KR20090029961A - 고압용 볼밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 볼에 에어홀을 형성하여 고압의 작동유체로 인한 부품파손을 방지할 수 있게 하는 고압용 볼밸브에 관한 것으로서, 본 고안의 고압용 볼밸브는, 본체, 상기 본체의 인입구와 배출구 사이에 좌우 회전이 가능하도록 내장되고, 중심에 상기 인입구 및 배출구와 대응하는 관통홀이 형성되는 볼, 상기 본체와 볼의 전방 및 후방이 밀착되도록 상기 본체와 볼의 전방 및 후방 사이에 설치되는 전방 및 후방 패킹부재, 및 회전축이 상기 볼의 상면에 형성된 홈에 연결되어 상기 볼을 좌우 회전시키는 액추에이터를 구비하여 이루어지는 고압용 볼밸브에 있어서, 상기 본체와 볼 사이의 틈으로 유입되어 잔류하는 작동유체의 영향을 억제하도록 상기 볼은, 상기 볼의 일측 표면에서부터 상기 볼의 관통홀 일측 내경면에 이르기까지 연통되는 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 하기 때문에 상기 본체와 볼 또는 액추에이터의 회전축 사이에 형성된 틈으로 침투된 고압의 작동유체를 밸브가 닫히더라도 상기 틈에서 관통홀의 공간으로 유도하는 에어홀을 형성하여 밸브의 누출이나 밸브 및 액추에이터의 파손을 방지할 수 있게 하며, 상기 전방 패킹부재와 볼의 접촉면 사이에 집중적으로 작용하여 고압 가스에 의한 힘과 충격을 상기 관통홀의 공간으로 분산 유도하는 에어홀을 형성하고, 상기 전방 패킹부재의 접촉면을 비교적 강한 재질로 변경하여 부품의 파손을 방지할 수 있게 하는 효과를 갖는다.

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Description

고압용 볼밸브{Ball valve for high pressure}

본 고안은 고압용 볼밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼에 에어홀을 형성하여 고압의 작동유체로 인한 부품파손을 방지할 수 있게 하는 고압용 볼밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 볼밸브는, 본체와, 볼과, 패킹부재 및 액추에이터를 구비하여 이루어지는 구성으로서, 상기 본체는, 인입구와 배출구가 형성되는 것이고, 상기 볼은, 상기 본체의 인입구와 배출구 사이에 좌우 회전이 가능하도록 내장되고, 중심에 상기 인입구 및 배출구와 대응하는 관통홀이 형성되는 것이다.

또한, 상기 패킹부재는, 상기 본체와 볼의 전방 및 후방이 밀착되도록 상기 본체와 볼의 전방 및 후방 사이에 설치되는 전방 패킹부재 및 후방 패킹부재로 이루어진다.

또한, 상기 액추에이터는, 회전축이 상기 볼의 상면에 형성된 홈에 연결되어 상기 볼을 좌우 회전시키는 것으로서, 통상의 자동 모터나 수동식 손잡이가 연결될 수 있는 구성이다.

따라서, 상기 액추에이터에 의해 상기 볼을 정회전되면 상기 볼의 관통홀이 형성된 면이 상기 인입구와 배출구에 대응되어 작동유체가 상기 인입구를 통해 상기 관통홀을 따라 상기 배출구로 흐를 수 있고, 상기 액추에이터에 의해 상기 볼을 역회전되면 상기 볼의 관통홀이 형성되지 않은 면이 상기 인입구와 배출구를 막아서 작동유체가 상기 볼에 의해 막혀서 흐를 수 없는 것이다.

또한, 상기 패킹부재는, 원통형으로 각진 링형상이고, 상기 볼과 접촉하는 부위에 테프론류 합성수지계열의 재질로 제작된 접촉링이 몰딩 성형되어 상기 볼과 밀착되는 구성이다.

한편, 종래의 볼밸브는, 구조적으로 상기 본체와 상기 패킹부재 및 상기 볼과 패킹부재는 완전 밀착이 가능하지만, 상기 본체와 볼 사이, 상기 본체와 액추에이터의 회전축 사이에 불필요한 마찰을 줄이기 위하여 틈이 형성되는 구성으로서, 이러한 틈에 작동유체가 침투하는 것을 막을 수는 없었다.

