KR20110049756A - 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버터플라이 밸브의 축이 삽입되는 축하우징 부분으로 유체가 침투하는 것을 방지하기 위한 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조에 관한 것이다. 본 발명에서는, 버터플라이 밸브의 축하우징 부분의 수밀성을 확보하면서도 축의 토오크에 영향을 주지 않도록 특정 구조의 부시, 부시의 내측면과 외측면을 감싸도록 성형 되는 수지 그리고 다수개의 오링을 이용한 축하우징 수밀구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀구조는, 금속 재질의 원통형 부시(10)를 구비하고, 상기 부시(10)를 밸브 몸체(30)의 축하우징(60)에 삽입하고, 밸브 몸체(30)에 금형(20)을 장착하여 액체 상태의 수지 원료를 주입함으로써 부시(10)의 말단부 내측면에서 시작하여 부시(10)의 일측면을 따라 말단부 외측면까지 감싸도록 수지(23)를 성형한 다음, 상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)에 다수 개의 탄성체 재질의 오링(24)을 삽입하고, 상기 부시(10)의 내측말단홈(15)에 다수 개의 오링(24)을 삽입함으로써 부시(10)의 외측면과 내측면을 따라 밸브 몸체(30)의 축하우징(60)으로 유체가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 축하우징(60) 부분의 부식을 방지함으로써 밸브의 수명을 연장할 수 있으며, 축하우징(60) 부분의 부식에 의한 유체의 오염을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Description

버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조{Watertight structur of shaft housing in butterfly valve}

본 발명은 상수도관이나 하수도관 등에 장착되고, 디스크에 의해서 기밀이 유지되도록 하는 버터플라이 밸브에 있어서, 축이 삽입되는 밸브의 몸체 축하우징 부분의 유체 침투를 차단하기 위한 수밀 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 밸브의 축이 삽입되는 축하우징 부분으로 유체가 침투하는 것을 방지하기 위해서 부시의 내측면과 외측면을 감싸는 수지(resin)를 제공하고, 부시의 내측면에 다수 개의 오링을 삽입함으로써 부식에 약한 축하우징 부분을 부식으로부터 보호하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조에 관한 것이다.

상수도관 등에 장착되는 버터플라이 밸브는 시트의 종류에 따라 고무시트 버터플라이 밸브, 메탈시트 버터플라이 밸브 등으로 구분된다. 이들 버터플라이 밸브는 몸체 내부에 있는 원형 혹은 타원형의 디스크의 회전에 의해서 유체를 제어한다. 디스크의 회전을 위해서는 축이 삽입되는데, 축은 밸브의 몸체와 디스크를 관통하여 삽입된다.

버터플라이 밸브는 유체에 의한 부식을 방지하기 위해서 유체가 닿는 표면을 방식 처리한다. 버터플라이 밸브의 몸체 내면과 디스크는 유체가 항상 닿는 부위이므로 철저하게 방식 처리를 하도록 되어있다. 또한, 유체가 닿지 않는 몸체의 외부면도 부식을 방지하기 위해서 방식 처리를 한다. 방식 처리가 곤란한 곳은 축이 삽입되는 몸체의 축하우징 부분이다. 축하우징 부분은 디스크를 지지하고 구동하는 축이 삽입되는 부분으로써 높은 정밀도를 요구하기 때문에 별도의 방식 처리를 하기가 곤란하다.

버터플라이 밸브의 축하우징 부분을 부식으로부터 보호하기 위해서는 유체가 침투하는 것을 방지하는 것이 최선책이다. 각각의 버터플라이 밸브는 유체의 침투를 차단하기 위한 구조를 가지는데, 현실적으로 유체의 차단을 완벽하게 방지하는 것은 불가능한 일이다. 왜냐하면, 축은 디스크를 구동시키기 위한 강한 토오크가 전달되는데 유체 차단성을 높이면 축의 토오크가 증가하고 또한, 유체 차단을 목적으로 삽입한 오링 등이 시간이 지나면 경화되어 제 역할을 수행하지 못하기 때문이다.

버터플라이 밸브의 수명은 사용 환경에 따라 달라지는데, 통상적으로 10~20년을 밸브의 수명으로 본다. 이때에 밸브를 수선하여 사용할 수 없는 가장 큰 이유는 축하우징 부분의 심각한 부식 때문이다. 즉, 버터플라이 밸브의 수명을 결정하는 가장 큰 이유는 축하우징 부분의 부식이고, 이는 축하우징 부분으로 침투하는 유체를 완벽하게 차단하지 못하기 때문이다.

