KR102356552B1 - 버터플라이 밸브 - Google Patents

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아사히 유키자이 가부시키가이샤
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Abstract

본체(11)와, 밸브 축(13, 14)과, 본체에 대해 회전 가능한 밸브체(30)를 구비하는 버터플라이 밸브(10)로, 밸브체는 심재(32)와, 심재를 둘러싸서 밸브체의 윤곽을 형성하는 합성수지 재료로 이루어진 윤곽 형성 부재(31)를 일체로 형성한 것으로, 밸브 축을 지지하는 베어링 구멍(33, 34)을 가지고, 윤곽 형성 부재는 베어링 구멍의 내주면의 적어도 일부를 형성하는 베어링 내주부(36)를 가지며, 윤곽 형성 부재는 베어링 내주부도 포함하여 연속적으로 형성되어 있고, 심재는 윤곽 형성 부재의 베어링 내주부를 밸브체의 회전 축선의 방향으로 외측으로부터 지지하는 베어링 보강부(35)를 갖는다.

Description

버터플라이 밸브
본 발명은 심재(芯材)를 내포하는 밸브체를 갖는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
버터플라이 밸브는 염산 등의 부식성 유체의 유동을 개폐하기 위해서도 사용된다. 이러한 버터플라이 밸브의 내식성 및 내약품성을 높이기 위해, 종래에는 합성수지 재료로 밸브체를 형성해왔다. 또한, 근래에는 밸브체가 합성수지 재료로 형성된 버터플라이 밸브 구경의 대형화 및 사용 온도 범위의 고온화가 특히 요구되고 있다. 하지만, 합성수지 재료로 만들어진 밸브체는, 버터플라이 밸브를 통해 유동하는 유체의 온도가 높아질수록, 또는 버터플라이 밸브의 구경이 대형화될수록, 필요한 강도를 만족하는 것이 점점 어려워지고 있다. 특히, 밸브체가 2개의 분할된 밸브 축에 의해 지지되는 유형일 경우, 밸브 축을 지지하는 밸브체의 베어링 구멍에 발생하는 응력이 높아지고, 결과적으로 베어링 구멍의 변형 문제가 발생할 수 있다.
종래에는, 전술한 문제에 대처하기 위해, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 합성수지로 만들어진 밸브체를 밸브체 내부에 봉입되어 있는 금속제 심재로 보강하는 것도 행해지고 있다.
일본특허공보 제3877885호
특허문헌 1의 버터플라이 밸브의 밸브체는, 밸브체 내부에 금속제 심재가 배치됨으로써 보강되지만, 이는 부식성 유체의 유동을 개폐하는 데에는 사용할 수 없어 보인다. 왜냐하면, 특허문헌 1의 밸브체는 베어링 구멍의 개구 주연부를 포함한 외부면의 대부분이 합성수지 재료로 덮여있기는 하지만, 유체가 유입될 가능성이 있는 베어링 구멍에서 금속제 심재가 노출되어 있기 때문이다. 또한, 베어링 구멍은 통상적으로는 시트 링 등의 밀봉 부재와 베어링 구멍의 개구 주연부에 의하여 밀봉되어 있지만, 합성수지의 개구 주연부가 고온에 의해, 또는 경년 열화(經年 劣化)에 의해 변형되어, 베어링 구멍의 밀봉이 뚫리는 경우가 자주 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 강도와 내식성 및 내약품성을 겸비한 밸브체를 가진 버터플라이 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 본체와, 밸브 축과, 본체에 대해 회전 가능한 밸브체를 구비하는 버터플라이 밸브로서, 밸브체는 심재와, 그 심재를 둘러싸서 밸브체의 윤곽을 형성하는 합성수지 재료로 이루어진 윤곽 형성 부재로 일체로 형성되고, 밸브 축을 지지하는 베어링 구멍을 가지고 있으며, 윤곽 형성 부재는 베어링 구멍의 내주면의 적어도 일부를 형성하는 베어링 내주부를 가지고, 윤곽 형성 부재는 베어링 내주부도 포함하여 연속적으로 형성되어 있으며, 심재가, 밸브체의 회전축선의 반경 방향으로 외측으로부터 윤곽 형성 부재의 베어링 내주부를 지지하는 베어링 보강부를 갖는, 버터플라이 밸브가 제공된다.
