KR102498329B1 - 버터플라이형 게이트밸브 - Google Patents

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KR102498329B1
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한승호
강효림
박주향
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동아대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 반원형 디스크 형태로 된 2개의 개폐부재가 접히거나 펼쳐지면서 밸브 유로의 개도 조정 및 개폐가 가능하게 함으로써 개폐 시간을 단축시키고, 크기를 소형화할 수 있는 버터플라이형 게이트밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 버터플라이형 게이트밸브는, 전방부와 후방부 각각에 유체가 유입되는 유입구와 유체가 배출되는 배출구가 각각 형성되어 있는 유로를 구비한 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 유로 내부에 서로 반대 방향으로 회전하면서 접히거나 펼쳐지면서 유로를 개폐하는 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재 및 제2개폐부재; 및, 상기 제1개폐부재 및 제2개폐부재에 회전력을 전달하는 구동수단;을 포함한다.

Description

버터플라이형 게이트밸브{Butterfly Valve Type Gate Valve}
본 발명은 게이트밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반원형 디스크 형태로 된 2개의 개폐부재가 접히거나 펼쳐지면서 밸브 유로의 개도 조정 및 개폐가 가능한 버터플라이형 게이트밸브에 관한 것이다.
밸브(valve)는 관 속을 흐르는 유체의 유량·유속·압력 등을 제어하는 장치로서 다양한 종류로 개발되어 사용되고 있다. 이와 같은 밸브중에서 유체의 차단을 주 목적으로 하여 사용되는 게이트 밸브(gate valve)와 주로 유체의 유량을 조절하는 목적으로 사용되는 글로브 밸브(globe valve)가 있다.
그 중 게이트 밸브는 유체가 흐르는 방향에 대하여 디스크가 직각으로 이동하여 유로를 개폐하도록 된 밸브로서, 유량을 컨트롤 하는 곳에는 부적합하여 단순히 차단 목적으로 사용한다. 이러한 게이트 밸브는 구조가 간단하여 적은 비용으로 설치가 가능하며 유로를 차단하는 것에는 효과적이다.
그러나, 전형적인 게이트 밸브는 밸브플레이트가 상하로 이동하므로 개방 시 밸브플레이트가 옮겨갈 공간이 필요하며, 이는 밸브의 크기가 밸브플레이트의 2배가 되어야함을 의미한다. 따라서 다른 밸브에 비해 크기가 커져서 설치 시 공간적인 제약을 많이 받게 된다.
또한 게이트 밸브는 밸브플레이트가 상하로 이동하여 유로를 개폐하기 때문에 개폐 동작시 밸브플레이트의 동선이 길어 개폐 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.
등록특허 제10-1468452호(2014.11.27. 등록) 공개실용신안 제20-2012-0001326호(2012.02.27. 공개)
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브 유로를 개폐하는 개폐부재를 버터플라이밸브의 디스크 형태로 구성함으로써 개폐 시간을 단축시키고, 크기를 소형화할 수 있는 버터플라이형 게이트밸브를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 버터플라이형 게이트밸브는, 전방부와 후방부 각각에 유체가 유입되는 유입구와 유체가 배출되는 배출구가 각각 형성되어 있는 유로를 구비한 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 유로 내부에 서로 반대 방향으로 회전하면서 접히거나 펼쳐지면서 유로를 개폐하는 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재 및 제2개폐부재; 및, 상기 제1개폐부재 및 제2개폐부재에 회전력을 전달하는 구동수단;을 포함한다.
상기 제1개폐부재의 내측 변부에 회전축이 상하방향으로 연장되게 형성되고, 상기 제2개폐부재의 상단부 및 하단부 각각에 상기 회전축의 상부 및 하부가 각각 상대 회전 가능하게 삽입되는 링 형태의 상부 축연결부 및 하부 축연결부가 형성되며, 상기 회전축의 상단부와 상기 상부 축연결부는 상기 구동수단에 연결되어 회전력을 전달받는다.
