KR101946618B1 - 소프트실 게이트밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크의 밀봉탄력을 높인 게이트밸브(1)에 관한 것으로, 외부 몸체를 형성하는 몸체(3); 상기 몸체(3)를 관통하여 회전 가능하게 설치된 주축(5); 및 상기 주축(5)의 회전에 따라 상기 몸체(3) 내에서 승강함으로써 상기 몸체(3) 내의 유통로(40)를 단속하는 디스크(7);를 포함하여 이루어지며, 상기 디스크(7)는 밸브폐쇄 시 상기 유통로(40)의 입수구 상에 형성된 상류측 디스크자리(63)와 출수구 상에 형성된 하류측 디스크자리에 각각 정합되는 한 쌍의 디스크시트(43)를 포함하되, 상기 디스크시트(43)는 밸브폐쇄 시 상기 상하류측 디스크자리(63)와 각각 정합되는 모서리면(P1,P2)에 다수의 탄성돌기(45)로 이루어진 엠보싱띠(79)가 형성되는 것을 특징으로 하며 따라서, 밸브폐쇄 시 주축에 나사 결합되어 상대 이동하는 디스크와 주축 간의 마모나 오동작 또는 오조립 등으로 인해 디스크가 디스크자리와 부정합되더라도, 부정합으로 인해 발생하는 틈새가 디스크시트의 모서리면에 형성된 엠보싱띠에 의해 메워지므로, 디스크의 수밀성능을 대폭 증진시킬 수 있게 된다.

Description

소프트실 게이트밸브{Soft Seal Gate Valve}

본 발명은 게이트밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관로를 따라 흐르는 유체의 유동을 유동과 직각이 되는 방향으로 이동하는 디스크에 의해 개폐하여 단속하는 게이트밸브에 있어서, 각종 원인으로 인해 디스크시트가 디스크자리와 정합되지 않을 때 발생하는 틈새를 디스크시트의 외면에 돌출된 복수의 탄성돌기에 의해 메움으로써, 디스크의 수밀성을 높인 소프트실 게이트밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 게이트밸브는 배관 도중에 설치하여, 배관의 유로를 차단 또는 연결하는 밸브로서, 디스크가 유로의 직각방향으로 승강하는 바, 개폐 동작이 간편하나 유량의 미세한 제어에 부적합한 특성을 갖는다.

이러한 게이트밸브의 일예로 도 1에 도시된 디스크 기구를 사용한 게이트 밸브(실용신안 등록 제20-0387580호)를 들 수 있다. 이 게이트밸브는 도 1에 도시된 바와 같이, 메인유로(112)가 형성된 몸체(110), 몸체(110)에서 상방향으로 연장된 서브유로(116)의 상부에 결합되는 커버(150), 및 몸체(110)를 따라 흐르는 유체의 유동을 단속하는 디스크 기구(120)를 포함하여 구성된다.

그런데, 위와 같은 종래의 게이트 밸브는 디스크 기구(120)의 디스크(130)가 스테인레스 재질로 정밀주조에 의해 제작되는 바, 강성이 높고, 탄력이 낮으므로, 예컨대, 설계오차, 가공오차, 사용 마모나 환경적 요인 등으로 인한 변형이 발생한 경우, 몸체(110)의 디스크자리(140)와 정합을 이루지 못하게 되므로, 수밀성능이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 위와 같이 변형이 발생한 디스크(130)는 고무와 같은 고탄력의 디스크시트를 외면에 씌우더라도, 정합불량으로 인해 디스크자리(140)와의 사이에 발생하는 틈새를 메우기 위해서는 몸체(110)에 대한 디스크(130)의 가압력을 과도하게 높이게 되므로, 디스크시트가 부분적으로 박리되거나 파손될 수 있고, 탄성복원력을 상실하여 수밀을 기할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

