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WO2019216613A1 - 고압가스용 개폐밸브 - Google Patents

고압가스용 개폐밸브 Download PDF

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Publication number
WO2019216613A1
WO2019216613A1 PCT/KR2019/005402 KR2019005402W WO2019216613A1 WO 2019216613 A1 WO2019216613 A1 WO 2019216613A1 KR 2019005402 W KR2019005402 W KR 2019005402W WO 2019216613 A1 WO2019216613 A1 WO 2019216613A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve body
valve
handle
pressure gas
circumferential surface
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/005402
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
채재익
정현우
Original Assignee
(주)인터오션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)인터오션 filed Critical (주)인터오션
Priority to US17/040,968 priority Critical patent/US20210341061A1/en
Priority to CN201980021546.6A priority patent/CN111954774B/zh
Publication of WO2019216613A1 publication Critical patent/WO2019216613A1/ko

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/02—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with screw-spindle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K1/30—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K1/301—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers only shut-off valves, i.e. valves without additional means
    • F16K1/303—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces specially adapted for pressure containers only shut-off valves, i.e. valves without additional means with a valve member, e.g. stem or shaft, passing through the seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/36—Valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
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    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/50—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
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    • F16K31/50—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
    • F16K31/508—Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means the actuating element being rotatable, non-rising, and driving a non-rotatable axially-sliding element

Definitions

  • the present invention is installed on one side of the high-pressure gas container, that is, the branch point of the gas pipeline of the high-pressure gas equipment or the inlet of the container containing the high-pressure gas, driven by an external force, the on-off valve for controlling the opening and closing of the gas,
  • the on-off valve for high-pressure gas characterized in that by providing a structure that essentially cancels the force issued by the pressure difference between the two sides of the on-off valve with a small force.
  • High pressure gas is a gas compressed under high pressure, and according to the High Pressure Gas Safety Management Act, a compressed gas having a gauge pressure of 10 kgf / cm 2 or more at room temperature, and the pressure of which is at least 10 kgf / cm 2 or at a temperature of 35 ° C. It means the compressed gas which pressure becomes 10 kgf / cm ⁇ 2> or more.
  • the high pressure gas is accommodated in a gas pipeline, a high pressure gas container of a high pressure gas facility and is actively applied in various fields of the modern industry.
  • a high pressure gas container that is, a valve for opening and closing the high pressure gas accommodated in the gas pipeline or the high pressure gas container to the outside is installed.
  • the valve When the valve is closed and coupled to one side of the high pressure gas container, that is, the branch point of the gas pipeline, or the upper neck-ring area of the high pressure gas container, the combined area is connected to the high pressure inside the container.
  • the low pressure on the outside is simultaneously applied, and a force is generated in one direction by the pressure difference, thereby pressing the valve.
  • the magnitude of the external force to be applied to the valve for opening the one side of the high-pressure gas receptor is very large due to the pressure difference. Therefore, not only the opening and closing operation of the valve is difficult, but also the wear of the coupling portion of the valve and the receptor occurs in this process, there is a problem that the life is shortened.
  • Korean Utility Model Registration No. 20-0233081 'opening and closing valve for fire extinguishing chemicals', forms a 'T' groove in the opening and closing valve and the plug installed inside the valve body to open and close the operation according to the elevation.
  • the technology of the open / close valve for a fire extinguishing agent container can be operated quickly and smoothly by minimizing the friction area with the inner circumferential surface of the valve body at the time, the handle of the handle is opened when the high pressure in the high pressure tank acts in the valve. The problem that requires a large external force for the operation of did not solve.
  • Korean Patent No. 10-1748115 'opening valve for high pressure gas' by inserting a spring in a closed cylindrical space formed between the outer diameter surface of the push-type handle and the inner diameter surface of the valve body to close the vertical valve
  • a spring in a closed cylindrical space formed between the outer diameter surface of the push-type handle and the inner diameter surface of the valve body to close the vertical valve
  • To shut off the gas inlet and outlet hold the push handle and press the spring vertically downward and rotate it to the right or left to lock the valve and shut off the gas inlet by the sealing action of the X-type double lip ring. If you want to open it, turn the push handle to the left or right direction and the push handle will automatically move to the original position by the elastic restoring force of the compressed spring to open the valve.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a high-pressure gas on-off valve that can be easily opened and closed with a small external force by minimizing the torque during operation by preventing the high pressure of the high-pressure gas directly acting on the handle driven by the external force. It is.
  • the valve body is formed with a flow passage penetrating the lower portion, branching extending from one side of the flow passage toward the upper side, the opening and closing path of the upper surface;
  • valve cover fixedly coupled to be in close contact with the upper surface of the valve body and the lower surface of the handle, wherein the valve body includes a pressure distribution hole penetrating the central axis to communicate with the flow path. The gas pressure of the inside and the flow path is maintained in an equilibrium state.
  • valve body is characterized in that it further comprises a protrusion projecting in the horizontal direction from the upper outer peripheral surface toward the outside, the first screw thread corresponding to the second screw thread in the projecting cross section.
  • protrusions characterized in that formed in each pair at the point opposite to the center of the horizontal plane circle of the valve body to form a pair.
