KR102290368B1 - 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브 - Google Patents

광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브 Download PDF

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하태일
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(주)하이플럭스
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Abstract

본 발명은 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 제어하고자 사용하는 체크밸브에 관한 것으로, 저압 내지 고압의 유체 또는 기체 유동을 제어할 수 있도록 2가지 타입의 실링구조를 가지는 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는, 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 이루어진 금속재질의 실링용 볼을 이용한 체크밸브에 있어서, 1차로 실링용 볼이 고무재질의 O-링과 접촉하도록 하고, 2차로 실링용 볼이 메탈의 실링부와 접촉하도록 함으로써 저압에서는 O-링과 접촉하도록 하고, 고압에서는 실링부와 접촉하여 실링이 이루어진 것이다.

Description

광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브{Double sealing check valve}
본 발명은 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 제어하고자 사용하는 체크밸브에 관한 것이다. 상세하게는 저압 내지 고압의 유체 또는 기체 유동을 제어할 수 있도록 2가지 타입의 실링구조를 가지는 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 관속을 흐르는 유체의 유량, 유속, 압력 등을 제어하는 장치이다.
밸브의 종류와 용도를 간단하게 살펴보면, 스톱밸브는 유체의 흐름을 안전하게 막는 밸브이며, 슬루스밸브는 압력이 높은 유로 차단용의 밸브이며, 나비형 밸브는 관로의 열림을 조절하는 밸브이며, 역류 방지 밸브(일명, 체크밸브)는 유체를 한 방향으로만 흐르게 해, 역류를 방지하는 밸브이며, 이스케프밸브는 관내의 유압이 규정 이상이 되면 자동적으로 작동하여 유체를 밖으로 흘리기도 하고 원래대로 되돌리기도 하는 밸브이며, 콕밸브는 저압으로 작은 지름의 관로 개패용의 밸브이다.
상기와 같이 유체를 한 방향으로만 흐르게 해, 역류를 방지하는 체크밸브는 보통 도 1과 같이 O-ring(Rubber) 방식과, 도 2와 같이 Ball(metal) 방식이 사용되고 있다.
도 1의 O-ring(Rubber) 방식의 체크밸브를 살펴보면,
중앙에 관통홀이 형성된 제1 밸브몸체(1)와, 상기 제1 밸브몸체(1)의 관통홀의 일측으로 나사결합되며 중앙에 관통홀이 형성된 제2 밸브몸체(2)와, 상기 관통홀에 일부분이 삽입되며 유로용 홀이 형성되고 끝단에 실링부가 형성된 실링부재(3)와, 상기 제1 밸브몸체(1)의 관통홀에 수용되며 유로용 홀이 형성되고 끝단에 오링용 홀이 형성된 가동부재(4)와, 상기 제1 밸브몸체(1)의 관통홀에 수용되어 가동부재(4)를 탄성지지하는 탄성부재(5)와, 상기 가동부재(4)의 오링용 홀에 설치되어 실링부재(3)의 실링부와 접촉하도록 하여 유체흐름을 차단하도록 하는 O-ring(Rubber)(6)으로 구성된다.
이와 같이 이루어지는 O-ring(Rubber) 방식의 체크밸브의 경우에는 고온 고압에서 실링(Sealing)을 유지하기가 어려운 단점이 있으며, 이로 인하여 유체(기체, 액체)가 유출되거나 또는 반대로 유입되는 현상인 리크(Leak) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
일반적인 메탈 볼(Ball) 방식의 체크밸브의 경우에 저압에서 실링(Sealing)을 유지하기가 어려운 단점이 있으며, 이로 인하여 유체(기체, 액체)가 유출되거나 또는 반대로 유입되는 현상인 리크(Leak) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
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(KR)
본 발명은 종래의 체크밸브에 대한 문제점을 해결하고자 한다.
