KR20010044715A - 버터플라이밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속시트와 밸브디스크간의 실링구조를 개선하여 밸브디스크가 금속시트에 제로(zero) 접점을 찾아 밀착되도록 하여 고온,고압에서의 실링성 및 내구성을 월등히 향상시킨 버터플라이밸브에 관한 것으로, 금속시트와 밸브디스크간의 접합부에 형성되는 접합면을 기하학적으로 구성하여 탄성과 마찰 요소를 사용하지 않으면서 실링효과를 얻을 수 있도록 구성되어 있다.

Description

버터플라이밸브{Butterfly valve}

본 발명은 버터플라이밸브에 관한 것으로, 특히 금속시트와 밸브디스크간의 실링구조를 개선하여 밸브디스크가 금속시트에 제로(zero) 접점을 찾아 밀착되고, 이 제로 접점상태로부터 이탈되도록 하여 고온,고압에서의 실링성 및 내구성을 월등히 향상시킨 버터플라이밸브에 관한 것이다.

종래, 버터플라이밸브의 실링구조에 대한 기술의 다양한 예가 도 1,2,3에 도시되어 있다.

도 1은, 밸브몸체(1)측에 인서트링(insert ring)(4)으로 박판형의 금속시트(2)가 고정 설치된 실링구조로서, 금속시트(2)의 내측이 밸브디스크(3)의 외측에 탄성력으로 접하도록 설치된다. 따라서 밸브의 폐쇄 동작시 밸브디스크(3)가 회전하면 금속시트(2)의 탄성력으로 금속시트(2)의 내측으로 밀착되어 들어가 실링하는 구조이다.

도 2는, 밸브몸체(11)와 시트리테이너(seat retainer)(15)와의 사이에 원형의 시트링(16)을 설치하고, 이 시트링(16)의 탄성을 이용하고, 밸브 폐쇄시 밸브디스크(13)가 시트링(16)에 탄성력으로 접하여 실링하는 구조이다.

도 3은, 여러개의 랭글링(21)을 리테이너(22)와 밸브디스크(23)와의 사이에 설치하고, 이중 하나의 앵글링(21)이 몸체(24)측 시트(25)에 밀착되는 방식을 채택하고 있다.

그런데, 종래 도 1 내지 도 3의 버터플라이 밸브의 실링방식은 모두 장기간 고온, 고압에 사용하는데 있어서 각기 단점을 가지고 있다.

도 1과 도 2의 경우, 박판형의 금속시트(2)와 시트링(16)이 가지고 있는 고유한 금속자체의 탄성을 이용하므로서, 필연적으로 밸브디스크(3,13)에 접촉시 발생되는 마찰에 따른 마모로 인해 장시간 사용시 실링능력이 저하된다. 즉, 탄성과 마찰 요소가 병존하여 개폐실링이 이루지므로 어느 하나의 탄성 또는 마찰요소가 저하되면 제기능의 실링을 발휘할 수 없다. 따라서 금속시트로서는 부적합하다.

특히 도 2의 경우, 볼(12), 세트스크류(14), 플레이트스프링(17), 백업스프링(18) 등의 부품이 많이 추가되어 조립공수 및 제작비용이 상승한다.

도 3의 경우, 마모에 대한 어느 정도의 내구성을 갖는데 반해 앵글링(21)의 제작과정이 복잡하고, 완벽한 실링을 신뢰하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속의 탄성을 전혀 이용하지 않고, 또 밸브디스크와 금속시트가 마찰하지 않으면서 이들이 제로 접점을 찾아 실링이 완벽하게 이루어지도록 한 버터플라이밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 밸브디스크가 밸브내의 고온,고압의 분위기에서 팽창을 흡수하여 밸브디스크와 금속시트간의 접합부가 물리적으로 달라붙는 것을 방지함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

밸브디스크에 편심되게 설치된 회전축을 조작하여 밸브몸체의 유체통로를 개폐 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서,

상기 밸브몸체의 유체통로측에 밸브디스크와의 실링을 위한 금속시트를 설치하되, 상기 금속시트의 내주면은 상기 회전축의 중심(O)을 기준으로 단반경영역측에 선분OA'와 선분OC의 원호 반경이 같고, 장반경영역측의 선분OD와 선분OF'의 원호 반경을 같게 하여 선분A'C와 선분DF'가 원주상으로 적분 형성되고;

상기 밸브디스크의 외주면은 상기 선분A'C의 중앙을 접점B로 하는 선분BC와, 선분DF'의 중앙을 접점E로 하는 선분DE가 원주상으로 적분 형성됨과 동시에 밸브디스크의 열림시 금속시트에서의 이탈을 가능하도록 금속시트의 접점B와 접점E보다 원호반경이 작은 끝점 A와F를 각기 갖는 이탈절취면을 두고, 밸브디스크측 선분BC와 선분DE가 각기 동시에 금속시트에 제로 접점하며 수밀이 형성되고, 동시에 밸브디스크의 이탈이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 상기 밸브디스크의 어느 일측면 또는 양측면에는, 유체의 고온,고압으로 인해 접합부가 열접합되는 것을 방지하기 위한 열접합방지홈이 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1 내지 도 3은 종래 버터플라이 밸브의 다양한 실링구조를 설명하기 위한 실링요부 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 버터플라이밸브의 사시도.

