KR102034415B1 - 유량제어용 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버터플라이 밸브의 메인하우징과 그 양측에 결합되어 유량이동공간 또는 유량제어구간이 다르게 설정되도록 한 서브하우징을 각각 구비한 다음 이러한 서브하우징을 선택적으로 결합하는 구성에 의해 다양한 유량제어조건에도 적용할 수 있는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 유체가 이동하는 유로를 구비한 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되는 밸브시트와, 상기 하우징의 내부에서 회전가능하게 설치되어 밸브시트에 접촉 및 이격되어 유로의 개폐작용을 하는 원판형상의 디스크와, 상기 하우징은 메인하우징과 서브하우징으로 분할 구성하되 디스크의 회전축부 및 밸브시트가 설치되는 메인하우징과 상기 메인하우징의 양측단에 결합되는 서브하우징으로 구비되며, 상기 서브하우징의 서브개구면에 의해 디스크의 개도범위를 제어할 수 있도록 한 유량제어용 버터플라이 밸브를 특징으로 한다.

Description

유량제어용 버터플라이 밸브 {Butterfly valve for flow control}

본 발명은 유량제어용 버터플라이밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 버터플라이 밸브의 메인하우징과 그 양측에 결합되어 유량이동공간 또는 유량제어구간이 다르게 설정되도록 한 서브하우징을 각각 구비한 다음 이러한 서브하우징을 선택적으로 결합하는 구성에 의해 다양한 유량제어조건에도 적용할 수 있는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

통상적으로 버터플라이밸브는 원형의 유로를 갖는 밸브 하우징의 내부에 원판형상의 디스크가 회전축부에 의해 회전되어 유로를 개폐하고 유량을 제어하며, 이러한 버터플라이 밸브는 다른 타입의 밸브에 비해 구조가 간단하고 배관에 설치하는 경우 많은 공간을 차지하지 않고 비교적 가격도 저렴하여 배관의 유로를 개폐하거나 유량을 조절하는 밸브로 사용되고 있다.

한편, 하우징의 내부에 회전가능하게 구비되어 밸브의 내부 유로를 개폐시키는 원판형상의 디스크가 구비되어 있고, 상기 하우징에는 디스크의 개폐시에 디스크의 둘레 밀착면에 접촉되어 기밀을 유지시켜 주는 밸브시트가 구비되어 있다.

그러나 이러한 버터플라이 밸브는 전체 개도구간 약 20~60% 이내에서 제어 구간이 정해져야 바람직한 제어성이 확보되므로 글로브 밸브에 비해 경제성과 편의성이 우수함에도 불구하고 개도 약 20%이하에서의 구간별 CV (Capacity Value)가 크고 제어구간이 낮으므로 정밀 공정 제어용으로는 활용성이 크게 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 선행기술로서 실용공개 제20-2015-0004069호로 개시된 버터플라이 밸브에서는, 관로에 연결되는 연결통로가 중간부에 전후면을 관통하도록 형성된 밸브하우징과, 상기 밸브하우징의 내부에 구비된 디스크형태의 밸브체와, 상기 밸브하우징의 둘레면을 관통하여 상기 밸브체에 연결된 밸브스템을 포함하는 버터플라이밸브에 있어서, 상기 밸브체는 상기 밸브스템의 회전중심축에 대해 상단이 전방으로 경사지도록 구비되며, 상기 밸브하우징에는 밸브하우징의 상면둘레부를 상하방향으로 관통하는 상부관통공과, 밸브하우징의 하측면둘레부를 상하방향으로 관통하는 하부관통공이 형성되고, 상기 밸브스템은 상기 상부관통공을 통해 상기 밸브체에 결합되는 상부스템과, 상기 하부관통공을 통해 상기 밸브체에 결합되는 하부스템을 포함하며, 상기 밸브체의 상단 후측면에는 상부고정부가 형성되고, 상기 밸브체의 하단전면에는 하부고정부가 형성되며, 상기 상부스템은 상기 상부관통공에 회전가능하게 결합된 상태로 하단이 상기 상부고정부에 고정결합되며, 상기 하부스템은 상기 하부관통공에 고정결합된 상태로 상단이 상기 하부고정부에 회전가능하게 결합된 버터플라이밸브에 관한 것이다.

