KR101092286B1 - 이중 시트 조립구조를 갖는 편심형 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 시트 조립구조를 갖는 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 디스크시트로 인한 누수, 마모, 손상 또는 파열현상이 발생되는 것을 억제하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 밸브본체는 유동통로의 내측에 몸통시트를 구비한다. 밸브디스크는 유동통로의 내부에 회동 가능하게 설치된다. 그리고 디스크시트는 밸브디스크의 외곽에 고무시트가 개재된 금속시트가 설치되어 밸브디스크의 외주면으로 돌출되며, 금속시트 및 고무시트가 몸통시트에 밀착되거나 분리되어 유동통로를 개폐한다. 이때 금속시트는 제1 및 제2 금속시트로 분할되어 있으며, 분할된 제1 및 금속시트에 개재된 고무시트를 제1 및 제2 금속시트 간의 길이 조정을 통하여 누수 문제를 해소할 수 있다. 그리고 금속시트 사이에 고무시트가 개재된 구조를 갖기 때문에, 고무시트의 마모, 손상 또는 파열현상이 발생되는 것을 억제할 수 있다.

Description

이중 시트 조립구조를 갖는 편심형 버터플라이 밸브{Butterfly valve having double seat assembly structure}

본 발명은 3중 편심 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3중 편심형 버터플라이 밸브에 있어, 밸브디스크로 적용되는 디스크시트를 금속시트와, 고무시트로 이루어진 이중 결합형 시트구조로 형성되게 하여, 유속 내지 이물질 접촉 등에 의한 외부 마찰간섭에 구애받음 없이 향상된 기밀성 유지기능과 내구성 증대기능을 행하도록 한 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 버터플라이 밸브라 함은 높은 기밀성을 요하는 시설물, 예컨데, 물, 기름, 가스 등이 유동(流動)되는 배관라인에 설치 적용되는 밸브이다. 이러한 버터플라이 밸브는 유체 및 기체의 흐름을 유도 또는 폐쇄 단속하는 기능을 행하게 되는 것이다.

이에, 상기와 같은 용도로 사용되는 버터플라이 밸브 중, 특히, 3중 편심형 구조를 갖는 종래 기술에 따른 버터플라이 밸브의 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 유동통로(10)가 형성된 원통형 구조의 밸브본체(20)를 기초 구성으로 하여, 유동통로(10) 중앙 내주면에 3중 편심 구조의 몸통시트(30)가 일체로 부착된다. 몸통시트(30)가 부착된 유동통로(10) 중앙부에 그 유동통로(10)의 개폐를 단속하는 회동축 연결구조로서, 디스크시트(40)가 장착된 밸브디스크(50)가 설치된다.

이와 같은 종래 기술에 따른 3중 편심형 버터플라이 밸브는 밸브디스크(50)로 적용되는 디스크시트(40)는 금속 또는 고무 중 하나를 소재로 하여 몸통시트(30)에 대응하는 3중 편심 구조로 설치된다.

예컨데, 디스크시트(40)가, 도 1로 도시된 바와 같이, 금속시트로 구성될 경우, 그 구성된 금속시트가 밸브디스크(50)의 반복적인 개폐 작용에 따라, 마찰 및 응력 저항을 받으며 틈새가 발생될 수 있다. 그 틈새 발생에 따라 누수현상을 유발되게 하는 등의 기밀성 저하의 문제점을 야기한다. 특히, 이와 같이 한번 발생된 누수는 시간 경과에 따라 그 양이 점차 증가하기 때문에, 디스크시트(40)를 교환하지 않는 이상 그 어떠한 방법으로도 누수를 차단할 수 없다.

한편, 또 다르게, 디스크시트(40)가 도 2로 도시된 바와 같이, 고무시트로 구성될 경우에 있어서는, 그 구성된 고무시트가 밸브디스크(50) 외경보다 돌출된 구조를 취하게 된다. 하지만 빠른 유속으로 이동하는 유동물질 및 그 유동물질에 포함된 각종 이물질과의 마찰작용으로 인해, 고무시트가 쉽게 마모되거나 손상되고, 심지어는 파열현상 등을 유발되게 하는 등 상당한 내구성 저하의 문제점을 야기한다.

