KR20170073394A

KR20170073394A - 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조

Info

Publication number: KR20170073394A
Application number: KR1020150182271A
Authority: KR
Inventors: 김재돌
Original assignee: 동명대학교산학협력단
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-28
Also published as: KR101855157B1

Abstract

본 발명에 따른 게이트 밸브 결합구조는, 내부가 비어 있는 중공형 파이프 형상의 시트 바디(100); 상기 시트 바디(100)의 내주면과 일치하는 외주면을 가지고, 상기 시트 바디(100)의 내주면에 밀착하여 결합되며, 외주면보다 직경이 작은 단턱부(210)를 형성하고, 상기 단턱부(210)의 측면에 톱니형상의 치형결합면(211)을 형성하는 시트 디스크(200); 상기 시트 디스크(200)의 내주면과 부합하는 외주면을 가져 상기 시트 디스크(200)에 삽입 결합되고, 상부 끝단에는 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 부합하는 외경의 디스크턱(310)을 형성하고, 상기 단턱부(210)의 치형결합면(211)과 부합하는 면에 동일한 톱니형상의 치형결합대응면(311)을 형성하는 디스크(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조{JOINED STRUCTURE OF JAGGED TYPE SEAT DISC FOR GATE VALVES}

본 발명은 게이트 밸브에 관한 것으로써, 구체적으로, 디스크와 시트 디스크의 접촉부를 톱니모양 결합면으로 형성하도록 하여, 밸브에 가해지는 압력 및 온도차에 의한 충격에도 누수가 발생하지 않도록 하는 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조에 관한 것이다.

조선소 및 육상플랜트의 경우 선박 및 구조화의 거대화로 인해 설치장소가 점점 협소해지고 있으므로 컴팩트한 사이즈를 요청하고 있으므로 밸브 작동시 Stem이 변화하지 않는 게이트 밸브가 필요하다.

일반적으로 게이트 밸브는 동일한 구경의 다른 밸브에 비해 무게가 가볍고, 부피가 작으며, 가격 경쟁력이 우수하고, 조작력이 적게 드는 이점 때문에 광범위하게 사용되고 있다.

이러한, 게이트 밸브는 관로에 연결되는 밸브 본체의 내부에 디스크가 회전축으로 회전 가능하게 설치되고, 회전축이 연결된 구동장치에 의해 회전하여 관로를 개폐시키게 되며 밸브 본체의 내주면과 디스크 외주면에는 폐쇄될 때 서로 압착되는 시트부가 구비되어 있다.

이와 같은, 통상의 게이트 밸브는 관로와 연결되는 밸브바디의 내부에 유체의 흐름을 제어하도록 회전에 의해 개폐되는 디스크를 설치하되, 디스크의 외주면에는 고무재질의 고무시트를 형성하여 유체가 유출되지 않도록 실링 처리하여 구성된다.

상기와 같은 게이트 밸브는 고무재질의 시트를 사용하여 실링을 함으로써, 완벽한 누수차단을 기대하기 어려우며, 고무의 특성상 장기간 사용하면 마멸을 비롯한 노화현상으로 인한 표면의 팽창, 갈라짐, 탄력성 상실 등의 문제로 인해서 시트로서의 역할을 제대로 하지 못해 누수 등의 고장으로 인한 시트의 수리 혹은 교체 등의 수리작업이 빈번하게 되므로 관리비용이 과다하게 지출되는 비경제적인 문제점이 있었다.

이러한 단점들을 해소하기 위해 최근에는 시트를 메탈 소재의 디스크시트를 설치하여 누수차단 효과를 상승시키고 장기간 사용하여도 원형을 보전하도록 형성하고 있으나, 탄성이 없는 메탈소재의 특성상 면접촉하면서 디스크시트의 회전개폐를 가능하도록 하기 위하여 디스크의 회전축을 2중 또는 3중의 편심으로 설계하고 조립하여 회전 간섭을 최소화 하도록 한다.

이에, 종래기술의 디스크시트형 게이트 밸브는 시트면의 회전간섭을 피하기 위해서 일차적으로 좌우 편심된 구동축을 상하로 편심하는 이중편심을 형성하여 회전 구동하여 사용하였으나, 밸브 개방 시에 상하 편심으로 인해 디스크의 상측과 하측 부분에 작용하는 수압의 차로 인해 추가적인 힘이 발생하여 회전 시에 더 큰 구동력이 필요하게 됨으로 구동력의 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

이런, 이중 편심에 따른 문제점을 해소하기 위하여 밸브 디스크를 밸브의 유로 중심선과 시트부 중심선의 교점을 기준점으로 하여 원추형 밸브 디스크의 기준 축선을 소정 각도만큼 회전시킨 후 상기 기준축선을 소정거리로 축이동 편심시키는 삼중 편심구조를 갖도록 하여 회전 시에 간섭없이 기민한 운동성을 확보하도록 하고 양방향 유체 흐름에 따른 차단성을 극대화 하도록 하였으나, 설치가 복잡하고 기준점과 교점에 따른 정확한 각도를 확보하여야 함으로 정밀한 가공에 따른 생산원가가 증대하는 문제점이 있었다.

