KR20200079903A - 게이트 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게이트 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크 시트와 바디 시트와의 단단한 결합을 도모하여 디스크의 움직임을 방지하고 이에 따라 디스크의 뒤틀림을 방지하여 기밀의 누설을 방지하기 위한 게이트 밸브에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 밸브는 밸브 스탬(stem)에 고정되어, 상하 이동에 따라 유체의 흐름을 막거나 여는 디스크; 상기 디스크에 부착되어 디스크의 상하이동에 따라 상하이동하며, 내부가 비어 있는 링 형상을 지니되, 바디 시트와 결합되는 면의 상부 및 하부에 단면이 삼각파 형상의 요철면이 형성된 디스크 시트; 및 밸브의 몸체에 설치되며, 상기 디스크 시트와 맞물리는 면의 상부 및 하부에 상기 요철면에 대응하도록 단면이 삼각파 형상의 요철대응면이 형성된 바디 시트;를 포함한다.

Description

게이트 밸브{gate valve}

본 발명은 게이트 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크 시트와 바디 시트와의 단단한 결합을 도모하여 디스크의 움직임을 방지하고 이에 따라 디스크의 뒤틀림을 방지하여 유체의 누설을 방지하기 위한 게이트 밸브에 관한 것이다.

밸브는 관로의 도중이나 용기에 설치하여 유체의 유량, 압력 등을 제어하는 장치이다. 조선소 및 육상플랜트의 경우 선박 및 구조화의 거대화로 인해 설치장소가 점점 협소해지고 있음으로 컴팩트한 사이즈를 요청하고 있음으로 밸브 작동시 스탬(stem)이 변화하지 않는 게이트 밸브가 필요하다.

게이트 밸브는 밸브디스크가 유체흐름에 직각으로 미끄러져서 유체의 통로를 수직으로 막아 개폐하는 밸브로서, 밸브를 사용할 때는 완전히 열어서 사용하고 일부만 열어 사용하게 되면 밸브 디스크의 후면에 심한 와류가 발생되어 밸브가 진동하게 된다. 압력손실이 글로우 밸브에 비하여 매우 작으며, 일반적으로 동일한 구경의 다른 밸브에 비하여 무게가 가볍고, 부피가 작으며, 가격 경쟁력이 우수하고 조작력이 적게 드는 이점 때문에 광범위하게 사용되고 있다.

게이트 밸브는 유체의 내부 누설을 설비 운영에 지장이 없을 정도까지 허용하는 대신, 시트의 심한 마모없이 기능적으로 고점성, 고강도, 악성슬러리, 분체, 기타 혼합물의 제어를 위해 사용되고 있다.

배관시스템에 사용되는 게이트밸브는 단순히 외부누출을 방지하기 위한 기능뿐만 아니라 개폐를 위한 디스크와 그의 운동에 있어서 수평을 유지시키는 두 가지 기능을 수행하기 위해서 상,하단의 스탬에 의해 압착된 패킹 재료로 유체의 외부누출을 막는 구조로 형성되기도 한다. 그러나 상기와 같이 형성되는 종래의 게이트밸브는 실제 설비에 설치될 경우 편방향 압력의 작용에 의하여 지속적인 수평운동유지가 어렵게 되고 상, 하단 패킹으로는 틈새가 생기며 상기 틈새로 유체가 유출되는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 유체유출을 막기 위하여 스탬을 더욱 압착하게 되며 이때, 상기 스탬의 압착은 동시에 게이트 측면을 압착하게 되고, 상, 하단의 정지 또는 운동마찰력을 증가시키므로 최초 개폐동작을 위한 구동기, 측 핸드휠, 유공압 실린더, 전동모터 등이 최종압착조건에 맞추어져 고용량으로 재선정하여 사용되고 있다.

그러나 상기와 같이 증가하는 마찰력을 이기면서 구동되는 장방형 게이트도 좌굴이나 변형을 막기 위하여 고강도 재료나 두께를 키워서 제작하게 되므로 사용자 입장에서는 지속적인 스탬 조임 작업이 요구되어 인력투입과 생산효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 아울러, 일반적인 게이트 밸브의 구조는 사공간 내부의 슬러리 적체에 의한 마찰증가가 불가피한 문제점이 있었다.

아울러, 최근에는 시트를 메탈 소재의 디스크 시트를 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, 종래 기술의 디스크시트형 게이트 밸브는 시트면의 간섭을 피하기 위해서 좌우 편심된 구동축을 상하로 이중편심을 형성하였으나, 밸브 개방시 상하 편심으로 인해 디스크의 상측과 하측 부분에 작용하는 수압의 차로 인하여 추가적인 힘이 발생하여 구동력의 손실이 발생되는 문제가 있었다.

