KR20060094864A

KR20060094864A - 시트의 압축력을 제어하는 버터플라이 밸브

Info

Publication number: KR20060094864A
Application number: KR1020060010213A
Authority: KR
Inventors: 끌로드 와띠니에
Original assignee: 카에스베 에스.아.에스.
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2006-08-30
Also published as: EP1696156A2; FR2882586B1; JP2006234169A; FR2882586A1; CN1824977A

Abstract

오프셋 버터플라이 밸브에서, 시트(5)의 내경은 버터플라이의 모서리에 형성된 홈(6)의 바닥부의 직경보다 작다. 시트는 밸브에 용이하게 끼워지며 양 방향으로 동일한 성능을 갖는다.

오프셋 버터플라이 밸브, 시트, 플랜지, 립, 동적 부분, 정적 부분

Description

시트의 압축력을 제어하는 버터플라이 밸브{BUTTERFLY VALVE WITH CONTROLLED COMPRESSION OF THE SEAT}

도 1은 도면의 상부에 위치된 본 발명에 따르는 배관 플랜지 및 도면 하부에 위치된 종래 기술에 따르는 배관 플랜지 사이에 마련된 본 발명에 따르는 오프셋 버터플라이 밸브의 단면도.

도 2 및 도 3은 종래 실시예에 따르는 본체, 버터플라이 및 시트를 도시한 부분 단면도.

도 4a 및 도 4b와 도 5a 및 도 5b는 시트가 본체 내에 또는 버터플라이의 모서리 상에 고정된 것을 도시한 것으로 도 2 및 도 3과 유사한 본 발명에 따르는 실시예를 도시한 단면도.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따르는 실시예의 고압솥 효과를 도시한 확대도.

도 8은 협폭 목부에 의해 서로 연결되는 두 개의 주요 부분으로 구성된 시트의 구조를 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 본체 2: 버터플라이

3: 축 4: 액츄에이터

5: 시트 6: 홈

7, 8: 립 9: 견부

10: 지지면

본 발명은 소위 "오프셋 버터플라이"형 밸브에 관한 것이다.

오프셋 버터플라이 밸브에서, 원반 형상의 버터플라이의 회전 축은 버터플라이의 평면에 대해 오프셋되어 있고 이 평면에 평행하다. 회전 축은 배관 축에 대해서도 편심되어 있다.

오프셋과 편심률을 조합함으로써 밸브가 개폐될 때 발생하는 시트(시일)와 실링 지지면 간의 마찰이 제거된다. 결국, 밸브는 아주 많은 횟수의 작업을 거치고도 그 실링 특성을 보유하며, 이러한 특성은 최고의 표준 사항 및 명세 사항을 계속해서 충족한다. 바로 이런 이유로 해서 아주 많은 수의 오프셋 버터플라이 밸브가 수생(물 공급) 구면체 뿐만 아니라 고압 구면체에도 사용된다.

오프셋 버터플라이 밸브에는 플라스토머(plastomeric) 물질, 엘라스토머(elastromeric) 물질 또는 복합 물질로 제조될 수 있는 시트가 설치된다. 시트는 밸브를 밀폐할 때 상류측/하류측에서 실링 기능이 실현될 수 있도록 한다. 시트는 밸브가 밀폐될 때 밸브의 기밀 기능을 실현하기 위해 대향하는 구성 부품 상에 안착되는 실링 지지면과 상호 작용한다. 이런 기능은 반송되는 유체의 압력보다 큰 시트/실링 지지면 접촉 압력을 인가함으로써 얻어진다. 시트는 본체 또는 버터플 라이와 일체로 제조될 수 있다.

이런 유형의 밸브는 바람직하게는 대형 배관 직경에 사용되며 따라서 시트는 설치 장소로부터 밸브를 제거하지 않고도 작업자에 의해 원 위치에서 제거될 수 있다. 시일은 일반적으로 나사에 의해 적용된 클램프 또는 플랜지에 의해 체결되는 플랜지의 도움으로 고정된다. 다른 실시예에 따르면, 시트는 경화성 수지를 사출함으로써 실링될 수도 있다.

이와 같이 시트 또는 시일의 끼움 작업은 무거운 구성 부품에 대한 조작을 필요로 함으로써, 시트를 교체해야만 할 경우 원 위치 보존 작업을 어렵고 고되게 만든다. 이런 일이 발생하여 시일을 파괴하고 새로운 시트를 재설치할 수 있게 하는 위치로 구성 부품을 복귀시키는 것이 필요하게 될 경우에도 마찬가지이다.

