KR102136732B1 - 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브 - Google Patents

테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래에 널리 사용되는 천연고무, 합성고무, 합성수지 등의 패킹용 고무로 이루어지는 O-링을 사용하지 않고 고온 고압 상태의 유체 또는 기체의 기밀상태를 유지시킬 수 있도록 이루어지는 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브는, 일측에 구비된 입구포트와 타측에 구비된 출구포트를 연통하는 유로가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 유로를 개폐시키는 스템이 구비된 개폐용 핸들과, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 개폐용 핸들이 회전시 스템이 상하로 이동하여 유로를 개폐시킬 수 있도록 이루어진 핸들지지체를 포함하는 고온 고압용 밸브에 있어서, 상기 스템 일측 외주연을 감싸도록 설치되어 스템과 밸브몸체의 실링용 실과의 기밀을 유지시키는 기밀유지용 테이퍼 실링부를 가지며, 상기 기밀유지용 테이퍼 실링부는 스템의 축방향으로 가압시 힘방향 전환을 위한 테이퍼면을 가지는 다수의 실링용 링체로 축방향과 직교되는 내측방향과 외측방향으로 기밀을 위한 힘이 작용되도록 이루어진 것이다.

Description

테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브{High temperature high pressure valve with sealing on taper surface}
본 발명은 고온 고압 상태의 유체 또는 기체 유동을 제어하도록 하는 고온 고압용 밸브에 관한 것이다. 상세하게는 종래에 널리 사용되는 천연고무, 합성고무, 합성수지 등의 패킹용 고무로 이루어지는 O-링을 사용하지 않고 고온 고압 상태의 유체 또는 기체의 기밀상태를 유지시킬 수 있도록 이루어지는 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 관속을 흐르는 유체의 유량, 유속, 압력 등을 제어하는 장치이다. 밸브는 목적에 따라 여러 종류로 구분될 수 있는데, 고온 고압 밸브는 여러 산업 분야에서 사용되고 있으며 특히 고온고압의 증기를 이용하는 화력 발전 등의 발전 플랜트에서 많이 사용되고 있으며, 최근에는 수소와 같은 연료를 사용함에 따라 자동차의 부품으로 사용되고 있다.
일반적으로 고온 고압용 밸브는 일측으로 유입와 타측에 출구가 형성되고 상기 입구와 출구를 연결하는 유로가 형성된 밸브몸체와, 구비된 핸들의 조작으로 상하로 이동하여 상기 밸브몸체의 유로를 개폐(開閉) 시키도록 설치된 스템으로 구성된다.
상기 핸들의 조작으로 상하로 이동는 스템에는 기밀을 유지하기 위하여 실링이 설치되며, 상기 실링은 보통 천연고무, 합성고무, 합성수지 등의 패킹용 고무로 이루어지는 O-링을 사용하게 된다.
상기 패킹용 고무로 이루어지는 O-링은 고온고압에서 내구성이 취약한 단점을 가지며, 이로 인하여 O-링을 자주 교체하여야 하는 단점이 있다.
즉, O-링을 자주 교체할 경우 유지보수에 대한 비용이 상승하는 점과, 잦은 분해조립으로 인한 밸브의 신뢰성을 저하시키는 점과, 교체로 인한 사용중지 등의 다양한 문제점을 야기시키고 있다.
(KR) 등록특허 제10-0962272호 (KR) 공개특허 제10-2011-0124896호 (KR) 등록특허 제10-1884835호 (KR) 등록실용신안 제20-0445049호
본 발명은 고온고압 상태에서 사용시 기밀유지를 위하여 스템에 구비되는 O-링(실링체)의 종래기술에 대한 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명은 고온 고압 상태에서 O-링으로 이루어지는 실링(shilling)의 문제점을 해결할 수 있도록 이루어진 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브를 제공하고자 한다.
