KR20080104105A - 버터플라이 밸브 - Google Patents

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KR20080104105A
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임지현
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한일밸브(주)
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Abstract

본 발명은 각종 산업용수, 해수, 폐수,하수 또는 케미칼 약품,시멘트,분체,칩등의 유체를 이송시키는 관로상에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 용도로 사용되는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
본 발명은 디스크와 스템의 결합시 나사(Tap) 구조, 키(Key) 구조 등을 이용하여 조립하는 새로운 형태의 디스크와 스템 결합방식을 구현함으로써, 내구성과 신뢰성이 높은 기밀구조를 확보할 수 있으며, 이에 따라 하수, 폐수, 정수장, 시멘트, 분체 등과 같이 이물질 및 불순물이 많은 곳에서 유용하게 사용할 수 있는 버터플라이 밸브를 제공한다.
버터플라이 밸브, 스템, 디스크, 나사, 키

Description

버터플라이 밸브{Butterfly valve}
본 발명은 유체가 흐르는 관로에 설치되어 유체의 흐름을 단속하는 버터플라이 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유체통로를 개폐하는 디스크와 스템의 결합구조를 개량하여 내구성과 신뢰성이 높은 기밀구조를 제공하는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 버터플라이 밸브는 식수, 공업용수, 농업용수, 하수 및 폐수처리장 등과 같은 각종 용수를 공급하는 관로상에 설치되어 원판형상의 디스크를 회전시키는 방식으로 관로를 열고 닫음으로써, 유량이나 유압을 조절하는 밸브를 말한다.
이러한 버터플라이 밸브는 건설분야, 빌딩, 아파트, 산업플랜트, 공장, 하수 및 폐수 처리장, 정수장 등에 광범위하게 사용되고 있다.
예를 들면, 상기 버터플라이 밸브(Butterfly valve)는 각종 산업용수, 해수, 폐수 또는 케미칼 약품 등의 유체를 이송시키는 관로상에 설치되는 것으로서, 핸들 의 회전에 따라 그 몸체 내측의 디스크가 회전하면서 관로를 차단하거나 개방시켜 그 유체의 흐름을 제어하는 용도로 사용된다.
이와 같은 버터플라이 밸브는 일반적인 동심형(Concentric Type) 버터플라이 밸브와 이중 편심형(Double eccentric type) 버터플라이 밸브로 구분될 수 있으며, 최근에는 디스크와 밸브시트의 마찰을 최소화시킬 수 있는 이중 편심형 버터플라이 밸브가 주류를 이루고 있다.
보통 버터플라이 밸브는 관로에 연결되는 밸브바디의 내부에 디스크가 스템에 의해 회전가능하게 설치되고, 이렇게 설치되는 디스크가 스템에 연결된 구동장치나 핸들의 구동으로 회전하여 관로를 개폐하는 방식으로 유체흐름을 제어한다.
이때, 밸브바디의 내주면과 디스크의 외주면 사이에는 유체의 기밀유지를 위한 고무 시트 또는 금속 시트가 장착된다.
이를 좀더 상세히 설명하면, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 버터플라이 밸브는 관로상에 설치되는 밸브바디(10)와, 외부 조작에 의해 회전가능한 스템(11)과, 상기 스템(11)에 의해 지지되며 밸브바디(10)의 내부에 배치되는 디스크(12)와, 상기 밸브바디(10)의 내주연에 장착되어 디스크(12)의 외주연 시트면과 접촉하면서 산업용수 등의 유체를 기밀시키는 시트(13)와, 상기 스템(11)과 디스크(12)를 결합시켜주는 볼트(14) 또는 핀(15) 등을 포함하는 구조로 이루어진다.
여기서, 상기 스템(11)은 자동타입의 구동수단, 예를 들면 실린더나 모터, 또는 수동타입의 핸들에 의해 회전되며, 시트(13)는 고온 또는 고압의 유체, 화학물질 등에 대해 내구성, 내식성을 갖도록 고무재, EPDM, FP 등이 사용된다.
