KR20190076391A

KR20190076391A - 일방향 연속 회전형 체크 밸브

Info

Publication number: KR20190076391A
Application number: KR1020170178155A
Authority: KR
Inventors: 박준홍; 안목탄; 하성훈; 정연종; 박석현; 최혁
Original assignee: 동아대학교 산학협력단
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-02
Also published as: KR102033582B1

Abstract

본 발명은 유로 내에서 디스크가 래칫 기어 메커니즘에 의해 일방향으로만 회전하면서 유체가 한 방향으로만 흐르도록 제어하여 구성을 단순화할 수 있고, 디스크의 회전량 및/또는 속도에 의해 유체의 유량 및 속도를 측정할 수 있는 일방향 연속 회전형 체크 밸브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 일방향 연속 회전형 체크 밸브는, 일단부에 유체가 유입되는 유입구가 형성되고 다른 일단부에 유체가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 밸브몸체; 상기 유입구 및 배출구 사이의 유로 내에서 유로를 가로지르는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 디스크허브와, 상기 디스크허브의 외면에 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 유로를 개폐하는 복수의 디스크블레이드를 포함하는 디스크; 및, 상기 밸브몸체 내부에 돌출되게 형성되며, 래치트 기어 형태로 되어 상기 디스크블레이드와 접촉하면서 디스크가 유체의 흐름 방향으로만 회전하도록 허용하는 래치트부;를 포함할 수 있다.

Description

일방향 연속 회전형 체크 밸브{Check Valve of One-way Rotation Type}

본 발명은 체크 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크가 래칫 기어 메커니즘에 의해 일방향으로만 회전하면서 유체가 한 방향으로만 흐르도록 제어하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브에 관한 것이다.

체크밸브는 유체가 통과하는 배관에 설치되어 관로 내부에 흐르는 유체의 역류를 방지하고 한쪽 방향으로만 흐르도록 함으로써 유체의 흐름을 단속하기 위한 것으로 유체가 관로 내부에 정상적으로 흐르고 있을 경우에는 유체의 압력에 의해 개방되었다가 펌프의 오작동이나 그 외 다른 이유들에 의해 유체가 역류하게 되면 자동으로 닫히면서 유체의 역류를 차단하게 된다.

그런데 이러한 체크밸브를 통해 유동하는 배관을 통해 유동하는 유체의 유량이나 속도를 측정하기 위해서는 배관에 밸브와는 별도로 추가적인 장치를 설치해야 하며, 이에 따라 배관의 전체 구조가 복잡해지고, 설치 비용이 증가하는 등의 문제가 발생한다.

또한 종래의 체크밸브는 유체의 압력에 따라 볼이나 디스크가 선형 이동하거나, 디스크가 일단의 힌지축을 중심으로 스윙 운동하면서 유로를 개방하도록 되어 개방 작동시 충격이 발생하고, 역압에 신속하게 대응하지 못하여 역류 발생시 유체의 일부가 역류하는 현상이 종종 발생하는 문제가 있다.

등록특허 제10-1559077호 등록특허 제10-1716354호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 유로 내에서 디스크가 래칫 기어 메커니즘에 의해 일방향으로만 회전하면서 유체가 한 방향으로만 흐르도록 제어하여 구성을 단순화할 수 있는 일방향 연속 회전형 체크 밸브를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 배관에 별도의 유량 측정 장치나 속도 측정 장치를 설치하지 않고 디스크의 회전량 및/또는 속도에 의해 유체의 유량 및 속도를 측정할 수 있는 일방향 연속 회전형 체크 밸브를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일방향 연속 회전형 체크 밸브는, 일단부에 유체가 유입되는 유입구가 형성되고 다른 일단부에 유체가 배출되는 배출구가 형성되어 있는 밸브몸체; 상기 유입구 및 배출구 사이의 유로 내에서 유로를 가로지르는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 디스크허브와, 상기 디스크허브의 외면에 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 유로를 개폐하는 복수의 디스크블레이드를 포함하는 디스크; 및, 상기 밸브몸체 내부에 돌출되게 형성되며, 래치트 기어 형태로 되어 상기 디스크블레이드와 접촉하면서 디스크가 유체의 흐름 방향으로만 회전하도록 허용하는 래치트부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배관을 통해 유체가 순방향으로 흐르게 되면 디스크가 원활하게 회전하면서 유체가 흘러나갈 수 있게 되고, 배관 내에서 유체의 역류가 발생하게 되면, 디스크의 디스크블레이드가 래치트부에 걸리면서 역회전이 방지되어 유체가 역류하지 않게 된다.