KR 20-0387580

본 발명은 위와 같은 종래의 게이트밸브가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 밸브폐쇄 시 유체 유동을 차단하기 위해 몸체 유통로 내주면에 맞닿음되도록 디스크의 외면의 씌워지는 디스크시트와 몸체 내주면의 밀착도를 높임으로써, 밸브의 수밀성능을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 밸브폐쇄 시 디스크시트와 디스크자리 사이의 밀착도 저하를 만회하기 위해 디스크시트에 대해 디스크를 과도하게 가압하지 않아도 되게 함으로써, 디스크, 더 나아가 게이트밸브의 성능저하나 손상 또는 고장 및 가용수명 단축을 미연에 방지하고자 하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유체의 관로 상에 나란히 설치되어, 외부 몸체를 형성하는 몸체; 상기 몸체를 관통하여 회전 가능하게 설치된 주축; 및 상기 주축의 하단에 결합되어, 상기 주축의 회전에 따라 상기 몸체 내에서 승강함으로써 상기 몸체 내의 유통로를 단속하는 디스크;를 포함하여 이루어지며, 상기 디스크는 밸브폐쇄 시 상기 유통로의 입수구 상에 형성된 상류측 디스크자리와 출수구 상에 형성된 하류측 디스크자리에 각각 정합되는 한 쌍의 디스크시트를 포함하되, 상기 디스크시트는 밸브폐쇄 시 상기 상하류측 디스크자리와 각각 정합되는 모서리면에 다수의 탄성돌기로 이루어진 엠보싱띠가 형성되는 소프트실 게이트밸브를 제공한다.

또한, 상기 다수의 탄성돌기는 상기 엠보싱띠 상에 상기 디스크자리의 원주방향으로 간극없이 연속되도록 적어도 하나의 열을 지어 배치됨으로써, 밸브폐쇄 시 상기 디스크시트와 상기 디스크자리가 이격된 부분에서 상기 디스크자리에 밀착되어 수밀을 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성돌기는 2열로 쌍을 이루어 지그재그 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 탄성돌기는 저면이 타원형인 돔의 형태로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 게이트밸브에 따르면, 밸브폐쇄 시 밸브 몸체 유통로 상의 디스크자리에 맞닿음되어, 유체 유동을 차단하는 디스크의 디스크시트가 자체의 또는 디스크자리의 설계나 가공오차 또는 반복 사용에 따른 마모 등으로 인해, 또는 주축에 나사 결합되어 상대 이동하는 디스크와 주축 간의 마모나 오동작 또는 오조립 등으로 인해 디스크자리와 부정합되더라도, 이러한 부정합으로 인해 디스크시트와 디스크자리 사이에 발생한 틈새가 디스크시트의 모서리면에 형성된 엠보싱띠 즉, 복수의 돌기에 의해 메워지므로, 디스크, 더 나아가 게이트밸브의 수밀성능을 대폭 증진시킬 수 있게 된다.

또한, 밸브폐쇄 시 위와 같은 틈새를 메우기 위해 디스크자리에 대한 디스크의 가압력을 과도하게 높이지 않아도 되므로, 디스크시트나 디스크자리의 마모나 손상을 방지할 수 있고, 더 나아가 밸브의 가용수명 연장을 기대할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 게이트밸브를 도시한 종단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트실 게이트밸브의 반단 정면도.
도 3은 도 2의 종단 측면도.
도 4는 도 2에 도시된 디스크의 정면도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 도 4의 저면도.
도 7은 도 2에 도시된 디스크의 부정합을 설명하기 위해 과장하여 도시한 도면.
도 8은 도 7의 C 부분을 확대하여 도시한 도면.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트실 게이트밸브를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 게이트밸브(1)는 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 관로(10)를 흐르는 유체의 유동을 유동의 직각방향으로 이동하는 디스크(7)를 통해 개폐하는 밸브로서, 크게 몸체(3), 주축(5), 및 디스크(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 몸체(3)는 게이트밸브(1)의 외부 몸체를 형성하는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다시 유체의 관로(10) 중간에 관로(10)의 축방향으로 나란하게 설치되는 바, 관로(10)와 연속해서 유로를 유지하는 관체(11), 주축(5)을 내부로 삽탈할 수 있도록 조립공(31)을 통해 상방으로 개방된 받이대(13), 받이대(13) 위에 착탈 가능하게 결합되어 상방으로 개방된 조립공(31)을 마감하는 뚜껑(14), 그리고 관체(11)와 받이대(13)를 연결하는 연결관(15)으로 이루어진다.

