KR20070109577A - 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버터플라이 밸브 및 그 제조방법을 개시한다.

본 발명에 따른 버터플라이 밸브는, 유체를 이송시키는 관로에 설치되는 마주하는 두 개 한 쌍의 밸브바디와, 상기 밸브바디에 형성되는 유로를 개폐시키도록 밸브바디 내부에 설치되는 것으로 상·하단에는 상기 체결홈에 위치하는 회전축이 일체로 형성된 밸브디스크와, 상기 밸브바디의 체결홈에 위치하는 회전축을 통해 유체의 누설을 방지하기 위해 상기 회전축에 끼워지는 패킹 및, 상기 분리된 한 쌍의 밸브바디가 서로 맞닿은 상태에서 각각의 밸브바디에 형성된 유로 내경을 동시에 감싸면서 사출성형되어 상기 분리된 한 쌍의 밸브바디를 일체화시키는 고무시트를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 관로를 개폐시키는 디스크(disk)와 회전축(stem)이 일체형으로 기존의 체결형에 비해 낮은 회전 토르크에서도 원활히 작동된다. 아울러 체결부위를 없앰에 따라 디스크 두께를 크게 감소시킬 수 있어서 유로면적 확대를 통해 유량을 보다 향상시킬 수 있다.

버터플라이 밸브, 분리형 밸브바디, 밸브디스크, 밸브시트

Description

버터플라이 밸브 및 그 제조방법{The butterfly valve and it's manufacture method}

도 1은 종래 일반적인 버터플라이 밸브의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 사시도.

도 4는 도 3에 따른 A-A선 단면도.

도 5는 도 3에 따른 B-B선 단면도.

도 6은 본 발명인 버터플라이 밸브의 제작과정을 보여주기 위한 도면.

<도면의 주요부위에 대한 부호 설명>

10a,10b...밸브바디

20...밸브디스크

22...회전축

30...밸브시트

40...패킹

50...기어플레이트

60...핸들

본 발명은 반도체 장비의 제조 또는 설비 및 폐수처리, 상·하수도, 소방용 플랜트 배관 설비등에 사용되는 버터플라이 밸브 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 관로를 개폐시키는 디스크(disk)와 회전축(stem) 일체형으로 기존의 결합형에 비해 낮은 회전 토르크에서도 원활히 작동될 수 있으며, 아울러 디스크 두께를 감소시킬 수 있어서 유로면적 확대를 통해 유량을 보다 향상시킬 수 있고, 밸브바디의 복잡한 가공 공정을 압연단조로 단순화하여 기존과 같은 복잡한 가공공정을 거치지 않고도 경량화된 밸브의 대량생산이 가능한 버터플라이 밸브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

버터플라이 밸브는 각종 산업용수, 해수, 폐수 또는 캐미칼약품 등의 유체를 이송시키는 관로에 연결되는 밸브바디의 내부에 밸브디스크가 회전축으로 인해 회전가능하게 설치되고, 회전축에 연결된 구동장치 또는 핸들의 구동으로 회전하여 관로를 개폐하여 유체 흐름을 제어한다.

이때, 밸브몸체의 내주면과 밸브디스크의 외주면에는 서로 압착되어 유체를 기밀시키도록 고무시트재 또는 금속시트재로 형성되는 시트부가 장착된다.

좀 더 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 버터플라이 밸브는, 중간에 회전가능한 회전축(4)에 결합되는 밸브디스크(1)와, 밸브디스크(1)의 외주연 시트면과 면접촉되어 산업용수 등의 유체를 기밀시키는 밸브시트(2)가 착탈가능하게 장착되는 밸브바디(3)를 포함한다.

상기 회전축은 밸브바디 상단에 결합되는 구동수단 자동타입(유압/공압 실린더 또는 구동모터) 또는 수동타입 핸들과 연결되어 회전되며, 전술한 밸브시트(2)는 고온 또는 고압의 유체, 화학물질 등에 대해 내구성, 내식성을 갖도록 고무재, EPDM, FPM(또는, 비교적 단단한 재질의 테프론이 사용됨)이 사용된다.

