KR930006507B1 - 볼 밸브 및 이 볼 밸브와 작동기 조립체 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

볼 밸브 및 이 볼 밸브와 작동기 조립체
제1도는 개방위치에 있는 본 발명에 따른 본 밸브의 단면을 보인 사시도.
제2도는 볼이 폐쇄위치에 있는 것을 보인 수직단면도.
제3도와 제4도는 제2도의 3-3선 및 4-4선 단면도.
제5a,b 및 c도는 볼이 오배열되어 부적합하게 폐쇄된 위치, 정확히 폐쇄된 위치와, 완전개방 위치를 보인 제2도 5-5선 단면도.
제6도는 왕복동형 압축공기 작동기가 결합된 본 발명 볼 밸브를 보인 부분 단면도.
제7도는 제6도의 7-7선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 ; 벨브동체 12 : 보닛공
14 : 유로 16 : 밸브시이트
18 : 중심선 20 : 보닛
22 : 축공 24 : 축선
26 : 축선 28 : 작동축
30 : 볼 32 : 통로
48 : 볼중심 54 : 정지구
60 : 용접부 64 : 작동기
66 : 기어하우징 68 : 기어실
70 : 실린더 72 : 개방부
80 : 피스턴 82 : 피래크
86 : 피니언 88 : 출력축
104, 106 : 압축공기구
본 발명은 상부삽입식을 금속시이트형 볼 밸브로 불리는 형태의 밸브와, 이 밸브와 함께 사용할 수 있게 되어 있는 작동기와의 조립체에 관한 것이다.
종래 ANSL(American National Standard Institute)의 압력 및 온도규정에 적합하고 신속히 조작되며 저렴하게 생산될 수 있는 온-오프 밸브가 오랫동안 요구되어 왔으나 지금까지는 만족스러운 것이 개발되지 못하였다. 금속대 금속의 시이팅(Seating)과 쐐기작용을 갖는 공지의 게이트 밸브가 일허나 조건을 대부분 만족시켰다. 그러나 쐐기작용을 가하기 위하여 스크류 나선이 사용되므로 충분히 개방된 위치와 충분히 폐쇄된 위치로 전환하는 데 작동핸들을 수회 회전시켜야 하므로 신속한 조작이 불가능하였다.
최근에 출회된 1/4회전형 볼 밸브가 전술한 많은 조건을 만족시킬 수 있었으나 이러한 밸브는 탄성시이트를 채택하고 있으므로 온도가 상승하는 경우 그 압력을 유지할 수 없어서 고온 고압하에서는 사용될 수 없었다.
또한 금속시트형 볼 밸브가 유용하기는 하나 전술한 요구조건들을 충족시킬 수는 없었다. 이렇나 밸브는 가공과 조립에 상당한 정밀성을 요하므로 제조원가가 상승되고 이들이 사용되는 범위가 크게 제한된다.
본 발명의 목적은 신속히 조작할 수 있으며, 제조경비가 저렴하고, ANSI 압력-온도규정에 적합한 상부 삽입식의 새롭고 개선된 금속시이트형 볼 밸브를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조상 허용 공차내에서 공칭 변수를 보상하고 폐쇄시 볼 밸브가 밸브시이트에 밀폐결합되게 적절히 쐐기형태로 끼이게 되도록 하기 위하여 처음 조립중 일부의 밸브 부품의 상대적 위치를 조절하기 위한수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 볼을 충분히 개방된 위치에 정확히 높이도록 밸브동체와 함께 내부에서 함께 작용하는 밸브 볼상에 정지구를 제공하는데 있다. 이 후자의 구성은 폐쇄된 위치에서 밸브 시이트와 볼의 밀폐상태로 되게 결합하였을때 밸브가 제조경비가 저렴한 개선된 작동기와 결합할 수 있도록 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은 본 발명에 따라 유로(流路)에 연통된 보닛공(bonnet bore)이 형성된 동체를 갖는 볼 밸브를 제공하므로서 달성된다. 동체내의 환상금속밸브시이트는 유로의 축선을 둘러싸고 있다. 통로를 갖는 금속볼이 작동축에 의하여 유로내에 지지된다.
보닛공내의 보닛(bonnet)은 축공를 가지며 이에 작동축기 축설되어 볼이 동체내부로부터 일정한 간격을 두고 유로를 차단하도록 밸브시이트에 밀폐결합되는 폐쇄위치와 볼이 밸브시이트로부터 떨어져 동체내부에 접하여 유로와 통로가 정렬되도록 하는 개방위치 사이에서 1/4 회전하도록 되어 있다.
