KR20010076395A

KR20010076395A - 볼 밸브의 개폐 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010076395A
Application number: KR1020010003218A
Authority: KR
Inventors: 전덕조
Original assignee: 전덕조; 주식회사 세우콘벨
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2001-08-11
Also published as: CN1201104C; JP3455186B2; CN1308196A; JP2001248739A; KR100397759B1

Abstract

본 발명은 밸브 본체의 유체통로상에서 회전작동되어 밸브를 개폐하는 개폐 볼의 기밀을 유지하기 위하여 구비되는 시트의 위치를 개폐 볼의 회전동작 전후에 가변시킴으로써 시트의 편마모를 원천적으로 방지하도록 하여 시트의 수명을 반영구적으로 연장하도록 함과 아울러 밸브의 개폐동작이 용이하게 이루어지도록 한 볼 밸브의 개폐 방법 및 장치에 관한 것으로, 이러한 볼 밸브의 개폐 방법은 시트 및 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드를 상기 개폐 볼의 외면의 회전궤적 범위로부터 간섭을 받지 않도록 가변위치시키는 단계와; 상기 개폐 볼의 정회전에 의해 밸브를 개방하는 단계와; 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드의 가변위치상태에서 상기 개폐 볼을 역회전시키는 단계와; 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드가 원위치로 복귀하여 상기 개폐 볼의 외면에 상기 시트의 내벽이 밀착되어 밸브를 폐쇄시키는 단계를 포함하여 구성한 것이고, 상기 개폐 방법을 구체적으로 구현한 볼 밸브의 개폐 장치는 공압을 이용하여 상기 시트를 가변시키는 장치가 제공가능하고, 또는 상기 밸브 본체, 시트 슬라이드 가이드 및 사이드 커버에 자성체를 구비하여 자력을 이용함으로써 시트를 가변시키는 장치가 제공가능하다.

Description

볼 밸브의 개폐 방법 및 장치{Method and apparatus for opening and closing of ball valve}

본 발명은 볼 밸브(ball valve)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브 본체의 유체통로상에서 회전작동되어 밸브를 개폐하는 개폐 볼의 기밀을 유지하기 위하여 구비되는 시트의 위치를 개폐 볼의 회전동작 전후에 가변시킴으로써 시트의 편마모를 원천적으로 방지하도록 하여 시트의 수명을 반영구적으로 연장하도록 함과 아울러 밸브의 개폐동작이 용이하게 이루어지도록 한 볼 밸브의 개폐 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 볼 밸브는 밸브시트의 재질이 고무, 테프론수지, 이와 유사한 탄성재료로 형성되어 밸브 본체의 내부의 유체통로에 조립되어 있고, 밸브 시트의 내측에 유로가 형성된 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 설치되어 있어 회전축에 액츄에이터를 연결함으로써 액츄에이터의 작동에 의하여 개폐 볼의 유로가 유체통로와 연통되면서 유체통로를 개방하도록 하고 있다.

이러한 볼 밸브에서 개폐 볼이 회전되면서 개폐 볼의 외측면이 부분적으로 밸브시트와 접촉되어 밸브시트의 편마모가 발생됨으로써 개폐 볼과 밸브시트와의 기밀유지가 이루어지지 않아 밸브 자체에 불량이 발생되는 문제가 있다.

따라서 밸브시트의 편마모를 최소화하기 위하여 여러 가지 설계변경을 실시하여 개폐 볼의 외측면과 밸브시트와의 접촉율을 줄이는 방법이 제안되고 있으나, 이러한 기술은 단순히 밸브시크의 편마모를 줄이는데 불과하며, 밸브시트의 편마모를 완전히 배제할 수 없으며, 설계변경에 따른 밸브 전체의 부피가 증대되는 단점이 있다.

또한, 개폐 볼의 외주면에 유체가 점성을 갖고 소정의 두께로 부착된 상태를 유지하게 됨으로써 개폐 볼이 제대로 회전을 하여 유로를 개방하여도 개폐 볼의 외주면에 부착된 유체가 유체의 흐름에 저항으로 작용함으로써 유체의 흐름을 원활하게 하지 못하는 현상을 초래하게 되며, 따라서 볼 밸브의 성능을 제대로 발휘하지 못하게 하는 또 다른 요인으로 작용하는 등의 여러 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 대한민국 특허출원 1999-2467호에 의해 버터플라이 밸브의 밸브시트에 관한 개선된 방안을 제출한 바 있다.

