KR20100022379A - 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 - Google Patents

이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압/대유량 유체를 제어하는 볼밸브에서 탄성재와 금속재로 이루어지는 2단 시트링을 개폐볼의 접속면에 접속시켜 누설 방지 기능을 향상시키고, 캐비티 내부의 압력 상승시 이를 외부로 배출시킴으로써 시스템의 안정성 확보 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브는, 볼밸브바디에 수용되고 그 내방에 유체관통공을 가지는 개폐볼이 하방의 트러니언부와 상방의 개폐용 스템 사이에 개재되어 볼밸브바디 내방에서 회동이 가능하도록 구성되고 그 양측에 메인 유체관이 형성되며 볼밸브바디의 양측에 한 쌍의 캡이 시트어셈블리를 수용하는 볼밸브에 있어서, 상기 시트어셈블리는, 상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 1 시트링과, 상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 2 시트링과, 상기 제 1 시트링을 개폐볼측으로 가압하도록 상기 제 1 시트링의 후방과 상기 볼밸브바디 사이에 밀착 구비된 메인스프링과, 상기 제 1 시트링을 직선 관통하고 상기 제 2 시트링의 후방에 연결된 파일럿부를 포함함을 특징으로 한다.
볼밸브, 2단 구조, 시트링, 릴리프밸브

Description

이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브{HIGH PRESSURE BALL VALVE WITHIN THE DOUBLE SEAT RING AND RELIEF VALVE}
본 발명은 볼밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압/대유량 유체를 제어하는 볼밸브에서 탄성재와 금속재로 이루어지는 2단 시트링을 개폐볼의 접속면에 접속시켜 누설 방지 기능을 향상시키고, 캐비티 내부의 압력 상승시 이를 외부로 배출시킴으로써 시스템의 안정성 확보 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브에 관한 것이다.
일반적으로 각종 유체 및 가스 등의 기체를 이송하는 배관에는 유체 및 기체의 흐름을 단속하는 밸브로서 볼 밸브를 장착하고 있다. 이와 같은 볼 밸브는 구형의 볼이 밸브시트와 접촉을 유지하면서 유체 또는 기체의 흐름을 허용하거나 차단하는 것으로서, 기밀 유지 특성이 높아야 한다.
즉, 기밀 유지 특성을 높이기 위한 가장 핵심적인 요인은 볼과 밸브시트 사이를 밀폐하는 실링 수단에 있다.
이러한 볼 밸브에 대한 기술이 대한민국 등록특허 제10-0338178호에 "볼밸브등의 기밀유지용시트어셈블리"라는 제목으로 개시된 바 있다.
이 기술은, 볼밸브바디에 수용되고 그 내방에 유체관통공을 가지는 구체형상의 개폐볼이 하방의 축수부와 상방의 개폐용의 스템 사이에 개재되어 볼밸브바디 내방에서 회동이 가능하도록 구성되며 볼밸브바디의 양측에 한 쌍의 캡이 시트링을 수용하면서 볼트고정되며, 시트링은 2단링의 형상체이고, 하단부에서 분리된 링체부와 개략 "ㄱ"형상의 구동시트부로 분리되고 링체부의 연장된 축소외경부에 구동시트부가 삽입되어 상호 미끄럼 접속하는 시트링을 가지는 통상의 볼밸브 등의 기밀유지용 시트어셈블리에 관한 것으로서, 시트링의 링체부와 구동시트부의 각각 후방에 수용고정되는 상하 한쌍의 시트스프링과, 시트링의 개폐볼의 접속면 측으로 끼움고정되는 내마모성소재의 링형상의 압입시트와, 중실시트와 시트링의 외경부상의 각각 한쌍 이상씩의 O링과, 링체부와 구동시트부의 접속면에 형성된 외경홈형상의 유압작동공간인 유압작동링홈과, 유압작동링홈과 유체 연통하는 작동유압인입관로를 포함함으로써, 개폐볼에 대하여 압입시트가 탄성과 유압으로 동시 또는 순차적으로 인가하여 기밀을 증대하며, 한 쌍의 시트스프링은 개폐볼에 대한 회전모우멘트의 발생을 억제한다.
