KR102268251B1

KR102268251B1 - 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브

Info

Publication number: KR102268251B1
Application number: KR1020200172273A
Authority: KR
Inventors: 안일호
Original assignee: 한국유니콤밸브주식회사
Priority date: 2020-12-10
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-06-23
Also published as: EP4112976A1; CN117242284A; US20230332691A1; EP4112976A4; WO2022124527A1

Abstract

본 발명은 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 내부에 유로가 형성되어 있으며, 이웃하는 파이프들을 연결하도록 구비되는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체의 내측면에 결합되는 시트; 및 상기 유로를 개방하거나 폐쇄하도록 구비되는 디스크 몸체와, 상기 디스크 몸체의 일면에 형성되어 상기 디스크 몸체가 상기 밸브 몸체에 회전 가능하도록 상기 밸브 몸체와 힌지 결합시키는 회전축이 결합되는 힌지 결합부로 이루어지는 디스크를 포함한다.

Description

오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브{BUTTERFLY VALVE WITH QUINTUPLE OFFSET STRUCTURE}

본 발명은 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유로의 개폐를 위한 디스크의 회전 시 디스크와 시트의 마찰을 줄여 내마모성이 향상된 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

버터플라이 밸브는 밸브바디 내부의 유로가 샤프트에 의해 회전하는 디스크를 통해 개폐되는 밸브를 말한다.

이러한 버터플라이 밸브는 회전 중심이 밸브 중심에 일치된 중심형과, 회전 중심이 밸브 중심에서 편심되어 있는 편심형으로 구분될 수 있다.

중심형의 경우 구조가 간단하여 제작이 용이하나, 디스크와 시트의 마찰에 의한 마모가 심하고 디스크의 토크 저감이 불리하기 때문에 최근에는 편심형 버터플라이 밸브가 주로 이용되고 있다.

편심형 버터플라이 밸브 중에는 디스크가 밸브 바디의 중심에 대해 편심되고, 샤프트가 유로 중심에 대해 편심된 이중 편심형과, 이중 편심형에 더해 디스크와 시트면의 중심이 유로중심에 대해 기울어진 가상의 원추면 상에 형성되도록 한 삼중 편심형이 있다.

삼중 편심형 버터플라이 밸브는 밸브 작동 시 중간 개도에서는 디스크와 시트가 서로 접촉하지 않고 구동하다가 마지막 지수시에만 접촉되도록 마련됨에 따라 디스크와 시트가 중간 개도에서 접촉되는 이중 편심형에 비해 개폐 동작이 더욱 원활하고 기밀효과가 보다 우수한 특성을 갖는다.

그러나 전술한 바와 같은 삼중 편심형 버터플라이 밸브라 해도 밸브가 개도하는 중의 디스크와 시트의 접촉을 완전히 방지할 수 없었다. 또한, 삼중 편심형으로 제작되는 버터플라이 밸브의 디스크는 정원의 형태가 아닌 타원 형태로 제작되었다.

디스크가 타원 형태로 제작되면 디스크와 시트의 접촉 면적을 증가시켜야 하고, 이로 인해 압력 집중이 커져 변형에 의한 누수와 같은 문제점들이 발생되었다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0098129호