더불어 본 출원인은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 본 발명에서는 볼 밸브의 기밀유지를 위해 구비되는 밸브시트의 수명을 극대화시키려는 목적을 달성하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 볼 밸브의 개폐작동을 보다 작은 힘으로 가능하도록 하여 관련장비의 구동부하를 최소화하려는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 볼 밸브의 개폐방법은 밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 것에 있어서, 상기 시트 및 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드를 상기 개폐 볼의 외면의 회전궤적 범위로부터 간섭을 받지 않도록 가변위치시키는 단계와; 상기 개폐 볼의 정회전에 의해 밸브를 개방하는 단계와; 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드의 가변위치상태에서 상기 개폐 볼을 역회전시키는 단계와; 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드가 원위치로 복귀하여 상기 개폐 볼의 외면에 상기 시트의 내벽이 밀착되어 밸브를 폐쇄시키는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로 상술한 볼 밸브의 개폐방법이 구체적으로 적용되는 볼 밸브의 개폐장치의 일실시예에 의하면, 밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 본체의 일측에 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 양측부로 각각 에어를 공급하는 제1,2 에어 공급로를 형성하고, 상기 제1,2 에어 공급로를 연통하여 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립함과 아울러 상기 환상의 에어 통로는 상기 밸브 본체에 조립되는 오링에 의하여 시트와의 기밀을 유지하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 볼 밸브의 다른 실시예에 의하면, 밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 본체의 일측에 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 일측에는 에어를 공급하는 에어 공급로를 형성하고, 상기 에어 공급로를 연통하여 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립함과 아울러 상기 시트 슬라이드 가이드의 타측부와 이에 대응되는 사이드 커버의 내측부에는 서로 동일한 극성을 마주하도록 다수개의 영구자석을 원주상에 설치한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 볼 밸브의 또 다른 실시예에 의하면, 밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서, 상기 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립하고, 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 양측부에 다수개의 영구자석을 서로 인접되는 영구자석이 서로 극성이 다른 방향으로 원주상에 설치함과 아울러 상기 영구자석과 대응되는 상기 밸브 본체의 외측면과 상기 사이드 커버의 내측면에 각각 다수개의 영구자석을 서로 인접되는 영구자석이 서로 극성이 다른 방향으로 원주상에 설치하며, 상기 시트 슬라이드 가이드의 외주면에 피니언을 형성하고, 상기 시트 슬라이드 가이드의 상측에는 피니언과 치합되는 래크를 구비하며, 상기 래크에 실린더를 연결 설치하여 상기 실린더의 구동으로 시트 슬라이드 가이드를 소정의 각도로 회전시켜 상기한 영구자석의 작용에 의해 상기 시트를 가변시키도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 장기간 반복적으로 개폐 볼을 개폐시키는 동작중에 발생되는 시트의 편마모를 원천적으로 방지하여 기밀유지를 위한 시트의 수명을 반영구적으로 지속시키고, 또한 밸브의 개폐작동에 요구되는 힘이 매우 작아지기 때문에 밸브의 개폐가 용이해짐은 물론 개폐시의 오작동을 방지함으로써 제품의 신뢰도를 극대화시킬 뿐만 아니라 개폐 볼의 외주면에 소정의 두께로 부착된 유체를 얇게 깍아내리도록 하여 유체의 흐름에 따른 저항 요소를 없앰으로써 유체의 흐름을 보다 원활하게 하는 이점이 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 밸브의 구성도로서,

도 1은 분해사시도.

도 2는 측면도.

도 3은 정면도.

도 4는 밸브 본체의 단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명 볼 밸브 장치의 동작도로서,

도 5는 밸브 폐쇄시의 상태도.

도 6은 밸브 개방시의 상태도.

도 7a 내지 7c는 본 발명의 작동과정의 발췌 확대도로서,

도 7a는 개폐 볼과 시트가 밀착된 상태도.

도 7b는 시트가 가변되어 개폐 볼의 회전궤적 밖으로 이격된 상태도.

도 7c는 개폐 볼이 회전된 개방 상태도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 변형예에 의한 구성도.

