KR20170029108A - 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치 - Google Patents

레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치 Download PDF

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KR20170029108A
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김두혁
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Abstract

본 발명은 경량화 및 콤팩트한 구조를 가지고, 이를 통해 산업 시설 내에 설치가 용이하며 제조 단가를 줄일 수 있도록 하는 특징이 있는 이중 블록 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입구(201a)로 유입된 유체를 배출구(201b)로 배출하도록 이어지는 유로(215, 225)가 형성되는 밸브 본체(200)와, 상기 밸브 본체(200)의 전방에 설치되는 전방 밸브(210)와, 상기 밸브 본체(200)의 후방에 설치되는 후방 밸브(220) 및 상기 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220) 사이에 설치되는 블리드 밸브(230)를 포함하여 이루어지는 이중 블록 밸브장치에 있어서, 상기 후방 밸브(220)는 상기 배출구로 배출되는 유체의 차단과 유량 조절을 동시에 수행할 수 있는 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치를 제공한다.

Description

레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치{DOUBLE BLOCK VALVE DEVICE THAT HAS A FUNCTION OF REGULATING}
본 발명은 이중 블록 밸브장치에 관한 것으로, 이중의 블록 구조에 의해 유체의 흐름을 안전하게 차단하는 기능과 함께, 밸브장치를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 레귤레이팅(REGULATING) 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로, 밸브(VALVE)는 각종 산업용 배관 내의 유체의 흐름을 차단하거나, 유체의 유량 및 압력을 조절하는 장치로서, 배관의 조건이나 배관 내 요구되는 기능에 따라 다양한 종류의 밸브가 선택적으로 사용되고 있다.
현재 사용되고 있는 다양한 밸브 가운데, 볼 밸브(BALL VALVE)는 씰링성, 내구성 및 조작성 등이 우수하고, 유체 저항이 적은 특징이 있어 주로 배관 내부의 유체 흐름을 차단하는 용도로 널리 사용되고 있다.
한편, 해양 플랜트 시설이나, 석유 산업 시설 등의 배관에는 석유나, 가스와 같은 유체가 취급되고 있기 때문에 배관 내의 유체의 차단 및 누설의 방지가 특히 중요하며, 각종 국제 규제에 따라야 하는 등 철저한 관리가 요구되고 있는 실정이다. 이에, 최근 들어서는 배관의 차단성과 누설 안정성을 더욱 높이기 위하여 이중의 볼 밸브와 블리드 밸드(BLEED VALVE)를 조합한 형태인 이중 블록 밸브장치(DBB VALVE; Double Block and Bleed valve)가 개발되어 산업 현장에 널리 적용되고 있다.
도 1은 종래의 이중 블록 밸브장치의 외부 형상을 나타낸 것이고, 도 2는 종래의 이중 블록 밸브장치의 내부 형상을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이중 블록 밸브장치는 밸브 본체(100), 제1차단밸브(10), 제2차단밸브(20) 및 블리드 밸브(30)로 이루어진다. 밸브 본체(100)는 배관(미도시함)에 연결되어 일측으로 유체를 유입하는 유입구(110a)와, 유입구(110a)로 유입된 유체를 배출하는 배출구(110b)가 형성된다. 제1차단밸브(10)와 제2차단밸브(20)는 각각 볼 밸브로 구성되어 밸브 본체(100)의 상류측과 하류측에 각각 순차로 설치됨으로써, 밸브 본체(100) 내부의 유로(112)를 통과하는 유체를 이중으로 차단 또는 개방시키도록 한다. 그리고, 블리드 밸브(30)는 제1차단밸브(10)와 제2차단밸브(20) 사이에 설치되어 제1, 2차단밸브(10, 20)를 폐쇄시 고압에서 저압측으로 유체가 누설되는 것을 방지하여 그 내부의 잔류 압력을 제거하는 역할을 한다.
