KR101685196B1 - 볼 밸브의 다단 정량 개폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 밸브의 다단 정량 개폐 장치 개폐 장치에 관한 것이다.
본 발명은 유체가 흐르는 유로가 형성되는 밸브바디와, 상기 밸브바디의 좌우 양측에 고정되어 관체와 연결되는 연결관과, 핸들을 구비하여 상기 밸브바디의 유로와 수직방향으로 회전 가능하게 설치되는 밸브스템과, 상기 밸브스템의 일단에 연결되어 상기 밸브바디의 유로를 개폐하는 볼;을 포함하여 구성되며, 상기 밸브바디에 결합되어 상기 밸브스템을 지지하는 스템지지관과; 상기 스템지지관의 내부에 삽입되어 상부면으로 노출되는 볼과; 상기 볼을 수용할 수 있도록 상기 스템지지관의 상부면과 접촉하는 저면에 원주방향으로 복수개의 요입홈이 형성되는 핸들과; 상기 스템지지관에 삽입된 상기 볼이 상부로 노출되어 상기 핸들의 삽입홈에 삽입되도록 상기 볼을 가압하는 탄성부재;를 포함하여 발전소, 보일러, 기타 산업설비에서 공급되는 스팀과 유체를 정량적으로 공급할 수 있는 것이다.

Description

볼 밸브의 다단 정량 개폐 장치{Device for multistage quantitative opening and closing of the ball valve}

본 발명은 다단 정량 개폐 밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 발전소 터빈 및 보일러를 비롯하여 산업설비에 설치되는 볼 밸브에서, 일정한 양의 스팀이나 유체를 여러 단계로 정량 공급할 수 있게 되는 볼 밸브의 다단 정량 개폐 장치에 관한 것이다.

유체를 통과시키거나 정지시키는 등의 제어를 하기 위하여 통로를 개폐해야하는 시스템에서 밸브는 필수적인 구성요소이며, 이러한 밸브는 유체의 흐름과 제어하는 방식에 따라 그 종류나 형태가 매우 다양하다.

산업기술이 발전하고 점차 고도화 되어 감에 따라서 사용하거나 제어해야 할 유체의 종류가 다양해짐은 물론이고, 산업의 안전과 더불어 고온 고압 등 고에너지의 유체를 제어할 수 있는 수단이 요구됨에 따라 다양한 기능을 가진 밸브를 필요로 하고 있다.

아울러 밸브 자체의 구조도 점점 발전하여 밸브의 구동에 솔레노이드 또는 작동기와 같은 자동제어 개념이 도입되어 정밀하게 제어되고 있으며, 작동기와 함께 밸브의 내부구조를 개선하여 정밀하면서도 미세하게 유체를 제어할 수 있도록 하는 기능이 요구되고 있다.

상기와 같이 일정한 유량을 정량공급할 수 있도록 다양한 종류의 미세유량 조절밸브가 다수 개발되어 사용되고 있다. 하나의 일례는 대한민국 특허 제10-1576523호에 제시되었다. 상기 미세유량 조절밸브는 유체공급홀과 유체배출홀을 형성한 밸브바디와, 상기 밸브바디 내부에서 유체공급홀과 유체배출홀을 연통시키는 제어홀과, 상기 밸브바디의 상부에 결합되는 본넷을 관통하는 밸브스템과, 상기 밸브스템 하단에 결합되어 제어홀을 개폐하는 밸 시트와, 상기 밸브스템의 상부와 연결되어 밸브스템을 상,하 방향으로 움직이는 작동기로 구성되는 극 미세유량 조절밸브에 있어서, 상기 제어홀은 유체배출홀과 연결되면서 밸브시트가 작동할 수 있게 형성되는 작동홀과 유체공급홀 사이를 종방향으로 형성하고, 상기 밸브스템의 하단에 제어홀과 결합되어 제어홀의 상,하방향으로 움직여서 유체의 유통량을 결정하는 제어핀을 일체로 더 형성하고, 상기 제어홀과 제어홀에 결합된 제어핀 사이의 갭과 제어홀 및 제어핀의 길이방향에 대한 저항으로 유량을 미세하게 제어하도록 구성되어 있다.

이러한 미세유량 조절밸브는 일종의 니들밸브(needle valve)로서, 상기 제어핀은 니들밸브에서 니들의 역할을 수행하는 것이다.

