KR20100090944A

KR20100090944A - 볼밸브

Info

Publication number: KR20100090944A
Application number: KR1020090010186A
Authority: KR
Inventors: 전영철
Original assignee: 주식회사 유엔에스
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-18

Abstract

본 발명은, 일측이 개방된 볼 수용부, 상기 볼 수용부 상부에 상기 볼 수용부와 연통되되 중간부에 스템 패킹 지지턱이 형성된 스템 수용부, 상기 볼 수용부 타측에 상기 볼 수용부와 연통되는 제1유로가 형성되는 바디 ; 유체가 중앙을 관통하며 유동할 수 있도록 홀이 형성되며, 상부에 균일한 폭으로 상기 홀과 직각 방향으로 스템 결합부가 형성되며, 상기 볼 수용부에 장착되는 볼 ; 상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제1유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제1 볼패킹 ; 상기 볼 수용부와 연통되도록 제2유로가 형성되며, 상기 바디의 일측에 체결되어 상기 개방된 볼 수용부의 일측을 덮도록 이루어진 커버 ; 상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제2유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제 2볼패킹 ; 상기 커버와 상기 바디 사이를 밀폐하기 위하여 마련되는 링 형태의 커버용 패킹 ; 하단부에 상기 스템 결합부의 폭과 대응되는 폭을 가지면서 상기 스템 결합부에 위치되는 볼 결합부가 형성되며, 상기 볼 결합부의 상부에 베어링 지지턱이 형성되며, 상부에 핸들 고정부가 형성되며, 상기 스템 수용부에 장착되는 스템 ; 상기 스템 패킹 지지턱의 하면과 상기 베어링 지지턱의 상면 사이에 마련되는 링 형태의 스템 베어링 ; 상기 스템 패킹 지지턱의 상면에 마련되는 링 형태의 스템 패킹 ; 상기 스템 패킹의 상부에 마련되는 글랜드 ; 상기 글랜드의 상부를 지지하도록 상기 바디의 상부에 체결되는 글랜드 플랜지 ; 상기 스템의 상기 핸들 고정부에 고정 결합되는 핸들 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

볼밸브{BALL VALVE}

본 발명은 볼밸브, 특히 선박 등의 해양 구조물에 설치되는 볼밸브에 관한 것이다.

일반적으로 볼밸브는 볼을 회전시켜 볼의 홀이 유로와 일직선을 이루면서 완전히 개방되던지 혹은 볼의 홀이 유로와 수직인 상태로 되면서 유로를 차단하게 되는 밸브이다.

볼밸브는 육상에서 각종 가스 배관 또는 액체 배관 등을 따라 유체가 흘러가는 것을 차단하거나 혹은 유체의 유동량을 조절하기 위하여 사용되며, 또한 선박 등의 해양 구조물에서 여러가지 목적으로 이용된다.

한편, 볼밸브가 인화성 가스(LNG, LPG 등) 배관에 사용될 경우 화재가 발생하게 되면 패킹 등이 소실되어 2차 화재 내지 추가적인 폭발을 불러 일으킬 수 있다는 문제가 있다.

이러한 문제는 제한된 공간으로 한정되는 해상 구조물에서는 막심한 인명 피해를 불러일으킬 수 있다는 점에서 더욱 문제가 된다.

또한 정전기 방지를 위하여 종래의 볼밸브는 바디의 내부에 작은 공동을 마 련하고, 스프링을 사이에 두고 작은 구슬을 공동에 삽입시켜, 작은 구슬의 일면이 볼의 외측면과 항상 접하도록 형성한다. 그러나 이와 같은 정전기 방지를 위한 구성은 볼밸브의 제작을 번거롭게 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 화재가 발생하는 경우에도 볼밸브의 닫힘 상태가 유지되어 추가적인 폭발이나 화재를 방지할 수 있는 볼밸브를 제공하고자 한다.

