KR101866368B1 - 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브 - Google Patents

분체 비산형 메탈 시트 볼밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탈 시트에 고압 가스 분사 배출구를 형성함으로써, 메탈 시트의 볼 접촉면 주위에 부착 또는 적체된 분체를 비산시켜 기밀성을 유지할 수 있는 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브는 내부에 분체 수송 통로가 마련된 밸브 하우징; 상기 분체 수송 통로에 배치되어 회전함으로써 상기 분체 수송 통로의 개폐를 조절하는 밸브체; 상기 밸브체를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 메탈 시트; 및 상기 메탈 시트에 고압 가스를 공급하는 고압 가스 배관을 포함하며, 상기 메탈 시트는, 상기 분체 수송 통로 방향과 평행한 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제1 배출구; 및 상기 메탈 시트의 내주에 형성되고, 상기 메탈 시트의 중심 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제2 배출구를 포함한다.

Description

분체 비산형 메탈 시트 볼밸브{Metal Seat Ball Valve Scattering Shipment Particles}
본 발명은 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탈 시트에 고압 가스 분사 배출구를 형성함으로써, 메탈 시트의 볼 접촉면 주위에 부착 또는 적체된 분체를 비산시켜 기밀성을 유지할 수 있는 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브에 관한 것이다.
각종 유체 및 분체의 이송을 위해 파이프가 사용되는데, 이러한 파이프에는 이송되는 유체 및 분체의 조절을 위한 밸브가 설치됨이 일반적이다.
이러한 밸브에는 종래 나이프 게이트 밸브나 버터플라이밸브가 많이 보급되어 있다. 나이프 게이트 밸브는 수직으로 승하강되는 밸브 디스크가 밸브 바디에 고정설치되는 밸브 시트와 접촉됨으로써 유체의 흐름을 차단하도록 하는 것이며, 버터플라이밸브는 회전하는 밸브 디스크에 밸브 시트를 결합시킨 형태로 사용되고 있다.
최근에는 기밀성을 높이기 위해 고무재질의 밸브시트를 이용하여 공기 등이 공급되면 밸브시트가 팽창됨으로써 유체의 누설을 차단할 수 있는 기술이 보급되고 있다.
이러한 팽창 시트 밸브는 밸브를 구성하는 차단용 디스크의 형태와 작동 방법에 따라, 돔 밸브형, 버터플라이 밸브형, 게이트 밸브형 등으로 분류될 수 있다. 이들 팽창 시트 밸브는 모두 기밀성을 유지하기 위해 설치된 밸브 시트에 기밀용 유체를 공급하여 밸브 시트를 팽창시킨 후, 회전하는 반구형이나 평판형의 차단용 디스크의 외주면에 밀착시키는 구조를 가진다.
종래의 팽창 시트 밸브는 밸브를 통과하는 유체내의 분체 일부가 차단용 디스크와 팽창 시트 사이에 끼어 있는 경우에도 기밀이 유지되는 장점이 있어 널리 사용되고 있으나, 장기간 밸브의 개폐 동작이 반복되는 경우 팽창 시트와 차단용 디스크 사이에 분체가 적체됨으로써 팽창 시트가 손상되고 기밀도가 저하되는 문제점이 있었다.
또한 팽창 시트 밸브가 주로 사용되는 발전 플랜트나 화학 플랜트 등의 공정은 대개 고온에서 이루어지므로 이송되는 분체 또한 고온인 경우가 많은데, 밸브 시트가 대개 일반고무나 불소고무 등의 소재로 이루어짐으로써 밸브 적용에 대한 상당한 제약이 있었고, 내구성의 문제도 지적되어왔다.
(문헌 1) 대한민국 특허등록번호 제10-1574367호(2015.11.27.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 팽창 시트 밸브의 개폐 반복시 발생하는 분체 적체로 인한 시트 손상과 기밀도 저하 문제와 고온에서의 적용 제한 문제를 해결하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 분체 수송 통로가 마련된 밸브 하우징; 상기 분체 수송 통로에 배치되어 회전함으로써 상기 분체 수송 통로의 개폐를 조절하는 밸브체; 상기 밸브체를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 메탈 시트; 및 상기 메탈 시트에 고압 가스를 공급하는 고압 가스 배관을 포함하며, 상기 메탈 시트는, 상기 분체 수송 통로 방향과 평행한 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제1 배출구; 및 상기 메탈 시트의 내주에 형성되고, 상기 메탈 시트의 중심 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제2 배출구를 포함하는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브를 제공한다.
