KR20200043191A - 산기관용 양방향 체크 밸브 - Google Patents

산기관용 양방향 체크 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 오·폐수를 저장한 포기조에 미세기포를 공급하기 위한 블로어를 포함하는 공기공급수단에 연결된 공기공급배관과 상기 공기공급배관과 상기 공기배관에서 분기되어 각각 결합된 다수의 산기관의 사이에 결합된 체크 밸브에서, 상류인 상기 공기공급배관에서 하류인 상기 산기관에로의 정방향과 반대인 역방향으로 각각 이송매체가 흐르는 상기 산기관 사이에 결합되고 상기 공기공급배관측으로 관통된 제1유로와 상기 산기관측으로 관통된 제2유로를 갖는 하우징과; 상기 제1유로와 상기 제2유로 사이 상기 하우징에 결합된 체크플랜지와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이 중앙에 배치되는 체크본체와, 일측은 상기 체크플랜지에 결합되고 타측은 상기 체크본체를 지지하여 상기 체크본체에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지에 대하여 상기 체크본체를 상기 제1유로 또는 상기 제2유로로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램을 구비한 차단부;를 포함하는 것을 특징을 한다.
이에, 본 발명에 따르면, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단하는 경우에 구조가 간단하고 사용이 편리하고, 정방향 또는 역방향으로 급작스런 압력 변화에 신속하게 대응하여 배관을 폐쇄시킬 수 있다.

Description

산기관용 양방향 체크 밸브 {Bidirectional Check Valve for Air Diffuser}
본 발명은, 양방향 체크 밸브에 관한 것으로, 기체, 액체 등의 이송 매체를 이송하는 배관 내의 흐름이 정방향 및 역방향으로 이루어지고, 정방향 또는 역방향으로 정상적인 흐름보다 과도한 흐름이 배관에 작용하는 경우, 정방향 또는 역방향의 흐름을 각각 차단할 수 있도록 체크 밸브의 구조를 개선한 특히 구체적으로 산기관용 양방향 체크 밸브에 관한 것이다.
필요로 하는 물건을 이동시키는 수단으로는 자동차, 비행기가 있다. 또한, 물건을 이송시키는 수단 중 하나에는 이러한 교통수단 이외에도 수도와 같이 생활과 밀접한 분야뿐만 아니라 산업설비에 다양하게 적용되고 있는 배관이 포함된다.
배관은 파이프 등을 포함하는 밀폐된 공간 내에 기체, 액체 등의 유체를 포함하여 이송대상이 되는 이송 매체를 소정의 위치에서 필요로 하는 위치로 안내한다.
배관 중에는 배관을 연결하거나 분기하는 관이음 이외에도 이송 매체가 이송되게 하거나 배관 중에 설치되어 배관을 따라 흐르거나 이동, 수동되는 이송 매체의 이동을 차단 가능하게 배관을 개폐하는 밸브도 포함된다.
밸브는 그 기능, 구조, 이송 매체의 종류에 따라 적절하게 적용될 수 있도록 다양하게 구비되어 있고 체크 밸브도 그 중 하나이다.
체크 밸브는 이송 매체의 역류를 방지 할 수 있도록 한 방향으로만 흐르게 하는 기능을 한다. 체크 밸브는 리프트(lift) 형, 스윙(swing) 형, 인라인(in line) 형, 앵글(angle) 형 등의 종류가 있고, 한 방향으로 만 흐름을 제한하는 일방향형과 양방향으로 흐름을 제한하는 양방향형도 구비될 수 있다.
이러한 체크 밸브는 오·폐수를 저장하여 처리하는 포기조(폭기 포기조, aeration tank)에 사용된다. 오·폐수를 처리하는 과정에서 포기조에 저장된 오·폐수에 공기를 공급하기 위해 공기공급 배관에서 분기된 다수의 산기관을 포기조 전체 면적에 설정된 간격으로 배치하고, 체크 밸브는 산기관이 파손되어 공기공급 배관으로 오·폐수가 역류되어 유입되는 것을 예방하기 위해서 공기공급 배관측에 일반적으로 설치된다.
그러나, 이러한 체크 밸브가 설치된 종래개술에서는 산기관의 손상이 발생했을 경우에 파손된 산기관으로 공기가 과도하고 급속하게 공급되고, 이로 인하여 다른 산기관으로 공기가 공급되는 량이 적어 원래의 기능을 하기 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 경우에 손상된 산기관에 과도한 공기가 공급되지 못하도록 하기 위해서 체크 밸브가 양방향 체크 밸브인 것이 바람직하고 이러한 양방향 체크 밸브에서는 구조가 간단하고 다양하게 변경되어 활용될 수 있어 적용 범위가 증대되는 것 또한 바람직하다.