즉, 본 발명은 테이퍼면이 구비된 한쌍의 실링용 외륜링과 실링용 내륜링이 조립시 가해지는 힘에 의하여 외측으로 벌어짐과 내측으로 오므러지도록 하여 기밀을 유지할 수 있도록 이루어진 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 해결하기 위한 본 발명인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브는, 일측에 구비된 입구포트와 타측에 구비된 출구포트를 연통하는 유로가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 유로를 개폐시키는 스템이 구비된 개폐용 핸들과, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 개폐용 핸들이 회전시 스템이 상하로 이동하여 유로를 개폐시킬 수 있도록 이루어진 핸들지지체를 포함하는 고온 고압용 밸브에 있어서, 상기 스템 일측 외주연을 감싸도록 설치되어 스템과 밸브몸체의 실링용 실과의 기밀을 유지시키는 기밀유지용 테이퍼 실링부를 가지며, 상기 기밀유지용 테이퍼 실링부는 스템의 축방향으로 가압시 힘방향 전환을 위한 테이퍼면을 가지는 다수의 실링용 링체로 축방향과 직교되는 내측방향과 외측방향으로 기밀을 위한 힘이 작용되도록 이루어짐을 특징으로 한다.
상기 기밀유지용 테이퍼 실링부는 핸들지지체에 의하여 가압이 이루어지는 가압용 실링바디와, 상기 가압용 실링바디의 가압력으로 내측와 외측방향으로 힘이 작용하여 기밀을 유지시키는 한쌍의 실링용 외륜링과 실링용 내륜링으로 이루어지는 다수의 실링용 링체를 포함하며, 상기 실링용 외륜링에는 실링용 실의 내주면과 접촉하는 실링용 외주면과, 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면이 형성되고, 상기 실링용 내륜링에는 스템의 외주면과 접촉하는 실링용 내주면과, 상기 실링용 외륜링의 내측 테이퍼 면과 대향하는 힘방향 전환용 외측 테이퍼 면이 형성되어, 가압시 실링용 외륜링은 외측방향으로 팽창되고, 실링용 내륜링은 내측방향으로 축소됨을 특징으로 한다.
상기 실링용 외륜링의 실링용 외주면과 실링용 내륜링의 실링용 내주면 각각 둘레에는 선접촉을 위한 복수의 기밀용 돌기가 형성될 수도 있다.
상기 실링용 외륜링의 내측 테이퍼 면 또는 실링용 내륜링의 외측 테이퍼 면 중 어느 하나의 테이퍼 면의 둘레에는 복수의 테이퍼면 기밀용 돌기가 형성될 수도 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브는 각각 테이퍼면을 가지는 한쌍의 실링용 외륜링과 실링용 내륜링으로 이루어지는 실링용 링체가 금속 또는 내열과 내압성이 강한 재질의 하드 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 이로 인하여 실링부재의 잦은 교체로 인한 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 경우에는 선첩촉을 위한 기밀용 돌기의 형성이 용이한 구조로 이루어져 기밀용 돌기를 형성한 경우 면접촉이 아닌 선접촉으로 기밀을 유지시킬 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 나타낸 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 분리상태 사시 개략도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 상세단면 개략도.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 분리상태 사시 개략도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 상세단면 개략도.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 분리상태 사시 개략도.
도 8과 도 9는 본 발명의 제3 실시 예인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 주요부분에 대한 상세단면 개략도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 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.
본 발명은 종래에 널리 사용되는 천연고무, 합성고무, 합성수지 등의 패킹용 고무로 이루어지는 O-링을 사용하지 않고 고온 고압 상태의 유체 또는 기체의 기밀상태를 유지시킬 수 있도록 이루어지는 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브이다.
이러한 본 발명에 대하여 첨부된 실시 예 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 2를 참조하면,
본 발명인 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브의 구성은 크게, 일측에 구비된 입구포트(11)와 타측에 구비된 출구포트(12)를 연통하는 유로(13)가 형성된 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 일측에 설치되어 유로(13)를 개폐시키는 스템(21)이 구비된 개폐용 핸들(20)과, 상기 밸브몸체(10)의 일측에 설치되어 개폐용 핸들(20)이 회전시 스템(21)이 상하로 이동하여 유로(13)를 개폐시킬 수 있도록 이루어진 핸들지지체(30)와, 상기 스템(21) 일측 외주연을 감싸도록 설치되어 스템(21)과 밸브몸체(10)의 실링용 실(14)과의 기밀을 유지시키는 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)를 포함하도록 구성된다.
상기 밸브몸체(10)는 유로(13)를 개폐시킬 수 있는 스템(21)이 설치될 수 있도록 유로(13)와 연통을 하는 실링용 실(14)이 형성되고, 상기 실링용 실(14)과 연동하며 핸들지지체(30)가 설치될 수 있도록 내주면에 나사홈이 형성된 핸들지지체용 설치홀이 형성되어 있다.