그러나 상기와 같은 종래 일반적인 버터플라이 밸브는 다음과 같은 문제점을 지니고 있다.

우선, 종래의 일반적인 버터플라이 밸브는 밸브바디에 형성된 유로를 개폐하기 위한 디스크와 이 디스크를 회전시키는 회전축이 분리 체결형으로, 밸브 조립시 상기 회전축이 디스크를 관통하거나 상·하에서 체결되어 지지하는 형태이기 때문에 상기 디스크(1)에는 회전축(4) 체결을 위한 별도의 체결부(10)가 볼록하게 형성되어야만 했다. 이와 같은 체결부(10)의 형성은 디스크의 두께를 증가시키는 요인이 되며, 디스크의 두께가 증가된 만큼 결국 유로는 좁아질 수 밖에 없어서 통과 유량이 감소되는 문제가 있다.

또한, 종래 상기 디스크(1), 회전축(4) 분리형은 밸브의 잦은 개폐로 인해 그 체결부위가 헐거워지는 문제가 있으며, 이는 결국 밸브 수명 단축으로 이어진다.

덧붙여, 상기 종래의 버터플라이 밸브는 여러단계로 이루어진 밸브바디 가공 공정과, 디스크 가공 공정 및 밸브시트 공정, 마지막으로 조립 공정 등을 거쳐 제작되므로 그 가공 공정이 많고 매우 복잡하여 제품의 생산성이 떨어지는 문제가 있 다.

또, 종래에는 밸브바디의 유로 내경에 오링 홈(30)을 가공한 후 그 곳으로 밸브시트(2)를 끼워넣어 상기 오링 홈(30)에 밸브시트(2) 외경 원주방향으로 일체 성형된 돌기부(20)가 끼워져 상호 결합토록 하였으나, 그 조립과정에서 상기 돌기부(20)가 찢어지거나 탈락되는 등 제품의 불량이 다수 발생되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관로를 개폐시키는 디스크(disk)와 회전축(stem)을 일체형으로 하여 기존의 체결형에 비해 낮은 회전 토르크에서도 원활히 작동될 수 있고 동시에 밸브 수명을 일층 연장시킬 수 있으며, 아울러 체결부위를 없앰에 따라 디스크 두께를 크게 감소시킬 수 있어서 유로면적 확대를 통해 유량을 보다 향상시킬 수 있고, 밸브바디의 복잡한 가공 공정을 압연단조로 단순화하여 기존과 같이 복잡한 가공공정을 거치지 않고도 경량화된 밸브의 대량생산이 가능한 버터플라이 밸브 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은,

유체를 이송시키는 관로에 설치되며, 세로로 분리되어 단조 가공되고, 서로 마주하는 내면의 중앙 길이방향으로는 회전축 체결을 위한 반원호 단면 형상의 체 결홈이 형성된 마주하는 한 쌍의 밸브바디와, 상기 밸브바디에 형성되는 유로를 개폐시키도록 밸브바디 내부에 설치되되, 상·하단에는 상기 체결홈에 위치하는 회전축이 일체로 형성된 밸브디스크와,

상기 밸브바디의 체결홈에 위치하는 회전축을 통해 유체의 누설을 방지하기 위해 상기 회전축에 끼워지는 패킹 및,

상기 세로로 분리된 한 쌍의 밸브바디가 서로 맞닿은 상태에서 각각의 밸브바디에 형성된 유로 내경을 동시에 감싸면서 사출성형되어 상기 분리된 한 쌍의 밸브바디를 일체화시키는 고무시트를 포함하는 버터플라이 밸브가 제공된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 방법으로서 본 발명은, 세로로 분리되어 마주하는 반단면 형태의 밸브바디를 주조를 통해 제작한 후 단조로서 마무리 가공하는 밸브바디 제작단계와,