[관련문헌]
등록특허공보 제10-0945412호 (2010.03.05. 공고)
본 발명의 목적은, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단하는 경우에 구조가 간단하고 사용이 편리한 양방향 체크 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단할 수 있어 흐름이 차단된 상태에서 수리, 교체 등을 할 수 있어 역류에 따른 손실, 오염 등을 예방할 수 있고 작업이 쉽고 용이하며 수리 등에 따른 경제적인 비용을 절감할 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 정방향으로 설정된 범위를 초과하거나 급작스러운 압력 변화에 신속하게 대응하여 배관을 폐쇄시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 변형되는 변형력을 쉽게 변경할 수 있어 사용 범위를 증대시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 기존 배관에 간단하게 착탈할 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 오·폐수를 저장한 포기조에 미세기포를 공급하기 위한 블로어를 포함하는 공기공급수단에 연결된 공기공급배관과 상기 공기공급배관과 상기 공기배관에서 분기되어 각각 결합된 다수의 산기관의 사이에 결합된 체크 밸브에서, 상류인 상기 공기공급배관에서 하류인 상기 산기관으로의 정방향과 반대인 역방향으로 각각 이송매체가 흐르는 상기 산기관 사이에 결합되고 상기 공기공급배관측으로 관통된 제1유로와 상기 산기관측으로 관통된 제2유로를 갖는 하우징과; 상기 제1유로와 상기 제2유로 사이 상기 하우징에 결합된 체크플랜지와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이 중앙에 배치되는 체크본체와, 일측은 상기 체크플랜지에 결합되고 타측은 상기 체크본체를 지지하여 상기 체크본체에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지에 대하여 상기 체크본체를 상기 제1유로 또는 상기 제2유로로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램을 구비한 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브에 의하여 달성된다.
또한, 상기 산기관 중 어느 하나의 산기관이 파손되어 상기 파손된 산기관측으로 공기가 급속하게 유입되면, 상기 파손된 산기관 전단에 결합된 상기 체크본체에 설정된 압력을 초과하는 압력이 작용하여 상기 체크본체가 상기 제2유로인 상기 산기관측으로 이동하여 공기가 상기 파손된 산기관측으로 흐르는 것을 차단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산기관 중 어느 하나의 산기관이 파손되고 상기 공기공급수단의 작동이 중지되면, 상기 파손된 산기관에 결합된 상기 체크본체에 제2유로를 통해 상기 포기조에 저장된 물의 압력이 작용하여 상기 체크본체가 상기 제1유로로 이동하여 오·폐수가 상기 공기공급배관으로 유입되는 것을 차단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다이어프램의 탄성 변형 범위는, 정방향 흐름에 따라 배관에 작용 가능하게 설정된 압력범위인 정방향설정압력범위를 초과하는 경우 상기 체크본체를 상기 제2유로로 이동 가능하게 설정되고, 역방향 흐름에 따라 배관에 작용 가능하게 설정된 압력범위인 역방향설정범위를 초과하거나 정방향 흐름이 차단된 경우 상기 체크본체를 상기 제1유로로 이동 가능하게 설정된 것이 바람직하다.
또한, 상기 환상의 다이어프램 단면은 U자형 또는 V자형을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 체크본체의 상기 제1유로측 또는 상기 제2유로측으로 탄성 변형하는 탄성변형력을 보조할 수 있는 보조탄성수단을 구비한 보조탄성부가 상기 하우징에 결합된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 목적은, 상류에서 하류로의 정방향과 하류에서 상류로의 역방향으로 이송 매체가 흐르는 배관 상에 결합되고 상류측으로 관통된 제1유로와 하류측으로 관통된 제2유로를 갖는 하우징과; 상기 제1유로와 상기 제2유로 사이 상기 하우징에 결합된 체크플랜지와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이 중앙에 배치되는 체크본체와, 일측은 상기 체크플랜지에 결합되고 타측은 상기 체크본체를 지지하여 상기 체크본체에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지에 대하여 상기 체크본체를 상기 제1유로 또는 상기 제2유로로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램을 구비한 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단하는 경우에 구조가 간단하고 사용이 편리한 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단할 수 있어 흐름이 차단된 상태에서 수리, 교체 등을 할 수 있어 역류에 따른 손실, 오염 등을 예방할 수 있고 작업이 쉽고 용이하며 수리 등에 따른 경제적인 비용을 절감할 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 정방향 또는 역방향으로 설정된 범위를 초과하거나 급작스러운 압력 변화에 신속하게 대응하여 배관을 폐쇄시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 변형되는 변형력을 쉽게 변경할 수 있어 적용 범위를 증대시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 기존 배관에 간단하게 착탈할 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 체크 밸브의 분해 사시도,
도 2는 도 1의 분해단면도,
도 3a 내지 도 3c는 양방향 체크 밸브의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향 체크 밸브를 설명하기 위한 단면도,
또 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 체크 밸브를 설명하기 위한 분해사시도 및 단면도이다.