그러나, 종래의 버터플라이 밸브는 디스크와 스템이 볼트 체결방식이나 핀 체결방식에 의해 결합되어 있는 관계로 체결부위에 불순물이나 이물질이 쉽게 부착하게 되고, 이로 인해 원활한 유체의 흐름을 방해하는 단점이 있고, 또 작동시 힘의 과부하로 파손 또는 고장의 원인이 되는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 디스크와 스템의 결합시 나사(Tap) 구조, 키(Key) 구조 등을 이용하여 조립하는 새로운 형태의 디스크와 스템 결합방식을 구현함으로써, 내구성과 신뢰성이 높은 기밀구조를 확보할 수 있으며, 이에 따라 하수, 폐수, 정수장 등과 같이 이물질 및 불순물이 많은 곳에서 유용하게 사용할 수 있는 버터플라이 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 버터플라이 밸브는 관로상에 연결 설치되고 상하부에 각각 스템 지지부를 구비한 밸브바디, 상기 밸브바디에 동심원상으로 배치되고 원판 중심을 지나 직경방향을 따라 형성되는 스템 결합부를 구비한 디스크, 상기 밸브바디의 위아래 스템 지지부에 지지되면서 외부의 회전력을 디스크에 전달하고 디스크의 스템 결합부를 따라 관통 결속되어 디스크의 회전축 역할을 하는 스템, 상기 밸브바디의 내주연을 따라 장착되고 디스크의 외주연과 접촉하면서 유체를 기밀시키는 시트 등을 포함하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스템과 스템 결합부는 나사부나 스플라인 키, 또는 축방향을 따라 나란하게 일정길이 평면가공되어 있는 접촉걸림부 등을 이용하여 결속시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 버터플라이 밸브는 별도의 체결부품을 사용하지 않고 디스크의 스템 결합부 내에 스템을 직접 삽입함과 동시에 결속시키는 방식으로 스템과 디스크의 결합구조를 개선함으로써, 불순물이나 이물질 등에 의한 방해없이 원활한 유체의 흐름을 유지할 수 있고, 밸브 작동시 힘의 과부하로 인한 파손 또는 고장을 방지할 수 있는 등 내구성과 신뢰성이 높은 기밀구조를 확보할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 버터플라이 밸브는 하수, 폐수, 정수장 등과 같이 이물질 및 불순물이 많이 포함되어 있는 물을 취급하는 분야에서 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도, 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 버터플라이 밸브의 스템과 디스크를 나사 체결방식으로 결속시킨 구조를 보여준다.
상기 버터플라이 밸브는 밸브바디(10), 스템(11), 디스크(12), 시트(13) 등을 포함하는 형태로 이루어진다.
상기 밸브바디(10)는 관로상에 연결 설치되는 부품으로서, 내부에 원형의 유 체통로를 형성하고 있으며, 상기 스템(11)의 양단 지지를 위하여 위아래에 스템 지지부(16)를 각각 구비하고 있다.
이러한 밸브바디(10)는 전체적으로 에폭시 코팅으로 마무리 처리되어 있어서 부식에 탁월한 효과를 나타낼 수 있다.
상기 스템(11)은 밸브바디(10)의 위아래 스템 지지부(16)에 상단부분과 하단부분이 지지되는 형태로 설치되는 회전부품으로서, 디스크(12)의 회전시 그 중심축의 기능을 수행한다.
이러한 스템(11)의 상하단 지지부위에는 스템(11)의 원활한 회전을 위하여 적어도 3개의 부시, 예를 들면 윗쪽 2개의 스템 부시(23a),(23b)와 아래쪽 1개의 스템 부시(23c)가 장착된다.
이때의 스템 부시(23a),(23b),(23c)는 PTFE 재질 또는 청동 재질로 되어 있으며, 스템(11)을 부드럽게 회전할 수 있도록 지원하는 역할을 함과 동시에 작동 토크를 감소시키는 역할을 한다.
특히, 윗쪽 2개의 스템 부시(23a),(23b) 중 디스크(12)측과 인접한 스템 부시(23b)에는 O-링(24)이 개재되어 있어서 완벽한 실링 효과를 확보할 수 있다.
이와 같은 스템(11)의 상단 일부는 밸브바디(10)의 외부로 노출되어 있으며, 이때의 노출 부분이 구동수단(미도시)측과 연결되어 작동력을 제공받게 된다.
이때, 구동수단으로는 레버방식, 기어방식, 공압식, 전기식, 유압식 등 기타 다양한 방식의 구동수단을 사용할 수 있다.
상기 디스크(12)는 밸브바디(10)의 유체통로상에 동심원상으로 배치되어 유 체통로를 실질적으로 개폐하는 원판 형태의 부품으로서, 상기 스템(11)과의 결속구조에 의해 지지되고, 스템 회전시 함께 회전하면서 유체의 흐름을 단속하는 역할을 한다.