통상적으로 이러한 이중 블록 밸브장치는 유체를 통과시키도록 할 경우, 제1차단밸브(10)와 제2차단밸브(20)가 열리고 블리드 밸브(30)는 닫히도록 작동된다. 그리고, 유체를 차단하는 경우에는 제1차단밸브(10)와 제2차단밸브(20)가 동시에 잠기고, 블리드 밸브(30)가 열리도록 작동된다. 따라서, 제1차단밸브(10)가 새거나 사고로 열리게 되어도 제2차단밸브(20)에 의해 유체의 흐름을 차단시킬 수 있다. 또한, 제1차단밸브(10)의 누설 등에 의해 제1, 2차단밸브 밸브(10, 20) 사이로 스며든 유체는 블리드 밸브(30)를 통해 안전한 장소로 벤트되기 때문에 양 밸브(10, 20) 사이의 압력 증가를 방지하여 보다 안전하게 관리할 수 있다.
상기한 바와 같은 종래의 이중 블록 밸브는 이중의 볼 밸브를 통해 유체의 흐름을 안전하게 차단시키는데 매우 적합하다. 그러나, 종래의 이중 블록 밸브장치에 적용되는 제1, 2차단밸브(10, 20)는 볼 밸브의 특성상 유체의 유량을 조절하는데에는 부적합한 문제점이 있다. 따라서 밸브장치를 통과하는 유체의 유량을 조절하기 위해서는 밸브 본체(100)의 일측에 별도의 레귤레이터(REGULATOR)를 설치하거나, 압력 표시장치(PRESSURE INDICATOR)가 설치되어야 한다. 이로 인해 종래의 이중 블록 밸브장치는 그 크기와, 무게 및 부품수가 증가됨으로써, 밸브장치의 제조 비용을 상승시키고, 산업 시설내에 설치하는 작업을 어렵게 하는 등의 문제점이 있다.
미국등록특허 제6220290호(공개일: 2001.04.24) 미국등록특허 제4846212호(공개일: 1989.07.11)
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 이중 블록 밸브장치를 통과하는 유체의 유량을 조절하는 기능을 포함시킴으로써, 별도의 레귤레이터와 압력 표시기를 설치할 필요가 없어 경량화 및 콤팩트한 구조를 가질 수 있으며, 이를 통해 산업 시설 내에 설치가 용이하고 제조 단가를 줄일 수 있도록 하는 특징이 있는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 유입구로 유입된 유체를 배출구로 배출하도록 이어지는 유로가 형성되는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체의 전방에 설치되는 전방 밸브와, 상기 밸브 본체의 후방에 설치되는 후방 밸브 및 상기 전방 밸브와 후방 밸브 사이에 설치되는 블리드 밸브를 포함하여 이루어지는 이중 블록 밸브장치에 있어서, 상기 후방 밸브는, 상기 배출구로 배출되는 유체의 차단과, 유량 조절을 동시에 수행할 수 있는 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치가 제공된다.
상기 후방 밸브는, 글로브 밸브(GLOVE VALVE)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 후방 밸브는, 니들 밸브(NEEDLE VALVE)로 구성될 수 있다.
상기 유로는, 상기 전방 밸브와 후방 밸브 사이에 형성되는 챔버(CHAMBER)의 전방에 위치되는 제1유로와, 상기 챔버의 후방에 위치되는 제2유로로 이루어지되, 상기 제2유로는, 상기 후방 밸브를 곡선 형태를 그리며 통과하도록 형성될 수 있다.
상기 제2유로는, 상기 제1유로로부터 상기 후방 밸브를 향해 곡선으로 이어지는 제1부위와, 상기 제1부위로부터 상기 후방 밸브의 하단에 형성되는 유동공을 수직 방향으로 통과하도록 이어지는 제2부위 및 상기 제2부위로부터 상기 배출구로 이어지는 제3부위로 이루어질 수 있다.
상기 후방 밸브는, 상기 배출구로 배출되는 유체의 압력을 표시하는 인디케이터(INDICATOR)가 일체로 형성될 수 있다.
상기 전방 밸브는, 볼 밸브(BALL VALVE)로 구성될 수 있다.
본 발명의 이중 블록 밸브장치에 따르면, 유체의 흐름을 차단하는 기능과 유체의 유량을 조절하는 기능을 동시에 가짐으로써, 레귤레이터와 압력 표시기 등을 설치할 필요가 없어 콤팩트한 구조를 가질 수 있다.
