KR20230093806A - 게이트 밸브 - Google Patents

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KR20230093806A
KR20230093806A KR1020210182723A KR20210182723A KR20230093806A KR 20230093806 A KR20230093806 A KR 20230093806A KR 1020210182723 A KR1020210182723 A KR 1020210182723A KR 20210182723 A KR20210182723 A KR 20210182723A KR 20230093806 A KR20230093806 A KR 20230093806A
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South Korea
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gate valve
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housing
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KR1020210182723A
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김진묵
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주식회사 포스코
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Abstract

게이트 밸브가 개시된다. 본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 내부에 유체의 유입구 및 유출구와 각각 연통되는 챔버를 구비하는 하우징, 챔버의 내측에서 승강 가능하게 마련되어, 하강 시 챔버를 폐쇄하는 디스크부재, 일단이 디스크부재에 연결되고, 타단이 하우징의 외측으로 노출되는 스템, 스템의 동작을 발생시킬 수 있도록 작업자가 파지 가능하게 마련되는 핸들, 하우징과 디스크부재 사이에 마련되는 고착방지부를 포함하고, 고착방지부는 디스크부재의 하단과 챔버의 저면 사이에 개재되어, 디스크부재를 상승 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

게이트 밸브{GATE VALVE}
본 발명은 게이트 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장기간의 폐쇄상태에 따른 고착을 방지하여 원활한 조작 및 작동을 도모할 수 있는 게이트 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 다양한 산업현장에서 운용되고 있는 배관에는 유체의 흐름을 허용 또는 차단하기 위한 게이트 밸브가 설치되어 유체의 흐름을 조절한다.
이러한 게이트 밸브는 작업자가 핸들을 파지하여 회전시킴에 따라 배관의 내측에 배치된 웨지(Wedge) 등 디스크부재가 상승 또는 하강하여 배관의 개폐 작동을 구현하게 된다.
그러나 게이트 밸브의 폐쇄, 다시 말해 디스크부재가 하강하여 배관을 폐쇄시킨 상태를 장기간 유지할 경우 디스크부재가 주변 부품요소와 고착되어, 게이트 밸브를 개방 작동시키고자 하여도 게이트 밸브의 조작 및 작동이 불가능한 경우가 발생할 수 있다. 특히, 설치 및 운용비용 저감을 위해 작업자가 수작업으로 개폐작동을 수행하는 게이트 밸브의 경우, 디스크부재의 고착 시 배관의 유체 흐름 조절을 즉각적으로 수행할 수 없게 되어 각종 설비의 고장을 초래할 수 있으며, 뿐만 아니라 유체 압력에 의한 폭발 등 안전사고의 위험도 존재한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0117470호(2011. 10. 27. 공개)
본 실시 예는 장기간의 폐쇄상태에도 불구하고 디스크부재의 고착을 방지할 수 있는 게이트 밸브를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 단순한 구조로서 배관의 안정적인 개폐 작동을 수행할 수 있는 게이트 밸브를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 개폐 작동의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 게이트 밸브를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 작업자의 조작 용이성을 향상시킬 수 있는 게이트 밸브를 제공하고자 한다.
본 실시 예는 배관 등 설비의 구조 안정성을 향상시키고 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 게이트 밸브를 제공하고자 한다.
본 실시 예의 일 측면에 의하면, 내부에 유체의 유입구 및 유출구와 각각 연통되는 챔버를 구비하는 하우징; 상기 챔버의 내측에서 승강 가능하게 마련되어, 하강 시 상기 챔버를 폐쇄하는 디스크부재; 일단이 상기 디스크부재에 연결되고, 타단이 상기 하우징의 외측으로 노출되는 스템; 상기 스템의 동작을 발생시킬 수 있도록 작업자가 파지 가능하게 마련되는 핸들; 및 상기 하우징과 상기 디스크부재 사이에 마련되는 고착방지부;를 포함하고, 상기 고착방지부는 상기 디스크부재의 하단과 상기 챔버의 저면 사이에 개재되어, 상기 디스크부재를 상승 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 고착방지부는 상기 챔버의 저면에 함몰 형성되는 수용홈을 더 포함하고, 상기 탄성부재는 상기 수용홈에 적어도 일부가 삽입 및 안착될 수 있다.
