KR20020046978A - 게이트 밸브 - Google Patents

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이리에노리끼미
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이리에 고켕 가부시키가이샤
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    • F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations

Abstract

밸브 개구들을 구비한 제 1 밸브판, 제 1 벨로우즈를 통해 이 제 1 밸브판에 연결된 제 2 밸브판, 그리고 이 제 1 밸브판과 제 2 밸브판 사이에 설치된 액츄에이터를 포함하는 게이트 밸브에 있어서, 이 액츄에이터의 작동에 의해 제 1 밸브판 이 이동하도록 구성되고, 이로써 밸브판, 밸브봉 등은 소형화, 경량화될 수 있다.

Description

게이트 밸브 {GATE VALVE}
본 발명은 게이트 밸브에 관한 것이고, 특히, 한 쌍의 밸브판 사이에 액츄에이터를 설치하고, 이 액츄에이터의 작동에 의해 밸브판들을 축방향으로 이동시켜서, 작은 밀봉력으로 밀봉 작용을 달성하고, 밸브판들 및 밸브봉의 강성을 감소시키기 위한 개량발명에 관한 것이다.
도시하고 있지는 않으나, 종래에는, 예를 들면 일본 특개평 8-42715 호 및 10-110834 호 공보에 개시된 무습동형 (non-sliding) 진공 게이트 밸브의 구성을 일반적으로 채용하고 있다.
종래의 방식으로 구성된 무습동형 진공 게이트 밸브에서는, 다음과 같은 문제점들이 발생한다.
한 개의 밸브판을 상하로 움직여, 밸브 상자의 개구 밸브를 개폐하기 때문에, 도 1 에 도시된 바와 같이, 밸브판 (1) 측의 압력 P0와 밸브 상자 (50) 측의 압력 P1의 관계가 P1＞ P0인 조건을 만족시킨다면, 밀봉 부재 (3) 로 둘러 싸인 면적 Sa 가 P1의 압력을 받고, 밸브판 (1) 이 밸브시트 (valve seat;4) 로부터 분리된다.
이 힘을 f 라 하면, f = (P1- P0)ㆍSa 만큼의 힘이 가해지고, 밸브 폐쇄 (밀봉) 작용에 필요한 작용력을 획득하기 위해서는, 본래 필요한 밀봉력에 상기 f 를 추가할 필요가 있게 된다. 따라서, 밸브판 및 밸브판 구동부의 중량화, 고강성화를 필요로 하고, 결과적으로 게이트 밸브 그 자체의 구성이 대형화, 복잡화되어 저렴한 비용으로 제조하기 어렵다. 본 발명은 상기 과제들을 해결하기 위한 것이다. 따라서, 한 쌍의 밸브판 사이에 액츄에이터를 설치하고, 이 액츄에이터의 작동에 의해 밸브판들을 축방향으로 이동시켜서, 작은 밀봉력으로 밀봉 작용을 달성하고, 밸브판들 및 밸브봉의 강성을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 종래의 게이트 밸브가 폐쇄된 상태를 도시한 구조도.
도 2 는 본 발명에 의한 게이트 밸브의 단면도.
도 3 은 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 4 는 도 2 에 도시된 구조를 도시한 사시도.
도 5 는 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 6 은 도 5 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 7 은 도 3 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 8 은 도 5 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 9 는 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 10 은 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 11 은 도 10 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 12 는 도 10 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 13 은 도 10 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 14 는 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 15 는 도 14 에 도시된 본 발명을 동압 (constant pressure) 밀봉한 경우를 도시하는 단면도.
도 16 은 도 14 에 도시된 본 발명을 차압 (differential pressure) 밀봉한 경우를 도시하는 단면도.
도 17 은 도 14 에 도시된 본 발명을 차압 밀봉한 경우를 도시하는 단면도.
도 18 은 도 14 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 단면도.
