KR20060088874A - 감압 채널 및 팽창 공간을 갖는 밸브 밀봉부 - Google Patents

감압 채널 및 팽창 공간을 갖는 밸브 밀봉부 Download PDF

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필립 더블유. 반크로프트
리차드 알. 웨스톤
스티븐 에이. 워트만
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빅톨릭 컴패니
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Abstract

주변 장착면과 주변 밀봉면을 갖는 루프(loop)로부터 형성되는 버터플라이 밸브(butterfly valve)용 가요성, 탄성, 비압축성의 본 발명의 밀봉부를 공개하며, 대향하게 배치되는 제 1 및 제 2 축방향 면들이 주변 장착면과 주변 밀봉면들 사이에서 연장한다. 채널들은 밀봉부 둘레에서 이격된 관계로 축방향 면들에 배치된다. 채널들은 주변 장착면으로부터 주변 밀봉면을 향해 연장하고 주변 장착면에 유체가 소통하게 하여 주변 장착면에 대해 갇힌 유체가 밸브가 닫혀 압축될 때 나갈 수 있게 한다. 빈공간이 홈들 또는 오목부(dimple)들의 형태로 주변 장착면에 배치되어 밀봉부가 밸브 내에 담기고 실질적으로 변형이 억제될 때 주변 밀봉면이 압축하에 변형할 수 있게 한다.
밸브 밀봉부, 버터플라이 밸브, 채널, 하우징, 홈, 수명

Description

감압 채널 및 팽창 공간을 갖는 밸브 밀봉부{VALVE SEAL WITH PRESSURE RELIEF CHANNELS AND EXPANSION VOIDS}
본 발명은 밸브들과 함께 사용되는 밀봉부들에 관한 것이며, 특히 버터플라이 밸브들과 함게 사용하기 적합한 밀봉부들에 관한 것이다.
밸브가 개폐되게 하기 위해 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 밸브 밀폐 부재를 갖는 버터플라이 밸브와 같은 밸브들이 예를 들어, 화학 및 석유 산업, 제지 산업, 지방자치용수 및 산업용수 시설과 상업용 및 거주용 방화 시스템을 포함하는 다양한 범위의 산업 및 상업 업체에 걸쳐 널리 사용된다.
버터플라이 밸브 등은 종종 밸브 하우징 내에 장착되며 밀폐 부재를 둘러싸는 가요성 및 탄성의 밀봉부를 갖는다. 밀봉부는 밸브 밀폐 부재와 밸브 하우징 사이에 순응성의 변형가능한 경계면을 제공하며 이는 밀폐 부재가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 회전될 때 압축하면서 밀봉부와 맞물려 유체가 새지 않게 밀봉한다.
버터플라이 밸브들은 높은 압력 및 온도, 예를 들어, 20기압 및 200℉(93℃)이상에서 흐르는 유체를 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 조건들은 밸브에게 매우 어려운 조건이며, 밸브 구성요소들을 보호하기 위해 조치가 취해지지 않으면 열화가 일어날 수 있다. 밸브 밀봉부들은 밸브 하우징을 구성하는 재료보다 큰 팽창 계수를 가질 수 있다. 밀봉부들은 일반적으로 비압축성 재료로 구성되고 종종 밸브 하우징의 홈 또는 공동(cavity) 내에 갇히므로, 밀봉부는 고온 조건 하에서 공동 내에서 팽창할 수 있고 유체가 새지 않는 밀봉부를 형성하는데 필요한 밸브 밀폐 부재의 압축성 결합에 의해 일어나는 부가적인 변형을 받아들이도록 여전히 변형가능하도록 설계되어야 한다.
밀봉부 디자인과 관련한 다른 문제점은 밀봉부와 밸브 하우징 사이의 공동부 내에 갇히게 되는 유체에 관한 것이다. 이는 밸브가 고압에서 작동할 때 일반적으로 일어나고 밀봉부는 부분적으로 열린 밸브 내에서 높은 유속에 의해 일어나는 과도한 동적 유압으로 인해 개방시 변형한다. 밀봉부의 변형은 고압의 유체가 밀봉부와 밸브 하우징 사이에서 공동부로 새게 한다. 이는 공동부 내의 유체가 과도한 압력하에 놓일 때 밀봉부가 밀폐 부재에 의해 하우징에 대해 공동부 내에서 방사방향 외측으로 압축되므로 밸브가 닫힐 때 문제가 생긴다. 공동부로부터 나갈 수 없어, 가압된 유체는 밀봉부를 변형시키고, 그 일부분이 공동부로부터 유체 유동 경로로 방사방향 내측으로 가게 하며 여기에서 밀폐 부재에 의해 끼워지거나 또는 고속의 유체 유동에 의해 끌어 당겨지고 공동부로부터 밀어내질 수 있다.
