KR101117540B1 - 체크밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명과 관련된 체크밸브는, 펌프의 토출측 관로 상에 결합될 수 있게 형성되는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체에 힌지결합되어, 상기 관로를 일방향으로 개폐시킬 수 있게 구성되는 도어부; 자중에 의하여 닫히는 방향으로 상기 도어부에 토크를 가할 수 있도록 상기 도어부의 힌지축에 편심되게 설치되는 웨이트부; 상기 펌프와 도어부 사이에 형성되는 출력 포트(port); 및 상기 출력포트에 연결되며, 상기 펌프의 운전시 상기 펌프의 토출 압력에 의하여 상기 웨이트부를 지지하여 상기 도어부의 개방 상태를 유지시키고, 상기 펌프의 비상 차단시 상기 웨이트부의 지지 상태를 해제하여 상기 도어부를 급속 폐쇄시킬 수 있게 구성되는 지지실린더부를 포함한다. 펌프의 토출단의 압력을 그대로 활용하는 것이므로 별도의 유압 구동부를 추가적으로 장착할 필요가 없으며 장치를 간결하게 구성할 수 있다. 나아가, 도어부의 지지상태를 해제하고 도어부를 급속히 폐쇄시킬 수 있어 펌프의 비상 차단시 역방향의 수격작용을 신속히 차단할 수 있다.

Description

체크밸브{CHECK VALVE}

본 발명은 수도관 등의 펌프 토출측에 설치되어 펌프의 비상차단시 역방향의 수충격을 차단하고 펌프를 보호하기 위한 체크밸브에 관한 것이다.

체크밸브는 배관계통 구성에 있어서 자력으로 개폐하는 역류방지용 밸브의 하나로서, 한번 설치하면 유지보수 등의 문제를 간과하기 쉽고 외부로부터 자유로운 조작이 곤란한 밸브이므로 최초 선정과 제작에 있어 유의를 요하는 밸브이다.

체크밸브는 형식에 따라 스윙식 체크밸브, 보통형 체크밸브, 급폐형 체크밸브, 완폐형 체크밸브 등으로 나뉘어질 수 있다. 체크밸브의 형식 선정시 압력 강하량의 크기, 유체 흐름속도, 밸브 설치위치와 누설의 한계, 계통 특성상 체크밸브의 닫힘시간의 문제 등이 고려된다.

펌프의 토출측에 체크밸브를 설치하는 경우에 있어 다른 중요한 점은 체크밸브 자체에 의하여 수격 작용을 완화하여 펌프를 보호하고, 슬래밍(slamming)이 충분히 방지되고 있는지이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 펌프의 운전중 체크밸브의 도어부를 펌프의 토출 압력에 변동에 있더라도 도어부를 일정 위치에 있도록 지지하게 함으로써 도어부의 개폐위치의 변화에 따른 손실압력을 최소화시키고, 도어부의 급속한 폐쇄작용을 용이하게 하는 한편, 도어부를 통과하는 물의 수두를 최소화시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이러한 도어부 지지구조와 대시포트를 조합시키되, 도어부의 급속 폐쇄와 완속 폐쇄를 나누어 조절할 수 있도록 하여 장치를 최대한으로 보호하도록 하는데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명과 관련된 체크밸브는, 펌프의 토출측 관로 상에 결합될 수 있게 형성되는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체에 힌지결합되어, 상기 관로를 일방향으로 개폐시킬 수 있게 구성되는 도어부; 자중(gravity)에 의하여 닫히는 방향으로 상기 도어부에 토크를 가할 수 있도록 상기 도어부의 힌지축에 편심되게 설치되는 웨이트부; 상기 펌프와 도어부 사이에 형성되는 출력 포트(port); 및 상기 출력포트에 연결되며, 상기 펌프의 운전시 상기 펌프의 토출 압력에 의하여 상기 웨이트부를 지지하여 상기 도어부의 개방 상태를 유지시키고, 상기 펌프의 비상 차단시 상기 웨이트부의 지지 상태를 해제하여 상기 도어부를 급속 폐쇄시킬 수 있게 구성되는 지지실린더부를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지실린더부에는 상기 펌프의 운전시 상기 출력포트로부터 유입된 물에 의하여 상기 지지실린더부의 내압을 형성하도록 폐쇄 상태를 유지하고, 상기 펌프의 비상 차단시 개방 상태로 전환되도록 구성되는 내압 해제밸브가 장착될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 내압 해제밸브는 상기 펌프의 입력단 또는 상기 지지실린더부를 구성하는 제1피스톤의 반대쪽 피스톤룸에 연결되도록 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지실린더부의 입력단에는 상기 지지실린더부의 내압을 일정하게 유지시킬 수 있도록 정압 밸브가 더 구비될 수 있다.

