KR102178859B1 - Three-way Ball Valve for High temperature gas - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삼방 볼 밸브(3-way Ball Valve}에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 가스 이동 관로에 사용되는 내열성 삼방 볼 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a three-way ball valve (3-way ball valve), and more particularly to a heat-resistant three-way ball valve used in a high-temperature gas movement pipe.

Description

고온 가스용 삼방 볼 밸브{Three-way Ball Valve for High temperature gas}Three-way Ball Valve for High temperature gas}

본 발명은 삼방 볼 밸브(3-way Ball Valve}에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온의 가스 이동 관로에 사용되는 내열성 삼방 볼 밸브에 관한 것이다. The present invention relates to a three-way ball valve (3-way ball valve), and more particularly to a heat-resistant three-way ball valve used in a high-temperature gas movement pipe.

고분자 성분을 포함하는 기체가 삼방 볼 밸브를 통과하여 이동할 경우, 밸브의 온도가 낮아지면, 밸브 내부에서 고분자 성분들이 파우더 형태로 응축될 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 밸브 외부의 히팅하는 방법이 사용된다.When the gas containing the polymer component moves through the three-way ball valve, when the temperature of the valve is lowered, the polymer component may be condensed in the form of powder inside the valve. To prevent this, a method of heating the outside of the valve is used.

또한, 고분자 성분을 포함하는 기체는 또한 밸브 내부에서 유로의 직경이 변할 경우, 예를 들어, 볼에 형성된 홀 내경이 볼에 밀착하는 플렌지관의 내경보다 적거나, 플렌지관의 내경이 점점 줄어드는 형태일 경우에는, 흐름이 정체되어 고분자 파우더가 응축될 가능성이 높아진다. In addition, when the diameter of the flow path inside the valve is changed, for example, the inner diameter of the hole formed in the ball is smaller than the inner diameter of the flange tube in close contact with the ball, or the inner diameter of the flange tube gradually decreases. In this case, there is a high likelihood that the flow is stagnant and the polymer powder is condensed.

이를 방지하기 위한 방안으로, 주식회사 엠아이의 대한민국 특허 공개 10-2016-0099064호에서는 삼방 볼밸브는 외부에 가열히터를 형성하고, 볼의 홀 내경과 플렌지관의 내경을 동일하게 형성하여, 고분자 성분에 파우더로 응축되는 것을 방지하는 방법을 개시한다. As a way to prevent this, in Korea Patent Publication No. 10-2016-0099064 of MI Co., Ltd., a three-way ball valve forms a heating heater on the outside, and forms the inner diameter of the hole of the ball and the inner diameter of the flange tube to be the same. Disclosed is a method of preventing condensation into powder.

볼의 홀 내경과 플렌지관의 내경을 일치시키기 위해서 두 가지 방안이 고려되었다. Two methods were considered to match the inner diameter of the ball hole and the inner diameter of the flange tube.

먼저, 볼의 크기를 일정하게 유지하면서 홀의 내경을 키우는 방안이 사용될 경우, 홀의 내경이 커지면서 인접하는 홀과 홀 사이의 간격이 좁아지게 되며, 이로 인해 플렌지관 말단에 부착되는 볼 시트가 볼에 밀착하는 면적이 줄어들어 되어, 리크의 위험성이 증가된다. First, if a method of increasing the inner diameter of the hole while keeping the size of the ball constant is used, the inner diameter of the hole increases and the gap between the adjacent hole and the hole becomes narrower, and as a result, the ball seat attached to the end of the flange tube adheres to the ball. As the area to be cut is reduced, the risk of leakage increases.

예를 들어, 기존에는 약 80mm 직경을 가지는 볼에 38mm 직경의 홀을 형성하고, 47mm의 직경을 가지는 플렌지관을 사용하였는데, 플렌지관과 홀의 내경을 일치시키기 위해서 홀의 직경을 47mm로 증가시키면, 볼시트가 볼에 밀착하는 부위는 약 4 mm 정도만 남게 된다. 밀착 면적이 줄어든 상태에서 삼방 볼 밸브의 외부가열이 이루어지면, 가열에 의한 관형 볼 시트의 변형에 의해서 리크가 발생할 가능성이 높아지며, 이는 볼에 결합되는 파이프에 의한 볼시트의 압착에 의해서 리크 위험성이 더욱 커지게 된다. For example, in the past, a 38mm diameter hole was formed in a ball having a diameter of about 80mm, and a flange tube with a diameter of 47mm was used.If the diameter of the hole was increased to 47mm to match the inner diameter of the flange tube and the hole, the ball Only about 4 mm remains where the seat adheres to the ball. If the external heating of the three-way ball valve is performed while the contact area is reduced, the possibility of leakage occurs due to deformation of the tubular ball seat due to heating, which increases the risk of leakage due to compression of the ball seat by the pipe coupled to the ball. It becomes even bigger.

다음, 이러한 위험을 피하기 위해, 볼의 크기를 증가시킨 후, 홀의 내경을 증가시켜 파이프의 내경에 일치시키는 것이 가능하다. 하지만, 이 경우, 볼시트의 볼의 접촉 면적이 증가되어 리크의 위험성이 줄어들지만, 이는 삼방 밸브의 전체 크기의 증가를 야기하고, 볼의 회전에 필요한 액추에이터 출력 증가와 이어지며, 특히 가열 면적의 증가와 이로 인한 온도의 불균일성에 의해서 파우더 응축 및 밸브의 파손이 야기될 수 있다. Next, to avoid this risk, after increasing the size of the ball, it is possible to increase the inner diameter of the hole to match the inner diameter of the pipe. However, in this case, the contact area of the ball of the ball seat is increased to reduce the risk of leakage, but this causes an increase in the overall size of the three-way valve, and leads to an increase in the actuator output required for the rotation of the ball. Powder condensation and valve breakage may be caused by the increase and the resulting temperature non-uniformity.

