KR101894923B1 - 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크의 개도가 0°~15°정도의 저개도에서도 원하는 수준의 유량으로 제어가 가능한 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브는, 배관에 연결되며, 유체가 유동하는 유로가 형성되어 있는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 유로 내측에 회전 가능하게 설치되어 상기 유로를 개폐하며, 중심에서 반경방향으로 일정 거리 이격된 위치에 적어도 1개 이상의 저개도유로가 관통되게 형성되어 있는 디스크와; 상기 디스크에 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 저개도유로와 연통 가능한 적어도 1개 이상의 보조유로가 관통되게 형성되어, 상기 디스크에 대해 상대 회전하면서 상기 저개도유로를 개폐하는 보조디스크와; 상기 밸브몸체를 관통하여 상기 디스크에 고정되게 연결되어, 상기 디스크와 함께 밸브몸체에 대해 회전하는 밸브스템과; 상기 밸브스템 및 디스크의 회전 운동을 상기 보조디스크에 전달하여 보조디스크가 디스크에 대해 회전 운동하게 하는 보조구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

버터플라이 밸브{Butterfly Balve}

본 발명은 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로를 개폐하는 디스크에 저개도에서 개방되는 보조유로(31)를 구비한 보조디스크를 상대 회전 가능하게 구성하여, 대략 0°~15°이하의 저개도에서도 유체의 유량을 원하는 수준으로 제어할 수 있는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 버터플라이 밸브는 원반형의 디스크를 회전시켜 유로를 개폐하는 구조로 이루어지는데, 주로 상수도, 하수도, 건물 등에 많이 사용된다. 이러한 버터플라이 밸브는 디스크가 회전축을 중심으로 일정 각도 범위로 회전하여 유로를 개폐한다.

그런데, 통상적으로 버터플라이 밸브는 대략 10°~ 70°사이의 범위에서 유체 흐름이 결정된다. 즉, 0~10°사이의 저개도에서는 디스크와 밸브 몸체 간의 공간이 확보되지 않아 거의 유체의 흐름이 발생하지 않고, 70°이상에서는 거의 일정안 유량이 나타나기 때문에 실질적으로 버터플라이밸브는 디스크의 회전 각도가 10°~ 70°사이에서 사용된다.

따라서 디스크의 회전 각도가 10°일 때 발생하는 최소 유량보다 적은 유량에서 운용될 필요가 있을 경우에는 디스크의 회전 각도를 10°미만으로 하여 유량을 줄여야 하지만 전술한 것처럼 10°미만에서는 거의 유체의 흐름이 발생하지 않으므로, 종래에는 밸브 몸체와 배관의 직경을 작은 것으로 교체하여 사용할 수 밖에 없는 문제가 있다.

등록특허 제10-0609739호 등록실용신안 제20-0254685호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 디스크의 개도가 0°~15°정도의 저개도에서도 원하는 수준의 유량으로 제어가 가능한 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 버터플라이 밸브는, 배관에 연결되며, 유체가 유동하는 유로가 형성되어 있는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 유로 내측에 회전 가능하게 설치되어 상기 유로를 개폐하며, 중심에서 반경방향으로 일정 거리 이격된 위치에 적어도 1개 이상의 저개도유로가 관통되게 형성되어 있는 디스크와; 상기 디스크에 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 저개도유로와 연통 가능한 적어도 1개 이상의 보조유로가 관통되게 형성되어, 상기 디스크에 대해 상대 회전하면서 상기 저개도유로를 개폐하는 보조디스크와; 상기 밸브몸체를 관통하여 상기 디스크에 고정되게 연결되어, 상기 디스크와 함께 밸브몸체에 대해 회전하는 밸브스템과; 상기 밸브스템 및 디스크의 회전 운동을 상기 보조디스크에 전달하여 보조디스크가 디스크에 대해 회전 운동하게 하는 보조구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 디스크가 개방되는 초기의 0~15°의 저개도에서 보조디스크가 회전하여 보조유로(31)와 저개도유로가 서로 연통되면서 유체가 유동할 수 있게 되므로 디스크를 통한 유체의 흐름이 거의 발생하지 않는 저개도에서도 원하는 유량으로 제어가 가능한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타낸 정면도로, 도 1은 유로가 완전히 폐쇄된 상태이고, 도 2는 유로가 개방되는 초기의 저개도 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 버터플라이 밸브의 종단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 버터플라이 밸브의 횡단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 버터플라이 밸브의 보조디스크의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타낸 요부 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브는 유로가 형성되어 있는 밸브몸체(10), 상기 밸브몸체(10)의 유로 내측에 회전 가능하게 설치되어 상기 유로를 개폐하는 디스크(20), 상기 디스크(20)에 대해 상대 회전하게 설치된 보조디스크(30), 상기 밸브몸체(10)를 관통하여 상기 디스크(20)에 고정되게 연결된 밸브스템(40), 그리고 상기 밸브스템(40) 및 디스크(20)의 회전 운동을 상기 보조디스크(30)에 전달하여 보조디스크(30)가 디스크(20)에 대해 회전 운동하게 하는 보조구동유닛을 포함한 구성으로 이루어진다.

