KR101610711B1

KR101610711B1 - 체크밸브

Info

Publication number: KR101610711B1
Application number: KR1020140111739A
Authority: KR
Inventors: 오찬세
Original assignee: 우성밸브(주)
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-04-08
Also published as: KR20160024651A

Abstract

본 발명은 밸브의 개폐 시 내부의 충격과 이에 따른 소음 및 미세떨림을 최소화하고, 유체의 압력손실을 개선할 수 있는 체크밸브를 제공하기 위한 것으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 체크밸브는, 출입구가 형성된 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 내부에 설치되는 것으로, 상기 입구측에서 유체의 유동 방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 증가되어 상기 밸브몸체와의 사이에 환형의 유입구를 형성시키는 헤드와, 상기 헤드의 출구측 단부에서 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 감소되는 이너바디를 포함하는 이너디퓨져; 및, 상기 밸브몸체와 이너바디 사이에 설치되어 그 사이로 유체가 유동되는 것으로, 상기 유입구로 유동되는 유체의 압력에 따라 상기 유입구를 개폐하는 개폐수단이 구비되어 유체의 일방향 유동을 가능케 하는 아우터디퓨져;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

체크밸브 {Check valve}

본 발명은 체크밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배관에 설치되어 유체의 유동을 일방향으로만 허용케 하며 개폐 시 유체의 유동을 원활히 할 수 있는 체크밸브에 관한 것이다.

일반적으로 체크밸브는 배관에 설치되어 유체가 한쪽 방향으로만 흐르도록 하는 밸브로서, 배관 내의 유체 흐름에 의해 작동되므로 일체의 외부 동력을 필요로 하지 않으면서도 제어밸브로서 유용하게 사용된다.

따라서 체크밸브는 밸브를 개폐하는 디스크의 운동이 유체 유동에 의해 제어 또는 조정되는 바, 유체 유동이 급격히 변화할 때 디스크가 폐쇄 또는 완전개방되면서 밸브 내부의 안착시트에 강하게 충돌함으로써 충격이나 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

아울러 디스크가 폐쇄될 때 발생하는 충격으로 밸브 자체에 진동이 발생하게 되면, 밸브 입구의 안착시트와 디스크의 접촉이 매우 짧은 시간 안에 수차례 반복하게 되는 미세떨림 현상(chattering) 이 발생하여 안정적인 밸브 동작이 저해되는 문제점도 있었다.

또한, 급격한 유동 변화에 따라 디스크가 갑작스럽게 개폐되면, 유체의 운동에너지가 충격파로 변환되어 밸브 자체는 물론 주위의 관로에까지 충격을 미치는 수격현상(water hammering)이 발생하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1124532호 "쿠션 체크밸브" (이하 "종래기술"로 표기함)를 제안하여 밸브 내부의 충격과 이에 따른 소음 및 미세떨림을 최소화하고자 하였다.

그러나 상기한 종래기술은 밸브의 개폐 시 시트와 디스크를 통과하는 유체의 압력손실이 발생되는 또 다른 문제점으로 인해 밸브가 설치된 배관과 유체의 유동특성을 저하시키게 되어 이를 개선하기 위한 기술개발이 절실한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1124532호 (2012.02.29) 대한민국 등록실용신안 제20-0449160호 (2010.06.10)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 밸브의 개폐 시 내부의 충격과 이에 따른 소음 및 미세떨림을 최소화하고, 유체의 압력손실을 개선할 수 있는 체크밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 체크밸브는, 출입구가 형성된 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 내부에 설치되는 것으로, 상기 입구측에서 유체의 유동 방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 증가되어 상기 밸브몸체와의 사이에 환형의 유입구를 형성시키는 헤드와, 상기 헤드의 출구측 단부에서 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 감소되는 이너바디를 포함하는 이너디퓨져; 및, 상기 밸브몸체와 이너바디 사이에 설치되어 그 사이로 유체가 유동되는 것으로, 상기 유입구의 출구측에 밀착되도록 볼록하게 형성되는 디스크와, 상기 디스크를 탄성 지지하여 상기 유입구로 유동되는 유체의 압력에 따라 신축되어 상기 디스크가 유입구를 개폐 가능케 하는 복수개의 탄성부재로 구성되는 개폐수단이 구비되어 유체의 일방향 유동을 가능케 하는 아우터디퓨져;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 아우터디퓨져는 상기 밸브몸체와 이너바디 사이에 설치되며 내부에 공간이 형성되는 것으로, 유입구측에 형성되어 상기 개폐수단에 의해 개폐되는 인렛개구와, 상기 공간과 출구측을 연통시키는 복수개의 아웃렛슬롯 및, 상기 공간에 둘레를 따라 이격 형성되어 상기 개폐수단을 지지하는 복수개의 지지플레이트를 포함하는 아우터바디, 상기 이너바디의 출구측 단부와 결합되는 고정체 및, 상기 아우터바디와 고정체를 연결하되 고정체의 둘레를 따라 이격 형성되어 각각의 사이로 유체유동을 가능케 하는 복수개의 리브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

