KR20110006385A - 박형 볼시트를 갖는 볼밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박형 볼시트를 갖는 볼밸브에 관한 것으로, 그 주요구성은 양단에 유입구 및 유출구가 각각 형성되고, 그 사이에 밸브챔버가 형성된 몸체; 상기 몸체의 상기 밸브챔버에 회전 가능하게 장착되어 유체의 유동을 개폐하는 개폐볼; 상기 개폐볼을 상기 밸브챔버 내에서 회전하도록 하는 회전수단; 및 상기 개폐볼을 상기 몸체의 내주면에 대해 회전 가능하게 밀봉하도록 되어 있는 밀봉수단;으로 이루어지며, 상기 밀봉수단은, 상기 몸체의 상기 유입출단과 인접한 내주면 상에 미끄럼 이동 가능하게 끼워져, 상기 개폐볼의 자세가 변화되어도 상기 개폐볼과의 마찰력을 일정하게 유지하는 시트링부재; 및 상기 박형 볼시트를 상기 개폐볼과의 접촉면에 대해 가압함으로써 상기 시트링부재와 상기 개폐볼 사이의 밀착 상태를 유지하도록 되어 있는 탄성가압부재;로 구성되어 있는 것을 특징으로 하며, 위와 같은 구성에 따르면, 밀봉수단의 시트링부재 접촉면 전체를 곡면 가공할 필요가 없기 때문에 접촉면 가공에 따른 생산 효율성을 향상시킬 수 있게 되며, 개폐볼의 자세나 위치가 변화되더라도 개폐볼에 대한 마찰력이 증대되지 않아 마찰력 증대로 인한 조작의 불편이나 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

볼밸브, 박형 볼시트, 시트링부재, 밀봉

Description

박형 볼시트를 갖는 볼밸브{Ball valve provided with thin type ball seat}

본 발명은 박형 볼시트를 갖는 볼밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축선을 따라 유통구가 관통되어 있는 개폐볼의 회전에 의해 개폐되면서 유체의 유동을 단락하되, 밸브 몸체와 개폐볼 사이의 틈새를 보다 효과적으로 밀봉하도록 한 박형 볼시트를 갖는 볼밸브에 관한 것이다.

일반적으로 볼밸브는 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 밸브 몸체(103)의 내부의 밸브챔버(125)에 장착된 개폐볼(105)이 회전손잡이(107)에 의해 회전함으로써 개폐볼(105)에 관통된 유통공(127)을 통해 유체 유동을 연결하거나 차단하도록 되어 있는 바, 탄성체인 합성고무 또는 테프론 재질의 시트링부재(111)에 의해 몸체(103) 내주면과 개폐볼(105) 사이에 발생하는 틈새를 밀봉하고 있다.

그런데, 위와 같은 종래의 볼밸브(101)는 장기간 사용으로 볼밸브(101)와 접촉하는 시트링부재(111)의 선단부분이 마모된 때, 유체의 누설이 발생하며, 이와 같은 누설을 막기 위해서는 밸브(101)를 완전히 분해한 뒤 시트링부재(111)를 교체하여야 하는 바, 시트링부재(111)의 수명과 교체주기가 짧고, 따라서 유지보수가 번거롭고 작동 신뢰성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 시트링부재(111)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 개폐볼(105)과의 접촉면(147)이 개폐볼(105)의 외형선을 따라 만곡지게 형성되는 바, 개폐볼(105)과의 접촉도를 높이기 위해서는 특히, 대구경의 밸브인 경우 접촉면(147)을 높은 정밀도로 가공하여야 하기 때문에 밸브(101)의 생산 효율성이나 경제성을 크게 저하시키며, 따라서 밸브의 대형화 요구추세에 대응할 수 없게 되는 문제점도 가지고 있었다.

