KR102242542B1

KR102242542B1 - 볼 밸브

Info

Publication number: KR102242542B1
Application number: KR1020200053909A
Authority: KR
Inventors: 김춘식; 김성준; 엄철용; 강도엽; 이진영
Original assignee: 티에스모스트 주식회사
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-04-20

Abstract

개시되는 볼 밸브는 유체가 이동하는 라인이 결합되는 제1연결부와 제2연결부가 형성되고 제1연결부와 제2연결부에 연통되며 상부가 개방된 챔버가 형성되는 밸브 하우징; 챔버와 연결되는 제1관통홀이 형성되고 밸브 하우징의 상부에 결합되는 하우징 덮개; 유체가 통과할 수 있는 관통 채널이 형성되고 챔버에 수용되는 볼; 제1관통홀을 통해 상부가 외부로 노출되고 하부는 볼에 결합되어 볼을 회전시킬 수 있는 샤프트; 샤프트의 회전을 지지하고 하우징 덮개에 결합되는 베어링; 제1연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제1확장부가 형성되며 제1확장부에 제1확장 채널이 형성되는 제1시트; 및 제2연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제2확장부가 형성되며 제2확장부에 제2확장 채널이 형성되는 제2시트를 포함하고, 볼은 제1시트와 제2시트에 접촉되어 플로팅 지지되고, 관통 채널이 챔버에만 연통되면 유체는 흐르지 못하고, 볼이 회전하여 관통 채널이 제1확장부 및 제2확장부와 연통될 때 유체가 흐르기 시작할 수 있으므로, 볼 밸브의 밀폐 성능이 우수하고 볼 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 미세하게 조절할 수 있다.

Description

볼 밸브{BALL VALVE}

본 발명은 볼 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 공조 장치 등을 구성하는 유체가 흐르는 파이프 등에 설치하여 유체의 흐름을 제어할 수 있는 볼 밸브에 관한 것이다.

볼 밸브는 밸브의 개폐 부분에 구멍이 뚫린 공 모양의 밸브를 회전시킴에 의해 구멍을 막거나 열어, 밸브를 개폐시키는 것으로 콕과 유사한 밸브이다.

볼 밸브는 볼의 유로형상이 원형으로 밸브 입출구의 형상(원형)과 같은 모양이기 때문에 유로저항이 매우 적다.

볼 밸브는 볼을 지지하는 방식에 의해 플로팅 타입(floating type)과 트러니언 타입(trunnion type)으로 구분되고, 볼의 삽입 방식에 따라 톱엔츄리 타입(topentry type)과 엔드 엔츄리 타입(end entry type)으로 구분된다.

한국 공개특허 제10-2017-0014778호 ‘ 교체가 용이한 모듈식 탑 엔트리 타입 볼 밸브’는 볼과 시트링을 모듈로 구성하고, 상기 볼-시트링 모듈을 배관과 연결된 밸브 본체에 상측에서부터 삽입하여 조립할 수 있도록 함으로써 교체가 용이하게 한 모듈식 탑 엔트리 타입 볼 밸브에 관하여 개시하고 있다.

