KR101253317B1 - 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브체가 폐쇄위치에서 다른 요소에 의해 압박되어 완벽하게 밀폐되는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 나이프 게이트 밸브를 제공하는 것으로, 상부 연결관(2)과 동력박스(10)가 구비된 상판(4)과: 하부 연결관(6)이 일체로 형성된 밸브 하우징(8)과; 상기 상판(4)과 밸브 하우징(8) 사이로 개재되어서 상기 하부 연결관(6)을 개폐하도록 배치되고, 연속하는 곡선부(24a)와 직선부(24b)로 형성된 캠 홈(24)을 갖춘 밸브체(20)와; 상기 밸브체(20)의 하측으로 배치되고 외주에는 나선돌조(38)가 형성됨과 아울러 상기 출력단(28)에 연계되는 요크(36)가 방사방향으로 연장 설치된 플런저(34)와; 상기 동력박스(10)에 수용되는 동력원(46)과 연결되는 보스(30)와 상기 캠 홈(24)을 관통하여 연장되어서 상기 요크(36)에 연계되는 출력단(28)이 구비된 크랭크 암(26)과; 상기 밸브 하우징(8)의 내부에서 플런저(34)의 하측으로 고정 배치되고 내주 면에는 상기 나선돌조(38)가 나사 결합하는 나사 홈(42)이 형성된 너트체(40)를 포함하고, 상기 크랭크 암(26)의 정역회동으로 출력단(28)이 밸브체(20)의 슬라이드 이동과 플런저(34)의 정역회전에 의해 상기 밸브체(20)의 개폐에 맞춰 플런저(34)의 상단이 밸브체(20)의 밑면에서 떨어져 위치하거나 또는 밀착하여 밀어 올리고 있게 한 구성으로 된 것이다.

Description

음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브{gate valve for a vaccum kitchen waste collection apparatus for house hold}

본 발명은 세대별 음식물 쓰레기를 싱크대에서 실시간으로 투기할 수 있게 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에 관한 것으로, 특히 음식물 쓰레기를 투기하는 투입구와 그 하측으로 연속하는 흡인관 사이를 개폐하는 밸브로서 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브에 관한 것이다.

대형 주거단지의 쓰레기 수거 방법으로는 건물에서 쓰레기 수집장까지 외부와는 격리된 이송관로를 매설하고, 그 이송관로로 투입되는 쓰레기를 내부의 공기 흐름에 편승시켜 자동으로 쓰레기 수집장까지 운반되게 하는 쓰레기 진공수거 시스템이 실시되고 있으며, 이러한 시스템을 세대별 주방에 적용하여 실시간으로 주방에서 발생하는 음식물 쓰레기를 진공수거하는 방식으로 실시되고 있다.

상술한 구성의 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에서 투입구와 그 하측으로 연장되는 흡인관 사이에는 통로 개폐용 밸브가 비치된다. 여기에 적용되는 밸브로는 간단한 구조와 최소의 부피가 장점인 게이트 밸브를 주로 적용하고 있다.

음식물 쓰레기 진공수거 시스템에 적용되고 있는 게이트 밸브의 예를 들면, 쓰레기 흡입 이송 시스템의 관로를 통해 이송되는 음식물 쓰레기의 찌꺼기가 게이트 밸브의 개폐 작동 중에 각 가동부위에 끼이거나 부품의 내부로 침입하는 것을 규제하면서도 양호한 밀봉이 유지되도록 한 것이 공지되어 있다. (특허문헌 1 참조)

다른 예로서, 본 발명자가 제안한 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에서는 투입구의 하단이 여닫이 도어로 개폐되도록 하고, 이 여닫이 도어의 밑면을 폐쇄상태에서 지지롤러로 밀어올려 주변 가장자리가 완벽하게 밀착되게 한 것을 개시하고 있다. (특허문헌 2 참조)

게이트 밸브의 또 다른 예로는, 밸브체를 외부로 노출하지 않도록 배치하여 음식물의 냄새 발산을 최소화하고, 밸브체가 하강시 경사진 밸브시트 면에 밀착하도록 하여 완전한 실링이 이루어지게 하고, 결합 홈의 공간을 최소화시켜 쓰레기를 용이하게 절단할 수 있으며, 또 밸브체가 상승시 경사면에 의해 유로 상부의 잔유물이 제거되게 한 구성의 것도 공지되어 있다. (특허문헌 3 참조)

한국 공개특허 제10-2008-0081588호, 도 5 한국 공개특허 제10-2009-0106125호, 도 2 한국 공개특허 제10-2010-0113848호, 도 4

상기 특허문헌 1 및 3에 개시된 바와 같은 게이트 밸브는, 밸브판과 밸브시트 사이의 밀봉 유지를 경사면 부여 같은 형상변경이나, 시일부재 등에 의존하고 있으므로 완벽한 폐쇄상태를 얻기가 어렵다.