이러한 디스크(12)는 SSC304, SSC316 등의 재질로 되어 있고, 표면은 연마처리되어 있어서 불순물이나 이물질의 걸림현상을 말끔히 배제할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 디스크(12)의 가장자리 단부는 반원형 단면부(21)로 되어 있어서 시팅 토크(Seating torque)를 줄일 수 있는 이점이 있다.
특히, 상기 디스크(12)에는 원판 중심을 지나 직경방향을 따라 형성되는 스템 결합부(17)가 구비되어 있으며, 이에 따라 디스크(12)는 스템 결합부(17)를 통해 스템(11)과 나사 체결구조, 즉 나사부(18)로 결속되어 일체식으로 동작될 수 있다.
이를 위하여, 상기 스템(11)의 길이 일정구간에는 수나사부(18a)가 형성되고, 이 스템(11)이 끼워지게 되는 스템 결합부(17)의 내주면에는 홀 아래쪽 부분으로 일정구간의 암나사부(18b)가 형성된다.
이에 따라, 디스크(12)와 스템(11)의 결합시, 스템(11)이 스템 결합부(17)에 끼워지면서 그 수나사부(18a)가 스템 결합부(17)의 암나사부(18b)에 체결되므로서, 디스크(12)와 스템(11)은 외부로부터의 별도의 체결부품없이도 직접 체결되는 구조로 견고히 결합될 수 있다.
종전의 볼트나 핀 연결방식의 경우, 불순물이나 이물질이 부착하여 원할한 유체의 흐름을 방해하고, 작동시 힘의 과부하로 파손 또는 고장의 원인이 되었으나, 본 발명에서와 같은 디스크(12)와 스템(11)의 직접 결속구조의 경우, 유체의 흐름 속에 노출되는 디스크(12)의 표면이 매끈한 면을 유지할 수 있고, 결국 유체의 흐름을 원활하게 해주고 불순물 등의 부착방지로 작동시의 과부하 문제를 완전히 배제할 수 있다.
상기 시트(13)는 밸브바디(10)의 내주면 유체통로에 장착되는 기밀부품으로서, 고무재 시트로 되어 있으며, 내부에는 페놀 재질의 백업링(22)이 내장되어 있어서 디스크(12)와의 접촉시 시트(13)는 전체 둘레에 걸쳐 균일하고 안정적인 지지력을 확보할 수 있다.
즉, 상기 고무 시트는 페놀 재질의 백업링을 삽입하여 시트 지지와 안전성을 유지하고 시트 왜곡과 토크를 감소시켜 높은 압력에도 어느 방향이든 동일하게 완전 차단시키는 우수한 기능을 발휘한다.
따라서, 이와 같이 구성된 버터플라이 밸브의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
상기 버터플라이 밸브는 두 개의 관로 사이에 그루브조인트 등의 방법으로 결합되며, 이렇게 결합되는 버터플라이 밸브는 연결된 두 개의 관로와 함께 하나의 유로를 형성하게 된다.
상기 관로에 연결된 버터플라이 밸브의 스템(11)에 연결된 구동수단을 작동하면, 스템(11)이 회전하게 되고, 이 스템(11)과 일체식으로 결속되어 있는 디스크(12) 또한 스템(11)을 축으로 하여 회전된다.
이에 따라, 디스크(12)는 유로의 유체 흐름 방향과 수직으로 놓이면서 관로를 폐쇄하게 된다.
상기 디스크(12)가 관로를 폐쇄하는 상태에서는 디스크(12)의 외주면이 밸브바디(10)의 유체통로 내면에 장착되어 있는 시트(13)에 밀착되어 유체의 흐름을 차단하게 되므로서, 신뢰성 높은 밀폐구조를 제공한다.
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도, 단면도이다.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 위의 일 실시예와는 달리 버터플라이 밸브의 스템과 디스크를 스플라인 키 결합방식으로 결속시킨 구조를 보여주고 있으며, 이러한 스템과 디스크 간의 결속 구조 이외에 다른 구조와 기능 및 효과는 위의 일 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
따라서, 상기 스템(11)과 디스크(12) 간의 스플라인 키(19) 결합방식에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 스템(11)의 길이 일정구간에는 스플라인 돌기(19a)가 형성되고, 이 스템(11)이 끼워지게 되는 스템 결합부(17)의 내주면에는 홀 아래쪽 부분으로 일정구간의 스플라인 돌기(19b)가 형성된다.
