KR101608420B1 - 캐비테이션 발생방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 - Google Patents

캐비테이션 발생방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 Download PDF

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박근영
김효균
김준모
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Abstract

본 발명은 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 관한 것으로 특히, 양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프가 착탈 가능하게 결합되는 밸브바디와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 일측에 편심축을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 버터플라이 밸브용 디스크와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 타측에 이중편심축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 체크밸브용 디스크;로 구성된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 전체에 가해지던 충격을 크게 완화시킬 수 있으므로 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브를 구성하고 있는 각 구성품은 물론 자체의 수명이 대폭 연장할 수 있고, 또한 캐비테이션 소음으로 인한 피해를 대폭 줄일 수 있으며, 특히 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 자체의 상품성과 작동에 따른 신뢰도 등을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

캐비테이션 발생방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브{Butterfly valve having a one-piece check valve cavitation protection}
본 발명은 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 관한 것으로 보다 구체적으로는 밸브 바디에 버터플라이 밸브용 디스크와 체크밸브용 디스크가 일체로 설치된 구성을 갖고 펌프장 등의 펌프에 연결되어 널리 사용되고 있는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 구성품 중 상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치하여 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 전,후면 공간의 압력차에 의해 후면 공간측에서 발생하는 캐비테이션(cavitation, Kavitation, Hohlraumbildung; 공동 현상)을 미연에 방지할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 상,하수도, 공업용수, 정수장, 댐 등의 펌프장에는 버터플라이 밸브, 체크밸브 및 안전변 등의 각종 펌프 설비가 설치된다.
도 1은 종래 일반적인 펌프 설비를 나타낸 도면이다.
일측 입구에 펌프(1)가 결합된 버터플라이 밸브(2)는 펌프(1)에서 토출되는 유체를 개폐하는 것으로, 양측이 개방되어 일측은 펌프(1)의 토출측에 결합되어지는 밸브바디(2a)와, 상기 밸브바디(2a)의 내부에 회전 가능하게 장착되어 상기 밸브바디(2a) 내부를 개폐시키도록 회전 동작되는 디스크(2b), 상기 밸브바디(2a)의 일측에 장착되어 상기 디스크(2b)를 회전동작시키는 구동수단(미도시)을 포함한다.
또, 체크밸브(3)는 제1단관(4)을 통해 상기 버터플라이 밸브(2)의 밸브바디(2a)의 배출구 측에 결합된 형태를 갖고 펌프(1)가 정지되었을 경우 펌프(1) 측으로 유체가 역류하지 못하도록 유체를 차단하는 것으로, 밸브하우징(3a)과 상기 밸브하우징(3a)의 내측에 설치되고, 유체의 흐름에 따라 일측으로 개방되는 디스크(3b)로 구성되어 있다.
이때, 상기 체크밸브용 디스크(3b)는 상부의 힌지축(3c)을 중심으로 일측으로 개방되며, 펌프(1)가 동작이 정지되면 자중에 의해 유로를 폐쇄하게 된다.
또한, 상기 체크밸브(3)의 밸브하우징(3a) 토출구측에 결합되어 있는 제2단관(5)에는 공기변(6)이 부착되어 유로 내부의 공기를 외부로 배출하는 기능을 수행하게 된다.
상기와 같이 구성된 펌프설비는 펌프(1)가 구동됨과 아울러 버터플라이 밸브(2)가 구동수단에 의해 개방되면, 유체는 버터플라이 밸브(2)를 통과하여 체크밸브(3)를 개방시키면서 유체를 토출하게 된다.
또, 상기 펌프(1)의 동작이 정지되면 개방되었던 체크밸브(3)의 디스크(3b)가 자중에 의해 닫히면서 유체의 역류를 방지하게 된다.
그러나, 상기와 같은 펌프설비는 버터플라이 밸브(2), 체크밸브(3) 등이 각각 다른 몸체로 구성되고, 제1 및 제2단관(4)(6) 등이 필요하기 때문에 면간 거리가 길어 작업공간이 넓게 되는 문제점이 있다.
