KR101444195B1

KR101444195B1 - 나사조임식 버터플라이 밸브

Info

Publication number: KR101444195B1
Application number: KR1020140025795A
Authority: KR
Inventors: 진종근; 김종열
Original assignee: 주식회사 디에이치콘트롤스
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-09-26

Abstract

본 발명은 밸브체; 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 원판 형상의 밸브 디스크; 상기 밸브 디스크의 일측 가장자리로부터 연장되어 정, 역회전하면서 상기 밸브 디스크를 연동시키는 밸브 축; 및 상기 밸브체의 상측에 구비되어 상기 밸브 축에 구동력을 전달하는 것으로, 정, 역회전에 따른 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 변환된 상기 직선 운동을 상기 밸브 축의 정, 역회전으로 변환시키는 구동 전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하여, 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화 구현이 가능하고, 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하도록 하는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

Description

나사조임식 버터플라이 밸브{BUTTERFLY VALVE}

본 발명은 버터플라이 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화 구현이 가능하고, 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하도록 하는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

일반적인 버터플라이 밸브는 밸브체의 유로를 개폐하는 원판 형상의 디스크를 가로지르는 중심축이 정, 역회전함에 따라 밸브체의 유로를 개폐하는 것이다.

이러한 중심축이 회전력을 가지고 밸브체의 유로를 개폐하도록 하기 위하여는 디스크의 중심축에 구동 장치가 장착되는 것이다.

하지만, 이러한 일반적인 버터플라이 밸브는 작동 유체의 손실이 발생하였을 경우 배관 내 작동 유체의 흐름에 따라 버터플라이 밸브의 디스크가 유동하게 되어 누설 등의 사고가 일어날 우려가 있다.

또한 이러한 구동 장치는 밸브 전체와 유사한 부피를 가지며 산업용의 대형 밸브 및 고압용 밸브의 경우 상당히 부피와 하중을 지님에 따라 설치시 공간적 제약이 상당히 뒤따르는 것이다.

따라서, 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화가 가능하며 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하도록 하는 장치의 개발이 절실한 것이다.

실용신안출원 제20-2006-0003902호 특허출원 제10-2008-0116327호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화 구현이 가능하고, 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하도록 하는 버터플라이 밸브를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 밸브체; 상기 밸브체의 유로를 개폐하는 원판 형상의 밸브 디스크; 상기 밸브 디스크의 일측 가장자리로부터 연장되어 정, 역회전하면서 상기 밸브 디스크를 연동시키는 밸브 축; 및 상기 밸브체의 상측에 구비되어 상기 밸브 축에 구동력을 전달하는 것으로, 정, 역회전에 따른 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 변환된 상기 직선 운동을 상기 밸브 축의 정, 역회전으로 변환시키는 구동 전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 버터플라이 밸브는, 상기 밸브체의 일측으로부터 연장되고, 상기 밸브 축이 내장되는 밸브 플랜지와, 상기 밸브 플랜지와 연결되며, 상기 밸브 축의 단부가 내장되고, 상기 밸브 축과 연결되는 상기 구동 전달부가 내장되는 보조 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 구동 전달부는, 상기 구동 전달부를 내장하며 상기 밸브체의 일측에 구비된 보조 플랜지에서 정, 역회전하는 제1 회전 운동부와, 상기 제1 회전 운동부와 연결되고 상기 제1 회전 운동부의 정, 역회전을 왕복 직선 운동으로 변환하는 직선 운동부와, 상기 직선 운동부와 결합되고, 상기 밸브축의 단부에 구비되어 상기 직선 운동부의 왕복 직선 운동을 정, 역회전으로 변환하는 제2 회전 운동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 회전 운동부는, 상기 보조 플랜지에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 작동축과, 상기 작동축의 단부에 구비된 제1 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 직선 운동부는, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언과 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어와, 상기 랙기어의 단부에 구비된 제2 베어링과, 상기 제1 회전 운동부의 제1 베어링과, 상기 제2 베어링을 수용하는 커플링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 회전 운동부는, 상기 직선 운동부의 랙기어와 기어 결합되며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 회전 운동부는, 상기 보조 플랜지에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 작동축과, 상기 작동축의 회전을 지지하며 상기 보조 플랜지의 외면에 장착되는 제1 지지 베어링과, 상기 제1 지지 베어링의 외면에 장착되며, 상기 작동축을 제자리에서 회전하게 하는 제1 고정너트와, 상기 작동축의 회전을 지지하며 상기 보조 플랜지의 내면에 장착되는 제2 지지 베어링과, 상기 제2 지지 베어링과 밀착 결합되며 상기 작동축을 제자리에서 회전하게 하는 제2 고정너트와, 상기 제2 고정너트에 체결되어 상기 직선 운동부와 연결되는 조인트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 직선 운동부는, 상기 제1 회전 운동부의 조인트와 나사 결합되어 정, 역회전하는 연결편과, 상기 연결편의 단부에 회전 가능하게 결합되고 상기 연결편의 정, 역회전에 따라 직선 왕복 운동하며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 상기 제2 회전 운동부와 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 회전 운동부는, 상기 랙기어와 기어 결합되며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 밸브 축에 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 변환된 직선 운동을 밸브 축의 정, 역회전으로 변환시키는 구동 전달부를 구비한 구성으로부터 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화 구현이 가능하고, 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다.

