KR102056217B1 - 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치 - Google Patents

Abstract

밸브 몸체의 외부에서 내부에서 흐르는 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 밸브 몸체 내에 형성된 디퓨저에 구비되는 슬라이드 축 상에서 슬라이딩 되면서 상기 스프링을 압축 또는 팽창시켜 강성을 조절하도록 구비되는 가동부시; 하단은 상기 가동부시와 연결되며 상단에는 핸들이 장착되어 회전에 의해 상기 가동부시를 슬라이딩시키는 회전축부; 및 상기 회전축부와 밸브 몸체에 형성된 체결보스에 그 회전축부의 회전을 제한하는 스토퍼;를 포함하는 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치를 제공하는 데 있다.
그에 따라 배관 내에서 유체의 유동압력 변동 조건에서도 복잡한 기술적 구성이 아닌 간단한 기술적 원리에 의해 역류 방지를 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다.

Description

노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치{Optimum kinetic speed variable controller for nozzle check valve disc}

본 발명은 노즐 체크밸브에 관한 것으로, 더 상세하게는 밸브 몸체의 외부에서 내부에서 흐르는 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 한 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치에 관한 것이다.

일반적인 노즐 체크밸브의 작동 원리는 스프링의 폐쇄력에 대하여 정상 유동 방향에서의 유체 유동에 응답하여 축 방향으로 이동되는 디스크가 적용되는 것으로, 즉 배관 내 유체 유동의 역류를 방지하기 위해 사용된다.

이러한 배관 내에서의 역류방지는 펌프 정지 후 역류에 의한 물탱크 누수 방지는 물론 유량계, 컨트롤 밸브 등 역류 영향 장비 보호와 함께 수 충격(water hammer)에 의한 손상으로부터 배관라인 및 장치 보호 등을 위한 것이다.

상기와 같이 배관 상에서 설치되어 역류를 방지하기 위한 체크밸브 또는 노즐 체크밸브와 관련된 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-1610711호(이하 '선행기술문헌 1'이라 한다)에 게시된 바와 같이 밸브의 개폐 시 내부의 충격과 이에 따른 소음 및 미세 떨림을 최소화하고, 유체의 압력손실을 개선할 수 있도록 밸브몸체, 이너디퓨져, 상기 이너디퓨져의 유입구를 복수 개의 탄성부재로 구성되는 개폐수단에 의해 개폐시키는 아우터디퓨져를 포함하는 체크밸브와 같은 기술이 제안된 바 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1601853호(이하 '선행기술문헌 2'라 한다)에 게시된 바와 같이 순방향으로의 유체 압력이 작용할 때에는 기존보다 원활한 유체 유동을 보장하고, 유체 압력이 역방향으로 작용할 때에는 신속하게 유로를 폐쇄할 수 있도록 밸브 몸체의 내부에 마련되는 체크홀을 가이드바아 상에서 탄성부재에 의해 지지되는 개폐구가 전후방향으로 직선 왕복 운동하면서 개폐하는 체크밸브와 같은 기술도 제안된 바 있다.

또, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0119717호(이하 '선행기술문헌 3'이라 한다)에 게시된 바와 같이 밸브 폐쇄 위치와 밸브 개방 위치 사이의 스프링으로 지지되는 밀봉 디스크의 행정을 증가 또는 감소시키도록 고리형 통로를 형성하는 노즐 하류측의 디퓨저 위치가 노즐에 대하여 움직일 수 있게 하며, 밀봉 디스크는 디퓨저와 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 접촉하는 노즐 체크밸브와 같은 기술도 제안된 바 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1610711호 대한민국 등록특허공보 제10-1601853호 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0119717호

그러나 선행기술문헌 1 내지 3은 역류를 방지하기 위한 각 개폐수단이 모두 스프링으로 지지되어 유체의 유동압력에 따라 개폐되면서 역류를 방지하는 것으로, 이때 스프링은 제작시 강성 자체가 결정된 상태이므로 배관 내의 유체의 유동압력 변동에 대하여 그리 효율적으로 개폐되지 않는 단점을 가진다.