또한, 체크밸브(3)에는 바이패스 밸브 부착용 부관(미도시) 등의 천공 작업이 필요하여 시공에 소요되는 인력, 비용 및 노력이 많이 필요한 문제점이 있다.
따라서, 종래에도 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안, 즉, 펌프설비의 구조를 간단하게 하고, 면간 거리를 축소시키도록 하기 위한 방안으로 밸브바디에 버터플라이 밸브용 디스크와 체크밸브용 디스크를 일체로 설치한 구성 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브를 본 출원인이 개발되어 국내 등록특허공보 제 10-05772341호로 제시한 바 있다.
이와 같은 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 밸브용 디스크(20)와 체크밸브용 디스크(30)가 각각 접촉되는 시트면(11)(12)과, 공기변(40) 또는 바이패스 밸브(50) 또는 안전밸브(60) 등이 결합되는 부관홀(13)을 구비하고 양측이 개방되어 일측에 설치된 펌프(70)로부터 공급되는 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성된 밸브바디(10)와, 상기 유로 상의 일측에 편심축(22)을 중심으로 회동 가능하게 설치되어 구동수단(21)을 통해 개폐되는 버터플라이 밸브용 디스크(20)와, 상기 유로 상의 타측에 이중편심축(33)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 외부의 무게추(31)와 유압실린더(32)에 의해 서서히 개폐되는 체크밸브용 디스크(30)로 구성된 형태를 갖는다.
그러나, 이와 같은 구성의 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 경우, 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 강한 압력을 갖는 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간(즉, 밸브바디 내에서 펌프와 버터플라이 밸브용 디스크 전면 사이의 공간)에 있는 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간(즉, 버터플라이 밸브용 디스크의 배면과 체크밸브용 디스크의 전면 사이 공간)으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 전,후면 공간 사이의 압력차에 의해 후면 공간측에서 일명 공동 현상이라고 불리우는 캐비테이션이 발생하는 문제점이 있다.
여기서, 캐비테이션(cavitation, Kavitation, Hohlraumbildung)이라 함은, 압력의 감소에 의해 액체 중에 기포가 생기는 현상을 말하는 것으로, 일반적으로 배의 스크루와 수력 터빈의 날개 등과 같이 물체가 수중을 고속도로 운동할 때 혹은 수중에 강한 음파를 낼 때에 이 현상을 볼 수 있다. 캐비테이션이 일어나면 스크루와 터빈 날개의 수력적 성능이 저하할 뿐 아니라 그 표면이 침식된다.
또한 캐비테이션에 의해 소음이 생기는데 이것은 기포의 소멸에 의한 것으로, 음파를 낼 때에 캐비테이션이 일어나면 나오는 소리의 강도가 줄어든다.
일반적으로 액체의 압력이 충분히 내려가면 액체 중에 존재하거나 혹은 미소한 계면 입자에 부착해 있는 수증기 또는 기체의 핵이 성장하여 캐비테이션이 일어나는 것이다.
증기압 정도의 압력에서 캐비테이션이 일어나기 위해서는 이와 같은 핵의 존재가 필요하며, 핵의 성장은 점성도와 표면 장력의 영향을 받는다. 세척제와 같은 표면 활성 물질이 존재하면 표면 장력이 바뀌고 따라서 캐비테이션이 시작되는 압력이 영향을 받는다. 캐비테이션이 일어나는 외적 조건에는 평균 압력 외에 압력의 변동(fluctuation) 크기와 경계층도 관계하고, 캐비테이션이 생기는 기포는 성장하거나 소멸하거나 한다.
