KR20160126370A - 이중 개폐형 버터플라이밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크가 회전 운동 및 직선 운동을 하면서 밸브몸체를 개폐할 수 있는 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브는, 유체가 유동하는 통로의 내주면에 내측에서 외측으로 하향 경사진 밸브측시트부를 구비한 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 내측에 회전 운동 및 직선 운동 가능하게 설치되며, 외주면에 상기 밸브측시트부와 대응하게 경사진 디스크시트부가 형성되어, 상기 밸브몸체의 통로를 개폐하는 디스크와; 상기 디스크의 내측면에 축방향으로 연장되게 형성되며, 축방향을 따라 일정 길이를 갖는 작동홀이 형성되어 있는 작동리브와; 일단부가 상기 디스크의 내측면에 연접하게 배치되며, 타단부가 상기 밸브몸체의 측면부를 관통하도록 설치되어, 외력에 의해 회전 운동하면서 상기 디스크를 회전시키는 중공의 밸브축부재와; 상기 밸브축부재의 중공부 내측에 밸브축부재에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 밸브축부재의 일측면부를 통해 상기 작동리브의 작동홀 내측으로 삽입되어 연결되는 작동돌기가 반경방향으로 외측으로 돌출되게 형성되어 있는 내축과; 상기 밸브몸체의 외부에 설치되어 상기 밸브축부재를 임의의 각도로 회전 운동시키는 밸브축회동수단과; 상기 밸브몸체의 외부에 설치되어 상기 내축을 일정 각도로 왕복 회전시키는 내축회동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중 개폐형 버터플라이밸브{DUAL RESEALABLE BUTTERFLY VAVLE}

본 발명은 버터플라이밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크가 회전 운동 및 직선 운동을 하면서 밸브 몸체를 개폐할 수 있는 버터플라이밸브에 관한 것이다.

일반적으로 버터플라이 밸브는 원통형의 밸브몸체 내주면에 밸브몸체 시트링(seat ring)을 고정하고, 밸브몸체에 회전축으로 축설한 원판형의 디스크의 외주면에 디스크 시트링을 고정링과 다수의 고정볼트로 고정시킨 구조로 되어 있으며, 상기 디스크를 90°각도로 회전시켜 밸브몸체 시트링에 디스크 시트링을 접촉시켜 압착하는 방식으로 송수관을 폐쇄하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 버터플라이 밸브는 밸브 폐쇄시 접촉면이 경사면인 밸브몸체 시트링과 탄성체 또는 금속재인 디스크 시트링이 유체가 흐르는 방향으로 접촉하여 이때의 압착력에 의하여 유체흐름의 작용압력을 차단하도록 되어 있어 탄성체 디스크 시트링의 경우 지수를 목적으로 무리하게 고정볼트를 조임으로써 탄성체인 디스크 시트링이 영구변형되어 탄성력 상실로 수명이 단축되어 지수가 어려울 뿐만 아니라, 디스크 시트링 고정볼트의 무리한 조임으로 밸브 개폐시 상당히 큰 동력이 소요되고 장시간 사용시 탄성체 시트의 파손 및 마모 등으로 누수가 발생하게 되며, 이러한 누수 현상은 수압이 높을 수록 더욱 많이 발생되고, 특히 고무재의 경우 내산성과 내약품성이 불량하여 유류나 화공약품의 수송에는 부적합하였다.

이러한 디스크 시트링의 탄성체 고무시트의 결점을 해결하고자 제안된 금속재 디스크 시트링은 고도기술에 의한 가공 정밀성이 요구되어 특히 고압용 대구경의 밸브에 대하여는 제작이 용이하지 않는 등 효율적인 지수가 이루어지지 않아 유량제어 등 유지관리에 있어서 어려움이 있었다.

(문헌 1) 대한민국등록특허공보 제0168665호(1998.10.07. 자 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구성 및 작동 메커니즘으로 디스크를 회전 운동 및 직선 운동하여 디스크 시트링의 마모를 최소화하면서 밸브몸체를 개폐할 수 있는 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브를 제공한다.