상기 개폐용 핸들(20)은 스템(21)을 상하로 이동시켜 밸브몸체(10)에 형성되어 있는 유로(13)를 개폐시키는 구성으로, 핸들지지체(30)의 내주면에 형성된 나사홈과 결합하여 회전시 스템(21)이 상하로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 핸들지지체(30)는 외주면에는 밸브몸체(10)에 고정을 위한 나사홈이 형성되어 있으며, 내주면에는 스템(21)을 상하로 이동시키기 위한 나사홈이 형성되어 있다. 이러한 상기 핸들지지체(30)는 밸브몸체(10)에 결합시 밑면이 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)의 가압용 실링바디(41)와 접촉을 하여 가압하도록 이루어져 있다.
상기 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)는 스템(21)의 축방향으로 가압시 힘방향 전환을 위한 테이퍼면을 가지는 다수의 실링용 링체(42)로 축방향과 직교되는 내측방향과 외측방향으로 기밀을 위한 힘이 작용되도록 이루어진 구성이다.
도 4를 참조하면,
상기 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)는 핸들지지체(30)의 밑면과 접촉하여 힘을 전달하는 스템(21)이 관통하는 관통홀(41a)과 핸들지지체(30)의 밑면과 접촉하는 눌림용 플랜지부(41b)와 일부가 실링용 실(14)에 삽입되는 누름용 단부(41c)가 형성된 가압용 실링바디(41)와, 상기 가압용 실링바디(41)로 전달되는 축방향 힘(가압)을 직교되는 내측방향과 외측방향으로 전환하여 기밀을 유지시키도록 하는 각각 테이퍼 면이 형성된 실링용 외륜링(43)과 실링용 내륜링(44)으로 이루어진 다수의 실링용 링체(42)와, 다수의 상기 실링용 링체(42)가 스템(21)에 설치되도록 하는 엔드 링(45)을 포함한다.
상기 실링용 외륜링(43)에는 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)과, 실링용 실(14)의 실링용 실 내주면(15)과 기밀유지를 위한 실링용 외주면(43b)이 형성되어 있다.
상기 실링용 내륜링(44)에는 힘방향 전환용 외측 테이퍼 면(44a)과, 스템(21)의 외주연과 기밀유지를 위한 실링용 내주면(44b)이 형성되어 있다.
상기 실링용 외륜링(43)의 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)과 대향되는 실링용 내륜링(44)의 힘방향 전환용 외측 테이퍼 면(44a)은 도 4와 같이 축방향의 힘의 작용시 실링용 외륜링(43)은 외측방향으로 힘이 작용되도록 하고, 실링용 내륜링(44)은 내측방향으로 힘이 작용되도록 함으로써 실링용 실(14)의 실링용 실 내주면(15)과 스템(21)의 외주연 사이에 각각 기밀이 유지될 수 있도록 한다.
즉, 핸들지지체(30)로 가압용 실링바디(41)를 가압하게 되면, 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)과 외측 테이퍼 면(44a)에 의하여 실링용 외륜링(43)은 외측방향으로 확장되어 실링용 외주면(43b)과 실링용 실 내주면(15) 사이에 밀폐가 이루어져 기밀이 유지되고, 실링용 내륜링(44)은 내측방향으로 오므러져 실링용 내주면(44b)과 스템(21)의 외주면(15) 사이에 밀폐가 이루어져 기밀이 유지되게 된다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4의 제1 실시예에 나타나 있는 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)의 실링용 외주면(43b)과 실링용 내주면(44b)에 각각 선접촉 방식으로 기밀을 시킬 수 있도록 외주면 기밀용 돌기(46)와 내주면 기밀용 돌기(47)를 형성한 것이다.
도 5와 같이, 상기 실링용 외륜링(43)의 실링용 외주면(43b) 둘레에 외주면 기밀용 돌기(46)를 형성하고, 상기 실링용 내륜링(44)의 실링용 내주면(44b) 둘레에 내주면 기밀용 돌기(47)를 형성하여, 실링용 실 내주면(15)과의 사이 및 스템(21)의 외주면(15)과의 사이에서 면접촉이 아닌 선접촉의 방식으로 기밀을 유지시킬 수 있도록 한다.
