KR101476364B1 - 유량조절용 가변스토퍼를 구비한 스윙식 체크밸브 - Google Patents

유량조절용 가변스토퍼를 구비한 스윙식 체크밸브 Download PDF

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한승호
김도훈
박순철
탁명준
한진욱
홍민식
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동아대학교 산학협력단
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Abstract

유량조절용 가변스토퍼를 구비한 스윙식 체크밸브에 관한 것으로, 간단한 형태의 가변형의 스토퍼 정도를 추가적으로 구비하는 구성만으로 디스크의 개방 각도를 조절하여 유량조절을 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은, 유입구와 유출구를 구비하여 유체가 흐르는 배관과 연결되고, 내부에는 챔버가 형성된 밸브본체와; 상기 밸브본체의 챔버에서 힌지축을 중심으로 회전하면서 유체의 순방향 흐름시 상방향으로 회전하여 유로를 개방하고 유체의 역방향 흐름시 하방향으로 회전하여 유로를 차단하는 디스크와; 상기 밸브본체의 외부에 돌출된 형태로 상기 힌지축에 결합되어 상기 힌지축과 함께 회전하는 걸림부재와; 상기 밸브본체 외부의 힌지축 인근에서 상기 힌지축을 향하여 진출할 수 있도록 설치되어 상기 걸림부재를 더 이상 회전하지 못하도록 접촉하여 구속하되, 상기 힌지축을 향하여 진출하는 길이가 길어질수록 상기 걸림부재를 조기에 구속하여 상기 디스크가 상방향으로 회전할 수 있는 각도를 줄여주는 가변스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유량조절용 가변스토퍼를 구비한 스윙식 체크밸브{SWING TYPE CHECK VALVE WITH VARIABLE STOPPER FOR FLOW CONTROL}
본 발명은 스윙식 체크밸브에 관한 것으로, 특히 간단한 형태의 가변형의 스토퍼 정도를 추가적으로 구비하는 구성만으로 디스크의 개방 각도를 조절하여 유량조절을 용이하게 하는 스윙식 체크밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 스윙식 체크밸브는 유체가 통과하는 배관에 설치되어 관로 내부에 흐르는 유체의 역류를 방지하고 한쪽 방향으로만 흐르도록 함으로써 유체의 흐름을 단속하기 위한 것으로 유체가 관로 내부에 정상적으로 흐르고 있을 경우에는 유체의 압력에 의해 개방되었다가 펌프의 오작동이나 그 외 다른 이유들에 의해 유체가 역류하게 되면 자동으로 닫히면서 유체의 역류를 차단하게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 것처럼 종래의 스윙식 체크밸브(51)는 유입구(52a)와 유출구(52b)가 구비된 밸브몸체(52)와, 상기 밸브몸체(52)의 내부에 관통설치되는 힌지축(53)을 중심으로 회동하면서 유입구(52a)를 개폐하게 되는 밸브개폐용 디스크(54)와, 상기 힌지축(53)의 외주면에 삽입되어 밸브개폐용 디스크(54)를 가압하게 되는 비틀림 코일스프링(55)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래의 스윙식 체크밸브는 유체가 관로 내부에 정상적으로 흐르고 있을 경우 유체의 압력에 의해 밸브개폐용 디스크가 자동으로 개방되고 펌프의 오작동이나 그 외 다른 이유들에 의해 유체가 역류하게 되면 밸브개폐용 디스크가 역방향으로 스윙하여 밸브몸체의 유입구를 신속하게 폐쇄하게 됨으로써 유체의 역류를 방지하게 될 뿐만 아니라 수충격 현상도 예방할 수 있게 된다.
그러나, 이같은 스윙식 체크밸브는 유량을 조절하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 관로 내부를 순방향으로 흐르는 유체의 압력이 일정 이상이 되면 상기 밸브개폐용 디스크가 정방향으로 끝까지 스윙하여 밸브몸체의 유로를 최대한 개방하게 되는데 그와 같이 밸브몸체의 개방되는 정도를 조절하여 유량을 조절하는 기능이 없다는 문제점이 있었다.