KR 등록특허공보 10-1315998 B1

US 공개공보 2015/0137016 Al

US 등록특허공보 7,255,329 B1

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 기존의 게이트 밸브가, 디스크와 시트 디스크의 접촉부가 단순한 면접합 방식이므로, 내부를 흐르는 유체의 압력 및 온도차에 의한 충격에 의하여 누수가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 디스크와 시트 디스크의 접촉부를 톱니모양 결합면으로 형성하도록 하여, 밸브에 가해지는 압력 및 온도차에 의한 충격에도 누수가 발생하지 않도록 하는 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 게이트 밸브 결합구조는, 내부가 비어 있는 중공형 파이프 형상의 시트 바디(100); 상기 시트 바디(100)의 내주면과 일치하는 외주면을 가지고, 상기 시트 바디(100)의 내주면에 밀착하여 결합되며, 외주면보다 직경이 작은 단턱부(210)를 형성하고, 상기 단턱부(210)의 측면에 톱니형상의 치형결합면(211)을 형성하는 시트 디스크(200); 상기 시트 디스크(200)의 내주면과 부합하는 외주면을 가져 상기 시트 디스크(200)에 삽입 결합되고, 상부 끝단에는 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 부합하는 외경의 디스크턱(310)을 형성하고, 상기 단턱부(210)의 치형결합면(211)과 부합하는 면에 동일한 톱니형상의 치형결합대응면(311)을 형성하는 디스크(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은 시트 디스크와 디스크 간의 접촉을 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)의 톱니형으로 구성함으로써 압력 및 온도차에 의한 충격시 면접촉 구간이 닳음으로 인해 밸브 누수가 발생하는 것을 막아, 밸브 교체 비용을 줄일 수 있으며 선박의 경우 항해도중 오버홀이 불가능한 것을 감안할 경우 변압기 냉각시스템 전체 신뢰도가 상승하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조의 예시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조의 치형결합부의 치형 형상 예시도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 톱니모양 시트 디스크를 적용한 게이트 밸브 결합구조의 치형결합부 및 억지끼움 결합부를 나타낸 예시도이다;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 게이트 밸브 결합구조는, 내부가 비어 있는 중공형 파이프 형상의 시트 바디(100); 상기 시트 바디(100)의 내주면과 일치하는 외주면을 가지고, 상기 시트 바디(100)의 내주면에 밀착하여 결합되며, 외주면보다 직경이 작은 단턱부(210)를 형성하고, 상기 단턱부(210)의 측면에 톱니형상의 치형결합면(211)을 형성하는 시트 디스크(200); 상기 시트 디스크(200)의 내주면과 부합하는 외주면을 가져 상기 시트 디스크(200)에 삽입 결합되고, 상부 끝단에는 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 부합하는 외경의 디스크턱(310)을 형성하고, 상기 단턱부(210)의 치형결합면(211)과 부합하는 면에 동일한 톱니형상의 치형결합대응면(311)을 형성하는 디스크(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 게이트 밸브는 도 1에서와 같이 중공형 파이프 형상의 시트 바디(100)내부에 중공 형상의 시트 디스크(200)를 삽입하여 결합하는데, 이러한 시트 디스크의 경우 도 1에서와 같이, 내부에 외주면보다 직경이 작은 단턱부(210)를 형성한다.

이러한 단턱부(210)는 측면에 도 1의 우측 상세도에서 볼 수 있듯이 톱니형상의 치형결합면(211)을 형성하게 되는데, 이러한 치형결합면(211)은 상기 치형결합면(211)과 부합하는 면에 동일한 톱니형상의 치형결합대응면(311)과 치형결합하게 된다.

즉, 상기 시트 디스크(200)에 삽입 결합되고, 상부 끝단에는 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 부합하는 외경의 디스크턱(310)을 형성하는 디스크(300)의 상기 디스크턱(310)에는 치형결합대응면(311)이 형성되어 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 맞물려 결합됨으로써, 기본의 일반적인 게이트 밸브가 면결합을 하고 있는 것에 비해 접촉면적이 넓어지므로 마찰력이 증대되어 결합력을 향상 시키며, 측면 진동에 의한 밀림현상을 감소할 수 있어 내부 유체의 압력 및 온도차에 의한 충격 시 면접촉 구간이 닳음으로 인해 밸브 누수가 발생하는 것을 막는 역할을 수행한다.

