KR100393295B1 - 밸브어셈블리 - Google Patents

Abstract

밸브는 유체 통로를 형성하는 관통 구멍(22)과 유체 통로의 일부분을 둘러싸는 벽(24,26)을 갖는 밸브 몸체(10)를 포함하고, 벽은 반경 내향면을 형성하며, 밸브는 밸브 몸체에 회전 가능하게 장착된 밸브 요소(28)도 포함한다. 밸브 몸체 내에 밸브 시트를 보유하기 위하여 주변면 (94) 을 갖는 링 (92) 이 제공되며, 관통구멍 내에 링이 위치되면 상기 주변면은 반경 내향면과 근접 대면하게 된다. 링은 축방향을 향하는 제 1 측면(95)과 축방향을 향하는 제 2 측면 및 제 1 측면 내에 형성된 노치(93)를 가지며, 또한 링의 주변면에는 상기 노치와 교차하는 반경 외향 제 2 환형 홈(96)이 형성되어 있다. 링이 밸브 몸체의 관통 구멍 내에 위치될 때, 제 1 및 제 2 환형 홈은 정렬되어 환형의 채널을 형성한다. 제 1 및 제 2 단부를 갖는 철사 부재(98)는 링을 밸브 몸체 내에 보유한다.

Description

밸브 어셈블리

예를 들면 버터플라이 밸브와 같은 회전 가능한 밸브 요소를 갖는 밸브는 공지되어 있다. 특정한 종류의 버터플라이 밸브에 있어서, 밸브 시트는 밸브를 통과하는 유체 유동 통로를 부분적으로 형성하는 밸브 몸체의 구멍을 통하여 축방향으로 삽입 가능하고 축방향으로 제거될 수 있다. 이러한 밸브에서, 밸브 시트를 밸브 몸체 내에 보유하기 위하여 보유링 또는 삽입물이 사용된다. 버터플라이 밸브에 사용되는 상술한 종류의 시트 보유 배치는 미국 특허 제 4,399,833 호 및 제 4,575,048 호에 기술되어 있다.

고려되는 종류의 밸브, 즉 밸브 시트가 축방향으로 삽입 가능하고 제거될 수 있는 밸브에서는 시트 보유기가 시트를 선압력 하의 위치에 보유하는 것이 가능해야 한다. 또한, 당업계에서는 필요하다면 시트 보유 어셈블리는 쉽고 신속하게 시트가 제거되고 교환되도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 회전 가능한 밸브 요소를 갖고, 특히 밸브 몸체 내에 밸브 시트를 보유하기 위한 밸브 어셈블리를 갖는 밸브에 관련된다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브의 정면도이다.

도 2 는 도 1 의 선 2-2를 따라 취한 단면도이다.

도 3은 밸브 내 보유링의 설치의 시작을 나타내는 부분도이다.

도 4 는 도 3 과 유사하지만, 밸브 내의 보유링의 다른 설치 단계를 나타낸다.

도 5 는 도 4 의 선 5-5를 따라 취한 단면도이다.

도 6 은 도 4 의 선 6-6을 따라서 취한 단면 확대도이다.

