KR102495690B1 - V자형 더블디스크 버터플라이밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V자형 더블디스크 버터플라이밸브에 관한 것으로, 외체를 이루는 몸체부(3); 유체 입구(31) 측에 위치하는 제1 디스크(51)와 유체 출구(32) 측에 위치하는 제2 디스크(52)가 쌍을 이루어 형성된 디스크부(5); 밸브폐쇄 시 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)와 밀착되는 몸체시트부(7);를 포함하여 이루어지며, 상기 디스크부(5)는 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)가 종단면 상으로 중심선(M)에 대해 선대칭을 이루면서 상호 간에 위에서 아래로 점차 간격이 좁아지게 경사진 채 일체로 형성됨으로써 전체적으로 V자 형태를 가지는 것을 특징으로 하며, 따라서 밸브폐쇄 시 유체의 수압에 직접 노출되는 디스크와 밸브몸체 사이의 틈새를 통해 누설이 발생하더라도 그 뒤에 위치하면서 수압에 직접 노출되지 않는 다른 쪽 디스크가 몸체와 사이의 수밀을 유지하므로, 디스크부는 전체적으로 고압의 유체에 대해서도 안정적인 수밀성능을 발휘할 수 있게 될 뿐 아니라, 제1 및 제2 디스크가 V자 형태로 배치되므로 디스크부와 몸체 사이에 발생하는 회전저항을 줄일 수 있게 되고, 따라서 밸브의 개방 동작을 보다 원활하고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

Description

V자형 더블디스크 버터플라이밸브{V-type Butterfly Valve Provided With Double Disks}

본 발명은 V자형 더블디스크 버터플라이밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브 내 유체 흐름을 단속하는 디스크부를 종단면 상 V자 형태를 갖도록 이중으로 배치한 한 쌍의 디스크에 의해 구현함으로써 밸브폐쇄 시 유체 밀봉 성능을 높이면서도 밸브개방 시 디스크부가 밸브 몸체와의 마찰 저항을 일으키지 않고 원활하게 회전할 수 있도록 한 V자형 더블디스크 버터플라이밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 버터플라이밸브 특히 그 중에서도 더블디스크 버터플라이 밸브는 도 1에 도시된 더블 디스크 버터플라이밸브(공개특허 제10-2020-0083799호)에 개시된 바와 같이, 본체(110), 회전축(120), 그리고 제1 및 제2 디스크(130,140)를 포함하여 이루어지는 바, 제1 및 제2 디스크(130,140)에 의해 본체(110) 내의 관로를 폐쇄한 때, 제1 및 제2 디스크(130,140)의 디스크시트(131,141,132,142)가 본체(110) 내주면의 대응하는 고정시트(112,113,114,115)와 밀착됨으로써, 수밀을 이루도록 되어 있다.

그런데, 위와 같은 종래의 더블디스크 버터플라이 밸브(101)는 도시된 것처럼 폐쇄된 상태에서 도면 상 우측에서 유입되는 정방향 유동의 강한 수압이 걸릴 경우, 디스크시트(131)와 고정시트(112)의 정합면이 디스크(130) 회전방향(P)과 순응하는 방향으로 경사져 있으므로, 자체 탄력에 의해 쉽게 누설을 일으킨다. 또, 디스크시트(132)도 고정시트(113)와의 정합면 경사각도가 수평에 가깝기 때문에 디스크시트(131)와 고정시트(112)의 정합면보다는 덜 하지만 비교적 쉽게 누설을 일으킨다. 또, 디스크시트(141)와 고정시트(114) 그리고 디스크시트(1142)와 고정시트(115) 사이의 정합면도 위와 마찬가지로 정방향 유동의 강한 수압에 의해 쉽게 누설을 일으킨다. 따라서, 종래의 밸브(101)는 밸브폐쇄 시 정방향 유동의 강한 수압에 대한 디스크(130,140)의 수밀성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 이 밸브(101)는 디스크시트(141)와 고정시트(114) 그리고 디스크시트(1142)와 고정시트(115) 사이의 정합면이 수평에 가깝게 경사져 있으므로, 도면 상 우측에서 작용하는 역방향 유동의 강한 수압에 대하여도 안정적인 수밀성능을 확보할 수 없는 문제점도 있었다.

공개특허 제10-2020-0083799호

본 발명은 위와 같은 종래의 더블디스크 버터플라이밸브가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 한 쌍의 디스크를 유체 유동방향으로 연이어 배치하되 디스크 쌍이 종단면 상으로 V자 형태를 갖도록 배치함으로써, 디스크부의 수밀성능을 향상시키는 대 그 목적이 있다.

또한, 위와 같이 디스크를 V자 형태로 배치하면서도, 밸브폐쇄 시 몸체시트와 디스크시트의 접촉에 의해 발생하는 정합면들의 경사각도를 최적화함으로써 디스크부의 수밀성능을 극대화시키는 대 그 목적이 있다.

