시트(31)(32)가 서로 밀착되면서 유체의 이송 및 누설을 차단한다.

특히 본 발명의 제2 메탈 시트(32)는 제2 메탈 시트(32)는 상기 볼 밸브(20)의 외면에서 탈착 가능하게 결합되어 교체 가능한 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 먼저 상기 제1 메탈 시트(31) 및 상기 제2 메탈 시트(32)는 각각의 표면(제1 메탈 시트(31)는 내면, 제2 메탈 시트(32)는 외면)에 텅스텐 카바이드 등의 메탈 코팅층(31a)(32a)을 구비하여, 제1, 제2 메탈 시트(31)(32)가 밀착된 상태에서 기밀성을 유지하게 된다.

물론 제1, 제2 메탈 시트(31)(32) 자체를 텅스텐 카바이드 등의 금속 소재로 제작하는 것도 가능하나, 원가 측면에서 메탈 코팅층을 형성하는 것이 보다 바람직하다.

그리고 상기 제1 메탈 시트(31)는 상기 유입구(11)에 상응하는 파이프 형상으로 유입구(11)에 대응하는 유로가 관통하여 형성되어 있다.

이때 상기 제1 메탈 시트(31)의 마찰면, 즉 제1 메탈 코팅층(31a)은, 상기 장착부(13) 내면의 구 형상에 대응하도록, 중앙 내측을 향해 하향 경사지게 만곡지는 형태로 오목 형성되며, 이러한 제1 메탈 시트(31)의 제1 메탈 코팅층(31a)은 상기 장착부(13)의 내면보다 내측으로 돌출된다.

또한 상기 제1 메탈 시트(31)의 편리한 장착 및 안정적인 고정이 이루어지도록,

상기 유입구(11)의 내면에는 외측으로 오목 형성된 수용홈(11a)이 구비되고, 상기 수용홈(11a)의 중단부에 내측으로 높이차를 형성하는 단턱부(11b)가 구비되며,

상기 제1 메탈 시트(31)는 상기 수용홈(11a)의 단턱부(11b) 형상에 대응하는 형태의 외형을 갖도록 이루어져,

상기 제1 메탈 시트(31)가 상기 수용홈(11a)에 끼워지면서 단턱부(11b)에 걸림 결합된다.

이때 상기 제1 메탈 시트(31)의 외측단(도면 상 우측단)과 상기 수용홈(11a)의 외측단에는 유입구(11)의 둘레 방향을 따라 실링 용접(sealing weld, 11S)을 실시하여, 제1 메탈 시트(31)가 하우징에서 분리되는 것을 방지한다.

그리고 상기 제2 메탈 시트(32)는 링 형상으로 중공부(32A)를 갖고, 상기 중공부(32A)에 끼워져 상기 몸체(21)에 결합되어 제2 메탈 시트(32)를 몸체(21)의 외면에 밀착하여 고정시키는 리테이너(33)를 포함하여 이루어진다.

상기 제2 메탈 시트(32) 및 상기 리테이너(33)는 상기 소통로(22)를 제외한 몸체(21)의 외면, 특히 몸체(21)의 일측(유입구(11)측) 수직 절단면에 대응하도록, 양 측면이 플랫(flat)한 형태로써, 제2 메탈 시트(32)와 마찬가지로 상기 리테이너(33) 역시 링 형상으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

이때 상기 제2 메탈 시트(32)의 마찰면, 즉 제2 메탈 코팅층(32a)은, 상기 몸체(21) 외면의 구 형상에 대응하도록, 중앙 외측을 향해 상향 경사지게 만곡지는 형태로 볼록 형성되며, 이러한 제2 메탈 시트(32)의 제2 메탈 코팅층(32a)은 상기 몸체(21)의 외면보다 외측으로 돌출되어, 내측으로 돌출된 제1 메탈 시트(31)의 제1 메탈 코팅층(31a)에 밀착된다.

나아가 상기 제2 메탈 시트(32)는 상기 중공부(32A)의 내주면에서 돌출되어 외측에 안착부(23B)를 형성하는 걸림부(32b)를 포함하고,

상기 리테이너(33)는 외주면에서 돌출되어 상기 안착부(23B)에 끼워지면서 상기 걸림부(32b)를 가압하는 가압부(33a)를 포함한다.

