KR20200098358A

KR20200098358A - 이중의 씰링부재가 마련되어 기밀성이 강화된 볼 밸브

Info

Publication number: KR20200098358A
Application number: KR1020190044140A
Authority: KR
Inventors: 김도형
Original assignee: 주식회사 에스브이티
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-08-20

Abstract

본 발명은, 일면의 하측 부위에 환형으로 형성되는 제1안치부(12), 제1안치부(12)의 단부에 돌출 형성되는 제1이탈방지부(14), 일면의 상측 부위에 환형으로 단차져 형성되는 밀착단(15)이 마련되어 밸브바디(1)의 유입구(2) 방향으로 노출되는 볼(5)의 일측 및 밸브바디(1)의 배출구(3) 방향으로 노출되는 볼(5)의 타측 각각에 밀착되는 제1메탈시트(10); 제1메탈시트(10)의 일면과 접하는 타면의 하측 부위에 경사면을 이루며 환형으로 형성되는 제2안치부(22), 제2안치부(22)의 단부에 돌출 형성되며 제1이탈방지부(14)와 일정 간격 이격되어 위치하는 제2이탈방지부(24), 타면의 상측 부위에 환형으로 돌출 형성되어 제1밀착시트(10)의 밀착단(15)과 밀착되는 돌출단(25), 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형을 이루며 돌출단(25)에 형성되는 복수 개의 유입부(26)가 구비되어 타면 부위가 제1메탈시트(10)와 결합되는 제2메탈시트(20); 제1, 2안치부(12, 22)에 의해 형성되는 공간에 안치되는 탄성재질의 시트링(30);이 구비되되, 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 일면 부위는 밀착단(15)의 일면에서 연장되는 접선 T1에 대하여 반시계방향으로 일정각도 θ1만큼 경사져 형성되고, 제2메탈시트(20)의 유입부(26) 각각은 유입부(26) 내면에서 연장되는 접선 T2에 대하여 시계방향으로 일정각도 θ2( θ2〈 θ1)만큼 경사져 형성되는 것을 특징으로 기밀성이 강화된 볼 밸브를 제공한다.

Description

기밀성이 강화된 볼 밸브{Ball valve having enhanced sealing performance}

본 발명은 볼 밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 분리 구성된 메탈시트와 시트링을 이용하여 기밀을 유지하되 유체의 일부를 시트링이 안치된 공간으로 유입시켜 시트링과 볼 사이의 밀착력을 증진시킴으로써 보다 강화된 기밀성을 보장할 수 있는 볼 밸브에 관한 것이다.

볼 밸브는 배관에 설치되어 배관을 따라 흐르는 유체의 이동을 제어하는 수단으로, 통상적인 볼 밸브는 도 6과 같이 미도시된 좌우 배관과 연결되며 중앙 부위에 내부수용공간이 형성되는 밸브바디와, 중앙 부위에 관통공이 형성되어 밸브바디의 내부수용공간에 위치하는 볼, 그리고 볼을 일방향 또는 타방향으로 일정각도 회전시키는 스템을 포함하여 이루어진다.

한편, 볼 밸브에서는 폐쇄상태에서 일정 수준 이상의 기밀을 유지하기 위하여, 밸브바디 내부에 시트와 시트링을 개재하게 되며, 탄성재질로 이루어지는 시트링은 시트의 일면에 형성되는 홈에 안치되어 볼과 밀착된다. 이때, 시트링이 시트의 홈에 안정적으로 안치되지 못하면 볼과의 잦은 접촉 과정에서 시트링이 시트의 홈에서 벗어나게 되며, 이럴 경우 유체가 누설되는 문제가 있다.

때문에, 도 6과 같이 시트 자체를 2개로 분리 구성한 다음 시트링을 분리된 시트 사이의 홈에 안치한 다음 시트를 긴밀하게 결합함으로써, 시트링이 볼 밸브와 접촉하며 장시간 작동하더라도 시트링이 시트의 홈에 안정적으로 위치하며 기밀을 유지하도록 구성하고 있다. 그런데, 이러한 방식은 시트링 자체의 탄성 특징만으로 볼 밸브와 접촉되면서 기밀을 유지하는 구성이라는 누수 방지에는 일정한 한계를 가지고 있었다.