또한, 시트링부재(111)는 사용 중 발생하는 유체 유동압 등으로 인해 개폐볼(105)의 자세가 도 2에 실선으로 도시된 바와 같이 한 쪽으로 기울어지는 등 변화한 때, 개폐볼(105)과의 접촉력이 커지는 부위의 넓이가 상대적으로 넓기 때문에 밸브(101) 개폐 시 소요되는 회전 조작력이 급격히 증대되므로, 사용 상 불편이 커질 뿐 아니라, 강압적인 회전 조작 시 개폐볼(105)과 함께 크게 손상될 수 있는 문제점도 아울러 가지고 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 볼밸브가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 회전하면서 밸브를 개폐하는 개폐볼과 밸브 몸체 사이에 존재하는 틈새를 밀봉수단에 의해 밀봉함에 있어 밀봉수단의 시트링부재가 개폐볼 접촉면에 돌출된 박형 볼시트에 의해 개폐볼과 접촉하도록 함으로써 개폐볼과의 접촉면적을 줄여 접촉면을 곡면 가공하는 데 따른 정밀 가공의 어려움을 줄여 생산 효율성을 향상시키고, 개폐볼의 자세나 위치 변화에 관계없이 개폐볼에 대한 접촉력을 일정하게 유지하여 사용 편리성을 높이고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 볼밸브는 시트링부재를 밸브 몸체 내주면을 따라 이동가능하게 함으로써 장기간 사용 시 개폐볼에 의한 시트링부재의 마모에도 불구하고 유체 밀봉력을 온전히 유지할 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 박형 볼시트를 착탈 가능한 구조로 시트링부재에 장착함으로써 박형 볼시트의 마모가 심할 때 시트링부재로부터 빼내 교활할 수 있도록 하여 밸브의 수명을 늘리는 것은 물론, 유지보수에 따른 불편을 줄일 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

또한, 시트링부재를 개폐볼에 대해 탄력적으로 지지하는 탄성가압부재의 장착위치를 앞뒤로 이동시킬 수 있도록 함으로써 탄성가압부재에 의해 가압되는 시트링부재의 개폐볼에 대한 압착력을 미세하게 조정할 수 있을 뿐 아니라, 개폐볼과 접촉으로 인해 시트링부재의 선단 부분이 마모되더라도 탄성가압부재의 가압력에 의해 개폐볼에 대한 밀봉성능을 그대로 유지할 수 있도록 하는 데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위해, 양단에 유입구 및 유출구가 각각 형성되고, 그 사이에 밸브챔버가 형성된 몸체; 상기 몸체의 상기 밸브챔버에 회전 가능하게 장착되어 상기 유입구로부터 유입되어 중앙에 관통된 유통공을 통해 상기 유출구로 유출되는 유체의 유동을 개폐하는 개폐볼; 상기 몸체의 상기 밸브챔 버 벽면을 관통하여 상기 개폐볼에 결합됨으로써 상기 개폐볼을 상기 밸브챔버 내에서 회전하도록 하는 회전수단; 및 상기 밸브챔버의 유체 유입단 및 유체 유출단과 상기 개폐볼 사이에 개재되어 상기 개폐볼을 상기 몸체의 내주면에 대해 회전 가능하게 밀봉하도록 되어 있는 밀봉수단;으로 이루어지며, 상기 밀봉수단은, 상기 몸체의 상기 유입출단과 인접한 내주면 상에 밀착된 상태로 미끄럼 이동 가능하게 끼워져, 상기 개폐볼을 향한 내측면에 돌출된 박형 볼시트에 의해 상기 개폐볼 외면에 밀착됨으로써, 상기 개폐볼의 자세 변화에도 불구하고 상기 개폐볼과의 마찰력을 일정하게 유지하도록 되어 있는 시트링부재; 및 상기 시트링부재의 상기 개폐볼 대향측에 장착되어 상기 박형 볼시트를 상기 개폐볼과의 접촉면에 대해 가압함으로써 상기 시트링부재와 상기 개폐볼 사이의 밀착 상태를 유지하도록 되어 있는 탄성가압부재;로 구성되어 있는 박형 볼시트를 갖는 볼밸브를 제공한다.