이때, 관체(11)는 관로(10)와 동축 상으로 배치되며, 동일한 내경을 가지는 원통 형태로 이루어진다. 또, 받이대(13)는 몸체(3)에 결합되는 뚜껑(14)을 수용하는 바, 도 2 내지 도 5에 도시된 것처럼, 몸체(3) 상단에 반경방향으로 확장된 원반 형태로 이루어져, 뚜껑(14)과 동축 상으로 배치된다. 또한, 뚜껑(14)은 받이대(13) 위에 결합되어 조립공(31)을 마감한다. 끝으로, 연결관(15)은 받이대(13)와 관체(11)를 연결하는 관체로서, 장방형의 트랙 모양 단면을 가지며, 도 3에 도시된 것처럼, 트랙의 장축방향으로 마주보는 내주면 상에 밸브 승강방향으로 안내돌기(60)가 절결, 형성된다.

상기 주축(5)은 디스크(7)를 외부에서 개폐 조작할 수 있도록 외부로 노출된 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크(7) 상단에서 뚜껑(14)을 관통하여 외부로 연장되는 봉체 형태로 이루어지는 바, 하단의 디스크(7)와 상단의 회전손잡이(미도시)를 연결하도록 조립공(31)을 통과하며, 따라서 회전손잡이를 통해 사용자가 몸체(3) 외부에서 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 디스크(7)는 주축(5)에 의해 몸체(3) 내부에서 상하로 이동하면서 최종적으로 밸브(1)를 개폐하는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 주축(5)의 하단에 결합되는 바, 횡단면 상으로 원형을 이루며, 위에서 아래로 점차 좁아지도록 테이퍼진 종단면 형상을 가짐으로써 승강 위치에 따라 몸체(3)의 관체(11) 통로(40)를 개폐한다.

이를 위해, 디스크(7)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 크게 코어(41) 및 한 쌍의 디스크시트(43)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 코어(41)는 디스크(7)의 기초를 이루는 부분으로, 도 2 내지 도 6에 도시된 것처럼, 주축(5) 하단에 나사 결합되어, 주축(5)의 회전에 의해 연결관(15)의 조립공(31)을 따라 승강 가능하도록 되어 있는 바, 이를 위해 주축(5) 하부에 체결볼트로 착탈 가능하게 끼워지는 너트하우징(51)과, 이 너트하우징(51) 저면에 하향 연장된 코어관(53), 그리고 코어관(53)의 둘레면 좌우단에서 축선에 대칭을 이루도록 반경방향으로 뻗어 있는 날개판(55)을 포함하여 이루어진다. 이때, 너트하우징(51)은 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 주축너트(57)와 착탈 결합되며, 이 주축너트(57)는 주축 하단의 나사부와 나사 결합되도록 내주면에 암나사가 가공된다. 또, 코어관(53)은 디스크(7)의 중심 몸체로서, 주축과 나사 결합되는 나사공이 중심선을 따라 관통되어 있는 원통체로 이루어진다. 끝으로, 날개판(55)은 위와 같이 원통형의 코어관(53)을 원형으로 확장시켜 디스크로 사용할 수 있도록 하는 동시에, 좌우측단으로 추가 연장되어 조립공(31)의 안내돌기(60)에 끼워져 안내되는 안내홈(59)을 형성한다.

또한, 상기 디스크시트(43)는 디스크(7) 중에서 몸체(3) 관체(11)의 유통로(40)와 접촉하여 직접적으로 유체의 흐름을 단속하는 부분으로, 고무 등과 같은 연질의 재료로 코어(41)와 일체로 또는 별체로 제작되어 게이트밸브(1)의 소프트실을 구현하는 바, 여기에서 소프트실이란 디스크시트(43)를 고무와 같이 탄력성이 높은 재질로 제작함으로써, 밸브폐쇄 시 디스크(7)가 탄력적으로 몸체(3)에 밀착되어 수밀을 달성할 수 있도록 한 것을 이른다. 또한, 디스크시트(43)는 도 2 내지 도 6에 도시된 것처럼, 코어(41)의 상하류 측면에 각각 결합되도록 쌍을 이룬다. 따라서, 디스크시트(43)는 밸브폐쇄 시 유통로(40)의 입수구 상에 형성된 상류측의 디스크자리(63)와, 출수구 상에 형성된 하류측의 디스크자리에 각각 정합됨으로써 유체차단 상태에서 디스크(7)의 수밀을 기한다. 이때, 디스크시트(43)의 모서리면(P1)은 도 6에 도시된 바와 같이, 모서리면(P2)은 도 4에 도시된 바와 같이 디스크시트(43)의 저면과 측면에 상하류측으로 선대칭을 이루도록 각각 배치되므로, 밸브폐쇄 시 엠보싱띠(79)가 전면에 걸쳐 몸체(3)의 디스크자리(63)에 밀착되고, 따라서 상류에서 하류로 흐르는 정방향 유체유동은 물론이고, 하류에서 상류로 흐르는 역방향 유체유동에 대해서도 정방향 유동과 동일한 성능으로 수밀을 이룬다.

