KR100903660B1 - 다이어프램 및 그 제조 방법 그리고 그것을 갖는다이어프램 밸브 - Google Patents

다이어프램 및 그 제조 방법 그리고 그것을 갖는다이어프램 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이어프램 밸브에 관한 것으로, 본 발명의 다이어프램 밸브는 중앙밸브홀을 갖는 바디; 상기 중앙밸브홀을 개폐하기 위한 다이어프램; 및 상기 다이어프램이 상기 중앙밸브홀을 개폐할 수 있도록 상기 다이어프램을 상하로 이동시키기 위한 작동부를 포함하되; 상기 다이어프램은 적어도 2개의 겹(층)(layer)으로 이루어지는 맴브레인(membrane)부를 포함한다.
다이어프램, 밸브, 맴브레인

Description

다이어프램 및 그 제조 방법 그리고 그것을 갖는 다이어프램 밸브{diaphragm, manufacturing method thereof, diaphragm valve having the same}
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램 밸브의 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램 밸브의 분리 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6g는 다이어프램의 제작 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 밸브 바디
200 : 다이어프램
300 : 축
400 : 작동부
본 발명은 다이어프램 밸브에 관한 것이다.
현재, 반도체 제조 설비의 배관 라인, 식품 제조 설비의 배관 라인 또는 화학 약품 제조 설비의 배관 라인에서는 내열성, 내약품성, 성형성이 우수하고 낮은 신축성을 갖는 불포화 폴리에스테르 조성물 다시 말하면, 불소계 수지제로 이루어지는 배관이 널리 사용되고 있으며, 이러한 배관에는 다이어프램 밸브가 많이 사용된다.
다이어프램 밸브는 축에 연결된 다이어프램이 업/다운되면서 중앙밸브홀을 개폐하게 되는데, 다이어프램은 금속제와 수지제 2 종류가 있으며, 금속제 다이어프램은 제작 (용접 작업이 필수적임)과정이 복잡하고, 내약품성 등이 떨어지는 단점이 있어서 수지제 다이어프램이 널리 사용된다.
그러나, 수지제 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브는 중앙밸브홀을 개폐하기 위한 동작을 반복적으로 수행하다 보면, 압력 및 온도로 인하여 다이어프램의 얇은 박막이 파열(찢어짐)되는 등의 내구성 즉 수명이 짧은 취약점을 갖고 있다.
본 발명은 내구성이 뛰어난 다이어프램 및 그 다이어프램의 제조방법 그리고 그 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다이어프램은 밸브의 중앙밸브홀 보다 큰 직경을 갖으며, 상기 중앙밸브홀을 개폐하는 중앙밸브홀 폐쇄부; 및 상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 적어도 2개의 겹(층)(layer)으로 이루어지는 맴브레인(membrane)부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다이어프램은 상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 후단으로부터 일체로 연장되어 형성되는 그리고 작동부와 연결을 위한 체결부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 맴브레인부에서 한 겹의 두께는 0.3mm-0.6mm 범위를 갖는 것이 바람직하다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다이어프램의 제조 방법은 로드형상의 수지 소재를 준비하여 척에 고정하는 단계; 체결부에 해당되는 외주면을 절삭 가공하고, 맴브레인부에 해당되는 2개의 층을 각각 절삭 가공하며, 중앙밸브홀 폐쇄부를 가공하기 위해 절단 한 후, 별도의 지그를 사용하여 체결부를 척에 고정한 다음 중앙밸브홀 폐쇄부를 절삭 가공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다이어프램 밸브는 중앙밸브홀을 갖는 바디; 상기 중앙밸브홀을 개폐하기 위한 다이어프램; 및 상기 다이어프램이 상기 중앙밸브홀을 개폐할 수 있도록 상기 다이어프램을 상하로 이동시키기 위한 작동부를 포함하되; 상기 다이어프램은 적어도 2개의 겹(층)(layer)으로 이루어지는 맴브레인(membrane)부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 바디는 상기 유체 통로를 이루는 유체 유입구와 유체 유출구 그리고 중앙밸브홀과 상기 다이어프램의 맴브레인부 가장자리가 놓여지는 제1지지면을 갖는 하부 본체부; 상기 하부 본체부의 상부에 결합되며, 상기 제1지지면과 대응되고 상기 맴브레인부의 가장자리를 눌러주는 제2지지면을 갖는 상부 본체부; 상기 상부 본체부에 설치되며, 일단은 상기 작동부와 연결되 고 타단은 상기 다이어프램에 연결되는 축을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다이어프램은 상기 중앙밸브홀 보다 큰 직경을 갖으며, 상기 맴브레인부가 측면 테두리로부터 일체로 연장되어 형성되는 중앙밸브홀 폐쇄부; 및 상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 후단으로부터 일체로 연장되어 형성되는 그리고 상기 상부 본체부의 축과 연결되는 체결부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다이어프램은 수지제로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1지지면과 상기 제2지지면 중 어느 하나의 면에는 환형의 돌기가 형성되고, 다른 하나의 면에는 상기 환형의 돌기에 의해 눌러지는 상기 맴브레인부의 가장자리가 끼워지는 환형의 홈이 형성되어, 상기 맴브레인부의 가장자리는 상기 제1지지면과 상기 제2지지면 사이에 기밀하게 지지된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 맴브레인부에서 한 겹의 두께는 0.3mm-0.6mm이다.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 다이어프램 밸브를 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 다이어프램 밸브(10)는 밸브 바디(100), 다이어프램(200), 축(300), 작동부(400)를 포함한다.