도 19 는 도 2 에 도시된 게이트 밸브의 작동을 도시한 구조도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 밸브판 1A: 제 2 밸브판 1B: 밸브 유닛 1C: 밸브 개구
1a: 밸브판의 외면 1b: 밸브판의 내면 2: 밸브 개구 3: 밀봉 부재
10a: 피스톤 10b: 피스톤봉 11: 실린더 13: 신축체 13a,13b: 실린더
13c: 밀봉 장치 14: 제 1 안내로 15: 밸브봉 16: 밸브 상자
16a: 제 1 개구 16b: 제 2 개구 17: 벨로우즈 18: 제 2 안내로
19: 용수철 20: 제 1 스토퍼 21: 제 1 밸브시트 30,30A: 액츄에이터
30B: 제 2 실린더 30C: 제 2 피스톤 30b: 제 1 실린더 30bA,30Ba: 제 1 실
30bB,30Bb: 제 2 실 31: 방진용 벨로우즈 35: 제 2 스토퍼 39: 덮개
40a: 제 1 배관 40b: 제 2 배관 41: 공통의 실린더 50: 밸브 상자
밸브 개구들을 구비한 제 1 밸브판, 신축체 (expandable body) 를 통해 제 1 밸브판에 연결된 제 2 밸브판, 그리고 제 1 밸브판과 제 2 밸브판 사이에 설치된 액츄에이터를 포함하는 본 발명에 의한 게이트 밸브에 있어서, 이 액츄에이터의 작동에 의해 제 1 밸브판이 이동하고, 상기 제 2 밸브판에는 밸브봉이 설치되며, 이 밸브봉은 상기 신축체의 축방향 위치의 중간에 위치하고, 상기 액츄에이터는 에어 실린더를 포함하며, 상기 밸브판들 사이에 설치된 방진용 벨로우즈 (dustproof bellows) 로 둘러 싸이고, 상기 에어 실린더는 밸브판들에 설치된 피스톤, 피스톤봉 및 실린더를 포함하며, 상기 피스톤과 실린더 사이에 형성된 공간에 압력매체 (press medium) 가 공급되고, 제 1 밸브판에는 제 1 밀봉 부재가 설치되도록 구성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 게이트 밸브는, 또한 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 상기 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 상기 제 2 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 2 개구에 형성된 제 1 스토퍼 (stopper) 를 추가로 포함한다. 본 발명에 의한 게이트 밸브는, 또한 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 상기 제 1 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밀봉 부재, 및 상기 제 2 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 2 개구에 형성된 제 1 스토퍼를 추가로 포함한다. 본 발명에 의한 게이트 밸브는, 또한 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 상기 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 상기 제 2 밸브판으로부터 돌출되고, 상기 신축체의 내측 또는 외측에 위치하며, 제 1 개구 측에서 상기 밸브 상자와 접촉하는 제 2 스토퍼를 추가로 포함한다. 본 발명에 의한 게이트 밸브는, 또한 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 상기 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 밸브 상자의 내벽으로부터 돌출되고, 상기 신축체의 외측에 위치하며, 상기 제 1 밸브판과 접촉하는 제 2 스토퍼를 추가로 포함한다.
< 바람직한 실시예의 상세한 설명 >
이하에서는, 본 발명에 의한 게이트 밸브의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 기술할 것이다.
종래 기술과 동등 또는 동일한 부분들에 대해서는, 동일한 도면 부호로 표시하여 설명한다.
도 2 에 있어서, 부호 1 로 표시된 것은 제 1 밸브판이고, 이 제 1 밸브판에는 밸브 개구 (2) 가 형성되어 있으며, 그 외면 (1a) 에는 제 1 밀봉 부재 (3) 가 형성되어 있다.
상기 제 1 밸브판 (1) 의 내면 (1b) 의 중심부에는, 단면이 T 자형인 피스톤 (10a) 과 피스톤봉 (10b) 이 형성된다. 이 피스톤 (10a) 의 외주에는, 공기 구멍 (breathing hole;11a) 을 구비한, 원통형상의 실린더 (11) 가, 작동이 자유롭도록 동축에 (coaxially) 배치되어 있다.