또한, 상기 탄성가압부재는 상기 시트링부재의 이동방향과 동일한 방향으로 이동 가능하도록 상기 시트링부재와 인접한 상기 몸체 내주면 상에 장착되어, 상기 개폐볼에 대한 상기 시트링부재의 밀착력이 저하된 때 상기 시트링부재를 상기 개폐볼에 대해 가압하는 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시트링부재는 상기 박형 볼시트가 착탈 가능하게 분리될 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 박형 볼시트를 갖는 볼밸브에 의하면, 개폐볼과 밸브 몸체 내주면 사이의 틈새를 밀봉하는 밀봉수단의 시트링부재가 개폐볼 접촉면에 돌출된 단면적 이 적은 박형 볼시트에 의해 개폐볼과 접촉하고 있으므로, 개폐볼과 접촉하는 시트링부재의 접촉면 전체를 곡면 가공할 필요가 없기 때문에 접촉면 가공에 따른 생산 효율성을 향상시킬 수 있게 되며, 따라서, 밸브가 대구경이거나 금속재질이더라도 가공이나 조립 작업 시 별다른 어려움 없이 미세하게 밸브의 밀봉력을 설정하고, 조정할 수 있게 된다.

또한, 개폐볼의 자세나 위치가 변화되더라도 개폐볼과 접촉하는 박형 볼시트의 면적에 변화가 생기지 않으므로 개폐볼에 대한 마찰력이 증대되지 않아 마찰력 증대로 인한 조작의 불편이나 개폐볼 또는 박형 볼시트의 손상을 미연에 방지할 수 있게 되고, 따라서 사용편리성은 물론, 가용수명의 향상을 기대할 수 있게 된다.

또한, 탄성가압부재에 의해 시트링부재를 개폐볼에 대해 가압하므로 접촉면적이 적음에도 불구하고 박형 볼시트의 개폐볼에 대한 밀봉력을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있게 될 뿐 아니라, 박형 볼시트는 개폐볼과 접촉하는 선단이 마모되더라도 탄성가압부재의 탄력에 의해 개폐볼에 대한 가압력을 일정하게 유지할 수 있게 되며, 따라서 밸브의 밀봉성능을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 개폐볼과 접촉하는 박형 볼시트를 시트링부재로부터 분리할 수 있는 별개의 부품으로 제작할 수 있으므로, 필요한 경우 밸브 전체를 분해하지 않고 박형 볼시트만 새 것으로 교환하여 사용할 수 있으며, 따라서 밀봉성능 저하에 따른 밸브의 유지보수를 보다 편리하게 할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박형 볼시트를 갖는 볼밸브를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 박형 볼시트를 갖는 볼밸브는 축선을 따라 유통구가 관통되어 있는 개폐볼의 회전에 의해 유체의 유동을 단락하도록 되어 있는 볼밸브에 관한 것으로, 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 몸체(3), 개폐볼(5), 회전수단(7), 밀봉수단(9)으로 이루어진다.

여기에서, 상기 몸체(3)는 볼밸브(1)의 외형을 이루는 관체로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 파이프와 같은 관로 상에 연결된 양단에 유입구(21)와 유출구(23)가 각각 형성되어 있으며, 유입구(21)와 유출구(23) 사이에는 직경이 다소 큰 밸브챔버(25)가 연이어 형성되어 있다.

또한, 상기 개폐볼(5)은 관체인 몸체(3) 내에 형성되는 유로를 개폐하는 개폐수단으로서, 몸체(3)의 중앙에 위치하는 밸브챔버(25) 내에 회전 가능하게 장착되는 바, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(3)의 밸브챔버(25) 벽면을 관통하여 연결된 회전수단(7)에 의해 회전수단(7)의 회전축(35)을 중심으로 회전하도록 되어 있으며, 회전하는 각도 위치에 따라 밸브챔버(25)의 유체 유입단(29)에서 유체 유출단(31)으로 이어지는 유로를 개폐하도록 축선을 따라 중앙에 유통공(27)이 관통되어 있다.

