KR20090033987A - 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고온 고압의 액체나 기체 및 중저압수증기를 공압식으로 자동 개폐시키는 밸브시트와 바디시트의 기밀성을 연장시키며 밸브원판의 회전제어가 용이한 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 버터플라이 밸브는, 밸브본체의 관로를 밸브원판으로 개폐시키되 밸브본체에 환형으로 구비된 바디시트와 밸브원판의 외주면에 구비된 밸브시트가 밀착되게 설치되고 상기 밸브시트는 백업링이 구비되어 관로의 유체압력에 의해 밸브시트의 접촉면을 밀착시킬 수 있도록 한 것에 있어서, 상기 바디시트는 미세간격으로 좌우로 이동될 수 있게 형성된 공간부에 설치되어 바디시트의 우측면은 관로의 유체압력에 의해 가압이동되어 바디시트 접촉면의 밀착작용이 이루어지고 바디시트의 좌측면은 공기공급부로 부터 유입되는 공기압력에 의해 가압이동되어 바디시트의 접촉면이 밸브시트의 접촉면과 분리되게 하여 회전에 따른 마찰과 급작스런 유로개방을 예방하는 버터플라이 밸브를 특징으로 한다.

밸브본체, 관로, 바디시트, 밸브시트, 밸브원판, 가압이동

Description

버터플라이 밸브 {Butterfly Valve}

본 발명은 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 고온 고압의 액체나 기체 및 중저압수증기를 공압식으로 자동 개폐시키는 밸브시트 및 바디시트의 기밀성이 우수하고 밸브원판은 마찰없이 개폐가 용이한 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 버터플라이 밸브의 시트가 밸브본체에 고정된 상태이기 때문에 고온의 유체압력을 차단하게 되면 시트 및 밸브원판이 고온의 열팽창에 의해서 변형될 때 이를 자체적으로 흡수하지 못하고 변형된 상태를 지속적으로 유지시켜 수축시에는 원상이 제대로 되지않아서 밀폐기능이 떨어지게 되고, 초기열림이 밸브의 언씨팅 토크(unseating torque) 때문에 열린 급작스럽고 마찰에 의한 수명저하가 있다.

이를 감안하여 버터플라이밸브의 시트구조(실용신안공보 공고번호 95-9537)가 고안되어 밸브시트가 밸브본체의 지지환턱 내의 공간부에서 좌우이동하면서 밸 브원판을 긴밀하게 밀폐시킬수 있도록 하였으나 대용량의 밸브에서는 밸브본체에 결합된 밸브시트는 내향팽창이 되고 이와 맞닿는 밸브원판은 반대로 외향 팽창되면서 밸브시트의 팽창면에 의해 밸브원판의 시팅작용을 간섭하여 밸브의 개폐상태가 불량해지는 단점이 있다.

또한, 실용신안등록 제20-247096호에서는 밸브원판의 외주면에 밸브시트를 결착판으로 고정하고 밸브본체의 밀착단부에 밀폐되게한 구성으로 밸브원판과 밸브시트의 온도팽창 분산효과를 가진 밸브원판의 시팅작용이 이루어지도록한 구성으로 밸브시트는 밸브원판과 밸브시트의 온도팽창시에도 밸브원판이 밸브시트에 의한 시팅간섭을 받지않고 온도팽창과 관계없이 밸브원판의 시팅작용이 용이하게 이루어지도록 하고 있다.

그러나 상기와 같은 버터플라이 밸브에서는 관로를 개방하기 위해 밸브원판(DISC )의 밸브시트(DISC SEAT)를 밸브본체(BODY)의 바디시트(BODY SEAT)에 밀착된 상태에서 분리하는 경우에 바디시트에서 분리시점의 밸브시트는 관로에 가해지는 유체압력에 의해 순간적으로 급격하게 과도한 개방(일명 팝핑현상이 발생)이 되는 등 밸브의 제어조절에 어려움이 있고 바디시트와 밸브시트의 접촉면이 쉽게 마모되어 수명이 단축되고 밸브시트만이 관로의 유체압력에 의해 바디시트에 밀착되는 구성이므로 밀착력도 떨어지는 단점이 있었다.