버터플라이 밸브의 축하우징 부분의 유체 침투에 의한 부식은 밸브의 수명을 단축하는 요인으로 작용할 뿐만 아니라, 유체를 오염시키는 원인이 된다. 특히, 버터플라이 밸브를 상수도 배관에 연결하여 사용할 때에 축하우징 부분의 부식에 의한 녹은 수질을 오염시키는 큰 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 버터플라이 밸브의 축이 삽입되는 몸체의 축하우징 부분에 유체가 침투하지 못하도록 하는 수밀구조를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에서는, 버터플라이 밸브의 축하우징 부분의 수밀성을 확보하면서도 축의 토오크에 영향을 주지 않도록 특정 구조의 부시, 부시의 내측면과 외측면을 감싸도록 성형 되는 수지 그리고 다수개의 오링을 이용한 축하우징 수밀구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀구조는, 말단부 외측면에 외경부홈(11)이 형성되고 상기 외경부홈(11)에 대응되는 내측면에는 내측홈(12)이 형성되며, 내측면의 중앙 부분에는 다수 개의 내측오링홈(13)이 형성되고 디스크(40) 반대방향 말단부 내측면에 내측말단홈(15)이 형성되며 상기 내측말단홈(15)에 대응되는 외측면에는 돌출단턱(16)이 형성된 금속 재질의 원통형 부시(10)를 구비하고,

상기 부시(10)를 밸브 몸체(30)의 축하우징(60)에 삽입하고, 밸브 몸체(30)에 금형(20)을 장착하여 액체 상태의 수지 원료를 주입함으로써 부시(10)의 말단부 내측면 내측홈(12)에서 시작하여 부시(10)의 일측면을 따라 말단부 외측면에 형성된 외경부홈(11)까지 감싸도록 수지(23)를 성형한 다음,

상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)에 다수 개의 탄성체 재질의 오링(24)을 삽입하고, 상기 부시(10)의 내측말단홈(15)에 다수 개의 오링(24)을 삽입하여 누르개(80)로 압착함으로써 부시(10)의 외측면과 내측면으로 침투하는 유체를 차단함으로써 밸브 몸체(30)의 축하우징(60)으로 유체가 침투하는 것을 방지할 수 있다.

상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)과 외측오링홈(14)에는 오링(24)이 삽입되는데, 상기 오링은 단면의 모양이 모서리 부분이 돌출된 사각형인 오링이 바람직하다. 단면의 모양이 모서리 부분이 돌출된 사각형인 오링은 일반적인 오링에 비하여 수밀성이 우수하고 축이 회전할 때에 축에 부가되는 토오크가 크지 않다.

본 발명에 의하면, 버터플라이 밸브의 축하우징(60) 부분의 유체침투를 차단하여 축하우징(60) 부분의 부식을 방지함으로써 밸브의 수명을 연장할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 축하우징(60) 부분의 부식에 의한 유체의 오염을 방지함으로써 본 발명이 적용된 버터플라이 밸브를 상수도 배관에 사용할 때에 물의 오명을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1. 기존 버터플라이 밸브의 구조.
도 2. 기존 버터플라이 밸브의 축하우징 수밀 구조.
도 3. 본 발명의 축하우징 수밀구조.
도 4. 본 발명에 포함되는 수지를 성형하기 위한 금형 장착 상태.
도 5. 본 발명에 포함되는 부시.
도 6. 본 발명에 포함되는 수지를 성형하기 위한 금형의 (a) 정면도, (b) 측면도.
도 7. 본 발명에 포함되는 오링.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 기존 버터플라이 밸브의 구조, 도 2는 기존 버터플라이 밸브의 축하우징 수밀 구조를 나타낸 도면이다. 도시한 기존의 버터플라이 밸브는 고무시트 버터플라이 밸브를 나타낸 것인데, 유체를 차단하는 시트의 재질이 고무이어서 고무시트라 표현한다. 이 부분은 본 발명의 범위에 포함되지 않으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. 본 발명은 그 적용 범위가 모든 종류의 버터플라이 밸브에 해당한다.

도시한 바와 같이, 몸체의 축하우징(60) 내부면에는 청동이나 황동 재질의 원통형 부시(10)가 삽입되며, 통상 스테인리스 재질의 축(50)은 부시(10)를 관통하여 삽입된다. 밸브의 몸체(30)는 통상 덕타일(Ducktile, GCD 450)을 사용하며 축하우징(60) 부분의 재질은 몸체(30)의 재질과 동일하다.

