KR20030071724A - 트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재시 볼 밸브의 시트링과 볼사이의 유체의 누설을 시트리테이너와 볼의 금속접촉으로 방지하고, 시트리테이너 뒤쪽의 누설은 오링과 시트인서트가 스프링에 탄력에 의해 볼쪽으로 움직여 그라파이트(Graphite)를 눌러 액체의 누설을 방지하는 볼 밸브의 실링구조에 관한 것이다. 본 발명은 볼 밸브에 있어서 탄력성이 있는(테프론, 나일론 등) 시트링과 이를 유지하는 시트리테이너, 몸체와 시트리테이너 사이로 흘러드는 유체를 막아주기 위한 오링, 시트리테이너를 보조하기위한 스프링을 포함하는 시트 구조를 가지고 있으며, 비금속재인 시트링과 금속재인 볼 간의 탄력적 접촉에 의하여 유체가 누수 되지 않게 되어 있다. 이러한 구조는 화재 발생시 고열로 인해 상기 테프론이나 나일론을 사용한 시트링, 시트리테이너, 오링 등이 녹아서 외부로 흘러드는 유체를 막아주지 못한다.

또한 본 발명은 상기와 같이 화재시에 발생하는 유체의 누설을 보다 효과적으로 방지하고 시트리테이너에 균일한 압력을 제공하며 밸브 조작력을 작게 하기 위해서 개발한 구조이다. 이 트루니언형 볼밸브의 시트구조는 화재시 두 갈래로 누설이 일어나는데 하나는 시트링 소실로 인해 일어나고 다른 하나는 시트리테이너 뒷면으로 일어난다. 본 발명에 따른 특징은 화재시 시트링과 볼사이에 발생하는 누설은 시트리테이너와 볼이 금속접촉으로 누설을 방지하고, 시트리테이너 뒤쪽으로의 누설은 시트리테이너 뒷면의 오링과 스페이스링이 소실되면 시트인서트가 스프링에 의해 볼쪽으로 움직여 그라파이트(Graphite)를 눌러 누설을 방지하게 되어 화재시에도안전한 구조을 이루는데 특징이 있다.

Description

트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조 {A sealing structure of Trunnion type ball valve}

본 발명은 볼 형태의 개폐수단을 가지는 볼 밸브에 있어서 실링 장치의 개선과 밸브조작력 축소에 관한 것으로서 특히 화재 발생시에도 안정적인 밸브기능을 유지할 수 있도록 된 볼밸브용 실링을 보다 효과적으로 하게 한 것이다.

본 발명에 관련된 볼밸브의 일반적인 시트구조는 탄력성이 있는(테프론,나일론 등) 시트링(2)과 이를 유지하는 시트리테이너(3) , 몸체(4)와 시트리테이너(3) 사이로 흘러드는 유체를 막아주기 위한 오링(5), 시트리테이너(3)를 보조하기위한 스프링(7)을 포함하는 시트 구조를 가지고 있으며, 비금속재인 시트링(2)과 금속재인 볼(1)간의 탄력적 접촉에 의하여 누수를 방지하여 주고 있다. 그러나 이러한 구조의 경우에는 배관 관로상의 유체가 물이나 저온가스등과 같은 경우 온도조건이 높지 않기 때문에 기밀성이 보장되지만, 화재가 발생할 경우에 상기 나일론이나 테프론의 재질을 가진 시트링, 시트리테이너 및 오링이 녹아 없어져 유체가 누설되어 밸브로서의 기능을 다하지 못하게 된다. 또한 다양한 재료를 사용하여 화재에 대비하고 있으나 구조적으로 많은 모순과 조작력을 과대하게 하여 밸브를 돌리는데 큰 힘을 필요로 하게 되고, 이는 액츄레이터 선정시 큰 용량의 액츄레이터를 필요로 하여 결국 보다 많은 제조원가의 상승을 가져온다.

최근에 가공 장비와 기술이 발전되어 실링 소재로서 금속재의 사용이 가능하게 됨으로써 그 활용범위가 폭 넓게 확산되어가고 있다. 그러나 이러한 실링에 대한 문제점의 극복에도 불구하고 밸브 몸체와 시트리테이너 사이의 실링은 대체로 고무제질의 오링이나 테프론류의 오링을 사용하므로 열화에 의해 실링이 손상 또는 소실됨으로서 밸브 몸체와 시트리테이너 사이로 누수가 발생되는 등 밸브의 기능을 상실하는 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상기의 문제점을 인식하고 시간이 경과함에 따라서 개폐볼과의 접속면의 마모에 의하여 발생하는 누수를 방지하고, 화재가 발생하여 볼밸브 몸체와 시트리테이너 사이에 누수를 방지하기 위해 장착되는 시트링, 오링 및 시트리테이너 등이 열화에 의하여 손상되거나 소실되어도 밸브로서의 기능을 상실하지 않고 볼밸브로서의 작동을 그대로 유지할 수 있도록 몸체와 시트리테이너 사이에 얇은 그라파이트를 말아 넣은 구조로 개선함으로서 안정성과 우수한 기밀성, 그리고 작은 조작력을 가진 밸브의 실링 구조를 구현하는데 있다.