본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에 따른 양방향 체크 밸브(100, 이하에서 ‘체크 밸브’라 함)에 대하여 도 1 내지 도 5b를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 체크 밸브의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1를 절단하여 분해한 분해단면도이며, 도 3a 내지 도 3c는 양방향 체크 밸브의 작동 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양방향 체크 밸브를 설명하기 위한 단면도이며, 또 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양방향 체크 밸브를 설명하기 위한 분해사시도 및 단면도이다.
이하에서 설명의 편의상 도 1에서 체크 밸브(100)의 상하 방향을 ‘Z’축선 방향, 좌우 방향을 ‘X’축선 방향, 전후 방향을 ‘Y’축선 방향으로 정한다. 아울러 설명의 편의상 이송 매체가 흘러서 이송되는 방향을 따라 물의 흐름과 같이 이송 매체가 이송되기 위하여 출발하는 출발점에 가까운 곳을 ‘상류’로 이송 매체가 이송되는 목적지에 가까운 곳을 ‘하류’로 정한다. 따라서, 이하에서 ‘정방향’ 흐름이란 ‘상류’에서 ‘하류’로 이송 매체가 흐르거나 이동하거나 이송되는 것을 의미하고,‘역방향’ 흐름은 ‘하류’에서 ‘상류’로 이송 매체가 흐르거나 이동하거나 이송되는 것을 의미한다. 또한, 설명의 편의상 이하에서 필요시 오·폐수를 저장하는 포기조의 각 산기관(10) 상류에 결합된 체크 밸브(100)에 대하여 설명하였으나 본 발명의 체크 밸브(100)는 이러한 오·폐수용 포기조에만 적용되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에 따른 체크 밸브(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상류에서 하류로의 정방향과 하류에서 상류로의 역방향으로 이송 매체가 흐르는 배관 상에 결합되고 상류측으로 관통된 제1유로(113a)와 하류측으로 관통된 제2유로(115a)를 갖는 하우징(110)과; 상기 제1유로(113a)와 상기 제2유로(115a) 사이 상기 하우징(110)에 결합된 체크플랜지(131)와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로(113a) 및 상기 제2유로(115a) 사이 중앙에 배치되는 체크본체(133)와, 환상으로 구비되어 일측은 상기 체크플랜지(131)에 결합되고 타측은 상기 체크본체(133)를 지지하여 상기 체크본체(133)에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지(131)에 대하여 상기 체크본체(133)를 상기 제1유로(113a) 또는 상기 제2유로(115a)로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램(135)을 구비한 차단부(130);를 포함하는 것이 바람직하다.
하우징(110)은, 제1유로(113a)를 형성한 제1하우징(113)과, 제2유로(115a)를 형성한 제2하우징(115)으로 이루어진다. 제1하우징(113)과 제2하우징(115)은 예를 들면, 암나사인 제2결합수단(115c)과 숫나사인 제1결합수단(113c)에 의하여 상호 결합되고 제1하우징(113)과 제2하우징(115)이 결합되어 제1유로(113a)와 제2유로(115a) 사이 차단부(130)가 이동 가능하게 형성된 공간인 차단부유동공간(150, 도 3a 내지 도 3c 참조)에 차단부(130)가 배치 결합되어 후술하는 바와 같은 양방향으로 이송 매체를 차단할 수 있다.
하우징(110)의 재질은 스테인레스강, 철, 합성수지 등의 공지된 다양한 재질 중에서 용도, 이송 매체 등에 따라 선택되는 것이 바람직하다.
제1하우징(113)에는, 체크플랜지(131)의 형상에 대응하게 구비되어 체크플랜지(131)을 결합할 수 있는 플랜지결합부(117)를 더 구비할 수 있다. 이러한 플랜지결합부(117)는 제2하우징(115)에도 구비될 수 있고, 제1하우징(113)과 제2하우징(115)에 구비될 수도 있다.
아울러 제1하우징(113)과 제2하우징(115)에는 차단부유동공간(150)에서 작동하는 체크본체(133)에 형성된 제1걸림돌기(133b1)와 제2걸림돌기(133b2)가 접촉될 수 있는 제1물림시트(113b)와 제2물림시트(115b)가 구비되어 한 쌍의 걸림돌기(113b)와 한 쌍의 물림시트(133b, 115b1)가 맞물려 이송매체가 제1유로(113a)측과 제2유로(115a)측으로 이동되는 것을 각각 차단할 수 있다.
여기서, 물림시트(113b, 115b)는 평평한 면으로 된 것을 일예로 들었으나 돌출된 걸림돌기(113b)의 형상에 대응하여 함몰된 형상으로 구비될 수도 있고 그 반대의 형상으로 물림시트(113b, 115b)와 걸림돌기(113b)가 구비될 수도 있다.
제2하우징(115)에는 하류측인 제2유로(115a)에서 더 하류측인 배관, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은, 산기관(10)이 결합될 수 있는 산기관지지부(115d)와, 다이어프램(135)의 U자 형상이 접촉하여 탄성 변형이 제한될 수 있도록 경사진 형상의 다이어프램지지부(115e)가 마련될 수 있다.