상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 유체가 유동하는 통로를 가지며, 상기 통로의 내주면에 내측에서 외측으로 하향 경사진 밸브측시트부를 구비한 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 내측에 회전 운동 및 직선 운동 가능하게 설치되며, 외주면에 상기 밸브측시트부와 대응하게 경사진 디스크시트부가 형성되어, 상기 밸브몸체의 통로를 개폐하는 디스크와; 상기 디스크의 내측면에 디스크의 중심축과 나란한 방향으로 연장되게 형성되며, 일정 길이의 작동홀이 형성되어 있는 작동리브와; 일단부가 상기 디스크의 내측면에 연접하게 배치되며, 타단부가 상기 밸브몸체의 측면부를 관통하도록 설치되어, 외력에 의해 회전 운동하면서 상기 디스크를 회전시키는 중공의 밸브축부재와; 상기 밸브축부재의 중공부 내측에 밸브축부재에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 밸브축 부재의 일측면부를 통해 상기 작동리브의 작동홀 내측으로 삽입되어 연결되는 작동돌기가 반경방향으로 외측으로 돌출되게 형성되어 있는 내축과; 상기 밸브몸체의 외부에 설치되어 상기 밸브축부재를 임의의 각도로 회전 운동시키는 밸브축회동수단과; 상기 밸브몸체의 외부에 설치되어 상기 내축을 일정 각도로 왕복 회전시키는 내축회동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브를 제공한다.

본 발명은 디스크의 회전 운동 및 직선 운동에 의해 밸브몸체를 개폐하므로 디스크시트부와 밸브측시트부 간의 접촉에 의한 마모를 최소화하고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 디스크시트부와 밸브측시트부에 유연한 합성수지 재질의 가스켓을 장착하지 않고 금속 시트부들만의 접촉으로 밸브몸체를 확실히 개폐할 수 있기 때문에 버터플라이밸브를 고온 밸브로 사용하는 경우 디스크의 팽창으로 인해 디스크와 밸브몸체가 단단히 맞물린 상태에서도 디스크의 직선 운동에 의해 원활한 개폐가 가능하며, 개폐 작동시의 마모를 최소화할 수 있는 이점도 있다. 따라서, 고부가가치의 고온용 밸브에 유리하게 적용할 수 있다.

그리고, 기존의 3중 편심 버터플라이밸브보다 가공이 용이하여 제작단가를 절감할 수 있는 이점도 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이밸브의 일부를 절개하여 나타낸 완전 개방 상태의 사시도이다.
도 2는 도 1의 버터플라이밸브의 폐쇄 상태의 사시도이다.
도 3은 도 1의 버터플라이밸브의 폐쇄 상태의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 버터플라이밸브의 주요부의 분해 사시도이다.
도 5는 도 1의 버터플라이밸브의 주요부의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 버터플라이밸브의 폐쇄 동작을 순차적으로 나타낸 요부 단면도 및 확대도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 이중 개폐형 디스크를 갖는 버터플라이밸브의 일 실시예를 나타낸 것으로, 먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 버터플라이밸브는 유체가 유동하는 통로(11)가 형성된 원통형의 밸브몸체(10)와, 상기 밸브몸체(10)의 내측에 회전 운동 및 직선 운동 가능하게 설치되어 상기 밸브몸체(10)의 통로(11)를 개폐하는 원반형의 디스크(20)와, 상기 디스크(20)의 내측면에 디스크(20)의 중심축과 나란한 방향으로 연장되게 형성된 복수개의 작동리브(25)와, 상기 디스크(20)의 내측면에 결합되는 중공의 밸브축부재(30)와, 상기 밸브축부재(30)의 중공부(31) 내측에 상대 회전 가능하게 설치되며 상기 작동리브(25)와 연결되는 복수개의 작동돌기(41)를 구비한 내축(40)과, 상기 밸브몸체(10)의 외부에 설치되어 상기 밸브축부재(30)를 임의의 각도로 회전 운동시키는 밸브축회동수단과, 상기 밸브몸체(10)의 외부에 설치되어 상기 내축(40)을 일정 각도로 왕복 회전시키는 내축회동수단을 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 밸브몸체(10)는 금속 재질로 이루어지며, 양단이 개방된 원통 형상을 갖는다. 상기 밸브몸체(10)의 통로(11)의 일단부 내주면에는 내측에서 외측으로 하향 경사진 밸브측시트부(12)가 형성된다. 상기 밸브몸체(10)의 측면부에는 상기 밸브축부재(30)를 구성하는 외축(31)이 회전 가능하게 삽입 설치되는 축가이드부(13)가 축방향과 직교하는 방향으로 연장되게 관통 형성되어 있다.

상기 디스크(20)는 소정 두께의 금속 원반으로 이루어지며, 외주면에는 상기 밸브측시트부(12)와 대응하게 경사진 형태로 이루어져 밸브측시트부(12)와 밀착되는 디스크시트부(22)가 형성되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이, 상기 작동리브(25)는 디스크(20)의 내측면의 중간 부분에 일정 간격 이격

되게 형성되며, 디스크(20)의 중심축과 나란한 방향으로 일정 길이만큼 연장되게 형성된다. 그리고, 상기 작동리브(25)에는 상기 내축(40)의 작동돌기(41)들이 삽입되어 연결되는 사각형의 작동홀(26)의 관통되게 형성되어 있다. 상기 작동리브(25)는 디스크(20)에 일체형으로 만들어질 수 있지만, 이와 다르게 디스크(20)와는 개별체로 만들어진 후 용접 등에 의해 디스크(20)의 내측면에 고정되게 부착될 수 있다.

