KR101118936B1 - 게이트 밸브 - Google Patents

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KR101118936B1
KR101118936B1 KR1020057023468A KR20057023468A KR101118936B1 KR 101118936 B1 KR101118936 B1 KR 101118936B1 KR 1020057023468 A KR1020057023468 A KR 1020057023468A KR 20057023468 A KR20057023468 A KR 20057023468A KR 101118936 B1 KR101118936 B1 KR 101118936B1
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예른 쉬베르트센
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콩스베르그 에스코 에이/에스
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Abstract

제 1 부분 (10) , 제 2 부분 (12) 그리고 유입 및 배출부 (14) 를 포함하는 게이트 밸브로서, 제 1 부분 및 제 2 부분은 본체에서 공동을 규정하고, 웨지 (18) 가 상기 본체에서 이동가능 하다. 게이트 밸브는 상기 웨지 움직임을 안내하기 위해 일반적으로 웨지의 양쪽에 있는 안내물 (22;22') 을 포함하는데, 각 안내물의 주요부가 제 1 부분에서 수용되고 각 안내물의 일부분 (23;23') 이 제 2 부분에 의해 규정되는 상기 공동(cavity)의 일 영역 안으로 들어가, 근본적으로 상기 제 2 부분의 각 영역과 겹침으로써 웨지를 위한 연속적인 안내로를 보장한다. 상기 안내물은 밸브 하우징 상부에 일체로 되거나 분리될 수 있도록 설치된다. 게이트 밸브의 밀봉 인서트 (20) 는 일반적인 조건에서 밸브를 통과하여 흐르는 물에 노출되는 영역과, 통상적인 조건에서 밸브를 관류하는 물에 노출되는 밀봉 인서트의 상기 영역이 상기 탄성 재료에 의해 실질적으로 덮이게 되는 정도까지 탄성 재료에 의해 덮이는 강성 골격 요소를 포함한다.
게이트 밸브, 밀봉 인서트, 웨지, 밸브

Description

게이트 밸브{GATE VALVE}
본 발명은 제 1 부분, 제 2 부분 및 유입 및 배출부로 구성되는 본체를 갖는 게이트 밸브에 관한 것으로, 상기 제 1 및 제 2 부분은 유입 및 배출부의 각각의 개구부와 유체 소통하는 상기 본체 안에 공동(cavity)을 형성하고, 웨지(wedge)가 유입 및 배출부 사이에 장벽을 형성하기 위해 상기 공동 안으로 들어가 본체를 통한 유체 유동을 방지하고, 또한 유체 유동을 허용하기 위해 공동 밖으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 형태의 게이트 밸브는 예를 들어 US 2,934,313 및 본 출원인에 의해 출원된 PCT/NO02/00117 에서 이미 알려져 있다. 공지의 게이트 밸브에서, 웨지는 일반적으로 밸브 본체에 위치하는 인서트에 의해 안내된다. 게이트 밸브에서 안내로(guiding path)를 사용하는 것은 탄성시트형(resilent seated) 게이트 밸브뿐만 아니라 금속시트형(metal seated) 밸브에서 공통적인 기술적 해결책이 된다. 웨지에 저마찰 안내 영역을 둠과 함께 안내로를 사용하는 것은 예를 들면 EP 0 926 410 A2 에서 잘 알려지게 되었다.
공지의 게이트 밸브에서, 밸브 하우징은 연속적인 안내로와 함께 일체로 주조되거나 또는 밸브 하우징은 두 개의 부분으로 구성되어 안내로가 이러한 분리까 지 연장되거나 또는 완전히 없을 수 있다. 안내로가 없거나 또는 불연속인 안내로의 웨지의 안내에 영향을 미치고/또는 웨지의 대응 영역에 대한 마모를 증가시킨다.
밸브의 상부 및 바닥부의 조립 동안, 작동 중 안내로의 성능 및 질을 저하시킬 가능성이 있는 정렬 불량의 위험이 또한 있다. 이러한 유해한 요인은 이와 같은 게이트 밸브의 사용 수명을 감축시킨다.
따라서, 신뢰성 있는 안내로를 갖고 있어 조립을 쉽게 하고 게이트 밸브의 작동을 향상시키는 게이트 밸브에 대한 필요성이 있게 되었다.
게이트 밸브 밀봉 인서트는 그 의도하는 목적을 만족하기 위해 일정한 강도 및 강성을 가질 것을 필요로 한다. 규제에 의하면, 음용수는 단지 특정 재료에만 노출되어야 하고, 이러한 재료는 강도 및 강성과 같은 재료의 특성이 아닌 건강상의 측면을 고려하여 선택된다. 따라서, 건강에 관련한 규제를 따르면서 밀봉 인서트에서 필요한 강도와 강성을 달성하는 것이 과제가 된다.
본 발명은 제 1 부분, 제 2 부분 및 유입 및 배출부로 구성되는 본체를 갖는 게이트 밸브를 제공함으로써 상술한 문제점을 해결하는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 부분은 유입 및 배출부의 각각의 개구부와 유체 소통하는 상기 본체 안에 공동(cavity)을 형성하고, 웨지(wedge)가 유입 및 배출부 사이에 장벽을 형성하기 위해 상기 공동 안으로 들어가 본체를 통한 유체 유동을 방지하고, 또한 유체 유동을 허용하기 위해 공동 밖으로 이동할 수 있다. 본 발명의 게이트 밸브는 웨지의 운동을 안내하기 위해 일반적으로 웨지의 양쪽에 있는 안내물(22;22') 을 또한 포함하고, 각 안내물의 대부분은 제 1 부분에 수용되고, 각 안내물의 일부분 (23;23') 이 제 2 부분에 의해 형성되는 상기 공동의 일 영역 안으로 들어가 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 각 간극을 연결하고, 또한 근본적으로 상기 제 2 부분의 각 영역과 겹침으로써 웨지를 위한 연속적인 안내로를 보장하게 된다.
