KR20100066793A

KR20100066793A - 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리

Info

Publication number: KR20100066793A
Application number: KR1020080125266A
Authority: KR
Inventors: 송철화; 장석규
Original assignee: 한국원자력연구원; 한국수력원자력 주식회사
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-18
Also published as: US8082947B2; US20100140522A1

Abstract

분리 가능한 유로를 선택적으로 개폐할 수 있는 분리형 볼밸브장치 및 밸브어셈블리가 제시된다. 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치는 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 제1 배관, 상기 제1 유로와 연결되는 제2 유로를 구비하고 상기 제1 배관과 탈부착 가능한 제2 배관, 상기 제1 배관 내부에 위치하여 상기 제1 유로를 개폐하고 제1 관통공이 형성된 제1 볼밸브, 상기 제1 볼밸브와 접하고 상기 제2 배관 내부에 위치하여 상기 제2 유로를 개폐하며 제2 관통공이 형성된 제2 볼밸브 및 상기 제1 볼밸브 및 제2 볼밸브를 제어하여 상기 제1 유로, 상기 제1 관통공, 상기 제2 관통공 및 상기 제2 유로가 연결되도록 배열하는 개폐유닛을 포함하며, 상기 개폐유닛은 상기 제1 볼밸브 및 상기 제2 볼밸브의 개폐를 함께 제어하는 기어열을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치 및 밸브어셈블리에 의하면, 유로가 형성된 배관을 간단하게 개폐하여 탈부착이 가능하도록 하며, 배관의 탈부착을 위한 결합 공간을 별도로 필요치 않아 공간 활용도가 높을 뿐만 아니라, 한번의 작동으로 분리되는 두 부분의 배관을 함께 개폐할 수 있는 효과가 있다.

배관, 유로, 볼밸브, 기어, 치합.

Description

분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리 {Separable Ball-Valve Apparatus and Ball-Valve Assembly}

본 발명은 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 관한 것으로, 구체적으로 두 부분으로 탈부착 가능한 배관 내부에 배치되어 간단하게 유로를 개폐할 수 있는 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 유체의 이송을 위해, 배관 또는 파이프에 유로를 형성하여, 이러한 유로를 통해 상기 유체를 이송하는 방법이 널리 쓰이고 있다. 일상생활에서는 상하수관, 가스관, 에어컨 냉매 순환관, 폐기물 이송관 등 다양한 분야에서 유체의 이송을 위한 배관 또는 파이프가 이용되고 있다. 뿐만 아니라, 방사성 액체를 저장탱크로부터 운송용 저장기로 이송하는 분야에서도 이러한 배관 또는 파이프가 이용된다.

그런데, 일반적으로 이러한 배관 또는 파이프의 사용시, 이를 분리하여 유체의 흐름을 차단하여야 할 경우가 발생한다. 반대로, 분리된 배관 또는 파이프를 연결하여 유체가 흐르도록 하여야 하는 경우도 발생하게 된다.

예를 들어, 상하수관이나 가스관 등은 배관이 지하에 매설되어 있는데, 일 정 위치에서 작업을 하기 위해서는 임시로 배관의 유체를 차단하여야 한다. 상하수관이나 가스관에서 임시로 배관의 유체를 차단하여야 하는 경우에는 배관의 일 측을 용접을 하는 방법이 사용될 수 있다. 이러한 방법은 배관의 차단을 위해 많은 시간과 인력이 투입되고, 용접이라는 복잡한 방법에 의해 수행되어야 한다는 문제가 있다.

에어컨의 실내기와 실외기를 분리하여야 하는 경우에는 에어컨 냉매 순환관을 실내기와 실외기에서 분리하여야 한다. 이 때에 에어컨 냉매 순환관 내의 냉매가 모두 유출되고, 분리 또는 연결이 간편하지 않다는 문제점이 있다.

또한, 방사성 액체와 같은 유독성 유체를 이송하기 위한 배관의 경우에는 저장탱크와 운송용 저장기 사이에 연결된 배관 상의 일정 위치에 차단부재가 설치된다. 그런데, 이러한 차단부재의 경우, 방사성 액체와 같은 유독성 액체를 차단하는 역할은 할 수 있지만, 배관이 분리된 후 유독성 액체가 차단부재의 노출 부위에 잔존하여 외부로 유출되는 경우가 발생한다.

