KR101624906B1 - 버터플라이 밸브의 시트 구조 - Google Patents

Abstract

밸브 디스크와 시트 간 압력에 의한 밀착으로만 밀봉(sealing)이 가능한 기존 버터플라이 밸브와는 달리, 반대 방향에서도 시트가 밸브 디스크에 능동적으로 밀착하여 밀봉이 가능한 버터플라이 밸브의 시트 구조 및 이를 적용한 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
버터플라이 밸브의 시트 구조는
일방에서 타방으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체에 기밀 및 회전 가능하게 설치된 밸브축을 매개로 설치되어 상기 유체통로를 개폐하는 밸브 디스크를 구비하는 버터플라이 밸브의 시트 구조에 있어서,
상기 밸브몸체측에 형성된 단턱부 위치하는 자형의 시트; 및
상기 시트에 맞물려지는 리테이너;
를 포함하며,
여기서, 상기 리테이너에 상기 버터플라이 밸브에 역방향의 압력이 가해질 때 유체압력을 시트로 전달할 수 있는 밸런싱 홀을 형성하고, 상기 밸런싱 홀을 통하여 들어온 유체압력이 상기 시트에 작용하여 상기 시트가 밸브 디스크 쪽으로 밀착될 수 있도록 변형하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

버터플라이 밸브의 시트 구조{Seat structure of butterfly valve}

본 발명은 양방향 씰링(sealing, 밀봉)을 가능케 하는 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브 디스크와 시트 간 압력에 의한 밀착으로만 밀봉(sealing)이 가능한 기존 버터플라이 밸브와는 달리, 반대 방향에서도 시트가 밸브 디스크에 능동적으로 밀착하여 밀봉이 가능한 버터플라이 밸브의 시트 구조 및 이를 적용한 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 버터플라이 밸브는 유체, 예를 들면, 물, 기름 또는 가스 등이 유동되는 통로 상에 설치되어 유체의 유동을 개방 또는 폐쇄하는데 사용되고, 다른 밸브에 비하여 설치 공간을 적게 차지하는 특징을 갖고 있다.

이러한 버터플라이 밸브는 일방에서 타방으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체에 기밀 및 회전 가능하게 설치된 밸브축을 매개로 설치되어 상기 유체통로를 개폐하는 밸브 디스크를 구비한다.

한편, 기존 버터플라이 밸브의 씰링 방법은 회전하는 밸브 디스크를 고정된 플라스틱(통상 PTFE, Nylon, PEEK 등을 사용) 재질의 시트에 억지 물림한 후 밸브 디스크 후면에 걸리는 압력으로 밸브 디스크 전면부와 시트간의 밀착을 견고히 하는 방식으로 이루어졌다.

그러나 이 경우 배관의 특성상 요구될 수 있는 역방향으로의 씰링에 대하여, 시트에 억지 물림한 디스크가 밀려서 이탈되는 수준의 역방향 압력이 가해지는 경우 밸브의 성능과 효력을 상실하는 단점이 있었다.

도 1은 종래의 버터플라이 밸브의 시트 구조를 도시한다.

도 1을 참조하면, 종래의 버터플라이 밸브는 밸브몸체(1)측에 형성된 단턱부에 자형의 시트(2)가 위치하고, 리테이너(4) 및 볼트(7)에 의해 시트(2)를 고정하는 구조로서, 시트(2)가 밸브 디스크(3)의 외측에 탄성력으로 접합도록 설치된다. 따라서 밸브의 폐쇄 동작시 밸브 디스크(3)가 회전하면, 밸브 디스크(3)의 외측이 시트(2)를 내측(그림에서 왼쪽으로)으로 밀게 되고, 시트(2)의 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하는 구조이다.

한편 도시되지는 않았지만, 밸브 디스크(3)의 회전 중심이 되는 밸브축과 상기 밸브축을 회전시켜 밸브 디스크(3)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 통상의 핸들(레버) 또는 작동유닛(구동수단)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래의 버터플라이 밸브(10)는, 밸브 디스크(3)가 밸브 몸체(1) 내의 유체통로(5)의 직경방향에 대해서 90도로 회전된 상태에서는 유체의 흐름을 완전 개방시킨 상태가 된다.