도 1은 일반적인 시트구조를 나타낸 단면도.

도 2은 도1에 대하여 시트구조를 확대한 상세도

도 3은 본 발명에 따른 볼밸브의 실링 장치를 나타내는 사시도.

도 4은 도 3에 대한 종단면도.

도 5은 4에 대하여 실링 장치 부분을 확대한 상세도.

도 6은 누설 방향을 나타낸 상세도.

<도면의주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 볼(Ball) 2 : 시트링3 : 시트리테이너

4 : 몸체(Body) 5 : 오링6 : 시트인스트

7 : 스프링8 : 스프링 홀더9 : 그라파이트(Graphite)

10 : 스페이스링

본 발명은 화재시 볼 밸브의 시트링과 볼사이의 유체의 누설을 시트리테이너와 볼의 금속접촉으로 방지하고 시트리테이너 뒤쪽의 누설은 시트인서트가 스프링에 탄력에 의해 볼쪽으로 움직여 그라파이트(Graphite)를 눌러서 유체의 누설을 방지하는 볼 밸브의 실링구조에 관한 것이다. 도 1은 일반적인 시트구조를 나타낸 단면도이고, 도2는 도1에 대하여 시트부분을 확대시킨 상세도이며, 도 3은 볼밸브용 실링 장치를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도3에 대한 종단면도를 나타내며, 도 5은 도4에대하여 실링장치 부분을 확대시킨 상세도를 나타낸다.

상기의 도면을 통해서 본 발명에 따른 구성을 구체적으로 살펴보면, 유체의 흐름을 차단 또는 개방하는 개폐수단을 가지는 볼(1)과, 탄력성을 가지고 있는 테프론 또는 나일론등의 재질로 이루어진 시트링(2)과, 이를 유지시켜주는 시트리테이너(3)와, 몸체(4)와 시트리테이너(3)사이로 흘러드는 유체를 막아주기 위한 오링(5)과, 볼(1)과의 접속 면이 마모가 되어 누수가 발생할 경우에 이를 방지하기 위하여 일정한 힘으로 시트리테이너(3)와 시트인스트(6)를 밀어주는 스프링(7)과, 스프링이 항상 일정한 탄성력을 발휘할 수 있도록 스프링을 잡아주는 스프링홀더(8)를 구비하고, 그리고 화재 발생시를 대비한 그라파이트(9)와 열에 취약한 스페이스링(10) 으로 구성되어져 있다. 이 경우 화재 발생시 두 방향으로 누수가 일어날 수 있는데, 하나는 볼(1)과 시트링(2)사이에서의 유체의 누설이고, 다른 하나는 시트리테이너 뒤면으로의 누설이다. 상기 유체가 누설되는 원인과 누설을 방지할 수 있는 스프링의 힘과의 관계를 살펴보면,