이를 위해, 디스크시트(43)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 전체적으로 보아 코어(41)를 둘러싸는 형태로 되어 있으며, 밸브폐쇄 시 유통로(40)를 막을 수 있도록 상하류 측면의 상부가 원형으로 되어 있고, 특히 도 4에 도시된 것처럼, 코어(41)의 중심선을 따르는 측면의 중심 부분이 위에서 아래로 점차 좁아지도록 테이퍼진 형태로 경사져 있다. 다만, 상하류측 디스크자리(63)와 사이에 위치하는 디스크시트(43)의 하단부분은 바닥면이 유통로(40) 바닥에 밀착될 수 있도록 아래로 점차 넓어지도록 테이퍼진 형태로 경사진다.

특히, 본 발명의 디스크시트(43)는 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 밸브폐쇄 시 상하류측 디스크자리(63)와 각각 정합되는 모서리면(P1,P2)에 다수의 탄성돌기(45)로 이루어진 엠보싱띠(79)가 형성된다. 이때, 다수의 탄성돌기(45)는 도 4에 별도로 확대 도시된 바와 같이, 디스크자리(63)의 원주방향으로 연속되도록 적어도 하나 이상 복수로 열을 지어 배치되는 바, 각각의 탄성돌기(45)는 예컨대 도 4에 도시된 것처럼 지그재그 모양으로 쌍을 지어 2열 배치될 때, 이웃한 열의 탄성돌기(45)와 접촉하여 중첩됨으로써, 디스크자리(63)의 원주방향으로 연속되면서 원주방향으로 이웃한 탄성돌기(45) 사이의 간극을 없애게 된다. 이를 위해, 각각의 탄성돌기(45)는 도 4 내지 도 6에 도시된 것처럼, 저면이 타원형인 돔의 형태로 되는 것이 바람직하나, 저면이 원형인 돔의 형태로도 될 수 있으며, 반구형으로 또는 반타원구형으로 형성될 수도 있다.

따라서, 디스크시트(43)는 자체의 또는 디스크자리(63)의 구조적인 불량으로 인한 것이든 상대 이동하도록 나사결합된 주축(5)과 디스크(7)의 결합불량으로 인한 것이든 그 원인이 무엇이든 간에, 밸브폐쇄 시 도 7에 도시된 것처럼, 디스크시트(43)가 디스크자리(63)에 대해 부정합되더라도 즉, 정합되지 않고 어그러지더라도, 디스크시트(43)와 디스크자리(63)가 이격된 부분에서 복수의 탄성돌기(45)가 열을 지어 디스크자리(63)에 밀착됨으로써, 디스크(7)의 수밀을 유지할 수 있게 된다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소프트실 게이트밸브(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 게이트밸브(1)는 사용자가 외부에서 주축(5)을 회전시킴으로써 도 2에 도시된 것처럼 디스크(7)를 하사점까지 하강시킨 때, 밸브폐쇄 위치로 되고, 반대로, 도 3에 도시된 것처럼 디스크(7)를 상사점까지 상승시킨 때 밸브개방 위치로 된다. 이와 같이, 주축(5)의 회전에 의해 디스크(7)가 승강하는 것은 주축(5)이 높이 이동이 불가한 상태에서 제자리 회전할 때, 안내홈(59)과 안내돌기(60)의 결합에 의해 회전이 구속된 디스크(7)가 상하로 이동할 수밖에 없기 때문이다.