밸브 바디(100)는 하부 본체부(110)와 상부 본체부(120)로 구성된다. 하부 본체부(110)는 유체 통로를 이루는 유체 유입구(112)와 유체 유출구(114) 그리고 유체 유입구(112)와 유체 유출구(114)가 연결되는 중앙밸브홀(116)을 포함한다. 중앙밸브홀(116)은 상부에 다이어프램(200)이 위치되고, 다이어프램(200)에 의해 개폐된다. 유체 유입구(112)와 유체 유출구(114)는 하부 본체부(110)의 양측에 위치되는데, 대략 L 자형으로 이루어진다. 하부 본체부(110)는 상면에 다이어프램(200)의 맴브레인부 가장자리가 놓여지는 제1지지면(118)을 갖는다. 또한, 유체 유입구(112)와 유체 유출구(114)는 배관을 접속 연결하기 위한 배관 접속 체결부 구조(fitting structure)가 형성되어 있다.
상부 본체부(120)는 하부 본체부(110)의 상부에 다수의 볼트(미도시됨)들에 의해 결합된다. 상부 본체부(120)와 하부 본체부(110) 사이에는 다이어프램(200)이 배치된다. 상부 본체부(120)는 제1지지면(118)과 대응되는 일면에 제1지지면(118)에 놓여진 다이어프램(200)의 맴브레인부(230) 가장자리를 눌러주는 제2지지 면(128)을 갖는다. 다이어프램(200)은 맴브레인부(230) 가장자리가 제1지지면(118)과 제2지지면(128) 사이에 끼워져서 고정된다. 상부 본체부(120)와 하부 본체부(110)는 제1지지면(118)과 제2지지면(128)에 다이어프램(200)의 맴브레인부(230) 가장자리가 보다 기밀하게 결합될 수 있도록 환형의 돌기(128a)와 환형의 홈(118a)을 갖는다. 제1지지면(118)에는 환형의 홈(118a)이 형성되고, 제2지지면(128)에는 제1지지면(118)에 형성된 환형의 홈(118a)에 끼워질 수 있는 환형의 돌기(128a)가 형성된다. 이처럼, 다이어프램(200)은 맴브레인부(230) 가장자리가 제1지지면(118)과 제2지지면(128) 사이에 보다 기밀하게 결합될 수 있는 것이다.
상부 본체부(120)에는 축(300)이 수직하게 설치된다. 축(300)은 상부 본체부(120)를 관통하여 설치되며, 축(300)의 상단은 수동 핸들과 같은 작동부(400)와 연결되고, 하단은 다이어프램(200)의 체결부(214)와 연결된다.