또한 유체가 순방향으로 흐르면서 디스크가 회전할 때 회전량센싱부(51)가 디스크의 단위 시간당 회전수를 검출하고, 연산부가 이 회전수를 바탕으로 유량 및 유속을 산출할 수 있게 되므로 유량 및 유속 측정을 위한 별도의 장치를 배관에 설치할 필요가 없게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 연속 회전형 체크 밸브를 나타낸 단면도로, 유로가 폐쇄된 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 체크 밸브의 단면도로, 유로가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 I-I 선 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 체크 밸브에 구성된 보조 회전제어유닛의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 보조 회전제어유닛의 작동례(역회전 방지 상태)를 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 일방향 연속 회전형 체크 밸브를 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일방향 연속 회전형 체크 밸브를 나타낸다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 체크 밸브는 밸브몸체(10), 일방향으로 회전하면서 밸브몸체(10)의 유로를 개폐하는 디스크(20), 디스크(20)의 일방향 회전만 허용하도록 구성된 래치트부(30), 디스크(20)의 회전축(22)에 구성되어 래치트부(30)와 함께 디스크(20)의 일방향 회전만 가능하게 하는 보조 회전제어유닛, 디스크(20)의 회전량을 감지하여 유체의 유량 및 속도를 측정하기 위한 회전량센싱부(51) 및 연산부(52)를 포함한다.

밸브몸체(10)는 전방부에 유체가 유입되는 유입구(11)가 형성되고 후방부에 유체가 배출되는 배출구(12)가 대향되게 형성되어 있는 중공관 형태를 갖는다. 밸브몸체(10)의 유입구(11)와 배출구(12)는 배관과 연결된다.

밸브몸체(10)의 유입구(11)와 배출구(12) 사이의 상부에는 디스크(20)가 회전 가능하게 설치되는 디스크하우징(13)이 연통되게 설치된다. 디스크하우징(13)과 밸브몸체(10) 사이의 전단부와 후단부에는 디스크하우징(13) 내측으로 유입되는 유체를 최소화하기 위하여 디스크(20)의 디스크블레이드(23)와 접촉하는 유연한 수지 재질의 실링재(25)가 설치되어 있다.

디스크(20)는 디스크하우징(13)을 좌우의 측방향으로 가로지르는 회전축(22)을 중심으로 회전하도록 설치되어 유체의 압력에 의해 회전 운동하면서 유입구(11)와 배출구(12) 사이의 유로를 개폐하는 작용을 한다. 디스크(20)는 디스크하우징(13) 내부에서 회전축(22)과 연결되어 회전하는 디스크허브(21)와, 상기 디스크허브(21)의 외면에 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 유로를 개폐하는 복수의 디스크블레이드(23)를 포함한다.

디스크블레이드(23)는 밸브몸체(10) 내의 유로와 대체로 대응하는 형태 및 크기를 갖는다. 디스크블레이드(23)는 실리콘이나 고무와 같이 유연하고 탄성력이 있는 수지 재질로 이루어지는데, 아래에 설명하는 래치트부(30)의 완만한 경사면을 타고 넘어갈 때는 약간의 휨 변형이 발생하지만 래치트부(30)의 연직에 가까운 경사면에 걸릴 때에는 잘 휘지 않고 걸려진 상태를 유지할 수 있을 정도의 강도를 갖는다. 따라서 디스크블레이드(23)에 순방향(전방으로 후방으로 향하는 방향)으로 유체의 압력이 가해지면 디스크블레이드(23)가 래치트부(30)의 완만한 경사면을 타고 이동할 수 있지만, 디스크블레이드(23)에 역방향(후방에서 전방으로 향하는 방향)으로 유체의 압력이 가해지게 되면 래치트부(30)의 연직에 가까운 경사면에 걸릴 때에는 디스크블레이드(23)가 잘 휘지 않고 걸림 상태를 유지하여 회전하지 않게 된다.