도 9 내지 도 11a,b,c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 볼 밸브의 구성을 보인 것으로,

도 9는 분해 사시도.

도 10은 결합 상태 단면도.

도 11a는 개폐 볼과 시트가 밀착된 상태도.

도 11b는 시트가 가변되어 개폐 볼의 회전궤적 밖으로 이격된 상태도.

도 11c는 개폐 볼이 회전된 개방 상태도.

도 12 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예의 구성도로서,

도 12는 분해사시도.

도 13은 정면도.

도 14는 측면도.

도 15a 내지 15c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작동과정의 발췌 확대도로서,

도 15a는 개폐 볼과 시트가 밀착된 상태도.

도 15b는 시트가 가변되어 개폐 볼의 회전궤적 밖으로 이격된 상태도.

도 15c는 개폐 볼이 회전된 개방 상태도.

도 16 및 도 17a,b,c는 본 발명의 또 다른 실시예의 구성도로서,

도 16은 분해 사시도.

도 17a는 개폐 볼과 시트가 밀착된 상태도.

도 17b는 시트가 가변되어 개폐 볼의 회전궤적 밖으로 이격된 상태도.

도 17c는 개폐 볼이 회전된 개방 상태도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

10 ; 밸브 본체 20 ; 개폐 볼

21,22 ; 제1,2 에어 공급로 23 ; 환상의 유체통로

24,25 ; 제1,2 에어 파이프 26 ; 솔레노이드 밸브

30 ; 미드커버 40 ; 시트

50 ; 시트 슬라이드 가이드 51 ; 피니언

60 ; 사이드 커버 70 ; 오일

81,82 ; 회전축 90 ; 액츄에이터

100 ; 래크 110 ; 공압 실린더

200 ; 스크레이퍼 201 ; 내측단부

220 ; 누유 확인공

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부도면에서 도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 볼 밸브 장치의 구성을 보인 도면이고, 도 5 내지 도 7은 볼 밸브 장치의 동작을 보인 도면으로서, 각 도면을 참조하여 본 발명의 방법 및 장치의 구성과 동작을 설명한다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 중앙에 유체통로(11)가 형성된 밸브 본체(10)와, 밸브 본체(10)의 내부에 구비되어 내부의 유로(20a)와 연통 또는 차단되어 유체통로(11)를 개폐하는 개폐 볼(20)과, 개폐 볼(20)의 후방에 결합되는 미드커버(30)와, 개폐 볼(20)의 전후방에 각각 소정 거리만큼 이격된 상태로 결합되는 시트(40)들과, 시트(40)들의 각각의 전후방에 결합되어 시트(40)의 위치를 가이드하는 시트 슬라이드 가이드(50)들과, 시트 슬라이드 가이드(50)들의 각각 전후방에 결합되는 사이드 커버(60)들로 구성되어 있다. 시트 슬라이드가이드(50)와 사이드 커버(60) 사이에는 적어도 1개 이상의 오링(70);(27)(28)(29)들이 개재되어 있다.

밸브 본체(10)의 상하부에는 개폐 볼(20)의 회전축을 구성하는 상하부 스템(stem)(81)(82)이 결합되어 있고, 각각 상하부 스템(81)(82)의 회전이 가능하도록 부시 베어링(83)(84)과, 누수를 방지하기 위한 오링(85)(86)이 결합되어 있다. 또한, 최상단에는 개폐 볼(20)의 스템(81)(82)을 회전시키기 위한 액츄에이터(90)가 고정되는 마운팅 플레이트(87)가 고정되어 있다.

한편, 밸브 본체(10)의 내벽에는 2개소의 이물질 배출공(12)(13)이 천공되어 있어 주기적으로 밸브 본체(10) 내부에 침적되는 이물질을 용이하게 배출가능하도록 한다.

이와 같이 밸브 본체(10)에 미드커버(30) 및 사이드 커버(60)가 결합된 상태에서 밸브 본체(10)의 상측에는 시트(40) 및 시트 슬라이드 가이드(50)의 양측으로 제1 에어 공급로(21) 및 제2 에어 공급로(22)가 형성되어 있고, 제1,2 에어 공급로

(21)(22)가 연통되는 환상의 에어 통로(23)가 형성되어 있다. 제1,2 에어 공급로(21)(22)는 별도의 에어 공급원인 에어펌프(미도시)와 각각 에어 파이프

(24)(25)로 연결되어 있다. 제1,2 에어 공급로에 연결된 제1,2 에어 파이프

(24)(25)의 분기점에는 솔레노이드밸브(26)가 구비되어 있어 에어의 공급 방향을 절환시키도록 한다.