상기 피스톤봉 (10b) 과 상기 실린더 (11) 사이에는 공간 (12) 이 형성되고, 그 실린더 (11) 에는 제 2 밸브판 (1A) 이 일체로 형성되며, 상기 밸브판 (1,1A) 이 신축체 (13) 에 의하여 서로 기밀상태로 (airtightly) 연결된다. 상기 신축체 (13) 는 벨로우즈 등으로 구성된다. 도 2, 3, 5, 6 및 7 에서는, 상기 실린더 (11) 가 제 2 밸브판 (1A) 에 설치된 경우를 도시하고 있으나, 상기 실린더가 제 1 밸브판 (1) 에 일체로 형성되어 밸브를 개폐하는 것 또한, 본 발명의 범위에 속한다.
상기 제 2 밸브판 (1A) 의 하부에는, 제 1 안내로 (guide path;14) 를 구비한 밸브봉 (15) 이 일체 또는 별체로 연결되고, 이 밸브봉 (15) 은, 자유롭게 작동 가능한 상기 밸브판 (1,1A) 을 수용하기 위한 밸브 상자 (16) 의 하부에 (16a) 에 제 2 벨로우즈 (17) 를 통해 연결된다.
상기 제 1 안내로 (14) 는, 상기 제 2 밸브판 (1A) 에 형성된 제 2 안내로 (18) 를 통해 상기 공간 (12) 에 연통되어 있고, 상기 실린더 (11) 의 외주 위치에는 압축된 스프링으로 된 용수철 (19) 이 설치되어 있다. 이 용수철 (19) 은 항시 팽창하는 방향으로 탄성력을 구비하고 있기 때문에, 상기 밸브판 (1,1A) 은 상기 밸브 상자 (16) 의 제 1 개구 (16a) 를 평상시 폐쇄하는 '정상 폐쇄 (N/C) 상태' 를 형성하도록 팽창되어 있다. 상기 피스톤 (10a), 상기 피스톤봉 (10b), 상기 실린더 (11) 및 상기 공간 (12) 이 모여 액츄에이터 (30) 를 형성한다.
상기 밸브 상자 (16) 의 제 2 개구 (16b) 의 내벽에는, 제 1 스토퍼 (20) 가 형성되어 있다.
상기 밸브판들이 압력차가 존재하는 두 개의 공간을 밀봉할 때, 두 종류의 밀봉이 일어난다. 하나는, 압력차에 의한 힘 (이하, 차압력이라 함) 이 밸브판의 시트 방향으로 작용하는 정압 밀봉이고, 다른 하나는, 상기 밸브시트로부터 상기 밸브판을 분리시키는 방향으로 작용하는 역압 밀봉이다.
도 2 에 있어서, 상기 게이트 밸브를 역압 밀봉할 경우에, 제 1 밸브판 (1) 의 상기 밸브 개구 (2) 를 통해 시트 (챔버) 측의 압력이 유입되고, 상기 벨로우즈의 유효 수압 면적 (effective pressure-receiving area) 에 상당하는, 밸브판의 내부와 외부 간의 차압력이 제 2 밸브판 (1A) 에 작용하며, 결과적으로 제 1 밸브판 (1) 과 제 2 밸브판 (1A) 간의 거리가 일정한 양만큼 증가하여, 제 2 밸브판 (1A) 이 상기 밸브 상자 (16) 의 제 1 스토퍼 (20) 와 접촉한다. 따라서, 본래 제 1 밸브판 (1) 및 벨로우즈의 유효 수압 면적에 작용하는 차압력이, 제 1 밸브판 (1) 에서 소거되고, 제 2 밸브판 (1A) 으로 이전되며, 이후 제 1 스토퍼 (20) 에 수용된다.
또한, 도 2 와 같이 제 1 밀봉 부재 (3) 가 제 1 밸브판 (1) 에 장착되는 경우 뿐만 아니라, 도 10 내지 13 과 같이 밸브 상자 (16) 의 제 1 밸브시트 (21) 측에 장착되는 경우에도 유사한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 제 2 벨로우즈 (17) 의 유효 수압 면적을 변화시킴으로써, 제 1 밸브판 (1) 에 작용하는 차압력의 소거량의 비율을 변화시킬 수 있다.
