KR20170103126A - 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브 - Google Patents

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고대철
강길석
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Abstract

본 발명은 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브에 관한 것으로, 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c); 상기 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c)의 제1 및 제2 밸브실(11a, 11b)에 장입되는 구 형태의 제1 및 제2 볼(20a, 20b); 상기 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c) 상부에 관통하여 상기 제1 및 제2 볼(20a, 20b)을 고정시키는 한편 너트로서 핸들이 고정되는 제1 및 제2 스템(30a, 30b); 상기 제1 및 제2 볼(20a, 20b)의 외면과 기밀접촉되는 제1 및 제2 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b); 상기 제1 및 제2 밸브본체(10a, 10b)를 서로 고정시키고, 제2 및 제3 밸브본체(10b, 10c)를 서로 고정시키기 위한 제1 및 제2 고정수단(50a, 50b)을 포함하는 일체형 볼 밸브(1)에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)는 상기 제1 및 제2 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)를 제1 및 제2 볼(20a, 20b)에 대해 지속적으로 가압하는 제1 및 제2 가압수단(60a, 60b, 60c, 60d)을 포함하며; 상기 제1 내지 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c) 사이의 공동부(70)에 압력을 조절할 수 있도록 상기 제2 밸브본체(10b)의 하부에 설치되는 블리드 밸브(80)를 더 포함한다.

