KR101895724B1

KR101895724B1 - 글로브밸브

Info

Publication number: KR101895724B1
Application number: KR1020170091405A
Authority: KR
Inventors: 윤동수; 이상섭; 박용대; 김진종
Original assignee: 피케이밸브 주식회사
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2018-09-05

Abstract

본 발명은 유입로에서 유입된 유체가 유출로로 이송되도록 밸브디스크의 상태를 조절하여 안정적으로 유량을 조절하는 글로브밸브에 관한 것으로, 내부에 유입로 및 유출로가 분리격벽에 의해 구획되도록 각각 형성되고, 상기 분리격벽에 상기 유입로 및 유출로가 연통되도록 관통홀이 관통 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 관통홀에 고정 결합되는 환형의 밸브시트와, 하단이 밸브몸체의 상부를 관통하여 상기 밸브몸체의 내부에 삽입되고, 상하로 승강 가능하게 설치된 밸브스템과, 상기 밸브스템의 하단에 결합되어 상기 밸브스템의 승강에 따라 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브디스크를 포함하고, 상기 밸브디스크는, 메인디스크와, 서브디스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

글로브밸브{GLOBE VALVE}

본 발명은 밸브의 유입로와 유출로가 S자 모양으로 연결되고, 디스크의 상하 이동에 따라 유량을 조절하는 글로브밸브에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 관속을 흐르는 유체의 유량, 유속, 압력 등을 제어하는 장치이다. 밸브는 목적에 따라 여러 종류로 구분될 수 있는데, 그 중 글로브밸브(Globe Valve)는 유량을 조절하는 용도뿐만 아니라 차단하는 용도로 사용 가능하여 여러 산업 분야에서 사용되고 있으며, 특히 고온, 고압의 유체를 이용하는 화력 발전이나 열병합 발전 등의 발전 플랜트에서 많이 사용되고 있다.

글로브밸브는 구형상의 밸브 몸체에 밸브의 입구와 출구가 S자 모양으로 연결되어 있는 구조를 구비하고 있으며, 대체로 입구와 출구의 중심선이 일직선상에 있는 밸브를 말한다. 대표적으로 T형 글로브밸브는 디스크가 시트면에 수직으로 이동하는 타입이고, Y형 글로브밸브는 시트와 스템이 45도의 각도로 기울어진 타입이다. 그러나, 앵글형 글로브밸브는 T형 및 Y형에 비하여 균형적인 유체의 흐름을 얻을 수 있는 타입으로 밸브의 입구와 출구가 일직선 상이 아닌 입구와 출구가 90도로 꺾이는 형태를 가진다.

이러한 글로브밸브는 유로차단 또는 유량조절용으로 사용되는데, 유량 조절은 밸브디스크가 열리는 면적이 아니라 밸브스템이 밸브몸체의 상향으로 승강되는 거리에 따라 달라지게 된다.

도 1 내지 3은 종래 기술에 따른 글로브밸브의 밸브디스크(40) 작동 상태에 따른 유체의 흐름을 도시한 측단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 글로브밸브는, 내부에 유입로(11) 및 유출로(12)가 분리격벽에 의해 구획되도록 각각 형성되고, 상기 분리격벽에 상기 유입로(11) 및 유출로(12)가 연통되도록 관통홀이 관통 형성된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 관통홀에 고정 결합되는 환형의 밸브시트(20)와, 하단이 밸브몸체(10)의 상부를 관통하여 상기 밸브몸체(10)의 내부에 삽입되고, 상하로 승강 가능하게 설치된 밸브스템(30)과, 상기 밸브스템(30)의 하단에 결합되어 상기 밸브스템(30)의 승강에 따라 상기 밸브시트(20)를 개폐하는 밸브디스크(40)를 포함하여 이루어진다.

