KR100750270B1 - 자기제어식 체크밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 최소한의 유동저항으로, 도관(2)에서의 자동적인 일방향 유동을 이루기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 영향을 받지 않는 위치에서 도관을 폐쇄하는 일방향 밸브(1)는, 유연한 탄성 재료이며, 도관의 내면에 밀착된 상태로 배치되고 도관내에서 종방향/원주방향 연장부를 갖는 외면의 하나 이상의 부분에 의해 도관의 내주를 따라 부분적으로 고정되어 있다. 매체의 압력이 도관내에서 한 방향으로 작용하는 경우, 상기 매체의 압력이 도관의 내면에 대한 일방향 밸브의 비고정부를 가압한다는 사실에 의해, 어떠한 유동도 차단됨으로써, 완전히 밀착된 요소가 형성된다. 반대로, 상기 매체의 압력이 반대 방향으로 작용하는 경우, 일방향 밸브의 비고정부가 붕괴되어, 압력의 크기에 따른 유동이 무시할 수 있는 저항으로 흐르게 된다.

Description

일방향 유동을 이루기 위한 방법 및 장치{METHOD AND ARRANGEMENT TO ACCOMPLISH A ONE-WAY FLOW}

본 발명은, 최소한의 유동저항으로, 도관에서의 자동적인 일방향 유동을 이루기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

현존하는 자동식 일방향형 체크밸브는 틸팅게이트(tilting gate)와, 볼(ball), 고무 다이어프램(rubber diaphragm), 또는 부양체(floating body)를 가지는 체크밸브에 의해 조절된다. 일반적으로 상기 모든 체크밸브들이 장착되어 있는 도관에는 크거나 작은 유동저항이 발생한다. 또한, 크거나 작은 정도의 유동저항은 폐쇄(clogging)에 관련된 문제를 일으킨다. 요구되는 품질은 종종 신뢰성이기 때문에, 이것은 다른 해결책을 필요로 한다.

특히, 도관 내부에 장착하도록 설계된 체크밸브는 큰 유동저항을 일으킨다. 도관이 가압되면, 펌프의 용량과 때로는 도관의 외부 치수들은 충분한 기능성을 이루도록 수정되어야만 한다. 이 때문에, 이러한 형태의 체크밸브는 상당한 이점이 있다고 해도, 실제로 잘 사용되지 않는다. 체크밸브들은 무시할 수 있는 유동저항을 가지지만, 그것들은 웰(well) 또는 체임버를 가지고 있고, 그 자체가 고가이고 현존 도관들에 장착하기에 비용이 많이 든다.

따라서, 본 발명의 목적은, 단순하면서도 신뢰성있는 방법 및 수단을 제공하여, 무시할 수 있는 값 이상의 유동저항을 일으키지 않고 자동식 일방향 유동이 이루어질 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 조립체에 관한 어떤 재설계나 치수 변경없이, 현존하는 도관에 사용할 수 있는 그러한 일방향 밸브의 개선된 장치를 만드는 것이다.

본 발명에 따르면, 영향을 받지 않는 상태에서 도관을 폐쇄하는 일방향 밸브는, 유연한 탄성재료이고, 도관의 내면에 밀착된 상태에서 배치된다. 일방향 밸브는 도관내에서 도관의 길이방향 및 원주방향으로 연장되어 있으며 이러한 연장되어 있는 부분의 하나 이상의 부분에 의해 도관의 내주를 따라 부분적으로 고정되어 있고, 이런 식으로, 매체로부터의 압력이 도관내에서 제 1방향으로 인가된 경우에는 도관의 내면에 대한 일방향 밸브의 비고정부를 가압하는 매체의 압력으로 인해 발생가능한 유동이 차단된다. 따라서, 완전히 밀착된 요소가 형성된다. 반대 방향으로 흐르는 매체의 압력 영향하에서는, 일방향 밸브의 비고정부가 붕괴되거나 접혀져(collapse/fold), 압력의 크기에 따른 유동이 무시할 수 있는 저항으로 흐르게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 일방향 밸브의 부분 고정은 도관 내주의 절반 이하를 따라 행해져, 일방향 밸브는 유동의 압력에 따라, 유동이 허용될 때 도관 내면과 다소 접촉하게 될 것이다. 이러한 특징에 의해, 최대 유동에서 일방향 밸브는 도관의 내면상에 완전하게 접혀져, 도관에서의 반경방향 신장이 거의 무시할 정도로 된다.