그런데 종래 기술에 따른 볼밸브는 볼의 외주면에 양측 시트링이 항시 밀착상태로 접촉하고 있기 때문에 사용 초기에는 고압유체의 누설을 방지할 수 있으나, 사용 횟수가 증가함에 따라 서로 접촉하고 있는 볼과 양측 시트링의 내면이 마모되는 현상이 나타나게 된다.
이에 따라, 볼과 시트링은 고압유체의 높은 압력을 밀폐하지 못하게 되어 결국 고압유체가 마모에 의해 생긴 틈새로 누설되는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 마모 또는 다른 요인에 의한 누설을 방지하기 위한 2차 누설 차단재가 없기 때문에 큰 사이즈의 볼밸브를 이용하는 경우에는 더 큰 압력이 걸리게 되어 누설이 더 커지는 면 문제가 있다.
그리고, 외부의 압력이 시트에 작용하기 때문에 외부에 별도의 압력발생장치를 사용하여 시트링을 볼쪽으로 밀어야 하는 문제점이 있었다.
다시 말해, 볼밸브 외부에 별도의 압력발생장치를 이용하여 부가적인 작동압으로 시트링을 밀어줘야 하므로 별도의 압력발생장치가 요구되는 단점이 있다.
상기 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 개폐볼의 접속면에 접촉되는 독립적인 블록으로 구성되는 탄성재와 금속재 각각으로 이루어지는 2단 구조의 시트링을 구비하고, 이를 유체의 압력과 스프링의 압력으로 개폐볼 방향으로 가압함으로써 기밀성을 높일 수 있도록 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 볼밸브의 빈번한 유로 개폐에 따른 시트링의 마모가 발생하더라도 탄성재 시트링을 유체 압력으로 가압하여 줌으로써 탄성재 시트링의 교체 주기를 연장시킬 수 있도록 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 다수의 파일럿 라인을 설치하여 각 시트링의 후방에 유체의 압력을 전달함으로써, 별도의 유압 작동 부재와 동력원을 설치하지 않아 시 스템 장치 구성은 간략하고 하고 사이즈를 감소시킬 수 있는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브를 제공함에 있다.
또, 본 발명은 2단 구조의 시트링 중 어느 하나에 릴리프밸브를 설치하여 캐비티 내부로의 유체 누설에 의한 압력이 증가할 경우 누설 유체를 유체 출구 쪽으로 배출시켜 캐비티 내부 압력을 안정화시킬 수 있도록 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브는, 볼밸브바디에 수용되고 그 내방에 유체관통공을 가지는 개폐볼이 하방의 트러니언부와 상방의 개폐용 스템 사이에 개재되어 볼밸브바디 내방에서 회동이 가능하도록 구성되고 그 양측에 메인 유체관이 형성되며 볼밸브바디의 양측에 한 쌍의 캡이 시트어셈블리를 수용하는 볼밸브에 있어서, 상기 시트어셈블리는, 상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 1 시트링과, 상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 2 시트링과, 상기 제 1 시트링을 개폐볼측으로 가압하도록 상기 제 1 시트링의 후방과 상기 볼밸브바디 사이에 밀착 구비된 메인스프링과, 상기 제 1 시트링을 직선 관통하고 상기 제 2 시트링의 후방에 연결된 파일럿부를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제 1 시트링에 일체로 구비되며 상기 개폐볼의 접속면에 밀착되는 탄성시트링을 더 구비할 수 있다.
상기 제 1 시트링과 상기 탄성시트링 사이, 상기 탄성시트링과 제 2 시트 링 사이, 상기 볼밸브바디와 제 1 시트링 사이 각각의 기밀성을 유지하기 위한 다수의 시트오링이 더 구비될 수 있다.