예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 밸브체(100)에 밸브 디스크(200)와 밸브 축(300) 및 구동 전달부(500)가 장착된 구조임을 파악할 수 있다.

밸브체(100)는 작동 유체가 흐르는 유로를 형성하는 것이며, 밸브 디스크(200)는 밸브체(100)의 유로를 개폐하는 원판 형상의 부재이고, 밸브 축(300)은 밸브 디스크(200)의 일측 가장자리로부터 연장되어 정, 역회전하면서 밸브 디스크(200)를 연동시키는 것이다.

구동 전달부(500)는 밸브체(100)의 상측에 구비되어 밸브 축(300)에 구동력을 전달하는 것으로, 정, 역회전에 따른 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 변환된 직선 운동을 밸브 축(300)의 정, 역회전으로 변환시키는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 밸브체(100)의 일측으로부터 연장되고, 밸브 축(300)이 내장되는 밸브 플랜지(110)와, 밸브 플랜지(110)와 연결되며, 밸브 축(300)의 단부가 내장되고, 밸브 축(300)과 연결되는 구동 전달부(500)가 내장되는 보조 플랜지(120)를 더 포함하는 실시예를 적용할 수 있다.

한편, 구동 전달부(500)는 전술한 바와 같이 밸브 축(300)에 운동 변환으로 구동력을 전달하는 것으로, 크게 제1 회전 운동부(510)와 직선 운동부(530)와 제2 회전 운동부(520)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

제1 회전 운동부(510)는 구동 전달부(500)를 내장하며 밸브체(100)의 일측에 구비된 보조 플랜지(120)에서 정, 역회전하는 것이다.

직선 운동부(530)는 제1 회전 운동부(510)와 연결되고 제1 회전 운동부(510)의 정, 역회전을 왕복 직선 운동으로 변환하는 것이다.

제2 회전 운동부(520)는 직선 운동부(530)와 결합되고, 밸브축의 단부에 구비되어 직선 운동부(530)의 왕복 직선 운동을 정, 역회전으로 변환하는 것이다.

우선, 제1 회전 운동부(510)는 구체적으로 살펴보면, 보조 플랜지(120)에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 작동축(511)과, 작동축(511)의 단부에 구비된 제1 베어링(512)을 포함하는 것을 알 수 있다.

그리고, 제2 회전 운동부(520)는 구체적으로 살펴보면 후술할 직선 운동부(530)의 랙기어(531)와 기어 결합되며, 밸브 축(300)의 단부에 구비된 피니언(521)을 포함하는 것을 알 수 있다.

