KR102522246B1 - 편심형 버터플라이 밸브 - Google Patents

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타카시 나스
시노부 카미무라
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아사히 유키자이 가부시키가이샤
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Abstract

편심형 버터플라이 밸브(11)는, 유로 축선방향으로 연장되는 내부유로(13a)가 형성되어 있는 밸브본체(13)와, 밸브축을 통해 밸브본체에 유로 축선과 수직한 회동 축선 둘레로 회동 가능하게 지지되는 밸브체와, 내부유로의 내주에 설치되는 시트링(17)을 구비한다. 밸브축은, 제1 밸브축(31)과 제2 밸브축(33)에 의해 구성되어 있다. 밸브본체에는, 제1 밸브축을 삽통하는 관통 축구멍(39)과 제2 밸브축을 지지하는 바닥이 있는 축구멍이 형성되며, 밸브체에는, 감합 구멍(35)과 걸림홈(37)이 형성되어 있고, 제1 밸브축의 선단부에 설치된 감합부(31a)가 감합 구멍에 감합되며, 제2 밸브축의 선단부에 설치된 걸림부가 회동 축선과 수직인 방향으로 걸림홈에 삽입된다.

Description

편심형 버터플라이 밸브
본 발명은, 각종 산업에서의 유체 수송 배관라인에 사용되며, 밸브체를 회동(回動)시키는 것에 의해 유로(流路)의 개폐를 행하는 편심형 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
화학 공장, 반도체 제조 분야, 식품 분야, 바이오 분야 등의 각종 산업에서, 여러 가지 유체가 유통하는 유로의 개폐, 제어를 행하는 버터플라이 밸브가 사용되고 있다. 버터플라이 밸브에서는, 밸브본체 내에 형성된 관상(管狀)의 유로 내에, 밸브축에 의해 밸브본체에 회동 가능하게 지지된 원반(圓盤) 형상의 밸브체가 배치되어 있으며, 밸브축에 접속된 핸들이나 액츄에이터에 의해 밸브축을 회동시켜서 유로의 내주면(內周面)이나 밸브본체와 밸브체의 외주연부(外周緣部) 사이에 설치된 환상(環狀)의 시트부재에 대하여 밸브체의 외주연부를 접리(接籬)시키는 것에 의해, 유로의 개폐를 행한다.
버터플라이 밸브는, 상기한 바와 같은 구성으로 되어 있기 때문에, 밸브의 완전 개방시에도, 밸브체는, 그 주면(主面)(밸브 폐쇄시에 유로(流路) 축선(軸線)방향을 향하는 면)이 밸브본체의 유로의 중앙에 유로방향과 거의 평행하게 되도록 위치한다. 따라서, 밸브체는, 유로 면적을 감소시킴과 아울러 유체에의 저항이 되어, Cv값 등의 용량계수(容量係數)를 저하시키고 있다. 특히, 밸브체의 중심 축선으로부터 밸브체의 두께방향으로 회동 축선이 오프셋되도록 스템이 밸브체에 접속되어 있는 편심형(偏心型) 버터플라이 밸브에서는, 구성상, 밸브체가 두꺼워지기 때문에, 밸브체가 유로 면적의 감소나 유체 저항의 증가에 크게 영향을 미친다. 이러한 문제에의 대책 중 하나로서, 예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 밸브체의 주표면(主表面)에 회동 축선과 수직으로 직선상으로 연장되는 홈부를 설치하여 밸브체의 단면(斷面)을 거의 C자 형상으로 형성해서, 완전 개방시의 유로 면적을 증가시킴과 아울러, 유로 저항을 감소시키도록 한 버터플라이 밸브가 제안되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특개 평7-113472호 공보 특허문헌 2 : 일본 실개 소60-188272호 공보
상술한 바와 같이, 유로 면적의 증가나 유로 저항의 감소에는, 홈부를 설치하여 밸브체의 일부의 두께를 감소시키는 것이 유리하게 된다. 그러나 밸브체에 밸브축을 관통시켜 밸브체를 밸브본체에 지지하면, 밸브축이 노출되어 유체의 저항으로 된다. 또한, 밸브축이 노출되지 않도록 하면, 홈부를 깊게 할 수 없어, 개구 면적을 충분히 크게 할 수 없다. 따라서, 용량계수(容量係數)의 증대 효과가 작아져 버린다. 이 때문에, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재된 버터플라이 밸브처럼, 2개의 밸브축에 의해 밸브체를 밸브본체 내에 회동 가능하게 지지하도록 하는 구조가 채용되어 왔다.
