KR20090130639A - 가공성이 향상된 구면 밸브 부재에 의하여 개폐되는 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구면을 구비한 밸브 부재를 포함하는 밸브에 관한 것으로, 밸브 챔버를 구비하고, 상기 밸브 챔버와 연통되는 제1유로와 제2유로를 구비한 밸브 몸체와; 상기 제1유로와 상기 제2유로를 서로 연통시키는 개방 위치와, 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않도록 막는 폐쇄 위치에 위치할 있도록 이동 가능하게 상기 밸브 챔버 내에 설치된 밸브 부재와; 상기 밸브 부재가 폐쇄 위치에 있는 때에, 상기 제1유로, 상기 제2유로 중 어느 하나 이상과 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 접촉하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 차단하도록 상기 밸브 부재에 고정되는 제1접촉 부재를 포함하여 구성되어, 상대적으로 큰 체적을 갖는 밸브 부재가 직접 접촉하여 유로를 밀폐시키는 접촉면을 형성하는 대신에, 별도로 작게 제작되어 밸브 부재에 결합되는 제1접촉 부재가 접촉하여 유로를 차단하도록 구성함에 따라, 무겁고 부피가 큰 밸브 부재 전체를 정밀하게 가공해야 하고 이에 따라 밸브 부재의 가공이 까다로와 가공 불량률이 높아지는 문제점을 해결할 수 있으며, 작게 제작되는 제2접촉 부재를 정밀 가공하여 밸브의 폐쇄 상태에서 유로를 보다 효과적으로 차단함으로써, 보다 신뢰성 있는 개폐 동작을 구현할 수 있는 밸브를 제공한다.

밸브, 구면, 제1접촉 부재, 가공성, 표면, 분리 제작

Description

가공성이 향상된 구면 밸브 부재에 의하여 개폐되는 밸브{VALVE HAVING SPHERIC OPENING/CLOSING MEANS WITH EASY MANUFACTURING}

본 발명은 가공성이 향상된 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브 부재의 구면이 유로를 막아 차단하는 것에 의하여 유동을 선택적으로 차단하는 밸브에 있어서, 밸브의 폐쇄 상태에서 유로를 기밀하게 밀폐시키는 접촉면을 보다 엄격한 공차 범위를 유지하면서 보다 용이하게 제작할 수 있도록 하고, 이와 동시에 보다 저렴하게 제조할 수 있도록 하는 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 2개 이상의 배관에 연결되어 배관에 연결되는 유로를 선택적으로 개폐하는 것에 의하여 유체의 흐름을 제어하는 수단으로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 밸브는 유로를 개폐하기 위하여 밸브 몸체 내부에 2개 이상의 유로와 연통되는 밸브 챔버 내에 밸브 부재가 회전하게 설치되어, 밸브 부재의 회전에 의하여 유로를 선택적으로 개폐하도록 작동한다.

밸브 부재의 형태에 따라, 밸브는, 판형상의 밸브 부재로 유로를 개폐하는 버터플라이 밸브와, 구면을 갖는 형상의 밸브 부재로 유로를 개폐하는 볼 밸브 또 는 세그먼트 볼 밸브 등으로 나뉜다. 종래에는 쉽고 저렴하게 제조할 수 있는 버터플라이 밸브가 널리 사용되었으나, 최근에는 씰링 효과가 높은 볼 밸브 또는 세그먼트 볼 밸브가 널리 사용되는 추세에 있다. 여기서, 볼 밸브는 밸브 부재의 형상이 구형으로 형성된 것이고, 세그먼트 볼 밸브는 밸브 부재가 구형의 일부 형상(예를 들어, 반구형)로 형성된 밸브를 말한다.

볼 밸브는 중앙을 관통하는 유로가 형성된 구형 볼이 밸브 부재로서 밸브 몸체의 밸브 챔버 내에 설치되어, 개방 상태에서는 볼에 형성된 관통공을 통해 유로를 서로 연통시키고, 폐쇄 상태에서는 볼이 개방 상태로부터 회전하여 볼의 구면으로 유로를 막아 차단시키도록 구성된다. 이 때, 폐쇄 상태에서 밀봉 성능을 향상시키기 위하여, 밸브 부재의 주변에 시트가 설치되고, 시트와 밸브 부재의 사이에는 선택적으로 나일론 재질의 밀봉링이 개재될 수 있다.

