KR101879541B1 - 과회전 방지식 버터플라이 밸브 - Google Patents

과회전 방지식 버터플라이 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과회전 방지식 버터플라이 밸브에 관한 것으로서, 디스크 회전 종점부에 디스크의 저면과 만나는 디스크 스토퍼가 형성된 디스크 바디와; 디스크 보스에 삽입되는 캠 부분에 단차 슬롯이 형성되고 상기 단차 슬롯에는 결합공이 형성된 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트 삽입시 상기 단차 슬롯이 형성된 부분에 회전방향으로 긴 직사각형 장공이 형성된 디스크 보스와, 상기 장공에 슬라이딩되는 사각와셔로서, 샤프트 볼트에 의해 상기 결합공에 체결되는 샤프트 스토퍼와, 닫힘 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결되어 상기 샤프트 스토퍼와 만나는 디스크 조정볼트와, 열림 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결된 압축 스프링 설치볼트와 상기 압축 스프링 설치볼트를 삽입시켜 장공에 탈출방지되게 설치되며 상기 샤프트 스토퍼와 만나 상기 샤프트 스토퍼를 탄성 압박시키는 압축 스프링으로 형성되는 디스크로 구성되어 디스크 회전 구간에서는 상기 캠 샤프트는 압축스프링의 탄성력과 디스크 조정볼트에 의해 고정되고, 디스크가 디스크 스토퍼와 만나는 회전 종점부에서는 디스크 과회전 압력을 상기 압축스프링 수축으로 흡수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 디스크가 회전 종점에 도착할 때 디스크 바디측으로 순간 직선이동하는 디스크에 있어서 회전 종점 도착시 발생되는 과회전 접촉압력을 소멸시켜 디스크 시트와 바디 시트가 손상되지 않는 과회전 방지식 버터플라이 밸브가 제공되는 이점이 있다.

Description

과회전 방지식 버터플라이 밸브{Butterfly valve with overrunning prevention device}
본 발명은 과회전 방지식 버터플라이 밸브에 관한 것으로서, 디스크 회전 종점부에 디스크의 저면과 만나는 디스크 스토퍼가 형성된 디스크 바디와; 디스크 보스에 삽입되는 캠 부분에 단차 슬롯이 형성되고 상기 단차 슬롯에는 결합공이 형성된 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트 삽입시 상기 단차 슬롯이 형성된 부분에 회전방향으로 긴 직사각형 장공이 형성된 디스크 보스와, 상기 장공에 슬라이딩되는 사각와셔로서, 샤프트 볼트에 의해 상기 결합공에 체결되는 샤프트 스토퍼와, 닫힘 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결되어 상기 샤프트 스토퍼와 만나는 디스크 조정볼트와, 열림 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결된 압축 스프링 설치볼트와 상기 압축 스프링 설치볼트를 삽입시켜 장공에 탈출방지되게 설치되며 상기 샤프트 스토퍼와 만나 상기 샤프트 스토퍼를 탄성 압박시키는 압축 스프링으로 형성되는 디스크로 구성되어 디스크 회전 구간에서는 상기 캠 샤프트는 압축스프링의 탄성력과 디스크 조정볼트에 의해 고정되고, 디스크가 디스크 스토퍼와 만나는 회전 종점부에서는 디스크 과회전 압력을 상기 압축스프링 수축으로 흡수하는 것을 특징으로 한다.
버터플라이 밸브는 배관에 결합된 밸브 몸체에 형성된 디스크를 회전시켜 관로를 흐르는 유체를 개폐시키는 밸브로서, 밸브 몸체의 상단에 구비된 기어박스에는 핸들이 결합되며, 상기 핸들은 디스크 중심선에 연결된 샤프트를 회전시킴으로써, 디스크 중심선을 축으로 디스크가 회전함에 따라 관로의 개폐가 실시된다.
버터플라이 밸브는 개폐 작용이 간단하게 이루어지고 작동이 빠르므로, 저압이나 고압, 고온의 물, 스팀, 공기, 가스 등의 유로 제어에 광범위하게 사용되고 있다.