상기 구동수단은, 모터 또는 사람에 의해 회전하는 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 회전하는 제1구동기어 및 제2구동기어와, 하단이 상기 상부 축연결부에 결합되어 상부 축연결부에 회전력을 전달하는 중공축 형태의 아우터스템과, 상기 아우터스템의 중공부를 관통하여 아우터스템에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며 하단부가 상기 회전축의 상단부에 결합되어 회전축에 회전력을 전달하는 이너스템과, 상기 이너스템에 결합된 제1종동기어와, 상기 제1구동기어와 제1종동기어 사이에서 제1구동기어 및 제1종동기어와 치합되는 전달기어와, 상기 아우터스템에 결합되며 상기 제2구동기어와 치합되는 제2종동기어를 포함할 수 있다. \
본 발명의 버터플라이형 게이트밸브는, 상기 제1개폐부재와 제2개폐부재의 전방면에 설치되어 유로 개방시 유체에 의해 탄력적으로 변형되면서 진동 및 캐비테이션을 방지하는 유연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 유연부재는 탄성 재질의 외피재와, 상기 외피재 내부에 채워지는 충전재를 포함할 수 있다.
상기 충전재는 분말로 된 것일 수 있다.
본 발명의 버터플라이형 게이트밸브는, 상기 제1개폐부재와 제2개폐부재의 적어도 어느 하나의 후방면에 설치되어 제1개폐부재와 제2개폐부재가 완전히 접혀지면서 서로 접촉할 때 충격을 흡수하는 완충부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 버터플라이형 게이트밸브는, 전방부와 후방부 각각에 유체가 유입되는 유입구와 유체가 배출되는 배출구가 각각 형성되어 있는 유로를 구비한 밸브몸체; 상기 밸브몸체의 유로 내부에 서로 반대 방향으로 회전하면서 접히거나 펼쳐지면서 유로를 개폐하는 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재 및 제2개폐부재; 상기 제1개폐부재의 내측 변부에 상하방향으로 연장되게 형성된 회전축과; 상기 제2개폐부재의 상단부 및 하단부 각각에 형성되며, 상기 회전축의 상부 및 하부가 각각 상대 회전 가능하게 삽입되는 링 형태의 상부 축연결부 및 하부 축연결부; 모터 또는 사람에 의해 회전하는 구동축과, 상기 구동축에 결합되어 회전하는 제1구동기어 및 제2구동기어와, 하단이 상기 상부 축연결부에 결합되어 상부 축연결부에 회전력을 전달하는 중공축 형태의 아우터스템과, 상기 아우터스템의 중공부를 관통하여 아우터스템에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며 하단부가 상기 회전축의 상단부에 결합되어 회전축에 회전력을 전달하는 이너스템과, 상기 이너스템에 결합된 제1종동기어와, 상기 제1구동기어와 제1종동기어 사이에서 제1구동기어 및 제1종동기어와 치합되는 전달기어와, 상기 아우터스템에 결합되며 상기 제2구동기어와 치합되는 제2종동기어를 포함하여, 상기 제1개폐부재 및 제2개폐부재에 회전력을 전달하는 구동수단;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재와 제2개폐부재가 동시에 서로 반대 방향으로 회전하면서 유로를 개폐하므로 개폐 시간을 대폭 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 제1개폐부재와 제2개폐부재가 유로 내에서만 회전 작동하므로 밸브의 전체 크기를 소형화할 수 있고, 구성 또한 단순화할 수 있는 이점도 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이형 게이트밸브의 횡단면도로, 도 1은 유로가 완전히 폐쇄된 상태이고, 도 2는 유로가 일정 정도 개방되고 있는 상태이며, 도 3은 유로가 완전히 개방된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이형 게이트밸브의 정면에서 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이형 게이트밸브를 구성하는 개폐부재를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 개폐부재의 정면에서 본 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시한 개폐부재의 후면에서 본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이형 게이트밸브를 구성하는 구동수단의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 구동수단의 종단면도이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 버터플라이형 게이트밸브에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이형 게이트밸브는 밸브몸체(10), 밸브몸체(10)의 유로(11)를 개폐하는 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22), 및 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)에 회전력을 전달하는 구동수단을 포함한다.
밸브몸체(10)는 전방부와 후방부 각각에 유체가 유입되는 유입구(11)와 유체가 배출되는 배출구(12)가 각각 형성되어 있는 원형 단면의 유로(11)를 구비하며, 유입구(12) 및 배출구(13)가 각각 배관에 연결된다.
제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)는 반원형 디스크 형태를 가지며, 밸브몸체(10)의 유로 내부에 서로 반대 방향으로 회전하면서 접히거나 펼쳐지면서 유로(11)를 개폐한다. 즉, 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)가 펼쳐졌을 때 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)는 유로(11)의 단면 형태 및 크기와 대응하는 원반 형태로 되어 유로(11)를 완전히 폐쇄하고, 접혀졌을 때 유로(11)를 개방하게 된다. 이 때, 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)의 회전 각도를 조정함으로써 유로(11)의 개도를 조정할 수 있다.