특허문헌 2에 개시된 여닫이 도어는 지지롤러에 의해 밑면이 밀어 올려지는 구조이므로 완벽한 밀봉효과를 얻을 수 있으나, 여닫이 도어, 요동아암, 지지롤러 등의 구성요소는 기존의 게이트 밸브에 비하여 제조하기 어렵다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 이러한 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에서 겪게 되는 문제점을 해결하기 위하여, 통상의 게이트 밸브와 동일한 구성요소를 갖추면서 밸브체가 폐쇄 시에 밸브시트로 밀착하게 되는 위치에서 다른 요소가 가하는 물리력으로 밀어 올려져 완벽한 밀봉상태를 나타내는 구성을 갖춘 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 게이트 밸브는, 밸브체가 수용되는 밸브 하우징과 그 상면을 덮는 상판으로 이루어지고, 상기 밸브체는 연속하는 곡선부와 직선부로 형성된 캠 홈을 구비하며, 또한 상기 밸브체의 하측에는 외주 면에 나선돌조가 형성되고 외주 면에 요크가 방사방향으로 연장 설치된 플런저를 배치함과 아울러, 통상의 동력원에 의해 일정 회동각도로 정역 회동하는 크랭크 암의 출력단을 상기 밸브체의 캠 홈에 관통시키고 그 하측의 요크에 연계시키는 한편, 상기 플런저의 하측에는 밸브 하우징의 내부에는 상기 나선돌조와 나사 결합하는 나사 홈이 내주 면에 형성된 너트체(40)를 고정 배치하여, 상기 크랭크 암의 정역회동으로 출력단이 밸브체의 슬라이드 이동과 플런저의 정역회전을 동기 발동시키도록 함으로써 상기 밸브체의 개폐에 맞춰 플런저의 상단이 밸브체의 밑면에서 떨어져 위치하거나 또는 밀착하여 밀어 올릴 수 있게 한 구성으로 구현할 수 있다.

상술한 본 발명의 게이트 밸브에 있어서, 상기 상판은 패킹 수납부를 일체로 구비할 수 있고, 이 패킹 수납부에는 연질의 패킹과 경질의 패킹 가이드, 그리고 스크레퍼 링을 동심 배치하여 상기 밸브체와 직교 배치되도록 함으로써 밸브체에 잔존하는 음식물 찌꺼기를 완벽하게 제거할 수 있다.

그리고 본 발명의 게이트 밸브는, 상기 밸브체에서 캠 홈의 반대쪽 변을 스크레퍼 링의 원호에 일치하는 반원 홈으로 형성하는 것에 의해 개폐 시의 수평 이동 거리를 최단거리로 설정할 수 있다.

또 본 발명의 게이트 밸브는, 상기 크랭크 암의 출력단과 플런저의 요크 사이로 부싱이 더 설치될 수 있다.

본 발명의 게이트 밸브에서 상기 동력원에 연동하는 크랭크 암의 정역회동 범위는 120도 ~ 145도 범위가 적당하다.

또한, 본 발명의 게이트 밸브에서, 상기 캠 홈의 곡선부 곡률은 크랭크 암의 출력단이 행하는 정역회동의 이동궤적과 일치하도록 설정된다.

상술한 구성의 본 발명 게이트 밸브는, 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에서 채용되고 있는 통상의 게이트 밸브와 흡사한 부피와 구성을 갖추고 있음에도, 종래의 게이트 밸브에서는 기대할 수 없는 작용, 즉 밸브체가 닫힘 위치로 놓여져도 플런저의 회전이 얼마간 계속되면서 상승 이동함에 따라 그 상단이 밸브체의 밑면을 밀어 올려 완벽하게 밀폐시키는 것이므로 음식물 쓰레기의 악취가 밸브체의 틈새를 통해 누설되지 않도록 완전히 차단하는 효과가 있다.

