KR20170096918A - 볼 밸브 - Google Patents

Abstract

배관라인에 설치하는 스트레이너(30), 감압밸브(40), 과압방지 밸브는 개폐 밸브(60)와 같은 장치는 개페밸브와 함께 연결 이음쇠를 통하여 결합 연결 되어 사용되고 있다.
본 발명은 이렇게 일반적으로 3가지를 1조로 하여 연결되는 배관 구조를 볼 밸브에 이들 장치의 기능을 융합 구성하여 하나로 구성하려는 것이다.

Description

볼 밸브{a ball valve}

배관라인에 설치하는 스트레이너(30), 감압밸브(40), 과압방지 밸브는 개폐 밸브(60)와 같은 장치는 개페밸브와 함께 설치한다. 스트레이너는 배관에 흐르는 유체 속에 포함된 모래, 찌꺼기, 녹 등의 고형물로 된 이물질 등을 제거하여 배관과 기기 등에 이들 이물질이 유입하는 것을 방지하기 위하여 설치하는 그물로 망으로 된 장치이며고 감압 밸브(40)는 고압의 유체를 압력을 낮추어 적절한 압력의 유체를 공급하기 위하여 설치하는 유체 압력 저감 장치이며 과압방지밸브는 배관 내에 과도한 압력이 발생 시 유체를 배출하여 배관을 보호하는 장치이다.

이들 장치들은 수시로 청소하고 수선하기 위하여 열어야 하고 이들을 열 때에는 밸브를 패쇄한 상태에서 이루어진다. 따라서 이들 장치에는 개페 밸브가 수반되는 것이 필수적이다. 따라서 본 발명은 스트레이너, 감압 밸브 그리고 과압방지 밸브와 개페용 밸브와의 결합 관계에 관한 것이다.

스트레이너(30)는 대체로 이렇게 사용되는 Y형 스트레이너 및 금속 망통을 U자형으로 배치한 U형으로 되어 있고, 감압밸브는 제1 디스크와 제2디스크 혹은 제1 디스크와 다이아프램에 압력 스프링의 작용관계를 통하여 압력을 저감하도록 하는 장치이며, 과압방지 밸브는 압력 스프링의 텐션력을 전달 받도록 한 개폐 디스크를 치하여 과압의 유체를 배출하여 적정의 유체 압력을 유지하여 배관을 보호하는 장치이다. 특히 감압밸브와 과압방지 밸브는 공히 압력 스프링의 압력을 조절하여 기능을 발휘하도록 하는 점에서 유사하며 과압방지 밸브는 과압의 유체를 배출하는 반면에 감압밸브는 과압의 상태에 이르면 우회유로를 통하여 압력이 저감되도록 하는 점에서 차이를 가진다.

이들은 개페 밸브와 연결하기 위하여 연결 파이프 혹은 연결 유니온으로 된 연결 이음쇠(50)

를 통하여 스트레이너(도5) 혹은 감압밸브(도6) 또는 과압방지 밸브와 연결 결합하여 사용하여 결국 개폐 밸브와 연결 파이프 그리고 이들 장치와 연결하므로 3가지가 1조로 조합하는 구조를 이루게 된다.

그러나 가격 구조에 있어서는 개폐용 밸브의 가격에 비하여 스트레이너, 감압밸브 혹은 과압방지 밸브 각각이 몇배나 비싸며 이들을 연결해주는 연결이음쇠의 비용에 각각의 연결 시공 인건비 역시 이들 장치 비용에 버금가도록 요구되는 것이 현실이다.

본 발명은 부수적인 기능인 이들 장치가 개페용 밸브의 몇 배나 되는 모순점과 이들을 결합하는 단계가 많아 누수와 시공 인건비가 과다하게 드는 구조를 개선하고자 한다. 따라서 이들을

효율적으로 개선하기 위하여 개페용 밸브에 이들 장치를 일체로 결합하는 구조를 이루려 한다. 그리하여 스트레이너의 걸름망을 설치하고 걸름망을 수시로 청소하기 위하여 해체하기 위하여 과다하였던 몸통을 감소시키고 동시에 해체 구조를 이루려 하며, 과압방지 밸브 역시 몸통과 연결구조를 단순화 하는 구조를 이루며 감압밸브는 과다한 덩치의 몸통을 효율화하는 구조를 이루려는 것이다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위한 핵심적 요소로 개페용 밸브를 가장 보편적으로 사용되는 볼 밸브로 사용하려 하며 이 볼밸브의 볼의 구조와 밸브의 몸통의 구조적 변격을 통하여 해결하려 한다.