버터플라이 밸브의 개폐에는 캠을 사용하는 기술이 선등록 특허 10-0794739 처럼 개발되었다.
상기 선등록 특허의 경우에는 디스크 보스에 형성된 샤프트 홀이 타원으로 형성되며, 상기 샤프트 홀에는 캠이 형성된 샤프트가 삽입된다.
그런데, 생산 공정에서 선등록 특허의 타원형 샤프트 홀은 원형 통공보다 더 큰 노력과 시간, 비용이 드는 공정이므로 생산 단가를 상승시키고, 불량을 양산하는 요인이 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 선등록 특허는 조립 완성 후에도, 디스크 시트와 바디 시트가 접하는 순간에, 양측의 가압력 또는 역압 내력이 다르게 형성되어 완전 기밀성을 확보하기 불가능한 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 선출원 특허 10-2013-0166944과 10-2014-0089683, 선등록특허 10-1630575 을 발명하여 버터플라이 밸브의 조립 공정에서 바디 시트와 디스크 시트를 기밀 고정시키고, 버터플라이 밸브의 운전시 바디시트와 디스크 시트의 기밀이 확보되며, 도 7에 도시된 바와 같이 디스크가 회전 종점에 도착할 때 디스크 바디측으로 순간 직선이동하는 버터플라이 밸브를 제공하였다.
본 발명은 상기 선출원 특허들의 실시에서 나타난 문제점을 개선하여 더욱 편리한 디스크 시트 밀착식 디스크형 버터플라이 밸브를 제공하기 위한 것이다.
상기 본 출원인의 선출원특허는 샤프트를 디스크 보스에 결합시킬 때, 샤프트 회전축과 캠축 각도를 조정하여 디스크가 회전 종점에 도착할 때 디스크 바디측으로 순간 직선이동하는 것을 공통 특징으로 한다.
그런데, 상기 선출원 특허의 실시에서 디스크가 회전 종점에 도착할 때 도 7에 도시된 바와 같이 디스크 시트와 바디 시트가 만나는 A 부분에 과회전에 의한 접촉압력이 발생되어 디스크 시트와 바디 시트의 손상이 발생되는 문제점을 발견하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 디스크가 회전 종점에 도착할 때 디스크 바디측으로 순간 직선이동하는 디스크에 있어서 회전 종점 도착시 발생되는 과회전 접촉압력을 소멸시켜 디스크 시트와 바디 시트가 손상되지 않는 과회전 방지식 버터플라이 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디스크 회전 종점부에 디스크의 저면과 만나는 디스크 스토퍼가 형성된 디스크 바디와; 디스크 보스에 삽입되는 캠 부분에 단차 슬롯이 형성되고 상기 단차 슬롯에는 결합공이 형성된 캠 샤프트와; 상기 캠 샤프트 삽입시 상기 단차 슬롯이 형성된 부분에 회전방향으로 긴 직사각형 장공이 형성된 디스크 보스와, 상기 장공에 슬라이딩되는 사각와셔로서, 샤프트 볼트에 의해 상기 결합공에 체결되는 샤프트 스토퍼와, 닫힘 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결되어 상기 샤프트 스토퍼와 만나는 디스크 조정볼트와, 열림 회전 방향에서 상기 장공에 나사 체결된 압축 스프링 설치볼트와 상기 압축 스프링 설치볼트를 삽입시켜 장공에 탈출방지되게 설치되며 상기 샤프트 스토퍼와 만나 상기 샤프트 스토퍼를 탄성 압박시키는 압축 스프링으로 형성되는 디스크로 구성되어 디스크 회전 구간에서는 상기 캠 샤프트는 압축스프링의 탄성력과 디스크 조정볼트에 의해 고정되고, 디스크가 디스크 스토퍼와 만나는 회전 종점부에서는 디스크 과회전 압력을 상기 압축스프링 수축으로 흡수하는 것을 특징으로 하는 과회전 방지식 버터플라이 밸브를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 샤프트 스토퍼는 상기 압축 스프링 접촉면이 경사면으로 형성되어 상기 압축 스프링의 탄성력이 압축 스프링의 직선 방향으로 안내되도록 하는 것을 특징으로 하는 과회전 방지식 버터플라이 밸브로 되는 것이 바람직하다.