디스크블레이드(23)는 전체가 유연하고 탄력성이 있는 재질로 이루어질 필요는 없고 래치트부(30)와 접촉하게 되는 끝단부만 전체가 유연하고 탄력성이 있는 재질로 이루어지고 나머지는 단단한 재질로 이루어질 수도 있을 것이다.

래치트부(30)는 밸브몸체(10)의 하부면에 상측으로 돌출되게 형성되며, 전방으로 후방으로는 완만하게 상향 경사지다가 후단부에서 거의 연직한 방향으로 경사진 래치트 기어 형태를 갖도록 되어 상기 디스크블레이드(23)의 끝단부와 접촉하면서 디스크(20)가 유체의 흐름 방향으로만 회전하도록 허용하는 작용을 한다.

래치트부(30)의 전단부에는 유체의 역류 시 래치트부(30)에 걸려진 디스크블레이드(23)의 바로 전방측 디스크블레이드(23)가 걸려지면서 역회전을 방지하는 걸림턱(35)이 추가로 형성될 수 있다.

전술한 것처럼 상기 디스크블레이드(23)는 어느 정도의 유연성과 탄력성을 갖는 재질로 이루어지기 때문에 역방향으로 강하게 유체의 압력이 작용하게 되면 디스크(20)가 역방향으로 회전하여 유로가 개방될 수도 있다.

이를 방지하기 위하여 디스크(20)의 회전축(22)에 디스크(20)의 회전축(22)이 디스크허브(21)와 동일한 방향으로만 회전하도록 제어하는 보조 회전제어유닛이 설치됨이 바람직하다.

이 실시예에서 보조 회전제어유닛은, 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이 상기 회전축(22)의 외면에 돌출되게 형성되는 복수의 걸림돌기(41)와, 상기 밸브몸체(10)에 고정되게 설치되며 상기 회전축(22)이 삽입되는 원통 형태로 된 축마운트부재(42)와, 상기 축마운트부재(42)의 내주면을 따라 래치트 기어 형태로 형성되어 상기 걸림돌기(41)와 접촉하면서 회전축(22)이 일방향으로만 회전하도록 허용하는 보조래치트부(43)를 포함한다.

상기 걸림돌기(41)는 말단부가 회전축(22)의 회전 방향과 반대방향으로 휘어진 바아 형태를 갖는다. 걸림돌기(41)가 이러한 형상을 갖게 됨에 따라 역방향으로 작용하는 유체의 압력에 저항하는 힘이 커져 회전축(22)이 회전하지 않고 정지된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 걸림돌기(41)는 디스크블레이드(23)의 수와 동일한 수로 설치되고, 디스크블레이드(23)와 동일한 위상차를 갖도록 회전축(22)의 원주 방향을 따라 일정 간격으로 배치된다. 걸림돌기(41) 역시 디스크블레이드(23)와 유사하게 유연하고 탄력성이 있는 재질로 만들어짐이 바람직하다.

한편, 상기 디스크(20)의 디스크허브(21) 또는 회전축(22)에는 단위 시간 당 회전량(rpm)을 감지하는 회전량센싱부(51)가 설치되고, 밸브몸체(10)의 외부에는 상기 회전량센싱부(51)와 전기적으로 연결되어 상기 회전량센싱부(51)에 의해 감지된 디스크(20)의 단위 시간 당 회전량(rpm)을 통해 유체의 유량 및 속도를 산출하는 연산부;

이와 같이 구성된 체크밸브는 다음과 같이 작용한다.