상기 제작된 마주하는 한 쌍의 밸브바디 내측에 회전축 일체형 밸브디스크를 위치시킨 후 서로 맞닿도록 상기 밸브바디를 조립하고, 이 가 조립된 상태의 밸브바디를 사출금형에 고정시키는 밸브 가조립 단계와,

상기 가 조립된 밸브바디가 고정된 사출금형을 형합시킨 후 가열한 실린더를 통하여 스크류를 회전시켜 상기 밸브바디의 유로 내경부에 수지를 사출하여 밸브시트부를 형성함과 동시에 상기 분리된 밸브바디를 일체화시키는 시트부 사출단계 및,

상기 사출금형을 형개한 후 밸브시트가 형성된 밸브를 금형에서 취출하고, 취출된 밸브를 상온의 물에서 일정시간 냉각시킨 후, 팩킹,링,볼트,기어플레이트, 너트를 조합하여 핸들을 체결하며, 사출을 통해 일체화된 밸브바디가 원주방향으로 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 밸브바디 하단면에 이 하단면을 동시에 연결하는 조인트플레이트 체결하여 밸브를 완성하는 밸브 완조립 단계로 이루어지는 버터플라이 밸브 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 첨부된 도면을 간략히 설명하면, 첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 3에 따른 B-B선 절개단면을 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 버터플라이 밸브는, 새로로 분리된 반단면 형태의 서로 마주하는 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)와, 이 밸브바디(10a,10b)에 설치되어 유로를 개폐시키는 밸브디스크(20)를 포함한다. 상기 밸브디스크(20)에는 회전축(22)이 일체 형성되어 이 회전축(22)을 통해 상기 밸브바디(10)에 회전가능하게 조립되며, 상기 세로로 분리된 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)는 서로 맞닿은 상태에서 각각의 밸브바디(10a,10b)에 형성된 유로 내경에 동시에 사출되는 고무시트(30)를 통해 일체화 된다. 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 살펴본다.

도 2를 다시 참조하면, 상기 밸브바디(10a,10b)는 유체를 이송시키는 관로 사이에 설치된다. 본 실시예에 따른 밸브바디(10a,10b)는 세로로 분리되어 한 쌍이 서로 마주하는 반단면 형태로 주조를 통해 제작되고 단조를 통해 마무리 가공된다. 이와 같은 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)에는 서로 마주하는 내면의 중앙 길이방향으로 회전축(22) 체결을 위한 반원호 단면 형상의 체결홈(100)이 요입 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브바디(10a,10b) 내측에는 밸브바디(10a,10b)에 형성되는 유로(110)를 개폐시키기 위한 밸브디스크(20)가 설치된다. 본 발명에 적용된 상기 밸브디스크(20)는 그 상·하단에 상기 밸브바디(10a,10b) 체결홈(100)에 위치하는 회전축(22)이 일체로 형성된다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)가 서로 접했을 때 상기 회전축(22)은 도 4와 같이 체결홈(100) 지지된 채 회전이 이루어지며, 이로 인하여 상기 밸브디스크(20)는 개폐될 수 있다. 이 때, 상기 체결홈(100)에 위치하는 회전축(22) 상·하단에는 패킹(40)이 끼워져 회전축(22)과 체결홈(100) 틈새를 통해 유체가 외부로 누출되는 것을 방지한다.

나아가서, 상기 세로로 분리된 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)가 서로 맞닿은 상태에서 각각의 밸브바디(10a,10b)에 형성된 유로(110a,110b) 내경에는 고무시트(30)가 사출성형되어 상기 분리된 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)를 일체화 시킨다. 상기 고무시트(30)의 길이방향 양 선단에는 이 고무시트(30)에 의해 일체화되는 상기 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)의 밀림 현상을 방지하기 위하여 유로 내경 양 선단 외주연을 감싸는 'ㄷ' 자형 플랜지(300)가 일체로 사출성형 된다(도 5참조). 이와 같은 고무시트(30)는 내식성 및 내마모성이 우수하면서 탄력을 갖춘 고무( Rubber)가 사용되며, 비슷한 성질의 플라스틱 소재의 고무가 사용될 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 50은 일체화된 한 쌍의 밸브바디(10a,10b) 상단에 체결되는 기어플레이트이며, 60은 상기 기어플레이트(50) 상면으로 돌출되는 회전축 끝단에 체결되는 핸들을 가르킨다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 버터플라이 밸브는 아래와 같은 일련의 제작과정을 통해 제조되어 질 수 있으며, 이를 첨부된 도면 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