여기서, 상기 파일럿부는 상기 제 1 시트링과 상기 볼밸브바디의 후방 사이의 상기 메인스프링이 삽입되는 압력실에 형성된 제 1 파일럿부와, 상기 제 1 시트링을 직선으로 관통하는 제 2 파일럿부와, 상기 제 2 파일럿부와 연통되고 상기 탄성시트링의 후방에 연통되도록 상기 제 1 시트링을 관통하는 제 3 파일럿부와, 상기 제 3 파일럿부와 연통되며 상기 제 2 시트링의 후방의 상기 볼밸브바디를 관통하는 제 4 파일럿부를 포함할 수 있다.
또는, 상기 파일럿부는 상기 제 1 시트링과 상기 볼밸브바디의 후방 사이의 상기 메인스프링이 삽입되는 압력실에 형성된 제 5 파일럿부와, 상기 제 1 시트링을 직선으로 관통하여 상기 탄성시트링의 후방에 연통되도록 상기 제 1 시트링을 관통하는 제 6 파일럿부와, 상기 제 6 파일럿부와 연통되며 상기 제 2 시트링 후방의 상기 볼밸브바디를 관통하는 제 7 파일럿부를 포함할 수 있다.
상기 제 2 시트링에는 상기 볼밸브바디와 상기 개폐볼 사이의 캐비티 압력이 소정 압력 이상이 되면 캐비티 내부의 압력을 감소시키기 위한 릴리프밸브를 더 구비할 수 있다.
상기 릴리프밸브는, 상기 캐비티 내부의 압력을 감지하도록 제 2 시트링을 직선 관통하는 누설압력센싱부와, 상기 누설압력센싱부의 후방에 형성된 릴리프밸브실과, 상기 릴리프밸브실 전방에 형성된 포펫 시트와, 상기 포펫 시트에 밀착되는 포펫과, 상기 포펫 후방에 연결된 릴리프스프링을 포함할 수 있다.
상기 포펫은 볼 형상 또는 원추형상일 수 있다.
본 발명은 탄성재와 금속재 각각으로 이루어지는 2단 구조의 시트링을 구비하고, 이를 유체의 압력과 스프링의 압력으로 개폐볼 방향으로 가압함으로써 기밀성을 높여 유체 누설을 방지 효과를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 시트링의 마모가 발생하더라도 탄성재 시트링을 유체 압력으로 가압하여 줌으로써 탄성재 시트링의 교체 주기를 연장시켜 비용 절감 및 교체를 위한 시간과 인력 낭비를 막을 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 각 시트링의 후방에 파일럿 라인을 통해 유체의 압력을 전달하여 가압함으로써, 별도의 유압 작동 부재와 동력원을 설치하지 않아 구성 및 시스템 사이즈를 감소시켜 경제성을 높일 수 있다.
또, 본 발명은 캐비티 내부로의 유체 누설에 의한 압력이 증가할 경우 누설 유체를 유체 출구 쪽으로 배출시켜 캐비티 내부 압력을 안정화시킴으로써, 볼밸브의 안정적인 구동이 이루어지도록 하여 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 단면도이고, 도 2는 도 1의 일부 확대 단면도이고, 도 3은 도 1의 "A"부 확대 단면도로서, 본 발명은 볼밸브바디(1)의 양측에 한 쌍의 캡(5)이 시트어셈블리(30)를 수용하는 구조의 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브에 관한 것이다.
여기서, 볼밸브바디(1)의 양측에는 유체 유입 및 배출이 이루어지는 메인유체관(11)이 형성되고, 그 내부에는 유체관통공(2)을 가지는 개폐볼(10)이 하방의 트러니언부(3)와 상방의 개폐용 스템(4) 사이에 개재된다.
개폐볼(10)은 볼밸브바디(1) 내방에서 회동이 가능하도록 구성되어 유체의 흐름을 차단 또는 개방한다.
스템(4)은 개폐볼(10)이 볼밸브바디(1) 내의 정확한 위치에서 회동되도록 한다.