동주 에이피 주식회사에 허여된 대한민국 특허 제1835394호에서는 삼방 볼 밸브 외관에 정육면체 형태의 히팅 바디를 결합하는 방식으로 10-2016-0099064호의 삼방 밸브가 히터 불량으로 파손되는 것을 개선한바 있다.In Korean Patent No.1835394 granted to Dongju AP Co., Ltd., the three-way valve of No. 10-2016-0099064 was improved from being damaged due to heater failure by combining a heating body in the form of a cube to the exterior of a three-way ball valve.

하지만, 여전히 볼의 크기를 유지하면서, 예를 들어, 약 80mm 직경을 가지는 볼을 사용하면서, 홀의 내경을 47mm의 직경으로 증가시켜, 기존의 파이프 내경 47 mm에 일치시킴으로서, 밸브의 크기 증가를 방지하고, 리크의 위험성을 방지할 수 있는 방안이 요구되고 있다. However, while still maintaining the size of the ball, for example, while using a ball with a diameter of about 80mm, increasing the inner diameter of the hole to a diameter of 47mm, matching the existing pipe inner diameter of 47mm, preventing an increase in the size of the valve And, there is a need for a way to prevent the risk of leakage.

본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 볼의 크기를 유지한 상태에서 홀 내경의 증가할 경우 나타나는 볼 시트와 볼의 접촉 면적 저하에 의한 리크의 위험성을 저하시켜, 동일한 볼의 크기를 유지하면서 플렌지 내경과 볼의 홀 직경을 일치시킬 수 있는 새로운 삼방 볼밸브를 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to reduce the risk of leakage due to a decrease in the contact area between the ball seat and the ball, which occurs when the hole inner diameter increases while maintaining the size of the ball, while maintaining the same size and It is to provide a new three-way ball valve that can match the hole diameter of the ball.

본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 볼의 크기를 유지한 상태에서 홀 내경의 증가할 경우 나타나는 볼 시트와 볼의 접촉 면적 저하에 의한 리크의 위험성을 저하시켜, 동일한 볼의 크기를 유지하면서 플렌지 내경과 볼의 홀 직경을 일치시킬 수 있는 새로운 고온 가스용 삼방 볼밸브 볼시트를 제공하는 것이다. Another problem to be solved in the present invention is to reduce the risk of leakage due to a decrease in the contact area between the ball seat and the ball, which occurs when the inner diameter of the hole increases while maintaining the size of the ball, while maintaining the same size of the ball. It is to provide a new three-way ball valve ball seat for hot gas that can match the hole diameter of the ball and the ball.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 삼방 볼밸브는 In order to solve the above problems, the three-way ball valve according to the present invention

좌우측 및 전방에 형성된 내주면에 내측 나사선이 형성된 파이프 결합용 개구와 상방에 형성된 스템 결합용 개구를 가지는 밸브 몸체부와; A valve body portion having an opening for coupling a pipe with an inner thread formed on an inner circumferential surface formed on the left and right sides and a front side and an opening for stem coupling formed above;

상기 밸브 몸체부의 내부에 위치하며, 좌우를 관통하는 좌우 관통홀과, 전방에서 상기 좌우 관통홀과 연결되는 전방 관통홀을 가지며, 상부에 스템 결합용 홈이 형성된 볼과; A ball located inside the valve body, having left and right through holes penetrating left and right, and front through holes connected to the left and right through holes from the front, and having a stem coupling groove formed thereon;

상기 관통홀들과 동일한 내경을 가지며, 일측에 상기 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 결합단을 가지며, 타측에 플렌지가 형성된 자유단을 가지는 플렌지 파이프와;A flange pipe having the same inner diameter as the through holes, having a coupling end inserted into the pipe coupling opening on one side to be screwed, and having a free end formed with a flange on the other side;

상기 관통홀과 동일한 내경을 가지며, 상기 결합단의 말단과 볼 사이에 위치하며, 플렌지 파이프의 결합에 의해서 볼에 밀착되는 관형 볼시트, 여기서, 상기 관형 볼시트는 그라스파이버, 카본, 그라파이트, 브론즈, 이황화몰리브덴, 탄소섬유에서 선택되는 하나 이상의 물질로 개질된 테프론으로 이루어진 관형 볼시트와;A tubular ball seat having the same inner diameter as the through hole, located between the end of the coupling end and the ball, and in close contact with the ball by the coupling of a flange pipe, wherein the tubular ball seat is glass fiber, carbon, graphite, bronze , Molybdenum disulfide, and a tubular ball sheet made of Teflon modified with one or more materials selected from carbon fibers;

상기 몸체부의 스템 결합용 개구를 관통하여 상기 볼의 스템 결합용 홈에 결합되는 볼 방향 조절용 스템과; 그리고 A stem for adjusting the direction of a ball which passes through the opening for stem coupling of the body and is coupled to the groove for stem coupling of the ball; And

상기 스템을 회전시키는 액추에이터를 포함하여 이루어지는 공압식 삼방 볼 밸브를 제공한다. It provides a pneumatic three-way ball valve comprising an actuator that rotates the stem.

본 발명에 있어서, 상기 삼방 볼 밸브의 관형 볼시트는, 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 볼 관통홀의 내경 증가에 따라 볼시트와 볼의 접촉면적이 줄어들 경우, 내부를 흐르는 고온의 가스 기체에 의해서 테프론으로 이루어진 볼시트가 열적 변형에 의해 기밀성이 저하되어, 가스 기체가 유출되는 것는 것을 방지할 수 있도록, 내열성이 강화되도록 개질된 테프론으로 이루어진 볼시트를 사용한다. In the present invention, the tubular ball seat of the three-way ball valve is not theoretically limited, but when the contact area between the ball seat and the ball decreases with an increase in the inner diameter of the ball through hole, it is converted into Teflon by the hot gas gas flowing inside. The ball seat made of modified Teflon is used to enhance heat resistance so that the airtightness of the ball seat is lowered due to thermal deformation and gas gas is prevented from leaking out.