대한민국 등록실용신안 제0222391호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 배관 내부의 유체 압력을 이용하여 기밀을 강화시킬 수 있는 볼 밸브를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 좌우 각각에는 유입구(2) 및 배출구(3)가 마련되는 밸브바디(1), 밸브바디의 내부수용공간(4)에 위치하는 볼(5), 하단 부위는 볼(5)의 상측 부위와 결합되고 타단 부위는 밸브바디(1) 외부로 돌출되는 스템(7)을 포함하는 볼 밸브로서, 일면의 하측 부위에 환형으로 형성되는 제1안치부(12), 제1안치부(12)의 단부에 돌출 형성되는 제1이탈방지부(14), 일면의 상측 부위에 환형으로 단차져 형성되는 밀착단(15)이 마련되어 밸브바디(1)의 유입구(2) 방향으로 노출되는 볼(5)의 일측 및 밸브바디(1)의 배출구(3) 방향으로 노출되는 볼(5)의 타측 각각에 밀착되는 제1메탈시트(10); 제1메탈시트(10)의 일면과 접하는 타면의 하측 부위에 경사면을 이루며 환형으로 형성되는 제2안치부(22), 제2안치부(22)의 단부에 돌출 형성되며 제1이탈방지부(14)와 일정 간격 이격되어 위치하는 제2이탈방지부(24), 타면의 상측 부위에 환형으로 돌출 형성되어 제1밀착시트(10)의 밀착단(15)과 밀착되는 돌출단(25), 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형을 이루며 돌출단(25)에 형성되는 복수 개의 유입부(26)가 구비되어 타면 부위가 제1메탈시트(10)와 결합되는 제2메탈시트(20); 제1, 2안치부(12, 22)에 의해 형성되는 공간에 안치되는 탄성재질의 시트링(30);이 구비되되, 제2메탈시트(20)의 각 유입부(26)와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 일면 부위는 밀착단(15)의 일면에서 연장되는 접선 T1에 대하여 반시계방향으로 일정각도 θ1만큼 경사져 형성되고, θ1만큼 경사진 밀착단(15)의 각 일면 부위와 대향하는 제2메탈시트(20)의 유입부(26) 각각은 유입부(26) 내면에서 연장되는 접선 T2에 대하여 시계방향으로 일정각도 θ2( θ2〈 θ1)만큼 경사져 형성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 제2메탈시트(20)의 각 유입부(26)와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 상측 부위에는 경사가이드부(18)가 형성될 수 있다.

본 발명은 메탈시트를 분리 구성한 다음 분리된 각 메탈시트에 안치부를 형성하여 탄성재질의 시트링을 안치하되, 메탈시트에 형성되는 유입부를 통해 시트링이 안치된 공간으로 일정 양의 유체를 유입시켜 시트링을 가압하도록 구성함으로써 시트링과 볼 사이의 밀착력을 증진시켜 시트링에 의한 기밀이 보다 완전하게 이루어지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 밸브의 개략적인 단면구성도.
도 2a 및 도 2b 각각은 도 1에 개시된 볼 밸브에 있어 제1메탈시트의 개략적인 평면 및 단면 구성도.
도 3a 및 도 3b 각각은 도 1에 개시된 볼 밸브에 있어 제2메탈시트의 개략적인 평면 구성도 및 단면 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 볼 밸브의 제1, 2메탈시트에 있어 유입부의 개략적인 단면 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 볼 밸브의 제1, 2메탈시트에 있어 유입부의 개략적인 외관 구성도.
도 6은 종래 볼 밸브의 개략적인 일 단면 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 밸브의 개략적인 단면 구성도이며, 도 2a 및 도 2b 각각은 제1메탈시트의 개략적인 평면 및 단면 구성도이고, 도 3a 및 도 3b 각각은 제2메탈시트의 개략적인 평면 구성도 및 단면 구성도로서, 본 발명은 밸브바디(1), 볼(5), 스템(7), 제1, 2메탈시트(10, 20), 시트링(30)을 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

밸브바디(1)의 좌우 각각에는 좌우 각각에는 유입구(2) 및 배출구(3)가 마련된다. 유입구(2) 및 배출구(3) 각각은 미도시된 배관과 연결된다. 밸브바디(1)의 내부 중앙 부위에는 유입구(2) 및 배출구(3) 각각과 연통되는 수용공간(4)이 마련된다.

볼(5)은 밸브바디(1)의 내부수용공간(4)에 위치한다. 도면부호 6은 볼(5)의 중앙 부위에 형성되는 관통공으로, 볼(5)의 회전에 따라 유입구(2) 및 배출구(3) 각각과 연통되거나 단절된다. 스템(7)은 볼(5)을 일정 각도 회전시키는 수단으로, 그 하단 부위는 볼(5)의 상측 부위와 결합되고, 연장되는 타단 부위는 밸브바디(1) 외부로 돌출된다.