다시 말해서, 유체의 유동압력 변동은 운전 변동 사항인 생산량 조절이나 설치변경 등에 의해 유체의 유동압력이 변동되는 데, 선행기술문헌 1 내지 3에 설치되는 스프링은 강성 자체가 제작시 고정된 상태이므로 유체의 유동압력 변동에 대응하지 못하는 단점으로 인해 개폐가 원활하게 이루어지지 않는 단점을 가진다.

예를 들어, 변동된 유체의 유동압력에 비하여 스프링의 강성이 강할 때는 역류방지 성능은 우수하나, 저속 불완전 개방 가능성으로 인해 저효율 운전이 이루어지는 단점을 가진다.

반대로, 변동된 유체의 유동압력에 비하여 스프링의 강성이 약할 때는 저속에서도 완전히 개방되는 조건을 가지나 역류방지 성능은 낮아지는 점으로 인해 닫힐 때 충격이 발생하는 단점을 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 밸브 몸체의 외부에서 내부에서 흐르는 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 한 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 구체적인 해결과제는 디스크의 개폐 범위를 유체의 유동압력 조건에 따라 최적의 상태로 용이하게 제한할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 해결과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 밸브 몸체의 내부에 구비된 노즐부인 디퓨저와, 상기 디퓨저에 형성된 보스 상에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 마련되는 슬라이드 축과, 상기 슬라이드 축의 선단에 체결 고정되는 디스크와, 상기 디스크와 보스 사이에 개재되어 유입구를 통하여 유입되는 유체의 유동압력에 의해 상기 슬라이드 축과 디스크를 슬라이딩시켜 유입구를 개폐하도록 구비되는 스프링을 포함하는 노즐 체크밸브로서, 상기 슬라이드 축과 보스의 내측 면 사이에 상기 디스크의 배면과 지지되는 스프링의 반대 측이 지지되면서 상기 슬라이드 축 상으로 삽입되어 슬라이딩 되면서 상기 스프링을 압축 또는 팽창시켜 강성을 조절하도록 구비되는 가동부시; 상기 밸브 몸체의 외부로부터 디퓨저 상에서 회전 가능하게 그 밸브 몸체에 형성되는 체결 보스를 통하여 삽입되어 하단은 상기 가동부시와 맞물리게 연결되며 상단에는 핸들이 장착되어 회전에 의해 상기 가동부시를 슬라이딩시키는 회전축부; 및 상기 회전축부와 체결 보스에 그 회전축부의 회전을 제한하는 스토퍼;를 포함한다.

상기 가동부시의 슬라이딩은 회전축부의 하단과 가동부시가 랙 피니언 방식에 의해 연결되는 것을 포함한다.

상기 회전축부에는 그 회전축부가 삽입되는 밸브 몸체에 형성되는 체결 보스와의 기밀을 유지하기 위한 적어도 하나 이상의 기밀링이 구비되는 것을 더 포함한다.

상기 스토퍼는 회전축부 상에 상하 한 쌍으로 구비되는 스토퍼 플랜지, 상기 스토퍼 플랜지가 위치한 체결 보스에 구비되는 스토퍼 하우징, 상기 스토퍼 하우징의 내에 코일 스프링에 의해 왕복 되면서 상기 스토퍼 플랜지 사이와 접촉에 의해 회전을 제한하는 스토퍼 핀을 포함한다.

상기 스토퍼 플랜지와 접촉되는 스토퍼 핀의 끝단은 면 접촉에 의해 회전을 제한한다.

본 발명은 밸브 몸체의 외부에서 내부에서 흐르는 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 함으로써, 배관 내에서 유체의 유동압력 변동 조건에서도 복잡한 기술적 구성이 아닌 간단한 기술적 원리에 의해 역류 방지를 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 디스크의 개폐 범위를 유체의 유동압력 조건에 따라 최적의 상태로 용이하게 제한할 수 있도록 함으로써, 유체의 유동압력 변동에 따라 가장 이상적으로 개폐가 이루어질 수 있는 효과도 가진다.