본 발명의 목적은 밸브 몸체 내에 밸브 시트를 보유하기 위한 개선된 어셈블리를 갖는 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밸브 몸체 내에 버터플라이 밸브의 밸브 시트를 보유하고, 신속하고 용이하게 밸브 시트를 교환할 수 있는 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적과 다른 목적들은 도면, 이하의 상세한 설명 및 첨부된 특허청구범위에 의하여 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 밸브는 유체 유동 통로를 형성하는 관통 구멍을 갖는 밸브 몸체를 포함한다. 벽은 유체 유동 통로의 일부를 둘러싸고 반경 내향면을 형성한다. 밸브 요소는 밸브를 통하는 유체의 유동을 조절하기 위하여 밸브 몸체 내에 회전 가능하게 장착된다. 링이 밸브 몸체 내에서 수용될 때, 링이 반경 내향 벽면과 근접 대면하도록 형상과 치수가 정해진 주변면을 링이 갖는다. 링은 축을 향하는 제 1 측면과 축을 향하는 제 2 측면을 가지며, 노치가 제 1 측면에 형성되어 있다. 링은 주변면 내에 반경 외향 제 1 환형 홈과 노치가 교차하는 제 2 환형 홈을 포함한다. 링이 밸브 몸체 내에 위치하여, 제 1 및 제 2 홈은 환형 채널을 형성할 때, 제 1 및 제 2 환형 홈은 거의 정렬된다. 제 1 단부와 제 2 단부를 갖는 철사 부재는 링을 밸브 몸체 내에 보유한다. 이러한 목적을 위해, 제 1 단부를 제 1 환형 홈내에 고정하기 위한 수단들이 있어, 링이 밸브 몸체에 수용되어 링상의 노치가 제 1 단부를 고정하기 위한 수단과 정렬하고 제 1 단부가 제 1 환형 홈에 고정될 때, 철사의 제 1 단부로부터 멀어지고 제 2 단부의 길이를 따르는 방향으로 링이 밸브 몸체에 대해 회전함에 따라 철사 부재는 환형 채널 내로 나사 결합된다.

본 발명은 특히 웨이퍼 밸브, 예를 들면 버터플라이 밸브와 관련하여 기술되나, 본 발명에 따른 밸브가 밀봉에 영향을 미치기 위하여 밸브 요소와 결합하는, 밸브 시트가 밸브 몸체에서 축방향으로, 즉 밸브의 유동 경로를 따라서 삽입하거나 장착할 수 있는 것을 특징으로 하고 회전 가능한 밸브 요소를 갖는 어떠한 쿼터-턴(quarter-turn) 밸브도 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2 와 관련하여, 본 발명의 밸브는 도시된 바와 같이 선택적으로, 밸브 몸체(10)의 주변 주위에 배치되고 밸브가 인접하는 파이프 플랜지로 연결되는 것을 가능하게 하기 위한 볼트 구멍(14)을 갖는, 측방 외측으로 돌출하는 귀(12)가 제공되는 밸브 몸체(10)를 포함한다. 밸브 몸체(10)는 중앙 원통부(16)를 포함한다. 이 원통부로부터 목부(18)와 하부 보스부(20)가 돌출하며, 목부(18)와 보스부(20)는 서로에 대해 대각선상에 위치되어 있다. 원통부(16)는 밸브를 통과하는 유체 유동 통로를 형성하는 관통 구멍(22)을 형성한다. 여기서, 관통 구멍(22)은 동축의 원통벽(24 및 26)에 의하여 형성되며 도시된 바와 같이, 원통벽(26)의 직경은 원통벽(24)의 직경보다 크다. 관통 구멍(22)내에는 환형의 둥근 밀봉면(29)을 갖는 디스크형의 밸브 요소(28)가 배치되어 있고 밸브 요소(28)는 관통 구멍(22)에 의하여 형성되는 유체 유동 통로를 통과하는 유체의 유동을 제어하는 역할을 한다. 하부 축(30)은 보스(20)내의 보오링 구멍(32)으로 연장된다. 하부 축(30)은 보오링 구멍(32)내에 공지된 방식으로 베어링에 의해 회전 가능하게 저어널된다. 앤드캡(38)은 볼트(40)에 의해 보스(20)에 고정되며, 가스켓(37)은 밀봉을 형성한다.