명백히 버터플라이 밸브들 등을 위한 밀봉부들의 디자인은 이러한 밀봉부들이 고압 및 고온의 가혹한 조건하에서 합리적인 수명을 갖고 효과적으로 작동하기 위해 상술한 문제점들을 고려해야 한다.
본 발명은 하우징 내에 장착되는 회전가능한 밸브 밀폐 부재를 갖는, 버터플라이 밸브와 같은 밸브와 함께 사용하기 적합한 밀봉부에 대한 것이다. 밀봉부는 바람직하게는 원형 형상이고 주변 밀봉면(perimeter sealing surface)과 주변 장착면을 갖는 가요성의 탄성 루프(loop)를 포함한다. 주변 밀봉면은 루프의 내측 또는 외측 주변 중 하나에 위치하고 각각 루프로부터 내측 또는 외측을 면(facing)한다. 주변 장착면은 실질적으로 주변 밀봉면 반대쪽에 위치하고 반대방향을 면한다. 주변 밀봉면이 루프의 내측 주변에 위치하고 내측을 면하면, 루프는 바람직하게는 밸브 밀폐 부재를 둘러싸는 하우징의 공동부 내에 장착된다. 이러한 구성에서, 주변 밀봉면은 공동부로부터 외측으로 연장하고 밸브를 밀봉하기 위해 밸브 밀폐 부재와 결합한다. 다르게는, 주변 밀봉면이 루프의 외측에 위치하고 외측을 면할 때, 루프는 바람직하게는 밸브 밀폐 부재의 공동부 내에 장착된다. 이러한 구성에서, 주변 장착면은 밸브 밀폐 부재와 결합하고 주변 밀봉면은 공동부로부터 외측으로 연장하고 밸브를 밀봉하기 위해 밸브 하우징과 결합한다.
제 1 축방향 면은 주변 밀봉면과 주변 장착면들 사이에서 연장하고, 제 1 축방향 면의 반대쪽에 위치하는 제 2 축방향 면도 주변 밀봉면과 주변 장착면들 사이에서 연장한다. 채널이 축방향 면들 중 하나에 위치하고 주변 장착면으로부터 주변 밀봉면을 향해 연장한다. 다르게는, 밀봉부는 루프 둘레의 하나 또는 두 개의 축방향 면들에서 서로 이격된 관계로 배치되는 다수의 채널을 포함할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 채널들을 갖거나 또는 갖지 않고, 주변 장착면에 배치되는 빈 공간을 추가로 포함하는 밀봉부를 또한 고려한다. 빈 공간은 연속적으로 또는 단속적으로 중 어느 하나로 주변 장착면 둘레에서 연장하는 하나 이상의 홈을 포함할 수 있다. 빈 공간은 주변 장착면으로부터 외측으로 연장하는 융기된 표면 부분에 의해, 또는 주변 장착면의 일부분들을 서로에 대해 일정 각도로 배향하여 형성될 수 있다.
본 발명은 유체 유동을 제어하기 위한 밸브를 또한 포함하고, 밸브는 하우징과, 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 밸브 밀폐 부재를 포함한다. 밀폐 부재는 밸브를 통해 유체가 흐르는 것을 허용하는 개방 위치와 유체가 흐르지 못하게 하는 폐쇄 위치 사이에서 이동할 수 있다. 가요성의 탄성 루프(바람직하게는 원형 형상임)가 밀폐 부재를 둘러싸는 하우징 내에 위치한다. 루프는 상술한 바와 같은 주변 밀봉면을 갖는다. 루프의 내측 또는 외측 주변에 위치되는지 여부에 따라, 주변 밀봉면은 밀폐 부재가 폐쇄 위치에 있을 때 유체가 새지 않는 밀봉을 제공하기 위해 하우징 또는 밸브 밀폐 부재 중 어느 하나와 결합할 수 있다. 루프는 주변 밀봉면 반대쪽에 위치하는 주변 장착면을 또한 갖는다. 주변 장착면은 루프를 그 위에 장착하기 위해 하우징과 밀폐 부재 중 다른 하나와 결합한다. 공동부가 주변 장착면을 수용하기 위해 하우징 또는 밸브 밀폐 부재 중 어느 하나에 위치한다. 주변 밀봉면은 밀봉하기 위해 하우징 또는 밸브 밀폐 부재 중 어느 하나와 결합하도록 공동부로부터 연장한다. 루프는 주변 장착면과 주변 밀봉면 사이에서 연장하는 제 1 및 제 2 축방향 면들을 추가로 포함한다. 제 2 축방향 면은 제 1 축방향 면 반대쪽에 위치한다.
하나 이상의 채널이 축방향 면들 중 하나 또는 모두에 위치될 수 있고, 채널은 주변 장착면으로부터 주변 밀봉면을 향해 연장한다. 밀봉부는 상술한 바와 같이 주변 장착면에 위치하는 빈 공간을 추가로 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 밀봉부의 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 밀봉부의 평면도.