미도시하였지만 제1하우징(113)과 제2하우징(115)이 결합되고 결합된 상태에서 기밀을 유지할 수 있는 오링을 포함하는 실링수단이 더 구비될 수 있다.
차단부(130)는 본 발명의 핵심적인 부분으로, 전술한 바와 같이, 체크플랜지(131)와, 체크본체(133)와, 다이어프램(135)으로 이루어진다. 차단부(130)의 재질은 탄성 변형 가능하고 이송되는 이송 매체에 의해 내식성을 구비하는 것이 바람직하며, 예를 들면, NBR 등을 포함한다.
체크플랜지(131)는, 링 형상으로 구비되어 제1하우징(113)의 플랜지결합부(117)에 맞물린 상태에서 제1하우징(113)과 제2하우징(115) 사이에 결합된다. 이러한 체크플랜지(131)는 체크본체(133)와 다이어프램(135)을 지지할 뿐만 아니라, 필요에 따라 제1하우징(113)과 제2하우징(115)이 결합하면서 가압하여 제1하우징(113)과 제2하우징(115)이 결합된 사이의 기밀을 유지하는 기능을 할 수도 있다.
다이어프램(135)은 탄성 변형 가능한 재질로 구비되어 다이어프램(135)의 외측은 체크플랜지(131)와 결합되어 있고 내측은 체크본체(133)와 결합되어 있다. 다이어프램(135)은 일예로 도 1 및 도 2와 같이 ‘U’자형, ‘V’자형 단면으로 이루어진 링형 또는 환형을 포함하고, 필요에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 구조에 의하여 다이어프램(135)은 체크본체(133)에 작용하는 압력에 따라 고정된 체크플랜지(131)에 대하여 탄성 변형되어 체크본체(133)를 제1유로(113a) 또는 제2유로(115a)측으로 이동시킬 수 있다.
다이어프램(135)에는 제1유로(113a)와 제2유로(115a)를 연통 가능하게 관통유로(135a)가 다수 관통 형성되어 있다.
한편, 다이어프램(135)은 정방향으로 탄성 변형하려는 정방향 탄성변형력과 역방향으로 탄성 변형하려는 역방향 탄성변형력을 다르게 형성할 수 있다. 예를 들면, 다이어프램(135)이 각각 탄성변형력이 상이한 두 겹의 소재를 일체로 형성하여 정방향 또는 역방향 탄성변형력이 상이하게 할 수 있다.
체크본체(133)는, 본체프레임(133a)과, 걸림돌기(113b)와, 차단압조절부(133c)로 이루어진다.
본체프레임(133a)은 다이어프램(135)과 결합되어 체크본체(133)의 다른 구성을 지지할 수 있도록 전체적으로 원판 형상으로 이루어져 있다.
걸림돌기(113b)는, 하우징(110)의 제1물림시트(113b) 및 제2물림시트(115b)와 접촉되어 차단부(130)에 작용하는 외압에 의해 제1유로(113a)측이나 제2유로(115a)측을 차단할 수 있도록 본체프레임(133a)의 원반 형상의 단부측 판면 양측으로부터 제1물림시트(113b) 및 제2물림시트(115b)에 대응된 위치에 돌출되어 형성된다.
이러한 구성에 따라 외부에서 설정된 압력을 초과하는 외압이 차단부(130)에 작용하면 차단부(130)가 제1유로(113a)측 및 제2유로(115a)측으로 이동하여 제1물림시트(113b) 및 제2물림시트(115b)와 제1걸림돌기(133b1) 및 제2걸림돌기(133b2)가 각각 접촉하여 제1유로(113a) 및 제2유로(115a) 측으로 이송되는 이송매체의 흐름을 간단하고 편리하게 차단할 수 있다.
체크본체(133)의 제1유로(113a)측 또는 제2유로(115a)측으로 탄성 변형하는 탄성변형력을 보조할 수 있는 보조탄성수단을 구비한 보조탄성부의 일예인 차단압조절부(133c)는, 본체프레임(133a)의 중앙 부분에 일예로 원판 형상으로 구비되어 결합되어 본체프레임(133a)의 자중을 증대시킬 수 있는 구성이다. 즉, 차단압조절부(133c)는 본체프레임(133a)의 조절부결합부(133a1)에 결합되어 차단부(130)의 자중을 증가시켜 차단부(130)에 작용하는 압력이나 제1유로(113a) 내지 제2유로(115a)를 차단하는 힘의 증감이 요구되는 경우 차단압조절부(133c)의 자중을 적절하게 조절할 수 있다.