상기 밸브축부재(30)는 상기 밸브몸체(10)의 축가이드부(13)를 통해서 밸브몸체(10)의 축방향과 직교하는 방향으로 연장되게 설치되는 중공의 외축(31)과, 상기 밸브몸체(10) 내부에서 상기 외축(31)과 고정되어 외축(31)과 함께 회전하는 브라켓(32)을 포함하여 구성된다.

상기 외축(31)은 중공의 관 형태로 이루어지며, 측면부에는 상기 내축(40)의 작동돌기(41)가 외부로 돌출되도록 2개의 관통홀(312)이 일정 거리 이격되게 형성된다. 상기 외축(31)의 외측 단부는 상기 밸브축회동수단과 연결되어 밸브축회동수단에 의해 회전한다.

상기 브라켓(32)은 상기 외축(31)의 내측단부가 삽입되어 고정되는 축삽입홀(321)이 형성되고, 상기 외축(31)의 관통홀(312)과 대응하는 위치에 상기 내축(40)의 작동돌기(41)가 수용되는 관통홀(322)이 상기 축삽입홀(321)의 내외측으로 관통되게 형성되며, 상기 관통홀(322)과 대응하는 위치에 상기 디스크(20)의 작동리브(25)가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 가이드홈(323)이 형성되어 있는 구조로 이루어진다.

상기 내축(40)은 상기 외축(31)의 중공부(311) 내에 삽입되어 외축(31)에 대해 상대 회전한다. 상기 내축(40)의 작동돌기(41)는 반경 방향으로 일정 길이 연장되어 상기 외축(31)의 관통홀(312)과 브라켓(32)의 관통홀(322)을 통해 디스크(20)의 작동리브(25)의 작동홀(26) 내측으로 삽입되어 연결된다. 따라서, 상기 외축(31)이 회전 운동하여 브라켓(32)이 회전 운동하게 되면, 상기 내축(40)의 작동돌기(41)와 디스크(20)의 작동리브(25)가 서로 연결되어 있으므로 디스크(20)가 브라켓(32)에서 이탈되지 않고 브라켓(32)과 함께 회전하게 된다.

그리고, 내축(40)이 외축(31)에 대해 회전운동하게 되면, 상기 작동돌기(41)가 작동리브(25)의 작동홀(26)의 어느 일단부를 밀어내어 디스크(20)가 직선 운동하게 된다(도 6 및 도 7 참조).

다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 이 실시예에서 상기 밸브축부재(30)의 외축(31)을 회전시키기 위한 밸브축회동수단은 사람이 손으로 잡고 조작할 수 있도록 된 원형의 핸들(60)로 이루어지며, 내축회동수단은 내축(40)의 외측 단부에 연결되며 반경방향 외측으로 연장되게 형성되어 사람이 조작할 수 있도록 된 작동레버(70)로 구성되나, 이 실시예와 다르게 복수개의 기어와 동력전달장치, 모터를 사용한 공지의 회동수단을 구성하여 외축(31)과 내축(40)을 자동으로 임의의 각도로 회전시킬 수도 있을 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 버터플라이밸브는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 도 1에 도시된 것과 같이 디스크(20)가 밸브몸체(10)의 통로(11)를 완전히 개방한 상태에서 밸브몸체(10)를 폐쇄하기 위하여 작업자가 핸들(60)을 도면상 반시계방향으로 90도 회전시키면, 도 6에 도시된 것과 같이 디스크(20)가 밸브몸체(10)의 통로(11)의 일단부를 폐쇄하는 위치에 오게 된다. 이 때, 상기 디스크(20)의 디스크시트부(22)는 밸브몸체(10)의 밸브측시트부(12)와 접촉하지 않고 일정 거리 이격된 상태가 된다.

이 상태에서 작업자가 작동레버(70)를 일정 각도 회전시켜 내축(40)을 외축(31)에 대해 회전시키면, 도 7에 도시한 것과 같이 내축(40)의 작동돌기(41)가 작동리브(25)의 작동홀(26) 내측에서 회전하여 작동홀(26) 끝단을 밀어내게 되고, 이에 따라 작동리브(25)가 브라켓(32)의 가이드홈(323)을 따라 슬라이딩하여 디스크(20)가 직선 운동하게 된다. 이에 따라, 디스크(20)의 디스크시트부(22)가 밸브몸체(10)의 밸브측시트부(12)와 완전히 접촉하여 밀착되면서 밸브몸체(10)의 통로(11)의 일단부가 폐쇄되고 유체의 유동이 차단된다.