본 발명에 있어서, 상기 '내열성이 강화'는 것은 밸브의 작동 온도에서 볼시트의 열적 변형률이 줄어든 것을 의미한다. 바람직하게는 내열성이 강화된 개질 테프론 볼시트의 변형율이 테프론의 열적 변형율에 비해서 99% 이하, 바람직하게는 95% 이하, 보다 더 바람직하게는 90%이하인 것이 좋다. In the present invention, the "improved heat resistance" means that the thermal strain of the ball seat is reduced at the operating temperature of the valve. Preferably, the strain of the modified Teflon ball sheet having enhanced heat resistance is 99% or less, preferably 95% or less, and even more preferably 90% or less compared to the thermal strain of Teflon.

본 발명에 있어서, 상기 관형 볼시트는 동일 함량에 대비하여 내열성이 높은 그라파이트를 테트론을 혼합하여 압출한 그라파이트/테프론 봉을 식각하여 제조할 수 있다. In the present invention, the tubular ball sheet may be prepared by etching graphite/Teflon rods extruded by mixing Tetron with graphite having high heat resistance compared to the same content.

본 발명의 실시에 있어서, 그라파이트/테프론 봉에서 그라파이트의 함량은 5~30 중량%, 보다 바람직하게는 10~25 중량%, 가장 바람직하게는 15~20 중량%의 범위에서 조절될 수 있으며, 상기 그라파이트의 함량이 상기 범위보다 적을 경우 내열성이 충분하지 못하여 리크의 위험성이 증가하며, 그라파이트의 함량이 상기 범위 보다 많을 경우에는 압출 및 가공성이 저하될 수 있다. In the practice of the present invention, the content of graphite in the graphite/Teflon rod may be adjusted in the range of 5 to 30% by weight, more preferably 10 to 25% by weight, most preferably 15 to 20% by weight, and the When the content of graphite is less than the above range, the heat resistance is not sufficient and the risk of leakage increases, and when the content of graphite is more than the above range, extrusion and processability may be deteriorated.

본 발명에 있어서, 상기 관형 볼시트는 소정 두께와 짧은 길이를 가지는 관형 볼시트이다. 상기 관형 볼시트의 내면은 고온의 가스가 흐르는 유로를 이루며, 내경은 플렌지 파이프의 내경과 동일하며, 볼 관통홀의 내경과 동일한다. 상기 관형 볼시트의 전단면은 볼의 외면에 밀착하도록 경사면을 이루고, 상기 관형 볼시트의 외면에는 외주면을 따라서 소정 깊이로 홈이 형성되어 고리형 홈을 이룬다. 상기 볼시트의 후단면은 상기 플렌지 파이프의 전단에 지지되는 면으로서, 볼시트 중심축에 대해서 수직면을 이루며, 상기 볼시트의 후단은 필요에 따라서 압착에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 후단면을 따라서 연장되는 돌기부를 가질 수 있다. In the present invention, the tubular ball sheet is a tubular ball sheet having a predetermined thickness and a short length. The inner surface of the tubular ball seat forms a flow path through which hot gas flows, and the inner diameter is the same as the inner diameter of the flange pipe and the inner diameter of the ball through hole. The front end surface of the tubular ball seat forms an inclined surface so as to be in close contact with the outer surface of the ball, and a groove is formed at a predetermined depth along the outer circumferential surface on the outer surface of the tubular ball seat to form an annular groove. The rear end surface of the ball seat is a surface supported by the front end of the flange pipe and forms a vertical surface with respect to the central axis of the ball seat, and the rear end of the ball seat is along the rear end surface to absorb deformation due to compression as needed. It may have a protrusion that extends.

본 발명에 있어서, 상기 결합단은 관형 볼시트가 안착되고, 볼의 회전에 의해서 가해지는 전단력에 의해서 관형 볼시트가 움직이면서 리크가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 볼시트의 후단면과 외면을 지지하는 지지단과, 외주면에 나사가 형성되어 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 나사단과, 파이프 결합용 개구의 삽입을 정지시키기 위한 정지단을 포함할 수 있으며, 상기 지지단은 외경이 계단식으로 커지는 다단식 확대부를 더 포함할 수 있다. 발명의 바람직한 실시에 있어서, 관형 볼시트의 후단을 직접 지지하는 볼시트 지지단은 관형 볼시트의 외면을 함께 지지할 수 있도록, 볼시트 지지단의 외경을 따라서 돌출되어 원형담을 이루는 원형 지지대를 가길 수 있다. 상기 원형 지지대는 지지하는 볼시트의 외주면에 형성된 고리형 홈을 가릴 수 있는 높이를 가진다. In the present invention, the coupling end is to support the rear end and the outer surface of the ball seat so that the tubular ball seat is seated and the tubular ball seat moves by the shear force applied by the rotation of the ball to prevent leakage. A support end, a screw end formed on an outer circumferential surface of the screw, and a screw end for screwing by being inserted into the pipe coupling opening, and a stop end for stopping the insertion of the pipe coupling opening, the support end having an outer diameter of which is increased stepwise. It may further include a multi-stage expansion. In a preferred embodiment of the invention, the ball seat support end which directly supports the rear end of the tubular ball seat is protruded along the outer diameter of the ball seat support end to form a circular wall so that the outer surface of the tubular ball seat can be supported together. I can. The circular support has a height that can cover the annular groove formed on the outer peripheral surface of the supporting ball seat.