마찬가지로 세그먼트 볼 밸브는 폐쇄 상태에서는 밸브 부재의 구면으로 유로를 막아 차단하고, 개방 상태에서는 밸브 부재를 회전시켜 유로를 연통시키는 것에 의하여 개방하도록 작동한다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 구면을 갖는 밸브 부재를 채용한 종래의 세그먼트 볼 밸브(1)는 제1유로(88) 및 제2유로(99)와 연통되는 밸브 챔버(10a)를 구비한 밸브 몸체(10)와, 밸브 몸체(10)의 내부에 회동 가능하게 설치되어 제1유로(88)와 제2유로(99)를 선택적으로 개폐하는 중공 반구형 밸브 부재(20)와, 밸브 몸체(10)의 하부에 밸브 부재(20)의 하부 구멍(20a)에 치합 삽입되어 회전을 안내하는 회전축(32)이 밸브 몸체(10)에 고정하는 플레이트(31)에 일체로 결합된 형태 로 형성된 회전 지지부(30)와, 밸브 몸체(10)에 결합되어 밸브 챔버(10a)와 제1유로(88)를 형성하는 연결 몸체(40)와, 밸브 부재(20)의 상부 구멍(20c)에 치합 삽입된 상태로 도면부호 50d로 표시된 방향으로 밸브 부재(20)를 회전시켜 제1유로(88)와 제2유로(99)를 선택적으로 상호 연통시키도록 조작하는 개폐 조작부(50)를 포함하여 구성된다.

도1에 도시된 밸브(1)의 폐쇄 상태에서는, 밸브 부재(20)의 곡면(20b)이 밸브 몸체(10)에 삽입되는 밀봉링(11)과 원주 방향을 따라 폐곡선 형태로 접촉(11a)하여 밀폐시킴으로써,제1유로(88)와 제2유로(99)를 차단시킨다. 그리고, 밸브(1)의 개방 상태에서는, 도1에 도시된 밸브 부재(20)가 도면부호 50d로 표시된 방향으로 약 90도 회전하여, 밸브 부재(20)의 곡면(20b)과 밀봉링(11) 사이로 제1유로(88)와 제2유로(99)가 연통된다.

이 때, 밸브(1)의 폐쇄 상태에서 기밀성을 유지하기 위해서는, 밸브 부재(20)의 구면(20b)과 밀봉링(11)의 사이가 틈새없이 완전한 밀봉 상태로 유지되어야 한다. 따라서, 밸브 부재(20)의 구면(20b)은 엄격한 공차 관리 하에서 정밀 가공된다. 그러나, 밸브 부재(20)의 구경이 약 200mm 내지 300mm 이상으로 커지는 경우에는, 밸브 부재(20)의 자중이 무거워 구면 가공 중에 취급이 까다로울 뿐만 아니라, 기밀성 있는 밀봉 성능을 구현하기 위한 엄격한 공차로 균일하게 가공되는 것이 매우 어려워 가공 불량률이 높아지는 문제점이 있었다.

이 뿐만 아니라, 수많은 개폐가 수반되는 장시간 동안의 사용 이후에도 밸브 부재(20)가 밀봉링(11)의 기밀성을 유지하기 위해서는 충분한 경도를 가지면서 매끄럽고 부식되지 않은 표면으로 유지되어야 한다. 즉, 장시간 동안의 신뢰성있는 밀봉 성능을 구현하기 위해서는 경도와 강도가 우수하고 내부식성이 높은 재질(예컨대, 스텐레스 재질)로 제작되어야 한다. 그러나, 이와 같은 재질로 커다란 밸브 부재(20)를 제작하는 것은 높은 재료비의 부담을 감수해야 할 뿐만 아니라, 구면 가공을 행하면서 유로를 폐쇄시키는 접촉면의 엄격한 표면특성을 얻도록 가공하는 것은 매우 까다로운 문제점도 있었다.