또한, 직선 운동부(530)는 밸브 축(300)의 단부에 구비된 피니언(521)과 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어(531)와, 랙기어(531)의 단부에 구비된 제2 베어링(532)과, 제1 회전 운동부(510)의 제1 베어링(512)과, 제2 베어링(532)을 수용하는 커플링(533)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 작동 과정에 대하여 간단히 설명하면, 작업자가 작동 핸들(511h)을 회전시키거나, 작동 핸들(511h) 대신 구동 모터와 같은 액추에이터를 장착하여 회전시키면 작동축(511)의 회전에 따라 커플링(533)을 통하여 랙기어(531)가 전진하면, 피니언(521)은 맞물려 회전하면서 밸브 축(300)과 연결된 디스크(200)가 일방향으로 회전하면서 개폐 동작을 수행하게 된다.

여기서, 경우에 따라 작동 회전력을 가감하기 위하여 작동축(511)과 보조 플랜지(120) 사이의 나사산의 피치 크기를 가감하면 회전력의 가감이 가능하게 될 것이다.

한편, 본 발명은 전술한 실시예도 가능하며, 도 2와 같이 작동축(511)이 제자리 회전하면서 직선 운동부(530)의 직선 왕복 운동으로 변환하는 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 제1 회전 운동부(510)는 작동축(511)과 제1 지지 베어링(513)과 제1 고정너트(514)와 제2 지지 베어링(515)과 제2 고정너트(516)와 조인트(517)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

즉, 작동축(511)은 보조 플랜지(120)에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 것이다.

제1 지지 베어링(513)은 작동축(511)의 회전을 지지하며 보조 플랜지(120)의 외면에 장착되는 것이며, 제1 고정너트(514)는 제1 지지 베어링(513)의 외면에 장착되며, 작동축(511)을 제자리에서 회전하게 하는 것이다.

제2 지지 베어링(515)은 작동축(511)의 회전을 지지하며 보조 플랜지(120)의 내면에 장착되는 것이며, 제2 고정너트(516)은 제2 지지 베어링(515)과 밀착 결합되며 작동축(511)을 제자리에서 회전하게 하는 것이다.

또한, 조인트(517)는 제2 고정너트(516)에 체결되어 직선 운동부(530)와 연결되는 것이다.

여기서, 직선 운동부(530)는 조인트(517)와 나사 결합되어 정, 역회전하는 연결편(534)과, 연결편(534)의 단부에 회전 가능하게 결합되고 연결편(534)의 정, 역회전에 따라 직선 왕복 운동하며, 밸브 축(300)의 단부에 구비된 제2 회전 운동부(520)와 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어(531)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

이때, 제2 회전 운동부(520)는 랙기어(531)와 기어 결합되며, 밸브 축(300)의 단부에 구비된 피니언(521)을 포함하는 구조임을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 버터플라이 밸브의 작동 과정에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

우선, 작업자가 작동 핸들(511h)을 회전시키거나, 작동 핸들(511h) 대신 구동 모터와 같은 액추에이터를 장착하여 회전시키면 작동축(511)의 제자리 회전에 따라 연결된 조인트(517)가 회전하게 되며, 조인트(517)에 나사 결합된 연결편(534)이 정, 역회전하면서 전진 후퇴하는 직선 왕복 운동을 하게 되고, 이에 따라 랙기어(531)가 연동하여 전진 후퇴하는 직선 왕복 운동을 한다.

이때, 피니언(521)이 랙기어(531)에 맞물려 회전하면서 밸브 축(300)과 연결된 디스크(200)가 일방향으로 회전하면서 개폐 동작을 수행하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 장치 전체의 부피를 줄이고 경량화 및 컴팩트화 구현이 가능하고, 작동 유체의 손실에도 정확한 개폐 및 작동 위치의 유지가 가능하도록 하는 버터플라이 밸브를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는, 전술한 랙 앤드 피니언(rack and pinion)의 구조 외에도 도 3과 같이 제1 베어링(512)이 단부에 구비되어 보조 플랜지(120)에 나사 결합되는 작동축(511)의 회전 운동을 직선 운동 및 회동 동작으로 변환하는 스카치 요크(540, scotch yoke) 방식의 구조를 채택할 수도 있을 것이다.