그리고 밸브체가 열리기 전에 플런저가 먼저 회전하여 하강 이동함으로써 밸브체는 그 밑면에 밀착된 플런저가 떨어져 나간 후에 열림 방향으로의 이동을 시작하게 되고, 이에 따라 고장 없이 밸브체의 개폐가 행해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 게이트 밸브의 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 관련된 게이트 밸브의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 조립구조를 나타내는 측단면도.
도 4는 본 발명에서 밸브체와 플런저의 이동관계를 설명하는 개략도.

이하, 본 발명에 관련된 게이트 밸브의 구성을 첨부도면에 따라 바람직한 실시 예로서 상세히 설명한다.

본 발명에 관련된 게이트 밸브는 도 1에 도시한 바와 같이, 상부 연결관(2)이 일체로 연장된 상판(4)과, 하부 연결관(6)이 일체로 형성된 밸브 하우징(8), 그리고 상판(4)의 상면에 일체로 마련되는 동력박스(10)로 구성된다.

상부 연결관(2)은 통상의 싱크대에 비치되는 음식물 쓰레기 투입구로 접속 연통 되는 것이며, 이것은 상판(10)과의 연결부위에 일체로 형성된 패킹 수납부(12)에서 상방으로 연장되고, 하부 연결관(6)은 통상의 음식물 쓰레기 진공수거 시스템에 구비되는 저장조(도시 생략)로 연통 접속되는 것으로서 상기 밸브 하우징(6)의 밑면에서 일체로 연장된다.

밸브 하우징(2)의 패킹 수납부(12)에는 도 2로 나타낸 바와 같이, 패킹(14)이 끼워지는데, 이 패킹(14)은 연질의 물성이기 때문에 그 내측으로 경질의 패킹 가이드(16)를 동심 삽입하면 장시간 사용해도 상기 패킹(14)의 변형이 생기지 않아 수명이 길어진다.

또, 패킹 가이드(16)의 내측에는 스크레퍼 링(18)이 삽입 배치되고, 그 하측에는 밸브체(20)가 직교방향으로 수평 이동 가능하게 배치된다.

이러한 구조는 밸브체(20)가 수평 이동할 때마다 그 상면으로 퇴적되어 잔존하는 음식물 찌꺼기가 스크레퍼 링(18)에 의해 닦여져서 하부 연결관(6)으로 밀려져 낙하 제거되게 하는 이점을 얻게 한다.

밸브체(20)의 수평 이동거리는 상기 스크레퍼 링(18)의 지름 이상이면 원만한 개폐 작동을 나타낼 수 있지만, 실제로는 상판(4)과 밸브 하우징(8) 사이에서 밸브체(20)를 견고하게 지지시키기 위한 구조를 감안하면, 그 길이는 한층 더 길어지게 된다. 그렇지만, 밸브체(20)의 길이는 가급적 스크레퍼 링(18)의 지름보다 약간 큰 정도로 설정하는 것이 좋다.

본 발명은 밸브체(20)의 이동거리를 단축하고자 그 앞쪽 변을 상기 스크레퍼 링(18)의 원호에 일치하는 반원 홈(22)으로 형성하여 놓고 있으며, 또한 뒤쪽 변에 인접한 위치로는 수평 이동을 위한 캠 홈(24)이 형성되어 있다.

상기 캠 홈(24)에는 크랭크 암(26)의 출력단(28)이 관통하도록 배치되고, 그 반대쪽 보스(30)는 동력박스(10)에 수용되는 후술하는 동력원으로 연결 부착된다.

또, 크랭크 암(26)의 출력단(28)에는 밸브체(20)의 캠 홈(24)을 관통한 위치에서 부싱(32)이 부착 고정된다. 이 부싱(32)은 밸브체(20)가 닫힌 위치에 놓일 때 그 밑면을 밀어올려 압박하는 플런저(34)의 요크(36) 사이로 연계되는 것이며, 상기 플런저(34)는 크랭크 암(28)의 출력단(28)이 선회하는 것에 연동하여 일정 각도 회전하도록 설치된다.

한편, 플런저(34)의 외주 면에는 나선돌조(38)가 형성되어 있고, 이 나선돌조(38)는 밸브 하우징(8)의 내부에 고정 설치되는 너트체(40)에 끼워져 나사 결합한다.