상부 축(42)은 목부(18)의 보오링 구멍(44)을 통해 연장된다. 보오링 구멍(44)의 카운터 보오링 구멍에 수용된 적층 패킹 링(46)은 목부(18)와 상부 축(42) 사이에 유체가 새지 않는 밀봉을 제공한다. 패킹 눌림쇠(50)도 카운터 보오링 구멍(48)에 수용되며, 패킹 눌림쇠(50)는 상부 축의 주위를 밀봉하기 위한 O-링(52)을 포함한다. 중앙 함입부(56)를 갖는 눌림쇠 압축 브리지(54)는 플레이트(54)를 통하여 보오링 구멍(58)의 수단에 의하여 축(42)상에 수용된다. 브리지(54)내에 정렬하는 보오링 구멍을 통해 볼트(60)가 연장되며, 플랜지(64)는 목부(18)로부터 반경 외측으로 돌출한다. 명백히, 패킹링(46)의 적층을 압축하고 목부(18) 및 축(42) 사이의 유체 기밀 밀봉을 보장하기 위하여, 함입부(56)를 최상부 패킹 눌림쇠와 결합하도록 볼트(60)에서 나사식으로 수용되는 너트(66)는 조여질 수 있다.

하부 축(30)은 디스크(28)의 제 1 돌출 돌리개(70)에 수용되는 핀(68)에 의해서 디스크(28)에 고정된다. 당업자에게 공지된 방식으로, 상부 축(42)은 디스크(28)의 제 2 돌출 돌리개(74)로 연장되는 핀(72)의 수단에 의하여 디스크(28)에 고정된다. 따라서, 디스크(28)는 회전 가능하게 밸브 몸체(10)의 통로(22)내에 저어널되고 밸브를 통과하는 유체 유동을 제어하기 위하여 수동이나 작동기의 수단에 의하여 90°회전될 수 있다. 상기 목적을 위해, 상부축(42)에는 랜치 평면(76)이 제공되고 있다.

디스크(28) 주위의 밀봉에 영향을 주기 위하여, 일반적으로 78로 표시되는 환형의 밸브 시트 어셈블리가 제공된다. 밸브 시트 어셈블리(78)는 "개선된 밸브 시트를 갖는 밸브 어셈블리"의 명칭을 갖고 출원 번호가 08/253,963 이며, 동시에 출원되었고, 발명자가 쿠스머 다니엘 피. 와 프랜젤 로버트 에이.인 출원에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 이는 밀봉링(80)과 밀봉링(80)을 디스크(28)의 주변과 내측으로 밀봉 결합하도록 강제하거나 편향시키는 환형의 탄성 편향 또는 받침 요소(82)를 포함한다. 밸브 시트 어셈블리(78)는, 일반적으로 84로서 표시되고 도 3 내지 도 6에 더 상세히 도시된 밸브 시트 보유 어셈블리에 의하여 밸브 몸체(10)에 보유된다.

도 3 내지 도 6 과 관련하여, 시트 보유 어셈블리는 더욱 상세히 설명된다. 환형의 반경 내향면을 형성하는 벽(26)(도 6 참조)은 환형으로 연장하고 반경 내향하는 홈(86)을 갖는다. 도 5에서 가장 잘 알 수 있듯이, 홈(86)은 밸브 몸체(10)내에 일반적으로 축방향으로 드릴링시킨 보오링 구멍(88)과 교차하며, 보오링구멍(88)과 홈(86)의 교차는 홈(86)의 바닥에 구멍(90)을 형성한다. 링(92)이 밸브 몸체(10)내에 수용될 때, 보유기 어셈블리(84)는, 주변면(94)이 벽(26)에 의하여 형성되는 반경 내향면을 근접 대면하도록 형상과 치수가 정해진 주변면(94)을 갖는 보유링(92)을 포함한다. 링(92)은 반경 외측으로 향하고 환형으로 연장하는 홈(96)도 가지며, 링(92)이 밸브 몸체(10)내에 수용될 때, 이는 홈(86)과 정렬하여 홈(86 및 96)은 환형으로 연장하는 채널을 형성한다. 링(92)은 홈(96)과 교차하는 노치(93)가 제공된 제 1 측면(95)을 갖는다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 방식으로, 철사 부재(98)는 홈(86 및 96)에 의해서 형성되는 환형의 채널 내에 수용되고, 밸브 몸체(10) 내에서 링의 어떠한 축방향 움직임도 유효하게 방지한다. 링(92)의 제 2 측면(100)에는 환형으로 연장되고 축방향으로 돌출되고, 제 2 측면(100), 벽(26) 및 플랜지(102)에 의해 형성되는 환형의 리세스(103)를 형성하는 플랜지(102)가 제공된다. 밸브 몸체(10)는 링(92)이 밸브 몸체(10)에 수용될 때, 축방향으로 향하고 환형으로 연장하고, 링(92)의 제 2 측면(100)을 향하는 리세스(104)를 포함한다. 따라서, 일반적으로 리세스(103 및 104)로 형성되어 밸브 공동이 형성된다는 것을 알 수 있을 것이다. 시트링(80)과 엘라스토머 받침링(82)을 포함하는 시트 어셈블리(78)는 밸브 공동내에서 수용된다.