상기 종래 기술에 따른 글로브밸브의 작동 과정을 도 1 내지 3을 참조하여 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 밸브스템(30)의 일단이 하방으로 완전히 이동된 상태로서, 상기 밸브스템(30)의 하부에 결합된 밸브디스크(40)가 밸브시트(20)를 폐쇄하고 있다. 이는 폐쇄상태로 밸브몸체(10)의 유입로(11)로부터 유체가 유입되더라도 밸브시트(20)의 폐쇄로 인해 밸브몸체(10)의 유입로(11)로부터 유입된 유체가 유출로(12)로 이송되지 못하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)의 상방으로 승강하여 밸브디스크(40)가 밸브시트(20)로부터 이탈되고, 상기 밸브시트(20)가 개방된다. 따라서, 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)의 상방으로 승강하게 되면, 밸브몸체(10)의 유입로(11)로부터 유입된 유체가 유출로(12)로 이송되기 시작한다.

계속해서 도 3에 도시된 바와 같이 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)의 상방으로 완전히 이동하게 되면, 밸브몸체(10)의 유입로(11)로부터 유입된 유체가 유출로(12)가 완전히 연통되어 유체가 이송되게 된다.

이렇게 밸브스템(30)의 승하강에 따라 이송되는 유량을 조절할 수 있다. 하지만, 고압 조건에서 도 2에 도시된 바와 같이 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)의 상방으로 승강하여 유입로(11)로부터 유입된 유체가 유출로(12)로 이송되기 시작하는 경우 유입로(11)와 유출로(12)의 압력 차이가 커지게 된다. 따라서, 많은 양의 유체가 유출로(12)로 이송되어 밸브스템(30)의 상승거리에 따른 유량의 조절이 어렵게 된다.

또한, 유입로(11)에서 밸브시트(20)의 좁은 공간을 통과하여 유출로(12)로 이송되는 과정에서 고압 조건일 경우 도 2에 도시된 바와 같이 밸브스템(30)이 밸브몸체(10)의 상방으로 승강하기 시작하는 경우 유입로(11)로부터 유입된 유체가 고속으로 밸브시트(20)의 내경을 통과하여 유체 속에 있던 기체가 모여 공동(기포)이 생기게 되는 공동현상이 발생하게 된다. 이러한 공동현상에 의해 발생한 기포는 압력이 높은 위치로 이동하게 되면 부피가 팽창하여 파괴되고, 다시 유체 속에 들어가게 된다. 이때, 팽창한 기포가 파괴되면서 밸브에 심한충격을 가해 밸브에 심각한 손상을 주는 문제가 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 밸브스템이 승강하는 거리에 비례하여 유입로에서 유입된 유체가 유출로로 이송되도록 밸브디스크의 상태를 조절하여 안정적으로 유량을 조절하고, 밸브시트를 개폐하는 경우 유동하는 유량을 단계적으로 증감되게 하여 공동현상을 방지하도록 하는 글로브밸브를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 글로브밸브는, 내부에 유입로 및 유출로가 분리격벽에 의해 구획되도록 각각 형성되고, 상기 분리격벽에 상기 유입로 및 유출로가 연통되도록 관통홀이 관통 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 관통홀에 고정 결합되는 환형의 밸브시트와, 하단이 밸브몸체의 상부를 관통하여 상기 밸브몸체의 내부에 삽입되고, 상하로 승강 가능하게 설치된 밸브스템과, 상기 밸브스템의 하단에 결합되어 상기 밸브스템의 승강에 따라 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브디스크를 포함하고, 상기 밸브디스크는, 상단이 상기 밸브스템의 하단에 고정 결합되고, 하면에 상방을 향해 삽입홈이 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 메인접촉면이 형성된 원기둥 형상의 메인디스크와, 하단이 상기 메인디스크의 삽입홈 하방을 향해 돌출된 상태로 상부가 상기 삽입홈에 상하 이동 가능하도록 삽입 설치되고, 하면에 상방을 향해 디스크유입로가 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 서브접촉면이 형성되고, 상기 서브접촉면의 상방으로 상기 디스크유입로와 연통되도록 디스크유출홀이 외주면에 관통 형성된 원기둥 형상의 서브디스크를 포함하고, 상기 밸브시트는, 상단 내주면에 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 메인시트면이 형성되고, 하부 내주면에 단차지게 축경된 축경부가 형성되어 상기 축경부의 상단 내주면에 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 서브시트면이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 메인디스크와 상기 서브디스크 사이에 개재되어 상기 메인디스크에 대하여 상기 서브디스크를 탄성 지지하는 스프링을 더 포함하고, 상기 메인디스크는, 상기 삽입홈의 내주면에 환형의 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 서브디스크는, 상기 메인디스크의 걸림턱이 삽입되어 상하 이동거리가 제한되도록 외주면에 환형의 상하이동홈이 함몰 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면과 접촉되는 폐쇄상태와, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개폐상태와, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 이탈되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개방상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 폐쇄상태의 경우 상기 스프링이 압축되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최상단에 위치하도록 상승하고, 상기 개방상태의 경우 상기 스프링이 인장되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최하단에 위치하도록 하강하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 폐쇄상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 디스크유출홀를 통해 유출된 후 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 메인시트면 및 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 서브시트면 사이에 형성되는 환상공간에 수용되고, 상기 개폐상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 디스크유출홀를 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고, 상기 개방상태의 경우 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 상기 서브디스크의 서브접촉면이 이탈되는 서브환상간극을 통하여 상기 유입로의 유체가 상기 환상공간을 지나 상기 유출로로 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브디스크의 디스크유출홀은, 상기 서브접촉면과 인접하게 관통 형성된 제1 디스크유출홀 및 상기 제1 디스크유출홀 보다 상방에 관통 형성된 제2 디스크유출홀을 포함할 수 있다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면과 접촉되는 폐쇄상태와, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀은 개방되되 제2 디스크유출홀이 폐쇄된 제1 개폐상태와, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀 및 제2 디스크유출홀이 모두 개방된 제2 개폐상태와, 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브디스크의 서브시트면으로부터 이탈되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개방상태를 포함할 수 있다.