도 5는 도 4에서 밸브디스크가 닫아진 상태에서의 A-A선 단면도.

도 6은 도 4에서 밸브디스크와 금속시트간의 접합부에서의 밸브디스크의 원호궤적을 설명하기 위한 도면.

도 7은 본 발명에 적용되는 밸드디스크의 배면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

120 : 밸브몸체 124 : 회전축

126 : 밸브디스크 126a : 변형방지홈

127a,127b : 접합면 127e,127f : 이탈절취면

130 : 금속시트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 버터플라이밸브의 사시도이고, 도 5는 도 4에서 밸브디스크가 닫아진 상태에서의 A-A선 단면도이고, 도 6은 도 4에서 밸브디스크와 금속시트간의 접합부에서의 밸브디스크의 궤적을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 적용되는 밸드디스크의 배면도이다.

본 발명은, 도 4,5와 같이 밸브몸체(120)와, 이 밸브몸체(120)내의 유체통로 (123)에 대해 수직으로 설치됨과 동시에 유체통로(123)의 중심선(X)상에 대해 소정량 편심되게 설치된 회전축(124)과, 이 회전축(124)에 연결되어 유체통로(123)를 개폐하는 밸브디스크(126)를 포함한다.

상기 밸브몸체(120)의 내주면에는, 상기 밸브디스크(126)가 회전축(124)을 중심으로 회전운동 개폐될때 밸브디스크(126)의 외주면과 제로 접점으로 면접촉하는 금속시트(130)가 설치되어 있다.

상기 밸브디스크(126)가 닫힌 상태에서는, 밸브디스크(126)의 외주면과 금속시트(130)의 내주면이 접하는 접합부에 도 6과 같이 상기 회전축(124)의 중심(O)으로 각기 단반경영역측 직선 선분BC와 장반경영역측 직선 선분DE가 원주상에 적분되어 공유접합면(127a,127b)이 형성된다. (여기서 단반경영역은 도 7에서 편심된 회전축(Y)을 기준으로 우측 원둘레 부분이고, 장반경영역은 좌측 원둘레 부분이다.)

상기 금속시트(130)의 내주면은 상기 회전축(124)의 중심(O)을 기준으로 단반경영역측에 선분OA'와 선분OC의 원호 반경이 같고, 장반경영역측의 선분OD와 선분OF'의 원호 반경을 같게 하여 선분A'C와 선분DF'가 원주상으로 적분 형성된 것이다.

그리고 상기 A'점과 D점은 중심선(X)에서 각기 동일한 d/2의 거리값을 갖는다. 이때 d는 금속시트(130)의 내주면 최대 직경값이다.

상기 밸브디스크(126)의 외주면은 상기 선분A'C의 중앙을 접점B로 하는 직선 선분BC와, 선분DF'의 중앙을 접점E로 하는 직선 선분DE를 원주상으로 적분 형성하되, 밸브디스크(126)의 열림시 금속시트(130)에서의 이탈을 가능하도록 금속시트 (130)의 접점B와 접점E보다 원호반경이 작은 접점A과 접점F를 갖는 이탈절취면 (126e,126f)을 두고, 밸브디스크(126)측 선분BC와 선분DE가 각기 동시에 금속시트 (130)에 제로 접점하며 밸브디스크(126)의 이탈이 가능하도록 구성한 것이다.

본 발명은 도 5,6에서 밸브디스크(126)를 열기 위해 회전축(24)을 반시계방향으로 회전시키면, 선분BC와 선분DE가 회전축(124)의 중심(O)을 중심으로 금속시트(130)와의 제로 접점에서 이탈한다.

이때, 밸브디스크(126)의 한쪽 이탈절취면(126e)의 A점이 그리는 회전반경 (R_A)의 원호궤적이 금속시트(130)의 접점B를 통과하게 되고, 동시에 밸브디스크 (130)의 다른 한쪽 이탈절취면(126f)의 F점이 그리는 회전반경(R_F)의 원호궤적이 금속시트(130)의 접점E를 통과한다.