도 3 및 도 4 와 관련하여 보유링(92)이 어떻게 밸브 몸체(10)에 고정되는지를 설명한다. 철사 부재(98)는 철사 부재(98)의 장축을 바람직하게는 90°로 횡단하는 다리 부분(108)을 갖는 제 1 단부(106)를 갖는다. 링(92)을 밸브 몸체(10)내에 설치하기 위하여, 링 부재(92)는 밸브 몸체(10)내에 배치되어 노치(93)는 밸브몸체에 형성된 구멍(90)과 정렬한다. 철사 부재(98)의 다리 부분(108)은 그 뒤 노치(93)를 통과하고 밸브 몸체(10)내의 구멍(90)에 배치된다. 이는 철사 부재(98)의 제 1 단부(106)를 환형의 홈(86)내에 유효하게 고정한다. 링(92)에는 대각선으로 배치된 리세스(110 및 112)가 있고, 이는 이중 간격 가지를 갖는 적당한 공구에 의하여 결합될 수 있어, 링(92)은 화살표로 표시된 것과 같은 방향의 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 알 수 있듯이, 반시계 방향, 즉 제 1 단부(106)에서 멀어지는 철사 부재(98)의 길이를 따르는 방향으로 링(92)을 회전시키는 것은 철사 부재(98)를 홈(96 및 86)에 의해서 형성되는 채널 내로 나사 결합시킬 것이다. 다시 노치(93)가 구멍(90)과 정렬되도록 링(92)이 회전되면, 철사 부재(98)는 정렬 홈(86 및 96)에 의해 형성되는 채널 내에 완전히 배치될 것이다. 따라서, 보유링(92)은 밸브 몸체(10)내에 유효하게 갇히며, 축방향의 움직임을 방지하여 시트 어셈블리(78)가 선압력에 의해 움직여질 수 없도록 한다.

시트 어셈블리(78)의 교환이 필요하면, 다음과 같이 보유링(92)은 쉽고 용이하게 제거될 수 있다: 철사 부재(98)는 도 3 에 나타나 있듯이 약간 반경 내측 방향으로 회전되어 있는 제 2 의 또는 자유로운 단부(105)를 가진다. 따라서, 노치(93)는 자유 단부(105)와 정렬하며, 자유 단부(105)는 노치(93)와 링(92)으로부터 쉽게 들어올려져 시계 방향으로 회전될 수 있다. 이는 철사 부재(98)를 홈(86 및 96)에 의해 형성된 채널로부터 유효하게 풀리게 한다. 시트 어셈블리(78)는 그 뒤 밸브 몸체(10)로부터 축방향으로 제거되고 새로운 시트 어셈블리로 교환될 수 있다. 보유링(92)을 삽입하고 제거하기 위해서 어떠한 특수 전용 공구도 필요하지않다는 것을 알았다. 예를 들면, 링(92)에 대각선으로 맞춰지도록 잘려지고 노치(110 및 112)내로 들어가는 간단한 봉재의 조각이 보유링(92)을 회전시키기 위하여 사용될 수 있다.