밸브몸체(10)를 개방시키는 동작은 전술한 과정을 역으로 수행하면 된다. 즉, 작동레버(70)를 조작하여 내축(40)을 회전시켜 디스크(20)를 밸브몸체(10) 내측으로 직선 이동시킨 다음, 핸들(60)을 조작하여 외축(31)을 회전시켜 디스크(20)를 회전 운동시킴으로써 밸브몸체(10)의 통로(11)의 일단부를 개방한다.

한편, 상기와 같이 디스크(20)가 회전할 때 디스크(20)의 디스크시트부(22)는 밸브몸체(10)의 밸브측시트부(12)와 전혀 접촉하지 않게 되는데, 이는 상기 밸브축부재(30)의 회전 중심, 즉 외축(31)의 중심(O)이 밸브측 시트부(12)의 중심으로부터 일정 거리 이격되어 1차 편심을 이룸과 동시에 상기 외축(31)의 중심(O)이 상기 밸브몸체(10)의 중심축선과 일정 거리만큼 이격되어 2차 편심을 이루기 때문이다.

전술한 것과 같이 본 발명은 디스크(20)가 회전 운동하여 폐쇄 위치에서 밸브몸체(10)의 밸브측시트부(12)와 일정한 공극을 유지하게 되고, 이 상태에서 디스크(20)가 직선 이동하여 밸브몸체(10)를 완전히 폐쇄하게 되므로 디스크시트부(22)와 밸브측시트부(12) 간의 접촉에 의한 마모를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 디스크시트부(22)와 밸브측시트부(12)에 유연한 합성수지 재질의 가스켓을 장착하지 않고 금속 시트부들만의 접촉으로 밸브몸체(10)를 확실히 개폐할 수 있기 때문에 버터플라이밸브를 고온 밸브로 사용하는 경우 디스크(20)의 팽창으로 인해 디스크(20)와 밸브몸체(10)가 단단히 맞물린 상태에서도 디스크(20)의 직선 운동에 의해 원활한 개폐가 가능하며, 개폐 작동시의 마모를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

10 : 밸브몸체 11 : 통로
12 : 밸브측시트부 13 : 축가이드부
20 : 디스크 22 : 디스크시트부
25 : 작동리브 26 : 작동홀
30 : 밸브축부재 31 : 외축
32 : 브라켓 40 : 내축
41 : 작동돌기 60 : 핸들
70 : 작동레버

Claims (1)

1. 유체가 유동하는 통로(11)를 가지며, 상기 통로(11)의 내주면에 내측에서 외측으로 하향 경사진 밸브측시트부(12)를 구비한 밸브몸체(10)와;
   상기 밸브몸체(10)의 내측에 회전 운동 및 직선 운동 가능하게 설치되며, 외주면에 상기 밸브측시트부(12)와 대응하게 경사진 디스크시트부(22)가 형성되어, 상기 밸브몸체(10)의 통로(11)를 개폐하는 디스크(20)와;
   상기 디스크(20)의 내측면에 디스크(20)의 중심축과 나란한 방향으로 연장되게 형성되며, 일정 길이의 작동홀(26)이 형성되어 있는 작동리브(25)와;
   일단부가 상기 디스크(20)의 내측면에 연접하게 배치되며, 타단부가 상기 밸브몸체(10)의 측면부를 관통하도록 설치되어, 외력에 의해 회전 운동하면서 상기 디스크(20)를 회전시키는 중공의 밸브축부재(30)와;
   상기 밸브축부재(30)의 중공부(311) 내측에 밸브축부재(30)에 대해 상대 회전 가능하게 설치되며, 상기 밸브축부재(30)의 일측면부를 통해 상기 작동리브(25)의 작동홀(26) 내측으로 삽입되어 연결되는 작동돌기(41)가 반경방향으로 외측으로 돌출되게 형성되어 있는 내축(40)과;
   상기 밸브몸체(10)의 외부에 설치되어 상기 밸브축부재(30)를 임의의 각도로 회전 운동시키는 밸브축회동수단과;
   상기 밸브몸체(10)의 외부에 설치되어 상기 내축(40)을 일정 각도로 왕복 회전시키는 내축회동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
   이중 개폐형 버터플라이밸브.

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