Description

이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브{INTEGRATED BALL VALVE WITH DOUBLE SEALING STRUCTURE}
본 발명은 두 개의 볼 밸브를 하나의 몸체(body)에 구비하여 일체형 제품으로 제작하고 밀폐성을 향상시킬 수 있도록 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브(integrated ball valve)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하나의 밸브 몸체에 두 개의 볼을 구비함으로써 이음부를 삭제하여 잠재적인 누출 포인트를 완벽히 제거하고, 볼 밸브 사이의 공동부(유로)에 압력을 조절할 수 있도록 블리드 밸브(bleed valve)를 설치한 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브에 관한 것이다.
볼 밸브는 각종 배관라인에 장착되어 작동유체의 유량 및 압력 제어를 기본 목적으로 사용하는 유체기계인 밸브의 일종으로서 개폐볼을 밸브 내부의 유로 상에 위치하도록 하여 회전에 의해 유체의 흐름을 차폐시키는 구조를 갖는 것이 일반적이다.
이러한 볼 밸브의 경우에 회전하는 개폐볼과 개폐볼의 외주면에 밀착하는 시트(seat) 사이의 밀착성이 우수해야 하며, 밀착력이 저하되는 경우 유체가 밸브의 틈새를 통하여 누출될 염려가 있다. 유체 누출 시 볼 밸브의 작동 신뢰성이 저하될 뿐만 아니라 결과적으로는 밸브장치의 고장을 초래하게 된다.
볼 밸브의 밀착성을 향상시키기 위한 대책으로 가공 정밀도 향상 또는 금속과 비금속의 접촉을 이용하게 되는데 원유나 고형물질이 함유된 유체가 흐르는 배관에서는 개폐볼과 시트에 높은 강도가 요구되기 때문에 금속시트가 주로 적용된다.
이처럼 고압의 유체가 흐르는 배관에서는 유입구와 유출구에 높은 압력이 작용되기 때문에 높은 차폐성을 얻기 위해 두 개의 볼 밸브를 직렬 연결하여 사용하는 것이 효과적이다. 반면, 금속시트는 개폐볼과의 접촉이 불안정하여 내부누출이 발생될 우려가 있어 우수한 가공 정밀도가 요구된다.
또한 두 개의 볼 밸브를 체결하기 위한 이음부는 잠재적인 누출 포인트로 작용하여 향후 문제가 될 우려가 있으며, 직렬 연결한 두 개의 볼 밸브는 단일 볼 밸브에 비해 차지하는 공간이 2배 이상 크기 때문에 공간에 제약이 있는 현장에서는 큰 애로사항을 가지고 있는 것이 현실이다.
대표적인 차폐 성능 향상을 위한 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 볼 밸브(100a, 100b)를 직렬로 설치하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 직렬로 설치된 볼 밸브(100a, 100b)는 유입구 및 유출구를 개폐할 수 있도록 설치된 것이며, 정압과 역압을 두 개의 볼 밸브가 차단함으로써 차폐성을 향상시킬 수 있다.
그러나 일반적으로 두 개의 볼 밸브(100a, 100b)를 체결하여 사용할 시 잠재적으로 이음부(110)의 누설이 발생될 수 있으며, 밸브의 전체 구조가 크기 때문에 공간의 제약이 있다. 또한, 두 개의 볼 밸브의 치수공차에 의해 체결 시 완전하게 밀폐된 구조를 얻기 어렵고 고압의 유체가 흐르기 때문에 체결 시 사용된 부품에 파손이 발생될 수 있다.
한편, 이음연결부 위에 장착되는 밀봉부재가 밸브본체 내의 유체에 노출되지 않도록 메탈실링 처리하여 내부 유체의 접촉으로 인한 밀봉부재의 부식 또는 형상 변형 시 발생되는 틈새를 사전에 방지함으로써 밸브를 기밀성을 향상시켰다. 그러나 상기 언급된 고압 유체에 의해 메탈실링 부위가 파손되는 문제점이 있다.
대한민국공개특허공보 제10-2009-0049484호(2009.05.18) "고압유체 개폐용 볼밸브" 대한민국공개특허공보 제10-2016-0006058호(2016.01.18) "비대칭 시트 캐리어가 형성된 볼밸브"
본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 밸브 몸체에 두 개의 볼을 구비함으로써 이음부를 삭제하여 잠재적인 누출 포인트를 완벽히 제거한 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 개폐볼과 볼시트의 밀착성이 우수한 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브를 제공하는 데에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브는 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체; 상기 제1 및 제3 밸브본체의 제1 및 제2 밸브실에 장입되는 구 형태의 제1 및 제2 볼; 상기 제1 및 제3 밸브본체 상부에 관통하여 상기 제1 및 제2 볼을 고정시키는 한편 너트로서 핸들이 고정되는 제1 및 제2 스템; 상기 제1 및 제2 볼의 외면과 기밀접촉되는 제1 및 제2 볼시트; 상기 제1 및 제2 밸브본체를 서로 고정시키고, 제2 및 제3 밸브본체를 서로 고정시키기 위한 제1 및 제2 고정수단을 포함하는 일체형 볼 밸브에 있어서, 상기 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체는 이음부가 없는 일체형으로 구성되며, 상기 제1, 제2 및 제3 밸브본체는 상기 제1 및 제2 볼시트를 제1 및 제2 볼에 대해 지속적으로 가압하는 제1 및 제2 가압수단을 포함하며; 상기 제1 내지 제3 밸브본체 사이의 공동부에 압력을 조절할 수 있도록 상기 제2 밸브본체의 하부에 설치되는 블리드 밸브를 더 포함한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 가압수단은 탄성스프링으로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 볼시트는 금속재 시트로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 간단한 밸브 구조의 변경만으로 높은 차페성 및 안정성을 확보활 수 있고, 금속시트 및 이중밀폐구조 적용에 따른 정압과 역압에 대한 높은 강도를 부여할 수 있으며, 또한 종래의 이음부에서 발생되는 누출 현상을 완벽하게 방지하고, 일체형 구조에 따른 공간 활용성 증대 및 단일 몸체를 사용함에 따른 소재, 가공비 등의 제작비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 두 개의 볼 밸브를 직렬로 설치한 것을 도시하는 볼 밸브의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브를 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대 단면도로서, 정압 또는 역압에 따른 밀폐 메카니즘을 도시하는 단면도이다.
도 4는 도 2의 "B" 부분의 확대 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 밸브에 의한 내압에 따른 밀폐 메카니즘을 도시하는 단면도이다.