본 발명에 따른 버터플라이 밸브에서, 밸브체의 베어링 구멍의 적어도 일부는, 심재가 노출되는 일 없이, 합성수지 재료로 이루어진 베어링 내주부에 의해 형성되는 한편, 베어링 내주부는 심재의 일부인 베어링 보강부에 의해 반경 방향으로의 외측으로부터 지지된다. 이로 인해, 베어링 구멍의 베어링 내주부에 의해 형성되는 부분은 충분한 내식성을 갖게 되고, 아무리 고온의 유체 유동을 개폐하는 경우라 하더라도 변형되기 어려우며, 그 결과 그 부분에서 유체를 밀봉하고 있는 경우에는 높은 밀봉 특성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 베어링 내주부를 형성하는 합성수지 재료가 주위의 합성수지 재료와 연속되어 있는 것도 베어링 구멍의 변형 억제에 기여한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 버터플라이 밸브가 폐쇄되었을 때의 정면 부분 단변도이다.
도 2는 상기 버터플라이 밸브의 밸브체의 부분 단면을 포함하는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 상기 밸브체 내에 포함되는 심재의 부분 단면을 포함하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에서의 심재의 평면도(도 5a) 및 B-B 단면도(도 5b)이다.
도 6은 제1 변형예에서의 밸브체 상부의 부분 단면을 포함하는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에서의 심재의 평면도(도 7a) 및 C-C 단면도(도 7b)이다.
도 8은 제2 변형예에서의 밸브체 상부의 부분 단면을 포함하는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에서의 심재의 평면도(도 9a) 및 D-D 단면도(도 9b)이다.
도 10은 제3 변형예에서의 밸브체 상부의 부분 단면을 포함하는 정면도이다.
도 11은 제4 변형예에서의 밸브체 상부의 정면 단면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 버터플라이 밸브(10)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 버터플라이 밸브(10)의 정면 부분 단면도로, 밸브체(30)가 유로를 폐쇄하고 있는 상태를 도시하고 있다. 이 버터플라이 밸브(10)는 상하 두 군데에 돌출부가 있는데, 실질적으로 환상(環狀)의 본체(11)와, 원반 형상의 밸브체(30), 회전축선(R) 상에 배치되는 위쪽의 제1 밸브 축(13) 및 아래쪽의 제2 밸브 축(14), 본체(11)와 밸브체(30) 사이를 밀봉하는 대략적으로 원통 형상인 시트 링(12), 복수의 O링(16)이 장착되어 각각의 밸브 축에 외삽(外揷)되는 합성수지로 만들어진 부시(15), 위쪽의 제1 밸브 축(13)에 연결되는 핸들부(17), 핸들부에 연결되는 기어 기구부(18), 그리고 본체(11)의 바닥부에 배치되어 아래쪽의 제2 밸브 축(14)을 지지하는 밸브 축 홀더(19)를 주요 구성요소로서 구비한다. 또한, 도 1에는 핸들부(17)와 기어 기구부(18)가 단면으로 도시되지 않는다.