이어서 상기 디스크는 상기 유입구의 출구측에 밀착되는 라운드부, 상기 라운드부 출구측면의 내외주측에 한쌍으로 상호 이격 형성되되 상기 라운드부 출구측면의 내외주 단부에 단턱이 이루어지게끔 형성되는 가이드를 포함하여 이루어지며, 상기 탄성부재 각각은 상기 가이드의 내부에 삽입되며 상기 지지플레이트 각각에 고정 지지되어 상기 디스크를 탄성 지지하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 상기 헤드의 출구측 단부와 이에 대향되는 밸브몸체의 내면 각각에는 상기 디스크가 안착되도록 테이퍼지는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편 상기 헤드의 외주면에는 그 둘레를 따라 복수개의 제1 선회돌기가 형성되어 유동되는 유체의 스월(swirl)을 유도하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 디스크의 유입구측면에는 그 둘레를 따라 복수개의 선회돌기가 형성되어 유입구로 유동되는 유체의 스월을 유도하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 이루어지며, 상기 복수개의 선회돌기는 탄성부재의 감김방향을 따라 스월을 유도할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

밸브몸체 내부에 이중 디퓨져와 볼록한 디스크로 밸브를 개폐하는 구조를 따름으로써 유체의 압력손실을 개선하고 수격현상과 이로 인한 소음 및 미세떨림을 제거할 수 있는 이점이 있다.

아울러 헤드 및 디스크에 유체 유동의 스월을 유도할 수 있는 선회돌기가 구비되어 유체의 압력손실 개선을 향상시켜 유동특성을 보존할 수 있는 또 다른 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 내부를 사시도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 개폐 상태를 종단면도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 입구측을 정면도 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 디스크를 정면도 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예의 외부와 내부를 사시도로 나타낸 도 1과 도 2 및, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 개폐 상태를 종단면도로 나타낸 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 밸브몸체(100), 이너디퓨져(300) 및 아우터디퓨져(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 밸브몸체(100)는 유체가 유입되는 입구(110)가 형성된 제1 몸체(130)와, 유체가 유출되는 출구(120)가 형성된 제2 몸체(140)가 상호 수밀 가능하게 결합되는 구조를 따른다.

다음으로 상기 이너디퓨져(300)는 아우터디퓨져(500)와 함께 밸브몸체(100) 내부에 설치되어 유체의 유동을 노즐(nozzle)화하고 디퓨징(diffusing)하여 유체의 유동특성 및 압력손실을 개선하기 위한 것으로, 헤드(310)와 이너바디(320)를 포함하여 이루어진다.

상기 헤드(310)는 밸브몸체(100) 내부의 입구(110)측에서 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 증가되게 형성되어 유선형의 노즐형태를 가지게 됨과 더불어 상기 밸브몸체(100)와의 사이에 환형의 유입구(200)를 형성시키게 된다.

여기에서 상기 헤드(310)의 입구(110)측 단부는 밸브몸체(100)의 입구(110)측에 구비되는 방사형의 시트부(111) 중심에 안착되며 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 증가되어 헤드(310)의 출구(120)측 단부와 밸브몸체(100)와의 사이에 유입구가 형성된다. 이러한 상기 헤드(310)는 유체의 유동을 입구(110)에서 유입구(200)를 따라 점진적으로 좁히게 됨으로써 유입구(200)의 개폐를 신속히 하고 유선형의 노즐형태로 인해 우수한 압력 회복특성을 가지게 되어 유입구(200)의 유체 유동 저항 및 압력손실을 최소화할 수 있게 한다.