나아가, 본 발명은 볼과 연동하여 회전되는 스템에 스프링 수용홈을 형성하고 스프링 수용홈에 제1스프링을 삽입함으로써 별도의 작은 구슬이 없어도 볼에 대한 정전기 방지 구조를 갖출 수 있는 볼밸브를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 일측이 개방된 볼 수용부, 상기 볼 수용부 상부에 상기 볼 수용부와 연통되되 중간부에 스템 패킹 지지턱이 형성된 스템 수용부, 상기 볼 수용부 타측에 상기 볼 수용부와 연통되는 제1유로가 형성되는 바디 ; 유체가 중앙을 관통하며 유동할 수 있도록 홀이 형성되며, 상부에 균일한 폭으로 상기 홀과 직각 방향으로 스템 결합부가 형성되며, 상기 볼 수용부에 장착되는 볼 ; 상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제1유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제1 볼패킹 ; 상기 볼 수용부와 연통되도록 제2유로가 형성되며, 상기 바디의 일측에 체결되어 상기 개방된 볼 수용부의 일측을 덮도록 이루어진 커버 ; 상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제2유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제 2볼패킹 ; 상기 커버와 상기 바디 사이를 밀폐하기 위하여 마련되는 링 형태의 커 버용 패킹 ; 하단부에 상기 스템 결합부의 폭과 대응되는 폭을 가지면서 상기 스템 결합부에 위치되는 볼 결합부가 형성되며, 상기 볼 결합부의 상부에 베어링 지지턱이 형성되며, 상부에 핸들 고정부가 형성되며, 상기 스템 수용부에 장착되는 스템 ; 상기 스템 패킹 지지턱의 하면과 상기 베어링 지지턱의 상면 사이에 마련되는 링 형태의 스템 베어링 ; 상기 스템 패킹 지지턱의 상면에 마련되는 링 형태의 스템 패킹 ; 상기 스템 패킹의 상부에 마련되는 글랜드 ; 상기 글랜드의 상부를 지지하도록 상기 바디의 상부에 체결되는 글랜드 플랜지 ; 상기 스템의 상기 핸들 고정부에 고정 결합되는 핸들 ; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 스템 결합부는 상기 홀과 직각 방향으로 형성된 호 형태의 홈이며, 상기 호 형태의 스템 결합부는 상기 볼의 중심으로부터 거리가 멀어질 수록 바닥면의 높이가 상승하는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 볼 결합부의 저면에 상부를 향하여 스프링 수용홈이 형성되며, 상기 스프링 수용홈에 금속 재질의 제1스프링이 장착되며, 상기 제1스프링의 양단은 상기 스프링 수용홈의 상면과 상기 스템 결합부의 바닥면에 각각 지지되며, 하단이 상기 글랜드의 상면에 지지되며 상단이 상기 핸들의 하면에 지지되는 금속 재질의 제2스프링이 마련되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 커버용 패킹은, PTFE 재질의 제1커버용 패킹과 상기 제1커버용 패킹의 외측에 마련되는 GRAPHITE 재질의 제2커버용 패킹으로 이루어지며, 상기 스템 패킹은 GRAPHITE 재질인 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은, 화재가 발생하는 경우에도 볼밸브의 닫힘 상태가 유지되어 추가적인 폭발이나 화재를 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명은 볼과 연동하여 회전되는 스템에 스프링 수용홈을 형성하고 스프링 수용홈에 제1스프링을 삽입함으로써 매우 간단한 구조로 볼에 대한 정전기 방지 구조를 갖출 수 있는 볼밸브를 제공하게 된다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따라 그 구체적 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시례의 사시도이며, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 개념 종단면도이며, 도 4는 도 1의 볼의 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B 단면도이며, 도 7은 도 1의 스템의 정면도, 평면도, 저면도이며, 도 8은 도 7의 C-C 단면도이며, 도 9는 도 3의 실시예가 닫힘 상태인 경우의 개념 종단면도이며, 도 10은 화재가 발생한 경우의 도 9의 개념 종단면도이다.

본 볼밸브(100)는 크게 바디(110), 볼(120), 커버(130), 스템(140), 글랜드(150), 글랜드 플랜지(160), 핸들(170) 등으로 이루어진다.

본 볼밸브(100)는 바디(110)와 커버(130)의 조립에 의하여 볼 수용부(111)가 형성된다.

바디(110)에는, 일측이 개방된 볼 수용부(111)가 형성되며, 상기 볼 수용부(111)의 개방된 일측은 커버(130)에 의하여 덮혀진다.

바디(110)에는, 스템(140)이 장착될 수 있도록 스템 수용부(112)가 형성되며, 스템 수용부(112)는 중간부에 스템 패킹 지지턱(112a)이 내측 방향을 향하여 돌출 형성된다.

스템 수용부(112)는 볼 수용부(111)와 연통되도록 볼 수용부(111) 상부에 형성된다.

바디(110)에는, 볼 수용부(111) 타측에 제1유로(113)가 형성된다. 본 실시예에서 제1유로(113)는 가스의 유입로로서 기능한다.

물론 제1유로(113)는 볼 수용부(111)와 연통되어 형성된다.

바디(110)와 결합되어 볼 수용부(111)를 형성하는 커버(130)는, 볼 수용부(111)와 연통되도록 제2유로(131)가 형성된다.

본 실시예에서 제2유로(131)는 가스의 유출로로서 기능한다.