또한, 위와 같이 디스크부의 수밀성능을 극대화시키는 동시에, 이로 인해 디스크부의 회전이 방해 받지 않도록 함으로써 디스크부의 개폐성능을 안정적으로 유지하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이웃한 두 배관 사이를 연결하도록 배치되어 외체를 이루는 몸체부; 상기 몸체부 내에 회전 가능하게 장착되어, 상기 몸체부의 유통공을 따라 흐르는 유체의 유동을 단속하되, 유체 입구 측에 위치하는 제1 디스크와 유체 출구 측에 위치하는 제2 디스크가 쌍을 이루어 형성된 디스크부; 밸브폐쇄 시 상기 제1 및 제2 디스크와 각각 밀착되는 제1 및 제2 몸체시트가 상기 몸체부 내주면 상의 대응하는 위치에 쌍을 이루면서 각각 돌출되어 형성된 몸체시트부;를 포함하여 이루어지며, 상기 디스크부는 상기 제1 및 제2 디스크가 종단면 상으로 중심선에 대해 선대칭을 이루면서 상호 간에 위에서 아래로 점차 간격이 좁아지게 경사진 채 일체로 형성됨으로써 전체적으로 V자 형태를 가지는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브를 제공한다.

또한, 상기 제1 디스크는 대응하는 상기 제1 몸체시트와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제1 디스크시트를, 상기 제2 디스크는 대응하는 상기 제2 몸체시트와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제2 디스크시트를 각각 구비하되, 상기 제1 및 제2 디스크시트는 강성 재질로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 상기 디스크부의 회전에 대하여 시계방향과 반시계방향 중 어느 한 방향을 정회전이라 하고 다른 하나를 역회전이라고 할 때 밸브개방 시를 정회전이라고 하면, 유체유동과 순행하여 회전하는 제1 디스크의 반원부분을 제1 순방향 반원부, 역행하여 회전하는 제1 디스크의 반원부분을 제1 역방향 반원부, 순행하여 회전하는 제2 디스크의 반원부분을 제2 순방향 반원부, 그리고 역행하여 회전하는 제2 디스크의 반원부분을 제2 역방향 반원부라고 하며, 상기 제1 디스크시트는, 상기 제1 순방향 반원부에 대응하는 제1 순방향 디스크시트편; 및 상기 제1 역방향 반원부에 대응하는 제1 역방향 디스크시트편;으로 이루어지며. 상기 제1 몸체시트는, 밸브폐쇄 시 상기 제1 순방향 디스크시트편과 정합되는 제1 순방향 몸체시트편; 및 밸브폐쇄 시 상기 제1 역방향 디스크시트편과 정합되는 제1 역방향 몸체시트편;으로 이루어지고, 상기 제2 디스크시트는, 상기 제2 순방향 반원부에 대응하는 제2 순방향 디스크시트편; 및 상기 제2 역방향 반원부에 대응하는 제2 역방향 디스크시트편;으로 이루어지며, 상기 제2 몸체시트는, 밸브폐쇄 시 상기 제2 순방향 디스크시트편과 정합되는 제2 순방향 몸체시트편; 및 밸브폐쇄 시 상기 제2 역방향 디스크시트편과 정합되는 제2 역방향 몸체시트편;으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 순방향 디스크시트편과 상기 제1 순방향 몸체시트편의 정합면을 제1 순방향 정합면, 상기 제1 역방향 디스크시트편과 상기 제1 역방향 몸체시트편의 정합면을 제1 역방향 정합면, 상기 제2 순방향 디스크시트편과 상기 제2 순방향 몸체시트편의 정합면을 제2 순방향 정합면, 그리고 상기 제2 역방향 디스크시트편과 상기 제2 역방향 몸체시트편의 정합면을 제2 역방향 정합면이라고 하면, 상기 제1 순방향 정합면이 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도는 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제1 디스크의 상단 모서리에 이르는 제1 회전반경이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도와 크거나 같고, 상기 제2 순방향 정합면이 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도는 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제2 디스크의 상단 모서리에 이르는 제1 회전반경이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도와 작거나 같으며, 상기 제1 역방향 정합면이 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도는 0도보다 크고, 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제1 디스크의 하단 모서리에 이르는 제2 회전반경이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도보다 작거나 같은 범위 내에 있고,

또한, 상기 제2 역방향 정합면이 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도는 0도보다 크고, 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제2 디스크의 하단 모서리에 이르는 제2 회전반경이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도보다 크거나 같은 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2 디스크의 상기 상단 모서리에 이르는 제1 도심반경과, 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제1 및 제2 디스크의 도심에 이르는 거리는 상기 제1 도심반경과 상기 제1 회전반경의 사이각과 sin φ1 = d1/S1의 관계에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2 디스크의 상기 하단 모서리에 이르는 제2 도심반경과, 상기 디스크부의 회전중심에서 상기 제1 및 제2 디스크의 도심에 이르는 거리는 상기 제2 도심반경과 상기 제2 회전반경(S2)의 사이각과 sin φ2 = d2/S2의 관계에 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 디스크부는 그 회전중심이 상기 유통공의 도심으로부터 수직상방으로 편차를 두고 이격되어 상기 유통공에 대해 편심을 이루고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 V자형 더블디스크 버터플라이밸브에 따르면, 디스크부의 한 쌍의 디스크 중 밸브폐쇄 시 유체의 수압에 직접 노출되는 디스크의 디스크시트와 밸브몸체의 몸체시트 사이의 정합면 틈새를 통해 누설이 발생하더라도 그 뒤에 위치하면서 수압에 직접 노출되지 않는 다른 쪽 디스크의 디스크시트와 몸체시트 사이의 정합면이 수밀을 유지하므로, 전체적으로 디스크부는 고압의 유체에 대해서도 안정적인 수밀성능을 발휘할 수 있게 된다.