도시한 바에서, 축하우징(60)으로 유체의 침투는 축(50)을 관통시키기 위한 몸체(30)의 통공(도면부호 미도시) 부분과 축(50)의 외측면이 맞닿은 부분에서 시작된다. 이 부분은 금속 재질의 몸체(30)와 금속 재질의 축(50)이 맞닿는 부분이기도 하지만 축(50)이 회전을 하는 부분이기 때문에 유체의 침투를 방지하기가 상당히 어렵다. 도시한 바와 같이, 버터플라이 밸브의 축하우징(60) 부분으로 유체의 침투를 방지하는 수단은 오링(24)이다. 상기 오링(24)은 몸체(30)의 단턱진 부분과 부시(10) 사이에 삽입되는데, 축커버(70)나 누르개(80)의 압착에 의해 오링(24)이 압착되어 수밀성을 유지하도록 되어있다.

밸브의 구동을 위해서는 디스크(40)를 회전시켜야 하고 이를 위해서는 축(50)을 회전시켜야 하는데, 시간이 경과하면 고무 재질의 오링(24)이 경화 혹은 노화되어 탄성력과 같은 물성이 변하여 오링(24)의 원래 기능을 상실하게 된다. 이 경우에 유체가 오링(24)이 있는 부분을 통과하면 더이상 유체를 차단할 수단이 존재하지 않는다. 축하우징(60) 내부로 유체가 침투하면 부식에 가장 취약한 재질인 덕타일 재질의 축하우징(60) 내부면이 급격하게 부식된다. 축(50)과 부시(10)는 부식에 강한 재질인 스테인리스와 황동 혹은 청동으로 되어있어서 상대적으로 유체 침투에 의한 부식 손상이 심하지 않다.

도 3은 본 발명의 축하우징 수밀구조, 도 4는 본 발명에 포함되는 수지를 성형하기 위한 금형 장착 상태, 도 5는 본 발명에 포함되는 부시 그리고 도 6은 본 발명에 포함되는 수지를 성형하기 위한 금형의 (a) 정면도와 (b) 측면도를 나타낸 도면이다. 축하우징(60) 부분으로의 유체의 침투는 부시(10)의 외측면과 내측면을 따라 진행된다. 따라서, 축하우징(60) 수밀구조를 완성하기 위해서는 부시(10)의 외측면과 내측면에 대한 각각의 수밀 수단이 필요하다.

도 3과 내지 도 5에 도시한 바에서, 본 발명에 포함되는 부시(10)는 금속 재질의 원통형이며, 말단부 외측면에 외경부홈(11)이 형성되고 상기 외경부홈(11)에 대응되는 내측면에는 내측홈(12)이 형성되며, 내측면의 중앙 부분에는 다수 개의 내측오링홈(13)이 형성되고 디스크(40) 반대방향 말단부 내측면에 내측말단홈(15)이 형성되며 상기 내측말단홈(15)에 대응되는 외측면에는 돌출단턱(16)이 형성된다.

부시(10)의 외측면을 따라 유체가 침투하는 것을 방지하기 위해서, 부시(10)를 축하우징(60)에 삽입하고 금형(20)을 장착한 다음 액체 상태의 수지(23)를 금형(20)에 형성된 주입구(21)로 주입한다. 액체 상태의 수지(23)가 경화하여 굳어지면 금형(20)을 제거하는데, 수지(23)는 상기 부시(10)의 일측 말단부를 감싸면서 성형 된다. 즉, 수지(23)는 부시(10)의 일측면 내측홈(12)과 외경부홈(11)을 포함하여 감싸면서 성형 된다. 이렇게 성형된 수지(23)는 유체가 부시(10)의 외측면을 따라 침투하는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

도 3과 도 4에 도시한 바에서, 수지(23)는 통상의 탄성체를 사용할 수도 있으며, 고무나 우레탄과 같은 고분자 화합물을 포함하여 수밀성을 갖는 탄성체가 모두 포함된다. 수지(23)의 종류는 본 발명의 요지에 포함되는 것은 아니며, 통상의 수밀체가 이에 해당할 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 수지(23)를 성형하기 위해서는 별도의 금형(20)이 필요하며, 금형(20)은 통상적으로 액체 상태의 수지(23)를 주입하는 주입구(21)와 공기가 배출되는 공기배출구(22)가 형성된다. 액체 상태의 수지(23)는 금형(20)과 부시(10) 그리고 몸체(30)의 일부분으로 이루어진 공간을 메우면서 굳어진다. 수지(23)를 성형하는 구체적인 방법은 수지(23)의 종류에 따라 달라지므로 상세한 설명을 생략한다.

부시(10)의 외측면을 따라 침투하는 유체를 차단하는 역할을 수행하는 것은 부시(10)의 내측면과 외측면을 감싸도록 성형한 수지(23)와 부시(10)의 외측면에 형성된 외측오링홈(14)에 삽입되는 오링(24)이다. 상기 외측오링홈(14)에 삽입되는 오링(24)은 수지(23)가 제 기능을 수행하지 못하였을 때를 대비하여 삽입하는 것으로 단면의 모양이 모서리가 돌출된 사각형의 오링(24)을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 외측오링홈(14)에 삽입하는 오링(24)은 수지(23)를 성형하기 전에 삽입하여야 한다.

