JP6753617B2 - コントロールバタフライバルブ - Google Patents

Description

本発明は、コントロールバタフライバルブに関する。より具体的には、低速で流れる流体によってバルブディスクが小さな範囲で開かれても騷音および震動が発生することを防止でき、効率的な流量制御が可能なコントロールバタフライバルブに関する。

一般的に、バタフライバルブは、流体、例えば、水、油またはガスなどが流動される通路上に設置されて流体の流動を開放または閉鎖するのに使用され、他のバルブに比べて設置空間を少なく占める特徴を有する。

これらのバタフライバルブは、流体が流れるように貫通された流体通路を有するバルブボディ、バルブディスクに繋がれてこれを制御するバルブ軸、バルブボディにこれを固定するシート固定部、シート固定部とバルブボディとの間に位置してバルブディスクの位置に応じて流体の移動および流れを制御するシートとして構成される。

そして、バタフライバルブは、バルブの開き程度（ＯＰＥＮ開度、ＶＡＬＶＥ ＯＰＥＮＩＮＧ ＰＯＳＩＴＩＯＮ）に応じて流体の流量が図１のように様々に示される。

図１の４番（ＥＱＵＡＬ ＰＥＲＣＥＮＴＡＧＥ（等比率曲線））の特性を有するバルブでは、グローブバルブとして低開度で流量の流れが比較的少なく、流れ特性がよく、コントロールバルブとして多く使用される。

グローブバルブタイプのコントロールバルブは、配管の口径が６インチ以下のものに多く適用され、これより大きいサイズの配管では、バルブの製造費用が高価であり、バルブの大きさが肥大化するなどの適用に無理がある。

しかし、バタフライバルブは、その構造が簡単で、比較的大きいサイズで容易に製作でき、流体の流れ特性が図１での３番（ＬＩＮＥＡＲ）線形特性を有し、制御が比較的容易でコントロールバルブでも多く適用される。

しかし、少量の流れが必要してバルブディスクの開き開度が小さく開かれた場合（通常１５％以下の開き開度）には、騷音および震動が多く発生し、等比率曲線（ＥＱＵＡＬ ＰＥＲＣＥＮＴＡＧＥ）より線形特性を有するため、過度の流量の変動により正確な制御が難しく、低開度でのコントロールバルブへの適用は困難な問題点がある。

韓国登録特許公報第１０−０９６１６８１号（２０１０.０５.２８)

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、流体通路を開閉制御するバルブディスクの機能を改善し、低開度での流体の流れ特性を等比率曲線の特性に示されるように改善して制御が容易になるようにすることができ、出口側から流れる流体の流れを制御して入力側と出口側の圧力差が小さくなるようにすることにより、低速で流れる流体によってバルブディスクが小さな範囲で開かれても騷音および震動が発生することを防止できるコントロールバタフライバルブを提供するのにその目的がある。

本発明によるコントロールバタフライバルブは、流体が流れるように流体通路が形成されたバルブボディ部と、前記バルブボディ部の流体通路を開閉制御するバルブディスクと、前記バルブボディ部に結合され、前記バルブディスクを通過する流体を通過させるための通過ホールと前記バルブディスクを低速で通過する流体を通過させるための通過手段が形成されたディフューザーと、を含む。

そして、前記通過手段は、前記ディフューザーの下部の一定領域に形成されて前記ディスクの下側と向き合い、流体を通過させる多数のホールが間隔を置いて形成される。

また、前記バルブディスクの上、下側には、流れてくる流体を渦流させるための渦流発生部が形成される。
そして、前記渦流発生部は、曲線形状に形成される溝である。

また、前記バルブボディ部の内周面に形成されて前記バルブディスクをシーリングさせるシートをさらに含み、前記バルブディスクのうち、前記シートの天井面と向き合う上側には、一定の長さで斜めに切削される切削部が形成される。

本発明によるコントロールバタフライバルブは、流体通路を開閉制御するバルブディスクの機能を改善し、低開度での流体の流れ特性を等比率曲線の特性に示されるように改善して制御しやすい効果がある。

そして、出口側から流れる流体の流れを制御して入力側と出口側の圧力差が小さくなるようにすることにより、低速で流れる流体によってバルブディスクが小さな範囲で開かれても騷音および震動が発生することを防止できる効果がある。

バルブのオープニングポジションをグラフで示した説明図 本発明によるコントロールバタフライバルブの斜視図 本発明によるコントロールバタフライバルブの断面図 本発明によるコントロールバタフライバルブが流体の流速によって開放される程度を図示した断面図