본 발명에 따른 게이트 밸브의 바람직한 실시예는 청구범위 제 2 항 내지 14 항에서 개시되었다.
본 발명은 제 1 부분, 제 2 부분 그리고 유입 및 배출부를 포함하는 게이트 밸브의 밀봉 인서트를 또한 제공하는데, 이 밀봉 인서트는 제 1 부분 및 제 2 부분에 의해 형성되는 공동 안으로 조립되며, 통상적인 조건에서는 밸브를 관류하는 물에 노출되는 영역을 또한 포함한다. 밀봉 인서트는, 통상적인 조건에서는 밸브를 관류하는 물에 노출되는 밀봉 인서트의 상기 영역이 상기 탄성 재료에 의해 실질적으로 덮이게 되는 정도까지 상기 탄성 재료에 의해 덮이는 강성 골격 요소 (30) 를 또한 포함하는 것으로 특징된다.
본 발명에 따른 밀봉 인서트의 바람직한 실시예는 청구범위 제 15 항 내지 28 항에서 개시되었다.
따라서 인서트는 사실상 두 개의 일반적인 영역으로 나뉠 수 있다; 한 영역은 밸브를 통과하는 물에 노출되고, 다른 영역은 물과 접촉하지 않는다. 후자에 있어서, 일반적으로 건강상의 문제점이 거의 없고, 재료의 제한은 덜 엄격하고 따라서 강성도 덜하다. 밸브가 사용될 때 젖게되는 인서트의 영역에 대해서는, 건강과 관련된 보다 엄격한 규제가 적용된다. 본 발명의 인서트는 적용가능한 규제에 따르면서도 공지의 기술과 비교하여 향상된 골격을 제공한다.
혁신적인 특징은 밸브 본체가 상부, 바닥부, 유입 및 배출부로 나누어지며 탄성시트형 게이트 밸브에서 안내로를 사용하는 것으로, 이 안내로는 상부로부터 밸브의 중심선 아래에 있는 바닥부까지 이른다. 이러한 구성으로, 닫힌 위치에서 웨지 안내의 더 나은 성능이 보장되고, 또한 웨지에 있는 대응 영역에 대한 마모를 증가시키는 안내로의 분리가 방지된다. 또한, 상부 및 바닥부의 조립 중의 안내로의 질 저하 및 가능한 어긋남이 또한 방지된다. 전체적으로, 이러한 구성은 밸브에 대한 더 긴 수명, 마모의 감소, 안내로의 최적의 질을 보장할 것이다. 일 실시예에서, 상부에 있는 안내로 영역은 두 개의 이(teeth)로 또는 프로파일로 연장되고, 이에 대응하는 포켓이나 홈은 바닥부에 만들어진다.
선택적인 구성은 상부와 바닥부에 별도의 안내 영역을 만들고 조립 중 저마찰 재료로 된 연속적인 안내로를 삽입하여 이러한 두 영역을 연결하는 것이다. 이것의 이점은 더욱 단순한 주조 구조 및 안내로의 교체 가능성 그리고 서로 상이한 적용시 안내로에 있어 상이한 재료를 사용함에 있다.
인서트의 사용에 대한 대안으로서, 밸브는 고무로 코팅된 바닥부에 일체화된 밀봉부를 갖도록 만들어진다. 즉 바닥부와 밀봉 인서트는 근본적으로 단일체로 결합된다. 고무로 코팅된 바닥부를 사용하면 인서트의 필요성이 전혀 없게 된다.
이와 같은 바닥 커버는 예를 들어 주철로 만들어질 수 있고, 완전히 고무로 코팅될 수 있다. 고무 코팅은 바닥 커버에 대한 완전한 부식 방지뿐만 아니라 유입부와 배출부에 대한 에폭시 보호 필름 및 커플링 영역에 대한 홈을 보정할 수 있다. 이러한 구성은, 바닥 커버의 에폭시 코팅 공정 및 인서트물에 대한 가공을 생략할 수 있어 큰 이점이 된다. 적은 수의 부품으로 조립 공정이 쉽게 된다.
일체화된 밀봉부를 갖는 바닥 커버가 내부식성 재료(예를 들면 스테인레스 스틸)로 만들어지고, 고무 코팅이 웨지 밀봉부, 커플링 밀봉부 및 가스켓의 영역에 제한될 수 있다면, 큰 이점이 될 것이다. 우수한 주조법을 사용하여, 커플링 영역은 기계가공 없이 최적의 정밀도로 만들어질 수 있다.
만일 상부 및 하부 모두 예를 들어 인베스트먼트 주조법으로 스테인레스 스틸과 같은 내부식성 재료로 만들어진다면, 큰 이점이 될 것이다. 인베스트먼트 주조법은 커플링 영역에 있는 홈의 정밀도와 질을 향상시킨다. 에폭시 코팅을 피하는 것이 환경에 이롭다. 노블한(noble) 게이트 밸브로 인한 파이프라인 시스템의 갈바닉 부식 문제를 피하기 위해, 유입부와 배출부는 에폭시로 코팅된 주철로 만들어질 수 있다. 커플링 영역에서 전체적인 정밀도는 증가하고, 에폭시 코팅은 파이프라인 시스템의 나머지 부분을 위한 절연체로서 역할한다.
유입 및 배출부는, 플라스틱 재료와 같은 다른 표면처리에 의해서도 상부 및 바닥부와의 금속 접촉으로부터 절연될 수 있다.