본 발명은 유로의 개폐를 위한 디스크의 회전 시 디스크와 시트의 마찰을 줄여 내마모성이 향상된 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명은 내부에 유로가 형성되어 있으며, 이웃하는 파이프들을 연결하도록 구비되는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체의 내측면에 결합되는 시트; 및 상기 유로를 개방하거나 폐쇄하도록 구비되는 디스크 몸체와, 상기 디스크 몸체의 일면에 형성되어 상기 디스크 몸체가 상기 밸브 몸체에 회전 가능하도록 상기 밸브 몸체와 힌지 결합시키는 회전축이 결합되는 힌지 결합부로 이루어지는 디스크를 포함하며, 평면에서 보았을 때 상기 디스크는, 상기 디스크 몸체와 나란하여 상기 힌지 결합부의 중심(c1)을 가로지르는 가상의 선(A-A`)이 상기 디스크 몸체 두께의 중심을 가로지르는 가상의 선(B-B`)으로부터 제1 설정 거리(L1)만큼 이격되며, 상기 유로 방향과 나란하여 상기 힌지 결합부의 중심(c1)을 가로지르는 가상의 선(C-C`)이 상기 유로 방향과 나란하여 상기 디스크 몸체의 중심을 가로지르는 가상의 선(D-D`)으로부터 제2 설정 거리(L2)만큼 이격되고, 상기 시트와 접촉하는 상기 디스크 몸체의 외측면으로부터 연장 형성되어 설정 원추각(a1)을 갖는 제1 가상의 원뿔 꼭지점이 상기 가상의 선(D-D`)으로부터 제3 설정 거리(L3)만큼 이격된 위치로 편심되며, 상기 제1 설정거리(L1)와 상기 제2 설정거리(L2)는 상기 가상의 선(A-A`)과 상기 힌지 결합부의 중심(C1)에서 상기 디스크 몸체의 측면 중 상기 유로의 길이방향과 교차하는 단면의 지름이 최소인 지점을 연결하는 가상의 선이 이루는 제1각(a2)과, 상기 가상의 선(A-A`)과 상기 힌지 결합부의 중심(C1)에서 상기 디스크 몸체의 측면 중 상기 유로의 길이방향과 교차하는 단면의 지름이 최대인 지점을 연결하는 가상의 선이 이루는 제2각(a3)이 설정 범위에 한하도록 설정된다.

또한, 상기 제1각 및 상기 제2각의 설정 범위는 8° 내지 20°이다.

또한, 정면에서 볼 때 상기 디스크는, 상기 유로의 길이방향과 교차하며 지름이 최대인 단면의 상, 하 지점에서 지름이 최소인 단면으로 이어지는 가상의 선들이 만나 이루는 로프트(Loft) 각(a4)이 설정 각도가 되도록 상기 가산의 선들이 만나 교차하는 지점이 상기 지름이 최대인 단면의 중심으로부터 설정 거리(L4)만큼 이격된다.

또한, 상기 제1 가상의 원뿔 꼭지점이 상기 가상의 선(D-D`)으로부터 이격되는 거리(L3)는, 상기 로프트 각(a4)을 이루는 상기 가상의 선들이 만나 교차하는 지점이 상기 지름이 최대인 단면의 중심으로부터 이격되는 거리(L4)와 동일하다.

또한, 상기 힌지 결합부의 중심(c1)으로부터 상기 제1 가상의 원뿔 꼭지점까지의 수평거리 길이(L5)는 상기 힌지 결합부의 중심(c1)으로부터 상기 제2 가상의 원뿔 꼭지점까지의 수평거리 길이(L6)와 동일하다.

또한, 측면에서 볼 때 상기 디스크는, 상기 디스크 몸체의 외측면으로부터 연장 형성되어 설정 원추각(a5)을 갖는 제2 가상의 원뿔 꼭지점은 상기 지름이 최대인 단면의 중심과 동축 상에 위치한다.

또한, 상기 제2 가상의 원뿔의 설정 원추각(a5)은 상기 로프트 각(a4)에 의해 결정된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 오중 오프셋 구조를 적용함으로써 밸브 유로의 개폐를 위해 디스크가 회전되는 동안 디스크와 시트 사이의 마찰을 줄여 버터플라이 밸브의 내마모성 및 내구성이 향상된다.

둘째, 디스크와 시트의 내마모성이 향상됨으로써 디스크의 회전 시 토크가 줄어드는 효과가 있다.