상기 구조에서는, 조립을 고려하여, 밸브체의 상부 및 하부에 감합 구멍을 설치함과 아울러, 관통 축구멍을 밸브본체의 상부 및 하부에 설치하고, 상하의 관통 축구멍을 통해 밸브체의 감합 구멍에 밸브축을 감합 고정하여 밸브본체 내에 밸브체를 지지하도록 하며, 또한, 유로 내의 유체의 외부로의 누출을 방지하기 위해서, 밸브축의 외주면과 관통 축구멍의 내주면 사이에 환상(環狀) 고무 씰부재를 배치하는 방식이 채용되어 왔다. 그러나 이러한 방식은, 구조가 단순하고 저렴하게 제조가 가능한 한편, 상하의 관통 축구멍의 씰부를 통해 유로 내의 유체가 외부로 누출되는 사례가 발생하는 경우가 있어, 씰성능이 충분하다고는 말할 수 없었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래 기술에 존재하는 문제를 해결하여, 용량계수의 향상을 실현하게 하면서 유로 내 유체의 외부로의 누출을 억제하는 것을 가능하게 하는 편심형 버터플라이 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 감안하여, 본 발명은, 유로(流路) 축선(軸線)방향으로 연장되는 내부유로가 형성되어 있는 밸브본체와, 상기 내부유로 내에서 밸브축을 통해 상기 밸브본체에 상기 유로 축선과 수직한 회동(回動) 축선 둘레로 회동 가능하게 지지되는 원반(圓盤) 형상의 밸브체와, 상기 내부유로의 내주(內周)에 설치되는 시트링을 구비하며, 상기 시트링이 밸브 폐쇄시에 상기 밸브체의 외주연부(外周緣部)와의 사이에서 상기 내부유로를 씰링하는 씰면(面)을 형성하고, 상기 회동 축선이 상기 씰면으로부터 상기 유로 축선방향으로 편심(偏心)되어 위치하도록 되어 있는 편심형 버터플라이 밸브로서, 상기 밸브축이, 제1 밸브축과 제2 밸브축에 의해 구성되어 있고, 상기 밸브본체에, 외주면으로부터 상기 내부유로까지 관통하여 연장되고 또 제1 밸브축을 회동 가능하게 삽통(揷通)하는 관통 축구멍과, 제2 밸브축을 회동 가능하게 지지하는 바닥이 있는 축구멍이 형성되며, 상기 밸브체에서 상기 회동 축선 상의 대향하는 위치에, 각각, 감합(嵌合) 구멍과 걸림(係止)홈이 형성되고, 상기 관통 축구멍을 관통하여 연장되는 상기 제1 밸브축의 선단부에 설치된 감합부가 상기 감합 구멍에 감합되는 것에 의해 상기 제1 밸브축이 상기 밸브체와 회전 불능으로 연결됨과 함께, 상기 바닥이 있는 축구멍으로부터 돌출되는 제2 밸브축의 선단부에 설치된 걸림부가 상기 회동 축선과 수직인 방향으로 상기 걸림홈에 삽입되는 것에 의해 상기 제2 밸브축이 상기 밸브체와 회전 불능으로 연결되도록 되어 있는 편심형 버터플라이 밸브를 제공한다.
상기 편심형 버터플라이 밸브에서는, 2개의 밸브축에 의해 밸브체를 밸브본체에 회동 가능하게 지지하고, 밸브축이 밸브체를 관통해서 연장되어 있지 않으므로, 밸브체의 중앙부에 깊은 홈부를 형성할 수 있으며, 완전 개방시의 개구 면적을 증가시켜 용량계수를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 회동 축선과 수직인 방향으로 밸브체를 내부유로 내에 삽입하는 것에 의해, 바닥이 있는 축구멍에 제2 밸브축을 삽입한 상태에서 축구멍으로부터 돌출한 제2 밸브축의 걸림부를 밸브체의 걸림홈에 삽입하여, 제2 밸브축과 밸브체를 회전 불능으로 연결시킬 수 있다. 또한, 그 후, 관통 축구멍에 제1 밸브를 관통시켜서 제1 밸브축의 감합부를 밸브체의 감합 구멍에 감합시키는 것에 의해, 제1 밸브축과 밸브체를 회전 불능으로 연결할 수 있다. 이러한 구조에 의해, 밸브축을 밸브본체에 회동 가능하게 지지하기 위한 축구멍의 한쪽을 관통 축구멍으로 하지 않아도, 밸브체를 밸브본체의 내부유로 내에 회동 가능하게 지지하는 형태로 밸브체와 밸브본체를 조립하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 밸브본체에 형성되는 축구멍 중 한쪽을 관통 축구멍으로 할 필요가 없어진다. 이 결과, 유로 내의 유체가 외부로 누출될 수 있는 개소(箇所)를 삭감하여, 축구멍을 통한 유로 내 유체의 외부로의 누출을 억제할 수 있다.
상기 편심형 버터플라이 밸브의 일 실시형태에서는, 상기 걸림부가 상기 바닥이 있는 축구멍 내에 위치하는 상기 제2 밸브축의 축부(軸部)에 접속되고 또 상기 회동 축선과 수직인 방향으로 연장되는 레일 모양 부분이며, 상기 걸림홈이 상기 걸림부와 상보적(相補的) 형상을 가지고 있다. 이 경우, 상기 레일 모양 부분이, 상기 축부와의 접속 부분으로부터 선단을 향하여 넓어지는 쐐기 형상 단면(斷面)을 가지고 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 회동 축선이, 또한, 상기 내부유로의 중심으로부터 편심되어 위치하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관통 축구멍의 상기 내부유로로의 개구부(開口部)에 인접하여, 상기 관통 축구멍의 내주면(內周面)과 상기 제1 밸브축의 외주면(外周面)을 씰링하는 환상(環狀) 씰부재가 배치되어 있는 것이 바람직하며, 상기 제1 밸브축의 외부측의 단부(端部)에 플랜지부가 설치되어 있음과 아울러, 상기 관통 축구멍의 외주측 단부에 환상 오목부(凹部)가 형성되어 있고, 상기 환상 오목부와 상기 플랜지부 사이에 환상의 평면 씰부재가 협지(挾持)되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 편심형 버터플라이 밸브에 따르면, 밸브체에 홈부를 설치하는 것에 의해 완전 개방시의 개구 면적을 증가시켜 용량계수를 향상시킬 수 있다. 또한, 밸브본체에 설치하는 밸브 축구멍의 한쪽만을 관통 축구멍으로 하여 밸브체와 밸브본체의 조립이 가능하게 되므로, 유로 내의 유체가 외부로 누출될 수 있는 개소를 삭감하여, 축구멍을 통한 유로 내 유체의 외부로의 누출을 억제할 수 있다.