게이트 밸브에서, 커플링 영역은 상부, 바닥부, 유입 및 배출부를 연결하고, 전체 밸브에 대하여 필요한 강도와 유밀성을 보장할 수 있다.
주조 공차 및 표면처리(보통 에폭시 코팅) 공차를 다루고 표면처리를 보호하기 위해, 인서트가 연결 영역에 포함될 수 있다. 이와 같은 인서트는 처음부터 큰 사이즈로 밸브 본체에 적용되어 견고한 커플링을 만들 수 있다. 상부 및 바닥부에 있는 홈은 조립 중 인서트에 대하여 유입부와 배출부가 축선방향으로 움직일 수 있도록 바깥쪽에서 큰 각을 가질 수 있다. 조립 공정 중 어떤 변형이든 밸브 본체의 표면처리에 대해서가 아닌 인서트에서 일어난다.
조립 후 유입 및 배출부 대한 마찰로 인하여 인서트 골격 링이 어느정도 변형되는 중요한 이점이 얻어진다. 발생된 마찰 및 변형에 의해 유입 및 배출부는 전체 밸브의 견고한 일부분이 되도록 하고, 유입부와 배출부의 회전운동이 방지된다.
인서트 골격 링의 좀 더 제어된 변형을 얻기 위해서는, 인서트 골격 링의 표면에 약간의 변형 영역을 만드는 것이 바람직하다. 이것은 표면에 약간의 홈을 추가하여 만들어질 수 있다.
상부, 바닥부, 유입 및 배출부의 조립 공정을 쉽도록 하기 위해, 그리고 유입 및 배출부가 인서트 골격 링에 대하여 축선방향으로 최적으로 움직일 수 있도록 하기 위해, 상부와 바닥부에 있는 홈에는 저마찰 링이 설치될 수 있다. 이러한 저마찰 링은 밸브 본체의 표면 코팅을 보호하게 된다. 이러한 저마찰의 링은 유입부와 배출부의 대응하는 플랜지에 또한 위치될 수 있다.
저마찰 링 대신에 특수 윤활제를 연결 영역에 사용하여도 동일한 기능을 얻을 수 있다.
상부와 바닥부의 홈에 저마찰 링을 설치하면, 조립 공정 전에 이러한 홈에 대한 보정이 가능하다는 이점을 얻을 수 있다. 상부와 바닥부에 있는 홈의 주조 공차는 이러한 보정 공정을 통하여 더 잘 제어된다. 보정 공정은 고정된 공구를 사용하는 용해 공정에 의해 이루어질 수 있다.
커플링 영역에 있는 인서트 골격 링은 유리섬유로 보강된 폴리머 재료로 만들어질 수 있다. 폴리머 재료는 폴리아미드 재료 또는 폴리에스테르계 재료일 수 있다.
인서트는 상부와 바닥부에 대한 밀봉 표면이 조립 공정 중 형성되는 정적 밀봉부로 만들어지도록 구성될 수 있다. 유입부와 배출부에 대한 밀봉부는 파이프라인이 굽혀지는 경우 최적의 밀봉을 보장하기 위해 진공 밀봉과 유압 밀봉이 결합된 밀봉부로 만들어진다.
인서트는 밸브에 있는 음용수와 어떤 고무 코팅에 의해서도 보호되지 않는 인서트 골격 링사이에 어떠한 접촉도 이루어지지 않도록 만들어진다. 인서트 골격은 요구되는 음용수 승인없이 많은 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 또한 커플링 영역에서 윤활제 또는 저마찰 링의 사용은 음용수 승인의 필요 없이 선택될 수 있다.
밸브의 커플링 영역에서 사용되는 인서트 골격 링의 영역에서와 같이, 인서트가 전체 고무 코팅없이 만들어질 수 있다는 것은 큰 이점이 된다. 인서트 골격 링은, 최종 인서트의 최적 결과를 얻기 위한 고무 코팅 공정 중 인서트 골격의 중요한 배치면으로 사용될 수 있다.
인서트 골격 링은 상부 및 바닥부에 있는 몇 개의 대응하는 안전 노브(knob)가 끼워지는 몇 개의 포켓 영역을 가지도록 만들어질 수 있다(도 6 참조). 이러한 안전 노브는 상부와 바닥부의 구조에 포함될 것이고, 주조 공정 중 형성된다. 밸브 수명 중 파이프라인에서 과도한 굽힘하중 또는 눌림하중으로 인한 인서트 골격 링에 대한 손상을 방지하기 위해, 안전 노브는 연결에 대한 추가적인 안전책으로서 역할할 수 있다.
다른 구성에 있어서, 커플링 영역에서 유입부와 배출부에 홈이 형성되고, 상부 및 하부는 이 홈에 대응하는 구조가 제공될 수 있다. 이러한 구성으로 커플링 밀봉 영역과 기계적 커플링 영역이 분리된다. EP 0291331 에서와 거의 같은, 빅토릭(Victaulic)형 커플링 구조를 사용함에 의해, 단순한 기하학적 구조에 따른 높은 기계적 강도와 견고한 디자인을 얻는 것이 가능하다.
하부의 주조 공차 및 부식 방지 코팅(즉, 에폭시)의 두께 공차를 보상하기 위해, 인서트는 빅토릭형 커플링 영역에 배치되는 얇은 고무 필름을 가질 수 있다. 이러한 고무 필름은 상부 및 하부에 대한 유입 및 배출부의 높은 마찰을 보장하고, 유입 및 배출부의 일어날 수 있는 회전을 방지한다. 기계적 커플링 영역과 커플링 밀봉 영역을 분리함에 의해, 얇은 고무 필름은 어떠한 누설도 없이 압착되고 파열될 수도 있다.