홈(86)내에 철사 부재(98)의 단부(106)를 고정하기 위하여 다른 수단이 채택될 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들면, 나사, 핀 등이 단부를 홈내의 위치에 고정시키기 위하여 사용될 수 있다.

분명히, 상기한 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 수정이 가능하다. 따라서, 기재된 청구범위의 범위 내에서 발명은 여기에 기술된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (12)

1. 밸브에 있어서,

   유체 유동 통로를 형성하는 관통 구멍과 상기 유체 유동 통로의 일부분을 둘러싸는 벽을 가지며, 상기 벽은 환형의 반경 내향면을 형성하고, 반경 내향 제 1 환형 홈이 상기 반경 내향면 내에 형성되어 있는 밸브 몸체와,

   상기 밸브 몸체내에 회전 가능하게 장착되어 있는 밸브 요소와,

   주변면, 축방향을 향하는 제 1 측면, 측방향으로 향하는 제 2 측면 및 상기 제 1 측면에 형성된 노치를 갖는 링으로서, 이 링이 상기 관통 구멍내에 위치되면 상기 주변면은 상기 반경 내향면과 근접 대면하게 되며, 또한 상기 링은 주변면에서 반경 외향 제 2 환형 홈을 가지며, 상기 제 2 환형 홈은 상기 노치와 교차하고, 상기 링이 상기 관통 구멍 내에 위치되면 상기 제 1 및 제 2 환형 홈은 거의 정렬하여 상기 제 1 및 제 2 환형홈이 환형 채널을 형성하게 되는 링과,

   제 1 단부와 제 2 단부를 갖는 철사 부재 및,

   상기 제 1 환형 홈 내에 상기 제 1 단부를 고정하기 위한 수단으로서, 상기 링에 형성된 노치가 상기 제 1 단부를 고정하기 위한 상기 수단과 정렬하고, 상기 제 1 단부가 상기 제 1 환형 홈내에 고정되어 있을 때, 상기 철사 부재의 제 1 단부로부터 멀어지고 상기 철사 부재의 상기 제 2 단부로 향하여 상기 철사 부재의 길이 방향으로 상기 링이 상기 밸브 몸체에 대해 회전하면 상기 철사 부재는 상기 채널 내로 나사 결합되는 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 몸체와 상기 링은 환형 밸브 시트 공동을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 링의 상기 제 2 측면은 축방향으로 돌출하는 환형의 플랜지를 포함하고, 상기 밸브 몸체는 축방향으로 향하고 환형으로 연장하는 리세스를 가지며, 상기 링이 상기 밸브 몸체에 수용될 때, 상기 리세스는 상기 링의 상기 제 2 측면을 향하며, 상기 리세스와 링의 플랜지는 함께 밸브 공동을 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브 시트 공동내에 환형의 밸브 시트가 위치되는 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 철사 부재의 상기 제 1 단부를 고정하기 위한 수단은 상기 제 1 환형 홈 내에 형성된 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 철사 부재의 상기 제 1 단부는 상기 철사 부재의 장축을 횡단하여 연장하는 다리 부분을 포함하고, 상기 다리 부분은 상기 구멍 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 밸브.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브 요소는 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 반경 내향면은 원통면인 것을 특징으로 하는 밸브.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 주변면은 원통면인 것을 특징으로 하는 밸브.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈의 단면은 거의 직사각형인 것을 특징으로 하는 밸브.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 철사 부재의 단면은 직사각형인 것을 특징으로 하는 밸브.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 링은 대각선으로 배치된 제 1 및 제 2 리세스를 제 1 측면 내에 포함하고, 상기 리세스는 상기 링의 회전을 허용하기 위한 공구를 삽입하기 위한 결합 면의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 밸브.