상기한 본 발명에 의하여, 디스크가 회전 종점에 도착할 때 디스크 바디측으로 순간 직선이동하는 디스크에 있어서 회전 종점 도착시 발생되는 과회전 접촉압력을 소멸시켜 디스크 시트와 바디 시트가 손상되지 않는 과회전 방지식 버터플라이 밸브가 제공되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 분해사시도
도 2는 본 발명의 디스크 바디의 절단 단면 사시도
도 3는 본 발명의 조립 단면구조도
도 4은 본 발명의 디스크가 0°에서 90°까지 닫힘 동작시 작동 단면구조도
도 5는 본 발명의 디스크 닫힘 동작 중 과회전 발생시 작동 단면구조도
도 6는 본 발명의 디스크가 열림 동작시 작동 단면구조도
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하의 도 1은 본 발명의 분해사시도이며, 도 2는 본 발명의 디스크 바디의 절단 단면 사시도이며, 도 3는 본 발명의 조립 단면구조도이며, 도 4은 본 발명의 디스크가 0°에서 90°까지 닫힘 동작시 작동 단면구조도이며, 도 5는 본 발명의 디스크 닫힘 동작 중 과회전 발생시 작동 단면구조도이며, 도 6는 본 발명의 디스크가 열림 동작시 작동 단면구조도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 디스크 스토퍼(300)가 형성된 디스크 바디(30)와; 캠(120) 부분에 단차 슬롯(121)과 결합공(122)이 형성된 캠 샤프트(10)와; 장공(210)이 형성된 디스크 보스(21)와, 샤프트 볼트(230)와 샤프트 스토퍼(220)와 디스크 조정볼트(240)와 압축 스프링 설치볼트(260)와 압축 스프링(250)으로 형성되는 디스크(20)로 구성된다.
본 발명은 과회전 방지식 버터플라이 밸브에 관한 것으로서, 선출원 특허 10-2013-0166944과 10-2014-0089683, 선등록특허 10-1630575와 같이 디스크가 닫히는 회전 종점에서 바디시트를 향하여 순간 직선운동을 하는 버터플라이 밸브의 회전 종점 과회전 압력을 해결하기 위한 것이다.
그러나, 반드시 상기 특허의 버터플라이 밸브에 한정되는 것은 아니며 디스크 회전 종점에서 과회전 압력에 의해 디스크 시트와 바디 시트의 손상이 발생되는 모든 버터플라이 밸브에 적용 가능하다.
본 발명의 디스크 바디(30)는 디스크(20) 회전 종점부에 디스크(20)의 저면과 만나는 디스크 스토퍼(300)가 형성된다.
상기 디스크 회전 종점부는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 디스크가 닫힘 방향으로 90°회전된 때를 의미한다.
상기 디스크 스토퍼(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 디스크 바디(30)에서 디스크 닫힘방향에 형성된 돌설턱으로 형성되어, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 디스크(20)가 닫힐 때 디스크(20) 저면과 만나 디스크(20)가 더이상 회전되지 못하게 저지하는 기능을 수행한다..
일반적으로 버터플라이 밸브의 캠 샤프트(10)는 회전축(100)과 캠(120)으로 형성되며, 캠(120)은 디스크 보스(21)에 삽입된다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 캠 샤프트(10)에서는 상기 디스크 보스(21)에 삽입되는 캠(120) 부분에 단차 슬롯(121)이 형성되고, 상기 단차 슬롯(121)에는 결합공(122)이 형성되는 특징이 있다.
