KR20130118352A

KR20130118352A - 하드 실 플러그 밸브

Info

Publication number: KR20130118352A
Application number: KR1020137018026A
Authority: KR
Inventors: 스쥔 이위
Original assignee: 상하이 콜드에어 일렉트릭 시스템 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-04-10
Publication date: 2013-10-29
Also published as: EP2667069A1; WO2012097546A1; CN102042422A; JP2014503059A; CN102042422B; US20130292593A1; AU2011356506A1; EP2667069A4; JP5801905B2; KR101486316B1; US9022352B2; AU2011356506B2

Abstract

본 발명은 하드 실 플러그 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브체를 포함하고, 원추형 플러그가 밸브체 내에 설치되고, 밸브 커버가 밸브체 상부에 설치되고, 구동 밸브 로드는 밸브 커버 내에 관통설치되고, 탄성 가압장치는 구동 밸브 로드의 외부에 씌어져 있고, 탄성 가압장치가 플러그 받침대 상에 설치되고, 플러그 받침대와 원추형 플러그가 서로 연결되고, 탄성 가압장치가 신장된 후 플러그 받침대에 하향 압력을 가하는는 하드 실 플러그 밸브에 있어서, 구동 밸브 로드 외부에 신축기구가 설치되고, 신축기구가 신장된 후 플러그 받침대를 위로 밀고, 구동 밸브 로드의 기저부에 밸브 로드 받침대가 설치되고, 밸브 로드 받침대의 끝 부분은 유성기어 감속장치를 관통하고, 원추형 플러그가 유성기어 감속장치와 서로 연결되고, 원추형 플러그는 유성기어 감속장치를 통해 구동 밸브 로드를 따라 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 어떠한 상황에서든지 원추형 플러그를 확실하게 들어올리고 회전시킬 수 있다. 이와 동시에 본 발명에 따른 플러그 밸브의 구동 모멘트는 일반적인 플러그 밸브보다 7배 이상 작으므로, 모터를 사용할 경우 개방에서 폐쇄까지 일반적인 밸브는 2분이 소요되지만 본 발명에서 제공한 밸브는 단지 3.8초밖에 소요되지 않는다.

Description

하드 실 플러그 밸브{HARD SEAL PLUG VALVE}

본 발명은 하드 실 플러그 밸브에 관한 것이다.

플러그 밸브는 구조가 간단하고 개폐가 빠르며 압력강하가 비교적 작아 일정 범위 내에서 광범위하게 응용되고 있다. 플러그 밸브는 하드 실 플러그 밸브(Hard seal plug valve)와 소프트 실 플러그 밸브(soft seal plug valve)로 나뉜다.

종래 기술의 소프트 실 플러그 밸브에 있어서, 플러그의 원추형 외표면과 밸브실(valve cavity)의 원추형 내표면 사이에는 반드시 실링 및 윤활 피막이 있어야 하고, 원추형 플러그의 큰 쪽에 축방향의 실링 압력을 인가하고, 원추형 플러그가 회전할 때 여전히 동일한 실링 압력을 유지하므로 회전 토크가 크고 실링면의 마모도 크다. 그리고 고온의 충격을 받고 진동할 때 윤활 피막이 파괴될 수 있어 플러그가 밸브실에 로킹(locking)됨으로써 개폐를 위한 회전을 할 수 없게 된다. 사용함에 있어서, 온도 또는 파이프라인의 압력이 갑자기 상승하여 원추형 플러그가 밸브실을 이탈하게 될 경우, 파이프라인의 매질이 실링실 내로 유입되어 실링막이 제거될 수 있다.

하드 실 플러그 밸브에 있어, 비록 실링막이 없지만 회전 토크가 매우 커서 실링면의 마모도 더욱 크다.

종래에는 리프팅 타입 플러그 밸브와 복동(dual action) 플러그 밸브와 같이 먼저 플러그를 들어올려 다시 회전시킨 후 하향 압력을 가하는 플러그 밸브가 있었다. 하지만 상기 플러그 밸브들은 2부 이상의 조작 메커니즘 또는 2개 이상의 동작이 필요하기 때문에 밸브의 구조를 복잡하게 만들고 조작이 불편하다. 따라서 상기와 같이 개선된 플러그 밸브는 광범위하게 응용되지 않았다.

중국특허 제ZL200710046094호는 부동식(floating) 원추형 플러그 밸브에 관한 것으로서, 상기 플러그 밸브는 구조가 간단하고 하나의 동작만으로 '먼저 들어올리고 다시 회전시킨 후 하향 압력을 가하는 작업' 완성할 수 있다. 상기 특허는 비록 실링과 전환의 문제를 잘 해결했으나 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 밸브를 전환하기 전에 원추형 플러그를 들어올리는 장치로 압축 스프링을 사용한다. 원추형 플러그와 밸브실의 실링면이 로킹될 때, 압축 스프링은 단지 정적 탄성만 있을 뿐이며 충격은 없다. 로킹된 원추형 플러그는 대부분 상승하는 충격이 있어야만 밸브실을 이탈할 수 있으므로, 압축 스프링을 사용할 경우 원추형 플러그를 확실히 들어올릴 수 없다. 또한 원추형 플러그를 들어올리기 위해서는 스프링에 일정한 탄성이 있어야 하지만, 원추형 플러그에 하향 압력을 가할 때는 상기 탄성을 극복할 수도 있어야 한다. 만약 원추형 플러그를 들어올리는 스프링이 없을 경우, 10000N의 축력(axial force)으로 원추형 플러그에 하향 압력을 가하여 실링 압력을 인가해야 하고, 들어올리는 스프링을 추가한 후 만약 압축 스프링이 압축된 후의 탄성이 20000N이면, 10000N의 축력에 별도로 20000N의 축력을 가하여 스프링의 탄성을 극복해야 한다. 여기에서, 총 30000N의 축력으로 원추형 플러그에 하향 압력을 가해야 하므로, 실제로 인가되는 힘은 종래의 3배에 달하고 구동 밸브 로드(rod)에 필요한 구동력도 추가로 2배나 증가한 것이다.