니들밸브는 유량이 적거나 고압인 경우 유량을 줄이면서 소량 조정하는데 적합하다. 따라서 발전소의 터빈 계통과 같이 프리 워밍(pre-warming), 체스트 워밍(chest warming), 터빈 롤링( turbine rolling) 등의 단계적 유량 공급을 함에 있어서, 여러 단계별로 정하여진 유량을 공급할 수는 없는 것이다.

상기한 니들밸브와는 달리 볼 밸브(ball valve)는 핸들이 고정되어 밸브바디에 회전가능하게 설치되는 밸브스템에 일체로 형성되는 볼이 밸브바디의 유로를 개폐시켜주게 되는 것이다.

상기한 볼 밸브의 일례는 대한민국 공개특허 제10-2014-0002317호에 제시되었다.

상기 볼 밸브는 밸브바디, 상기 밸브바디의 좌우 양측에 고정되는 캡, 상기 밸브바디의 유로 수직방향으로 설치되는 밸브스템, 상기 밸브스템의 일단에 연결되는 볼, 상기 볼과 캡 사이에 설치됨으로써 상기 볼과 면접촉을 하게 되는 시트링, 유체의 누설을 방지하기 위한 실링(sealing)수단을 포함하여 구성되는 것이다.

이러한 볼 밸브는 핸들이 약 90° 정도의 범위 내에서 수동으로 회전할 수 있게 되고, 상기 핸들을 회전시킴에 따라 핸들과 연동되는 밸브스템과 볼에 의하여 밸브바디에 형성된 유로를 서서히 개폐시켜서 스팀이나 유체의 흐름을 개방시키거나 폐쇄시킬 수 있게 된다.

일반적으로 화력 발전소에 설치되는 증기 터빈은 고압 터빈과 저압 터빈으로 구성된다. 그리고, 고압 터빈과 저압 터빈으로 유입되는 증기와, 상기 터빈을 경유하여 배출되는 증기는 터빈 조속기 제어 계통 설비 장치에 의해 제어된다.

여기서, 터빈 조속기 제어 계통 설비는 증기의 압력 및 유량을 조절하는 다양한 종류의 터빈 밸브들로 구성된다.

터빈의 가동 중에, 또는 가동 정지 기간 동안, 각종 시스템 밸브는 필요한 경우 작업자의 수동조작에 의하여 개폐된다. 이러한 터빈 밸브의 작동에 의해 증기의 압력 및 유량이 조절되어 증기 터빈의 회전수 부하를 조절할 수 있게 된다. 이때 증기의 압력 및 유량의 조절은 터빈의 부하에 따라 일정한 압력과 유량으로 조절되어 정량적으로 공급되어야 하는데, 종래의 밸브 시스템에서는 아래와 같은 문제점이 발생되었다.

먼저, 솔레노이드, 또는 니들밸브를 포함하는 자동제어 밸브 시스템에 의하여 개폐되는 밸브는 시설비가 비교적 고가이며, 유지비용도 많이 소요되는 단점이 있고, 유량의 조절이 연속적으로 이루어져서, 일정하게 정하여진 다단계의 유량을 제어하는데 적합하지 않을뿐더러, 이를 위하여 너무 많은 비용을 투자하게 되는 결과를 초래한다.

볼 밸브의 경우에는 수동조작을 하게 됨에 따라 정밀하게 유량을 조절하기가 어렵고, 일정하게 정하여진 다단계의 유량을 제어할 수 없는 문제점이 있다.

KR 10-1576523 B1 (2015. 12. 04.) KR 10-2014-0002317 A (2014. 01. 08.)

본 발명은 발전소 터빈 및 보일러를 비롯하여 산업설비에 설치되는 볼 밸브에서 공급되는 증기의 압력 및 유량이 다단계로 정하여져서 일정한 양으로 공급할 수 있도록 하는 다단 정량 개폐 볼 밸브를 제공하기 위한 것이다.

이러한 본 발명은, 예를 들어, 발전소 터빈 계통에서 고압 터빈과 저압 터빈으로 유입되는 증기와, 상기 터빈을 경유하여 배출되는 증기의 압력 및 유량을 터빈의 부하에 따라 일정하게 조절하여 정량적으로 공급하되, 정량적으로 공급되는 증기의 압력 및 유량이 다단계로 정하여져서 일정한 양을 공급할 수 있게 되는 것이다.