따라서 본 발명은 3중 편심형 버터플라이 밸브에 적용되는 종래의 디스크시트의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로, 디스크시트로 금속시트를 사용하는 경우에 발생되는 누수 문제와, 고무시트를 사용하는 경우에 발생되는 마모, 손상 또는 파열현상이 발생되는 문제를 해소할 수 있는 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 밸브디스크로 적용되는 디스크시트의 구성을 금속시트와 고무시트가 접목된 이중 시트 조립구조로 형성되게 하여, 밸브의 반복적 개폐작용에 따른 누수현상 발생시 선택적이고 편리한 밀폐조절 기능에 의해 누수현상을 차단하고, 이러한 누수차단기능에 의해 기밀성 및 수밀성을 향상되도록 하여 버터플라이 밸브의 사용효율성을 증대시킬 수 있는 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 경질의 금속시트와, 탄성기능의 고무시트가 상호 보완작용되는 구조로서, 유동물질의 유속 및 그에 포함된 각종 이물질, 그리고 반복적 개폐작용에 따른 마찰 및 응력 저항에 대해 보다 효율적으로 대응되게 하여, 내구성 및 내마모성을 향상시키고, 그에 따라 사용수명을 연장시킬 수 있는 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

본 발명은 밸브본체, 밸브디스크 및 디스크시트를 포함하는 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브를 제공한다. 상기 밸브본체는 유동통로의 내측에 몸통시트가 구비된다. 상기 밸브디스크는 상기 유동통로의 내부에 회동 가능하게 설치된다. 그리고 상기 디스크시트는 상기 밸브디스크의 외곽에 고무시트가 개재된 금속시트가 설치되어 상기 밸브디스크의 외주면으로 돌출되며, 상기 금속시트 및 고무시트가 상기 몸통시트에 밀착되거나 분리되어 상기 유동통로를 개폐한다.

본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 디스크시트는, 상기 밸브디스크의 외곽에 형성된 시트체결면에 체결되는 제1 금속시트, 상기 제1 금속시트에 일정 간격 이격되어 상기 압착조절볼트로 상기 제1 금속시트에 체결되는 제2 금속시트, 상기 제1 및 제2 금속시트 사이에 개재되며, 상기 압착조절볼트의 조임 정도에 따라 상기 몸통시트에 대한 밀착력이 조절되는 고무시트를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 제1 금속시트는 상기 고무시트가 접하는 면에 시트결착홈이 형성되어 있고, 상기 고무시트는 상기 시트결착홈에 삽입되는 체결고정 돌기가 형성될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 몸통시트에 밀착되는 상기 금속시트 및 고무시트의 면은 동일면 상에 위치하며 경사면을 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브는 제1 및 제2 금속시트 사이에 고무시트가 개재된 디스크시트를 구비하기 때문에, 밸브의 반복적 개폐 작용에 따른 누수 발생시, 간편한 압착 조절기능만을 통해 누수현상을 원천적으로 차단하여 수밀성 및 기밀성 등의 일련의 사용효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 디스크시트는 경질의 금속시트와, 탄성기능의 고무시트가 상호 보완 작용되는 구조를 가짐으로써, 유속 및 이물질 등의 마찰저항에 대하여 보다 효율적으로 대응하여 내구성 및 내마모성을 향상시키고, 그에 따라 사용수명 또한 연장시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 금속시트가 적용된 3중 편심 버터플라이 밸브의 개략구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 고무시트가 적용된 3중 편심 버터플라이 밸브의 요부확대도도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 부분 분해단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 결합상태 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 작동상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 요부 작용상태도이다.

이하, 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 부분 분해단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 결합상태 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 작동상태도이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브의 요부 작용상태도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브는 밸브본체(1), 밸브디스크(3) 및 디스크시트(4)를 포함하여 구성된다. 밸브본체(1)는 유동통로(11)의 내측에 형성된 몸통시트(2)를 구비한다. 밸브디스크(3)는 유동통로(11)의 내부에 회동 가능하게 설치된다. 그리고 디스크시트(4)는 밸브디스크(3)의 외곽에 고무시트(42)가 개재된 금속시트(41,43)가 설치되어 밸브디스크(3)의 외주면으로 돌출되며, 금속시트(41,43) 및 고무시트(42)가 몸통시트(2)에 밀착되거나 분리되어 유동통로(11)를 개폐한다.