본체(11)는 삽통(揷通)된 제1 및 제2 밸브 축(13, 14)을 부시(15)를 통해 회전 가능하게 지지하기 위해, 상부 및 하부에 본체 베어링부(21, 22)를 갖는다. 본 실시 형태의 본체(11)는 합성수지 성형품으로서 형성되고, 본체 베어링부(21, 22) 주위에는, 보강을 위한 금속제 인서트 부재(23)가 내부에 포함되어 있다. 본체(11)의 상부에 연결되는 핸들부(17)는 수평으로 연장하는 핸들 축의 회전 토크를 수직으로 연장하는 제1 밸브 축(13)에 전달하기 위한 기어 기구부(18)를 갖는다. 또한, 기어 기구부(18)는 원통 웜과 웜 휠로 구성되는 종래의 형태의 것이므로, 그 내부에 대한 도시는 생략한다. 핸들부(17)에 가해진 회전 토크를 제1 밸브 축(13)에 의해 밸브체(30)에 전달하기 위해, 제1 밸브 축(13)은 부시(15)를 통해 본체(11)에 대해 회전 가능하게 지지되는 한편, 밸브체(30)에 대해서는 회전이 불가능하게 접속되어 있다. 이 때문에, 제1 밸브 축(13)의 하단부와 밸브 축이 삽입되어 갑합되는 후술되는 밸브체(30)의 제1 소경 구멍부(33b)의 횡단면은 비원형으로 형성된다. 한편, 제2 밸브 축(14)은 본체 및 밸브체(30) 모두에 대해 회전 가능하도록, 부시(15)를 통해 지지된다. 따라서, 제2 밸브 축(14)의 횡단면 형상은 어느 부분이던지 원형으로 형성되어 있다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 버터플라이 밸브(10)의 밸브 체(30)의 부분 단면을 포함하는 사시도이다. 밸브체(30)는, 원반 형상의 외형을 형성하는 합성수지로 만들어진 윤곽 형성 부재(31) 및 윤곽 형성 부재(31)에 의해 둘러싸이는 금속제의 심재(32)로 일체로 형성된다. 본 실시 형태에서, 밸브체(30)는, 심재(32)가 미리 셋팅되어 있는 사출 성형용 금형에 윤곽 형성 부재(31)를 구성하는 합성수지 재료를 사출함으로써 성형된 것이다. 본 실시 형태에서는, 상기 합성수지 재료로서 내약품성이 높은 PVDF(폴리불화비닐리덴)이 사용된다. 다만, 본 발명에 있어서는, 다른 합성수지 재로, 예를 들어 PP(폴리프로필렌), PVC(폴리염화비닐), PE(폴리에틸렌), PFA(퍼플로오로알콕시알칸) 등이 사용된 실시 형태도 가능하다. 한편, 본 실시 형태에서 심재(32)는 주조용 알루미늄 합금으로 형성된다. 다만, 심재(32)의 재료는 이에 국한되지 않고, 윤곽 형성 부재(31)보다 높은 기계적 강도를 갖는다면 다른 금속 재료, 심지어는 비금속 재료도 사용될 수 있다.
밸브체(30)는 위쪽의 제1 밸브 축(13)을 지지하기 위한 제1 베어링 구멍(33)과, 아래쪽의 제2 밸브 축(14)을 지지하기 위한 제2 베어링 구멍(34)을 가지며, 이들 제1 및 제2 베어링 구멍(33, 34)은 회전축선(R)에 동축으로 형성된다. 제1 베어링 구멍(33)은, 부시(15)가 삽입되어 있어 부시(15)를 통해 제1 밸브 축(13)을 지지하고 개구 단부(開口端)를 포함하는, 상대적으로 직경이 큰 제1 대경 구멍부(33a)와, 제1 대경 구멍부(33a)로부터 더 회전축선(R) 방향으로 내측으로 연장하는 상대적으로 직경이 작은 제1 소경 구멍부(33b)로 구성된다. 제1 대경 구멍부(33a)의 내주면은 윤곽 형성 부재(31)에 의해 형성되는 반면, 제1 소경 구멍부(33b)의 내주면은 심재(32)로 형성된다. 제1 소경 구멍부(33b)에는 부시(15)가 삽입되지 않고, 제1 밸브 축(13)의 선단측 부분이 직접 삽입되어 감합된다. 또한, 본 실시 형태에서, 제1 소경 구멍부(33b)의 횡단면 형상은 제1 밸브 축(13)으로부터의 회전 토크가 전달될 수 있도록 비원형의 이중 D형, 환언하면 원형의 대향하는 2개의 원호 부분을 현으로 바꿔놓은 형상으로 형성된다.