본 발명이 의도하는 목적을 달성하기 위한 기술적인 특징은 발전소 터빈, 보일러 및 산업설비에서 스팀, 또는 유체를 정량적으로 공급하는 볼 밸브에 있어서, 유체가 흐르는 유로가 형성되는 밸브바디와, 핸들을 구비하여 상기 밸브바디의 유로와 수직방향으로 회전 가능하게 설치되는 밸브스템과, 상기 밸브스템의 일단에 연결되어 상기 밸브바디의 유로를 개폐하는 개폐볼을 포함하여 구성되며, 상기 밸브바디에 결합되어 상기 밸브스템을 지지하는 스템지지관; 상기 스템지지관의 내부에 삽입되어 상부면으로 노출되는 볼; 상기 볼을 수용할 수 있도록 상기 스템지지관의 상부면과 접촉하는 저면에 원주방향으로 복수개의 요입홈이 형성되는 핸들; 상기 스템지지관에 삽입된 상기 볼이 상부로 노출되어 상기 핸들의 삽입홈에 삽입되도록 상기 볼을 가압하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 밸브바디에 나사결합되는 스템지지관이 회전하는 것을 방지하는 풀림방지장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 풀림방지장치는 밸브바디의 상부면과 스템지지관의 측면에 접촉지지되는 스토퍼가 세트스크루와 같은 체결구로 밸브바디에 체결고정되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 핸들에서 밸브스템이 결합되는 부위에 스템지지관에 상응하는 면적으로 되는 수평상의 플랜지가 형성되며, 상기 플랜지에 상기 복수개의 요입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 플랜지의 저면과 요입홈의 표면에 엔지니어링 플라스틱, 또는 합성고분자 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 코팅재가 코팅이 되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 플랜지에서 복수개의 요입홈이 형성되는 각각의 위치에 해당 요입홈에 대한 유량을 나타내는 수치가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 불특정한 벽체에 고정설치될 수 있도록, 상기 밸브바디에서 유로가 형성되는 방향과 나란한 양쪽면이 수직면으로 형성되며, 상기 수직면을 관통하는 고정홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 스템지지관에 삽입되는 볼이 탄성부재에 의하여 항상 스템지지관의 상부면 외부로 노출된 상태에 있게 되며, 밸브스템의 상단부에 결합되는 핸들은 플랜지의 저면이 스템지지관의 상부면과 접촉하게 되면서 상기 탄성부재를 압축시키면서 볼을 누르게 된다. 이후에 핸들을 돌릴 때, 상기 볼과 핸들의 요입홈이 일치하게 될 때에 탄성부재에 축적된 탄성에 의하여 상기 볼이 상기 요입홈에 삽입되어 핸들의 회전이 일시적으로 중단될 수 있게 된다.

이러한 상태에서는 탄성부재를 압축시킬 수 있는 회전력이 핸들에 가하여지지 않는 이상 핸들이 회전하지 않게 되어 밸브가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

이후에 밸브를 닫거나 유량을 변경시키고자 할 때에 탄성부재를 압축시킬 수 있는 정도의 힘으로 핸들을 돌리면, 볼을 원주상에 형성된 요입홈에 선택적으로 삽입시켜서 핸들을 정지시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 핸들과 함께 회전하는 밸브스템의 단부에서 밸브 바디를 개폐하는 개폐볼이 유로를 개폐하는 정도를 조절할 수 있게 되면서, 핸들이 회전된 위치에 따라 설정된 유량이 일정하게 정량 공급될 수 있게 되는 것이다.

이때, 플랜지 상부면에 형성된 수치표시부를 보면서 해당 위치에서의 유량을 인식할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면 핸들을 돌릴 때 볼이 핸들의 요입홈에 삽입되는 위치에 따라 단계적으로 개폐되어 각 단계별로 정하여진 유량을 공급할 수 있게 됨으로써, 발전소 터빈 계통에서 터빈을 구동 및 제어하기 위하여 고압 터빈과 저압 터빈으로 유입되는 증기와, 상기 터빈을 경유하여 배출되는 증기의 압력 및 유량을 터빈의 부하에 따라 조절하여 정량적으로 공급할 수 있게 되어 발전소 터빈 계통을 안전하게 운용할 수 있게 되는 효과가 있다.