  • the inside is hollow and the upper surface is a closed cylindrical shape, the upper part is accommodated in the interior of the handle with the valve body received therein, the lower part is fixed to the upper part of the opening and closing, in the vertical direction from one side of the side wall And a valve chamber having a moving groove formed therein to guide the movement path of the protrusion.
  • first seal provided between the inner circumferential surface of the opening and closing path and the outer circumferential surface of the valve body, and a second seal provided between the upper inner circumferential surface of the valve chamber and the upper outer circumferential surface of the valve body.
  • FIG. 1 is a perspective cross-sectional view of the on-off valve for high pressure gas according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the on-off valve for high pressure gas according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing a closed state of the flow path of the on-off valve for high pressure gas according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a state in which the flow path of the on-off valve for high pressure gas in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective cross-sectional view of a high pressure gas on-off valve according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the high pressure gas on-off valve according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the on / off valve for the high pressure gas includes a valve body 10, a valve body 20, a handle 30, a valve chamber 40, and a valve cover 50.
  • the valve body 10 is a structure connected to the branch point of the gas pipeline or the upper neck-ring portion of the high-pressure gas container, the valve body 10 is formed in the horizontal direction through the lower portion of the valve body 10 to the inside A flow path 12 provided to flow the high pressure gas is formed, and the inlet port 11a and the discharge port 11b are formed to face one end and the other end of the flow path 12, respectively. That is, the high pressure gas of the high pressure gas container is introduced into the valve body 10 through the inlet port 11a and discharged to the outside through the discharge port 11b.
  • valve body 10 is branched toward one side of the flow path 12, preferably in a longitudinal reference center, extending upward, and an opening and closing path 14 having an open upper surface is formed.
  • the opening and closing path 14 is a space in which the lower portion of the valve body 20 is accommodated, and a portion branched from the flow passage 12 is opened and closed as the valve body 20 moves up and down.
  • the valve body 20 has a longitudinally long rod shape, and a lower portion thereof is inserted into the opening and closing passage 14. At this time, a first screw thread 22 is formed on one side of the outer circumferential surface of the valve body 20, and the first screw thread 22 is screwed with the second screw thread 32 formed on the inner circumferential surface of the handle 30 to be described later. In addition, the handle 30 is moved up and down by an external force for rotating the opening and closing the flow path (12).
  • the first screw thread 22 may be applied to the entire outer circumferential surface of the valve body 20, but is preferably limited to a predetermined portion of an upper portion of the outer circumferential surface to reduce the friction area by reducing the engagement area with the inner circumferential surface of the handle 30. It is possible to minimize the torque generated by.
  • the projection 21 having the first screw thread 22 is formed in the protruding cross section may be further provided. That is, the protrusion 21 is substantially coupled to the handle 30 to be described later through the first screw thread 22 formed in the projecting cross section. Since the protruding portion 21 is formed in the valve body 20, the frictional resistance may be reduced during the screw engagement movement by minimizing the engagement area with the second screw thread 32 of the handle 30.
  • the protrusion 21 may take various shapes such as a donut shape extending in a horizontal direction along an upper circumferential surface, a bar protrusion shape protruding in a horizontal direction from two or more points of the outer circumference line, and most preferably, a protrusion shape.
  • the protruding points are preferably symmetrically formed at opposite points with respect to the center of the horizontal plane circle of the valve body 20 to form a pair.
  • the external force applied to the protrusion 21 is symmetrically dispersed to maintain balance, thereby preventing damage to the external force by concentrating on a specific portion.
  • valve body 20 includes a pressure distribution hole 24 through which a central axis passes so as to communicate with the flow passage 12.
  • valve body 20 may be formed to have a smaller diameter as the number from the lower side to the lower side.
  • the valve body 20 is formed in a conical shape so that the opening and closing degree of the flow path 12 can be finely adjusted according to the diameter change on the flow path 12 when the valve body 20 is moved up and down.
  • the lower shape of the sieve 20 may be replaced with a disc or the like as necessary, but is not limited thereto.
  • the handle 30 is a structure for guiding the lifting and lowering of the valve body 20 based on the external force applied by the operator, the inside is hollow and the upper surface is a closed cylinder, the valve body 20 therein It is seated on the upper surface of the valve body 10 in a state accommodating the upper portion. That is, the handle 30 is disposed in the upper portion and the valve body 10 is disposed in the lower portion with the upper and lower portions of the valve body 20 respectively accommodated therein. At this time, a second thread 32 corresponding to the first thread 22 is formed on the inner circumferential surface of the handle 30 to be screwed with the upper portion of the valve body 20.
  • the handle 30 is rotated about the central axis by an external force, and the lifting and lowering movement of the valve body 20 is controlled through the thread coupling between the first screw thread 22 and the second screw thread 32.
  • the handle 30 may have a stepped portion 34 protruding and extending in a horizontal direction along a lower circumference thereof to increase an area of a lower surface contacting the valve body 10. As the step portion 34 is formed, the handle 30 is stably coupled with the valve cover 50, which will be described later with the detailed description of the valve cover 50.