상부, 유입 및 배출부에 기계가공을 수행하고, 빅토릭형 커플링 영역의 홈에 얇은 고무 필름을 추가하면, 주조 및 표면 코팅에 의한 공차가 조정될 수 있다. 이는 견고한 커플링을 얻고 또한 상부 및 하부 사이의 가스켓에 대한 압축을 조정하는데 중요하다.
WO 02/077504 A1 에서 설명된 바와 같이, 상부, 바닥부, 유입 및 배출부를 갖는 탄성 게이트 밸브에 대해 설명한다. 조립 중에 유입부와 배출부를 연결하기 위해 인서트를 사용할 때, 또는 고무 코팅된 바닥부를 사용하면, 웨지는 스테인레스 스틸과 같은 내부식성 재료 또는 에폭시 코팅된 주철로 만들어질 수 있다. 웨지는 더 이상 고무 코팅되지 않기 때문에, 가압하에서 밸브를 다시 패킹할 때 완전히 열린 위치에서 밀봉 기능이 더 이상 미리 설정될 수 없다. 이것은 웨지 너트를 웨지 위에까지 연장하고, 웨지 너트 밀봉 링을 추가함으로써 가능하게 된다.
밸브 상부는 높은 강도, 낮은 마찰 및 높은 내부식성을 포함하여 새로운 높은 품질의 디자인을 나타낸다. 밸브 상부 디자인은 부품의 수를 줄이고, 최적화된 조립공정이 되도록 하는 많은 사항을 포함한다.
높은 강도를 보장하기 위해, 밸브 상부의 코어는 스테인레스 스틸로 만들어진다. 부품의 수를 줄이기 위해, 스테인레스 스틸 코어는, 이 코어와의 금속 접촉을 피하기 위한 볼트 아래의 폴리머 보호 필름, 스템을 위한 베어링 면 및 상부에 먼지 밀봉부를 포함하는 폴리머 코팅(즉, POM)을 갖는다. 이러한 폴리머 보호 필름은 어떤 갈바닉 부식 문제도 일으키지 않고 볼트 재료의 선택에 있어 큰 융통성을 준다.
폴리머 보호 필름을 사용하면, 스테인레스 스틸 코어는 값 싼 가공되지 않은 주조부로 만들어질 수 있고, 그럼에도 최종 디자인은 훌륭한 마무리를 얻을 수 있다.
폴리머 재료 코팅이 스테인레스 스틸 코어에 완전히 부착된다면 큰 이점이 된다.
본 발명의 실시예는 도면 부호가 주어진 도면을 참고하여 더 자세히 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 게이트 밸브의 일 실시예에 대한 분해도이다.
도 2 는 도 1 의 게이트 밸브에 대한 분해도이나, 상부와 하부를 도시하고 안내로를 또한 드러낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 게이트 밸브의 상부 및 하부에 대한 부분 단면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 게이트 밸브에 대한 부분 단면으로, 분리가능한 안내로가 대응하는 홈에 위치하여 밸브의 하부 또는 바닥부 안으로 들어가 그와 겹쳐있는 상태를 도시한다.
도 5 는 인서트 고무 가스켓, 밸브 상부 및 유입/배출부에 대한 부분적인 단면도로, 본 발명의 일 실시예에 대한 다양한 밀봉영역을 나타낸다.
도 6 은 골격 링이 배치된 상태에서 서로 결합된 상부 및 하부의 부분 사시도로서, 네 개의 안전 노브도 도시되어 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 밸브의 분해 단면도로서, 밸브의 바닥부가 탄성 재료를 포함하고 있어 밀봉 인서트에 대한 필요성을 근본적으로 경감시키는 실시예를 도시하고 있다.
도 8 은 밸브의 유입/배출부 및 상부 사이의 다양한 커플링 영역뿐만 아니라 이들을 나타내는 밸브 부분 단면도이다.
도 9 는 본 발명에 따른 밸브의 분해 단면도로서, 상부와 하부 사이의 가스켓을 나타낸다.
도 10 은 웨지와 웨지 너트의 사시도로서, 웨지의 양쪽에 있는 안내 핀(fin)을 또한 나타낸다.
도 11 은 도 10 에서 도시된 웨지의 상부에 대한 확대도이다.
도 12 는 밸브 상부에 대한 단면도로서, 폴리머재 코팅, 먼지 밀봉부 및 베어링 면을 나타낸다.
도 13 은 이전의 도면에서 도시된 웨지 및 밸브 상부에 대한 분해도로서, 특히 코어 및 폴리머재 코팅을 나타낸다.
도 14 는 도 5 에 도시된 것과 일반적으로 유사하지만, 상이한 형태를 갖는 인서트의 실시예에 대한 부분도이다.
도 15 는 밀봉 인서트의 실시예에 대한 사시도이다.
도 16 은 골격 링의 실시예에 대한 사시도이다.
도 17 은 골격 링의 부분과 함께 도 15 의 밀봉 인서트를 나타내는 또 다른 사시도이다.
도 18 은 설명을 위하여 코팅이 제거되어 골격 링의 일부분이 드러나 있는 밀봉 인서트에 대한 사시도이다.
밸브는 네 개의 기본적 부분으로서, 유입 및 배출부 (14) , 상부(또는 제 1 부분) (10) 및 하부(또는 제 2 부분) (12) 를 포함한다. 이러한 부분들은 도 1 의 분해도에 도시되어 있다. 유입/배출부는 동일할 수 있고, 따라서 동일한 도면부호 (14) 가 주어진다. 도 1 에는 밸브 내에 위치하여 유입/배출부에 대한 밀봉뿐만 아니라 밸브가 닫힘 위치에 있을 때 웨지에 대한 밀봉을 제공하는 밀봉 인서트 (20) 가 또한 도시되어 있다. 본 발명에 따른 밸브는 도 10 에 도시된 웨지 또는 폐쇄 요소 (18) 를 또한 포함한다. 밸브가 열림 위치일 때, 즉 유체가 밸브의 내부 공동을 통하여 흐르게 될 때, 웨지는 일반적으로 밸브 상부 (10) 안으로 들어가게 된다. 이것은 통상적인 방법, 즉 스템 (60) 을 돌려 이루어진다.