한편, 이같은 문제를 개선하여 유량 조절이 가능하도록 한 컨트롤체크밸브에 관한 기술이 한국공개특허공보 제2007-0121904(2007.12.28)에 개시되기도 하였다. 그러나 이 기술의 경우 유량의 조절을 위한 구성이 복잡하여 밸브 전체의 구성이 비대해지는 새로운 문제점을 야기하였다.
그러므로, 체크밸브에 있어서 간단하면서도 유량 조절을 가능하게 하는 기술의 개발이 필요하였다.
한국실용신안공보 제0220512호(2001.02.02)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 형태의 가변형의 스토퍼 정도를 추가적으로 구비하는 구성만으로 디스크의 개방 각도를 조절하여 유량조절을 용이하게 하는 스윙식 체크밸브를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 유량조절용 가변스토퍼를 구비한 스윙식 체크밸브는, 유입구와 유출구를 구비하여 유체가 흐르는 배관과 연결되고, 내부에는 챔버가 형성된 밸브본체와; 상기 밸브본체의 챔버에서 힌지축을 중심으로 회전하면서 유체의 순방향 흐름시 상방향으로 회전하여 유로를 개방하고 유체의 역방향 흐름시 하방향으로 회전하여 유로를 차단하는 디스크와; 상기 밸브본체의 외부에 돌출된 형태로 상기 힌지축에 결합되어 상기 힌지축과 함께 회전하는 걸림부재와; 상기 밸브본체 외부의 힌지축 인근에서 상기 힌지축을 향하여 진출할 수 있도록 설치되어 상기 걸림부재를 더 이상 회전하지 못하도록 접촉하여 구속하되, 상기 힌지축을 향하여 진출하는 길이가 길어질수록 상기 걸림부재를 조기에 구속하여 상기 디스크가 상방향으로 회전할 수 있는 각도를 줄여주는 가변스토퍼를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 가변스토퍼는 외주면에 수나사 형성된 볼트로 구비되고, 상기 밸브본체의 외부에는 상기 가변스토퍼와 나사결합되어 상기 가변스토퍼를 지지하는 지지체가 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 걸림부재의 외주면과 상기 가변스토퍼의 선단부 중 적어도 한 곳에는 고무로 피복되어 서로 간의 접촉시 완충되도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가변스토퍼의 선단부에는 상기 걸림부재가 접촉될 때 전기신호를 발생시키는 압력센서가 더 설치되어 일정 시간동안 유로의 개폐 횟수를 개수 가능하도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 밸브본체의 챔버 상부에는 상기 디스크의 상방향 회전시 상기 디스크와의 접촉으로 인한 충격을 감쇄하기 위한 완충부재가 더 설치되며, 상기 완충부재는, 상기 디스크와 접촉하는 고무볼과, 상기 고무볼의 상부를 수용하여 지지하는 반구형의 수용캡과, 상기 수용캡의 상단부에 구비되어 상기 밸브본체 챔버에 나사체결되는 체결볼트로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 디스크에서 고무볼과 접촉하는 부위는 다른 부위에 비하여 상대적으로 돌출된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 스윙식 체크밸브는, 진퇴동작이 가능한 가변스토퍼 정도를 추가적으로 구비하는 구성만으로 디스크의 개방 각도를 조절할 수 있게 되어 유량조절이 용이해진다.
또한, 본 발명은 가변스토퍼의 선단부와 걸림부재에 적용된 고무 피복에 의하여 가변스토퍼와 걸림부재의 접촉으로 인한 진동 및 소음을 감쇄한다.
또한, 본 발명은 디스크의 최대 개방시 챔버의 상부대신 접촉하는 고무볼에 의해 디스크와 챔버 상부와의 직접적인 접촉으로 발생될 수 있는 진동 및 소음을 방지한다.