또한, 위와 같이 디스크부에 의해 고압 유체에 대한 밸브의 수밀성능을 극대화시키면서도, 밸브개방 시 상호 마찰을 일으키는 디스크시트와 몸체시트의 정합면 경사각도를 상호 마찰을 일으키지 않는 최적의 각도로 유지할 수 있으므로, 밸브의 안정적인 개폐성능도 확보할 수 있게 된다.

또한, 디스크부는 제1 및 제2 디스크가 위로 벌어지게 배치된 V모양의 종단면 형상을 가지고 있으므로, 개방을 위해 회전할 때 제1 및 제2 역방향 디스크시트편과 제1 및 제2 역방향 몸체시트편 사이에 발생하는 저항이 제1 및 제2 순방향 디스크시트편과 제1 및 제2 순방향 몸체시트편 사이에 발생하는 저항보다 작아지게 되며, 따라서 디스크부의 회전 즉, 밸브의 개방 동작을 보다 원활하고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 제1 및 제2 디스크가 V모양을 갖도록 위로 벌어지게 배치될 때 디스크부의 회전중심을 유통공의 도심과 동심이던 원래의 회전중심보다 수직상방으로 편차만큼 편심시킬 수 있으므로, 제1 및 제2 순방향 디스크시트편과 제1 및 제2 순방향 몸체시트편 사이에 발생하는 회전저항을 더욱 줄일 수 있게 되며, 마찬가지로 디스크부의 회전에 의한 밸브의 개방 동작을 보다 원활하고 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 더블디스크 버터플라이밸브의 종단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 V자형 더블디스크 버터플라이밸브의 측면도.
도 3은 도 2의 정면도.
도 4는 디스크부를 개방한 상태로 도시한 도 3의 종단면도.
도 5는 도 3의 A 부분 확대도.
도 6은 도 3의 B 부분 확대도.
도 7은 도 3의 C 부분 확대도.
도 8은 도 7의 D 부분 확대도.
도 9는 도 7의 E 부분 확대도.
도 10은 도 2에 도시된 디스크부의 편심 상태를 설명하는 도면.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 V자형 더블디스크 버터플라이밸브를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 V자형 더블디스크 버터플라이밸브는 도 2 및 도 3에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 몸체부(3), 디스크부(5), 및 몸체시트부(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 몸체부(3)는 밸브(1)의 외부 몸체를 이루는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 유체가 흐르는 배관(P)과 배관(P) 사이에 설치되는 바, 배관(P)의 내경과 동일한 입출구(31,32) 내경을 가지면서 축방향 즉, 유동방향으로 연장되어 유통공(T)을 형성하는 원통 형태로 이루어진다. 또한, 몸체부(3)는 도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 외주면의 양단에 배관(P)과의 결합을 위한 플랜지(33)가 반경방향 외측으로 돌출된다.

상기 디스크부(5)는 몸체부(3)를 통과하는 유체의 유동을 실질적으로 단속하는 부분으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체부(3) 유통공(T)의 반경방향 내측으로 배치된 회전축(53)에 의해 유통공(T) 상에 회전 가능하게 장착되는 바, 사용자의 조작 등 외력에 의해 회전축(53)을 중심으로 자전하여 유통공(T)을 개폐하며, 따라서 배관(P)을 따라 흐르는 유체의 유동을 단속한다.

또한, 디스크부(5)는 몸체부(3)의 유체 입구(31) 측에 위치하는 제1 디스크(51)와 유체 출구(32) 측에 위치하는 제2 디스크(52)가 쌍을 이루면서 일체로 연결되어 형성된다. 따라서, 제1 및 제2 디스크(51,52)는 도 2에 도시된 것처럼, 화살표(F)로 표시된 유체 유동방향으로 열을 지어 배치되며, 예컨대 디스크부(5)의 회전중심(O)을 중심으로 화살표(CC)로 표시된 반시계방향으로 회전하는 회전축(53)을 따라 반시계방향으로 동기하여 회전한다.

따라서, 디스크부(5)는 도 4에 도시된 것처럼, 도 3에 도시된 밸브(1) 폐쇄 상태에서, 화살표(CC) 방향으로 90도 회전하여 밸브(1) 개방 상태로 된다. 이때, 제1 및 제2 디스크(51,52)는 종단면 상으로 중심선(M)에 대해 선대칭을 이루면서 위로 벌어지게 경사짐으로써 전체적으로 V자 형태를 이룬다. 즉, 제1 및 제2 디스크(51,52)는 상호 간에 위에서 아래로 점차 간격이 좁아지게 경사진 채 일체로 형성된다.