다시 도 1 을 참조하면, 밸브의 제 1 부분 또는 상부는 안내로 (22) 를 포함한다. 도 1 에서는 왼쪽의 안내로만이 도시되었고, 특이한 점 하나는 안내로가 제 1 부분을 넘어 연장된 부분 (23) 을 포함하는 것이다. 이러한 안내로 단부 (23) 는 제 1 부분의 오른쪽에서도 또한 도시되어 있다.
이제 도 2 를 참조하면, 이러한 안내로 또는 안내물 (22) 이 더 명확하게 도시되었다. 양 안내로는 밸브의 상부 및 하부에 의해 규정된 공동 안팎으로 슬라이딩하는 웨지를 안내하기 위한 홈 또는 오목부 (24) 를 포함한다. 또한, 제 1 부분 또는 상부 (10) 의 단부를 넘어 연장된 안내로 단부 (23) 가 도시되었다.
도 3 은 밸브가 조립된 상태에서 안내로 단부 (23) 가 어떻게 하부 (12) 안으로 들어갈 것인가를 도시하는 단면도이다. 안내로 단부 (23) 가 제 2 부분 또는 하부 (12) 의 대응하는 홈 (27) 에 수용된다.
도 4 는 안내물 (22') 의 대안적인 실시예를 도시한다. 여기서, 안내물 (22') 은 밸브가 조립된 상태일 때 밸브에 분리가능하도록 설치된다. 또한, 도 4 에서는, 바람직하게는 웨지 핀 (17) 에 의해 두 개의 분리가능한 안내물 (22') 에 슬라이딩 가능하게 배치되는 웨지 (18) 가 도시되었다.
조립된 상태에서, 제 1 부분 (10) 및 제 2 부분 (12) 은 유입 및 배출부 (14) 에 있는 각각의 개구부와 유체 소통하는 공동을 밸브 본체 내에 형성한다. 웨지가 밸브 본체에서 유입 및 배출부 사이에 장벽을 형성하여 밸브 본체를 통한 유체 유동을 방지하기 위해 공동으로 이동할 수 있고, 유체가 밸브 본체를 통과하도록 하기 위해 상기 공동 밖으로 또한 이동할 수 있게 된다. 본 밸브의 일 특징적인 점은, 적어도 하나의 안내물 (22;22') 은 일반적으로 밸브의 제 1 부분에 수용되고, 이 안내물의 일부 (23;23') 는 제 2 부분에 의해 형성되는 공동(cavity) 의 일부 영역에 들어가며 근본적으로 제 2 부분의 영역과 겹치게 된다. 안내물 (22;22') 은 바람직한 실시예에서 상기 웨지 (18) 의 안내를 위한 오목부 (24;24') 를 포함한다. 도 4 에서 도시된 바와 같이, 안내물 (22') 은 밸브 본체와, 바람직하게는 제 1 부분 (10) 과 분리가능하도록 연결될 수 있다. 도 1 에서 도시된 바와 같이, 안내물 (22) 은 밸브 본체, 특히 제 1 부분 (10) 과 일체로 될 수 있다.
도 7 은 제 2 부분 (12) 와 밀봉 인서트 (20) 가 결합된 밸브의 실시예를 도시한다. 여기서, 모든 밀봉 표면은 고무 코팅 바닥부에 통합된다. 따라서, 이러한 고무 코팅 바닥부 (12) 는 인서트 (20) 에 대한 필요성을 충분히 경감시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 바닥부 또는 제 2 부분 (12) 은 본 실시예에서 주철로 만들어질 수 있고, 고무와 같은 탄성 재료로 완전히 코팅될 수 있다. 탄성 재료는 제 2 부분에 대한 일체의 부식 방지뿐만 아니라 유입 및 배출부에 대한 에폭시 보호 필름 및 커플링 영역에 대한 홈을 보정할 수 있게 된다. 도 7 은 이러한 실시예에서 가스켓 (36) 뿐만 아니라 밀봉 영역 (29) 및 웨지 밀봉 영역 (35) 을 도시한다.
제 1 부분 (10) , 제 2 부분 (12) 및 유입/배출부 (14) 를 연결하기 위해, 그리고 주조 공차 및 표면 처리 공차에서의 부정확도를 처리하기 위해, 또한 표면처리를 보호하기 위해, 인서트 골격 링 (30) 이 도 5 및 도 14 에서 표시된 바와 같이 커플링 영역에 포함될 수 있다. 여기서, 애초에 밸브 본체에 그보다 크게 적용되어 견고한 커플링을 이루는 인서트 골격 링뿐만 아니라 제 1 부분 및 유입/배출부의 단면이 도시되어 있다. 도 5 는 진공 밀봉 요소 (33) 뿐만 아니라 인서트 고무 가스켓 (31), 정적 밀봉 영역 (32) , 유압 밀봉 영역 (34) 을 또한 도시한다. 유입/배출부 (14) 에서 축방향 하중(화살표 F로 표시됨)이 작용하면, 각 부분 (10,14) 은 도 5 에서의 화살표 d1 및 d2 로 표시된 방향으로 움직이게 된다. 도 5 에서 도시된 바와 같이, 홈(제 1 부분 및 제 2 부분에 있는)은 바깥쪽에서 큰 각을 이룰 수 있어 조립 중 인서트 골격에 대하여 유입/배출부를 위한 축방향 움직임을 만든다. 조립 공정 동안에 어떤 변형이 밸브 본체의 표면에서가 아닌 인서트 골격 링에서 일어나게 된다. 이러한 구성의 또 다른 이점은 서문에서 설 명하였다.