또한, 밸브장치의 경량화가 가능하여 산업 시설 내에 설치의 용이성을 크게 향상시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 부품수를 줄여 제작 단가를 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이중 블록 밸브장치의 외부 형상을 나타낸 사시도,
도 2는 종래의 이중 블록 밸브장치의 내부 형상을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 블록 밸브장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 블록 밸브장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 이중 블록 밸브장치의 개방 작동을 나타낸 회로도이고,
도 6은 본 발명의 이중 블록 밸브장치의 폐쇄 작동을 나타낸 회로도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 이중 블록 밸브장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 이중 블록 밸브장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이중 블록 밸브장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이중 블록 밸브장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(200)와, 전방 밸브(210)와, 후방 밸브(220, 320) 및 블리드 밸브(230)를 포함하여 구성된다.
밸브 본체(200)는 배관(미도시함)에 연결되는 플렌지관(203)과, 플렌지관(203)의 일측 외부로 연장 형성되어 밸브 본체(200)의 내부에 설치되는 밸브를 구동시키기 위한 수단을 설치하는 하우징으로 이루어진다. 밸브 본체(200)를 이루는 플렌지관(203)의 전방에는 배관으로부터 유체를 내부로 유입시키기 위한 유입구(201a)가 형성되고, 플렌지관(203)의 후방에는 밸브 본체(200)를 통과한 유체를 배출하는 배출구(201b)가 각각 형성된다. 그리고, 상기한 유입구(201a)로부터 배출구(201b)로 이어지도록 플렌지관(203)의 내부를 관통하여 이어지는 유로(215, 225)가 형성된다.
유로(215, 225)의 전, 후방에는 후술될 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320)가 각각 설치되어 내부로 통과하는 유체를 차단 또는 통과시킨다. 이때, 유로(215, 225) 상에서 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320) 사이의 공간은 전, 후방 밸브(220, 320)의 폐쇄에 의해 압력이 발생되는 챔버(232)가 형성되고, 챔버(232)를 기준으로 하여 전방의 제1유로(215)와 후방의 제2유로(225)가 각각 형성된다.
전방 밸브(210)는 볼 밸브로 구성되어 밸브 본체(200)의 상류측에 설치되며, 개폐 작동에 의해 배관으로부터 유입되는 유체를 선택적으로 통과 또는 차단시키는 역할을 한다. 구체적으로, 전방 밸브(210)는 원통형으로 된 밸브 본체(200) 내부의 유로(215) 상에 형성되는 볼작동 공간에 밸브공(214)이 천공된 밸브볼(212)이 설치되며, 밸브볼(212)은 밸브 본체(200)의 하우징 내부에 설치되는 스템(216)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 따라서, 스템(216)에 의해 밸브볼(212)이 회전하여 유로(215)의 유입구(201a)와 배출구(201b)에 대해 밸브공(214)이 직각을 이루는 상태에서는 유로(215)를 폐쇄시키고, 밸브공(214)이 수직을 이루는 상태에서는 유로(215)를 개방시킨다.
후방 밸브(220, 320)는 밸브 본체(200)의 하류측에 설치되어 전방 밸브(210)와 함께 작동하여 이중의 차단 구조를 형성한다. 이때, 후방 밸브(220, 320)는 밸브 개방시 후방의 배출구(201b)로 배출되는 유체의 차단과, 유량의 조절을 동시에 수행할 수 있도록 글로브 밸브 또는 니들 밸브 중 어느 하나로 구성되며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
블리드 밸브(230)는 상기한 유로(215, 225)에 설치되는 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320) 사이의 챔버(232) 상에 설치되어, 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320)가 각각 폐쇄된 상태에서 챔버(232) 내부로 유입된 유체를 외부로 배출하여 내부 압력이 축적되는 것을 방지하거나, 고압에서 저압으로 가스가 누설되는 것을 방지하도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 이중 블록 밸브의 구성을 각 실시예 별로 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(200)와, 밸브 본체(200)의 전방에 설치되는 전방 밸브(210)와, 밸브 본체(200)의 후방에 설치되는 후방 밸브(220) 및 상술한 블리드 밸브(230)를 포함하되, 후방 밸브(220)는 밸브 본체(200)의 제2유로(225) 상에 설치되어 내부를 통과하는 유체의 차단과 유량의 조절을 동시에 수행할 수 있는 글로브 밸브로 구성된다.