本発明の利点および特徴、そしてこれらを達成する方法は、添付される図面とともに具体的に後述される実施例を参照すると明確になる。

しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、異なる様々な形態で具現され得、単に本実施例は、本発明の開示が完全にできるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指す。

以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施するように本発明の実施例について添付した図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明は、様々な異なった形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体を通じて類似の部分については同一の図面符号を付けた。

図２は、本発明によるコントロールバタフライバルブの斜視図であり、図３は、本発明によるコントロールバタフライバルブの断面図であり、図４は、本発明によるコントロールバタフライバルブが流体の流速によって開放される程度を図示した断面図である。

本発明によるコントロールバタフライバルブ１は、低開度での流体の流れ特性を等比率曲線の特性に示されるように改善して制御が容易になるようにでき、出口側から流れる流体の流れを制御して入力側と出口側の圧力差が小さくなるようにすることにより、低速で流れる流体によってバルブディスク２０が小さな範囲で開かれても騷音および震動が発生することを防止できる製品である。

このために本発明は、バルブボディ部１０、バルブディスク２０、ディフューザー３０を含み得る。

前記バルブボディ部１０は、粉末、スラッジなどの様々な流体を通過させるための流体通路１０ａが内部に形成され、流体ラインの管路４０との間に固定される。

前記バルブボディ部１０の内周面には、前記バルブディスク２０が流体通路１０ａを開閉するとき、バルブディスク２０の端面と接触するシーリング用シート１１がリテーナによって固定される。

前記バルブディスク２０は、バルブボディ部１０の内部に配置され、バルブボディ部１０に設置された回転軸１２に固定された状態で流体通路１０ａを密閉させて流体の流れを遮断する。

前記バルブディスク２０のうち、シート１１の天井面と向き合う上側には、後述される通過手段３２との相互作用を通じて管路４０内の騷音と震動を減少させるための切削部２２が形成され得る。

前記切削部２２は、前記バルブディスク２０を一定の長さで斜めに切削することにより形成され得る。
前記切削部２２の機能については、追って、通過手段３２について説明するとき、あわせて説明する。

そして、前記バルブディスク２０には、低速で流れてくる流体によって震動および騷音が発生することを防止するための渦流発生部２１が形成される。

すなわち、従来のバタフライバルブをコントロールバルブに適用時には、通常的に３０％〜５５％程度の開き開度で使用する。

そして、流体が低速で流れるとき、バルブディスク２０が完全に開放されるのではなく、約１０％ 程度開放されて流体を通過させることになる。

このように、バルブディスク２０が微細に開放されるとき、当該の部分（管路４０の内壁）に集まって圧力が急激に増加して速度が非常に速くなったが、バルブディスク２０を通過した後、瞬間的に流体内部の圧力が急激に減少して流体内の液状が気体に変化しながら騷音および震動が発生するバルブディスク２０の空洞現象（キャビテーション−ＣＡＶＩＴＡＴＩＯＮ）が発生され得、空洞現象まで発生しなくても高音の騒音および震動が発生する問題点がある。

前記渦流発生部２１は、これらの問題点を解決するためのものであって、バルブディスク２０のうち、流体が流れてくる方向を向かう面に形成される。
前記渦流発生部２１は、回転軸１２の上、下側にそれぞれ陥没するように形成される溝であり得る。

前記渦流発生部２１は、およそ半円形状に形成され、管路４０に沿って流れてくる流体をターニングさせて渦流を発生させることにより、バルブディスク２０が低開度の流体によって容易に開放されないようにし、管路４０の内壁に集まる流体の圧力が分散するように誘導して震動および騷音が発生することを防止する。

さらに、前記渦流発生部２１は、上、下対称の構造に形成されることによって、上部に位置する渦流発生部２１によってターニングおよび渦流される流体と、下部に位置する渦流発生部２１によってターニングおよび渦流される流体が互いに衝突して相殺干渉を起こし、相殺干渉を起こしている流体に管路４０を沿ってくる新しい流体が衝突して干渉を受けるように誘導するにより、流体の圧力と速度が減少するようにする。

したがって、本発明によるコントロールバタフライバルブ１は、管路４０の内壁に集まる流体による圧力がより効率的に分散するようにでき、震動および騷音の発生をより効率的に抑制させることができる。
一方、従来のバタフライバルブをコントロールバルブに適用時には、通常的に３０％〜５５％程度の開き開度で使用する。

