KR20100009088U - 다이아프램 밸브 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 다이아프램 밸브에 관한 것으로, 액체 또는 가스가 흐르는 유로를 갖는 밸브 하부 본체; 상기 밸브 하부 본체와 체결되며 내부에 핸들 부가 승강(昇降) 가능하게 설치되는 상부 본체; 및 상기 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 상기 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 상기 핸들 부와 결합되는 연결핀이 형성되고 상기 연결핀의 주위에 보강 링이 삽입되는 다이아프램을 구비한다.
본 고안에 의하면, 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 핸들 부와 결합되는 연결핀 주위에 보강 링이 삽입되어, 연결핀의 이탈을 방지함으로써, 사용수명을 연장하고 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
연결핀, 보강 링, 사용수명
Description
본 고안은 다이아프램 밸브에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 핸들 부와 결합되는 연결핀 주위에 보강 링이 삽입되어 연결핀의 이탈을 방지할 수 있는 다이아프램 밸브에 관한 것이다.
일반적으로 다이아프램 밸브는 위어형(Weir)과 스트레이트웨이형(Straightway), 앵글형(Angle)으로 구분된다.
다이아프램 밸브의 특징을 살펴보면, 몸통(구조상 분류) 타입으로는 위어형의 경우에는 몸통의 중앙에 호상(Weir)이 있고, 스트레이트웨이형에 비하여 면간 길이가 짧고 격막의 수명이 길며, 스트레이트웨이형에 비하여 PTFE등 경질의 재료 사용이 가능하며, 완전 개폐의 목적에 적합하고, 유량 조절용으로도 사용 가능하며, 유체저항이 작아서 동일 사이즈일 경우 유량계수 값(Cv)이 크다.
그리고 스트레이트웨이형의 경우에는 밸브의 내 경과 밸브 유과 경이 거의 같아 압력손실이 작으며, 위어형에 비하여 밸브 면간 길이가 길고 격막의 수명이 짧으며, 점성 유체, 슬러리 유체에 사용한다.
앵글형의 경우에는 면간 길이가 짧고 밸브 시트 접촉이 면 접촉에 가깝고, 시트가 45도 방향으로 작동되는 관계로 스템을 한 방향으로 고정시켜야 하는 구조가 별도로 필요하며, 신속한 반응과 정확한 콘트롤이 가능한 유량 조절 목적에 적합하고, 압력 손실을 적게 하면서 매우 큰 유량 능력을 가지며, 압력의 파동(Pressure Surge) 없이 부드럽게 밀착시켜 닫는 게 가능하다.
다이아프램 밸브의 장점은 구조가 간단하고, 다이아프램이 내부 유체를 격리시키기에 스터핑 박스(Stuffing Box)의 오염이 없으며, 스템이 스터핑 박스(Gland Packing)가 필요없는 구조이기에 외부로 누설이 없고, 유량 조절이 가능하며, 압력 손실이 작으며, 보수 용이하고, 구조상 분해, 조립이 간단하기에 보수가 용이하다.
다이아프램 밸브의 구조적인 특징으로는 데드 스페이스가 없는 몸통과 덮개 구조이고, 덮개가 격리된 구조이어서 유체가 오직 격막과 라이닝만 접촉하며, 다른 밸브와는 달리 격막이 몸통과 덮개를 차단하고 있기에 새거나 외부로부터 오염물질이 침입할 수 없으며, 덮개로부터 오염 발생이 없어 의료, 식음료 공정에 사용하고 GMP 공정에 적합하고, 90도 회전하여 개폐하는 밸브와 달리 상하 작동하기에 밸브시트 고착으로 인한 동력의 변동이 없으며 작동 토크 치가 적으며, 작동 토크 치가 적어서 작은 토크 치로도 작동이 가능하다. 그리고 여러 가지 다른 작동 조건을 맞추기 위하여 다이아프램이나 스프링 교체 또는 특별한 보강 물이 필요하지 않다.
이와 같은 구조적인 특징을 갖는 종래 다이아프램 밸브의 구조에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 간략하게 설명한다.
도 1은 종래 다이아프램 밸브의 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도이 며, 도 3은 종래 다이아프램 밸브의 연결핀의 이탈을 보인 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래 다이어프램 밸브(400)는 크게 밸브 하부 본체(10), 다이어프램(20), 밸브 상부 본체(30), 핸들 부(40)로 구성된다.
밸브 하부 본체(10)는 양측 단 부에는 다른 배관 부재에 볼트 및 너트와 같은 접속 부재 등으로 접속 또는 체결하기 위한 플랜지(11)가 형성되어 있고, 금속제의 주물에 의해 밸브 형상으로 주조된다.