특히, 종래에는 밸브원판으로 관로를 10%정도 개방하였을 때 유체압력에 의해 순간적으로 30~40%까지 개방이 되어 밸브원판의 회전제어가 용이하지 않고, 급격한 개방과정에서 밀착접촉면이 부딪혀서 마모 또는 변형이 되었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 밸브본체에 설치되는 바디시트를 미세간격으로 좌우로 이동되게 설치하여 관로차단시에는 밸브본체의 바디시트가 관로의 유체압력에 의해 밸브원판에 설치된 밸브시트에 밀착되는 방향으로 이동되어 밀착력을 높여주고,

관로를 개방하게 될 때에는 밸브원판을 회전시키기 전에 먼저 바디시트를 외부의 공기압에 의해 관로의 유체압력이 가해지는 방향의 반대로 이동되게 하여 바디시트가 밸브시트와 미세간극으로 분리되어 그 미세간극으로 유체가 통과되게 한 수단으로 밸브원판에 가해지는 관로의 유체압력을 분산시킨 다음 밸브원판을 회전하여 개방함으로서 밸브원판이 유체압력에 의해 급격하게 개방되는 것을 방지할 수 있도록 한 버터플라이 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 버터플라이 밸브는, 밸브본체의 관로를 밸브원판으로 개폐시키되 밸브본체에 환형으로 구비된 바디시트와 밸브원판의 외주면에 구비된 밸브시트가 밀착되게 설치되고 상기 밸브시트는 백업링이 구비되어 관로의 유체압력에 의해 밸브시트의 접촉면을 밀착시킬 수 있도록 한 것에 있어서, 상기 바디시트는 미세간격으로 좌우로 이동될 수 있게 형성된 공간부에 설치되고 밸브본체 일측은 공기공급부와 연결된 공기유입통로가 형성된 구성으로, 관로의 유체압력이 바디시트의 우측 면을 가압하여 바디시트의 접촉면을 밀착시킬 수 있게 하고, 공기공급부의 공기압력에 의해 바디시트의 좌측면을 가압하여 바디시트의 접촉면이 밸브시트의 접촉면과 분리되게 하여서 된 버터블라이 밸브를 특징으로 한다.

본 발명의 버터플라이 밸브는,

관로의 차단시에는, 밸브원판의 밸브시트와 밸브본체의 바디시트에 관로의 유체압력이 각각 가해져서 양측 접촉면이 서로 밀착되게 하는 상호작용으로 누설되지 않고 효과적인 차단을 할 수 있게 되고,

관로의 개방시에는, 관로의 유체압력을 분산시킨 상태에서 밸브원판을 회전하여 관로를 개방하게 되므로 밸브원판으로 관로를 차단된 상태에서도 밸브원판이 유체압력에 의해 순간적으로 급격하게 개방되지 않고 보다 완만하게 개방할 수 있게 되므로 밸브원판의 회전시에 마찰이 없고 제어조절이 용이하다.

또한, 밸브시트의 접촉면과 바디시트의 접촉면이 먼저 분리된 다음 밸브원판이 회전하여 개방이 이루어지므로 상기 밀착접촉면이 변형 또는 마모율을 감소시켜 내구성을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 구성 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구 성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 버터플라이 밸브는, 밸브본체(10)의 유체가 통과하는 관로(12)에 밸브원판(30)이 설치되어 회전축(32)을 축으로 회전하는 밸브원판(30)으로 개폐가 이루어지되 상기 밸브본체(10)에 환형으로 구비된 바디시트(14)가 설치되고 밸브원판(30)의 외주면에는 밸브시트(34)가 설치되며 상기 바디시트(14)와 밸브시트(34)에 각각 형성된 테이퍼진 접촉면(14a)(34a)에 상호 밀착이 되고 상기 밸브시트(34)단면 중간부의 유체압력이 가해지는 위치에 백업링(36)이 구비되어 유체유입구멍(38)을 통해 관로(12)의 유체압력이 백업링(36)에 전달되어 가압되게 한 구성에 의해 밸브시트(34)의 접촉면(34a)이 바디시트(14)의 접촉면(14a)에 긴밀히 밀착되도록 되어 있다.

상기 바디시트(14)는 미세간격으로 좌우로 이동될 수 있게 형성된 공간부(18)에 설치되되 바디시트(14)의 우측면(141)에 관로(12)의 유체압력이 전달되어 바디시트(14)를 좌측으로 가압이동되게 하는 유체압력전달수단으로 바디시트(14)에 구비된 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)에 밀착되게 한 구성과,

바디시트(14)의 좌측면(142)에 공기공급부(26)로 부터 유입되는 공기압력이 전달되어 바디시트(14)를 우측으로 가압이동되게 하는 공기압력전달수단으로 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)과 분리되게 한 구성으로 되어 있다.

상기 유체압력전달수단은, 상기 바디시트(14)의 우측상단부와 우측중간단부에는 바디시트(14)의 우측면(141)에 위치한 공간부(18)내에 유체가 유입되지 않도록 밀착패킹(15)(15')이 각각 끼워진 구성으로 바디시트(14)의 공간부(18)하부에 위치한 우측면(141)에 관로(12)의 유체압력이 가해질 수 있게 하여 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)에 밀착되도록 한다.