따라서, 배관을 간편하고 안전하게 차단하여 분리하거나 연결하기 위한 방안의 필요성이 대두되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 간편하게 유로를 차단하고 배관을 분리하거나 연결할 수 있는 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유로 차단 및 배관의 탈부착을 위한 결합 공간을 별도로 필요로 하지 않아 공간 활용성이 뛰어난 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유로를 차단하고 배관을 분리한 후, 유체가 외부로 노출되지 않아 안전성이 확보되는 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 분리형 볼밸브어셈블리는 배관부재, 볼밸브부재 및 개폐부재를 포함하고, 상기 배관부재는 유체가 흐르는 유로를 구비하고 일 측에서 분리가 가능하며, 상기 볼밸브부재는 배관부재의 내부에 위치하여 유로를 개폐하고 서로 접하는 적어도 두 개의 볼밸브를 구비하고 있으며, 상기 개폐부재는 볼밸브를 제어하여 유로를 개폐한다. 볼밸브에는 유로와 연결될 수 있는 관통공이 형성되어 있으며, 개폐부재는 적어도 두 개의 볼밸브의 개폐를 함께 제어하는 기어열을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐부재의 기어열은 중앙기어, 제1 기어 및 제2 기어를 포함하고, 상기 제1 기어의 회전 중심은 하나의 볼밸브와 연결되고, 제2 기어의 회전 중심은 다른 하나의 볼밸브와 연결되며, 중앙기어는 제1 기어와 제2 기어 사이에 배치된다. 중앙기어에는 치형이 부분적으로 형성되어 있으며, 상기 중앙기어의 치형은 제1 기어의 치형 및 제2 기어의 치형과 순차적으로 치합한다.

상기 볼밸브는 상기 배관부재의 분리되는 부분에 위치한다.

본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치는 제1 배관, 제2 배관, 제1 볼밸브, 제2 볼밸브 및 개폐유닛을 포함한다. 상기 제1 배관은 유체가 흐르는 제1 유로를 구비하고, 상기 제2 배관은 상기 제1 유로와 연결될 수 있는 제2 유로를 구비하고 상기 제1 배관과 탈부착 가능하도록 형성되어 있다. 상기 제1 볼밸브는 제1 관통공이 형성되어 있고, 제1 배관 내부에 위치하여 제1 유로를 개폐한다. 상기 제2 볼밸브는 제1 볼밸브와 접하고, 제2 배관 내부에 위치하여 제2 유로를 개폐하며, 제2 관통공이 형성되어 있다. 상기 개폐유닛은 제1 볼밸브와 제2 볼밸브를 제어하여, 제1 유로, 제1 관통공, 제2 관통공 및 제2 유로가 연결되도록 배열할 수 있으며, 한번의 제어동작에 의해 제1 볼밸브 및 제2 볼밸브의 개폐를 순차적으로 제어하는 기어열을 포함한다.

본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치의 기어열은 중앙기어, 제1 기어 및 제2 기어를 포함한다. 제1 기어의 회전 중심은 제1 관통공과 수직하도록 제1 볼밸브와 연결되고, 제2 기어의 회전 중심은 제2 관통공과 수직하도록 제2 볼밸브와 연결되며, 중앙기어는 제1 기어와 제2 기어 사이에 배치된다. 상기 중앙기어에는 치형이 부분적으로 형성되어 있으며, 중앙기어의 치형은 제1 기어의 치형 및 제2 기어의 치형과 순차적으로 치합한다.

중앙기어를 회전시킴으로써, 제1 기어 또는 제2 기어가 순차적으로 치합하여 차례로 회전함으로써 유로를 개폐한다.

바람직하게, 중앙기어의 치형은 원주를 따라 45도 내지 180도 사이의 각도에서 형성될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 180도로 형성될 수 있다.

상기 제2 기어의 치형과 제2 기어의 치형은 각각 원주를 따라 45도 내지 135도 사이의 각도에서 형성될 수 있으며, 이들은 중앙기어를 중심으로 대칭되게 배치된다.

상기 기어열은 평기어(spur gear), 베벨기어(bevel gear) 또는 랙-피니언기어(rack & pinion gear) 중 어느 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.

기어열이 랙-피니언기어로 구성될 경우, 중앙기어가 랙기어이고, 제1 및 제2 기어가 피니언기어로 구성된다. 제1 기어 쪽의 중앙기어의 치형과 제2 기어 쪽의 중앙기어의 치형은 중앙기어의 중심에 대해 서로 대칭되게 배치되어 있다.

바람직하게, 상기 중앙기어의 중심과 연결되는 손잡이가 더 구비될 수 있다.

상기 제2 볼밸브는 상기 제2 관통공 및 상기 제2 기어의 회전중심과 수직한 측면에 오목부를 구비하고, 상기 오목부는 상기 제1 볼밸브와 접하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 개폐유닛은 상기 제1 볼밸브 및 상기 제2 볼밸브와 탈부착 가능하다.

상기 제1 배관 및 제2 배관은 일직선 상에 배열될 수 있으며, 또는 상기 제1 배관 및 제2 배관은 'ㄱ'자 형상으로 배열될 수 있다.