즉, 볼 밸브의 볼은 스프레이너의 경우는 볼의 유로를 좌우유로에 하방 유로를 더한 3방 유로로 하고 밸브의 몸통 역시 하방 통로를 형성하여 걸름망을 볼과 하우징의 유로에 걸쳐 설치하여 해결하려는 것이고, 과압방지 밸브는 밸브 몸통의 하방 유로에 설치하려 하며, 감압밸브는 볼에 1차 디스크를 설치하고 밸브 몸통의 하방 유로에 2차 디스크 혹은 다이아프램을 설치하되 밸브 몸통과 하방 유로 중간에는 칸막이 디스크를 설치하고 대신 우회유로를 배출구 측에 개설하여 해결하려 한다.

개페용 밸브보다 월등히 비싼 이들 장치를 볼 밸브에 융합하는 구조를 이루게 되어 모두가 비싼 원인인 이들 장치의 하우징의 상당한 부분에 대한 대한 재료비와 가공비를 획기적으로 줄일 수 있게 되고 연결 이음쇠 자체를 사용하지 않아 재료비의 절감을 가져온다.

또한 종래의 다단계 결합에 의한 시공 인건비와 관리비의 획기적인 절감은 물론이고 더 나아가 복잡 다단한 배관 구조의 획기적 개선을 통하여 공간의 효율적 활용도를 높이는 결과를 기대할 수 있게 된다.

특히 이들 장치가 볼 밸브의 볼에 내장되는 구조이므로 볼의 작동만으로 배관의 폐쇄가 이루어지고 이 상태에서 각 기능의 장치를 청소, 수선, 교체 등을 용이하게 할 수 있어 종래의 구조로는 배관을 완전히 해체하거나 또는 배관에서 배수를 하여야 하였던 불편에서 해방될 수 있는 구조적잉 장점이 있게 된다.

도1은 본 발명의 대표 단면도.
도2는 또 다른 본 발명의 단면도.
도3은 또 다른 본 발명의 단면도.
도4는 또 다른 본 발명의 단면도.
도5는 종래의 결합 구성품의 단면도.
도6은 종래의 또 다른 결합 구성품의 단면도.

본 발명은 배관에 기능적 요구에 의하여 부수적으로 사용하고 있는 스트레이너, 과압방지 밸브, 감압밸브 등을 별도로 설치하므로서 수반되는 비용의 절감과 중간 연결 이음쇠의 비용과 시공비 그리고 이들 시스템에 의한 과다한 부피를 절감할 수 있는 구조를 이루려는 것이다. 이를 위하여 종래에 독립적인 장치로 구성되어 개폐용 밸브와 중간 연결 이음쇠 그리고 이들 기능적 장치가 3가지 1조로 구성되었던 것을 본 발명에서는 볼 밸브 하나에 융합 수용할 수 있도록 하려는 것이다.

종래의 개폐 밸브(60)는 유체가 인입하는 인입구로 하고 타측은 유체가 빠져나가는 배출구로 형성한 몸통(1), 인입구와 배출구가 형성하여 몸통의 중앙에 설치되는 볼(2), 몸통 외측에 설치하는 작동 손잡이(3), 볼과 작동 손잡이를 연결하는 스핀들(4), 몸통과 스핀들 그리고 몸통과 볼 사이에 설치하는 패킹(5) 그리고 스핀들에 작동 손잡이를 설치하여 고정하는 고정 너트 부재로 구성 결합되는 구조를 이루고 있다.

본 발명에서 활용하는 볼 밸브의 구조는 볼에 하방으로 홀을 두어 형성한 하방유로를 형성하여 종래의 좌우에 이루는 인입구와 배출구의 유로와 합쳐서 3방 유로를 형성하고 이 하방 홀과 만나는 몸통부에 역시 하방으로 유로를 형성하여 각종 장치를 내장할 수 있도록 하우징을 형성하며 이 하우징의 끝단에는 결합 나사에 패킹 부재를 설치한 캡이나 감압장치나 과압방지 장치를 아예 담을 수 있는 용기로 하는 커버 장치(13)로 하거나 연결 호스를 결합한 결합 너트를 커버 장치로 하여 몸통에 형성된 하우징(6)과 결합하도록 구성 결합한 볼 밸브를 이루려 한다.