한편, V자 모양 디스크부(5)의 도면 상 우측에 위치하는 제1 디스크(51)는 대응하는 제1 몸체시트(71)와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제1 디스크시트(61)를, 제2 디스크(52)는 대응하는 제2 몸체시트(72)와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제2 디스크시트(62)를 각각 구비하되, 각각의 제1 및 제2 디스크시트(61,62)는 금속 등 강성 재질로 이루어진다.

이와 같이, 각각의 디스크(51,52)는 밸브폐쇄 시 몸체시트부(7)와 정합되어 수밀을 이루도록 외주면을 따라 배치되는 디스크시트(61,62)를 각각 구비한다. 즉, 제1 디스크(51)는 대응하는 제1 몸체시트(71)와 밀접하도록 외주면을 따라 제1 디스크시트(61)가 배치되며, 제2 디스크(52)는 대응하는 제2 몸체시트(72)와 밀접하도록 외주면을 따라 제2 디스크시트(62)가 배치된다.

이때, 각각의 제1 및 제2 디스크시트(61,62)는 다양한 방식으로 각각의 디스크(51,52)에 일체로 형성되거나 도시된 것처럼 나사(55) 등의 체결수단에 의해 착탈 가능하게 체결된다. 특히, 본 발명의 밸브(1)에 채용되는 각각의 디스크시트(61,62)는 자체 탄성을 필요로 하지 않으므로, 별도의 탄성유지 장치를 필요로 하지 않을 뿐 아니라, 고강도의 금속이나 엔지니어링 플라스틱과 같이 강성이 높은 재질로 제작이 가능하다.

이때, 화살표(F) 방향의 유동을 정방향 유동(F)이라고 하고, 화살표(CC) 방향의 즉, 반시계방향 회전을 디스크부(5)의 정회전(CC)이라고 하면, 밸브개방 시 즉, 디스크부(5)의 정회전(CC) 시 유체의 정방향 유동(F)과 순행하여 회전하는 즉, 유동(F)과 같은 방향으로 움직이는 제1 디스크(51)의 반원부분 즉, 도면 상 상반부를 제1 순방향 반원부(511)라고 한다. 또, 유체의 정방향 유동(F)과 역행하여 회전하는 즉, 유동(F)과 반대 방향으로 움직이는 제1 디스크(51)의 반원부분 즉, 도면 상 하반부를 제1 역방향 반원부(512)라고 한다. 또, 유체의 정방향 유동(F)과 순행하는 제2 디스크(32)의 반원부분 즉, 도면 상 상반부를 제2 순방향 반원부(521)라고 하고, 유체의 정방향 유동(F)과 역행하는 제2 디스크(52)의 반원부분 즉, 도면 상 하반부를 제2 역방향 반원부(522)라고 한다.

따라서, 각각의 제1 및 제2 디스크시트(61,62)는 배치되는 제1 및 제2 디스크(51,52) 부위의 순행 또는 역행 여부에 맞추어 이분할되는 바, 제1 디스크시트(61)는 제1 순방향 디스크시트편(611)과 제1 역방향 디스크시트편(612)으로 이루어지고, 제2 디스크시트(62)는 제2 순방향 디스크시트편(621)과 제2 역방향 디스크시트편(622)으로 이루어진다. 이에 따라, 제1 순방향 디스크시트편(611)은 제1 순방향 반원부(511)의 외주면을 따라 배치되고, 제1 역방향 디스크시트편(612)은 제1 역방향 반원부(512)의 외주면을 따라 배치되며, 제2 순방향 디스크시트편(621)은 제2 순방향 반원부(521)의 외주면을 따라 배치되고, 제2 역방향 디스크시트편(622)은 제2 역방향 반원부(522)의 외주면을 따라 배치된다.

상기 몸체시트부(7)는 밸브폐쇄 상태에서 몸체부(3)와 디스크부(5) 사이 틈새의 수밀을 긴밀하게 유지하는 수단으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브폐쇄 시 몸체부(3) 내주면 상의 디스크부(5)와 대응하는 위치에 배치되는 바, 디스크부(5)와 대응하도록 한 쌍의 제1 및 제2 몸체시트(71,72)로 이루어지며, 디스크부(5)와 마찬가지로 강도가 높은 금속 등의 재질로 이루어진다.

따라서, 제1 및 제2 몸체시트(71,72) 각각은 제1 및 제2 디스크시트(61,62)와 마찬가지로 제1 몸체시트(71)는 제1 순방향 몸체시트편(711)과 제1 역방향 몸체시트편(712)으로 이루어지고, 제2 몸체시트(72)는 제2 순방향 몸체시트편(721)과 제2 역방향 몸체시트편(722)으로 이루어진다. 따라서, 밸브폐쇄 시 제1 순방향 몸체시트편(711)은 제1 순방향 디스크시트편(611)과, 제1 역방향 몸체시트편(712)은 제1 역방향 디스크시트편(612)과, 제2 순방향 몸체시트편(721)은 제2 순방향 디스크시트편(621)과, 제2 역방향 몸체시트편(722)은 제1 역방향 디스크시트편(612)과 각각 정합된다.