본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 의하면, 볼밸브에 의해 배관 내 유로를 간편하게 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 의하면 배관의 유로를 차단한 후, 배관을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 분리된 배관을 용이하게 다시 연결한 후 유로를 다시 통하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 의하면, 배관 내 유로를 차단하거나 배관의 탈부착을 위한 별도의 결합 공간을 필요로 하지 않아 공간 활용성이 뛰어나다는 효과가 있다.

본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치 및 볼밸브어셈블리에 의하면, 배관 내 유로를 차단하고 배관을 분리한 후에도 배관 내의 유체가 외부로 노출되는 일이 없기 때문에, 유독성 유체의 경우 유체가 외부로 유출되지 않아 안전성을 확보할 수 있다는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 유로가 개방된 상태에서의 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치를 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 2는 유로가 폐쇄된 상태에서의 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치의 정면 단면도이며, 도 3은 본 발명의 개폐유닛의 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치(10)는 배관부재(100)인 제1 배관(110)과 제2 배관(120), 볼밸브부재(200)인 제1 볼밸브(210)와 제2 볼밸브(220), 및 개폐부재인 개폐유닛(300)을 포함한다.

제1 배관(110)은 외형이 둥근 원통 형상으로서, 내부에는 유체가 흐르는 제1 유로(111)가 형성되어 있다. 제1 배관(110)은 금속 또는 플라스틱 재질 등으로 제조될 수 있다.

제1 배관(110)의 말단부에는 제2 배관(120)과 접촉하는 결합부분이 형성되어 있으며, 상기 결합부분에 인접하게 제1 볼밸브(210)를 수용할 수 있는 공간부가 형성되어 있다. 상기 공간부는 제1 볼밸브(210)의 형상과 상응되도록 구형으로 형성되며, 제1 볼밸브(210)의 크기보다 약간 크게 형성된다. 상기 공간부의 상부는 제1 볼밸브(210)와 개폐유닛(300)의 연결을 위한 제1 기어 결합바(214)가 삽입될 수 있도록 천공되어 있다.

제2 배관(120)은 말단부를 중심으로 제1 배관(110)과 대칭되는 형상을 가진다. 구체적으로, 제2 배관(120)은 외형이 둥근 원통 형상을 가지고, 내부에 는 유체가 흐르는 제2 유로(122)를 구비한다. 제2 배관(120)의 재질은 금속 또는 플라스틱 등일 수 있다.

제2 배관(120)의 말단부에는 제1 배관(110)과 접촉하는 결합부분이 형성되 어 있으며, 상기 결합부분에 인접하게 제2 볼밸브(220)가 수용되는 공간부가 형성된다. 상기 공간부는 제2 볼밸브(220)의 형상과 상응하는 구형이며, 제2 볼밸브(220)보다 약간 크게 형성된다. 상기 공간부의 상부는 제2 볼밸브(220)와 개폐유닛(300)의 연결을 위한 제2 기어 결합바(224)가 삽입될 수 있도록 천공되어 있다.

제1 배관(110)과 제2 배관(120)은 양자의 말단부를 통해 결합 또는 분리될 수 있다. 상기 말단부들은 서로 평면 접촉으로 결합되기 때문에, 제1 유로(111)와 제2 유로(122)를 통해 흐르는 유체는 외부로 누출되지 않는다. 제1 배관(110)과 제2 배관(120)은 나사 결합, 볼트 결합 또는 클램프(clamp) 결합 등의 방법에 의해 서로 연결될 수 있다. 반대로, 이들 결합을 해제함으로써 제1 배관(110)과 제2 배관(120)을 자유롭게 분리할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 배관(110)과 제2 배관(120)은 일직선 상에 배열되도록 결합된다.

제1 볼밸브(210)는 중심부를 관통하는 제1 관통공(211)이 형성된 구형의 볼밸브(ball-valve)이다. 제1 볼밸브(210)는 제1 배관(110)의 공간부 내에 수용되며, 제1 관통공(211)이 제1 유로(111)와 수평면 상에 위치하도록 하면서 상기 공간부 내에 배치된다.

개폐유닛(300)과 인접하는 제1 볼밸브(210)의 상부 측에는 개폐유닛(300)의 제1 기어(310)와 결합되는 제1 기어 결합바(214)가 돌출 형성되어 있다.

제2 볼밸브(220)는 제1 볼밸브(210)와 유사한 형상을 가진다. 구체적으로, 제2 볼밸브(220)는 구형으로써, 중심부를 관통하는 제2 관통공(222)을 구비한 다. 제2 볼밸브(220)는 제2 배관(120)의 공간부 내에 수용되며, 제2 관통공(222)이 제2 유로(122)와 수평면 상에 위치하도록 하면서 상기 공간부 내에 배치된다.