우선 스트레이너는 배관 내에서 유체와 함께 흐르는 이물질을 걸러 모아진 이물질을 제거하기 위하여 사용하는데 주목적을 둔 장치이다. 스트레이너에 사용하는 걸름망(14)은 주로 스테인레스 스틸 등의 금속 으로 이루어진 그물망을 통으로 만들어 모래, 깨어진 자갈 등이 이 그물망에 의하여 걸러지고 이렇게 걸러진 이물질이 모아진 것은 자주 제거하는 과정을 통하여 배관을 보호하는 기능을 한다. 이러한 청소를 적절하게 하지 않으면 그물망이 막혀 유체의 통로를 막게 되고 이는 유체가 저항을 받아 배관과 기기의 기능을 상실하게 된다. 증기 배관이나 수 배관 계통에 있어서 일반적으로는 금속 망으로 된 통이 사용되며, Y형 스트레이너 및 금속 망통을 U자형으로 배치한 U형 스트레이너에 청소용 캡을 설치하여 스트레이너를 이루게 된다. 결국은 스트레이너의 핵심은 배관의 유로에 걸름망을 설치한 장치를 이루어 이물질을 거르게 하고 이물질이 축적되면 제거할 수 있도록 캡을 설치하는 구조의 기본으로 하고 있다.

본 발명은 볼 밸브에 스트레이너 기능을 융합하기 위하여 도1과 같이 볼의 3방 유로에 있어 좌우 측면 유로에 걸름망을 설치하여 이물질이 이동할 수 없도록 거르고 추가로 설치한 하방 유로는 원통형의 그물망을 이루어 하게 되면 걸름망에 의하여 걸러진 이물질은 그물망통에 모이게 되고 몸통의 하우징에 결합한 커버 장치를 열게 되면 걸름망 통을 분리 제거하여 청소를 하거나 수선을 하거나 교체를 할 수 있게 된다. 물론 볼 밸브의 볼이 유체를 차단한 상태이므로 추가의 배수없이 이 작업을 할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다. 이때 볼 밸브의 회전에도 걸름망이 유체의 방향으로 부터 벗어나지 않도록 커버 장치와 걸름망 사이에 요(凹)철(凸) 관계를 이루거나 커버 장치의 나사 벽에 홀을 형성하여 걸름망을 볼트로 박는 등의 방법으로 볼의 회전에도 제 방향과 위치를 고수할 수 있는 장치를 마련하도록 한다. 또한 커버 장치를 투명재질로 하게 되면 별도의 해체를 하지 않고도 외부에서 이물질의 축적 정도를 파악하여 필요할 때에만 캡을 열어 작업하면 된다.

과압방지 밸브는 도2와 같이 과압방지장치를 이루는 부품을 하방 유로를 형성한 하우징에 설치하는 볼 밸브를 이루려 한다. 이를 위하여 하우징 내관을 이루는 몸통의 하방유로를 원통으로 형성하여 몸통과 경계를 이루는 바닥의 중앙에 소형의 홀과 홀 주위를 환상의 볼록 링으로 형성하여 개폐용 디스크와 패킹 쉬트(17)와 접하도록 구성하여 평시에는 차단 상태에서 기밀을 유지하도록 하며 하방 유로의 내 주면에 결합나사를 형성한 하우징의 구조를 이룬다. 이 하우징 내에는 볼록 링과 접하는 패킹을 담은 개폐 디스크(16)가 설치되고 디스크에는 압력 스프링(11)을 설치하며 이 압력 스프링에 텐션을 조절할 수 있도록 압력 조절 볼트(12)를 하우징의 내주면에 형성한 결합 나사에 설치한다. 이때 압력 스프링과 압력 조절 볼트 사이에 접하는 부분에 다수개의 볼 베어링 부재를 설치하여 압력 스프링에 의한 압력 조절볼트가 풀리는 것을 흡수 기능을 하도록 한다. 과압에 의한 배출을 위하여 하우징의 상단에 연결 호스에 설치된 결합 너트로 된 캡을 설치하도록 하여 과압방지 밸브를 융합 구성한 볼 밸브를 이루도록 한다.

