KR20040000896A - 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프라인에 설치되어 유체의 유량과 유압제어에 사용되는 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내측에 관통되어 형성된 시트수용부와, 상기 시트수용부에 결합되는 밸브시트와, 상기 밸브시트 내측에 관통되어 형성된 디스크수용부와, 상기 디스크수용부와 교차되고, 상기 밸브시트 및 상기 시트수용부와 연통되어 상기 밸브몸체의 길이방향으로 형성된 결합공과, 상기 결합공에 삽입되는 회전축과, 상기 회전축과 결합되어 디스크수용부에 삽입되는 디스크로 이루어지되, 상기 밸브시트는 디스크를 수용하는 시트몸체와, 상기 시트몸체의 양측으로 결합되어지는 측면지지부가 형성되고, 상기 시트몸체의 외측 원주 방향으로 제 1돌기가 형성되며, 상기 제 1돌기와 대응되도록 상기 시트수용부의 내주면에 형성된 제 1요홈으로 이루어지고, 상기 측면지지부의 내측 원주 방향으로 제 2돌기가 형성되며, 상기 밸브몸체 외주면으로 상기 제 2돌기가 결합되도록 제 2요홈을 형성하므로 써, 유체의 실링을 담당하는 시트와 밸브의 구조특성 및 유체특성을 좌우하는 몸체의 형상 최적화로 밸브의 실링력 향상과, 설치시 발생하는 시트의 이탈방지 및 시트의 수명연장과 함께, 시트와 몸체의 역학적 강도ㆍ강성증대로 압력이나 워터 햄머링등으로 발생하는 몸체의 파손에 의한 대형사고와 몸체의 중량 최적화에 따른 밸브의 경비절감과, 성능향상 및 신뢰성, 경제성을 향상시킨 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

Description

버터플라이 밸브{butterfly valve}

본 발명은 유체의 유량이나 유속제어에 사용되는 밸브 중 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 특히 밸브몸체와 밸브시트의 형상에 관한 것이다.

밸브의 실링력 향상과 설치시에 발생되는 시트의 이탈을 방지하고, 시트의 수명을 연장하며, 워터 햄머링 등에 의한 시트와 몸체의 파손에 의한 대형사고 방지를 위해 시트와 몸체의 역학적 특성을 증대시키고 형상 및 중량 최적화로 부터 버터플라이 밸브의 성능 및 신뢰성 향상과 경비절감에 따른 경제성을 향상시킨 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

종래 버터플라이 밸브는, 공간활용과 사용상의 특성으로 화학플랜트, 상하수도설비, 선박 등 제반 산업설비 외에도 식품, 의약품 등과 같은 곳에서도 널리 사용되고 있다.

특히, 밸브의 수명과 성능을 좌우하는 시트는 원판형태의 고무나 테프론 수지, 탄성재료를 이용하여 몸체에 완전 고정시키는 형태로 제작되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 밸브는, 시트만을 교체하거나, 수리가 불가능하였으며, 이를 대처하기 위해 교체수리가 가능한 밸브가 있으나, 밸브 설치시 시트가 몸체 밖으로 밀려나 실링이 되지 않는 경우가 많았다.

또한, 종래의 버터플라이 밸브에서는, 디스크가 시트의 유체통로 내에서 회전축을 기준으로 회전하기 때문에 시트와 디스크의 접촉면에서 접촉마찰이 발생하고, 편마모의 발생으로 실링력이 저하되어 밸브의 성능과 수명을 단축시키며, 접촉마찰 저항이 커지면 디스크의 개폐토크가 커지고, 디스크의 개폐토크가 커지면 밸브 조작력이 커지므로 힘이 많이 들거나 전동식의 경우 모터의 부피가 커지는 문제점도 있었다.

일반적으로, 버터플라이 밸브는 디스크를 개폐할 때 수동이나 전동으로 개폐하게 되는데, 디스크를 개폐할 때 발생되는 토크가 너무 커서 주로 감속장치를 이용하고, 버터플라이 밸브가 사용된 관내의 유체는 압력과 유속을 가지고 있다.

헌데, 감속장치가 고장났거나 분해를 할 경우, 디스크를 지지하는 회전축이 고정되지 않기 때문에 유압과 유속에 의해 디스크는 회전을 하게되고, 이로인해 워터 햄머링이 발생된다.

워터 햄머링과 같은 현상은 밸브의 몸체 등을 파손시켜 대형사고를 유발한다.

상기한 단점을 보완하고 밸브의 강도를 높이기 위해 밸브의 몸체를 필요 이상으로 두껍게 제작하여 운반과 설치에 어려움이 있고, 재료비를 낭비하는 비실용적인 문제점이 있다.