상기 제1개폐부재(21)의 내측 변부에는 회전축(23)이 상하방향으로 연장되게 형성되고, 상기 제2개폐부재(22)의 상단부 및 하단부 각각에는 상기 회전축(23)의 상부 및 하부가 각각 상대 회전 가능하게 삽입되는 링 형태의 상부 축연결부(24) 및 하부 축연결부(25)가 형성된다. 상기 회전축(23)의 상단부와 상기 상부 축연결부(24)는 구동수단에 연결되어 회전력을 전달받는다.
제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 가장자리에는 유로(11)의 내측면과 탄력적으로 밀착되면서 수밀 작용을 하는 고무 또는 실리콘 재질의 실링재(26)가 설치될 수 있다.
상기 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 전방면에는 유로 개방시 유체에 의해 탄력적으로 변형되면서 진동 및 캐비테이션을 방지하는 유연부재(30)가 설치된다. 상기 유연부재(30)는 고무나 실리콘과 같은 탄성 재질의 외피재(31)와, 상기 외피재(31) 내부에 채워지는 액상 또는 분말로 된 충전재(32)를 포함한다.
상기 외피재(31)는 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)가 회전하여 유로(11)가 개방될 때 유체가 부드럽게 흘러가면서 진동 및 캐비테이션 발생이 억제되도록 내측부가 경사지게 형성됨이 바람직하다. 또한 외피재(31) 내부에는 유체의 압력에 의해 변형되면서 에너지를 흡수하여 진동 및 캐비테이션 발생을 억제하는 충전재(32)가 채워질 수 있다. 상기 충전재(32)는 액상으로 이루어질 수도 있지만, 비중은 액상 충전재에 비하여 상대적으로 높고 밀도와 동탄성 계수는 상대적으로 낮은 분말로 된 것을 사용하는 것이 진동 및 캐비테이션 저감에 더 효과적이다.
또한 상기 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 완전히 접혀지면서 서로 접촉할 때 충격을 흡수하여 손상을 방지할 수 있도록 하기 위하여, 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 적어도 어느 하나의 후방면에 탄성 재질로 된 완충부재(27)가 설치될 수 있다.
상기 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)는 밸브몸체(10)의 외부에 설치되는 구동수단에 의해 회전력을 전달받는다.
이 실시예에서 상기 구동수단은, 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 일측에 회전 가능하게 설치되어 모터 또는 사람에 의해 회전하는 구동축(42)과, 상기 구동축(42)에 결합되어 회전하는 제1구동기어(43) 및 제2구동기어(44)와, 하단이 상기 상부 축연결부(24)에 결합되어 상부 축연결부(24)에 회전력을 전달하는 중공축 형태의 아우터스템(outer stem)(45)과, 상기 아우터스템(45)의 중공부를 관통하여 아우터스템(45)에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며 하단부가 상기 회전축(23)의 상단부에 결합되어 회전축(23)에 회전력을 전달하는 이너스템(inner stem)(46)과, 상기 이너스템(46)에 결합된 제1종동기어(47)와, 상기 제1구동기어(43)와 제1종동기어(47) 사이에서 제1구동기어(43) 및 제1종동기어(47)와 치합되는 전달기어(49)와, 상기 아우터스템(45)에 결합되며 상기 제2구동기어(44)와 치합되는 제2종동기어(48)를 포함한다.
따라서 모터 또는 사람에 의해 구동축(42)이 일방향으로 회전하게 되면, 구동축(42)에 결합되어 있는 제1구동기어(43) 및 제2구동기어(44)가 동일한 방향으로 회전하게 된다. 이 때 제1구동기어(43)의 회전력은 전달기어(49)를 통해서 제1종동기어(47)로 전달되어 이너스템(46)이 구동축(42)과 동일한 방향으로 회전하게 된다. 그리고 제2구동기어(44)의 회전력은 제2종동기어(48)로 바로 전달되어 아우터스템(45)이 구동축(42)과 반대방향으로 회전하게 된다. 따라서 이너스템(46)과 아우터스템(45)이 서로 반대방향으로 회전하게 된다.
이너스템(46)의 회전력은 회전축(23)으로 전달되어 제1개폐부재(21)를 회전시키고, 아우터스템(45)의 회전력은 상부 축연결부(24)로 전달되어 제2개폐부재(22)를 회전시킨다.