[도 1] 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 전체 구성을 나타내는 종단면도이다.
[도 2] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브를 우측에서 본 측면도이다.
[도 3] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브체의 사시도이다.
[도 4a] 도 3에 나타나 있는 밸브체를 도 1에서의 우측에서 본 평면도이다.
[도 4b] 도 4a에 나타나 있는 밸브체를 도 4a에서의 위쪽에서 본 상면도이다.
[도 4c] 도 4a에 나타나 있는 밸브체를 도 4a에서의 아래쪽에서 본 저면도이다.
[도 5] 도 4a의 선 IV-IV를 따라 위쪽에서 본 화살표 방향 단면도이다.
[도 6a] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브체를 축지(軸支)하는 하측의 제2 밸브축의 사시도이다.
[도 6b] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브체를 축지하는 하측의 제2 밸브축을 화살표 A 방향에서 본 측면도이다.
[도 7] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브체를 축지하는 상측의 제1 밸브축을 나타내는 버터플라이 밸브의 부분 종단면도이다.
[도 8a] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브본체와 밸브체의 조립 수순을 나타내고 있는 설명도이다.
[도 8b] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브본체와 밸브체의 조립 수순을 나타내고 있는 설명도이다.
[도 8c] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브본체와 밸브체의 조립 수순을 나타내고 있는 설명도이다.
[도 8d] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브본체와 밸브체의 조립 수순을 나타내고 있는 설명도이다.
[도 8e] 도 1에 나타나 있는 버터플라이 밸브의 밸브본체와 밸브체의 조립 수순을 나타내고 있는 설명도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브(11)의 실시형태를 설명한다.
최초로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브(11)의 전체 구성에 대해 설명한다.
버터플라이 밸브(11)는, 유로 축선방향으로 연장되는 내부유로(13a)가 형성되어 있는 중공 원통 모양의 밸브본체(13)와, 내부유로(13a) 내에 배치되고 밸브본체(13)에 회동 가능하게 축지되어 있는 개략 원반 형상의 밸브체(15)와, 내부유로(13a)의 내주에 설치되어 있는 환상의 시트링(17)과, 시트링(17)을 밸브본체(13)에 고정하기 위한 환상의 시트 누르개(19)를 구비하고 있으며, 밸브체(15)의 외주연부와 시트링(17) 상에 형성되는 밸브시트부(17a)를 접리(接離)시키는 것에 의해, 내부유로(13a)의 개폐를 행할 수 있도록 되어 있다.
밸브본체(13)의 내부유로(13a)의 유로 축선방향의 하류측 단부의 주연부(周緣部), 즉 밸브본체(13)의 유로 축선방향의 하류측의 측면에서의 내부유로(13a)의 외주부(外周部)에는, 환상(環狀)의 시트 누르개(19)의 외경(外徑)과 개략 동일 직경까지 지름방향으로 연장되는 환상 오목부(凹部)(21)가 형성되어 있으며, 이 환상 오목부(21)에 시트링(17) 및 시트 누르개(19)가 끼워진다(嵌合). 시트 누르개(19)는, 환상의 리테이너 본체(19a)와 환상의 리테이너 캡(19b)으로 이루어진다. 리테이너 본체(19a)에는, 단차부(段差部)(23)(도 7 참조)가 형성되어 있으며, 단차부(23)에는, 리테이너 캡(19b)과의 사이에 시트링(17)의 고정부(17b)를 배치하도록 리테이너 캡(19b)과 시트링(17)의 고정부(17b)가 수납(收納)된다. 이러한 구성에 의해, 리테이너 본체(19a)를 적당한 방법으로 환상 오목부(21)에 고정하고, 환상 오목부(21)의 유로 축선방향의 측면 상에 배치되는 리테이너 캡(19b)과 리테이너 본체(19a) 사이에 시트링(17)의 고정부(17b)를 협지(挾持)하는 것에 의해, 환상 오목부(21)에 시트링(17)을 고정할 수 있다.
또한, 리테이너 캡(19b)은, 그 내주연단(內周緣端)이 내부유로(13a) 내에 돌출되는 형태로 배치되는 것이 바람직하다.