이때, 시트(40)는 시트 슬라이드 가이드(50)에 의해 지지되어 있는 상태에서 개폐 볼(20)과 소정의 이격거리(L)를 갖고 조립되는 것이며, 환상의 에어 통로(23)는 복수개의 오링(27)(28)(29)에 의하여 시트(40)와 기밀을 유지하도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 볼 밸브 장치의 개폐 동작인 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 볼 밸브에서 최초 밸브가 닫힌 상태는 도 7a에 도시한 바와 같이, 제1 에어 파이프(24)를 통해 제1 에어공급(21)로 측으로 에어가 공급되는 상태이기 때문에 시트 슬라이드 가이드(50)는 시트(40)를 개폐 볼(20)측으로 밀고 있는 상태이며, 따라서 시트 슬라이드 가이드(50)는 사이드 커버(60)와 소정 이격거리(L)만큼 떨어져 있는 상태이다.

이 상태에서 밸브의 개방동작은 먼저 솔레노이드 밸브(26)가 작동되어 에어의 공급방향을 전환시켜 줌으로써 제2 에어 파이프(25)를 통해 제2 에어 공급로

(22)에 에어가 공급된다. 제2 에어 공급로(22)로 공급된 에어는 환상의 에어 통로(23)에 연통되어 각각의 시트 슬라이드 가이드(50)를 반대방향으로 밀어주게 된다.

따라서 도 7b에 도시된 바와 같이, 시트 슬라이드 가이드(50)에 지지결합되어 있는 시트(40)는 개폐 볼(20)의 외면(20b)과 이격거리(L)만큼 이격되어 외측방향으로 이동됨으로써 개폐 볼(20)의 외면의 회전궤적 범위 밖에 위치하게 된다.

이처럼 개폐 볼(20)과 시트(40)가 이격된 상태에서 액츄에이터(90)의 구동에 의해 회전축을 이루는 스템(81)(82)이 회전되어 개폐 볼(20)이 시트(40)의 내벽과 전혀 간섭 없이 정회전되면서 도 6 및 도 7c에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(10)의 유체통로(11)를 개방하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 볼 밸브의 밸브 폐쇄 동작은 시트(40)가 가변된 상태(외측으로 이탈된 상태)에서 스템(81)(82)이 역회전되어 개폐 볼(20)이 역회전되면, 개폐 볼(20)의 외면이 밸브 본체(10)의 유체통로(11)를 차단하게 된다.

이후 곧바로 솔레노이드 밸브(26)가 에어의 방향을 절환시켜 제2 에어 파이프(25)로 공급되던 에어는 차단되고, 제1 에어 파이프(24)를 통해 제1 에어 공급로(22)측으로 에어가 공급됨으로써 시트 슬라이드 가이드(50)가 밸브 본체(11)의 내측방향으로 이동되며, 시트 슬라이드 가이드(50)에 지지결합된 시트(40)가 회전된 개폐 볼(20)의 외면에 밀착되면서 도 5 및 도 7a에서와 같이, 밸브의 폐쇄상태를 유지하게 되는 것이다.

또한, 볼 밸브의 개방동작시 개폐 볼(20)의 유로(20a)가 밸브 본체(10)의 유체통로(11)측으로 노출되기 시작하면서 개폐 볼(20)의 외면(20b)과 밸브 본체(10)의 내벽사이로 유체가 유입됨으로써 개폐 볼(20)과 밸브 본체(10) 사이에는 유체에 포함된 이물질이 잔류하게 되는 현상이 발생된다. 이러한 이물질은 반복되는 밸브의 개폐동작에 의해 개폐 볼(20)과 밸브 본체(10)의 사이에 남아 있게 됨으로써 밸브의 개폐동작에 장애물로 작용되는 것이다.