도 6 에서 도시된 바와 같이, 인서트 골격 링 (30) 은 제 1 부분과 제 2 부분에 있는 대응하는 몇 개의 안전 노브 (11) 가 끼워지는 몇 개의 오목부를 갖도록 만들어질 수 있다. 이러한 안전 노브 (11) 는 주조 공정 중 일체적인 부분으로 형성된다. 이러한 안전 노브는, 사용 기간 중 파이프라인에서의 어떠한 과도한 굽힘하중 또는 누름하중으로 인한 인서트 골격 링에 대한 손상을 방지함으로써 연결에 있어 추가적인 안전책으로 기능할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성(즉, 인서트 골격 링이 있는)을 사용하는 대신에, 도 8 에서의 단면도에 의해 표시된 바와 같이 커플링 영역에서 유입/배출부 (14) 에 홈을 두고 상부 및 하부에 대응 기하학적 구조를 제공할 수 있다. 여기서, 커플링 밀봉 영역은 원으로 표시하여 도면 부호 (52) 로 나타내었고, 기계적 커플링 영역은 원으로 표시하여 도면 부호 (50) 으로 나타내었다. 이러한 기계적 커플링 영역은 빅토릭형 커플링으로 또한 알려져 있다. 이러한 빅토릭형 커플링에서, 얇은 고무 필름 (51) 은 도 8 에 도시되었다.
이러한 구성의 특징은 기계적 커플링 영역 (50) 이 커플링 밀봉 영역 (52) 으로부터 분리된다는 것이다. 이와 같이 구성으로 단순한 기하학적 구조를 사용함으로써, 견고한 디자인 및 높은 기계적 강도를 얻는 것이 가능하다.
상기 서문에서 언급한 바와 같이, 제 1 부분 및 제 2 부분이 유입/배출부와 같이 이러한 영역에서 쉽게 가공될 수 있어 높은 정밀도를 얻을 수 있기 때문에, 단순한 빅토릭형 커플링 디자인을 사용하는 것이 이롭다. 제 2 부분에서 빅토 릭형 커플링 디자인 영역의 기계가공을 피하고 견고한 구조를 얻기 위한 체결부로서 제 2 부분을 사용하는 것은 크게 유리하다.
얇은 고무 필름 (51) 은 상부 또는 하부의 주조 공차 및 부식 방지 코팅의 두께 공차를 보상하기 위해 기계적 커플링 영역에 배치된다. 이러한 얇은 필름은 각 부분의 높은 마찰을 보장하고 유입/배출부의 일어날 수 있는 회전을 방지할 것이다. 기계적 커플링 영역을 커플링 밀봉 영역으로부터 분리함에 의해, 상술한 얇은 필름은 어떠한 누설을 일으킴 없이 압착되고 심지어 파열될 수 있다. 상술한 부분에서 기계가공 공정을 수행함에 의해 그리고 빅토릭형 커플링 영역 홈 안에 얇은 (고무) 필름을 추가함에 의해, 주조와 표면코팅으로 인한 공차가 제어될 수 있다. 이것은 도 9 에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 부분 사이에서 가스켓 (37) 의 압축을 제어하기 위해 그리고 견고한 커플링을 얻기 위해 중요하다.
도 14 는 골격 링 (30) 의 실시예를 도시한 것으로, 이 골격 링 (30) 은 골격 링이 밸브 본체에서 조립될 때 일반적으로 제 1 부분 (10) 의 일 영역에 마주보고 그에 접하는 영역 (30a) 를 갖는다. 유사한 형태가 도 8 에서 도시되었다. 당업자라면, 이러한 영역 (30a) 이 근본적으로 링을 형성하고, 이러한 링의 일부는 골격 링이 밸브 본체에서 조립될 때 제 2 부분 (12) 에도 마주보고 그에 접하게 되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 링 형상의 영역 (30a) 은 도 15 에서 또한 도시되었다. 골격 링의 영역 (30a) 은 밸브를 통과하여 흐르는 물에 노출되지 않는다. 상술한 바와 같이, 골격 링은 유리섬유로 보강된 폴리머 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 이러한 재료는 밸브에서 물과 접촉하지 않는다.
도 15 에서, 밀봉 인서트는 도 14 에서와 유사한, 그러나 조립되지 않은 상태의 실시예로 도시하였다. 노출된 골격 링 영역(인서트가 게이트 밸브에 장착될 때는 보이지 않음)은 도면 부호 (30a) 로 나타내었다. 유사한 영역이 인서트의 다른 면에서 노출된다.
또한, 골격 링의 어떤 작은 영역은 제조 공정이 완료된 후 탄성체에 의해 덮이지 않은 채로 있을 수 있다(예를 들어, 제조 방법 및 규제로 인해). 이러한 덮이지 않은 작은 영역은 밸브가 사용될 때 물에 노출될 수 있다. 그러나, 골격 링 재료의 이러한 노출 영역의 크기는 작고 규제 범위 내에 있다.
도 16 은 골격 링 (30) 을 도시한다. 상술한 바와 같이, 이 골격 링은 폴리아미드 재료 또는 폴리에스테르계 재료와 같은 경질 재료로 만들어질 수 있다. 그러나, 일반적으로 골격 링은 금속, 플라스틱 또는 고무로 만들어질 수 있다.