그러나, 예를 들어 건물 전체에 순간적 소화가스 분사식인 화재 진화시스템에서 사용되는 고압의 이너젠(Inergen) 가스와 같이, 작동유체가 고압일수록 상기 본체와 볼 사이, 상기 본체와 액추에이터의 회전축 사이에 형성된 틈으로 특히, 볼이 회전하는 동안, 순간적으로 고압의 가스가 침투하게 되고, 볼이 완전 회전하여 밸브가 닫히더라도 상기 틈에 고압의 가스가 항상 잔류되어 본체를 고압, 지속적으로 본체 및 액추에이터의 민감한 부품을 가압하게 됨으로써 본체 및 액추에이터 내부에 피로하중을 증대시켜서 결국 밸브의 누출이나 밸브 및 액추에이터의 파손을 야기하여 작동불능이나 대형 사고를 일으키게 되는 주요한 요인이 되었다.

또한, 밸브가 닫힌 상태에서, 고압의 가스 압력이 상기 전방 패킹부재와 볼의 접촉면 사이에 집중적으로 과도하게 작용하여 고압 가스에 의한 충격으로 인해 테프론계열의 비교적 약한 상기 전방 패킹부재의 접촉면이 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 상기 본체와 볼 사이, 상기 본체와 액추에이터의 회전축 사이에 형성된 틈으로 침투된 고압의 작동유체를 밸브가 닫히더라도 상기 틈에서 관통홀의 공간으로 유도하는 에어홀을 형성하여 밸브의 누출이나 밸브 및 액추에이터의 파손을 방지할 수 있게 하는 고압용 볼밸브를 제공함에 있다.

또한, 밸브가 닫힌 상태에서, 상기 전방 패킹부재와 볼의 접촉면 사이에 집중적으로 작용하여 고압 가스에 의한 힘과 충격을 상기 관통홀의 공간으로 분산 유도하는 에어홀을 형성하고, 상기 전방 패킹부재의 접촉면을 비교적 강한 재질로 변경하여 부품의 파손을 방지할 수 있게 하는 고압용 볼밸브를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 고압용 볼밸브는, 인입구와 배출구가 형성되는 본체, 상기 본체의 인입구와 배출구 사이에 좌우 회전이 가능하도록 내장되고, 중심에 상기 인입구 및 배출구와 대응하는 관통홀이 형성되는 볼, 상기 본체와 볼의 전방 및 후방이 밀착되도록 상기 본체와 볼의 전방 및 후방 사이에 설치되는 전방 및 후방 패킹부재, 및 회전축이 상기 볼의 상면에 형성된 홈에 연결되어 상기 볼을 좌우 회전시키는 액추에이터를 구비하여 이루어지는 고압용 볼밸브에 있어서, 상기 본체와 볼 사이의 틈으로 유입되어 잔류하는 작동유체의 영향을 억제하 도록 상기 볼은, 상기 볼의 일측 표면에서부터 상기 볼의 관통홀 일측 내경면에 이르기까지 연통되는 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어홀은, 상기 액추에이터의 회전축이 연결되는 볼의 상면에 형성된 홈에서부터 상기 볼의 관통홀 내경면 상단에 이르기까지 수직으로 연통되는 수직 에어홀이거나 상기 볼의 외측면 중앙에서부터 상기 볼의 관통홀 내경면 측단에 이르기까지 수평으로 연통되는 수평 에어홀인 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 고압용 볼밸브에 의하면, 상기 본체와 볼 사이, 상기 본체와 액추에이터의 회전축 사이에 형성된 틈으로 침투된 고압의 작동유체를 밸브가 닫히더라도 상기 틈에서 관통홀의 공간으로 유도하는 에어홀을 형성하여 밸브의 누출이나 밸브 및 액추에이터의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 밸브가 닫힌 상태에서, 상기 전방 패킹부재와 볼의 접촉면 사이에 집중적으로 작용하여 고압 가스에 의한 힘과 충격을 상기 관통홀의 공간으로 분산 유도하는 에어홀을 형성하고, 상기 전방 패킹부재의 접촉면을 비교적 강한 재질로 변경하여 부품의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압용 볼밸브를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 고압용 볼밸브는, 크게 본체(10), 볼(20), 전방 패킹부재(30a), 후방 패킹부재(30b) 및 액추에이터(40)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 본체(10)는, 양측에 인입구(10a)와 배출구(10b)가 형성되고, 중앙부에 상기 볼(20), 전방 패킹부재(30a), 후방 패킹부재(30b) 및 액추에이터(40)가 내장될 수 있는 공간이 형성된 금속 구조물이다.