또한, 상기 회전수단(7)은 밸브챔버(25) 내에서 개폐볼(5)을 회전시키는 수단으로서, 다양한 형태의 것이 사용될 수 있으며, 그 하나의 형태가 도 3의 상단에 도시되어 있는 바, 도시된 회전수단(7)은 회전축(35)이 몸체(3)의 밸브챔버(25) 벽면을 관통하여 개폐볼(5)의 상단에 결합되어 있으며, 개폐볼(5)의 하단의 회전 축(35)의 연장선상에 지지축(37)이 장착되어 개폐볼(5)을 회전 가능하게 지지하도록 되어 있다. 한편, 회전축(35)은 상단에 기어열 등으로 이루어진 전동수단을 거쳐 회전손잡이(39)와 연결되어 사용자가 회전손잡이(39)를 통해 자유롭게 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 밀봉수단(9)은 몸체(3)의 내주면과 개폐볼(5) 사이에 발생되는 틈새를 밀봉하는 부분으로, 밸브챔버(25)의 유체 유입단(29) 및 유체 유출단(31)과 개폐볼(5) 사이에 개재되어 개폐볼(5)을 몸체(3) 내주면에 대해 회전 가능하게 밀봉하도록 되어 있는 바, 도 4에 보다 상세히 도시된 것처럼 크게 시트링부재(11)와 탄성가압부재(13)로 이루어져 있다.

여기에서, 상기 시트링부재(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(3)와 개폐볼(5) 사이의 틈새를 실질적으로 밀봉하는 부재로서, 유입출단(29,31)과 인접한 몸체(3)의 내주면(41) 상에 밀착되도록 탄성재질로 제작되어 내주면(41)을 따라 미끄럼 이동하도록 되어 있으며, 몸체(3) 즉, 내주면(41)과의 밀착력을 높이기 위해 외주면 상에 하나 이상의 오링(45)을 끼울 수도 있다.

이때, 몸체(3) 내주면(41)은 도 4에 도시된 바와 같이, 시트링부재(11)의 미끄럼 이동을 안내하도록 개폐볼(5)의 움직임을 고려하여 가공되는 바, 예컨대, 도시된 것처럼 개폐볼(5)의 축방향과 평행하게 형성될 수 있으며, 내주면(43)은 내주면(41)과 직각을 이루면서 개폐볼(5)의 반경방향으로 형성되어 시트링부재(11)를 지지하도록 할 수 있다.

또한, 시트링부재(11)는 개폐볼(5)을 향한 내측면에 박형 볼시트(33)가 원주 방향으로 돌출되어 있는 바, 박형 볼시트(33)는 유압 등으로 인해 개폐볼(5)의 자세가 변화되거나 마모 또는 변형되더라도 내주면(43)에 장착된 탄성가압부재(13)의 탄성력에 의해 가압됨으로써, 개폐볼(5) 외면에 밀착되어 밀봉상태를 유지하도록 되어 있으나, 이때 개폐볼(5) 외면과의 접촉면적이 크지 않기 때문에 개폐볼(5)에 대한 마찰력은 크게 증대되지 않는다.

한편, 박형 볼시트(33)는 위와 같이 시트링부재(11)의 개폐볼(5) 접촉면(47)에 일체로 형성되어 돌출될 수 있을 뿐 아니라, 도 4에 도시된 것처럼 링 형태로 별도 제작하여 접촉면(47) 상에 착탈 가능하게 장착할 수 있는 바, 이를 위해 시트링부재(11)는 접촉면에 링구멍(49)이 오목하게 가공되어 있으며, 따라서 개폐볼(5)과 접촉으로 인해 발생한 변형이나 마모가 심한 때 박형 볼시트(33)를 시트링부재(11)로부터 분리하여 새 것으로 교체할 수 있게 된다.