한편 도시하진 않았지만, 밸브본체(1) 외측 일면에, 밸브디스크(3)의 개폐를 단속하는 구동 제어수단으로서, 동력모터, 기어박스, 조작핸들 등으로 이루어진 개폐 조작부가 일체로 설치된다.

이와 같은 본 발명에 따른 3중 편심 버터플라이 밸브에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

밸브본체(1)는 사용관계에 따라 다음과 같은 소재로 제조될 수 있다. 밸브 본체(1)가 저압의 사용관계를 갖는 경우, 주철 또는 스테인레스주강으로 제조될 수 있다. 밸브본체(1)가 중/고압 사용관계를 갖는 경우, 구상 흑연주철 또는 주강으로 제조될 수 있다. 그리고 밸브본체(1)가 고압의 사용관계를 갖는 경우, 단조강으로 제조될 수 있다. 이때 밸브본체(1)는, 도 3으로 도시된 바와 같이 원통형 구조로 주조 성형될 수 있다. 밸브본체(1)는 그 중앙부에, 각종 유동물질, 예컨데 물과 같은 유체 또는 가스와 같은 기체를 흐름 유도하기 위한 방안으로 수평구조로 관통된 유동통로(11)를 형성한다.

몸통시트(2)는 전술한 밸브본체(1)에 있어, 유동통로(11) 내측 일면에 설치되는 기밀부재이다. 몸체시트(2)의 소재로는 그 사용특성에 따라 고무, 테프론, 금속 등이 선택적으로 사용될 수 있다.

밸브디스크(3)는 밸브본체(1)의 유동통로(11)에 설치되어 유동통로(11)의 개폐를 단속한다. 밸브디스크(3)는 원형판상체를 이루며, 그 전방 외측 둘레에 시트체결면(31)을 형성하고, 그 중앙부에 회동축(32)이 연결된다. 이때 시트체결면(31)은 밸브디스크(3)의 외측 둘레의 가장자리면에서 내측으로 단차지게 형성된 면이다. 시트체결면(31)에 디스크시트(4)가 설치된다.

그리고 디스크시트(4)는 밸브디스크(3)에 의한 유동통로(11)의 개폐 작동시, 기밀성 및 수밀성을 증대되게 하는 역할을 수행한다. 특히 디스크시트(4)는 복수의 금속시트(41,43) 사이에 고무시트(42)가 개재된 구조를 갖는다. 즉 디스크시트(4)는 제1 금속시트(41), 고무시트(42) 및 제2 금속시트(43)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 금속시트(41)는 밸브디스크(3)의 외곽에 형성된 시트체결면(31)에 체결된다. 제2 금속시트(43)는 제1 금속시트(41)에 일정 간격 이격되어 압착조절볼트(5)로 제1 금속시트(41)에 체결된다. 그리고 고무시트(42)는 제1 및 제2 금속시트(41,43) 사이에 개재되며, 압착조절볼트(5)의 조임 정도에 따라 몸통시트(2)에 대한 밀착력이 조절된다. 이때 본 발명에서는 제1 및 제2 금속시트(41,43)의 사이에 한 개의 고무시트(42)가 개재된 구조를 개시하였지만, 세 개의 금속시트 사이에 두 개의 고무 시트가 개재될 수 있다.

제1 금속시트(41)는 밸브디스크(3)의 시트체결면(31)에 볼트(B)로 체결 고정된다. 즉 제1 금속시트(41)는 내측 일면에 암나사 구조로 관통된 압착볼트 유도공(411)이 형성되어 있다. 제1 금속시트(41)는 압착볼트 유도공(411) 상부에 시트결착홈(412)이 형성되어 있다. 제1 금속시트(41)는 압착볼트 유도공(411) 하부에 시트설치공(413)이 돌출형성된 원형상의 띠구조로 형성될 수 있다. 이때 시트설치공(413)에 대응되는 시트체결면(31)에는 볼트유도공이 형성되어 있다. 시트설치공(413)이 형성된 부분은 고무시트(42)가 개재된 상태에서 제2 금속시트(43)이 안정적으로 제1 금속시트(41)에 위치할 수 있도록, 압착볼트 유도공(411)이 형성된 부분에 대해서 제2 금속시트(43)가 설치되는 면쪽으로 돌출되어 있다. 즉 시트체결면에 반대되는 시트설치공(413)이 형성된 부분이 압착볼트 유도공(411)이 형성된 부분에 대해서 외측으로 돌출되어 있다.