볼은 이 개방 및 폐쇄위치 사이에서 편심회전된다. 편심회전은 볼의 중심과 밸브시이트의 중심선으로부터 작동축의 회전축선을 벗어나 위차하도록 하므로서 달성된다.
본의 편심회전은 동체내부로부터 적절한 간극이 제공되도록 볼의 외형을 변화시키므로서 이루어지며, 이러한 외형의 변화시 일체로 된 정지구를 형성하여 밸브동체에 접하도록 하므로서 볼이 그 개방위치에 정확히 위치하도록 한다.
축공의 축선은 보닛공에 대하여 편심되어 있다. 따라서 밸브부품의 조립중 제조상 허용 공차에서 공칭 변수는 금속시이트에 대하여 볼의 정확한 좌착(座着)이 이루어지도록 하기 위하여 상대측에 대하여 보닛 또는 축을 회전가능하게 조절하므로서 간단히 보상될 수 있다.
본 발명을 첨부 도면에 의가하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 밸브는 유로(14)와 연통된 보닛(12)을 갖는 단일 동체(10로 구성된다. 환상의 금속제 밸브시이트(16)가 유로와 보닛공의 접속부에 인접한 위치에서 밸브동체에 배설되어 있다. 밸브시이트는 유로의 축선을 둘러싸고 있으며 밸브시이트이 중심선(18)을 유로의 축선과 일치한다. 보닛(20)이 보닛공(12)내에 삽입되는바, 이 보닛에는 축공(22)이 연장되어 있으며, 축공의 축선(24)을 보닛공의축선(26)으로부터 편심되어 있다(제3도 참조).
작동축(28)이 축공(22)내에 회동 가능하게 축설되었고 이 축의 회전축선은 축공의 축선과 일치하도록 되었다. 따라서 이들 축선을 동일한 부호(24)로 표시하였다. 작동축(28)의 하단에는 유로(14)내에 위치하는 볼(30)이 일체로 결합되어 있고 볼(30)에는 통로(32)가 형성되어 있다. 축공(22)은 보닛(20)의 상측단부에 형성된 나선부(40)에 나착되는 패킹 글랜드(36)에 의하여 밀착되는 환상의 패킹소자(34)가 채워지는 대경부(大徑部)(22a)를 갖는다. 손잡이 바퀴(도시하지 않았음)등이 축(28)의 상측단부에 연결될 수 있다.
제4도에서 보인 바와 같이, 볼중심(48)이 축(28)의 축선(24)으로부터 편심되어 있으므로 볼은 축선(24)에 대하여 편심회전하게 될 것이다. 이러한 편심회전에 적합하도록 볼의 표면 일부가 부호(50)로 보인 바와 같이 동체(10)의 내면과 간섭하는 것을 피할 수 있도록 변형되어 있다. 이 변형부분(50)에는 정지구(54)가 형성되어 있다.
제1도와 제5c도에서 보인 바와 같이 밸브가 개방되었을때 볼(30)은 밸브시이트(16)로부터 떨어지고, 그 통로(32)가 유로(14)와 일렬로 정렬되며 정지구(54)가 부호(56)의 위치에서 밸브동체와 접하게 된다. 이 밸브는 축을 1/4 회전시켜 볼이 제2도 제4도 및 제5b도에서 보인 위치로 편심회전되게 하므로서 폐쇄된다. 여기에서 정지구(55)는 밸브동체로부터 떨어지고 볼이 밸브시이트에 대하여 밀폐결합하도록 쐐기형태로 끼이게 되어 유로를 차단한다.
이와 같이 밸브는 작동축(28)을 양측 방향으로 1/4 회저시키므로서 충분히 폐쇄되고 충분히 개방된 위치사이로 신속히 작동될 수 있다. 볼(30)은 밸브시이트(16)과 쐐기형태로 결합되므로 폐쇄위치에 정확히 높이고 부호(56)의 위치에서 동체에 정지구(54)가 결합되므로서 개방위치에 정확히 놓일 수 있다.
제조상 허용 오차에 의한 변화때문에 폐쇄위치에서 볼(30)이 밸브시이트(16)에 대하여 정확히 자리잡지 못하는 경우가 있다. 이러한 상황이 제5a도에 도시되어 있으며, 밸브시이트에 대한 볼의 오배열이 설명을 위하여 과장되게 되시되어 있다. 밸브부품의 초기조립중에, 이러한 오배열 상태는 보닛공(12)내의 보닛(20)이나 축공(22)내의 축(28)을 회전시켜 보정될 수 있다. 볼중심(48)과 축(28)의 축선(24)사이, 그리고 이 축선과 보닛공 축선(26) 사이의 이중편심 관계의 잇점을 취하므로서 볼(30)은 제5b도에 도시된 바와 같이 금속제 시이트916)에 대하여 정확히 좌착될 수 있다. 이와 같이 조절한 후에 보닛(20)은 밸브동체(10)에 대하여 용접부(60)로 용접하여 고정된다. 이와 같이 밸브부품의 아주 작은 허용 공차 변화가 초기 조립중에 용이하게 조절될 수 있다.