이를 위해, 제1 순역방향 몸체시트편(711,712)은 제1 순역방향 반원부(511,512)에 대응하도록 또 제2 순역방향 몸체시트편(721,722)은 제2 순역방향 반원부(511,512)와 대응하도록 반환형으로 형성되는 바, 제1 순역방향 몸체시트편(711,712)과 제2 순역방향 몸체시트편(721,722) 두 쌍의 몸체시트편 중 적어도 어느 한 쪽 쌍은 몸체부(3) 내주면과 착탈 가능한 방식으로 결합될 수 있다.

이와 같이, 밸브폐쇄 시 제1 디스크시트(61)는 제1 몸체시트(71)와 정합되고, 제2 디스크시트(62)는 제2 몸체시트(72)와 정합되는 바, 제1 순방향 디스크시트편(611)과 제1 순방향 몸체시트편(711)의 정합면을 제1 순방향 정합면(F11), 제1 역방향 디스크시트편(612)과 제1 역방향 몸체시트편(712)의 정합면을 제1 역방향 정합면(F12), 제2 순방향 디스크시트편(621)과 제2 순방향 몸체시트편(721)의 정합면을 제2 순방향 정합면(F21), 제2 역방향 디스크시트편(622)과 제2 역방향 몸체시트편(722)의 정합면을 제2 역방향 정합면(F22)이라고 한다.

따라서, 제1 순방향 정합면(F11)은 도 5에 도시된 바와 같이, 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도(β1)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제1 디스크(51)의 상단 모서리(E1) 즉, 예컨대 도 5에 도시된 것처럼 상단 모서리(E1)의 외측단(T11)에 이르는 제1 회전반경(S1)이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 크거나 같게 된다. 만일 위 제1 정합면 경사각도(β1)가 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 작으면 즉, 제1 회전반경 경사각도(α1)가 제1 정합면 경사각도(β1)보다 크면, 예컨대 상단 모서리(E1)의 외측단(T11)이 도 5에 점선 화살표(A) 방향으로 회전하게 되므로, 제1 순방향 정합면(F11)에서 제1 순방향 몸체시트편(711)과 마찰을 일으키게 되고, 따라서 제1 디스크(51)의 회전 더 나아가 디스크부(5)의 개방은 원활하게 이루어지지 못한다.

또, 제2 순방향 정합면(F21)은 도 6에 도시된 바와 같이, 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도(β1)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제1 디스크(51)의 상단 모서리(E1) 즉, 예컨대 도 6에 도시된 것처럼 상단 모서리(E1)의 내측단(T12)에 이르는 제1 회전반경(S1)이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 작거나 같게 된다. 만일 위 제1 정합면 경사각도(β1)가 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 크면 즉, 제1 회전반경 경사각도(α1)가 제1 정합면 경사각도(β1)보다 작으면, 예컨대 상단 모서리(E1)의 내측단(T12)이 도 6에 점선 화살표(A) 방향으로 회전하게 되므로, 제2 순방향 정합면(F21)에서 제2 순방향 몸체시트편(721)과 마찰을 일으키게 되고, 따라서 제2 디스크(52)의 회전 더 나아가 디스크부(5)의 개방은 원활하게 이루어지지 못한다.

이때, 상단 모서리(E1) 상의 한 점 예컨대 외측단(T11) 또는 내측단(T12)에 이르는 제1 및 제2 디스크(51,52)의 제1 도심반경을 R1, 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제1 및 제2 디스크(51,52)의 도심(C)에 이르는 거리를 d1, 위 제1 도심반경(R1)과 제1 회전반경(S1) 사이의 각도를 φ1이라고 하면, 이들은 도 5 및 도 6에 도시된 것처럼, sin φ1 = d1/S1의 관계를 갖는다.

또한, 제1 역방향 정합면(F12)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도(β2)가 0도보다 크다. 또, 제1 역방향 정합면(F12)의 제2 정합면 경사각도(β2)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제1 디스크(51)의 하단 모서리(E2) 즉, 예컨대 도시된 것처럼 하단 모서리(E2) 내측단(T21)에 이르는 제2 회전반경(S2)이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 작거나 같게 된다. 만일 위 제2 정합면 경사각도(β2)가 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 크면 즉, 제2 회전반경 경사각도(ρ2)가 제2 정합면 경사각도(β2)보다 작으면, 예컨대 하단 모서리(E2) 내측단(T21)이 도 8에 점선 화살표(B) 방향으로 회전하게 되므로, 제1 역방향 정합면(F12)에서 제1 역방향 몸체시트편(712)과 마찰을 일으키게 되고, 따라서 제1 디스크(51)의 회전 더 나아가 디스크부(5)의 개방은 원활하게 이루어지지 못한다.