따라서 상기 제2 메탈 시트(32)를 몸체(21)의 일측 수직 절단면에 가결합한 상태에서, 상기 리테이너(33)를 끼운 후 볼트(33b)로 리테이너(33)를 몸체(21)의 외면에 결합하면, 상기 가압부(33a)가 상기 걸림부(32b)에 걸림 결합되면서 제2 메탈 시트(32)를 몸체(21)의 외면에 밀착, 고정시켜, 제2 메탈 시트(32)가 볼 밸브(20)에서 분리되는 것을 방지한다.

이러한 구성의 본 발명은 상기 제1, 제2 메탈 시트(31)(32)를 교체형으로 구비함으로써, 볼 밸브 장치의 제작 시 제조 단가를 절감할 수 있음은 물론, 제1, 제2 메탈 코팅층(31a)(32a), 특히 제2 메탈 코팅층(32a)의 표면에 마모가 발생할 경우 볼 밸브(20) 전체를 교체할 필요 없이 제2 메탈 시트(32)만을 교체하여 재사용 가능하므로 수리비용 절감을 통해, 사용자의 비용 부담을 줄일 수 있다.

아울러 상기 제2 메탈 시트(32)는 상기 몸체(21)의 일측 수직 절단면에 접하는 내측면의 테두리를 따라, 둘레 방향으로 상기 몸체(21)에 비(非) 접촉하도록 하는 이격부(32c)를 포함하여 이루어진다.

보다 바람직하게는, 상기 제2 메탈 시트(32)는 내측면에 상기 제2 메탈 코팅층(32a)에 대응하는 구간의 면적만큼 상기 이격부(32c)를 형성하여, 상기 이격부(32c)를 통해 제1, 제2 메탈 코팅층(31a)(32a) 사이에 발생하는 마찰력을 일부 해소 및 저감시킨다.

즉, 제1, 제2 메탈 코팅층(31a)(32a)이 서로 밀착될 때, 부품의 가공 오차 내지 코팅층의 두께 편차로 인해 제1, 제2 메탈 코팅층(31a)(32a) 사이의 마찰력이 너무 강하게 발생할 수 있는 바,

이렇게 증대되는 마찰력을 상기 이격부(32c)를 통해 일부 해소 및 저감시킴으로써, 제1, 제2 메탈 시트(31)(32)의 두께 편차에 상관없이 볼 밸브(20)의 회전 작동이 용이하게 이루어지도록 한다.

이러한 기밀수단(30), 즉 제1, 제2 메탈 시트(31)(32)는, 상기 장착부(13)의 유입구(11)측과 배출구(12)측 및 상기 볼 밸브(20)에서 상기 소통로(22)와 직교되는 방향에 구비된 몸체(21)의 양측 수직 절단면에 모두 구비될 수도 있으나,

앞서 설명한 바와 같이, 상기 장착부(13)의 유입구(11)측에만 상기 제1 메탈 시트(31)가 구비되어, 상기 볼 밸브(20)의 폐쇄 작동 시 상기 기밀수단(30)을 통한 기밀 유지가 이루어지도록 하는 것이, 원가 절감 및 내부 부품의 부식 방지 등의 측면에서 유리하다.

즉, 상기 장착부(13)의 내면과 상기 몸체(21)의 외면은 서로 이격하여 구비되되,

상기 제1 메탈 시트(31)는 상기 유입구(11) 둘레를 따라 장착부(13)의 내면에서 내측으로 돌출되게 구비되고,

상기 제2 메탈 시트(32)는 상기 소통로(22)의 좌우 양측 외면 중 어느 하나에서 외측으로 돌출되게 구비된다.

따라서 볼 밸브(20)의 개방 상태에서는 소통로(22) 및 장착부(13)와 볼 밸브(20) 사이의 유격부를 통해 유체가 빠르게 이송되며,

볼 밸브(20)의 폐쇄 상태에서는 장착부(13)의 유입구(11)측만이 폐쇄되어 장착부(13)(유격부)에 잔존하는 유체가 배출구(12)를 통해 완전 배출이 이루어져, 고온, 고압의 유체로 인한 부품의 부식 등을 방지할 수 있고,

이렇게 기밀수단(30)을 유입구(11) 및 배출구(12) 양측이 아닌, 유입구(11) 한 곳에만 설치함으로써, 이에 필요한 부품의 개수를 줄여 제조 단가를 절감할 수 있다.