이 경우, 벨로우즈의 내부와 외부 간의 압력차가 발생할 때, 이 벨로우즈를 팽창시키는 방향으로 힘이 발생하고, 이 때 유효 수압 면적을 압력차와 곱하면, 팽창 방향으로 발생하는 힘이 된다.
따라서, 도 2 에 도시된 바와 같이, 비밀봉측 (non-sealing side) 인 제 2 밸브판 (1A) 에 발생한 차압력을 제 1 스토퍼 (20) 가 받기 때문에, 종래 높은 강성을 요구했던 밸브판들 및 밸브 구동부가 경량화, 저강성화되도록 하면서, 개구 면적에 비례하여 증가하는 차압력을 소거하게 된다.
상기 구조에서, 압력원 (도시되지 않음) 이 제공하는 압력 매체 (공기 또는 오일) 가 안내로 (14,18) 를 통하여 공간 (12) 에 공급될 때, 공간 (12) 의 체적은 증가하고, 밸브판 (1,1A) 사이의 간격이 좁아지며, 제 1 밀봉 부재 (3) 가 밸브 상자 (16) 의 밸브시트 (21) 로부터 분리되고, 제 1 밸브 개구 (16a) 가 개방된다.
또한, 공간 (12) 으로의 압력 매체 공급이 중단되고, 압력 매체가 배출될 경우, 제 1 밸브판 (1) 이 스프링 (19) 의 탄성에 의해 이동되어, 제 1 밀봉 부재 (3) 가 밸브시트 (21) 와 접촉하게 되고, 밸브 폐쇄 작용을 수행하게 된다.
따라서, 단지 제 1 밸브판 (1) 을 축방향으로 이동시킴으로써, 밸브 상자 (16) 의 제 1 개구 (16a) 를 개폐한다. 제 1 개구 (16a) 와 제 2 개구 (16b) 간의 압력차로 인해, 제 1 밸브판 (1) 과 밸브시트 (21) 를 분리시키는 방향으로는, 제 1 밸브판 (1) 에 어떠한 힘도 작용하지 않기 때문에, 극히 작은 힘으로도 밀봉 작용을 수행할 수 있다. 제 1 밸브판 (1) 에는 압력차에 의한 큰 힘이 발생하지 않으나, 제 2 밸브판 (1A) 에서는 압력차로 인한 큰 힘이 발생한다. 그러나, 제 1 스토퍼 (20) 가 그 힘을 받기 때문에, 제 2 밸브판 (1A) 이 변형된다 하더라도, 기능상의 문제점은 발생하지 않는다. 따라서, 제 1 밸브판 (1) 및제 2 밸브판 (1A) 은 강성을 요구하지 않고, 경량화될 수 있다. 결과적으로, 경량화가 가능한 밸브판 (1,1A) 을 이동시키기 위한 밸브봉 (15) 등의 구동 하중이 대폭 감소하기 때문에, 밸브봉 등은 소형화, 경량화될 수 있다.
다음으로, 이하에서는 상기 구조에서 차압력을 소거하는 원리를 구체적으로 설명한다.
도 19 를 참조하여, 차압력을 소거하는 구조의 밸브 폐쇄 작용을 설명한다.
제 1 밸브판 (1) 은 밸브 개구 (1C;파선으로 표시한 부분) 를 구비한다. 그러나, 도 19 에서는, 제 1 밸브판 (1) 에 작용하는 차압력의 계산을 단순하게 설명하기 위해, 밸브 개구 (1C) 를 폐쇄하고, 밸브 유닛 (1B) 내부의 압력을 P₁으로 설정하는 한편, 제 1 밸브판 (1) 이 밸브 개구 (1C) 를 구비한 경우와 조건을 동일하게 한다.
P1＞ P0
Sa : 제 1 밀봉 부재 (3) 로 둘러 싸인 면적
Sb : 밸브 유닛 (1B) 내부의 압력 P₁이 제 1 밸브판 (1) 을 시트 쪽으로 이동시키는 방향으로 가해지는 때의 유효 수압 면적으로서, 그 크기는 제 1 벨로우즈 (12) 에 의해 결정된다.