이에 따라, 디스크(12)와 스템(11)의 결합시, 스템(11)이 스템 결합부(17)에 끼워지면서 그 스플라인 돌기(19a)가 스템 결합부(17)에 있는 스플라인 홈(18b)에 체결되므로서, 즉 축방향으로 끼워지면서 원주방향으로는 걸려지는 형태로 체결되므로서, 디스크(12)와 스템(11)은 외부로부터의 별도의 체결부품없이도 직접 체결 되는 구조로 견고히 결합될 수 있다.
이렇게 디스크(12)와 스템(11)이 스플라인 키(19)에 의해 직접 결속되므로서, 유체의 흐름 속에 노출되는 디스크(12)의 표면이 매끈한 면을 유지할 수 있고, 결국 유체의 흐름을 원활하게 해주고 불순물 등의 부착방지로 작동시의 과부하 문제를 완전히 배제할 수 있다.
도 7과 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도, 단면도이다.
도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 여기서는 위의 두가지 실시예와는 달리 버터플라이 밸브의 스템과 디스크를 접촉걸림부 방식으로 결속시킨 구조를 보여주고 있으며, 이러한 스템과 디스크 간의 결속 구조 이외에 다른 구조와 기능 및 효과는 위의 두가지 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
따라서, 상기 접촉걸림부(20a),(20b)를 이용한 스템(11)과 디스크(12) 간의 결합방식에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 스템(11)의 길이 일정구간에는 축방향을 따라 나란하게 일정길이 평면가공되어 있는 형태로 이루어진 접촉걸림부(20a)가 형성되고, 이 스템(11)이 끼워지게 되는 스템 결합부(17)의 내주면에도 역시 홀 길이방향을 따라 나란하게 일정길이 평면가공되어 있는 형태로 이루어진 접촉걸림부(20b)가 형성된다.
이때의 접촉걸림부(20a),(20b)는 도 9의 첫번째 도시한 것과 같이 서로 180°간격을 유지하면서 나란하게 위치되는 좌우 한 쌍을 구비하는 것이 바람직하며, 경우에 따라 두번째, 세번째 도시한 것과 같이 육각이나 사각으로 위치되는 여러 쌍을 구비할 수도 있다.
이에 따라, 디스크(12)와 스템(11)의 결합시, 각각이 가지고 있는 접촉걸림부(20a),(20b)의 방향을 맞춰 스템(11)을 스템 결합부(17)에 끼우면, 서로 간의 접촉걸림부(20a),(20b)가 접촉되면서 원주방향으로 걸림작용을 발휘할 수 있게 되므로서, 디스크(12)와 스템(11)은 외부로부터의 별도의 체결부품없이도 직접 체결되는 구조로 견고히 결합될 수 있다.
이렇게 디스크(12)와 스템(11)이 접촉걸림부(20a),(20b)에 의해 직접 결속되므로서, 유체의 흐름 속에 노출되는 디스크(12)의 표면이 매끈한 면을 유지할 수 있고, 결국 유체의 흐름을 원활하게 해주고 불순물 등의 부착방지로 작동시의 과부하 문제를 완전히 배제할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 여기서는 위의 세가지 실시예와는 달리 버터플라이 밸브의 스템과 디스크를 접촉걸림부 방식으로 결속시킨 구조와, 별도의 보조축을 이용하여 디스크의 아래쪽으로 지지하는 구조를 보여주고 있으며, 이러한 스템과 디스크 간의 결속 구조 이외에 다른 구조와 기능 및 효과는 위의 두가지 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
따라서, 상기 접촉걸림부(20c),(20d)를 이용한 스템(11)과 디스크(12) 간의 결합방식에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 스템(11)의 길이 일정구간에는 축방향을 따라 나란하게 일정길이 평면 가공되어 있는 형태로 이루어진 접촉걸림부(20c)가 형성되고, 이 스템(11)이 끼워지게 되는 스템 결합부(17)의 내주면에도 역시 홀 길이방향을 따라 나란하게 일정길이 평면가공되어 있는 형태로 이루어진 접촉걸림부(20d)가 형성된다.
여기서, 스템 결합부(17)는 위의 실시예들과 달리 윗쪽 부분과 아래쪽 부분으로 구분되어 있으며, 윗쪽 스템 결합부(17)에만 접촉걸림부(20d)가 형성된다.