제6도 및 제7도에서 보인 바와같이, 상기 언급된 볼 밸브는 이 볼 밸브와 결합하여 사용될 수 있도록 특별히 설계된 옹복용 압축공기 작동기(64)와 조립되어 있다. 작동기(64)는 기어실(68)을 형성하는 하우징(66)을 포함한다. 실린더(70)가 하우징내의 개방부(72)를 통하여 일측단부에서 기어실과 연통되어 있다. 실린더(70)의 대향 단부는 단부캡(74)으로 폐쇄된다. 연결봉(76)이 단부캡(74)을 통하여 연장되고 하우징(66)의 견부(78)에 천설된 나선공내에 나착되어 실린더(70)와 단부캡(74)을 하우징에 고정시키게 된다.
실린더(70)내에는 이 실린더의 축선을 따라서 피스턴(80)이 왕복운동하도록 배열되어 있다. 이 피스턴(80)에는 캡스크류(84)로 래크(82)가 고정된다. 이 래크는 출력축(88)상에 재가된 피니언(86)과 교합되어 있다. 출력축(88)은 실린더 축선에 대하여 횡방향으로 연장된 축선을 중심으로 하여 회전가능하게 되어 있으며 평면단부(88')가 기어 하우징(66)으로부터 외부로 돌출되어 있다.
기어 하우징(66)은 브라킷트(92)의 상부에 볼트(90)로 체결되어 있으며 이 브라킷트의 저면부는 밸브보닛(20)상의 판체(96)에 볼트(94)로 체결된다. 평면단부(88')는 브라킷트의 상측부에 형성된 개방부를 통하여 하측으로 돌출되어 중간연결부재(98)에 의하여 밸브 축(28)의 평면상 상측 단부에 기계적으로 연결된다.
제7도에서 보인 바와 같이, 래크(82)는 기어 하우징 벽을 통하여 나착된 지지축(102)의 단부에 조절가능하게 착설된 압력패트(100)에 의하여 피니언(86)에 압압되게 접속된다. 축(102)은 조입너트(103)에 의하여 회전되지 아니하고 분리가능하게 고정된다.
압축공기구(104)(106)가 각각 기어 하우징벽과 단부캡(74)에 형성되어 있다. 이 압축공기구(104)(106)를 통하여 압축공기의 급배기를 적절히 제거하므로서 피스톤(80)과 기어래크(82)는 왕복운동하여 피니언(86)과 축(82)을 회전시킨다. 이러한 회전은 연결부재(98)를 통하여 밸브축(28)에 전달되어 밸브가 개방 및 폐쇄되도록 한다. 이 밸브는 정지구(54)가 부호(56)에서 밸브동체에 접하게 되는 개방위치(제5c도 참조)와, 볼이 밸브시이트(16)에 대하여 쐐기형태로 끼이게 되는 폐쇄위치(제2도 및 제5b도 참조)에서 효과적으로 자리잡게 된다. 따라서 작동기에 피스턴(80)과 래크(82)가 왕복운동하는 범위를 제한하기 위한 정지구를 필요로 하지 않는다. 따라서 밸브와 작동기의 제조경비를 줄일 수 있고, 이들의 조립이 가능한 것이다.

Claims (8)

  1. 유로에 연통된 보닛공을 갖는 밸브동체, 밸브동체내에서 유로의 축선을 둘러싸고 있는 밸브시이트, 보닛공내에 삽입되고 축공을 갖는 보닛, 축공에 회전가능하게 축설된 작동축 및, 유로내에 위치하는 볼의 조합으로 구성된 볼 밸브에 있어서, 상기 볼이 이를 관통하는 통로를 가지고 있고, 상기 작동축에 연결되어 작동축의 회전으로 볼이 밸브시이트로부터 떨어져 그 통로가 상기 유로에 정렬되는 개방위치와 밸브시이트에 밀폐결합토록 쐐기형태로 끼이어 상기 유로를 차단하는 폐쇄위치 사이에서 편심회전되고, 상기 볼의 외형은 상기 편심회전을 위하여 밸브동체로부터 간극을 제공토로 변형되며, 상기 볼이 개방위치에 정확히 놓이도록 밸브동체에 접하는 정지구가 볼에 형성되어 있음을 특징으로 하는 볼 밸브.