또한, 밸브 하부 본체(10)는 부식 등을 방지하고 외관 미를 향상시키기 위해 외부를 분체 도장 등의 방법으로 도색된다.
밸브 하부 본체(10)의 내부의 유로 중앙에는 유체를 단속하기 위한 격벽(미도시)이 형성되어 있다. 다이어프램(20)은 다이어프램 밸브의 유로(12) 내를 흐르는 액체(화학약품 용액) 또는 가스를 핸들 부(40)의 회전 동작에 따른 다이어프램(20)의 상하 동작에 의해, 밸브 하부 본체(10)의 유로 중앙에 형성된 격벽을 폐쇄 또는 개방함으로써, 단속하는 기능을 수행한다.
상기 다이어프램(20)의 중앙에 형성된 축(21)은 상기 핸들 부(40)에 결합되어 있다.
다이어프램(20)은 2 층 구조로 이루어지며, 고무와 같은 탄성체 및 테프론과 같은 연질의 수지막으로 이루어져 있다.
상기 핸들 부(40)의 좌우 측 회전에 의해 연질의 다이어프램(20)의 중앙부 즉, 유로와 접촉되는 면이 상승 또는 하강되어 유로(12)를 개방 또는 차단하게 된다.
그러나 종래 다이아프램 밸브는 PTFE 자체 재질 특성상 연질인 관계로 일정한 부분에 국부적인 힘이 연속, 반복적으로 작용시 견디지 못하고 모양에 변형이 일어나며, 도 3에 파선으로 도시된 바와 같이 연결핀(21)이 이탈되어 사용수명을 단축시키고 유지보수가 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 핸들 부와 결합되는 연결핀 주위에 보강 링이 삽입되어 연결핀의 이탈을 방지함으로써, 사용수명을 연장하고 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 다이아프램 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 다이아프램 밸브는 액체 또는 가스가 흐르는 유로를 갖는 밸브 하부 본체; 상기 밸브 하부 본체와 체결되며 내부에 핸들 부가 승강(昇降) 가능하게 설치되는 상부 본체; 및 상기 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 상기 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 상기 핸들 부와 결합되는 연결핀이 형성되고, 상기 연결핀의 주위에 보강 링이 삽입되는 다이아프램을 구비한다.
여기서, 상기 보강 링은 인서트 사출 성형되는 것이 바람직하고, 상기 보강 링은 SUS 304인 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 핸들 부의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 밸브 하부 본체의 유로 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 핸들 부와 결합되는 연결핀 주위에 보강 링이 삽입되어 연결핀의 이탈을 방지함으로써, 사용수명을 연장하고 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 제품 사용 수명이 훨씬 길어져 이로 인한 유지 보수비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 다이아프램 밸브에 대하여 설명한다.
본 고안의 설명에 앞서, 다이아프램 밸브의 설계 및 제작에 대하여 간략하게 설명하면, 우선 다이아프램 밸브 설계시에는 각종 재료에 대한 적용 규격(ANSI, KS등), 비율(Rating), 유체별 구분, 각 부품에 대한 재질, 사용 온도 조건, 각 표준 부품의 치수가 있는데 이러한 사항과 함께 밸브에 대한 기본 설계와 상세 설계, 이와 관련된 시방 서와 도면 작성 등을 고려하여야 한다.
상세 설계할 때는 밸브 자체 외에도 현장에서의 설치 사항, 보수 및 운전상에 영향을 주는데 경제적인가, 안전성은 충분한가, 조작은 쉬운가 하는 것까지 종합적으로 실시하여야 한다.
특히 안전성에는 밸브 몸통과 본체, 중요 자재인 트림(Trim), 가스킷과 팩킹의 누설 방지, 각종 유체와의 내식성 관계, 배관 라인이 중합 또는 고체로 결정 또는 결정 입자의 함유 여부의 유체의 상태, 밸브 조작 운전의 효율성, 작업 빈도, 비상시에 대한 대책, 분해, 수리, 제거 등 거의 모든 분야를 고려하여 경제성이 충분히 반영되어야 한다.
밸브 선정과 제작시에는 플랜트(Plant)의 과정을 잘 이해하고 필요로 하는 밸브 선정과 제작시에는 가급적 재료를 그룹화하여 단순한 조립이 되게 하고, 굴곡을 적게 하여 불필요한 에어포켓(Air Pocket) 또는 드레인 포켓(Drain Pocket)이나 라인의 충격에 의한 진동을 없도록 한다.
가능한 한 설계 과정부터 완전을 기하지 않으면 예기치 않은 많은 문제가 발생하기에 여러 가지 사항을 정확하게 파악하여 종합적인 시각을 갖고 계획적인 세심한 주위를 기울이도록 한다.