상기의 선행기술은 밸브체가 밸브스템의 회전중심축에 대해 경사지도록 구성시켜 밸브체의 둘레면과 밸브시트의 사이에서 발생되는 마찰력을 최소화 할 수 있도록 하는 것을 중심적으로 기재 하고 있다. 즉, 밸브체의 회전 시, 마찰력을 최소화 할 수는 있으나, 밸브체의 외형이 동일하게 형성되어 상기 밸브체의 외측과 밸브시트가 맞닿는 부분이 서서히 이격될 시, 유량중대가 지나치게 큼으로써 제어구간(밸브의 제어범위)을 설정이 한정되기 때문에 정밀제어가 어려운 문제점을 갖고 있다.

또, 특허 제10-1712632호로 개시된 버터플라이 밸브에서는, 내부에 유로가 형성되며 내측에 디스크의 개폐시 디스크의 외측과 접촉되어 기밀을 유지하는 밸브시트가 구성되는 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 내부에 회전축부의 회전축이 회전가능하게 설치되어 상기 유로를 개폐하고 유량을 제어할 수 있도록 원판형상으로 구성되되, 상기 회전축의 수직 선상에서 일측은 외주면이 상기 밸브시트와 접촉되는 제1밀착면이 형성되고, 타측은 외주면이 연장되어 만곡진 제2밀착면이 형성되고, 상기 제2밀착면의 일측에 형성되되 내측으로 경사를 이루며 하부에서 상부로 폭과 홈의 깊이가 점차적으로 확장되게 절개홈이 형성되는 디스크; 로 구성되는 정밀 공정 제어용 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 디스크의 제1밀착면에는 상기 제1밀착면과 밸브시트가 이격될 시, 유체가 이동하는 제1개구부가 점차적으로 커지도록 일측 끝단에서 상부로 연장되며 외측으로 돌출되며 경사지는 날개부가 형성되고, 상기 디스크의 하측 중앙부에는 디스크의 회전 시, 유체의 원활한 흐름이 가능토록 내측으로 라운드진 형태의 유동홈이 형성되는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.

상기한 선행기술을 포함한 종래의 유량제어용 버터플라이 밸브는 하우징의 내측 유로안내면에 접촉되어 개폐작용이 이루어지는 디스크의 형태에 따라 유량이동공간 또는 유량제어구간이 설정되도록 한 것이어서, 밸브의 유량제어범위가 하우징의 내측 개구면 단면적을 초과할 수 없기 대문에 유량 제어용으로는 적합성이 떨어지는 문제점이 있다.

또, 종래 버터플라이 밸브에서 하우징의 회전축부에 설치되어 회전되는 원판형상으로 된 디스크의 둘레 밀착면 등을 여러형태로 가공하는 형태로 제어량 조절 등을 할 수 있도록 하였으나, 이는 디스크의 일측 또는 양측 밀착면이 하우징의 내측 개구면에 접촉되는 간격이나 폭 등을 쉽게 조절할 수 없는 구성이므로 사용자의 다양한 유량제어조건에 맞는 버터플라이 밸브를 제작 생산하고 이를 공급하는데 어려움이 있었다.

(실용공개문헌 0001) KR 제20-2015-0004069호 KR 제10-1712632호 KR 제10-1945395호 KR 제10-0947423호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버터플라이 밸브의 유체가 이동되는 관과 관 사이에 형성되는 하우징을 분할 구성하여 디스크의 회전축부가 설치되는 메인하우징과 상기 메인하우징의 양측단에 결합되는 서브하우징으로 구비되며, 상기 서브하우징의 내측에 형성되는 서브개구면의 형태에 따라 유량이동공간 또는 유량제어구간이 설정되어 유량제어가 이루어질 수 있도록 한 구성으로 되어 있고, 이러한 서브개구면이 다른 서브하우징을 복수개 구비한 다음 여러형태의 유량제어조건에 적합한 서브하우징을 선택적으로 결합하도록 한 수단으로 여러형태의 유량제어조건에도 적용할 수 있는 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

본 발명은 유체가 이동하는 유로를 구비한 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되는 밸브시트와, 상기 하우징의 내부에서 회전가능하게 설치되어 밸브시트에 접촉 및 이격되어 유로의 개폐작용을 하는 원판형상의 디스크와, 상기 하우징은 메인하우징과 서브하우징으로 분할 구성하되 디스크의 회전축부 및 밸브시트가 설치되는 메인하우징과 상기 메인하우징의 양측단에 결합되는 서브하우징으로 구비되며, 상기 서브하우징의 서브개구면에 의해 디스크의 개도범위를 제어할 수 있도록 한 유량제어용 버터플라이 밸브를 특징으로 한다.