한편 상기 바디(10)의 기어 박스(S)에는 구동수단과 스템을 연동시키기 위한 동력 전달수단이 내장되는 바, 기어 박스(S)에 내장된 각종 축 및/또는 기어 등의 부품 교체 내지 수리를 위해 기어 박스(S)는 개폐 가능한 구조로 이루어진다.

이러한 기어 박스(S)는 도 2에 도시된 바와 같이 볼팅 결합된 커버를 분리할 수도 있는데, 볼트의 체결이 매우 번거로울 뿐만 아니라, 볼 밸브 장치가 실외에 설치될 경우 볼트가 너무 강하게 조여지거나 녹슬어서 볼트를 풀지 못하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

이에 본 발명은 볼트, 스패너 등의 체결도구 없이 상기 커버를 상기 기어 박스(S)에 간편하게 결합 및 분리 가능하도록 하는 결합수단(60)을 도입하였다.

도 4를 참조하면, 상기 결합수단(60)은

상기 기어 박스(S)의 전면 개구부(S1)를 개폐하는 커버(S2)의 좌우 양 측단에 전후방향으로 절곡되어 연결된 결합판(61)과,

상기 기어 박스(S)의 좌우 양 측면에 결합되는 결합블록(62)과,

상기 결합블록(62)의 표면에 전후방향으로 형성되는 가이드홈(63)과,

상기 가이드홈(63)의 바닥(내측면)에 배치되며, 가이드홈(63)이 후방으로 가면서 깊어질 수 있도록 깊이를 조절하는 깊이조절판(66)과,

상기 가이드홈(63)을 따라 이동하는 결합볼(64)과,

상기 결합블록(62)을 덮는 덮개(65)를 포함하여 이루어진다.

상기 가이드홈(63)은 전방이 후방보다 아래에 위치하도록 전단이 하향 경사지게 형성되어, 가이드홈(63)에 위치한 결합볼(64)은 자중에 의해 전방으로 이동하려 하는 것이 바람직하다.

상기 덮개(65)에는 상기 결합판(61)이 투입되어 전후진하는 투입홀(65a)이 형성되고, 상기 덮개(65)는 상기 결합블록(62)을 일정간격 이격되도록 덮어 그 사이로 상기 결합판(61)이 투입될 수 있도록 하고 상기 결합볼(64)이 상기 가이드홈(63)에서 분리 이탈되지 않도록 한다.

상기 깊이조절판(66)의 전방측 내면에는 전단부가 후단부보다 높게 경사진 경사부(66a)가 돌출되어 형성되고, 상기 경사부(66a)의 경사면과 대응되는 경사면을 갖는 경사블록(67)이 상기 가이드홈(63)의 바닥에 형성된 전후진홈(63a)에 전후진 가능하게 수용된다.

상기 경사블록(67)은 상기 전후진홈(63a) 내에서 후방이 스프링(68)으로 탄성지지되어 평상시에는 전진되어 상기 경사부(66a)를 민다. 이에 따라 상기 깊이조절판(66)은 전방측이 가이드홈(63)의 바닥에서 들려, 상기 가이드홈(63)은 전방에서 후방으로 가면서 깊이가 깊어진다.

그리고 상기 경사블록(67)은 경사블록(67)을 전후진시키는 레버(67a)를 포함하는 바, 상기 레버(67a)는 봉 형상의 부재로써, 커버(S2), 덮개(65), 결합블록(62)에 구비된 분리홀로 삽입하여 레버(76a)를 누르면 상기 경사블록(67)은 전후진홈(63a) 내에서 후진하여 상기 깊이조절판(66)의 경사부(66a)가 전후진홈(63a)의 바닥으로 내려갈 수 있도록 한다.