밸브는 정지중 또는 운전중에 자중, 압력, 열하중, 진동, 풍압, 지진 등의 하중이 작용한다. 밸브의 두께를 계산하려면 밸브 자체와 프랜지 등 접속 방법에 따른 힘과 모멘트(Moment), 예상되는 배관의 진동에 대한 것 등에 대하여 안전한 제작을 위해서는 이러한 여러 가지 하중에 대하여 해당 법규나 규격에서 지정하는 해석 조건, 허용 응력 등이 만족하는 범위 내에 있어야 한다.
밸브의 몸통과 본 네트에 사용하는 재료와 트림(Trim) 재료는 ASME B 16.1 및 16.34, KS B6733등에 따라 계산을 한 후 밸브 종류별 안전 율과 지진 계수 및 부식에 대한 여유를 감안하여 결정을 하는데, 최소한 재료별, 압력별로 규정된 각 규격의 밸브 최소 두께를 적용하고 있다.
ASME B 16.1 및 16.34, KS B6733등에 따라 적용을 하고 있다. 일반적으로 주강 제품에 대한 사용 조건은 잘 알고 있어 적용 및 참고하기가 좋으나 주철일 경우는 200도 이하의 온도에서 2㎏.f/㎠의 적용을 하는 등 각 규격마다 다소 차이가 있다.
다이아프램 밸브의 경우 일반 밸브와는 달리 격막이 비철금속인 고무 또는 PTFE로서 사용 온도 범위와 최고 사용 압력은 다이아프램 밸브의 사용하는 격막의 종류에 따라 결정된다. 그리고 같은 재질의 경우라도 밸브의 크기와 온도에 따라 최고 사용 압력이 변경된다.
다이아프램(Diaphragm)은 밸브의 트림(Trim)으로 몸통의 라이닝과 함께 유체에 적합한 재료를 선택할 수 있다. 밸브 스템과의 조립부는 내부 유체와 닿지 않은 구조로 되어 있다. 개폐 력 전달 부의 강도에 있어서, 다이아프램을 밸브 몸체에 고정한 상태에서 최고 허용 압력을 가했을 때의 개폐 조작 토크의 최대 값의 3배를 토크 조작 부에 가한 후 원활히 개폐를 행할 수 있고 밸브 시트의 누설과 수동 밸브 조작 필요 힘의 성능을 유지하고 있다. 수동밸브 조작 필요 힘은 밸브를 닫고 한쪽에서 최고 허용 압력의 수압을 가한 후 392N(40Kgf) 이하에서 개폐할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 고안의 다이아프램 밸브에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 고안의 다이아프램 밸브를 보인 종단면도, 도 5는 본 고안의 다이아프램에서 보강링을 분리하여 보인 분리 사시도, 도 6은 본 고안의 다이아프램에서 보강링이 인서트 성형된 상태를 보인 사시도, 및 도 7은 도 6의 종단면도이다. 동 도면에서 종래와 동일한 구성부품에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 고안의 다이아프램 밸브(100)는 액체 또는 가스가 흐르는 유로를 갖는 밸브 하부 본체(10); 상기 밸브 하부 본체(10)와 체결 되며 내부에 핸들 부(40)가 승강(昇降) 가능하게 설치되는 밸브 상부 본체(30); 및 상기 핸들 부(40)의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 상기 밸브 하부 본체(10)의 유로(12) 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 상기 핸들 부(40)와 결합되는 연결핀(21)이 형성되고, 상기 연결핀(21)의 주위에 보강 링(110)이 삽입되는 다이아프램(120)을 구비한다.
밸브 하부 본체(10)는 양측 단 부에는 다른 배관 부재에 볼트 및 너트와 같은 접속 부재 등으로 접속 또는 체결하기 위한 플랜지(11)가 형성되어 있고, 금속제의 주물에 의해 밸브 형상으로 주조된다.
또한, 밸브 하부 본체(10)는 부식 등을 방지하고 외관 미를 향상시키기 위해 외부를 분체 도장 등의 방법으로 도색된다. 밸브 하부 본체(10)의 내부의 유로 중앙에는 유체를 단속하기 위한 격벽(미도시)이 형성되어 있다. 다이어프램(20)은 다이어프램 밸브(100)의 유로(12) 내를 흐르는 액체(화학약품 용액) 또는 가스를 핸들 부(40)의 회전 동작에 따른 다이어프램(120)의 상하 동작에 의해, 밸브 하부 본체(10)의 유로 중앙에 형성된 격벽을 폐쇄 또는 개방함으로써, 단속하는 기능을 수행한다.