본 발명의 더 바람직한 실시예에 따르면, 일방향 밸브는 영향을 받지 않을 때, 일방향 밸브가 도관을 완전하게 폐쇄하는 그것의 비변형 위치로 되돌아가게 하는 고유의 탄성을 갖도록 설계된다. 이 특징은 재료 자체가 "고유 복원 스프링(inherent return spring)"을 가지는 것을 의미하며, 이것은 유동의 부족으로 밸브를 폐쇄하여 차단된 방향으로 "적은 유동(minor flow)"을 일으키지 않는다.

더 바람직한 실시예에서, 부분적으로 고정된 영역 또는 영역들에서의 일방향 밸브는 일방향 밸브의 전체 길이를 따라 도관의 내부에 고정된다. 이는 일방향 밸브가 접힌 형상의 일방향 밸브의 전체 범위에 상응하는 표면에 부착될 것이라는 이점을 주고, 이것은 일방향 밸브와 도관 사이의 접착 강도가 도관의 유동에 의해 강화된다는 것을 차례로 의미한다.

본 발명은 이하 첨부 도면에 도시된 실시예를 참조하여 보다 면밀히 설명될 것이다.

도 1a는 본 발명의 방법 및 수단을 이루기 위한 일방향 밸브를 가지는 도관부의 종단면도;

도 1b는 도 1a에 상응하는 도관부의 Ib-Ib선 횡단면도;

도 2a는 도 1a에 상응하는 도관부이지만, 도관부에 충만한 유동이 흐른다는 점이 다른 도면;

도 2b는, 각각, 도 1a와 도 2a 사이에서와 같은 동일한 차이점을 가진, 즉, 각각, 유동이 없는 경우와 충만한 유동인 경우를 나타내는, 도 2a에 도시된 도관부의 IIb-IIb선 횡단면도;

도 3a는 제한된 유동이 흐르는, 도 1a와 도 2a에 상응하는 도관부를 나타내는 도면;

도 3b는 상기 제한된 유동에서, 도 2b에 상응하는 IIIb-IIIb선 횡단면도;

도 4는, 반대 방향, 즉, 차단된 방향의 압력에서, 각각 도 1a, 도 2a, 및 도 3a에 상응하는 도관부를 나타내는 도면;

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는, 도 1a∼도 4와 유사한 도관부의 종단면도; 및

도 5b는 도 5a의 횡단면도이다.

도 1a에는, 본 발명의 방법을 수행하도록 의도된, 일방향 밸브 장치(1)의 종단면도가 도시되어 있다. 일방향 밸브 장치(1)는 도관(2)에 위치하고, 적절한 방법, 예를 들면, 접착제에 의해 부착된다. 도관(2)은 종래의 설계일 수 있고, 예견할 수 있는 최소로부터 최대까지의 재료 두께를 갖는 임의의 재료로 제조될 수 있으며, 그 직경은 용도에 적합하다. 본 도면에서, 도관(2)과 일방향 밸브(1)는 설계될 수 있는 하수(sewage) 등의 어떠한 매체에 의해서도 영향을 받지 않는 조건에서 도시되어 있다. 또한, 적용되는 압력의 방향과 관계없이, 도관(2)의 방향을 향하는 일방향 밸브(1)의 표면은 도 1a에 도시된 바와 같은 도관의 투영에서 본 경사가 취해지면 35°±10°의 각도로 경사져 있는 것으로 도시되어 있다. 그 경사의 목적은, 압력의 방향에서 체크밸브의 개방을 용이하게 하여 그러한 개방을 가능하게 함과 아울러, 그 경사는 폐쇄된 방향으로의 유동의 돌파가 본질적으로 차단되는 효과를 가진다.

그 이유를 명백하게 하기 위해, 도 1b는 일방향 밸브(1)의 외주가 도관(2)의 내면과 완전히 접촉하고 있는 것을 나타낸다. 이는 일방향 밸브(1)가 도 1a에 도시된 바와 같이, 일방향 밸브(1)의 원래 형태를 탄성적으로 유지하도록 하는 부품(도시되지 않음)을 제조시에 가지게 하는 강제적인 방법으로 이루어질 수 있다.
오해를 피하기 위해, 도 2a는, 도시된 실시예에 따라, 일방향 밸브(1)가 어떻게 최대 유동(full flow)에서 접히고 도관(2) 내면의 절반을 따라 위치하는지를 나타낸다. 도관 재료의 두께가 일방향 밸브 재료의 두께와 동일한 것으로 보이는 바와 같이, 일방향 밸브(1) 재료의 두께에 대한 치수는 도면에서 일반적으로 과장되어 있다. 이는 실제의 경우가 아니라, 다른 유동에서의 일방향 밸브의 변형을 분명히 나타내기 위해 일부러 과장한 것이다. 이후, 도 2b는 이 경우에 최대 유동에서, 도 1b와 유사한, 도관(2)과 일방향 밸브(1)의 횡단면을 나타낸다.