개폐유닛(300)과 인접하는 제2 볼밸브(220)의 상부 측에는 개폐유닛(300)의 제2 기어(320)와 결합되는 제2 기어 결합바(224)가 돌출 형성되어 있다.

유로가 폐쇄된 상태(제1 관통공과 제2 관통공이 제1 유로와 제2 유로에 수직이 되도록 회전한 상태)에서, 제1 볼밸브(210)와 인접하는 제2 볼밸브(220) 측에는 오목부(223)가 형성되어 있다. 즉, 오목부(223)는 제2 관통공(222)과 제2 기어(320)의 회전중심과 수직하는 방향으로, 제2 볼밸브(220)의 측면에 형성되어 있다.

오목부(223)는 제1 볼밸브(210)의 볼록한 측면과 상응하는 오목한 형상을 가진다. 오목부(223) 내로 제1 볼밸브(210)의 일부가 수용되며, 오목부(223)와 제1 볼밸브(210)의 수용된 일부분은 오목부(223) 전면을 걸쳐 면 접촉을 하게 된다. 이에 의해, 제1 볼밸브(210)와 제2 볼밸브(220)는 유로가 폐쇄된 상태에서 안정적으로 접촉할 수 있으며, 접촉을 위한 별도의 공간을 필요로 하지 않으며 컴팩트(compact)한 접촉이 가능하게 된다.

개폐유닛(300)은 제1 배관(110)과 제2 배관(120)의 결합부분의 외측에 위치한다. 개폐유닛(300)은 제1 볼밸브(210)와 제2 볼밸브(220)의 개폐(회전)를 함께 제어하는 기어열을 포함한다.

본 발명의 기어열의 제1 실시예에 따르면, 기어열은 평기어(spur gear)로 구성될 수 있다. 구체적으로, 기어열은 제1 기어(310), 제2 기어(320) 및 중앙기 어(330)를 구비하며, 이들은 각각 평기어이다.

중앙기어(330)는 제1 기어(310)와 제2 기어(320)의 사이에 위치하여, 제1 기어(310)와 제2 기어(320)와 각각 접촉한다. 중앙기어(330)의 원주에는 부분적으로 치형(332)이 형성되어 있다.

중앙기어(330)의 치형(332)은 제1 기어(310)의 치형(312) 및 제2 기어(320)의 치형(322)보다 큰 각도로 중앙기어(330)의 원주에 형성될 수 있다. 본 실시예에서 치형(332)은 중앙기어(330) 원주의 절반(180도)에만 형성되어 있다.

중앙기어(330)의 회전 중심에는 손잡이 연결바(334)가 연결되어 있다. 손잡이 연결바(334)의 일 단은 상기 회전 중심에 연결되고 배관부재(100)의 반경방향인 외측으로 연장한다. 손잡이 연결바(334)의 타 단에는 손잡이(340)가 결합되어 있다. 손잡이(340)는 180도의 회전 반경으로 회전 가능하다. 손잡이(340)의 회전에 의해 중앙기어(330)도 이에 상응하여 회전하게 된다. 도 1 내지 3에서는 수동으로 동작하는 손잡이(340)를 예로 들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 손잡이 연결바(334)와 모터를 연결하여 자동으로 작동하도록 구성할 수도 있다.

제1 기어(310)는 중앙기어(330)에 접하게 (도 3에서 중앙기어(330)의 좌측에) 위치하며, 제1 관통공(211)과 수직한 방향에 위치하여 제1 볼밸브(210)와 연결된다. 제1 기어(310)의 회전중심에는 제1 볼밸브 연결바(314)가 연결되어 있으며, 제1 볼밸브 연결바(314)는 제1 기어 결합바(214)와 탈부착 가능하게 결합될 수 있다.

제1 기어(310)의 원주에 45도 내지 135도의 각도로 치형(312)이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 제1 기어(310)의 원주에 90도의 각도로 치형(312)이 형성되어 있다.

중앙기어(330)의 치형(332)의 일부와 제1 기어(310)의 치형(312)이 치합할 수 있으며, 중앙기어(330)의 회전에 의해 중앙기어(330)의 치형(332)과 제1 기어(310)의 치형(312)이 치합하면서 제1 기어(310)는 치형(312)이 형성된 각도인 90도만큼 회전하게 된다. 제1 기어(310)가 회전함으로써, 이와 연결된 제1 볼밸브 연결바(314)가 상응하는 각도만큼 회전하고, 다시 이와 연결된 제1 기어 결합바(214)도 회전하게 된다. 이에 의해, 제1 볼밸브(210)가 해당 각도만큼 동시에 회전하게 된다.