따라서, 밸브 부재(20)와 밀봉링(11)의 사이에 기밀성을 장시간동안 신뢰성있게 유지할 수 있도록 하면서, 동시에 보다 용이하게 가공하여 제작함으로써 불량률을 낮추고, 제조 비용을 절감시키는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 밸브 부재의 구면이 유로를 막아 차단하는 것에 의하여 유동을 선택적으로 차단하는 밸브에 있어서, 밸브의 폐쇄 상태에서 유로를 기밀성있게 밀폐시킬 수 있도록 함과 동시에, 이에 요구되는 가공 정밀도를 높여 보다 신뢰성있는 개폐 동작을 구현하고 저렴하며 용이하게 제작할 수 있는 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 가공 시간이 오래 소요되는 고가의 고경도 재료의 양을 줄여 밸브의 제작 시간 및 제작 비용을 줄이는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 저렴한 비용으로 제작하면서도 충분한 내구 수명을 갖도록 함으로써 보다 긴 수명동안 신뢰성있게 유로를 개폐할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 밸브 챔버를 구비하고, 상기 밸브 챔버와 연통되는 제1유로와 제2유로를 구비한 밸브 몸체와; 상기 제1유로와 상기 제2유로를 서로 연통시키는 개방 위치와, 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않도록 막는 폐쇄 위치에 위치할 있도록 이동 가능하게 상기 밸브 챔버 내에 설치된 밸브 부재와; 상기 밸브 부재가 폐쇄 위치에 있는 때에, 상기 제1유로, 상기 제2유로 중 어느 하나 이상과 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 접촉하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 차단하도록 상기 밸브 부재에 고정되는 제1접촉 부재와; 상기 제1접촉 부재와 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 접촉하도록 상기 제1유로, 상기 제2유로 중 어느 하나 이상에 설치된 제2접촉 부재를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브를 제공한다.

이를 통해, 상대적으로 큰 체적을 갖는 밸브 부재가 직접 접촉하여 유로를 밀폐시키는 접촉면을 형성하는 대신에, 별도로 작게 제작되어 밸브 부재에 결합되는 제1접촉 부재가 접촉하여 유로를 차단하도록 구성함에 따라, 무겁고 부피가 큰 밸브 부재 전체를 정밀하게 가공해야 하고 이에 따라 밸브 부재의 가공이 까다로와 가공 불량률이 높아지는 문제점을 해결할 수 있으며, 작게 제작되는 제2접촉 부재 를 정밀 가공하여 밸브의 폐쇄 상태에서 유로를 보다 효과적으로 차단함으로써, 보다 신뢰성 있는 개폐 동작을 구현할 수 있게 된다.

한편, 밸브의 반복적인 개폐에 따른 피로 하중에 견디면서 동시에 기밀성을 유지하기 위해서는 개폐를 담당하는 부재는 높은 경도와 강도를 가지면서 내부식성이 높은 재료를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 밸브 부재를 이와 같은 재료(예컨대, 스텐레스 재질)로 제작할 경우에는 재료비가 많이 소요될 뿐만 아니라 기계 가공성이 저하되어 기밀성을 유지하기 곤란하였으며, 밸브 부재를 주철로 제작하는 경우에는 깨지기 쉽고 연성이 낮아 정밀한 표면 가공에 한계가 있어 개폐 상태의 기밀성을 안정적으로 확보하는 것이 어려운 문제점을 안고 있었다.

특히, 밸브 부재의 구경이 약 200mm 내지 300mm 이상으로 큰 밸브를 제작하는 경우에는, 밸브 부재 자체의 중량이 커서 취급이 까다로울 뿐만 아니라, 크기에 비하여 정교한 공차로 표면을 가공하는 것은 매우 어려우므로, 종래에는 밸브 부재의 구경이 커질 수록 기밀성을 확보하는 데 한계가 있었다.