물론, 체크밸브(1)는 매체의 압력 크기와 관계없이 다소 기능을 할 것이다. 이는 도 3a 및 도 3b에 각각 도시되어 있다. 매우 낮은 유동저항에 더해, 도관(2)의 일방향 밸브(1)가 물 10㎜의 압력에 대해 개방될 수 있지만, 반대 방향으로는 몇 미터의 수압을 차단할 수 있다고 말할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에는, 각각, 매체가 적당한 유동으로 흐르는 도관부가 도시되어 있고, 특히, 도 3b에는 일정한 밸브의 요소가 그러한 유동에서 부분적으로 붕괴되어 있다. 동시에 상기 도면들은 폐쇄위치로부터 최대 압력에 따른 최대 유동이 가해질 때 일방향 밸브의 완전 붕괴/접힘까지의 연속적인 이동과 관련한 매체 상태를 나타낸다.

도 4는 매체 압력이 반대 방향, 즉, 폐쇄 방향으로 가해질 때의 일방향 밸브의 기능을 나타내는 상기 도면들과 유사한 방식을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 일방향 밸브(1)의 다이어프램부(3)는 압력의 영향하에서 부풀려진다. 특히, 이러한 폐쇄 위치에서 도관에 있는 매체의 압력은, 매체의 압력이 증가함에 따라 밀봉효과가 증가할 것이라는 분명한 효과를 가질 것이다.

마지막으로, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내고, 상기 밸브와 동일한 기능을 가진 일방향 밸브(1)는 다소 다른 구성으로 이루어져 있다. 경사를 갖는 상기 언급된 대체예와 대조적으로, 이러한 경우에 일방향 밸브(1)는 단면으로 보아 다소 V자 형태이므로, 두 개의 다른 경사를 가진다. 이는, 이러한 경우의 일방향 밸브(1)가, 도 1a 내지 도 4에 대해 설명된 기능에 상응하는 기능을 이루기 위해, 접촉부(contact)(4)의 두 직선을 따라 도관(2)의 내면에 고정되어 있다는 것을 의미한다. 그러나, 체크밸브의 기능은, 상기 목적 및 이점의 달성이 대부분 손상되지 않게 하는 동시에, 대부분 동일하다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 최소한의 유동저항으로 도관(2)에서의 자기제어된 일방향 유동을 이루기 위한 자기제어식 체크밸브 장치로서, 일방향 밸브(1)를 포함하고, 상기 일방향 밸브는 그 양쪽이 동일 압력인 경우에 도관(2)을 폐쇄하고, 상기 일방향 밸브(1)는 도관에서 밀착된 상태에서 배치되고 도관내에서 도관의 길이방향 및 원주방향으로 연장되어 있으며 이러한 연장되어 있는 부분의 하나 이상의 부분에 의해 도관(2)의 내면을 따라 부분적으로 고정되어 있으며, 매체로부터의 압력이 상기 압력의 제 1방향으로 작용하는 경우에, 제 1방향으로의 유동을 폐쇄하여 일방향 밸브에 의해 완전히 밀착된 요소를 형성하고, 매체의 압력이 반대 방향으로 작용하는 경우에, 압력의 크기에 따라 최대 유동을 허용하는 자기제어식 체크밸브 장치에 있어서:

   매체의 압력이 도관의 내부에 작용하는 상기 일방향 밸브(1)의 표면은 상기 도관에 대하여 35°±10°의 경사를 가져서 특히 작은 압력 차이로 기능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 일방향 밸브(1)는 도관(2)의 원주의 절반 이하를 따라 부분적으로 고정되어, 유동이 허용될 때 상기 일방향 밸브(1)는 넓거나 좁은 범위에서 유동의 압력에 따라 도관의 내면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 일방향 밸브(1)는 고유의 탄성으로 인해, 영향을 받지 않고 비변형 위치로 자동으로 되돌아 가도록 설계되어, 그 위치에서 상기 도관(2)은 일방향 밸브의 위치로 인해 완전히 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 일방향 밸브(1)는 부분적인 고정부(들) 영역에서 일방향 밸브(1)의 전체 길이를 따라 도관(2)의 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 6항에 있어서, 상기 일방향 밸브(1)는 접착제에 의해 상기 도관(2)의 내부에 부착되는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.
12. 제 5항에 있어서, 상기 일방향 밸브(1)는 하수에 수용되는 것을 특징으로 하는 자기제어식 체크밸브 장치.

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