감압밸브는 볼의 인입구와 배출구를 하방 유로를 가운데 두고 단차를 두고 형성하여 하방 유로의 상부에는 보조 압력 스프링 부재를 설치하고 스프링 부재에는 제1 디스크(7)를 설치하여 인입하는 유체의 유로를 차단하거나 혹은 유량을 조절할 수 있는 1차 조절 장치가 되도록 설치한다. 제1 디스크는 연결축으로 연결되는 칸막이 디스크(8)와 제2 디스크(9)와 일체를 이루는 데 칸막이 디스크는 몸통 유로와 하우징 유로를 차단하는 기능과 제2 디스크의 조절에 따라 승강하는 기능을 수행하도록 설치되며 제2 디스크는 몸통의 배출구 측과 하우징의 내관과 사이에 형성한 우회유로(19)로 인입하는 유체의 압력에 따라 승강하도록 설치된다. 이때의 하우징 구조는 칸막이 디스크가 설치되는 바닥 유로의 내주면은 소구경을 이루고 2차 디스크는 유체와의 접합면을 많이 받도록 대구경으로 이루어지므로 하우징의 역시 대구경의 내주면을 이루는 구조를 이루게 된다. 또한 제2 디스크를 압력을 조절하는 압력 스프링을 설치하고 이 압력 스프링에 압력을 조절하기 위하여 압력 조절 볼트를 설치하여 하우징을 연장하여 결합나사를 형성한 내주면에 삽입하여 나사 회전으로 내주면을 따라 승강하여 압력 스프링의 텐션을 조절하는 구조를 이루도록 한다. 한편 압력 스프링과 압력 조절 볼트 사이에는 다수 개의 볼 부재를 설치하여 압력을 받는 압력 스프링의 텐션력에 의하여 압력 조절볼트가 풀리는 특성을 감소시키는 기능을 부여한다. 이상의 구조는 도3과 같은 일반적인 감압밸브 장치를 설치한 볼 밸브의 구조이다.

또 다른 감압밸브로 도4와 같이 우회 유로의 유체압력으로 압력을 조절하도록 하는 장치를 제2 디스크 대신 다이아프램(10)에 의존하는 구조를 볼밸브에 융합 설치하는 구조가 있다. 이러한 구조는 위 일반적인 감압밸브를 설치하는 구조에 있어 칸막이 디스크의 상부에 다이아프램을 설치하고 다이아프램 이면에는 압력 스프링을 받칠 수 있도록 받침판(20) 부재를 설치하기만 하면 된다. 다이아프램은 위 제2 디스크와 같이 압력 스프링에 의한 텐션과 몸통과 하우징 간에 개설된 우회유로의 유체 압력을 받아 신축 혹은 굴신 작용으로 압력을 조절하여 제1 디스크에 유량을 조절하는 기능을 반면에 제 2 디스크는 다이아프램과 같이 압력 스프링과 우회유로에 의한 유체압력을 받아 커버 장치 내에서 승강을 통하여 제1 디스크의 유량을 조절하도록 하는 점에서 차이가 있다.

또한 다이아프램의 구조에 있어 커버장치와 몸통의 하우징의 결합은 다이아프램을 사이에 두고 위 일반형 감압밸브와 같이 나사 결합을 할 수도 있도 모서리 부분에 홀을 형성하여 볼트로 체결할 수도 있다.

몸통(1), 볼(2), 작동 손잡이(3), 하우징(6), 제1디스크(7), 칸막이 디스크(8), 제2 디스크(9), 다이아프램(10), 압력 스프링(11), 압력 조절볼트(12), 커버장치(13), 걸름망(14).

Claims (6)