또한, 상기 밸브디스크는, 상기 폐쇄상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀를 통해 유출된 후 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 메인시트면 및 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 서브시트면 사이에 형성되는 환상공간에 수용되고, 상기 제1 개폐상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀를 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고, 상기 제2 개폐상태의 경우 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀 및 제2 디스크유출홀을 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고, 상기 개방상태의 경우 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 상기 서브디스크의 서브접촉면이 이탈되는 서브환상간극을 통하여 상기 유입로의 유체가 상기 환상공간을 지나 상기 유출로로 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 글로브밸브는, 밸브디스크를 메인디스크와 메인디스크의 직경보다 작은 직경을 가지는 서브디스크를 포함하도록 구성하고, 밸브몸체에 결합된 밸브시트의 상부 내주면과 하부 내주면에 단차지게 축경된 축경부를 형성하여 밸브시트를 이중으로 폐쇄하여 수밀성을 높이는 효과가 있다.

또한, 메인디스크의 하부 외주면에 경사지게 축경되는 메인접촉면을 형성하고, 서브디스크의 하부 외주면에 경사지게 축경되는 서브접촉면을 형성하여 밸브시트를 폐쇄하는 경우 밸브디스크에 의한 손상을 줄여 유지비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 서브디스크의 하면에 디스크유입로를 형성하고, 하부 외주면에 서브접촉면의 상방으로 디스크유입로와 연통되도록 디스크유출홀을 관통 형성하여 고압조건에서 밸브를 사용하는 경우 유입로로부터 유입된 유체가 상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개폐상태에서 디스크유출홀을 통해 유출로로 이송되어 이송되는 유량을 단계적으로 증가하여 유량조절을 효과적으로 할 수 있다.

또한, 밸브시트가 완전히 개방되는 개방상태가 되기 전 상기 개폐상태에서 유입로로부터 유입된 유체를 유출로로 이송하여 고속으로 밸브시트의 내경을 통과하여 유체 속에 있던 기체가 모여 공동이 생기게 되는 공동현상을 방지한다.