볼 밸브는 자동차 공조 장치 등에 사용되기 위해서 우수한 밀폐 성능을 확보하고 유체의 흐름을 미세하게 조절할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 자동차 공조 장치 등에 사용될 수 있는 양방향 볼 밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 유체가 이동하는 라인이 결합되는 제1연결부와 제2연결부가 형성되고 제1연결부와 제2연결부에 연통되며 상부가 개방된 챔버(chamber)가 형성되는 밸브 하우징(valve housing); 챔버와 연결되는 제1관통홀이 형성되고 밸브 하우징의 상부에 결합되는 하우징 덮개; 유체가 통과할 수 있는 관통 채널(channel)이 형성되고 챔버에 수용되는 볼(ball); 제1관통홀을 통해 상부가 외부로 노출되고 하부는 볼에 결합되어 볼을 회전시킬 수 있는 샤프트(shaft); 샤프트의 회전을 지지하고 하우징 덮개에 결합되는 베어링(bearing); 제1연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제1확장부가 형성되며 제1확장부에 제1확장 채널이 형성되는 제1시트(seat); 및 제2연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제2확장부가 형성되며 제2확장부에 제2확장 채널이 형성되는 제2시트를 포함하고, 볼은 제1시트와 제2시트에 접촉되어 플로팅 지지되고, 관통 채널이 챔버에만 연통되면 유체는 흐르지 못하고, 볼이 회전하여 관통 채널이 제1확장부 및 제2확장부와 연통될 때 유체가 흐르기 시작하는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 밸브 하우징은 제1연결부와 제2연결부가 챔버를 기준으로 마주보게 형성되고, 상부에 하우징 실(seal)이 결합되는 제3안착홈이 형성될 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 하우징 덮개는 하부에 베어링이 삽입되는 제1장착홈이 형성될 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 볼은 상부에 맞물림홈이 형성되고, 샤프트는 하부에 맞물림홈에 삽입되는 맞물림돌기가 형성될 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 베어링은, 상부에 제4안착홈이 형성되고 하부에 제3장착홈이 형성되는 제1베어링; 제4안착홈에 결합되는 제1환형 실; 상부가 제3장착홈에 결합되고 내부에 제5안착홈이 형성되는 제2베어링; 및 제5안착홈에 결합되는 제2환형 실을 포함할 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 제1확장부와 제2확장부는 볼을 기준으로 동일한 회전 방향으로 형성되고, 제1확장채널은 제1시트에서 멀어질수록 단면적이 작아지고, 제2확장채널은 제2시트에서 멀어질수록 단면적이 작아질 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은, 제1시트는 제1연결부를 둘러싸는 환형의 제1밀봉 실이 결합되는 제1안착홈이 형성되고, 제2시트는 제2연결부를 둘러싸는 환형의 제2밀봉 실이 결합되는 제2안착홈이 형성될 수 있는 볼 밸브에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 유체가 이동하는 라인이 결합되는 제1연결부와 제2연결부가 형성되고 제1연결부와 제2연결부에 연통되며 상부가 개방된 챔버가 형성되는 밸브 하우징; 챔버와 연결되는 제1관통홀이 형성되고 밸브 하우징의 상부에 결합되는 하우징 덮개; 유체가 통과할 수 있는 관통 채널이 형성되고 챔버에 수용되는 볼; 제1관통홀을 통해 상부가 외부로 노출되고 하부는 볼에 결합되어 볼을 회전시킬 수 있는 샤프트; 샤프트의 회전을 지지하고 하우징 덮개에 결합되는 베어링; 제1연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제1확장부가 형성되며 제1확장부에 제1확장 채널이 형성되는 제1시트; 및 제2연결부 방향의 챔버에 밀착되어 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 볼을 감싸는 제2확장부가 형성되며 제2확장부에 제2확장 채널이 형성되는 제2시트를 포함하고, 볼은 제1시트와 제2시트에 접촉되어 플로팅 지지되고, 관통 채널이 챔버에만 연통되면 유체는 흐르지 못하고, 볼이 회전하여 관통 채널이 제1확장부 및 제2확장부와 연통될 때 유체가 흐르기 시작할 수 있으므로, 볼 밸브의 밀폐 성능이 우수하고 볼 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 미세하게 조절할 수 있으며 생산비용을 절감할 수 있고 유지보수가 용이하다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 밸브 하우징은 제1연결부와 제2연결부가 챔버를 기준으로 마주보게 형성되고, 상부에 하우징 실이 결합되는 제3안착홈이 형성될 수 있으므로, 밸브 하우징과 하우징 덮개 사이의 밀폐 성능이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 하우징 덮개는 하부에 베어링이 삽입되는 제1장착홈이 형성될 수 있으므로, 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 볼은 상부에 맞물림홈이 형성되고, 샤프트는 하부에 맞물림홈에 삽입되는 맞물림돌기가 형성될 수 있으므로, 볼의 회전을 미세하게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 베어링은, 상부에 제4안착홈이 형성되고 하부에 제3장착홈이 형성되는 제1베어링; 제4안착홈에 결합되는 제1환형 실; 상부가 제3장착홈에 결합되고 내부에 제5안착홈이 형성되는 제2베어링; 및 제5안착홈에 결합되는 제2환형 실을 포함할 수 있으므로, 샤프트와 베어링 사이의 밀폐 성능이 우수하다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 제1확장부와 제2확장부는 볼을 기준으로 동일한 회전 방향으로 형성되고, 제1확장채널은 제1시트에서 멀어질수록 단면적이 작아지고, 제2확장채널은 제2시트에서 멀어질수록 단면적이 작아질 수 있으므로, 유체의 팽창을 조절할 수 있는 확장 밸브로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 밸브에 의하면, 제1시트는 제1연결부를 둘러싸는 환형의 제1밀봉 실이 결합되는 제1안착홈이 형성되고, 제2시트는 제2연결부를 둘러싸는 환형의 제2밀봉 실이 결합되는 제2안착홈이 형성될 수 있으므로, 제1시트 및 제2시트와 밸브 하우징 사이의 밀폐 성능이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 볼 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 Ａ―Ａ′선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 분해 단면도이다.
도 5는 도 1의 Ｂ―Ｂ′선에 따른 단면도이다.
도 6 내지 7은 도 5에서 볼이 회전하는 것을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 볼 밸브의 평면도이다.
도 9는 도 8에서 구동부가 회전하는 것을 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도면에 나타난 X, Y, Z 축은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 임의로 정한 것으로, X축이 전(화살표 쪽), 후(화살표 반대쪽) 방향을 지시하고, Y축은 좌, 우방향을 지시하며, Z축은 상, 하방향을 지시하는 것으로 정의한다.