본 발명의 예시적 실시예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에서 기술될 것이다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 통상의 기술자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다. 본 명세서에 상세하게 기술된 특정 구성 및 기능은 제한적이지 않으며, 단지 청구항들에 대한 토대 및 본 발명을 다양하게 실시하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자를 교시하기 위한 토대로서 기술된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브를 도시하는 단면도이고, 도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대 단면도로서, 정압 또는 역압에 따른 밀폐 메카니즘을 도시하는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 밸브에 의한 내압에 따른 밀폐 메카니즘을 도시하는 단면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브(1)는 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)를 포함하며, 또한 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c)의 제1 및 제2 밸브실(11a, 11b)에 장입되는 구 형태의 제1 및 제2 볼(20a, 20b)을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 중공형의 제1 내지 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)는 공동부(유로)에 의해 서로 연통되며, 또한 이음부가 없는 일체형으로 구성되어 있다.
제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c) 상부에는 제1 및 제 밸브실(11a, 11b)을 관통하는 구멍을 뚫고 밸브실(11a, 11b) 쪽에서 제1 및 제2 스템(30a, 30b)을 삽입하여 구멍을 통해 나사부가 외부로 돌출되게 한 다음 밸브실(11a, 11b)들에 장입되는 볼(20a, 20b)의 정상부가 스템(30a, 30b)의 하단에 결합되도록 볼(20a, 20b)을 밸브실(11a, 11b)에 장입시킨다.
밸브실(11a, 11b)에서 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c) 상부에 관통된 스템(30a, 30b) 외주에는 종래 기술과 같은 마찬가지로 테프론와셔와 패킹 등의 기밀부재를 끼운 다음 핸들을 너트로 조립, 고정시킨다.
상기 제1 및 제2 밸브본체(10a, 10b)의 하부와 제2 및 제3 밸브본체(10b, 10c)의 하부에는 이들을 서로 고정시키기 위한 제1 및 제2 고정수단(50a, 50b)을 포함한다.
볼(20a, 20b)의 중심부를 관통하는 공동부(유로)(70)를 벗어난 양측 구면에 2개의 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)를 대칭상으로 밀착시키는데, 이 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)들은 그 재질이 볼(20a, 20b)과 같은 금속으로서 정밀가공되어 볼(20a, 20b)의 구면과의 마찰저항을 극소화할 수 있도록 고정밀 표면조도를 가지며, 또한 볼(20a, 20b)의 구면과 같은 구형면으로 되는 기밀접촉면(42)이 형성되어 있으며, 이 기밀접촉면(42)의 반대쪽의 주연부(43)는 제1 내지 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)의 볼시트 안착부(44)에 안착된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 밸브본체(10a)에는 볼시트 안착부(44)에 대응하는 2개의 오목홈(15)이 형성되며, 제2 밸브본체(10b)에는 볼시트 안착부(44)에 대응하는 4개의 오목홈(15)이 형성되며, 제3 밸브본체(10c)에는 볼시트 안착부(44)에 대응하는 2개의 오목홈(15)이 형성되어 있으며, 이 오목홈(15)들 내에는 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)를 볼(20a, 20b)을 향하여 지속적으로 탄성압력을 부여하는 가압수단(60a, 60b, 60c, 60d)들이 설치된다. 이 가압수단으로서는 판스프링 또는 코일스프링과 같은 탄성스프링을 사용할 수 있으며, 이 오목홈들에 수용된 탄성스프링의 탄성압력이 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)에 항상 작용하게 되는 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 밸브(80)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 밸브(80)는 제1 내지 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c) 사이의 공동부(70)의 압력을 조절할 수 있도록 제2 밸브본체(10b)의 하부에 설치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브(1)는 일체형으로 이루어진 하나의 밸브본체(제1 내지 제3 밸브본체)에 두 개의 볼을 구비함으로써 이음부를 삭제하여 잠재적인 누출 포인트를 완벽히 제거하였으며, 밸브본체들 사이의 공동부(유로)에 압력을 조절할 수 있도록 블리드 밸브를 설치하였다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브(1)는 볼 밸브의 밀폐 시 배관에 흐르는 유체의 압력에 의해 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)들이 볼(20a, 20b) 방향으로 밀착력이 작용하여 효과적인 시일(seal) 구조를 갖도록 설계되어 있다.
또한 블리드 밸브(80)에 의해 두 개의 볼 사이의 공동부(유로)(70)를 가압함으로써 시트의 밀착력을 부여할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브에 있어서, 각각 볼과 시트는 유입구의 정압, 유출구의 역압 및 내압에 의해 밀폐성을 극대화시킬 수 있는 것이 특징이다.
볼 밸브 몸체 사이에 금속시트를 이용하여 금속간 접촉으로 유체의 누출을 방지함으로써 높은 강도를 만족할 수 있으며, 밸브의 기밀성 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
또한, 하나의 몸체에 두 개의 볼을 구비함으로써 이중 차폐를 위한 면적을 효과적으로 줄일 수 있기 때문에 공간의 제약이 있는 현장에서 적용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브는 내부에 작용하는 압력을 조절함으로써 볼과 시트 사이의 밀폐성을 향상시킬 수 있어 종래의 제품에서 발생되는 내부누출과 이음부 삭제를 통해 외부누출을 효과적으로 방지할 수 있으며, 공간 활용성이 증대되는 장점을 갖는다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 다른 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변경은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
1: 볼 밸브 10a, 10b, 10c: 밸브본체
11a, 11b: 밸브실 20a, 20b: 볼
30a, 30b: 스템 40a, 40b; 41a, 41b: 볼시트
50a, 50b: 고정수단 60a, 60b, 60c, 60d: 가압수단
70: 공동부(유로) 80: 블리드 밸브