고무시트(42)는 하부 일측면에, 제1 금속시트(41)의 시트결착홈(412)에 삽입되는 체결고정 돌기(421)가 소정길이 돌출형성된 원상형의 띠구조로 형성될 수 있다.

그리고 제2 금속시트(43)는 고무시트(42)를 제1 금속시트(41)에 압착 고정하는 역할을 수행한다. 이때 제2 금속시트(43)는 외측 일면에 압착조절볼트(5)가 체결되는 암나사 관통구조의 볼트체결공(431)이 형성되어 있다. 제2 금속시트(43)는 내측면 둘레에 단턱 구조를 취하는 압착유도면(432)이 형성되어 있다. 볼트체결공(431)은 압착볼트유도공(411)에 대응되는 위치에 형성된다.

이와 같은 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 버터플라이 밸브는 다음과 같이 조립될 수 있다.

도 3 또는 도 4로 도시된 바와 같이, 밸브디스크(3)의 시트체결면(31)을 그 설치부위로 하여, 시트체결면(31)에 먼저 제1 금속시트(41)를 밀착시켜 볼트(B) 체결에 의해 고정시킨다. 즉 시트체결면(31)을 포함하여 밸브디스크(3)의 가장자리 부분에 형성된 단차진 부분에 제1 금속시트(41)를 끼워 시트설치공(413)이 밸브디스크(31)의 볼트유도공에 대응되게 위치시킨다. 그리고 볼트(B)를 시트설치공(413)을 통하여 볼트유도공에 결합하여 제1 금속시트(41)를 시트체결면(31)에 고정 설치한다. 이때 시트체결면(31)과 제1 금속시트(41)의 기밀성을 향상시키기 위해서, 적어도 하나의 오링이 개재될 수 있다. 예컨대 오링은 압착볼트 유도공(411)를 중심으로 상하에 개재될 수 있다.

다음으로 제1 금속시트(41)에 고무시트(42)를 끼워 고정한다. 즉 제1 금속시트(41)에 형성된 시트결착홈(412)에 고무시트(42)의 체결고정돌기(421)를 삽입시켜 고무시트(42)를 제1 금속시트(42)에 고정한다.

이어서 고무시트(42)를 사이에 두고 압착조절볼트(5)를 이용하여 제1 금속시트(41)에 제2 금속시트(43)를 체결한다. 즉 제1 금속시트(41)에 결합된 고무시트(42) 일측면에 제2 금속시트(42)를 위치시킨다. 이때 시트설치공(413)이 형성된 부분이 압착볼트 유도공(411)이 형성된 면보다는 돌출되어 있기 때문에, 고무시트(42)가 개재된 상태에서도 제1 금속시트(41)에 제2 금속시트를 안정적으로 위치시킬 수 있다. 제2 금속시트(42)의 볼트체결공(431)이 압착볼트 유도공(411)에 대응되게 제2 금속시트(43)를 제1 금속시트(41)에 위치시킨다. 그리고 압착조절볼트(5)를 볼트체결공(431)을 통하여 압착볼트 유도공(411)에 체결함으로써, 디스크시트(4)가 결합된 밸브디스크(3)를 형성한다.

이때, 전술한 바와 같은 결합관계를 이룰 경우, 고무시트(42)는 그 외주면이 상부로 돌출됨 없이, 도 4로 도시된 바와 같이, 제1 금속시트(41)와 동일 표면구조로 연속되는 경사면을 이루게 된다.

그리고 이와 같은 일련의 결합관계로서, 디스크시트(4)를 구비한 밸브디스크(3)를 밸브본체(1)의 유동통로(11) 내측면에 회동 개폐구조로 장착 및 설치되게 함으로서, 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 3중 편심 버터플라이 밸브를 제조할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 이중 시트 조립구조를 갖는 버터플라이 밸브는, 도 4로 도시된 바와 같이 밸브디스크(3)의 회동작용에 의해 유동통로(11)를 개폐 단속하여 유체 또는 기체 등의 흐름을 정방향 또는 역방으로 선택적 제어할 수 있다.