둘째, 토크 리미터(torque limiter)를 사용하여 원추형 플러그를 회전시킨다. 원추형 플러그를 들어올린 후에는 원추형 플러그를 회전시키는 토크는 일정하고, 상기 일정한 토크를 초과하면 구동 밸브 로드는 원추형 플러그를 이탈하여 슬리핑(slipping)하고 구동 밸브 로드는 계속하여 회전하여 원추형 플러그에 하향 압력을 가한다. 밸브가 개방된 상태에서 폐쇄상태로 전환될 때, 유체의 유속에 의해 발생한 동압(dynamic pressure)은 원추형 플러그 통로의 방향 전환을 저지할 수 있고, 선회류 토크가 존재하며 상기 선회류 토크는 원추형 플러그의 회전을 막는 저항력이고, 유체의 압력 및 유속과 관련이 있으므로 일정 토크의 토크 리미터는 일반적으로 원추형 플러그가 확실하게 회전하는 것을 보장할 수 없다.

본 발명의 목적은 밸브를 신속하고 확실하게 개폐할 수 있는 플러그 밸브를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 하드 실 플러그 밸브 기술 솔루션을 제공한다. 밸브체(valve body)를 포함하고, 상기 밸브체는 매질이 관통하여 흐르는 제1 관통로 및 제2 관통로; 제1 관통로 및 제2 관통로와 교차하는 원추형 밸브실; 및 개방상태 하에서 제1 관통로 및 제2 관통로와 서로 통하는 플러그 포트를 구비하고, 원추형 밸브실에 회전 가능한 원추형 플러그가 설치되고, 원추형 플러그는 폐쇄상태에서 제1 관통로 및 제2 관통로를 차단하고, 밸브 커버 어셈블리(cover assembly)는 밸브체 상부에 설치되고, 구동 밸브 로드는 밸브 커버 어셈블리(cover assenbly) 내에 관통하여 설치되고, 구동 밸브 로드의 기저부에 밸브 로드 받침대가 설치되는 하드 실 플러그 밸브에 있어서, 구동 밸브 로드의 외부에 원추형 플러그를 상승시키는 신축기구 및 원추형 플러그를 원추형 밸브실로 향하게 하는 탄성 가압장치가 씌어져 있고, 플러그 받침대와 원추형 플러그는 서로 연결되고, 구동 밸브 로드가 회전하여 탄성 가압장치를 수축시킬 때 신축기구는 신장되고, 플러그 받침대를 통해 원추형 플러그를 위로 밀 때, 구동 밸브 로드는 계속하여 회전하면서 또다시 신축기구를 수축시키고 탄성 가압장치를 신장시키고, 플러그 받침대를 통해 원추형 플러그를 원추형 밸브실 방향으로 하향 압력을 가해 실링 압력을 인가하고, 밸브 로드 받침대에 위치한정 상부 축턱과 위치한정 하부 축턱이 있고, 밸브 로드 받침대에서 위치한정 상부 축턱과 위치한정 하부 축턱 사이 부분에 나사산이 형성되고, 선기어(sun gear)가 밸브 로드 받침대의 나사산 외부에 결합되고, 선기어와 동일한 평면에 있는 내접 기어(internal gear)는 밸브체 상부와 연결되고, 내접 기어와 선기어 사이에 2개 또는 3개 유성 기어가 설치되고, 유성 기어 중간의 유성 기어 회전축은 원추형 플러그와 서로 연결되고, 구동 밸브 로드가 회전하기 시작할 때 선기어는 단지 상하 나선운동하고 토크를 전달하지 않으며, 원추형 플러그가 상승한 후, 선기어가 위치한정 상부 축턱 또는 위치한정 하부 축턱의 제한을 받을 때에만, 구동 밸브 로드가 선기어로 하여금 함께 회전하게 하고 원추형 플러그가 일정한 각도로 회전하게 하고 위치를 한정하며, 여기에서 유성 기어가 슬리핑하고 구동 밸브 로드는 개폐작업이 완료될 때까지 계속하여 회전할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 나사산이 회전하는 신축기구를 사용하여 원추형 플러그를 들어올리고, 원추형 플러그가 들어올려져 공중에 있는 상태에서 유성기어 감속장치를 사용하여 원추형 플러그를 회전시키고, 원추형 플러그가 회전한 후 탄성 가압장치를 사용하여 다시 밸브실로 하향 압력을 가하고, 실링 압력을 인가하므로, 어떠한 상황에서든지 원추형 플러그를 확실하게 들어올리고 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 확실하게 실링할 수 있다. 또한 본 플러그 밸브의 구동 토크는 일반적인 플러그 밸브보다 7배 이상 작은데, 예를 들면 DN100, 4.0MPa의 평범한 하드 실 플러그 밸브는 일반적으로 150N.m의 구동 토크가 필요하나 본 발명의 밸브는 20N.m의 구동 토크이면 충분하다.