여기서 상기 보조구동유닛은, 상기 밸브몸체(10)에 대해 고정되게 설치된 고정축(51)과, 상기 고정축(51)에 고정되게 설치된 구동측 베벨기어(52)와, 상기 보조디스크(30)의 중심부에 설치되는 종동측 베벨기어(53)를 포함한다. 상기 고정축(51)은 원통관 형태로 되어, 상기 디스크(20)의 일단부(하단부)에서부터 디스크(20)의 중심부까지 삽입되어 상기 디스크(20)가 상대 이동 가능하게 연결된다. 상기 고정축(51)의 중심부에는 상기 밸브스템(40)이 회전 가능하게 관통하는 스템삽입공(54)이 상하방향으로 관통되게 형성된다.

상기 구동측 베벨기어(52)는 상기 고정축(51)의 상단부에 고정되게 설치되며, 상기 디스크(20)의 중심부에서 상기 종동측 베벨기어(53)에 맞물린다. 따라서 디스크(20) 및 보조디스크(30)가 고정축(51)을 중심으로 회전하면, 구동측 베벨기어(52)와 종동측 베벨기어(53) 간의 작용에 의해 보조디스크(30)가 그 중심축을 중심으로 디스크(20)에 대해 회전하게 된다.

상기 밸브몸체(10)는 유체가 유동하는 배관에 연결되며, 내부에 유체가 유동하는 원형의 유로가 전후방향으로 개방되게 형성되어 있다. 상기 유로의 내주면에는 상기 디스크(20)의 외면과 연접하는 밸브시트(11)가 설치되고, 상기 밸브시트(11)에는 디스크(20)의 외면에 밀착되어 수밀작용을 하는 고무 또는 실리콘 재질의 오링(12)(O-ring)이 설치된다. 상기 밸브시트(11)는 디스크(20)의 회전이 원활하게 이루어지고, 디스크(20)가 회전하여 개방될 때 유체가 원활하게 유동할 수 있도록 일단부에서 타단부 갈수록 내경이 점진적으로 증가하면서 경사지게 형성된 테이퍼부(11a)를 구비한다.

상기 디스크(20)는 중앙에 상기 밸브스템(40) 및 고정축(51)이 각각 삽입되는 구멍이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있고, 상기 밸브스템(40)의 내경과 대응하는 직경을 갖는 원반형으로 이루어진다. 상기 디스크(20)는 디스크의 전방부를 이루는 부분(20a)과 후방부를 이루는 부분(20b)으로 분할된 것이 나사 또는 볼트에 의해 상호 결합되어 이루어진다.

그리고, 상기 디스크(20)는 상기 밸브스템(40)과 고정되게 결합되어 밸브스템(40)이 밸브몸체(10)에 대해 회전함에 따라 함께 회전하면서 유로를 개폐한다. 상기 디스크(20)에는 중심에서 반경방향으로 일정 거리 이격된 위치에 2개의 저개도유로가 전후방향으로 관통되게 형성되어 있다. 상기 디스크(20)의 저개도유로는 상기 보조디스크(30)에 의해 개폐되는데, 유로가 폐쇄된 상태에서 디스크(20)가 개방 작동되기 시작하면 대략 0~15°사이의 저개도에서 개방되고, 디스크(20)의 회전 각도가 15°가 넘게 되면 다시 닫히게 된다.