그러나, 본 발명은 밸브 챔버 내에서 회전하는 밸브 부재와 폐쇄상태에서 접촉하여 차단시키는 제1접촉부재를 별도로 분리하여 제작함으로써, 저렴하고 기계 가공성이 용이한 주철로 밸브 부재를 형성하고, 경도, 강도 및 내부식성이 우수한 스텐레스로 제1접촉부재를 형성할 수 있게 되어, 재료비를 낮추면서 보다 향상된 기밀성을 구현할 수 있고, 동시에 긴 내구 수명을 구현할 수 있도록 한다. 이 뿐만 아니라, 밸브 부재의 구경이 큰 밸브를 제작함에 있어서도 제1접촉 부재만을 따로 제작하므로 제1접촉부재를 보다 엄격한 공차 범위에 부합하는 정교한 표면 특성과 형상을 갖도록 가공하는 것이 용이해진다. 따라서, 크기가 큰 밸브를 제작하는 경우에도 종래에 비하여 기밀성이 향상되면서 동시에 보다 쉽게 제작하는 것이 가능해진다.

이를 통해, 종래에 주철만으로 제작하는 경우에 충분한 수명과 원하는 표면 조도를 얻지 못하는 문제점과, 종래에 스텐레스를 포함하는 재질로 밸브 부재를 형성하는 경우에 가공성이 저하될 뿐만 아니라 재료비가 과도하게 높아지는 문제점을 일거에 해결할 수 있다. 또한, 종래에 엄격한 공차로 관리되는 구면을 구비한 밸브 부재의 가공 중 불량이 발생하면 그 전체의 재료를 폐기해야 했지만, 본 발명에 따르면 밸브 부재의 회전 중심으로부터 제1접촉 부재가 결합되는 밸브 부재의 결합면까지의 길이만을 집중적으로 관리하면 되므로, 밸브 부재의 가공중에 불량이 발생될 여지를 크게 줄일 수 있다. 이와 함께, 작은 크기의 중량의 제1접촉 부재를 가공하는 것은 종래의 밸브 부재에 비하여 훨씬 용이하므로, 제1접촉부재의 가공 중에 불량이 발생될 가능성도 크게 줄어든다.

한편, 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않는 폐쇄 상태에서, 상기 제1접촉부재와 유체가 새지 않도록 상기 제1접촉부재와 접하도록 상기 제1유로와 상기 제2유로 중 어느 하나 이상에 설치된 제2접촉 부재를 또한 별도로 제작하여, 상기 제1접촉부재와 함께 유로가 연통되는 것을 막도록 구성될 수 있다. 이를 통해서도, 유로의 둘레를 감싸는 폐곡선의 접촉면을 커다란 밸브 몸체에 매끄럽게 형성하는 까다로운 가공 공정을 제외시킬 수 있게 되어 가공 공정이 훨씬 쉬워진다.

이 때, 제2접촉부재는 제1접촉부재와 직접 접촉하는 것에 의하여 유로가 연 통되는 것을 차단할 수도 있고, 제2접촉부재에 밀봉링이 삽입되어 밀봉링이 제1접촉부재와 접촉하여 유로가 연통되는 것을 차단할 수도 있다.

이 때, 상기 제2접촉 부재는 제1접촉 부재를 향하여 가압되고, 제2접촉 부재와 밸브 몸체 사이에는 유체가 누설되는 것을 방지하는 오링등의 씰링 부재가 개재됨으로써 보다 완전하게 밀봉 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 밸브가 폐쇄 상태에 있는 경우에 보다 기밀성이 유지되도록, 상기 제1접촉부재와 상기 제2접촉부재는 상호 접촉하는 면이 곡면 내지 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1접촉 부재와 상기 제2접촉 부재는 상기 밸브 부재와 상기 밸브 몸체에 설치되기 이전에 맞춤 랩핑 가공됨으로써, 이들 사이의 접촉면이 상호 불일치하여 조립된 상태에서 작은 틈새라도 발생될 수 있는 개연성을 사전에 차단한다.

이상과 같이 구성된 밸브는 밸브 부재가 중심을 관통하는 관통구가 형성된 구 형상으로 형성되고, 상기 개방 위치에서는 상기 관통구를 통해 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되고, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 구면이 상기 제1유로와 상기 제2유로 중 하나 이상의 유로를 접촉하여 밀폐시키는 것에 의하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 막는 방식의 볼 밸브로 형성될 수 있다.