상기 제1 배출구의 고압 가스 분사 방향과 제2 배출구의 고압 가스 분사 방향은 서로 직각인 것이 바람직하다.
상기 메탈 시트는 내주면에 오목홈이 형성되며, 상기 제2 배출구는 상기 오목홈 내에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 밸브체에 결합되어 상기 밸브체의 회전을 조절하는 밸브체 작동부; 상기 고압 가스 배관에 설치되어, 상기 고압 가스 배관의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브; 및 상기 밸브체 작동부의 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 밸브체 작동부에 의해 상기 밸브체가 회전하는 동안, 상기 밸브체 작동부의 작동 신호를 전달받은 상기 제어부는, 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 고압 가스가 상기 제1 또는 제2 배출구를 통해 상기 밸브체 접촉면 주위로 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 밸브체 작동부는, 상기 밸브체에 결합되어 회전 운동을 전달하는 샤프트; 및 상기 샤프트를 구동시키는 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 밸브체의 양측에 비대칭으로 형성되고, 상기 메탈 시트를 상기 밸브체측으로 가압하도록 상기 메탈 시트와 밀착되어 형성되는 시트 리테이너를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 메탈 시트는 고압 가스로 분체를 비산시킬 수 있도록 배출구가 형성됨으로써, 고온 고압의 공정에도 적용될 수 있고 밸브의 개폐 반복시 분체 적체로 인한 시트 손상 및 기밀성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 메탈시트와 밸브체 사이의 분체 유입을 억제함으로써, 밸브 오작동 방지, 메탈 시트와 밸브체의 마모율 저하, 메탈 시트와 밸브체 사이의 기밀성 유지 기간 증가로 메탈시트 밸브의 내구성, 신뢰성 및 교환주기 향상의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브의 메탈 시트를 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 비산형 메탈 시트 밸브를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 비산형 메탈 시트 밸브의 메탈 시트를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브는 내부에 분체 수송 통로(105)가 마련되는 밸브 하우징(100)과 분체 수송 통로(105)에 배치되어 회전함으로써 분체 수송 통로(105)의 개폐를 조절하는 밸브체(110)를 구비하며, 밸브체(110)를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 메탈 시트(120), 및 메탈 시트(120)에 고압 가스를 공급하는 고압 가스 배관(130)을 포함할 수 있다.
메탈 시트 밸브는 발전 플랜트나 화학 플랜트 등의 공정에서 각종 유체 및 분체의 이송을 위한 파이프에 이들 유체 및 분체의 수송을 조절하기 위해 설치될 수 있는 밸브이다.
분체가 이송되는 분체 수송 통로(105)가 마련된 밸브 하우징(100)의 내부에 분체 수송 통로의 개폐를 위한 밸브체(110)가 배치되고, 밸브가 차단된 경우 밸브체(110)가 분체 수송 통로를 막음으로써 분체 수송이 중단된다.
분체 수송 통로(105)의 개폐를 위한 밸브체(110)는 일반적으로 고경도 코팅된 금속으로 제작될 수 있으나, 다른 내구성이 있는 소재로도 제작될 수 있다.
밸브체(110)는 중앙부가 뚫린 볼 형태로서, 밸브의 개방시 밸브체(110)가 90도 회전된 상태에서 충분한 분체 수송 통로를 형성할 수 있도록 내부가 비어있는 형태이며, 회전되면서 구멍을 막거나 열어 밸브를 개폐시킬 수 있으며, 서로 마주하도록 배치되는 메탈 시트(120)와 밀착되어 기밀성을 유지할 수 있다.
밸브체의 다른 실시례로는, 밸브체가 반구형의 차단용 디스크 형태로 형성되어, 90도로 회전하면서 분체 수송 통로를 개폐할 수 있도록 한다.