즉, 체크 밸브(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 ‘Z’ 방향으로 설치되어 배관의 중심축선에 작용하는 힘이 상하방향이고 아래쪽이 ‘상류’이고, 위쪽이 ‘하류’인 경우에 상하 방향으로 작용하여 배관에 작용하여 이송 매체를 이송하기 위해 설정된 압력과 제1유로(113a) 또는 제2유로(115a)를 차단하는 압력을 조절한다고 가정한다. 이 경우, 하류측인 제2유로(115a)를 폐쇄하는 힘이 클 경우에는 차단부(130)의 자중이 증가되어야 하므로 차단압조절부(133c)의 무게를 무거운 것으로 하고, 이 경우에는 배관에 작용하는 힘이 없어지는 경우(예를 들면, 상류측에서 하류로 공급하는 공기의 공급을 정지하는 경우) 차단부(130)의 자중이 무겁기 때문에 차단부(130)가 상류측인 제1유로(113a)에 근접되거나 제1유로(113a)를 차단할 가능성이 크고, 역방향의 역류하는 흐름의 힘이 작용하면 제1유로(113a)를 차단하는 능력은 매우 효과적일 것이다. 반면에, 하류측인 제2유로(115a)를 폐쇄하는 힘이 작을 경우에는 차단부(130)의 자중이 전술한 예보다 더 감소되어야 하므로 차단압조절부(133c)의 무게를 가벼운 것으로 하고, 이 경우에는 배관에 작용하는 힘이 없어지는 경우(예를 들면, 상류측에서 하류로 공급하는 공기의 공급을 정지하는 경우) 차단부(130)의 자중이 가볍기 때문에 차단부(130)가 상류측인 제1유로(113a)에 근접되거나 제1유로(113a)를 차단할 가능성이 적고, 역방향의 역류하는 흐름의 힘이 작용하면 제1유로(113a)를 차단하는 능력은 전술한 예보다 덜 효과적일 것이다.
제1유로(113a), 제2유로(115a) 및 차단부(130)의 중심축선(CL)은 배관의 중심축선과 동일한 축선인 것이 바람직하다.
여기서, 정방향 흐름이나 역방향 흐름을 따라 이동하는 이송 매체의 정상 압력, 급격한 압력 상승 정도, 목표로 하는 유로의 차단 압력 등에 따라 다이어프램(135)의 재질, 두께, 관통유로(135a)의 크기 및 개수, 차단압조절부(133c)의 크기 또는 중량, 걸림돌기(113b)의 형상, 접촉면적 등을 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 체크 밸브(100)의 작동 과정을 도 3a 및 도 3c를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 포기조(미도시)의 산기관(10)에 미세기포를 발생시키기 위하여 미도시된 공기압축기를 포함하는 공기 발생수단을 통해 이송 매체인 공기를 배관인 공기공급배관(도 1 및 도 2의 ‘30’ 참조)을 통해 공급하고 공기공급배관에서 각각 산기관(10)이 분기되어 있고 공기공급배관(30)에서 분기되면서 본 발명에 따른 체크 밸브(100)가 산기관(10)의 상류측에 결합되어 있어 체크 밸브(100)와 산기관(10)이 도 1 및 도 2와 같은 형태로 상하 방향인 ‘Z’ 축선 방향으로 위치한다고 가정(즉, 상류측은 공기공급배관측, 하류측은 산기관측)하고 산기관(10)은 통상적으로 오·폐수가 저장된 포기조의 오·폐수에 설정된 깊이에 잠겨 있는 것으로 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 체크 밸브(100)로 공기가 공급되면 이송매체인 공기는 제1유로(113a)를 통과하고 한편으로는 차단부(130)의 체크본체(133)에 작용하면서 다른 한편으로는 다이어프램(135)의 관통된 다수의 관통유로(135a)를 통해 제2유로(115a)를 통과하여 산기관(10)으로 공급된다.
이렇게 체크 밸브(100)가 정상적으로 작동할 수 있는 것은 산기관(10)의 깊이와 배관, 체크 밸브(100) 및 산기관(10)의 압력손실 및 산기관(10)의 깊이 등에 따라 다이어프램(135)의 탄성변형력, 공급되는 이송매체인 공기의 설정된 공급압력, 차단부(130)의 자중 등이 결정되기 때문이다.
이 경우에 제1걸림돌기(133b1)와 제1물림시트(113b)와의 틈새 및 제2걸림돌기(133b2)와 제2물림시트(115b)와의 틈새는 각각 도 3a에 도시된 바와 같이 ‘GAP 1’ 및 ‘GAP 2’로 도시되어 있어 이 틈새(GAP 1, GAP 2)와 관통유로(135a)를 통해 공기가 흐르게 된다.
이러한 정상적인 공기 흐름에서 만약 어느 하나의 산기관(10)이 파손이 되어 파손된 산기관(10)측으로 공기가 급격하게 유입되는 경우에 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1유로(113a)를 통해 급격하게 유입되는 공기의 압력(도 3b의 ‘F3’ 참조)은 차단부(130)의 체크본체(133)를 가압하는 힘으로 작용하여 체크본체(133)를 제2유로(115a)측으로 이동시키는 힘으로 작용된다. 물론 이 경우에도 일부의 공기는 다이어프램(135)의 관통유로(135a)를 통해 흐르려고 하지만 체크본체(133)에 작용하는 급격한 공기 압력을 이기지 못한다. 이러한 체크본체(133)의 이동에 의해 제2걸림돌기(133b2)가 제2물림시트(115b)측으로 가압 접촉되어 관통유로(135a)에서 제2유로(115a)측으로 이동하는 통로가 차단되어 제1유로(113a)에서 제2유로(115a)측으로 공기의 흐름이 차단될 수 있다.
즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차단부(130)는 차단부유동공간(150)에서 제2유로(115a)측으로 이동하여 제2걸림돌기(133b2)와 제2물림시트(115b)는 밀착되고 제1유로(113a)측의 제1걸림돌기(133b1)와 제1물림시트(113b)는 도 3a보다 더 큰 틈새(도 3b의 ‘GAP 3’ 참조)를 발생시킨다.
이러한 비정상적인 상태에서 산기관(10)측으로 이동한 체크본체(133)는 급격한 공기 흐름으로 인한 급격하게 증가한 공기압에 의해 제2유로(115a)측으로 이동하여 제2유로(115a)를 차단한 상태에서 공기공급배관(30)에서 설정된 압력이 작용하더라도 다이어프램(135)이 원위치로 복귀하려는 역방향탄성력 등이 더 크게 작용하기 때문에 제2유로(115a)를 차단한 상태를 계속 유지할 수 있다.
이렇게 산기관(10)측으로 공기가 공급되지 않으면 포기조를 관리하는 관리자는 육안으로 공기가 대기로 분출이 되지 않는 산기관(10)의 위치를 파악할 수 있으며, 공기의 공급이 중단되면 파악한 파손된 산기관(10)을 교체할 수 있다.
도 3b와 같은 상태에서 공기공급배관으로 이송매체인 공기의 공급이 중단되면 체크본체(133)에 작용하는 공기의 압력이 없어지기 때문에, 체크본체(133)는 자중과 파손된 산기관(10)을 통해 유입되는 물의 압력(수두, water head)의 작용에 의해 차단부(130)를 하류에서 상류측으로(위에서 아래로) 가압하게 된다. 이러한 가압력(도 3c의 ‘F4’ 참조)은 다이어프램(135)의 탄성변형력을 이기고 체크본체(133)를 제1유로(113a)측으로 도 3c와 같이 이동시켜 제1유로(113a)를 차단시켜 오·폐수가 제1유로(113a)를 통과하여 공기공급배관으로 유입되어 흐르는 것을 방지할 수 있다.
즉, 도 3c에 도시된 바와 같이, 체크본체(133)는 차단부유동공간(150)에서 제1유로(113a)측으로 이동하여 제1걸림돌기(133b1)와 제1물림시트(113b)는 밀착되고 제2유로(115a)측의 제2걸림돌기(133b2)와 제2물림시트(115b)는 도 3a보다 더 큰 틈새(도 3c의 ‘GAP 4’ 참조)를 발생시킨다.
이러한 상태에서 관리자는 파손된 산기관(10)을 교체할 수 있고 이 과정에서도 체크 밸브(100)는 역류를 방지하고 있는 상태이기 때문에 교체 시에도 오·폐수가 공기공급배관으로 역류되는 것을 예방할 수 있다.
다만, 여기서, 각 체크 밸브(100)에 결합된 산기관(10)의 어느 것도 파손 등이 발생되지 않고 공급되는 공기의 공급이 정지된 상태의 체크 밸브(100)의 위치는 도 3c의 위치에 위치하게 할 수도 있고, 도 3c 위치와 도 3a 위치의 중간에 위치하도록 다이어프램(135)의 탄성력, 관통유로(135a)의 크기 및 개수, 차단압조절부(133c)의 무게 등을 적절하게 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 위치는 이송되는 이송 매체의 종류, 배관의 목적, 배관에 압력 작동시 및 압력 해제시의 이송매체를 어떻게 유지할 것인지 등에 따라 적절하게 조절되는 것이 바람직하다.
이에, 본 발명에 따르면, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단할 수 있는 구조가 간단하고 사용이 편리한 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 정방향뿐만 아니라 역방향으로도 흐름을 차단할 수 있어 흐름이 차단된 상태에서 수리, 교체 등을 할 수 있어 역류에 따른 손실, 오염 등을 예방할 수 있고 작업이 쉽고 용이하며 수리 등에 따른 경제적인 비용을 절감할 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 정방향으로 설정된 범위를 초과하거나 급작스런 압력 변화에 신속하게 대응하여 배관을 폐쇄시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 변형되는 변형력을 쉽게 변경할 수 있어 적용 범위를 증대시킬 수 있는 양방향 체크 밸브를 제공할 수 있다.
