KR200341359Y1 - 버터플라이 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건설현장이나 플랜트 등의 배관설비 등에 사용되는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

본 고안은 시트와 디스크 간의 접촉부위를 원형으로 하여 충분한 접촉면적의 확보와 더불어 마찰저감효과를 도모함으로써, 접촉면적이 넓어져 사용압력을 높일 수 있는 동시에 개폐작동시 토크발생이 줄어 작동성을 향상시킬 수 있도록 하고, 밸브 몸체 내에 홈을 만들어 이곳으로 시트를 삽입하는 결합구조를 적용하여 시트의 밀림현상을 완전히 배제할 수 있도록 함으로써, 플랜지와의 패킹부위에 대한 누수현상을 없앨 수 있는 동시에 수명향상의 효과를 기대할 수 있도록 하며, 시트와 플랜지 간의 접촉부위를 평면으로 유지하여 설치시 시트와 플랜지가 일부 어긋나게 설치되는 경우에도 플랜지면에서의 기밀이 확실히 유지될 수 있도록 함으로써, 작은 부주의로 인한 누수발생의 우려를 없앨 수 있는 동시에 취급이 용이하여 시공시간을 줄일 수 있도록 한 버터플라이 밸브를 제공한다.

Description

버터플라이 밸브{Butterfly valve}

본 고안은 건설현장이나 플랜트 등의 배관설비 등에 사용되는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

특히, 시트와 디스크 간의 접촉부위를 원형으로 하여 충분한 접촉면적의 확보와 더불어 마찰저감효과를 도모할 수 있고, 밸브 몸체 내에 홈을 만들어 이곳으로 시트를 삽입하는 결합구조를 적용하여 시트의 밀림현상을 완전히 배제할 수 있으며, 시트와 플랜지 간의 접촉부위를 평면으로 유지하여 설치시 시트와 플랜지가 일부 어긋나게 설치되는 경우에도 플랜지면에서의 기밀이 확실히 유지될 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 건설현장이나 플랜트 등의 배관설비 등에 사용되는 버터플라이 밸브는 유체, 예를 들면 물, 기름, 가스 등이 흐르는 통로상에 설치되어 유체의 흐름을 개방 또는 폐쇄하는 기능을 한다.

이러한 버터플라이 밸브는 그 종류와 재질에 따라 각기 다른 용도와 특징을 갖는다.

1) 버터플라이 밸브는 설치 면적을 적게 차지하고 중량이 가벼워 정확한 배관 및 작업공정을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라 최소의 비용으로 많은 작업효과를 올릴 수 있다.

2) 버터플라이 밸브의 시트는 특수구조로 되어 있어 다양한 재질을 선택하여 제작할 수 있기 때문에 어떠한 유체에도 사용이 가능하며, 내압성이 우수하여 설치 후 장기간 사용이 가능하다.

3) 버터플라이 밸브는 개폐 여부를 육안으로 확인할 수 있기 때문에 유사시 유체의 차단이 가능하며, 밸브의 작동 소요시간이 30초 이내로 단축되므로 긴급사태에 만전을 기할 수 있다.

4) 버터플라이 밸브는 시트가 가스켓 역할을 하므로 플랜지와 밸브 사이에 별도의 가스켓을 사용하지 않아도 된다.

5) 버터플라이 밸브는 몸체 외부로 관통하여 설치하므로 볼트나 너트의 수량을 줄일 수 있고, 이에 따라 일반 밸브에 비해 설치비가 1/2 정도 저렴하다.

6) 버터플라이 밸브는 면체를 90°만 회전시키면 완전 개폐가 되므로 수동 및 자동조작이 손쉽다.

7) 버터플라이 밸브는 구조가 간단하여 정기적인 점검이 불필요하며 모든 부품의 교환이 용이한 반면, 일반 밸브는 구조가 복잡하여 보수 점검이 어렵다.

8) 버터플라이 밸브는 일반 밸브에 비해 유량조절을 손쉽게 할 수 있다.

도 1은 일반적인 버터플라이 밸브의 전체 구조를 보여주는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 버터플라이 밸브는 내부에 어느 한쪽으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로(10)를 갖는 밸브 몸체(11)와, 상기 밸브 몸체(11)의 유체통로(10)를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 디스크(12)와, 상기 밸브 디스크(12)와 볼트로 체결되어 밸브 디스크(12)를 밸브 몸체(11)의 유체통로(10) 내에서 회전시켜주는 밸브 샤프트(13)와, 상기 유체통로(10)의 내경에 설치되어 밸브 디스크(12)가 유체통로(10) 폐쇄시 밸브 몸체(11)와 밸브 디스크(12)의 기밀을 유지시키는 밸브 시트(14)로 구성되어 있으며, 상기 밸브 샤프트(13)의 상단부에는 수동 또는 자동으로 밸브 샤프트(13)를 회전시켜 밸브 디스크(12)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 통상의 핸들(미도시) 또는 작동유닛(미도시)이 설치된다.