또한, 이상과 같이 구성된 밸브는 상기 밸브 부재가 구면을 구비한 반구(hemi-sphere) 형상으로 형성되어, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 구면이 상기 제1 유로와 상기 제2유로 중 하나 이상의 유로를 접촉하여 밀폐시키는 것에 의하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 막고, 상기 개방 위치에서는 상기 밸브 부재가 상기 폐쇄 위치에 대하여 회전하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 방식의 세그먼트 볼 밸브일 수도 있다.

그리고, 구형상이나 반구 형상으로 형성되는 밸브 부재가 유체의 유동에 따라 유로 방향으로 이동가능한 플로우팅 방식의 밸브일 수도 있으며, 구 형상의 밸브 부재가 미리 정해진 위치에서 회전하도록 상기 밸브 몸체의 하측에는 상기 밸브 부재의 회전을 안내하는 회전축을 구비한 트루니언 방식의 밸브일 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 밸브 챔버를 구비하고, 상기 밸브 챔버와 연통되는 제1유로와 제2유로를 구비한 밸브 몸체와; 상기 제1유로와 상기 제2유로를 서로 연통시키는 개방 위치와, 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않도록 막는 폐쇄 위치에 위치할 있도록 이동 가능하게 상기 밸브 챔버 내에 설치된 밸브 부재와; 상기 밸브 부재가 폐쇄 위치에 있는 때에, 상기 제1유로, 상기 제2유로 중 어느 하나 이상과 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 접촉하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 차단하도록 상기 밸브 부재에 고정되는 제1접촉 부재를 포함하여 구성되어, 상대적으로 큰 체적을 갖는 밸브 부재가 직접 접촉하여 유로를 밀폐시키는 접촉면을 형성하는 대신에, 별도로 작게 제작되어 밸브 부재에 결합되는 제1접촉 부재가 접촉하여 유로를 차단하도록 구성함에 따라, 무겁고 부피 가 큰 밸브 부재 전체를 정밀하게 가공해야 하고 이에 따라 밸브 부재의 가공이 까다로와 가공 불량률이 높아지는 문제점을 해결할 수 있으며, 작게 제작되는 제2접촉 부재를 정밀 가공하여 밸브의 폐쇄 상태에서 유로를 보다 효과적으로 차단함으로써, 보다 신뢰성 있는 개폐 동작을 구현할 수 있는 밸브를 제공한다.

그리고, 본 발명은 유로에 밀착하여 밀폐시키는 제1접촉 부재를 별도로 제작하고 이를 밸브 챔버 내에서 회전하는 밸브 부재에 결합하도록 구성함으로써, 유로의 둘레를 폐곡선 형태로 밀착하여 밀폐시키기 위한 접촉면을 보다 엄격한 공차 관리 하에서 기계 가공하는 것을 가능하게 한다.

또한, 본 발명은, 밸브 부재는 주철 등 저렴한 재질로 형성되고 제1접촉부재는 내부식성 및 경도가 우수한 스텐레스 재질로 형성됨에 따라, 종래에 비하여 재료비를 줄이면서 신뢰성있는 개폐 동작을 구현하고 내구 수명이 연장되는 유리한 효과를 얻는다.