제2 베어링 구멍(34)도, 부시가(15) 삽입되어 있어 부시(15)를 통해 제2 밸브 축(14)을 지지하고 개구 단부를 포함하는 상대적으로 직경이 큰 제2 대경 구멍부(34a)와, 제2 대경 구멍부(34a)로부터 더 회전축선(R) 방향으로 내측으로 연장하는 상대적으로 직경이 작은 제2 소경 구멍부(34b)로 구성된다. 제2 대경 구멍부(34a)는 제1 베어링 구멍(33)의 제1 대경 구멍부(33)와 동일한 구조 및 치수로 형성된다. 한편, 제2 소경 구멍부(34b)는 제2 밸브 축(14)과의 사이에서 회전 토크를 전달하지 않기 때문에, 원형의 횡단면 형상을 가지며, 이러한 점에서 제1 베어링 구멍(33)의 제1 소경 구멍부(33b)와는 차이가 있다.
전술한 바와 같이, 제1 베어링 구멍(33)과 제2 베어링 구멍(34)은 이들의 제1 소경 구멍부(33b)와 제2 소경 구멍부(34b)의 횡단면 형상이 다르다는 점을 제외하고는 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 제1 베어링 구멍(33)을 대표로 하여 설명한다. 밸브 축에 대해서는 제1 밸브 축(13)을 대표로 한다. 또한, 기재를 간결하게 하기 위해, 각 구성요소의 명칭에 포함되는 서수인 "제1"을 생략하고 설명한다. 다만, "제1"과 "제2"를 식별할 필요가 있는 경우에는 예외로 한다.
본 실시 형태에서, 부시(15)는 부식성 유체에 대해 높은 내성을 갖는 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 재료로 하여 만들어진다. 부시(15)는, 유체가 밸브체(30)의 내부에 침입하지 않도록, 그리고 밸브 축(13)에 접촉하지 않도록 하기 위해, 복수의 O링(16)을 구비한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)에 삽입되는 부시(15) 부분에는 4개의 O링(16)이 배치된다. 하지만, 예를 들어 밸브 축(13)이 내식성이 높은 재료로 제작되어 유체가 밸브 축(13)에 접촉되는 것이 허용되는 경우, 그리고 O링에 회전 토크가 작용하는 것이 허용되는 경우에는, 부시(15)를 사용하지 않는 실시 형태도 가능하다. 이러한 경우에는, 밸브 축(13)에 O링용 홈을 형성하여, O링을 밸브 축에 직접 장착하면 된다. 실제로, 밸브 축(13)은 선삭 가공에 의해 제작될 수 있기 때문에, 그 재료로서 내식성이 높은, 예를 들어 스테인리스 강과 같은 재료를 선택하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이, 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)의 내주면은 윤곽 형성 부재(31)로 형성되지만, 도 3에 상세하게 도시되는 바와 같이, 대경 구멍부(33a)의 내주면보다 반경 방향으로 외측에는 심재(32)의 원통 형상 부분이 배치되어 있다. 본 명세서에서는 심재(32)의 상기 원통 형상 부분(35)을 "베어링 보강부"로 칭한다. 또한, 대경 구멍부(33a)의 내주면과 원통형 베어링 보강부(35)의 사이에 있는 윤곽 형성 부재(31)의 원통 형상 부분(36)을 "베어링 내주부"로 칭한다. 심재(32)의 베어링 보강부(35)는 베어링 내주부(36)를 보강하기 위해 형성된다. 대경 구멍부(33a)가, 유체로부터 밸브체(30)에 작용하는 압력에 기인하여 밸브체(30)에 발생하는 전단력과 굽힘 모멘트를 지지할 때, 밸브 축(13)으로부터 대경 구멍부(33a) 및 베어링 내주부(36)에 작용하는 힘을 베어링 보강부(35)가 지지하므로, 베어링 내주부(36)의 변형이 억제되어, 부시(15)와의 사이에 있는 O링(16)에 의한 밀봉이 확실하게 유지하는 것이 가능해진다. 특히, 본 실시 형태에서는 소경 구멍부(33b)에 의해서도 밸브 축(13)이 지지되기 때문에, 베어링 내주부(36)에 작용하는 힘이 더 저감된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이와 같이, 상기 전단력 및 굽힘 모멘트의 지지에 베어링 보강부(35)가 크게 기여하기 때문에, 베어링 내주부(36)의 두께를 얇게 할 수 있다. 그 결과, 밸브체(30)의 베어링 구멍(33)의 외측 치수의 증대가 가능해지고, 이로 인해 밸브 개방시의 유로 저항의 증대를 회피하는 것이 가능해진다. 도시되지는 않았지만, 도 3에서 회전 축선(R)의 주위로 90도 회전한 단면에서 보았을 경우에도, 베어링 내주부(36)의 두께는 베어링 보강부(35)의 외주측에 있는 윤곽 형성 부재(31)의 두께보다 얇게 형성된다.