셋째, 오중 오프셋 구조에 의해 디스크가 정원(正圓) 형태로 형성됨으로써 디스크와 시트의 접촉 면적이 적어지고, 접촉 압력이 균일해져 압력 집중이 덜 발생된다. 이로 인해, 디스크 또는 시트의 변형이 줄어들고 누수 발생도 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브를 평면에서 본 것을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 버터플라이 밸브 일 부분을 확대 도시한 것이다.
도 3은 1차 오프셋 및 2차 오프셋과 밸브 토크(디스크과 시트의 마모)의 상관 관계가 도시된 그래프이다.
도 4는 본 발명의 버터플라이 밸브를 정면에서 본 것을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 버터플라이 밸브를 측면에서 본 것을 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브(100)는 밸브 몸체(110), 시트 (130) 및 디스크(150)를 포함한다.

상기 밸브 몸체(110)는 이웃하는 복수 개의 파이프(미도시)들을 연결한다. 하나의 파이프(미도시)와 이웃하는 다른 하나의 파이프(미도시) 사이에 상기 밸브 몸체(110)가 배치된다. 상기 밸브 몸체(110)는 길이방향을 따라 관통된 중공홀(미표기)이 형성되며, 상기 중공홀(미표기)이 이웃하는 복수 개의 파이프(미도시)들을 연통하는 유로가 된다.

상기 시트(130)는 상기 밸브 몸체(110)의 내측면에 결합된다. 보다 구체적으로는 상기 중공홀(미표기)에 의한 상기 밸브 몸체(110)의 내측면에 결합되는 것이다. 상기 시트(130)는 예시적으로 단면이 다각형인 링(ring)형태로 형성되지만 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 디스크(150)는 상기 밸브 몸체(110)에 대해 회전 가능하도록 회전축(미도시)에 의해 상기 밸브 몸체(110)와 힌지 결합된다. 상기 디스크(150)는 디스크 몸체(151)와 힌지 결합부(153)로 이루어진다.

상기 디스크 몸체(151)는 상기 밸브 몸체(110)에 형성된 유로를 개방하거나 폐쇄하는 것이다. 상기 힌지 결합부(153)는 상기 디스크 몸체(151)의 일면에 돌출 형성되며, 상기 힌지축(미도시)이 관통 삽입할 수 있도록 상기 힌지 결합부(153)의 길이방향을 따라 관통된 관통홀(미표기)이 형성된다.

즉, 상기 디스크 몸체(151)는 상기 힌지 결합부(153)와 밸브 몸체(110)을 동시에 관통 삽입하는 회전축에 의해 회전되어 상기 밸브 몸체(110)에 형성된 유로를 개방하거나 폐쇄한다.

상기 디스크 몸체(151)는 보다 구체적으로 살펴보면, 전면 테이퍼부(151a), 실링부(151b) 및 후면 테이퍼부(151c)를 포함한다.

상기 디스크 몸체(151)는 상기 실링부(151b)의 측면이 상기 시트(130)와 밀착되면서 수밀 및 기밀 성능을 갖는다. 도면을 참조하는 바와 같이, 상기 실링부(151b)의 측면은 경사진 형태로 형성된다. 이는 오중 오프셋 구조에 의한 것으로 구체적인 설명은 후술에서 하기로 한다.

상기 실링부(151b)의 측면이 경사짐에 따라 상기 실링부(151b) 단면의 크기가 균일하지 않고, 상기 실링부(151b)의 후방에서 전방으로 향할수록 점진적으로 줄어드는 형태이다.

본 발명의 설명에서 전술한 상기 디스크 몸체(151)의 중심은 상기 실링부(151b)의 단면 중 최대 지름 단면의 중심을 의미하는 것으로 정한다.

상기 전면 테이퍼부(151a)는 상기 실링부(151b)의 전면으로부터 돌출되고, 상기 전면 테이퍼부(151a)의 측면은 테이퍼 형성되어 있다. (도 2 참조) 이러한 형상에 의해 상기 디스크 몸체(151)가 상기 유로를 개폐하기 위해 회전될 때 상기 시트(130)와 접촉되지 않는다.

상기 후면 테이퍼부(151c)는 상기 실링부(151b)의 후면으로부터 돌출되고, 상기 후면 테이퍼부(151c)의 측면도 테이퍼 형성된다. 상기 전면 테이퍼부(151a)와 마찬가지로 상기 후면 테이퍼부(151c)도 이러한 형상에 의해 상기 디스크 몸체(151)가 상기 유로를 개폐하기 위해 회전될 때 상기 시트(130)와 접촉되지 않는다.