상기 탄성부재는 중앙부를 향할수록 상향 절곡 형성되는 판스프링으로 마련될 수 있다.
상기 판스프링은 상기 디스크부재가 하강하여 상기 챔버의 폐쇄 시 압축되어, 탄성 복원력에 의해 상기 디스크부재를 상기 챔버의 저면으로부터 이격시키는 방향으로 탄성 지지할 수 있다.
상기 스템과 하우징 사이에 개재되는 적어도 하나의 실링부재;를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 하우징은 배관 상에 배치되고 상기 유입구와 상기 유출구 및 상기 챔버를 구비하며, 상기 디스크부재가 통과 가능하게 상측에 개방 형성되는 개구부가 마련되는 밸브바디와, 상기 개구부를 덮으며, 체결부재에 의해 상기 밸브바디에 대해 결합 및 분리 가능하게 마련되는 밸브본넷을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 핸들의 내주면에는 제1 나사산이 마련되고, 상기 스템의 외주면에는 상기 제1 내사산과 치합하는 제2 나사산이 마련될 수 있다.
상기 디스크부재는 단면 형상이 하측을 향할수록 점차적으로 좁아지게 형성되는 웨지(Wedge)게이트로 마련될 수 있다.
상기 탄성부재는 코일스프링으로 마련될 수 있다.
본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 장기간의 폐쇄상태에도 불구하고 디스크부재 등 부품요소의 고착을 방지할 수 있다.
본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 단순한 구조로서 배관의 안정적인 개폐 작동을 수행할 수 있다.
본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 개폐 작동의 성능 및 작동 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 작업자의 조작 용이성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 게이트 밸브는 배관 등 설비의 구조 안정성을 향상시키고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 게이트 밸브를 나타내는 측방향 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 방향 단면도로서, 게이트 밸브가 개방된 상태를 나타낸다.
도 3은 도 1의 A-A' 방향 단면도로서, 게이트 밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 변형된 실시 예에 의한 게이트 밸브를 나타내는 측방향 단면도이다.
이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 게이트 밸브를 나타내는 측방향 단면도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 A-A' 방향 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 게이트 밸브(100)는 배관(10) 상에 배치되고 내부에 챔버(111)를 구비하는 하우징(110)과, 챔버(111)의 내측에서 동작하여 챔버(111)를 개방 및 폐쇄하는 디스크부재(120)와, 회전 가능하게 마련되고 디스크부재(120)의 동작을 위해 디스크부재(120)와 연결되는 스템(130)과, 스템(130)을 회전시키도록 작업자의 손이 파지 가능하게 마련되는 핸들(140)과, 디스크부재(120)의 고착을 방지하는 고착방지부(150)와, 유체의 밀봉을 위해 개재되는 복수의 실링부재(160)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 배관(10)에 장착되고, 게이트 밸브(100)의 주요 몸체를 형성할 수 있다. 구체적으로, 하우징(110)은 배관(10) 상에 배치되고 배관(10)을 통해 유체가 유입 및 유출되는 유입구(115) 및 유출구(116)를 구비하는 밸브바디(110a)와, 밸브바디(110a)의 상측(도 1 기준 상측)에 개방 형성되는 개구부를 덮도록 마련되되 밸브바디(110a)와 결합 및 분리 가능하게 마련되는 밸브본넷(110b)을 포함할 수 있다.