이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정, 앞쪽), 후(배, 뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것이고, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

도 1 내지 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 밸브(1)는, 유체가 이동하는 라인이 결합되는 제1연결부(12)와 제2연결부(14)가 형성되고 제1연결부(12)와 제2연결부(14)에 연통되며 상부가 개방된 챔버(11)가 형성되는 밸브 하우징(10); 챔버(11)와 연결되는 제1관통홀(24)이 형성되고 밸브 하우징(10)의 상부에 결합되는 하우징 덮개(20); 유체가 통과할 수 있는 관통 채널(31)이 형성되고 챔버(11)에 수용되는 볼(30); 제1관통홀(24)을 통해 상부가 외부로 노출되고 하부는 볼(30)에 결합되어 볼(30)을 회전시킬 수 있는 샤프트(40); 샤프트(40)의 회전을 지지하고 하우징 덮개(20)에 결합되는 베어링(50); 제1연결부(12) 방향의 챔버(11)에 밀착되어 밸브 하우징(10)과 하우징 덮개(20)로 지지되고 일측에 볼(30)을 감싸는 제1확장부(62)가 형성되며 제1확장부(62)에 제1확장 채널(63)이 형성되는 제1시트(60); 및 제2연결부(14) 방향의 챔버(11)에 밀착되어 밸브 하우징(10)과 하우징 덮개(20)로 지지되고 일측에 볼(30)을 감싸는 제2확장부(72)가 형성되며 제2확장부(72)에 제2확장 채널(73)이 형성되는 제2시트(70)를 포함한다.

도 1 내지 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 밸브(1)는, 볼(30)은 제1시트(60)와 제2시트(70)에 접촉되어 플로팅 지지되고, 관통 채널(31)이 챔버(11)에만 연통되면 유체는 흐르지 못하고, 볼(30)이 회전하여 관통 채널(31)이 제1확장부(62) 및 제2확장부(72)와 연통될 때 유체가 흐르기 시작한다.

도 2 내지 4를 참조하면, 밸브 하우징(10)은 내부에 볼(30), 제1시트(60) 및 제2시트(70)가 배치되는 챔버(11)가 형성되는 몸체에 해당하는 부분이다.

밸브 하우징(10)은 내부에 챔버(11)가 형성되고 상부가 개방된 상자 형태일 수 있다.