상기 보조디스크(30)는 2개가 상기 디스크(20)의 양면(전방면과 후방면)에 디스크(20)에 대해 상대 회전 가능하게 설치된다. 상기 보조디스크(30)는 상기 저개도유로와 연통 가능한 2개의 보조유로(31)가 관통되게 형성되어, 상기 디스크(20)에 대해 상대 회전하면서 상기 저개도유로를 개폐하게 된다.

상기 보조디스크(30)는 편평한 평판 형태로 이루어질 수 있으나, 디스크(20)가 개방 작동할 때 유체가 유로를 통해 원활하게 유동할 수 있도록 주변부가 경사진 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 도 6에 도시한 것과 같이 중앙부가 주변부보다 볼록한 돔 형태로 이루어질 경우 유로 개방시 유체의 원활한 흐름과 유로 폐쇄시 공동 현상(cavitation)을 방지하는 이점을 제공할 수 있다.

상기 보조디스크(30)는 그 중심에 상기 디스크(20)의 중심에 회전 가능하게 연결되는 회전축부(32)가 돌출되게 형성되어, 상기 보조디스크(30)가 회전축부(32)를 중심으로 디스크(20)에 대해 상대 회전하게 된다.

이와 다르게 보조디스크(30)의 중심에 회전축부(32)가 형성되지 않고, 도 6에 도시한 것과 같이, 상기 디스크(20)의 테두리 부분에 원주방향을 따라 원형의 가이드홈(25)이 형성되고, 상기 보조디스크(30)의 테두리 부분에 상기 가이드홈(25)을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기(35)가 디스크(20) 쪽으로 돌출되게 형성될 수도 있을 것이다. 상기 가이드돌기(35)의 끝단에는 가이드홈(25)을 따라 부드럽게 이동할 수 있도록 롤러베어링(미도시)이 추가로 설치될 수 있다.

다시 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 밸브스템(40)은 상기 밸브몸체(10)의 상단부를 관통하도록 설치되며, 상기 디스크(20)와 고정되게 연결되어 밸브스템(40)을 회전시키면 밸브스템(40)과 디스크(20)가 함께 밸브몸체(10)에 대해 회전하게 된다. 상기 밸브스템(40)의 상단부에는 사용자가 손으로 잡고 돌리기 용이하도록 핸들(45)이 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 버터플라이 밸브는 다음과 같이 작동한다.

도 1 및 도 3에 도시한 것과 같이, 디스크(20)가 밸브몸체(10)의 유로를 폐쇄한 상태에서 사람이 핸들(45)을 잡고 밸브스템(40)을 개방 방향으로 회전시키면, 밸브스템(40)과 연결된 디스크(20)가 회전하면서 유로가 개방되기 시작한다.

이 때, 상기 디스크(20)는 고정축(51)에 대해 상대 회전하게 되므로, 고정축(51) 상단에 설치된 구동측 베벨기어(52)와 보조디스크(30)의 종동측 베벨기어(53) 간의 작용에 의해 보조디스크(30)가 회전축부(32)를 중심으로 디스크(20)에 대해 회전하게 된다.

상기 보조디스크(30)가 디스크(20)에 대해 회전함에 따라 보조디스크(30)의 보조유로(31)가 디스크(20)의 저개도유로와 연통되면서 유체가 보조유로(31) 및 저개도유로를 통해서 유동하게 된다. 이에 따라 10°~15°사이의 저개도에서도 유체가 유동할 수 있게 되므로 저개도에서 유량을 원하는 대로 제어할 수 있게 된다.

상기 보조디스크(30)의 보조유로(31)는 디스크(20)의 회전 각도가 15°를 넘게 되면 디스크(20)의 저개도유로에서 벗어나게 되고, 저개도유로는 닫히고 디스크(20)에 의해 개방된 밸브몸체(10)의 유로를 통해서 유체가 유동하게 된다.

