KR101441294B1 - 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치 - Google Patents

버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치 Download PDF

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Abstract

버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치가 개시된다. 본 발명의 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치는, 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 성형하는 것으로서, 상기 밸브 몸체를 성형할 수 있도록 서로 대응되는 도넛(Doughnut) 형상으로 형성되며 내부 상측에 한 쌍의 인서트 너트가 수용된 뒤 형 체결장치에 의해 밀폐되도록 체결되는 한 쌍의 금형; 및 상기 금형의 중공부위에 형성되며 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 상기 금형의 내부로 주입할 수 있도록 마련되는 에이치(H) 형상의 게이트를 포함하며, 상기 게이트는, 상기 금형의 정면부위를 양분하는 수직선을 기준으로 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선과 직각을 이루는 수평 방향으로 편심되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 밸브 몸체의 사출성형시 밸브 몸체의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있다.

Description

버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치{MOLD FOR FORMING VALVE BODY OF BUTTERFLY VALVE}
본 발명은 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 사출성형시 밸브 몸체의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치에 관한 것이다.
일반적으로, 버터플라이 밸브는 원판 중심선을 축으로 원판이 회전함에 따라 개폐가 이루어지는 밸브이다. 이러한 버터플라이 밸브는 밸브 몸체를 관통한 1개의 축 주위에 원형의 디스크가 90도 회전하여 개폐되는 방식을 말하며, 개폐 작용이 간단하게 이루어지므로 작동이 빠르고, 저압뿐만 아니라 고압의 물이나 증기, 공기, 가스용에도 널리 이용되고 있다.
버터플라이 밸브(1)의 일반적인 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이 중앙에 개폐공(2A)을 갖는 도넛(Doughnut) 형상의 밸브 몸체(2)와, 개폐공(2A)의 내주면을 따라 결합되는 시트(3)와, 밸브 몸체(2)를 관통하여 결합되는 축(4)과, 축(4)에 일체로 형성되며 개폐공(2A)을 개폐하는 디스크(5)와, 디스크(5)의 개폐작동을 제어하도록 밸브 몸체(2)에 결합되는 핸들(6)과, 핸들(6)의 회전력을 축(4)에 전달하도록 밸브 몸체(2)에 결합되는 기어박스(7)를 포함한다. 한편, 밸브 몸체(2)는 운반시 손상이 방지되도록 상부 양측에 한 쌍의 인서트 너트(8)가 일체로 결합된다. 즉, 인서트 너트(8)는 밸브 몸체(2)를 운반시 와이어를 삽입하거나 또는 운반용 후크를 삽입할 수 있는 공간을 제공하기 위한 것이다. 이때, 인서트 너트(8)는 밸브 몸체(2)의 사출성형시 일체로 형성된다.
이러한 종래의 버터플라이 밸브(1)의 밸브 몸체(2)를 사출성형하는 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 금형(10)의 중앙부에 형성되는 게이트(12)를 통해 융융수지를 고압으로 주입하여 성형한다.
즉, 호퍼에서 공급되는 성형재료(열가소성 수지 또는 열경화성수지)는 가열 실린더에서 혼합되어 가면서 실린더 선단의 스크루로 이송되고 그 과정에서 재료는 열에 의해 분자 구조가 풀어져 비교적 점성이 높은 용융상태로 된다. 스크루 선단부에 일정량의 용융수지가 축적되면 스크루가 정지되고 형 체결장치로 밀폐된 금형(10) 내에 용융수지가 사출 실린더에 의해서 고압으로 사출된다.
이때, 용융수지는 게이트(12)를 통해 주입된 뒤 금형(10)의 내부에서 두 방향(화살표 방향)으로 분기되어 유동되면서 금형(10)의 상부(밸브 몸체의 상부 정중앙)에서 다시 만나게 된다. 즉, 용융수지는 게이트(12)를 통해 금형(10)의 내부로 고압 사출되도록 주입된 뒤 금형(10)의 중심부를 기준으로 동일한 체적을 갖는 양측 공간으로 분기되어 금형(10)의 하부에서부터 순차적으로 채워지도록 유동되면서 금형(10)의 상부에서 최종적으로 만나게 되는 것이다.
하지만, 이러한 종래의 버터플라이 밸브(1)의 밸브 몸체(2)를 사출성형하는 방법은, 금형(10)의 내부로 주입된 용융수지가 두 방향으로 분기되어 유동되면서 금형(10)의 상부에서 최종적으로 만날 때 인서트 너트(8)를 경유하게 되는데, 이러한 용융수지는 인서트 너트(8)와 접촉에 따라 각 흐름 선단의 온도가 저하된 상태에서 최종적으로 만나게 됨으로써 융합성이 낮아지게 된다. 이에 따라 밸브 몸체(2)의 사용시 부하가 많이 집중되는 상부영역의 강성이 취약해져 균열 또는 휨 변형이 발생되는 문제가 있다.
또한, 금형의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되는 용융수지는 각 흐름 선단의 온도가 인서트 너트(8)에 의해 저하되므로 밸브 몸체(2)의 사출성형 후 최종적으로 만나는 지점에서 용융수지의 온도 저하로 인해 웰드라인이 심하게 발생하는 문제가 있다. 웰드라인의 발생은 제품의 상품성을 떨어뜨리거나 성형 불량을 의미하므로 생산 효율을 떨어뜨리는 등 제품 생산에 심각한 피해를 줄 수 있기 때문이다.
이에 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 사출성형시 밸브 몸체의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치에 관한 연구개발이 요구되어 왔다.