분체의 수송 압력이 강한 경우, 이와 같이 볼 형태 또는 반구형의 차단용 디스크 형태를 가지는 밸브체의 구비만으로는 분체가 빠져나갈 수 있는 틈이 생길 수 있어 완전한 분체 수송 차단이 이루어질 수 없으므로, 이러한 틈이 생길 수 없도록 기밀성을 높일 수 있는 메탈 시트(120)를 구비할 수 있다.
종래에 밸브체와의 기밀을 유지하는 시트의 대표적인 소재는 고무이다. 일반 고무는 약 70 내지 80 ℃, 불소 고무인 바이톤(VITON) 재질은 150 ℃이하가 적정한 운전 온도도 알려져 있는데, 이러한 소재의 시트는 고온의 공정에서 상당한 적용상의 제약이 있으므로, 본 발명에서는 고경도 코팅된 메탈 시트를 적용할 수 있다.
한편, 분체 수송 통로(105)의 개폐가 반복됨에 따라 수송되는 분체 일부가 메탈 시트(120)에 부착되거나 메탈 시트(120) 주위에 적체될 수 있고, 이러한 분체 적체는 메탈 시트(120)와 밸브체(110)가 완전히 밀착되는 것을 방해할 수 있고, 메탈 시트(120)의 손상을 초래할 수도 있으므로 제거될 필요가 있다.
따라서, 본 발명에서는 메탈 시트(120)에 고압가스 분사하기 위한 배출구(121,122)를 구비하여, 볼밸브 개폐 동작시 메탈시트(120)에서 고압 가스가 밸브체(110) 표면으로 분사되어 밸브체(110)와 메탈 시트(120) 사이에 적체된 분체와 밸브체(110) 표면에 잔류된 분체를 비산시켜 메탈시트(120)와 밸브체(110) 사이로의 분체 유입을 억제할 수 있다.
즉, 메탈 시트(120)는 분체 수송 통로(105) 방향과 평행한 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제1 배출구(121)와 메탈 시트(120)의 내주에 형성되고, 메탈 시트(120)의 중심 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제2 배출구(122)를 포함할 수 있다.
메탈 시트(120)는 내주면에는 오목홈(125)이 형성되며, 제2 배출구(122)는 오목홈(125) 내에 형성될 수 있으며, 메탈 시트(120)의 제1 배출구(121)의 고압 가스 분사 방향과 제2 배출구(122)의 고압 가스 분사 방향은 서로 직각일 수 있다.
한편, 밸브체(110)에 결합되어 밸브체(110)의 회전을 조절하는 밸브체 작동부(140), 고압 가스 배관(130)에 설치되어, 고압 가스 배관(130)의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브(135), 및 밸브체 작동부(140)의 신호에 따라 솔레노이드 밸브(135)를 제어하는 제어부(136)를 포함할 수 있다.
밸브체 작동부(140)에 의해 밸브체(110)가 회전하는 동안(예컨대 10여초 동안), 밸브체 작동부(140)의 작동 신호를 전달받은 제어부(136)는 솔레노이드 밸브(135)를 개방하여 고압 가스가 제1 또는 제2 배출구(121,122)를 통해 밸브체(110) 접촉면 주위로 분사되어 밸브 하우징(100)과 밸브체(110) 사이 공간에 적체된 분체 및 밸브체(110) 표면에 잔류하는 분체가 비산하여 밸브체(110)의 회전 시 적체된 분체에 의해 발생하는 볼밸브 오작동을 방지하고 밸브체와 메탈시트 사이로 분체가 유입되는 것을 억제할 수 있다.
밸브체 작동부(140)는 여러 가지 다양한 방식으로 작동할 수 있으며, 예컨대, 밸브체(110)에 결합되어 회전 운동을 전달하는 샤프트(141)와 샤프트(141)를 구동시키는 액츄에이터(142)를 포함할 수 있다.
샤프트(141)는 밸브체(110)의 일단 또는 양단에 연결되며, 액츄에이터(142)의 작동에 의해 샤프트(141)가 회전하게 되며, 샤프트(141)의 회전으로 밸브체(110)를 회전시켜 분체 수송 통로(110)의 개폐를 조절하게 된다.
고압 가스 배관(130)의 입구에는 밸브 내부의 고압 가스의 압력을 측정하고 조절하는 압력제어부가 추가로 마련될 수 있다.