또한, 기존 배관에 간단하게 착탈할 수 있는 양방향 체크 밸브를 추가 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 체크 밸브(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 실시예의 수직방향으로 설치된 것(‘Z’ 축선이 배관의 중심축선임)과 달리 수평 방향(‘X’축선이 배관의 중심축선이고, ‘Y’축선도 배관의 중심축선이 될 수 있음)으로도 설치될 수 있고 미도시하였지만 ‘X’축선, ‘Y’축선 또는 ‘Z’축선에 대하여 경사진 배관에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 4는 전술한 예와 설치된 방향만 상이할 뿐 그 구성 및 작동 원리가 동일하기 때문에 이하에서 구체적인 설명을 생략하고 참조번호는 첫 단위(백단위)만 상이하고 나머지 단위는 동일하다. 이 경우에는 전술한 예와 달리 차단부(130)의 자중은 수직방향으로 작용하지만 배관의 정방향 흐름(도 4의 ‘Fa’ 참조) 또는 역방향 흐름(도 4의 ‘Fb’ 참조)에 따라 차단부(130)에 작용하는 배관의 압력의 방향은 수평 방향이라는 점이 상이하다.
체크본체(333)의 제1유로(313a)측 또는 제2유로(315a)측으로 탄성 변형하는 탄성변형력을 보조할 수 있는 보조탄성수단을 구비한 보조탄성부의 다른 예인 스프링변형부(333d)를 포함하는 체크 밸브(300)는, 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.
본 실시예의 경우에 참조번호는 첫 자리인 백 단위를 제외하고 전술한 실시예와 동일한 경우에는 특별한 설명이 없는 경우 동일한 구성이라고 가정하고 동일한 구성에 대하여는 구체적인 설명을 생략한다.
우선 체크본체(333)의 조절부결합부(333c)에 체크본체(333)의 재질과 동일한 합성수지 또는 강재로 구비되고 제1유로(313a)측 및 제2유로(115a)측에 판상의 상플레이트(333c1) 및 하플레이트(333c2)가 각각 결합된다.
스프링변형부(333d)는, 탄성변형력을 가지는 스프링을 포함하는 탄성부재(333d1)와, 탄성부재(333d1)이 제1유로(313a)측 또는 제2유로(315a)측에서 가압되는 이송 매체의 압력에 의하여 탄성 변형할 수 있도록 지지 가능하게 체크본체(333)에 결합된 탄성지지부재(333d2)와, 탄성부재(333d1)에 결합되어 탄성부재(333d1)의 탄성력을 조절 가능하게 탄성지지부재(333d2)에 결합된 탄성조절부재(333d3)와, 탄성부재(333d1)이 체크본체(333)과 결합되도록 마련된 탄성부재결합부재(333d4)로 이루어지는 것이 바람직하다.
탄성부재(333d1)는 스프링을 포함하고, 스프링의 종류를 압축스프링 또는 인장스프링으로 할 것인지는 체크본체(333)를 가압하는 가압력의 종류, 스프링이 결합된 방향, 다이어프램(335)의 탄성변형력, 정방향 또는 역방향 체크의 목적 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.
탄성지지부재(333d2)는 탄성부재(333d1)가 체크본체(333)를 하우징(110)에 대하여 탄성 변형될 수 있도록 탄성부재(333d1)를 지지하는 기능을 하고, 본 실시예에서는 제2하우징(315)에 제2유로(315a)의 중심축선으로 연장된 판 형상으로 된 것이 그 예이나 기술적 사상을 달성할 수 있는 범위에서 다양하게 변형될 수 있다.
탄성조절부재(333d3)는 탄성부재(333d1)의 탄성변형력을 조절 가능하게 탄성지지부재(333d2)에 나사 결합되어 탄성지지부재(333d2)에 대하여 위치가 이동될 수 있어 탄성조절부재(333d3)에 결합된 탄성부재(333d1)가 체크본체(333)에 압축 또는 인장하는 탄성력을 조절할 수 있다. 탄성조절부재(333d3)의 상측에서 ‘-’자 또는 ‘+’자 형상의 홈이 형성되어 있어 대응하는 스크루 드라이버(screw driver)로 쉽게 탄성조절부재(333d3)을 활용할 수 있다.
탄성부재결합부재(333d4)는 예를 들면 하플레이트(333c2)의 판면에 탄성부재(333d1)가 견고하게 결합될 수 있으나 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
상기 실시예에서는 제2유로(315a)에 스프링변형부(333d)가 결합된 것이 그 예로 되어 있으나 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 스프링변형부(333d)가 제1유로(313a) 또는 제1하우징(313)에 결합될 수 있다.
이러한 실시예를 통해 보다 안정적으로 체크본체(333)을 제1유로(313a)측 및 제2유로(315a)측으로 이동시킬 수 있다.
즉, 예를 들면, 전술한 바와 같이 어느 하나의 산기관이 파손되어 파손된 산기관측으로 급격한 압력 변화나 유량 변화가 발행하여 체크본체(333)가 제2유로(315a)측을 폐쇄하고 난 후 파손되지 않은 나머지 산기관과 압력 균형을 유지할 수 있도록 제2유로(315a)측을 지속적으로 폐쇄시킬 수 있는 폐쇄력을 스프링변형부(333d)에서 조절할 수 있다.