도 1은 본 발명이 노즐 체크밸브에 적용된 사시도,
도 2는 도 1에 따른 절개 분해 사시도,
도 3은 도 1에 따른 평 단면도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 측 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명이 노즐 체크밸브에 적용된 사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 절개 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 따른 평 단면도이며, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 사용 상태를 설명하기 위한 측 단면도이다.

도시된 바와 같이 통상적인 노즐 체크밸브(100)는 배관 상에 구비되어 역류방지를 위한 목적으로 사용된다.

이러한 역류방지는 펌프 정지 후 역류에 의한 물탱크 누수 방지는 물론 유량계, 컨트롤 밸브 등 역류 영향 장비 보호와 함께 수 충격(water hammer)에 의한 손상으로부터 배관라인 및 장치 보호 등을 위한 것이다.

통상적인 노즐 체크밸브(100)의 기본적인 기술적 구성은, 밸브 몸체(110)와, 상기 밸브 몸체(110)의 내부에 구비된 노즐부(120)인 디퓨저(122)와, 상기 디퓨저(122)에 형성된 보스(122A) 상에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 마련되는 슬라이드 축(124)을 포함한다.

또한, 상기 슬라이드 축(124)의 선단에 체결 고정되는 디스크(130)와, 상기 디스크(130)와 보스(134) 사이에 개재되어 유입구(112)를 통하여 유입되는 유체의 유동압력에 의해 상기 슬라이드 축(124)과 디스크(130)를 슬라이딩시켜 유입구(112)를 개폐하도록 구비되는 스프링(140)을 포함한다.

아울러, 유체가 유입되는 상기 유입구(112)에는 디스크(130)와 접촉되어 기밀을 유지하기 위한 통상적인 시트 링(112A)이 공지된 방식에 의해 결합 고정된다.

여기서, 통상적인 노즐 체크밸브(100)에 구비되는 통상적인 스프링(140)은 제작시 강성 자체가 결정된 상태이므로 배관 내의 유체의 유동압력 변동, 즉 운전 변동 사항인 생산량 조절이나 설치변경 등에 의해 유체의 유동압력이 변동되는 데, 이러한 유동압력에 대하여 대응이 불가한 단점으로 인해 디스크가 효율적으로 개폐되지 않는 단점을 가진다. 그로 인해 역류를 제시점에서 제대로 방지하지 못하는 단점을 가진다.

본 발명은 밸브 몸체의 외부에서 내부에서 흐르는 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 하는 데 있다.

본 발명에 따른 유체의 유동압력 조건에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 하는 기술적 구성은 다음과 같다.

상기 슬라이드 축(124)과 보스(122A)의 내측 면 사이에 상기 디스크(130)의 배면과 지지되는 스프링(140)의 반대 측이 지지되면서 상기 슬라이드 축(124) 상으로 삽입되어 후술하는 회전축부의 회전에 의해 슬라이딩 되면서 상기 스프링(140)을 압축 또는 팽창시켜 강성을 조절하도록 구비되는 가동부시(10)를 포함한다.

또한, 상기 밸브 몸체(110)의 외부로부터 디퓨저(122) 상에서 통상적인 방식에 의해 회전 가능하게 그 밸브 몸체(110)에 형성되는 체결 보스(21)를 통하여 삽입되어 하단은 상기 가동부시(10)와 맞물리게 연결되며 상단에는 통상적인 핸들(22)이 장착되어 회전에 의해 상기 가동부시(10)를 슬라이딩시키는 회전축부(20)를 포함한다. 이때, 상기 가동부시(10)의 슬라이딩은 회전축부(20)의 하단과 가동부시(10)가 공지된 랙 피니언 방식에 의해 연결되는 것을 포함한다. 즉, 상기 회전축부(20)의 하단에 피니언(P)이, 상기 가동부시(10)의 대응되는 면에는 래크(R)가 형성되어, 상기 핸들을 잡고 회전시킴에 따라 회전축부가 회전되면서 가동부시를 슬라이드 축 상에서 슬라이딩시킴으로써, 스프링을 압축 또는 팽창시켜 강성을 조절하게 된다. 또, 상기 회전축부(20)에는 그 회전축부(20)가 삽입되는 밸브 몸체(110)에 형성되는 체결 보스(21)와의 유체가 누수되지 않도록 기밀을 유지하기 위한 통상적인 오링 등과 같은 적어도 하나 이상의 기밀링(23)이 구비되는 것을 더 포함한다.