이와 같이 구동축(42)을 회전시키면, 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 서로 반대 방향으로 회전하여 유로(11)를 개폐하게 되며, 구동축(42)의 회전량을 조절함으로써 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 회전 각도의 조절이 가능하므로 개도의 조절을 통한 유량 조절이 가능하게 된다.
또한 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 180도로 펼쳐져 유로(11)를 폐쇄한 상태에서 구동수단을 작동시켜 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)를 회전시켜 유로(11)를 개방하게 되면, 유체가 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 전방면을 타고 넘어가면서 배출구(13) 쪽으로 유동하게 된다. 이 때 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 전방면에는 유연부재(30)가 설치되어 유체의 압력에 의해 변형되므로 유체가 부드럽게 진행할 수 있게 되고, 따라서 진동 및 캐비테이션 저감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 동시에 서로 반대 방향으로 회전하면서 유로(11)를 개폐하므로 개폐 시간을 대폭 단축시킬 수 있다. 또한 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 유로(11) 내에서만 회전 작동하므로 밸브의 전체 크기를 소형화할 수 있고, 구성 또한 단순화할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
10 : 밸브몸체 11 : 유로
12 : 유입구 13 : 배출구
21 : 제1개폐부재 22 : 제2개폐부재
23 : 회전축 24 : 상부 축연결부
25 : 하부 축연결부 26 : 실링재
27 : 완충부재 30 : 유연부재
31 : 외피재 32 : 충전재
41 : 하우징 42 : 구동축
43 : 제1구동기어 44 : 제2구동기어
45 : 아우터스템 46 : 이너스템
47 : 제1종동기어 48 : 제2종동기어
49 : 전달기어

Claims (10)

  1. 전방부와 후방부 각각에 유체가 유입되는 유입구(12)와 유체가 배출되는 배출구(13)가 각각 형성되어 있는 유로(11)를 구비한 밸브몸체(10);
    상기 밸브몸체(10)의 유로(11) 내부에 서로 반대 방향으로 회전하면서 접히거나 펼쳐지면서 유로(11)를 개폐하는 반원형 디스크 형태로 된 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22);
    상기 제1개폐부재(21) 및 제2개폐부재(22)에 회전력을 전달하는 구동수단; 및,
    상기 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 전방면에 설치되어 유로 개방시 유체에 의해 탄력적으로 변형되면서 진동 및 캐비테이션을 방지하는 유연부재(30);
    를 포함하고,
    상기 유연부재(30)는 탄성 재질의 외피재(31)와, 상기 외피재(31) 내부에 채워지는 충전재(32)를 포함하는 버터플라이형 게이트밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1개폐부재(21)의 내측 변부에 회전축(23)이 상하방향으로 연장되게 형성되고, 상기 제2개폐부재(22)의 상단부 및 하단부 각각에 상기 회전축(23)의 상부 및 하부가 각각 상대 회전 가능하게 삽입되는 링 형태의 상부 축연결부(24) 및 하부 축연결부(25)가 형성되며, 상기 회전축(23)의 상단부와 상기 상부 축연결부(24)는 상기 구동수단에 연결되어 회전력을 전달받는 버터플라이형 게이트밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동수단은, 모터 또는 사람에 의해 회전하는 구동축(42)과, 상기 구동축(42)에 결합되어 회전하는 제1구동기어(43) 및 제2구동기어(44)와, 하단이 상기 상부 축연결부(24)에 결합되어 상부 축연결부(24)에 회전력을 전달하는 중공축 형태의 아우터스템(45)과, 상기 아우터스템(45)의 중공부를 관통하여 아우터스템(45)에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며 하단부가 상기 회전축(23)의 상단부에 결합되어 회전축(23)에 회전력을 전달하는 이너스템(46)과, 상기 이너스템(46)에 결합된 제1종동기어(47)와, 상기 제1구동기어(43)와 제1종동기어(47) 사이에서 제1구동기어(43) 및 제1종동기어(47)와 치합되는 전달기어(49)와, 상기 아우터스템(45)에 결합되며 상기 제2구동기어(44)와 치합되는 제2종동기어(48)를 포함하는 버터플라이형 게이트밸브.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 충전재(32)는 분말로 된 버터플라이형 게이트밸브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)의 적어도 어느 하나의 후방면에 설치되어 제1개폐부재(21)와 제2개폐부재(22)가 완전히 접혀지면서 서로 접촉할 때 충격을 흡수하는 완충부재(27)를 더 포함하는 버터플라이형 게이트밸브.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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