또한, 밀폐 위치에서 시일이 압력의 영향 하에 유격 내로 밀리지 않도록 하기 위해 본체와 버터플라이 사이의 유격은 시일의 하류(압력에 대향하는 측면)에서 작은 것이 중요하다. 시일은 버터플라이의 평면에 평행한 홈에 배치되며 따라서 버터플라이의 모서리와 본체 상에 대향하여 안착된 부분 사이의 계면의 구조는 시트 자체의 대칭면에 대해 비대칭적이다. 따라서, 시트의 실링 동작과 성능은 압력 인가 방향에 따라 달라질 수 있다.

미국 특허 제6,494,466호에서는 버터플라이의 홈 내로 스냅 결합되는 시트에 의해 이런 단점을 해결할 것을 제시한다. 실험에 따르면, 이런 구성의 밸브에서는 누수가 발생했다.

미국 특허 제3,282,558호 및 제3,986,699호에서는 개방 홈에 결합되는 둘 또 는 세 개의 부분으로 구성되는 시트를 갖는 밸브를 개시한다. 끼움 작업은 복잡하고 시트의 압축력은 끼움 작업의 불가측한 변화를 수반한다.

본 발명은 이와 같은 단점을 제거하기 위해 시트가 종래 기술보다 용이하게 끼워질 수 있고 따라서 교체 가능하며 시트의 위치가 최적화될 수 있음으로써, 압력이 어느 방향으로 인가되든지 양 방향으로 동일한 성능을 가지면서도 누수가 발생하지 않는 밸브를 제공한다.

따라서, 본 발명의 요지는, 관상 본체가 버터플라이의 평면에 대해 평행하게 오프셋된 축을 중심으로 회전하도록 끼워지는 원통형 관상 본체 및 원반형 버터플라이와 본체의 내면 및 버터플라이의 모서리 중 하나 상에서 밀폐된 환형 홈에 삽입되는 링 형상의 단편 시트를 포함하되, 본체의 내면 및 버터플라이의 모서리 중 다른 하나는 밸브가 밀폐 위치에 있을 때 실링 지지면을 거쳐 시트에 접촉되고 개방 위치에 있을 때 시트로부터 멀어지는 밸브에 있어서, 시트의 외경 및 내경 사이의 차이는 홈의 깊이보다 크며, 홈이 버터플라이의 모서리에 형성될 때 시트의 내경은 홈의 바닥부의 직경보다 작으며, 홈이 본체의 내면에 형성될 때 시트의 외경은 홈의 바닥부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 밸브이다.

이면을 갖는 홈은 밀폐 홈에 의해 나타내기로 하며 별도의 구성 부품에 의해 양 측면 상에서 또는 일 측면 상에서 개방된 홈을 나타내지 않는다.

이러한 배열 구조로 인해, 홈이 버터플라이의 모서리에 형성될 때 시트의 내 면 또는 홈이 본체의 내면에 형성될 때 시트의 외면은 홈의 바닥에 일정하게 적용됨으로써, 시트의 높이의 백분율로서 표현되는 압축력을 달성하기 쉽게 되어 인가되어야만 하는 압력에 따르는 필요한 실링을 얻을 수 있게 된다. 시트가 홈의 바닥부에 적용되지 않았다는 사실과 그 결과 그 압축력이 적절하게 한정되지 않았다는 사실로부터 누수가 발생함을 이해할 수 있다.

바람직하게는, 시트를 변형시킴으로써 시트를 홈 내에 용이하게 끼울 수 있도록 하기 위해 시트의 내경은 홈의 바닥부의 직경과 2 내지 7 % 정도 차이가 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 시트는 대칭적인 두 개의 측면 슬롯을 가지며, 슬롯의 바닥부는 홈의 각 측벽으로부터 어느 정도 거리를 두고 떨어져 있다. 따라서, 시트는 특히 시트의 나머지 부분의 단면 중 1/2로부터 2/3까지의 단면을 나타내는 감소형 단면 형상을 갖는 목부에 의해 서로 연결되는 두 부분으로 구성된다. 밸브를 밀폐함으로써 시트가 압축될 때, 슬롯에 대해 홈의 바닥부로부터 대향하는 측면 상에 놓인 시트의 부분은 변형을 흡수함으로써 적절한 곳에서 시트의 재료가 슬롯 내로 들어가는 것이 가능하게 되고, 홈의 바닥부에 인접한 다른 부분은 이런 평탄화에 의해 보다 안정적이고 힘을 적게 상태로 유지됨으로써 홈에 기계적 정박 작용을 하게 된다.