본 발명은 또한, 관로를 일방향으로 개폐시킬 수 있게 밸브 몸체에 힌지 결합되는 도어부; 상기 도어부의 힌지축에 결합되어 회전운동을 할 수 있게 설치되며, 자중에 의하여 닫히는 방향으로 상기 도어부에 토크를 가할 수 있게 구성되는 웨이트부; 상기 웨이트부에 연결되며, 펌프의 토출측 압력에 의하여 상기 웨이트부를 지지하여 상기 도어부의 개방 상태를 유지시키고, 상기 펌프의 비상 차단시 상기 웨이트부의 지지 상태를 해제하여 상기 도어부를 급속 폐쇄시킬 수 있게 구성되는 지지실린더부; 및 상기 웨이트부에 연결되며, 상기 도어부의 폐쇄시 상기 도어부의 충격을 완화시킬 수 있게 구성되는 대시포트(dashpot)를 포함하는 체크밸브를 개시한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 웨이트부는, 상기 도어부의 힌지축으로부터 반경방향으로 연장되는 로드부; 및 상기 로드부의 단부에 결합되는 추체(錐體) 를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지실린더를 구성하는 제1피스톤은 상기 로드부에 토크를 전달하거나 전달받을 수 있도록 상기 로드부에 제1핀에 의하여 연결될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지실린더는 상기 밸브몸체에 대하여 피봇팅되어 상기 로드부의 회전에 따라 틸팅 가능하게 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 대시포트를 구성하는 제2피스톤은 상기 로드부에 토크를 전달하거나 전달받을 수 있도록 상기 로드부에 제2핀에 의하여 연결될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 대시포트는 상기 밸브몸체에 대하여 피봇팅되어 상기 로드부의 회전에 따라 틸팅 가능하게 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제2피스톤에는 상기 펌프의 비상 차단시 상기 도어부의 급속 폐쇄구간을 제공할 수 있도록 슬롯이 형성되며, 상기 제2핀은 상기 슬롯을 따라 구속된 상태로 이동될 수 있게 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명과 관련된 체크밸브에 의하면, 지지실린더부를 둠으로써 도어부의 개방상태를 유지시키는 것이므로 펌프로부터 나오는 수류에 의하여 도어부를 자연적으로 개방하는 것보다 개도를 크게 할 수 있다. 또한, 지지실린더부는 펌프의 토출단의 압력을 그대로 활용하는 것이므로 별도의 유압 구동부를 추가적으로 장착할 필요가 없으며 장치를 간결하게 구성할 수 있다. 나아가, 도어 부의 지지상태를 해제하고 도어부를 급속히 폐쇄시킬 수 있어 펌프의 비상 차단시 관로를 따라 진행되는 역방향의 수충격을 차단하여 펌프의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 위와 같은 지지실린더부와 함께 대시포트를 결합함으로써 도어부의 급속 폐쇄 구간과 완속 폐쇄 구간을 조절할 수 있으며, 이로써 수충격에 대비한 신속한 도어부의 폐쇄를 할 수 있음과 동시에 도어부의 충격으로부터 장치를 보호할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명과 관련된 체크밸브를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 체크밸브는 주로 정수장이나 펌프장 등지에서 비상 차단시 역방향의 수충격으로부터 펌프와 같은 장치류와 시설을 보호하기 위한 용도로서의 체크밸브를 말하는 것이나, 유사한 목적을 달성하기 위한 다른 유형의 체크밸브에도 적용이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명과 관련된 체크밸브를 보인 사시도이다.