도 3은 도 2의 선 3-3에서 취한 단면도.
도 4는 도 1에 도시한 밀봉부의 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 밀봉부를 갖는 밸브의 종방향 단면도.
도 5a는 도 5의 5a로 표기한 원 내에서 취한 확대 상세 단면도.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 밀봉부의 실시예들을 예시하는 다양한 단면도.
도 10 내지 도 14는 본 발명에 따른 밀봉부의 실시예들을 예시하는 다양한 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 밀봉부를 갖는 밸브의 다른 실시예의 종방향 단면도.
도 15a는 도 15의 15a로 표기한 원 내에서 취한 확대 상세 단면도.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 밀봉부(10)의 일 실시예를 도시한다. 밀봉부(10)는 루프(12)를 포함하며, 루프는 바람직하게는 원형 형상이지만 계란 모양, 타원형, 다각형, 경주로(racetrack) 형상도 가능하다. 루프(12)는 가요성 및 탄성이고, 우레탄과 같은 열가소성 및 천연고무, 탄성체 화합물을 포함할 수 있다. 루프 는 코어 및 공동부 타입의 주형 내에서 가열 및 가압되어 압축 성형 기술에 의해, 또는 대량 생산에 의해 경제적으로 정당하다면 사출성형 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 루프(12)는 주변 밀봉면(14)과 주변 장착면(16)을 갖고 그 사이에서 대향하게 배치되는 축방향에서 마주하는 면(18, 20)이 연장한다. 주변 밀봉면(14)이 루프의 내측을 면하는 루프(12)의 내측 주변에 위치하는 것이 도시되어 있고, 주변 장착면(16)은 루프(12)의 외측 주변 상에 위치하고 루프의 외측을 면한다. 후술하는 바와 같이, 밀봉면과 장착면들의 상대 위치들은 주변 밀봉면이 외측 주변에 있고 외측을 면하고 주변 장착면이 내측 주변에 있고 내측을 면하는 다른 실시예(도 15 참조)에서 역전될 수 있다. 바람직하게는, 축방향 면(18, 20)들은 주변 밀봉면(14)에 대해 각도를 갖게 배향되어 루프(12)의 일부분(22)이 쐐기(wedge) 형상의 단면 프로파일을 갖는 주변 밀봉면(14)을 포함하게 된다. 주변 밀봉면(14) 자체는 바람직하게는 밸브의 회전가능한 밀폐 주재와 밀봉식으로 결합하는 구조의 만곡된 단면 프로파일(24)을 갖고, 쐐기 형상 부분(22)은 바람직하게는 후술하는 이유로 비대칭이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 채널(26)이 축방향 면(18, 20) 중 어느 하나 또는 모두에 배치된다. 도시된 실시예에서, 채널(26)들은 주변 장착면(16)으로부터 주변 밀봉면(14)을 향해 내측으로 연장하낟. 채널들은 밀봉부(10)가 밸브의 하우징 내에 갇힐 때(후술함) 주변 장착면(16)과 주변 밀봉면(14) 사이에 유체가 통하게 하여, 주변 장착면(16)에 갇힌 유체가 밸브를 지나는 유체 유동으로 다시 나가게 한다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 외측을 면하는 주변 장착면(16)은 밸브 하우징(도 5 및 도 5a 참조)과 밀봉식으로 결합하고 도면부호 28에 일반적으로 도시한 빈 공간을 갖는 구조이다. 빈 공간(28)은 자유 공간을 제공하는 작용을 하며 루프가 압축 하중을 받을 때 이 공간으로 루프(12)의 일부분이 변형될 수 있다. 루프(12)는 비압축성 재료로 형성되며, 이는 루프의 일부분을 압축하는 모든 변형이 루프의 다른 부분에서 비례하는 변형에 의해 수용되어야 함을 의미한다. (후술하는 바와 같이) 밀봉부(10)가 밸브에 장착될 때 일어나는 것과 같이, 도면부호 14, 16, 18, 20과 같은 자유 경계면들이 구속될 때, 빈 공간은 밀봉부의 다른 부분들의 압축을 수용하기 위해 밀봉부의 부분들이 변형할 수 있는 체적을 제공한다.
빈 공간(28)은 다양한 형태 또는 형태들의 조합을 취할 수 있으며, 형태들의 조합은 예를 들어, 주변 장착면(16; 도 1 및 도 10 각각) 둘레서 연속적으로 또는 불연속적으로 연장하는 하나 이상의 홈(30), 주변 장착면(16)을 따라 연장하는 지그재그 패턴의 홈(32; 도 11)들, 루프(12)에 의해 형성되는 평면(36)에 대해 횡방향으로 대향되는 다중 홈(34; 도 12)들, 역시 기준 평면(36)에 대해 직각으로 배치될 수 있는 다중 홈들(도 13), 또는 주변 장착면(16) 둘레에 분포되는 다수의 오목부(38; 도 14)를 포함한다.