본 발명의 기술적 과제는, 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 사출성형시 밸브 몸체의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제는, 본 발명에 따라, 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 성형하는 것으로서, 상기 밸브 몸체를 성형할 수 있도록 서로 대응되는 도넛(Doughnut) 형상으로 형성되며 내부 상측에 한 쌍의 인서트 너트가 수용된 뒤 형 체결장치에 의해 밀폐되도록 체결되는 한 쌍의 금형; 및 상기 금형의 중공부위에 형성되며 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 상기 금형의 내부로 주입할 수 있도록 마련되는 에이치(H) 형상의 게이트를 포함하며, 상기 게이트는, 상기 금형의 정면부위를 양분하는 수직선을 기준으로 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선과 직각을 이루는 수평 방향으로 편심되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치에 의해 달성된다.
상기 게이트는, 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선의 좌측 방향으로 편심되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트는, 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선의 우측 방향으로 편심되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트의 편심비는, 상기 수직선을 기준으로 3:1인 것을 특징으로 한다.
상기 용융수지는 상기 게이트를 통해 상기 금형의 내부로 주입된 뒤 상기 금형의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되면서 상기 수직선을 기준으로 1∼1.5시 범위에서 서로 만나 융합되는 것을 특징으로 한다.
상기 용융수지는 상기 게이트를 통해 상기 금형의 내부로 주입된 뒤 상기 금형의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되면서 상기 수직선을 기준으로 10.5∼11시 범위에서 서로 만나 융합되는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트는 상기 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 주입할 수 있는 한 개의 주입공과 상기 주입공으로 주입되는 상기 용융수지를 상기 금형의 내부로 동시에 공급할 수 있는 네 개의 공급관로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 금형의 내부로 주입된 뒤 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지가 인서트 너트를 지나는 과정에서 그 선단의 온도가 저하되더라도 화살표 B방향으로 유동되는 용융수지가 높은 온도를 유지한 상태로 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지와 서로 만나 융합될 수 있는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치를 제공함으로써, 밸브 몸체의 사출성형시 밸브 몸체의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 통상적인 버터플라이 밸브를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치의 정면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 금형장치의 내부로 용융수지가 주입된 뒤 두 방향으로 분기되어 유동되는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치의 정면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 금형장치의 내부로 용융수지가 주입된 뒤 두 방향으로 분기되어 유동되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 몸체(2)를 성형할 수 있도록 형성되는 한 쌍의 금형(100)과, 그리고 금형(100)의 내부에 사출성형기(도면에 미도시)로부터 고압 사출되는 용융수지를 주입할 수 있도록 형성되는 게이트(110)를 포함한다.
이하에서 버터플라이 밸브(1)의 밸브 몸체(2) 및 밸브 몸체(2)에 일체로 마련된 한 쌍의 인서트 너트(8)는 종래 기술과 동일한 부호를 부여하여 설명하기로 한다.
한 쌍의 금형(100)은 금형장치의 메인 프레임을 형성하며 내부에 밸브 몸체(2)를 사출시 일체로 성형되는 한 쌍의 인서트 너트(8)가 수용되는 구성이다.
즉, 금형(100)은 내부에 밸브 몸체(2)를 성형할 수 있는 공간을 제공하도록 중공되며 서로 대응되는 도넛(Doughnut) 형상으로 형성된다.
이러한 금형(100)은 버터플라이 밸브의 밸브 몸체(2)를 성형시 공지된 형 체결장치에 의해 밀폐되도록 체결되며, 인서트 너트(8)는 금형(100)의 체결 전 금형(100) 내부의 미리 결정된 위치에 수용된다. 이때, 인서트 너트(8)의 미리 결정된 위치는 밸브 몸체(2)의 상부 양측이다.
게이트(110)는 금형(100)의 내부로 용융수지를 주입할 수 있도록 마련되는 에이치(H) 형상의 구성이다. 게이트(110)는 금형(100)의 중공부위(102)에 형성됨으로써 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 금형(100)의 내부로 주입할 수 있게 된다.
이를 위해서, 게이트(110)는 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 금형(100)의 내부로 주입할 수 있도록 한 개의 주입공(112)과, 주입공(112)으로 주입되는 용융수지를 금형(100)의 내부로 동시에 공급할 수 있도록 네 개의 공급관로(114)가 형성된다. 이에 따라 용융수지는 주입공(112)으로 주입된 뒤 공급관로(114)를 통해 금형(100)의 내부로 원활하게 공급될 수 있게 된다.
여기서 주입공(112)은 사출성형기와 연결되는 구성이며, 공급관로(114)는 주입공(112)으로부터 분기 형성되어 금형(100)과 연결되는 구성이다.
게이트(110)는 금형(100)의 정면부위를 양분하는 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 중공부위(102)에 수직선(C)과 직각을 이루는 수평 방향으로 편심되도록 형성된다. 즉, 게이트(110)는 금형의 중공부위(102)에 수직선(C)의 좌측 방향으로 편심되도록 형성되는 것이다.
예를 들어서, 금형(100)에 형성된 중공부위(102)의 지름(D)이 101mm이고, 게이트(110)의 폭(L)이 44mm일 경우, 수직선(C)의 좌측 방향으로 편심되는 게이트(110)의 길이(L1)은 33mm이고, 수직선(C)의 우측 방향으로 편심되는 게이트(110)의 길이(L2)은 11mm이다. 이에 따라 게이트(110)의 편심비는 수직선(C)을 기준으로 3:1의 비율을 갖는다.