すなわち、従来のバタフライバルブは、流量特性が線形的であるため制御しやすいが、流体が低開度で流れる場合、開き制御性能が騷音と震動によってよくない特性を有する。

現在、バタフライバルブをコントロールバルブに適用するにおいて、必要流量を計算してサイジングを通じる適正な配管と適正サイズのバルブを設置しているが、計算範囲を脱して小さな開度を運転することになる特殊な状況では、騷音と震動が発生し、管路上のコントロールバルブの後段に付着した手動バルブを調節して入力側と下流側の圧力差を減らし、配管、流量を手動で低めた後、コントロールバルブの開き開度を高めて騷音と震動がない範囲で運転するなどの困難が伴う問題点がある。

前記ディフューザー３０は、これらの問題点を解決するために適用されるものであって、前記バルブボディ部１０の一面に結合され、前記バルブディスク２０が開放されることにより、流体通路１０ａを通過する流体を通過させる通過ホール３１および低開度の流体を通過させる通過手段３２が形成される。

ここで、必ずそうなのではないが、前記通過ホール３１は、前記流体通路１０ａより１０％〜３０％程度の小さい大きさを有するように形成され得る。

前記通過手段３２は、流れる流体の圧力を調節するためのもので、前記通過ホール３１の下部側に形成されて前記ディスクの下側と向き合い、自体に流体を通過させるための多数のホール３２ａが間隔を置いて形成される。

すなわち、図４（ｂ）のように流体の流速が遅くてバルブディスク２０が約１０％程度に開放されるとき、切削部２２が形成されたバルブディスク２０の上側は、シート１１と接触して流体の流れを遮断しているが、バルブディスク２０の下側は、シート１１と離隔して少ない流量だけを通過させることになる。

そして、流体通路１０ａを通過した流体は、多数の穴を介して流れるようになり、流体の流入側Ａと流体の出口側Ｂとの間の圧力差が従来バタフライバルブに比べて著しく低下させることができる。
したがって、流体の流れによって発生する騷音および震動を防止できる。

さらに、このように流入側Ａと出口側Ｂとの間の圧力差が低下されると、流体の速度も低下されることにより、流体が低開度で流れるときに発生することができる騷音および震動を格段に低めることができる。

また、本発明によるコントロールバタフライバルブ１は、このような方法で、バルブ開度に応じて線形的な流量特性を低開度の流量調節が容易な等比率（ＥＱＵＡＬ ＰＥＲＣＥＮＴＡＧＥ）曲線に変換させることにより、流体制御により適切に使用することができる。

本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施され得ることを理解できる。したがって、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲そしてその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれる。

１：コントロールバタフライバルブ １０：バルブボディ部
１０ａ：流体通路 １１：シート
２０：バルブディスク ２１：渦流発生部
２２：切削部 ３０：ディフューザー
３１：通過ホール ３２：通過手段
３２ａ：ホール

Claims (3)

1. 流体が流れるように流体通路が形成されたバルブボディ部と、
   前記バルブボディ部の流体通路を開閉制御するバルブディスクと、
   前記バルブボディ部に結合され、前記バルブディスクを通過する流体を通過させるための通過ホールと前記バルブディスクを低速で通過する流体を通過させるための通過手段が形成されたディフューザーと、を含み、
   前記通過手段は、前記ディフューザーの下部の一定領域に形成されて前記ディスクの下側と向き合い、流体を通過させる多数のホールが間隔を置いて形成され、
   前記ディフューザーの前記通過手段が、流体の流れ方向における前記バルブディスクの回転軸の後方、かつ、前記回転軸の一方の片側のみの前記流体通路に突出して、前記バルブディスクが１回転することを抑止すると共に、前記バルブディスクの開く回転方向を、前記ディフューザーの前記通過手段から離れる方向に規制し、
   また、前記バルブディスクが閉じている際に、前記ディフューザーの前記通過手段の配置されない前記回転軸の他方の側となる前記バルブディスクの端部には、流体が流れてくる方向に向かう側に、流体の通路を広げる切除面を有する切削部が設けられている
   ことを特徴とするコントロールバタフライバルブ。
2. 前記バルブディスクの上、下側には、流れてくる流体を渦流させるための渦流発生部が形成された
   請求項１に記載のコントロールバタフライバルブ。
3. 前記バルブボディ部の内周面に形成されて前記バルブディスクをシーリングさせるシートをさらに含み、
   前記バルブディスクのうち、前記シートの天井面と向き合う上側には、一定の長さで斜めに切削される前記切削部が形成された
   請求項１または２に記載のコントロールバタフライバルブ。

Images