또, 제2 역방향 정합면(F22)은 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도(β2)가 0도보다 크다. 또, 제2 역방향 정합면(F22)의 제2 정합면 경사각도(β2)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제2 디스크(52)의 하단 모서리(E2) 즉, 예컨대 도 9에 도시된 것처럼 하단 모서리(E2) 외측단(T22)에 이르는 제2 회전반경(S2)이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 크거나 같게 된다. 만일 위 제2 정합면 경사각도(β2)가 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 작으면 즉, 제2 회전반경 경사각도(ρ2)가 제2 정합면 경사각도(β2)보다 크면, 예컨대 하단 모서리(E2) 외측단(T22)이 도 9에 점선 화살표(B) 방향으로 회전하게 되므로, 제2 역방향 정합면(F22)에서 제2 역방향 몸체시트편(722)과 마찰을 일으키게 되고, 따라서 제2 디스크(52)의 회전 더 나아가 디스크부(5)의 개방은 원활하게 이루어지지 못한다.

이때, 하단 모서리(E2) 상의 한 점 예컨대 내측단(T21) 또는 외측단(T22)에 이르는 제1 및 제2 디스크(51,52)의 제2 도심반경을 R2, 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제1 및 제2 디스크(51,52)의 도심(C)에 이르는 거리를 d2, 위 제2 도심반경(R2)과 제2 회전반경(S2) 사이의 각도를 φ2라고 하면, 이들은 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, sin φ2 = d2/S2의 관계를 갖는다.

다만, 디스크부(5)는 도 10에 도시된 것처럼, 그 회전중심(O)이 유통공(T)의 도심(Ct)으로부터 수직상방으로 편차(e)를 두고 이격됨으로써, 유통공(T)에 대해 편심을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이는 도 10에서 알 수 있듯이, 유통공(T)을 중심으로 보면, 점선으로 도시된 편심 전 즉, 동심의 디스크부(5`) 상반부보다 실선으로 도시된 편심 후 디스크부(5) 상반부가 편차(e)만큼 유통공(T)의 내주면 상반부에 대해 상하로 더 뾰족한 타원의 형태를 취하기 때문이다. 이에 따라, 디스크부(5)는 위로 넓어지는 V자 형태의 종단면을 가지더라도 제1 및 제2 디스크시트(61,62)로 인한 저항을 최소화하면서 개폐될 수 있게 된다. 반대로, 디스크부(5)가 아래로 넓어지는 역V자 형태의 종단면을 가진다면, 편차(e)는 수직하방으로 이격되어야 한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 V자형 더블디스크 버터플라이밸브(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 버터플라이밸브(1)에 의하면, 도 2 및 도 3에 도시된 밸브폐쇄 상태에서 정방향 유동(F)은 물론 역방향 유동(F′)에 대해서도 수밀을 유지할 수 있게 된다. 그러면서도, 수밀을 가능하게 하는 4 개의 정합면(F11,F12,F21,F22)은 밸브(1)의 개방을 즉, 디스크부(5)의 회전을 방해하지 않는다.

다시 말해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 순방향 정합면(F11)은 디스크부(5)의 반시계 방향 즉, 화살표(CC) 방향의 개방을 허용하도록 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있어 자체 탄력을 갖는 제1 순방향 디스크시트편(611)의 반시계 방향(CC)으로의 회전이 용이하므로, 밸브폐쇄 상태에서 강하게 작용하는 정방향 유동(F)에 대해서 완전한 수밀을 기할 수 없게 된다. 그러나 정방향 유동(F)이 제1 순방향 정합면(F11)의 틈새를 통과한다고 해도, 제2 순방향 디스크시트편(621)이 쐐기작용을 통해 제2 순방향 몸체시트편(721)에 밀착되도록 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있어 제2 순방향 정합면(F21)을 통과하지 못하므로, 결과적으로 수밀을 이루게 된다.

다만, 제2 순방향 정합면(F21)은 도 6에 도시된 것처럼, 위와 같이 수밀을 위해 출구(32)를 향한 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있지만, 밸브개방을 허용하도록 수평에 대해 이루는 제1 정합면 경사각도(β1)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제2 디스크(52)의 상단 모서리(E1)에 이르는 제1 회전반경(S1)이 수선에 대해 이루는 예각으로 된 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 작거나 같아야 한다. 이는 상술한 바 있듯이, 제1 정합면 경사각도(β1)가 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 크면 제2 디스크(52)는 상단 모서리(E1)가 도 6에 점선 화살표(A) 방향으로 회전하게 되므로, 제2 순방향 정합면(F21)에서 제2 순방향 몸체시트편(721)에 걸려 회전할 수 없기 때문이다.

또한, 제1 역방향 정합면(F12)도 도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 입구(31)를 향한 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있으므로, 시계 방향으로의 회전이 용이하므로, 밸브폐쇄 상태에서 강하게 작용하는 정방향 유동(F)에 대해서 위에 언급한 것처럼 완전한 수밀을 기할 수 없게 된다. 그러나 정방향 유동(F)이 제1 역방향 정합면(F12)의 틈새를 통과한다고 해도, 제2 역방향 디스크시트편(622)이 쐐기작용을 통해 제2 역방향 몸체시트편(722)에 밀착되도록 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있어 제2 역방향 정합면(F22)을 통과하지 못하므로, 결과적으로 수밀은 유지된다.