이와 같이 본 발명의 버터플라이 밸브는 디스크(20)가 개방되는 초기의 0~15°의 저개도에서 상기 보조유로(31)와 저개도유로가 연통되면서 유체가 유동할 수 있게 되므로 디스크(20)를 통한 유체의 흐름이 거의 발생하지 않는 저개도에서도 원하는 유량으로 제어가 가능하게 된다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 밸브몸체 11 : 밸브시트
20 : 디스크 21 : 저개도유로
25 : 가이드홈 30 : 보조디스크
31 : 보조유로 32 : 회전축부
35 : 가이드돌기 40 : 밸브스템
45 : 핸들 51 : 고정축
52 : 구동측 베벨기어 53 : 종동측 베벨기어

Claims (10)

1. 배관에 연결되며, 유체가 유동하는 유로가 형성되어 있는 밸브몸체(10)와;
   상기 밸브몸체(10)의 유로 내측에 회전 가능하게 설치되어 상기 유로를 개폐하며, 중심에서 반경방향으로 일정 거리 이격된 위치에 적어도 1개 이상의 저개도유로(21)가 관통되게 형성되어 있는 디스크(20)와;
   상기 디스크(20)에 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 저개도유로와 연통 가능한 적어도 1개 이상의 보조유로(31)가 관통되게 형성되어, 상기 디스크(20)에 대해 상대 회전하면서 상기 저개도유로를 개폐하는 보조디스크(30)와;
   상기 밸브몸체(10)를 관통하여 상기 디스크(20)에 고정되게 연결되어, 상기 디스크(20)와 함께 밸브몸체(10)에 대해 회전하는 밸브스템(40)과;
   상기 밸브스템(40) 및 디스크(20)의 회전 운동을 상기 보조디스크(30)에 전달하여 보조디스크(30)가 디스크(20)에 대해 회전 운동하게 하는 보조구동유닛;
   을 포함하고,
   상기 디스크(20)의 테두리 부분에 원주방향을 따라 원형의 가이드홈(25)이 형성되고, 상기 보조디스크(30)의 테두리 부분에 상기 가이드홈(25)을 따라 슬라이딩하는 가이드돌기(35)가 디스크(20) 쪽으로 돌출되게 형성된 버터플라이 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조구동유닛은,
   상기 디스크(20)의 일단부에서부터 디스크(20)의 중심부까지 삽입되어 디스크(20)가 상대 이동 가능하게 연결되며, 중심부에 상기 밸브스템(40)이 회전 가능하게 관통하는 스템삽입공(54)이 관통되게 형성되고, 상기 밸브몸체(10)에 대해 고정되게 설치된 고정축(51)과;
   상기 고정축(51)에 고정되게 설치된 구동측 베벨기어(52)와;
   상기 보조디스크(30)의 중심부에 설치되며, 상기 구동측 베벨기어(52)와 맞물려 상대 회전하는 종동측 베벨기어(53)를 포함하는 버터플라이 밸브.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 보조디스크(30)는 2개가 상기 디스크(20)의 양면에 설치되어 동시에 회전하면서 저개도유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
5. 제1항에 있어서, 상기 보조디스크(30)의 중심에 상기 디스크(20)의 중심에 회전 가능하게 연결되는 회전축부(32)가 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
6. 삭제
7. 제2항에 있어서, 상기 디스크(20)는 디스크의 전방부를 이루는 부분(20a)과 후방부를 이루는 부분(20b)으로 분할된 것이 상호 결합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
8. 제1항에 있어서, 상기 밸브스템(40)의 끝단부에 핸들(45)이 설치된 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
9. 제1항에 있어서, 상기 밸브몸체(10)의 유로의 내주면에 상기 디스크(20)의 외면과 연접하며, 일단부에서 타단부 갈수록 내경이 점진적으로 증가하면서 경사지게 형성된 테이퍼부(11a)를 구비한 밸브시트(11)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
10. 제1항에 있어서, 상기 보조디스크(30)는 중앙부가 주변부보다 볼록한 돔 형태로 된 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
    

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