다음으로, 이하에서는 심재(32)의 부분 단면을 포함하는 사시도인 도 4를 참조하여, 심재(32)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 심재(32)는 회전축선(R)을 따라 연장하는 봉 형상의 중심부(37)와, 회전축선(R)을 포함하는 평면을 대체로 따라서 상기 중심부(37)의 양측에서 좌우 대칭으로 연장하는 2개의 주 보강부(38)를 갖는다. 봉 형상의 중심부(37)의 상단부 및 하단부의 각각에는 전술한 베어링 보강부(35)가 형성된다.
주 보강부(38)는, 봉 형상의 중심부(37)로부터 가로로 연장하는 5개의 가로재(38a)와, 이 가로재(38a)들을 접속하기 위해 회전축선(R) 방향으로 연장하는 2개의 세로재(38b)로 형성되되, 격자 형상으로 형성된다. 5개의 가로재(38a)는, 그 길이가 원형인 밸브체(30)의 외경에 대응하여 상이하고, 중심부(37)의 외경과 거의 동일한 폭의 기부를 가지며, 기부로부터 선단을 향해 끝이 가늘어지도록 테이퍼진다(tapered). 심재(32)가 이와 같이 형성되어 있기 때문에, 비교적 경량이고 적은 양의 재료로, 유체로부터 밸브체(30)에 작용하는 힘을 효과적으로 지지할 수 있다.
본 실시 형태에서, 제1 베어링 구멍(33)의 제1 소경 구멍부(33b)와 제2 베어링 구멍(34)의 제2 소경 구멍부(34b)는, 회전축선(R)과 동축으로 연장하는 세로 구멍(39)에 의해 연통된다. 심재(32)의 이 세로 구멍(39)에는 금속제의 파이프 부재(41)가 매설되어 있다. 파이프 부재(41)의 재료는 심재(32)의 재료보다 높은 세로 탄성 계수 및 인장 강도를 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서, 파이프 부재(41)는 심재(32)를 주조할 때 함께 주조되어 심재(32) 내에 통합되어 있는 것이다. 이 세로 구멍(39)과 파이프 부재(41)에 의해, 심재(32)의 강도를 저하시키지 않으면서, 심재(32)의 경량화 및 주조성의 향상을 실현할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 상기 세로 구멍(39)이 뚫려있지 않은 심재의 실시 형태도 가능하다.
본 실시 형태에서, 베어링 보강부(35)에는 그 내주면과 외주면을 연통하는 관통공(35a)이 복수 개 형성된다. 이들 관통공(35a)은, 심재(32)를 금형(도시하지 않음)에 셋팅하여 윤곽 형성 부재(31)를 사출 성형 할때에, 베어링 내주부(36)를 형성하는 합성수지 재료의 통로가 되도록 형성된 것이다. 사출 성형 시, 베어링 보강부(35)의 외주측으로부터 그 단면을 넘어가는 경로뿐 아니라, 상기 관통공(35a)을 통과하는 경로를 통해서도, 베어링 내주부(26)를 형성하는 합성수지 재료가 베어링 내주부(36)를 형성하기 위한 원통 형상의 공극으로 흘러들어갈 수 있다. 따라서, 베어링 내주부(36)의 두께가 얇아서 상기 공극의 폭이 좁은 경우, 또는 대경 구멍부(33a)의 깊이(따라서, 상기 공극의 깊이)가 깊은 경우에도, 합성수지 재료가 상기 공극에 확실하게 흘러들어가, 충진 부족이 생기는 일 없이 베어링 내주부(36)를 성형하는 것이 가능해진다. 특히, 본 실시 형태와 같이, 심재(32)가 비교적 적은 재료로 형성되고, 윤곽 형성 부재(31)가 밸브체(30)에서 차지하는 비율이 비교적 커지도록 밸브체(30)가 형성되어 있는 경우에는, 상기 공극에 합성수지 재료가 흘러들기 어려워질 수 있으므로, 관통공(35a)을 형성하는 것이 특히 효과적이다. 하지만, 본 발명에서 이러한 관통공(35a)은 필수적인 것은 아니다. 예를 들어, 베어링 내주부(36)의 두께가 비교적 두꺼운 경우 또는 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)의 깊이가 비교적 얕은 경우에는 이러한 관통공(35a)이 없더라도 충진 부족은 생기지 않을 것이다.