Sc : 밸브 유닛 (1B) 내부의 압력 P₁이 제 2 밸브판 (1A) 을 시트면으로부터 이간시키는 방향으로 가해지는 때의 유효 수압 면적으로서, 그 크기는 제 1 벨로우즈 (12) 에 의해 결정된다.
제 1 밸브판 (1) 에서는, 제 1 밸브판 (1) 을 밸브시트 (21) 로부터 이간시키는 방향으로, 압력 P₁이 수압 면적 Sa 에 가해지고, 동시에 밀봉 방향으로, 밸브 내부의 압력 P₁이 제 1 벨로우즈에 의해 둘러 싸인 수압 면적 Sb 에 가해진다.
여기서, 압력 P₁에 의해 제 1 밸브판 (1) 에 가해지는 (밸브시트로부터 이간되는 방향으로) 차압력을 f 라 하면,
f = (P1- P0)ㆍ(Sa - Sb)
f ＞ 0 인 경우, 제 1 밸브판 (1) 과 밸브시트 (21) 를 서로 이간시키는 방향으로, f 가 가해진다.
f ＜ 0 인 경우, 제 1 밸브판 (1) 과 밸브시트 (21) 를 서로 접근시키는 방향으로, f 가 가해진다. 따라서, 수압 면적 Sb 에 상당하는 압력에 의해, 제 1 밸브판 (1) 의 수압 면적 Sa 에 가해지는 차압력이 감소될 (소거될) 수 있다. 제품 사양에서, Sa 가 고정치인 반면, Sb 는 가변치이므로 차압력의 소거량을 자유로이 정할 수 있다.
한편, 제 1 벨로우즈 (12) 가 팽창 방향의 직각 방향으로 변형되지 (부풀어 오르지) 않는다고 가정하면 (도시된 바와 같이, 신축체로 구성된 내부가 균일하고 평행한 원통 형상인 경우), 다음 식,
Sb = Sc
를 얻는다.
제 2 밸브판 (1A) 의 수압 면적 Sc 에 밸브 유닛 (1B) 의 내부 압력 P₁이가해지면, 제 2 밸브판 (1A) 이 시트로부터 이간된다. 압력을 받는 제 2 밸브판 (1A) 은 제 1 밸브판 (1) 으로부터 이간되고, 제 1 벨로우즈 (12) 의 팽창에 의해 일정한 거리 만큼 이동한다. 그러나, 제 2 밸브판 (1A) 은 스토퍼 (도시되지 않음) 와 접촉하여 차압력을 흡수하게 된다.
이 경우, 제 1 벨로우즈 (12) 에서는 일반적으로 팽창과 관련하여 반력이 발생하지만, 그 크기가 f 에 비해 너무 작으므로 이를 무시한다.
도 3 은 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 스프링 (19) 이 피스톤봉 (10b) 과 실린더 (11) 사이에, 그리고 피스톤봉 (10b) 의 외주에 위치하기 때문에, 스프링 (19) 의 탄성이 제 1 밸브판 (1) 을 제 2 밸브판 (1A) 측으로 이동시켜서, 제 1 개구 (16a) 는 항상 개방 상태로 유지된다.
제 2 밸브판 (1A) 에 형성된 제 2 안내로 (18) 는, 피스톤 (10a) 과 제 2 밸브판 (1A) 사이에 형성된 공간 (12) 과 연통된다. 압력 매체를 공간 (12) 에 공급함으로써, 피스톤 (10a), 피스톤봉 (10b), 및 제 1 밸브판 (1) 이 제 2 밸브판 (1A) 의 밸브시트 (21) 쪽으로 이동되고, 이로써 제 1 개구 (16a) 를 폐쇄한다.
도 5 는 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예로서, 액츄에이터 (30) 의 외주 위치에 방진용 벨로우즈 (31) 가 설치된 것을 도시한다.
도 6 및 도 7 은 도 2 및 도 3 에 도시된 본 발명의 다른 실시예로서, 밸브 상자 (16) 에 제 1 밀봉 부재 (3) 가 설치된 것을 도시한다.