본 발명의 제1실시예에서, 밸브 본체(200)와 전방 밸브(210) 및 블리드 밸브(230)의 구성은 앞서 설명한 구성과 동일한 바, 동일한 구성에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
제1실시예에서, 후방 밸브(220) 측의 제2유로(225)에는 유동공(226)과, 이러한 유동공(226)에 선택적으로 접촉하도록 구동되는 차폐부(222)와, 차폐부(222)를 이동시키기 위한 작동부가 구비된다. 작동부는 차폐부(222)의 상측에 연결되는 밸브대(224)와, 이 밸브대(224)를 이동시키는 구동수단을 포함한다. 구동수단은 밸브대(224)를 수동 또는 전동으로 회전시키는 수단이 적용될 수 있으며, 밸브대(224)의 외주측에 이송스크류를 형성하여, 밸브대(224)의 회전시 수직의 상하로 이동이 이루어지도록 구성될 수 있다.
한편, 제2유로(225)는 후방 밸브(220)를 곡선 형태를 그리며 통과하도록 형성된다. 예컨데, 제2유로(225)는 전방으로부터 차폐부(222)의 위치까지 곡선형으로 이어지는 제1부위(225a)와, 차폐부(222)의 위치에서 유동공(226)을 통과하도록 수직하게 이어지는 제2부위(225b)와, 유동공(226)을 통과한 후 후방으로 연장되어 배출구(201b)로 이어지는 제3부위(225c)로 형성될 수 있다. 즉, 제1부위(225a)가 상향 연장된 후 제2부위(225b)에서 유동공(226)을 통과하도록 하향 연장될 수 있으며, 제3부위(225c)에서 후방의 배출구(201b)측으로 직선 방향으로 연장됨으로써, 제2유로(225)는 'S' 자 형태의 곡선을 그리면서 후방 밸브(220)를 통과하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 3에는 제2유로(225)의 제2부위(225b)가 유동공(226)의 상부에서 하부로 통과하는 구조만을 도시하고 있으나, 그와 정반대로 제2부위(225b)가 유동공(226)의 하부에서 상부로 통과하는 구조로 구성될 수도 있다. 이 경우, 유동공(226)을 통과하는 유체는 차폐부(222)의 하강에 의해 그 흐름이 차단되기 때문에, 차폐부(222)가 유동공(226)을 차폐시 유체 흐름 방향의 반대 방향으로 차폐시키도록 한다.
이러한 후방 밸브(220)에 적용되는 글로브 밸브는 차폐부(222)의 수직 이동에 의해 유동공(226)을 개폐하는 방식으로, 유체의 차단하는 역할 뿐 아니라 차폐부(222)가 유동공(226)으로부터 리프트되는 거리에 따라 통과하는 유체의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 후방 밸브(320)는 니들 밸브가 적용된다. 니들 밸브는 글로브 밸브의 한 형태로서, 기본적인 구조는 제1실시예에 기재된 후방 밸브(220)의 구성과 거의 동일하다. 따라서, 이하에서는 제1실시예와 차이점을 갖는 부분에 대해서만 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 밸브 본체(200)의 제2유로(225)에 형성된 유동공(226)의 상부에서 상하 이동하는 니들이 구비된다. 니들은 유동공(226)에 선택적으로 접촉하여 유로(225)를 개폐하는 차폐부(332)와, 차폐부(332)로부터 밸브 본체(200)의 하우징으로 연장되어 이송피스톤(미도시함) 또는 이송실린더(미도시함)에 결합되는 푸시로드(334)로 구성된다. 따라서, 푸시로드(334)에 의해 차폐부(332)가 상하 이동하여 유동공(226)에 접촉시 유로(225)를 폐쇄하고, 유동공(226)에서 떨어지면 유로(225)를 개방하여 유량을 조절할 수 있도록 구성된다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이중 블록 밸브장치의 작동을 나타낸 회로도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 이중 블록 밸브장치의 작용을 설명한다.
우선, 이중 블록 밸브장치를 통해 유체를 통과시키도록 할 경우 즉, 프로세스 라인으로 유체를 통과시키는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320)가 열리고 블리드 밸브(230)는 닫히도록 작동된다. 그리고, 유체를 차단하는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320)가 동시에 닫히고, 블리드 밸브(230)가 열리도록 작동된다.
