KR100293620B1 - 금속시일을갖는밸브,특히버터플라이밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 금속으로 만들어진 동적 밀봉 링(16)을 탄성적으로 지지하기 위해, 탄성적으로 굽혀지고 그 2개의 에지(19, 20)에 의하여 지지 링(6)에 대해 지지되는 지지부(18)을 포함하는 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 버터플라이 밸브에 적용가능하다.

Description

금속 시일을 갖는 밸브, 특히 버터플라이 밸브

제1도는 밀폐 위치의 밸브를 직경 방향 평면을 따라 취한 단면도.

제2도는 제1도의 세부 II의 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밸브 몸체 4 : 조임 링

5 : 이동 링 6 : 드러스트 링

7 : 정적 밀봉 링 9 : 밀폐 부재

10 : 제어축 14 : 셔터 부재

16 : 동적 밀봉 링 17 : 밀봉 막

18 : 지지부 19, 20 : 에지

본 발명은 금속 시일을 갖는 밸브, 특히 그러한 시일을 갖는 버터플라이 밸브에 관한 것이다.

그러한 밸브, 더 자세하게는 극심한 작동 조건을 받도록 설계된, 예를들어 극저온 유체용 밸브와 같은 밸브에서는 그들의 몸체의 외곽에 대한 정적 밀봉과 밀폐 부재 및 주연 드러스트 링 사이의 동적 밀봉이 모두 필요하다는 것이 알려져 있다. 정적 밀봉은, 드러스트 링과 압축 제한 링을 갖는 일부의 밸브 몸체 사이에 O - 링을 압축함으로써 만족스럽게 제공되지만, 불행히도 밀폐 부재의 압력을 받도록 설계된 동적 밀봉 링이 폐쇄되어 있는 동안에 밀폐 부재에 대하여 중심이 맞은 채로 유지되지 않으므로 완전히 만족스러운 동적 밀봉이 얻어지지 않고, 이는 밀폐부재와 동적 밀봉 링 사이에 특정 접촉 압력의 변동을 일으켜서 결과적으로 그 외주의 어떤 지점에서 누설을 일으킬 가능성이 있게 된다. 또한, (이하에서 “복원”으로 언급되는) 밀폐 부재에 의한 가압(crushing)에 대한 충분한 탄성 저항을 제공하는 밀봉 링을 얻는 것이 어렵다.

본 발명의 목적은 드러스트 링 및 밀폐 부재 사이의 특정 접촉 압력이 그 전체 주연에 걸쳐 사실상 일정하게 유지되고 그 동적 밀봉부가 더 큰 탄성 복원을 제공하는 금속 시일을 갖는 밸브를 제공하는 것이다.

통상, 본 발명에 의한 밸브는, 축을 갖는 오리피스에 의해 관통되고 상기 오리피스를 둘러싸는 드러스트 링을 포함하는 밸브 몸체와, 그 외측 벽이 접촉 금속으로 구성되고 탄성적으로 휠 수 있는 요소를 통하여 드러스트 링에 대해 지지되는 “동적” 밀봉 링과, 오리피스를 밀폐하기 위한 밀폐 부재와, 유체가 상기 오리피스를 통과할 수 있는 개방 위치와 밀폐 부재의 지지면이 동적 밀봉 링의 접촉 구역에 대해 지지되어 접촉 구역이 이동되게 하는 밀폐 위치 사이에서 밀폐 부재를 이동시키는 메카니즘을 포함하고, 동적 밀봉 링의 변형이 수반되는 상기 이동은 상기 지지면과 상기 접촉 구역 사이에 밀봉을 이룰 수 있기에 충분한 추력을 발생시키도록 선택되고, 상기 접촉 구역의 가역 이동의 크기는 상기 접촉 금속의 탄성 변형 능력에 관련되고 상기 금속이 상기 지지면과의 접촉에 의하여 상기 밀봉을 효과적으로 달성하도록 선택되어야 한다는 사실에 의해 제한된다. 필요한 개선된 밀봉을 얻기 위해, 동적 밀봉 링과 드러스트 링 사이에 개재한 상기 탄성적으로 굽혀질 수 있는 요소는 상기 오리피스를 둘러싸고 상기 드러스트 링에 대해 지지되는 2개의 에지를 갖는 링 형태의 지지부이고, 상기 동적 밀봉 링은 상기 지지부에 대해 상기 2개의 에지 사이에 개재한 선을 따라 지지됨으로써, 상기 지지부의 축방향 평면 단면선의 굽힘이 동적 밀봉 링의 접촉 구역의 상기 가역 이동을 증가시킨다.

상기 필수적 특징 외에 효과를 더 증가시키는 본 발명의 다른 특징이 이하에 설명된다.

상기 드러스트 링에는 동적 밀봉 링이 받는 힘에 대해 밀봉 링을 지지하는 경사 지지면이 제공된다.

동적 밀봉 링의 상기 외측 벽은 다른 “정적” 에지가 밸브의 몸체에 밀봉식으로 연결된 환형 밀봉 막의 “동적” 에지를 만곡시킴으로써 형성된다.