상기 결합볼(64)과 상기 결합판(61)은 마찰력이 강하도록 하여 결합볼(64)이 결합판(61)에 접촉하였을 때 결합판(61)과 함께 전후진 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 상기 결합수단(60)을 통해 상기 커버(S2)와 기어 박스(S)가 결합되는 과정과 분리되는 과정은 도 5를 참조하여 설명하면 아래와 같다.

상기 커버(S2)를 상기 기어 박스(S)에 결합시킬 때에는 먼저, 상기 커버(S2)의 결합판(61)을 상기 덮개(65)의 투입홀(65a)로 투입시키고 민다.

도 5의 [A]를 참조하면, 상기 투입홀(65a)로 투입된 결합판(61)은 상기 결합블록(62)과 덮개(65) 사이로 진입하여 후방을 향해 이동하고, 후방으로 이동하는 결합판(61)의 단부는 상기 결합볼(64)을 접촉하여 후방으로 밀게 되는데,

도 5의 [B]를 참조하면, 깊이조절판(66)에 의해 가이드홈(63)은 후방으로 가면서 깊어지도록 형성되어, 밀리는 결합볼(64)은 별다른 저항 없이 가이드홈(63)을 따라 후방으로 이동하여 결합판(61)의 이동을 허용하게 된다.

상기 결합판(61)은 상기 결합볼(64)을 지나 후방으로 더 이동을 하게 되고, 상기 결합볼(64)은 상기 가이드홈(63)의 후방에 막혀 정지한다.

상기 결합판(61)의 후방으로 이동이 완료되면, 가이드홈(63)의 최후방 깊이가 제일 깊은 곳에서 결합판(61)에 의해 결합볼(64)이 가이드홈(63)의 바닥을 향해 밀려서 인입되면서 깊이조절판(66)에 대한 가압이 해제되어, 스프링(68)에 의해 경사블록(67)이 전진하면서 경사부(66a)를 외측으로 밀어 깊이조절판(66)의 외측면에 구비된 결합돌기(66b)가 결합판(61)에 구비된 체결공(61)에 끼워져, 커버(S2)의 결합이 완료된다.

이 상태에서는 가이드홈(63)의 경사 구조로 결합볼(64)이 자중에 의해 전진하더라도 경사블록(67)에 의해 깊이조절판(66)이 내측으로 밀리지 않는다.

이와 같이, 상기 결합판(61)을 상기 투입홀(65a)을 통해 결합블록(62)과 덮개(65) 사이로 별다른 저항 없이 투입되어서 커버(S2)와 기어 박스(S)를 결합시키고, 결합이 완료된 상태에서는 깊이조절판(66)이 내측으로 밀릴 수 없어 결합돌기(66b)가 체결공(61a)에서 분리되지 않아, 더 이상 커버(S2)가 기어 박스(S)에서 분리 및 이탈하지 않게 된다.

상기 커버(S2)를 상기 기어 박스(S)에서 분리시킬 때에는, 도 5의 [C]와 같이, 상기 레버(67a)를 삽입하여 누른 후, 상기 커버(S2)를 잡아당기면 된다.

도 5의 [D]를 참조하면, 상기 레버(67a)를 누르면 상기 경사블록(67)이 후진함에 따라 경사부(66a)에 대한 가압이 해제되고, 따라서 결합볼(64)이 가이드홈(63)의 전방측으로 굴러서 깊이조절판(66)의 후방측을 눌러 결합돌기(66b)가 체결공(61a)에서 분리되어, 결합판(61), 즉 커버(S2)는 별다른 저항 없이 분리할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 바디 11 : 유입구
11a : 수용홈 11b : 단턱부
12 : 배출구 13 : 장착부
14 : 보닛 15 : 트러니온
15a : 지지축 16 : 받침대
20 : 볼 밸브 21 : 몸체
22 : 소통로 23 : 스템
23a : 키홈
30 : 기밀수단 31, 32 : 메탈 시트
31a, 32a : 메탈 코팅층 32A : 중공부
32B : 안착부 32b : 걸림부
33 : 리테이너 33a : 가압부
33b : 볼트
60 : 결합수단 S : 기어 박스

Claims (4)