즉, 밸브디스크(126)가 열려질때는, 도 6과 같이 A점이 B접점의 간섭을 받지 않고 또, F점이 E접점의 간섭을 받지 않는다.

한편, 밸브디스크(126)가 닫힌 상태에서는, 선분OC로 하는 밸브디스크(126)의 회전반경(R_C)이 선분OB로 하는 금속시트(130)의 회전반경보다 크고, 동시에 밸브디스크(130)의 선분OD로 하는 원호 반경이 선분OE로 하는 금속시트(130)의 반경 보다 크므로 밸브디스크(126)가 B,C,D,E의 접점에 위치한 경우에는 더 이상 시계방향 (밸브가 닫히는 방향)으로 회전하지 못하고 제로 접점에서 실링을 수행한다.

즉, 밸브디스크(126)가 닫히게 되면 밸브디스크(126)와 금속시트(130)가 접합되는 부분에 공유하는 접합면(127a,127b)을 각고, 이 접합면에 존재하는 접점 B와C 그리고 접점 D와E를 연결하는 직선구간에서 제로(ZERO) 간극으로 만나서 밀착되어 실링이 형성되는 것이다.

본 발명은 이와 같이 기하학적인 접합면의 구조로서 종래와 같이 마찰 또는 탄성의 실링요소를 사용하지 않기 때문에 접촉면에 전혀 마모가 발생되지 않는다. 또한 밸브디스크(126)가 금속시트(130)에 제로 간극으로 접하여 닫혀있기 때문에 실링이 우수하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 도 7과 같이 밸브디스크(126)가 유체의 고온,고압에서 열팽창되어 밸브디스크(126)와 금속시트(130)간의 접합부가 물리적으로 열접합되는 것을 방지하기 위한 열접합방지홈(126a)을 더 포함할 수 있다.

이때 열접합방지홈(126a)은 도 7과 같이 전면 또는 후면측에 형성될 수 있다.

미설명 부호 140은 금속시트(130)을 밸브몸체(120)측에 고정하기 위한 시트 레테이너이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 버터플라이밸브에 따르면, 밸브디스크를 닫을 경우 밸브디스크측 단반경 영역의 원주면과 장반경 영역의 원주면이 금속시트에 제로의 간극으로 합치되기 때문에 수밀이 월등히 향상된다. 또한 금속시트의 탄성 요소를 이용하는 것이 아니므로 종래와 같이 탄성력의 저하로 실링능력이 감소되는 현상은 일어나지 않는다. 또한, 밸브디스크의 여닫음시 금속시트와 마찰을 전혀 일으키지 않으므로 접합면측에 마모의 염려도 없고 내구성이 대폭 향상된다.

또한 마찰과 탄성 요소 없이도 실링이 이루어지는 구조이므로 마찰과 탄성요소에 필요한 부품이 삭제되어 제작이 간단하고 제작비용을 절감할 수 있는 특장점을 갖는다.

Claims (2)

1. 밸브디스크(126)에 편심되게 설치된 회전축(124)을 조작하여 밸브몸체(120)의 유체통로(123)를 개폐 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서,

   상기 밸브몸체(120)의 유체통로측에 밸브디스크(126)의 실링을 위한 금속시트(130)를 설치하되, 상기 금속시트(130)의 내주면은 상기 회전축(124)의 중심(O)을 기준으로 단반경영역측에 선분OA'와 선분OC의 원호 반경이 같고, 장반경영역측의 선분OD와 선분OF'의 원호 반경을 같게 하여 선분A'C와 선분DF'가 원주상으로 적분 형성되고;

   상기 밸브디스크(126)의 외주면은 상기 선분A'C의 중앙을 접점B로 하는 선분BC와, 선분DF'의 중앙을 접점E로 하는 선분DE가 원주상으로 적분 형성됨과 동시에 밸브디스크(126)의 열림시 금속시트(130)에서의 이탈을 가능하도록 금속시트 (130)의 접점B와 접점E보다 원호반경이 작은 끝점 A와F를 각기 갖는 이탈절취면 (126e,126f)을 두고, 밸브디스크(126)측 선분BC와 선분DE가 각기 동시에 금속시트 (130)에 제로 접점으로 수밀을 형성하고, 동시에 밸브디스크(126)의 이탈이 가능하도록 구성한 것을 특징으로 하는 버터플라이밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브디스크(126)의 어느 일측면 또는 양측면에는, 유체의 고온,고압으로 인해 상기 접합부가 물리적으로 열접합되는 것을 방지하기 위한 열접합방지홈 (126a)이 형성된 것을 특징으로 하는 버터플라이밸브.