빈 공간(28)은 임의의 실용적인 단면 형상으로 형성될 수 있고, 도 6은 만곡된 프로파일(40)을 도시하고 도 7은 예를 들어, 각진 프로파일(42)을 도시한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 빈 공간(28)은 주변 장착면(16)으로부터 외측으로 연장하는 단일의 융기면 부분(44)에 의해 형성될 수도 있고, 실제 빈 공간은 융기면 부분의 어느 한 측면에 위치한다. 빈 공간(28)의 또 다른 예가 도 9에 도시되어 있고, 여기서 주변 장착면(16)은 장착면(16)이 어느 한 측면에서 경사져 멀어지는 정점(46; apex)에 의해 형성되는 경사 프로파일이 주어져 있다. 경사 각도(48)는 임의의 예각일 수 있고 7°가 다양한 응용예에 대해 실용적인 기울기이다. 빈 공간 자체는 밀봉부의 체적의 일정 부분으로 표현될 수 있고 그 디자인은 밀봉부의 사이즈, 밀봉부 재료의 팽창 계수, 밸브 재료의 팽창 재료, 밸브 및 밀봉부가 밸브 작동 중에 겪는 온도 범위를 포함하는 다양한 변수에 의해 정해진다.
밸브(50) 내에 밀봉부(10)를 설치하는 것이 도 5에 예시되어 있다. 밸브(50)는 회전가능한 밸브 밀폐 부재(54)가 장착되는 하나 이상의 구성요소를 포함하는 밸브 하우징(52)을 포함하고, 밸브 밀폐 부재는 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 축(56) 둘레로 회전할 수 있다. 예시된 실시예에서, 밀봉부(10)는 밸브 하우징(52) 내에 위치하는 원주방향 공동부(58) 내에 갇힌다. 공동부(58)는 밸브 하우징(52) 내에 밀봉부를 구속하기 위해 밀봉부(10)의 형상과 실질적으로 상보하는 형상을 갖는다. 주변 밀봉면(14)은 밀폐 부재가 하우징(52)을 지나는 유동 축(60)에 대해 횡방향으로 회전할 때 유체가 새지 않는 효과적인 밀봉을 제공하기 위해 밀폐 부재(54)와 압축 결합하도록 공동부(58)로부터 연장한다.
도 5a에 잘 도시된 바와 같이, 공동부(58)의 밀봉부(10)에 대한 상보적인 형상은 밸브 밀폐 부재(54)에 의해 결합될 때 주변 밀봉면(14)의 압축 변형에 반응하여 주변 장착면(16)과 축방향 면(18)들이 크게 변형하는 것을 억제한다. 그러나, 주변 장착면(16)의 빈 공간(28)은 자유 공간을 제공하며 이는 주변 밀봉면(14)의 압축을 수용할 필요가 있을 때 비압축성 밀봉부(10)가 변형할 수 있게 한다. 주변 밀봉면(14)의 비대칭성은 밸브 밀폐 부재(54)를 쉽게 수용할 수 있게 하며, 이는 대향하는 측면들로부터 동시에 주변 밀봉면(14)에 접근한다(도 5 참조).
주변 장착면 및 축방향 면(16, 18, 20)들이 공동부(58)에 의해 억제되고 빈 공간(28)이 존재하지 않으면 주변 밀봉면(14)을 압축 변형하여 밸브를 닫지 못할 수 있다. 주변 밀봉면(14)이 변형하지 않거나 하우징의 부분들이 밀봉부를 구속하여 밸브를 닫지 못하는 것은 밀봉부에 의해 부여되는 응력으로 인한 것이다. 그러나, 빈 공간(28)은 루프가 밸브(50) 내에서 실질적으로 구속될 때에도 루프(12)의 부분들이 변형할 수 있는 자유 공간을 제공한다. 그러나, 밸브 작동만이 밀봉부 상의 압축력의 원인은 아니다. 밀봉부(10)는 그 온도를 증가시키는 열을 받을 때 팽창한다. 이는 예를 들어, 고온의 유체가 밸브를 지나 흐를 때 일어난다. 밀봉부(10)의 팽창계수가 이를 구속하는 밸브 하우징(52)의 팽창계수보다 크지 않으면, 밀봉부는 밸브 하우징에 대해 외측으로 팽창하려 할 때마다 압축력을 받게 된다. 빈 공간(28)은 밀봉부를 형성하는 비압축성 재료가 변형할 수 있는 자유 공간이 없으면 일어날 수 있는 바와 같이 공동부(58) 내의 그 구속조건들로부터 좌굴 또는 벗어나거나 밸브를 손상시키지 않고 밀봉부(10)가 이러한 압축력을 수용하게 한다.