따라서 본 발명 볼 밸브에서는 이러한 이물질을 제거하기 위하여 밸브 본체

(10)에 2개소의 이물질 배출공(12)(13)이 천공되어 있어 외부로부터 용이하게 개폐 볼(20)과 밸브 본체(10)의 사이에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있게 된다.

상술한 일실시예의 변형예로서 도 8에 도시한 바와 같이, 시트 슬라이드 가이드(50)의 외주면의 원주상에 영구자석(M1)을 다수개 설치하고, 사이드 커버(60)의 내주면 가장자리에 상기 영구자석(M1)과 각각 대응되는 위치에 다수개의 영구자석(M2)을 설치한다. 이때 서로 마주보는 영구자석(M1)(M2)은 대응부위의 극성이 서로 동일한 극성을 갖도록 영구자석(M1)(M2)을 설치하며 대략 48개의 영구자석

(M1)(M2)을 원주상으로 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명 일실시예의 변형예는 사이드 커버(60)에서 제1 에어 공급로를 배제하고, 환상의 에어 통로(23)측으로 노출되도록 영구자석(M2)을 설치하며, 이에 대응되는 시트 슬라이드 가이드(50)의 외측면에는 영구자석(M2)과 동일한 극성이 대응되도록 영구자석(M1)을 설치함으로써 영구자석(M1)(M2)끼리의 반발력에 의해 시트 슬라이드 가이드(50)가 개폐 볼(20)측으로 밀착하여 유체통로를 차단하도록 한다.

이러한 유체통로의 폐쇄 방식은 밸브가 장시간 닫힌 상태에서 시트 슬라이드 가이드(50)가 계속적인 공압을 이용하여 폐쇄된 상태의 개폐 볼(20)과 밀착된 상태를 유지하는 경우에 원천적으로 공급되는 공압이 감소되거나, 공급압력이 차단되는 상황이 발생되더라도 완전 밀폐 상태를 유지할 수 있어 긴급 비상사태 발생에 대처할 수 있다는 효과가 있다.

한편, 도 9 내지 도 11a,b,c는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 것으로, 볼 밸브의 양측단부에 설치되는 사이드 커버(60)의 외측면에 소정의 형상을 갖는 스크레이퍼(scraper)(200)를 복수개의 볼트(210)로 각각 체결 고정하되, 상기 스크레이퍼(200)의 내측단부(201)가 개폐 볼(20)의 외면(20b)에 대하여 소정의 간격이 유지되도록 구성한 것이다.

또한, 양측의 사이드 커버(60)에는 에어 통로(23)로 유체가 유입되는 경우, 이를 외부에서 확인이 가능하도록 누유 확인공(220)이 각각 형성되어 있다.

상기한 스크레이퍼(200)와 누유 확인공(220) 이외의 구성은 앞에서 설명한 본 발명의 일실시예와 동일한 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성에 대하여는 동일 부호를 부여하기로 한다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 11a에 도시한 바와 같이, 볼 밸브가 닫힌 상태에서 솔레노이드 밸브(26)의 구동으로 제2 에어 파이프(25)를 통해 제2 에어 공급로(22)에 에어가 공급되며, 제2 에어 공급로(22)로 공급된 에어는 환상의 에어 통로(23)에 연통되어 각각의 시트 슬라이드 가이드(50)를 반대방향으로 밀어주게 된다.

따라서 도 11b에 도시된 바와 같이, 시트 슬라이드 가이드(50)의 시트(40)가 개폐 볼(20)의 외면(20b)과 이격거리(L)만큼 이격되어 외측방향으로 이동됨으로써 개폐 볼(20)의 외면의 회전궤적 범위 밖에 위치하게 된다.

이 후, 액츄에이터(90)의 구동에 의해 회전축을 이루는 스템(81)(82)이 회전되어 개폐 볼(20)이 시트(40)의 내벽과 전혀 간섭 없이 정회전되면서 도 11c에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(10)의 유체통로(11)를 개방하게 되는 바, 이 때 양측 사이드 커버(60)에는 스크레이퍼(200)가 각각 고정되어 있고, 그 스크레이퍼(200)의 내측단부(201)가 개폐 볼(20)을 향하여 소정의 간격을 두고 배치되어 있으므로, 개폐 볼(20)의 외주면에 유체의 흐름을 방해할 정도로 두꺼운 두께로 유체가 부착되어 있을 경우, 개폐 볼(20)이 회전되는 동작으로 개폐 볼(20)의 유체가 스크레이퍼(200)의 내측단부(201)에 의하여 깍이게 되는 것이다.