밸브바디(110a)는 일측의 배관(10)으로부터 유체가 유입될 수 있는 유입구(115)와, 타측의 배관(10)으로 유체를 전달하는 유출구(116)를 구비할 수 있다. 또한, 밸브바디(110a)의 내측에는 유입구(115) 및 유출구(116)와 각각 연통되되, 후술하는 디스크부재(120)가 변위 가능하게 마련되는 챔버(111)가 마련될 수 있다. 이에 따라, 일측의 배관(10)을 따라 이송되는 유체는 유입구(115)를 통해 챔버(111)로 유입되고, 챔버(111) 내부의 유체는 유출구(116)를 통해 타측의 배관(10)으로 배출될 수 있으며, 챔버(111)의 내부에서 동작 또는 변위 가능하게 마련되는 디스크부재(120)게 의해 챔버(111)가 개방 또는 폐쇄됨으로써 유체의 흐름을 허용 및 차단할 수 있다. 챔버(111)의 저면 측에는 후술하는 고착방지부(150)가 마련될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
밸브바디(110a)의 상측(도 1 기준 상측)에는 관통 형성되는 개구부가 마련될 수 있으며, 개구부를 통해 후술하는 디스크부재(120) 또는 스템(130)이 통과 가능하도록 설치될 수 있다. 개구부는 밸브본넷(110b)에 의해 덮여질 수 있으며, 밸브본넷(110b)은 볼트 등으로 이루어지는 체결부재(110c)에 의해 밸브바디(110a)에 결합 및 분리될 수 있다. 밸브본넷(110b)에는 후술하는 스템(130)이 회전 가능하게 관통 배치될 수 있으며, 밸브본넷(110b)과 스템(130)이 접하는 부위에는 유체의 누설을 방지하도록 실링부재(160)가 개재될 수 있다.
이처럼 하우징(110)이 밸브바디(110a)와 밸브본넷(110b)으로 구분되어 마련되되, 체결부재(110c)를 통해 서로 결합 및 분리 가능하게 마련됨에 따라 게이트 밸브(100)의 조립성 및 장착성이 향상될 수 있으며, 뿐만 아니라 장치의 부품 교체 등 유지보수가 원활해질 수 있다.
핸들(140)은 회전 동작을 통해 후술하는 디스크부재(120) 및 스템(130)의 승강 동작을 구현할 수 있으며, 작업자의 손이 파지 가능하도록 하우징(110)의 외부 상측에 배치될 수 있다. 또한, 스템(130)은 핸들(140)의 동작을 후술하는 디스크부재(120)로 전달하도록 핸들(140)와 디스크부재(120) 사이에 배치될 수 있다. 스템(130)은 상하 방향(도 1 기준 상하 방향)으로 연장 형성되어 로드(rod)의 형태를 이룰 수 있으며, 상단은 하우징(110)의 외부로 노출되어 핸들(140)과 상호 나사 결합되고, 하단은 디스크부재(120)가 고정될 수 있다. 핸들(140)의 회전 동작에 의해 디스크부재(120) 및 스템(130)이 승강 동작할 수 있도록 핸들(140)의 내주면에는 제1 나사산(141)이 형성되고, 스템(130)의 외주면에는 제1 나사산(141)에 치합하는 제2 나사산(131)이 형성될 수 있다. 또한, 핸들(140)의 회전 동작이 스템(130)의 승강 동작으로 온전히 전달될 수 있도록 회전방지부(미도시)에 의해 스템(130)의 회전이 제한될 수 있다. 이로써, 핸들(140)의 일방향 회전 시 디스크부재(120)와 스템(130)이 상승하여 챔버(111)의 개방 및 유체의 흐름을 허용할 수 있으며, 이와는 반대로 핸들(140)의 타방향 회전 시 디스크부재(120)와 스템(130)이 하강하여 챔버(111)의 폐쇄 및 유체의 흐름을 차단할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
디스크부재(120)는 챔버(111)의 개방 및 폐쇄를 통해 유체의 흐름을 허용 및 차단하도록 챔버(111)의 내측에서 승강 가능하게 마련될 수 있다.
도 2는 및 도 3은 도 1의 A-A' 방향 단면도로서, 각각 디스크부재(120)가 상승하여 게이트 밸브(100)가 개방된 상태와, 디스크부재(120)가 하강하여 게이트 밸브(100)가 폐쇄된 상태를 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 디스크부재(120)는 챔버(111)의 내측에 배치되되, 챔버(111)의 단면 형태에 상응하는 판 형태로 마련될 수 있으며, 상단이 스템(130)의 하단에 연결 및 고정되어 스템(130)과 함께 승강할 수 있다. 디스크부재(120)는 하측을 향할수록 두께가 점차적으로 좁아지는 웨지(wedge)게이트로 마련될 수 있으며, 밸브의 폐쇄를 위해 디스크부재(120)의 하강 시 유체의 안정적인 기밀을 위해 디스크부재(120)의 저면 측 일부가 챔버(111)의 저면에 함몰 형성되는 안착홈에 삽입될 수 있다. 또한, 디스크부재(120)의 양면 또는 안착홈의 양측에는 유체의 기밀을 위한 방지하도록 시트부재(180)가 마련될 수 있다.