한편, 상기 디스크 몸체(151)가 상기 밸브 몸체(110)의 유로와 나란하게 배치되면서 상기 밸브 몸체(110)의 유로를 폐쇄할 때에는, 상기 디스크 몸체(151)의 측면과 상기 시트(130)가 서로 밀착된다. 그런데 상기 디스크 몸체(151)가 상기 밸브 몸체(110)의 유로를 개방하기 위해 회전되는 동안 상기 디스크 몸체(151)의 측면과 상기 시트(130) 사이에 마찰이 발생하여 상기 디스크 몸체(151)와 상기 시트(130)가 마모에 의해 손상이 되는 문제가 발생된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 버터플라이 밸브(100)는 전술한 바와 같이 상기 디스크 몸체(151)가 회전되는 동안 상기 시트(130)와의 마찰을 방지하고 상기 디스크(150) 및 상기 시트(130)의 마모 및 손상을 방지하기 위해 오중 오프셋 구조를 적용한다.

이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여 상기 버터플라이 밸브(100)의 오중 오프셋 구조를 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 상기 버터플라이 밸브(100)를 평면에서 본 것을 도시한 것이다.

구체적인 설명을 하기에 앞서 상기 버터플라이 밸브(100)의 오프셋 구조를 설명하기 위한 구성을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 디스크 몸체(151)와 나란하면서 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)을 가로지르는 선은 제1 가상의 선(A-A`)이다.

상기 디스크 몸체(151) 두께의 중심을 가로지르는 선은 제2 가상의 선(B-B`)이다.

상기 유로의 길이방향과 나란하면서 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)을 가로지르는 선은 제3 가상의 선(C-C`)이다.

상기 유로의 길이방향과 나란하면서 상기 디스크 몸체(151)의 중심을 가로지르는 선은 제4 가상의 선(D-D`)이다.

도 1을 참조하여 보면, 상기 제1 가상의 선(A-A`)이 상기 제2 가상의 선(B-B`)으로부터 상기 유체가 유동하는 방향을 따라 설정 거리(L1)만큼 이격되어 있다. 이를 1차 오프셋이라 한다.

즉, 상기 디스크(150)는 상기 밸브 몸체(110)에 힌지 결합시키는 회전축(미도시)이 상기 디스크 몸체(151)를 관통하지 않는다.

본 발명은 상기 회전축(미도시)이 상기 디스크 몸체(151)로부터 편심되어 관통 삽입될 수 있도록 상기 디스크 몸체(151)의 일면에 돌출된 형태로 상기 힌지 결합부(153)가 형성된다.

상기 제3 가상의 선(C-C`)은 상기 제4 가상의 선(D-D`)으로부터 상기 유체가 유동하는 방향과 교차하는 방향으로 설정 거리(L2)만큼 이격되어 있다. 이를 2차 오프셋이라 한다.

즉, 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)은 상기 디스크 몸체(151)의 중심과 동축이 아니고, 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)은 상기 디스크 몸체(151)의 중심에서 설정 거리 이격된 위치로 편심된다.

도 1을 참조하여 보면, 상기 디스크 몸체(151)의 외측면으로부터 연장 형성되는 제1 가상의 원뿔(B)이 도시되어 있다. 여기서 상기 디스크 몸체(151)의 외측면은 상기 실링부(151b)의 외측면이며, 상기 시트(130)와 접촉하는 면이다.

본 실시예에서는 상기 제1 가상의 원뿔(B)의 원추각이 설정 원추각(a1)이 되도록 상기 제1 가상의 원뿔(B) 꼭지점이 상기 디스크(150)의 중심으로부터 설정 거리(L3)만큼 이격되어 있다. 이를 3차 오프셋이라 한다.