그런데, 위 밸브폐쇄 위치에서 디스크(7)는 도 2에 도시된 것처럼, 상류측 디스크시트(43)가 유통로(40)의 상류측 디스크자리(63)에 접촉하고, 하류측 디스크시트(43)는 유통로(40)의 하류측 디스크자리에 접촉한다. 이때, 상하류측 디스크시트(43)는 공히 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상하류측 디스크자리(63)와 접촉하는 모서리면(P1,P2) 상에 복수의 탄성돌기(45)가 열을 지어 형성되는 바, 디스크시트(43)나 디스크자리(63)의 형태적인 불량으로 인해 또는 디스크시트(43)와 주축(5) 사이의 나사 결합 불량으로 인해 디스크시트(43)가 도 7에 도시된 바와 같이, 디스크자리(63)에 정합되지 않고 어그러져 어느 한 쪽이 들뜨게 되더라도, 또 정밀 주조되는 고무 재질의 디스크시트(43)가 표면 불균일 등으로 인해 균일하게 압착되지 않더라도, 빈틈없이 열 지어 배열된 복수의 탄성돌기(45)가 도 8에 도시된 것처럼, 디스크시트(43)와 디스크자리(63) 사이에 발생한 틈새(g)를 메우게 되므로, 디스크(7)에 의한 게이트밸브(1)의 수밀상태를 정상적으로 유지하게 된다. 즉, 어떤 원인으로든 디스크시트(43)가 디스크자리(63)에 정합되지 않고 어그러져 일정 부위가 들뜨더라도, 복수의 탄성돌기(45)가 어그러진 형태에 맞추어 들뜬 틈새(g)를 메움으로써 디스크(7)에 의한 수밀성을 유지할 수 있게 된다.

1 : 게이트밸브 3 : 몸체
5 : 주축 7 : 디스크
10 : 관로 11 : 관체
13 : 받이대 14 : 뚜껑
15 : 연결관 17 : 걸림턱
23 : 밀봉재 31 : 조립공
33 : 둘레판 40 : 유통로
41 : 코어 43 : 디스크시트
45 : 돌기 51 : 주축너트 하우징
53 : 코어관 55 : 날개판
59 : 안내홈 60 : 안내돌기
61 : 디스크자리 65 : 안착홈
75 : 연결너트 77 : 체결수단
79 : 엠보싱띠

Claims (4)

1. 유체의 관로(10) 상에 나란히 설치되어, 외부 몸체를 형성하는 몸체(3);
   상기 몸체(3)를 관통하여 회전 가능하게 설치된 주축(5); 및
   상기 주축(5)의 하단에 결합되어, 상기 주축(5)의 회전에 따라 상기 몸체(3) 내에서 승강함으로써 상기 몸체(3) 내의 유통로(40)를 단속하는 디스크(7);를 포함하여 이루어지며,
   상기 디스크(7)는 밸브폐쇄 시 상기 유통로(40)의 입수구 상에 형성된 상류측 디스크자리(63)와 출수구 상에 형성된 하류측 디스크자리에 각각 정합되는 한 쌍의 디스크시트(43)를 포함하되,
   상기 디스크시트(43)는 밸브폐쇄 시 상기 상하류측 디스크자리(63)와 각각 정합되는 모서리면(P1,P2)에 다수의 탄성돌기(45)로 이루어진 엠보싱띠(79)가 형성되며,
   상기 디스크시트(43)는 밸브폐쇄 시 상기 유통로(40)를 막을 수 있도록 상류측 측면과 하류측 측면의 상부가 원형으로 되어 있고, 상기 상하류측 디스크시트(43)와 사이에 위치하는 하단부분이 아래로 점차 넓어지도록 테이퍼진 형태로 경사져 상기 유통로(40) 바닥에 밀착되는 것을 특징으로 하는 소프트실 게이트밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 다수의 탄성돌기(45)는 상기 엠보싱띠(79) 상에 상기 디스크자리(63)의 원주방향으로 간극없이 연속되도록 적어도 하나의 열을 지어 배치됨으로써, 밸브폐쇄 시 상기 디스크시트(43)와 상기 디스크자리(63)가 이격된 부분에서 상기 디스크자리(63)에 밀착되어 수밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 소프트실 게이트밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 탄성돌기(45)는 2열로 쌍을 이루어 지그재그 배열되는 것을 특징으로 하는 소프트실 게이트밸브.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄성돌기(45)는 저면이 타원형인 돔의 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 소프트실 게이트밸브.

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