디스크부재(120)에 의한 밸브의 개방 및 폐쇄 동작에 대해 설명하면, 밸브를 개방하고자 하는 경우, 작업자가 핸들(140)을 파지하고 일방향으로 회전시킨다. 핸들(140)의 일방향 회전에 의해 스템(130)과 디스크부재(120)가 상승하게 되어 챔버(111)가 개방될 수 있으며, 이로써 유체가 유입구(115)와 챔버(111) 및 유출구(116)를 순차적으로 통과함으로써 배관(10)을 통한 유체의 흐름이 허용될 수 있다.(도 2 참조)
이와는 반대로, 밸브를 폐쇄하고자 하는 경우, 작업자가 핸들(140)을 파지하고 타방향으로 회전시킨다. 핸들(140)의 타방향 회전에 의해 스템(130)과 디스크부재(120)가 하강하여 챔버(111)가 폐쇄될 수 있으며, 이로써 배관(10)을 통한 유체의 흐름이 차단될 수 있다.(도 3 참조)
한편, 밸브가 폐쇄 상태를 장기간 유지하는 경우, 다시 말해 디스크부재가 하강하여 밸브바디 등 타 부품요소와 장기간 밀착 접촉된 상태를 유지하는 경우, 디스크부재의 고착이 발생하게 될 우려가 있다. 디스크부재가 고착되면, 밸브를 신속하게 개방해야 하는 순간에도 디스크부재의 동작이 이루어지지 않아 배관(10)을 비롯한 각종 설비의 작동에 제한을 줄 뿐만 아니라, 배관 내 유체의 압력이 급격히 상승하여 폭발 등 안전사고의 위험이 존재한다. 특히, 설치 및 운용의 효율성을 위해 작업자가 직접 파지하여 조작하는 밸브에서 디스크부재가 고착 시, 작업자의 완력 만으로는 밸브의 개방 조작이 불가능해져 설비 전체의 작동을 중단시킨 후 밸브 장치를 교체해야 하는 문제점이 존재한다.
이에 본 실시 예에 의한 게이트 밸브(100)는 장기간의 폐쇄상태에도 불구하고 디스크부재(120)의 안정적은 개폐 동작을 위해 고착방지부(150)가 마련된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 고착방지부(150)는 하우징(110)의 밸브바디(110a)와 디스크부재(120) 사이에 배치되어 디스크부재(120)의 개방 동작방향인 상승 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 고착방지부(150)는 디스크부재(120)의 하단과 챔버(111)의 저면 사이에 개재되는 탄성부재(151)와, 챔버(111)의 저면에 함몰 형성되어 탄성부재(151)의 적어도 일부가 삽입 및 안착되는 수용홈(152)을 포함할 수 있다.
수용홈(152)은 탄성부재(151)를 일 위치에 안정적으로 유지하기 위해 챔버(111)의 저면 상에 함몰 형성될 수 있으며, 탄성부재(151)는 적어도 일부가 수용홈(152)의 내측으로 삽입됨으로써 이탈이 방지될 수 있다.
탄성부재(151)는 디스크부재(120)를 개방시키는 방향으로 탄성 지지할 수 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 탄성부재(151)는 밸브의 폐쇄 작동을 위해 디스크부재(120)의 하강 시, 압축될 수 있다. 탄성부재(151)의 압축에 따른 탄성 복원력에 의해 디스크부재(120)를 상승 방향, 다시 말해 디스크부재(120)의 개방 방향인 챔버(111)의 저면으로부터 이격시키는 방향으로 탄성 지지할 수 있으며, 이를 통해 장기간 디스크부재(120)가 폐쇄 상태를 유지하는 경우라도, 작업자의 개방 조작 시, 디스크부재(120)가 용이하게 챔버(111)의 저면으로부터 이격되어 개방될 수 있다.