밸브(50)의 개방 중에, 밀봉부(10)는 벤츄리 효과로 인해 밸브를 지나는 고속의 유체 유동에 의해 일어나는 과도한 동적 유체 힘 및 밀폐 부재(54)와의 접촉에 의해 변형된다. 이러한 밸브 작동 중의 밀봉부(10)의 일반적인 변형은 종종 유 체(62)가 공동부(58)로부터 새어 공동부(58)의 바닥(64)과 주변 장착면(16) 사이에 축적되게 한다(도 5a 참조). 이러한 축적된 유체(62)는 밸브 폐쇄 중에 문제가 된다. 하우징(52), 밀폐 부재(54) 및 밀봉부(10)를 포함하는 도 5에 도시된 조립체는 6시 내지 12시 위치에서 연장하는 밀폐 부재(54)의 회전축(56)을 갖는 시계 면으로서 축(60)을 따라 볼 수 있다. 도 5의 단면도는 3시와 9시 위치와 교차하고, 도 5a는 3시 위치를 상세히 도시한다. 밀폐 부재(54)가 폐쇄 위치로 회전할 때, 주변 밀봉면(14)을 따라 12시 및 6시 위치 모두로부터 도 5 및 도 5a에 도시한 3시 및 9시 위치들로 점진적으로 밀봉부(10)와 결합한다. 이러한 밀봉부(10)의 점진적인 결합은 밀봉부를 변위시켜, 주변 장착면(16) 둘레의 유체(62)가 결국에 3시 및 9시 위치들로 가게 한다. 유체(62)는 주변 장착면(16)과 공동부 바닥(64) 사이로부터 나올 수 없으면, 방사방향 내측으로 밀봉부에 집중된 부하(point load)를 인가하여 밀봉부가 좌굴하고 공동부(58)로부터 벗어나게 할 수 있다. 밀봉부(10)는 밸브 하우징(52)으로 상당히 연장할 수 있고 유체 유동(이는 벤츄리 효과로 인해 밸브 폐쇄 중에 속도를 증가시킴)에 의해 공동부로부터 당겨져 나오거나 및/또는 폐쇄하기 위해 회전할 때 밸브 밀폐 부재(54)에 의해 조여지고 손상될 수 있다. 밀봉부(10)는 밸브(50)가 완전히 닫히지 못하게 하여 손상되게 하고 조기 교환을 필요로 하게 할 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 축방향 면(18, 20)들의 채널(26)은 밸브 폐쇄 중에 공동부 바닥(64)과 주변 장착면(16) 사이에서 압축될 때 갇힌 유체(62)가 나갈 수 있게 하는 주변 장착면(16)으로부터의 유체 소통 경로를 제공한다. 채널(26)은 유체(62)가 유동 축(60)을 따라 유체로 다시 보내질 수 있도록 실질적으로 공동부(58)로부터 벗어나 주변 밀봉면(14)으로 연장하는 소정의 길이를 가질 수 있다. 다르게는, 채널(26)은 공동부(58)의 측벽(66, 68)들에 의해 커버될 수 있고, 채널(26)은 폐쇄 위치로 회전할 때 밀폐 부재(54)에 의한 주변 밀봉면(14)과 축방향 면(18, 20)의 변형에 의해 유체 유동에 노출된다. 각각의 채널이 노출될 때, 하우징(52) 내에서 주변 장착면(16)으로부터 유동 축(60)으로의 경로를 제공하여 유체(62)에 압력이 형성되는 것을 방지하고 밀봉부(10)가 좌굴하고 벗어나는 것을 회피한다.
도 15는 밸브(72) 내에 장착되는 본 발명에 따른 밀봉부의 다른 실시예(70)를 예시한다. 밸브(72)는 밸브 밀폐 부재(76)가 회전가능하게 장착되는 하우징(74)을 포함한다. 밸브 밀폐 부재(76)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 축(78) 둘레로 회전하고, 폐쇄 위치가 도시되어 있다. 밀봉부(70)는 밸브 밀폐 부재(76)의 외측 주변 둘레에서 연장하는 공동부 내에 위치하는 루프(80)를 포함한다. 도 15a에 상세히 도시된 바와 같이, 루프(80)는 내측 주변에 위치하고 루프의 내측을 면하는 주변 장착면(84)을 갖는다. 주변 장착면(84)은 공동부(82)의 바닥(86)과 밀봉식으로 결합하고, 빈 공간(88)을 갖는다. 빈 공간(88)은 주변 장착면(84)의 원주방향 홈(90)들로 도시되었지만, 상술한 도 6 내지 도 14에 도시한 형태들 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 주변 밀봉면(92)은 주변 장착면(84) 반대쪽에서 루프(80)에 위치한다. 주변 밀봉면(92)은 실질적으로 상술한 바와 같지만, 루프(80)의 외측 주변 상에 있고 외측을 면하며, 밸브 밀폐 부재가 도시한 폐쇄 위치에 있을 때 하우징 (74)과 결합하고 밸브 밀폐 부재(76)와 그 사이에 밀봉이 이루어지게 공동부(82)로부터 연장한다. 축방향으로 면하는 면(94, 96)들은 주변 밀봉면(92)과 주변 장착면(84) 사이에서 연장한다. 이들 축방향 면들은 공동부(82)를 형성하는 측벽(98, 100)들에 의해 갇힌다. 바람직하게는, 공동부(82)와 밀봉부(70)의 형상은 실질적으로 상보적이어서 밀봉부가 공동부 내에 고정적으로 배치된다.