따라서, 핸들이나 작동유닛의 조작에 의해 밸브 샤프트 및 밸브 디스크가 90°회전되면서 밸브 디스크가 유체통로의 직경방향과 나란하게 되거나, 또는 밸브 시트에 밀착되어 유체의 흐름을 개방 또는 차단시킬 수 있게 된다.

그러나, 이러한 기존의 버터플라이 밸브에서는 다음과 같은 단점이 있다.

기존의 밸브 시트는, 도 4에 도시한 바와 같이, 밸브 디스크와의 접촉부위가 평면으로 되어 있기 때문에 마찰이 심해서 토크발생이 많을 뿐만 아니라 밸브 시트의 마모에 따른 누수발생이 심하여 수명이 짧은 단점이 있다.

또한, 밸브 시트와 밸브 몸체 간의 고정형상이 견고하지 못해 배관을 흐르는 유체의 압력에 의하여 밸브 시트가 밀리거나 구겨지는 등의 단점이 있으며, 이로 인해 플랜지와의 패킹부위에서 누수가 발생할 수 있고, 밸브 디스크와 밸브 시트 간의 기밀성에 문제가 있으며, 전체적으로 링형태의 원형에 변형이 발생하게 되므로서 밸브 디스크와의 마찰이 심해지면서 밸브 시트의 수명 단축과 함께 작동성이 크게 저하되는 문제가 있다.

또한, 기존 밸브 시트의 경우 바깥면으로 돌출되는 O-링 형상부(15)가 플랜지면과 접촉하면서 기밀을 높이는 역할을 했는데, 도 5에 도시한 바와 같이, 플랜지와의 체결시 주의하지 않으면 오히려 기밀에 부정적인 요소의 발생을 초래하게 되는 단점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 시트와 디스크 간의 접촉부위를 원형으로 하여 충분한 접촉면적의 확보와 더불어 마찰저감효과를 도모함으로써, 접촉면적이 넓어져 사용압력을 높일 수 있는 동시에 개폐작동시 토크발생이 줄어 작동성을 향상시킬 수 있도록 하고, 밸브 몸체 내에 홈을 만들어 이곳으로 시트를 삽입하는 결합구조를 적용하여 시트의 밀림현상을 완전히 배제할 수 있도록 함으로써, 플랜지와의 패킹부위에 대한 누수현상을 없앨 수 있는 동시에 수명향상의 효과를 기대할 수 있도록 하며, 시트와 플랜지 간의 접촉부위를 평면으로 유지하여 설치시 시트와 플랜지가 일부 어긋나게 설치되는 경우에도 플랜지면에서의 기밀이 확실히 유지될 수 있도록 함으로써, 작은 부주의로 인한 누수발생의 우려를 없앨 수 있는 동시에 취급이 용이하여 시공시간을 줄일 수 있도록 한 버터플라이 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 내부에 어느 한쪽으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로를 갖는 밸브 몸체, 상기 밸브 몸체의 유체통로를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 디스크, 상기 밸브 디스크에 체결되어 밸브 디스크를 밸브 몸체의 유체통로 내에서 회전시켜주는 밸브 샤프트, 상기 유체통로의 내경에 설치되어 밸브 디스크가 유체통로 폐쇄시 밸브 몸체와 밸브 디스크의 기밀을 유지시키는 밸브 시트, 상기 밸브 샤프트의 상단부에 설치되어 수동 또는 자동으로 밸브 샤프트를 회전시켜 밸브 디스크를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 통상의 핸들 또는 작동유닛을 포함하여 구성되는 버터플라이 밸브에 있어서, 상기 밸브 디스크와 밸브 시트의 접촉면은 밸브 디스크쪽이 볼록하고 밸브 시트쪽이 오목한 곡면으로 이루어져서 디스크와 시트 간의 접촉면을 넓게 확보할 수 있도록 된 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접촉면은 밸브 디스크의 단면 바깥면이 갖는 곡률과 동일한 곡률을 갖는 곡면인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 시트와 밸브 몸체는 수직방향의 요철결합부와 수평방향의 요철결합부에 의해 서로 걸려지는 구조로 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 시트와 밸브 몸체의 수직방향 요철결합부는 밸브 샤프트의 둘레에 동심원상으로 나란하게 형성되는 돌기와 홈의 결합구조로 되어 있고, 수평방향 요철결합부는 밸브 몸체의 내주면 양쪽 가장자리와 인접한 둘레를 따라 형성되는 홈과 이곳에 좌우 대칭구조로 삽입되는 돌기의 결합구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 시트의 양면 가장자리에 조성되는 플랜지 접촉면은 편평한 면으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 버터플라이 밸브의 전체 구조를 보여주는 사시도