이러한 이중 편심에 따른 문제점을 해결하기 위해서 밸브 디스크를 밸브의 유로 중심선과 시트 중심선의 교점을 기준으로 하여 원추형 밸브 디스크의 기준 축선을 소정 각도만큼 회전시킨 후, 기준축선을 소정거리로 축이동 편심시키는 삼중 편심구조를 지니도록 하여 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 문제가 있었다.

한국등록특허공보 제10-0801230호(2008. 01. 29 등록)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 디스크에 부착되는 메탈 재질의 디스크 시트와 이와 맞물리는 바디 시트의 구조를 개선하여, 디스크 시트와 바디 시트와의 단단한 결합을 도모하여 디스크의 움직임을 방지하고, 이에 따라 디스크의 뒤틀림을 방지하여 유체의 누설을 방지하기 위한 게이트 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트 밸브는 밸브 스탬(stem)에 고정되어, 상하 이동에 따라 유체의 흐름을 막거나 여는 디스크; 상기 디스크에 부착되어 디스크의 상하이동에 따라 상하이동하며, 내부가 비어 있는 링 형상을 지니되, 바디 시트와 결합되는 면의 상부 및 하부에 단면이 삼각파 형상의 요철면이 형성된 디스크 시트; 및 밸브의 몸체에 설치되며, 상기 디스크 시트와 맞물리는 면의 상부 및 하부에 상기 요철면에 대응하도록 단면이 삼각파 형상의 요철대응면이 형성된 바디 시트;를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 디스크 시트는 평탄 접합면을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성되고, 상기 바디 시트 또한 평탄 접합면을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 디스크 시트의 요철면과 상기 바디시트의 요철대응면의 결합은 상기 디스크 시트가 상하이동함에 따라 슬라이드 방식으로 결합된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 게이트밸브는 디스크시트의 상부 및 하부에 요철면을 형성하고, 상기 디스트시트와 맞물리는 바디시트의 상부 및 하부에 상기 요철면에 대응하는 요철대응면을 형성하여, 디스크시트의 상하이동에 따라 상기 디스크 시트의 요철면과 상기 바디 시트의 요철대응면이 슬라이드 방식을 결합함으로써, 디스크 시트와 바디 시트와의 보다 단단한 결합을 도모할 수 있다. 이에 따라, 디스크 시트의 뒤틀림 움직임을 방지할 수 있으며, 이러한 디스크의 뒤트림 방지를 통해서 궁극적으로 유체의 누설을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크, 디스트시트, 바디 시트가 결합된 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크 시트와 바디시트의 결합되는 모습을 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크 시트에 대한 정면도이며, 도 4는 도 3의 A-A를 절개한 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 바디 시트에 대한 정면도이며, 도 6은 도 5의 B-B를 절개한 단면도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크, 디스트시트, 바디 시트가 결합된 단면도이다.

도 1을 참조하면, 디스크(100)는 게이트 밸브의 스탬에 부착되어 있는 부분으로서, 핸들이나, 모터 등의 수단에 의해서 스탬이 상하이동함에 따라 상하이동하여 유체의 흐름을 막거나 개방하는 역할을 한다. 즉, 스탬이 상승하면 스탬에 고정된 디스크(100) 또한 상승하여 유체의 흐름을 개방하고, 스탬이 하강하면 디스크 또한 하강하여 유체의 흐름을 막게 된다. 디스크(100)는 일반적으로 원판의 형상을 지닌다.

디스크의 전면에는 중앙에 중공부가 형성된 링 형상의 디스크시트(200)가 결합된다. 디스크시트(200)는 디스크에 고정되어 있음으로, 디스크가 상하이동함에 따라 디스크 시트 또한 상하이동하게 된다. 디스크시트(200)는 게이트 밸브의 몸체에 부착되는 바디시트(300)와 맞물리게 된다.

바디시트(300)는 게이트 밸브의 몸체에 부착고정되어 있음으로, 디스크나 디스크바디의 상하이동에 관계없이 항상 게이트밸브의 몸체에 고정되어 있는 부분이다. 바디시트(300)는 디스크시트와 동일하게 중앙에 중공부가 형성된 링 형상을 지닌다. 디스크시트(200)와 바디시트(300)가 맞물리면서 서로 결합되어 흐르는 유체의 누설을 방지하며, 디스크(100)는 유체의 흐름을 막는 부분이다.

본 발명에서는 유체의 누설을 막는 디스크시트(200)와 바디시트(300)의 결합구조를 개선하여, 디스크시트와 바디시트의 뒤틀림을 방지하고 이에 따라 유체의 누설을 최소화하기 위한 것이다. 즉, 디스크시트(200)와 바디시트(300)의 상하부분에 요철면을 각각 형성하여 디스크시트(200)와 바디시트(300)와의 결합력을 증대시키고자 하였다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크 시트와 바디시트의 결합되는 모습을 도시하는 사시도이다.