그리고, 시트어셈블리(30)는 제 1 시트링(31), 탄성시트링(34), 제 2 시트링(32), 메인스프링(33), 다수의 시트오링(35), 및 파일럿부(37)를 포함한다.
제 1 시트링(31)은 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이에서 직선상으로 구동되어 개폐볼(10) 회동 시에 유체가 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이로 누설되지 않도록 한다.
이때, 제 1 시트링(31)은 링형상의 금속재로 이루어지며, 메인스프링(33)에 의해 개폐볼(10) 방향으로 가압되어 개폐볼(10)의 접속면에 밀착됨으로써 개폐볼(10)과 볼밸브바디(1) 사이의 기밀성을 유지하도록 하는 것이다.
여기서, 메인스프링(33)은 제 1 시트링(31)을 개폐볼(10) 측으로 가압하도록 제 1 시트링(31)의 후방과 볼밸브바디(1) 사이의 압력실(38) 내에 제 1 시트링(31)과 볼밸브바디(1) 사이에 밀착 구비된다.
그리고, 제 1 시트링(31)에는 개폐볼(10)에 밀착되는 탄성시트링(34)이 일체로 구비된다.
제 2 시트링(32)은 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이에서 직선상으로 구동되어 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이로 누설되지 않도록 한다.
이때, 제 2 시트링(32)은 링형상의 탄성재로 이루어지며, 유체 이송 중지시에 개폐볼(10) 방향으로 가압되어 개폐볼(10)의 접속면에 밀착됨으로써 개폐볼(10)과 볼밸브바디(1) 사이의 기밀성을 유지하도록 하는 것이다.
여기서, 유체 이송 중지시에 탄성시트링(34)과 제 2 시트링(32)이 개폐볼(10)의 접속면에 밀착되어 개폐볼(10)과 볼밸브바디(1) 사이의 기밀성을 유지하기 위해서는, 탄성시트링(34)과 제 2 시트링(32)을 개폐볼(10) 방향으로 가압해주기 위한 파일럿부(37)를 형성해야 한다.
파일럿부(37)는 제 1 시트링(31)을 직선 관통하고 탄성시트링(34)과 제 2 시트링(32) 각각의 후방에 연결되어 메인유체관(11)의 유체가 탄성시트링(34)과 제 2 시트링(32)을 가압해 주도록 형성되야 한다.
이를 위해, 파일럿부(37)는 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 파일럿부(371,372,373,374)로 구성될 수 있다.
제 1 파일럿부(371)는 제 1 시트링(31)과 볼밸브바디(1) 후방 사이의 메인스프링이 삽입되는 압력실(38)에 형성된다.
제 2 파일럿부(372)는 제 1 시트링(31)을 직선으로 관통하도록 형성된다.
제 3 파일럿부(373)는 제 2 파일럿부(372) 및 탄성시트링(34)의 후방에 연통되도록 상기 제 1 시트링(31)을 관통하여 유입되는 유체에 의해 탄성시트링(34)을 개폐볼(10) 방향으로 가압하도록 형성된다.
제 4 파일럿부(374)는 제 3 파일럿부(373)와 연통되며 제 2 시트링(32) 후방의 볼밸브바디(1)를 관통하여 유입되는 유체에 의해 제 2 시트링(32)을 개폐볼(10) 방향으로 가압하도록 형성된다.
그리고, 제 1 시트링(31)과 탄성시트링(34) 사이, 탄성시트링(34)과 제 2 시트링(32) 사이, 및 볼밸브바디(1)와 제 1 시트링(31) 사이 각각의 기밀성을 유지하기 위한 다수의 시트오링(35)이 구비된다.
이와 같은 구성에 따르면, 메인유체관(11)에 유체의 이송이 있을 경우 제 1 파일럿부(371)에 유입된 유체의 압력과 메인스프링(33)의 압력에 의해 제 1 시트링(31)이 개폐볼(10) 방향으로 가압된다.