도 1에 의하면, 체크밸브(1)는 밸브 몸체(10), 도어부(16), 지지실린더부(20), 대시포트(40) 및 웨이트부(30) 등을 구비하고 있다.

밸브 몸체(10)의 양단은 관로에 결합될 수 있도록 플랜지(11,12)를 포함하고 있으며, 그 내부에는 도어부(16)의 개폐를 위한 공간이 형성되고 있다. 도어부(16)가 닫힘 상태에 있을 때 도어부(16)의 수밀성을 높일 수 있게 도어부(16)의 가장자리가 접촉하는 밸브 몸체(10)의 내벽에는 밸브시트(18)가 설치된다.

도어부(16)는 밸브 몸체(10)에 대하여 힌지축(15)에 의하여 선회 가능하게 결합되어 있으며, 수압으로부터 충분한 강성을 보유할 수 있도록 리브 구조(17)를 포함할 수 있다. 여기서, 도어부(16)는 '디스크'로 불릴 수 있다.

밸브 몸체(10)의 일측에는 도어부(16)와 연결되어 도어부(16)가 닫히는 방향으로 토크를 가할 수 있도록 도어부(16)의 힌지축(15)에 편심되게 연결되는 웨이트부(30)가 장착되어 있다. 웨이트부(30)는 도어부(16)의 힌지축(15)으로부터 반경 방향으로 연장되는 로드부(32)와, 로드부(32)의 단부에 결합되는 추체(錐體; 31)를 포함한다.

지지실린더부(20)는 펌프의 운전시 펌프의 출력 압력에 의하여 웨이트부(30)를 지지하여 도어부(16)의 개방 상태를 유지시키고, 펌프의 비상 차단시 웨이트부(30)의 지지 상태를 해제하여 도어부(16)를 급속 폐쇄시킬 수 있게 구성된다.

대시포트(40)는 웨이트부(30)에 연결되어 있으며, 도어부(16)의 폐쇄시 도어부(16)의 충격을 완화시킬 수 있게 구성된다. 대시포트(40)의 상세한 구성과 작용은 도 6 내지 도 8에서 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명과 관련된 체크밸브의 계통도이다. 도 2에 의하면, 밸브 몸체(10)에는 지지실린더부(20)에 출력포트(25)가 형성되어 있다. 출력포트(25)는 펌프(2)와 도어부(16) 사이에 형성됨으로써 펌프(2)의 출력 압력을 이용하여 웨이트부(30)를 들어 줌으로써 도어부(16)가 개방된 상태를 유지시킨다.

지지실린더부(20)에는 펌프(2)의 운전시 출력포트(25)로부터 유입된 물에 의하여 지지실린더부(20)의 내압을 형성하도록 폐쇄 상태를 유지하고, 펌프(2)의 비상 차단시 개방 상태로 전환되도록 구성되는 내압 해제밸브(23)가 장착되어 있다. 이러한 내압 해제밸브(23)에는 솔레노이드 밸브류로 구현할 수 있다.

지지실린더부(20)는 출력포트(25)로부터 유입된 물에 의하여 상하로 이동할 수 있게 구성되는 피스톤(21)을 포함하고 있다. 피스톤(21)는 웨이트부(30)의 로드부(32)에 핀 연결되어 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 펌프(2)가 운전시 펌프(2)로부터 압송된 물에 의하여 도어를 미는 힘 이외에, 출력포트(25)에 의하여 바이패스된 수압이 피스톤(21)을 미는 힘에 의하여 도어부(16)가 개방된 상태를 유지시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 도어부(16)가 충분히 열리지 않아 발생하는 수두(head loss)의 손실을 최소화시킬 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명과 관련된 다른 체크밸브의 계통도들이다. 이들 도면에 도시된 것과 같이, 지지실린더부(20)와 내압 해제밸브(23)에는 도 2에 도시된 것과 다른 형태의 기술적 특징이 포함될 수 있다.

도 3에서는 출력포트(25)와 지지실린더부(20)의 입력단 사이에 정압밸브(24)가 설치된 것을 보인다. 정압밸브(24)는 펌프(2)의 출력측 압력이 높아지는 경우에도 일정한 힘으로 피스톤(21)을 가압시키는 힘을 일정하게 유지함으로써 지지실린더부(20)의 내압이 과도하게 급등하는 것을 막을 수 있다.