  • the valve cover 50 is to tightly couple the valve body 10 and the handle 30 so that the handle 30 can be rotated without the vertical flow in the upper portion of the valve body 10, the nut as a whole Or it is provided in a flange shape is coupled to the handle 30 and the valve body 10 integrally in the state in which the lower portion of the handle 30 and the upper portion of the valve body 10 is inserted into the upper and lower inner peripheral surfaces, respectively.
  • the valve cover 50 has a hollow nut shape inside, and has an upper end to lock the step portion 34 protruding in the horizontal direction from the lower end of the handle 20.
  • the engaging portion 51 is bent extending toward the formed, and the lower inner peripheral surface is formed with a thread corresponding to the thread formed on the upper outer peripheral surface of the valve body 10, the locking portion 51 is the stepped portion 34
  • the lower surface of the handle 20 and the upper surface of the valve body 10 are in close contact with each other by being screwed with the valve body 10 at the lowered state to be in close contact with each other.
  • the upper surface of the step portion 34 and the lower surface of the engaging portion 51 may be formed of a material free of friction, or preferably, a bearing 80 may be formed to mechanically cancel the friction at the corresponding site. have.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a closed state of the high-pressure gas on-off valve according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a state in which the flow path of the high-pressure gas on-off valve in accordance with a preferred embodiment of the present invention Is a cross-sectional view shown.
  • the flow path (with a lower portion of the valve body 20 is inserted into the opening and closing path 14)
  • the valve body 20 is driven by the vertical movement by the screwing between the first screw thread 22 formed at the end of the protrusion 21 of 20).
  • the valve body 20 in the inlet (11a) side flow path 12 The pressure applied to the side) is distributed to the inner space of the handle through the pressure distribution hole 24, so that the structure in which the high pressure is not concentrated in the valve body 20 is provided. At this time, the pressure may be applied to the handle 30. Since the handle 30 is physically fixed to the valve body 10 by the valve cover 50, a portion where the pressure is concentrated is substantially a valve. It will be a coupling portion of the cover 50 and the handle 30 and the valve body 10. However, the coupling portion is applied to a material that can minimize the friction force in a state that is tightly fixed so that there is no up and down flow or the bearing 80 is included, the pressure by the gas pressure is canceled to minimize the torque.
  • High-pressure gas on-off valve of the invention may further include a valve chamber (40).
  • the valve chamber 40 has a hollow inside and a closed upper surface thereof, and accommodates the valve body 20 therein, but penetrates in a vertical direction from one side of the side wall so that the protrusion 21 may be moved. By forming a moving groove provided with a space for guiding the vertical movement path of the protrusion 21 to block the idle rotation of the valve body (20).
  • a lower portion is fixed to communicate with the upper portion of the opening and closing 14 and the airtight state, the upper portion is accommodated in the handle 30, the gas pressure applied from the flow path 12 into the handle 30 inside
  • the pressure applied to the handle 30 is structurally blocked to drastically reduce the amount of force for operating the handle 30.
  • the valve chamber 40 has a screw thread formed on a lower outer circumferential surface of the valve chamber 40 in a state in which the valve body 20 is accommodated therein, as shown in the drawing.
  • the screw is coupled to the screw thread formed on the upper inner circumferential surface, the upper portion is received in the interior of the handle 30 in a closed state.
  • the gas pressure generated by the high pressure gas contained in the flow path 12 the pressure dispersion of the valve body 20 Pressure is applied to the valve chamber 40 by being distributed to the inner space above the valve chamber 40 through the hole 24.
  • valve chamber 40 is screwed with the valve body 10
  • the pressure is consequently the screw thread of the lower outer peripheral surface of the valve chamber 40 and the upper inner peripheral surface of the opening and closing path 14 of the valve body 10. Concentrated on the screw thread formed between the threads and is not distributed to the handle 30 side.
  • the valve body 20 and the handle 30 are provided with a structure in which pressure is not applied, and the amount of external force required for the handle 30 to be rotated is significantly reduced.
  • first and second seals 60 and 70 are formed, and the first seal 60 is a lower side of the opening and closing path 14. It is provided between an inner circumferential surface (ie, a lower portion based on a threaded portion for screwing with the valve chamber 40) and the outer circumferential surface of the valve body, and the second sealing 70 is an upper inner inner surface of the valve chamber 40. (That is, the upper portion based on the portion where the movable groove is formed) and the upper outer peripheral surface of the valve body 20 is provided.
  • the protrusion 21 is inserted into the moving groove 42 It is coupled to the handle 30 by the first screw thread 22 and the second screw thread 32 in a state, and the moving groove does not occur as the handle 30 rotates about a central axis without causing the moving groove.
  • follow (42) only the lifting and lowering movement.