리테이너 본체(19a)를 환상 오목부(21)에 고정하는 방법으로서는, 예를 들면, 일본 특개 평11-230372에 개시되어 있는 바와 같은 바이요네트(bayonet) 방식을 채용할 수 있다. 이 경우, 리테이너 본체(19a)의 밸브본체(13)측의 외주면에 지름방향으로 돌출되는 복수의 원호 모양 돌기부를 둘레방향으로 등간격으로 형성함과 아울러, 환상 오목부(21)의 외주부에 원호 모양 돌기부를 수용 가능하게 형성되는 원호 모양 절결부(切缺部)와, 원호 모양 절결부의 유로 축선방향 측면측으로부터 원호 모양 돌기부를 둘레방향으로 안내하는 형태로 연장되는 계합(係合, 결합)홈을 설치하고, 리테이너 본체(19a)의 원호 모양 돌기부를 환상 오목부(21)의 원호 모양 절결부에 끼워 맞춰 원호 모양 돌기부를 환상 오목부(21)의 유로 축선방향 측면에 맞닿게(當接) 한 상태에서, 리테이너 본체(19a)를 둘레방향으로 회동시켜, 원호 모양 돌기부를 계합홈을 따라 안내해서 원호 모양 돌기부와 계합홈을 계합시키는 것에 의해, 리테이너 본체(19a)를 환상 오목부(21)에 고정할 수 있다.
시트링(17)은, 탄성 재료로 형성되어 있으며, 밸브시트부(17a)와 고정부(17b)를 가지고 있다. 밸브시트부(17a)는, 고정부(17b)가 리테이너 본체(19a)와 리테이너 캡(19b) 사이에 협지(挾持)된 상태에서 시트링(17)이 환상 오목부(21)에 설치되었을 때에, 내부유로(13a) 내에 돌출되도록 형성되어 있다. 시트링(17)을 형성하는 적절한 탄성 재료로서는, 부틸고무(BR), 클로로프렌고무(CR), 에틸렌프로필렌디엔고무(EPDM), 불소고무(FRM) 등의 고무 탄성체, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소수지, PTFE 등의 불소수지 피복 고무 탄성체를 들 수 있다.
밸브체(15)는, 대향하는 2개의 주면(主面)(15a, 15b)과, 2개의 주면(15a, 15b) 사이를 접속하도록 환상으로 연장되는 외주연부(15c)를 가지고 있다. 밸브체(15)의 한쪽 주면(15a)에는, 도 3에 잘 나타나 있는 바와 같이, 회동 축선(R)과 교차하는 방향(바람직하게 직교하는 방향)으로 관통하여 연장되는 홈부(25)가 설치되어 있다. 홈부(25)의 양측벽(25a, 25b)은, 도 2나 도 4a에 나타나 있는 바와 같이, 회동 축선(R)을 향해 서로를 향하여 볼록 형상(凸狀)으로 연장되는 볼록 형상 만곡면이 되도록 형성되어 있다. 또한, 밸브체(15)의 한쪽 주면(15a)에 상술한 바와 같은 홈부(25)가 형성되는 것에 의해, 홈부(25)를 사이에 두고 회동 축선(R)방향의 양측에는, 외연잔류부(外緣殘留部)(27)(27a, 27b)가 형성된다. 외연잔류부(27)는, 도 4b 및 도 4c에 나타나 있는 바와 같이, 회동 축선(R)으로부터 멀어지는 방향으로 볼록 형상으로 연장되는 볼록 형상 만곡면을 가지고 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 홈부(25)를 설치하는 것에 의해, 밸브체(15)를 완전 개방 상태까지 회동했을 때에, 홈부(25)만큼, 내부유로(13a) 내의 개구 면적이 증가하고, 용량계수 Cv가 증가한다. 또한, 본 발명자는, 홈부(25)의 양측벽(25a, 25b)을 회동 축선(R)을 향해 서로 볼록 형상으로 연장되는 볼록 형상 만곡면으로 형성하여 스로틀부(部)처럼 하는 것이나, 홈부(25)의 양측에 형성되는 외연잔류부(27a, 27b)가 회동 축선(R)으로부터 멀어지는 방향으로 볼록 형상으로 연장되는 볼록 형상 만곡면을 가지도록 형성하는 것에 의해, 소용돌이의 발생이 억제되어, 압력 손실을 저감시키는 것을 찾아냈다. 이에 의해, 용량계수 Cv의 향상 효과를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 밸브체(15)의 다른쪽 주면(15b)의 중앙부에는, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 구면(球面) 모양의 오목부(이하, 「딤플」이라고도 기재한다.)(29)가 형성되어 있다. 이러한 구면 모양의 오목부(29)를 설치하는 것에 의해, 마찬가지로, 소용돌이의 발생이 억제되어, 압력 손실의 저감에 의한 용량계수의 향상 효과를 얻을 수 있다.
밸브체(15)의 외주연부(15c)에는, 밸브체 밸브시트면(15d)이 형성되어 있으며, 회동 축선(R) 둘레로 밸브체(15)를 회동시켜 밸브체 밸브시트면(15d)을 시트링(17)의 밸브시트부(17a)에 압접(壓接)시키는 것에 의해, 밸브체 밸브시트면(15d)과 밸브시트부(17a) 사이를 씰링하는 씰면(面)을 형성하여, 내부유로(13a)를 폐쇄해서 밸브 폐쇄 상태로 하게 하도록 되어 있다. 밸브체 밸브시트면(15d)은, 구면의 일부와 같은 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.