다만, 제2 역방향 정합면(F22)은 도 9에 도시된 것처럼, 위와 같이 수밀을 위해 출구(32)를 향한 외측으로 좁아지게 테이퍼져 있지만, 밸브개방을 허용하도록 수평에 대해 이루는 제2 정합면 경사각도(β2)가 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 제2 디스크(52)의 하단 모서리(E2)에 이르는 제2 회전반경(S2)이 수선에 대해 이루는 예각으로 된 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 크거나 같아야 한다. 이는 상술한 바 있듯이, 제2 정합면 경사각도(β2)가 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 작으면 제2 디스크(52)는 하단 모서리(E2)가 도 9에 점선 화살표(B) 방향으로 회전하게 되므로, 제2 역방향 정합면(F22)에서 제2 역방향 몸체시트편(722)에 걸려 회전할 수 없기 때문이다.

또한, 밸브(1)는 밸브폐쇄 시 역방향 유동(F′)에 의해 제2 디스크(52)에 작용하는 강한 수압에 대해서도, 정방향 유동(F) 때와 마찬가지로, 제2 정합면(F21,F22)을 통과한 유동이 제1 정합면(F11,F12)을 통과하지 못하도록 함으로써 완전한 수밀을 기할 수 있는 동시에, 밸브개방 시 상호 쐐기작용을 일으키지 않는 제2 역방향 디스크시트편(622)과 제2 역방향 몸체시트편(722)은 물론이고, 상호 쐐기작용을 일으키는 제2 순방향 디스크시트편(621)과 제2 순방향 몸체시트편(721)도 제2 순방향 정합면(F21)의 제1 정합면 경사각도(β1)가 제1 회전반경 경사각도(α1)보다 작게 함으로써, 상호 저항을 일으키지 않고 상대 회전할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 버터플라이밸브(1)는 밸브폐쇄 상태에서 제1 디스크(51) 또는 제2 디스크(52)에 강한 수압이 작용한 때, 수압이 걸리는 제1 디스크(51) 또는 제2 디스크(52)와 몸체부(3) 사이에 누설이 발생하더라도, 반대 쪽의 제2 디스크(52) 또는 제1 디스크(51)가 몸체부(3)와 사이의 수밀을 유지하므로, 결과적으로 완전한 수밀을 이루게 된다. 그러면서도 수밀을 유지하기 위해 쐐기 형태로 배치한 제2 순방향 정합면(F21)과 제1 역방향 정합면(F12)의 경사각도를 저항을 일으키지 않도록 디스크(51,52)의 회전반경 경사각도(α1,ρ2)보다 작게 함으로써, 밸브개방 시 디스크부(5)를 저항없이 원활하게 회전시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

1 : 밸브 3 : 몸체부
5 : 디스크부 7 : 몸체시트부
31 : 입구 32 : 출구
51 : 제1 디스크 52 : 제2 디스크
53 : 회전축 61 : 제1 디스크시트
62 : 제2 디스크시트 71 : 제1 몸체시트
72 : 제2 몸체시트 511 : 제1 순방향 반원부
512 : 제1 역방향 반원부 521 : 제2 순방향 반원부
522 : 제2 역방향 반원부 611 : 제1 순방향 디스크시트편
612 : 제1 역방향 디스크시트편 621 : 제2 순방향 디스크시트편
622 : 제2 역방향 디스크시트편 711 : 제1 순방향 몸체시트편
712 : 제1 역방향 몸체시트편 721 : 제2 순방향 몸체시트편
722 : 제2 역방향 몸체시트편 C : 도심
F : 정방향 유동 F′ : 역방향 유동
F11 : 제1 순방향 정합면 F12 : 제1 역방향 정합면
F21 : 제2 순방향 정합면 F22 : 제2 역방향 정합면
O : 회전중심 P : 배관
T : 유통공