도 1은 본 발명에 있어서 하드 실 플러그 밸브 폐쇄상태의 개략도;
도 2는 구동 밸브 로드와 신축기구의 내부 리드 스크루가 결합된 개략도;
도 3은 본 발명에 있어서 하드 실 플러그 밸브에서 플러그가 이미 방향을 전환한 중간상태의 개략도;
도 4는 탄성 가압장치를 결합한 개략도;
도 5A는 신축기구의 단면도;
도 5B는 신축기구의 일부 어셈블리의 개략도;
도 6A는 정육각형의 상부 전환 핀의 정면도;
도 6B는 정육각형의 상부 전환 핀의 평면도;
도 7A는 정육각형의 하부 전환 핀의 정면도;
도 7B는 정육각형의 하부 전환 핀의 평면도;
도 8A는 원형의 상부 전환 핀의 정면도;
도 8B는 원형의 상부 전환 핀의 평면도;
도 9A는 원형의 하부 전환 핀의 정면도;
도 9B는 원형의 하부 전환 핀의 평면도;
도 10은 구동 밸브 로드가 시계바늘 방향으로 회전한 후 밸브 폐쇄상태의 유성기어 감속장치의 개략도;
도 11은 신축기구가 원추형 플러그 하부에 설치된 사방 플러그 밸브(four-way plug valve)의 개략도;
도 12는 자기유도 구동 신축기구가 원추형 플러그 하부에 장착된 사방 플러그 밸브의 개략도이다.

아래 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

본 발명에서 설명하는 하드 실 플러그 밸브의 작업과정은 대체로 다음과 같다. 도 1에 도시한 바와 같이, 플러그 밸브가 폐쇄상태에 있을 때 원추형 플러그(2) 중간의 플러그 포트(30)와 밸브체(1)의 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)가 서로 교차한다. 플러그 밸브를 개방하고자 할 때, 구동 밸브 로드(5)를 역시계바늘 방향으로 회전시키면 탄성 가압장치가 즉시 수축한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 밸브 로드(5)와 신축기구(15)의 내부 리드 스크루(52)는 틈새 결합을 이루고, 탄성 가압장치의 접시 스프링(9, belleville spring)의 탄성이 완전히 느슨한 상태까지 신장될 때, 신축기구(15)의 내부 리드 스크루(52)는 구동 밸브 로드(5)와 함께 역시계바늘 방향으로 회전하기 시작하고, 신축기구(15)는 신장하기 시작하고, 플러그 받침대(14)를 위로 밀어 원추형 플러그(2)를 일정한 위치까지 상승시킨 후, 구동 밸브 로드(5)를 계속하여 역시계바늘 방향으로 회전시키고, 유성기어 감속장치에 의해 원추형 플러그(2)를 회전시키고, 플러그 포트(30)의 양단을 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)와 각각 매칭시키고, 동시에 신축기구(15)는 수축하고 탄성 가압장치는 신장되어 플러그 받침대(14)에 하향 압력을 가하여 원하는 위치까지 원추형 플러그(2)를 하강시킴으로써 밸브가 개방된다. 아래에서는 도면과 결부하여 본 발명의 구조를 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 하드 실 플러그 밸브에 있어서, 밸브체(1)를 포함하고, 밸브체(1)의 좌우 양측에 매질이 지나가는 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)가 각각 형성되고, 밸브체(1) 내에 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)와 교차하는 원추형 밸브실(32)이 있다. 밸브체 받침대(3)는 양측의 밸브 커버 잠금 나사(25)를 통해 밸브체(1)의 상부에 장착하고 밸브체(1)와 밸브체 받침대(3) 사이에 플랜지 잠금 와셔(26, flange lock washer)가 장착되다. 밸브체 플랜지 잠금 나사(27)를 통해 밸브체 플랜지(28)를 밸브체(1)의 기저부에 고정시킨다. 밸브 커버(6)는 밸브체 받침대(3) 상에 장착하고, 밸브 커버(6)의 상단에 잠금 너트(4)를 삽입하고, 잠금 너트(4)와 밸브 커버(6) 사이에 실링 어셈블리(7)를 장착한다. 원추형 플러그(2)는 밸브체(1)의 원추형 밸브실(32) 내에 장착하고, 원추형 플러그(2)의 중간에 플러그 포트(30)가 형성되고, 플러그 포트(30)는 밸브가 개방상태에 있을 때 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)와 통하고, 플러그 포트(30)의 양측에 평형공(29, balance hole)이 형성되다. 원추형 플러그(2)는 원추형 밸브실(32) 내에서 상하 이동 및 회전 가능하며, 원추형 플러그(2)는 밸브가 폐쇄상태에 있을 때 제1 관통로(33) 및 제2 관통로(24)를 차단한다. 구동 밸브 로드(5)는 잠금 너트(4), 밸브 커버(6) 및 실링 어셈블리(7)를 관통하여 밸브체 받침대(3) 내에 설치된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 탄성 가압장치는 구동 밸브 로드(5) 외부에 씌어져 있다. 탄성 가압장치는 가압 인너커버(11)를 포함하고, 가압 인너커버(11)는 구동 밸브 로드(5) 외부에 씌어져 있고, 가압 인너커버(11) 외부에 가압 아웃커버(12)가 씌어져 있으며, 가압 인너커버(11)와 가압 아웃커버(12) 사이는 나사산 쌍을 통해 결합된다. 가압 인너커버(11)와 가압 아웃커버(12) 상부에 니들 베어링(10, needle bearing)이 장착되고, 니들 베어링(10)은 구동 밸브 로드(5) 외부에 씌어져 있고, 니들 베어링(10)과 밸브체 받침대(3) 사이에 접시 스프링(9)이 장착되다. 가압 인너커버(11)와 가압 아웃커버(12)는 플러그 받침대(14) 상에 설치되고, 플러그 받침대(14)와 원추형 플러그(2)는 서로 연결된다.