즉, 본 발명은 저압에서는 O-ring(Rubber) 방식으로 실링(Sealing)을 유지하도록 하며, 고압에서는 메탈 볼(Ball) 방식으로 실링(Sealing)을 유지할 수 있도록 이루어지는 2중 실링형태의 체크밸브를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 위한 본 발명인 2중 실링형태의 체크밸브는, 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 이루어진 금속재질의 실링용 볼을 이용한 체크밸브에 있어서, 유로형성을 하는 제1 관통홀과, 내부에 가동부재용 실린더실을 구비하는 제1 밸브몸체와; 상기 제1 밸브몸체와 일단이 나사결합되고, 유로형성을 하는 제2 관통홀과, 일단에 실링부재용 설치공간부를 구비하는 제2 밸브몸체와; 상기 제2 밸브몸체의 실링부재용 설치공간부에 일부분이 수용되며, 양단은 제1 밸브몸체와 제2 밸브몸체에 각각 구비된 실링부와 접촉하도록 하며, 제1 밸브몸체와 제2 밸브몸체에 각각 구비된 관통홀이 연통할 수 있도록 제3 관통홀과, 제1 밸브몸체측 방향의 단부분에는 O-링용 설치홈과, O-링용 설치홈 보다 안쪽으로 형성되는 제3 실링부를 구비하는 실링부재와; 상기 제1 밸브몸체의 가동부재용 공간부에 탄성부재로 지지되게 설치되어 축방향으로 이동을 하며, 제4 관통홀과, 상기 제4 관통홀 끝단부에 볼 안착용 실링부와, 상기 제4 관통홀이 외부와 연통하도록 하는 유로용 홀이 구비된 가동부재와; 상기 O-링용 설치홈에 삽입설치되어 위치가 고정되는 O-링과; 상기 볼 안착용 실링부에 안착되어 실링부재 사이에 위치하는 실링용 볼을 포함하여,
1차로 실링용 볼이 고무재질의 O-링과 접촉하도록 하며, 2차로 실링용 볼이 실링부재의 제3 실링부와 접촉하도록 함으로써 저압에서는 O-링과 접촉하도록 하고, 고압에서는 제3 실링부와 접촉하여 실링이 이루어지도록 구성된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는, 1차로 저압에서는 실링용 볼과 실링부재에 설치된 O-링이 접촉함으로써 유로가 차단되는 실링(기밀)이 유지되고, 더 큰 압력이 작용하는 2차로 고압에서는 실링용 볼과 실링부재에 형성된 실링부와 접촉함으로써 유로가 차단되는 실링(기밀)이 유지되게 된다.
즉, 본 발병인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브의 경우 저압에서는 고무재질로 이루어지는 O-링을 이용하여 유로를 차단하도록 하고, 고압에서는 금속으로 이루어진 실링부재로 유로를 차단하도록 함으로써, 종래에 체크밸브에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있으며, 고온 고압에서도 사용될 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 경우 저압에서는 고무재질로 이루어지는 O-링을 이용하여 유로를 차단하도록 함으로써 저압시 유로차단(실링)을 위한 금속간에 접촉이 이루어지지 않는 장점이 있으며, 이로 인하여 신뢰성 상승과 내구성의 상승 및 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있을 것으로 예측된다.
도 1은 종래의 고무재질로 이루어지는 O-링을 이용한 O-ring(Rubber) 방식의 체크밸브로, (a)는 체크밸브의 분리 단면개략도이며, (b)는 체크밸브의 조립 단면개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 분리 입체개략도.
도 4는 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 조립 단면개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 분리 단면개략도.
도 6는 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 정방향으로 유체 또는 기체가 이동시 유로가 열린 상태를 나타낸 부분 단면 개략도.
도 7은 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 역방향으로 1차인 저압에서 유체 또는 기체의 이동 차단시 유로가 닫힌 상태를 나타낸 부분 단면 개략도.
도 8은 본 발명의 실시 예를 나타낸 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 대한 역방향으로 2차인 고압에서 유체 또는 기체의 이동 차단시 유로가 닫힌 상태를 나타낸 부분 단면 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 유체 또는 기체의 유동이 단일방향인 정방향으로만 이동하고 반대방향인 역방향으로는 이동하지 못하도록 유로를 제어할 수 있도록 하는 체크밸브로써, 저압에서는 고무(Rubber)재질로 이루어진 O-ring을 이용하여 유로를 차단하도록 하며, 고압 또는 고온에서는 금속재질로 이루어지는 실링용 볼과 실링부로 유로가 차단될 수 있도록 이루어진 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는, 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 이루어진 금속재질의 실링용 볼을 이용하되, 1차로 실링용 볼이 고무재질의 O-링과 접촉하도록 하고, 2차로 실링용 볼이 메탈의 실링부와 접촉하도록 함으로써 저압에서는 O-링과 접촉하도록 하고, 고압에서는 실링부와 접촉하여 유로차단(실링)이 이루어지도록 한 것이다.