1. 밸브바디 제작

세로로 분리되어 맞닿을 때 하나의 밸브바디를 이룰 수 있도록 반단면 형태로 밸브바디(10a,10b)를 주조를 통해 제작한다. 제조된 반단면 형태의 상기 밸브바디(10a,10b)는 단조 및 절삭을 통해 내경 및 그 일면에 체결홈(100)을 가공한다(도 6의 (a)).

2. 밸브 가조립

상기 제작된 밸브바디 중 두 개 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)를 이용하여 밸브를 가조립한다. 구체적으로, 상기 한 쌍의 밸브바디(10a,10b) 일면에 형성되는 체결홈(100)이 서로 마주하도록 한 상태에서 그 내측에 회전축 일체형 밸브디스크(20)를 위치시킨 후 도 2에서와 같이 상기 한 쌍의 밸브바디(10a,10b)가 면접되도록 밀착시켜 밸브바디를 가조립한다. 그런 다음, 상기 가조립된 상태의 밸브바디(10a,10b)를 사출금형(90a,90b)에 고정시킨다. 사출금형(90)에는 상기 가조립된 한 쌍의 밸브바디가 밀리지 않도록 그 중앙에 돌기부(92)를 두어 이곳에 밸브바디를 고정시키는 것이 바람직하다(도 6의 (b)).

3. 시트부 사출

상기 가조립된 밸브바디(10a,10b)가 고정되어 있는 사출금형(90a,90b)을 형합시킨 다음 가열한 실린더를 통하여 스크류(미도시)를 회전시켜 상기 밸브바디의 유로 내경부에 수지를 사출하여 밸브시트(30)를 형성한다. 이 때, 수지온도 185℃ ~ 190℃에서 원료를 개량하여 압력 45㎏/㎠로 고무수지를 사출하여 밸브시트를 형성하고 금형내에서 대략 1분 정도 냉각시킨다. 이와 같은 본 과정에서는 밸브시트부의 사출로 인하여 상기 가조립된 상태로 분리되어 있던 밸브바디(10a,10b)를 일체화시킬 수 있게 된다(도 6의 (c)).

4. 밸브 완조립

금형내에서 상기 밸브바디(10a,10b)가 어느 정도 냉각되면, 사출금형(90a,90b)을 형개한 후 밸브시트(30)가 형성된 밸브를 금형에서 취출한다. 취출된 밸브는 상온의 물에서 일정시간 냉각시키며, 그 후, 팩킹,링,볼트,기어플레이트,너트를 조합하여 밸브디스크(20) 개폐를 조작하기 위한 핸들(60)을 체결한다. 마지막으로, 사출을 통해 일체화된 밸브바디(10a,10b)가 원주방향으로 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 밸브바디 하단면에 이 하단면을 동시에 연결하는 조인트플레이트(70) 체결하면 본 발명에 따른 버터플라이 밸브가 완성된다(도 6의 (d)).

상기와 같은 과정을 통해 제조되는 본 발명의 실시예에 따르면, 기존과 같이 그 제조공정이 복잡하지 않고, 금형상의 알미늄 단조 몸체 및 회전축 일체형 디스크를 인서트 한 후, 열가소성 고무로 사출 성형하여 밸브시트부를 형성하므로, 탄성이 증가되고 경량화된 밸브의 대량생산이 가능하며, 성형시 발생되는 스크랩은 다음번 사출시 재활용 할 수 있어서 제조비용을 그 만큼 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 회전축 일체형 디스크를 적용함에 따라, 낮은 회전 토르크에서도 원활히 작동될 수 있으며, 기존 회전축·디스크 체결형과 비교하여 밸브 수명을 현저하게 연장시킬 수 있다. 그리고, 회전축과 밸브디스크의 체결부위가 삭제됨에 따라 밸브디스크의 두께를 그 만큼 감소시킬 수 있어서 유량을 보다 향상시킬 수 있다.