상기 공기압력전달수단은, 상기 공기공급부(26)는 밸브본체(10)의 일측에 형성된 공기유입통로(24)와 연결되고 공기유입통로(24)의 선단은 바디시트(14)의 좌측면(142)에 접하는 위치에 형성되어 공기압력이 가해질 수 있게 하되 상기 바디시트(14)가 좌측으로 가압이동하는 유체압력전달시에는 바디시트(14)의 좌측면(142)에 위치하는 공간부(18)에 있는 공기압력이 배기되는 역할을 수행 한다.

또, 상기 바디시트(14)의 좌측상단부와 좌측하단부에 위치한 밸브본체(10)에 밀착패킹(11)(11')을 끼우되 바디시트(14)의 접촉면(14a)좌측으로 연장단부(16)가 형성되고 그 연장단부(16)의 상면에 하부 밀착패킹(11')이 밀착되게 한 구성으로 공기유입통로(24)의 공기압력이 공간부(18)에만 유입되도록 한다.

상기 공간부(18)는 바디시트(14)가 좌우로 이동될 수 있는 공간을 이루도록 하고 상기 공간부(18)우측과 접하는 부분에 결착판(22)으로 지지된 지지대(20)를 설치하되 상기 지지대(20)의 하단과 바디시트(14)의 우측면(141)하단이 동일한 수평선상으로 놓여지게 한 구성으로 바디시트(14)의 우측면(141)에 관로(12)의 유체압력이 간접적으로 가해질 수 있게 하여 바디시트(14)의 좌측면(142)을 공기압력으로 가압하여 우측으로 이동시키게 될 때 관로(12)의 유체압력의 영향을 줄여서 용이하게 우측이동이 될 수 있게 한다.

상기에서 바디시트(14)가 복귀(도면에서의 좌측이동)시에는 압축공기의 유입속도(S1)보다 배출속도(S2)가 느리게 작동되도록 압축공기를 조절하여 밸브원판(30)이 닫힘각도에 도달한 후에 복귀되도록 함으로서 접촉마찰이 발생하지 않도록 함이 바람직하다.

도면중 미설명부호 39는 밸브시트 고정부재이다.

이와 같이 본 발명에 따른 버터플라이 밸브는, 밸브원판(30)을 회전시켜 밸브본체(10)의 관로(12)를 개폐시키게 되는 것으로 밸브원판(30)이 회전축(32)을 축으로 회전하여 첨부도면에서와 같이 우측방향에서 좌측으로 흐르는 유체의 흐름을 차단하거나 개방을 하게 된다.

이때, 본 발명에서는 관로(12)가 차단된 상태에서는 밸브원판(30)의 밸브시 트(34)단면 중간부에 구비된 백업링(36)에 관로(12)의 유체압력이 전달되는 가압작용에 의해 밸브시트(34)의 접촉면(34a)이 바디시트(14)의 접촉면(14a)에 밀착이 이루어도록 함과 동시에 밸브본체(10)에 구비된 바디시트(14)의 우측면(141)이 유체압력으로 가압되어 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)에 밀착력을 더하여 관로(12)를 긴밀하게 차단하게 된다.

즉, 관로(12)의 차단시에는 밸브본체(10)의 바디시트(14)와 밸브원판(30)의 밸브시트(34)에 관로(12)의 유체압력이 각각 가해져서 접촉면(14a)(34a)이 서로 밀착되게 하는 상호 가압작용으로 밸브가 누설되지 않고 긴밀한 차단상태를 유지하게 된다.

그리고, 관로(12)를 개방하게 될 때에는, 밸브원판(30)을 회전시키기 전에 먼저 공기공급부(26)에서 공기유입통로(24)를 통해 공기압력을 유입시켜 공기유입통로(24)선단과 접하는 바디시트(14)의 좌측면(142)을 가압하게 되면 관로(12)의 유체압력 진행방향과 반대되는 우측방향의 공간부(18)로 바디시트(14)가 가압이동되면서 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)과 분리되어 그 사이에 미세간극이 형성되고 그 미세간극으로 유체가 고르게 통과하게 되므로 관로(12)를 차단하고 있는 상태의 밸브원판(30)에 가해지는 유체압력은 분산이 된다.

이렇게 관로(12)의 유체압력을 분산시킨 상태에서 밸브원판(30)을 회전하여 관로(12)를 개방하게 되면 밸브원판(30)은 관로(12)를 차단된 상태에서도 유체압력에 의해 순간적으로 급격하게 개방되지 않고 보다 완만하게 개방할 수 있게 되므로 밸브원판(30)의 회전에 의한 제어조절이 용이하다.