그리고, 본 발명은 유로의 둘레를 폐곡선 형태로 접촉하여 밀폐시키는 구성 요소를 밸브 몸체나 밸브 부재와 분리되는 제1접촉부재와 제2접촉부재에 의하여 이루어지므로, 이들 부품의 가공이 보다 쉬워지며, 가공 중에 발생되는 불량률을 크게 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은, 가공 중에 발생되는 불량이 사실상 상대적으로 크기가 작은 제1접촉부재와 제2접촉부재에만 국한시키므로, 가공 중 불량이 발생되더라도 손실되는 재료비를 절감시키는 부수적인 잇점도 갖는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 관하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도3은 본 발명에 따른 세그먼트 볼 밸브의 단면 구성을 도시한 도면, 도4는 도3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도, 도5는 도3의 'B'부분의 확대도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(100)는 제1유로(88) 및 제2유로(99)와 연통되는 밸브 챔버(110a)를 구비한 밸브 몸체(110)와, 밸브 몸체(110)의 내부에 회동 가능하게 설치된 밸브 부재(120)와, 밸브 몸체(110)의 하부에 밸브 부재(120)의 하부 구멍(120a)에 축이 삽입되어 회전을 안내하는 회전 지지부(130)와, 밸브 몸체(110)에 결합되어 밸브 챔버(110a)와 제1유로(88)를 형성하는 연결 몸체(140)와, 밸브 부재(120)의 상부 구멍(120c)에 치합 삽입된 상태로 도면부호 150d로 표시된 방향으로 밸브 부재(120)를 회전시켜 제1유로(88)와 제2유로(99)를 선택적으로 상호 연통시키도록 조작하는 개폐 조작부(150)와, 밸브(100)가 폐쇄 위치에 있는 경우에 제2유로(99)의 둘레를 감싸는 원주 방향으로의 폐곡선 형태로 틈새없이 접촉하여 제1유로(88)와 제2유로(99)를 차단하도록 밸브 부재(120)에 고정되는 제1접촉 부재(160)와, 밸브 몸체(110)의 제2유로(88)의 내주면에 스프링 수용홈이 형성되어 볼트(171)로 고정되는 고정 부재(170)와, 고정 부재(170)의 원주 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된 스프링 수용홈의 내부에 압축 설치된 가압 스프링(180)과, 가압 스프링(180)에 의하여 제1접촉부재(160)를 향하여 가압되어 접촉하도록 제2유로(88)의 내주면에 유동 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 제2접촉부재(190)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브 몸체(110)는 내부 중공부에 밸브 부재(120)를 수용하는 밸브 챔버(110a)가 형성되고, 개폐 조작부(150)가 관통하여 밸브 부재(120)를 회전시킬 수 있도록 상부에 사각 단면의 관통공(111a)이 형성된다.

상기 밸브 부재(120)는 밸브 챔버(110a) 내부의 회전 지지부(130)상에 회전 가능하게 위치한다. 이를 통해, 밸브 부재(120)에 결합된 제1접촉부재(160)는 밸브 부재(120)의 회전에 따라 폐쇄 위치에서는 제2유로(99)의 둘레와 틈새없이 폐곡선 형태로 접촉하여 제1유로(88)와 제2유로(99)를 차단하고, 폐쇄 위치로부터 약 90도 회전하는 개방 위치에서는 제2유로(99)의 둘레와 접촉하지 않거나 접촉하더라도 제1유로(88)와 제2유로(99) 사이에 서로 통하는 유로를 형성하여 제1유로(88)와 제2유로(99)를 연통시킨다.

여기서, 밸브 부재(120)가 제2유로(99)의 둘레와 틈새없이 직접 밀착하는 것이 아니라, 밸브 부재(120)에 결합된 제1접촉 부재(160)가 제2유로(99)의 둘레와 틈새없이 밀착 접촉하여 유로(88,99)를 차단하므로, 회전 중심(120a,120c)으로부터 제1접촉 부재(160)가 결합되는 면(120d)까지의 거리가 밸브 부재(120)의 주요 관리 공차로 설정되어 제작된다. 따라서, 밸브 부재(120)는 종래의 밸브 부재(20)에 비하여 훨씬 수월하게 제작되고, 높은 경도나 강도를 가지면서 내부식성 특성을 갖는 비싼 재료를 사용하지 않아도 무방해진다. 따라서, 밸브 부재(120)는 일반적인 주 철을 사용하여 제작된다.

상기 회전 지지부(130)는 밸브 몸체(110)의 하부에 고정되는 고정 플레이트(131)와, 고정 플레이트(130)의 상측에 돌출 형성된 회전축(132)으로 구성된다. 이에 따라, 밸브 부재(120)는 상측에는 개폐 조작부(150)에 의하여 회전 지지되고 하측에는 회전축(132)에 의하여 회전 지지되어 일정한 경로로 회전한다.