도 8 은 도 5 에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예로서, 복동 실린더 (double-acting cylinder;11)(도면에는 단체로 도시함) 가 제 1 밸브판 (1) 에 결합되고, 밸브봉 (15) 이 제 1 밸브판 (1) 에 설치되며, 제 1 밀봉 부재 (3) 가 밸브 상자 (16) 에 설치된 것을 도시한다.
도 9 는 또 다른 실시예로서, 벨로우즈를 사용할 때 얻는 효과와 유사한 효과를 달성할 수 있도록, 상기 실시예에서 벨로우즈를 포함하는 신축체 (13) 를 대신하여 한 쌍의 실린더 부분 (13a,13b) 을 설치하여, 이것이 밀봉 장치 (13c) 를 매개로 미끄러지도록 구성한 것을 도시한다.
또한, 도 6 내지 9 의 상기 구조에 있어서, 도 2 내지 5 의 구조와 유사한 부분들은 동일한 도면 부호로 표시하고, 그 설명은 생략한다.
도 10 에 도시된 구조는 도 2 에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예이다. 도 2 의 구조와 유사한 부분들은 동일한 도면 부호로 표시하고, 그 설명은 생략하며, 다른 부분들만 설명한다.
제 2 밸브판 (1A) 에 설치된, 봉 형상의 제 2 스토퍼 (35) 는, 제 2 밸브판 (1A) 의 면에 수직인 방향으로 돌출하도록, 신축체 (13) 의 내부에 배치되고, 제 1 밸브판 (1) 의 밸브 개구 (2) 를 통하여 밸브 상자 (16) 의 밸브시트 (21) 와 접촉한다.
제 2 밸브판 (1A) 과 제 1 밸브판 (1) 사이에는 액츄에이터 (30) 가 설치된다. 이 액츄에이터 (30) 는 제 2 밸브판 (1A) 에 고정된 실린더 (11), 실린더 내에 설치되고 자유롭게 이동 가능한 피스톤 (10a), 피스톤 (10a) 과 제 1 밸브판 (1) 을 연결하기 위한 피스톤봉 (10b), 실린더에 설치된 덮개 (39), 피스톤 (10a) 의 양측에 형성된 제 1 공간 (12) 과 제 2 공간 (12a), 제 2 밸브판 (1A) 에 형성되고, 제 1 공간 (12) 및 제 2 공간 (12a) 에 연결되어 압력 매체의 통로 역할을 하는 안내로 (18,18a) 를 포함한다.
도 10 의 구조에서, 제 1 밸브판 (1) 을 우측으로 이동시키기 위해 압력 매체가 제 1 공간 (12) 에 공급될 때, 제 1 밸브판 (1) 의 제 1 밀봉 부재 (3) 는 밸브 상자 (16) 의 밸브시트 (21) 와 접촉하여, 제 1 개구 (16a) 를 폐쇄한다.
제 2 개구 (16b) 의 압력이 제 1 개구 (16a) 의 압력보다 높을 경우, 신축체 (13) 의 유효 수압 면적에 상당하는 차압력이 제 2 밸브판 (1A) 에 가해지고, 이 힘은 밸브를 폐쇄하는 방향으로 가해진다. 그러나, 제 2 스토퍼 (35) 가 밸브시트 (21) 와 접촉하기 때문에, 제 1 밸브판 (1) 을 초기 위치로 복귀시키기 위해 제 2 공간 (12a) 에 압력 매체가 공급될 경우, 작은 힘으로도 쉽게 제 1 밸브판 (1) 을 복귀시킬 수 있다. 또한, 밸브가 폐쇄된 상태에서는, 차압력이 제 2 밸브판 (1A) 을 경유해서 제 1 밸브판 (1) 에 가해지지 않기 때문에, 밀봉에 필요한 실린더 출력 이상의 과도한 힘이 밀봉 부재 (3) 에 가해지지 않고, 따라서 밀봉 부재의 변형 및 작동 저하를 방지할 수 있다.