상기 밀봉 막은 축방향 평면 단면이 상기 밸브 몸체로부터 일정 거리를 유지하면서 곡선으로부터 상기 동적 밀봉 링으로 경사지게 연장되는 “동적” 환형 스트립을 포함하고, 상기 곡선은 상기 동적 및 정적 에지 사이에 개재하고, 상기 막은 축방향 평면 단면이 상기 곡선으로부터 상기 막의 “정적” 에지로 반경 방향으로 연장되는 “정적” 환형 스트립을 더 포함하고, 상기 정적 스트립은 상기 밸브 몸체의 표면에 대해 가압된 상태로 유지된다.

상기 막의 상기 정적 에지는 “정적” 밀봉 링의 외벽을 형성하기 위해 굽혀지고, 상기 정적 스트립 및 상기 밀봉 링은 상기 드러스트 링과 상기 밸브 몸체의 내부 쇼울더부 사이에 개재하고, 조임 수단이 상기 드러스트 링을 상기 쇼울더부에 대해 가압함으로써 밀봉 링을 변형시키고 상기 스트립을 둘러싼다.

상기 지지부의 축방항 평면 단면은 상기 지지 부재와 상기 밀봉 막 사이의 접촉을 피하기 위한 방식으로 상기 동적 밀봉 링을 향해 볼록하게 되어 있다.

상기 동적 밀봉 링은, 탄성적으로 변형가능하고 밀봉 링의 외벽의 내부면에 대해 지지되는 내부지지 요소를 포함함으로써, 상기 밀봉 링의 접촉 구역의 상기 이동에 상기 밀봉 링의 제한된 변형이 수반되면서, 그럼에도 불구하고 상기 밸브가 무수히 개방되고 밀폐된 후 까지도 충분한 크기의 상기 추력을 발생시키게 된다.

밀폐 부재의 상기 지지면은 금속으로 만들어지고 밀봉 링의 상기 접촉 구역에 대한 마찰을 견디고, 상기 접촉 금속은 상기 벽이 상기 지지면에 고착되는 위험을 피하도록 부가적으로 선택된다.

탄성 가요성 지지부는 동적 밀봉 링의 접촉 구역의 금속보다 단단한 금속으로 만들어진다.

본 발명에 의한 금속 시일을 갖는 버터플라이 밸브가 첨부 도면을 참조하여 이하에 예시적으로 설명된다.

도면을 보면, 밸브 몸체(1)가 고정 플랜지(2, 3) 사이로 연장된다. 유체는 어느 방향으로든지 유동할 수 있다. 밸브의 하류 부분은 조임 링(4)과 같은 조임 수단과 이동 링(5)을 포함한다. 드러스트 링(6)은 밸브 몸체의 쇼울더부(8)에 의해 압축이 제한되는 정적 밀봉 링(7)을 조인다.

밸브의 밀폐 부재(9)는 베어링(12) 내에서 회전하는 제어축(10)의 제어하에 이동된다. 상기 회전은 베어링(12, 13)에 의해 안내되고 밀폐 부재(9)의 셔터 부재(14)에 의해 제한된다.

동적 밀봉 링(16)은 성형 금속 블레이드인 환형 밀봉 막(17)의 일부분이고, 그 타단부는 정적 밀봉링(7)으로 형성된다. 동적 밀봉 링(16)은 밸브가 닫히는 정도의 함수로 변화하는 접촉 구역에서 밀폐 부재의 에지에 의해 조여지고 상기 접촉 구역의 대향 측면에서 지지부를 형성하는 컵형 부재(18)에 대해 지지된다. 상기 컵형 부재의 볼록면은 상기 밀봉링을 향하고 그 에지(19, 20) 자체는 밸브 축에 각각 수직이고 평행한 2개의 평면에 대해 지지된다. 상기 평면들은 드러스트 링(6)의 주연 홈(21)에 형성된다. 상기 컵형 부재는 바람직하게는 블레이드(17)의 금속보다 단단한 금속으로 만들어진다.

동적 밀봉 링(16)은, 바람직하게는 환형(toroidal)의 탄성 변형가능한 내부 지지 요소(16A)를 포함함으로써, 밀폐 부재에 대한 밀봉 링의 접촉 구역의 이동이 상기 밀봉 링만의 제한된 변형을 수반할 수 있게 되고, 그럼에도 불구하고 충분한 접촉력을 발생시키는 것을 가능하게 한다.

밀폐 위치에서 동적 밀봉 링(16)은, 동적 밀봉 링이 받는 힘을 지지하고 고압을 받을 때 동적 밀봉 링을 유지하기 위해 컵형 부재 또는 지지부(18)와 상호 작용하는 드러스트 링(6)의 경사진 지지면(23)과 접촉한다.

동적 밀봉 링(16) 상의 조임력은 상기 밀봉 링이 밀폐 위치에서 밀폐 부재와 접촉되었을 때 변형됨으로써 얻어진다. 밀봉 기능의 탄성 복원은 첫째 상기 밀봉링 고유의 복원에 의해 그리고 둘째 상기 밀봉링이 그것에 대해 지지되는 컵형 부재(18)에 의해 제공된다. 상기 부재는 또한 동적 밀봉 링을 밀폐 부재에 대해 자동적으로 중심을 맞추는 역할을 하여 밀봉 링과 밀폐 부재 사이의 특정 접촉 압력을 균일하게 한다.

