KR20080084328A - 이중밀봉구조를 갖는 글로브밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압에서 디스크가 좌우로는 미세한 움직임도 허용하지 않도록, 디스크의 외경과 일치하는 내경을 갖는 안내구조를 설치하여, 중심이 틀어지지 않고 정확한 상하운동을 하여, 시트에 완벽하게 밀봉될 수 있다, 그리고, 정확한 상하운동 이중밀봉구조의 디스크와 시트로 인하여 완벽한 밀봉성이 유지되며, 디스크와 시트 사이에 유체의 유동을 이용하여 시트의 피로도를 낮춤으로써, 수명을 연장한 글로브밸브를 제공한다. 그리고, 글로브밸브의 성능저하로 인하여 수리를 필요로 할 때, 밸브의 디스크와 시트를 간편하게 수리 및 교체할 수 있는 글로브밸브를 제공한다.

밸브, 글로브밸브, 안전, 기밀, 수밀

Description

이중밀봉구조를 갖는 글로브밸브{Glove valve having duplex sealing structure}

도 1은 본 발명의 종래의 글로브밸브를 도시한 단면도를,

도 2는 본 발명의 시트와 디스크, 케이지를 도시한 분해사지도를,

도 3는 본 발명의 글로브밸브를 도시한 단면도를,

도 4a, b은 본 발명의 실시예에 따른 작동상태를 도시한 단면도를,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체흐름을 도시한 단면도를,

도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 단면도를 각각 도시하고 있다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5: 디스크 6: 밸브몸체

8: 차단부 10: 시트

12: 디스크 13: 발란스홈

14: 케이지(Cage) 15: 메탈오링

20: 제1지점 21: 제2지점

22: 제3지점 23: 제4지점

22: 벨로우즈

본 발명은 이중밀봉구조를 갖는 글로브밸브에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 밸브의 밀봉구조가 개선된 이중밀봉구조의 글로브밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 글로브밸브(Glove Valve)는 고압의 유체가 흐르는 배관에 차단용 밸브로 사용되며, 밸브 내부에 차단용 시트와 상하운동을 하는 디스크의 접촉으로 인해 밸브의 개폐기능을 가지는 구조의 밸브이다.

그러나, 밸브를 개폐할 때에 있어서, 높은 유체압에 의해 디스크가 회전하거나 흔들리게 되며, 흔들리는 디스크는 시트와 불필요한 마찰을 겪게 된다. 그리고, 오랜 시간 밸브를 사용하다 보면 디스크와 스템 조립부위에 유격이 크며, 디스크의 흔들림이 심해지게 된다. 이때, 디스크의 센터가 틀어진 상태에서 밸브를 잠그게 되면, 시트와 디스크 간에 완벽한 밀폐를 유지할 수 없게 된다.

아울러, 콘형상의 디스크와 시트의 접촉은 선 접촉이므로 유로상의 작은 이물질이더라도 시트부위에 침형 적인 영향을 줄 수 있다.

또한, 일반적인 글로브밸브는 한쪽 방향으로만 유체가 흐르는 구조이므로 설치방향에 있어 주의가 따르며, 시스템설계에 제한을 받는 문제점이 있다.

위에 언급된 바와 같이, 본 발명은 종래기술의 근본적인 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

그의 목적은, 고온, 고압에 사용되는 밸브에서 디스크가 좌우로는 미세한 움직임도 허용하지 않도록, 디스크의 외경과 정밀결합될 수 있는 내경을 갖는 안내구조를 설치하여, 중심이 틀어지지 않고 정확한 상하운동을 하여, 시트에 완벽하게 장금는 글로브밸브를 제공한다. 그리고, 정확한 상하운동으로 이중밀봉구조의 디스크와 시트로 인하여 시트의 피로도를 낮출 수 있는 글로브밸브를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 밸브의 성능저하로 인하여 수리를 필요로 할 때, 밸브의 디스크와 시트를 간편하게 수리 및 교체할 수 있는 글로브밸브를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 밸브의 입구와 출구를 가지는 밸브몸체가 형성되어 있고, 상기 밸브몸체의 내부에는 차단벽이 형성되며, 상기 차단벽에는 유체가 통과할 수 있는 안착공이 형성되어 있고, 상기 안착공의 상부로 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 디스크가 구비되며, 상기 디스크의 상측으로는 구동축이 구비되어 있는 밸브에 있어서,