또한, 버터플라이 밸브는 시트구조가 약하거나 밸브구조의 강성이 부족한 경우, 압력에 의해 시팅의 기밀특성이 약해질 수 있고, 구조상의 구조적인 불연속부가 많기 때문에 유체특성에 따른 문제와 온도변화에 따른 열변형 등의 문제와, 파이프 계로부터 전달되는 기계적인 하중등에 의해 결국 디스크와 시트의 시팅구조가 변형되거나 시팅의 접촉력이 저하되어 누설이 발생하는 문제점도 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 버터플라이 밸브의 시트와 몸체의 형상 및 중량의 최적화와 시팅구조의 최적화와 함께, 밸브의 실링력을 향상하고, 설치시 발생하는 시트의 이탈을 방지하고, 강도 및 강성의 증대와 시트의 수명을 연장하고, 밸브몸체에는 역학적 특성과 유체특성을 고려한 형상 및 중량 최적화로 강도 및 강성을 증대하여 압력이나 워터 햄머링 등으로부터 발생하는 파손에 의한 대형사고와 재료비 절감으로 밸브의 성능과 신뢰도를 향상시킴으로서 경제성과 동종업계의 기술적 파급효과를 증대시키는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명인 버터플라이 밸브의 정면도.

도 2는 본 발명인 버터플라이 밸브의 도 1에 따른 A-A 단면도.

도 3은 본 발명인 밸브시트의 절개 사시도.

도 4는 도 1에 따른 B-B 단면도.

도 5는 본 발명인 버터플라이 밸브와 시트의 다른 실시예를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 밸브몸체 11 - 시트수용부

12 - 제 1요홈 13 - 결합공

14 - 제 2요홈 15 - 제 3요홈

20 - 밸브시트 21 - 시트몸체

22 - 측면지지부 23 - 제 1돌기

24 - 제 2돌기 25 - 가스켓부

26 - 디스크수용부 27 - 실링부

30 - 회전축 40 - 디스크

100 - 버터플라이 밸브

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 밸브몸체와, 상기 밸브몸체의 내측에 관통되어 형성된 시트수용부와, 상기 시트수용부에 결합되는 밸브시트와, 상기 밸브시트 내측에 관통되어 형성된 디스크수용부와, 상기 디스크수용부와 교차되고, 상기 밸브시트 및 상기 시트수용부와 연통되어 상기 밸브몸체의 길이방향으로 형성된 결합공과, 상기 결합공에 삽입되는 회전축과, 상기 회전축과 결합되어 디스크수용부에 삽입되는 디스크로 이루어지되, 상기 밸브시트는 디스크를 수용하는 시트몸체와, 상기 시트몸체의 양측으로 결합되어지는 측면지지부가 형성되고, 상기 시트몸체의 외측 원주 방향으로 제 1돌기가 형성되며, 상기 제 1돌기와 대응되도록 상기 시트수용부의 내주면에 형성된 제 1요홈으로 이루어지고, 상기 측면지지부의 내측 원주 방향으로 제 2돌기가 형성되며, 상기 밸브몸체 외주면으로 상기 제 2돌기가 결합되도록 제 2요홈을 형성하므로 써, 본 발명의 목적을 달성할수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 버터플라이 밸브를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명인 버터플라이 밸브의 정면도이고, 도 2는 본 발명인 버터플라이 밸브의 도 1에 따른 A-A 단면도이며, 도 3은 본 발명인 밸브시트의 절개 사시도이고, 도 4는 도 1에 따른 B-B 단면도이며, 도 5는 본 발명인 버터플라이 밸브와 시트의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 버터플라이 밸브(100)는, 크게 밸브몸체(10), 밸브시트(20), 회전축(30)및 디스크(40)로 구성되어 있다.

유체의 흐름을 안내하는 밸브시트(20)가 밸브몸체(10)의 내부에 조립되고, 회전축(30)은 밸브몸체(10)의 중심 축을 기준으로 삽입되어 조립되어지며, 상기 회전축(30)은 디스크(40)와 결합되어 상기 디스크(40)가 회전할 수 있도록 한다.

상기 디스크(40)는 액츄에이터의 작동에 의해 회전축(30)이 정ㆍ역회전을 하여 디스크가 개폐되고 유량을 조절하게 된다.

먼저, 밸브몸체(10)는 가격 및 제작의 용이성과 설치의 편의성, 파이프 계의 구조적 안정성을 고려하고, 밸브의 유지보수 측면에서 가장 합리적인 웨이퍼 타입으로 구성하였다.

첨부된 도 2와 같이 내부는 관통되어 형성하여, 밸브시트(20)가 조립될 수 있도록 시트수용부(11)를 갖도록 한다.