그에 따라, 본 발명에 따른 글로브밸브는, 수밀성 증가, 밸브시트 수명연장, 단계적 유량조절, 공동현상 방지 효과를 통해 유지 보수 비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1 내지 3은 종래 기술에 따른 글로브밸브의 밸브디스크 작동 상태에 따른 유체의 흐름을 도시한 측단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 글로브밸브를 도시한 사시도이며,
도 5는 도 4의 실시예의 A-A'선에서 바라본 측단면도이고,
도 6은 도 4의 실시예 중 밸브스템과 메인디스크를 도시한 측면도이며,
도 7은 도 6의 실시예의 C-C'선에서 바라본 측단면도이고,
도 8은 도 4의 실시예 중 서브디스크를 도시한 사시도이며,
도 9는 도 8의 실시예의 D-D'선에서 바라본 측다면도이고,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 글로브밸브의 밸브디스크 작동 상태를 도시한 측단면도이며,
도 12 내지 16은 본 발명에 따른 글로브밸브의 밸브디스크 폐쇄상태, 제1 개폐상태, 제2 개폐상태 및 개방상태에 따른 유체의 흐름을 도 5의 B영역에서 바라본 부분 확대 단면도이고,
도 17은 본 발명에 따른 글로브밸브의 밸브시트, 메인디스크, 서브디스크를 확대하여 도시한 부분 확대 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 글로브밸브의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 글로브밸브는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 밸브몸체(100), 밸브시트(200), 밸브스템(300), 밸브디스크(400)를 포함하여 이루어진다. 상기 밸브몸체(100)는 유입로(110), 유출로(120), 관통홀(130)이 형성되고, 밸브디스크(400)는 메인디스크(410), 서브디스크(420), 스프링(430)으로 구성된다.

본 발명에 따른 글로브밸브는, 먼저 종래 기술에서 상술한 바와 같이 유량을 단계적으로 증가하여 유량을 효과적으로 조절하고, 단계적으로 유량을 증가하여 공동현상을 방지하는 글로브밸브이다. 이러한 본 발명의 특징은 후술하는 각각의 구성요성의 결합, 형상, 및 작동관계를 통해 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 밸브몸체(100)는 내부에 유입로(110) 및 유출로(120)가 분리격벽(도면부호 미도시)에 의해 구획되도록 각각 형성되고, 상기 분리격벽에 상기 유입로(110) 및 유출로(120)가 연통되도록 관통홀(130)이 관통 형성된다. 여기서 밸브몸체(100)의 유입로(110) 및 유출로(120)를 통해 이송되는 유체는 일반적인 액체나, 기체와 같은 산업 분야에서 사용되는 이송유체를 지칭한다,

밸브시트(200)는 상기 밸브몸체(100)의 관통홀(130)에 고정 결합되는 환형으로 형성된다. 이때, 밸브시트(200)의 중심에 형성된 홀이 밸브몸체(100)의 유입로(110)와 유출로(120)를 연통시켜주는 기능을 하고, 후술하는 밸브디스크(400)와의 이격거리에 따라 이송되는 유체량이 조절된다.

밸브스템(300)은 하단이 밸브몸체(100)의 상부를 관통하여 상기 밸브몸체(100)의 내부에 삽입되고, 상하로 승강 가능하게 설치된다. 또한, 상기 밸브스템(300)의 상부에 밸브스템(300)을 회전시켜 밸브시트(200)를 개폐하도록 조작하는 조작부(도면부호 미도시)가 설치된다. 예컨대, 상기 조작부는 도면에 도시된 바와 같이 수동형 회전손잡이일 수 있고, 도면에는 도시되지 않았으나 자동형 회전모터일 수 있다.

밸브디스크(400)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 밸브스템(300)의 하단에 결합되어 상기 밸브스템(300)의 승강에 따라 상기 밸브시트(200)를 개폐한다. 이때, 밸브시트(200)를 개방 또는 폐쇄 하는 과정에서 유입로(110)를 통해 유출로(120)로 이송되는 유체를 단계적으로 조절하기 위해 상단이 상기 밸브스템(300)의 하단에 고정 결합되고, 하면에 상방을 향해 삽입홈(411)이 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 메인접촉면(412)이 형성된 원기둥 형상의 메인디스크(410)를 포함한다.

또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 하단이 상기 메인디스크(410)의 삽입홈(411) 하방을 향해 돌출된 상태로 상부가 상기 삽입홈(411)에 상하 이동 가능하도록 삽입 설치되고, 하면에 상방을 향해 디스크유입로(421)가 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 서브접촉면(422)이 형성되고, 상기 서브접촉면(422)의 상방으로 상기 디스크유입로(421)와 연통되도록 디스크유출홀(423)이 외주면에 관통 형성된 원기둥 형상의 서브디스크(420)를 포함한다.