상기 연결 몸체(140)는 밸브 몸체(110)의 일단에 결합되어 제1유로(88)를 형성한다. 도면에 도시된 바와 달리, 연결 몸체(140)는 밸브 몸체(110)와 일체로 주물 제작될 수도 있다.

상기 개폐 조작부(150)는 도4에 도시된 바와 같이 밸브 부재(120)의 상부에 직사각형 단면으로 밸브 부재(120)의 치합공(120c)과 치합된다. 이에 의하여, 개폐 조작부(150)의 축이 회전하면, 밸브 부재(120)도 함께 회전된다.

상기 제1접촉 부재(160)는 링 형상으로 형성되어 밸브 부재(120)의 일면(120d)에 볼트(161)로 고정된다. 제1접촉 부재(160)와 밸브 부재(120)의 결합면 사이로 유체가 누설되는 것을 방지하도록 오링(162)이 그 사이에 개재되어 설치된다. 제1접촉부재(160)는 제2접촉부재(190)와 일정한 접촉면을 유지하도록 구면, 경사면, 곡면 중 어느 하나의 형상으로 그 외면(160b)이 형성된다.

이 때, 제1접촉부재(160)는 밸브(100)의 폐쇄 상태에서 제2접촉 부재(190)와 그 사이에 틈새 없이 밀착하므로 반복적으로 피로하중이 접촉하는 부재(160,190)에 작용한다. 따라서, 제1접촉부재(160)는 경도와 강도가 충분히 크고 내부식성 재료인 스텐레스 재질로 형성된다. 그리고, 제2접촉부재와 접촉하는 면(163)에는 스테 라이트(stellite) 코팅층이 형성되어, 보다 긴 내구 수명을 확보할 수 있다.

상기 제2접촉 부재(190)는 밸브 몸체(110)의 내주면에 놓여지는 링형상으로 형성되고, 고정 부재(170)의 단턱(170a)에 제2접촉부재(190)의 요입부(190a)가 끼워지고, 제2접촉 부재(190)의 유로 방향(190d)으로의 이동량이 밸브 몸체(110)의 단턱(110b)에 의하여 제한되도록, 유로의 이동 방향(190d)을 따라 밸브 몸체(110)의 내주면에 이동 가능하게 설치된다.

그리고, 제2접촉 부재(190)와 밸브 몸체(110)의 결합면 사이로 유체가 누설되는 것을 방지하도록 오링(191)이 사이에 개재되어 설치된다. 제2접촉부재(190)는 제1접촉부재(160)와 마찬가지로 제1접촉부재(160)와 접촉하는 면이 구면, 경사면, 곡면 중 어느 하나의 형상으로 형성되어, 제2유로(99)의 둘레를 감싸는 폐곡선 형태의 접촉부가 폐쇄 상태마다 일정하게 유지되도록 한다.

마찬가지로, 제2접촉부재(190)는 밸브(100)의 폐쇄 상태에서 제1접촉 부재(160)와 그 사이에 틈새 없이 밀착하므로, 경도와 강도가 충분히 크고 내부식성 재료인 스텐레스 재질로 형성된다. 그리고, 제1접촉부재(160)와 접촉하는 면(172)에도 스테라이트(stellite) 코팅층이 형성되어 보다 향상된 긴 내구 수명을 확보한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브(100)는, 제2유로(99)를 감싸는 밸브 몸체(110)와 밸브 부재(120)가 직접 밀폐 역할을 하기 위하여 접촉하는 것이 아니라, 밸브 몸체(110)와 밸브 부재(120)에 비하여 크기와 무게가 작은 제1접촉 부 재(160)와 제2접촉부재(190)가 상호 접촉하여 유로(88,99)를 차단하는 역할을 하므로, 밸브의 폐쇄 상태에서 기밀성을 갖는 접촉면을 확보하기 위하여 제1접촉부재(160)와 제2접촉부재(160)에 대해서만 엄격한 공차 관리 하에 제작된다. 이 때, 제1접촉부재(160)와 제2접촉부재(190)의 접촉면에 약간의 틈새라도 생기지 않도록, 서로 맞닿은 상태에서 랩핑 가공을 행하는 맞춤 랩핑 가공에 의하여 그 접촉면이 형성된다.