또한, 상기 탄성가압부재(13)는 시트링부재(11)를 개폐볼(5) 쪽으로 가압하는 수단으로서, 시트링부재(11)의 박형 볼시트(33) 대향측에서 몸체(3)의 내주면(43) 상에 일정 간격을 두고 원주방향으로 장착되는 바, 개폐볼(5)의 움직임 즉, 요동이나 자세변화 등에도 불구하고 시트링부재(11)를 개폐볼(5)에 대해 밀착시킴으로써 시트링부재(11)와 개폐볼(5) 사이의 유체밀봉상태를 유지하도록 되어 있다.

특히, 탄성가압부재(13)는 시트링부재(11) 즉, 박형 볼시트(33)와 개폐볼(4)의 지속적인 접촉으로 인해 박형 볼시트(33)의 선단부분이 심하게 마모되거나 변형되어 더 이상 자체의 탄력으로 시트링부재(11)를 개폐볼(4)에 대해 가압할 수 없게 된 때, 시트링부재(11)의 이동방향과 동일한 방향으로 즉, 개폐볼(4) 쪽으로 이동 시킴으로써 개폐볼(5)에 대한 시트링부재(11)의 밀착력 저하를 막을 수 있게 된다.

이를 위해, 탄성가압부재(13)는 도 4에 도시된 바와 같이, 외주면이 수나사 가공되어 있는 몸체(51), 이 몸체(51) 내부에 축방향으로 삽입, 장착된 스프링(53), 및 이 스프링(53)에 의해 가압되어 시트링부재(11)와 직접적으로 접촉하는 가압볼(55)로 이루어지는 바, 위와 같이 박형 볼시트(33)의 마모 등으로 인해 개폐볼(5)에 대한 시트링부재(11)의 가압력이 거의 사라진 때 몸체(51) 뒤쪽의 렌치홈(57)에 ㄱ자 렌치를 끼워 돌림으로써 전진시켜 시트링부재(11)에 대한 가압력을 회복할 수 있다.

이제, 위와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박형 볼시트를 갖는 볼밸브(1)의 작용을 설명한다.

본 발명의 볼밸브(1)를 유체 관로 상에 설치한 상태에서 유체 유동을 개폐하기 위해서는 먼저 밸브를 폐쇄하고자 할 때 회전수단(7)의 회전손잡이(39)를 돌려 개폐볼(5)의 유통공(27)이 유체 유입단(29) 및 유체 유출단(31)과 직각을 이루도록 하며, 개방하고자 할 때는 반대로 유통공(27)이 유체 유입단(29) 및 유체 유출단(31)과 나란하게 되도록 하면 된다.

이렇게 해서 밸브(1)를 개폐하게 되며, 이때 개폐볼(5)은 시트링부재(11)의 박형 볼시트(33)와 압착됨으로써 개폐볼(5)과 몸체(3) 내주면 사이의 틈새를 완전히 차단하게 된다.

이때, 내주면(43)으로부터 돌출되는 탄성가압부재(13)의 높이를 변경하여 가압볼(55)을 통해 시트링부재(11)로 전달되는 스프링(53)의 가압력을 미세하게 조정함으로써 시트링부재(11) 즉, 박형 볼시트(33)의 개폐볼(5)에 대한 밀착력을 최적의 상태로 설정할 수 있게 된다. 이와 동시에, 시트링부재(11)가 단면적이 적은 박형 볼시트(33)를 통해 개폐볼(5)과 접촉하게 되므로, 개폐 시 개폐볼(5)과 박형 볼시트(33) 간의 마찰로 인해 발생하는 조작력의 크기가 크지 않으며, 따라서 대구경 밸브에서도 원활한 밸브(1) 조작을 가능하게 해준다. 특히, 도 5에 도시된 것처럼 유체 유동압 등으로 인해 개폐볼(5)의 자세가 변한 경우에도 개폐볼(5)과 접촉하는 박형 볼시트(33)의 접촉면적 변화는 거의 발생되지 않으므로, 개폐볼(5)과 박형 볼시트(33)의 마찰력 변화도 거의 발생되지 않아 조작력을 증대시키지 않고도 밸브(1)를 개폐할 수 있게 된다. 이는 또 박형 볼시트(33)의 마모를 줄이고, 수명을 증대시키는 결과를 가져온다.