제2 기어(320)는 중앙기어(330)를 중심으로 제1 기어(310)에 대향된 위치에서 중앙기어(330)와 접하도록 (도 3에서 중앙기어(330)의 우측에) 위치한다. 제2 기어(320)의 회전중심에는 제2 볼밸브 연결바(324)가 연결되어 있으며, 제2 볼밸브 연결바(324)는 제2 기어 결합바(224)와 탈부착 가능하도록 결합될 수 있다.

제2 기어(320)의 원주에 45도 내지 135도의 각도로 치형(322)이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 제2 기어(320)의 원주에 90도의 각도로 치형(322)이 형성되어 있다.

제2 기어(320)의 치형(322)은 중앙기어(330)의 치형(332)의 일부와 치합할 수 있다. 중앙기어(300)의 회전에 의해 중앙기어(330)의 치형(332)과 제2 기어(320)의 치형(322)이 치합하면서 제2 기어(320)는 치형(322)이 형성되어 있는 각 도인 90도만큼 회전하게 된다. 제2 기어(320)가 회전함으로써, 이와 연결된 제2 볼밸브 연결바(324)가 상응하는 각도만큼 회전하고, 다시 이와 연결된 제2 기어 결합바(314)도 회전하게 된다. 이에 의해, 제2 볼밸브(220)가 90도만큼 동시에 회전한다.

전술한 바와 같이, 개폐유닛(300) 구성요소의 전체 또는 일부가 배관부재(100) 내에 수용된 볼밸브부재(200)에 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다. 즉, 개폐유닛(300)의 제1 볼밸브 연결바(314)와 제1 기어 결합바(214)가 탈부착 가능하도록 결합될 수 있고, 제2 볼밸브 연결바(324)와 제2 기어 결합바(224)가 탈부착 가능하도록 결합될 수 있다.

제1 볼밸브 연결바(314)와 제1 기어 결합바(214)는 렌치 방식에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 제1 볼밸브 연결바(314)의 말단에는 사각형 또는 육각형과 같은 다각형상의 렌치홈이 형성된다. 제1 기어 결합바(214)의 말단에는 상기 렌치홈으로 끼워지고, 상기 렌치홈의 형상에 상응하는 다각형상의 렌치삽입부가 형성된다. 이러한 구성에 의해 개폐유닛(300)과 볼밸브부재(200)가 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다. 이는 제2 볼밸브 연결바(324)와 제2 기어 결합바(214)에서도 마찬가지이다.

중앙기어(330)의 치형(332)이 형성된 원둘레 길이는 제1 기어(310)의 치형(312)이 형성된 원둘레 길이와 제2 기어(320)의 치형(322)이 형성된 원둘레 길이의 합과 동일한 관계를 가진다.

구체적으로, 도 3을 참고하여, 중앙기어(330)의 치형(332)이 형성된 원둘 레 길이는 중앙기어(330)의 반지름(c)과 치형(332)이 형성되어 있는 각도(γ)의 곱(cγ)으로 표현된다. 마찬가지로, 제1 기어(310)의 치형(312)이 형성된 원둘레 길이는 제1 기어(310)의 반지름(a)과 치형(312)이 형성되어 있는 각도(α)의 곱(aα)으로 표현될 수 있고, 제2 기어(320)의 치형(322)이 형성된 원둘레 길이는 제2 기어(320)의 반지름(b)과 치형(322)이 형성되어 있는 각도(β)의 곱(bβ)으로 표현될 수 있다. 그러면, 다음과 같은 관계로 표현이 가능하다.

cγ = aα + bβ

제1 기어(310), 제2 기어(320) 및 중앙기어(330)는 하우징(350) 내부에 수용되고, 손잡이 연결바(334), 제1 볼밸브 연결바(314) 및 제2 볼밸브 연결바(324)의 일부분은 하우징(350)의 외부로 돌출되어 있다.

개폐유닛(300)은 볼밸브부재(200)와 탈부착 가능하도록 결합될 수 있다. 이에 의해, 배관부재(100)의 분리나 연결 시에만 개폐유닛(300)을 볼밸브부재(200)와 연결하여 유로를 개폐할 수 있다.

이상에서는, 제1 기어(310), 제2 기어(320) 및 중앙기어(330)의 치형(312, 322, 332)이 각각 부분적으로 형성된 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 치형(312, 322, 332)은 반드시 모든 기어(310, 320, 330)에 부분적으로 형성된 것으로 한정될 필요는 없다.