제1메탈시트(10)는 도면과 같이 볼(5)의 일측 및 타측 각각에 밀착되어 기밀을 유지하는 수단으로, 제1메탈시트(10)에는 제1안치부(12), 제1이탈방지부(14), 밀착단(15) 각각이 형성된다.

제1안치부(12)는 제1메탈시트(10)의 일면 하측 부위에 홈 형상을 이루며 환형으로 형성된다. 제1이탈방지부(14)는 제1안치부(12)의 단부에 돌출 형성된다. 밀착단(15)은 제1메탈시트(10)의 일면 상측 부위에 단차진 구조로 환형으로 형성된다.

제2메탈시트(20)는 제1메탈시트(10)와 결합되어 일체 구조를 이루는 부분으로, 제1메탈시트(10)와 유사하게 제2안치부(22), 제2이탈방지부(24), 돌출단(25), 유입부(26) 각각이 형성된다.

제2안치부(22)는 제1안치부(12)에 대응되는 부분으로, 도 1 및 도 3b 각각과 같이 제1메탈시트(10)의 일면과 접하는 타면의 하측 부위에 경사면을 이루며 환형으로 형성된다. 제2이탈방지부(24)는 제2안치부(22)의 단부에 돌출 형성되며 제1이탈방지부(14)와 일정 간격 이격되어 위치한다.

돌출단(25)은 제2메탈시트(20)의 타면 상측 부위에 환형으로 돌출 형성된다. 돌출단(25)은 도 1과 같이 밀착단(15)에 밀착되는 부분으로, 돌출단(25)의 돌출 정도는 밀착단(15)의 단차 깊이에 따라 달라질 수 있다.

유입부(26)는 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형을 이루며 돌출단(25)을 따라 형성되는 복수 개로 이루어진다. 유입부(26)는 유체의 일부가 유입되는 공간으로, 도 3a 및 도 4, 도 5 각각에 개시된 것과 같이 홈 형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 돌출단(25)에 대하여 절삭 가공으로 유입부(26)를 형성하게 되면, 도 4에 실선으로 표시된 것과 같이 제1, 2메탈시트(10, 20) 사이에는 제1, 2안치부(12, 22) 공간과 연통되는 복수 개의 유입부(26)가 자연스럽게 형성된다.

따라서, 밀착단(15) 및 돌출단(25)의 결합에 의해 제1, 2메탈시트(10, 20) 상호 간의 결합력을 증진시킬 수 있을 뿐 아니라, 돌출단(25)에 대한 절삭 가공을 통해 유입부 구조를 매우 용이하게 형성하는 것이 가능하다. 도면부호 b는 체결볼트이다.

시트링(30)은 볼(5)의 일측 및 타측 각각에 밀착되어 기밀을 유지하는 수단으로, 제1, 2안치부(12, 22)에 의해 형성되는 공간에 안치된다. 시트링(30)은 고무, 테프론 등과 같이 일정 정도의 탄성을 가지는 재질 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 메탈시트를 2개로 분리 구성하되, 각각의 메탈시트에 시트링의 이탈을 방지할 수 있는 수단을 형성된 안치부를 가공한 다음 시트링을 안치부에 안치시킨 상태에서 메탈시트를 결합하게 되면, 장시간 볼 밸브가 작동하더라도 시트링은 메탈시트의 안치부에 안정적으로 위치하며 기밀을 유지할 수 있게 된다.

또한, 메탈시트 각각에 유입부를 형성하게 되면, 도 1 및 도 4 각각과 같이, 제1메탈시트(10)의 타면 부위를 통해 유입구(2) 측의 유체 일부가 유입부(26)를 통해 안치부(12, 22) 공간으로 유입되어 시트링(30)을 가압하게 됨에 따라(도 1의 ① 및 도 4의 ② 각 참조), 시트링(30)과 볼(5) 사이의 밀착력은 더욱 증진될 수 있다는 점에서 보다 향상된 기밀 유지가 가능하다.

한편, 본 발명은 유입부(26) 및 이와 대향하는 밀착단(15) 부위 각각이 일정 각도를 이루며 형성되는 경우를 배제하지 않는다. 즉, 도 4에 점선으로 개시된 것과 같이, 제2메탈시트(20)의 각 유입부(26) 및 이와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 부위를 θ1, θ2 각각으로 경사져 형성시키는 것이다.

보다 구체적으로는, 제2메탈시트(20)의 각 유입부(26)와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 일면 부위는 밀착단(15)의 일면에서 연장되는 접선 T1에 대하여 반시계방향으로 일정각도 θ1만큼 경사져 형성시키고, θ1만큼 경사져 형성되는 밀착단(15)의 각 일면 부위와 대향하는 제2메탈시트(20)의 유입부(26) 각각은 유입부(26) 내면에서 연장되는 접선 T2에 대하여 시계방향으로 일정각도 θ2만큼 경사져 형성시키는 것이다.