상기 시트수용부(11)의 내측 원주면에 제 1요홈(12)을 형성한다.

여기서, 상기 제 1요홈(12)은 디스크(40)가 닫혔을 때, 상기 디스크(40)의 압축력에 의해 밸브시트(10)가 밀리는 현상을 방지하기 위한 것으로, 라운드 및 호를 갖도록 구성할 수 있으며, 사각의 형상으로도 구성할 수 있다.

그러나, 상기 제 1요홈(12)은 단면이 " V " 형상을 갖도록 구성하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 제 1요홈(12)을 하나로 구성할 수도 있고, 다수개로 형성하여도 무관하다.

상기 시트수용부(11)와 교차되고, 연통되어 상기 밸브몸체(10)의 길이방향으로 결합공(13)을 형성한다.

상기 결합공(13)은 상기 시트수용부(11)의 중심을 지나 밸브몸체(10)를 관통하여 형성되도록 한다.

또한, 시트수용부(11)의 양측면은, 원주 둘레 방향으로 제 2요홈(14)을 형성한다.

상기 제 2요홈(14)은, 파이프 설치시 시트의 밀림을 방지하기 위한 것으로, 단면형상이 사각의 형상을 갖도록 구성하는 것이 가장 바람직하나, 라운드 및 삼각 등 다양한 형태로 구성하여도 무관하다.

상기 밸브몸체(10)의 단면 형상이 "X" 형상을 갖도록 밸브몸체(10)의 외측 원주 방향으로 제 3요홈(15)을 형성하도록 한다.

여기서, 상기 밸브몸체(10)의 단면 형상을 "X" 형상으로 구성하는 것은 유속, 압력, 워터 햄머링 등의 유체특성에 따른 힘과 디스크(40) 개폐시 발생하는 굽힘과 비틀림 토크로부터 발생되는 힘을 균등하게 분포되도록 하는 구조적 특성을 갖는다.

또한, 두께산정에서 계산된 수치를 그대로 유지하면서 유체특성에 따른 몸체의 구조적 강도 및 강성을 만족하고, 재료비의 절감을 위해 중량 최적화를 시킨 결과 몸체를 "X" 형상으로 구성하므로 써, 버터플라이 밸브(100)의 최적화를 이룰 수 있다.

한편, 상기 시트수용부(11)에는 밸브시트(20)가 결합되어진다.

상기 밸브시트(20)는, 디스크(40)를 수용하는 시트몸체(21)와, 상기 시트몸체(21)의 양측으로 결합되는 측면지지부(22)로 구성한다.

상기 시트몸체(21)는, 외측 원주방향으로 제 1돌기(23)가 형성되고, 상기 제 1요홈(12)과 대응되는 형상을 갖도록 한다.

또한, 상기 측면지지부(22)의 내측 원주 방향으로 제 2돌기(24)를 형성하고, 상기 제 2요홈(14)과 대응되는 형상을 갖도록 한다.

상기 측면지지부(22)의 외측 원주 방향으로는 라운드 형상으로 돌출되어 형성된 다수개의 가스켓부(25)를 형성한다.

그리고, 상기 밸브몸체(10)에 형성된 결합공(13)과 연통되도록 상기 밸브시트(20)에도 형성하도록 한다.

상기 밸브시트(20)가 상기 밸브몸체(10)에 형성된 시트수용부(11)에 결합되어지고, 상기 밸브시트(20)는 디스크(40)를 수용하도록 좌ㆍ우측을 관통하여 디스크수용부(26)를 형성한다.

상기 디스크수용부(26)는 내측 원주면이 돌출되어 라운드 형상을 갖도록 실링부(27)를 형성한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명인 버터플라이 밸브의 작용효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 밸브몸체(10)와 상기 밸브시트(20)의 길이방향으로 관통되어 형성된 결합공(13)에 회전축(30)이 삽입되고, 상기 디스크수용부(26)에 디스크(40)가 삽입되어, 상기 회전축(30)과 상기 디스크(40)가 결합되어 액츄에이터의 작동에 따른 회전축의 정ㆍ역회전으로 인해 디스크(40)가 개폐되어 유량을 조절하게 된다.

종래의 기술과는 달리 밸브시트(20)가 밸브몸체(10)에 잘 밀착되고, 결합되어 파이프 사이에 설치할 때 시트가 밀리는 현상을 방지하기 위해 몸체의 좌우측면에 제 2요홈(14)을 설치하고, 디스크(40)가 닫혔을 때 상기 디스크(40)의 압축력에 의해 밸브시트(20)가 밀리는 것을 방지하기 위해, 밸브몸체(10)의 내주면에 제 1요홈(12)을 설치하여 밸브시트(20)의 이탈을 방지할 수 있도록 하였다.