도 5A 및 도 5B에서 도시한 바와 같이, 구동 밸브 로드(5) 외부에 신축기구(15)가 설치되다. 신축기구(15)는 양측에 내부 나사산 및 외부 나사산이 형성되는 부시(51, bush)를 포함하고, 부시(51)의 내측과 외측에 내부 리드 스크루(52)와 자켓(48)이 각각 설치되고, 부시(51)는 키(key)를 통해 내부 리드 스크루(52)와 자켓(48) 사이에 장착된다. 내부 리드 스크루(52)는 구동 밸브 로드(5) 외부에 씌어져 있고, 내부 리드 스크루(52) 중간은 키홈(keyway)이 있는 내공(內孔)으로서 키핀(key pin)이 있는 구동 밸브 로드(5)와 틈새 결합되고, 구동 밸브 로드(5)의 회전으로 내부 리드 스크루(52)도 함께 회전하는데, 축방향 움직임은 제한 받지 않는다. 내부 리드 스크루(52)의 외측에 상부 축턱(57) 및 하부 축턱(58)이 있는 제1 나사산이 형성되고, 제1 나사산은 시계바늘 방향 나사산이다. 자켓(48)의 내측에 상부 축턱 및 하부 축턱이 있는 제2 나사산이 형성되고, 제2 나사산은 역시계바늘 방향의 나사산이고, 부시(51)의 내측과 외측에 내부 나사산과 외부 나사산이 각각 형성되다. 자켓(48)은 부시(51) 외부에 씌어져 있고, 부시(51)의 외부 나사산과 결합되고, 자켓(48)의 상하부 축턱은 부시(51)의 운동범위를 제한하고, 상하부 두 축턱 사이의 나사산 길이 및 피치(pitch)는 내부 리드 스크루(52)의 외부 나사산과 동일하다. 부시(51)의 내부 나사산은 내부 리드 스크루(52)의 제1 나사산과 결합되는 것으로서 내부 리드 스크루(52)의 상부 축턱(57) 및 하부 축턱(58) 사이에서만 이동할 수 있는 짧은 나사산이다. 부시(51)의 외부 나사산과 내부 나사산의 피치는 동일하나 회전방향은 반대이다. 따라서, 제1 나사산과 내부 나사산은 제1 나사산 쌍을 이루고, 제2 나사산과 외부 나사산은 제2 나사산 쌍을 이루며, 제1 나사산 쌍과 제2 나사산 쌍의 회전방향은 반대이다. 자켓(48)과 내부 리드 스크루(52) 사이에 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)가 설치되고, 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)는 부시(51)의 상부 및 하부에 각각 설치된다. 자켓(48) 내부의 상하 양단은 각각 키홈이 있거나 또는 형상이 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)의 형상과 유사하며, 그 내부에 장착된 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)가 상대 회전하지 않게 할 수 있다. 자켓(48) 외부는 회전을 제한하는 형상이고, 플러그 받침대(14)와 결합하여 자켓(48)의 회전을 방지한다. 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)는 내부 리드 스크루(52)의 외부, 부시(51) 내의 두 헤드에 결합되다.

회전 하강 위치고정 장치(53)는 상부 전환 핀(60)을 포함하고, 상부 전환 핀(60)의 기저부에 상부 고정 블록(61)이 설치되고, 상기 부시(51)의 상부 가장자리에 상부 고정홈(62)이 설치되고, 상부 고정홈(62)과 상부 고정 블록(61)이 결합되어 상기 부시(51)가 역시계바늘 방향으로 회전하지 않고 시계바늘 방향으로 회전하도록 하고, 상부 전환 핀(60)과 내부 리드 스크루(52) 사이에 제1 스프링(50)이 연결되다. 회전 상승 위치고정 장치(54)는 하부 전환 핀(63)을 포함하고, 하부 전환 핀(63)의 기저부에 하부 고정 블록(64)이 설치되고, 상기 부시(51)의 하부 가장자리에 하부 고정홈(65)이 설치되고, 하부 고정홈(65)과 하부 고정 블록(64)은 서로 결합되어 상기 부시(51)가 시계바늘 방향으로 회전하지 않고 역시계바늘 방향으로 회전하도록 하고, 하부 전환 핀(63)과 내부 리드 스크루(52) 사이에 제2 스프링(55)이 연결되다. 제1 스프링(50)과 제2 스프링(55)의 작용 하에 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)의 상부 전환 핀(60)과 하부 전환 핀(63) 중 하나가 항상 부시(51)의 홈 내에 끼어 있다.

상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)의 내벽은 1단 계단형상이고, 내부 리드 스크루(52)의 상부에 상부 전환 핀(60)의 계단형상 내벽과 결합하는 상부 축턱(57)이 설치되고, 내부 리드 스크루(52)의 하부 외측에 하부 축턱(58)이 설치되고, 하부 축턱(58)과 하부 전환 핀(63)의 계단형상 내벽은 결합된다.

만약 내부 리드 스크루(52)의 상부 축턱(57)과 하부 축턱(58) 사이의 제1 나사산 길이가L이고 시계바늘 방향 나사산이고, 부시(51)의 길이가 T이고, 부시(51)의 내부 나사산도 시계바늘 방향 나사산이고 외부 나사산은 반드시 역시계바늘 방향 나사산이고, T는 반드시 L보다 작아야 하고, 전체 신축기구(13)의 신장 길이는 S=L-T이다.