즉, 밸브 디스크(3)가 유체통로(5)를 완전 개방한 상태에서는 유체의 통과유량이 최대가 된다.

상기와 같은 상태에서 도시되지 않은 작동유닛에 의해 밸브축이 90도 회전하게 되면, 밸브 디스크(3)가 밸브 몸체(1)의 유체통로(5)를 완전히 폐쇄시키게 되어 버터플라이 밸브(10)를 통해 흐르던 유체의 흐름이 차단된다.

도 1에 도시된 바의 종래의 버터 플라이 밸브(10)는 정방향 동작시 밸브 디스크(3) 후면에 걸리는 압력으로 밸브 디스크(3) 외측과 시트(2)간의 밀착을 견고히 하는 방식으로 실링이 이루어졌다.

그러나 역방향 동작시 시트(2)에 억지 물림한 밸브 디스크(3)가 밀려서 이탈되는 수준의 역방향 압력이 가해지면, 시트(2)와 밸브 디스크(1)의 외측 사이가 벌어지게 되어 버터플라이 밸브(10)의 성능과 효력을 상실하게 된다.

유체의 유동 방향이 시시각각 변하는 라인에서는 양방향 버터플라이 밸브의 사용이 요구되며, 이에 따라 정방향 및 역방향에서의 실링이 효과적으로 이루어져야 한다.

특허문헌1; 제1003882460000 - 버터플라이 밸브

특허문헌2; 제1004707550000 - 버터플라이 밸브

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 밸브 디스크와 시트 간 압력에 의한 밀착으로만 밀봉(sealing)이 가능한 기존의 버터플라이 밸브와는 달리, 반대 방향에서도 시트가 밸브 디스크에 능동적으로 밀착하여 밀봉이 가능한 버터플라이 밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 시트 구조를 적용한 버터플라이 밸브를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 시트 구조는

일방에서 타방으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체에 기밀 및 회전 가능하게 설치된 밸브축을 매개로 설치되어 상기 유체통로를 개폐하는 밸브 디스크를 구비하는 버터플라이 밸브의 시트 구조에 있어서,

상기 밸브몸체측에 형성된 단턱부에 위치하는 "］"자형의 시트; 및

상기 시트에 맞물려지는 리테이너;

를 포함하며,

여기서, 상기 리테이너에 역방향의 압력이 가해질 때 유체압력을 상기 시트로 전달할 수 있는 밸런싱 홀을 형성하고, 상기 밸런싱 홀을 통하여 들어온 유체압력이 상기 시트에 작용하여 상기 시트가 디스크 쪽으로 밀착될 수 있도록 변형하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 "］"자형의 시트에서 상기 밸브디스크와 접촉하는 하부는 유체 압력에 용이하게 반응하도록 상부보다 얇은 것이 바람직하다.

상기의 다른 목적을 달성하는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브는

일방에서 타방으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체에 기밀 및 회전 가능하게 설치된 밸브축;

상기 밸브축을 매개로 설치되어 상기 유체통로를 개폐하는 밸브 디스크;

상기 밸브몸체측에 형성된 단턱부 위치하는 자형의 시트; 및

상기 시트에 맞물려지는 리테이너;

를 포함하며,

여기서, 상기 리테이너에 역방향의 압력이 가해질 때 유체압력을 상기 시트로 전달할 수 있는 밸런싱 홀을 형성하고, 상기 밸런싱 홀을 통하여 들어온 유체 압력이 상기 시트에 작용하여 상기 시트가 디스크 쪽으로 밀착될 수 있도록 변형하는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 "］"자형의 시트에서 상기 밸브디스크와 접촉하는 하부는 유체 압력에 용이하게 반응하도록 상부보다 얇은 것이 바람직하다.

본 발명으로 인하여 유체 방향에 따른 버터플라이 밸브의 적용 범위가 넓어지고 역방향에서의 밀봉 성능을 높여 유체 시스템의 안전성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 역방향으로 가해지는 압력이 커질수록 디스크와 시트의 밀착성이 높아지는 특징을 가지고 있다.