  2. 청구범위 1항에 있어서, 상기 작동축의 회전축선이 볼의 중심과 밸브시이트이 중심선으로부터 편기되어 있는 바의 볼 밸브.
  3. 청구범위 2항에 있어서, 상기 축공의 축선이 보닛공의 축선으로부터 편심되어 있는 바의 볼 밸브.
  4. 청구범위 3항에 있어서, 밸브 조립시 밸브시이트에 대한 볼의 요구된 좌착이 이루어지도록 보닛과 작동축이 상대측에 대하여 회전가능하게 되어 있고, 이러한 좌착조절이 이루어졌을때에 상기 보닛을 밸브동체에 대하여 고정시키기 위한 수단이 제공된 바의 볼 밸브.
  5. 청구범위 2항 또는 3항에 있어서, 작동축의 회전축선이 보닛공의 축선보다 밸브시이트로부터 멀리 떨어져 있는 바의 볼 밸브.
  6. 유로에 연통된 보닛공을 갖는 밸브동체, 밸브동체내에 유로의 축선을 둘러싸고 있는 밸브시이트, 보닛공내에 삽입되고 축공을 갖는 보닛, 축공에 회전가능하게 축설된 작동축과, 유로내에 위치하는 볼의 조합으로 구성되고, 상기 볼이 함께 회전토록 작동축에 연결되고, 이를 통한 통로를 가지며, 이 볼은 상기 통로가 유로와 정렬되는 개방위치와 유로를 차단하도록 밸브시이트에 밀페결합되는 폐쇄위치 사이이에서 회전가능하게 되어 있는 형태의 볼 밸브에 있어서, 상기 작동축의 회전축선이 볼의 중심과 밸브시이트이 중심선으로부터 편심되고 축공의 축선이 보닛공의 축선으로부터 편심되어 있음을 특징으로 하는 볼 밸브.
  7. 유로에 연통된 보닛공을 갖는 밸브동체, 밸브동체내에서 유로의 축선을 둘러싸고 있는 환상의 굼속재 밸브시이트,통로를 가지고 유로내에 위치하며 작동축에 일체로 연결된 볼과, 보닛공내의 삽입된 보닛의 조합으로 구성된 볼 밸브에 있어서, 상기 보닛에 볼이 상기 동체러부터 떨어져 유로를 차단하도록 밸브시이트에 밀페결합되는 폐쇄위치와 상기 볼이 밸브시이트로부터 떨어져 상기 동체와 접하므로서 상기 통로가 유로와 정렬되는 개방위치 사이로 1/4 회전되게 작동축이 축설되는 축공이 형성되어 있음을 특징으로 하는 볼 밸브.
  8. 유로 연통된 보닛공을 갖는 밸브동체, 밸브동체내에서 유로의 축선을 둘러싸고 있는 환상의 금속제 밸브시이트, 통로를 가지고 유로내에 위치하며 작동축에 일체로 연결된 볼과, 보닛공내에 삽입된 보닛으로 구성되고, 상기 보닛에 볼이 상기 동체로부터 떨어져 유로를 차단하도록 밸브시이트에 밀페결합되는 페쇄위치와 상기 볼이 밸브시이트로부터 떨어져 상기 동체와 접하므로서 상기 통로가 유로와 정렬되는 개방위치사이로 1/4 회전되게 작동축이 축설되는 축공이 형성된 볼 밸브와 작동축을 회전작동시키기 위한 작동기의 결합으로 구성된 볼 밸브와 작동기 조립체에 있어서, 이 작동기가 기어실을 형성하는 하우징, 일측 단부가 개방부를 통하여 상기 기어실과 연통된 실린더, 실린더내에서 이 실린더의 축선을 따라 직선왕복운동하도록 배설된 피스턴, 실린더 축선에 대하여 횡방향으로 연장된 축선을 중심으로 회전토록 하우징내에 착설되고 일측 단부가 상기 작동축과 연결토록 하우징의 외부로 돌출된 출력축, 기어실에서 출력축과 함께 회전토록 이에 착설된 피니언기어, 피스턴에 재가되었으며 이로부터 개방부를 통하여 기어실로 연장되고 피니언기어와 교합된 기어래크와, 실린더 축선을 따라 상기 피스턴을 직선왕복운동 시키기위한 작동수단으로 구성되어 상기 기어래크와 피니언 기어의 교합이 피스턴의 직선왕복운동을 출력축과 이에 연결된 밸브축에 부여되는 회전운동으로 전환될 수 있도록 하고, 피스톤의 직선운동은 볼이 밸브시이트에 밀페결합되는 방향과 볼이 밸브동체와 결합되는 반대 방향에만 제한되게 되었음을 특징으로 하는 볼 밸브와 작동기 조립체.
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