상기 메인하우징의 메인개구면과 서브하우징의 서브개구면은 이음 연결되어 개구면이 연장되는 구성으로 됨을 특징으로 한다.

상기 메인하우징의 양측단에 서브하우징이 결합되되 서브개구면의 형태가 다른 서브하우징이 복수개 구비되어 메인하우징의 양측단에 유량제어조건에 맞는 서브개구면을 가진 서브하우징이 선택적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 서브하우징의 서브개구면에 간극안내부를 구비하되 상기 간극안내부는 디스크의 회전반경 외측에 배치되어 디스크의 개도 간극을 제한하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 서브하우징의 서브개구면에 구비되는 간극안내부에 유로홈이 형성되어 유로홈을 통해 유체가 유동될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 버터플라이 밸브는 디스크의 회전축부가 설치되는 메인하우징과 상기 메인하우징의 양측단에 결합되는 서브하우징으로 구비되며, 상기 서브하우징의 내측에 형성되는 서브개구면의 형태에 따라 디스크의 개도범위를 제한하는 수단으로 유량이동공간 또는 유량제어구간이 설정되는 유량제어가 이루어지는 것이므로, 이러한 서브개구면의 형태가 다른 각각의 서브하우징을 복수개 구비한 다음 유량제어조건에 적합한 서브하우징을 메인하우징의 양측단에 선택적으로 결합하도록 한 수단으로 여러형태의 유량제어조건에도 적용할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 메인하우징의 양측단에 결합되는 서브하우징을 사용자의 다양한 유량제어 요구조건에 적합한 구성으로 주문 생산하여 신속하게 공급할 수 있는 유량제어용 버터플라이 밸브를 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브의 구성 실시예를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브의 구성 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브의 구성을 나타낸 평면 예시도.
도 4의 (A)(B)는 도 3의 A-A'선 및 B-B'선 단면 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브의 구성 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브의 구성 실시예를 나타낸 단면도.
도 7은 상기 도 6의 구성에 의한 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 20도로 회전되어 유로가 개도된 상태를 나타낸 단면도.
도 8은 상기 도 6의 구성에 의한 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 40도로 회전되어 개도된 상태를 나타낸 단면도.
도 9는 상기 도 6의 구성에 의한 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 90도로 회전되어 개도된 상태를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브에서 또 다른 형태의 서브개구면을 가진 서브하우징을 나타낸 단면도.
도 11은 상기 도 10의 서브하우징이 결합된 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 40도로 회전되어 개도된 상태를 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명에 의한 유량제어용 버터플라이 밸브에서 서브개구면에 유로홈이 형성된 서브하우징을 나타낸 단면도.
도 13은 상기 도 12의 서브하우징이 결합된 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 40도로 회전되고 유로홈을 통해 유체 배출이 이루어지는 것을 상태를 나타낸 단면도.
도 14는 상기 도 12의 서브하우징이 결합된 버터플라이 밸브에서 디스크가 약 40도로 회전되고 유로홈을 통해 유체 배출이 이루어지는 것을 상태를 나타낸 측단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 버터플라이 밸브는, 유체가 이동하는 유로를 구비한 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부에 구비되는 밸브시트(200)와, 상기 하우징(100)의 내부에서 회전가능하게 설치되어 밸브시트(200)에 접촉 및 이격되어 유로의 개폐작용을 하는 원판형상의 디스크(300)로 이루어져 있다.

그리고, 본 발명에 의한 하우징(100)은 메인하우징(110)과 서브하우징(120)으로 분할 구성되는 것으로, 도 1 내지 도 3과 같이 디스크(300)의 회전축부(310) 및 밸브시트(200)가 설치되는 메인하우징(110)과 상기 메인하우징(110)의 양측단에 결합되는 서브하우징(120)으로 구비되며, 상기 메인하우징(110)의 양측단은 서브하우징(120)에 구비된 플랜지(114)를 통해 서브하우징(120)이 결합되는 구성으로 이루어져 있다.

상기 메인하우징(110)의 내측에 형성되는 메인개구면(112)과 서브하우징(120)의 내측에 형성되는 서브개구면(122)은 끝단이 서로 맞닿으면서 이음 연결되는 수단으로 개구면이 연장된 구성으로 이루어지며, 이러한 서브하우징(120)의 서브개구면(122)에 의해 디스크(300)의 개도범위를 제어하게 되므로 서브개구면(122)의 형태에 따라 유량이동공간 또는 유량제어구간이 설정되는 유량제어가 이루어진다.