본 발명에 있어서, 상기 볼은 통상의 서스 재료로 이루어질 수 있으며, 관통홀과 관통홀 사이의 최소 간격이 12mm 이하, 보다 바람직하게는 11mm 이하, 보다 더 바람직하게는 10mm 이하, 가장 바람직하게는 8~9 mm 범위일 수 있다. 관통홀과관통홀 사이의 거리가 상기 범위보다 넓을 경우에는 테프론 볼시트를 사용하는 것이 가능하며, 관통홀 사이의 거리가 상기 범위 이하일 경우에는 개질된 재질과 구조를 가지는 볼시트를 사용하더라도, 볼시트와 볼 표면의 밀착면이 적어 고온 가스의 누출을 막기가 어렵게 된다. In the present invention, the ball may be made of a conventional suspension material, and the minimum distance between the through hole and the through hole is 12 mm or less, more preferably 11 mm or less, even more preferably 10 mm or less, most preferably 8 It can range from ~9 mm. If the distance between the through-hole and the through-hole is wider than the above range, it is possible to use a Teflon ball seat. If the distance between the through-holes is less than the above range, even if a ball seat having a modified material and structure is used, the ball It is difficult to prevent leakage of hot gas because the contact surface between the seat and the ball surface is small.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 볼은 종래 47~48mm 플렌지 파이프에 표준으로 사용되는 80~81mm의 직경을 가지는 볼일 수 있으며, 상기 볼에 형성되는 관통홀은 47~48mm의 직경을 가질 수 있다.In the practice of the present invention, the ball may be a ball having a diameter of 80 to 81 mm, which is used as a standard for a conventional 47 to 48 mm flange pipe, and a through hole formed in the ball may have a diameter of 47 to 48 mm.

본 발명에 있어서, 상기 밸브 몸체부에서 좌우측 방향과 전방은 실질적으로 수직하는 방향을 이루며, 플렌지 파이프가 나사 결합할 수 있도록 내주면에 나사산이 형성된 개구를 가질 수 있다. In the present invention, the left and right directions and the front side of the valve body part form a substantially vertical direction, and may have an opening formed with a thread on the inner circumferential surface so that the flange pipe can be screwed.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 밸브 몸체부 내부에는 전방에 대향하는 후방 벽면에는 전방에서 삽입되는 플렌지 파이프에 의한 압착을 지지할 수 있도록, 내부에 볼을 지지하는 안착부가 더 형성될 수 있다. 상기 안착부는 볼의 형상의 곡면 홈을 가지며, 상기 홈의 둘레에는 동일한 형상의 볼시트가 고정될 수 있다. In the practice of the present invention, a seating portion for supporting the ball may be further formed inside the valve body portion so as to support compression by a flange pipe inserted from the front on the rear wall surface opposite to the front. The seating portion has a curved groove in the shape of a ball, and a ball seat having the same shape may be fixed around the groove.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 밸브 몸체부의 외면에는 온도 유지를 위한 고온 유지 장치가 더 설치될 수 있다.In the implementation of the present invention, a high temperature maintaining device for maintaining temperature may be further installed on the outer surface of the valve body.

본 발명은 일 측면에서, 좌우측 및 전방에 형성된 내주면에 내측 나사선이 형성된 파이프 결합용 개구와 상방에 형성된 스템 결합용 개구를 가지는 밸브 몸체부와; In one aspect, the present invention includes a valve body having an opening for coupling a pipe with an inner thread formed on an inner peripheral surface formed on the left and right sides and front and an opening for stem coupling formed above;

상기 밸브 몸체부의 내부에 위치하며, 좌우를 관통하는 좌우 관통홀과, 전방에서 상기 좌우 관통홀과 연결되는 전방 관통홀을 가지며, 상부에 스템 결합용 홈이 형성된 볼과; A ball located inside the valve body, having left and right through holes penetrating left and right, and front through holes connected to the left and right through holes from the front, and having a stem coupling groove formed thereon;

상기 관통홀들과 동일한 내경을 가지며, 일측에 상기 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 결합단을 가지며, 타측에 플렌지가 형성된 자유단을 가지는 플렌지 파이프와;A flange pipe having the same inner diameter as the through holes, having a coupling end inserted into the pipe coupling opening on one side to be screwed, and having a free end formed with a flange on the other side;

상기 관통홀과 동일한 내경을 가지며, 상기 결합단의 말단과 볼 사이에 위치하며, 플렌지 파이프의 결합에 의해서 볼에 밀착되는 관형 볼시트, 여기서, 상기 관형 볼시트는 그라스파이버, 카본, 그라파이트, 브론즈, 이황화몰리브덴, 탄소섬유에서 선택되는 하나 이상의 물질로 개질된 테프론으로 이루지며, 외주면을 따라서 원형 홈이 형성된 볼시트와; 그리고A tubular ball seat having the same inner diameter as the through hole, located between the end of the coupling end and the ball, and in close contact with the ball by the coupling of a flange pipe, wherein the tubular ball seat is glass fiber, carbon, graphite, bronze , Molybdenum disulfide, made of Teflon modified with at least one material selected from carbon fiber, and a ball seat having a circular groove along an outer circumferential surface thereof; And

상기 몸체부의 스템 결합용 개구를 관통하여 상기 볼의 스템 결합용 홈에 결합되는 볼 방향 조절용 스템을 포함하는 삼방 볼밸브일 수 있다. It may be a three-way ball valve including a stem for adjusting the direction of the ball that penetrates through the stem coupling opening of the body and is coupled to the stem coupling groove of the ball.