스크레이퍼(200)의 내측단부(201)는 항시 개폐 볼(20)로부터 일정간격이 유지된 상태를 유지하게 되므로 개폐 볼(20)의 외주면에 부착된 유체의 높이를 낮추게 하는 역할만 할 뿐, 개폐 볼(20)에 부딪혀 손상을 입히지는 않는다.

사이드 커버(60)에는 에어 통로(23)와 통하는 누유 확인공(220)이 형성되어 있으므로, 에어 통로(23)에 유체가 스며드는 경우, 외부에서 누유를 용이하게 확인하여 이에 따른 조치를 신속하게 수행하도록 한다.

도 8에 도시한 본 발명의 실시예에 대한 변형예에서도 사이드 커버(60)에 스크레이퍼(200)를 설치하고, 누유 확인공(220)을 형성하게 되는 바, 이에 따른 기술적 구성 및 작용이 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 시트의 위치가변 동작을 자력을 이용하는 방식이 제공가능하다.

이러한 실시예는 도 12 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(10)의 양측부에 영구자석(M'4)과, 이에 대응되는 시트 슬라이드 가이드(50)의 내측면의 원주상으로 영구자석(M'3)을 다수 개 설치하고, 양측 사이드 커버(60)의 내측면에 영구자석(M'2)과 이에 대응되는 시트 슬라이드 가이드(50)의 외측면의 원주상으로 영구자석(M'1)을 다수개 설치한다.

이 때, 원주상으로 설치되는 영구자석(M'1,M'2,M'3,M'4)들은 인접된 영구자석의 설치방향이 서로 극성이 다른 방향 즉, N극과 S극을 교대로 배치하며, 대략 48개의 영구자석을 설치하도록 한다.

또한, 시트 슬라이드 가이드(50)의 외주면에는 피니언(51)을 형성하고, 시트 슬라이드 가이드(50)의 상측에는 피니언(51)과 치합되는 래크(100)를 구비하며, 래크(70)를 구동시킬 수 있는 구동수단으로서 공압 실린더(110)를 구비하여 이 공압 실린더(110)에 에어 파이프(24)(25)를 연결한다.

이와 같이 구성되는 본 발명 다른 실시예의 동작을 설명한다.

본 발명에 의한 다른 실시예에 의한 볼 밸브에서 최초 밸브가 닫힌 상태는 도 15a에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(10) 측의 영구자석(M'4)과 시트 슬라이드 가이드(50)의 내측면에 설치된 영구자석(M'3)간에는 인력이 발생되고, 시트 슬라이드 가이드(50)의 외측면에 설치된 영구자석(M'1)과 사이드 커버(60)에 설치된 영구자석(M'2)간에는 척력이 발생됨으로써 시트 슬라이드 가이드(50)는 시트(40)를 개폐 볼(20)측으로 밀고 있는 상태이며, 따라서 시트 슬라이드 가이드(50)는 사이드 커버(60)와 소정 이격거리(L)만큼 떨어져 있는 상태이다.

이 상태에서 밸브의 개방동작은 솔레노이드 밸브(26)가 작동되어 에어가 제2 에어 파이프(25)를 통해 공압 실린더(110)에 공급되어 실린더(110)의 추력에 의해 래크(100)를 소정 피치만큼 이동시키게 된다. 이 때 이동되는 피치의 길이는 인접한 영구자석 간의 간격에 해당된다. 래크(100)의 이동에 의해 래크(100)와 치합된 피니언(51)이 형성된 시트 슬라이드 가이드(50)는 1피치 회전된다. 이처럼 시트 슬라이드 가이드(50)가 1피치 회전되면 시트 슬라이드 가이드(50)의 내외측면에 설치된 영구자석의 위치가 이동됨으로써 도 15b에 도시된 바와 같이, 극성이 전환된 영구자석(M'3)(M'1)이 밸브 본체(10) 및 사이드 커버(60)의 영구자석(M'4)(M'2)과 마주보게 된다.