도시되어 있는 실시형태의 버터플라이 밸브(11)에서는, 밸브체(15)는, 제1 밸브축(31)과 제2 밸브축(33)에 의해 밸브본체(13)에 회동 가능하게 지지되어 있으며, 밸브체(15)의 회동 축선(R)방향의 대향하는 위치에는, 제1 밸브축(31)과 연결하기 위한 감합(嵌合, 끼워 맞춤) 구멍(35)과 제2 밸브축(33)과 연결하기 위한 걸림(係止)홈(37)이 설치되어 있다.
제1 밸브축(31)은, 회동 축선(R)을 따라 연장되는 형태로 밸브본체(13)에 형성된 제1 축구멍(39)에 회동 가능하게 삽통(揷通, 삽입통과)되어 지지되어 있으며, 제2 밸브축(33)은, 회동 축선(R)을 따라 내부유로(13a)를 통해서 제1 축구멍(39)과 대향하여 형성된 제2 축구멍(41)에 삽입되어, 회동 가능하게 지지되어 있다.
밸브체(15)를 하나의 밸브축에 의해 밸브본체(13)에 지지할 경우, 밸브축이 밸브체(15)를 관통해 있을 필요가 있다. 따라서, 개구 면적을 크게 하기 위해, 깊은 홈부(25)를 설치하면, 특히 편심형 버터플라이 밸브에서는, 밸브축이 외부로 노출되어 버리기 쉬워져, 밸브축이 내부유로를 가로막는 모양이 된다. 이 결과, 홈부(25)에 의한 개구 면적의 증가 효과가 얻어지지 않게 된다. 이에 대해, 버터플라이 밸브(11)에서는, 제1 밸브축(31)과 제2 밸브축(33)과의 2개의 밸브축에 의해 밸브체(15)를 밸브본체(13)에 회동 가능하게 지지하고 있으므로, 깊은 홈부(25)를 설치해도, 제1 밸브축(31) 및 제2 밸브축(33)이 내부유로(13a)에 노출되지 않도록 할 수 있다. 이 결과, 홈부(25)에 의한 개구 면적의 증가 효과를 얻기 쉬워진다.
제1 축구멍(39)은 외부로부터 회동 축선(R)방향으로 밸브본체(13)를 내부유로(13a)까지 관통하여 연장되는 관통 축구멍이며, 양단부가 제1 축구멍(39)으로부터 돌출되도록 제1 밸브축(31)이 제1 축구멍(39)에 회동 가능하게 삽통되어 있다. 외부로 돌출되는 제1 밸브축(31)의 일단부(도 1에서의 상단부)에는, 밸브체(15)의 조작이나 구동을 위해, 도시되어 있지 않은 핸들이나 구동부를 설치할 수 있도록 되어 있다. 또한, 내부유로(13a)로 돌출되는 제1 밸브축(31)의 타단부(도 1에서의 하단부)에는, 감합 구멍(35)과 상보적(相補的) 형상의 감합부(31a)가 형성되어 있으며, 밸브체(15)의 감합 구멍(35)과 감합부(31a)가 회동 축선(R) 둘레로 회동 불능으로 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 예를 들면, 밸브체(15)의 감합 구멍(35)과 제1 밸브축(31)의 감합부(31a)를 다각 형상을 가지도록 형성하는 것에 의해, 감합 구멍(35)과 감합부(31a)를 회동 불능으로 연결할 수 있다.
한편, 제2 축구멍(41)은 밸브본체(13)의 내부유로(13a)로부터 회동 축선(R)방향으로 연장되는 바닥이 있는 축구멍(즉 관통되어 있지 않은 축구멍)으로 되어 있으며, 한쪽 단부가 제2 축구멍(41)으로부터 돌출되도록 제2 밸브축(33)이 제2 축구멍(41)에 삽입되어, 회동 가능하게 지지되어 있다. 제2 밸브축(33)은, 제2 축구멍(41) 내에 회동 가능하게 지지되는 축부(軸部)(33a)와 제2 축구멍(41)으로부터 돌출되도록 축부(33a)에 접속되어 형성되어 있는 걸림부(係止部)(33b)를 포함하고 있으며, 걸림부(33b)가 걸림홈(37)에 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 상세하게는, 걸림부(33b)는, 도 6a 및 도 6b에 나타나 있는 바와 같이, 회동 축선(R)과 수직인 방향으로 연장되는 레일 모양 부분으로 형성되며, 레일 모양 부분의 일단(一端)이 축부(33a)의 외주면으로부터 회동 축선(R)과 수직인 방향으로 돌출되어 연장되어 있으며, 제2 밸브축(33)은 개략 L자 형상을 가지고 있다. 또한, 밸브체(15)의 걸림홈(37)은, 도 4a에 나타나 있는 바와 같이, 레일 모양 부분과 상보 형상이 되도록 형성되어 있으며, 밸브체(15)와 제2 밸브축(33)은, 회동 축선(R)과 수직인 방향으로 밸브체(15)의 걸림홈(37)에 레일 모양 부분인 걸림부(33b)를 삽입하는 것에 의해, 회동 축선(R) 둘레로 회동 불능으로 연결되도록 되어 있다. 레일 모양 부분인 걸림부(33b)는, 축부(33a)와의 접속부인 근원(根元)으로부터 선단을 향해 넓어지는 쐐기 형상 단면(斷面)을 가지고 있는 것이 바람직하다. 이러한 쐐기 형상을 가지고 있는 것에 의해, 제2 밸브축(33)으로부터의 회동 축선(R)방향으로의 밸브체(15)의 빠짐을 방지할 수 있다. 그러나 걸림부(33b)의 단면 형상은, 밸브체(15)와 제2 밸브축(33)을 회동 불능으로 연결할 수 있도록 되어 있으면 한정되는 것은 아니고, 다각 형상, 원 형상, 타원 형상 등으로 해도 된다.