즉, 상기 실링용 볼와 저압에서는 O-링과 접촉하도록 하고, 고압에서는 실링부와 접촉하도록 상기 실링용 볼의 일측은 탄성지지되도록 탄성부재로 지지되고 실링용 볼로 차단되지 않도록 형성된 유로를 가지는 가동부재로 지지되며, 타측은 실링용 볼에 의하여 차단될 수 있는 유로를 가지며, 실링용 볼이 위치하는 유로의 전단부분에는 O-링 설치를 위한 O-링용 설치홈과 이 O-링용 설치홈 안쪽으로 형성되는 제3 실링부을 가지는 실링부재를 포함하는 구성을 가진다.
이하, 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브의 실시 예를 나타낸 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면,
본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는, 일측에 연결용 포트(14)가 형성된 제1 밸브몸체(10)와, 상기 제1 밸브몸체(10)와 일측이 나사결합이 이루어지고 타측으로 연결용 포트(23)가 형성된 제2 밸브몸체(20)와, 상기 제2 밸브몸체(20)에 일부분이 삽입되어 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20) 사이에 위치하는 실링부재(30)와, 상기 제1 밸브몸체(10)에 수용되어 탄성부재(50)로 탄성지지되게 설치되는 가동부재(40)와, 상기 실링부재(30)에 고정설치되는 고무재질의 O-링(60)과, 상기 실링부재(30)와 가동부재(40) 사이에 위치하는 금속재질의 실링용 볼(70)로 구성된다.
상기 제1 밸브몸체(10)는 보통 유로가 형성될 수 있도록 중심부에 제1 관통홀(11)이 형성된 금속관 형태로 이루어지며, 일단에는 제2 밸브몸체(20)와 나사결합이 이루어지도록 결합용 나사부(12)가 형성되고, 타측으로는 나사홈이 형성된 연결용 포트(14)가 형성되고, 상기 결합용 나사부(12)와 연결용 포트(14)는 제1 관통홀(11)로 연결되며, 상기 제1 관통홀(11) 상인 내부에는 가동부재(40)가 수용되는 가동부재용 실린더실(13)이 형성되며, 상기 결합용 나사부(12)와 가동부재용 실린더실(13) 사이에 형성되는 모서리인 단부에는 실링부재(30)의 일측과 접촉이 이루어지는 제1 실링부(15)가 형성되며, 상기 가동부재용 실린더실(13)과 연결용 포트(14) 사이에는 탄성부재(50)가 지지될 수 있게 단이 형성되도록 목부분이 형성된다.
상기 제2 밸브몸체(20)는 보통 유로가 형성될 수 있도록 중심부에 제2 관통홀(21)이 형성된 금속관 형태로 이루어지며, 상기 제1 밸브몸체(10)의 결합용 나사부(12)와 나사결합이 이루어지도록 일측의 외주면에는 결합용 나사부(22)가 형성되고, 내주면에는 실링부재용 설치공간부(24)가 형성되고, 타측으로는 나사부가 형성된 연결용 포트(23)가 형성되어 있다.
상기 연결용 포트(23)와 실링부재용 설치공간부(24)는 제2 관통홀(21)로 연통한다.
상기 실링부재용 설치공간부(24) 내측에는 모서리인 단부로 실링부재(30)와 접촉하여 실링(기밀)이 유지되도록 제2 실링부(25)가 형성된다.
상기 실링부재(30)는 금속재질로 이루어지며, 제2 밸브몸체(20)의 실링부재용 설치공간부(24)에 일부분이 삽입되어 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)의 나사결합시 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20) 사이에 고정설치되는 구성이다.
중앙부분에는 유로 형성을 위한 제3 관통홀(31)이 형성되고, 양측의 단은 경사면을 가지도록 형성되어 제1 실링부(15)와 접촉하는 제1 실링밑면(32)과, 제2 실링부(25)와 접촉하는 제2 실링밑면(33)을 가지며, 제1 밸브몸체(10)측 방향의 단부분인 상기 제1 실링밑면(32) 측으로는 고무재질로 이루어진 O-링(60)이 고정설치될 수 있도록 하는 O-링용 설치홈(34)이 형성되며, 상기 O-링용 설치홈(34) 내측(안쪽)인 제3 관통홀(31)과 O-링용 설치홈(34)으로 형성되는 모서리인 단부에 실링용 볼(70)와 접촉하여 실링이 이루어지는 제3 실링부(35)가 형성된다.