따라서 밸브 본체(10)의 영구자석(M'4)과 시트 슬라이드 가이드(50) 내측면의 영구자석(M'3) 사이에는 척력이 작용되고, 시트 슬라이드 가이드(50) 외측면의 영구자석(M'1)과 사이드 커버의 영구자석(M'2) 사이에는 인력이 작용됨으로써 시트 슬라이드 가이드(50)가 외측으로 이동되며, 시트 슬라이드 가이드(50)에 지지결합되어 있는 시트(40)는 개폐 볼(20)의 외면(20b)과 이격거리(L)만큼 이격됨으로써 개폐 볼(20)의 외면의 회전궤적 범위 밖에 위치하게 된다.

이처럼 개폐 볼(20)과 시트(40)가 이격된 상태에서 액츄에이터(90)의 구동에 의해 회전축(81)(82)이 회전되어 개폐 볼(20)이 시트(40)의 내벽과 전혀 간섭 없이 정회전되어 도 15c에서와 같이, 밸브 본체의 유체통로(11)를 개방하게 되는 것이다.

볼 밸브의 밸브 폐쇄 동작은 시트(40)가 가변된 상태(외측으로 이탈된 상태)에서 스템(81)(82)이 역회전되어 개폐 볼(20)이 역회전되면, 개폐 볼(20)의 외면(20b)이 밸브 본체의 유체통로(11)를 우선적으로 차단하게 되며, 솔레노이드 밸브(26)가 에어의 방향을 절환시켜 제2 에어 파이프(25)로 공급되던 에어는 차단되고, 제1 에어 파이프(24)를 통해 공압 실린더(110)측에 반대방향으로 에어가 공급됨으로써 래크(100)가 반대방향으로 이동되면, 이에 따라 시트 슬라이드 가이드

(50)가 역방향으로 소정의 피치만큼 회전되면 시트 슬라이드 가이드(50)의 내외측면에 설치된 영구자석(M'3)(M'1)의 위치가 변경되면서 밸브 본체(10) 및 사이드 커버(60)의 영구자석(M'4)(M'2)들과 작용되던 인력 및 척력이 전환되어 시트 슬라이드 가이드(50)는 밸브 본체(11)의 내측방향으로 이동되며, 시트 슬라이드 가이드

(50)에 지지결합된 시트(40)가 회전된 개폐 볼(20)의 외면(20b)에 밀착되면서 도 15a에서와 같이, 밸브의 폐쇄상태를 유지하게 되는 것이다.

이와 같이 자력을 이용하여 볼 밸브의 시트(40) 위치를 가변시키는 방식은 볼 밸브의 개방된 상태 또는 폐쇄된 상태가 장기간 지속되더라도 동일한 상태를 외부의 환경변화에 관계없이 유지시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

한편, 도 16 및 도 17a,b,c는 앞에서 설명한 본 발명의 또 다른 형태의 볼 밸브 개폐장치에 스크레이퍼(200) 및 누유 확인공(220)의 구성을 부가한 형태이며, 스크레이퍼(200) 및 누유 확인공(220)에 대한 기술적 구성 및 작용은 앞에서 설명한 내용과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의한 볼 밸브의 개폐 방법 및 장치는 상세한 설명에 설명되고 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 청구항 및 그 종속항의 창작적 개념의 정신으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가해질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 볼 밸브 개폐방법 및 장치에 의하면 장기간 반복적으로 개폐 볼을 개폐시키는 동작중에 발생되는 시트의 편마모를 원천적으로 방지하도록 함으로써 기밀유지를 위한 시트의 수명을 반영구적으로 지속시키는 효과가 있다.

아울러 밸브의 개폐작동에 요구되는 힘이 매우 작아지기 때문에 밸브의 개폐가 용이해짐은 물론 개폐시의 오작동을 방지하는 이점도 있어 제품의 신뢰도를 극대화시키는 효과가 있는 것이다.

또한, 개폐 볼의 외주면에 소정의 두께로 부착된 유체를 얇게 깍아내리도록 하여 유체의 흐름에 따른 저항 요소를 없앰으로써 유체의 흐름을 보다 원활하게 하며, 결과적으로 볼 밸브의 성능 향상에 기여하는 또 다른 효과를 구유할 수 있다.