이와 함께 상기 이너바디(320)는 헤드(310)의 출구(120)측 단부에서 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 감소되게 구비되어 후술되는 아우터디퓨져(500)와 함께 유선형의 형태를 가지게 형성되어 유체의 유동을 디퓨징하게 된다. 여기에서 이너바디(320)의 내부에는 중공형으로 형성되어 무게를 최소화하는 것이 바람직할 것이다.

이어서 상기 아우터디퓨져(500)는 밸브몸체(100)와 이너바디(320) 사이에 설치되어 그 사이로 유체가 유동되면서 디퓨징시키며, 유입구(200)측에 상기 유입구(200)로 유동되는 유체의 압력에 따라 상기 유입구(200)를 개폐하는 개폐수단(510)이 구비되어 유체의 역류를 방지하여 일방향 유동을 가능케 한다.

이러한 상기 아우터디퓨져(500)는 상기 개폐수단(510), 아우터바디(520), 고정체(530) 및 복수개의 리브(540)를 포함하여 이루어진다.

상기 개폐수단(510)은 유입구(200)를 개폐하기 위한 디스크(511)와 탄성부재(512)를 포함하여 이루어진다. 상기 디스크(511)는 유체유동의 저항을 최소화하여 압력손실을 개선하기 위함과 더불어 유입구(200)의 출구(120)측에 밀착되도록 볼록하게 형성되며, 상기 탄성부재(512)는 디스크(511)를 탄성 지지하여 상기 유입구(200)로 유동되는 유체의 압력에 따라 신축되어 상기 디스크(511)가 유입구(200)를 개폐 가능케 한다.

그리고 상기 아우터바디(520)는 유선형의 익형(翼型)과 유사한 형상을 가지고 밸브몸체(100)와 이너바디(320) 사이에 설치되며 내부에 공간이 형성되는 것으로, 인렛개구(521)와 복수개의 아웃렛슬롯(522) 및 복수개의 지지플레이트(523)를 포함하여 이루어진다.

상기 인렛개구(521)는 아우터바디(520)의 유입구(200)측 단부에 형성되어 상기 개폐수단(510)의 출입을 가능케 하며 개폐수단(510)의 출입에 따라 개폐된다.

상기 복수개 아웃렛슬롯(522)은 아우터바디(520)의 공간과 아우터바디(520) 외부의 출구(120)측을 연통시키도록 아우터바디(520)의 둘레방향을 따라 이격 형성된다.

상기 복수개의 지지플레이트(523)는 아우터바디(520)의 공간 내부에 형성되는 것으로 그 둘레방향을 따라 이격 형성되어 개폐수단(510)을 지지하게 된다.

이와 같은 상기 개폐수단(510)과 아우터바디(520)의 상호 연계구조를 더욱 자세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 개폐수단(510)의 디스크(511)는 라운드부(511a)와 가이드(511b)를 포함하여 이루어지는데 상기 라운드부(511a)는 유입구(200)의 출구(120)측에 밀착 또는 이격되어 유입구(200)를 개폐할 수 있도록 유입구(200)측으로 볼록하게 형성된다. 더불어 상기 가이드(511b)는 라운드부(511a) 출구측(120)면의 내외주측에 한 쌍으로 상호 이격 형성되되 상기 라운드부(511a) 출구측(120)면의 내외주 단부에 단턱(511c)이 이루어지게끔 형성된다. 상기 단턱(511c)은 라운드부(511a)가 아우터바디(520)의 유입구(200)측 단부에 걸림 밀착되어 라운드부(511a)가 인렛개구(521)를 개폐할 수 있게 한다.

이와 함께 상기 개폐수단(510)의 탄성부재(512) 각각은 상기 가이드(511b) 내부에 삽입되며 상기 지지플레이트(523) 각각에 고정 지지되어 상기 디스크(511)를 일직선방향으로 탄성 지지하게 된다. 여기에서 상기 지지플레이트(523) 각각에는 탄성부재(512)가 삽입되는 돌기가 형성되어 일직선방향으로의 탄성 지지를 더욱 안정적으로 가능케 하는 것이 바람직할 것이다.