밸브 밀폐 부재(76)를 닫는 중에, 주변 밀봉면(92)이 변형하고, 빈 공간(88)은 상술한 바와 같이 밀봉부(70)의 다른 부분들이 변형할 수 있게 하여 이러한 변형을 보상한다. 밸브 개방 중의 밀봉부 변형으로 인해, 유체는 공동부(82)의 바닥(86)과 주변 장착면(84) 사이에 유체가 갇히게 된다. 채널(102)들은 축방향 면(94, 96)들 중 하나 또는 모두에 배치되고, 채널들은 주변 장착면(84)으로부터 주변 밀봉면(92)을 향해 연장하고 유체가 서로 통하게 하여 유체가 나가 밸브를 지나는 유체 유동 흐름으로 복귀한다.
본 발명에 따른 밀봉은 버터플라이 밸브와 같은 밸브들이 극단적인 온도 및 압력에서 효과적으로 작동하며, 빈번한 유지보수 및 이에 부수하는 비용을 필요로 하는 밀봉부의 조기 파손 또는 밸브 파손의 가능성이 적게 한다.

Claims (76)

  1. 하우징 내에 회전가능하게 장착되는 밸브 밀폐 부재를 갖는 밸브와 함께 사용하기 적합한 밀봉부에 있어서,
    주변 밀봉면과 상기 주변 밀봉면에 실질적으로 반대쪽에 위치하는 주변 장착면을 갖고, 상기 주변 밀봉면은 상기 밸브를 밀봉되게 닫기 위해 상기 하우징과 상기 밸브 밀폐 부재 중 하나와 결합가능하고, 상기 주변 장착면은 상기 밸브 내에 루프를 장착하기 위해 상기 하우징과 상기 밸브 밀폐 부재 중 다른 하나와 결합가능한, 가요성의 탄성 루프;
    상기 주변 밀봉면과 상기 주변 장착면 사이에서 연장하는 제 1 면;
    상기 제 1 면의 반대쪽에 위치하며 주변 밀봉면과 상기 주변 장착면 사이에서 연장하는 상기 제 2 면;
    상기 제 1 및 제 2 면들 중 하나에 위치하고 상기 주변 장착면으로부터 상기 주변 밀봉면으로 연장하는 채널을 포함하는 밀봉부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 내측을 면하고 상기 밸브 밀폐 부재와 결합하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 외측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 하우징과 결합가능한 밀봉부.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 외측을 면하고 상기 하 우징과 결합하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 내측을 면하고 그 위에 장착하기 위해 상기 밸브 밀폐 부재와 결합가능한 밀봉부.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 루프 둘레의 상기 하나의 면 상에 서로 이격된 관계로 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 밀봉부.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 면들 상에 배치되는 다수의 상기 채널들을 추가로 포함하는 밀봉부.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 루프는 실질적으로 원형 형상인 밀봉부.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 쐐기 형상의 단면 프로파일을 갖는 밀봉부.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 만곡된 단면 프로파일을 갖는 밀봉부.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 쐐기 형상의 단면 프로파일은 비대칭인 밀봉부.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 장착면에 배치되는 빈 공간을 추가로 포함하는 밀봉부.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 홈을 포함하는 밀봉부.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 홈은 상기 주변 장착면 전체의 둘레에서 연속적으로 연장하는 밀봉부.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 다수의 홈을 포함하는 밀봉부.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 전체의 둘레에서 연속적으로 연장하는 밀봉부.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에서 지그재그 패턴으로 연장하는 밀봉부.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에 이격된 관계로 위치하는 다수의 홈을 포함하고, 상기 홈들은 상기 루프에 의해 형성되는 평면에 대해 횡방향으로 배향되는 밀봉부.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 평면에 대해 직각으로 배향되는 밀봉부.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면에 위치하는 다수의 오목부를 포함하는 밀봉부.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면으로부터 외측으로 연장하는 융기면 부분에 의해 형성되고, 상기 빈 공간은 상기 융기면 부분과 인접한 밀봉부.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 융기면 부분은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 밀봉부.
  21. 제 10 항에 있어서, 상기 빈 공간은 서로에 대해 상기 주변 장착면의 일정 각도로 배향된 부분들에 의해 형성되는 밀봉부.