도 6과 같이, 상기 실링용 외륜링(43)의 실링용 외주면(43b)과 실링용 실 내주면(15) 사이에 면접촉이 아닌 외주면 기밀용 돌기(46)에 의하여 선접촉이 이루어지도록 하고, 실링용 내륜링(44)의 실링용 내주면(44b)과 스템(21)의 외주면(15) 사이에 면접촉이 아닌 내주면 기밀용 돌기(47)에 의하여 선접촉이 이루어지도록 하였다.
상기 외주면 기밀용 돌기(46)와 내주면 기밀용 돌기(47)는 2개 이상인 다수로 형성되는 것이 바람직하다.
도 7와 내지 도 9는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4의 제1 실시예 또는 도 5 내지 도 6의 제2 실시예에 나타나 있는 기밀유지용 테이퍼 실링부(40)의 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)과 외측 테이퍼 면(44a) 사이에서 면접촉이 아닌 선접촉이 이루어지도록 한 것이다.
도 7과 같이 실링용 외륜링(43)의 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)의 둘레에 테이퍼면 기밀용 돌기(48)를 형성하여 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a)과 외측 테이퍼 면(44a) 사이에 선접촉이 이루어질 수 있도록 하였다.
도 8과 같이, 상기 실링용 외륜링(43)의 힘방향 전환용 내측 테이퍼 면(43a) 둘레에 테이퍼면 기밀용 돌기(48)를 형성하여 외측 테이퍼 면(44a) 사이에 면접촉이 아닌 선접촉의 방식으로 기밀을 유지시킬 수 있도록 한다.
도 9와 같이 테이퍼면 기밀용 돌기(48)는 실링용 내륜링(43) 외측 테이퍼 면(44a) 측에 형성될 수도 있다.
상기 테이퍼면 기밀용 돌기(48)는 1개 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
10 : 밸브몸체 11 : 입구포트
12 : 출구포트 13 : 유로
14 : 실링용 실 15 : 실링용 실 내주면
20 : 개폐용 핸들 21 : 스템
30 : 핸들지지체
40 : 테이퍼 실링부 41 : 가압용 실링바디
42 : 실링용 링체 43 : 실링용 외륜링
43a : 내측 테이퍼면 43b : 실링용 외주면
44 : 실링용 내륜링 44a : 외측 테이퍼면
44b : 실링용 내주면 45 : 엔드 링
46 : 외주면 기밀용 돌기 47 : 내주면 기밀용 돌기
48 : 테이퍼면 기밀용 돌기

Claims (4)

  1. 일측에 구비된 입구포트와 타측에 구비된 출구포트를 연통하는 유로가 형성된 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 유로를 개폐시키는 스템이 구비된 개폐용 핸들과, 상기 밸브몸체의 일측에 설치되어 개폐용 핸들이 회전시 스템이 상하로 이동하여 유로를 개폐시킬 수 있도록 이루어진 핸들지지체를 포함하는 고온 고압용 밸브에 있어서,
    상기 스템 일측 외주연을 감싸도록 설치되어 스템과 밸브몸체의 실링용 실과의 기밀을 유지시키는 기밀유지용 테이퍼 실링부를 가지며,
    상기 기밀유지용 테이퍼 실링부는 스템의 축방향으로 가압시 힘방향 전환을 위한 테이퍼면을 가지는 다수의 실링용 링체로 축방향과 직교되는 내측방향과 외측방향으로 기밀을 위한 힘이 작용되도록 이루어지는 한편,
    상기 기밀유지용 테이퍼 실링부는 핸들지지체에 의하여 가압이 이루어지는 가압용 실링바디와, 상기 가압용 실링바디의 가압력으로 내측와 외측방향으로 힘이 작용하여 기밀을 유지시키는 한쌍의 실링용 외륜링과 실링용 내륜링으로 이루어지는 다수의 실링용 링체를 포함하되, 가압시 실링용 외륜링은 외측방향으로 팽창되고, 실링용 내륜링은 내측방향으로 축소되도록 각각 테이퍼 면을 가지며,
    상기 실링용 외륜링의 실링용 외주면과 실링용 내륜링의 실링용 내주면 각각 둘레에는 선접촉을 위한 복수의 기밀용 돌기가 형성되며,
    상기 실링용 외륜링 또는 실링용 내륜링의 테이퍼 면 중 어느 하나의 테이퍼 면의 둘레에는 선접촉을 위한 복수의 테이퍼면 기밀용 돌기가 형성됨을 특징으로 하는 테이퍼면을 이용한 실링이 설치된 고온 고압용 밸브.
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