이에 따라, 접속면(20)에 제 1 시트링(31)이 밀착됨으로써, 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이의 기밀성이 유지됨으로써 유체의 누설이 방지된다.
그리고, 유체의 이송이 중지되면 압력실(38) 내부의 제 1 시트링(31) 후방 즉, 메인수압부(381)에 제 1 파일럿부(371)을 통해 유체가 유입되어 유체의 압력과 메인스프링(33)의 탄성 압력에 의해 제 1 시트링(31)이 개폐볼(10) 방향으로 가압된다.
이와 동시에 제 2 파일럿부(372)로 유입된 유체가 제 3 파일럿부(373)을 통해 탄성시트링(34) 후방의 탄성재시트링 수압부(341)로 유입되어 탄성시트링(34)이 개폐볼(10) 방향으로 가압된다.
또한, 이 유체가 동시에 제 4 파일럿부(374)를 통해 제 2 시트링(32) 후방으로 유입되어 제 2 시트링(32)이 개폐볼(10) 방향으로 가압된다.
즉, 제 1 시트링(31), 탄성시트링(34) 및 제 2 시트링(32)이 개폐볼(10) 방향으로 가압되어 접속면(20)에 밀착됨으로써 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이의 기밀성이 유지되어 누설이 방지된다.
다시 말해, 본 발명은 금속재로 이루어지는 제 1 시트링(31)과, 탄성재로 이루어지는 제 2 시트링(32) 및 탄성시트링(34)을 구비함으로써, 개폐볼(10)의 접속면에 유체의 압력에 비례하는 힘에 의해 단단하게 고정되어 단일 시트링을 이용하는 경우보다 기밀성이 우수하다.
그리고, 볼밸브의 빈번한 유로 개방에 의해 탄성재로 이루어지는 제 2 시트링 및 탄성시트링이 마모되더라도 사용 유체의 자체 압력으로 제 2 시트링 및 탄성시트링을 개폐볼 방향으로 밀어주기 때문에 시트링의 교체 주기를 연장할 수 있다.
아울러, 본 발명은 각 시트링에 적정압을 인가하기 위한 파일럿 라인을 설치하여 각 시트링을 가압함으로써, 별도의 유압 작동 부재와 동력원과 같은 압력발생장치를 구비하지 않아도 되므로 비용절감 및 사이즈 감소를 통해 경제성을 높일 수 있다.
한편, 제 2 시트링(32)에는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 릴리프밸브(36)가 더 구비될 수 있다.
릴리프밸브(36)는 캐비티(6) 내부의 압력이 소정 압력 이상으로 증가할 경우 압력을 감소시키는 역할을 한다.
즉, 접속면(20)을 통하여 누설된 유체가 볼밸브바디(1)와 개폐볼(10) 사이에 형성된 캐비티(6) 내부로 유입될 경우 캐비티(6) 내부의 압력이 증가하게 되어, 볼 밸브의 원활한 구동이 어렵고 이로 인하여 내구성이 감소하므로 릴리프밸브(36)를 이용하여 캐비티(6) 내부의 압력을 감소시키는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 릴리프밸브(36)는 누설압력센싱부(361)와, 릴리프밸브실(362)과, 포펫 시트(363)와, 포펫(364)과, 릴리프스프링(365)을 포함한다.
누설압력센싱부(361)는 제 2 시트링(32)을 직선으로 관통하여 캐비티(6)와 연통되도록 형성된 것으로서, 캐비티(6) 내부의 압력을 감지한다.
릴리프밸브실(362)은 제 2 시트링(32)의 후단부에 누설압력센싱부(361)와 연통되게 형성되는 소정의 공간부로 이루어진다.
포펫 시트(363)는 릴리프밸브실(362)의 전방 즉 누설압력센싱부(361)와 릴리프밸브실(362)의 연결면에 형성된다.