밸브 하우징(10)은 일측에 챔버(11)와 연통되는 제1연결부(12)가 형성되고, 타측에 챔버(11)와 연통되는 제2연결부(14)가 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 제1연결부(12)와 제2연결부(14)가 챔버(11)를 기준으로 마주보게 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 제1연결부(12)와 제2연결부(14)에 유체가 이동하는 파이프 등이 결합될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 제1연결부(12)와 제2연결부(14)에 파이프가 결합될 수 있도록 제1연결부(12)와 제2연결부(14) 주위에 볼트 등의 체결구(100)가 결합되는 복수의 체결홈(18)이 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 챔버(11)와 제1연결부(12) 사이에 관통 채널(31)의 직경보다 크고 제1연결부(12)의 직경보다 작은 제1유로(13)가 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 챔버(11)와 제2연결부(14) 사이에 관통 채널(31)의 직경보다 크고 제2연결부(14)의 직경보다 작은 제2유로(15)가 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 제1연결부(12)에 유체가 들어오는 파이프가 결합되고 제2연결부(14)에 유체가 나가는 파이프가 결합될 수 있고, 이와 반대로 유체가 흐를 수도 있다.

밸브 하우징(10)은 개방된 상부를 밀폐하기 위해 하우징 덮개(20)가 결합된다.

밸브 하우징(10)은 하우징 덮개(20)와 접하는 상부에 하우징 실(19)이 결합되는 제3안착홈(17)이 형성될 수 있다.

밸브 하우징(10)은 하우징 덮개(20)가 결합될 수 있도록 하우징 덮개(20)의 주위에 볼트 등의 체결구(100)가 결합되는 복수의 체결홈(18)이 형성될 수 있다.

하우징 실(19)은 밸브 하우징(10)과 하우징 덮개(20) 사이를 밀봉한다.

밸브 하우징(10)은 볼(30)의 하부가 챔버(11)에 닿지 않도록 챔버(11) 하부에서 아래로 제1확장홈(16)이 형성될 수 있다.

도 2 내지 4를 참조하면, 하우징 덮개(20)는 밸브 하우징(10)의 개방된 상부를 폐쇄하는 부분이다.

하우징 덮개(20)는 샤프트(40)가 관통하여 외부로 돌출될 수 있는 제1관통홀(24)이 형성된다.

하우징 덮개(20)는 하부에 밸브 하우징(10)의 챔버(11)에 삽입되어 접하는 돌출부(21)가 형성될 수 있다.

하우징 덮개(20)는 돌출부(21) 하부에 샤프트(40) 하부와 볼(30)의 상부가 위치하는 제2확장홈(22)이 형성될 수 있다.

하우징 덮개(20)는 돌출부(21) 상부에 베어링(50)이 삽입되는 제1장착홈(23)이 형성될 수 있다.

베어링(50)은 하우징 덮개(20)의 하부에 결합되어 샤프트(40)를 지지할 수 있다.

하우징 덮개(20)는 밸브 하우징(10) 상부의 체결홈(18)에 결합되는 체결구(100)가 관통할 수 있도록 복수의 체결홈(25)이 형성될 수 있다.

하우징 덮개(20)는 구동부(80)의 회전을 제한하는 스토퍼(26)가 결합될 수 있도록 상부에 제2장착홈(27)이 형성될 수 있다.

하우징 덮개(20)는 상부에 샤프트(40)의 상부에 결합되는 구동부(80)가 위치할 수 있다.

도 2 내지 4를 참조하면, 볼(30)은 밸브 하우징(10)의 챔버(11)에 배치되어 볼 밸브(1)를 개폐하는 부분이다.

볼(30)은 제1연결부(12) 및 제2연결부(14)와 동일한 중심축을 갖도록 관통 채널(31)이 형성될 수 있다.

볼(30)이 회전하여 볼 밸브(1)가 열리면 관통 채널(31)을 통해서 유체가 이동할 수 있다.

볼(30)은 샤프트(40)에 의해 회전함으로써 볼 밸브(1)를 개폐할 수 있다.

볼(30)은 상부가 샤프트(40)의 하부와 결합될 수 있다.

볼(30)은 샤프트(40)의 하부가 삽입되는 맞물림홈(32)이 형성될 수 있다.

볼(30)은 제1시트(60)와 제2시트(70)에 접촉되어 챔버(11) 내부에서 플로팅 지지된다.

도 2 내지 4를 참조하면, 샤프트(40)는 밸브 하우징(10)의 챔버(11)에 배치되는 볼(30)을 회전시키기 위한 부분이다.