구체적으로, 중앙기어(330)의 치형(332)이 부분적으로 형성되고, 제1 기어(310)의 치형(312)과 제2 기어(320)의 치형(322)이 각각 원주를 따라 전체적으로 형성될 수 있다. 이 때, 중앙기어(330)의 치형(332)은 원주를 따라 45도 내지 180 도 사이의 각도로 형성될 수 있다. 중앙기어(330)의 치형(332)이 형성된 각도에 따라 손잡이(340)의 회전범위를 다르게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중앙기어(330)의 치형(332)이 45도 또는 90도의 각도에 걸쳐 형성된 경우에는 손잡이(340)는 360도로 회전 가능하도록 설정할 수 있으며, 중앙기어(330)의 치형(332)이 180도의 각도에 걸쳐 형성된 경우에는, 치형(332)의 중앙부가 제1 기어(310)의 치형(312)이나 제2 기어(320)의 치형(322) 중 어느 하나의 말단에 접한 상태에서, 손잡이(340)가 180도의 범위에서 회전하도록 설정한다.

또한, 치형(312, 322, 332)이 치합을 시작하는 시작점과 치합이 종료되는 말단점에서는, 회전 오차를 없애기 위해서 다른 부분에서와는 다른 형상으로 치형(312, 322, 332)이 구성될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 분리형 볼밸브장치(10)의 작동 상태를 설명하며, 제1 기어(310), 제2 기어(320) 및 중앙기어(330)에 치형(312, 322, 332)이 부분적으로 형성된 경우를 예를 들어 설명한다. 도 4a 내지 도 4d는 분리형 볼밸브장치(10)가 유로를 폐쇄하여 제1 배관(110)과 제2 배관(120)을 분리하는 과정을 순차적으로 도시한, 평면 단면도이다.

도 4a를 참고하여, 유로가 개방된 상태에서 중앙기어(330)의 치형(332)은 중앙기어(330)의 중심에 대해 1, 4사분면에 위치한다. 이 때, 제1 기어(310)의 치형(312)은 3사분면에 위치하고, 제2 기어(320)의 치형(322)은 2사분면에 위치한다.

도 4b를 참고하여, 손잡이(340)를 시계방향으로 90도만큼 회전시키면 중앙기어(330)도 시계방향으로 90도 회전하게 된다. 중앙기어(330)의 회전에 의해 1사 분면에 위치하던 중앙기어(330)의 치형(332)은 제2 기어(320)의 치형(322)과 치합하면서, 제2 기어(320)를 시계반대방향으로 90도만큼 회전시킨다. 이에 의해, 제2 관통공(222)는 제2 유로(122)에 대해 수직하게 위치하여, 제2 유로(122)가 폐쇄된다.

도 4c를 참고하여, 중앙기어(330)의 시계방향으로 90도만큼의 회전에 의해 4사분면에 위치하던 치형(332)은 3사분면으로 이동하게 되고, 다시 손잡이(340)를 시계방향으로 90도만큼 회전하게 되면, 상기 3사분면에 위치한 치형(332)은 제1 기어(310)의 치형(312)과 치합하여 제1 기어(310)를 반시계방향으로 90도만큼 회전시킨다. 이에 의해, 제1 관통공(211)은 제1 유로(111)에 대해 수직하게 위치하여, 제1 유로(111)가 폐쇄된다.

도 4d를 참고하여, 제1 유로(111)와 제2 유로(122)가 폐쇄된 상태에서, 개폐유닛(300)을 볼밸브부재(200)로부터 분리하고, 나사결합, 볼트결합 또는 클램프 결합 상태를 해제하여, 제1 배관(110)과 제2 배관(120)을 안정적으로 분리할 수 있다. 제1 배관(110)과 제2 배관(120)의 분리된 부분은 밀봉부재를 사용하여 제1 볼밸브(210)와 제2 볼밸브(220)가 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.

유로의 개방을 위해서는, 상기 방식과는 반대로, 손잡이(340)를 반시계방향으로 180도만큼 회전시키면 된다.

도 5는 기어열의 제2 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치(10)에 의해 유로가 폐쇄 과정을 도시한, 평면 단면도이다.

본 발명의 기어열의 제2 실시예에 따르면, 기어열은 랙-피니언기어(rack & pinion gear)로 구성될 수 있다. 즉, 기어열은 피니언기어인 제1 기어(1310)와 제2 기어(1320) 및 랙기어인 중앙기어(1330)를 구비한다.

랙-피니언기어인 제2 실시예는 평기어인 제1 실시예의 구성과 유사하므로, 유사하거나 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 설명의 간략화를 위해 유사한 부분에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는 다른 점을 위주로 설명한다.

제1 기어(1310)의 치형(1312)과 제2 기어(1320)의 치형(1322)은 원주를 따라 부분적으로 또는 전체적으로 형성될 수 있다. 제1 기어(1310) 쪽의 중앙기어(1330)의 치형(1332)과 제2 기어(1320) 쪽의 중앙기어(1330)의 치형(1334)은 중앙기어(1330)의 중심을 기준으로 대칭되도록 배치된다.