도한 보일러를 비롯하여 산업설비 전반에서 유체를 다단계의 일정한 양으로 공급하여 특정 목적을 수행하는데에 유용하게 사용될 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 사시도.
도 2는 본 발명의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 단면도.
도 4는 본 발명의 일부를 나타낸 사시도.
도 5는 도 3의 A부 확대도.
도 6은 본 발명에서 밸브가 닫힌 상태를 나타낸 평면도.
도 7은 본 발명에서 밸브가 열리는 상태를 나타낸 평면도.
도 8은 도 3의 B부 확대도.

본 발명의 특징과 장점은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명은 발전소, 보일러 및 산업설비 전반에서 사용되는 볼 밸브에 적용되는 것으로, 아래에서 설명되는 실시 예에서는 발전소 터빈 계통에서 터빈을 구동 및 제어하기 위하여 공급되는 스팀과 유체를 정량공급하는 볼 밸브를 예를 들어 설명한다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 단면도를 나타내고 있다.

상기한 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 발전소 터빈 계통의 다단 정량 개폐 볼 밸브는 밸브바디(10), 개폐볼(20), 밸브스템(30), 스템지지관(40), 핸들(50), 유량조절장치(60) 및 풀림방지장치(70)로 구성된다.

밸브바디(10)는 유로를 형성하는 입구(100)와 출구(101)가 동축상에 형성되고, 상기 유로의 중앙부위로부터 상부로는 밸브스템(30)을 설치하기 위한 관통공(102)이 형성되며, 상기 관통공(102)의 상부로부터 상기 유로의 중앙에 개폐볼(20)이 위치된다.

상기 밸브바디(10)의 내부에는 수평으로 연속되는 유로가 형성되고, 상기 유로를 차단할 수 있는 개폐볼(20)이 위치되며, 밸브바디(10)를 수직으로 관통하는 상기 통공(102)을 통하여 상기 개폐볼(20)과 고정되는 밸브스템(30)이 형성된다.

이러한 상기 밸브바디(10)의 외관 형상은 직사각형의 형상을 가지고 있으며, 전면과 후면은 유로를 형성하는 방향과 나란하게 형성되면서, 관통공(102)의 양쪽에서 전면과 후면을 관통하는 고정홀(85, 85a)이 천공되어 있다.

상기 고정홀(85, 85a)은 별도의 체결구를 이용하여 밸브바디(10)가 불특정한 벽체에 고정될 수 있게 한다.

상기 유로를 형성하는 입구와 출구에는 각각 연결관(80, 80a)이 결합되고, 상기 연결관(80, 80a)과 상기 개폐볼(20) 사이에는 기밀 및 유밀을 위해 개폐볼(20)을 감싸는 시트(81, 81a)가 배치된다.

상기 입구(100)와 출구(101)의 내주면과 상기 연결관(80, 80a)의 외주면에는 나사가 형성되어 상기 밸브바디(10)와 상기 연결관(80, 80a)이 나사결합되어 결합되고, 상기 연결관(80, 80a)에는 별도의 연결 파이프가 결합되어 유로를 형성한다.

상기 연결관(80, 80a)은 상기 밸브바디(10)와 나사결합이 되는 이외에 용접에 의해 결합되거나, 또는 플랜지가 형성되어 볼트와 너트가 결합되는 구조로 될 수도 있다.

상기 시트(81, 81a)는 개폐볼(20)의 양측에 접촉되도록 형성되고, 상기 개폐볼(20)측으로 가압하도록 밀착되는 제1시트캐리어(82)와 제2시트캐리어(82a)를 포함하여 구성된다.

상기 제1,제2시트캐리어(82, 82a)는 바람직하게 자체감압(self-relieving)이 가능하도록 구성되는 것으로, 상기 제1시트캐리어(80)는 상기 개폐볼(20)의 일측에서 밸브바디(10)의 유로의 입구측(100)에 형성되고, 제2시트캐리어(82a)는 유로의 출구측(101)에 형성된다.