기포가 깨져 소멸할 때는 그 가까이에 수천 기압의 압력이 생기는 것이 알려져 있는데 그것은 단시간밖에 계속되지 않으므로 정확한 측정은 곤란하다. 음파에 의한 캐비테이션은 압력의 계곡에서 일어난다. 즉, 음파에 의한 캐비테이션은 음의 진동수 외에 기체의 함유율, 이온의 함유율, 현탁질(기포가 생기는 핵), 온도, 점성도, 용기의 청정 등 기체의 과거의 이력 등에도 의한다.
이와 같은 캐비테이션이 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에서 버터플라이 밸브용 디스크가 열릴 때마다 발생하게 되면, 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 전체에 큰 충격이 인가되어 각 구성품은 물론 제품 자체의 수명이 단축될 우려가 있을 뿐만 아나라, 자주 발생하는 큰 소음으로 인해 주변 사람들에게 큰 피해를 입히게 되는 등의 문제점이 있는 것이다.
대한민국 등록특허공보 10-0572341호(2006년 04월 12일) 대한민국 등록특허공보 10-0883373호(2009년 02월 05일) 대한민국 등록특허공보 10-0727571호(2007년 06월 05일) 대한민국 등록특허공보 10-1080139호(2011년 10월 31일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 밸브바디에 버터플라이 밸브용 디스크와 체크밸브용 디스크가 일체로 설치된 구성을 갖고 펌프장 등의 펌프에 연결되어 널리 사용되고 있는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 구성품 중 상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치하여 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때 버터플라이 밸브용 디스크에 설치되어 있는 소형 체크밸브들이 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크에 형성된 유체 바이패스공들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크의 배면측 공간으로 이동되도록 함으로써 버터플라이 밸브용 디스크가 열리는 순간 발생하던 캐비테이션을 미연에 방지할 수 있어, 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 전체에 가해지던 충격을 크게 완화시킬 수 있으므로 각 구성품은 물론 제품 자체의 수명이 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아나라, 캐비테이션 소음으로 인한 피해를 대폭 줄일 수 있는 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프가 착탈 가능하게 결합되는 밸브바디와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 일측에 편심축을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 버터플라이 밸브용 디스크와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 타측에 이중편심축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 체크밸브용 디스크;로 구성된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 소형 체크밸브의 일 실시 예는, 원판의 배면 중심점에 가이드 봉이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공 내에서 유체 바이패스공을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판과; 원형캡의 외주면에는 나사산이 형성되어 있고, 원형캡의 평판부의 중앙에는 가이드 봉 통과공이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공 주변에는 다수개의 유체 통과공이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공 내면에 형성된 나사산에 착탈 가능하게 나사 결합되는 체크밸브 본체와; 상기 가이드 봉의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판의 원판 내면과 체크밸브 본체의 원형캡 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소형 체크밸브의 다른 실시 예는, 원판의 배면 중심점에 가이드 봉이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공 내에서 유체 바이패스공을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판과; 원형캡의 평판부의 중앙에는 가이드 봉 통과공이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공 주변에는 다수개의 유체 통과공이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공 내에 착탈 가능하게 결합되는 체크밸브 본체와; 상기 유체 바이패스공의 내면 후방부에 형성된 링 안착홈에 착탈 가능하도록 탄력적으로 설치되어 체크밸브 본체가 상기 유체 바이패스공으로부터 이탈되는 것을 방지하는 스냅 링과; 상기 가이드 봉의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판의 원판 내면과 체크밸브 본체의 원형캡 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링;으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 소형 체크밸브들은 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때 그 차가 코일 스프링에 의해 정해진 압력 이상일 경우 자동으로 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크에 형성된 유체 바이패스공들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크의 배면측 공간으로 이동되도록 한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 의하면, 밸브바디에 버터플라이 밸브용 디스크와 체크밸브용 디스크가 일체로 설치된 구성을 갖고 펌프장 등의 펌프에 연결되어 널리 사용되고 있는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 구성품 중 상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치하여 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때 버터플라이 밸브용 디스크에 설치되어 있는 소형 체크밸브들이 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크에 형성된 유체 바이패스공들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크의 배면측 공간으로 이동되도록 하였다.