아울러, 상기 회전축부(20)와 체결 보스(21)에 그 회전축부(20)의 회전을 제한하는, 즉 상기 스프링의 강성을 유체의 유동압력 조건에 따라 적정하게 조절한 후 고정할 수 있는 스토퍼(30)를 포함한다.

상기 스토퍼(30)는 회전축부(20) 상에 상하 한 쌍으로 구비되는 스토퍼 플랜지(32)와, 상기 스토퍼 플랜지(32)가 위치한 체결 보스(21)에 구비되는 스토퍼 하우징(34)과, 상기 스토퍼 하우징(34)의 내에 통상적인 코일 스프링(35)에 의해 왕복 되면서 상기 스토퍼 플랜지(32) 사이와 접촉에 의해 회전을 제한하는 스토퍼 핀(36)을 포함한다. 상기 한 쌍의 스토퍼 플랜지는 서로 마주보는 면이 외측단으로부터 회전축부 측으로 경사지는 경사면이 형성되고, 상기 스토퍼 핀의 끝단 또한 상기 경사면과 대응되는 경사면이 형성되어 회전을 제한한다. 이때, 상기 스토퍼 플랜지(32)와 접촉되는 스토퍼 핀(36)의 끝단은 면 접촉에 의해, 즉 면 마찰에 의해 회전을 제한한다. 상기 스토퍼 플랜지는 상기 스토퍼 핀의 끝단이 삽입되는 통상적인 산과 골 형태나 공지된 세레이션 형태로 가공된 형태 등을 적용하여 더욱더 높은 고정력으로 회전을 제한하도록 하여도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 먼저, 배관에서 평상시 흐르는 유체의 유동압력은 기존의 데이터 베이스를 통하여 설정된 상태이므로 노즐 체크밸브는 정상적인 상태로 개폐가 이루어진다.

그러나 시설물을 운전하는 과정에서 운전 변동 사항, 즉 생산량 조절이나 설치변경 등에 의해 배관 내의 유체의 유동압력 변동이 발생할 경우, 노즐 체크밸브의 디스크 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 하는 기술이 요구된다.

다시 말해서, 노즐 체크밸브에 디스크의 개폐를 위해 마련된 스프링은 제작시 강성이 결정된 상태이므로, 이는 평상시 유체의 유동압력에 맞추어진 것이므로 상기와 같이 유체의 유동압력 변동이 발생할 경우, 불가한 상황이 발생하는 것이나, 본 발명이 적용됨에 따라 유체의 유동압력 변동에 따라 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능한 것이다.

즉, 배관에 운전 변동 사항이 발생하게 되면 그 변동된 유체의 유동압력 조건에 따라 핸들을 회전시킴에 따라 회전축부가 회전되면서 그 회전축부와 랙 피니언 방식에 의해 연결된 가동부시가 슬라이드 축 상에서 슬라이딩 되면서 스프링을 압축 또는 팽창시켜 변동된 유체의 유동압력 조건에 적정하도록 조절한다.

그런 다음 스토퍼에 의해 회전축부가 더 이상 회전되지 않도록 고정한다. 즉, 상기 가동부시를 슬라이딩 시에는 스토퍼 핀을 당겨 스토퍼 플랜지와 접촉을 단락시킨 상태에서 조절이 완료되면 스토퍼 핀을 놓게 됨에 따라 코일 스프링에 의해 스토퍼 핀의 끝단이 스토퍼 플랜지와 면 접촉되면서 회전을 제한하여 회전을 방지한다.