여기서 본 발명의 여러 실시예들을 도시하여 설명하였지만 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 체크 밸브 10 : 산기관
30 : 공기공급배관
110 : 하우징 113 : 제1하우징
113a : 제1유로 113b : 제1물림시트
113c : 제1결합수단 115 : 제2하우징
115a : 제2유로 115b : 제2물림시트
115c : 제2결합수단 115d : 산기관지지부
115e : 다이어프램지지부 117 : 플랜지결합부
130 : 차단부 131 : 체크플랜지
133 : 체크본체 133a : 본체프레임
133a1 : 조절부결합부 133b : 걸림돌기
133b1 : 제1걸림돌기 133b2 : 제2걸림돌기
133c : 차단압조절부
135 : 다이어프램 135a : 관통유로
150 : 차단부유동공간
333c : 본체플레이트 333c1 : 상플레이트
333c2 : 하플레이트
333d : 스프링탄성부 333d1 : 탄성부재
333d2 : 탄성지지부재 333d3 : 탄성조절부재
333d4 : 탄성부재결합부재

Claims (7)

  1. 오·폐수를 저장한 포기조에 미세기포를 공급하기 위한 블로어를 포함하는 공기공급수단에 연결된 공기공급배관과 상기 공기공급배관과 상기 공기배관에서 분기되어 각각 결합된 다수의 산기관의 사이에 결합된 체크 밸브에서,
    상류인 상기 공기공급배관에서 하류인 상기 산기관으로의 정방향과 반대인 역방향으로 각각 이송매체가 흐르는 상기 산기관 사이에 결합되고 상기 공기공급배관측으로 관통된 제1유로와 상기 산기관측으로 관통된 제2유로를 갖는 하우징과;
    상기 제1유로와 상기 제2유로 사이 상기 하우징에 결합된 체크플랜지와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이 중앙에 배치되는 체크본체와, 일측은 상기 체크플랜지에 결합되고 타측은 상기 체크본체를 지지하여 상기 체크본체에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지에 대하여 상기 체크본체를 상기 제1유로 또는 상기 제2유로로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램을 구비한 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산기관 중 어느 하나의 산기관이 파손되어 상기 파손된 산기관측으로 공기가 급속하게 유입되면, 상기 파손된 산기관 전단에 결합된 상기 체크본체에 설정된 압력을 초과하는 압력이 작용하여 상기 체크본체가 상기 제2유로인 상기 산기관측으로 이동하여 공기가 상기 파손된 산기관측으로 흐르는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산기관 중 어느 하나의 산기관이 파손되고 상기 공기공급수단의 작동이 중지되면, 상기 파손된 산기관에 결합된 상기 체크본체에 제2유로를 통해 상기 포기조에 저장된 물의 압력이 작용하여 상기 체크본체가 상기 제1유로로 이동하여 오·폐수가 상기 공기공급배관으로 유입되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 다이어프램의 탄성 변형 범위는,
    정방향 흐름에 따라 배관에 작용 가능하게 설정된 압력범위인 정방향설정압력범위를 초과하는 경우 상기 체크본체를 상기 제2유로로 이동 가능하게 설정되고,
    역방향 흐름에 따라 배관에 작용 가능하게 설정된 압력범위인 역방향설정범위를 초과하거나 정방향 흐름이 차단된 경우 상기 체크본체를 상기 제1유로로 이동 가능하게 설정된 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 환상의 다이어프램 단면은 U자형 또는 V자형을 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 체크본체의 상기 제1유로측 또는 상기 제2유로측으로 탄성 변형하는 탄성변형력을 보조할 수 있는 보조탄성수단을 구비한 보조탄성부가 상기 하우징에 결합된 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
  7. 상류에서 하류로의 정방향과 하류에서 상류로의 역방향으로 이송 매체가 흐르는 배관 상에 결합되고 상류측으로 관통된 제1유로와 하류측으로 관통된 제2유로를 갖는 하우징과;
    상기 제1유로와 상기 제2유로 사이 상기 하우징에 결합된 체크플랜지와, 배관의 가로방향으로 상기 제1유로 및 상기 제2유로 사이 중앙에 배치되는 체크본체와, 일측은 상기 체크플랜지에 결합되고 타측은 상기 체크본체를 지지하여 상기 체크본체에 작용하는 압력에 대응하여 상기 체크플랜지에 대하여 상기 체크본체를 상기 제1유로 또는 상기 제2유로로 탄성 변형시켜 상기 정방향 또는 역방향 흐름을 차단 가능하게 마련된 다이어프램을 구비한 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 체크 밸브.
KR1020180123977A 2018-10-17 2018-10-17 산기관용 양방향 체크 밸브 Ceased KR20200043191A (ko)

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KR102705453B1 (ko) * 2024-04-04 2024-09-11 주식회사 국제에스티 역류방지 기능을 갖는 버블 발생장치

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