따라서, 버터플라이 밸브용 디스크가 열리는 순간 발생하던 캐비테이션을 미연에 방지할 수 있어, 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 전체에 가해지던 충격을 크게 완화시킬 수 있으므로 각 구성품은 물론 제품 자체의 수명이 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아나라, 캐비테이션 소음으로 인한 피해를 대폭 줄일 수 있고, 특히 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 자체의 상품성과 작동에 따른 신뢰도 등을 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래 일반적인 펌프 설비도.
도 2는 부관홀에 공기변이 설치된 종래 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 정 단면도.
도 3은 도 2의 A - A선 단면도.
도 4는 도 2의 B - B선 단면도.
도 5는 부관홀에 바이패스 밸브가 설치된 종래 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 정 단면도.
도 6은 부관홀에 안전밸브가 설치된 종래 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 정 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 정 단면도.
도 8은 도 7 중 C부 확대 단면도.
도 9는 도 7의 C부에 소형 체크밸브의 다른 실시 예를 적용한 상태의 확대 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 중 버터플라이 밸브용 디스크의 배면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 작동 상태를 설명하기 위한 정 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 정 단면도를 나타낸 것이고, 도 8은 도 7 중 C부 확대 단면도를 나타낸 것이며, 도 9는 도 7의 C부에 소형 체크밸브의 다른 실시 예를 적용한 상태의 확대 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 10은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 중 버터플라이 밸브용 디스크의 배면도를 나타낸 것이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예가 적용된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 작동 상태를 설명하기 위한 정 단면도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명은,
양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프(500)가 착탈 가능하게 결합되는 밸브바디(100)와; 상기 밸브바디(100) 내 유로 상의 일측에 편심축(202)을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 버터플라이 밸브용 디스크(200)와; 상기 밸브바디(100) 내 유로 상의 타측에 이중편심축(303)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 체크밸브용 디스크(300);로 구성된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서,
상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210)을 형성하고, 상기 유체 바이패스공(210) 내에 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브(400)들을 각각 착탈 가능하게 설치한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 소형 체크밸브(400)의 일 실시 예는,
원판(411)의 배면 중심점에 가이드 봉(412)이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공(210) 내에서 유체 바이패스공(210)을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판(410)과;
원형캡(421)의 외주면에는 나사산(422)이 형성되어 있고, 원형캡(421)의 평판부의 중앙에는 상기 가동판(410)의 가이드 봉(412)이 끼워지는 가이드 봉 통과공(423)이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공(423) 주변에는 다수개의 유체 통과공(424)이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공(210) 내면에 형성된 나사산(211)에 착탈 가능하게 나사 결합되는 체크밸브 본체(420)와;
상기 가이드 봉(412)의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판(410)의 원판(411) 내면과 체크밸브 본체(420)의 원형캡(421) 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브(400)의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링(430);으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소형 체크밸브(400)의 다른 실시 예는,
원판(411)의 배면 중심점에 가이드 봉(412)이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공(210) 내에서 유체 바이패스공(210)을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판(410)과;
원형캡(421)의 평판부의 중앙에는 가동판(410)의 가이드 봉(412)이 끼워지는 가이드 봉 통과공(423)이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공(423) 주변에는 다수개의 유체 통과공(424)이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공(210) 내에 착탈 가능하게 결합되는 체크밸브 본체(420)와;
상기 유체 바이패스공(210)의 내면 후방부에 형성된 링 안착홈(212)에 착탈 가능하도록 탄력적으로 설치되어 체크밸브 본체(420)가 상기 유체 바이패스공(210)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 스냅 링(440)과;
상기 가이드 봉(412)의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판(410)의 원판(411) 내면과 체크밸브 본체(420)의 원형캡(421) 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브(400)의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링(430);으로 구성한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 소형 체크밸브(400)들은 펌프(500)의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크(200)가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크(200) 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때 그 차가 코일 스프링(430)에 의해 정해진 압력 이상일 경우 자동으로 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성된 유체 바이패스공(210)들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 배면측 공간으로 이동되도록 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 도 7 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 밸브바디(100)와 버터플라이 밸브용 디스크(200) 및 체크밸브용 디스크(300)로 구성된 공지의 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성한 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210) 내에 소형 체크밸브(400)들을 각각 착탈 가능하게 설치하여 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전,후면 공간 사이에 형성되는 압력차가 소형 체크밸브(400)에 의해 정해진 압력 이상일 경우 소형 체크밸브(400)들이 자동으로 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성된 유체 바이패스공(210)들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 배면측 공간으로 자동 이동되도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 공지된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 구성요소 중 밸브바디(100)는 양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프(500)가 착탈 가능하게 결합되는 형태를 갖는다.