포펫(364)은 포펫 시트(363)에 밀착되고, 릴리프스프링(365)은 포펫 후방에 연결되며 릴리프밸브실(362)의 후방에는 릴리프스프링(365)의 압축을 정지시키는 멈춤림(366)이 더 구비될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 접속면(20)을 통한 유체 누설에 의해 캐비티(6) 내부의 압력이 소정 압력 이상이 되면 누설압력센싱부(361)를 통해 초과 압력이 감지되어, 누설압력센싱부(361) 내부의 높은 압력을 가지는 공기에 의해 누설 유체가 포펫(364)을 릴리프밸브실(362) 후방으로 밀어낸다.
이에 따라, 캐비티(6) 내부의 누설 유체가 릴리프밸브실(362), 제 4 파일럿부(374), 제 3 파일럿부(373), 제 2 파일럿부(372)을 통해 메인유체관(11)의 유체 출구쪽으로 배출된다.
이로써, 캐비티(6) 내부의 압력을 소정 압력 이하로 감소되어 볼밸브가 안정적인 작동을 할 뿐만 아니라 볼밸브의 내구성이 향상된다.
그리고, 누설 유체에 의해 캐비티(6) 내부의 압력이 높아지더라도 누설 유체가 제 2 시트링의 릴리프밸브를 통해 배출됨으로써 제 1 시트링이 개폐볼(10)과의 접속면에서 멀어질 위험이 적어 개폐볼 접속면의 기밀성이 항상 안정적으로 유지된다.
도 5에서는 포펫(364)을 볼 형상인 것을 이용하였으나, 도6에 도시된 원추 형상의 포펫을 이용할 수 있다. 그러나, 포펫(364)의 형상이 볼 형상이나 원추 형상에 한정되지 않고 다른 다양한 형상의 포펫이 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라 릴리프밸브(36)가 구동되기 위한 조건은 아래의 수학식과 같다.
[수학식 1]
Figure 112008059071206-PAT00001
[수학식 2]
Figure 112008059071206-PAT00002
여기서,
Figure 112008059071206-PAT00003
= 포펫에 작용하는 힘,
Figure 112008059071206-PAT00004
= 포펫 수압부 면적,
Figure 112008059071206-PAT00005
= 캐비티부에 발생한 압력,
Figure 112008059071206-PAT00006
= 릴리프스프링 힘,
Figure 112008059071206-PAT00007
= 릴리프스프링 상수,
Figure 112008059071206-PAT00008
= 릴리프스프링 초기 압축 길이,
Figure 112008059071206-PAT00009
= 캐비티부에 발생한 압력에 의해서 볼포펫이 이동한 거리를 의미한다.
위의 수학식 1의 조건에서는 캐비티 내부의 압력이 소정 압력 이하이므로 릴리프밸브가 구동되지 않는 상태, 즉 포펫이 닫혀있는 상태가 된다.
그리고, 수학식 2의 조건에서는 캐비티 내부의 압력이 소정 압력 이상이 되므로 릴리프밸브가 구동되는 상태, 즉 포펫이 열리는 상태로서 볼밸브가 안정적이고 수월한 동작을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 일부 확대 단면도이고, 도 8은 도 7의 "C"부 확대 단면도로서, 상술한 본 발명의 제 1 실시예와 파일럿부를 제외한 나머지 구성은 동일하므로 파일럿부를 제외한 부분에 대한 구체적인 구성 및 작용 설명은 생략하도록 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 파일럿부(37)는 제 5 파일럿부(375)와, 제 6 파일럿부(376) 및 제 7 파일럿부(377)로 구성된다.
제 5 파일럿부(375)는 제 1 시트링(31)과 볼밸브바디(1) 후방 사이의 메인스프링(33)이 삽입되는 압력실(38)에 형성된다.
제 6 파일럿부(376)는 제 1 시트링(31)을 직선으로 관통하여 탄성시트링(34)의 후방과 메인스프링(33) 압력실을 연결하도록 형성된다.
제 7 파일럿부(377)는 제 6 파일럿부(376)와 연통되며 제 2 시트링(32) 후방의 볼밸브바디를 관통하도록 형성된다.