여기서, 메인디스크(410)와 서브디스크(420)가 밸브시트(200)를 각각 단계적으로 폐쇄한다. 또한, 메인디스크(410)와 서브디스크(420) 각각의 외주면에 메인접촉면(412)과 서브접촉면(422)을 축경되도록 형성하여, 밸브시트(200)를 폐쇄하는 경우 과도하게 밸브스템(300)을 하강시켜 밸브디스크(400)의 외주면에 의해 밸브시트(200)가 손상되는 현상을 방지하여 밸브시트(200)의 수명을 늘려 밸브의 유지 비용을 절감시키는 효과를 가진다.

이에 따라, 밸브시트(200)는 상단 내주면에 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)과 접촉되는 메인시트면(210)이 형성되고, 하부 내주면에 단차지게 축경된 축경부(230)가 형성되어 상기 축경부(230)의 상단 내주면에 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(420)과 접촉되는 서브시트면(220)이 형성된다. 이때, 형성되는 메인시트면(210)과 서브시트면(220)이 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412) 및 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)과 대칭되도록 경사지게 축경되어 형성하여 수밀성을 높일 수 있다.

또한, 밸브시트(200)를 폐쇄하는 경우 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)과 밸브시트(200)의 메인시트면(210)은 접촉되지만, 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)과 밸비시트(200)의 서브시트면(220)이 조립 공차에 의해 접촉되지 않아 밸브시트(200)가 폐쇄되지 않는 문제점을 방지하기 위해 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 메인디스크(410)와 상기 서브디스크(420) 사이에 개재되어 상기 메인디스크(410)에 대하여 상기 서브디스크(420)를 탄성 지지하는 스프링(430)을 더 포함한다.

또한, 스프링(430)에 의해 서브디스크(420)가 메인디스크(410)의 삽입홈(411)으로부터 이탈되는 현상을 방지하기 위해 상기 메인디스크(410)의 삽입홈(411) 내주면에 환형의 걸림턱(413)이 돌출 형성하고, 상기 서브디스크(420)는 상기 메인디스크(410)의 걸림턱(413)이 삽입되어 상하 이동거리가 제한되도록 외주면에 환형의 상하이동홈(424)이 함몰 형성한다.

이러한 구성은 도 12 내지 16에 도시된 바와 같이 상기 밸브시트(200)를 다음과 같은 단계별 개폐상태를 가지게 한다.

먼저, 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)과 접촉되고, 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)과 접촉되는 폐쇄상태가 된다. 이때, 상술한 바와 같이 메인디스크(410)와 서브디스크(420)가 밸브시트(200)를 이중으로 폐쇄하게 된다.

상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)과 접촉되고, 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 이탈되는 개폐상태가 된다.

계속하여, 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)으로부터 이탈되고, 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 이탈되는 개방상태가 된다.

이때, 밸브디스크(400)는 상기 폐쇄상태의 경우 상기 스프링(430)이 압축되어 상기 메인디스크(410)의 삽입홈(411)에 대하여 상기 서브디스크(420)가 최상단에 위치하도록 상승하고, 상기 개방상태의 경우 상기 스프링(430)이 인장되어 상기 메인디스크(410)의 삽입홈(411)에 대하여 상기 서브디스크(420)가 최하단에 위치하도록 하강한다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이 폐쇄상태일 경우 유체가 상기 서브디스크(420)의 디스크유입로(421)를 통해 유입되어 상기 서브디스크(420)의 디스크유출홀(423)를 통해 유출된 후 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)과 접촉되는 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210) 및 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)과 접촉되는 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220) 사이에 형성되는 환상공간(AS)에 수용된다.

개폐상태일 경우 도 13에 도시된 바와 같이 유체가 상기 서브디스크(420)의 디스크유입로(421)를 통해 유입되어 상기 서브디스크(420)의 디스크유출홀(423)를 통해 상기 환상공간(AS)에 유출된 후 상기 환상공간(AS)에 수용된 유체가 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 이탈되는 메인환상간극(MA)을 통하여 상기 유출로(120)로 공급된다. 개폐상태는 유체가 밸브몸체(100)의 유출로(120)로 이송되기 시작하여 밸브시트(200)가 완전히 개방되기 전 유량을 단계적으로 증가하여 유량조절하기 위해 필요한 단계가 된다.