신축기구(15)가 도 5B에 도시한 상태에 있을 경우, 상부 전환 핀(60)의 상부 고정 블록(61)은 부시(51)의 상부 고정홈(62) 내에 끼어 있고, 동시에 하부 전환 핀(63) 내의 계단형상 내벽은 내부 리드 스크루(52)에 의해 고정되어 하부 고정 블록(64)이 부시(51)의 하부 고정홈(65)을 이탈하게 한다. 여기에서, 구동 밸브 로드(5)를 역시계바늘 방향으로 회전시키고, 구동 밸브 로드(5)가 내부 리드 스크루(52)와의 결합 틈새를 지나면 구동 밸브 로드(5)에 의해 내부 리드 스크루(52)가 함께 역시계바늘 방향으로 회전하게 된다. 여기에서, 상부 고정 블록(61)이 부시(51)의 상부 고정홈(62) 내에 끼어 있으므로, 부시(51)는 역시계바늘 방향으로 회전하게 되며, 제2 나사산 쌍은 작용을 일으키지 않는다. 또한 제1 나사산 쌍의 작용 하에서 내부 리드 스크루(52)가 상승하고, 내부 리드 스크루(52)의 상부 축턱(57)이 상부 전환 핀(60)의 계단형상 내벽과 부딪친 후, 상부 전환 핀(60)을 함께 상승시킨다. 부시(51)의 하단면D면과 내부 리드 스크루(52)의 하부 축턱(58) 끝면이 중첩될 때까지 내부 리드 스크루(52)가 상승한 후, 상부 고정 블록(61)은 상부 고정홈(62)을 완전히 이탈하고, 부시(51)는 역시계바늘 방향으로 회전할 수 있고, 동시에 하부 고정 블록(64)은 하부 고정홈(65) 내에 끼이게 된다(구동 밸브 로드(5)의 시계바늘 방향 회전을 위해 준비한다). 구동 밸브 로드(5)를 계속하여 회전하고, 내부 리드 스크루(52) 하부 범프(58)의 끝면이 제1 나사산 쌍의 운동을 제한하므로, 제2 나사산 쌍의 작용 하에서 내부 리드 스크루(52)는 부시(51)와 함께 부시(51)의 하단면D면이 자켓(48)의 하부 축턱의 E면과 서로 중첩될 때까지 하강한다. 여기에서 내부 리드 스크루(52)는 자켓(48)과 나란히 위치하고 신장-수축하는 과정을 완성한다.

상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)이 자켓(48)에 대해 회전하지 않도록 하기 위하여 상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)의 외벽형상은 정다각형일 수 있는데, 도 6A 내지 도 7B에 도시한 바와 같다. 여기에서, 자켓(48)의 양단에 없는 제2 나사산의 내벽형상은 상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)의 외벽형상과 결합하는 정다각형이다.

상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)의 외벽형상이 원모양이면, 도 8A 내지 도 9B에 도시한 바와 같이, 상부 전환 핀(60) 및 하부 전환 핀(63)의 외벽에 직선 이동홈이 형성되고, 자켓은 평키(49)의 일측을 직선 이동홈 내에 설치하고, 다른 일측은 상기 자켓(48)의 내벽에 고정한다.

도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 구동 밸브 로드(5)의 기저부에 밸브 로드 받침대(16)가 설치되고, 밸브 로드 받침대(16)의 기저부는 위치한정 상부 축턱(17)과 위치한정 하부 축턱(19)이 있는 나사산이고, 상기 나사산은 유성기어 감속장치를 관통하고 원추형 플러그(2)와 유성기어 감속장치는 서로 연결되고, 원추형 플러그(2)는 유성기어 감속장치를 통해 구동 밸브 로드(5)를 따라 회전한다. 구동 밸브 로드(5)느 상기 탄성 가압장치가 완전히 수축할 때까지 회전할 때, 신축기구(15)는 완전히 신장되고 원추형 플러그(2)를 최대 높이까지 상승시키고 위치한정 상부 축턱(17)이 상기 유성기어 감속장치의 선기어(18)를 저지함으로써, 선기어(18)를 회전시킬 수 있다. 구동 밸브 로드(5)는 탄성 가압장치가 완전히 수축할 때까지 반대방향으로 회전할 때, 신축기구(15)도 완전히 신장되고 원추형 플러그(2)를 최대 높이까지 상승시키고, 상기 위치한정 하부 축턱(19)은 상기 유성기어 감속장치의 선기어(18)를 막는다.

도 10을 결부하면, 유성기어 감속장치는 선기어(18)를 포함하고, 상기 선기어(18)는 위치한정 상부 축턱(17)과 위치한정 하부 축턱(19) 사이의 나사산 외부에 결합되고, 구동 밸브 로드(5)가 회전하기 시작할 때, 선기어(18)는 오직 상하 나선운동만 하고 토크를 전달하지 않는다. 선기어(18)와 구동 밸브 로드(5) 사이의 회전이 위치한정 상부 축턱(17)의 제한을 받을 때에만, 구동 밸브 로드(5)는 선기어(18)와 함께 회전한다. 밸브체(1)의 상부, 선기어(18)의 동일 평면에 내접 기어(23)를 고정설치하고, 내접 기어(23)와 선기어(18)의 둘레 사이에 내접 기어(23), 선기어(18)와 치합하는 3개의 유성 기어(22)가 설치되고, 유성 기어(22)의 중간에 유성 기어 회전축(21)이 설치되고, 유성 기어 회전축(21)과 상기 원추형 플러그(2)는 서로 연결되고, 내접 기어(23) 상에 이동이 동일한 3구간 연속 투스(tooth)가 있으며, 각 연속 투스 구간에 유성 기어(22)가 치합되고, 각 연속 투스 구간에 2개의 활동 투스 어셈블리가 설치되다.