본 발명의 디스크(20)는 도 1과 도 3에 도시된 바와 같이 디스크 보스(21)와 샤프트 볼트(230)와 샤프트 스토퍼(220)와 디스크 조정볼트(240)와 압축 스프링 설치볼트(260)와 압축 스프링(250)으로 형성된다.
일반적으로 디스크 보스(21)는 디스크(20)에 상기 캠 샤프트(10)의 캠(120)을 삽입시키는 하우징을 의미하는데, 본 발명의 디스크 보스(21)는 상기 캠 샤프트(10) 삽입시 상기 단차 슬롯(121)이 형성된 부분에 회전방향으로 길게 직사각형 장공(210)이 형성되어 상기 단차 슬롯(121)이 노출되게 형성된다.
본 발명의 샤프트 스토퍼(220)는 상기 장공(210)에 슬라이딩되는 사각와셔로서, 샤프트 볼트(230)에 의해 상기 결합공(122)에 체결되어, 상기 장공(210)에 캠 샤프트(10)를 돌설시킨 구조물이 되게 한다.
따라서, 상기 샤프트 스토퍼(220)는 캠 샤프트(10)에 고정되고 상기 장공(210)의 크기보다 작게 형성되므로, 캠 샤프트(10)를 회전시키면 상기 장공(210)을 따라 슬라이딩되게 결합된다.
상기 디스크 조정볼트(240)는 디스크 닫힘 회전 방향의 디스크 보스(21) 측면에 결합되는 볼트이다.
디스크 보스 측면에서 상기 장공에 관통 체결되어 상기 샤프트 스토퍼(220)와 접촉된다.
즉, 상기 디스크 조정볼트(240)는 캠 샤프트(10)를 닫힘 회전시킬 때, 상기 샤프트 스토퍼(220)가 상기 장공(210)을 따라 슬라이딩되는 것을 막는 기능을 수행한다.
상기 압축 스프링 설치볼트(260)는 디스크 열림 회전 방향의 디스크 보스(21) 측면에 결합되는 볼트이다.
디스크 보스 측면에서 상기 장공에 관통 체결되지만 상기 디스크 조정볼트(240)와 달리 상기 샤프트 스토퍼(220)와 접촉되지 않는다.
상기 압축 스프링(250)은 상기 압축 스프링 설치볼트(260)에 끼워져 상기 장공(210)에서 탈출방지되면서 삽입설치되며, 상기 샤프트 스토퍼(220)와 접촉된다.
즉, 압축 스프링(250)은 상기 디스크 조정볼트(240)의 반대측에서 상기 샤프트 스토퍼(220)가 상기 장공(210)을 따라 슬라이딩되는 것을 막는 기능을 수행한다.
따라서, 상기 샤프트 스토퍼(220)는 일측은 압축 스프링(250)에 의해 슬라이딩 차단되고, 타측은 디스크 조정볼트(240)에 의해 슬라이딩 차단되어 장공 내부에서 고정된다.
이때, 본 발명의 상기 압축 스프링(250)은 캠 샤프트(10)의 회전시에도 상기 샤프트 스토퍼(220)의 슬라이딩을 차단시켜 고정할 수 있는 탄성력을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성력의 효율적 전달을 위하여 상기 샤프트 스토퍼(220)는 상기 압축 스프링(250)에 닿는 접촉면이 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 경사면으로 형성되어 상기 압축 스프링(250)의 탄성력이 압축 스프링(250)의 직선 방향으로 안내되도록 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 디스크 회전 구간에서 상기 캠 샤프트(10)는 압축 스프링(250)의 탄성력과 디스크 조정볼트(240)에 의해 고정되어 캠 샤프트(10) 회전력이 디스크(20) 회전력으로 전부 전달된다.
이때, 상기 압축 스프링(250)은 도 4에 도시된 바와 같이 캠 샤프트(10)의 회전시에 상기 샤프트 스토퍼(220)를 잡아서 고정할 수 있는 탄성력을 가지므로 압축되지 않고 원래의 길이(t)를 유지한다.