상기 제1 실링밑면(32)과 제2 실링밑면(33)은 경사면으로 형성된다.
상기 가동부재(40)는 가동부재용 실린더실(13)에 수용되어 탄성부재(50)로 탄성지게 설치되어 축방향으로 슬라이드(이동)하도록 설치되는 구성으로, 중앙에 유로형성을 위한 제4 관통홀(41)이 형성되고, 일측 단부분에는 실링용 볼(70)이 안착되는 볼 안착용 실링부(42)가 형성되고, 타측 단부분에는 탄성부재(50)의 일부분이 삽입되는 탄성부재용 설치부(44)가 형성되며, 중간부분에는 제4 관통홀(41)이 외부와 연통하도록 하는 복수의 유로용 홀(43)이 형성된다.
도 5 내지 도 7를 참조하면,
상기 유로용 홀(43)이 형성된 부분의 외경은 탄성부재용 설치부(44)가 형성된 부분의 외경보다 작게 형성되어 제1 밸브몸체(10)의 관통홀(11)과 제2 밸브몸체(20)의 관통홀(21)이 연통할 수 있도록 유로를 형성한다.
즉, 상기 탄성부재용 설치부(44)가 형성된 부분의 외경은 가동부재용 실린더실(13)에서 이동할 수 있도록 형성되어 있으며, 상기 유로용 홀(43)이 형성된 부분의 외경은 제1 밸브몸체(10)의 관통홀(11)과 제2 밸브몸체(20)의 관통홀(21)이 연통하는 유로가 형성될 수 있도록 탄성부재용 설치부(44)가 형성된 부분의 외경보다 작게 형성된다.
상기 탄성부재(50)는 보통 코일스프링을 사용한다.
상기 실링용 볼(70)은 도 3과 도 4와 같이 금속 재질로 이루어진 구형상을 가진다.
이와 같이 구성되는 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는 도 4와 같이 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)의 나사결합으로 실링부재(30)는 양단의 제1 실링밑면(32)과 제2 실링밑면(33)은 각각 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)에 구비된 실링부(15, 25)와 접촉하도록 하며, 이로 인하여 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20) 사이에는 유로를 제외하고 실링(기밀)이 이루어지게 된다.
또한, 제1 관통홀(11), 제2 관통홀(21), 제3 관통홀(31) 및 제4 관통홀(41)로 이루어지는 유로는 탄성부재(50)로 탄성지지된 가동부재(40)에 의하여 실링용 볼(70)이 O-링(60)과 접촉하게 되어 차단(실링)이 이루어진다.
정방향으로 유체 또는 기체가 이동할 경우 유로가 열린 상태를 나타내고 있는 도 6을 참조하면,
실링용 볼(70)에 정방향으로 탄성부재(50)로 작용하는 탄성지지력보다 큰 압력이 작용하게 되면, 가동부재(40)가 도면상 하측으로 이동하고, 유로가 열려 정방향으로 이동하는 유체 또는 기체가 흐르게 된다.
역방향으로 1차로 저압력이 작용하여 유로가 차단된 상태를 나타내고 있는 도 7을 참조하면,
실링용 볼(70)에 역방향으로 힘이 작용하게 되면, 실링용 볼(70)은 도면상 상측으로 이동하여 실링부재(30)에 설치된 O-링(60)과 접촉하여 유로를 차단(실링)한다.
역방향으로 2차로 고압력이 작용하여 유로가 차단된 상태를 나타내고 있는 도 8을 참조하면,
도 7에서 설명한 저압력보다 더 큰 압력인 고압이 실링용 볼(70)에 역방향으로 작용하게 되면, 실링용 볼(70)은 도면상 상측으로 이동하게 되고, 이동한 실링용 볼(70)은 실링부재(30)에 형성된 제3 실링부(35)와 접촉하여 유로를 추가적으로 차단(실링)하게 된다.
이와 같이 본 발명인 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브는, 1차로 실링용 볼(70)이 고무재질의 O-링(60)과 접촉하도록 하며, 2차로 실링용 볼(70)이 실링부재(30)의 제3 실링부(35)와 접촉하도록 함으로써 저압에서는 O-링(60)과 접촉하도록 하고, 고압에서는 제3 실링부(35)와 접촉하여 실링이 이루어진다.