또한, 제어축(10)의 회전축은 밸브 몸체의 하우징의 대칭축으로부터 몇 mm 벗어나 있어서, 밸브의 밀폐 행정 말기나 개방 행정 초기에서 동적 밀봉 링과 밀폐 부재 사이의 마찰을 제한한다.

Claims (9)

1. 축을 갖는 오리피스에 의해 관통되고 오리피스를 둘러싸는 드러스트 링(6)을 포함하는 밸브 몸체(1)와, 그 외측 벽이 접촉 금속으로 구성되고 탄성적으로 휠 수 있는 요소를 통하여 드러스트 링에 대해 지지되는 “동적” 밀봉 링(16)과, 상기 오리피스를 밀폐하기 위한 밀폐 부재(9)와, 유체가 상기 오리피스를 통과할 수 있는 개방 위치와 상기 밀폐 부재의 지지면(22)이 동적 밀봉 링(16)의 접촉 구역에 대해 지지되어 상기 접촉 구역이 이동되게 하는 밀폐 위치 사이에서 상기 밀폐 부재를 이동시키는 메카니즘을 포함하고, 동적 밀봉 링의 변형이 수반되는 상기 이동은 상기 지지면과 상기 접촉 구역 사이가 밀봉되기에 충분한 추력을 발생시키도록 선택되고, 상기 접촉 구역의 가역 이동의 크기는 상기 접촉 금속의 탄성 변형 능력에 관련되고 상기 금속이 지지면과의 접촉에 의하여 상기 밀봉을 효과적으로 달성하도록 선택되어야 한다는 사실에 의해 제한되는, 금속 시일을 갖는 밸브에 있어서, 동적 밀봉 링(16)과 드러스트 링(6) 사이에 개재한 탄성적으로 휠 수 있는 상기 요소는 오리피스를 둘러싸고 드러스트 링에 대해 지지되는 2개의 에지(19, 20)를 갖는 링 형태의 지지부(18)이고, 동적 밀봉 링은 상기 지지부에 대해 상기 2개의 에지 사이에 개재한 선을 따라 지지됨으로써 상기 지지부의 축방향 평면 단면선의 굽힘이 동적 밀봉 링의 접촉 구역의 상기 가역 이동 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 드러스트 링에 동적 밀봉 링을 그것이 받는 힘에 대해 지지하는 경사 지지면이 제공되는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동적 밀봉 링의 상기 외측 벽은 다른 “정적”에지가 밸브의 몸체에 밀봉식으로 연결된 환형 밀봉 막(17)의 “동적” 에지를 만곡시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
4. 제3항에 있어서, 상기 밀봉 막은 축방향 평면 단면이 상기 밸브 몸체로부터 일정 거리를 유지하면서 곡선으로부터 동적 밀봉 링(16)으로 경사지게 연장되는 “동적” 환형 스트립을 포함하고, 상기 곡선은 상기 동적 에지와 정적 에지 사이에 개재하고, 상기 막은 축방향 평면 단면이 상기 곡선으로부터 상기 막의 “정적” 에지로 반경 방향으로 연장되는 “정적” 환형 스트립을 더 포함하고, 이 정적 스트립은 밸브 몸체(1)의 표면에 대해 가압된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
5. 제4항에 있어서, 상기 막의 상기 정적 에지가 “정적” 밀봉 링(7)의 외벽을 형성하기 위해 굽혀지고, 상기 정적 스트립 및 상기 밀봉 링이 드러스트 링과 밸브 몸체의 내부 쇼울더부(8) 사이에 개재하고, 조임 수단이 드러스트 링을 상기 쇼울더부에 대해 가압함으로써 밀봉 링을 변형시키고 상기 스트립을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
6. 제3항에 있어서, 지지부(18)의 축방향 평면 단면이 상기 지지 부재와 상기 밀봉 막(17) 사이의 접촉을 피하기 위한 방식으로 상기 동적 밀봉 링을 향해 볼록하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 동적 밀봉 링(16)은, 탄성적으로 변형가능하고 밀봉 링의 외벽의 내부면에 대해 지지되는 내부 지지 요소(16A)를 포함함으로써, 상기 밀봉 링의 접촉 구역의 상기 이동에 상기 밀봉 링의 제한된 변형이 수반되면서, 그럼에도 불구하고 상기 밸브가 무수히 개방되고 밀폐된 후 까지도 충분한 크기의 추력을 발생시키게 되는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀폐 부재(9)의 상기 지지면이 금속으로 만들어지며 밀봉 링의 상기 접촉 구역에 대한 마찰을 견디고, 상기 접촉 금속은 상기 벽이 상기 지지면에 고착되는 위험을 피하도록 부가적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 지지부(18)가 상기 접촉 금속보다 단단한 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 금속 시일을 갖는 밸브.