도 4에서 디스크가 90°회전되어 도착한 때의 디스크 시트와 바디 시트가 만나는 A부분은 접촉 압력이 없음에 유의하면 도 5를 살펴보기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이 종래기술방식에서는 디스크(20)가 디스크 스토퍼(300)와 만나는 회전 종점부에서는 계속 전달되는 캠 샤프트(10)의 회전력에 의해서 디스크(20) 과회전이 발생되어 A부분에 접촉 압력이 발생된다.
본 발명에서는 도 5에 도시된 바와 같이 디스크(20)가 90°회전된 직후, 디스크(20) 저면은 디스크 스토퍼(300)에 접촉되어 회전 차단되어, 캠 샤프트(10)의 과회전은 상기 압축 스프링(250)을 X 거리만큼 압축시키게 된다.
상기 과회전 구간은 캠 샤프트(10)의 회전에 따라 매우 짧은 순간에 발생되는데, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 압축 스프링(250)의 압축에 의해 디스크(20) 과회전이 흡수되므로 디스크 시트와 바디 시트가 맞닿는 A 부분의 손상이 방지되면서, 상기 회전 종점부에서 디스크(20)의 디스크 바디(30)측 순간 직선 운동이 안정적으로 실행되는 특성을 가지게 된다.
디스크 열림 회전시에는 디스크 닫힘 방향의 과회전이 없으므로 도 6에 도시된 바와 같이 상기 압축 스프링(250)은 원래 길이 t로 샤프트 스토퍼(220)를 지지하면서 회전 동작된다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 캠 샤프트 20 : 디스크
21 : 디스크 보스 30 : 디스크 바디
120 : 캠 121 : 단차 슬롯
122 : 결합공 210 : 장공
220 : 샤프트 스토퍼 230 : 샤프트 볼트
240 : 디스크 조정볼트 250 : 압축 스프링
260 : 압축 스프링 설치볼트 300 : 디스크 스토퍼

Claims (2)

  1. 디스크 회전 종점부에 디스크(20)의 저면과 만나는 디스크 스토퍼(300)가 형성된 디스크 바디(30)와;
    디스크 보스(21)에 삽입되는 캠(120) 부분에 단차 슬롯(121)이 형성되고 상기 단차 슬롯(121)에는 결합공(122)이 형성된 캠 샤프트(10)와;
    상기 캠 샤프트(10) 삽입시 상기 단차 슬롯(121)이 형성된 부분에 회전방향으로 길게 직사각형 장공(210)이 형성된 디스크 보스(21)와, 상기 장공(210)에 슬라이딩되는 사각와셔로서, 샤프트 볼트(230)에 의해 상기 결합공(122)에 체결되는 샤프트 스토퍼(220)와, 닫힘 회전 방향에서 상기 장공(210)에 나사 체결되어 상기 샤프트 스토퍼(220)와 만나는 디스크 조정볼트(240)와, 열림 회전 방향에서 상기 장공(210)에 나사 체결된 압축 스프링 설치볼트(260)와 상기 압축 스프링 설치볼트(260)에 끼워져 장공(210)에 탈출방지되게 설치되며 상기 샤프트 스토퍼(220)를 탄성 압박시키는 압축 스프링(250)으로 형성되는 디스크(20)로
    구성되어
    디스크 회전 구간에서는 상기 캠 샤프트(10)는 압축 스프링(250)의 탄성력과 디스크 조정볼트(240)에 의해 고정되고, 디스크(20)가 디스크 스토퍼(300)와 만나는 회전 종점부에서는 디스크 과회전 압력을 상기 압축 스프링(250) 수축으로 흡수시키는 것을 특징으로 하는 과회전 방지식 버터플라이 밸브.
  2. 제1항에 있어서 상기 샤프트 스토퍼(220)는
    상기 압축 스프링(250) 접촉면이 경사면으로 형성되어 상기 압축 스프링(250)의 탄성력이 압축 스프링(250)의 직선 방향으로 안내되도록 하는 것을 특징으로 하는 과회전 방지식 버터플라이 밸브.
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