10 : 제1 밸브몸체 11 : 제1 관통홀
12 : 결합용 나사부 13 : 가동부재용 실린더실
14 : 연결용 포트 15 : 제1 실링부
20 : 제2 밸브몸체 21 : 제2 관통홀
22 : 결합용 나사부 23 : 연결용 포트
24 : 실링부재용 설치공간부 25 : 제2 실링부
30 : 실링부재 31 : 제3 관통홀
32 : 제1 실링밑면 33 : 제2 실링밑면
34 : O-링용 설치홈 35 : 제3 실링부
40 : 가동부재 41 : 제4 관통홀
42 : 볼 안착용 실링부 43 : 유로용 홀
50 : 탄성부재
60 : O-링
70 : 실링용 볼

Claims (3)

  1. 유체 또는 기체의 유동이 단일방향으로만 이동하도록 이루어진 금속재질의 실링용 볼을 이용한 체크밸브에 있어서,
    관 형태로 형성되어 유로형성을 하는 제1 관통홀(11)과, 상기 제1 관통홀(11)을 일측에 형성된 결합용 나사부(12)와, 상기 결합용 나사부(12)와 타측인 나사홈이 형성된 연결용 포트(14)와, 상기 제1 관통홀(11) 상인 내부에 형성된 가동부재용 실린더실(13)와, 상기 결합용 나사부(12)와 가동부재용 실린더실(13) 사이에 형성되는 모서리인 단부에 형성된 제1 실링부(15)를 구비하는 금속재질로 이루어진 제1 밸브몸체(10)와;
    상기 제1 밸브몸체(10)의 결합용 나사부(12)와 일단이 나사결합되고, 제1 관통홀(11)과 함께 유로형성을 하는 제2 관통홀(21)과, 상기 제2 관통홀(21)의 일측으로 나사부가 형성된 연결용 포트(23)와, 타측에 형성된 실링부재용 설치공간부(24)와, 상기 실링부재용 설치공간부(24) 내측 모서리인 단부에 형성된 제2 실링부(25)를 구비하는 금속재질로 이루어진 제2 밸브몸체(20)와;
    상기 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)에 각각 구비된 관통홀(11, 21)이 연통할 수 있도록 중앙부분에 형성된 제3 관통홀(31)과, 제2 밸브몸체(20)의 실링부재용 설치공간부(24)에 일부분이 수용되고 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)에 각각 구비된 실링부(15, 25)와 접촉하도록 하여 기밀을 유지시키도록 양단부에 경사면으로 형성된 실링밑면(32, 33)과, 제1 밸브몸체(10)측 방향의 제3 관통홀(31) 단부분에 형성된 O-링용 설치홈(34)과, 상기 O-링용 설치홈(34) 보다 안쪽으로 제3 관통홀(31) 단에 형성된 제3 실링부(35)를 구비하며, 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)의 나사결합시 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20) 사이에 고정설치되는 금속재질로 이루어진 실링부재(30)와;
    상기 제1 밸브몸체(10)와 제2 밸브몸체(20)에 각각 구비된 관통홀(11, 21)이 연통할 수 있도록 중앙부분에 형성된 제4 관통홀(41)과, 상기 제4 관통홀(41) 끝단부에 형성된 볼 안착용 실링부(42)와, 상기 제4 관통홀(41)이 외부와 연통하도록 하는 유로용 홀(43)와, 상기 볼 안착용 실링부(42)와 타측으로 탄성부재(50)의 일측이 삽입되도록 형성된 탄성부재용 설치부(44)가 구비되는 한편, 상기 유로용 홀(43)이 형성된 부분의 외경은 탄성부재용 설치부(44)가 형성된 부분의 외경보다 작게 형성되어 상기 제1 밸브몸체(10)의 가동부재용 공간부(13)에 탄성부재(50)로 지지되게 설치되어 축방향으로 이동하는 가동부재(40)와;
    상기 O-링용 설치홈(34)에 삽입설치되어 위치가 고정되는 O-링(60)과;
    상기 볼 안착용 실링부(42)에 안착되어 실링부재(30) 사이에 위치하는 금속재질로 이루어진 구형상의 실링용 볼(70)을 포함하여,
    1차로 실링용 볼(70)이 고무재질의 O-링(60)과 접촉하도록 하며, 2차로 실링용 볼(70)이 실링부재(30)의 제3 실링부(35)와 접촉하도록 함으로써 저압에서는 O-링(60)과 접촉하도록 하고, 고압에서는 제3 실링부(35)와 접촉하여 실링이 이루어짐을 특징으로 하는 광범위 압력을 위한 2중 실링형태의 체크밸브.
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