자체감압이 되는 제1, 제2시트캐리어(82, 82a)는, 제1시트캐리어(82)의 경우 캐비티(83)의 압력이 높아지면 유체가 흘러들어오는 방향으로 밀려나가서 상기 캐비티(83)의 압력을 낮추어주고, 유체가 흘러나가는 출구 방향에 설치되는 제2시트 캐리어(82a)는 상기 개폐볼(20)을 가압하게 되어 상기 개폐볼(20)과의 접촉면 사이에 누설이 생기지 않게 한다.

이러한 제1, 제2시트캐리어(82, 82a)는 폴리테트라플루오르에틸렌수지(PTFE), 테프론(TEFRON), 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 중에서 어느 하나의 재질이 선택되어 제조될 수 있다.

상기 관통공(102)에는 밸브스템(30)을 설치하기 위한 패킹(84)과 스템지지관(40)이 결합된다.

상기 패킹(84)은 밸브스템(30)의 관통공(102)에 삽입된 이후에 상기 밸브스템(30)의 축방향을 따라 관통공(102)에 삽입되며, 하부는 개폐볼(20)과 제1, 제2시트캐리어(82, 82a)에 접촉하고, 상부는 스템지지관(40)에 접촉된다.

상기 개폐볼(20)은 밸브스템(30)의 하부에 일체로 고정되어, 상기 밸브바디(10)의 내부에서 유로의 중앙에 회전가능하게 배치되며, 상기 밸브바디(10)의 입구(100)와 출구(101)를 수평으로 연결하는 유로를 형성하면서, 상기 유로를 개폐시킬 수 있게 된다.

상기 밸브스템(30)은 금속 봉체로 형성되어 하부는 상기 개폐볼(20)과 고정되고, 상부는 핸들(50)과 스플라인(300)으로 결합된다.

상기 밸브스템(30)은 상기 패킹(84)과 상기 스템지지관(40)에 수직 방향으로 지지되며, 핸들(50)을 통한 유량조절장치(60)의 선택적 조절에 의하여 상기 유로를 개폐시킬 수 있게 한다.

상기 스템지지관(40)은 유량조절장치(60)를 구성하기 위하여, 상부스템지지관(400)과 하부스템지지관(410)으로 구성된다.

상기 상부스템지지관(400)의 중앙에는 밸브스템(30)이 관통하는 축공(401)이 형성되는데, 상기 축공(401)의 하부에는 상기 축공(401)에 동축상으로 확장되는 삽입공(402)이 형성되어 하부스템지지관(410)이 삽입될 수 있게 되어 있다.

상기 삽입공(402)에는 상부스템지지관(400) 본체의 외주면으로부터 세트스크루(403)가 결합되는 나사공(404)이 형성되어 상기 삽입공(402)에 삽입되는 하부스템지지관(410)을 고정시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 삽입공(402)의 일측에서 하부스템지지관(410)과 접촉되는 저면으로부터 수직방향으로 상부면을 관통하는 통공(406)이 형성되어 유량조절장치(60)를 구성할 수 있게 된다.

하부스템지지관(410)의 중앙에는 밸브스템(30)이 관통하는 축공(411)이 형성되며, 상기 축공(411)이 연장되면서 상부로 돌출되어 상기 상부스템지지관(400)의 삽입공(402)에 삽입되는 환형돌출부(412)가 형성되고, 하부에는 밸브바디(10)에 결합시키기 위한 나사부(413)가 형성된다.

상기 상부스템지지관(400)과 상기 하부스템지지관(410)은 상기 상부스템지지관(400)에 유량조절장치(60)가 구성된 다음, 상기 환형돌출부(412)를 상기 상부스템지지관(400)의 삽입공(402)에 삽입하여 결합하고, 상기 세트스크루(403)를 나사공(404)에 체결하여, 상기 세트스크루(403)가 상기 환형돌출부(412)의 외주면에 밀착되게 함으로써 일체로 고정된다.

핸들(50)에는 상기 상부스템지지관(400)과 함께 유량조절장치(60)를 구성하는 플랜지(500)가 형성되어 밸브스템(30)과 스플라인(300)으로 결합됨으로써, 상기 밸브스템(30)을 회전시켜서 상기 개폐볼(20)이 유로를 개폐하는 정도를 조절할 수 있게 한다.