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 이웃한 두 배관(P) 사이를 연결하도록 배치되어 외체를 이루는 몸체부(3);
   상기 몸체부(3) 내에 회전 가능하게 장착되어, 상기 몸체부(3)의 유통공(T)을 따라 흐르는 유체의 유동을 단속하되, 유체 입구(31) 측에 위치하는 제1 디스크(51)와 유체 출구(32) 측에 위치하는 제2 디스크(52)가 쌍을 이루어 형성된 디스크부(5);
   밸브폐쇄 시 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)와 각각 밀착되는 제1 및 제2 몸체시트(71,72)가 상기 몸체부(3) 내주면 상의 대응하는 위치에 쌍을 이루면서 각각 돌출되어 형성된 몸체시트부(7);를 포함하여 이루어지며,
   상기 디스크부(5)는 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)가 종단면 상으로 중심선(M)에 대해 선대칭을 이루면서 상호 간에 위에서 아래로 점차 간격이 좁아지게 경사진 채 일체로 형성됨으로써 전체적으로 V자 형태를 가지며,
   상기 제1 디스크(51)는 대응하는 상기 제1 몸체시트(71)와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제1 디스크시트(61)를, 상기 제2 디스크(52)는 대응하는 상기 제2 몸체시트(72)와 밀접하도록 외주를 따라 배치된 제2 디스크시트(62)를 각각 구비하되, 상기 제1 및 제2 디스크시트(61,62)는 강성 재질로 이루어지고,
   상기 디스크부(5)의 회전에 대하여 시계방향과 반시계방향 중 어느 한 방향을 정회전이라 하고 다른 하나를 역회전이라고 할 때 밸브개방 시를 정회전이라고 하면, 유체유동과 순행하여 회전하는 제1 디스크(51)의 반원부분을 제1 순방향 반원부(511), 역행하여 회전하는 제1 디스크(51)의 반원부분을 제1 역방향 반원부(512), 순행하여 회전하는 제2 디스크(52)의 반원부분을 제2 순방향 반원부(521), 그리고 역행하여 회전하는 제2 디스크(52)의 반원부분을 제2 역방향 반원부(522)라고 하면,
   상기 제1 디스크시트(61)는,
   상기 제1 순방향 반원부(511)에 대응하는 제1 순방향 디스크시트편(611); 및
   상기 제1 역방향 반원부(512)에 대응하는 제1 역방향 디스크시트편(612);으로 이루어지며.
   상기 제1 몸체시트(71)는,
   밸브폐쇄 시 상기 제1 순방향 디스크시트편(611)과 정합되는 제1 순방향 몸체시트편(711); 및
   밸브폐쇄 시 상기 제1 역방향 디스크시트편(612)과 정합되는 제1 역방향 몸체시트편(712);으로 이루어지고,
   상기 제2 디스크시트(62)는,
   상기 제2 순방향 반원부(521)에 대응하는 제2 순방향 디스크시트편(621); 및
   상기 제2 역방향 반원부(522)에 대응하는 제2 역방향 디스크시트편(622);으로 이루어지며,
   상기 제2 몸체시트(72)는,
   밸브폐쇄 시 상기 제2 순방향 디스크시트편(621)과 정합되는 제2 순방향 몸체시트편(721); 및
   밸브폐쇄 시 상기 제2 역방향 디스크시트편(622)과 정합되는 제2 역방향 몸체시트편(722);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 순방향 디스크시트편(611)과 상기 제1 순방향 몸체시트편(711)의 정합면을 제1 순방향 정합면(F11), 상기 제1 역방향 디스크시트편(612)과 상기 제1 역방향 몸체시트편(712)의 정합면을 제1 역방향 정합면(F12), 상기 제2 순방향 디스크시트편(621)과 상기 제2 순방향 몸체시트편(721)의 정합면을 제2 순방향 정합면(F21), 그리고 상기 제2 역방향 디스크시트편(622)과 상기 제2 역방향 몸체시트편(722)의 정합면을 제2 역방향 정합면(F22)이라고 하면,
   상기 제1 순방향 정합면(F11)이 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도(β1)는 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제1 디스크(51)의 상단 모서리(E1)에 이르는 제1 회전반경(S1)이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도(α1)와 크거나 같고,
   상기 제2 순방향 정합면(F21)이 수평에 대해 이루는 예각의 제1 정합면 경사각도(β1)는 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제2 디스크(52)의 상단 모서리(E1)에 이르는 제1 회전반경(S1)이 수선에 대해 이루는 예각의 제1 회전반경 경사각도(α1)와 작거나 같으며,
   상기 제1 역방향 정합면(F12)이 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도(β2)는 0도보다 크고, 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제1 디스크(51)의 하단 모서리(E2)에 이르는 제2 회전반경(S2)이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 작거나 같은 범위 내에 있고,
   상기 제2 역방향 정합면(F22)이 수평에 대해 이루는 예각의 제2 정합면 경사각도(β2)는 0도보다 크고, 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제2 디스크(52)의 하단 모서리(E2)에 이르는 제2 회전반경(S2)이 수선에 대해 이루는 예각의 제2 회전반경 경사각도(ρ2)보다 크거나 같은 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 및 제2 디스크(51,52)의 상기 상단 모서리(E1)에 이르는 제1 도심반경(R1)과, 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)의 도심(C)에 이르는 거리(d1)는 상기 제1 도심반경(R1)과 상기 제1 회전반경(S1)의 사이각(φ1)과
   sin φ1 = d1/S1
   의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 및 제2 디스크(51,52)의 상기 하단 모서리(E2)에 이르는 제2 도심반경(R2)과, 상기 디스크부(5)의 회전중심(O)에서 상기 제1 및 제2 디스크(51,52)의 도심(C)에 이르는 거리(d2)는 상기 제2 도심반경(R2)과 상기 제2 회전반경(S2)의 사이각(φ2)과
   sin φ2 = d2/S2
   의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브.
7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디스크부(5)는 그 회전중심(O)이 상기 유통공(T)의 도심(Ct)으로부터 수직상방으로 편차(e)를 두고 이격되어 상기 유통공(T)에 대해 편심을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 V자형 더블디스크 버터플라이밸브.

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