본 발명은 다른 일 측면에서, The present invention in another aspect,

5~40 중량%의 그라파이트를 포함하는 개질 테프론으로 이루어진 소정 두께와 짧은 길이를 가지는 관형 볼시트이며,It is a tubular ball sheet having a predetermined thickness and a short length made of modified Teflon containing 5 to 40% by weight of graphite,

여기서 상기 관형 볼시트의 내면은 고온의 가스가 흐르는 유로를 이루며, 내경은 플렌지 파이프의 내경과 동일하며, 볼 관통홀의 내경과 동일하고,Here, the inner surface of the tubular ball seat forms a flow path through which hot gas flows, the inner diameter is the same as the inner diameter of the flange pipe, and the inner diameter of the ball through hole,

상기 관형 볼시트의 전단면은 볼의 외면에 밀착하도록 볼의 곡면에 대응하는 곡면을 이루고, The front end surface of the tubular ball seat forms a curved surface corresponding to the curved surface of the ball so as to be in close contact with the outer surface of the ball,

상기 관형 볼시트의 외면에는 외주면을 따라서 소정 깊이로 홈이 형성되어 고리형 홈을 이루며, The outer surface of the tubular ball seat is formed with a groove to a predetermined depth along the outer circumferential surface to form an annular groove,

상기 볼시트의 후단면은 상기 플렌지 파이프의 전단에 지지되는 면으로서, 볼시트 중심축에 대해서 수직면을 이루며, 상기 볼시트의 후단은 필요에 따라서 압착에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 후단면을 따라서 연장되는 돌기부를 가질 수 있는 볼시트를 제공한다. The rear end surface of the ball seat is a surface supported by the front end of the flange pipe and forms a vertical surface with respect to the central axis of the ball seat, and the rear end of the ball seat is along the rear end surface to absorb deformation due to compression as needed. It provides a ball seat capable of having an extending protrusion.

본 발명에 의해서 삼방 볼밸브는 밸브의 본체 크기를 유지하면서도 플렌지 파이프의 내경과 일치되는 관통 홀을 가지는 새로운 삼방 볼밸브가 제공되었다.According to the present invention, a new three-way ball valve having a through hole matching the inner diameter of the flange pipe while maintaining the size of the main body of the valve is provided.

본 발명에 따른 관통 홀의 증가로 인해 유로 감소에 의한 파우더 석출의 문제를 해결하면서도, 본체의 크기가 유지되어 삼방 볼밸브의 가열 면적이 늘어나는 것을 방지하게 된다. 이로 인해, 밸브 온도를 안정적으로 고열로 유지할 수 있다.While solving the problem of powder precipitation due to a decrease in flow path due to an increase in the through hole according to the present invention, the size of the main body is maintained to prevent an increase in the heating area of the three-way ball valve. For this reason, the valve temperature can be stably maintained at high heat.

또한, 밸브의 크기가 동일하면서도, 볼시트와의 접촉면이 줄어들어 밸브의 가동에 필요한 엑추에이터의 파워를 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 적은 용량의 엑추에이터를 사용하거나, 혹은 동일 용량의 엑추에이터의 사용 기간을 크게 연장시킬 수 있다. In addition, although the size of the valve is the same, the contact surface with the ball seat is reduced, so that the actuator power required for the operation of the valve can be reduced, and thus, an actuator with a small capacity can be used, or the use period of an actuator with the same capacity can be increased. Can be extended.

본 발명은 또한 내열성이 좋고 볼과의 적은 접촉면을 가지면서도 기밀성이 높은 새로운 고온용 삼방 볼 밸브용 볼시트를 제공한다. The present invention also provides a ball seat for a new high-temperature three-way ball valve having high airtightness while having good heat resistance and a small contact surface with the ball.

도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브를 좌우 방향을 따라 절단한 상태의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브를 전후 방향을 따라 절단한 상태의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브를 좌우 방향을 따라 절단한 상태의 결합 관계를 보여주는 단면을 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브의 플렌지 파이프에서 볼과 볼시트 부분만을 수평 단면으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브의 볼시트 사진이다. (a)는 사시도이며, (b)는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브에서 볼시트와 플렌지 파이프가 결합된 상태를 보여주는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브의 내부를 전면 개구에서 촬영한 것이며, 볼은 제거된 상태를 보여주는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에 따른 삼방 볼밸브에서 밸브 몸체내에 볼이 안착된 상태를 보여주는 사진이다. 1 is a view showing a cross-section of a three-way ball valve according to an embodiment of the present invention cut along the left and right directions.
2 is a view showing a cross-section of the three-way ball valve according to an embodiment of the present invention cut along the front-rear direction.
3 is a view showing a cross-sectional view showing a coupling relationship in a state in which the three-way ball valve according to an embodiment of the present invention is cut along the left and right directions.
4 is a view showing only the ball and the ball seat in a horizontal cross-section in the flange pipe of the three-way ball valve according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a ball seat of a three-way ball valve according to an embodiment of the present invention. (a) is a perspective view, and (b) is a side view.
6 is a photograph showing a state in which a ball seat and a flange pipe are combined in a three-way ball valve according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph of the inside of the three-way ball valve according to an embodiment of the present invention from a front opening, and a photograph showing a state in which the ball is removed.
8 is a photograph showing a state in which a ball is seated in a valve body in a three-way ball valve according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 삼방 볼밸브(1)는 내부가 비어있으며, 전후 및 상하 방향의 길이는 비슷하고 좌우 방향의 길이가 더 긴 전체적으로 직육면체 형태의 밸브 몸체(100)를 가지며, 좌우측 및 전방에 47 mm의 내경을 가지는 파이프의 결합을 위해 좌측 개구(110), 우측 개구(120), 전방 개구(130)을 가지며, 상방에 스템 삽입을 위해 스템용 개구(140)를 가진다. As shown in FIGS. 1 to 8, the three-way ball valve 1 according to the present invention has an empty inside, has similar lengths in the front and rear and up and down directions, and has a longer length in the left and right directions as a whole. 100), and has a left opening 110, a right opening 120, and a front opening 130 for coupling of pipes having an inner diameter of 47 mm in the left and right sides, and an opening for a stem for inserting the stem upward ( 140).