위치한정 목적에 도달하기 위하여, 상기 내접 기어(23) 상에 호형 이동홈을 형성하고, 원추형 플러그(2)에 고정된 밸브 코어 위치한정 핀(31)은 호형 이동홈 내에 있고, 호형 이동홈의 라디안은 상기 원추형 플러그(2)가 개방에서 폐쇄 또는 폐쇄에서 개방하는데 필요한 회전각과 동일하다(일반적으로 90도이다).

상기 활동 투스 어셈블리는 제1 활동 투스(40) 및 제2 활동 투스(37)를 포함하고, 제1 활동 투스(40)와 제2 활동 투스(37)는 대칭 배치되고, 제1 활동 투스(40)와 제2 활동 투스(37)는 활동 투스 축(39)을 중심으로 회전하고, 제1 활동 투스(40)와 제2 활동 투스(37)에 각각 제1 활동 투스 스프링(42)과 제2 활동 투스 스프링(38)이 연결되고, 제1 활동 투스(40)와 제2 활동 투스(37) 끝 부분의 상부 및 하부에 각각 제1 차단 블록(41)과 제2 차단 블록(43)이 설치되다.

구동 밸브 로드(5)는 선기어(18)를 시계바늘 방향으로 회전하게 하고 선기어(18)는 유성 기어(22)를 역시계바늘 방향으로 자전하게 하는 동시에 원추형 플러그(2)를 시계바늘 방향으로 A지점까지 회전시킨 후 위치한정한다. 여기에서 유성 기어(22)의 투스와 제1 활동 투스(40)는 슬리핑하고, 유성 기어(22)만 자전하고 원추형 플러그(2)를 회전시키지 않는다. 상기와 마찬가지로, 제2 활동 투스(37)는 구동 밸브 로드(5)가 선기어(18)를 역시계바늘 방향으로 회전시킬 때 원추형 플러그(2)를 B지점에 도달하게 하고 슬리핑한다.

아래 도면을 결부하여, 본 발명이 제공한 하드 실 플러그 밸브에 있어서 폐쇄상태에서 개방상태까지의 전반 과정을 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 구동 밸브 로드(5)를 시계바늘 방향으로 끝까지 회전시키면, 플러그 밸브는 폐쇄상태에 있게 된다. 여기에서, 가압 인너커버(11)와 가압 아웃커버(12) 사이는 어긋나면서 신장상태에 있게 되고 자켓(48)은 내부 리드 스크루(52)와 나란히 위치하고, 위치한정 하부 축턱(19)과 선기어(18) 사이에 일정한 이동이 남는다. 구동 밸브 로드(5)를 역시계바늘 방향으로 회전시킨 후, 가압 인너커버(11)는 구동 밸브 로드(5)에 의해 가압 아웃커버(12)에 대해 위로 나선운동을 하고, 탄성 가압장치는 수축하고, 내부 리드 스크루(52)는 구동 밸브 로드(5)에 의해 회전하여 상승하고, 내부 리드 스크루(52)는 플러그 받침대(14)를 위로 밀어, 원추형 플러그(2)를 상승시킨다. 구동 밸브 로드(5)는 상기 탄성 가압장치가 완전히 수축될 때까지 회전할 때, 내부 리드 스크루(52)는 회전하여 상승하고 원추형 플러그(2)를 최고 위치까지 상승시키고, 위치한정 하부 축턱(19)은 선기어(18)를 저지함으로써, 선기어(18)가 역시계바늘 방향으로 회전하게 하고, 유성 기어(22)가 시계바늘 방향으로 자전하게 하고 선기어(18)를 중심으로 역시계바늘 방향으로 공전하게 하여, 원추형 플러그(2)를 회전시킨다. 원추형 플러그(2)는 A지점에서 B지점까지 회전하고, 원추 플러그(2) 상에 고정된 밸브 코어 위치한정 핀(31)은 내접 기어(23)에 형성된 호형 이동홈의 제한을 받아 원하는 위치에 도달한 후, 원추형 플러그(2) 상의 플러그 포트(30)는 양단의 제1 관통로(33)와 제2 관통로(24)와 매칭되고, 도 3에 도시한 바와 같이 플러그 밸브가 개방되고, 여기에서 유성 기어(22)의 투스와 제2 활동 투스(37)가 슬리핑하고, 유성 기어(22)는 자전만 하고 원추형 플러그(2)를 회전시키지 않는다. 이와 동시에, 내부 리드 스크루(52)의 하부 범프 블록은 부시(51)의 하단면D면에 의해 저지되고, 내부 리드 스크루(52)는 부시(51)와 함께 회전하강하고 신축기구(15)는 수축하기 시작하고, 탄성 가압장치는 또다시 신장하기 시작하는데, 내부 리드 스크루(52)와 자켓(48)이 나란히 위치하고 가압 인너커버(11)와 가압 아웃커버(12) 사이가 최대 위치까지 겹치지 신장한다. 여기에서, 원추형 플러그(2)는 밸브체(1)의 원추형 밸브실(32) 내에 완전히 끼이게 된다. 만약 플러그 밸브를 폐쇄해야 한다면, 구동 밸브 로드(5)를 시계바늘 방향을 회전시키고, 상기와 동일한 원리로 밸브를 개방한다.