상기에서 메인개구면(112)과 서브개구면(122)으로 설명되고 있는 부분에서 개구면이라 함은 디스크(300)의 원주면과 근접되거나 이격된 간극을 통해 유체가 배출되는 유로를 형성하는 부분으로서, 메인하우징(110)과 서브하우징(120)을 포함하는 하우징(100)의 내측면에 해당된다.

상기 메인하우징(110)의 양측에 결합되는 서브하우징(120)은 서브개구면(122)이 동일한 형태로 구성하거나, 서브하우징(120)의 또 다른 구성으로 메인하우징(110)의 유체진입부(130) 및 유체배출부(140)에 각각 결합되는 서브하우징(120)의 서브개구면(122)을 다른 형태로 각기 다르게 구비하여 결합할 수 있는 것으로, 이는 설정되는 유량제어조건에 따라 선택적으로 서브하우징(120)을 구비함이 바람직하다.

즉, 상기 메인하우징(110)의 양측단에 결합되는 서브하우징(120)은 서브개구면(122)의 형태가 다른 서브하우징(120)이 복수개 구비시킨 다음 메인하우징(110)의 양측단에 사용자의 유량제어 요구조건에 적합한 서브개구면(122)을 가진 서브하우징(120)을 선택적으로 결합하여 유량제어를 하게 된다.

상기에서 서브하우징(120)의 서브개구면(122)은 디스크(300)의 회전진행을 방해하지 않는 디스크(300)의 회전반경 외측에 형성되어 서브개구면(122)과 디스크(300)의 원주면 사이의 간극을 통해 유로 개도가 형성되도록 되어 있다.

도 5에서는 메인하우징(110)의 양측단에 각각 결합되는 서브개구면(122)의 형태가 각기 다른 서브하우징(120)을 나타낸 것으로서, 유체진입부(130)에 위치한 상부 서브개구면(122)은 디스크(300)의 회전진행방향으로 간극안내부(124)가 형성되어 있고, 유체배출부(140)에 위치한 서브개구면(122)은 상,하부에 동일한 간극안내부(124)가 형성되어 있다.

이러한 상기 유체진입부(130)의 서브개구면(122)에 형성되는 간극안내부(124)는 디스크(300)의 회전반경 외측에 배치되어 디스크(300)의 개도 간극을 제한하게 되는 것으로, 이는 디스크(300)의 개도시에 서브개구면(122)에 형성되는 다양한 간극안내부(124)의 형태(돌출되는 폭이나 넓이 등)에 따라 디스크(300)의 원주면과 서브개구면(122)의 간극안내부(124) 사이의 유로 간극이 각기 다른 형태로 설정이 된다.

도 6 내지 도 9는 본 발명에 의한 버터플라이 밸브의 유로 개폐작용을 나타내되 도 5와 같이 구성한 서브하우징을 적용시킨 실시예로서, 도 6은 디스크(300)가 메인하우징(110)의 메인개구면(112)에 설치된 밸브시트(200)에 밀착되어 유로가 차단된 상태이며, 도 7 내지 도 9는 디스크(300)가 개도 진행 방향으로 약 20도, 약 40도, 약 90도의 각도로 각각 회전하여 개방되는 유로를 통해 유량제어가 이루어지는 것을 나타내고 있다.

즉, 도 7에서는 디스크(300)가 약 20도로 개도가 이루어진 경우에 유체진입부(130)에 위치한 상부 서브개구면(122)과 유체배출부(140)의 하부 서브개구면(122)에 디스크(300)의 원주면이 위치하면서 상부 서브개구면(122)과 하부 서브개구면(122)이 디스크(300)와 거의 동일한 미세 간극을 통해 유로가 개방된 상태의 유량제어가 이루어지며, 도 8은 디스크(300)가 약 40도로 개도가 이루어진 경우에 유체진입부(130)에 위치하는 상부 서브개구면(122)에 비해 유체배출부(140)에 위치하는 하부 서브개구면(122)이 디스크(300)와 더 넓은 간극으로 유로가 개방된 상태로 유량제어가 이루어진다.

그리고, 도 10 및 도 11은 유체진입부(130)에 위치한 상부 서브개구면(122)에 형성되는 간극안내부(124)의 또 다른 형태를 나타낸 것으로, 이는 도 5의 상부 서브개구면(122)에 비해 간극안내부(124)를 낮게 돌출시킨 구성된 상태에서 디스크(300)가 개도 진행 방향으로 약 40도 회전하여 개방된 유량제어 상태를 보여주고 있다.