상기 디스크가 정밀하게 끼워질 수 있는 내경을 갖고, 원통 형상의 벽면에 1개 이상의 홀을 가지고 있는 케이지가 구비되어 디스크의 상하운동을 가이드 하며, 상기 케이지는 밸브몸체의 상부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 글로브밸브를 제공하는 데 있다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 종래의 글로브밸브를 도시한 단면도를, 도 2는 본 발명의 시트와 디스크, 케이지를 도시한 분해사지도를, 도 3는 본 발명의 글로브밸브를 도시한 단면도를, 도 4a, b는 본 발명의 실시예에 따른 작동을 도시한 단면도를, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체의 흐름을 도시한 단면도를, 도 6는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브의 단면도를 각각 도시하고 있다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 밸브몸체(6)와, 디스크(12)와, 시트(10)와, 케이지(14)로 이루어진다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 입구(2)와 출구(4)를 가지는 밸브몸체(6)가 형성되어 있고, 상기 밸브몸체(6)의 내부에는 차단벽(8)이 마련되어 있다. 여기에서, 차단벽(8)은 양쪽 끝단이 경사지게 몸체와 일체를 이루며, 차단벽의 가운데 부분은 밸브와 수평을 이루는 형상이다.

그리고, 상기 차단벽(8)의 가운데 부분에 안착공(16)이 형성되어 있고, 상기 안착공(16)에는 시트(10)가 안착되며, 상기 시트(10)의 중앙에는 제 1구멍(18)이 형성되어 있다. 여기서, 제 1구멍(18)은 종래의 구멍(9)보다 지름이 대략 1.5배 증가시켰다.

이로 인해, 디스크(12)의 적은 수직운동으로도 종래의 유량의 흐름 정도가 같거나 많아졌다.

그리고, 상기 안착공(16)과 시트(10) 사이에는 시트가 안착 될 수 있도록 단턱(19)이 형성되어 있다. 여기에서, 단턱(19)에는 누수방지를 위하여 메탈오링(15)이 구비되고, 상기 메탈오링(15)이 끼워진 상태에서 안착공(16)과 시트(10)는 결합 된다. 이때, 안착공(16)과 시트(10)는 나사체결 또는 끼워 맞춤식으로 고정된다.

그리고, 도 4a, 4b에서 도시한 바와 같이, 상기 시트의 상면은 계단형상으로 되어 있어 밸브를 잠글 때, 디스크(12)가 내려오면서 제1지점(20)과 제3지점(22) 접촉으로 1차로 밸브를 밀봉하는 역할을 하게 되며, 디스크(12)가 완전히 내려오면 제2지점(21)과 제4지점(23)이 접촉됨으로 인해서 2차로 밸브를 밀봉하는 역할을 하게 된다.

그리고, 디스크(12) 및 시트(10)의 면은 경도와 인성이 높으며 내마모성이 우수한 크롬-코발트계열의 경질합금으로 하드페이싱(Hard-facing)되어야 한다. 그리고, 시트(10) 또는 디스크(12)를 경질합금으로 제작할 수도 있다.

그리고, 상기 디스크(12)는 디스크의 외경에 정밀을 끼움 결합될 수 있는 내경을 가지는 원통형상의 케이지(14)에 끼워진다. 여기서, 케이지(14)는 원활한 유체의 흐름을 위해 1개이상의 제2구멍(17)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 케이지(14)는 디스크(12)를 가이드 하며, 디스크(12)는 케이지(14)의 내부에서 원활한 수직운동을 하게 된다.

여기서, 케이지(14)의 벽면에는 유체가 원활하게 흐를 수 있도록 1개 이상의 제2구멍(17)이 형성되어 있다.

그리고, 밸브를 밀봉하면 케이지(14)의 벽면을 따라 디스크(12)는 하강하게 된다. 이때, 유체의 배압으로 인해 디스크(12)에 큰 힘을 필요로 하게 된다. 이것을 방지하기 위해서 디스크(12)의 상부와 하부에 미치는 압력을 같거나 유사하게 만들어야 한다. 이를 위해, 디스크의 외주면으로 2개 이상의 발란스홈(13)이 형성된다. 여기서, 발란스홈(13)은 디스크와 구동축의 길이방향으로 형성되거나 또는 나선형 또는 디스크를 관통하는 구멍방식으로 마련된다. 이때, 디스크 상부와 하부의 압력이 동압이 되므로 디스크(12)는 케이지(14)의 내면을 따라 원활한 수직운동을 하게 된다.

본 발명의 다른 실시예로서, 도 5에서 도시한 바와 같이, 이중밀봉구조의 글로브밸브의 몸체 내부에 벨로우즈-시일(Bellows Seal)을 적용함으로써, 밸브몸체(6)와 본네트(7) 사이의 외부누설 및 본네트(7)와 스템(1)사이의 패킹에서의 누설을 완벽하게 차단하게 된다.

따라서, 본 실시예에 의하면 고온, 고압의 오염유체 및 유독성유체 누설에 의한 대기환경오염과 공공의 안전위험을 원천적으로 방지할 수 있는 환경친화형의 벨로우즈-시일이 적용된 글로브밸브가 제공된다.