유입부(26) 및 이와 대향하는 밀착단(15) 부위 각각을 도 5의 실선과 같이 수직한 구조가 아니라 점선과 같이 일정 각도를 이루도록 구성하면, 보다 많은 유체가 유입부(26)를 통해 안치공간(14, 24)으로 유입될 수 있다는 점에서, 시트링(30)에 대한 가압력이 증대되어 시트링(30)과 볼(5) 사이의 밀착력은 더욱 증진될 수 있다.

이때, 접선 T1, 2 각각에 대한 유입부(26) 및 밀착단(15) 각각의 각도 θ1, θ2의 상관 관계는 θ2〈 θ1을 이루는 것이 바람직하다. 이는, 도 4에서 알 수 있듯이 θ2〈 θ1을 이루게 되면, 제1, 2유입부(16, 26)를 통한 유체의 유입은 더욱 용이해질 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명은 도 4 및 도 5 각각에 개시된 것과 같이, 제1메탈시트(10)에는 경사가이드부(18)가 부가적으로 형성되는 경우를 제안한다. 보다 구체적으로는, 제2메탈시트(20)의 유입부(26) 각각과 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 상측 부위를 일정 각도 경사지게 형성하는 것이 바로 그것이다.

도면과 같이, 유입부(26)와 대향하는 밀착단(15)의 상측 부위가 일정 각도 경사지게 형성되면, 제1메탈시트(10)의 타면 부위를 통해 유입되는 유체는 유입부(26)를 통해 안치공간(14, 24)으로 더욱 용이하게 유입될 수 있음은 분명하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 제1메탈시트 12 : 제1안치부
14 : 제1이탈방지부 15 : 밀착단
18 : 경사가이드부 20 : 제2메탈시트
22 : 제2안치부 24 : 제2이탈방지부
25 : 돌출단 26 : 유입부
30 : 시트링

Claims

좌우 각각에는 유입구(2) 및 배출구(3)가 마련되는 밸브바디(1), 밸브바디의 내부수용공간(4)에 위치하는 볼(5), 하단 부위는 볼(5)의 상측 부위와 결합되고 타단 부위는 밸브바디(1) 외부로 돌출되는 스템(7)을 포함하는 볼 밸브로서,
일면의 하측 부위에 환형으로 형성되는 제1안치부(12), 제1안치부(12)의 단부에 돌출 형성되는 제1이탈방지부(14), 일면의 상측 부위에 환형으로 단차져 형성되는 밀착단(15)이 마련되어 밸브바디(1)의 유입구(2) 방향으로 노출되는 볼(5)의 일측 및 밸브바디(1)의 배출구(3) 방향으로 노출되는 볼(5)의 타측 각각에 밀착되는 제1메탈시트(10);
제1메탈시트(10)의 일면과 접하는 타면의 하측 부위에 경사면을 이루며 환형으로 형성되는 제2안치부(22), 제2안치부(22)의 단부에 돌출 형성되며 제1이탈방지부(14)와 일정 간격 이격되어 위치하는 제2이탈방지부(24), 타면의 상측 부위에 환형으로 돌출 형성되어 제1밀착시트(10)의 밀착단(15)과 밀착되는 돌출단(25), 상호 간에 일정 간격 이격되어 방사형을 이루며 돌출단(25)에 형성되는 복수 개의 유입부(26)가 구비되어 타면 부위가 제1메탈시트(10)와 결합되는 제2메탈시트(20);
제1, 2안치부(12, 22)에 의해 형성되는 공간에 안치되는 탄성재질의 시트링(30);이 구비되되,
제2메탈시트(20)의 각 유입부(26)와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 일면 부위는 밀착단(15)의 일면에서 연장되는 접선 T1에 대하여 반시계방향으로 일정각도 θ1만큼 경사져 형성되고, θ1만큼 경사진 밀착단(15)의 각 일면 부위와 대향하는 제2메탈시트(20)의 유입부(26) 각각은 유입부(26) 내면에서 연장되는 접선 T2에 대하여 시계방향으로 일정각도 θ2( θ2〈 θ1)만큼 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 볼 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제2메탈시트(20)의 각 유입부(26)와 대향하는 제1메탈시트(10)의 밀착단(15) 각 상측 부위에는 경사가이드부(18)가 형성되는 것을 특징으로 하는 기밀성이 강화된 볼 밸브.