너트체(40)는 도 3에 도시한 바와 같이, 밸브 하우징(8)의 내부에서 하부 연결관(6)에 인접한 위치로 놓여져 일체로 고정 부착되고, 그 내면에는 상기 플런저(34)의 나선돌조(38)와 맞물려 이를 나선방향으로 안내하는 나선 홈(42)이 형성되어 있으며, 상기 밸브 하우징(8)의 상면으로 상판(4)이 씌워져 조립되면 수평방향으로 밸브 통로(44)가 형성되고, 또 크랭크 암(26)의 보스(30)는 동력박스(10)에 수용된 동력원(46)과 연결된다.

본 발명에서 동력원(46)은 웜과 피니온을 갖춘 정역 회전모터, 혹은 공압으로 회전되는 로터리 실린더를 채용할 수 있다.

상술한 구성으로 된 본 발명의 게이트 밸브에서 동력원(46)의 정역회전에 연동하는 크랭크 암(26)의 정역회동은 대략 120도 ~ 145도 범위로 설정된다.

즉, 크랭크 암(26)의 정역회동은 그 출력단(28)에 연결된 부싱(32)이 요크(36)를 통해 플런저(34)를 정역 회전시키는 것이 되고, 그 결과로 나선돌조(38)가 나선 홈(42)을 타고 안내되는 것에 의해 상기 플런저(34)는 승강 이동하게 되는 것이며, 이러한 플런저(34)의 승강은 밸브체(20)가 닫힌 직후의 상승 이동과 열리기 직전의 하강 이동으로 나타나게 되는 것이다.

이와 같은 플런저(34)의 승강 작용으로 본 발명의 게이트 밸브는, 밸브체(20)가 닫힌 위치에서 그 하측 면이 플런저(34)의 상승 위치에 의해 밀어 올려져 눌림으로써 양호하게 밀폐된다.

플런저(34)의 승강 이동을 도 4에 따라 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

밸브체(20)의 캠 홈(24)은 곡선부(24a)와 직선부(24b)를 구비하고 있고, 상기 곡선부(24a)는 부싱(32)을 포함한 크랭크 암(26)의 출력단(28)이 정역 회동할 때 그리게 되는 원호상의 이동궤적에 일치하도록 설정되는 것이며, 또 직선부(24b)는 밸브체(20)의 개폐방향에 직교하도록 형성된다.

밸브체(20)가 닫힌 상태에서 출력단(28)은 곡선부(24a)의 시작지점(28a)에 놓이게 되고, 동력원(46)에 의해 상기 출력단(28)의 정역회동이 시작되면, 초기에 곡선부(24a)를 통과할 때는 이동궤적이 원호에 일치하여 밸브체(20)는 움직이지 않지만, 플런저(34)는 도면에서 정방향으로 회동하게 되므로 나선돌조(38)와 나선 홈(42) 사이의 안내작용으로 하향 이동하게 된다. 이에 따라 상기 플런저(34)의 상면은 밸브체(20)의 밑면에서 떨어져 하강하기 시작하고 계속해서 출력단(28)은 닫힘 지점(28b)으로 이동한다.

출력단(28)이 닫힘 지점(28b)에서 열림 지점(28c)으로 이동할 때는 캠 홈(24)의 직선부(24b)를 타게 되고 이로 인하여 밸브체(20)는 출력단(28)에 견인되면서 밸브 통로(44)를 타고 위치 이동하여 반원 홈(22)이 스크레퍼 링(18)의 원주에 일치하는 위치로 놓임에 따라 상부 연결관(2)과 하부 연결관(6) 사이는 완전히 개방되어 음식물 쓰레기를 투기할 수 있는 상태로 되고, 또 한편으로 상기 반원 홈(22)에 의해 밸브체(20)의 개폐 시에 행해지는 수평 이동거리가 최단거리로 설정된다.

한편, 출력단(28)의 위치 이동과 동시에 요크(36)도 부싱(32)에 연동하여 열림 지점(28c)으로 이동 정지할 때까지 정방향 선회를 계속하게 되므로 상술한 플런저(34)의 하강은 상기 출력단(28)의 이동과 동시에 행해져서 상기 밸브체(20)의 밑면에서 떨어져 나감에 따라 수평 이동에 장애가 되는 일은 발생하지 않는다.

또 반대로 밸브체(20)가 닫힐 때, 부싱(32)의 이동은 열림 지점(28c)에서 시작되고 이와 동시에 플런저(34)의 역방향 선회도 시작된다. 그러나 플런저(34)는 밸브체(20)가 열려있을 때는 그 밑면과 상당한 간격을 둔 위치에서 역방향 선회를 시작하게 되는 것이고, 따라서 밸브체(20)가 완전히 닫힐 때까지는 그 밑면과 약간의 간격을 두고 떨어진 위치에서 선회하게 된다.