밸브 몸체(100)의 후방측 내면에는 볼(200)이 안착되는 볼 안착부(160)가 다단 원형 홈 형태로 형성된다. 볼 안착부(160)은 볼(200)을 지지하는 본체 볼시트(150)가 안착되는 원형의 볼시트 안착홈(161)과 상기 볼시트 안착홈(161)의 중심부에 볼시트 안착홈과 동심원을 이루며 지름이 적은 바닥홈(162)가 형성되어 볼시트에 안착되는 볼(200)이 후방측 내면에 닿지 않게 지지된다. 본체 볼시트(150)는 후술하는 파이프 결합용 볼시트와 동일한 형상을 가진다. A ball seat 160 on which the ball 200 is seated is formed in the form of a multi-stage circular groove on the inner surface of the rear side of the valve body 100. The ball seating portion 160 is a circular ball seat seating groove 161 in which the main body ball seat 150 is seated and a ball seat seating groove and a concentric circle in the center of the ball seat seating groove 161 A bottom groove 162 having a small diameter is formed so that the ball 200 seated on the ball seat is supported so as not to touch the rear inner surface. The main body ball seat 150 has the same shape as the pipe joint ball seat to be described later.

밸브 몸체(100)의 좌측 개구(110), 우측 개구(120) 및 전방 개구(130)의 형상은 전부 동일하며, 내주면에 좌측 개구 나사산(111), 우측 개구 나사산(121), 및 전방 개구 나사산(131)이 형성되어, 플렌지 파이프의 외주면에 형성된 나사산과 결합한다. The shape of the left opening 110, the right opening 120 and the front opening 130 of the valve body 100 are all the same, and the left opening thread 111, the right opening thread 121, and the front opening thread on the inner circumferential surface (131) is formed, and is coupled with a thread formed on the outer peripheral surface of the flange pipe.

볼(200)은 밸브 몸체(100)의 내부에 위치하며, T자형 관통 홀을 가지며, 스템에 의해 회전하여 고온 가스의 유로를 변경한다. 볼(200)은 80.5mm의 직경을 가지며, 재질은 스테인레스로 이루어지며, 예를 들어, SUS 304로 이루어진다. The ball 200 is located inside the valve body 100, has a T-shaped through hole, and rotates by a stem to change the flow path of the hot gas. The ball 200 has a diameter of 80.5mm, the material is made of stainless steel, for example, made of SUS 304.

볼(200)은 지름을 중심으로 좌우 방향으로 관통하며, 47mm의 내경을 가지는 좌우 관통홀(210)과, 상기 지름과 수직하는 지름을 중심으로 전방에서부터 좌우 관통홀(210)까지 관통하며, 동일하게 47mm의 지름을 가지는 전방 관통홀(220)을 가진다. 볼(200)의 상단에는 스템 연결을 위한 스템홈(230)이 형성된다. The ball 200 passes through the left and right through holes 210 with an inner diameter of 47 mm and penetrates from the front to the left and right through holes 210 with a diameter perpendicular to the diameter, and the same It has a front through hole 220 having a diameter of 47mm. A stem groove 230 for stem connection is formed at the top of the ball 200.

볼(200)의 표면에서 좌우 관통홀(210)과 전방 관통홀(220) 사이의 거리는 쌍곡선 형태를 띄게 되며, 최단거리는 약 9mm 정도가 된다.The distance between the left and right through holes 210 and the front through holes 220 from the surface of the ball 200 has a hyperbolic shape, and the shortest distance is about 9 mm.

관형 볼시트(300)는 15중량%의 그라파이트와 85 중량%의 테프론을 혼합하여 압출한 압출봉을 47 mm의 내경을 가지는 관형태로 가공하여 관형 볼시트(300)를 제조하였다. 압출봉은 상업적으로 구입할 수 있으며, 예를 들어, 어떤 회사의 어떤 그레이드를 사용할 수 있다. The tubular ball sheet 300 was manufactured by processing an extruded rod obtained by mixing 15% by weight of graphite and 85% by weight of Teflon into a tube shape having an inner diameter of 47 mm to prepare a tubular ball seat 300. Extrusion rods are commercially available, for example, any grade from any company can be used.

관형 볼시트(300)는 내면(310)은 고온의 가스가 흐르는 유로를 이루며, 상기 관형 볼시트(300)의 전단면(320)은 볼(200)의 외면에 밀착하는 곡면을 이루고, 상기 관형 볼시트(300)의 외면(330)은 외주면을 따라서 소정 깊이로 홈이 형성되어 고리형의 외면홈(331)을 가지며, 상기 볼시트(300)의 후단면(340)은 볼시트 중심축에 대해서 전체적으로 수직면을 이루며, 상기 볼시트(300)의 후단면에는 압착에 의한 변형을 흡수할 수 있도록 볼시트 내면(310)에 인접한 테두리 영역을 따라서 연장되는 돌기부(341)을 가진다. 인접하는 관형 볼시트는 열팽창이나 압착에 의한 변형에 의해서 서로 접촉하는 것을 방지하도록, 접촉 방지 간격으로 이격되며, 바람직하게는 1~2mm 범위로 이격된다. The tubular ball seat 300 has an inner surface 310 forming a flow path through which a high-temperature gas flows, and the front end surface 320 of the tubular ball seat 300 forms a curved surface in close contact with the outer surface of the ball 200, and the tubular ball seat 300 The outer surface 330 of the ball seat 300 is formed with a groove at a predetermined depth along the outer circumferential surface to have an annular outer surface groove 331, and the rear end surface 340 of the ball seat 300 is located on the central axis of the ball seat. In contrast, a protrusion 341 has a vertical surface as a whole and extends along an edge area adjacent to the ball sheet inner surface 310 so as to absorb deformation due to compression at the rear end surface of the ball sheet 300. Adjacent tubular ball sheets are spaced apart by contact prevention intervals, preferably in a range of 1 to 2 mm, so as to prevent contact with each other due to deformation due to thermal expansion or compression.