도 5에서 보듯이, 상기 유량조절장치(60)는 상기 상부스템지지관(400)의 통공(406)에 삽입되어 상부면으로 노출되는 볼(600)과, 상기 볼(600)을 수용할 수 있도록 상기 상부스템지지관(400)의 상부면과 접촉하는 플랜지(500)의 저면에 원주방향으로 형성되는 복수개의 요입홈(501)과, 상기 상부스템지지관(400)에 삽입된 상기 볼(600)이 상부로 노출되어 상기 핸들(50)의 요입홈(501)에 삽입되는 탄성부재(610)와 상기 탄성부재가 상기 볼(600)을 가압할 수 있도록 상기 통공(406)에 체결되는 세트스크루(620)로 구성된다.

상기 볼(600)은 완전한 구형체의 강철로 이루어지며, 바람직하게는 내마모성을 고려하여 엔지니어링 플라스틱, 또는 합성고분자 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 코팅재가 코팅될 수 있다.

상기 볼(600)이 삽입되는 상부스템지지관(400)의 통공(406)은 상기 볼(600)의 직경보다 큰 직경의 내주면으로 형성되는데, 상기 통공(406)에 삽입된 상기 볼(600)이 상기 상부스템지지관(400)의 상부로 노출된 상태에서 외부로 이탈되지 않도록, 상기 상부스템지지관(400)에는 상기 볼(600)의 직경보다 작은 공간이 형성되도록 상기 볼(600)과 구름접촉을 하는 곡면부(405)가 형성된다.

도 4에서 보듯이, 상기 요입홈(501)들은 플랜지(500)의 저면에서 상기 볼(600)과 일치하는 위치에서 핸들(50)의 회전 중심에 대한 원주방향으로 적정한 간격을 두고 형성된다.

상기 플랜지(500)의 저면과 요입홈(501)의 표면에는 엔지니어링 플라스틱, 또는 합성고분자 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 코팅재가 코팅되며, 탄성부재(610)은 압축코일 스프링으로 이루어진다.

상기 플랜지(500)의 상부면에는 상기 개폐볼(20)이 개폐되는 정도에 따라 통과되는 유량을 측정할 수 있도록 도 6 및 도 7에서 보듯이, 단계적인 수치표시부(502)가 형성되고, 밸브바디(10)의 상부 표면에는 개폐기준이 되는 지시표식(503)이 형성되어 있다.

상기 풀림방지장치(70)의 경우, 도 2, 도 3 및 도 6에서 보듯이, 상기 밸브바디(10)의 상부면에 나사공(700)이 형성되고, 상기 밸브바디(10)의 상부면과 하부스템지지관(410)의 측면에 접촉지지되는 스토퍼(710)에는 상기 나사공(700)과 일치되는 나사공(711)이 형성되어, 세트스크루(720)가 상기 나사공(700, 711)에 체결됨으로써, 상기 밸브바디(10)에 고정되는 상기 스토퍼(710)가 상기 하부스템지지관(410)이 움직이지 못하도록 지지하여 나사의 풀림이 방지되도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 발전소 터빈 계통의 유체가 일측의 연결관(80)을 통하여 밸브바디(10)와 개폐볼(20) 및 다른 일측의 연결관(80a)으로 배출되고, 이 과정에서 핸들(50)을 돌려서 개폐볼(20)이 유로를 개폐하는 정도에 따라서 유체의 유량이 조절된다.

도 3과 도 6을 참조하면, 이 도면에 예시된 상태는 개폐볼(20)이 밸브바디(10) 내의 유로를 차단하고 있는 상태이다. 이때 상기 볼(600)은, 상기 탄성부재(610)의 탄성에 의하여 상기 통공(406) 상부로 노출되면서, 상기 플랜지(500)상에 형성되어 있는 상기 수치표시부(502)의 수치 “0” 이 있는 수직 하방에 위치하고 있으며, 상기 수치 “0”이 형성된 위치의 플랜지(500) 저면에 형성된 하나의 요입홈(501)에는 상기 볼(600)이 삽입된 상태에 있다.

또한 상기 핸들(5)은 유로를 형성하는 방향과 나란한 상태에서, 상기 수치표시부(502)의 수치 “0” 이 지시표식(503)에 맞추어져 있어서, 이 위치가 유량의 공급이 중단된 상태임을 알 수 있게 된다.

도 7에서 보듯이, 핸들(50)을 회전시키면, 핸들(50)에 스플라인(500)으로 결합된 밸브스템(30)이 회전하게 되고, 상기 밸브스템(30)의 하단부에 결합된 개폐볼(20)이 유로가 개폐되는 정도를 조절할 수 있게 된다.