실시예2

도 11은 신축기구를 원추형 플러그 하부에 장착한 사방 플러그 밸브의 개략도이다. 본 실시예에 따른 플러그 밸브와 실시예1에 따른 플러그 밸브의 차이점은 신축기구(15)가 원추형 플러그(2)의 하부에 장착되고 동시에, 원추형 플러그(2)는 밸브체(1)와 매칭되고 사방 통로를 가진다는 것이다. 그 외 다른 구조 및 작업원리는 실시예1과 동일하다.

실시예3

도 12에 도시한 바와 같이, 본 실시예와 실시예2의 차이점은 자기유도 구동방식을 사용하는 것으로서, 즉 구동 밸브 로드(5)의 상단에 구동 밸브 로드(5)를 중심으로 코일 자석체(66)가 배치되고, 코일 자석체(66)의 커버에 차폐 버커(67)가 있는 것이다. 차폐 버커(67)는 비자성 스테인리스강, 구리, 플라스틱 등으로 제조기 때문에 자석체(66)의 자기력을 차단할 수 없다. 사용시, 차폐 버커(67)의 외부에 코일 자석체를 추가 배치하고, 차폐 버커(67) 내부와 외부의 자석체 위치는 일대일로 대응되고, 극성은 반대이며, 차폐 버커(67) 외부에 위치한 자석체가 회전할 때 차폐 버커(67) 내의 자석체(66)를 회전시킴으로써 최종적으로 구동 밸브 로드(5)를 회전시켜 자기유도 구동 목적에 도달한다. 본 실시예의 다른 구조 및 작업원리는 실시예 1과 동일하다.