바람직하게는, 시트는 서로 대칭적인 두 개의 제1 측방향 립을 가지며, 홈의 바닥부와 립들 사이의 거리는 홈의 바닥부와 슬롯의 바닥부 사이의 거리보다 작다. 각각의 제1 립은 시트가 마찰력 및 가압력에 의해 당겨지는 것을 방지하기 위해 표 면을 거쳐 홈의 측벽과 접촉하게 된다.

바람직하게는, 시트는 서로에 대해 대칭적이고 홈의 바닥부와 제1 립 사이에 배치되고 테이퍼된 자유 모서리를 구비한 두 개의 제2 측방향 립을 가지며, 제2 립은 홈의 바닥부 쪽으로 향하는 방향에 반대 방향으로 뒤집혀져 있다. 이들 제2 립은 기밀 기능을 보장한다. 유체는 이들 제2 립을 아래로 통과할 수 없으며 배제 압력을 형성한다.

본 발명은 또한 서로에 대해 대칭적인 두 개의 제1 측방향 립과 서로에 대해 대칭적인 두 개의 측방향 슬롯을 포함하되 환상형 외(내)면과 원통형 내(외)면을 가지며, 측방향 슬롯의 바닥부와 원통형 면 사이의 거리가 립과 원통형 면 사이의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 환형 시트에 관한 것이다.

시트는 플라스토머 또는 엘라스토머로 제조된다.

바람직하게는, 시트는 제1 립과 원통형 면 사이에서 서로에 대해 대칭적이고 테이퍼된 자유 모서리를 갖는 두 개의 제2 측방향 립을 가지며, 이들 립은 원통형 면 쪽 방향에 대해 대향하는 방향으로 뒤집혀 있다.

도 1에서, 본 발명에 따르는 오프셋 버터플라이 밸브는 배관의 두 플랜지 사이에 끼워진다.

밸브는 주로 본체가 버터플라이의 평면에 대해 평행하게 오프셋된 축(3)을 중심으로 회전하도록 끼워지는 원통형 관상 본체(1) 및 원반형 버터플라이(2)를 포함한다. 밸브의 액츄에이터(4)는 축(3)을 중심으로 버터플라이를 회전시킨다. 축(3)은 배관의 축에 대해서도 중심 이탈되어 있다.

본체(1)와 버터플라이(2) 사이에는 도 2 내지 도 8에 잘 도시된 바와 같은 링 형상의 단일 형상 시트(5)가 안착된다. (액츄에이터에 대향되는) 도 1의 하부에는 종래의 실시예가 도시되어 있지만, (액츄에이터 측인) 상부에는 본 발명에 따르는 실시예가 도시된다.

도 2 및 도 3은 각각 본체와 버터플라이의 모서리 상에 보조 시트-고정 요소를 구비하는 종래의 실시예를 상세히 도시한다.

도 4a 및 도 4b에서, T 형상 단면을 갖는 시트(5)가 본체(1) 내에 T 형상 단면을 갖는 홈(6)에 스냅 결합된다. 시트(5)는 홈(6)의 T 형상의 막대를 한정하는 견부(9)보다 깊은 곳에서 홈의 벽을 지지하는 두 개의 립(7, 8)을 포함한다. 도 4a는 시트의 대칭면(XX')이 버터플라이의 지지면(10)에 대해 경사진 배열 구조를 도시하고 도 4b는 시트의 대칭면(XX')이 실링 지지면(10)에 수직한 최적의 위치를 도시한다.

도 5a 및 도 5b에서도 동일하지만, 이들 도면에서 시트(5)를 수용하기 위한 홈(6)은 버터플라이의 주연 모서리 상에 가공되고 지지면(10)은 본체(1) 상에 마련된다.