이와 같이, 제2 밸브축(33)을 회동 가능하게 지지하는 제2 축구멍(41)이 밸브본체(13)를 관통하지 않는 바닥이 있는 축구멍으로 되어 있는 것에 의해, 내부유로(13a)로부터 외부까지 관통하는 구멍이 삭감되어, 내부유로(13a)의 밀봉성이 향상되고, 내부유로(13a) 내의 유체가 외부로 유출되는 가능성을 저감시킬 수 있다.
또한, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 내부유로(13a) 내의 유체가 바닥이 있는 구멍인 감합 구멍(35)이나 제2 축구멍(41) 내로 침입하는 것을 방지하기 위해, 제1 밸브축(31)이나 제2 밸브축(33)의 축부(33a)의 외주면에는, 감합 구멍(35)의 내주면의 내부유로(13a)로의 개구부(開口部) 부근이나 제2 축구멍(41)의 내주면의 내부유로(13a)로의 개구부 부근에 상대(相對)하는 위치에 설치된 환상 홈에 환상 씰부재(43, 45)가 배치되고, 감합 구멍(35)의 내주면과 제1 밸브축(31)의 외주면 사이 및 제2 축구멍(41)의 내주면과 제2 밸브축(33)의 축부(33a)의 외주면 사이를 씰링하도록 되어 있다. 또한, 내부유로(13a) 내의 유체가 관통 축구멍인 제1 축구멍(39)을 통해서 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, 제1 밸브축(31)의 외주면에는, 제1 축구멍(39)의 내부유로(13a)로의 개구부 부근에 상대하는 위치를 포함한 복수의 위치(도시되어 있는 실시형태에서는 3개소(箇所))에 설치된 환상 홈에, 고무 탄성 재료로 이루어지는 O링 등의 환상 씰부재(47a, 47b, 47c)가 배치되어, 제1 축구멍(39)의 내주면과 제1 밸브축(31)의 외주면 사이를 씰링하도록 되어 있다. 또한, 도 7에 상세히 나타나 있는 바와 같이, 제1 밸브축(31)의 감합부(31a)와 반대측의 단부 부근에 플랜지부(31b)가 설치되어 있음과 아울러, 밸브본체(13)의 제1 축구멍(39)의 외부로의 개구부 주위에 플랜지부(31b)를 수용하기 위한 환상 오목부(13b)가 설치되며, 환상 오목부(13b)에서 플랜지부(31b)와 대향하는 면(이하, 저면(底面)이라고 기재한다.)에 설치한 환상 홈에, 고무 탄성 재료로 이루어지는 환상의 평면 씰부재(47d)가 감합되어 있다. 이렇게 배치된 씰부재(47d)에 의해, 플랜지부(31b)와 환상 오목부(13b)의 저면 사이를 씰링하여, 만일, 내부유로(13a) 내의 유체가 제1 축구멍(39) 내에 침입해도, 제1 축구멍(39)으로부터 외부로 누출되지 않도록 되어 있다. 이러한 씰 구조는, 내부유로(13a)를 유해한 유체가 유통되는 경우에 특히 유효하다. 또한, 평면 씰부재(47d)는, 플랜지부(31b)와 환상 오목부(13b)의 저면과의 사이에서의 가압 변형에 더하여, 제1 축구멍(39)의 내주면과 제1 밸브축(31)의 외주면 사이를 통해서 유체가 누출되고 있으면 유체압으로 변형되어 플랜지부(31b)와 환상 오목부(13b)의 저면에 더 밀어 붙여지므로, 씰성이 더 높아져, 유체의 누출을 방지할 수 있다는 효과도 나타낸다.