또한, 본 발명은 가변스토퍼의 선단부에 설치된 압력센서에 의해 디스크의 개폐 횟수 및 유체의 흐름과 관련된 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 스윙식 체크밸브를 설명하기 참조도
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브의 구성을 설명하기 위한 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에서 압력센서의 역할을 설명하기 위한 참조구성도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에서 완충부재에 대해 설명하기 위한 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에서 압력센서의 역할을 설명하기 위한 참조구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브는 밸브본체(110)와, 디스크(120)와, 걸림부재(130)와, 가변스토퍼(140)를 포함하여 이루어지며, 진퇴동작이 가능한 가변스토퍼(140)가 상기 디스크(120)의 힌지축(125)에 결합되어 함께 회전하는 걸림부재(130)를 구속함으로써 디스크(120)의 개방 각도를 조절할 수 있도록 한 구성을 기술적 요부로 한다.
아래에서는 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
상기 밸브본체(110)는 유입구(111a)와 유출구(111b)를 구비하여 유체가 흐르는 배관(P1,P2)과 연결되고, 내부에는 상기 유입구(111a)와 유출구(111b)를 연결하는 유로의 역할을 하면서 상기 디스크(120)가 설치되는 챔버(110a)가 형성된다. 또한, 상기 힌지축(125) 인근이라 할 수 있는 밸브본체(110)의 선단부 상부에는 상기 가변스토퍼(140)를 디스크(120)의 힌지축(125)을 향하여 진퇴 가능하도록 지지하는 지지체(113)가 구비된다. 여기서 상기 지지체(113)는 상기 가변스토퍼(140)의 수나사와 대응하여 나사결합되는 암나사를 구비한다.
상기 디스크(120)는 상기 밸브본체(110)의 챔버(110a)에서 힌지축(125)을 중심으로 회전하면서 유체의 순방향 흐름시 상방향으로 회전하여 유로를 개방하고 유체의 역방향 흐름시 하방향으로 회전하여 유로를 차단한다. 여기서 상기 힌지축(125)은 챔버(110a)의 전측 상부에 위치한 벽체에 설치되어 상기 밸브본체(110)의 내부에 설치되는 디스크(120)와 결합되는 동시에 상기 밸브본체(110)의 외부에 설치되는 걸림부재(130)와도 결합될 수 있도록 한다. 또한 디스크(120) 단부에 상기 힌지축(125)을 감싸는 형태로 형성되어 상기 힌지축(125)에 지지될 수 있도록 구비된 관 형태의 결합구(126)의 외주면에는 누수방지를 위한 패킹(127)이 설치된다.
상기 걸림부재(130)는 상기 밸브본체(110)의 외부에 돌출된 형태로 힌지축(125)에 결합된다. 이로써 상기 걸림부재(130)는 상기 힌지축(125)과 일체화되어 상기 힌지축(125)이 회전하면 함께 회전한다. 여기서 상기 걸림부재(130)는 상기 힌지축(125)에 결합되는 강관(131)과, 상기 강관(131)의 표면을 감싸면서 피복된 고무(132)로 이루어진다. 이처럼 피복된 고무(132)는 상기 강관(131)의 부식을 방지하고 상기 가변스토퍼(140)와의 접촉 충돌로 인한 진동 및 소음을 완화시키는 역할을 한다.