도 17 은 도 15 의 인서트를 다른 방향에서 본 것이다. 여기서, 골격 링이 연질 재료로 코팅될 때, 즉 밀봉 인서트를 제조할 때 사용되는 안내 오목부 (30c) 가 형성된 골격 링의 일부분 (30b) 이 도시되었다. 당업자라면 골격 링의 상기 부분 (30b) 은 밸브 본체를 통과하는 물에 노출되지 않는 것임을 이해할 것이다.
이렇게 해서 본 발명의 밀봉 인서트 (20) 는 게이트 밸브의 제 1 부분과 제 2 부분에 의해 형성되는 공동 안으로 조립될 수 있다. 보통의 작동 조건하에서는 밸브를 통과하는 물에 노출되는 밀봉 인서트의 영역이 탄성 재료에 의해 실질적으로 덮이게 되는 정도까지 강성 골격 요소 (30) 는 상기 탄성 재료에 의해 덮이게 된다.
정적 밀봉부 (32) , 가스켓 (31,36,37) , 웨지 밀봉부 (35) , 밀봉 영역 (29) 중 하나 이상은 탄성 재료로 구성되거나 형성된다.
골격은 금속, 플라스틱 또는 고무로 만들어질 수 있다. 금속은 주철 또는 강과 같은 재료로 만들어질 수 있다.
탄성 재료는 플라스틱 또는 고무, 예를 들어 열가소성 엘라스토머(TPE)로 만들어질 수 있다.
탄성 재료는 골격에 가황된 플라스틱으로 구성될 수 있고, 이것은 골격이 철을 포함하는 경우에 적합하다. 탄성 재료는 또한, 일반적인 공지의 접착제로 골격에 부착될 수 있다.
탄성 재료는 또한, 분자 결합에 의해 골격에 부착될 수 있다.
다음과 같은 조합이 적용될 수 있다.:
- 금속 골격 + TPE 코팅
- 금속 골격 + 고무 코팅
- 플라스틱 골격 + TPE 코팅
- 플라스틱 골격 + 고무 코팅
- 경질 고무 골격 + TPE
- 경질 고무 골격 + 고무 코팅
금속 골격/고무 코팅 조합이 갖는 장점은 잘 검증된 제조 공정, 신뢰성 있는 결과, 연장된 사용 수명을 포함한다. 그러나 이러한 재료 조합에는 바람직하지 않은 프라이머(primer)가 필요하다. 또한, 재료 및 제조 공정이 비교적 비싸다.
플라스틱 골격/TPE 코팅 조합에 대한 제조 공정은 좀 더 간단하다. 프라이머가 필요하지 않고 최종 제품의 가격이 비교적 싸다. 그러나, 이러한 조합에 이용될 수 있는 경험적인 데이타가 제한되어 있다.
플라스틱 골격/고무 코팅 조합도 프라이머를 필요로 하는 단점이 있다.
도 14 에서 도시된 바와 같이, 골격 링이 밸브 본체에 조립될 때 강성 골격의 영역은 제 1 부분 (10) 의 일 영역과 마주보아, 강성 재료(상술한 바와 같이, 종종 유리섬유를 포함한다)의 이러한 영역 (30a) 은 밸브의 통상적인 사용과 작동 중 밸브를 통과하는 물에 노출되지 않게 된다.
도 8 을 참조하면, 일 실시예에서 탄성 인서트 재료의 일부분 (51) 이 제 1 부분 (10) 및 제 2 부분 (12) 중 하나 또는 둘 모두 그리고 유입부와 배출부 (14) 중 하나 또는 둘 모두의 제 1 결합 영역 사이에서 죄여지는데, 이로써 밸브가 조립된 상태에서 기계적 커플링 영역 (51) 이 만들어진다. 또한, 도 8 을 계속 참조하면, 탄성 재료로 적어도 부분적으로 덮인 강성 골격의 일 영역을 포함하는 인서트의 일부분이 일 실시예에서 제 1 부분 (10) 및 제 2 부분 (12) 중 하나 또는 둘 모두 그리고 유입부와 배출부 (14) 중 하나 또는 둘 모두의 제 2 결합 영역 사이에서 죄여지는데, 이로써 밸브가 조립된 상태에서 커플링 밀봉 영역 (52) 이 만들어진다. 기계적 커플링 영역 (51) 및 커플링 밀봉 영역 (52) 은 탄성적으로 연결된다. 도 8 로부터 제 1 및 제 2 결합 영역이 상보적인 오목한 영역과 융 기된 영역을 어떻게 포함하는지 명백하다.
도 10 에서의 일 실시예에서 도시된 웨지 (18) 에 있어서, 그와 같은 웨지는 조립 중 유입 및 배출부를 연결하기 위해 인서트를 사용할 때 또는 상술한 바와 같은 고무 코팅된 제 2 부분(바닥부)을 사용함에 의해, 스테인레스 스틸과 같은 내부식성 재료 또는 에폭시 코팅된 주철로 만들어질 수 있다. 웨지는 더 이상 고무 코팅되지 않기 때문에, 완전히 열린 위치에서, 예를 들면 가압하에서 밸브를 다시 패킹할 때, 밀봉 기능이 더 이상 존재하지 않는다. 도 10 에서 도시된 바와 같이 이것은 웨지 너트를 웨지 위에까지 연장하고, 웨지 너트 밀봉 링을 추가함으로써 가능하다. 여기서, 웨지 너트 (19) 는 웨지 (18) 의 상부에 배치되고, 밀봉 링 (19b) 은 너트의 상부에 있다. 이 영역의 확대도는 도 11 에서 나타나 있다.