도 1은 종래의 시트링부재를 구비한 볼밸브의 정단면도.

도 2는 도 1의 A부분 확대도.

도 3은 본 발명에 따른 박형 볼시트를 갖는 볼밸브의 정단면도.

도 4는 도 3의 B부분 확대도.

도 5는 도 4에서 개폐볼의 자세가 변화된 상태를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 볼밸브 3 : 몸체

5 : 개폐볼 7 : 회전수단

9 : 밀봉수단 11 : 시트링부재

13 : 탄성가압부재 21 : 유입구

23 : 유출구 25 : 밸브챔버

27 : 유통공 29 : 유체 유입단

31 : 유체 유출단 33 : 박형 볼시트

35 : 회전축 39 : 회전손잡이

Claims (3)

1. 양단에 유입구(21) 및 유출구(23)가 각각 형성되고, 그 사이에 밸브챔버(25)가 형성된 몸체(3);

   상기 몸체(3)의 상기 밸브챔버(25)에 회전 가능하게 장착되어 상기 유입구(21)로부터 유입되어 중앙에 관통된 유통공(27)을 통해 상기 유출구(23)로 유출되는 유체의 유동을 개폐하는 개폐볼(5);

   상기 몸체(3)의 상기 밸브챔버(25) 벽면을 관통하여 상기 개폐볼(5)에 결합 됨으로써 상기 개폐볼(5)을 상기 밸브챔버(25) 내에서 회전하도록 하는 회전수단(7); 및

   상기 밸브챔버(25)의 유체 유입단(29) 및 유체 유출단(31)과 상기 개폐볼(5) 사이에 개재되어 상기 개폐볼(5)을 상기 몸체(3)의 내주면에 대해 회전 가능하게 밀봉하도록 되어 있는 밀봉수단(9);으로 이루어지며,

   상기 밀봉수단(9)은,

   상기 몸체(3)의 상기 유입출단(29,31)과 인접한 내주면(41) 상에 밀착된 상태로 미끄럼 이동 가능하게 끼워져, 상기 개폐볼(5)을 향한 내측면에 돌출된 박형 볼시트(33)에 의해 상기 개폐볼(5) 외면에 밀착됨으로써, 상기 개폐볼(5)의 자세 변화에도 불구하고 상기 개폐볼(5)과의 마찰력을 일정하게 유지하도록 되어 있는 시트링부재(11); 및

   상기 시트링부재(11)의 상기 개폐볼(5) 대향측에 장착되어 상기 박형 볼시트(33)를 상기 개폐볼(5)과의 접촉면에 대해 가압함으로써 상기 시트링부재(11)와 상기 개폐볼(5) 사이의 밀착 상태를 유지하도록 되어 있는 탄성가압부재(13);로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 박형 볼시트를 갖는 볼밸브.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 탄성가압부재(13)는 상기 시트링부재(11)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동 가능하도록 상기 시트링부재(11)와 인접한 상기 몸체(3) 내주면(43) 상에 장착되어, 상기 개폐볼(5)에 대한 상기 시트링부재(11)의 밀착력이 저하된 때 상기 시트링부재(11)를 상기 개폐볼(5)에 대해 가압하는 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 박형 볼시트를 갖는 볼밸브.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,

   상기 시트링부재(11)는 상기 박형 볼시트(33)가 착탈 가능하게 분리될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 박형 볼시트를 갖는 볼밸브.

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