더하여, 밸브시트를 기존과 같이 억지끼움형식으로 밸브바디에 조립하는 것이 아닌 사출성형을 통해 밸브바디의 유로내경에 형성되게 함으로써, 기존 밸브시트 조립시 발생될 수 있는 돌기부의 파손 및 탈락이 전혀 발생치 않으므로 제품 불량율을 현저히 감소시킬 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 버터플라이 밸브 및 그 제조방법에 의하면, 관로를 개폐시키는 디스크(disk)와 회전축(stem) 일체형으로 기존의 체결형 에 비해 낮은 회전 토르크에서도 원활히 작동될 수 있고, 동시에 밸브 수명을 일층 연장시킬 수 있으며, 아울러 체결부위를 없앰에 따라 디스크 두께를 크게 감소시킬 수 있어서 유로면적 확대를 통해 유량을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 밸브바디의 복잡한 가공 공정을 압연단조로 단순화하여 기존과 같이 복잡한 가공공정을 거치지 않고도 경량화된 밸브의 대량생산이 가능하다는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 버터플라이 밸브를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 유체를 이송시키는 관로에 설치되며, 세로로 분리되어 단조 가공되고, 서로 마주하는 내면의 중앙 길이방향으로는 회전축 체결을 위한 반원호 단면 형상의 체결홈이 형성된 마주하는 한 쌍의 밸브바디;

   상기 밸브바디에 형성되는 유로를 개폐시키도록 밸브바디 내부에 설치되되, 상·하단에는 상기 체결홈에 위치하는 회전축이 일체로 형성된 밸브디스크;

   상기 밸브바디의 체결홈에 위치하는 회전축을 통해 유체의 누설을 방지하기 위해 상기 회전축에 끼워지는 패킹; 및

   상기 세로로 분리된 한 쌍의 밸브바디가 서로 맞닿은 상태에서 각각의 밸브바디에 형성된 유로 내경을 동시에 감싸면서 사출성형되어 상기 분리된 한 쌍의 밸브바디를 일체화시키는 고무시트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고무시트의 길이방향 양 선단에는 이 고무시트에 의해 일체화되는 상기 한 쌍의 밸브바디의 밀림 현상을 방지하기 위하여 유로 양 선단 외주연을 감싸는 'ㄷ' 자형 플랜지가 일체로 사출성형되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
3. 세로로 분리되어 마주하는 반단면 형태의 밸브바디를 주조를 통해 제작한 후 단조로서 마무리 가공하는 밸브바디 제작단계;

   상기 제작된 마주하는 한 쌍의 밸브바디 내측에 회전축 일체형 밸브디스크를 위치시킨 후 서로 맞닿도록 상기 밸브바디를 조립하고, 이 가 조립된 상태의 밸브바디를 사출금형에 고정시키는 밸브 가조립 단계;

   상기 가조립된 밸브바디가 고정된 사출금형을 형합시킨 후 가열한 실린더를 통하여 스크류를 회전시켜 상기 밸브바디의 유로 내경부에 수지를 사출하여 밸브시트부를 형성함과 동시에 상기 분리된 밸브바디를 일체화시키는 시트부 사출단계; 및

   상기 사출금형을 형개하여 밸브시트가 형성된 밸브를 금형에서 취출하고, 취출된 밸브를 상온의 물에서 일정시간 냉각시킨 후, 팩킹,링,볼트,기어플레이트,너트를 조합하여 핸들을 체결하며, 사출을 통해 일체화된 밸브바디가 원주방향으로 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 밸브바디 하단면에 이 하단면을 동시에 연결하는 조인트플레이트 체결하여 밸브를 완성하는 밸브 완조립 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 제조방법.

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