상기 관형 볼시트와 볼의 접촉 면적을 결정하는 전단면의 원호의 길이는 볼(200)의 표면에서 좌우 관통홀(210)과 전방 관통홀(220) 사이의 최단 거리(L)에서 접촉 방지 간격을 뺀 거리를 이등분한 거리에 상응한다. 볼(200)의 직경이 80.5mm이며, 관통홀의 내경이 47mm일 경우, 인접하는 볼시트 사이의 이격 거리가 1.3 mm가 되도록 조절되면, 인접하는 최단 거리 L에서 이격 거리 1.3 mm을 뺀 후 2로 나눈 값 (L-1.3)/2은 약 3.7mm 이다. The length of the arc of the front end surface determining the contact area between the tubular ball seat and the ball is the contact prevention interval at the shortest distance (L) between the left and right through holes 210 and the front through holes 220 on the surface of the ball 200 The distance minus is equal to the distance divided by two. When the diameter of the ball 200 is 80.5 mm and the inner diameter of the through hole is 47 mm, if the separation distance between adjacent ball seats is adjusted to be 1.3 mm, subtract the separation distance 1.3 mm from the adjacent shortest distance L, and then decrease to 2. The divided value (L-1.3)/2 is about 3.7mm.

플렌지 파이프(400)는 상기 볼(200)의 관통홀들과 동일한 내경인 47mm의 내경을 가진다. 밸브 몸체(100)에 형성된 개구들에 나사 결합하는 나사단(420)은 관형 볼시트의 후단을 지지하는 지지단(410)과, 외주면에 나사가 형성되어 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 나사단(420)과, 파이프 결합용 개구의 삽입을 정지시키기 위한 정지단(430)으로 이루어진다. The flange pipe 400 has an inner diameter of 47 mm, which is the same inner diameter as the through holes of the ball 200. The screw end 420 that is screwed to the openings formed in the valve body 100 has a support end 410 that supports the rear end of the tubular ball seat, and a screw is formed on the outer circumferential surface to be inserted into the pipe coupling opening to be screwed. It consists of a screw end 420 and a stop end 430 for stopping insertion of the pipe coupling opening.

상기 지지단(410)은 볼시트(300)의 후단면(340)을 지지하는 볼시트(300) 바닥 지지면(411)과 볼시트(300)의 외면이 일부를 지지하는 댐 형태의 원형 지지대(412)와, 나사단(420)까지의 직경이 계단식으로 증가하는 확장부(413)로 이루어진다. 상기 원형 지지대(412)의 높이는 관형 볼시트(300)에서 후단면에서 고리형 홈까지의 높이보다 더 높게 형성되어, 고리형 홈을 가릴 수 있도록 형성된다. The support end 410 is a circular support in the form of a dam supporting a part of the ball seat 300 supporting the rear end surface 340 of the ball seat 300, the bottom support surface 411 and the outer surface of the ball seat 300 It consists of 412 and an expansion portion 413 in which the diameter up to the screw end 420 increases in a stepwise manner. The height of the circular support 412 is higher than the height of the tubular ball seat 300 from the rear end to the annular groove, and is formed to cover the annular groove.

상기 나사단(420)은 상기 지지단(410)에 연접하여 형성되며, 밸브 몸체(100)의 개구의 내주면에 형성된 우측 개구 나사산(112)에 상응하는 직경을 가지며, 회전에 의해서 나사산에 결합된다. The screw end 420 is formed in contact with the support end 410, has a diameter corresponding to the right opening thread 112 formed on the inner circumferential surface of the opening of the valve body 100, and is coupled to the thread by rotation. .

상기 정지단(430)은 나사단(420)보다 큰 직경을 가지면서 나사단의 후단에 형성되는 플렌지형 테두리이며, 밸브 몸체(100)의 우측 개구(120)의 입구에 밀착되어, 나사산의 회전에 의한 과다한 전진을 방지한다. 플렌지 파이프(400)의 타단은 플렌지(440)가 형성되어, 다른 플렌지 파이프에 연장 결합된다. The stop end 430 is a flange-shaped rim formed at the rear end of the screw end while having a larger diameter than the screw end 420, and is in close contact with the inlet of the right opening 120 of the valve body 100 to rotate the thread. Prevent excessive advance by The other end of the flange pipe 400 is formed with a flange 440 and is extendedly coupled to another flange pipe.

볼(200)을 움직이는 스템은 밸브 몸체(100)의 스템용 개구(140)을 통해서 관통하여 상기 볼(200)의 상부에 형성되는 스템 홈에 결합되고, 스템을 회전시키는 액추에이터에 의해서 자동으로 볼의 방향을 조절하여, 유로를 변경하거나 폐쇄하게 된다. The stem moving the ball 200 penetrates through the stem opening 140 of the valve body 100, is coupled to the stem groove formed on the top of the ball 200, and is automatically balled by an actuator that rotates the stem. By adjusting the direction of, the flow path is changed or closed.

삼방 볼 밸브(1)의 외면은 온도 조절용 히터로 감쌀 수 있으며, 히팅 면적은 밸브의 크기가 37mm 볼을 사용하는 삼방 볼밸브와 동일하게 유지할 수 있게 된다. The outer surface of the three-way ball valve 1 can be wrapped with a heater for temperature control, and the heating area can be maintained the same as the three-way ball valve using a 37mm ball.