구체적으로는 제1 베어링(512)을 수용하는 커플링(544)에 제3 베어링(543)으로 회전 지지되면서 직선 왕복 운동하는 링크편(541)과, 링크편(541)에 일단부가 회동 가능하며 타단부는 밸브 축(300)에 회동 가능한 크랭크편(542)을 포함하는 스카치 요크(540) 방식의 구조를 채택하는 등의 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...밸브체
110...밸브 플랜지
120...보조 플랜지
200...밸브 디스크
300...밸브 축
500...구동 전달부
510...제1 회전 운동부
511...작동축
511h...작동 핸들
512...제1 베어링
513...제1 지지 베어링
514...제1 고정너트
515...제2 지지 베어링
516...제2 고정너트
517...조인트
520...제2 회전 운동부
521...피니언
530...직선 운동부
531...랙기어
532...제2 베어링
533...커플링
534...연결편

Claims

밸브체;
상기 밸브체의 유로를 개폐하는 원판 형상의 밸브 디스크;
상기 밸브 디스크의 일측 가장자리로부터 연장되어 정, 역회전하면서 상기 밸브 디스크를 연동시키는 밸브 축; 및
상기 밸브체의 상측에 구비되어 상기 밸브 축에 구동력을 전달하는 것으로, 정, 역회전에 따른 회전 운동을 직선 운동으로 변환하고, 변환된 상기 직선 운동을 상기 밸브 축의 정, 역회전으로 변환시키는 구동 전달부;를 포함하며,
상기 구동 전달부는,
상기 구동 전달부를 내장하며 상기 밸브체의 일측에 구비된 보조 플랜지에서 정, 역회전하는 제1 회전 운동부와,
상기 제1 회전 운동부와 연결되고 상기 제1 회전 운동부의 정, 역회전을 왕복 직선 운동으로 변환하는 직선 운동부와,
상기 직선 운동부와 결합되고, 상기 밸브축의 단부에 구비되어 상기 직선 운동부의 왕복 직선 운동을 정, 역회전으로 변환하는 제2 회전 운동부를 포함하고,
상기 제1 회전 운동부는,
상기 보조 플랜지에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 작동축과,
상기 작동축의 단부에 구비된 제1 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 버터플라이 밸브는,
상기 밸브체의 일측으로부터 연장되고, 상기 밸브 축이 내장되는 밸브 플랜지와,
상기 밸브 플랜지와 연결되며, 상기 밸브 축의 단부가 내장되고, 상기 밸브 축과 연결되는 상기 구동 전달부가 내장되는 보조 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 직선 운동부는,
상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언과 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어와,
상기 랙기어의 단부에 구비된 제2 베어링과,
상기 제1 회전 운동부의 제1 베어링과, 상기 제2 베어링을 수용하는 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 회전 운동부는,
상기 직선 운동부의 랙기어와 기어 결합되며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 회전 운동부는,
상기 보조 플랜지에 관통되어 나사 결합되며 정, 역회전하는 작동축과,
상기 작동축의 회전을 지지하며 상기 보조 플랜지의 외면에 장착되는 제1 지지 베어링과,
상기 제1 지지 베어링의 외면에 장착되며, 상기 작동축을 제자리에서 회전하게 하는 제1 고정너트와,
상기 작동축의 회전을 지지하며 상기 보조 플랜지의 내면에 장착되는 제2 지지 베어링과,
상기 제2 지지 베어링과 밀착 결합되며 상기 작동축을 제자리에서 회전하게 하는 제2 고정너트와,
상기 제2 고정너트에 체결되어 상기 직선 운동부와 연결되는 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 직선 운동부는,
상기 제1 회전 운동부의 조인트와 나사 결합되어 정, 역회전하는 연결편과,
상기 연결편의 단부에 회전 가능하게 결합되고 상기 연결편의 정, 역회전에 따라 직선 왕복 운동하며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 상기 제2 회전 운동부와 결합되는 기어이가 길이 방향을 따라 형성된 랙기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
청구항 8에 있어서,
상기 제2 회전 운동부는,
상기 랙기어와 기어 결합되며, 상기 밸브 축의 단부에 구비된 피니언을 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.