상기 가변스토퍼(140)는 상기 디스크(120)가 상방향으로 더 이상 회전하지 못하도록 구속하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 가변스토퍼(140)는 외주면에 수나사 형성된 볼트로 구비되어 밸브본체(110) 외부에서 힌지축(125) 인근에 구비된 지지체(113)에 나사결합된다. 이로써 상기 가변스토퍼(140)가 회전하여 힌지축(125)을 향하여 진출하면 상기 걸림부재(130)를 더 이상 회전하지 못하도록 접촉하여 구속할 수 있으며, 상기 가변스토퍼(140)가 힌지축(125)을 향하여 진출하는 길이가 길어질수록 상기 걸림부재(130)를 조기에 구속할 수 있게 되어 상기 디스크(120)가 상방향으로 회전할 수 있는 각도를 더욱 더 줄일 수 있다. 참고로 도 3은 가변스토퍼(140)가 아직 진출하지 않고 후퇴한 상태이며, 도 4의 경우는 가변스토퍼(140)가 진출한 상태이며, 도 6의 경우는 도 4의 경우보다 가변스토퍼(140)가 더욱 더 진출한 것으로 이처럼 상기 가변스토퍼(140)가 진출하면 할수록 상기 디스크(120)가 상방향으로 회전할 수 있는 각도는 점차 줄어들게 되어 유로의 개방면적은 줄어들게 된다. 하지만 반대로 상기 가변스토퍼(140)를 후퇴시키면 디스크(120)가 상방향으로 회전할 수 있는 각도는 점차 늘어나게 되어 유로의 개방면적은 줄어들게 된다.
한편 상기 가변스토퍼(140)의 선단부(141)는 고무로 피복되어 상기 걸림부재(130)와의 접촉시 충격으로 인한 진동 및 소음을 줄일 수 있도록 한다. 나아가 상기 가변스토퍼(140)의 선단부(141)에는 상기 걸림부재(130)와 접촉될 때 전기신호를 발생시키는 압력센서(161)가 더 설치될 수 있다. 이처럼 설치된 압력센서(161)는 도 7에 도시된 것처럼 제어기(162)를 통해 데이터베이스(163) 및 관리실에 설치된 디스플레이(164)와 연동되며 일정 시간동안 유로의 개폐 횟수 및 유체의 흐름 상태를 지속적으로 모니터링하는 것을 가능하게 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브에서 완충부재에 대해 설명하기 위한 참조도이다.
도시된 바와 같이 밸브본체(110)의 챔버(110a) 상부에는 디스크(120)와의 접촉으로 인한 충격을 감쇄하기 위한 완충부재(150)가 설치된다. 상기 완충부재(150)는 고무볼(151)과 상기 고무볼(151)의 상단부를 감싸면서 지지하는 반구형의 수용캡(152)과, 상기 수용캡(152)의 상단부에 설치되어 상기 챔버(110a)의 상부(112)에 나사체결되는 체결볼트(153)를 포함하여 구성된다.
이같은 구성에 따르면 특히 상기 디스크(120)가 가변스토퍼(140)의 구속을 받지 않는 상태에서 상방향으로 최대한 회전하는 경우에 챔버(110a) 상부(112)와의 직접적인 접촉을 중간에서 고무볼(151)이 차단하여 완충하여 준다. 이로써 상기 디스크(120)와 챔버(110a) 상부(112)와의 직접 접촉으로 인한 진동 및 소음이 방지된다. 한편, 상기 디스크(120)에는 상기 고무볼(151)과 접촉이 용이하게 이루어지도록 다른 부위보다 상대적으로 돌출된 형태의 접촉돌기(120a)가 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브의 동작 및 작용을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3과 같이 가변스토퍼(140)가 힌지축(125)으로부터 최대한 후퇴한 상태에서는 유체가 정방향으로 흐를 때 상기 디스크(120)가 상방향으로 최대한 회전할 수 있으며, 이때의 유로의 개방면적은 최대치가 된다. 이때 상방향으로 회전하는 디스크(120)는 밸브본체(110)의 챔버(110a) 상부에 설치되어 있는 완충부재(150)의 고무볼(151)과 접촉하면서 완충된다.
이후 도 4와 같이 가변스토퍼(140)를 돌려 상기 힌지축(125)을 향해 전진시켜주면 유체가 정방향으로 흐를 때 상기 디스크(120)가 상방향으로 회전하는 중간에 힌지축(125)과 함께 회전하는 걸림부재(130)가 가변스토퍼(140)의 선단부에 걸려 구속되면서 상기 디스크(120)가 상방향으로 끝까지 회전하지 못하고 멈춰 선다. 이로써 유로가 완전히 개방되지 않게 되며 유로가 완전히 개방되는 도 3의 상태보다 유량이 감소된다.