한편 상기 고정체(530)는 이너바디(320)의 출구(120)측 단부와 결합되는 것으로 역원추형에 가까운 형상으로 이루어져 이너바디(320)의 유선형태가 유지되도록 하는 것이 바람직하며 결합볼트(600)가 고정체(530)와 이너바디(320)의 중심부를 관통하여 상기 헤드(310)와 나사결합되어 각각이 상호 분리가능하게 결합 가능케 한다. 이와 더불어 상기 복수개의 리브(540)는 아우터바디(520)와 고정체(530)를 연결하되 고정체(530)의 둘레를 따라 이격 형성되어 각각의 사이로 유체의 유동을 가능케 한다.

다음으로 상기 헤드(310)의 출구(120)측 단부와 이에 대향되는 밸브몸체(100)의 내면 각각에는 상기 디스크(511)의 라운드부(511a)가 안착되도록 테이퍼지는 경사부(400)가 형성되어 라운드부(511a)가 밀착되는 면적을 넓히게 하여 유입구(200)로의 유체 유동을 더욱 효과적으로 차단할 수 있게 한다.

한편 상기한 도면들과 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 입구측을 정면도로 나타낸 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 헤드(310)의 외주면에는 그 둘레를 따라 복수개의 제1 선회돌기(311)가 형성되어 입구(110)에서 유입구(200)로 유동되는 유체의 스월(swirl)을 유도하여 유체유동을 원활히 할 수 있게 한다.

이와 더불어 상기한 도면들과 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스크를 정면도 나타낸 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(511)의 유입구(200)측면 즉 라운드부(511a)의 볼록면에는 그 둘레를 따라 복수개의 제2 선회돌기(511d)가 형성되어 유입구(200)에서 출구(120)로 유동되는 유체가 제2 선회돌기(511d)에 의해 스월이 형성되게끔 유도하여 유체유동을 원활히 할 수 있게 한다.

여기에서 상기 탄성부재(512)는 탄발력을 가지는 물체 중에서도 코일스프링으로 이루어지는 것이 바람직하며 이에 따라서 상기한 복수개의 제1 선회돌기(311) 및 제2 선회돌기(511d)는 코일스프링의 감김방향을 따라 유체의 스월을 유도할 수 있도록 형성되어 코일스프링이 감김방향의 역방향으로 꺽이는 현상을 방지할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체크밸브의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이 상기 유입구(200)로 유동되는 유체의 압력이 탄성부재(512)의 탄발력보다 상대적으로 크게 되면 탄성부재(512)가 압축되면서 디스크(511)가 유입구(200)를 개방하여 유체가 이너바디(320)와 아우터바디(520) 사이 및 아우터바디(520)와 밸브몸체(100)의 내면 사이를 통과하여 출구(120)측으로 유동되게 한다. 여기에서 디스크(511)는 유체의 압력이 증가될수록 인렛개구(521)측으로 후퇴하여 단턱(511c)에 의해 인렛개구(521)로의 유체유동을 차단할 수 있게 된며 인렛개구(521) 내부의 공간으로 유동된 유체는 아웃렛슬롯(522)을 통해 출구(120)측으로 유동 가능하게 된다. 아울러 상기 입구(110) 및 유입구(200)로 유동되는 유체는 헤드(310)의 제1 선회돌기(311) 및 디스크(511)의 제2 선회돌기(511d)에 의해 스월을 형성하면서 출구(120)측으로 유동됨으로써 유량의 흐름을 원활이 하여 디스크(511)의 떨림을 밸브몸체(100) 내부에 가하는 충격력을 저감하여 소음 및 수격현상을 최소할 뿐만 아니라 유동저항과 압력손실을 개선할 수 있게 되는 효과를 발생시키게 된다.

한편 상기 유입구(200)로 유동되는 유체의 압력이 탄성부재(512)의 탄발력보다 상대적으로 작게 되면 탄성부재(512)가 신장되면서 디스크(511)가 경사부(400)에 밀착되면서 유입구(200)로의 유체유동을 차단하여 출구(120)측 유체의 역류를 방지하여 일방향으로 유체유동을 가능케 한다.

이상과 같이 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 밸브의 개폐 시 내부의 충격과 이에 따른 소음 및 미세떨림을 최소화하고, 유체의 압력손실을 개선할 수 있는 체크밸브를 제공하는 것임을 알 수 있다.

이러한 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이며, 따라서 본 발명의 범주는 다양한 변형 예들을 포함하도록 작성된 특허청구범위 내에서 해석되어야 할 것이다.