도 4에 의하면, 내압 해제밸브(23)는 지지실린더부(20)를 구성하는 피스톤(21)의 반대쪽에 연결되도록 구성되어 있다. 따라서, 펌프(2)가 비상 차단시 내압 해제밸브(23)가 열리면, 지지실린더부(20) 하부의 피스톤실에 있던 물은 내압 해제밸브(23)를 통하여 지지실린더부(20) 상부의 피스톤실으로 유입됨으로써 피스 톤(21)의 하강 운동을 용이하게 할 할 수 있다.

도 5에 의하면, 내압 해제밸브(23)는 펌프(2)의 입력단에 연결되어 있는 것을 보이고 있다. 따라서, 펌프(2)의 비상 차단시 피스톤실에 있던 물은 내압 해제밸브(23)의 개방에 의하여 펌프(2)의 입력단 쪽으로 흐르게 된다. 따라서 피스톤(21)은 웨이트부(30)의 자중에 의하여 급속도로 하방으로 갈 수 있게 된다.

도 6은 본 발명과 관련된 지지실린더부, 대시포트 및 웨이트부의 연결상태를 보인 단면도이고, 도 7은 웨이트부가 슬롯을 따라 급속 폐쇄구간만큼 회전된 상태를 보인 작동 상태도이며, 도 8은 도어부가 완전히 폐쇄된 상태를 보인 작동 상태도이다.

도어부(16)의 힌지축(15)은 웨이트부(30)의 로드부(32)에 고정되어 있으며, 로드부(32)에는 도어부(16)의 지지 및 급속 폐쇄를 위한 지지실린더부(20) 외에 도어부(16)의 충격을 완화시킬 수 있도록 대시포트(40)에 추가적으로 연결되어 있다.

이를 더욱 상세히 설명하면, 지지실린더부(20)의 제1피스톤(21)과 대시포트(40)의 제2피스톤(41)은 각각 웨이트부(30)의 로드 상에 제1핀(28) 및 제2핀(48)에 의하여 연결되어 있다. 제1핀(28)과 제2핀(48)은 로드부(32) 상에서 서로 다른 위치에 있거나 동일한 위치에 있는 것이 가능하다. 도 6 내지 도 8에서는 동일한 위치에 있는 것을 보이고 있다.

지지실린더부(20)는 웨이트부(30)와 섭동하는 과정에서 틸팅이 가능하도록 밸브 몸체(10)에 제3핀(27)에 의하여 피봇팅되어 있다.

대시포트(40)에 의하여 도어부(16)의 초기 폐쇄속도가 떨어지는 것을 방지하 기 위해 대시포트(40)의 제2피스톤(41)에는 펌프의 비상 차단시 도어부(16)의 급속 폐쇄구간을 제공할 수 있도록 슬롯(42)이 형성된다. 도 6에 의하면, 슬롯(42)은 제2피스톤(41)에 평행하게 형성되어 있으며, 제1 및 제2핀(28,48)이 슬롯(42)을 따라 구속된 상태로 슬라이드 이동될 수 있게 구성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 펌프(2)의 비상 차단시 제1 및 제2핀(48)은 슬롯(42)을 따라 이동하게 되어, 슬롯(42)의 길이(급속 폐쇄구간) 동안 대시포트(40)에 의한 감속 작용이 수반되지 않는다. 도 7은 제1 및 제2핀(28,48)이 슬롯(42)의 하단부에 이른 것을 보인다.

제1 및 제2핀(28,48)이 슬롯(42)의 끝단부에 이르게 되면, 웨이트부(30)와 도어부(16)은 대시포트(40)에 의한 실질적인 감속작용이 이루어지게 된다.

도 9은 본 발명과 관련된 지지실린더부 및 대시포트의 장착에 의하여 도어부의 개도를 펌프의 비상 차단 순간 전후의 시간에 대하여 나타낸 도표이다.