수동 핸들과 같은 작동부(400)는 상부에 투명 캡(420)을 포함한다. 투명 캡(420)은 이물질 등에 의한 오염방지를 위한 것으로, 이 투명 캡(420)은 직접 인쇄 또는 스티커 등을 이용하여 눈에 잘 보이도록 적색 또는 청색으로 밸브의 개폐 방향을 표시하는 표시를 용이하게 할 수 있다. 작동부(400)는 축(300)에 의해 다이어프램(200)과 연결되어 있다. 따라서, 다이어프램(200)은 작동부(400)의 회전에 의해 개폐 동작(상하 이동)되어 유체 통로를 통과하는 유체의 유량을 제어하게 된다. 상부 본체부(120)(작동부 포함)는 수동식 핸들 이외에도 전동식, 공압식, 전자식으로 작동되는 다양한 장치들 중 하나가 사용될 수도 있다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 다이어프램(200)은 중앙밸브홀 폐쇄부(212)와 체결부(214)로 이루어지는 중앙 몸통(210)과, 중앙 몸통(210)으로부터 외측으로 연장되어 형성되는 맴브레인부(230)를 포함한다. 다이어프램(200)은 테프론(Teflon) 소재인 로드를 선반 가공을 통해 일체형으로 이루어지는 것이 특징이다.
중앙 몸통(210)의 아래에 해당되는 중앙밸브홀 폐쇄부(212)는 유체 유입구(112)와 유체 유출구(114)를 연결하는 중앙밸브홀(116)을 개폐하는 부분으로써, 밸브의 중앙밸브홀(116)보다 큰 직경을 갖는 원통형상으로 이루어지며, 중앙밸브홀(116)과 마주하는 저면은 테이퍼져 있다. 중앙 몸통(210)의 위에 해당되는 체결부(214)는 축(300)과 연결되는 부분으로, 축(300)의 숫나사부(310)가 체결되는 암나사부(216)가 형성되어 있다. 물론, 체결부(214)는 암나사부가 아니라 숫나사부로 가공될 수 있으며, 이 경우에는 축에는 암나사부가 제공되어야 할 것이다.
다이어프램(200)의 소재인 테프론은 고순도의 약품을 유통시키기 위한 배관 설비 즉, 반도체 설비, 화학 및 식음료 제조 설비의 배관 설비 등에 적합하다. 상술한 불소수지인 테프론은 PTFE(Poly Tetra Fluore Ethylene), FEP(Flourinated Ethylene Prophylene), PFA(Per Fluore Alkoxy) 등과 같이 여러 형태가 있으며, 화학적, 전기적, 기계적으로 안정하여 화학, 전기, 기계, 의료 분야의 배관 설비에 널리 사용된다.
본 발명에서 가장 중요한 특징은 다이어프램(200)의 맴브레인부(230)가 2개의 층(겹)(layer)(232,234)으로 이루어진다는데 있으며, 이 맴브레인부(230)는 중앙 몸통(210)으로부터 일체로 연장되게 형성된다. 다이어프램(200)은 싱글 타입이 아니라 더블 타입의 층(232,234)을 갖는 것으로, 맴브레인부(230)의 아래 위 두 층(232,234) 모두 0.3mm-0.6mm의 두께를 갖는 것이 바람직하며, 두 층 사이에는 아주 작은 간격이 제공된다.
이처럼, 더블 타입의 층으로 이루어지는 맴브레인부(230)는 압력 및 온도에 따른 사용 중 파열, 리크(leak) 우려를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압력을 받아 파열된다 하더라도 나머지 하나의 층에 의해 공정 에러를 예방할 수 있고, 싱글 구조보다 사용 수명을 연장시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 특히, 맴브레인부(230)는 중앙 몸통(210)으로부터 일체형으로 이루어져 있기 때문에 인위적인 체결 또는 접합 방식에 의해 연결되는 것에 비해 내구성이 뛰어나다.
밸브 바디(100)와 축(300) 그리고 작동부(400) 등은 불소 수지인 테프론 특히 PFA 및 PVDF를 이용하여 사출 성형되고, 다이어프램(200)은 PTFE를 이용하여 선반 가공을 통해 일체형으로 만들어진다.
도 6a 내지 도 6g는 선반 가공을 통한 다이어프램의 제작 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.