또한, 상기 볼(20)은, 상기 본체(10)의 인입구(10a)와 배출구(10b) 사이에 좌우 회전이 가능하도록 내장되고, 중심에 상기 인입구(10a) 및 배출구(10b)와 대응하는 관통홀(20a)이 형성되는 금속 볼이다.

또한, 상기 전방 패킹부재(30a) 및 후방 패킹부재(30b)는, 상기 볼(20)의 전방 및 후방이 밀착되도록 상기 본체(10)와 볼(20) 사이에 설치되는 것이고, 상기 액추에이터(40)는, 회전축(40a)이 상기 볼(20)의 상면에 형성된 홈(20b)에 연결되어 상기 볼(20)을 좌우 회전시키는 것으로서, 통상의 자동 모터나 수동식 손잡이가 연결될 수 있는 구성이다.

특히, 본 고안의 고압용 볼밸브는, 상기 본체(10)와 볼(20) 사이의 틈으로 유입되어 잔류하는 작동유체의 영향을 억제하도록 상기 볼(20)은, 상기 볼(20)의 일측 표면에서부터 상기 볼(20)의 관통홀(20a) 일측 내경면에 이르기까지 연통되는 에어홀(50)이 형성된다.

이러한 에어홀(50)은 상기 볼(20)의 외면으로부터 볼의 관통홀(20a)에 이르기까지 매우 다양한 위치에 다수개가 형성되는 것이 가능하나, 바람직하기로는, 수 직 에어홀(50a)과 수평 에어홀(50b)을 구비하여 이루어질 수 있다.

즉, 상기 수직 에어홀(50a)은, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 액추에이터(40)의 회전축(40a)이 연결되는 볼(20)의 상면에 형성된 홈(20b)에서부터 상기 볼(20)의 관통홀(20a) 내경면 상단에 이르기까지 수직으로 연통되는 것으로서, 밸브가 여닫히는 동안, 상기 본체(10)와 액추에이터(40)의 회전축(40a) 사이에 형성된 틈으로 순간적으로 침투한 고압의 가스를 배출구(10b) 방향으로, 도 5와 같이, 유도하여 본체(10) 및/또는 액추에이터(40)의 민감한 부품이 잔류하는 고압의 가스에 의해 손상되는 것을 방지하여 밸브의 내구성을 향상시키고, 작동 불능이나 대형 사고를 사전에 방지할 수 있는 것이다.

한편, 상기 수평 에어홀(50b)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 볼(20)의 외측면 중앙에서부터 상기 볼(20)의 관통홀(20a) 내경면 측단에 이르기까지 수평으로 연통되는 것으로서, 밸브가 여닫히는 동안, 상기 본체(10)와 볼(20) 사이에 형성된 틈으로 순간적으로 침투한 고압의 가스를 배출구(10b) 방향으로, 도 4와 같이, 유도하여 본체(10)및 또는 볼(20)이 잔류하는 고압의 가스에 의해 손상되는 것을 방지하여 밸브의 내구성을 향상시키고, 작동 불능이나 대형 사고를 사전에 방지할 수 있는 것이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 볼(20)이 회전축(40a)에 의해 역회전하면서 닫히기 시작하는 동안, 상기 인입구(10a)로 인입되어 상기 전방 패킹부재(30a)와 볼(20)의 관통홀(20a) 사이를 지나는 고압의 작동 유체 중, 도 5의 긴 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 본체(10)와 볼(20) 사이에 형성된 틈으로 인입되 는 고압의 작동 유체를 상기 수평 에어홀(50b)을 통해 다시 배출구(10b) 방향으로, 도5의 짧은 화살표와 같이, 유도하여 본체(10) 및/또는 볼(20)이 잔류하는 고압의 가스에 의해 손상되는 것을 방지하여 밸브의 내구성을 향상시키고, 작동 불능이나 대형 사고를 사전에 방지할 수 있는 것이다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브가 완전히 닫힌 상태에서, 고압의 가스 압력이 상기 전방 패킹부재(30a)와 볼(20)의 접촉면 사이에 집중적으로 작용하는 것을 방지하도록 상기 고압 가스의 압력을 상기 수평 에어홀(50b)로 유도하여 상기 볼(20)의 관통홀(20a) 내경면으로 분산함으로써 고압 가스의 충격으로부터 전방 패킹부재, 볼, 본체를 보호할 수 있는 것이다.