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Abstract

본 발명의 고압가스용 개폐밸브는, 하부를 관통하는 유로와, 상기 유로의 일 측에서 상부를 향해 분기되어 연장되되 상면이 개방된 개폐로가 형성된 밸브몸체; 세로로 긴 막대 형상으로 하부가 상기 개폐로 내부에 삽입 배치되되, 상부 외주면 일 측에 제1 나사산이 형성된 밸브체; 및 내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체의 상부를 수용한 상태로 상기 밸브몸체 상면에 안착되되, 내주면에 상기 제1 나사산과 대응되는 제2 나사산이 형성된 손잡이; 상기 밸브몸체의 상면과 상기 손잡이의 하면이 맞닿은 상태로 밀착되도록 고정 결합되는 밸브커버;를 포함하며, 상기 밸브체는, 상기 유로와 연통되도록 중심축을 관통한 압력분산홀을 포함하여, 상기 손잡이의 내부와 상기 유로의 가스압을 평형 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

Description

고압가스용 개폐밸브
본 발명은 고압가스 수용체의 일 측, 즉 고압가스설비의 가스 파이프 라인의 분기점이나 고압가스를 수용한 용기의 입구 등에 설치되어 외력에 의해 구동하며 가스의 개폐를 조절하는 개폐밸브에 있어서, 개폐 밸브의 양 측 압력 차이에 의해 발행하는 힘을 원천적으로 상쇄시키는 구조를 마련함으로써 적은 힘으로도 개폐 밸브를 쉽게 작동시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는, 고압가스용 개폐밸브에 관한 것이다.
고압가스는 높은 압력을 가하여 압축시킨 가스로서, 고압가스안전관리법에 의하면 상온에서의 게이지 압력이 10kgf/㎠ 이상이 되는 압축가스로서, 현재 그 압력이 10kgf/㎠ 이상인 것, 또는 35℃의 온도에서 압력이 10kgf/㎠ 이상이 되는 압축가스를 의미한다. 상기 고압가스는 고압가스설비의 가스 파이프 라인, 고압가스용기 등에 수용되며 현대 산업의 다양한 분야에서 활발히 적용되고 있다.
일반적으로 고압가스 수용체, 즉 상기 가스 파이프 라인이나 고압가스용기 등에 수용된 고압 가스를 필요에 따라 외부로 개폐하기 위한 밸브가 설치된다. 상기 밸브가 고압가스 수용체의 일 측, 즉 가스 파이프 라인의 분기점, 또는 고압가스용기의 상단 네크링(Neck-ring) 부위 등을 밀폐하며 결합된 상태의 경우, 결합된 부위는 수용체 내측의 고압과, 외측의 저압을 동시에 받게 되며, 압력의 차이에 의해 힘이 한쪽 방향으로 발생되어 상기 밸브를 압박한다. 이 상태에서 상기 고압가스 수용체 일 측의 개방을 위해 상기 밸브에 가해져야 하는 외력의 크기는, 상기한 압력의 차이에 의해 매우 커진다. 따라서 상기 밸브의 개폐 작동이 힘들어질뿐만 아니라, 이 과정에서 상기 밸브와 상기 수용체의 결합 부위의 마모가 쉽게 발생하여 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.
다시 말해, 종래에는 고압가스 유로가 형성된 밸브몸체가 고압가스 수용체의 일 측에 체결식으로 고정 설치된 상태에서, 개폐용 손잡이를 회전 조작하여 하부가 유로에 삽입 배치된 밸브체를 승하강시킴으로써 고압가스를 개폐시키는 방식으로 작용되어 왔다. 이 때 고압가스 수용체의 내부 압력이 상기 밸브와의 결합 부위에 직접적으로 작용되어, 밸브의 개방 시 손잡이의 회전 작동을 위한 토크(torque)를 증가시켜, 작업자가 밸브를 쉽게 개방하기 어려웠다.
이를 해결하기 위해, 한국등록실용신안 제20-0233081호 ‘소화약제용기용 개폐밸브’에서는, 밸브몸체의 내부에 설치되는 개폐변과 플러그에 ‘T’형 홈부를 형성하여 승하강에 따른 개폐작동시 밸브몸체의 내주면과의 마찰 면적을 최소화하여 신속, 원활하게 작동시킬 수 있는 소화약제용기용 개폐밸브에 관한 기술을 공지하였으나, 실질적으로 고압탱크 내 고압이 밸브 내에 작용하여 밸브의 개방 시, 손잡이의 작동을 위해 큰 외력이 요구되는 문제는 해결하지 못했다.
또한, 한국등록특허 제10-1748115호 ‘고압가스용 개폐밸브’는, 푸시형 핸들의 외경면과 밸브몸체의 내경면 사이에 형성된 폐쇄형 원통공간에 스프링을 삽입하여 수직식의 개폐밸브를 닫아서 가스 유출입을 차단할 때는 푸시형 핸들을 잡고 스프링을 수직 하방향으로 누른 후에 우방향 또는 좌방향으로 회전하면 밸브가 잠가지면서 X형 더블립 링의 밀봉작용으로 가스의 유출입을 차단하고, 반대로 밸브를 열고자할 경우는 푸시형 핸들을 좌방향 또는 우방향으로 회전하면 푸시형 핸들은 압축된 스프링의 탄성 복원력에 의해 자동으로 원위치까지 이동하여 밸브가 열리는 구조로, X형 더블립 링으로 축방향의 가스유출 차단성이 우수하고 밀봉내구 안전성이 높으며, 스프링에 의한 개폐작동이 용이하고, 나사에 의해 잠그는 방식에 비해 체결과정에 발생된 마모입자가 밀봉부에 유입되어 가스누출의 원인으로 작동하지 않고, 또한 푸시 타입으로 개폐작동에 걸리는 시간이 크게 줄어들어 작업성이 우수한 푸시 체결형의 수직식 개폐밸브를 개시하였다.