도 6a를 참조하면, 로드형상의 테프론 소재를 준비하여 척(20)에 고정한다. 도 6b에서와 같이, 선반 공구인 바이트를 사용하여 체결부(214)의 외주면에 해당되는 외경을 1차 가공한 후, 체결부(214)의 외주면을 절삭 가공한다. 이때, 체결부(214)에 암나사부(216)도 절삭 가공한다. 체결부(214) 가공이 완료되면, 날카로운 바이트를 사용하여 맴브레인부(230)의 첫 번째 층(232)을 가공한 다음, 두 번째 층(234)을 연속 가공한다(도 6c 및 도 6d 참조). 맴브레인부(230)의 2개 층이 모두 가공되면, 중앙밸브홀 폐쇄부(212)에 해당되는 부분을 가공하기 위해 절단한다. 도 6e에는 점선으로 절단면이 표시되어 있다. 도 6e에 표시된 점선을 따라 절단 한 후에는 별도의 지그(30)를 척(20)에 장착하고, 그 지그(30)에 체결부(214)의 암나사부(216)를 이용하여 고정한다(도 6f). 그리고 도 6g에 도시된 바와 같이, 중앙밸브홀 폐쇄부(212)를 절삭 가공하면 더블 층의 맴브레인부(230)가 일체형으로 이루어지는 다이어프램(200)이 완성된다. 상술한 바와 같이, 더블 층의 맴브레인부(230)를 갖는 일체형의 다이어프램(200)을 제작하기 위해서는 선반 가공 방식이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 다이어프램 밸브와 다이어프램은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 맴브레인부가 복수의 층으로 이루어지기 때문에 파열, 리크 우려를 감소시킬 수 있고 사용 수명이 길다. 또한, 본 발명은 다이어프램이 일체형으로 제작되기 때문에 내구성이 뛰어나다.

Claims (10)

  1. 밸브에 사용되는 다이어프램에 있어서:
    밸브의 중앙밸브홀보다 큰 직경을 갖으며, 상기 중앙밸브홀을 개폐하는 중앙밸브홀 폐쇄부;
    상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 가장자리로부터 연장되어 형성되는 적어도 2개의 겹(층)(layer)으로 이루어지는 맴브레인(membrane)부; 및
    상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 후단으로부터 일체로 연장되어 형성되는 그리고 작동부와 연결을 위한 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램은
    상기 적어도 2개의 겹(층) 사이에 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 다이어프램.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 맴브레인부에서 한 겹의 두께는 0.3mm-0.6mm 인 것을 특징으로 하는 다이어프램.
  4. 삭제
  5. 다이어프램 밸브에 있어서:
    유체 유입구와 유체 유출구가 연결되는 중앙밸브홀을 갖는 바디;
    상기 중앙밸브홀을 개폐하기 위한 다이어프램; 및
    상기 다이어프램이 상기 중앙밸브홀을 개폐할 수 있도록 상기 다이어프램을 상하로 이동시키기 위한 작동부를 포함하되;
    상기 다이어프램은
    적어도 2개의 겹(층)(layer)으로 이루어지는 맴브레인(membrane)부;
    상기 중앙밸브홀 보다 큰 직경을 갖으며, 상기 맴브레인부가 측면 테두리로부터 일체로 연장되어 형성되는 중앙밸브홀 폐쇄부; 및
    상기 중앙밸브홀 폐쇄부의 후단으로부터 일체로 연장되어 형성되는 그리고 상기 상부 본체부의 축과 연결되는 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바디는
    상기 유체 통로를 이루는 유체 유입구와 유체 유출구 그리고 중앙밸브홀과 상기 다이어프램의 맴브레인부 가장자리가 놓여지는 제1지지면을 갖는 하부 본체부;
    상기 하부 본체부의 상부에 결합되며, 상기 제1지지면과 대응되고 상기 맴브레인부의 가장자리를 눌러주는 제2지지면을 갖는 상부 본체부;
    상기 상부 본체부에 설치되며, 일단은 상기 작동부와 연결되고 타단은 상기 다이어프램에 연결되는 축을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 맴브레인부는
    상기 적어도 2개의 겹(층) 사이에 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다이어프램은
    수지제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1지지면과 상기 제2지지면 중 어느 하나의 면에는 환형의 돌기가 형성되고, 다른 하나의 면에는 상기 환형의 돌기에 의해 눌러지는 상기 맴브레인부의 가장자리가 끼워지는 환형의 홈이 형성되어, 상기 맴브레인부의 가장자리는 상기 제1지지면과 상기 제2지지면 사이에 기밀하게 지지되는 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 맴브레인부에서 한 겹의 두께는 0.3mm-0.6mm 인 것을 특징으로 하는 다이어프램 밸브.
KR1020070059493A 2007-06-18 2007-06-18 다이어프램 및 그 제조 방법 그리고 그것을 갖는다이어프램 밸브 KR100903660B1 (ko)

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