Claims (3)

  1. 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c);
    상기 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c)의 제1 및 제2 밸브실(11a, 11b)에 장입되는 구 형태의 제1 및 제2 볼(20a, 20b);
    상기 제1 및 제3 밸브본체(10a, 10c) 상부에 관통하여 상기 제1 및 제2 볼(20a, 20b)을 고정시키는 한편 너트로서 핸들이 고정되는 제1 및 제2 스템(30a, 30b);
    상기 제1 및 제2 볼(20a, 20b)의 외면과 기밀접촉되는 제1 및 제2 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b);
    상기 제1 및 제2 밸브본체(10a, 10b)를 서로 고정시키고, 제2 및 제3 밸브본체(10b, 10c)를 서로 고정시키기 위한 제1 및 제2 고정수단(50a, 50b)을 포함하는 일체형 볼 밸브(1)에 있어서,
    상기 중공형의 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)는 이음부가 없는 일체형으로 구성되며,
    상기 제1, 제2 및 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c)는 상기 제1 및 제2 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)를 제1 및 제2 볼(20a, 20b)에 대해 지속적으로 가압하는 제1 및 제2 가압수단(60a, 60b, 60c, 60d)을 포함하며;
    상기 제1 내지 제3 밸브본체(10a, 10b, 10c) 사이의 공동부(70)에 압력을 조절할 수 있도록 상기 제2 밸브본체(10b)의 하부에 설치되는 블리드 밸브(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 볼 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가압수단(60a, 60b, 60c, 60d)은 탄성스프링인 것을 특징으로 하는 일체형 볼 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼시트(40a, 40b; 41a, 41b)는 금속재 시트인 것을 특징으로 하는 일체형 볼 밸브.
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KR1020160025476A KR20170103126A (ko) 2016-03-03 2016-03-03 이중밀폐구조를 갖는 일체형 볼 밸브

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CN107575600A (zh) * 2017-10-19 2018-01-12 广州信禾能源科技有限公司 具有检测流量和稳定功能的能量阀
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CN114278756A (zh) * 2021-11-25 2022-04-05 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种内嵌式球体支撑结构的双联球阀

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