이때, 상기 핸들(50)을 회전시키면, 플랜지(500)가 회전하여 볼(600)이 삽입되어 있었던 요입홈(501)이 볼(600)에서 빠져나오게 되고, 상기 볼(600)은 플랜지(500)의 저면에 눌려져서 탄성부재(610)를 압축시키면서 통공(406) 내부로 들어가게 된다. 이후에 플랜지(500)가 계속 회전하면, 원주상에 근접한 요입홈(501)이 지시표식(502)에 위치하게 될 때, 탄성부재(610)를 압축시키고 있었던 볼(600)이 상기 탄성부재(610)의 탄성에 의하여 상기 지시표식(502)에 위치되는 요입홈에 삽입된다.

이와 같이 핸들(50)이 회전하면서 볼(600)이 복수개의 요입홈(501)에 삽입될때마다 정지하면서 단계적으로 개폐볼(20)이 개폐되는 정도를 조절할 수 있게 됨으로써 다단 개폐에 의한 정량 공급이 가능하게 된다.

상기 핸들(50)을 조작함에 따라 플랜지(500)의 회전마찰력을 받게 되는 스템지지관(40)은 밸브바디(10)에 세트스크루(720)로 체결되어 하부스템지지관(410)에 접촉되어 있는 스토퍼(710)에 의하여 회전할 수 없게 됨으로써, 밸브바디(10)에 나사체결된 하부스템지지관(410)의 체결력이 풀어지지 않게 된다.

지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 관련된 것이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형된 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

따라서 본 발명은 제시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위에 기재된 기술사상의 균등한 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능한 실시 예가 있을 수 있다.

10 : 밸브바디 20 : 개폐볼
30 : 밸브스템 40 : 스템지지관
50 : 핸들 60 : 유량조절장치
70 : 풀림방지장치 80, 80a : 연결관
81, 81a : 시트 82, 82a : 시트캐리어
83 : 캐비티 84 : 패킹
85, 85a : 고정홀 100 : 입구
101 : 출구 300 : 스플라인
400 : 상부스템지지관 401 : 축공
402 : 삽입공 403 : 세트스크루
406 : 통공 410 : 하부스템지지관
411 : 축공 412 : 환형돌출부
413 : 나사부 500 : 플랜지
501 : 요입홈 502 : 수치표시부
503 : 지시표식 600 : 볼
610 : 탄성부재 620 : 세트스크루
710 : 스토퍼 711 : 나사공
720 : 세트스크루

Claims (5)