도 9에 도시된 것과 같이, 도어부(16)는 지지실린더부(20)에 의하여 완전히 열린 상태를 유지하고 있다가, 펌프(2)의 비상 차단(t₁)에 의하여 곧바로 도어부(16)의 폐쇄작용이 이루어지게 된다.

이 때, 대시포트(40)의 감속이 곧바로 발생하면, 도어부(16)가 충분히 닫히지 않은 상태에서 반대 방향으로 전파되는 수충격이 도어부(16)를 통과하여 펌프(2)에 전달될 수 있으므로 도어부(16)를 급속히 폐쇄시키는 것이 필요하게 된다. 도어부(16)의 '급속 폐쇄구간' 은 이를 위하여 t₁ ~ t₂ (즉, 위의 도 6 내지 도 8에 서 설명된 슬롯(42)의 양 끝단 사이를 제1 및 제2핀(48)이 이동하는 시간) 동안이 된다.

t₂ 이후에서는 도어부(16)가 충분히 닫힌 상태에서 도어부(16)의 밸브시트()에 대한 충격을 완화시키고 소음을 줄일 수 있도록 대시포트(40)에 의한 실질적인 감속이 이루어지게 된다.

상기와 같이 설명된 체크밸브는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 당업자에 의하여 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 체크밸브를 보인 사시도

도 2는 본 발명과 관련된 체크밸브의 계통도

도 3 내지 도 5는 본 발명과 관련된 다른 체크밸브의 계통도들

도 6은 본 발명과 관련된 지지실린더부, 대시포트 및 웨이트부의 연결상태를 보인 단면도

도 7은 웨이트부가 슬롯을 따라 급속 폐쇄구간만큼 회전된 상태를 보인 작동 상태도

도 8은 도어부가 완전히 폐쇄된 상태를 보인 작동 상태도

도 9는 본 발명과 관련된 지지실린더부 및 대시포트의 장착에 의하여 도어부의 개도를 펌프의 비상 차단 순간 전후의 시간에 대하여 나타낸 도표

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 관로를 일방향으로 개폐시킬 수 있게 밸브 몸체에 힌지 결합되는 도어부;

   상기 도어부의 힌지축에 결합되어 회전운동을 할 수 있게 설치되며, 자중에 의하여 닫히는 방향으로 상기 도어부에 토크를 가할 수 있게 구성되는 웨이트부;

   상기 웨이트부에 연결되며, 펌프의 출력측 압력에 의하여 상기 웨이트부를 지지하여 상기 도어부의 개방 상태를 유지시키고, 상기 펌프의 비상 차단시 상기 웨이트부의 지지 상태를 해제하여 상기 도어부를 급속 폐쇄시킬 수 있게 구성되는 지지실린더부; 및

   상기 웨이트부에 연결되며, 상기 도어부의 폐쇄시 상기 도어부의 충격을 완화시킬 수 있게 구성되는 대시포트(dashpot)를 포함하고,

   상기 웨이트부는,

   상기 도어부의 힌지축으로부터 반경방향으로 연장되는 로드부; 및

   상기 로드부의 단부에 결합되는 추체(錐體)를 구비하며,

   상기 지지실린더를 구성하는 제1피스톤은 상기 로드부에 토크를 전달하거나 전달받을 수 있도록 상기 로드부에 연결되고,

   상기 대시포트를 구성하는 제2피스톤은 상기 로드부에 토크를 전달하거나 전달받을 수 있도록 상기 로드부에 제2핀에 의하여 연결되고, 상기 제2피스톤에는 상기 펌프의 비상 차단시 상기 도어부의 급속 폐쇄구간을 제공할 수 있도록 슬롯이 형성되며, 상기 제2핀은 상기 슬롯을 따라 구속된 상태로 이동될 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 체크밸브.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,

   상기 제1피스톤은 상기 로드부에 제1핀에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
8. 제7항에 있어서,

   상기 지지실린더는 상기 밸브몸체에 대하여 피봇팅되어 상기 로드부의 회전에 따라 틸팅 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
9. 삭제
10. 제5항에 있어서,

    상기 대시포트는 상기 밸브몸체에 대하여 피봇팅되어 상기 로드부의 회전에 따라 틸팅 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
11. 삭제

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