도시되어 있는 실시형태의 버터플라이 밸브(11)는, 이중 편심 구조를 가지는 이중 편심형 버터플라이 밸브로 되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 이중 편심형의 버터플라이 밸브(11)에서는, 밸브 폐쇄시에 밸브체(15)의 밸브체 밸브시트면(15d)과 시트링(17)의 밸브시트부(17a) 사이에 형성되는 씰면(面)의 유로 축선방향의 중심이 밸브체(15)의 회동 축선(R)으로부터 유로 축선방향으로 편심되어 위치하도록, 시트링(17)의 밸브시트부(17a), 밸브체 밸브시트면(15d), 제1 밸브축(31) 및 제2 밸브축(33)이 설치되어 있다. 또한, 도 2에 상세히 나타나 있는 바와 같이, 밸브체(15)의 회동 축선(R)이 내부유로(13a)의 횡단면의 중심을 통과하도록 회동 축선(R)과 평행하게 연장되는 중심 축선(O)으로부터 동일 횡단면 내에서 거리 d만큼 이간(離間)해서 위치하도록 밸브체(15)에 제1 밸브축(31) 및 제2 밸브축(33)이 접속되어 있다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 밸브의 개폐시에, 편심에 의한 캠 작용에 의해 밸브체(15)가 근소한 회전 각도로 시트링(17)으로부터 이탈하기 때문에, 시트링(17)과 밸브체(15)의 마찰이 적고, 시트링(17)의 마모를 감소시킴과 아울러, 조작 토크를 저감시키는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 바와 같이, 이중 편심형 버터플라이 밸브(11)는, 회동 축선(R)이 내부유로(13a)의 중심 축선(O)으로부터 편심되어 위치하도록 구성되어 있으므로, 밸브체(15)의 회동 축선(R)방향의 최대 폭은, 회동 축선(R)을 사이에 두고 반경방향의 한쪽측과 다른쪽측에서 상이하다. 이 사실을 이용하여, 도시되어 있는 실시형태의 이중 편심형 버터플라이 밸브(11)에서는, 내주연단(內周緣端)이 내부유로(13a) 내로 돌출되도록 리테이너 캡(19b)을 배치하고 있다. 이에 의해, 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 밸브체(15)를 회동시킬 때에, 회동 축선(R) 둘레의 한쪽 방향으로의 회동에서는 외주연부(15c)가 리테이너 캡(19b)과 간섭하지 않고 밸브체(15)가 회동할 수 있고 또 회동 축선(R) 둘레의 다른쪽 방향으로의 회동에서는 외주연부(15c)가 리테이너 캡(19b)과 간섭하여 밸브체(15)가 회동할 수 없게 되도록, 리테이너 캡(19b)의 내부유로(13a)로의 돌출량을 설정함으로써, 완전 폐쇄 상태로부터의 밸브체(15)의 회동방향을 규제하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한, 밸브본체(13), 밸브체(15), 시트 누르개(19), 제1 밸브축(31), 제2 밸브축(33)은, 용도에 따라, 금속 재료, 수지 재료, 수지 재료로 피복된 금속 재료, 사출 성형법으로 인서트 성형된 금속 재료 등으로 형성할 수 있다.
다음으로, 도 8a 내지 도 8e를 참조하여, 버터플라이 밸브(11)의 조립 방법에 대해 설명한다.
최초로, 도 8a에 나타나 있는 바와 같이, 밸브본체(13)의 제2 축구멍(41)에 제2 밸브축(33)의 축부(33a)를 회동 가능하게 삽입한다. 이때, 제2 밸브축(33)의 걸림부(33b)의 레일 모양 부분이 유로 축선방향으로 연장되고 또 축부(33a)의 둘레면(周面)으로부터 회동 축선(R)과 수직인 방향으로 돌출되는 측이 시트링(17)의 장착측(환상 오목부(21)측)으로 향하도록, 제2 밸브축(33)이 배치된다.
다음으로, 도 8b에 나타나 있는 바와 같이, 환상 오목부(21)와 유로 축선방향의 반대측으로부터, 밸브체(15)의 걸림홈(37)을 밸브본체(13)측으로 향한 상태에서 유로 축선방향으로 밸브체(15)를 밸브본체(13)의 내부유로(13a) 내로 삽입하는 것에 의해, 제2 밸브축(33)의 걸림부(33b)와 밸브체(15)의 걸림홈(37)을 끼워 맞춰서, 걸림부(33b)가 걸림홈(37)의 단부에 도달할 때까지 걸림부(33b)를 걸림홈(37) 내에 수용시킨다. 또한, 도 8c에 나타나 있는 바와 같이, 제1 축구멍(39)에 제1 밸브축(31)을 삽입하는 것에 의해, 제1 밸브축(31)의 감합부(31a)를 회전 불능으로 밸브체(15)의 감합 구멍(35)에 끼워 맞춘다. 이에 의해, 밸브체(15)가 회동 축선(R) 둘레로 회동 가능하게 밸브본체(13)의 내부유로(13a) 내에 지지된다.
상술한 방향으로 제2 밸브축(33)을 배치한 상태에서 밸브체(15)를 내부유로(13a) 내에 삽입함으로써, 제2 밸브축(33)에 가까운 측으로부터 밸브체(15)를 삽입하는 것이 가능해져, 작업이 하기 쉬워진다.
다음으로, 도 8d에 나타나 있는 바와 같이, 내부유로(13a) 내에서 밸브체(15)를 회동 축선(R) 둘레로 180°만큼 회전시켜, 도 8e에 나타나 있는 바와 같이, 밸브체(15)의 밸브체 밸브시트면(15d)을, 시트링(17)이 장착되는 측 즉 환상 오목부(21)측을 향해, 배치시킨다. 그 후, 환상 오목부(21)에 시트 누르개(19)에 의해 시트링(17)이 장착되어, 버터플라이 밸브(11)의 조립이 완료된다.