또, 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)는 기본적으로 상기 밸브바디(100) 내 유로 상의 일측에 편심축(202)을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 형태(즉, 편심축(202)을 기점으로 회전되며 개폐되는 형태)를 갖는다.
또한, 상기 체크밸브용 디스크(300)는 상기 밸브바디(100) 내 유로 상의 타측에 이중편심축(303)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 형태(즉, 이중편심축(303)을 기점으로 회전되며 개폐되는 형태)를 갖는다.
한편, 본 발명은 이와 같이 공지된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 구성요소 중 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210)을 형성하고, 상기 유체 바이패스공(210) 내에는 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브(400)들을 각각 착탈 가능하게 설치한 것이다.
이때, 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성되는 유체 바이패스공(210) 및 상기 유체 바이패스공(210) 내에 설치되는 소형 체크밸브(400)의 형상 및 개수는 유체 통과량에 대응하여 그 크기가 서로 다르게 제작되는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 크기 등에 대응하여 결정된다.
예를 들어 유체 통과량이 적은 소형의 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브일 경우에는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 중심점에 하나의 유체 바이패스공(210)을 형성함은 물론 이에 하나의 소형 체크밸브(400)를 설치하면 된다.
이에 반하여, 유체 통과량이 비교적 많은 중,대형의 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브일 경우에는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 예를 들어 도 9와 같이 다수개의 유체 바이패스공(210)을 형성함은 물론 각각의 유체 바이패스공(210)에 소형 체크밸브(400)들을 착탈 가능하게 설치하면 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에서는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성한 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210) 내에 각각 착탈 가능하게 설치되는 소형 체크밸브(400)들을 도 8과 같이, 가동판(410)과 체크밸브 본체(420) 및 코일 스프링(430)으로 구성한 형태를 갖는다.
이때, 상기 가동판(410)은 상기 유체 바이패스공(210)의 지름에 대응하여 정해진 지름을 갖도록 형성한 원판(411)의 배면 중심점에 정해진 지름과 길이를 갖는 가이드 봉(412)을 일체로 돌출 형성한 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공(210) 내에 설치되어 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 유체 바이패스공(210)을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 기능을 수행한다.
또, 상기 체크밸브 본체(420)는 전술한 가동판(410)과 같이 상기 유체 바이패스공(210)의 지름에 대응하여 정해진 지름을 갖도록 형성한 원형캡(421)의 외주면에는 상기 유체 바이패스공(210) 내면에 형성한 나사산(211)에 상기 체크밸브 본체(420)를 착탈 가능하게 나사 결합하기 위한 나사산(422)을 형성하고, 또한 상기 원형캡(421)의 평판부의 중앙에는 상기 가동판(410)의 가이드 봉(412)이 끼워질 수 있도록 하는 가이드 봉 통과공(423)을 형성하며, 또 상기 가이드 봉 통과공(423) 주변에는 다수개의 유체 통과공(424)을 형성한 구성을 갖는다.