상기 선행기술의 경우, 밸브 오픈 시 발생하는 토크를 스프링의 탄성 복원력으로 상쇄시킴으로써 밸브 개폐를 용이하게 하였기는 하나, 구조가 복잡하고 결과적으로 압력 차이에 의해 가해지는 힘을 원천적으로 상쇄하지 못했다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고압가스의 높은 압력이 외력에 의해 구동되는 손잡이에 직접 작용되지 않도록 함으로써 조작 시 토크를 최소화하여, 적은 외력으로도 용이하게 개폐시킬 수 있는 고압가스용 개폐밸브를 제공하는 것이다.
또한, 개폐 밸브의 회전 구동에 따라 마찰되는 고압가스 수용체와 개폐 밸브 간 결합 부위의 마모를 방지하여 장기간 반복 사용 시에도 우수한 밀봉 내구성을 유지할 수 있도록 함과 동시에 개폐 밸브의 수명을 연장시키는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 고압가스용 개폐밸브는, 하부를 관통하는 유로와, 상기 유로의 일 측에서 상부를 향해 분기되어 연장되되 상면이 개방된 개폐로가 형성된 밸브몸체; 세로로 긴 막대 형상으로 하부가 상기 개폐로 내부에 삽입 배치되되, 상부 외주면 일 측에 제1 나사산이 형성된 밸브체; 및 내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체의 상부를 수용한 상태로 상기 밸브몸체 상면에 안착되되, 내주면에 상기 제1 나사산과 대응되는 제2 나사산이 형성된 손잡이; 상기 밸브몸체의 상면과 상기 손잡이의 하면이 맞닿은 상태로 밀착되도록 고정 결합되는 밸브커버;를 포함하며, 상기 밸브체는, 상기 유로와 연통되도록 중심축을 관통한 압력분산홀을 포함하여, 상기 손잡이의 내부와 상기 유로의 가스압을 평형 상태로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 밸브체는, 상부 외주면에서 외측을 향해 수평 방향으로 돌출되되, 돌출 단면에 상기 제2 나사산과 대응되는 상기 제1 나사산이 형성된 돌출부를 추가로 포함한 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 돌출부는, 상기 밸브체의 수평면 원의 중심을 기준으로 대향된 지점에서 각각 형성되어 한 쌍을 이루는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체를 수용한 상태로 상부는 상기 손잡이의 내부에 수용되며, 하부는 상기 개폐로 상부에 고정되되, 측벽 일 측에서 수직방향으로 길게 관통되어 상기 돌출부의 이동 경로를 안내하는 이동홈이 형성된 밸브 챔버;가 추가로 구비된 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 개폐로의 내주면과 상기 밸브체 외주면 사이에 구비되는 제1실링과, 상기 밸브챔버의 상부 내주면과 상기 밸브체의 상부 외주면 사이에 구비되는 제2실링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 손잡이의 하면과 상기 밸브몸체의 상면 사이에 형성된 베어링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 고압가스의 높은 압력이 외력에 의해 구동되는 손잡이에 직접 작용되지 않도록 함으로써 조작 시 토크를 최소화하여, 적은 외력으로도 용이하게 개폐시킬 수 있어 취급상 용이성을 제공한다.
또한, 개폐 밸브의 회전 구동에 따라 마찰되는 고압가스 수용체와 개폐 밸브 간 결합 부위의 마모를 방지하여 장기간 반복 사용 시에도 우수한 밀봉 내구성을 유지할 수 있도록 해 개폐 밸브의 수명을 연장시킨다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 사시단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 분해사시도.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 유로가 폐쇄된 상태가 도시된 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 유로가 개방된 상태가 도시된 단면도.
<부호의 설명>
10 : 밸브몸체
11a : 유입구
11b : 토출구
12 : 유로
14 : 개폐로
20 : 밸브체
21 : 돌출부
22 : 제1 나사산
24 : 압력분산홀
30 : 손잡이
32 : 제2 나사산
34 : 단차부
40 : 밸브챔버
42 : 이동홈
50 : 밸브커버
51 : 걸림부
60 : 제1실링
70 : 제2실링
80 : 베어링
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 사시단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 분해사시도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 고압가스용 개폐밸브는 밸브몸체(10), 밸브체(20), 손잡이(30), 밸브챔버(40) 및 밸브커버(50)를 포함한다.
상기 밸브몸체(10)는 가스 파이프 라인의 분기점, 또는 고압가스용기의 상단 네크링(Neck-ring) 부위와 연결되는 구조체로서, 상기 밸브몸체(10) 하부에는 가로 방향으로 관통 형성되어 내부에 상기 고압 가스가 흐르도록 마련된 유로(12)가 형성되고, 상기 유로(12)의 일 단 및 타 단에 각각 유입구(11a)와 토출구(11b)가 대향되도록 형성된다. 즉, 상기 유입구(11a)를 통해 상기 고압가스 수용체의 고압 가스가 상기 밸브몸체(10) 내측으로 유입되고, 상기 토출구(11b)를 통해 외측으로 토출된다.