이와 같이, 버터플라이 밸브(11)에서는, 관통해 있지 않은 제2 축구멍(41)에 제2 밸브축(33)을 회동 가능하게 지지한 상태로 내부유로(13a) 내에 유로 축선방향으로 밸브체(15)를 삽입하는 것에 의해, 제2 밸브축(33)의 걸림부(33b)와 밸브체(15)의 걸림홈(37)을 끼워 맞춰, 제2 밸브축(33)과 밸브체(15)를 연결하게 하도록 하고 있다. 따라서, 밸브본체(13)에 대한 밸브체(15)의 조립이 용이하게 이루어짐으로써, 버터플라이 밸브의 조립 방법이 간편해지고, 조립 비용의 삭감 효과가 얻어진다. 또한, 제2 축구멍(41)이 관통 축구멍은 아니므로, 제2 축구멍(41)을 통한 내부유로(13a) 내의 유체의 외부로의 누출이 없어져, 내부유로(13a)의 밀봉성이 향상된다.
이상, 도시되어 있는 실시형태를 참조하여, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브(11)를 설명했지만, 본 발명은 도시되어 있는 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 이중 편심형의 버터플라이 밸브(11)에 본 발명이 적용된 실시형태에 근거하여 본 발명을 설명하고 있지만, 본 발명의 적용은 이중 편심형의 버터플라이 밸브에 한정되는 것이 아니라, 일중(一重) 편심형이나 다중(多重) 편심형의 버터플라이 밸브에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
11 버터플라이 밸브
13 밸브본체
13a 내부유로
15 밸브체
15c 외주연부(外周緣部)
15d 밸브체 밸브시트면
17 시트링
17a 밸브시트부
31 제1 밸브축
31a 감합부
33 제2 밸브축
33a 축부
33b 걸림부
35 감합 구멍
37 걸림홈
39 제1 축구멍
41 제2 축구멍
47a, 47b, 47c 환상 씰부재
47d 평면 씰부재

Claims (8)

  1. 유로(流路) 축선(軸線)방향으로 연장되는 내부유로가 형성되어 있는 밸브본체와, 상기 내부유로 내에서 밸브축을 통해 상기 밸브본체에 상기 유로 축선과 수직한 회동(回動) 축선 둘레로 회동 가능하게 지지되는 원반(圓盤) 형상의 밸브체와, 상기 내부유로의 내주(內周)에 설치되는 시트링을 구비하며, 상기 시트링이 밸브 폐쇄시에 상기 밸브체의 외주연부(外周緣部)와의 사이에서 상기 내부유로를 씰링하는 씰면(面)을 형성하고, 상기 회동 축선이 상기 씰면으로부터 상기 유로 축선방향으로 편심(偏心)되어 위치하도록 되어 있는 편심형 버터플라이 밸브로서,
    상기 밸브축이, 제1 밸브축과 제2 밸브축에 의해 구성되어 있고, 상기 밸브본체에, 외주면으로부터 상기 내부유로까지 관통하여 연장되고 또 제1 밸브축을 회동 가능하게 삽통(揷通)하는 관통 축구멍과, 제2 밸브축을 회동 가능하게 지지하는 바닥이 있는 축구멍이 형성되며, 상기 밸브체에서 상기 회동 축선 상의 대향하는 위치에, 각각, 감합(嵌合) 구멍과 걸림(係止)홈이 형성되고, 상기 관통 축구멍을 관통하여 연장되는 상기 제1 밸브축의 선단부에 설치된 감합부가 상기 감합 구멍에 감합되는 것에 의해 상기 제1 밸브축이 상기 밸브체와 회전 불능으로 연결됨과 함께, 상기 바닥이 있는 축구멍으로부터 돌출되는 제2 밸브축의 선단부에 설치된 걸림부가 상기 회동 축선과 수직인 방향으로 상기 걸림홈에 삽입되는 것에 의해 상기 제2 밸브축이 상기 밸브체와 회전 불능으로 연결되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 편심형 버터플라이 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 걸림부가 상기 바닥이 있는 축구멍 내에 위치하는 상기 제2 밸브축의 축부(軸部)에 접속되고 또 상기 회동 축선과 수직인 방향으로 연장되는 레일 모양 부분이며, 상기 걸림홈이 상기 걸림부와 상보적 형상을 가지고 있는, 편심형 버터플라이 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 레일 모양 부분이, 상기 축부와의 접속 부분으로부터 선단을 향하여 넓어지는 쐐기 형상 단면(斷面)을 가지고 있는, 편심형 버터플라이 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회동 축선이, 또한, 상기 내부유로의 중심으로부터 편심되어 위치하는, 편심형 버터플라이 밸브.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 회동 축선이, 또한, 상기 내부유로의 중심으로부터 편심되어 위치하는, 편심형 버터플라이 밸브.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 회동 축선이, 또한, 상기 내부유로의 중심으로부터 편심되어 위치하는, 편심형 버터플라이 밸브.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 축구멍의 상기 내부유로로의 개구부에 인접하여, 상기 관통 축구멍의 내주면과 상기 제1 밸브축의 외주면을 씰링하는 환상(環狀) 씰부재가 배치되어 있는, 편심형 버터플라이 밸브.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 밸브축의 외부측 단부(端部)에 플랜지부가 설치되어 있음과 함께, 상기 관통 축구멍의 외주측 단부에 환상 오목부가 형성되어 있고, 상기 환상 오목부와 상기 플랜지부 사이에 환상의 평면 씰부재가 협지(挾持)되어 있는, 편심형 버터플라이 밸브.
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