도 5a를 참고하여, 유로가 개방된 상태에서, 중앙기어(1330)가 제1 기어(1310)와 제2 기어(1320) 사이를 통과하게 되면, 치형(1334)이 제2 기어(1320)의 치형(1322)과 먼저 치합하게 된다.

도 5b 및 5c를 참고하여, 중앙기어(1330)의 치형(1334)은 제2 기어(1320)의 치형(1322)과 치합하여 제2 기어(1320)를 반시계방향으로 90도만큼 회전시켜 제2 유로(122)를 폐쇄한다. 이어서, 순차적으로 중앙기어(1330)의 치형(1332)은 제1 기어(1310)의 치형(1312)과 치합하여 제1 기어(131)를 시계방향으로 90도만큼 회전시켜 제1 유로(111)를 폐쇄한다.

도 6은 기어열의 제3 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치(10)의 차단유닛을 도시한 구성도이다.

본 발명의 기어열의 제3 실시예에 따르면, 기어열은 베벨기어(bevel gear)로 구성될 수 있다. 즉, 제1 기어(2310)와 중앙기어(2330), 중앙기어(2330)와 제2 기어(2320)는 각각 베벨기어로 구성된다.

도 7은 배관부재의 변형 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치의 폐쇄된 상태를 도시한 정면 단면도이다.

본 배관부재의 변형 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치는 앞서 설명한 분리형 볼밸브장치(10)와 대부분 유사하므로, 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 동일 유사한 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다. 이하에서는, 변형 실시예와 앞서 설명한 실시예 사이의 차이점을 위주로 설명한다.

변형 실시예에서 제3 배관(410)과 제4 배관(420)은 'ㄱ'자 형상으로 구성되어 있다. 즉, 제3 배관(410)의 제3 유로(411)와 제4 배관(420)의 제4 유로(422)는 절곡되게 형성되어 있다. 본 실시예에서는 제3 배관(410)과 제4 배관(420)을 'ㄱ'자 형상으로 90도 절곡되게 형성하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 0도 내지 180도 사이의 임의의 각도로 절곡하여 형성할 수 있다.

변형 실시예에서 제3 배관(410)과 제4 배관(420)의 연결부분에 볼밸브(210, 220)와 기어열(310, 330, 320)이 약 45도 기울어진 방향으로 배열됨으로써, 유로를 선택적으로 개폐한다. 유로의 개폐에 대해서는 이미 상술한 바와 동일하므로, 설명의 간략화를 위해 생략하도록 한다.

본 발명의 분리형 볼밸브장치(10)에 의하면 손잡이를 한번 회전시키는 간단한 제어만으로 유로를 쉽게 개폐할 수 있어, 배관부재(100)의 분리를 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 제1 배관(110)과 제2 배관(120) 사이, 제1 볼밸브(210)와 제2 볼밸브(220) 사이의 접촉 간격에 불필요한 공간이 존재하지 아니하므로, 분리 또는 결합을 위한 공간 활용성이 뛰어나다는 장점도 가진다.

뿐만 아니라, 폐쇄된 상태에서 제2 볼밸브(220)와 인접하는 제1 볼밸브(210)의 부분과, 제1 볼밸브(210)와 인접하는 제2 볼밸브(220)의 부분은 관통공(211, 222)을 통해 흐르는 유체와 접촉하는 일이 없으므로, 제1 배관(110)과 제2 배관(120)이 분리된 상태에서도, 유체가 외부로 노출되는 일이 없으므로 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

도 1은 유로가 개방된 상태에서의 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치를 도시한 부분 단면 사시도이다;

도 2는 유로가 폐쇄된 상태에서의 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치의 정면 단면도이다;

도 3은 본 발명에 따른 개폐유닛의 구성도이다;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 분리형 볼밸브장치가 유로를 폐쇄하여 제1 배관과 제2 배관을 분리하는 과정을 순차적으로 도시한 평단면도이다;

도 5a 내지 5c는 기어열의 제2 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치에 의해 유로가 폐쇄되는 과정을 도시한 평단면도이다;

도 6은 기어열의 제3 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치의 차단유닛을 도시한 구성도이다;

도 7은 배관부재의 변형 실시예에 따른 분리형 볼밸브장치의 폐쇄된 상태를 도시한 정단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 분리형 볼밸브장치 100 : 배관부재