Claims

밸브체(1)를 포함하고, 상기 밸브체(1)는 매질이 관통하여 흐르는 제1 관통로(33)와 제2 관통로(24); 상기 제1 관통로(33) 및 상기 제2 관통로(24)와 교차하는 원추형 밸브실(32); 및 개방상태에서 상기 제1 관통로(33) 및 상기 제2 관통로(24)와 서로 통하는 플러그 포트(30)를 구비하고, 상기 원추형 밸브실(32)에 회전가능한 원추형 플러그(2)가 설치되고, 상기 원추형 플러그(2)는 폐쇄상태에서 상기 제1 관통로(33) 및 상기 제2 관통로(24)를 차단하고, 밸브 커버 어셈블리는 상기 밸브체(1) 상부에 설치되고, 구동 밸브 로드(5)는 상기 밸브 커버 어셈블리 내에 관통설치되고, 상기 구동 밸브 로드(5)의 기저부에 밸브 로드 받침대(16)가 설치되는 하드 실 플러그 밸브에 있어서,
상기 구동 밸브 로드(5)의 외부에 상기 원추형 플러그(2)를 상승시키는 신축기구(15) 및 상기 원추형 플러그(2)를 상기 원추형 밸브실(32)로 향하게 하는 탄성 가압장치가 씌어져 있고, 플러그 받침대(14)와 상기 원추형 플러그(2)는 서로 연결되고, 상기 구동 밸브 로드(5)가 회전하여 상기 탄성 가압장치가 수축될 때 신축기구(15)는 신장되고, 상기 플러그 받침대(14)를 통해 상기 원추형 플러그(2)를 위로 밀고, 상기 구동 밸브 로드(5)는 계속하여 회전하면서 또다시 상기 신축기구(15)를 수축시키면서 상기 탄성 가압장치를 신장시키고, 상기 플러그 받침대(14)를 통해 상기 원추형 플러그(2)를 상기 원추형 밸브실(32) 방향으로 하향 압력을 가하여 실링 압력을 인가하고, 상기 밸브 로드 받침대(16)에 위치한정 상부 축턱(17)과 위치한정 하부 축턱(19)이 있고, 상기 밸브 로드 받침대(16)에서 위치한정 상기 상부 축턱(17)과 싱기 위치한정 하부 축턱(19) 사이 부분에 나사산이 형성되고, 선기어(18)가 상기 밸브 로드 받침대(16)의 나사산 외부에 결합되고, 상기 선기어(18)와 동일한 평면의 내접 기어(23)는 상기 밸브체(1) 상부에서 연결되고, 상기 내접 기어(23)와 상기 선기어(18) 사이에 2개 또는 3개 유성 기어(22)가 설치되고, 상기 유성 기어(22) 중간의 유성 기어 회전축(21)은 상기 원추형 플러그(2)와 서로 연결되고, 상기 구동 밸브 로드(5)가 회전하기 시작할 때, 상기 선기어(18)는 상하 나선운동만 하며 토크를 전달하지 않고, 상기 원추형 플러그(2)가 상승한 후 상기 선기어(18)가 상기 위치한정 상부 축턱(17) 또는 상기 위치한정 하부 축턱(19)의 제한을 받을 때에만, 상기 구동 밸브 로드(5)는 상기 선기어(18)로 하여금 함께 회전하게 하고 상기 원추형 플러그(2)를 일정한 각도로 회전시켜 위치한정하고, 여기에서 상기 유성 기어(22)가 슬리핑하고 상기 구동 밸브 로드(5)는 개폐작업이 완료될 때까지 계속하여 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제1항에 있어서,
상기 신축기구(15)는 양측에 내부 나사산 및 외부 나사산이 있는 부시(51)를 포함하고, 상기 부시(51)의 내측과 외측에 각각 내부 리드 스크루(52) 및 자켓(48)이 설치되고, 상기 내부 리드 스크루(52)의 외측에 제1 나사산이 형성되고, 상기 자켓(48)의 내측에 제2 나사산이 형성되고, 상기 제1 나사산과 상기 내부 나사산은 제1나사산 쌍(screw thread pair)을 이루고, 상기 제2 나사산과 외부 나사산은 제2 나사산 쌍을 이루고, 상기 제1 나사산 쌍과 상기 제2 나사산 쌍의 진행방향은 반대이고, 상기 부시(51)의 상부 및 하부, 상기 자켓(48)과 상기 내부 리드 스크루(52) 사이에 회전 하강 위치고정 장치(53) 및 회전 상승 위치고정 장치(54)가 설치되는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제2항에 있어서,
상기 내부 리드 스크루(52) 외측의 상기 제1 나사산 양단에 상부 축턱(57) 및 하부 축턱(58)이 설치되고, 상기 제1 나사산과 상기 자켓(48) 내측의 상기 제2 나사산의 길이는 동일하며 나사산의 길이가 상기 부시(51)의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제2항에 있어서,
상기 회전 하강 위치고정 장치(53)는 상부 전환 핀(60)을 포함하고, 상부 전환 핀(60)의 기저부에 상부 고정 블록(61)이 설치되고, 상기 부시(51)의 상부 가장자리에 상부 고정홈(62)이 설치되고, 상부 고정홈(62)과 상기 상부 고정 블록(61)이 결합되어 상기 내부 리드 스크루(52)가 한쪽 방향으로 회전을 못 하게 하고;
상기 회전 상승 위치고정 장치(54)는 하부 전환 핀(63)을 포함하고, 상기 하부 전환 핀(63)의 상부에 하부 고정 블록(64)이 설치되고, 상기 부시(51)의 하부 가장자리에 하부 고정홈(65)이 설치되고, 상기 하부 고정홈(65)과 상기 하부 고정 블록(64)이 결합되어 상기 부시(51)가 다른 한쪽 방향의 회전을 못하게 하는 것을 특징으로 하드 실링 플러그 밸브.
제4항에 있어서,
상기 상부 전환 핀(60)의 내벽은 계단형상을 이루고, 상기 내부 리드 스크루(52)가 위로 회전할 때 상기 상부 축턱(57)과 결합되고, 최대 이동에 도달할 때 상기 상부 고정 블록(61)이 상기 상부 고정홈(62)을 이탈하게 하고, 여기에서 상기 하부 고정 블록(64)과 상기 하부 고정홈(65)은 완전히 고정되고;
상기 하부 전환 핀(63)의 내벽도 마찬가지로 계단형상을 이루고, 상기 내부 리드 스크루(52)가 아래로 회전할 때 상기 하부 축턱(58)과 결합하고, 최대 이동에 도달할 때 상기 하부 고정 블록(64)이 상기 하부 고정홈(65)을 이탈하게 하고, 여기에서 상기 상부 고정 블록(61)과 상기 상부 고정홈(62)은 완전히 고정되는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제4항에 있어서,
상기 상부 전환 핀(60) 또는 상기 하부 전환 핀(63)의 외벽형상은 정다각형 또는 원형이고,
상기 상부 전환 핀(60) 또는 상기 하부 전환 핀(63)의 외벽형상이 정다각형일 경우, 상기 자켓(48) 양단에 없는 상기 제2 나사산의 내벽형상은 상기 상부 전환 핀(60) 또는 상기 하부 전환 핀(63)의 외벽형상과 서로 결합하는 정다각형이고;
상기 상부 전환 핀(60) 또는 상기 하부 전환 핀(63)의 외벽형상이 원형일 경우, 상기 상부 전환 핀(60) 또는 상기 하부 전환 핀(63)의 외벽에 직선 이동홈이 형성되고, 상기 자켓(48)이 평키(49)의 일측을 직선 이동홈 내에 설치되고, 다른 일측은 상기 자켓(48)의 내벽에 고정되는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제1항에 있어서,
상기 내접 기어(23)에 상기 유성 기어(22)와 대응되고 이동이 같은 연속 투스가 설치되고, 상기 각 연속 투스 구간마다 유성 기어(22)가 치합되고, 상기 각 연속 투스 구간에 모두 제1 활동 투스(40)와 제2 활동 투스(37)가 설치되고, 상기 제1 활동 투스(40)와 상기 제2 활동 투스(37)는 대칭 배치되고, 상기 제1 활동 투스(40)와 상기 제2 활동 투스(37)는 활동 투스 축(39)을 중심으로 회전하고, 상기 제1 활동 투스(40)와 상기 제2 활동 투스(37)에 상기 제1 활동 투스 스프링(42) 및 상기 제2 활동 투스 스프링(38)이 각각 연결되고, 상기 제1 활동 투스(40)와 상기 제2 활동 투스(37) 끝 부분의 상부 및 하부에 제1 차단 블록(41)과 제2 차단 블록(43)이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제7항에 있어서,
상기 내접 기어(23)에 호형 이동홈이 형성되고, 상기 원추형 플러그(2)에 고정된 밸브 코어 위치한정 핀(31)이 호형 이동홈 내에 설치되고, 상기 호형 이동홈의 라디안은 상기 원추형 플러그(2)가 개방에서 폐쇄 또는 폐쇄에서 개방하는데 필요한 회전각과 동일한 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브체(1)는 3개 또는 4개의 통로를 가진 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제1항에 있어서,
상기 신축기구(15)가 상기 원추형 플러그(2)의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.
제1항에 있어서,
상기 구동 밸브 로드(5)의 상단에 상기 구동 밸브 로드(5)를 둘러싸여 코일 자석체(66)가 배치되고, 상기 코일 자석체(66) 커버에 차폐 커버(67)가 있는 것을 특징으로 하는 하드 실 플러그 밸브.