도 2는 본 고안에 따른 버터플라이 밸브의 요부 구조를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

도 3은 본 고안에 따른 버터플라이 밸브의 설치상태에서 일부 어긋나게 설치되어 있는 상태를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

도 4는 종래 버터플라이 밸브의 요부 구조를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

도 5는 종래 버터플라이 밸브의 설치상태에서 일부 어긋나게 설치되어 있는 상태를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 유체통로 11 : 밸브 몸체

12 : 밸브 디스크 13 : 밸브 샤프트

14 : 밸브 시트 15 : O-링 형상부

16 : 접촉면 17a,17b : 요철결합부

18a,18b : 돌기 19a,19b : 홈

20 : 플랜지 접촉면

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 내부에 어느 한쪽으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로(10)를 갖는 밸브 몸체(11)의 내측으로는 밸브 샤프트(13)에 의해 지지되는 밸브 디스크(12)가 동심원상으로 배치되면서 유체통로(10)를 개방 또는 폐쇄하게 되고, 유체통로(10)를 조성하게 되는 밸브 몸체(11)의 내경 가장자리를 따라 밸브 시트(14)가 배치되어 이곳과 밸브 디스크(12) 간의 밀착구조에 의해 유체통로(10)가 폐쇄될 수 있게 된다.

즉, 핸들이나 작동유닛의 조작에 의해 밸브 샤프트(13)가 회전되어 밸브 디스크(12)의 외주면이 밸브 시트(14)의 내주면에 완전히 밀착되면 유체통로(10)가 폐쇄되고, 이러한 상태에서 밸브 디스크(12)가 서서히 회전되면서 90°까지 열려지는 동안에는 유체통로(10)는 개방된다.

특히, 밸브 디스크(12)와 밸브 시트(14)의 접촉면(16)은 곡면으로 이루어져 있어서 디스크와 시트 간의 접촉면적을 넓게 확보할 수 있도록 되어 있다.

즉, 상기 접촉면(16)은 단면으로 볼 때 밸브 디스크(12)쪽은 볼록한 동시에 밸브 시트(14)쪽은 오목하고, 또한 밸브 디스크(12)의 단면 바깥면이 갖는 곡률과 밸브 시트(14)의 단면 안쪽면이 갖는 곡률은 동일한 곡률을 갖는 곡면으로 되어 있기 때문에 기존의 편평한 면에 비해 보다 넓은 접촉면적(기밀면적)을 확보할 수 있게 된다.

이렇게 밸브 디스크(12)와 밸브 시트(14) 간의 접촉면(16)이 곡면으로 됨에 따라 시트와 디스크 간의 접촉면적이 넓어져 사용압력을 크게 설정할 수 있으며, 또한 밸브 디스크(12)의 개폐작동시 밸브 시트(14)와의 마찰간섭을 줄일 수 있기때문에 토크발생이 줄어들면서 작동성을 크게 향상시킬 수 있다.

위와 같은 마찰간섭의 저감은 디스크에 의한 시트의 마모를 크게 줄일 수 있어 밸브의 전체적인 수명연장효과도 기대할 수 있다.

또한, 상기 밸브 시트(14)와 밸브 몸체(11)는 수직방향의 요철결합부(17a)와 수평방향의 요철결합부(17b)에 의해 서로 걸려지는 구조로 결합되어 배관에 흐르는 유체의 압력에 의해 시트가 밀리거나 구겨지는 현상을 완전히 해소할 수 있다.

예를 들면, 수직방향으로는 밸브 샤프트(13)의 둘레에 동심원상으로 나란하게 형성되는 돌기(18a)와 홈(19a)을 각각 형성하여 유체의 흐름방향에 대해 밀리지 않도록 수직의 결합력을 발휘할 수 있도록 하고, 수평방향으로는 밸브 몸체(11)의 내주면 양쪽 가장자리와 인접한 둘레를 따라 형성되는 홈(19b)을 형성하는 동시에 밸브 시트(14)에는 홈(19b)에 좌우 대칭구조로 삽입되는 돌기(18b)를 각각 형성하여 유체의 흐름압력에 의해 시트가 젖혀지지 않도록 걸림력을 발휘할 수 있도록 함으로써, 시트가 밸브 몸체로부터 밀리는 현상을 완전히 해소할 수 있게 된다.

본 고안에서는 이렇게 밸브 몸체에 홈을 만들어 시트를 끼워 넣는 형태를 제공함으로써, 기존의 단순히 걸쳐진 형태에 비해 디스크와 시트의 유체차단기능을 향상시킬 수 있고, 플랜지와의 패킹부위에서 발생하는 누수현상을 없앨 수 있다.