볼쪽으로 밀어주는 힘(F1)은

이고, 유체의 압력에 의하여 반발하는 힘(F2)은

가 되고, 상기 식(1)과 (2)에서 d2가 d1 보다 크므로 F1이 F2보다 항상 크게 작용하게 된다. 따라서 d2를 d1보다 크게 설계할 경우에 화재에 의하여 시트링이 소실되어도 시트리테이너가 볼에 밀착되어 유체가 누설되는 것을 막아준다. 즉, 볼(1)과 시트링(2)사이에서의 유체의 누설은 화재시 발생하는 고열로 인해 시트링(2)이 소실되더라도 스프링(7)과 시트리테이너(3) 면적차에 의해 시트리테이너(3)가 볼(1)쪽으로 움직여 도5의 시트리테이너(3) A부가 볼(1)과 접촉하여 유체의 누설을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 볼 밸브의 또 다른 특징적인 구성인 화재에 의하여 스페이스링이 소실되면 시트인서트가 스프링의 탄력에 의하여 볼쪽으로 움직여 그라파이트(Graphite)를 눌러 줌으로써 누설을 방지하는 실링구조에 관한 것이며, 특히 그라파이트의 삽입할 시에 얇은 그라파이트판(막)를 말아서 넣으므로 탄력을 적당히 유지시켜서 시트인스터(6)가 소실되지 않은 상태에서는 스프링의 힘에 의하여 볼에 그다지 압력을 주지 않도록 하고, 화재나 열에 의하여 시트인스터(6)가 소실되면 밀착되어 유체가 누설되는 것을 방지할 수 있게 설계함으로써 작은 조작력으로 밸브를 쉽게 작동 할 수 있게 하는데 있다. 본 발명에 따른 볼밸브의 구조를 순서에 따라 구체적으로 살펴보면, a) 유체의 흐름을 차단하거나 개방하여주는 볼(1)과, 유체가 볼의 작동시에 몸체(4)를 통해서 외부로 누설되지 않게 막아주는 시트링(2)과, 상기 시트링을 스프링의 힘으로 밀어주는 시트리테이너(3)와, 상기 시트리테이너(3), 시트인서터(6) 및 몸체사이에 위치하여 화재시에 유체가 누설됨을 방지하는 그라파이트(9)와, 상기 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)사이에 위치하여 유체의 누설을 방지하는 스페이스링(10)과, 상기 스페이스링과 그라파이트(9)를 스프링(7)의 힘으로 눌러주어 유체의 누설을 방지하는 시트인서트(6)와, 상기 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)를 볼쪽으로 밀착시켜 유체의 누설을 방지하는 스프링(7)과, 상기 스프링의 움직임을 방지하여 일정한 힘으로 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)를 볼쪽으로 밀어주도록 스프링을 고정시켜 주는 스프링홀더(8)와, 상기 시트리테이너(3)와 몸체사이에 존재하여 유체의 누설을 방지하는 오링(5)과, 상기 모든 구성들을 감싸고 있는 몸체(4)로 구성되어 있다. 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 볼밸브는 일반 볼 밸브로 작동할 시와 화재시에 테프론이나 나일론 재질로 이루어진 구성이 소실되어도 볼 밸브로서의 재기능을 충분히 할 수 있도록 구성되어 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 구성 및 작용에 의하여 스프링으로 가압되는 한 쌍의 시트링을 개폐볼의 양측방향에서 접촉되도록 구성하고 있으나 시간이 경과함에 따라서 개폐볼과의 접속면의 마모가 발생했을 시 스프링의 힘을 이용해 시트링을 밀어줘 누수를 방지하는 효과가 있고, 화재 발생시에도 밸브로서의 기능을 상실할 우려가 없도록 탄성을 확보할 수 있으므로 유체의 누설을 방지하여 볼밸브의 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다. 또한 화재가 일어나지 않은 상태에서의 사용은 그라파이트판를 스프링이 누르지 않도록 얇은 그라파이트판을 말아서 사용함으로 몸체와 그라파이트사이의 마찰력이 작아져 밸브의 조작력을 줄이는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 화재시에도 유체의 누설을 방지할 수 있는 트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조에 있어서.

   상기 유체의 흐름을 차단하거나 개방하여주는 볼(1)과,

   상기 유체가 볼의 작동시에 몸체(4)를 통해서 외부로 누설되지 않게 막아주는 시트링(2)과,

   상기 시트링을 스프링(7)의 탄성력으로 밀어주는 시트리테이너(3)와,

   상기 시트리테이너(3), 시트인서터(6) 및 몸체사이에 위치하여 화재시에 유체가 누설됨을 방지하는 그라파이트(9)와,

   상기 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)사이에 위치하여 유체의 누설을 방지하는 스페이스링(10)과,

   상기 스페이스링과 그라파이트(9)를 스프링(7)의 탄성력으로 눌러주어 유체의 누설을 방지하는 시트인서트(6)와,

   상기 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)를 볼쪽으로 밀착시켜 유체의 누설을 방지할 수 있는 탄성력을 구비한 스프링(7)과,

   상기 스프링의 움직임을 방지하여 일정한 힘으로 시트리테이너(3)와 시트인스터(6)를 볼쪽으로 밀어주도록 스프링을 고정시켜 주는 스프링홀더(8)와,

   상기 시트리테이너(3)와 몸체사이에 존재하여 유체의 누설을 방지하는 오링(5)과,

   상기 볼 밸브의 실링과 관련된 구성수단들을 감싸고 있는 몸체(4)로 구성됨을 특징으로 하는 트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조.
2. 청구항1에 있어서,

   상기 그라파이트를 삽입 구성 수단에 있어서 밀착력을 높이는 탄성력을 가지도록 얇은 그라파이트 판을 말아서 위치시킴을 특징으로 하는 트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조.
3. 청구항1에 있어서,

   상기 스프링에 의하여 발생하는 밀착력(F1)이 유체의 압력에 의하여 발생하는 반발력(F2)보다 항상 크도록 설계됨을 특징으로 하는 트루니언 형 볼밸브의 실링(Sealing) 구조.