상기 디스크(150)는 상기 3차 오프셋에 의해 상기 디스크(150)의 외측면 즉, 상기 시트(130)와 접촉하는 면이 상기 제1 가상의 원뿔(B)의 원추면 상에 형성되는 것이다.

한편, 상기 1차 오프셋의 길이(L1)와 상기 2차 오프셋의 길이(L2)를 줄이면 밸브 토크가 줄어든다. 본 발명에서는 다음과 같은 조건에 한하여 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)를 선정한다.

도 2에는 상기 도 1의 일 부분을 확대 도시한 것이다. 도 2을 참조하여 보면, 제5 가상의 선(E-E`) 및 제6 가상의 선(F-F`)가 도시되어 있다.

상기 제5 가상의 선(E-E`)은 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)과, 상기 유로의 길이방향과 교차하는 상기 실링부(151b)의 단면 중에서 최소 지름을 갖는 단면의 측면을 연결하는 가상의 선이다.

상기 제6 가상의 선(F-F`)은 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)과, 상기 유로의 길이방향과 교차하는 상기 실링부(151b)의 단면 중에서 최대 지름을 갖는 단면의 측면을 연결하는 가상의 선이다.

상기 1차 오프셋 거리(L1)와 상기 2차 오프셋 거리(L2)는 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)과 상기 제5 가상의 선(E-E`)이 이루는 제1각(a2)과 상기 힌지 결합부(153)의 중심(c1)과 상기 제6 가상의 선(F-F`)이 이루는 제2각(a3)을 고려하여 결정한다.

즉, 상기 1차 오프셋 거리(L1)와 상기 2차 오프셋 거리(L2)는 상기 제1각(a1)과 상기 제2각(a2)이 설정 범위 내에 한하도록 설정된다.

구체적으로는 상기 제1각(a1) 및 상기 제2각(a2)이 8▲ 내지 20▲의 범위 내에 설정되도록 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)를 정한다.

상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)가 줄어들면, 상기 버터플라이 밸브(100)의 토크가 줄어든다. 그러나 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)를 줄인다 하더라도 버터플라이 밸브의 토크가 지속적으로 줄어드는 것은 아니다.

구체적인 설명에 앞서, 도 3에서 그래프의 가로축은 1차 오프셋 길이(L1) 및 2차오프셋 길이(L2)를 의미한다. 단, 우측을 향할수록 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)가 줄어드는 것을 의미한다.

도 3을 참조하는 바와 같이 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)를 점차 줄이다 보면, 일정 구간(X)에서 디스크의 마모 또는 밸브의 토크가 줄어든 것을 확인할 수 있다.

그러나 상기 일정 구간(X)을 지나면 디스크의 마모 또는 버터플라이 밸브의 토크는 다시 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 디스크의 마모 또는 버터플라이 밸브의 토크가 줄어드는 상기 1차 오프셋 길이(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)의 범위가 있는 것을 의미한다.

이를 바탕으로 본 실시예에서는 상기 1차 오프셋 길(L1)와 상기 2차 오프셋 길이(L2)를 설정하는 기준으로 상기 제1각(a2) 및 상기 제2각(a3)으로 결정하고, 상기 제1각(a2) 및 상기 제2각(a3)이 설정 범위(8° 내지 20°)에 한하도록 설정한다.

도 4는 본 발명의 버터플라이 밸브(100)를 정면에서 본 것을 도시한 것이다.

도 4에는 상기 유로의 길이방향과 교차하는 상기 실링부(151b)의 단면 중에서 지름이 최대인 단면의 일 지점에서 시작되어 지름이 최소인 단면으로 이어지는 제7 가상의 선(G-G`)과, 지름이 최대인 단면의 타 지점에서 시작되어 지름이 최소인 단면으로 이어지는 제8 가상의 선(H-H`)이 도시되어 있다.

여기서 상기 일 지점은 상기 디스크 몸체(151)의 중심에서 수직으로 상측에 위치하고, 상기 타 지점은 상기 디스크 몸체(151)의 중심에서 수직으로 하측에 위치한다.