도 6은 배관에 압력이 없을 때 버터플라이(2)에서 시트(5)의 위치를 도시하지만, 도 7에서 압력은 하나의 화살표 P1에 의해 도시되어 있고 밸브가 실링 지지면과 접촉하는 시트에 의해 밀폐될 때 시트의 립(7, 8)에 대해 작용하는 압력 인가 자체는 복수의 화살표 P2에 의해 지시된다. 홈의 바닥부(15)를 형성하는 면의 직경은 시트의 내부 원통면(16)의 직경보다 크다. 시트의 외면(17)은 환상형이다. 홈이 본체(1) 내에 제조되는 경우, 원통면(16)은 홈의 바닥부보다 큰 직경을 갖는다. 도 7은 압력으로 인해 립들이 홈(6)의 내벽에 점차 적용됨에 따라 립(7, 8)이 계속 변형됨으로써, 고압솥 효과를 보장하고 시트와 홈 사이의 기밀 기능을 강화하는 것을 도시한다. 도 8은 두 개의 주요 부분을 상세히 도시한 시트의 단면도이다.

즉, 본 도면에는 주요 부분 중 하나로서 홈 내에서 시트의 정적 기밀 기능 뿐만 아니라 동일한 홈 내에서의 적극적 후크-체결을 보장하는 두 개의 립(7, 8)을 갖는 작살 형상의 "정적" 부분(A)이 도시되어 있다. 그 단면에서, 립(7)은 (시트의 대칭면의 경로인) 축(XX')에 수직한 면(11)을 거쳐 목부(14)의 바로 뒤에 이어지고, 로브 뒤에는 축(XX')에 사실상 평행한 절두 원추면(12)이 이어지며, 절두 원추면 뒤에는 축(XX')에 대해 경사지고 절두 원추면(12)으로부터 축으로 접근하는 면(13)이 이어진다. 립(8)도 동일한 구조를 가지며, 다만 절두 원추면을 구비하지 않는다. 리세스(14)의 바닥부는 홈(6)의 측벽으로부터 어느 정도 거리를 두고 떨어져 있다.

또한, 본 도면에는 다른 주요 부분으로서 밸브의 동적 기밀 기능을 보장하기 위해 실링 지지면과 상호 작용하는 원환체 형태의 "동적" 부분(B)이 도시되어 있다.

또한, 본 도면에는 정적 부분(B)이 정적 부분(A)에 대해 [축(XX')을 따라] 독립적으로 방사상 이동할 수 있도록 하기 위한 두 주요 부분 사이의 연결 넥(14)이 도시되어 있다.

상술한 내용으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르는 밸브는 시트가 종래 기술보다 용이하게 끼워질 수 있고 따라서 교체 가능하며 시트의 위치가 최적화됨으로써, 압력이 어느 방향으로 인가되든지 양 방향으로 동일한 성능을 가지면서도 누수가 발생하지 않는 효과를 갖는다.

Claims

관상 본체(1)가 버터플라이의(2) 평면에 대해 평행하게 오프셋된 축(3)을 중심으로 회전하도록 끼워지는 원통형 관상 본체(1) 및 원반형 버터플라이(2)와 본체(1)의 내면 및 버터플라이(2)의 모서리 중 하나 상에서 밀폐된 환형 홈에 삽입되는 링 형상의 단편 시트(5)를 포함하되, 본체의 내면 및 버터플라이의 모서리 중 다른 하나는 밸브가 밀폐 위치에 있을 때 실링 지지면(10)을 거쳐 시트(5)에 접촉되고 개방 위치에 있을 때 시트로부터 멀어지는 밸브에 있어서,

시트(5)의 외경 및 내경 사이의 차이는 홈(6)의 깊이보다 크며, 홈(6)이 버터플라이(2)의 모서리에 형성될 때 시트(5)의 내경은 홈(6)의 바닥부의 직경보다 작으며, 홈(6)이 본체의 내면에 형성될 때 시트(5)의 외경은 홈(6)의 바닥부의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서, 상기 시트의 내경은 홈의 바닥부의 직경과 2 내지 7 % 정도 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서, 상기 시트는 대칭적인 두 개의 측면 슬롯(14)을 가지며, 슬롯의 바닥부는 홈의 각 측벽으로부터 어느 정도 거리를 두고 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 에 있어서, 상기 시트는 서로 대칭적인 두 개의 제1 측방향 립(7)을 가지며, 홈의 바닥부와 립(7)들 사이의 거리는 홈의 바닥부와 슬롯의 바닥부 사이의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브.
제4항에 있어서, 상기 시트는 서로에 대해 대칭적이고 홈의 바닥부와 제1 립 사이에 배치되고 테이퍼된 자유 모서리를 구비한 두 개의 제2 측방향 립(8)을 가지며, 제2 립은 홈의 바닥부 쪽으로 향하는 방향에 반대 방향으로 뒤집혀져 있는 것을 특징으로 하는 밸브.