본 발명의 실시예는, 디스크(12)의 상부에 벨로우즈(24)가 구비되며, 상기 벨로우즈(24)의 하측은 디스크(12)의 상부에 접합되고, 상측은 벨로우즈홀더와 접합되며, 상기 벨로우즈는 밸브몸체(6)와 본네트(7) 사이에 조립된다. 여기서, 벨로우즈(24)는 금속재료로 주름관의 모양으로 제작되어 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 글로브밸브의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에서 도시한 바와 같이, 글로브밸브가 열린 상태는 디스크(12)와 구동축(3)이 상측으로 올라간 상태이다. 이때, 유체는 도 5에서 도시한 바와 같이 차단벽 시트의 구멍과 케이지의 제2구멍(17)을 통화하며 원활히 흐르게 된다.

그리고, 글로브밸브를 잠글 때는 구동축(3)으로부터 힘을 전달받은 디스크(12)는 케이지(14)의 내면을 타고 하측으로 내려간다.

이때, 디스크(12)의 하부에서는 유체의 배압이 발생되며, 여기서 발란스홈(13)으로 유체가 흘러들어가서 디스크의 하부와 상부의 압력이 같거나 또는 유사하게 만든다. 그러므로 쉽게 글로브밸브를 닫을 수 있다.

여기에서, 도 4a에서 나타낸 바와 같이, 제1지점(20)과 제3지점(22)이 접촉되므로 1차로 유체를 잠그게 된다. 또한, 디스크(12)가 완전히 내려간 상태에서는 도 3b와 같이 제2지점(21)과 제4지점(23)이 접촉되어 2차로 잠근다. 이로 인해, 밸브를 완전히 밀봉되게 된다.

또한, 디스크(12)는 구동축(3)에 나사체결되고, 시트(10)는 차단벽(8)에 나 사체결되어 있어, 수리시 쉽고 간편하게 교체 및 수리를 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 대체 변경과 수정이 가능할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 글로브밸브는 고온, 고압에서도 디스크의 안내구조를 설치하여 디스크가 흔들리지 않으며, 시트와의 정확한 밀봉으로 인해 불필요한 마모가 발생되지 않는다. 또한, 이중 밀봉 구조로 되어 있어서, 수압을 분산해서 받게 된고, 이로 인해 불필요한 마모와 피로도를 줄일 수 있어 장시간 사용해도 고장률이 적다.

벨로우즈를 적용함에 있어서, 본 발명은 행정 폭이 작아지므로 인해 벨로우즈의 변위량 또한 줄어서 벨로우즈의 피로도로 크게 줄여 수명을 크게 향상시켰다.

또한, 디스크와 케이지 사이에 유체의 주 압력을 차단함으로써, 벨로우즈 외부에는 직접적인 압력이 미치지 않는 구조이므로 벨로우즈의 긴 수명을 보장할 수 있다.

그리고, 본 발명의 글로브밸브는 양쪽방향 모두 유체흐름에 제약을 받지 않 아서 설치작업에 까다로움이 없으며, 설계작업에 많은 이점이 있다.

Claims (4)

1. 밸브의 입구(2)와 출구(4) 가지는 밸브몸체(6)가 형성되어 있고, 상기 밸브몸체(6)의 내부에는 차단벽(8)이 형성되며, 상기 차단벽(8)에는 유체가 통과할 수 있는 구멍(9)이 형성되어 있고, 상기 구멍(9)의 상부로 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 디스크(5)가 구비되며, 상기 디스크(5)의 상측으로는 구동축(3)을 포함하는 글로브밸브에 있어서,

   상기 디스크(5)가 정밀하게 끼워질 수 있는 내경을 갖고, 원통 형상의 벽면에 1개 이상의 제2구멍(17)을 갖고 있으며, 밸브몸체(6)의 내부에 고정되어 있는 케이지(14)가 구비되는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차단벽(8)에 형성되어 있는 안착공(16)의 내측에 단턱(19)이 형성되며, 상기 안착공(16)에 결합되는 시트(10)는 상면에 제3지점(22)와 제4지점(23)를 가지는 구조로 형성되며, 상기 시트(10)의 상측으로 시트의 상면과 대응하는 형상으로 제1지점(20)과 제2지점(21)을 가지는 디스크(12)가 구비되는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크(5)의 상부에 벨로우즈(22)가 구비되며, 상기 벨로우즈(22)의 일측은 디스크의 상부에 접합되고, 타측은 배관몸체(6)와 본네트(7)사이에 접합되는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크(12)의 외주면으로 두 개 이상의 발란스홈(13)이 형성되어 있으며, 상기 발란스홈(13)은 디스크(12)의 상부면와 하부면을 연결하여 유체가 유동하는 것을 특징으로 하는 글로브밸브.

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