100: 밸브몸체 110: 입구
111: 시트부 120: 출구
130: 제1 몸체 140: 제2 몸체
200: 유입구
300: 이너디퓨져 310:헤드
311: 제1 선회돌기 320: 이너바디
400: 경사부
500: 아우터디퓨져 510: 개폐수단
511: 디스크 511a: 라운드부
511b: 가이드 511c: 단턱
511d: 제2 선회돌기 512: 탄성부재
520: 아우터바디 521: 인렛개구
522: 아웃렛슬롯 523: 지지플레이트
530: 고정체 540: 리브
600: 결합볼트

Claims

출입구(120, 110)가 형성된 밸브몸체(100);
상기 밸브몸체(100)의 내부에 설치되는 것으로, 상기 입구(110)측에서 유체의 유동 방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 증가되어 상기 밸브몸체(100)와의 사이에 환형의 유입구(200)를 형성시키는 헤드(310)와, 상기 헤드(310)의 출구(120)측 단부에서 유체의 유동방향을 따라 단면의 직경이 점진적으로 감소되는 이너바디(320)를 포함하는 이너디퓨져(300); 및,
상기 밸브몸체(100)와 이너바디(320) 사이에 설치되어 그 사이로 유체가 유동되는 것으로, 상기 유입구(200)의 출구(120)측에 밀착되도록 볼록하게 형성되는 디스크(511)와, 상기 디스크(511)를 탄성 지지하여 상기 유입구(200)로 유동되는 유체의 압력에 따라 신축되어 상기 디스크(511)가 유입구(200)를 개폐 가능케 하는 복수개의 탄성부재(512)로 구성되는 개폐수단(510)이 구비되어 유체의 일방향 유동을 가능케 하는 아우터디퓨져(500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
제1항에 있어서,
상기 아우터디퓨져(500)는,
상기 밸브몸체(100)와 이너바디(320) 사이에 설치되며 내부에 공간이 형성되는 것으로, 유입구(200)측에 형성되어 상기 개폐수단(510)에 의해 개폐되는 인렛개구(521)와, 상기 공간과 출구(120)측을 연통시키는 복수개의 아웃렛슬롯(522) 및, 상기 공간에 둘레를 따라 이격 형성되어 상기 개폐수단(510)을 지지하는 복수개의 지지플레이트(523)를 포함하는 아우터바디(520),
상기 이너바디(320)의 출구(120)측 단부와 결합되는 고정체(530) 및,
상기 아우터바디(520)와 고정체(530)를 연결하되 고정체(530)의 둘레를 따라 이격 형성되어 각각의 사이로 유체유동을 가능케 하는 복수개의 리브(540)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
삭제
제2항에 있어서,
상기 디스크(511)는,
상기 유입구(200)의 출구(120)측에 밀착되는 라운드부(511a), 상기 라운드부(511a) 출구(120)측면의 내외주측에 한쌍으로 상호 이격 형성되되 상기 라운드부(511a) 출구(120)측면의 내외주 단부에 단턱(511c)이 이루어지게끔 형성되는 가이드(511b)를 포함하여 이루어지며,
상기 탄성부재(512) 각각은,
상기 가이드(511b)의 내부에 삽입되며 상기 지지플레이트(523) 각각에 고정 지지되어 상기 디스크(511)를 탄성 지지하게 되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 헤드(310)의 출구(120)측 단부와 이에 대향되는 밸브몸체(100)의 내면 각각에는 상기 디스크(511)가 안착되도록 테이퍼지는 경사부(400)가 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
제1항에 있어서,
상기 헤드(310)의 외주면에는 그 둘레를 따라 복수개의 제1 선회돌기(311)가 형성되어 유동되는 유체의 스월(swirl)을 유도하는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
제1항에 있어서,
상기 디스크(511)의 유입구(200)측면에는 그 둘레를 따라 복수개의 제2 선회돌기(511d)가 형성되어 유동되는 유체의 스월을 유도하는 것을 특징으로 하는 체크밸브.
제7항에 있어서,
상기 탄성부재(512)는 코일 스프링으로 이루어지며,
상기 복수개의 제1 선회돌기(311) 및 제2 선회돌기(511d)는 탄성부재(512)의 감김방향을 따라 스월을 유도할 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 체크밸브.