본 발명에 따른 버터플라이 밸브(10)에서, 밸브체(30)의 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)가, 금속제 심재(32)의 노출 없이, 합성수지 재료로 이루어지는 윤곽 형성 부재(31)에 의해서 형성되는 한편, (밸브체의) 내부, 즉 반경 방향으로 (대경 구멍부의) 외측에는 심재(32)로 이루어진 베어링 보강부(35)가 배치된다. 이로 인해, 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)는 충분한 내식성이 있게 되고, 아무리 고온의 유체 유동을 개폐하는 경우라 하더라도 변형을 일으키지 않으며, 따라서 높은 밀봉 특성을 유지할 수 있다. 특히, 대경 구멍부(33a)의 개구 주연부의 변형을 효과적으로 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 부시(15)에 장착된 O링과 대경 구멍부(33a)의 내주면 사이의 밀봉 특성은 물론, 상기 개구 주연부와 시트 링(12) 사이의 밀봉 특성도 확실하게 유지할 수 있다. 또한, 베어링 내주부(36)를 형성하는 합성수지 재료가 주위의 합성수지 재료와 연속되어 있는 것도 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)의 변형의 억제에 기여한다.
본 실시 형태에서는, 베어링 구멍(33)의 소경 구멍부(33b)에서 심재(32)가 노출되어 있는데, 이는 대경 구멍부(33a)의 전술한 높은 밀봉 특성에 의해, 통상적으로 유체가 소경 구멍부(33b)에 침입하는 것을 생각하지 않아도 되기 때문이다. 하지만, 본 발명에서는, 밸브체의 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)뿐만 아니라 소경 구멍부(33b)의 내주면도 윤곽 형성 부재(31)로 형성되는 실시 형태도 가능하다. 이 경우, 소경 구멍부(33b)의 베어링 내주부로의 합성수지 재료의 충진을 촉진하기 위해, 예를 들어 소경 구멍부(33b) 주위에 있는 심재(32)의 중심부(37)에도 전술한 관통공(35a)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 심재(32)의 중심부(37)에 세로 구멍(39)이 뚫려있지 않은 실시 형태의 경우, 소경 구멍부(33b)는 바닥이 있는 구멍(有底穴)으로서 형성되므로, 그 소경 구멍부(33b)의 내주면 뿐만 아니라, 바닥면도 윤곽 형성 부재로 형성될 수 있다.
한편, 베어링 구멍(33)의 대경 구멍부(33a)의 일부, 예를 들어 상반부만이 윤곽 형성 부재(31)로 형성되고, 대경 구멍부(33a)의 나머지 부분은 심재(32)로 형성되는 실시 형태도 가능하다.
다음으로, 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 전술한 실시 형태의 제1 변형예에 대하여 설명한다. 도 5a는 제1 변형예의 심재(132)의 평면도이며, 도 5b는 도 5a의 B-B 단면도로, 심재(132)의 상부를 나타낸다. 도 6은 윤곽 형성 부재(131)가 사출 성형된 밸브체(130)의 상부에 대한 부분 단면 정면도이다. 제1 변형예는 밸브체(130)의 심재(132)의 베어링 보강부(135)의 형상이 전술한 실시 형태와 상이하다. 제1 변형예의 베어링 보강부(135)는 그 단부면(端面)으로부터 회전축선(R) 방향으로 연장하는 복수의 노치(切欠)(135a)를 갖는다. 도 5에 도시된 예시에서는, 8개의 직사각형으로 형성된 노치(135a)가 형성되어 있다. 이 노치(135a)들에 의해, 베어링 보강부(135)의 내주면과 외주면이 연통되기 때문에, 윤곽 형성 부재(131)의 사출 성형 시, 이 노치(135a)들을 통해 합성수지 재료가 흐를 수 있고, 이에 따라 베어링 내주부(136)으로의 합성수지 재료의 충진이 촉진된다.