또한, 위와 같은 밸브 몸체와 밸브 시트 간의 견고한 결합구조에 의해 유체의 압력에도 시트의 변형이 발생하기 않게 되므로, 디스크와의 마찰을 줄일 수 있고 이로 인해 수명 향상과 작동성 향상도 기대할 수 있다.

또한, 밸브 시트의 밀림현상은 압력이 높아질수록 심해지는데, 위와 같은 요철결합구조의 적용으로 사용압력을 높일 수 있는 기능성 측면에서의 품질향상을 기대할 수 있다.

도 3은 본 고안에 따른 버터플라이 밸브의 설치상태에서 일부 어긋나게 설치되어 있는 상태를 보여주는 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 밸브 시트(14)는 밸브 설치시 플랜지와의 기밀을 담당하는 부위로서 가스켓 역할을 한다.

기존 밸브 시트의 경우 플랜지와의 결합시 O-링 형상부(15)가 플랜지면과 접촉하면서 기밀을 높이는 역할을 하게 되는데, 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 플랜지와의 체결시 부주의 등으로 약간 어긋나게 되면 오히려 기밀에 부정적인 요소의 발생을 초래하게 된다.

본 고안에서는 밸브 시트(14)의 플랜지 접촉면(20)을 편평면으로 구성함으로써, 플랜지와의 체결시 어느 정도 어긋나는 경우에도 들뜨지 않고 완전 밀착이 가능하여 우수한 기밀성을 확보할 수 있게 된다.

본 고안에서 제공하는 밸브 시트의 소재로는 N.B.R이나 EPDM을 사용하게 되며, 이러한 소재들은 재질의 특성상 뛰어난 탄성을 갖고 있기 때문에 위와 같이 편평면을 이용한 밀착구조만으로도 플랜지와의 기밀을 유지하는 전혀 문제가 없게 된다.

이상에서와 같이 본 고안에서 제공하는 버터플라이 밸브, 즉 시트와 디스크간의 접촉부위를 원형으로 하고, 밸브 몸체 내에 홈을 만들어 이곳으로 시트를 삽입하는 결합구조를 적용하며, 시트와 플랜지 간의 접촉부위를 평면으로 유지한 버터플라이 밸브는 다음과 같은 장점이 있다.

1) 사용압력과 수명을 향상시킬 수 있다.

2) 개폐시 작동성을 크게 향상시킬 수 있다.

3) 취급이 용이하여 시공시간을 대폭 단축할 수 있다.

4) 하자 발생을 줄일 수 있어 보수비용 및 유지비용을 줄일 수 있다.

Claims (5)

1. 내부에 어느 한쪽으로 유체가 흐를 수 있도록 관통된 유체통로(10)를 갖는 밸브 몸체(11), 상기 밸브 몸체(11)의 유체통로(10)를 개방 또는 폐쇄하는 밸브 디스크(12), 상기 밸브 디스크(12)에 체결되어 밸브 디스크(12)를 밸브 몸체(11)의 유체통로(10) 내에서 회전시켜주는 밸브 샤프트(13), 상기 유체통로(10)의 내경에 설치되어 밸브 디스크(12)가 유체통로 폐쇄시 밸브 몸체(11)와 밸브 디스크(12)의 기밀을 유지시키는 밸브 시트(14), 상기 밸브 샤프트(13)의 상단부에 설치되어 수동 또는 자동으로 밸브 샤프트(13)를 회전시켜 밸브 디스크(12)를 개방 또는 폐쇄시킬 수 있는 통상의 핸들 또는 작동유닛을 포함하여 구성되는 버터플라이 밸브에 있어서,

   상기 밸브 디스크(12)와 밸브 시트(14)의 접촉면(16)은 밸브 디스크(12)쪽이 볼록하고 밸브 시트(14)쪽이 오목한 곡면으로 이루어져서 디스크와 시트 간의 접촉면을 넓게 확보할 수 있도록 된 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 접촉면(16)은 밸브 디스크(12)의 단면 바깥면이 갖는 곡률과 동일한 곡률을 갖는 곡면인 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브 시트(14)와 밸브 몸체(11)는 수직방향의 요철결합부(17a)와 수평방향의 요철결합부(17b)에 의해 서로 걸려지는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 밸브 시트(14)와 밸브 몸체(11)의 수직방향 요철결합부(17a)는 밸브 샤프트(13)의 둘레에 동심원상으로 나란하게 형성되는 돌기(18a)와 홈(19a)의 결합구조로 되어 있고, 수평방향 요철결합부(17b)는 밸브 몸체(11)의 내주면 양쪽 가장자리와 인접한 둘레를 따라 형성되는 홈(19b)과 이곳에 좌우 대칭구조로 삽입되는 돌기(18b)의 결합구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브 시트(14)의 양면 가장자리에 조성되는 플랜지 접촉면(20)은 편평한 면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 버터플라이 밸브.