이와 같은 구성을 갖는 상기 체크밸브 본체(420)는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 유체 바이패스공(210) 내에 나사 결합을 통해 착탈 가능하게 결합되어, 후술하는 코일 스프링(430)의 탄발력을 조절해주는 기능은 물론 가동판(410)의 작동시 유체 바이패스공(210) 내로 유입된 유체를 다수개의 유체 통과공(424)을 통해 외부로 배출시켜 주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 코일 스프링(430)은 각각의 소형 체크밸브(400)에 대한 세팅 압력에 대응하는 탄성력을 갖고, 상기 가이드 봉(412)의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판(410)의 원판(411) 내면과 체크밸브 본체(420)의 원형캡(421) 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브(400)의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 기능을 수행한다.
이때, 상기 코일 스프링(430)의 지름과 높이 및 탄성력 등은 전술한 바와 같이 유체 통과량에 대응하여 그 크기가 서로 다르게 제작되는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브의 크기 및 유체 통과량 등에 의해 결정된다.
뿐만 아니라, 상기 코일 스프링(430)의 탄성력 조절은, 상기 원판(411)의 가이드 봉(412) 외측에 끼워진 상태에서 원판(411)과 함께 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성된 유체 바이패스공(210) 내에 삽입 설치된 다음, 양단부가 각각 상기 가동판(410)의 원판(411) 내면과 체크밸브 본체(420)의 원형캡(421) 내면에 접촉되도록 상기 체크밸브 본체(420)를 상기 유체 바이패스공(210) 내로 나사 결합할 때, 상기 체크밸브 본체(420)의 세밀한 나사 결합력 조절을 통해 세밀하게 조절(즉, 코일 스프링(430)의 탄성력을 세밀하게 조절)하면 된다.
또, 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성한 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210) 내에 각각 착탈 가능하게 설치되는 소형 체크밸브(400)들을 도 9와 같이, 가동판(410)과 체크밸브 본체(420), 스냅 링(440) 및 코일 스프링(430)으로 구성한 형태를 갖는다.
이와 같이 다른 실시 예(도 9 참조)로 제시한 상기 소형 체크밸브(400)의 구성요소 중 가동판(410)과 코일 스프링(430)은 도 8에 도시한 일 실시 예와 동일한 형상 및 구성을 가지므로 중복된 설명을 피하기 위해 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에서 다른 실시 예로 제시된 상기 소형 체크밸브(400)의 구성요소 중 상기 체크밸브 본체(420)는 일 실시 예와 달리 전술한 가동판(410)과 같이 상기 유체 바이패스공(210)의 지름에 대응하여 정해진 지름을 갖도록 형성한 원형캡(421)의 평판부의 중앙에 상기 가동판(410)의 가이드 봉(412)이 끼워질 수 있도록 하는 가이드 봉 통과공(423)을 형성하며, 상기 가이드 봉 통과공(423) 주변에는 다수개의 유체 통과공(424)을 형성한 형태를 갖는다.
이와 같은 구성을 갖는 상기 체크밸브 본체(420)는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 유체 바이패스공(210) 내에 단순히 끼워진 상태에서 후술하는 스냅 링(440)에 의해 유체 바이패스공(210) 내부에 착탈 가능하게 결합되어, 코일 스프링(430)의 탄발력을 조절해주는 기능은 물론 가동판(410)의 작동시 유체 바이패스공(210) 내로 유입된 유체를 다수개의 유체 통과공(424)을 통해 외부로 배출시켜 주는 기능을 수행한다.