또한, 상기 패킹부재(30a)(30b)는, 원통형으로 각진 링형상이고, 상기 볼과 접촉하는 부위에 경도와 내구성 및 밀착성이 우수한 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)류 합성수지계열의 재질로 제작된 접촉링(60)이 몰딩 성형되는 것으로, 고압 가스의 충격으로 인해 상기 전방 패킹부재의 접촉면이 쉽게 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이러한, 접촉링(60)의 재질은 고압의 작동유체에 견딜 수 있고, 밀착성이 우수한 모든 종류의 합성수지류인 것이 가능하다.

한편, 이러한 상기 작동유체는, 대략 200Kg/cm 2 이상의 압력을 갖는 이너젠(Inergen) 가스인 것으로 이외에도 매우 다양한 종류의 초고압 작동유체에 적용되는 것이 가능하다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)가 상기 액추에이터(40)와 나 사식으로 조립되는 방식 이외에도, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)가 상기 액추에이터(40)와 볼트 및 너트식으로 조립되는 것도 가능하다.

본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 고안의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 고안의 실시예에서는 작동 유체가 마치 가스인 것으로 국한되어 있으나 가스 이외에 각종 액체일 수도 있고, 상기 수평 에어홀과 수직 에어홀의 위치 및 형태도 변경이 가능한 것이다.

따라서, 본 고안에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 고압용 볼밸브를 나타내는 부분 측단면도.

도 2는 도 1의 볼 및 패킹부재를 나타내는 분해 사시도.

도 3은 도 2의 볼 및 패킹부재의 조립된 Ⅲ-Ⅲ선 단면을 나타내는 종단면도.

도 4는 도 2의 볼 및 패킹부재의 조립된 Ⅳ-Ⅳ선 단면을 나타내는 횡단면도.

도 5는 도 4의 볼이 중간 회전되어 밸브가 일부 폐쇄된 상태를 나타내는 횡단면도.

도 6은 도 4의 볼이 완전 회전되어 밸브가 전부 폐쇄된 상태를 나타내는 횡단면도.

도 7은 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 고압용 볼밸브를 나타내는 부분 측단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10. 본체 20. 볼

30a. 전방 패킹부재 30b. 후방 패킹부재

40. 액추에이터

Claims (5)

1. 인입구와 배출구가 형성되는 본체, 상기 본체의 인입구와 배출구 사이에 좌우 회전이 가능하도록 내장되고, 중심에 상기 인입구 및 배출구와 대응하는 관통홀이 형성되는 볼, 상기 본체와 볼의 전방 및 후방이 밀착되도록 상기 본체와 볼의 전방 및 후방 사이에 설치되는 전방 및 후방 패킹부재, 및 회전축이 상기 볼의 상면에 형성된 홈에 연결되어 상기 볼을 좌우 회전시키는 액추에이터를 구비하여 이루어지는 고압용 볼밸브에 있어서,

   상기 본체와 볼 사이의 틈으로 유입되어 잔류하는 작동유체의 영향을 억제하도록 상기 볼은, 상기 볼의 일측 표면에서부터 상기 볼의 관통홀 일측 내경면에 이르기까지 연통되는 에어홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압용 볼밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 에어홀은, 상기 액추에이터의 회전축이 연결되는 볼의 상면에 형성된 홈에서부터 상기 볼의 관통홀 내경면 상단에 이르기까지 수직으로 연통되는 수직 에어홀인 것을 특징으로 하는 고압용 볼밸브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 에어홀은, 상기 볼의 외측면 중앙에서부터 상기 볼의 관통홀 내경면 측단에 이르기까지 수평으로 연통되는 수평 에어홀인 것을 특징으로 하는 고압용 볼 밸브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 작동유체는, 대략 200Kg/cm 2 이상의 압력을 갖는 이너젠(Inergen) 가스인 것을 특징으로 하는 고압용 볼밸브.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 패킹부재는, 원통형으로 각진 링형상이고, 상기 볼과 접촉하는 부위에 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)류 등 합성수지계열의 재질로 제작된 접촉링이 몰딩 성형되는 것을 특징으로 하는 고압용 볼밸브.

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