110 : 제1 배관 111 : 제1 유로

120 : 제2 배관 122 : 제2 유로

200 : 볼밸브부재 210 : 제1 볼밸브

211 : 제1 관통공 214 : 제1 기어 결합바

220 : 제2 볼밸브 222 : 제2 관통공

223 : 오목부 224 : 제2 기어 결합바

300 : 개폐유닛 310 : 제1 기어

312 : 치형 314 : 제1 볼밸브 연결바

320 : 제2 기어 322 : 치형

324 : 제2 볼밸브 연결바 330 : 중앙기어

332 : 치형 334 : 손잡이 연결바

340 : 손잡이 350 : 하우징

410 : 제3 배관 411 : 제3 유로

420 : 제4 배관 422 : 제4 유로

1310 : 제1 피니언기어 1320 : 제2 피니언기어

1330 : 랙기어 2310, 2320, 2330 : 베벨기어

a, b, c : 반지름 α, β, γ : 각도

Claims

유체가 흐르는 유로를 구비하고, 분리 가능한 배관부재;

상기 배관부재의 내부에 위치하여 상기 유로를 개폐하고, 서로 접하는 적어도 두 개의 볼밸브를 구비하는 볼밸브부재; 및

상기 볼밸브부재를 제어하여, 상기 유로를 개폐하는 개폐부재;

를 포함하고, 상기 볼밸브에는 관통공이 형성되어 있으며, 상기 개폐부재는 상기 적어도 두 개의 볼밸브의 개폐를 함께 제어하는 기어열을 구비하는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브어셈블리.
제 1 항에 있어서,

상기 개폐부재의 기어열은,

회전 중심이 상기 하나의 볼밸브와 연결된 제1 기어;

회전 중심이 상기 다른 하나의 볼밸브와 연결된 제2 기어; 및

상기 제1 기어와 제2 기어 사이에 배치된 중앙기어;

를 포함하고, 상기 중앙기어의 원주 일부분에 치형이 형성되어 있으며, 상기 중앙기어의 치형은 상기 제1 기어의 치형 및 상기 제2 기어의 치형과 순차적으로 치합하는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브어셈블리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 볼밸브는 상기 배관부재의 분리되는 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 분리형 밸브어셈블리.
유체가 흐르는 제1 유로를 구비하는 제1 배관;

상기 제1 유로와 연결되는 제2 유로를 구비하고, 상기 제1 배관과 탈부착 가능한 제2 배관;

상기 제1 배관 내부에 위치하여 상기 제1 유로를 개폐하고, 제1 관통공이 형성된 제1 볼밸브;

상기 제1 볼밸브와 접하고, 상기 제2 배관 내부에 위치하여 상기 제2 유로를 개폐하며, 제2 관통공이 형성된 제2 볼밸브; 및

상기 제1 볼밸브 및 제2 볼밸브를 제어하여, 상기 제1 유로, 상기 제1 관통공, 상기 제2 관통공 및 상기 제2 유로가 연결되도록 배열하는 개폐유닛;

를 포함하고, 상기 개폐유닛은 한번의 제어 동작에 의해 상기 제1 볼밸브 및 상기 제2 볼밸브의 개폐를 순차적으로 제어하는 기어열을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항에 있어서,

상기 기어열은,

회전 중심이 상기 제1 관통공과 수직하도록 상기 제1 볼밸브와 연결되는 제1 기어;

회전 중심이 상기 제2 관통공과 수직하도록 상기 제2 볼밸브와 연결되는 제2 기어; 및

상기 제1 기어와 제2 기어 사이에 배치된 중앙기어;

를 포함하고, 상기 중앙기어의 원주 일부분에 치형이 형성되어 있으며, 상기 중앙기어의 치형은 상기 제1 기어의 치형 및 상기 제2 기어의 치형과 순차적으로 치합하는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 5 항에 있어서,

상기 중앙기어의 치형은 원주를 따라 45도 내지 180도 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제1 기어의 치형은 제1 기어의 원주를 따라 45도 내지 135도 사이에 형성되고, 상기 제2 기어의 치형은 제2 기어의 원주를 따라 45도 내지 135도 사이에 형성되며, 상기 제1 기어의 치형과 상기 제2 기어의 치형은 상기 중앙기어를 중심으로 대칭되게 배치된 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기어열은 평기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기어열은 베벨기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 5 항에 있어서,

상기 기어열은 상기 중앙기어가 랙기어이고 상기 제1 및 제2 기어가 피니언기어로 구성되고, 상기 제1 기어 쪽의 상기 중앙기어의 치형과 상기 제2 기어 쪽의 상기 중앙기어의 치형은 중앙기어의 중심에서 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중앙기어와 연결되는 손잡이를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 볼밸브는 상기 제2 관통공 및 상기 제2 기어의 회전중심과 수직한 측면에 오목부를 구비하고, 상기 오목부는 상기 제1 볼밸브와 접하는 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 개폐유닛은 상기 제1 볼배브 및 상기 제2 볼밸브와 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 배관 및 제2 배관은 일직선 상에 배열된 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.
제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 배관 및 제2 배관은 'ㄱ'자 형상으로 배열된 것을 특징으로 하는 분리형 볼밸브장치.