샤프트(40)는 하부가 볼 밸브(1)의 내부에 위치하고 상부가 볼 밸브(1)의 외부에 위치한다.

샤프트(40)는 볼(30)의 상부에 형성되는 맞물림홈(32)에 삽입되는 맞물림돌기(41)가 하부에 형성될 수 있다.

샤프트(40)는 맞물림돌기(41)의 크기를 볼(30)의 맞물림홈(32)의 크기보다 작게 형성하여 소정의 유격을 가지면서 볼(30)과 결합될 수 있다.

샤프트(40)는 하우징 덮개(20)에 결합되는 베어링(50)에 의해 지지되어 회전할 수 있다.

샤프트(40)는 맞물림돌기(41)의 상부에 단턱(42)이 형성될 수 있다.

샤프트(40)에 형성되는 단턱(42)은 베어링(50)에 걸리도록 형성되어 샤프트(40)가 볼 밸브(1) 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

샤프트(40)는 단턱(42)과 베어링(50) 사이에 와셔(90, washer)가 배치될 수 있다.

샤프트(40)는 하우징 덮개(20) 위로 노출되는 상부에 샤프트(40)를 회전시킬 수 있는 구동부(80)가 결합될 수 있다.

도 2 내지 4를 참조하면, 베어링(50)은 하우징 덮개(20)에 결합되어 샤프트(40)의 회전을 지지하는 부분이다.

베어링(50)은 하우징 덮개(20)의 제1장착홈(23)에 결합될 수 있다.

베어링(50)은 상부에 제4안착홈(53)이 형성되고 하부에 제3장착홈(55)이 형성되는 제1베어링(51); 제4안착홈(53)에 결합되는 제1환형 실(54); 상부가 제3장착홈(55)에 결합되고 내부에 제5안착홈(58)이 형성되는 제2베어링(56); 및 제5안착홈(58)에 결합되는 제2환형 실(59)을 포함할 수 있다.

베어링(50)은 상부에 위치하는 제1베어링(51)과 하부에 위치하는 제2베어링(56)으로 구성될 수 있다.

제1베어링(51)은 샤프트(40)가 관통하는 제2관통홀(52)이 형성되고, 제2베어링(56)은 샤프트(40)가 관통하는 제3관통홀(57)이 형성이 형성된다.

제1베어링(51)은 상부에 제1환형 실(54)이 결합되는 제4안착홈(53)이 형성될 수 있고, 하부에 제2베어링(56)과 결합되는 제3장착홈(55)이 형성될 수 있다.

제1환형 실(54)은 제1베어링(51)과 샤프트(40) 사이를 밀봉할 수 있다.

제1환형 실(54)은 제1베어링(51)과 하우징 덮개(20) 사이를 밀봉할 수 있다.

제2베어링(56)은 제2환형 실(59)이 결합되는 제5안착홈(58)이 형성될 수 있다.

제2환형 실(59)은 제2베어링(56)과 샤프트(40) 사이를 밀봉할 수 있다.

제2환형 실(59)은 제1베어링(51)과 제2베어링(56) 사이를 밀봉할 수 있다.

도 2 내지 5를 참조하면, 제1시트(60)는 밸브 하우징(10)의 제1연결부(12)가 위치하는 챔버(11)의 측벽에 밀착되어 볼(30)을 지지하는 부분이다.

제1시트(60)는 유체가 통과할 수 있도록 볼(30)의 관통 채널(31)과 동일한 중심축을 갖는 제1채널(61)이 형성된다.

제1채널(61)은 볼(30)의 관통 채널(31)과 동일한 직경으로 형성될 수 있다.

제1시트(60)는 제1연결부(12)가 위치하는 챔버(11)의 사각형 측벽에 맞물릴 수 있도록 사각형으로 형성될 수 있다.

제1시트(60)를 사각형으로 형성하면 제1시트(60)가 움직이거나 회전하는 것을 방지할 수 있다.

제1시트(60)는 볼(30)과 챔버(11)에 밀착되도록 배치되고 하우징 덮개(20)에 의해 고정될 수 있다.