1. 유체 유입구, 유체 배출구, 상기 유입구와 상기 배출구를 연통시키는 장착부를 구비한 바디;
   원구형 몸체, 상기 유입구와 배출구의 크기에 대응하도록 상기 몸체를 관통하여 형성된 소통로를 구비하여, 상기 장착부에서 회전을 통해 상기 유입구에서 상기 배출구로의 유체 이송을 제어하는 볼 밸브;
   상기 장착부의 내면에 구비된 제1 메탈 시트 및 상기 몸체의 외면에 구비된 제2 메탈 시트로 이루어져, 상기 볼 밸브가 회전하여 유체의 이송을 폐쇄하였을 때, 상기 제1, 제2 메탈 시트가 서로 밀착되면서 유체의 이송 및 누설을 차단하는 기밀수단;을 포함하여 이루어지되,
   
   상기 제2 메탈 시트는 상기 몸체의 외면에서 탈착 가능하게 결합되어 교체 가능하고,
   
   상기 바디의 보닛 상측에는 개폐 가능한 기어 박스(S)가 설치되되,
   상기 기어 박스(S)의 전면 개구부(S1)를 개폐하는 커버(S2)를 상기 기어 박스(S)에 결합 및 분리 가능하도록 하는 결합수단(60)은,
   상기 커버(S2)의 좌우 양 측단에 전후방향으로 절곡되어 연결된 결합판(61)과,
   상기 기어 박스(S)의 좌우 양 측면에 결합되는 결합블록(62)과,
   상기 결합블록(62)의 표면에 전후방향으로 형성되는 가이드홈(63)과,
   상기 가이드홈(63)의 바닥에 배치되며, 가이드홈(63)이 후방으로 가면서 깊어질 수 있도록 깊이를 조절하는 깊이조절판(66)과,
   상기 가이드홈(63)을 따라 이동하는 결합볼(64)과,
   상기 결합블록(62)을 덮는 덮개(65)를 포함하여,
   
   상기 결합판(61)이 상기 결합블록(62)과 덮개(65) 사이로 진입하여 후방을 향해 이동하면, 상기 결합볼(64)이 상기 결합판(61)에 접촉되어 상기 가이드홈(63)을 따라 후방으로 밀려 결합판(61)의 이동을 허용하고,
   상기 결합판(61)이 후방으로 이동 완료되면, 가이드홈(63)의 최후방 깊이가 제일 깊은 곳에서 결합판(61)에 의해 결합볼(64)이 가이드홈(63)의 바닥을 향해 밀려서 인입되면서 깊이조절판(66)에 대한 가압이 해제되어, 스프링(68)에 의해 경사블록(67)이 전진하면서 경사부(66a)를 외측으로 밀어 깊이조절판(66)의 외측면에 구비된 결합돌기(66b)가 결합판(61)에 구비된 체결공(61)에 끼워져, 커버(S2)의 결합이 완료되고,
   상기 커버(S2)를 상기 기어 박스(S)에서 분리시킬 때에는, 봉 형상의 부재인 레버(67a)를 커버(S2), 덮개(65), 결합블록(62)에 구비된 분리홀로 삽입하여 누르면 상기 경사블록(67)이 후진함에 따라 경사부(66a)에 대한 가압이 해제되고, 결합볼(64)이 가이드홈(63)의 전방측으로 굴러서 깊이조절판(66)의 후방측을 눌러 결합돌기(66b)가 체결공(61a)에서 분리되어, 커버(S2)의 분리가 가능한 것을 특징으로 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2 메탈 시트는 링 형상으로 중공부를 갖고, 상기 중공부에 끼워져 상기 몸체에 결합되어 제2 메탈 시트를 몸체의 외면에 밀착하여 고정시키는 리테이너를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 메탈 시트는 상기 중공부의 내주면에서 돌출되어 외측에 안착부를 형성하는 걸림부를 포함하고,
   상기 리테이너는 외주면에서 돌출되어 상기 안착부에 끼워지면서 상기 걸림부를 가압하는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 메탈 시트는 상기 몸체의 일측 수직 절단면에 접하는 내측면의 테두리를 따라, 둘레 방향으로 상기 몸체에 비접촉하도록 하는 이격부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 교체형 메탈 시트를 구비한 볼 밸브 장치.
   

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