도 11 은 도 10 에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예로서, 제 2 스토퍼 (35) 가 신축체 (13) 의 외부에 위치하고, 구조 및 작동이 도 6 의 경우와 유사하기 때문에, 유사한 부분들은 유사한 부호로 표시하고, 그 설명은 생략한다. 도 12 는 도 11 에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예로서, 제 2 스토퍼 (35) 가 밸브 상자 (16) 에 결합된다.
도 13 은 도 10 에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 액츄에이터 (30) 는 전술한 바와 같은 원통 형상을 구비하지 않으나, 다이아프램 (40) 을 포함한다. 공급되는 압력 매체는 다이아프램 (40) 으로 들어 가서 밸브판 (1,1A) 을 개방하고, 밸브를 폐쇄한다. 압력 매체의 공급을 중단하고, 이를 배출시킬 때, 다이아프램 (40) 은 초기 상태로 복원되고, 밸브는 개방된다. 도 6 에 도시된 부분들과 유사한 것들은 동일한 부호로 표시하고, 그 설명은 생략한다.
도 14 는 도 2 에 도시된 본 발명의 다른 실시예로서, 한 쌍의 원통형 액츄에이터 (30,30A) 를 대향 배치하고, 여기에 압력 매체를 공급하는 파이프체 (pipe body;40) 를 연결하여 액츄에이터 (30,30A) 의 피스톤 (30a,30Aa) 을 구동시킨다.
공통의 실린더 (41) 로 형성되는 액츄에이터 (30,30A) 에 있어서, 피스톤 (30a,30Aa) 은 한 쌍의 신축체 (13,13A) 를 통해 파이프 (40) 에 연결되고, 방진 구조는 액츄에이터 (30,30A) 의 외주에 설치되는 원통 형상의 방진용 벨로우즈 (50,50A) 로 형성된다.
도 14 의 구조는, 제 1 개구 (16a) 및 제 2 개구 (16b) 가 개방된 상태로서, 압력 Pa = Pb 인 경우를 도시하고, 개구 (16a,16b) 는 동일한 압력으로 유지된다.
도 15 는 도 14 에 도시된 구조의 또 다른 상태를 도시하는 것으로서, 액츄에이터 (30,30A) 의 피스톤 (30a,30Aa) 을 반대 방향으로 이동시켜, 밸브 상자 (16) 의 개구 (16a,16b) 를 밸브판 (1,1A) 으로 폐쇄하는데, 이 때 개구 (16a,16b) 압력 간의 관계는 Pa = Pb 이다.
도 16 은 개구 (16a,16b) 압력이 Pa ＞ Pb 인 상태에서 차압 밀봉한 경우를 도시한다.
도 17 은 도 16 에 도시된 구조와 반대의 상태로서, 개구 (16a,16b) 압력이 Pa ＜ Pb 인 상태에서 차압 밀봉한 경우를 도시한다.
도 14 내지 17 에서는, 액츄에이터 (30,30A) 의 실린더들을 직렬 연결한 경우를 도시하고 있으나, 도 18 에 도시된 바와 같이, 이 실린더들을 분할하여 병렬 배치할 수도 있는데, 이렇게 하면 밸브 상자 (16) 의 전체 두께가 현저히 감소될 수 있다. 전술한 구조의 부분과 유사한 것들은 동일한 부호로 표시하고, 그 설명은 생략한다.
제 1 밸브판에서, 제 1 액츄에이터 (30) 의 제 1 피스톤 (30a) 이 제 1 실린더 (30b) 내에서 작동하도록 구성되고, 파이프체 (40) 의 제 1 배관 (40a) 및 제 2 배관 (40b) 은 각각 제 1 실린더 (30b) 의 제 1 챔버 (30bA) 및 제 2 챔버 (30bB) 에 연결된다.
제 1 액츄에이터 (30) 의 외부에는, 이와 병렬로 링 형상의 제 2 액츄에이터 (30A) 가 설치되고, 제 2 액츄에이터 (30A) 의 제 2 실린더 (30B) 내에는, 자유롭게 작동 가능한 링 형상의 제 2 피스톤 (30C) 이 설치되며, 이는 제 2 밸브판 (1A) 에 연결된다. 제 1 배관 (40a) 및 제 2 배관 (40b) 은 각각 제 2 실린더 (30B) 의 제 1 챔버 (30Ba) 및 제 2 챔버 (30Bb) 에 연결된다.