제1시트(60)에서 볼(30)과 밀착되는 제1접촉면(69)은 볼(30)과 완전히 밀착되도록 형성된다.

제1시트(60)는 볼(30)이 회전하는 방향 중 일측으로 제1확장부(62)가 돌출되어 형성된다.

제1확장부(62)는 볼(30)에 완전히 밀착되어 감싸도록 형성된다.

제1확장부(62)는 볼(30)이 회전하는 방향으로 제1확장 채널(63)이 오목하게 형성된다.

제1확장 채널(63)은 제1시트(60)에서 멀어질수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

제1확장 채널(63)의 단면적이 변하도록 형성하면 볼(30)을 회전시킬 때 제1확장 채널(63)의 단면적이 미세하게 변하므로, 제1확장 채널(63)을 통해 유체가 통과할 수 있는 양을 미세하게 조절할 수 있다.

제1확장 채널(63)은 제1채널(61)과 연통되지만 챔버(11)와 연통되지 않는다.

제1시트(60)는 제1연결부(12)가 위치하는 챔버(11)의 측벽과 접하는 면에 환형의 제1밀봉 실(68)이 결합되는 제1안착홈(64)이 형성될 수 있다.

제1밀봉 실(68)은 제1연결부(12)를 둘러싸고 제1시트(60)와 챔버(11) 사이를 밀봉할 수 있다.

제1시트(60)에서 챔버(11)와 접촉하는 면은 상부에 제1상부지지대(65)가 형성될 수 있고, 하부에 제1보강지지대(67)가 형성될 수 있다.

제1상부지지대(65)는 하우징 덮개(20)와 접하는 면을 제공할 수 있고, 제1하부지지대(66)는 챔버(11)의 바닥과 접하는 면을 제공할 수 있다.

제1시트(60)에서 챔버(11)와 접촉하는 면은 중간에 제1보강지지대(67)가 형성될 수 있다.

제1보강지지대(67)는 제1확장부(62)까지 연장되어 제1확장부(62)가 볼(30)에 완전히 밀착된 상태를 유지하게 할 수 있다.

도 2 내지 5를 참조하면, 제2시트(70)는 밸브 하우징(10)의 제2연결부(14)가 위치하는 챔버(11)의 측벽에 밀착되어 볼(30)을 지지하는 부분이다.

제2시트(70)는 볼(30)을 기준으로 제1시트(60)의 반대쪽에 배치된다.

제2시트(70)는 유체가 통과할 수 있도록 볼(30)의 관통 채널(31)과 동일한 중심축을 갖는 제2채널(71)이 형성된다.

제2채널(71)은 볼(30)의 관통 채널(31)과 동일한 직경으로 형성될 수 있다.

제2시트(70)는 제2연결부(14)가 위치하는 챔버(11)의 사각형 측벽에 맞물릴 수 있도록 사각형으로 형성될 수 있다.

제2시트(70)를 사각형으로 형성하면 제2시트(70)가 움직이거나 회전하는 것을 방지할 수 있다.

제2시트(70)는 볼(30)과 챔버(11)에 밀착되도록 배치되고 하우징 덮개(20)에 의해 고정될 수 있다.

제2시트(70)에서 볼(30)과 밀착되는 제2접촉면(79)은 볼(30)과 완전히 밀착되도록 형성된다.

제2시트(70)는 볼(30)이 회전하는 방향 중 일측으로 제2확장부(72)가 돌출되어 형성된다.

제2확장부(72)는 볼(30)에 완전히 밀착되어 감싸도록 형성된다.

제2확장부(72)와 제1확장부(62)는 볼(30)을 기준으로 동일한 회전 방향으로 형성된다.

제2확장부(72)는 볼(30)이 회전하는 방향으로 제2확장 채널(73)이 오목하게 형성된다.

제2확장 채널(73)은 제2시트(70)에서 멀어질수록 단면적이 작아지도록 형성될 수 있다.

제2확장 채널(73)의 단면적이 변하도록 형성하면 볼(30)을 회전시킬 때 제2확장 채널(73)의 단면적이 미세하게 변하므로, 제2확장 채널(73)을 통해 유체가 통과할 수 있는 양을 미세하게 조절할 수 있다.