그로 인해 디스크는 변동된 유체의 유동압력에 대하여 개폐 범위가 최적의 운동속도로 조절됨으로써, 변동된 유체의 유동압력에 대하여 원활하게 개폐됨은 물론 특히 변동된 유체의 유동압력에서 발생하는 역류 현상에 대해서도 신속하게 대응함에 따라 역류에 의한 여러 문제점을 해소할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명은 배관 내에서 변동된 유체의 유동압력 조건에 따라 번거롭거나 복잡한 기술적 구성이 아니라 간단한 방식에 의하여 디스크의 개폐 범위를 최적의 운동속도로 가변 가능하도록 조절함으로써, 어떠한 조건에서도 대응할 수 있는 우수한 호환성도 가진다.

이로써, 제작시 정해진 스프링의 강성을 배관 내 유체의 유동압력 조건에 따라 본 발명에 의해 적정하게 조절할 수 있도록 함으로써, 배관 내의 운전 변동에서도 역류 현상을 원천적으로 방지할 수 있는 뛰어난 효율성을 가진다.

10 : 가동부시 20 : 회전축부
21 : 체결 보스 22 : 핸들
23 : 기밀링 30 : 스토퍼
32 : 스토퍼 플랜지 34 : 스토퍼 하우징
35 : 코일 스프링 36 : 스토퍼 핀
100 : 노즐 체크밸브
110 : 밸브 몸체 112 : 유입구
112A : 시트 링 120 : 노즐부
122 : 디퓨저 122A : 보스
124 : 슬라이드 축 130 : 디스크
140 : 스프링

Claims (5)

1. 밸브 몸체의 내부에 구비된 노즐부인 디퓨저와, 상기 디퓨저에 형성된 보스 상에 삽입되어 슬라이딩 가능하게 마련되는 슬라이드 축과, 상기 슬라이드 축의 선단에 체결 고정되는 디스크와, 상기 디스크와 보스 사이에 개재되어 유입구를 통하여 유입되는 유체의 유동압력에 의해 상기 슬라이드 축과 디스크를 슬라이딩시켜 유입구를 개폐하도록 구비되는 스프링을 포함하는 노즐 체크밸브로서,
   상기 슬라이드 축과 보스의 내측 면 사이에 상기 디스크의 배면과 지지되는 스프링의 반대 측이 지지되면서 상기 슬라이드 축 상으로 삽입되어 슬라이딩 되면서 상기 스프링을 압축 또는 팽창시켜 강성을 조절하도록 구비되는 가동부시;
   상기 밸브 몸체의 외부로부터 디퓨저 상에서 회전 가능하게 그 밸브 몸체에 형성되는 체결 보스를 통하여 삽입되어 하단은 상기 가동부시와 맞물리게 연결되며 상단에는 핸들이 장착되어 회전에 의해 상기 가동부시를 슬라이딩시키는 회전축부; 및
   상기 회전축부와 체결 보스에 그 회전축부의 회전을 제한하는 스토퍼;를 포함하되,
   상기 스토퍼는 회전축부 상에 상하 한 쌍으로 구비되는 스토퍼 플랜지, 상기 스토퍼 플랜지가 위치한 체결 보스에 구비되는 스토퍼 하우징, 상기 스토퍼 하우징의 내에 코일 스프링에 의해 왕복 되면서 상기 스토퍼 플랜지 사이와 접촉에 의해 회전을 제한하는 스토퍼 핀을 포함하는 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동부시의 슬라이딩은 회전축부의 하단과 가동부시가 랙 피니언 방식에 의해 연결되는 것을 포함하는 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 회전축부에는 그 회전축부가 삽입되는 밸브 몸체에 형성되는 체결 보스와의 기밀을 유지하기 위한 적어도 하나 이상의 기밀링이 구비되는 것을 더 포함하는 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 스토퍼 플랜지와 접촉되는 스토퍼 핀의 끝단은 면 접촉에 의해 회전을 제한하는 노즐 체크밸브용 디스크의 최적 운동속도 가변 조절장치.
   

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