도 5와 같이, 유체를 통과시키는 경우 기존의 이중 블록 밸브장치는 전, 후방의 밸브가 모두 볼 밸브로 구성되어, 유량을 조절하는 용도로 사용하기에는 적합하지 않다. 따라서, 이중 블록 밸브장치의 후부측에 유체 유량을 조절하기 위한 별도의 레귤레이터와 인디케이터를 설치해서 사용할 수 밖에 없다.
그러나, 본 발명에 따른 이중 블록 밸브장치는 후방 밸브(220, 320)가 유량 조절이 가능한 글로브 밸브 또는 니들 밸브로 구성되어, 전방 밸브(210)의 개방에 의해 통과되는 유체를 후방 밸브(220, 320)를 이루는 글로브 밸브 또는 니들 밸브의 개도를 조절함으로써, 프로세스 라인으로 전달되는 유체의 유량을 조절할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 블록 밸브장치를 폐쇄시키는 경우에는, 글로브 밸브 또는 니들 밸브로 구성된 후방 밸브(220, 320)가 유체 차단의 기능을 수행할 수 있으므로, 볼 밸브로 구성된 전방 밸브(210)와 함께 이중의 차단 구조를 형성할 수 있다. 따라서, 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320) 사이에 설치되는 블리드 밸브(230)의 작동과 함께 유체의 차단을 안전하게 수행할 수 있다.
이에 더 나아가, 상기한 본 발명의 제1, 2실시예에 따른 이중 블록 밸브장치의 후방 밸브(220, 320)에는 후방 밸브(220)를 통과하는 유체의 압력을 표시하는 인디케이터(INDICATOR; 미도시함)를 일체로 장착하여 구성될 수 있다. 따라서, 후방 밸브(220)가 레귤레이터의 기능을 수행하는 것과 아울러, 인디케이터가 일체로 형성됨으로써, 이중 블록 밸브장치의 크기와 부품수를 줄여 콤팩트한 구조로 제작이 가능하다. 따라서, 산업 현장에 설치가 보다 용이하며, 부품 제조 단가를 낮출 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 이중 블록 밸브장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
200: 밸브 본체 201a: 유입구
201b: 배출구 215: 제1유로
225: 제2유로 210: 전방 밸브
220, 320: 후방 밸브 230: 블리드 밸브

Claims (7)

  1. 유입구(201a)로 유입된 유체를 배출구(201b)로 배출하도록 이어지는 유로(215, 225)가 형성되는 밸브 본체(200)와; 상기 밸브 본체(200)의 전방에 설치되는 전방 밸브(210)와; 상기 밸브 본체(200)의 후방에 설치되는 후방 밸브(220, 320); 및 상기 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320) 사이에 설치되는 블리드 밸브(230); 를 포함하여 이루어지는 이중 블록 밸브장치에 있어서,
    상기 후방 밸브(220, 320)는, 상기 배출구로 배출되는 유체의 차단과 유량 조절을 동시에 수행할 수 있는 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방 밸브(220)는, 글로브 밸브(GLOVE VALVE)인 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후방 밸브(320)는, 니들 밸브(NEEDLE VALVE)인 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유로(215, 225)는, 상기 전방 밸브(210)와 후방 밸브(220, 320) 사이에 형성되는 챔버(CHAMBER; 232)의 전방에 위치되는 제1유로(215)와, 상기 챔버(232)의 후방에 위치되는 제2유로(225)로 이루어지되,
    상기 제2유로(225)는, 상기 후방 밸브(220, 320)를 곡선 형태를 그리며 통과하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2유로(225)는,
    상기 제1유로로부터 상기 후방 밸브(220, 320)를 향해 곡선으로 이어지는 제1부위(225a);
    상기 제1부위(225a)로부터 상기 후방 밸브(220, 320)의 하단에 형성되는 유동공(226)을 수직 방향으로 통과하도록 이어지는 제2부위(225b); 및
    상기 제2부위(225b)로부터 상기 배출구(201b)로 이어지는 제3부위(225c); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 후방 밸브(220, 320)는,
    상기 배출구(201b)로 배출되는 유체의 압력을 표시하는 인디케이터(INDICATOR)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전방 밸브(210)는, 볼 밸브(BALL VALVE)인 것을 특징으로 하는 레귤레이팅 기능이 추가된 이중 블록 밸브장치.
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