이때의 접촉걸림부(20a),(20b)는 서로 90°간격을 유지하면서 위치되는 사각 형태의 여러 쌍을 구비하는 것이 바람직다.
이에 따라, 디스크(12)와 스템(11)의 결합시, 각각이 가지고 있는 접촉걸림부(20c),(20d)의 방향을 맞춰 스템(11)을 윗쪽 부분의 스템 결합부(17)에 끼우면, 서로 간의 접촉걸림부(20c),(20d)가 접촉되면서 원주방향으로 걸림작용을 발휘할 수 있게 되므로서, 디스크(12)와 스템(11)은 외부로부터의 별도의 체결부품없이도 직접 체결되는 구조로 견고히 결합될 수 있다.
이렇게 디스크(12)와 스템(11)이 접촉걸림부(20c),(20d)에 의해 직접 결속되므로서, 유체의 흐름 속에 노출되는 디스크(12)의 표면이 매끈한 면을 유지할 수 있고, 결국 유체의 흐름을 원활하게 해주고 불순물 등의 부착방지로 작동시의 과부하 문제를 완전히 배제할 수 있다.
또한, 상기 디스크(12)는 상단부는 스템(11), 하단부는 보조축(25)에 의해 지지된다.
즉, 디스크(12)에 있는 윗쪽 부분의 스템 결합부(17)에는 위에서 설명한 바와 같이 스템(11)에 의해 지지되고, 아래쪽 부분의 스템 결합부(17)에는 밸브바 디(10)의 스템 지지부(16)에 설치되어 있는 보조축(25)에 의해 지지된다.
따라서, 상기 디스크(12)는 위아래 스템(11)과 보조축(25)을 중심축으로 하여 회전될 수 있다.
도 1은 종래의 볼트 연결방식 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
도 2는 종래의 핀 연결방식 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
도 4는 도 3의 A-A 선 단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
도 6은 도 5의 B-B 선 단면도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
도 8은 도 7의 C-C 선 단면도
도 9는 도 7의 버터플라이 밸브에서 스템의 여러 실시예를 나타내는 정면도 및 저면도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브를 나타내는 정면도 및 측면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 밸브바디 11 : 스템
12 : 디스크 13 : 시트
14 : 볼트 15 : 핀
16 : 스템 지지부 17 : 스템 결합부
18 : 나사부 19 : 스플라인 키
20a,20b,20c,20d : 접촉걸림부 21 : 반원형 단면부
22 : 백업링 23a,23b,23c : 스템 부시
24 : O-링 25 : 보조축

Claims (6)

  1. 버터플라이 밸브에 있어서,
    관로상에 연결 설치되고 상하부에 각각 스템 지지부(16)를 구비한 밸브바디(10)와, 상기 밸브바디(10)에 동심원상으로 배치되고 원판 중심을 지나 직경방향을 따라 형성되는 스템 결합부(17)를 구비한 디스크(12)와, 상기 밸브바디(10)의 위아래 스템 지지부(15)에 지지되면서 외부의 회전력을 디스크(12)에 전달하고 디스크(12)의 스템 결합부(17)를 따라 관통 결속되어 디스크(12)의 회전축 역할을 하는 스템(11)과, 상기 밸브바디(10)의 내주연을 따라 장착되고 디스크(12)의 외주연과 접촉하면서 유체를 기밀시키는 시트(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스템(11)과 스템 결합부(17)는 나사부(18)에 의해 결속되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스템(11)과 스템 결합부(16)는 스플라인 키(19)에 의해 결속되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 스템(11)과 스템 결합부(16)는 축방향을 따라 나란하게 일정길이 평면가공되어 있는 접촉걸림부(20)에 의해 결속되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크(12)의 원판 가장자리 단부는 시팅 토크(Seating torque)를 줄일 수 있는 반원형 단면부(21)로 이루어진 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트(13)는 전체 둘레에 걸쳐 균일하고 안정적인 지지력을 확보해 줄 수 있는 백업링(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110529611A (zh) * 2019-08-30 2019-12-03 天津祥嘉流体控制系统有限公司 一种高压差蝶阀结构
KR102122754B1 (ko) * 2019-10-14 2020-06-15 (주) 신성컨트롤 메인샤프트와 디스크의 이격이 방지되는 버터플라이 밸브
KR102438723B1 (ko) * 2022-01-24 2022-08-31 주식회사 대흥밸브 밸브 개폐 장치

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