또한, 상기 밸브 몸체(10)는, 상기 유로(12)의 일 측, 바람직하게는 길이 방향 기준 중앙 부위에서 상부를 향해 분기되어 연장되되 상면이 개방된 개폐로(14)가 형성된다. 상기 개폐로(14)는 상기 밸브체(20)의 하부가 수용되는 공간으로, 상기 밸브체(20)의 승하강에 따라 상기 유로(12)로부터 분기된 부위가 개폐된다.
상기 밸브체(20)는 세로로 긴 막대 형상으로, 하부가 상기 개폐로(14) 내부에 삽입 배치된다. 이 때 상기 밸브체(20)의 외주면 일측에는 제1 나사산(22)이 형성되는데, 상기 제1 나사산(22)은 후술할 손잡이(30)의 내주면에 형성된 제2 나사산(32)와 나사 결합되어, 상기 손잡이(30)를 회전 운동시키는 외력에 의해 승하강하며 상기 유로(12)를 개폐한다. 상기 제1 나사산(22)은, 밸브체(20)의 외주면 전체에 적용되도록 할 수 있으나, 바람직하게는 외주면 상부의 일정 부위에만 한정적으로 형성됨으로써 상기 손잡이(30) 내주면과의 결합 면적을 줄여 마찰에 의한 토크 발생을 최소화할 수 있다.
이를 위하여, 밸브체(20)의 상부 외주면에서 외측을 향해 수평 방향으로 돌출된 것으로, 돌출 단면에 상기 제1 나사산(22)이 형성된 돌출부(21)가 추가로 구비될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(21)는 돌출 단면에 형성된 제1 나사산(22)을 매개로 후술할 손잡이(30)에 실질적으로 결합된다. 상기 밸브체(20)에 상기 돌출부(21)가 형성됨으로, 상기 손잡이(30)의 상기 제2 나사산(32)과의 결합 면적을 최소화켜 나사산 결합 운동 시 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.
이 때 상기 돌출부(21)는 상부 외주면 둘레를 따라 수평 방향으로 확장된 도넛 형태, 외주선 중 둘 이상의 지점에서 수평 방향으로 돌출된 막대 돌기 형태 등 다양한 형상을 취할 수 있으며, 가장 바람직하게는 돌기 형상으로 형성되되, 돌출 지점은 상기 밸브체(20)의 수평면 원의 중심을 기준으로 대향된 지점에 서로 대칭되게 형성되어 쌍을 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 돌출부(21)에 가해지는 외력이 대칭적으로 분산되어 균형을 유지함으로써, 특정 부위에 외력이 집중되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.
핵심적으로, 상기 밸브체(20)는, 상기 유로(12)와 연통되도록 중심축이 관통된 압력분산홀(24)을 포함한다. 이를 통해 상기 유로(12)와 후술할 손잡이(30)의 내부 공간 간 압력을 평형 상태로 유지시킬 수 있는데, 이에 대한 상세한 작용은 상기 손잡이(30)의 상세한 설명과 함께 후술하기로 한다.
또한, 상기 밸브체(20)는 하부 일측에서부터 하단으로 갈수로 직경이 작아지도록 형성될 수 있다. 이는 상기 밸브체(20) 하부가 원추형으로 형성되어 상기 밸브체(20)의 승하강 시 상기 유로(12) 상에서 직경 변화에 따라 상기 유로(12)의 개폐 정도를 세밀하게 조정할 수 있으나, 상기 밸브체(20) 하부 형상은 필요에 따라 원판형 등으로 대체될 수 있으므로 이에 한정하지 않는다.
상기 손잡이(30)는 작업자에 의해 가해지는 외력을 기반으로 회전 운동하며 상기 밸브체(20)의 승강을 안내하는 구조체로서, 내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체(20)의 상부를 수용한 상태로 밸브 몸체(10)의 상면에 안착된다. 즉, 내부에 밸브체(20)의 상부 및 하부를 각각 수용한 상태로 상부에는 상기 손잡이(30)가, 하부에는 상기 밸브 몸체(10)가 각각 배치된다. 이 때 상기 손잡이(30)의 내주면에는 상기 제1 나사산(22)과 대응되는 제2 나사산(32) 형성되어, 상기 밸브체(20)의 상부와 나사 결합된다.
이러한 상기 손잡이(30)는 외력에 의해 중심축을 기준으로 회전하며, 상기 밸브체(20)의 승하강 운동을 제1 나사산(22)와 상기 제 2 나사산(32)간의 나사산 결합을 통해 제어한다.
추가적으로, 상기 손잡이(30)는 상기 밸브 몸체(10)와 맞닿는 하면의 면적을 증가시키기 위하여 하단 둘레를 따라 수평방향으로 돌출 확장된 단차부(34)가 형성되도록 할 수 있다. 상기 단차부(34)가 형성됨에 따라, 상기 손잡이(30)는 밸브커버(50)와 안정적으로 결합되는바, 이는 밸브커버(50)의 상세한 설명과 함께 후술하기로 한다.