이러한 구성에 따르면, 메인유체관에 흐르는 유체의 일부가 제 5 파일럿부(375)를 통해 압력실(38) 내부의 메인스프링(33)을 가압한다.
그리고, 압력실(38)로 유입된 유체의 일부는 제 6 파일럿부(376)로 유입되어 탄성시트링(34)을 가압하고, 제 6 파일럿부(376)에서 분기된 제 7 파일럿부(377)로 유체의 일부가 유입되어 제 2 시트링(32)을 가압한다.
이와 같이 메인스프링의 압력과 유체 압력에 의해 제 1 시트링(31)과 탄성시트링(34) 및 제 2 시트링(32)이 개폐볼 방향으로 가압됨으로써, 개폐볼(10)의 접속면(20)에 각 시트링이 단단히 고정되어 유체의 누설이 방지된다.
또한, 제 2 실시예 또한 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 캐피티 내부의 압력을 안정화시키기 위한 릴리프밸브를 더 구비할 수 있으며, 이에 대한 구체적이 구성 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제 2 실시예의 릴리프밸브(36)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 캐비티(6) 내부의 압력이 소정 압력 이상이 되면 누설압력센싱부(361)를 통해 초과 압력이 감지되어, 누설압력센싱부(361) 내부의 높은 압력을 가지는 공기에 의해 누설 유체가 포펫(364)을 릴리프밸브실(362) 후방으로 밀어낸다.
이에 따라, 캐비티(6) 내부의 누설 유체가 릴리프밸브실(362), 제 7 파일럿부(377), 제 6 파일럿부(376), 제 5 파일럿부(375)을 통해 메인유체관(11)의 유체 출구쪽으로 배출된다.
이에 따라, 캐비티(6) 내부의 압력이 안정화되어 볼밸브가 안정적인 작동을 할 뿐만 아니라 볼밸브의 내구성이 향상된다.
본 발명의 제 2 실시예의 변형된 예에서는 포펫을 볼 형상으로 하였으나, 도 11에 도시된 바와 같이 원추형으로 형성할 수 있으며 포펫의 형상이 여기에 한정되지 않고 다른 변형된 실시예를 통해 다양한 형상을 이용할 수 있다.
이러한 본 발명은 대용량의 유체 이송을 위해 볼밸브의 체적이 증가할 경우 각 시트링과 파일럿부의 체적 범위를 조절하여 개폐볼과 접촉되는 시트링이 감당할 수 있는 압력을 조절할 수 있다.
또한, 도면에는 릴리프밸브에 단일 볼형 또는 원추형 포펫을 설치하였으나, 사용 유체의 압력 범위에 따라 포펫의 개수를 증가시켜 유체 누설 허용량을 제한할 수 있다.
그리고, 릴리프밸브의 유로 직경과 포펫의 크기 조절을 통해 돌발적 유체 충격에 효과적으로 대응할 수 있도록 설계치를 고려함이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 단면도.
도 2는 도 1의 일부 확대 단면도.
도 3은 도 1의 "A"부 확대도.
도 4는 도 2의 변형된 구조를 나타낸 일부 확대 단면도.
도 5는 도 4의 "B"부 확대 단면도.
도 6은 도 5의 포펫의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브 일부 확대 단면도.
도 8은 도 7의 "C"부 확대 단면도.
도 9는 도 7의 변형된 구조를 나타낸 일부 확대 단면도.
도 10은 도 7의 "D"부 확대 단면도.