도 7은 본 발명에 포함되는 오링의 단면 형상을 나타낸 도면이다. 버터플라이 밸브 몸체(30)의 축하우징(60) 부분으로의 유체 침투는 부시(10)의 외측면뿐만 아니라, 내측면으로도 이루어진다. 상술한 바는, 수지(23)와 외측오링홈(14)에 삽입한 오링(24)에 의해서 부시(10)의 외측면을 따라 침투하는 유체를 차단하는 방법에 대한 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 부시(10)의 내측면을 따라 침투하는 유체를 차단하기 위해서 본 발명에서는 부시(10)의 내측면에 형성된 다수 개의 내측오링홈(13)에 삽입되는 다수 개의 오링(24)을 제공한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 포함되는 다수 개의 오링(24)은 그 단면의 모양이 원형, 타원형 그리고 모서리 부분이 돌출된 사각형을 포함한다. 특히, 단면의 모양이 모서리 부분이 돌출된 사각형의 오링(24)은 유체의 종류나 압력의 크기에 상관없이 수밀성을 유지한다는 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 효과를 높이기 위해서 상기 오링(24)은 단면의 모양이 모서리가 돌출된 사각형 모양의 오링(24)을 사용하는 것이 바람직하다.

부시(10)의 내측면을 따라 침투하는 유체를 차단하기 위해서, 본 발명에서는 다수 개의 오링(24)이 순차적으로 삽입되며 최종적으로는 부시(10)의 내측말단홈(15)에 삽입된 다수 개의 오링(24)이 그 역할을 수행한다. 상기 부시(10)의 내측말단홈(15)에 삽입된 다수 개의 오링(24)은 누르개(80)에 의해서 압착됨으로써 수밀성을 유지한다.

10...부시 11...외경부홈
12...내측홈 13...내측오링홈
14...외측오링홈 15...내측말단홈
16...돌출단턱 20...금형
21...주입구 22...공기배출구
23...수지 24...오링
30...몸체 40...디스크
50...축 60...축하우징
70...축커버 80...누르개

Claims (5)

1. 유체를 이송시키는 관로에 설치되며 원통형 몸체와 원판형 디스크로 구성되어 디스크의 회전에 의해서 유체의 흐름을 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서,
   말단부 외측면에 외경부홈(11)이 형성되고 상기 외경부홈(11)에 대응되는 내측면에는 내측홈(12)이 형성되며, 내측면의 중앙 부분에는 다수 개의 내측오링홈(13)이 형성되어 밸브 몸체의 축하우징(60)으로 삽입되는 금속 재질의 원통형 부시(10);
   상기 부시(10)의 일측면 내측홈(12)과 외경부홈(11)을 포함하여 감싸면서 성형 되는 탄성체 재질의 수지(23); 및
   상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)에 삽입되는 다수 개의 오링(24);
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 부시(10)는 외측면에 외측오링홈(14)이 형성되며, 외측오링홈(14)에는 단면의 모양이 모서리가 돌출된 사각형의 오링(24)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 부시(10)는 디스크(40) 반대 방향의 말단부 내측면에 내측말단홈(15)이 형성되며, 내측말단홈(15)에 누르개(80)에 의해서 압착되는 다수 개의 오링(24)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)에 삽입되는 오링(24)은 단면의 모양이 모서리가 돌출된 사각형인 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조.
5. 유체를 이송시키는 관로에 설치되며 원통형 몸체와 원판형 디스크로 구성되어 디스크의 회전에 의해서 유체의 흐름을 제어하는 버터플라이 밸브에 있어서,
   말단부 외측면에 외경부홈(11)이 형성되고 상기 외경부홈(11)에 대응되는 내측면에는 내측홈(12)이 형성되며, 내측면의 중앙 부분에는 다수 개의 내측오링홈(13)이 형성되어 밸브 몸체의 축하우징(60)으로 삽입되는 금속 재질의 원통형 부시(10);
   일측면에 밸브의 축(50)과 동일한 외경을 갖는 원기둥이 형성되고 주입구(21)와 공기배출구(22)가 형성된 원반 형태의 금형(20);
   상기 금형(20)을 축하우징(60) 입구에 장착하여 상기 부시(10)의 일측면 내측홈(12)과 외경부홈(11)을 포함하여 감싸면서 성형 되는 탄성체 재질의 수지(23); 및
   상기 부시(10)의 다수 개의 내측오링홈(13)에 삽입되는 단면의 모양이 모서리가 돌출된 사각형의 오링(24);
   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브 축하우징의 수밀 구조.

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