또한, 상기 스냅 링(440)은 일측이 개구된 와셔 형태를 갖는 탄성형 링으로, 상기 유체 바이패스공(210)의 내면 후방부에 형성된 링 안착홈(212)에 착탈 가능하도록 탄력적으로 설치되어 체크밸브 본체(420)가 상기 유체 바이패스공(210)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 유체 바이패스공(210)에 상기 가동판(410)과 코일 스프링(430) 및 체크밸브 본체(420)를 순차적으로 끼워 넣은 다음, 상기 스냅 링(440)을 상기 유체 바이패스공(210)의 내면 후방부에 형성된 링 안착홈(212)에 착탈 가능하도록 결합하여 자체의 탄성력에 의해 상기 유체 바이패스공(210) 내면의 링 안착홈(212)으로부터 분리되지 않도록 함으로써 상기 링 안착혼(212)에 탄력적으로 걸려진 스냅 링(440)의 내면 일부가 상기 체크밸브 본체(420)의 원형캡(421) 평판부 일부에 걸려진 상태를 유지하게 되어 상기 체크밸브(420)를 포함한 코일 스프링(430) 및 가동판(410)이 상기 유체 바이패스공(210)으로부터 이탈되지 않게 된다.
이때, 상기 코일 스프링(430)의 탄성력 조절은, 나사 결합방식인 일 실시 예와 같이 세밀하게 조절할 수는 없고, 최초 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 유체 바이패스공(210) 내에 링 안착홈(212)을 성형할 때 상기 코일 스프링(430)의 탄성력을 감안하여 적정 위치를 설정하여 형성하는 것으로 가능하다.
한편, 상기와 같이 다양한 구성을 갖고 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성된 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공(210)에 각각 착탈 가능하게 설치된 상기 소형 체크밸브(400)들은, 밸브바디(100)의 일측 개구부에 결합되어 있는 펌프(500)가 작동되지 않을 때에는 상기 밸브바디(100) 내에 설치되어 있는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)를 포함한 체크밸브용 디스크(300)가 도 7과 같이 닫힌 상태를 유지하게 된다.
따라서 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전,후면 공간에서 압력차가 전혀 발생하지 않는 상태이므로 닫힌 상태를 유지(즉, 상기 소형 체크밸브(400)들이 닫힌 상태를 유지)한다.
이와 같은 상태에서 상기 밸브바디(100)의 일측 개구부에 결합되어 있는 펌프(500)가 작동하게 되어 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)가 도 11과 같이 회전하며 열리게 되면, 펌프(500)의 작동에 대응하여 강한 압력을 갖는 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전면측 공간에 있는 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출된다.
따라서, 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)가 열리는 순간 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생하게 되는데, 그 차가 상기 소형 체크밸브(400)들에 내설된 코일 스프링(430)에 의해 정해진 압력 이상일 경우, 상기 소형 체크밸브(400)의 가동판(410)이 코일 스프링(430)을 밀어 압축시키면서 체크밸브 본체(420) 측으로 이동하게 되므로 상기 소형 체크밸브(400)들이 설치되어 있는 유체 바이패스공(210)이 자동으로 열리면서 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전면부에 위치하고 있는 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크(200)에 형성된 유체 바이패스공(210)들을 통해(즉, 소형 체크밸브(400)들을 통해) 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 배면측 공간으로 이동하게 된다.
그러므로 상기 버터플라이 밸브용 디스크(200)의 전,후면 공간에서 발행되는 큰 압력차에 의해 버터플라이 밸브용 디스크가 열리는 순간 발생하던 캐비테이션을 미연에 방지할 수 있다.