밸브커버(50)는, 상기 밸브몸체(10)의 상부에서 상기 손잡이(30)가 수직방향 유동없이 회전될 수 있도록 상기 밸브몸체(10)와 상기 손잡이(30)를 밀착 결합시키는 것으로, 전체적으로 너트 또는 플랜지 형상으로 구비되어 상부 및 하부 내주면에 상기 손잡이(30)의 하부 및 상기 밸브 몸체(10)의 상부를 각각 삽입한 상태에서 손잡이(30) 및 상기 밸브 몸체(10)와 일체로 결합된다.
보다 상세히 설명하면, 상기 밸브커버(50)는, 내부가 중공된 너트 형상이되, 상단에는 상기 손잡이(20) 하단에서 수평방향으로 돌출 연장된 상기 단차부(34)를 걸림고정시키도록 내부를 향해 절곡 연장된 걸림부(51)가 형성되고, 하부 내주면에는 상기 밸브 몸체(10)의 상부 외주면에 형성된 나사산과 대응되는 나사산이 형성되어, 상기 걸림부(51)가 상기 단차부(34)를 걸림 결합시킨 상태로 하부에서 상기 밸브 몸체(10)와 나사 결합됨으로써 상기 손잡이(20)의 하면과 상기 밸브 몸체(10)의 상면이 맞닿은 상태로 밀착 고정될 수 있도록 한다. 이 때, 상하방향 여유 공간이 없는 상태로 내부에서 회전운동하는 상기 손잡이(20)에 가해질 수 있는 면접촉에 의한 마찰을 최소화하기 위하여, 단차부(34) 상면과 상기 걸림부(51)의 하면 사이와, 상기 단차부(34) 하면과 상기 밸브몸체(10) 상면 사이의 재질을 마찰에 자유로운 재질로 형성하거나, 바람직하게는 해당 부위에 마찰을 기계적으로 상쇄시키는 베어링(80)이 형성될 수 있다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 유로가 폐쇄된 상태가 도시된 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고압가스용 개폐밸브의 유로가 개방된 상태가 도시된 단면도이다.
도 3과 도 4를 참조하여 상술한 구성을 포함하는 본 발명의 고압가스용 개폐밸브의 실시예를 설명하면, 상기 밸브체(20) 하부가 상기 개폐로(14)에 삽입된 상태로 유로(12)의 흐름을 개방 또는 폐쇄시킴으로써 고압가스의 개폐를 제어함에 있어서, 기본적으로 상기 손잡이(30)의 회전 운동에 따라 상기 손잡이(30)의 내주면에 형성된 제2 나사산(32)과 상기 밸브체(20)의 돌출부(21) 끝단에 형성된 상기 제1 나사산(22) 간 나사결합에 의해 상기 밸브체(20)가 상하 운동을 함으로써 구동된다.
본 발명의 가장 핵심적인 해결과제인 손잡이(30)에 가해지는 토크 최소화를 상술한 구성들의 구조적 특징을 통해 구현하는 원리를 설명하면, 먼저, 유입구(11a) 측 유로(12)에서 밸브체(20) 측으로 가해지는 압력은 상기 압력분산홀(24)을 통해 손잡이 내부 공간으로 분산되어, 밸브체(20)에 고압이 집중되지 않는 구조가 마련된다. 이 때 압력은 손잡이(30)에 작용될 수 있는데, 상기 손잡이(30)는 밸브커버(50)에 의해 밸브몸체(10)와 물리적으로 고정된 상태이므로, 상기 압력이 집중되는 부위는 실질적으로 밸브 커버(50)와 상기 손잡이(30) 및 상기 벨브몸체(10)의 결합 부위일 것이다. 다만 해당 결합 부위는 상하 유동이 없도록 밀착 고정되어 있는 상태로 마찰력을 최소화할 수 있는 재질이 적용되거나 또는 베어링(80)이 포함되어 있어, 가스압에 의한 압력이 상쇄되어 토크가 최소화된다.
상술한 구성만으로도 본 발명의 목적을 해결할 수 있을 것이나, 상술한 가스압을 보다 효율적으로 분산시킴과 동시에 상기 밸브체(20)의 공회전을 방지하여 손잡이(30)의 회전 운동 효율을 극대화하기 위하여, 본 발명의 고압가스용 개폐밸브는 밸브 챔버(40)를 추가로 포함할 수 있다.
밸브챔버(40)는 내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체(20)를 수용하되 측벽 일 측에서 수직방향으로 길게 관통되어 돌출부(21)가 삽입된 상태로 상하이동될 수 있는 공간을 마련한 이동홈을 형성하여 상기 돌출부(21)의 수직 방향 이동 경로를 안내함으로써 밸브체(20)의 공회전을 차단시킨다. 또한, 하부가 상기 개폐로(14) 상부와 기밀상태를 유지하며 연통되도록 고정되되 상부는 상기 손잡이(30) 내부에 수용 배치됨으로써, 유로(12)로부터 가해지는 가스압이 상기 손잡이(30) 내부로 분산되지 않도록 밀폐 구획된 공간을 마련하여 상기 손잡이(30)에 가해지는 압력을 구조적으로 차단해 손잡이(30) 조작을 위한 힘의 양을 획기적으로 감소시킨다.