디스크시트(200)는 중앙에 중공부가 형성된 링 형상을 지니며, 바디시트(300) 또한 중앙에 중공부가 형성된 링 형상을 지닌다. 도시된 바와 같이, 디스크시트(200)와 바디시트(300)가 접합되는 면 각각에는 요철면(210)과 요철대응면(310)이 형성된다.

다시말해, 디스크시트(200)는 바디 시트와 결합되는 면의 상부 및 하부에 단면이 삼각파 형상의 요철면(210)이 형성된며, 바디시트(300) 또한 디스크시트와 맞물리는 면의 상부 및 하부에 상기 요철면에 대응하도록 단면이 삼각파 형상의 요철대응면(310)이 형성된다.

밸브의 개폐는 바디시트는 밸브의 몸체에 고정된 상태에서 디스크시트의 상하이동에 의해 이루어짐으로, 디스크시트의 요철면(210)과 바디시트의 요철대응면(310)의 결합은 바디시트가 고정된 상태에서 디스크 시트가 상하이동함에 따라 슬라이드 방식으로 결합된다. 요철면과 요철대응면은 삼각파형상, 사각파 형상, 사인파 형상 등 다양한 형상이 가능하나, 가장 바람직하게는 도시된 바와 같이, 단면이 삼각파 형상을 지니는 것이 요철면 제작상 간편할 뿐만아니라 뒤틀림을 방지하여 누설을 방지하기에도 가장 바람직하다.

한편, 디스크시트(200)의 요철면(210)은 평탄 접합면(220)을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성되며, 상기 바디시트(300)의 요철대응면(310) 또한 평탄 접합면(320)을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 디스크 시트에 대한 정면도이며, 도 4는 도 3의 A-A를 절개한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 게이트 밸브의 바디 시트에 대한 정면도이며, 도 6은 도 5의 B-B를 절개한 단면도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 디스크시트(200) 및 바디시트(300)에는 서로 결합되는 면에 요철면이 형성된다.

디스크시트(200)의 상부 및 하부에는 단면이 삼각파 형상의 요철면(210)이 형성되고, 상기 요철면의 산과 골은 평탄접합면(220)을 기준으로 동일한 높이와 깊이를 가진다. 즉, 요철면의 산의 높이와 골의 깊이는 동일하며, 그 중심선은 평탄접합면(220)과 일치한다.

바디시트(300)는 디스크시트의 요철면에 대응하는 요철대응면(310)이 형성되는 데, 상기 요철대응면(310)은 요철면과 동일하게 단면이 삼각파 형상을 지닌다. 요철대응면(310)의 산과 골 또한 평탄접합면(320)을 기준으로 동일한 높이와 깊이를 가진다. 즉, 요철대응면(310)의 산의 높이와 골의 깊이는 동일하며, 그 중심선은 평탄접합면(320)과 일치한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 게이트 밸브의 몸체에 부착고정되는 바디시트(300)와, 게이트 밸브의 스탬의 상하이동에 따라 상하이동하여 상기 바디시트와 체결되는 디스크 시트(200)의 결합력 증대를 위해서, 바디시트와 디스크시트가 결합되는 면 각각에 단면이 삼각파 형상을 지니는 요철면 및 요철대응면을 형성된다. 위와같이, 디스크시트에 요철면을 형성하고, 바디시트에 이에 대응하는 요철대응면을 형성함으로써, 디스트시트와 바디시트의 결합력을 증대시킴으로, 디시크시트가 바디시트에 체결시에 디스크시트가 뒤틀려지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 궁극적으로 디스크시트와 바디시트 사이의 기밀이 보다 강화되어, 게이트 밸브를 흐르는 유체의 누설을 방지할 수 있게 된다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

100: 디스크
200: 디스크시트
210: 요철면
300: 바디시트
310: 요철대응면

Claims (3)

1. 밸브 스탬(stem)에 고정되어, 상하 이동에 따라 유체의 흐름을 막거나 여는 디스크;
   상기 디스크에 부착되어 디스크의 상하이동에 따라 상하이동하며, 내부가 비어 있는 링 형상을 지니되, 바디 시트와 결합되는 면의 상부 및 하부에 단면이 삼각파 형상의 요철면이 형성된 디스크 시트; 및
   밸브의 몸체에 설치되며, 상기 디스크 시트와 맞물리는 면의 상부 및 하부에 상기 요철면에 대응하도록 단면이 삼각파 형상의 요철대응면이 형성된 바디 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스크 시트는 평탄 접합면을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성되고,
   상기 바디 시트 또한 평탄 접합면을 기준으로 동일한 높이의 산과 골이 형성된 것을 특징으로 하는 게이트 밸브
3. 제1항에 있어서,
   상기 디스크 시트의 요철면과 상기 바디시트의 요철대응면의 결합은 상기 디스크 시트가 상하이동함에 따라 슬라이드 방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
   

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