이러한 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)은 각각 상호 부합하는 형상의 톱니형상의 치형을 형성하여 상호 치형결합하고, 상기 치형은, 도 2에서와 같이 단면이 삼각형뿐 아니라, 직사각형 원호 다각형의 형상을 할 수 있다.

다음으로, 상기 치형은, 돌출된 돌출부의 끝단의 직경이 두껍도록 형성되고, 함입된 함입부의 하단이 상기 돌출부 끝단의 외경과 일치하는 형상을 하도록 하여, 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)이 상호 억지끼움 방식으로 결합 가능한데, 이는 측면 진동 외에 상하 진동에 대한 밀림현상을 감소하기 위한 것으로써, 게이트 밸브의 특성상 다양한 방향의 진동을 수반하게 되고, 이러한 진동의 방향에 관계없이 밀림현상을 방지하여 접촉면의 마모를 방지하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 시트 디스크(200) 및 디스크(300)는, 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)의 수평 접촉면 이외에, 수직 접촉면의 측면에 돌기 및 돌기에 대응하는 홈을 형성하여, 상기 디스크(300)가 시트 디스크(200)에 삽입 시, 홈과 돌기의 결합에 의한 억지 끼움 방식으로 결합되는데, 이는 상기에서 설명한 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)의 억지끼움 방식을 대체하여, 수직 접촉면의 측면에 돌기 및 돌기에 대응하는 홈의 억지끼움 결합으로 측면 진동 외에 상하 진동에 대한 밀림현상을 감소의 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)은, 치형의 단면 형상이 삼각형의 형상을 하고, 이러한 삼각형은 이등변 삼각형의 형상으로, 단면의 밑변에서 상향으로 설정된 가상의 수직선상에 대향하여 30 내지 45 도의 각도를 형성하며, 각 치형간 간격은 5 내지 20mm 사이에서 결정되는 것이 바람직하다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

100 : 시트 바디
200 : 시트 디스크
210 : 단턱부
211 : 치형결합면
300 : 디스크
311 : 치형결합대응면

Claims

내부가 비어 있는 중공형 파이프 형상의 시트 바디(100);
상기 시트 바디(100)의 내주면과 일치하는 외주면을 가지고, 상기 시트 바디(100)의 내주면에 밀착하여 결합되며, 외주면보다 직경이 작은 단턱부(210)를 형성하고, 상기 단턱부(210)의 측면에 톱니형상의 치형결합면(211)을 형성하는 시트 디스크(200);
상기 시트 디스크(200)의 내주면과 부합하는 외주면을 가져 상기 시트 디스크(200)에 삽입 결합되고, 상부 끝단에는 상기 시트 디스크(200)의 단턱부(210)와 부합하는 외경의 디스크턱(310)을 형성하고, 상기 단턱부(210)의 치형결합면(211)과 부합하는 면에 동일한 톱니형상의 치형결합대응면(311)을 형성하는 디스크(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 결합구조.
제 1 항에 있어서,
상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)은, 각각 상호 부합하는 형상의 톱니형상의 치형을 형성하여 상호 치형결합하고, 상기 치형은, 단면이 삼각형, 직사각형 원호 다각형의 형상을 하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 결합구조.
제 2 항에 있어서,
상기 치형은, 돌출된 돌출부의 끝단의 직경이 두껍도록 형성되고, 함입된 함입부의 하단이 상기 돌출부 끝단의 외경과 일치하는 형상을 하도록 하여, 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)이 상호 억지끼움 방식으로 결합 가능한 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 결합구조.
제 1 항에 있어서,
상기 시트 디스크(200) 및 디스크(300)는, 상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)의 수평 접촉면 이외에, 수직 접촉면의 측면에 돌기 및 돌기에 대응하는 홈을 형성하여, 상기 디스크(300)가 시트 디스크(200)에 삽입 시, 홈과 돌기의 결합에 의한 억지 끼움 방식으로 결합되는 것을 측징으로 하는 게이트 밸브 결합구조.
제 1 항에 있어서,
상기 치형결합면(211) 및 치형결합대응면(311)은, 치형의 단면 형상이 삼각형의 형상을 하고, 이러한 삼각형은 이등변 삼각형의 형상으로, 단면의 밑변에서 상향으로 설정된 가상의 수직선상에 대향하여 30 내지 45 도의 각도를 형성하며, 각 치형간 간격은 5 내지 20mm 사이에서 결정되는 것을 측징으로 하는 게이트 밸브 결합구조.