또, 도 12 및 도 14는 유체배출부(140)에 위치한 하부 서브개구면(122)에 형성되는 간극안내부(124)에 유로홈(126)이 형성되어 유로홈(126)을 통해 개도가 이루어지도록 한 수단으로 유량제어를 할 수 있도록 한 것이다.

상기 서브개구면(122)의 간극안내부(124)에 유로홈(126)이 형성되는 구성은 버터플라이 밸브의 작동시에 디스크(300)의 일정한 회전 개도범위내에서 유로홈(126)을 통한 일정량의 유량을 배출하고자 하는데 적용함이 바람직하다.

한편, 본 발명의 도면에 표시된 유체진입부(130) 및 유체배출부(140)의 방향은 절대적인 의미는 아니고 상대적인 의미로서 설명되고 있는 것으로 유량제어조건 등에 따라 반대방향으로 설정될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 버터플라이 밸브는 유체가 이동되는 관과 관 사이에 형성되는 하우징(100)이 분할된 구성으로 디스크(300)의 회전축부(310) 및 밸브시트(200)가 설치되는 메인하우징(110)과 상기 메인하우징(110)의 양측단에 결합되는 서브하우징(120)으로 구비되며, 상기 서브하우징(120)의 내측에 형성되는 서브개구면(122)의 형태에 따라 디스크(300)의 개도범위를 제한하는 수단으로 유량이동공간 또는 유량제어구간이 설정되는 유량제어가 이루어지는 것이다.

이러한 본 발명은 서브개구면(122)의 형태가 다른 각각의 서브하우징(120)을 복수개 구비한 다음 유량제어조건에 적합한 서브개구면(122)이 형성된 서브하우징(120)을 메인하우징(110)의 양측단에 선택적으로 결합하도록 한 수단으로 여러형태의 유량제어조건에도 적용할 수 있게 된다.

즉, 메인하우징(110)의 양측단에 결합되는 서브하우징(120)을 이용하여 디스크(300)의 개도범위를 조절할 수 있고, 특히 사용자의 다양한 유량제어 요구조건에 적합한 서브하우징(120)을 주문 생산할 수 있는 버터플라이 밸브를 간편하고 신속하게 제공할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 하우징 110 : 메인하우징
112 : 메인개구면 114 : 플랜지
120 : 서브하우징 122 : 서브개구면
124 : 간극안내부 126 : 유로홈
130 : 유체진입부 140 : 유체배출부
200 : 밸브시트 300 : 디스크
310 : 회전축부

Claims (5)

1. 유체가 이동하는 유로를 구비한 하우징(100)과,
   상기 하우징(100)의 내부에 구비되는 밸브시트(200)와,
   상기 하우징(100)의 내부에서 회전가능하게 설치되어 밸브시트(200)에 접촉 및 이격되어 유로의 개폐작용을 하는 원판형상의 디스크(300)와,
   상기 하우징(100)은 메인하우징(110)과 서브하우징(120)으로 분할 구성하되 디스크(300)의 회전축부(310) 및 밸브시트(200)가 설치되는 메인하우징(110)과 상기 메인하우징(110)의 양측단에 결합되는 서브하우징(120)으로 구비되며, 상기 서브하우징(120)의 서브개구면(122)에 의해 디스크(300)의 개도범위를 제어할 수 있도록 한 것과,
   상기 메인하우징(110)의 메인개구면(112)과 서브하우징(120)의 서브개구면(122)은 이음 연결되어 개구면이 연장되는 구성으로 됨을 특징으로 하는 유량제어용 버터플라이 밸브.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 메인하우징(110)의 양측단에 서브하우징(120)이 결합되되 서브개구면(122)의 형태가 다른 서브하우징(120)이 복수개 구비되어 메인하우징(110)의 양측단에 유량제어조건에 맞는 서브개구면(122)을 가진 서브하우징(120)이 선택적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 유량제어용 버터플라이 밸브.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 서브하우징(120)의 서브개구면(122)에 간극안내부(124)를 구비하되 상기 간극안내부(124)는 디스크(300)의 회전반경 외측에 배치되어 디스크(300)의 개도 간극을 제한하도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어용 버터플라이 밸브.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 서브하우징(120)의 서브개구면(122)에 구비되는 간극안내부(124)에 유로홈(126)이 형성되어 유로홈(126)을 통해 유체가 유동될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 유량제어용 버터플라이 밸브.
   
   
   
   
   
   
   
   

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