상기 디스크(150)는 상기 제7 가상의 선(G-G`)과 상기 제8 가상의 선(H-H`)이 만나 이루는 로프트(Loft) 각(a4)이 설정 각도가 되도록 상기 제7 가상의 선(G-G`)과 상기 제8 가상의 선(H-H`)이 교차하는 지점이 상기 디스크 몸체(101)의 중심으로부터 설정 거리(L4) 이격된다. 이를 4차 오프셋이라 한다.

상기 4차 오프셋 길이(L4)는 상기 3차 오프셋 길이(L3)와 동일하다.

즉, 상기 디스크(150)가 상기 시트(130)와 접촉하는 면(상기 실링부(151b)의 측면)은 상기 3차 오프셋 조건과 상기 4차 오프셋 조건을 만족하며 형성되어야 한다.

도 5는 본 발명의 버터플라이 밸브(100)를 측면에서 본 것을 도시한 것이다.

도 5에는 상기 디스크 몸체(151)의 외측면으로부터 연장 형성되는 제2 가상의 원뿔(C)이 도시되어 있다.

상기 제2 가상의 원뿔(C)의 꼭지점은 상기 디스크(150)의 중심을 따라 연장되는 중심선(I-I`) 상에 위치한다.

한편, 상기 제2 가상의 원뿔(C)의 원추각(a5)은 상기 4차 오프셋에 의해 결정된다.

상기 디스크(150)는 상기 3차 오프셋 조건과 상기 4차 오프셋 조건을 만족할 수 있도록 5축 가공기를 이용하여 가공한다. 상기 5축 가공기는 가공 대상이 되는 공작물이 배치되는 지그도 회전을 하고, 상기 공작물을 가공하는 공구도 회전을 하는 가공기이다.

즉, 상기 디스크(150)를 상기 5축 가공기를 이용하여 가공할 때, 상기 3차 오프셋 조건과 상기 4차 오프셋 조건을 만족하도록 상기 디스크(150)를 가공하면 상기 제2 가상의 원뿔(C)의 원추각(a5)이 결정된다. 이를 5차 오프셋이라 한다.

그리고 상기 제2 가상의 원뿔(C)의 꼭지점으로부터 상기 힌지 결합부(153) 중심까지의 거리(L6)는 상기 제1 가상의 원뿔(B)의 꼭지점으로부터 상기 힌지 결합부(153) 중심까지의 거리(L5)와 동일하다.

상기 3차 오프셋, 상기 4차 오프셋의 조건을 만족하는 상기 디스크(150)는, 상기 디스크(150)와 상기 시트(130)가 접촉하는 면 즉, 상기 실링부(151b)의 측면이 상기 제1 가상의 원뿔(B) 및 상기 제2 가상의 원뿔(C) 상에 형성된다. 그리고 상기 디스크(150)는 정원(正圓)의 형태로 형성된다.

종래 버터플라이 밸브의 경우에는 다중 오프셋 구조라 하더라도 3차 오프셋의 구조였다. 특히, 3차 오프셋 구조를 갖는 버터플라이 밸브의 디스크는 정원의 형태가 아닌 가로방향으로 길이가 긴 타원 형태가 되었다.

이로 인해 디스크가 닫힌 상태이면, 디스크와 시트의 접촉 면적이 많아지고 압력집중이 커졌다. 특히, 가로방향의 길이가 긴 타원 형태인 디스크는 중심을 기준으로 좌, 우측 지점에서의 압력집중이 커지면서 변형의 문제가 발생되었고, 누수발생 위험이 커졌다.

그러나 본 발명에 따른 버터플라이 밸브는 전술한 바와 같이 상기 디스크(150)가 정원(正圓)의 형태를 이룬다.

따라서 상기 디스크(150)가 상기 밸브 몸체(110)의 유로를 폐쇄하도록 회전하여 닫힌 상태가 되었을 때, 상기 디스크 몸체(151)의 실링부(151b)와 상기 시트(130)의 접촉 면적이 최소가 되고, 상기 디스크(150)과 상기 시트(130)의 접촉 압력이 균일해지므로 압력집중도 줄어들게 된다.