도 11은 도 10의 포펫의 다른 실시예를 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1 : 볼밸브바디
2 : 유체관통공
3 : 트러니언부
4 : 스템
5 : 캡
6 : 캐비티
10 : 개폐볼
20 : 접속면
30 : 시트어셈블리
31 : 제 1 시트링
32 : 제 2 시트링
33 : 메인스프링
34 : 탄성시트링
341 : 탄성시트링 수압부
35 : 오링
351 : 제 1 시트오링
352 : 제 2 시트오링
353 : 제 3 시트오링
354 : 제 4 시트오링
356 : 제 5 시트오링
36 : 릴리프밸브
361 : 누설압력센싱부
362 : 릴리프밸브실
363 : 포펫 시트
364 : 포펫
365 : 릴리프스프링
366 : 멈춤링
37 : 파일럿부
371 : 제 1 파일럿부
372 : 제 2 파일럿부
373 : 제 3 파일럿부
374 : 제 4 파일럿부
375 : 제 5 파일럿부
376 : 제 6 파일럿부
377 : 제 7 파일럿부
38 : 압력실
381 : 메인수압부

Claims (8)

  1. 볼밸브바디에 수용되고 그 내방에 유체관통공을 가지는 개폐볼이 하방의 트러니언부와 상방의 개폐용 스템 사이에 개재되어 볼밸브바디 내방에서 회동이 가능하도록 구성되고 그 양측에 메인 유체관이 형성되며 볼밸브바디의 양측에 한 쌍의 캡이 시트어셈블리를 수용하는 볼밸브에 있어서;
    상기 시트어셈블리는,
    상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 1 시트링;
    상기 볼밸브바디와 개폐볼 사이에서 직선상으로 구동되는 제 2 시트링;
    상기 제 1 시트링을 개폐볼측으로 가압하도록 상기 제 1 시트링의 후방과 상기 볼밸브바디 사이에 밀착 구비된 메인스프링;
    상기 제 1 시트링을 직선 관통하고 상기 제 2 시트링 후방에 연결된 파일럿부를 포함함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 시트링에 일체로 구비되며 상기 개폐볼의 접속면에 밀착되는 탄성시트링을 더 구비함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 시트링과 상기 탄성시트링 사이, 상기 탄성시트링과 제 2 시트링 사이, 상기 볼밸브바디와 제 1 시트링 사이 각각의 기밀성을 유지하기 위한 다수의 시트오링이 더 구비됨을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 파일럿부는;
    상기 제 1 시트링과 상기 볼밸브바디의 후방 사이의 상기 메인스프링이 삽입되는 압력실에 형성된 제 1 파일럿부와,
    상기 제 1 시트링을 직선으로 관통하는 제 2 파일럿부와,
    상기 제 2 파일럿부 및 상기 탄성시트링의 후방에 연통되도록 상기 제 1 시트링을 관통하는 제 3 파일럿부와,
    상기 제 3 파일럿부와 연통되며 상기 제 2 시트링의 후방의 상기 볼밸브바디를 관통하는 제 4 파일럿부를 포함함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 파일럿부는;
    상기 제 1 시트링과 상기 볼밸브바디의 후방 사이의 상기 메인스프링이 삽입되는 압력실에 형성된 제 5 파일럿부와,
    상기 제 1 시트링을 직선으로 관통하여 상기 탄성시트링의 후방과 상기 메인스프링 압력실을 연통시키도록 형성된 제 6 파일럿부와,
    상기 제 6 파일럿부와 연통되며 상기 제 2 시트링 후방의 상기 볼밸브바디를 관통하는 제 7 파일럿부를 포함함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 시트링에는 상기 볼밸브바디와 상기 개폐볼 사이의 캐비티 압력이 소정 압력 이상이 되면 캐비티 내부의 압력을 감소시키기 위한 릴리프밸브를 더 구비함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 릴리프밸브는,
    상기 캐비티 내부의 압력을 감지하도록 제 2 시트링을 직선 관통하는 누설압력센싱부와,
    상기 누설압력센싱부의 후방에 형성된 릴리프밸브실과,
    상기 릴리프밸브실 전방에 형성된 포펫 시트와,
    상기 포펫 시트에 밀착되는 포펫과,
    상기 포펫 후방에 연결된 릴리프스프링을 포함함을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 포펫은 볼 형상 원추 형상인 것을 특징으로 하는 이중시트링과 릴리프밸브를 내장하는 고압력 볼밸브.
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