또한, 밸브원판(30)의 회전에 의하지 않고 바디시트(14)가 우측으로 이동되어 밸브시트(34)의 접촉면(34a)과 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 분리되어 지므로 종래와 같이 밸브원판(30)이 급격하게 회전하는 과정에서 급격한 초기유량 과다와 시트에 밀착되는 접촉면의 변형 또는 마모율을 감소시키게 된다.

그리고 상기에서 밸브에 의한 관로(12)차단시에는 공기공급부(26)의 공기압력이 공기유입통로(24)에 유입되지 않도록 하고, 관로(12)를 개방하기 위한 밸브원판(30)의 회전시키기 직전에 바디시트(14)를 가압이동시킬 때에만 공기유입통로(24)에 공기압력이 유입되도록 함이 바람직하며, 상기 바디시트(14)를 가압이동시키 위한 공기압력은 관로(12)의 유체압력보다 큰 압력을 사용하여야 만이 바디시트(14)가 유체압력이 진행되는 반대방향으로 보다 용이하게 가압이동시킬 수 있게 됨은 물론이다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 밸브구성을 나타낸 평단면 예시도

도 2는 본 발명의 밸브원판 부분의 분해 단면도

도 3은 본 발명의 관로차단시의 요부확대 단면도

도 4는 본 발명의 관로개방직전에 바디시트를 공기압력에 의해 우측으로

가압이동시킨 상태의 요부확대 단면도

도 5는 본 발명의 도 4의 일부확대 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 밸브본체 12 : 관로

14 : 바디시트 14a : 접촉면

16 : 연장단부 18 : 공간부

20 : 지지대 24 : 공기유입통로

26 : 공기공급부 30 : 밸브원판

32 : 회전축 34 : 밸브시트

34a: 접촉면 36 : 백업링

38 : 유체유입구멍

Claims (5)

1. 밸브본체(10)의 관로(12)를 밸브원판(30)으로 개폐시키되 밸브본체(10)에 환형으로 구비된 바디시트(14)와 밸브원판(30)의 외주면에 구비된 밸브시트(34)가 밀착되게 설치되고 상기 밸브시트(34)는 관로의 유체압력에 의해 밸브시트의 접촉면을 밀착시킬 수 있도록 한 백업링(36)이 구비된 것에 있어서,

   상기 바디시트(14)는 미세간격으로 좌우로 이동될 수 있게 형성된 공간부(18)에 설치되되

   바디시트(14)의 우측면(141)은 관로(12)의 유체압력으로 바디시트(14)를 좌측으로 가압이동되게 하는 유체압력전달수단으로 바디시트(14)에 구비된 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)에 밀착되게 한 구성과,

   바디시트(14)의 좌측면(142)은 공기공급부(26)로 부터 유입되는 공기압력으로 바디시트(14)를 우측으로 가압이동되게 하는 공기압력전달수단으로 바디시트(14)의 접촉면(14a)이 밸브시트(34)의 접촉면(34a)과 분리되게 한 구성으로 됨을 특징으로 하는 버터플라이 밸브
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유체압력전달수단은,

   상기 바디시트(14)의 우측상단부와 우측중간단부에는 바디시트(14)의 우측 면(141)에 위치한 공간부(18)내에 유체가 유입되지 않도록 밀착패킹(15)(15')이 각각 끼워진 구성으로 바디시트(14)의 공간부(18)하부에 위치한 우측면(141)에 관로(12)의 유체압력이 가해질 수 있게 하여서 됨을 특징으로 하는 버터플라이 밸브
3. 제 1항에 있어서,

   상기 공기압력전달수단은,

   상기 공기공급부(26)는 밸브본체(10)의 일측에 형성된 공기유입통로(24)와 연결되고 공기유입통로(24)의 선단은 바디시트(14)의 좌측면(142)에 접하는 위치에 형성되어 공기압력이 가해질 수 있게 하여서 됨을 특징으로 하는 버터플라이 밸브
4. 제 1항에 있어서,

   상기 바디시트(14)의 좌측상단부와 좌측하단부에 위치한 밸브본체(10)에 밀착패킹(11)(11')을 끼우되

   바디시트(14)의 접촉면(14a)좌측으로 연장단부(16)가 형성되고 그 연장단부(16)의 상면에는 밀착패킹(11')이 설치된 구성으로 됨을 특징으로 하는 버터플라이 밸브
5. 제 1항에 있어서,

   상기 공간부(18)의 우측과 접하는 부분에 결착판(22)으로 지지된 지지대(20)를 설치하되

   상기 지지대(20)의 하단은 바디시트(14)의 우측면(141)에 관로(12)의 유체압력이 간접적으로 가해질 수 있도록 바디시트(14)의 우측면(141)하단과 동일한 수평선상으로 놓여지게 설치됨을 특징으로 하는 버터플라이 밸브

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