보다 상세히 설명하면, 상기 밸브 챔버(40)는, 도면에 도시된 바와 같이 내부에 밸브체(20)를 수용한 상태로 하부 외주면에 나사산이 형성되어 상기 밸브 몸체(10)의 상기 개폐로(14) 상부 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합되고, 상면이 폐쇄된 상태로 상부는 상기 손잡이(30)의 내부에 수용된다. 상기 밸브 챔버(40)가 추가로 구비됨에 따라 상기 개폐밸브에 적용되는 가스압의 경로를 설명하면, 상기 유로(12)에 수용된 고압가스에 의해 발생되는 가스압은, 상기 밸브체(20)의 압력분산홀(24)을 통해 상기 밸브 챔버(40) 상측 내부 공간으로 분산되어 밸브 챔버(40)에 압력이 가해진다. 다만 상기 밸브 챔버(40)는 상기 밸브 몸체(10)와 나사 결합된 상태이므로, 결론적으로 압력은 밸브 챔버(40) 하부 외주면의 나사산과 밸브 몸체(10)의 상기 개폐로(14) 상부 내주면에 형성된 나사산 간 나사 결합 부위에 집중되며 상기 손잡이(30) 측으로 분산되지 않는다. 이를 통해 상기 밸브체(20) 및 손잡이(30)에는 압력이 가해지지 않는 구조가 마련되어, 손잡이(30) 회전을 위해 요구되는 외력의 양은 두드러지게 감소된다.
이 때 상기 밸브 챔버(40) 외부로 가스압이 유출되지 않도록 하기 위하여, 제1,2 실링(60, 70)이 형성되는바, 상기 제1 실링(60)은 상기 개폐로(14)의 하부측 내주면(즉, 상기 밸브 챔버(40)와의 나사 결합하는 나사산이 형성된 부위를 기준으로 하부)과 상기 밸브체 외주면 사이에 구비되고, 제2 실링(70)은 상기 밸브 챔버(40)의 상부측 내주면(즉, 상기 이동홈이 형성된 부위를 기준으로 상부)과 상기 밸브체(20)의 상부 외주면 사이에 구비된다.
상기 밸브 챔버(40)의 이동홈(42)과 상기 밸브체(20)의 돌출부(21)간 결합에 의한 작용을 보다 상세히 설명하면, 상기 돌출부(21)는 상기 이동홈(42)에 삽입된 상태로 제1 나사산(22)와 상기 제2 나사산(32)에 의해 상기 손잡이(30)와 결합되어, 상기 손잡이(30)가 중심축을 기준으로 회전함에 따라 공회전하는 일이 발생되지 않고 상기 이동홈(42)을 따라 승하강 운동만 하게 된다. 이를 통해 밸브체(20)의 공회전에 의한 작동불량 등의 문제 발생을 방지할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

  1. 하부를 관통하는 유로와, 상기 유로의 일 측에서 상부를 향해 분기되어 연장되되 상면이 개방된 개폐로가 형성된 밸브몸체;
    세로로 긴 막대 형상으로 하부가 상기 개폐로 내부에 삽입 배치되되, 상부 외주면 일 측에 제1 나사산이 형성된 밸브체; 및
    내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체의 상부를 수용한 상태로 상기 밸브몸체 상면에 안착되되, 내주면에 상기 제1 나사산과 대응되는 제2 나사산이 형성된 손잡이;
    상기 밸브몸체의 상면과 상기 손잡이의 하면이 맞닿은 상태로 밀착되도록 고정 결합되는 밸브커버;를 포함하며,
    상기 밸브체는,
    상기 유로와 연통되도록 중심축을 관통한 압력분산홀을 포함하여, 상기 손잡이의 내부와 상기 유로의 가스압을 평형 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브체는,
    상부 외주면에서 외측을 향해 수평 방향으로 돌출되되, 돌출 단면에 상기 제2 나사산과 대응되는 상기 제1 나사산이 형성된 돌출부를 추가로 포함한 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    상기 밸브체의 수평면 원의 중심을 기준으로 대향된 지점에서 각각 형성되어 한 쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    내부가 중공되고 상면은 폐쇄된 통형으로, 내부에 상기 밸브체를 수용한 상태로 상부는 상기 손잡이의 내부에 수용되며, 하부는 상기 개폐로 상부에 고정되되, 측벽 일 측에서 수직방향으로 길게 관통되어 상기 돌출부의 이동 경로를 안내하는 이동홈이 형성된 밸브 챔버;가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 개폐로의 내주면과 상기 밸브체 외주면 사이에 구비되는 제1실링과,
    상기 밸브챔버의 상부 내주면과 상기 밸브체의 상부 외주면 사이에 구비되는 제2실링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 손잡이의 하면과 상기 밸브몸체의 상면 사이에 형성된 베어링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스용 개폐밸브.
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