이와 같이 본 실시예는 볼(120)의 조립을 용이하게 하기 위하여 바디(110)와 커버(130)가 서로 체결되는 구조를 가진다.

바디(110)와 커버(130)의 체결을 위하여, 바디(110)에 스터드 볼트(188)가 나사 체결된 상태에서, 상기 스터드 볼트(188)가 커버(130)에 형성된 구멍을 관통하도록 커버(130)를 스터드 볼트(188)에 결합시키고 고정 너트(189)를 스터드 볼트(188)에 나사 체결시킴으로써 바디(110)와 커버(130)가 서로 체결된다(도 1 참조). 그러나 이러한 바디(110)와 커버(130)의 체결 구조는 매우 다양한 형태가 제 시될 수 있으며 본 실시예는 하나의 예일 뿐이다.

바디(110)와 커버(130)의 체결시에, 커버(130)와 바디(110) 사이를 밀폐하기 위하여 링 형태의 커버용 패킹(183, 184)이 마련된다.

이때 제1커버용 패킹(183)은 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 재질이며, 제1커버용 패킹(183)의 외측에 마련되는 제2커버용 패킹(184)은 GRAPHITE(그래파이트) 재질이다.

바디(110)와 커버(130)를 체결하기 이전에, 볼 수용부(111)에 먼저 볼(120)과 제1 볼패킹(181), 제2 볼패킹(182)이 장착된다.

제1 볼패킹(181)은 볼(120)과 제1유로(113) 사이를 밀폐하기 위한 것이며, 또한 제2 볼패킹(182)는 볼(120)과 제2유로(131) 사이를 밀폐하기 위한 것이다.

제1 볼패킹(181) 및 제2 볼패킹(182)은 모두 링 형태이며, 또한 통상적으로 볼밸브에 주로 사용되는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)재질이다.

제1 볼패킹(181)과 제2 볼패킹(182) 사이에 볼(120)이 안착된다.

볼(120)은 기본적으로 구 형태와 유사한 형태를 가지되, 유체가 중앙을 관통하며 유동할 수 있도록 내부를 관통하며 홀(121)이 형성되며, 아울러 상부 외측에 스템 결합부(122)가 형성된다.

스템 결합부(122)는 균일한 폭을 가지며(특히 도 6 참조), 아울러 홀(121)의 관통 방향과 직각 방향을 이루는 호 형태의 홈이다. 이때 호의 형태는 볼(120)의 중심으로부터 거리가 멀어질수록 바닥면(122a)의 높이가 상승하는 형태이다(특히 도 5 참조).

즉 스템 결합부(122)는 균일한 폭을 가진 호 형태의 홈으로서, 호의 형태는 중앙이 가장 깊은 깊이를 가지게 된다.

이와 같이 스템 결합부(122)의 형태를 호 형태로 구성한 것은, 화재시 볼(120)의 이동을 가능하게 하는 한편, 아울러 스템 결합부(122)가 제1 볼패킹(181)과 제2 볼패킹(182)에 간섭되는 것을 피하기 위함이다.

볼(120)의 상부에 스템(140)이 결합된다.

스템(140)은 하단부의 볼 결합부(141)와, 중간부의 베어링 지지턱(142)과, 상부의 핸들 고정부(144) 등으로 이루어지며, 대체적으로 스템 수용부(112)에 위치된다.

볼 결합부(141)는 스템(140)의 하단부에 형성되며, 스템 결합부(122)의 폭과 대응되는 폭을 가지며, 아울러 스템 결합부(122)에 위치하게 된다.

이는 스템(140)이 회전할 경우 즉, 볼 결합부(141)가 회전하는 경우 스템 결합부(122), 즉 볼(120)이 함께 회전하기 위한 것이다.

한편, 볼 결합부(141)의 저면에 상부를 향하여 스프링 수용홈(143)이 형성된다.

스프링 수용홈(143)에는 금속 재질의 제1스프링(145)이 장착된다.

따라서 제1스프링(145)의 상단은 스프링 수용홈(143)의 상면에 지지되며, 제1스프링(145)의 하단은 스템 결합부(122)의 바닥면(122a)에 지지된다.

볼 결합부(141)의 상부에 베어링 지지턱(142)이 돌출 형성된다.

베어링 지지턱(142)의 직경은 스템 패킹 지지턱(112a)의 직경보다 크다. 따 라서 스템(140)의 조립시에 베어링 지지턱(142)과 스템 패킹 지지턱(112a)의 간섭으로 인하여 스템(140)을 상부에서 하부로 향하여 조립할 수 없다.

이러한 문제로 인하여 볼(120)의 장착 전에 스템(140)은 미리 조립되어야 한다.