도 12 및 13 에는, 밸브의 일부분이 나타나 있는 부품의 수를 줄이기 위해서 그리고 최적화된 조립 공정을 제공하기 위해, 밸브 상부에 부속된 많은 새로운 요소들이 도입된다. 높은 강도를 보장하기 위해, 밸브 상부 코어부 (62) 는 스템 (60) 에서와 같이 예를 들어 스테인레스 스틸로 만들어진다. 이러한 코어부 (62) 는 스템 (60) 에 접촉하여 지지되는 밀봉부 (63) 을 포함하는 폴리머 코팅 (61) 으로 덮이게 된다. 폴리머 코팅은 또한, 코어부(스테인레스 스틸) (62) 와 금속간 접촉을 피하기 위해 스템에 대한 베어링 면 (64) 과 볼트 (66) 밑에 있는 폴리머 보호 필름 (65) 을 포함한다. 이러한 폴리머 보호 필름은 갈바닉 부식과 관련한 어떠한 문제도 야기하지 않고 볼트 재료의 선택에 있어 큰 융통성을 제공한다.
폴리머 보호 필름을 사용함에 의해, 스테인레스 스틸 코어는 저가의 미가공상태의 주조 부품으로 만들어질 수 있고, 최종 제품은 여전히 용인될 정도의 마무리를 얻을 수 있다. 만일 폴리머 재료 코팅이 스테인레스 스틸 코어에 대해 완전히 부착된다면, 추가적인 장점이 된다. 이러한 밸브 상부의 장점 중 하나는, 밸브 상부 패킹 박스가 해체하기 어려운 공지의 밸브 상부와 달리 여러 번에 걸친 조립 및 재조립이 쉽게 된다는 것이다.

Claims (28)

  1. 게이트 밸브로서, 제 1 부분 (10), 제 2 부분 (12) 그리고 유입 및 배출부 (14) 를 포함하는 본체 및 상기 본체 안에서 움직일 수 있는 웨지 (18) 를 가지며,
    - 상기 제 1 부분 (10) 및 제 2 부분 (12) 은, 조립되었을 때, 상기 조립된 제 1 부분 및 제 2 부분에 의해 형성되는 공동과 소통하는 입구 및 출구를 같이 규정하고,
    - 상기 입구 및 출구는 상기 유입 및 배출부 (14) 에 있는 각각의 개구부와 유체 소통하게 되며,
    - 상기 웨지 (18) 는 상기 공동에서 장벽을 형성하기 위해 상기 공동 안으로 들어가 본체를 통한 유체 유동을 방지하고, 유체 유동을 허용하기 위해 상기 공동 밖으로 이동할 수 있는 상기 게이트 밸브에 있어서,
    제 1 부분 (10) 은 부분 (23) 을 갖는 일체화된 안내물 (22) 을 포함하며, 제 1 부분과 제 2 부분이 조립된 상태일 때 상기 부분 (23) 은 제 2 부분에 의해 형성되는 상기 공동의 일 영역 안으로 들어가 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 간극을 연결하고, 또한 근본적으로 상기 제 2 부분의 영역과 겹침으로써 웨지를 위한 연속적인 안내로를 보장하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  2. 게이트 밸브로서, 제 1 부분 (10), 제 2 부분 (12) 그리고 유입 및 배출부 (14) 를 포함하는 본체 및 상기 본체 안에서 움직일 수 있는 웨지 (18) 를 가지며,
    - 상기 제 1 부분 (10) 및 제 2 부분 (12) 은, 조립되었을 때, 상기 조립된 제 1 부분 및 제 2 부분에 의해 형성되는 공동과 소통하는 입구 및 출구를 같이 규정하고,
    - 상기 입구 및 출구는 상기 유입 및 배출부 (14) 에 있는 각각의 개구부와 유체 소통하게 되며,
    - 상기 웨지 (18) 는 상기 공동에서 장벽을 형성하기 위해 상기 공동 안으로 들어가 본체를 통한 유체 유동을 방지하고, 유체 유동을 허용하기 위해 상기 공동 밖으로 이동할 수 있는 상기 게이트 밸브에 있어서,
    상기 웨지의 운동을 안내하기 위하여 일반적으로 웨지의 양쪽에서 조립되는 두 개의 개별적이고 분리가능한 안내물 (22') 이 제공되며, 각각의 안내물 (22') 은 부분 (23') 을 포함하고, 상기 부분 (23') 은 제 2 부분에 의해 형성되는 상기 공동의 일 영역 안으로 들어가 제 1 부분과 제 2 부분 사이의 간극을 연결하고, 또한 근본적으로 상기 제 2 부분의 영역과 겹침으로써 웨지를 위한 연속적인 안내로를 보장하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 안내물 (22;22') 은 상기 웨지의 운동을 안내하기 위하여 일반적으로 웨지의 반대측에 배치되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 안내물 (22;22') 은 상기 웨지 (18) 를 슬라이딩 가능하게 안내하기 위한 각각의 오목부 (24;24') 를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 부분은 각각의 안내물 (22') 을 수용하기 위한 홈 (26) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 안내물의 각각의 부분 (23') 을 수용하기 위한 홈 (27) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 웨지 (18) 가 상기 밸브 본체를 통한 유체 유동을 방지하기 위한 위치에 있을 때, 그 웨지의 일부분과 밀봉 결합하기 위해 밀봉 인서트 (20) 가 상기 공동에 배치되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 밀봉 인서트는 적어도 상기 웨지와 접촉하는 영역에서 탄성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부분 (12) 은 적어도 상기 웨지와 접촉하는 영역에서 탄성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부분 (12) 은 적어도 안내물 (22;22') 과 접촉하는 영역 근처에서 탄성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 부분은 상기 유입 및 배출부와의 밀봉 결합을 위한 각각의 밀봉 영역 (29) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 웨지 (18) 는 상기 안내물의 오목부 (24;24') 와 슬라이딩 결합하는 웨지 핀 (17) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
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