1. 중앙에 볼을 삽입하도록 하고 내관을 ㅜ형으로 한 몸통부와; 역시 내관을 ㅜ형으로 한 볼과; 몸통 외측 상부에 설치하는 작동 손잡이와; 볼과 작동 손잡이를 연결하는 스핀들과; 몸통과 스핀들 그리고 몸통과 볼 사이에 설치하는 패킹; 스핀들에 작동 손잡이와 몸통에 스핀들을 고정하도록 하는 고정 너트 부재로 구성 결합되는 3방 볼 밸브에 있어서,
   몸통의 하방 홀을 통하여 볼의 3방의 합쳐진 유로에 걸름망과 볼의 하방 유로에는 원형의 걸름망 통으로 이루어진 걸름 장치를 삽입하고 캡으로 된 커버 장치로 몸통의 하우징과 나사 결합하도록 구성 결합한 볼 밸브.
2. 제 1항에 있어서,
   외부에서 몸통의 하우징 내부를 확인할 수 있도록 투명 재질로 된 커버장치로 구성 결합한 볼 밸브.
3. 중앙에 볼을 삽입하도록 하고 내관을 ㅜ형으로 한 몸통부와; 역시 내관을 ㅜ형으로 한 볼과; 몸통 외측 상부에 설치하는 작동 손잡이와; 볼과 작동 손잡이를 연결하는 스핀들과; 몸통과 스핀들 그리고 몸통과 볼 사이에 설치하는 패킹; 스핀들에 작동 손잡이와 몸통에 스핀들을 고정하도록 하는 고정 너트 부재로 구성 결합되는 3방 볼 밸브에 있어서,
   내주면에 나사를 형성하여 압력 조절볼트와 나사 결합하고 압력 스프링이 삽입되고 압력 조절 볼트와 스프링과 압력 조절 볼트 사이에는 다수개의 볼 베어링 부재를 내장 설치한 커버 장치가 몸통의 하우징과 나사 결합하여, 볼과 하우징 그리고 커버 장치가 이루는 수직 하방홀의 내부에 개폐 디스크가 설치되도록 구성 결합한 볼 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   몸통과 하우징 경계면에 수직의 원형벽을 이룬 소형의 관통구를 형성한 몸통과 패킹부재를 담은 개폐 디스크를 내장하고 하단 외벽에 나사를 형성하여 연결 호스를 결합한 결합 너트를 캡으로 한 커버 장치로 하여 몸통 하우징과 나사로 결합하여 구성 결합한 볼 밸브.
5. 제3항에 있어서,
   배출구 측과 하우징 내관 사이에 우회유로를 개설하고 몸통과 하우징 경계면에 수직의 원형벽을 이룬 관통구를 형성한 몸통과; 3방이 합쳐지는 유로와 하방 유로를 사이에 두고 인입 유로와 배출 유로간에 단차를 둔 볼과; 볼 내부에 설치하여 볼의 개폐와 유량 조절을 담당하는 개폐 디스크인 제1 디스크와; 제1 디스크와 연결축으로 연결되고 몸통과 하우징의 경계면의 수직 관통구 내벽을 승강하는 칸막이 디스크와 칸막이 디스크와 연결축으로 연결되고 커버 장치 내에 설치하여 압력 스프링과 우회유로를 통한 유체의 압력을 받아 커버 장치 내에서 승강하는 제2 디스크와; 칸막이 디스크와 제1 디스크인 사이에 설치하는 걸름 망 부재와; 제2 디스크가 내주벽을 승강하도록 넓게 형성하여 하광상협의 2단의 원통 구조로 이루어 몸통의 하우징과 결합하는 커버 장치로 구성 결합한 볼 밸브.
6. 제 3항에 있어서,
   배출구 측과 하우징 내관 사이에 우회유로를 개설하고 몸통과 하우징 경계면에 수직의 원형벽을 이룬 관통구를 형성한 몸통과; 3방이 합쳐지는 유로와 하방 유로를 사이에 두고 인입 유로와 배출 유로간에 단차를 둔 볼과; 볼 내부에 설치하여 제1 디스크에 텐션을 전달하는 보조 스프링 부재와; 역시 볼 내부에 설치하여 볼의 개폐와 유량 조절을 담당하는 개폐 디스크인 제1 디스크와; 제1 디스크와 연결축으로 연결되고 몸통과 하우징의 경계면의 수직 관통구 내벽을 승강하는 칸막이 디스크와; 칸막이 디스크와 제1 디스크인 사이에 설치하는 걸름 망 부재와; 칸막이 디스크와 연결축으로 연결되고 커버 장치 내에 설치하여 압력 스프링과 우회유로를 통한 유체의 압력을 받도록 이루어진 다이아프램과; 내측에 압력 스프링용 받침 판 부재를 내장하는 하광상협의 2단 구조로 이루어 다이아프램을 사이에 두고 몸통의 하우징과 결합하는 커버 장치로 구성 결합한 볼 밸브.
   

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