먼저 도 1에 도된 상태에서 유입구(11)를 통해 순방향, 즉 전방에서 후방으로 유체의 압력이 작용하게 되면 유체가 디스크블레이드(23)를 후방으로 밀어내게 된다. 이 때 디스크블레이드(23)는 래치트부(30)의 완만한 경사면을 타고 넘어가게 되면서 도면상 반시계방향으로 회전하게 되고, 도 2에 도시한 것처럼 유로가 개방되어 유체가 흘러나가게 된다.

이 때 회전축(22)의 일측에 설치된 회전량센싱부(51)가 회전축(22)의 단위 시간당 회전량(rpm)을 감지하여 연산부(52)로 전송하고, 연산부(52)는 이 감지된 단위 시간당 회전량(rpm) 정보에 따라 유량 및 유속을 미리 입력된 수학식으로 연산하여 사용자에게 전송한다.

이와 같이 디스크(20)가 회전축(22)을 중심으로 회전하면서 유체가 흘러가다가 밸브몸체(10)의 배출구(12)를 통해 순간적으로 역압이 작용하게 되면, 디스크(20)가 순간적으로 역방향으로(도면상 시계방향)으로 회전하게 된다. 이 때 디스크블레이드(23) 중 밸브몸체(10)의 유로 상에 배치된 것의 끝단부가 래치트부(30)의 연직한 부분에 걸려서 더 이상 역방향으로 회전하지 못하고 도 1에 도시한 것과 같은 상태로 되어 유로가 완전히 폐쇄된다.

또한 보조 회전제어유닛의 디스크(20)의 회전축(22)에 형성되어 있는 걸림돌기(41)도 축마운트부재(42)의 내주면에 형성되어 있는 보조래치트부(43)에 걸리면서 디스크(20)의 역회전이 방지된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 배관을 통해 유체가 순방향으로 흐르게 되면 디스크(20)가 원활하게 회전하면서 유체가 흘러나갈 수 있게 되고, 배관 내에서 유체의 역류가 발생하게 되면, 디스크(20)의 디스크블레이드(23)가 래치트부(30)에 걸리면서 역회전이 방지되어 유체가 역류하지 않게 된다.

또한 유체가 순방향으로 흐르면서 디스크(20)가 회전할 때 회전량센싱부(51)가 디스크(20)의 단위 시간당 회전수를 검출하고, 연산부(52)가 이 회전수를 바탕으로 유량 및 유속을 산출할 수 있게 되므로 유량 및 유속 측정을 위한 별도의 장치를 배관에 설치할 필요가 없게 된다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10 : 밸브몸체 11 : 유입구
12 : 배출구 13 : 디스크하우징
20 : 디스크 21 : 디스크허브
22 : 회전축 23 : 디스크블레이드
25 : 실링재 30 : 래치트부
35 : 걸림턱 41 : 걸림돌기
42 : 축마운트부재 43 : 보조래치트부
51 : 회전량센싱부 52 : 연산부