스템 패킹 지지턱(112a)의 하면과 베어링 지지턱(142)의 상면 사이에 링 형태의 스템 베어링(185)이 마련된다. 스템 베어링(185)은 PTFE 재질이다.

스템(140) 및 볼(120)이 조립된 후, 상부에서 하부로 스템 패킹(186)이 조립된다.

스템 패킹(186)은 링 형태로서 본 실시예에서는 2개가 마련되며, 스템 수용부(112)에 위치되며, 아울러 스템 패킹 지지턱(112a)의 상면에 마련된다.

스템 패킹(186)은 GRAPHITE 재질이다.

스템 패킹(186)이 조립된 후, 글랜드(150)가 장착된다.

글랜드(150)의 내주면에는 링 형태의 홈이 형성되며, 상기 링 형태의 홈에 오링(187)이 마련된다. 오링(187)의 재질은 VITON(바이톤)이다.

글랜드(150)는 그 상부에 장착되는 글랜드 플랜지(160)에 의하여 고정 상태가 유지된다.

글랜드 플랜지(160)는 글랜드(150)의 상면을 지지하도록 렌치 볼트(191)에 의하여 바디(110)의 상부에 체결된다.(도 1 참조)

아울러 글랜드 플랜지(160)의 상부, 구체적으로는 스템(140)의 핸들 고정부(144)에 핸들(170)이 고정 결합되며, 핸들(170)의 상부에 고정너트(190)가 핸들 고정부(144)에 나사 체결되면서 핸들(170)의 이탈을 방지하게 된다.

이를 위하여 스템(140)의 핸들 고정부(144)는 그 단면 형태가 양측이 절단된 원 형태이면서 동시에 상부에 수나사가 형성되어 있다.

한편, 글랜드(150)의 상면과 핸들(170)의 하면 사이에 금속 재질의 제2스프링(151)이 장착된다. 또한 제2스프링(151)은 스템(140)을 감싸는 형태이다.

따라서 제2스프링(151)의 하단은 글랜드(150)의 상면에 지지되며 제2스프링(151)의 상단은 핸들(170)의 하면에 지지된다.

아울러 이를 위하여 글랜드 플랜지(160)의 중앙부에는 제2스프링(151)이 관통될 수 있도록 상하 방향으로 구멍이 형성되어 있다.

상기에서 제1스프링(145) 및 제2스프링(151)의 재질은 STS316이다.

이하 본 볼밸브의 작동 구조를 설명한다.

일반적으로 본 볼밸브는 핸들(170)을 회전시키면, 이와 연동하여 스템(140)이 회전하게 되며, 스템(140)의 회전과 연동하여 볼(120)이 회전하게 되는 구조이다.

또한 본 볼밸브의 정전기 방지 구조를 살피면, 바디(110), 커버(130), 글랜드(150), 글랜드 플랜지(160)가 서로 접촉되어 전기적으로 동일한 전위를 가지게 되며, 또한 스템(140) 및 핸들(170)이 서로 접촉되어 전기적으로 동일한 전위를 가지게 된다.

또한 볼(120)은 제1스프링(145)을 매개하여 전기적으로 스템(140)과 동일한 전위를 가지게 되며, 제2스프링(151)에 의하여 글랜드(150)와 핸들(170)이 전기적으로 동일한 전위를 가지게 된다.

따라서 본 볼밸브(100)는 추가적인 정전기 방지를 위한 구성이나 작업이 없이도 정전기 방지 기능이 가능하게 된다.

아울러 도 9와 같은 볼이 닫힘 상태로 위치하는 상태에서 화재가 발생하는 경우를 도 10을 참고하여 설명한다.

도 10에서 화재에 의하여 제1 볼패킹(181), 제2볼패킹(182), 제1커버용 패킹(183), 스템 베어링(185), 오링(187)이 소실된다.

그러나 제2커버용 패킹(184), 스템 패킹(186)은 그래파이트 재질이므로 화재에 소실되지 않으므로 볼밸브(100)외부로 인화성 가스가 누설되는 것을 막을 수 있는 상태가 된다.

또한 유입로인 제1유로(113)로 유입되는 가스의 압력에 의하여 볼(120)은 우측으로 밀리게 되면서 유출로인 제2유로(131)를 차단하게 된다.

이와 같은 볼(120)의 이동은 제2 볼패킹(182)의 소실과 균일한 폭을 가지면서 호 형태로 형성된 스템 결합부(122)의 형태로 인하여 가능한 것이다.