100: 밸브 몸체
200: 볼
300: 볼시트
400: 플렌지 파이프
500: 스템100: valve body
200: ball
300: ball seat
400: flange pipe
500: stem

Claims (7)

좌우측 및 전방에 형성된 내주면에 내측 나사선이 형성된 파이프 결합용 개구와 상방에 형성된 스템 결합용 개구를 가지는 밸브 몸체부와;
상기 밸브 몸체부의 내부에 위치하며, 좌우를 관통하는 좌우 관통홀과, 전방에서 상기 좌우 관통홀과 연결되는 전방 관통홀을 가지며, 상부에 스템 결합용 홈이 형성된 볼과, 여기서 상기 볼은 80~81mm의 직경을 가지며, 상기 볼에 형성되는 관통홀은 47~48mm의 직경을 가지며, 관통홀과 관통홀 사이의 최소 간격이 8~12 mm이며;
상기 관통홀들과 동일한 내경을 가지며, 일측에 상기 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 결합단을 가지며, 타측에 플렌지가 형성된 자유단을 가지는 플렌지 파이프와;
상기 관통홀과 동일한 내경을 가지며, 상기 결합단의 말단과 볼 사이에 위치하며, 플렌지 파이프의 결합에 의해서 볼에 밀착되는 관형 볼시트, 여기서, 상기 관형 볼시트는 5~40 중량%의 그라파이트를 포함하고 내열성이 강화된 그라파이트로 개질된 테프론 볼시트이며;
상기 몸체부의 스템 결합용 개구를 관통하여 상기 볼의 스템 결합용 홈에 결합되는 볼 방향 조절용 스템과; 그리고
상기 스템을 회전시키는 액추에이터
를 포함하며, 상기 볼시트와 볼시트 사이는 접촉 방지를 위해 1~2 mm 이격되는 것을 특징으로 하는 공압식 삼방 볼 밸브.A valve body portion having an opening for coupling a pipe with an inner thread formed on an inner circumferential surface formed on the left and right sides and a front side and an opening for stem coupling formed above;
A ball located inside the valve body and having left and right through holes penetrating left and right and a front through hole connected to the left and right through holes from the front, and having a stem coupling groove formed at the top thereof, wherein the ball is 80 to Has a diameter of 81mm, the through-hole formed in the ball has a diameter of 47-48mm, and the minimum distance between the through-hole and the through-hole is 8-12 mm;
A flange pipe having the same inner diameter as the through-holes, having a coupling end inserted into the pipe coupling opening on one side to be screwed, and having a free end formed with a flange on the other side;
A tubular ball seat having the same inner diameter as the through hole, positioned between the end of the coupling end and the ball, and in close contact with the ball by the coupling of the flange pipe, wherein the tubular ball seat contains 5 to 40% by weight of graphite. It is a Teflon ball sheet containing and modified with graphite with enhanced heat resistance;
A stem for adjusting the direction of the ball through the opening for stem coupling of the body and coupled to the groove for stem coupling of the ball; And
An actuator that rotates the stem
It includes, and a pneumatic three-way ball valve, characterized in that the spaced between 1 ~ 2 mm to prevent contact between the ball seat and the ball seat. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 그라파이트로 개질된 테프론 볼시트는 그라파이트를 5~30 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 공압식 삼방 볼밸브.The pneumatic three-way ball valve according to claim 1, wherein the Teflon ball seat modified with graphite contains 5 to 30% by weight of graphite. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 관형 볼시트는
내면은 고온의 가스가 흐르는 유로를 이루며, 내경은 플렌지 파이프의 내경 및 볼 관통홀의 내경과 동일하고,
전단면은 볼의 외면에 밀착하도록 경사면을 이루고,
외면에는 외주면을 따라서 소정 깊이로 홈이 형성되어 고리형 홈을 가지며,
후단면은 상기 플렌지 파이프의 전단에 지지되며, 볼시트 중심축에 대해서 수직면을 이루며,
상기 볼시트의 후단면은 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 공압식 삼방 볼밸브. The method of claim 1 or 3, wherein the tubular ball seat
The inner surface forms a flow path through which hot gas flows, and the inner diameter is the same as the inner diameter of the flange pipe and the inner diameter of the ball through hole,
The shear surface is inclined to adhere to the outer surface of the ball,
The outer surface has an annular groove by forming a groove to a predetermined depth along the outer circumferential surface,
The rear end surface is supported by the front end of the flange pipe and forms a vertical surface with respect to the central axis of the ball seat,
A pneumatic three-way ball valve, characterized in that the rear end surface of the ball seat has a protrusion. 제4항에 있어서, 상기 플렌지 파이프의 결합단은 관형 볼시트의 후단을 지지하는 지지단과, 외주면에 나사가 형성되어 파이프 결합용 개구에 삽입되어 나사 결합하는 나사단과, 파이프 결합용 개구의 삽입을 정지시키기 위한 정지단을 포함하며, 여기서, 상기 지지단은 관형 볼시트의 후단면을 지지하는 바닥지지면과 관형 볼시트의 외면 일부를 지지하는 댐 형태의 원형 지지대를 포함하고, 상기 원형 지지대의 높이는 관형 볼시트 후단면에서 고리형 홈까지의 높이보다 더 높게 형성되어, 고리형 홈을 가리는 것을 특징으로 하는 공압식 삼방 볼밸브.


The method of claim 4, wherein the coupling end of the flange pipe includes a support end supporting the rear end of the tubular ball seat, a screw end formed on the outer circumferential surface and inserted into the pipe coupling opening for screwing, and the pipe coupling opening And a stop end for stopping, wherein the support end includes a bottom support surface supporting a rear end surface of the tubular ball seat and a circular support in the form of a dam supporting a part of the outer surface of the tubular ball seat, and the circular support The height of the tubular ball seat is formed higher than the height from the rear end of the tubular ball seat to the annular groove, a pneumatic three-way ball valve, characterized in that to cover the annular groove.


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