Claims

일단부에 유체가 유입되는 유입구(11)가 형성되고 다른 일단부에 유체가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있는 밸브몸체(10);
상기 유입구(11) 및 배출구(12) 사이의 유로 내에서 유로를 가로지르는 회전축(22)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 디스크허브(21)와, 상기 디스크허브(21)의 외면에 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 유로를 개폐하는 복수의 디스크블레이드(23)를 포함하는 디스크(20); 및,
상기 밸브몸체(10) 내부에 돌출되게 형성되며, 래치트 기어 형태로 되어 상기 디스크블레이드(23)와 접촉하면서 디스크(20)가 유체의 흐름 방향으로만 회전하도록 허용하는 래치트부(30);
를 포함하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제1항에 있어서, 상기 디스크허브(21) 또는 회전축(22)에 설치되어 단위 시간 당 회전량(rpm)을 감지하는 회전량센싱부(51)와, 상기 회전량센싱부(51)와 전기적으로 연결되어 상기 회전량센싱부(51)에 의해 감지된 단위 시간 당 회전량(rpm)을 통해 유체의 유량 및 속도를 산출하는 연산부를 더 포함하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브몸체(10)의 일측부에 상기 디스크(20)의 일부가 회전 가능하게 수용되는 디스크하우징(13)이 밸브몸체(10)와 연통되게 형성된 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제3항에 있어서, 상기 밸브몸체(10)와 디스크하우징(13) 사이에 상기 디스크(20)의 디스크블레이드(23) 끝단부와 접촉하는 유연한 수지 재질의 실링재(25)가 설치된 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제1항에 있어서, 상기 디스크블레이드(23)는 유연하고 탄력성이 있는 수지 재질로 된 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제5항에 있어서, 상기 디스크(20)의 회전축(22)에 설치되어 디스크(20)의 회전축(22)이 디스크허브(21)와 동일한 방향으로만 회전하도록 제어하는 보조 회전제어유닛을 더 포함하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제6항에 있어서, 상기 보조 회전제어유닛은, 상기 회전축(22)의 외면에 돌출되게 형성되는 복수의 걸림돌기(41)와, 상기 밸브몸체(10)에 고정되게 설치되며 상기 회전축(22)이 삽입되는 통 형태로 된 축마운트부재(42)와, 상기 축마운트부재(42)의 내주면을 따라 래치트 기어 형태로 형성되어 상기 걸림돌기(41)와 접촉하면서 회전축(22)이 일방향으로만 회전하도록 허용하는 보조래치트부(43)를 포함하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제7항에 있어서, 상기 걸림돌기(41)는 말단부가 회전축(22)의 회전 방향과 반대방향으로 휘어진 바아 형태를 갖는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
전방부에 유체가 유입되는 유입구(11)가 형성되고 후방부에 유체가 배출되는 배출구(12)가 형성되어 있는 밸브몸체(10);
상기 밸브몸체(10)의 상부에 연통되게 형성되는 원통형의 디스크하우징(13);
상기 디스크하우징(13) 내에서 측방향으로 수평하게 가로지르도록 설치되는 회전축(22)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 디스크허브(21)와, 상기 디스크허브(21)의 외면에 반경 방향 외측으로 돌출되게 형성되어 상기 유입구(11) 및 배출구(12) 사이의 유로를 개폐하는 유연하고 탄력성이 있는 수지 재질로 된 복수의 디스크블레이드(23)를 포함하는 디스크(20);
상기 밸브몸체(10) 내부에 돌출되게 형성되며, 래치트 기어 형태로 되어 상기 디스크블레이드(23)와 접촉하면서 디스크(20)가 유체의 흐름 방향으로만 회전하도록 허용하는 래치트부(30);
상기 회전축(22)의 끝단부 외면에 반경방향 외측으로 돌출되게 형성되는 복수의 걸림돌기(41)와, 상기 디스크하우징(13)에 고정되게 설치되며 상기 회전축(22)이 삽입되는 통 형태로 된 축마운트부재(42)와, 상기 축마운트부재(42)의 내주면을 따라 래치트 기어 형태로 형성되어 상기 걸림돌기(41)와 접촉하면서 회전축(22)이 일방향으로만 회전하도록 허용하는 보조래치트부(43)를 포함하여 상기 회전축(22)이 디스크허브(21)와 동일한 방향으로만 회전하도록 제어하는 보조 회전제어유닛;
상기 디스크허브(21) 또는 회전축(22)에 설치되어 디스크(20)의 단위 시간 당 회전량(rpm)을 감지하는 회전량센싱부(51); 및,
상기 회전량센싱부(51)와 전기적으로 연결되어 상기 회전량센싱부(51)에 의해 감지된 단위 시간 당 회전량(rpm)을 통해 유체의 유량 및 속도를 산출하는 연산부;
를 포함하는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.
제9항에 있어서, 상기 걸림돌기(41)는 말단부가 회전축(22)의 회전 방향과 반대방향으로 휘어진 바아 형태를 갖는 일방향 연속 회전형 체크 밸브.