다음으로, 이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 전술한 실시 형태의 제2 변형예에 대해 설명한다. 도 7a는 제2 변형예의 심재(232)의 평면도이며, 도 7b는 도 7a의 C-C 단면도로, 심재(232)의 상부를 도시한다. 도 8은 윤곽 형성 부재(231)가 사출 성형된 밸브체(230)의 상부에 대한 부분 단면 정면도이다. 제2 변형예의 베어링 보강부(235)는 그 원통의 단부면을 기점으로 하여 회전축선(R) 방향으로 연장하는 복수의 홈(235a)을 내주면에 갖는다. 도 7에 도시된 예시에는 8개의 직사각형 단면을 갖는 홈(235a)이 형성되어 있다. 이들 홈(235a)에 의해, 윤곽 형성 부재(231)의 베어링 내주부(236)에 두께가 두꺼운 부분이 형성되고, 그 결과 윤곽 형성 부재(231)의 사출 성형 시에 베어링 내주부(236)으로의 합성수지 재료의 충진이 촉진된다.
다음으로, 이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 전술한 실시 형태의 제3 변형예에 대해 설명한다. 도 9a는 제3 변형예의 심재(332)의 평면도이며, 도 9b는 도 9a의 D-D 단면도로, 심재(332)의 상부를 도시한다. 도 10은 윤곽 형성 부재(331)가 사출 성형된 밸브체(330)의 상부에 대한 부분 단면 정면도이다. 제3 변형예의 베어링 보강부(335)는 그 원통의 단부면을 향해감에 따라 연속적으로 직경이 확대된다(擴徑). 이와 같이 베어링 보강부(335)의 직경이 확대됨으로써, 윤곽 형성 부재(331)의 베어링 내주부(336)에 두께가 두꺼운 부분이 형성되고, 그 결과 윤곽 형성 부재(331)의 사출 성형 시에 베어링 내주부(336)로의 합성수지 재료의 충진이 촉진된다. 또한, 도 9에서는 베어링 보강부(335)의 직경이 연속적으로 확대되지만, 베어링 보강부(336)의 직경이 단계적으로 확대되는 추가적인 변형예도 가능하다.
다음으로, 이하에서는 도 11을 참조하여 본 발명의 전술한 실시 형태의 제4 변형예에 대해서 설명한다. 제4 변형예는, 베어링 내주부(436)의 제조 방법이 전술한 실시 형태 및 변형예와 차이가 있다. 제4 변형예의 밸브체(430)의 베어링 내주부(436)는 사출 성형에 의해 형성되는 것이 아니라, 합성수지로 만들어진 부시(436')를 압입하여 용착함으로써 형성된다. 이 때문에, 제4 변형예에서는 당초의 밸브체(430)의 윤곽 형성 부재(431)가 베어링 내주부(436)를 구비하지 않는다. 베어링 내주부(436)는, 합성수지 재료로 만들어진 부시(436')가 심재(432)의 베어링 보강부(435)의 내주측에 압입되고, 나아가 주위의 윤곽 형성 부재(431)의 개구측 단부(E)에서 용착되어 일체화됨으로써 형성된다. 이로 인해, 베어링 내주부의 재료의 유동성 또는 충전성을 고려할 필요가 없어진다. 또한, 본 발명에서는, 부시(436')가 주위의 윤곽 형성 부재(431)와 용착이 아니라, 접착됨으로써 일체화되는 추가적인 변형예도 가능하다.
다음으로, 이하에서는 본 발명의 전술한 실시 형태의 제5 변형예에 대해 설명한다. 제5 변형예(도시되지 않음)에서는 제1 베어링 구멍의 제1 대경 구멍부가 기계 가공에 의해 형성된다. 이로 인해, 제5 변형예에서는, 윤곽 형성 부재의 사출 성형 시에 제1 대경 구멍부의 전부가 합성수지 재료로 충진되는 밸브체가 준비되고, 그 이후에 제1 대경 구멍부가 기계 가공에 의해 천공된다. 이에 따르면, 베어링 내주부의 재료의 유동성 또는 충전성을 고려할 필요가 없다.