이때 유동통로(11)를 닫을 때, 제1 금속시트(41)와, 고무시트(42), 그리고 제2 금속시트(43)로 이루어진 디스크시트(4)는, 유동통로(11) 내측면에 설치된 몸통시트(2)와 밀착관계를 이루며 밀폐작용을 수행할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 사용관계에 있어, 반복적인 밸브디스크(3)의 개폐작용으로 인해, 디스크시트(4)와, 몸통시트(2) 밀착부위에 틈새가 발생하여 누수현상이 발생될 수 있다.

이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 압착조절볼트(5)를 정방향 또는 역방향 회전관계로 조여주게 되면, 제2 금속시트(43)는 제1 금속시트(41)로 이동하면서 고무시트(42)에 탄력적인 압착력을 부여하게 된다. 따라서 그 탄력적 압착력에 의해 고무시트(42)는 재질 특성에 따른 탄성변형관계로서 누수되는 틈새를 안정적으로, 밀폐 및 차단할 수 있다. 즉 압착조절볼트(5)를 조여 제1 및 제2 금속시트(41,43) 사이의 거리를 좁혀 고무시트(42)를 압착함으로써, 몸통시트(2)쪽으로 고무시트(42)의 상부를 돌출시켜 몸통시트(2)와의 밀착력을 높일 수 있다.

또한 고무시트(42)는 제1 및 제2 금속시트(41,43)에 대해서 외부로 돌출됨이 없이, 제1 금속시트(41)와 동일한 경사면을 이룰 수 있도록 설치됨으로써, 제1 및 제2 금속시트(41,43)에 의해 보호되기 때문에, 유속 및 이물질 접촉에 따른 손상을 원천적으로 예방할 수 있다.

1 : 밸브본체 2 : 몸통시트
3 : 밸브디스크 4 : 디스크시트
5 : 압착조절볼트 41 : 제1 금속시트
42 : 고무시트 43 : 제2 금속시트
411 : 압착볼트 유도공 412 : 시트결착홈
421 : 체결고정돌기 431 : 볼트체결공
432 : 압착유도면

Claims (4)

1. (A) 유동통로의 내측에 몸통시트가 구비된 밸브본체와 ; (B) 상기 유동통로의 내부에 회동 가능하게 설치되는 밸브디스크와 ; (C) 상기 밸브디스크의 외곽에 고무시트가 개재된 금속시트가 설치되어 상기 몸통시트에 밀착되거나 분리되어 상기 유동통로를 개폐하는 디스크시트 ; 를 포함하여 구성되고,
   상기 디스크시트는, 상기 밸브디스크의 외곽에 형성된 시트체결면에 체결되는 제1 금속시트와 ; 상기 제1 금속시트에 일정 간격 이격되게 체결되는 제2 금속시트와 ; 상기 제1 및 제2 금속시트 사이에 개재된 고무시트 및 ; 조여지는 정도에 따라 상기 제1 및 제2 금속시트 사이의 거리를 조절하여 상기 고무시트에 가해지는 압력을 조절함에 따라 고무시트와 몸통시트와의 밀착력이 조절되게 하는 압착조절볼트를 포함하는 편심형 버터플라이 밸브에 있어서,
   상기 제1, 2금속시트 및 고무시트가 결합되어 몸통시트와 밀착, 분리되는 외곽면은 동일한 경사면을 이루고, 상기 제1금속시트의 시트설치공과 고무시트의 체결고정돌기가 돌출형성된 띠형상의 구조이며,
   상기 시트체결면에는 상기 제1 금속시트와 기밀성을 향상시키기 위해서 적어도 하나의 오링이 설치되데, 상기 오링은 상기 제2 금속시트를 제1 금속시트에 체결하는 상기 압착조절볼트가 체결되는 압착볼트 유도공을 중심으로 상하에 개재되는 것을 특징으로 하는 이중 시트 조립구조를 갖는 편심형 버터플라이밸브.
   
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