  22. 하우징 내에 장착되는 회전가능한 밸브 밀폐 부재를 갖는 밸브와 함께 사용하기 적합한 밀봉부에 있어서,
    주변 밀봉면과 상기 주변 밀봉면에 실질적으로 반대쪽에 위치하는 주변 장착 면을 갖고, 상기 주변 밀봉면은 상기 밸브를 밀봉되게 닫기 위해 상기 하우징과 상기 밸브 밀폐 부재 중 하나와 결합가능하고, 상기 주변 장착면은 상기 밸브 내에 루프를 장착하기 위해 상기 하우징과 상기 밸브 밀폐 부재 중 다른 하나와 결합가능한, 가요성의 탄성 루프;
    상기 주변 밀봉면과 상기 주변 장착면 사이에서 연장하는 제 1 면;
    상기 제 1 면의 반대쪽에 위치하며 주변 밀봉면과 상기 주변 장착면 사이에서 연장하는 상기 제 2 면;
    상기 주변 장착면에 위치하는 빈 공간을 포함하는 밀봉부.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 내측을 면하고 상기 밸브 밀폐 부재와 결합하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 외측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 하우징과 결합가능한 밀봉부.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 외측을 면하고 상기 하우징과 결합하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 내측을 면하고 그 위에 장착하기 위해 상기 밸브 밀폐 부재와 결합가능한 밀봉부.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 루프는 실질적으로 원형 형상인 밀봉부.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 주변 밀봉면은 만곡된 단면 프로파일을 갖는 밀봉 부.
  27. 제 22 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 홈을 포함하는 밀봉부.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 홈은 상기 주변 장착면 전체의 둘레에서 연속적으로 연장하는 밀봉부.
  29. 제 22 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 다수의 홈을 포함하는 밀봉부.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 전체의 둘레에서 연속적으로 연장하는 밀봉부.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에서 지그재그 패턴으로 연장하는 밀봉부.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에 이격된 관계로 위치하고, 상기 루프에 의해 형성되는 평면에 대해 횡방향으로 배향되는 밀봉부.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 평면에 대해 직각으로 배향되는 밀봉부.
  34. 제 22 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면에 위치하는 다수의 오목부를 포함하는 밀봉부.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 오목부들은 상기 주변 장착면 둘레에 이격된 관계로 위치하는 밀봉부.
  36. 제 22 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면으로부터 외측으로 연장하는 융기면 부분에 의해 형성되고, 상기 빈 공간은 상기 융기면 부분과 인접한 밀봉부.
  37. 제 36 에 있어서, 상기 융기면 부분은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 밀봉부.
  38. 제 22 항에 있어서, 상기 빈 공간은 서로에 대해 상기 주변 장착면의 부분들을 일정 각도로 배향하여 형성되는 밀봉부.
  39. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 면들 중 하나에 위치하고 상기 주변 장착면으로부터 상기 주변 밀봉면을 향해 연장하는 채널을 추가로 포함하는 밀봉부.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 루프 둘레의 상기 하나의 면 상에 서로 이격된 관계로 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 밀봉부.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 면들 상에 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 밀봉부.
  42. 하우징;
    상기 하우징 내에 회전가능하게 장착되고 유체가 밸브를 지나 흐를 수 있게 하는 개방 위치와 상기 유체 유동을 막는 폐쇄 위치 사이에서 이동가능한 밸브 밀패 부재;
    상기 밀패 부재를 둘러싸는 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 밀패 부재가 상기 폐쇄 위치에 있을 때 그 사이에 유체가 새지 않는 밀봉을 제공하기 위해 상기 하우징과 상기 밀폐 부재 중 하나와 결합가능한 주변 밀봉면을 갖고, 루프를 그 위에 장착하기 위해 상기 밀폐 부재와 상기 하우징 중 다른 하나와 결합가능한 주변 장착면을 갖고, 상기 주변 장착면과 상기 주변 밀봉면 사이에서 연장하는 제 1 및 제 2 면을 추가로 포함하고, 상기 제 2 면은 상기 제 1 면 반대쪽에 위치하고, 채널은 상기 제 1 및 제 2 면들 중 하나에 위치하고 상기 주변 장착면으로부터 상기 주변 밀봉면으로 연장하는, 가요성의 탄성 루프를 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 밸브 밀폐 부재를 실질적으로 둘러싸는 상기 하우징 내에 위치하는 공동부를 추가로 포함하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 외측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 공동부 내에 배치되고, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 내측을 면하고 상기 밸브 밀폐 부재와 결합하도록 상기 공동부로부터 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 밸브 밀폐 부재를 실질적으로 둘러싸고 안에 위치하는 공동부를 추가로 포함하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 내측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 공동부 내에 배치되고, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 외측을 면하고 상기 하우징과 결합하도록 상기 공동부로부터 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  45. 제 42 항에 있어서, 상기 루프는 상기 루프 둘레의 상기 하나의 표면에서 서로 이격된 관계로 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  46. 제 42 항에 있어서, 상기 루프는 상기 제 1 및 제 2 면들에 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  47. 제 42 항에 있어서, 상기 밀봉부는 상기 주변 장착면에 위치하는 빈 공간을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 홈을 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 홈은 상기 주변 장착면 둘레 전체에서 연속적으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  50. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 다수의 홈을 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레 전체에서 연속적으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  52. 제 50 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에서 지그재그 패턴으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  53. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 이격된 관계 로 위치하는 다수의 홈을 포함하고, 상기 홈들은 상기 루프에 의해 형성되는 평면에 횡방향으로 배향되는 유체 유동 제어 밸브.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 평면에 직각으로 배향되는 유체 유동 제어 밸브.