또한, 상기 디스크(150)가 개방되었을 때에는 회전된 상기 디스크(150)를 기준으로 상기 버터플라이 밸브를 유동하는 유량이 균일해지는 효과를 갖는다.

특히, 1차 오프셋 내지 5차 오프셋 조건을 만족하기만 하면 시트의 두께를 다양하게 적용할 수 있으며, 디스크의 디자인을 변경할 필요도 없게 되는 장점을 갖는다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 밸브 몸체 130: 시트
150: 디스크 151: 디스크 몸체
151a: 전면 테이퍼부 151b: 실링부
151c: 후면 테이퍼부 153: 힌지 결합부

Claims

내부에 유로가 형성되어 있으며, 이웃하는 파이프들을 연결하도록 구비되는 밸브 몸체;
상기 밸브 몸체의 내측면에 결합되는 시트; 및
상기 유로를 개방하거나 폐쇄하도록 구비되는 디스크 몸체와, 상기 디스크 몸체의 일면에 형성되어 상기 디스크 몸체가 상기 밸브 몸체에 회전 가능하도록 상기 밸브 몸체와 힌지 결합시키는 회전축이 결합되는 힌지 결합부로 이루어지는 디스크를 포함하며,
평면에서 보았을 때 상기 디스크는,
상기 디스크 몸체와 나란하여 상기 힌지 결합부의 중심(c1)을 가로지르는 가상의 선(A-A`)이 상기 디스크 몸체 두께의 중심을 가로지르는 가상의 선(B-B`)으로부터 제1 설정 거리(L1)만큼 이격되며,
상기 유로 방향과 나란하여 상기 힌지 결합부의 중심(c1)을 가로지르는 가상의 선(C-C`)이 상기 유로 방향과 나란하여 상기 디스크 몸체의 중심을 가로지르는 가상의 선(D-D`)으로부터 제2 설정 거리(L2)만큼 이격되고,
상기 시트와 접촉하는 상기 디스크 몸체의 외측면으로부터 연장 형성되어 설정 원추각(a1)을 갖는 제1 가상의 원뿔 꼭지점이 상기 가상의 선(D-D`)으로부터 제3 설정 거리(L3)만큼 이격된 위치로 편심되며,
정면에서 볼 때 상기 디스크는,
상기 유로의 길이방향과 교차하며 지름이 최대인 단면의 상, 하 지점에서 지름이 최소인 단면으로 이어지는 가상의 선들이 만나 이루는 로프트(Loft) 각(a4)이 설정 각도가 되도록 상기 가상의 선들이 만나 교차하는 지점이 상기 지름이 최대인 단면의 중심으로부터 설정 거리(L4)만큼 이격되는 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브.
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제 1항에 있어서,
상기 제1 가상의 원뿔 꼭지점이 상기 가상의 선(D-D`)으로부터 이격되는 거리(L3)는,
상기 로프트 각(a4)을 이루는 상기 가상의 선들이 만나 교차하는 지점이 상기 지름이 최대인 단면의 중심으로부터 이격되는 거리(L4)와 동일한 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브.
제 4항에 있어서,
상기 힌지 결합부의 중심(c1)으로부터 상기 제1 가상의 원뿔 꼭지점까지의 수평거리 길이(L5)는 상기 힌지 결합부의 중심(c1)으로부터 제2 가상의 원뿔 꼭지점까지의 수평거리 길이(L6)와 동일한 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브
제 1항에 있어서,
측면에서 볼 때 상기 디스크는,
상기 디스크 몸체의 외측면으로부터 연장 형성되어 설정 원추각(a5)을 갖는 제2 가상의 원뿔 꼭지점은 상기 지름이 최대인 단면의 중심과 동축 상에 위치하는 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브.
제 6항에 있어서,
상기 제2 가상의 원뿔의 상기 설정 원추각(a5)은 상기 로프트 각(a4)에 의해 결정되는 오중 오프셋 구조의 버터플라이 밸브.