따라서, 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 전체에 가해지던 충격을 크게 완화시킬 수 있으므로 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브를 구성하고 있는 각 구성품은 물론 자체의 수명이 대폭 연장할 수 있고, 또한 캐비테이션 소음으로 인한 피해를 대폭 줄일 수 있으며, 특히 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브 자체의 상품성과 작동에 따른 신뢰도 등을 대폭 향상시킬 수 있는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
100 : 밸브바디
200 : 버터플라이 밸브용 디스크 202 : 편심축
210 : 유체 바이패스공
211 : 나사산 212 : 링 안착홈
300 : 체크밸브용 디스크 303 : 이중편심축
400 : 소형 체크밸브
410 : 가동판
411 : 원판 412 : 가이드 봉
420 : 체크밸브 본체
421 : 원형캡 422 : 나사산
423 : 가이드 봉 통과공 424 : 유체 통과공
430 : 코일 스프링
440 : 스냅 링
500 : 펌프

Claims (4)

  1. 양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프가 착탈 가능하게 결합되는 밸브바디와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 일측에 편심축을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 버터플라이 밸브용 디스크와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 타측에 이중편심축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 체크밸브용 디스크;로 구성된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서,
    상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치하되,
    상기 소형 체크밸브는,
    원판의 배면 중심점에 가이드 봉이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공 내에서 유체 바이패스공을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판과;
    원형캡의 외주면에는 나사산이 형성되어 있고, 원형캡의 평판부의 중앙에는 가이드 봉 통과공이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공 주변에는 다수개의 유체 통과공이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공 내면에 형성된 나사산에 착탈 가능하게 나사 결합되는 체크밸브 본체와;
    상기 가이드 봉의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판의 원판 내면과 체크밸브 본체의 원형캡 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링;으로 구성하고,
    상기 소형 체크밸브들은 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때, 그 차가 소형 체크밸브 내 코일 스프링에 의해 정해진 압력 이상일 경우 자동으로 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크에 형성된 유체 바이패스공들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크의 배면측 공간으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브.
  2. 삭제
  3. 양측이 개방되어 유체가 유동 가능하도록 유로가 형성되고 일측 개구부에는 펌프가 착탈 가능하게 결합되는 밸브바디와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 일측에 편심축을 기점으로 회전 가능하게 설치되는 버터플라이 밸브용 디스크와; 상기 밸브바디 내 유로 상의 타측에 이중편심축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 체크밸브용 디스크;로 구성된 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브에 있어서,
    상기 버터플라이 밸브용 디스크에 하나 또는 다수개의 유체 바이패스공을 형성하고, 상기 유체 바이패스공 내에 정해진 압력 이상이 가해질 때 자동으로 열리는 소형 체크밸브들을 각각 착탈 가능하게 설치하되,
    상기 소형 체크밸브는,
    원판의 배면 중심점에 가이드 봉이 일체로 돌출 형성된 구성을 갖고 상기 유체 바이패스공 내에서 유체 바이패스공을 통해 바이패스되는 유체를 단속하는 가동판과;
    원형캡의 평판부의 중앙에는 가이드 봉 통과공이 형성되어 있으며, 상기 가이드 봉 통과공 주변에는 다수개의 유체 통과공이 형성된 형태를 갖고 상기 유체 바이패스공 내에 착탈 가능하게 결합되는 체크밸브 본체와;
    상기 유체 바이패스공의 내면 후방부에 형성된 링 안착홈에 착탈 가능하도록 탄력적으로 설치되어 체크밸브 본체가 상기 유체 바이패스공으로부터 이탈되는 것을 방지하는 스냅 링과;
    상기 가이드 봉의 외측에 끼워진 상태에서 양단부가 각각 상기 가동판의 원판 내면과 체크밸브 본체의 원형캡 내면에 접촉되는 형태로 설치되어 소형 체크밸브의 작동에 필요한 설정압력에 대응하는 탄성력을 발생시켜 주는 코일 스프링;으로 구성하고,
    상기 소형 체크밸브들은 펌프의 작동으로 인해 버터플라이 밸브용 디스크가 회전하며 열리는 순간 압력이 강한 버터플라이 밸브용 디스크 전면측 공간에 있던 유체가 상대적으로 압력이 약한 배면측 공간으로 좁은 틈을 통해 배출되는 순간 버터플라이 밸브용 디스크의 전,후면 공간에서 큰 압력차가 발생할 때, 그 차가 소형 체크밸브 내 코일 스프링에 의해 정해진 압력 이상일 경우 자동으로 열리면서 압력이 큰 유체의 일부가 버터플라이 밸브용 디스크에 형성된 유체 바이패스공들을 통해 버터플라이 밸브용 디스크의 배면측 공간으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 캐비테이션 발생 방지 기능을 갖는 체크밸브 일체형 버터플라이 밸브.
  4. 삭제
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