또한, 밸브체(110)의 양측에 비대칭으로 형성되고, 메탈 시트(120)를 밸브체(110)측으로 가압하도록 메탈 시트(120)와 밀착되어 형성되는 시트 리테이너가 추가로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 분체 비산형 메탈 시트 밸브의 작동을 간략히 설명한다.
밸브체(110)의 개폐 동작 시, 액츄에이터(142) 작동 신호를 제어부(136)로 보내고, 제어부(136)는 액츄에이터(142)의 작동 신호에 따라, 연동된 솔레노이드 밸브(135)를 통해 밸브체(110)가 회전하는 시간 동안 메탈시트(120)의 제1 또는 제2 배출구(121,122)를 통해 고압 가스를 분사하여 밸브체(110)의 표면 및 밸브체(110)의 분체 수송 통로(105)로 분체가 비산되도록 할 수 있으며, 밸브체(110)의 개폐 동작이 멈추면 솔레노이드 밸브(135)를 통해 고압 가스 분사도 차단되게 한다.
메탈시트(120)에서 분사된 고압가스로 인해 밸브 하우징(100)과 밸브체(110) 사이 공간에 적체된 분체 및 밸브체(110) 표면에 잔류하는 분체가 비산하여 밸브체(110)의 개폐 회전 시 적체된 분체에 의해 발생하는 밸브 오작동을 방지하고 밸브체(110)와 메탈시트(120) 사이로 분체의 유입을 억제할 수 있다.
또한, 메탈시트(120)와 밸브체(110) 사이의 분체 유입을 억제함으로써, 밸브 오작동 방지, 메탈 시트와 밸브체의 마모율 저하, 메탈 시트와 밸브체 사이의 기밀성 유지 기간 증가로 메탈시트 밸브의 내구성, 신뢰성 및 교환주기 향상의 효과가 있다.
본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 밸브 하우징 110 : 밸브체
120 : 메탈 시트 121 : 제1 배출구
122 : 제2 배출구 130 : 고압 가스 배관
135 : 솔레노이드 밸브 136 : 제어부
140 : 밸브체 작동부 141 : 샤프트
142 : 액츄에이터

Claims (7)

  1. 내부에 분체 수송 통로가 마련된 밸브 하우징;
    상기 분체 수송 통로에 배치되어 회전함으로써 상기 분체 수송 통로의 개폐를 조절하는 밸브체;
    상기 밸브체를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치되는 메탈 시트;
    상기 메탈 시트에 고압 가스를 공급하는 고압 가스 배관;
    상기 밸브체에 결합되어 상기 밸브체의 회전을 조절하는 밸브체 작동부;
    상기 고압 가스 배관에 설치되어, 상기 고압 가스 배관의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브; 및
    상기 밸브체 작동부의 신호에 따라 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 메탈 시트는,
    상기 분체 수송 통로 방향과 평행한 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제1 배출구; 및
    상기 메탈 시트의 내주에 형성되고, 상기 메탈 시트의 중심 방향으로 고압 가스가 분사되도록 하는 제2 배출구를 포함하는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 배출구의 고압 가스 분사 방향과 제2 배출구의 고압 가스 분사 방향은 서로 직각인, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈 시트는 내주면에 오목홈이 형성되며,
    상기 제2 배출구는 상기 오목홈 내에 형성되는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체 작동부에 의해 상기 밸브체가 회전하는 동안,
    상기 밸브체 작동부의 작동 신호를 전달받은 상기 제어부는, 상기 솔레노이드 밸브를 개방하여 고압 가스가 상기 제1 또는 제2 배출구를 통해 상기 밸브체 접촉면 주위로 분사되도록 하는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체 작동부는,
    상기 밸브체에 결합되어 회전 운동을 전달하는 샤프트; 및
    상기 샤프트를 구동시키는 액츄에이터를 포함하는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 밸브체의 양측에 비대칭으로 형성되고, 상기 메탈 시트를 상기 밸브체측으로 가압하도록 상기 메탈 시트와 밀착되어 형성되는 시트 리테이너를 포함하는, 분체 비산형 메탈 시트 볼밸브.
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