  55. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면에 위치하는 다수의 오목부를 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  56. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면으로부터 외측으로 연장하는 융기면 부분에 의해 형성되고, 상기 빈 공간은 상기 융기면 부분과 인접한 유체 유동 제어 밸브.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 융기면 부분은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  58. 제 47 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면의 부분들을 서로에 대해 일정 각도로 배향하여 형성되는 유체 유동 제어 밸브.
  59. 하우징;
    상기 하우징 내에 회전가능하게 장착되고 유체가 밸브를 지나 흐를 수 있게 하는 개방 위치와 상기 유체 유동을 막는 폐쇄 위치 사이에서 이동가능한 밸브 밀패 부재;
    상기 밀패 부재를 둘러싸는 상기 하우징 내에 위치하고, 상기 밀패 부재가 상기 폐쇄 위치에 있을 때 그 사이에 유체가 새지 않는 밀봉을 제공하기 위해 상기 하우징과 상기 밀폐 부재 중 하나와 결합가능한 주변 밀봉면을 갖고, 루프를 그 위에 장착하기 위해 상기 밀폐 부재와 상기 하우징 중 다른 하나와 결합가능한 주변 장착면을 갖고, 상기 주변 장착면과 상기 주변 밀봉면 사이에서 연장하는 제 1 및 제 2 면을 추가로 포함하고, 상기 제 2 면은 상기 제 1 면 반대쪽에 위치하고, 빈 공간이 상기 주변 장착면에 위치하는, 가요성의 탄성 루프를 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 밸브 밀폐 부재를 실질적으로 둘러싸는 상기 하우징 내에 위치하는 공동부를 추가로 포함하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 외측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 공동부 내에 배치되고, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 내측을 면하고 상기 밸브 밀폐 부재와 결합하도록 상기 공동부로부터 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  61. 제 59 항에 있어서, 상기 밸브 밀폐 부재를 실질적으로 둘러싸고 안에 위치하는 공동부를 추가로 포함하고, 상기 주변 장착면은 상기 루프의 내측을 면하고 그 안에 장착하기 위해 상기 공동부 내에 배치되고, 상기 주변 밀봉면은 상기 루프의 외측을 면하고 상기 하우징과 결합하도록 상기 공동부로부터 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  62. 제 59 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 홈을 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 홈은 상기 주변 장착면 둘레 전체에서 연속적으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  64. 제 59 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 다수의 홈을 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레 전체에서 연속적으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  66. 제 64 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에서 지그재그 패턴으로 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  67. 제 64 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 주변 장착면 둘레에서 이격된 관계로 위치하고, 상기 루프에 의해 형성되는 평면에 대해 횡방향으로 배향되는 유체 유동 제어 밸브.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 홈들은 상기 평면에 대해 직각으로 배향되는 유체 유동 제어 밸브.
  69. 제 59 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면에 위치하는 다수의 오목부를 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 오목부들은 상기 주변 장착면 둘레에 이격된 관계로 위치하는 유체 유동 제어 밸브.
  71. 제 59 항에 있어서, 상기 빈 공간은 상기 주변 장착면으로부터 외측으로 연장하는 융기면 부분에 의해 형성되고, 상기 빈 공간은 상기 융기면 부분과 인접한 유체 유동 제어 밸브.
  72. 제 71 항에 있어서, 상기 융기면 부분은 상기 주변 장착면 둘레에서 연장하는 유체 유동 제어 밸브.
  73. 제 59 항에 있어서, 상기 빈 공간은 서로에 대해 상기 주변 장착면의 부분들 을 일정 각도로 배향하여 형성되는
    유체 유동 제어 밸브.
  74. 제 59 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 면들 중 하나에 위치하고 상기 주변 장착면으로부터 상기 주변 밀봉면을 향해 연장하는 채널을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  75. 제 74 항에 있어서, 상기 루프 둘레의 상기 하나의 면 상에서 서로 이격된 관계로 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
  76. 제 74 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 면들 상에 위치하는 다수의 상기 채널을 추가로 포함하는 유체 유동 제어 밸브.
KR1020067000710A 2003-08-06 2004-07-21 감압 채널 및 팽창 공간을 갖는 밸브 밀봉부 KR20060088874A (ko)

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