기존 버터플라이 밸브 제품이 주로 단방향 씰링만 제공하여 유체의 방향이 변화할 수 있는 조건에서 적절한 서비스를 하지 못하였던 단점을 보완하였으며, 특히 유체 방향이 변하는 경우에 대비하기 위하여 단방향 밸브를 직렬로 2개 설치하던 관행에 비추어, 이 경우 버터플라이 밸브의 공급 및 설치에 대하여 상당한 비용 절감 및 공기 단축을 기대할 수 있다..

도 1은 종래의 버터플라이 밸브의 시트 구조를 보이는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 조립도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 버터플라이 밸브에 있어서 정방향에서의 작동 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 버터플라이 밸브에 있어서 역방향에서의 작동 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 장치의 리테이너 및 시트의 형상을 상세히 도시한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 기존의 정방향 씰링 매커니즘을 유지한 채 버터플라이 밸브의 시트가 유체 방향에 따라 유동적으로 반응하도록 구조를 변경하였다. 이를 위하여 버터플라이 밸브에 반대 방향의 압력이 가해질 때 유체압력을 시트로 전달할 수 있는 밸런싱 홀을 구비하였으며, 이 밸런싱 홀을 통하여 들어온 압력이 시트에 작용하여 시트가 디스크 쪽으로 밀착될 수 있도록 변형하는 구조를 도입하였다. 기존 제품과 대비하여, 가해지는 압력이 커질수록 밸브 디스크와 시트의 밀착성이 높아지는 특징을 가지고 있다.

밸브 시트에서 씰링 부분을 지지하는 부분에 유연성을 주어 버터플라이 밸브에 가해지는 유체압력의 방향에 따라 밸브 디스크에 밀착하여 씰링을 가능케 하는 시트의 형상, 그리고 리테이너 쪽으로 압력이 가해지는 역압 조건에서도 시트를 기동하는 차압 조건을 만들 수 있는 리테이너 구조의 결합을 이 발명의 핵심으로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 조립도를 도시한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브(20)는 밸브몸체(21)측에 형성된 단턱부에 "］"자형의 시트(22)가 위치하고, 리테이너(24) 및 볼트(27)에 의해 시트(22)를 고정하는 구조로서, 시트(22)가 밸브디스크(23)의 외측에 탄성력으로 밀착하도록 설치된다.

한편, 리테이너(24)의 일측에는 역방향 동작시 유체 압력을 유입하기 위한 밸런싱 홀(28)이 형성되어 있다. 밸런싱 홀(28)은 시트(22)의 만곡부로 연통된다.

한편 도시되지는 않았지만, 밸브 디스크(23)의 회전 중심이 되는 밸브축과 상기 밸브축을 회전시켜 밸브 디스크(23)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 통상의 핸들(레버) 또는 작동유닛(구동수단)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 버터플라이 밸브(20)는, 밸브 디스크(23)가 밸브 몸체(21) 내의 유체통로(25)의 직경방향에 대해서 90도로 회전된 상태에서는 유체의 흐름을 완전 개방시킨 상태가 된다.

즉, 밸브 디스크(23)가 유체통로(25)의 완전 개방상태에서는 유체의 통과유량이 최대가 된다.

상기와 같은 상태에서 도시되지 않은 작동유닛에 의해 밸브축이 90도 회전하게 되면, 밸브 디스크(23)가 밸브 몸체(21)의 유체통로(25)를 완전히 폐쇄시키게 되어 버터플라이 밸브(20)를 통해 흐르던 유체의 흐름이 차단된다.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 버터플라이 밸브에 있어서 정방향에서의 작동 구조를 개략적으로 도시한다.