이때 유체의 흐름이 더 이상이 진행되지 않고 멈추거나 역류하는 경우에는 도 5에 도시된 것처럼 디스크(120)가 하방향으로 회전하여 유로를 완전히 차단하게 된다.
이후, 도 4의 상태에서 가변스토퍼(140)를 돌려 상기 힌지축(125)으로부터 조금 후퇴시켜주면 도 4에 도시된 경우보다는 디스크(120)가 상방향으로 조금 더 회전할 수 있게 되어 유로의 개방면적이 조금 더 넓어지며 상기 밸브본체(110)의 유로를 흐르는 유량이 상대적으로 증가한다.
이처럼 본 발명의 실시예에 의한 스윙식 체크밸브는 가변스토퍼(140)를 간단히 진퇴시키는 동작에 의해 디스크(120)가 상방향으로 회전하는 각도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 디스크(120)에 의해 개방되는 유로의 면적을 변화시켜 유량을 용이하게 조절할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110 : 밸브본체 110a : 챔버
113 : 지지체 120 : 디스크
130 : 걸림부재 140 : 가변스토퍼
150 : 완충부재 151 : 고무볼
152 : 수용캡 161 : 압력센서

Claims (6)

  1. 유체가 흐르는 배관에 구비되어 유체의 역류를 차단하는 체크밸브에 있어서,
    유입구와 유출구를 구비하여 유체가 흐르는 배관과 연결되고, 내부에는 챔버가 형성된 밸브본체와;
    상기 밸브본체의 챔버에서 힌지축을 중심으로 회전하면서 유체의 순방향 흐름시 상방향으로 회전하여 유로를 개방하고 유체의 역방향 흐름시 하방향으로 회전하여 유로를 차단하는 디스크와;
    상기 밸브본체의 외부에 돌출된 형태로 상기 힌지축에 결합되어 상기 힌지축과 함께 회전하는 걸림부재와;
    상기 밸브본체 외부의 힌지축 인근에서 상기 힌지축을 향하여 진출할 수 있도록 설치되어 상기 걸림부재를 더 이상 회전하지 못하도록 접촉하여 구속하되, 상기 힌지축을 향하여 진출하는 길이가 길어질수록 상기 걸림부재를 조기에 구속하여 상기 디스크가 상방향으로 회전할 수 있는 각도를 줄여주는 가변스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변스토퍼는 외주면에 수나사 형성된 볼트로 구비되고, 상기 밸브본체의 외부에는 상기 가변스토퍼와 나사결합되어 상기 가변스토퍼를 지지하는 지지체가 구비된 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 걸림부재의 외주면과 상기 가변스토퍼의 선단부 중 적어도 한 곳에는 고무로 피복되어 서로 간의 접촉시 완충되도록 한 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가변스토퍼의 선단부에는 상기 걸림부재가 접촉될 때 전기신호를 발생시키는 압력센서가 더 설치되어 일정 시간동안 유로의 개폐 횟수를 개수 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브본체의 챔버 상부에는 상기 디스크의 상방향 회전시 상기 디스크와의 접촉으로 인한 충격을 감쇄하기 위한 완충부재가 더 설치되며,
    상기 완충부재는, 상기 디스크와 접촉하는 고무볼과, 상기 고무볼의 상부를 수용하여 지지하는 반구형의 수용캡과, 상기 수용캡의 상단부에 구비되어 상기 밸브본체 챔버에 나사체결되는 체결볼트로 이루어진 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디스크에서 고무볼과 접촉하는 부위는 다른 부위에 비하여 상대적으로 돌출된 것을 특징으로 하는 스윙식 체크밸브.
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