계속하여, 개방상태일 경우 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)으로부터 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 이탈되는 서브환상간극(SA)을 통하여 상기 유입로(110)의 유체가 상기 환상공간(AS)을 지나 상기 유출로(120)로 공급된다.

종래 기술에 따른 글로브밸브의 경우 상술한 폐쇄상태, 개폐상태, 개방상태 중 폐쇄상태에서 개방상태가 되어, 정확한 유량을 조절할 수 없다. 특히 고압조건에서 글로브밸브를 사용하는 경우 폐쇄상태에서 개방상태로 전환되는 순간 밸브몸체(100)의 유입로(110)로 유입된 유체의 압력이 높아 많은 양의 유체가 밸브몸체(100)의 유출로(120)로 이송하게 된다. 따라서, 고압조건에서 사용하게 되면 유량을 정밀하게 조절할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 고압조건에서 밸브몸체(100)의 유입로(110)로 유입된 유체가 고속으로 밸브시트(200)의 중심 홀을 통과하게 되면서 발생하는 공동현상에 의해 밸브에 심각한 손상을 주는 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 폐쇄상태에서 개폐상태를 거쳐 개방상태가 되도록 하여 이송되는 유량을 단계적으로 증가하여 유량조절을 효과적으로 하고, 공동현상을 방지할 수 있다.

더욱이 개폐상태에서 이송되는 유량 또한 단계적으로 증가하여 유출로(120)로 이송되도록, 도 8 내지 11에 도시된 바와 같이 상기 서브디스크(420)의 디스크유출홀(423)을 상기 서브접촉면(422)과 인접하게 관통 형성된 제1 디스크유출홀(423a) 및 상기 제1 디스크유출홀(423a) 보다 상방에 관통 형성된 제2 디스크유출홀(423b)을 포함한다.

서브디스크(420)의 디스크유출홀(423)을 제1 디스크유출홀(423a) 및 제2 디스크유출홀(423b)로 형성하게 되면, 밸브시트(200)를 개폐하는 경우 다음과 같은 단계를 거치게 된다. 이때, 중복되는 상태 및 서브디스크(420)의 위치 설명은 생략한다.

먼저, 상술한 바와 같이 폐쇄상태에서 도 13에 도시된 바와 같이 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)과 접촉되고, 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀(423a)은 개방되되 제2 디스크유출홀(423b)이 폐쇄된 제1 개폐상태가 된다.

계속하여, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)과 접촉되고, 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀(423a) 및 제2 디스크유출홀(423b)이 모두 개방된 제2 개폐상태를 거쳐 개방상태가 된다.

이때, 제1 개폐상태 및 제1 개폐상태 일 경우 밸브몸체(100)의 유입로(110)로 유입된 유체의 이송 과정은 다음과 같다.

먼저, 도 12에 도시된 바와 같이 폐쇄상태의 경우 유체가 상기 서브디스크(420)의 디스크유입로(421)를 통해 유입되어 상기 서브디스크(420)의 제1 디스크유출홀(423a)를 통해 유출된 후 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)과 접촉되는 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210) 및 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)과 접촉되는 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220) 사이에 형성되는 환상공간(AS)에 수용된다. 이때, 서브디스크(420)의 제2 디스크유출홀(423b)은 메인디스크(410)의 삽입홈(411) 내부에 위치 하도록 스프링이 압축되고, 메인디스크(410)와 서브디스크(420)가 밸브시트(200)를 이중으로 폐쇄하고 있다.

도 13에 도시된 바와 같이 제1 개폐상태의 경우 유체가 상기 서브디스크(420)의 디스크유입로(421)를 통해 유입되어 상기 서브디스크(420)의 제1 디스크유출홀(423a)를 통해 상기 환상공간(AS)에 유출된 후 상기 환상공간(AS)에 수용된 유체가 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 이탈되는 메인환상간극(MA)을 통하여 상기 유출로(120)로 공급된다. 이때, 밸브몸체(100)의 유입로(110)로부터 유입된 유체가 유출로(120)로 이송되기 시작하고, 서브디스크(420)의 제2 디스크유출홀(423b)은 메인디스크(410)의 삽입홈(411) 내부에 위치하게 된다.