1. 핸들을 회전시킴에 따라 핸들과 연동되는 밸브스템과 볼에 의하여 밸브바디에 형성된 유로를 서서히 개폐시켜서 스팀이나 유체의 흐름을 개방시키거나 폐쇄시킬 수 있게 되어 스팀과 유체를 공급하는 볼 밸브에 있어서,
   유체가 흐르는 유로가 형성되는 밸브바디와;
   핸들을 구비하여 상기 밸브바디의 유로와 수직방향으로 회전 가능하게 설치되는 밸브스템과;
   상기 밸브스템의 일단에 연결되어 상기 밸브바디의 유로를 개폐하는 개폐볼과;
   상기 밸브바디에 결합되어 상기 밸브스템을 지지하는 스템지지관과;
   상기 볼을 수용할 수 있도록 상기 스템지지관의 상부면과 접촉하는 저면에 원주방향으로 복수개의 요입홈이 형성된 플랜지를 포함하는 핸들과;
   상기 밸브바디의 상부면과 스템지지관의 측면에 설치되는 풀림방지장치; 및
   상기 개폐볼이 유로를 개폐하는 정도를 조절할 수 있도록 조절하는 유량조절장치;
   를 포함하되,
   상기 밸브바디는,
   유로가 형성되는 방향과 나란한 양쪽면이 수직면으로 형성되면서, 상기 수직면을 관통하는 고정홀이 형성되고, 상부 표면에는 개폐기준이 되는 지시표식이 형성되어, 플랜지 상부면에 형성된 수치표시부를 보면서 해당 위치에서 정량공급되는 유량을 인식할 수 있게 되며,
   상기 스템지지관은,
   상기 핸들을 조작함에 따라 플랜지의 회전마찰력을 받게 되고, 상기 밸브바디에 세트스크루로 체결되어 하부스템지지관에 접촉되어 있는 스토퍼에 의하여 회전할 수 없게 됨으로써, 밸브바디에 나사체결된 하부스템지지관의 체결력이 풀어지지 않게 되며, 상기 유량조절장치를 구성하기 위하여 상부스템지지관과 하부스템지지관으로 구성되되,
   상기 볼이 삽입되는 상부스템지지관의 통공은 상기 볼의 직경보다 큰 직경의 내주면으로 형성되는데, 상기 통공에 삽입된 상기 볼이 상기 상부스템지지관의 상부로 노출된 상태에서 외부로 이탈되지 않도록, 상기 상부스템지지관에는 상기 볼의 직경보다 작은 공간이 형성되도록 상기 볼과 구름접촉을 하는 곡면부가 형성되고,
   상기 플랜지는,
   상기 밸브스템과 스플라인으로 결합되어 상기 밸브스템을 회전시켜, 상기 개폐볼이 유로를 개폐하는 정도를 조절할 수 있게 되며,
   상기 플랜지의 저면과 요입홈의 표면에는 엔지니어링 플라스틱, 또는 합성고분자 플라스틱 중에서 선택되는 어느 하나의 코팅재가 코팅되어 마모를 방지하게 되고, 상기 플랜지의 상부면에는 복수개의 요입홈이 형성되는 각각의 위치에 해당 요입홈에 대한 유량을 나타내는 수치표시부가 형성되며,
   상기 풀림방지장치는,
   상기 밸브바디의 상부면과 하부스템지지관의 측면에 스토퍼가 접촉 지지되고, 상기 스토퍼가 밸브바디에 세트스크루로 체결 고정되는 상태의 풀림을 방지하기 위하여 상기 밸브바디의 상부면에 나사공이 형성되며, 상기 스토퍼에는 상기 나사공과 일치되는 나사공이 형성되어, 세트스크루가 상기 나사공에 체결됨으로써 상기 밸브바디에 고정되는 스토퍼가 상기 하부스템지지관이 움직이지 못하도록 지지하여 나사의 풀림을 방지하게 되며,
   상기 유량조절장치는,
   완전한 구형체의 강철로 이루어져서 상기 밸브바디에 결합되어 밸브스템을 지지하는 스템지지관의 내부에 삽입되어 상부면으로 노출되는 볼과, 상기 볼을 수용할 수 있도록 상기 상부스템지지관의 상부면과 접촉하는 플랜지의 저면에 원주방향으로 형성되는 복수개의 요입홈과, 상기 상부스템지지관에 삽입된 상기 볼이 상부로 노출되어 상기 핸들의 요입홈에 삽입되는 탄성부재, 및 상기 탄성부재가 상기 볼을 가압할 수 있도록 상기 통공에 체결되는 세트스크루로 구성되며,
   상기 밸브스템의 상단부에 결합되는 핸들 플랜지의 저면이 스템지지관의 상부면과 접촉하게 되면서 상기 탄성부재가 볼을 누르게 되고, 핸들을 돌려서 상기 볼과 핸들의 요입홈이 일치하게 될 때에 탄성부재에 축적된 탄성에 의하여 상기 볼이 상기 요입홈에 삽입되어 핸들의 회전이 일시적으로 중단될 수 있게 되며,
   탄성부재를 압축시킬 수 있는 회전력이 핸들에 가하여지지 않는 이상 핸들이 회전하지 않게 되어, 밸브가 폐쇄된 상태와 개방된 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 되고,
   이후에 밸브를 닫거나 유량을 변경시키고자 할 때에 탄성부재를 압축시킬 수 있는 정도의 힘으로 핸들을 돌리면, 볼을 원주상에 형성된 요입홈에 선택적으로 삽입시켜서 핸들을 정지시킬 수 있게 됨에 따라 핸들과 함께 회전하는 밸브스템의 단부에서 밸브 바디를 개폐하는 개폐볼이 유로를 개폐하는 정도를 조절할 수 있게 되어, 핸들이 회전된 위치에 따라 설정된 유량이 일정하게 정량 공급되는 것을 특징으로 하는 볼 밸브의 다단 정량 개폐 장치.
   
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