전술한 실시 형태 및 그 변형예에서는, 제1 베어링 구멍의 제1 대경 구멍부의 횡단면 형상이 원형이었지만, 이 횡단면 형상이 직사각형, D형, 이중 D형 또는 스플라인 구멍 등의 비원형으로 형성되는 실시 형태도 가능하다. 이러한 경우에는, 제1 소경 구멍부를 없애는 것이 가능하다.
10 버터플라이 밸브
11 본체
13 제1 밸브 축
14 제2 밸브 축
15 부시
30 밸브체
31 윤곽 형성 부재
32 심재
33 제1 베어링 구멍
33a 제1 대경 구멍부
33b 제1 소경 구멍부
34 제2 베어링 구멍
34a 제2 대경 구멍부
34b 제2 소경 구멍부
35 베어링 보강부
35a 관통공
36 베어링 내주부

Claims (9)

  1. 본체와, 밸브 축과, 상기 본체에 대해 회전 가능한 밸브체를 구비하는 버터플라이 밸브로서,
    상기 밸브체는, 심재와, 상기 심재를 둘러싸서 상기 밸브체의 윤곽을 형성하는 합성수지 재료로 이루어지는 윤곽 형성 부재를 일체형으로 형성한 것으로, 상기 밸브 축을 지지하는 베어링 구멍을 가지며,
    상기 윤곽 형성 부재는 상기 베어링 구멍의 내주면의 적어도 일부를 형성하는 베어링 내주부를 가지고,
    상기 윤곽 형성 부재는 상기 베어링 내주부도 포함하여 연속적으로 형성되며,
    상기 심재는, 상기 윤곽 형성 부재의 상기 베어링 내주부를 상기 밸브체의 회전축선의 반경 방향으로 외측으로부터 지지하는 베어링 보강부를 가지고,
    상기 베어링 구멍은 부시가 삽입되어 있어 이 부시를 통해 상기 밸브 축을 지지하고 개구 단부(開口端)를 포함하는 상대적으로 직경이 큰 대경 구멍부와, 이 대경 구멍부로부터 더 상기 밸브체의 회전축선 방향으로 내부로 연장하는 상대적으로 직경이 작은 소경 구멍부로 구성되어 있고, 상기 대경 구멍부의 내주면은 상기 윤곽 형성 부재에 의해 형성되어 있고, 상기 소경 구멍부의 내주면은 상기 심재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심재의 상기 베어링 보강부는, 상기 베어링 보강부의 내주면과 외부면을 연통시키는 관통공을 갖는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 심재의 상기 베어링 보강부는, 상기 베어링 보강부의 내주면과 외주면을 연통시키는 노치를 갖는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 심재의 상기 베어링 보강부는, 상기 베어링 보강부의 상기 회전축선 방향으로의 단부면을 기점으로 하여 상기 회전축선 방향으로 연장하는 홈을 상기 베어링 보강부의 내주면에 갖는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 심재의 상기 베어링 보강부는, 상기 베어링 보강부의 상기 회전축선 방향으로의 단부면을 향해감에 따라 연속적으로 또는 단계적으로 직경이 확대되는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 윤곽 형성 부재의 상기 베어링 내주부의 두께는, 상기 심재의 상기 베어링 보강부보다 외주측에 있는 상기 윤곽 형성 부재의 부분의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 내주부와 상기 부시와의 사이에 밀봉 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심재는, 상기 회전축선을 따라 연장하는 봉 형상의 중심부와, 상기 회전축선을 포함하는 평면을 따라서 상기 봉 형상의 중심부의 양측으로 연장하는 주 보강부와, 상기 베어링 보강부를 가지며,
    상기 주 보강부는 격자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 심재는 주조품으로서 형성된 것이고,
    상기 심재는, 함께 주조되는 파이프 부재를 상기 봉 형상의 중심부의 내부에 포함하며,
    상기 파이프 부재는 상기 심재보다 경질(硬質)의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 버터플라이 밸브.
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