이와 같이 화재가 발생하는 경우에도 본 볼밸브(100)는 외부로 가스가 누설되거나 혹은 유출로인 제2유로(131)로 가스가 누설되는 것을 여전히 차단할 수 있는 상태를 유지하게 된다.

상기의 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사 상은 당업자에 의하여 다양하게 변형 내지 조정되어 실시될 수 있다. 이러한 변형 내지 조정이 본 발명의 기술적 사상을 이용한다면 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

본 발명은 볼밸브, 특히 선박 등의 해양 구조물에 설치되는 볼밸브에 관한 것으로서, 정전기 차단 기능과 화재에 강한 구조를 가진 볼밸브로서 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시례의 사시도,

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 1의 개념 종단면도,

도 4는 도 1의 볼의 평면도,

도 5는 도 4의 A-A 단면도,

도 6은 도 4의 B-B 단면도,

도 7은 도 1의 스템의 정면도, 평면도, 저면도,

도 8은 도 7의 C-C 단면도,

도 9는 도 3의 실시예가 닫힘 상태인 경우의 개념 종단면도,

도 10은 화재가 발생한 경우의 도 9의 개념 종단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 바디 111 : 볼 수용부

112 : 스템 수용부 112a : 스템 패킹 지지턱

120 : 볼 121 : 홀

122 : 스템 결합부 122a : 바닥면

130 : 커버 131 : 제2유로

140 : 스템 141 : 볼 결합부

142 : 베어링 지지턱 143 : 스프링 수용홈

144 : 핸들 고정부 145 : 제1스프링

150 : 글랜드 151 : 제2스프링

160 : 글랜드 플랜지 170 : 핸들

Claims

일측이 개방된 볼 수용부, 상기 볼 수용부 상부에 상기 볼 수용부와 연통되되 중간부에 스템 패킹 지지턱이 형성된 스템 수용부, 상기 볼 수용부 타측에 상기 볼 수용부와 연통되는 제1유로가 형성되는 바디 ;

유체가 중앙을 관통하며 유동할 수 있도록 홀이 형성되며, 상부에 균일한 폭으로 상기 홀과 직각 방향으로 스템 결합부가 형성되며, 상기 볼 수용부에 장착되는 볼 ;

상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제1유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제1 볼패킹 ;

상기 볼 수용부와 연통되도록 제2유로가 형성되며, 상기 바디의 일측에 체결되어 상기 개방된 볼 수용부의 일측을 덮도록 이루어진 커버 ;

상기 볼 수용부에 마련되어 상기 볼과 상기 제2유로 사이를 밀폐하는 링 형태의 제 2볼패킹 ;

상기 커버와 상기 바디 사이를 밀폐하기 위하여 마련되는 링 형태의 커버용 패킹 ;

하단부에 상기 스템 결합부의 폭과 대응되는 폭을 가지면서 상기 스템 결합부에 위치되는 볼 결합부가 형성되며, 상기 볼 결합부의 상부에 베어링 지지턱이 형성되며, 상부에 핸들 고정부가 형성되며, 상기 스템 수용부에 장착되는 스템 ;

상기 스템 패킹 지지턱의 하면과 상기 베어링 지지턱의 상면 사이에 마련되 는 링 형태의 스템 베어링 ;

상기 스템 패킹 지지턱의 상면에 마련되는 링 형태의 스템 패킹 ;

상기 스템 패킹의 상부에 마련되는 글랜드 ;

상기 글랜드의 상부를 지지하도록 상기 바디의 상부에 체결되는 글랜드 플랜지 ;

상기 스템의 상기 핸들 고정부에 고정 결합되는 핸들 ;

을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 스템 결합부는 상기 홀과 직각 방향으로 형성된 호 형태의 홈이며, 상기 호 형태의 스템 결합부는 상기 볼의 중심으로부터 거리가 멀어질 수록 바닥면의 높이가 상승하는 것을 특징으로 하는 볼밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 볼 결합부의 저면에 상부를 향하여 스프링 수용홈이 형성되며, 상기 스프링 수용홈에 금속 재질의 제1스프링이 장착되며, 상기 제1스프링의 양단은 상기 스프링 수용홈의 상면과 상기 스템 결합부의 바닥면에 각각 지지되며, 하단이 상기 글랜드의 상면에 지지되며 상단이 상기 핸들의 하면에 지지되는 금속 재질의 제2스 프링이 마련되는 것을 특징으로 하는 볼밸브.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 커버용 패킹은, PTFE 재질의 제1커버용 패킹과 상기 제1커버용 패킹의 외측에 마련되는 GRAPHITE 재질의 제2커버용 패킹으로 이루어지며,

상기 스템 패킹은 GRAPHITE 재질인 것을 특징으로 하는 볼밸브.