Claims

밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 것에 있어서,

상기 시트 및 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드를 상기 개폐 볼의 외면의 회전궤적 범위로부터 간섭을 받지 않도록 가변위치시키는 단계와;

상기 개폐 볼의 정회전에 의해 밸브를 개방하는 단계와;

상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드의 가변위치상태에서 상기 개폐 볼을 역회전시키는 단계와;

상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드가 원위치로 복귀하여 상기 개폐 볼의 외면에 상기 시트의 내벽이 밀착되어 밸브를 폐쇄시키는 단계로 구성함을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐 방법.
밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서,

상기 밸브 본체의 일측에 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 양측부로 각각 에어를 공급하는 제1,2 에어 공급로를 형성하고, 상기 제1,2 에어 공급로를 연통하여 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립함과 아울러 상기 환상의 에어 통로는 상기 밸브 본체에 조립되는 오링에 의하여 시트와의 기밀을 유지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 2 항에 있어서,

상기 밸브 본체에는 상기 개폐 볼과 밸브 본체의 내벽 사이에 잔류하는 이물질을 외부로 배출하기 위한 이물질 배출공이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 2 항에 있어서,

상기 사이드 커버의 외측면에 상기 개폐 볼과 소정의 간격이 유지된 상태로 연장되는 스크레이퍼가 각각 고정되어 상기 개폐 볼의 회전 동작으로 그 외면에 부착된 유체를 깍아내도록 구성한 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이드 커버에 에어 통로와 통하는 누유 확인공이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서,

상기 밸브 본체의 일측에 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 일측에는 에어를 공급하는 에어 공급로를 형성하고, 상기 에어 공급로를 연통하여 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립함과 아울러 상기 시트 슬라이드 가이드의 타측부와 이에 대응되는 사이드 커버의 내측부에는 서로 동일한 극성을 마주하도록 다수개의 영구자석을 원주상에 설치한 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 6 항에 있어서,

상기 사이드 커버의 외측면에 상기 개폐 볼과 소정의 간격이 유지된 상태로 연장되는 스크레이퍼가 각각 고정되어 상기 개폐 볼의 회전 동작으로 그 외면에 부착된 유체를 깍아내도록 구성한 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 사이드 커버에 에어 통로와 통하는 누유 확인공이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
밸브 본체의 유체통로에서 시트가 사이드 커버에 의하여 지지되어 조립되고, 상기 시트의 내벽에는 개폐 볼이 회전축에 의하여 회전가능하게 조립되되, 상기 회전축에 조립된 액츄에이터의 작동에 의하여 상기 개폐 볼이 정,역회전되어 상기 개폐 볼의 유로가 밸브 본체의 유체통로와 연통 또는 차단되면서 밸브를 개방 또는 폐쇄하도록 하는 볼 밸브 장치에 있어서,

상기 밸브 본체에 환상으로 형성되는 에어 통로를 구비하여 상기 환상의 에어 통로에 상기 시트 및 시트 슬라이드 가이드를 밸브 본체와 소정의 이격거리를 갖고 조립하고, 상기 시트가 지지결합되는 시트 슬라이드 가이드의 양측부에 다수개의 영구자석을 서로 인접되는 영구자석이 서로 극성이 다른 방향으로 원주상에 설치함과 아울러 상기 영구자석과 대응되는 상기 밸브 본체의 외측면과 상기 사이드 커버의 내측면에 각각 다수개의 영구자석을 서로 인접되는 영구자석이 서로 극성이 다른 방향으로 원주상에 설치하며, 상기 시트 슬라이드 가이드의 외주면에 피니언을 형성하고, 상기 시트 슬라이드 가이드의 상측에는 피니언과 치합되는 래크를 구비하며, 상기 래크에 실린더를 연결 설치하여 상기 실린더의 구동으로 시트 슬라이드 가이드를 소정의 각도로 회전시켜 상기한 영구자석의 작용에 의해 상기 시트를 가변시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 9 항에 있어서,

상기 사이드 커버의 외측면에 상기 개폐 볼과 소정의 간격이 유지된 상태로 연장되는 스크레이퍼가 각각 고정되어 상기 개폐 볼의 회전 동작으로 그 외면에 부착된 유체를 깍아내도록 구성한 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 사이드 커버에 에어 통로와 통하는 누유 확인공이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 개폐장치.