도 14 및 도 17에 도시된 바와 같이 제2 개폐상태의 경우 상기 서브디스크(420)의 디스크유입로(421)를 통해 유입되어 상기 서브디스크(420)의 제1 디스크유출홀(423a) 및 제2 디스크유출홀(423b)을 통해 상기 환상공간(AS)에 유출된 후 상기 환상공간(AS)에 수용된 유체가 상기 밸브시트(200)의 메인시트면(210)으로부터 상기 메인디스크(410)의 메인접촉면(412)이 이탈되는 메인환상간극(MA)을 통하여 상기 유출로로 공급된다. 따라서, 제1 디스크유출홀(423a) 및 제2 디스크유출홀(423b)에서 유체가 이송되므로 제1 개폐상태의 경우 보다 많은 양의 유체가 밸브몸체(100)의 유입로(110)에서 유출로(120)로 이송된다.

도 15 및 16에 도시된 바와 같이 개방상태의 경우 상기 밸브시트(200)의 서브시트면(220)으로부터 상기 서브디스크(420)의 서브접촉면(422)이 이탈되는 서브환상간극(SA)을 통하여 상기 유입로(120)의 유체가 상기 환상공간(AS)을 지나 상기 유출로(120)로 공급된다. 이는 밸브디스크(400)가 밸브시트(200)의 중심홀에서 완전히 이탈되지 않은 상태로 밸브디스크(400)가 완전히 개방된 상태보다 적은 양을 유체가 이송된다.

이후 밸브스템(300)이 밸브몸체(100)의 상방으로 완전히 승강하게 되면 밸브시트(300)가 완전 개방되어 밸브몸체(100)의 유입로(110)로 유입된 유체가 밸브시트(200)의 중심홀을 지나 유출로(120)로 이송된다.

이러한 단계별 상태를 거쳐 밸브시트(200)가 개방되어 밸브스템(300)이 밸브몸체(100)의 상방으로 승강하는 거리에 비례하여 밸브몸체(100)의 유입로(110)로 유입된 유체가 유출로(120)로 이송되도록 조절한다.

따라서, 고압조건에서 사용할 경우 효율적으로 유량을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 각 상태별로 이송되는 유체의 양을 증가시켜 공동현상을 방지하여 밸브의 수명을 연장 시키고, 유지비용을 절감시킬 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

AS : 환상공간
MA : 메인환상간극
SA : 서브환상간근
100 : 밸브몸체 110 : 유입로
120 : 유출로 130 : 관통홀
200 : 밸브시트
210 : 메인시트면 220 : 서브시트면
230 : 축경부
300 : 밸브스템
400 : 밸브디스크
410 : 메인디스크 411 : 삽입홈
412 : 메인접촉면 413 : 걸림턱
420 : 서브디스크 421 : 디스크유입로
422 : 서브접촉면 423 : 디스크유출홀
423a : 제1 디스크유출홀 423b : 제2 디스크유출홀
424 : 상하이동홈
430 : 스프링