밸브체(20)의 수평 이동은 출력단(28)이 닫힘 지점(28b)으로 위치할 때까지 계속되는 것이며, 다시 말하면 출력단(28)이 캠 홈(24)의 곡선부(24a)로 접어들면 상기 밸브체(20)의 이동은 중단되어서 상부 연결관(2)과 하부 연결관(6) 사이를 완전히 닫아 놓게 되지만 플런저(34)의 상승 이동은 계속하여 행해지게 된다.

상기 출력단(28)이 닫힘 지점(28b)dptj 시작 지점(28a)으로 이동 위치하면 플런저(34)의 상승 이동이 종료함과 동시에 그 상단이 밸브체(20)의 밑면을 밀어올린 채로 정지하게 된다.

이렇게 밸브체(20)가 플런저(34)에 의해 상방으로 밀어 올려짐에 따라 그 상면이 상판(4) 쪽으로 눌리게 되어 스크레퍼 링(18)의 하단에 완벽하게 밀착함으로써 하부 연결관(6)을 통해 발산되는 음식물 쓰레기의 악취가 상부 연결관(2) 쪽으로 확산되는 것을 막을 수 있는 것이다.

2: 상부 연결관 4: 상판
6: 하부 연결관 8: 밸브 하우징
10: 동력박스 12: 패킹 수납부
14: 패킹 16: 패킹 가이드
18: 스크레퍼 링 20: 밸브체
22: 반원 홈 24: 캠 홈
24a: 곡선부 24b: 직선부
26: 크랭크 암 28: 출력단
30: 보스 32: 부싱
34: 플런저 36: 요크
38: 나선돌조 40: 너트체
42: 나선 홈 44: 밸브 통로
46: 동력원

Claims (6)

1. 상부 연결관(2)과 동력박스(10)가 구비되고 내부에 스크레퍼 링(18)이 설치된 상판(4)과:
   하부 연결관(6)이 일체로 형성된 밸브 하우징(8)과;
   상기 상판(4)과 밸브 하우징(8) 사이로 개재되어서 상기 하부 연결관(6)을 개폐하도록 배치되고, 연속하는 곡선부(24a)와 직선부(24b)로 형성된 캠 홈(24)을 갖춘 밸브체(20)와;
   상기 밸브체(20)의 하측으로 배치되고 외주에는 나선돌조(38)가 형성됨과 아울러 요크(36)가 방사 방향으로 연장 설치된 플런저(34)와;
   상기 동력박스(10)에 수용되는 동력원(46)으로 연결되는 보스(30)와 상기 캠 홈(24)을 관통하여 연장되어서 상기 요크(36)에 연계되는 출력단(28)이 구비된 크랭크 암(26)과;
   상기 밸브 하우징(8)의 내부에서 플런저(34)의 하측으로 고정 배치되고 내주 면에는 상기 나선돌조(38)가 나사 결합하는 나사 홈(42)이 형성된 너트체(40)를 포함한 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 상판(4)에는 패킹 수납부(12)가 더 마련되고, 이 패킹 수납부(12)에는 연질의 패킹(14)과 경질의 패킹 가이드(16), 그리고 스크레퍼 링(18)이 동심으로 삽입되어서 상기 밸브체(20)와 직교하여 배치된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.
3. 제1항에 있어서,
   상기 밸브체(20)는 캠 홈(24)이 형성된 변의 반대쪽 변에, 상기 스크레퍼 링(18)의 원호에 일치하는 반원 홈(22)을 보유하고, 이 반원 홈(22)은 상기 밸브체(20)의 개방위치에서 상기 스크레퍼 링(18)의 내주 측 원호에 일치하는 위치로 배치되어서 상기 밸브체(20)의 수평 이동거리가 최단거리로 설정될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.
4. 제1항에 있어서,
   상기 크랭크 암(26)의 출력단(28)과 플런저(34)의 요크(36) 사이로 부싱(32)이 개재된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.
5. 제1항에 있어서,
   상기 동력원(46)에 연동하는 크랭크 암(26)의 정역회동 범위가 120도 ~ 145도 범위로 설정된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.
6. 제1항에 있어서,
   상기 캠 홈(24)의 곡선부(24a)는 크랭크 암(26)의 출력단(28)이 행하는 정역 회동의 이동궤적에 일치하게 설정된 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 진공수거 시스템의 게이트 밸브.

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