다이아프램(120)의 경우, PTFE 자체 재질 특성상 연질인 관계로 일정한 부분에 국부적인 힘이 연속, 반복적으로 작용시 견디지 못하고 모양에 변형이 일어나며, 도 3에 파선으로 도시된 바와 같이 연결핀(21)이 이탈되는 문제점을 해소하기 위하여 상기 연결핀(21)의 주위에 보강 링(110)이 삽입된다.
이때 보강 링(110)은 연결핀(21) 주위를 감싸면서 연질인 다이아프램(120)을 지지하게 됨으로써, 장기간 사용에도 연결핀(21)이 이탈되는 현상이 발생하지 않게 된다.
여기서 상기 보강 링(110)은 인서트 사출 성형 또는 오버 몰딩 또는 다른 공정에 의해서 형성될 수 있다. 상기 보강 링(110)은 SUS 304인 것이 가장 바람직한 것으로 실험결과 확인되었으나, 설계 조건에 따라서는 그 재질을 변경가능함은 물론이다.
한편, 도 8은 본 고안의 다이아프램 밸브에 대한 내구성 실험치를 보인 그래프이다.
도 8을 참조하면, 도 8의 그래프는 상온의 청정수를 사용하여 완전히 닫은 상태에서 최고 허용압력을 가해, 밸브를 전부 열고 닫는 조작을 하여 내구성을 측정한 것이다.
상기 그래프는 일정한 온도, 압력 조건에 따라서 실험한 위어형 다이아프램의 수명곡선으로, 시험 조건은 아래와 같다.
시험조건사용 유체: 수돗물
유체압력 : 7kg.f/㎠
온도 : 65℃
개폐시간 : 10초 Cycle
최종목표 회수 : 20만회 다이아프램
재료 : CR,NR
도 8의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 종래 1만회 정도에서 보다 훨 씬 많은 10만 내지 20만회 까지 제품 사용 수명이 훨씬 길어져 제품에 대한 신뢰성을 높이고 유지 보수비용을 효과적으로 절감할 수 있다.
도 1은 종래 다이아프램 밸브의 외관 사시도
도 2는 도 1의 종단면도
도 3은 종래 다이아프램 밸브의 연결핀의 이탈을 보인 측면도
도 4는 본 고안의 다이아프램 밸브를 보인 종단면도
도 5는 본 고안의 다이아프램에서 보강링을 분리하여 보인 분리 사시도
도 6은 본 고안의 다이아프램에서 보강링이 인서트 성형된 상태를 보인 사시도
도 7은 도 6의 종단면
도 8은 본 고안의 다이아프램 밸브에 대한 내구성 실험치를 보인 그래프
*주요부분에 대한 도면부호
10: 밸브 하부 본체
21: 연결핀
30: 밸브 상부 본체
40: 핸들 부
100: 다이아프램 밸브
110: 보강 링
120: 다이아프램
Claims (3)
- 액체 또는 가스가 흐르는 유로를 갖는 밸브 하부 본체(10);상기 밸브 하부 본체(10)와 체결되며 내부에 핸들 부(40)가 승하강 가능하게 설치되는 상부 본체(30); 및상기 핸들 부(40)의 회전 동작에 따른 상하 동작에 의해 상기 밸브 하부 본체(10)의 유로(12) 내부를 흐르는 액체 또는 가스를 단속할 수 있도록 상면에 상기 핸들 부(40)와 결합되는 연결핀(21)이 형성되고, 상기 연결핀(21)의 주위에 보강 링(110)이 삽입되는 다이아프램(120);을 포함하는 다이아프램 밸브.
- 제1항에 있어서,상기 보강 링(110)은 인서트 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 다이아프램 밸브.
- 제1항에 있어서,상기 보강 링(110)은 SUS304인 것을 특징으로 하는 다이아프램 밸브.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020090002603U KR20100009088U (ko) | 2009-03-07 | 2009-03-07 | 다이아프램 밸브 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020090002603U KR20100009088U (ko) | 2009-03-07 | 2009-03-07 | 다이아프램 밸브 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100009088U true KR20100009088U (ko) | 2010-09-16 |
Family
ID=49294110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR2020090002603U Ceased KR20100009088U (ko) | 2009-03-07 | 2009-03-07 | 다이아프램 밸브 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100009088U (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101684328B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-12-20 | 황석환 | 비금속 다이어프램 및 이를 이용한 개폐밸브 |
| KR20220001184U (ko) | 2020-11-19 | 2022-05-26 | 이충열 | 다이아프램 밸브 |
-
2009
- 2009-03-07 KR KR2020090002603U patent/KR20100009088U/ko not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101684328B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-12-20 | 황석환 | 비금속 다이어프램 및 이를 이용한 개폐밸브 |
| KR20220001184U (ko) | 2020-11-19 | 2022-05-26 | 이충열 | 다이아프램 밸브 |
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