Claims

내부에 유입로 및 유출로가 분리격벽에 의해 구획되도록 각각 형성되고, 상기 분리격벽에 상기 유입로 및 유출로가 연통되도록 관통홀이 관통 형성된 밸브몸체와,
상기 밸브몸체의 관통홀에 고정 결합되는 환형의 밸브시트와,
하단이 밸브몸체의 상부를 관통하여 상기 밸브몸체의 내부에 삽입되고, 상하로 승강 가능하게 설치된 밸브스템과,
상기 밸브스템의 하단에 결합되어 상기 밸브스템의 승강에 따라 상기 밸브시트를 개폐하는 밸브디스크를 포함하고,
상기 밸브디스크는,
상단이 상기 밸브스템의 하단에 고정 결합되고, 하면에 상방을 향해 삽입홈이 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 메인접촉면이 형성된 원기둥 형상의 메인디스크와,
하단이 상기 메인디스크의 삽입홈 하방을 향해 돌출된 상태로 상부가 상기 삽입홈에 상하 이동 가능하도록 삽입 설치되고, 하면에 상방을 향해 디스크유입로가 함몰 형성되며, 하부 외주면에 경사지게 축경되는 서브접촉면이 형성되고, 상기 서브접촉면의 상방으로 상기 디스크유입로와 연통되도록 디스크유출홀이 외주면에 관통 형성된 원기둥 형상의 서브디스크를 포함하고,
상기 밸브시트는,
상단 내주면에 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 메인시트면이 형성되고, 하부 내주면에 단차지게 축경된 축경부가 형성되어 상기 축경부의 상단 내주면에 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 서브시트면이 형성된 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 메인디스크와 상기 서브디스크 사이에 개재되어 상기 메인디스크에 대하여 상기 서브디스크를 탄성 지지하는 스프링을 더 포함하고,
상기 메인디스크는,
상기 삽입홈의 내주면에 환형의 걸림턱이 돌출 형성되고,
상기 서브디스크는,
상기 메인디스크의 걸림턱이 삽입되어 상하 이동거리가 제한되도록 외주면에 환형의 상하이동홈이 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제2항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면과 접촉되는 폐쇄상태와,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개폐상태와,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 이탈되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개방상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제3항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 폐쇄상태의 경우 상기 스프링이 압축되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최상단에 위치하도록 상승하고, 상기 개방상태의 경우 상기 스프링이 인장되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최하단에 위치하도록 하강하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제4항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 폐쇄상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 디스크유출홀를 통해 유출된 후 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 메인시트면 및 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 서브시트면 사이에 형성되는 환상공간에 수용되고,
상기 개폐상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 디스크유출홀를 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고,
상기 개방상태의 경우 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 상기 서브디스크의 서브접촉면이 이탈되는 서브환상간극을 통하여 상기 유입로의 유체가 상기 환상공간을 지나 상기 유출로로 공급되는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제2항에 있어서,
상기 서브디스크의 디스크유출홀은,
상기 서브접촉면과 인접하게 관통 형성된 제1 디스크유출홀 및 상기 제1 디스크유출홀 보다 상방에 관통 형성된 제2 디스크유출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제6항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면과 접촉되는 폐쇄상태와,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀은 개방되되 제2 디스크유출홀이 폐쇄된 제1 개폐상태와,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면과 접촉되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되며, 상기 제1 디스크유출홀 및 제2 디스크유출홀이 모두 개방된 제2 개폐상태와,
상기 서브디스크의 서브접촉면이 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 이탈되고, 상기 메인디스크의 메인접촉면이 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 이탈되는 개방상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제7항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 폐쇄상태의 경우 상기 스프링이 압축되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최상단에 위치하도록 상승하고, 상기 개방상태의 경우 상기 스프링이 인장되어 상기 메인디스크의 삽입홈에 대하여 상기 서브디스크가 최하단에 위치하도록 하강하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
제8항에 있어서,
상기 밸브디스크는,
상기 폐쇄상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀를 통해 유출된 후 상기 메인디스크의 메인접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 메인시트면 및 상기 서브디스크의 서브접촉면과 접촉되는 상기 밸브시트의 서브시트면 사이에 형성되는 환상공간에 수용되고,
상기 제1 개폐상태의 경우 유체가 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀를 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고,
상기 제2 개폐상태의 경우 상기 서브디스크의 디스크유입로를 통해 유입되어 상기 서브디스크의 제1 디스크유출홀 및 제2 디스크유출홀을 통해 상기 환상공간에 유출된 후 상기 환상공간에 수용된 유체가 상기 밸브시트의 메인시트면으로부터 상기 메인디스크의 메인접촉면이 이탈되는 메인환상간극을 통하여 상기 유출로로 공급되고,
상기 개방상태의 경우 상기 밸브시트의 서브시트면으로부터 상기 서브디스크의 서브접촉면이 이탈되는 서브환상간극을 통하여 상기 유입로의 유체가 상기 환상공간을 지나 상기 유출로로 공급되는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.