이러한 게이트(110)의 편심구조에 따라 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지는 게이트(110)를 통해 금형(100)의 내부로 주입된 뒤 두 방향으로 분기되어 유동되면서 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 설정된 방향에서 서로 만나 융합되게 된다.
여기서 용융수지는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 용융시킨 것으로 점성이 낮은 물에 비해 점성이 매우 높은 상태의 유체로 형성된다. 이에 용융수지는 사출성형기로부터 고압 사출시 게이트(110)의 편심구조에 의해 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 우측영역보다 좌측영역에 우선적으로 채워지게 되므로 금형(100)의 내부에서 두 방향(화살표 A, B방향)으로 분기되어 유동되면서 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 1∼1.5시 범위에서 서로 만나 융합되게 된다.
즉, 사출성형기의 고압 사출시 금형(100)의 내부로 주입되는 용융수지는 화살표 A과 B방향 각각 분기되어 유동되는데, 게이트(110)의 편심구조에 따라 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지는 인서트 너트(8)를 지난 뒤 화살표 B방향으로 유동되는 용융수지와 수직선(C)을 기준으로 1∼1.5시 범위에서 서로 만나 융합되는 것이다.
여기서 본 실시예의 게이트(110)는 금형(100)의 중공부위(102)에서 수직선(C)의 좌측 방향으로 편심되도록 형성되나, 본 발명의 다른 실시예로써 게이트(110)는 수직선(C)의 우측 방향으로 편심되도록 형성될 수도 있다.
게이트(110)가 금형(100)의 중공부위(102)에 수직선(C)의 우측 방향으로 편심 형성되는 경우, 금형(100)의 내부로 주입되는 용융수지는 금형(100)의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되면서 수직선(C)을 기준으로 10.5∼11시 범위에서 서로 만나 융합되게 된다.
즉, 게이트(110)가 금형(100)의 중공부위(102)에 수직선(C)의 우측 방향으로 편심 형성되는 경우 서로 만나 융합되는 용융수지의 위치는 전술한 게이트(110)가 수직선(C)의 좌측 방향으로 편심 형성되는 경우와 대칭되는 것이다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브용 밸브 몸체 성형용 금형장치의 작용을 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 금형(100)은 버터플라이 밸브의 밸브 몸체(2)를 성형하기 위해 내부에 인서트 너트(8)가 수용된 상태에서 형 체결장치의 의해 밀폐되도록 체결된다.
금형(100)이 체결되면, 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지가 게이트(110)를 통해 금형(100)의 내부로 주입되기 시작한다.
금형(100)의 내부로 주입되는 용융수지는 금형(100)의 내부에서 화살표 A와 B방향으로 각각 분기되어 유동되기 시작한다. 이때, 용융수지는 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 우측영역보다 좌측영역에 우선적으로 채워지게 된다. 즉, 용융수지는 점성이 높은 유체로 형성되므로 사출성형기로부터 고압 사출시 게이트(110)의 편심구조에 따라 수직선(C)을 기준으로 금형(100)의 우측영역보다 좌측영역에 더 빨리 채워질 수 있게 것이다. 이는 게이트(110)가 금형(100)의 중공부위(102)에 수직선(C)의 좌측 방향으로 일정한 편심비를 갖도록 편심 형성됨에 따라 가능할 수 있는 것이다.
용융수지가 금형(100)의 우측영역보다 좌측영역에 더 빨리 채워지게 되면, 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지는 인서트 너트(8)를 지난 상태에서 화살표 B방향으로 유동되는 용용수지와 서로 만나 융합되게 된다. 즉, 금형(100)의 내부에서 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지는 게이트(110)의 편심구조에 따라 인서트 너트(8)를 지난 뒤 화살표 B방향으로 분기되어 유동되는 용융수지와 설정된 방향, 다시 말해 수직선(C)을 기준으로 금형의 1∼1.5시 범위에서 서로 만나 융합되게 된다.
그 결과, 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지가 인서트 너트(8)를 지나는 과정에서 그 선단의 온도가 저하되었다 하더라도 화살표 B방향으로 유동되는 용융수지의 선단은 높은 온도를 유지한 상태로 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지와 서로 만나 융합할 수 있게 되므로 밸브 몸체(2)의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있게 된다.
즉, 용융수지가 금형(100)의 내부에서 화살표 A와 B방향으로 각각 분기되어 유동될 때 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지 선단의 온도가 인서트 너트(8)와 접촉되어 저하된 상태이더라도 화살표 B방향으로 유동되는 용융수지의 선단은 높은 온도를 유지하게 되어 화살표 A와 B방향으로 유동되는 용융수지가 서로 만나 융합되는 경우에 밸브 몸체(2)의 상부영역의 강성을 향상시키고 웰드라인의 발생을 방지할 수 있도록 높은 융합성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치, 밸브 몸체(2)를 사출성형하는 수단으로 금형(100)의 내부로 주입된 용융수지가 두 방향으로 분기되어 유동되면서 각각 인서트 너트(8)를 지나는 과정에 의해 흐름 선단의 온도가 저하된 상태에서 서로 만나 융합되는 구조를 제공하는 종래의 금형장치와 달리, 금형(100)의 내부로 주입된 뒤 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지가 인서트 너트(8)를 지나는 과정에서 그 선단의 온도가 저하되더라도 화살표 B방향으로 유동되는 용융수지가 높은 온도를 유지한 상태로 화살표 A방향으로 유동되는 용융수지와 서로 만나 융합될 수 있는 구조를 제공함으로써, 밸브 몸체(2)의 사출성형시 밸브 몸체(2)의 상부영역의 강성을 향상시키고, 웰드라인의 발생을 방지할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 금형 102: 중공부위
110: 게이트 C: 수직선