제2확장 채널(73)은 제2채널(71)과 연통되지만 챔버(11)와 연통되지 않는다.

제2시트(70)는 제2연결부(14)가 위치하는 챔버(11)의 측벽과 접하는 면에 환형의 제2밀봉 실(78)이 결합되는 제2안착홈(74)이 형성될 수 있다.

제2밀봉 실(78)은 제2연결부(14)를 둘러싸고 제2시트(70)와 챔버(11) 사이를 밀봉할 수 있다.

제2시트(70)에서 챔버(11)와 접촉하는 면은 상부에 제2상부지지대(75)가 형성될 수 있고, 하부에 제2보강지지대(77)가 형성될 수 있다.

제2상부지지대(75)는 하우징 덮개(20)와 접하는 면을 제공할 수 있고, 제2하부지지대(76)는 챔버(11)의 바닥과 접하는 면을 제공할 수 있다.

제2시트(70)에서 챔버(11)와 접촉하는 면은 중간에 제2보강지지대(77)가 형성될 수 있다.

제2보강지지대(77)는 제2확장부(72)까지 연장되어 제2확장부(72)가 볼(30)에 완전히 밀착된 상태를 유지하게 할 수 있다.

도 2 내지 4를 참조하면, 구동부(80)는 볼 밸브(1)를 개폐하기 위해서 샤프트(40)에 결합되는 부분이다.

구동부(80)는 샤프트(40)를 회전시킴으로써 볼(30)을 회전시킬 수 있다.

구동부(80)는 샤프트(40)가 관통하는 제4관통홀(82)이 형성되고 샤프트(40)의 상부에 결합되는 구동판(81); 구동판(81)의 측면 일부에 형성되는 구동영역(83); 및 샤프트(40)를 감싸며 구동판(81)의 상부로 돌출되는 구동돌기(84)를 포함할 수 있다.

구동부(80)는 전기, 유압 또는 압축공기로 작동되는 액추에이터를 포함할 수 있다.

액추에이터는 구동돌기(84)에 결합되어 구동부(80)에 회전력을 전달할 수 있다.

도 8 내지 9를 참조하면, 구동부(80) 하우징 덮개(20)에 결합되는 스토퍼(26)에 의해서 구동영역(83)의 범위에서만 회전할 수 있다.

도 5 내지 7을 참조하여 본 밸브의 작동을 설명한다.

도 5는 볼 밸브(1)가 완전히 열린 상태이고, 도 7은 볼 밸브(1)가 완전히 닫힌 상태를 나타낸다.

볼 밸브(1)가 완전히 닫힌 상태에 있을 때, 볼(30)에 형성된 관통 채널(31)은 챔버(11)에만 연통된다.

볼 밸브(1)가 완전히 닫힌 상태를 기준으로 볼(30)을 시계 방향으로 회전시켜서 볼(30)의 관통 채널(31)이 제1확장 채널(63)과 제2확장 채널(73)에 연통시키면 볼 밸브(1)가 열리게 된다.

볼(30)의 관통 채널(31)이 제1확장 채널(63)과 제2확장 채널(73)에 연통된 상태에서 볼(30)을 시계 방향으로 계속 회전시키면 제1확장 채널(63)과 제2확장 채널(73)의 단면적이 커지므로 볼 밸브(1)를 통과하는 유체의 양을 미세하게 조절할 수 있다.

고압의 유체가 제1확장 채널(63) 또는 제2확장을 통해서 제1연결부(12) 또는 제2연결부(14)로 나가는 경우, 유체는 급격하게 팽창될 수 있다.

볼(30)을 시계 방향으로 완전히 회전시키면 볼(30)의 관통 채널(31)이 제1시트(60)의 제1채널(61)과 제2시트(70)의 제2채널(71)에 완전히 연결된다.

볼 밸브(1)가 완전히 열린 상태에 있을 때, 볼(30)을 반시계 방향으로 회전시키면 볼 밸브(1)를 다시 닫을 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.

따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.