탄성부재(151)는 제조원가를 절감하고 구조를 단순화하기 위해 중앙부를 향할수록 상향 절곡되는 판스프링으로 마련될 수 있다. 탄성부재(151)가 판스프링으로 마련될 경우, 양단이 수용홈(152)의 내측으로 삽입 및 안착되고, 챔버(111)의 폐쇄를 위해 디스크부재(120)의 하강 시 판스프링의 중앙부가 디스크부재(120)의 저면과 밀착됨으로써, 판스프링이 압축 변형될 수 있다. 그러나 해당 구조 및 방식에 한정되는 것은 아니며, 챔버(111)의 폐쇄를 위해 디스크부재(120)의 하강 시 변형되고 이의 탄성 복원력에 의해 디스크부재(120)를 개방시키는 방향으로 탄성 지지한다면 다양한 방식 및 구조로 이루어질 수 있다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이 고착방지부(250)의 탄성부재(251)는 코일 스프링으로 이루어질 수 있으며, 디스크부재(120)의 하강 시 압축되고 탄성 복원력이 디스크부재(120)에 가해짐으로써, 챔버(111)의 개방을 위한 디스크부재(120)의 상승 동작이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
100, 200: 게이트 밸브 110: 하우징
110a: 밸브바디 110b: 밸브본넷
120: 디스크부재 130: 스템
140: 핸들 150, 250: 고착방지부
151, 251: 탄성부재 152: 수용홈

Claims (9)

  1. 내부에 유체의 유입구 및 유출구와 각각 연통되는 챔버를 구비하는 하우징;
    상기 챔버의 내측에서 승강 가능하게 마련되어, 하강 시 상기 챔버를 폐쇄하는 디스크부재;
    일단이 상기 디스크부재에 연결되고, 타단이 상기 하우징의 외측으로 노출되는 스템;
    상기 스템의 동작을 발생시킬 수 있도록 작업자가 파지 가능하게 마련되는 핸들; 및
    상기 하우징과 상기 디스크부재 사이에 마련되는 고착방지부;를 포함하고,
    상기 고착방지부는
    상기 디스크부재의 하단과 상기 챔버의 저면 사이에 개재되어, 상기 디스크부재를 상승 방향으로 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하는 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고착방지부는
    상기 챔버의 저면에 함몰 형성되는 수용홈을 더 포함하고,
    상기 탄성부재는
    상기 수용홈에 적어도 일부가 삽입 및 안착되는 게이트 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    중앙부를 향할수록 상향 절곡 형성되는 판스프링으로 마련되는 게이트 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 판스프링은
    상기 디스크부재가 하강하여 상기 챔버의 폐쇄 시 압축되어, 탄성 복원력에 의해 상기 디스크부재를 상기 챔버의 저면으로부터 이격시키는 방향으로 탄성 지지하는 게이트 밸브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스템과 하우징 사이에 개재되는 적어도 하나의 실링부재;를 더 포함하는 게이트 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징은
    배관 상에 배치되고 상기 유입구와 상기 유출구 및 상기 챔버를 구비하며, 상기 디스크부재가 통과 가능하게 상측에 개방 형성되는 개구부가 마련되는 밸브바디와,
    상기 개구부를 덮으며, 체결부재에 의해 상기 밸브바디에 대해 결합 및 분리 가능하게 마련되는 밸브본넷을 포함하는 게이트 밸브.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 핸들의 내주면에는 제1 나사산이 마련되고,
    상기 스템의 외주면에는 상기 제1 내사산과 치합하는 제2 나사산이 마련되는 게이트 밸브.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 디스크부재는
    단면 형상이 하측을 향할수록 점차적으로 좁아지게 형성되는 웨지(Wedge)게이트로 마련되는 게이트 밸브.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    코일스프링으로 마련되는 게이트 밸브.
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