도 3을 참조하면, 버터플라이 밸브(20)의 정방향 폐쇄 동작시 밸브 디스크(23)가 회전하면, 밸브 디스크(23)의 외측이 시트(22)를 내측(그림에서 왼쪽으로)으로 밀게 되고, 시트(22)의 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하는 구조이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 버터플라이 밸브(20)는,
정방향 동작시 밸브 디스크(23) 후면에 걸리는 압력으로 밸브 디스크(23) 외측과 시트(22)간의 밀착을 견고히 하는 방식으로 실링이 이루어진다.
한편, 상기 시트(22)는 오른쪽에는 홈(29)이 형성되어, 버터플라이 밸브(20)의 정방향 동작시 밸브를 회전하면, 밸브디스크(23)의 외측이 유체압력에 의해 시트(22)를 왼쪽으로 밀게 되고, 시트(22)의 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하며, 상기 시트(22)에 형성된 홈(29) 내부에도 유체압력이 작용하여 상기 시트(22)를 밸브디스크(23)의 외측과 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하는 것이다.

도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 버터플라이 밸브에 있어서 역방향에서의 작동 구조를 개략적으로 도시한다.

도 4를 참조하면, 버터플라이 밸브(20)의 역방향 폐쇄 동작시 밸브 디스크(23)가 회전하면, 밸브 디스크(23)의 외측이 시트(22)를 내측(그림에서 왼쪽으로)으로 밀게 되고, 시트(22)가 유체압력에 의해 밸브 디스크(23)쪽으로 밀착되어 견고하게 기밀을 유지하는 구조이다.

즉, 역방향 동작시에는, 리테이너(24)의 일측에 형성된 밸런싱 홀(28)에 의해 유체 압력이 시트(22)의 만곡부로 유입되고, 유입된 유체 압력에 의해 시트(22)를 밸브 디스크(23)쪽으로 밀어서, 효과적으로 실링을 유지하게 된다.

도 5는 도 2에 도시된 장치의 리테이너 및 시트의 형상을 상세히 도시한다.

도 5를 참조하면, 유체의 방향에 따라 능동적으로 디스크에 밀착하는 시트 기능을 완성하기 위하여 시트(22)의 하부 즉, 밸브디스크(23)을 지지하는 부위를 상부보다 얇게 만들어 유동적으로 변화할 수 있도록 설계하였다. 정압에서와 마찬가지로 리테이너 방향(역압)에서도 시트가 유체에 반응하도록 하기 위하여 도 5의 구조로 리테이너에 밸런싱 홀(28)을 뚫어 시트(23)를 기계적으로 밀착시킬 수 있는 충분한 차압을 확보하게 하였다.

20...버터플라이 밸브
21...밸브몸체 22...시트
23...밸브 디스크 24...리테이너
28...밸런싱 홀 29 : 홈
30 : 만곡부

Claims (4)

1. 일방에서 타방으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체에 기밀 및 회전 가능하게 설치된 밸브축을 매개로 설치되어 상기 유체통로를 개폐하는 밸브 디스크(23)를 구비하는 버터플라이 밸브(20)의 시트(22) 구조에 있어서,
   상기 밸브 몸체(21)측에 형성된 단턱부에 위치하는 "]"자형의 시트(22); 및
   상기 시트(22)에 맞물려지는 리테이너(24);를 포함하되,
   상기 시트(22)는 오른쪽에는 홈(29)이 형성되어, 버터플라이 밸브(20)의 정방향 폐쇄 동작시 밸브를 회전하면, 밸브디스크(23)의 외측이 유체압력에 의해 시트(22)를 왼쪽으로 밀게 되고, 시트(22)의 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하며, 상기 시트(22)에 형성된 홈(29) 내부에도 유체압력이 작용하여 상기 시트(22)를 밸브디스크(23)의 외측과 탄성력으로 견고하게 기밀을 유지하는 것이며,
   상기 리테이너(24)에 역방향의 유체압력이 가해질 때 유체압력을 상기 시트(22)로 전달할 수 있는 밸런싱 홀(28)을 형성하고, 상기 밸런싱 홀(28)을 통하여 들어온 유체압력이 상기 시트(22)의 만곡부(30)에 작용하여 상기 시트(22)가 상기 밸브 디스크 (23)쪽으로 밀착될 수 있도록 변형하는 구조를 가지며,
   또한, 상기 시트(22)에서 상기 밸브 디스크(23)와 접촉하는 하부는 유체압력에 용이하게 반응하도록 상부보다 얇은 것을 특징으로 하는 버터 플라이 밸브의 시트 구조.
   
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