또한, 밸브시트(20)는 밸브몸체(10)의 제 1요홈(12)과 제 2요홈(14)에 접촉되고 결합되도록 하여 밸브 설치시 발생하는 접촉력을 분산시키고, 밸브가 닫혔을 때 발생하는 디스크(40)의 압축력이 밸브시트(20)에 균등하게 분포되도록 하여 밸브시트(20)의 구조적 유체특성에 대한 강도와 강성을 증대하여 수명을 연장할 수 있다.

그리고, 액츄에이터의 작동으로 인한 디스크(40)의 개폐시 유체통로의 접촉면적을 줄이기 위해 밸브시트(20)의 중앙에 돌출형태의 실링부(27)를 설치하여 실링부(27)에만 디스크(40)가 접촉되도록 하므로 써, 디스크(40)의 접촉 마찰력을 감소시켰다.

상기한 바와 같이 본 발명인 버터플라이 밸브(100)로 인해, 밸브의 실링력이 향상되고, 밸브 설치시 밸브시트(20)의 이탈을 방지할 수 있으며, 유체특성에 따른 밸브시트(20)와 밸브몸체(10)의 구조적 강도 및 강성을 증대하고, 밸브시트(20)의 수명을 연장할 수 있으며, 디스크(40)의 접촉 마찰력을 감소할 수 있도록 한 버터플라이 밸브(100)인 것이다.

이상과 같이, 본 발명인 버터플라이 밸브로 인해 다음과 같은 효과가 있다.

첫 번째, 시트몸체의 외측 원주 방향으로 형성된 제 1돌기와, 시트수용부의 내주면에 형성된 제 1요홈의 결합으로 인해, 밸브몸체와 밸브시트의 결합시 이탈을 방지하는 효과가 있다.

두 번째, 측면지지부의 내측 원주 방향으로 형성된 제 2돌기와, 밸브몸체 외주면에 형성된 제 2요홈의 결합으로 인해, 시트의 이탈 방지 및 유체특성에 따른 밸브시트와 밸브몸체의구조적 강도와 강성이 증대되는 효과가 있다.

세 번째, 디스크수용부 내측 원주면에 형성된 실링부로 인해, 디스크와의 접촉마찰력이 감소되어 실링력이 향상되어진다.

네 번째, 밸브몸체의 단면 형상이 "X" 형상을 갖도록 구성하여, 종래에서 발생되는 밸브몸체의 파손 현상을 최소화 했다.

즉, 종래의 기술적인 단점을 효과적으로 해결하도록 시트의 형상을 최적화하고, 몸체의 중량 및 형상최적화에 따른 최적의 시팅구조로 설계된, 본 발명인 버터플라이 밸브로 인해, 밸브의 실링력이 향상되고, 시트 및 밸브의 수명이 연장되었으며, 시트의 교환 및 수리가 간편하고, 경비 절감과 함께, 성능 및 신뢰성 향상과 경제성을 향상시킬 수 있으므로, 수입대체와 수출 다변화 및 밸브의 원천기술확보와 동일 업계의 기술적 파급증대의 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 밸브몸체와;

   상기 밸브몸체의 내측에 관통되어 형성된 시트수용부와;

   상기 시트수용부에 결합되는 밸브시트와;

   상기 밸브시트 내측에 관통되어 형성된 디스크수용부와;

   상기 디스크수용부와 교차되고, 상기 밸브시트 및 상기 시트수용부와 연통되어 상기 밸브몸체의 길이방향으로 형성된 결합공과;

   상기 결합공에 삽입되는 회전축과;

   상기 회전축과 결합되어 디스크수용부에 삽입되는 디스크로 이루어지되;

   상기 밸브시트는 디스크를 수용하는 시트몸체와, 상기 시트몸체의 양측으로 결합되어지는 측면지지부가 형성되고,

   상기 시트몸체의 외측 원주 방향으로 제 1돌기가 형성되며,

   상기 제 1돌기와 대응되도록 상기 시트수용부의 내주면에 형성된 제 1요홈으로 이루어지고,

   상기 측면지지부의 내측 원주 방향으로 제 2돌기가 형성되며,

   상기 밸브몸체 외주면으로 상기 제 2돌기가 결합되도록 제 2요홈을 형성한 버터플라이 밸브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디스크수용부의 내측 원주면에, 돌출되어 라운드 형상을 갖는 실링부가 형성된 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
3. 제 1항 또는 제 2항에있어서,

   상기 밸브몸체의 단면형상이 "X" 형상을 갖도록 밸브몸체의 외측 원주 방향으로 제 3요홈을 형성한 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 시트몸체에 형성된 제 1돌기와, 상기 시트수용부에 형성된 제 1요홈이 두개인 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.