따라서, 상기 구조에서, 도 18 의 제 2 챔버 (30bB,30Bb) 에 압력을 가할 때, 개구 (16a,16b) 는 개방되고, 제 1 챔버 (30bA,30Ba) 에 압력을 가할 때, 밸브판 (1,1A) 이 외부 방향으로 이동하여, 개구 (16a,16b) 가 폐쇄된다. 또한, 도 18 의 구조에서, 제 2 액츄에이터 (30A) 가 링 형상이지만, 실린더들은 제 1 액츄에이터 (30) 의 외측에 따로 배치될 수도 있다.
본 발명에 의한 게이트 밸브가 상기와 같이 구성되기 때문에, 다음의 이점을 얻을 수 있다.
밸브 상자의 제 1 개구의 압력이 제 2 개구의 압력보다 높을 때, 압력차에 의하여 발생하는, 밀봉력에 대한 저항력을 밸브판 (1) 이 소거하기 때문에, 종래 밸브의 개폐에 요구된 힘이 대폭 감소될 수 있고, 밸브판 (1,1A) 의 강성 또한 대폭 감소될 수 있으며, 이로써 밸브가 경량화될 수 있다.
또한, 한 쌍의 밸브판 사이에 설치된 액츄에이터가 밸브를 개폐하는데 요구되는 힘도 현저히 감소될 수 있고, 이로써 밸브가 소형화, 경량화될 수 있다.
따라서, 밸브봉은 단순히 밸브판 조립품을 상하 운동 또는 진자 운동시킬 뿐이고, 액츄에이터가 밸브를 개폐하는 힘을 지지하지 않기 때문에, 밸브판 조립품은 경량화될 수 있다. 결과적으로, 밸브가 종래 기술과 같은 고강성의 복잡한 중량형 기구를 사용할 필요가 없고, 밸브 구동부는 대폭 단순화, 경량화될 수 있기 때문에, 비용을 절감하고 신뢰성 및 유지 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 밸브 개구들을 구비한 제 1 밸브판, 신축체를 통해 이 제 1 밸브판에 연결된 제 2 밸브판, 그리고 이 제 1 밸브판과 제 2 밸브판 사이에 설치된 액츄에이터를 포함하는 게이트 밸브에 있어서, 이 액츄에이터의 작동에 의해 제 1 밸브판 및 제 2 밸브판이 이간 또는 접근 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밸브판에 밸브봉이 설치된 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 밸브판에 밸브봉이 설치된 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서, 밸브봉이 신축체의 축방향 위치의 중간에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터가 에어 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터가 상기 밸브판들 사이에 설치된 방진용벨로우즈로 둘러 싸이는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 에어 실린더가 상기 밸브판들에 설치된 피스톤, 피스톤봉 및 실린더를 포함하고, 상기 피스톤과 실린더 사이에 형성된 공간에 압력매체가 공급되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 밸브판에 제 1 밀봉 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  9. 제 1 항에 있어서, 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 제 2 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 2 개구에 형성된 제 1 스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  10. 제 1 항에 있어서, 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 상기 제 1 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밀봉 부재, 및 상기 제 2 밸브판과 접촉하는, 밸브 상자의 제 2 개구에 형성된 제 1 스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  11. 제 1 항에 있어서, 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 제 2 밸브판으로부터 돌출되고, 신축체의 내측 또는 외측에 위치하며, 제 1 개구 측에서 밸브 상자와 접촉하는 제 2 스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  12. 제 1 항에 있어서, 자유롭게 이동 가능한 상기 밸브판들을 수용하기 위한 밸브 상자, 제 1 밀봉 부재와 접촉하는, 밸브 상자의 제 1 개구에 형성된 제 1 밸브시트, 및 밸브 상자의 내벽으로부터 돌출되고, 신축체의 외측에 위치하며, 제 1 밸브판과 접촉하는 제 2 스토퍼를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
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