또한, 밸브 몸체(110)와 밸브 부재(120)는 상대적으로 저렴한 주철로 형성되고, 피로 하중과 높은 접촉압이 작용하는 제1접촉부재(160)와 제2접촉부재(190)는 스텐레스 재질로 제작되어, 폐쇄 상태에서 신뢰성있게 기밀성을 확보하고 기계 가공 공정을 훨씬 용이하고 저렴하게 구현할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

즉, 위 실시예에서는 반구형 세그먼트 볼 밸브를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 밸브 부재가 구형인 볼 밸브에도 적용할 수 있으며, 위 실시예에서는 밸브 부재가 회전축을 중심으로 회전하는 트루니언 타입의 밸브의 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 트루니언 타입의 밸브에 국한되지 않으며 밸브 부재가 밸브 챔버 내에서 유동 방향을 따라 이동 가능한 플로우팅 타입의 밸브에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 세그먼트 볼 밸브를 예로 들어 설명함에 따라 밸브의 폐쇄 상태에서 하나의 유로를 밀폐시켜 차단하는 구성만을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 2개 이상의 유로에 대하여 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 밀착하여 유로를 차단하는 구성도 포함하는 것이다.

도1은 종래의 세그먼트 볼밸브의 단면 구성을 도시한 도면

도2는 도1의 'A;부분의 확대도

도3은 본 발명에 따른 세그먼트 볼 밸브의 단면 구성을 도시한 도면

도4는 도3의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도

도5는 도3의 'B'부분의 확대도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 밸브 110: 밸브 몸체

120: 밸브 부재 130: 회전축

140: 연결 몸체 150: 개폐 조작부

160: 제1접촉부재 170: 고정 부재

180: 가압 스프링 190: 제2접촉부재

Claims (7)

1. 밸브 챔버를 구비하고, 상기 밸브 챔버와 연통되는 제1유로와 제2유로를 구비한 밸브 몸체와;

   상기 제1유로와 상기 제2유로를 서로 연통시키는 개방 위치와, 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않도록 막는 폐쇄 위치에 위치할 있도록 이동 가능하게 상기 밸브 챔버 내에 설치된 밸브 부재와;

   상기 밸브 부재가 폐쇄 위치에 있는 때에, 상기 제1유로, 상기 제2유로 중 어느 하나 이상과 원주 방향을 따르는 폐곡선 형태로 접촉하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 차단하도록 상기 밸브 부재에 고정되는 제1접촉 부재를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되지 않는 폐쇄 상태에서, 상기 제1접촉부재와 유체가 새지 않도록 상기 제1접촉부재와 접하도록 상기 제1유로와 상기 제2유로 중 어느 하나 이상에 설치된 제2접촉 부재를;

   추가적으로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1접촉 부재와, 상기 제2접촉 부재 중 어느 하나 이상은 스텐레스 재질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제2접촉 부재는 상기 제1접촉 부재를 향하여 가압되는 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브 부재는 중심을 관통하는 관통구가 형성된 구 형상으로 형성되고, 상기 개방 위치에서는 상기 관통구를 통해 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되고, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 구면이 상기 제1유로와 상기 제2유로 중 하나 이상의 유로를 접촉하여 밀폐시키는 것에 의하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 막는 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브 부재가 미리 정해진 위치에서 회전하도록 상기 밸브 몸체의 하측에는 상기 밸브 부재의 하측에 삽입되는 회전축을 구비한 것을 특징으로 하는 밸브.
7. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밸브 부재는 구면을 구비한 반구(hemi-sphere) 형상으로 형성되어, 상기 폐쇄 위치에서는 상기 구면이 상기 제1유로와 상기 제2유로 중 하나 이상의 유로를 접촉하여 밀폐시키는 것에 의하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 막고, 상기 개방 위치에서는 상기 밸브 부재가 상기 폐쇄 위치에 대하여 회전하여 상기 제1유로와 상기 제2유로가 연통되는 것을 특징으로 하는 밸브.

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