Claims (7)

  1. 버터플라이 밸브의 밸브 몸체를 성형하는 것으로서,
    상기 밸브 몸체를 성형할 수 있도록 서로 대응되는 도넛(Doughnut) 형상으로 형성되며 내부 상측에 한 쌍의 인서트 너트가 수용된 뒤 형 체결장치에 의해 밀폐되도록 체결되는 한 쌍의 금형; 및
    상기 금형의 중공부위에 형성되며 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 상기 금형의 내부로 주입할 수 있도록 마련되는 에이치(H) 형상의 게이트를 포함하며,
    상기 게이트는, 상기 금형의 정면부위를 양분하는 수직선을 기준으로 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선과 직각을 이루는 수평 방향으로 편심되되,
    상기 게이트가 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선의 좌측 방향으로편심되도록 형성되는 경우, 상기 용융수지는 상기 게이트를 통해 상기 금형의 내부로 주입된 뒤 상기 금형의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되면서 상기 수직선을 기준으로 1∼1.5시 범위에서 서로 만나 융합되고,
    상기 게이트가 상기 금형의 중공부위에서 상기 수직선의 우측 방향으로 편심되도록 형성되는 경우, 상기 용융수지는 상기 게이트를 통해 상기 금형의 내부로 주입된 뒤 상기 금형의 내부에서 두 방향으로 분기되어 유동되면서 상기 수직선을 기준으로 10.5∼11시 범위에서 서로 만나 융합되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트의 편심비는, 상기 수직선을 기준으로 3:1인 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 게이트는 상기 사출성형기로부터 고압 사출되는 용융수지를 주입할 수 있는 한 개의 주입공과 상기 주입공으로 주입되는 상기 용융수지를 상기 금형의 내부로 동시에 공급할 수 있는 네 개의 공급관로가 형성되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브의 밸브 몸체 성형용 금형장치.
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