1: 볼 밸브 10: 밸브 하우징
11: 챔버 12: 제1연결부
13: 제1유로 14: 제2연결부
15: 제2유로 16: 제1확장홈
17: 제3안착홈 18: 체결홈
19: 하우징 실 20: 하우징 덮개
21: 돌출부 22: 제2확장홈
23: 제1장착홈 24: 제1관통홀
25: 체결홀 26: 스토퍼
27: 제2장착홈 30: 볼
31: 관통 채널 32: 맞물림홈
40: 샤프트 41: 맞물림돌기
42: 단턱 50: 베어링
51: 제1베어링 52: 제2관통홀
53: 제4안착홈 54: 제1환형 실
55: 제3장착홈 56: 제2베어링
57: 제3관통홀 58: 제5안착홈
59: 제2환형 실 60: 제1시트
61: 제1채널 62: 제1확장부
63: 제1확장 채널 64: 제1안착홈
65: 제1상부지지대 66: 제1하부지지대
67: 제1보강지지대 68: 제1밀봉 실
69: 제1접촉면 70: 제2시트
71: 제2채널 72: 제2확장부
73: 제2확장 채널 74: 제2안착홈
75: 제2상부지지대 76: 제2하부지지대
77: 제2보강지지대 78: 제2밀봉 실
79: 제2접촉면 80: 구동부
81: 구동판 82: 제4관통홀
83: 구동영역 84: 구동돌기
90: 와셔 100: 체결구

Claims

유체가 이동하는 라인이 결합되는 제1연결부와 제2연결부가 형성되고 상기 제1연결부와 제2연결부에 연통되며 상부가 개방된 챔버가 형성되는 밸브 하우징;
상기 챔버와 연결되는 제1관통홀이 형성되고 상기 밸브 하우징의 상부에 결합되는 하우징 덮개;
유체가 통과할 수 있는 관통 채널이 형성되고 상기 챔버에 수용되는 볼;
상기 제1관통홀을 통해 상부가 외부로 노출되고 하부는 상기 볼에 결합되어 상기 볼을 회전시킬 수 있는 샤프트;
상기 샤프트의 회전을 지지하고 상기 하우징 덮개에 결합되는 베어링;
상기 제1연결부 방향의 챔버에 밀착되어 상기 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 상기 볼을 감싸는 제1확장부가 형성되며 상기 제1확장부에 제1확장 채널이 형성되는 제1시트; 및
상기 제2연결부 방향의 챔버에 밀착되어 상기 밸브 하우징과 하우징 덮개로 지지되고 일측에 상기 볼을 감싸는 제2확장부가 형성되며 상기 제2확장부에 제2확장 채널이 형성되는 제2시트를 포함하고,
상기 볼은 상기 제1시트와 제2시트에 접촉되어 플로팅 지지되고,
상기 관통 채널이 상기 챔버에만 연통되면 유체는 흐르지 못하고,
상기 볼이 회전하여 상기 관통 채널이 상기 제1확장부 및 제2확장부와 연통될 때 유체가 흐르기 시작하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 하우징은 상기 제1연결부와 제2연결부가 상기 챔버를 기준으로 마주보게 형성되고, 상부에 하우징 실이 결합되는 제3안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 하우징 덮개는 하부에 상기 베어링이 삽입되는 제1장착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 볼은 상부에 맞물림홈이 형성되고,
상기 샤프트는 하부에 상기 맞물림홈에 삽입되는 맞물림돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 베어링은,
상부에 제4안착홈이 형성되고 하부에 제3장착홈이 형성되는 제1베어링;
상기 제4안착홈에 결합되는 제1환형 실;
상부가 상기 제3장착홈에 결합되고 내부에 제5안착홈이 형성되는 제2베어링; 및
상기 제5안착홈에 결합되는 제2환형 실을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1확장부와 제2확장부는 상기 볼을 기준으로 동일한 회전 방향으로 형성되고,
상기 제1확장채널은 제1시트에서 멀어질수록 단면적이 작아지고,
상기 제2확장채널은 제2시트에서 멀어질수록 단면적이 작아지는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제1시트는 제1연결부를 둘러싸는 환형의 제1밀봉 실이 결합되는 제1안착홈이 형성되고,
상기 제2시트는 제2연결부를 둘러싸는 환형의 제2밀봉 실이 결합되는 제2안착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브.