KR20110128847A - 일체형 지지 부재들을 갖는 게이트 밸브 - Google Patents

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KR20110128847A
KR20110128847A KR1020117020893A KR20117020893A KR20110128847A KR 20110128847 A KR20110128847 A KR 20110128847A KR 1020117020893 A KR1020117020893 A KR 1020117020893A KR 20117020893 A KR20117020893 A KR 20117020893A KR 20110128847 A KR20110128847 A KR 20110128847A
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비에트 니구옌
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타이코 밸브즈 앤드 컨트롤즈 엘피
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Abstract

게이트 밸브는 밸브 게이트 구멍에 인접한 게이트 밸브의 주 몸체 구조물에 부착되는 지지 부재들을 갖는다. 이러한 지지 부재들은 게이트 슬리브 방사상 둘레의 밸브 게이트 구멍의 양 측면에 부착된다.

Description

일체형 지지 부재들을 갖는 게이트 밸브{Gate valve with intergrated support members}
본 발명은 탄성체 밀봉부의 열화를 감소시키기 위해 밸브의 주 몸체 구조물 내에서 통로의 주변을 따라 일체형 지지 부재들을 갖는 게이트 밸브들에 대한 것이다.
게이트 밸브들은 관형 도관 또는 파이프들 내측에서 운반되는 다양한 유체들의 유동을 제어하는데 사용된다. 게이트 밸브는 전형적으로 주 몸체 구조물의 대향하는 측면들에 볼트 체결된 한 쌍의 축방향으로-정렬된 도관들을 커플링하고 그 사이에 배치된 통로를 갖는 주 몸체 구조물을 포함한다. 한 쌍의 대향하고 실질적으로 편평한 면들을 갖는 편평하고 유체-불투과성 게이트가 통로를 선택적으로 막아 밸브를 닫도록 주 몸체 구조물에서 슬롯을 통해 통로로 슬라이딩할 수 있다.
유체들의 유동을 제어하는데 사용되는 게이트 밸브들은 밸브로부터 또는 닫힐 때 이에 걸쳐 유체가 누설되는 것을 방지하기 위해 주 몸체 구조물과 게이트 사이에 밀봉부를 포함한다. 슬러리로 불리는, 고체들의 혼합물을 포함하는 유체들에 대해, 게이트와 주 몸체 구조물 간의 적절한 밀봉부는 달성하기 어려울 수 있다. 슬러리들은 발전소 굴뚝 세정기(scrubber)를 위한 바닥 재 제거 시스템, 석탄과 인산염을 포함하는 다양한 타입들의 광업, 목재 펄프 처리 및 제지업과 같은, 많은 가혹한 산업 환경들에서 발생한다. 이러한 슬러리들에서 고체들은 응고되거나 코팅되어 많은 게이트 밸브들의 밀봉부에 손상을 줄 수 있어 유체가 새게 할 수 있다.
Clarkson 등의 미국 특허 제 4,846,442호에 설명된, 하나의 양방향 게이트 밸브는 밸브가 열릴 때 서로 압축에 의해 결합되고 밸브가 닫힐 때 게이트의 대향하는 측면들과 결합하는 한 쌍의 대향하는 고체 탄성 슬리브 유닛들을 포함한다. 각각의 슬리브 유닛에 결합된 보강 링은 슬리브 유닛을 제 위치에 잡아주기 위해 단단한 잠금 링(locking ring)과 결합한다.
이러한 게이트 밸브 밀봉부는 몇가지 단점들을 겪는다. 고체 탄성 슬리브 유닛들은 그 디자인이 짝을 이루는 도관의 플랜지가-상승된 면 표면들로부터 슬리브의 과다압축을 제거하는 방법을 포함하지 않아 밸브가 작동하기 어렵게 하므로 밸브를 닫을 때 변위되기 어려울 수 있다. 또한, 밸브 닫힌 위치에서 게이트에 대한 압력이 하류측 상의 탄성 슬리브 유닛을 변위시킬 수 있고 게이트와 상류측 탄성 슬리브 사이에 누설시킬 수 있다.
이러한 문제점들을 극복하는데 사용되는 하나의 방법이 McCutcheon 등의 미국 특허 제 5,338,006호에서 발견되고, 함께 압입 끼워맞춤(press fit)되는 실질적으로 단단한 환형 허브와 탄성, 환형의, 탄성체 슬리브를 갖는 밀봉 부재를 포함한다. 그러나, 이 디자인은 허브의 성형과 특수한 도구(tooling)를 필요로 한다.
탄성체 슬리브의 열화를 감소시키기 위해 게이트 밸브의 작동을 위한 지지 부재를 제공하는 것이 당업계에 필요하다. 본 발명은 이러한 그리고 다른 요구들을 다룬다.
본 발명은 게이트 밸브를 포함하고 이는 제 1 및 제 2 측면들이 이를 지나는 통로를 형성하는 주 몸체 구조물, 이를 지나는 유체 유동을 막기에 적합한 통로 내에 가로지를 수 있게 배치되고 통로 내에 배치될 때 주변 마진(margin)을 각각 갖는 대향하는 측면들을 갖는 통로, 통로를 선택적으로 막도록 소정의 축을 따라 게이트를 이동시키기 위해 게이트에 커플링되는 이동 수단, 게이트의 제 1 측면 상에서 통로의 주변에서 주 몸체 구조물에 부착되는 제 1 세트의 강성 지지 부재들, 게이트의 제 2 측면의 통로의 주변에서 주 몸체 구조물에 부착되고 주 몸체 구조물로부터 게이트의 횡방향 경로를 향해 연장하는 제 2 세트의 강성 지지 부재들, 연속적인 립 섹션을 각각 갖는 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브를 갖고, 게이트에 가장 가까운 제 1 세트의 강성 지지 부재들의 표면은 주 몸체 구조물의 표면 너머로 연장하고, 게이트에 가장 가까운 제 2 세트의 강성 지지 부재들의 표면이 주 몸체 구조물의 표면 너머로 연장하고, 제 1 및 제 2 슬리브들의 립 섹션들은 통로를 막고 다르게는 서로 결합할 때 게이트의 주변 마진과 결합하여, 강성 지지 부재들은 게이트와 결합할 때 탄성체 슬리브들의 변위를 돕고 탄성체 슬리브들의 과다압축을 방지한다.
도 1은 본 발명의 지지 부재를 사용하는 회전식 게이트 밸브의 단면도.
도 2는 도 1의 축 A-A을 따른 단면도.
도 3은 도 1의 축 B-B를 따른 단면도.
도 4는 도 1의 축 B-B을 따른 상세도 K 단면도의 상세도.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 게이트가 개방 위치인 제 2 표현.
도 6은 도 1의 축 B-B을 따른 주 하우징의 단면도.
도 7은 본 발명의 지지 부재의 측단면도.
도 8은 본 발명의 지지 부재를 사용하는 선형 게이트 밸브의 단면도.
도 9는 도 8의 축 D-D을 따른 단면도.
도 10은 도 8의 축 C-C을 따른 단면도.
도면들을 참조하면, 도 1 내지 도 3은 회전식 게이트 밸브(10)를 보이고, 도 8 내지 도 10은 도 1, 도 3, 도 8 및 도 10에 도시된 축(15)을 따라 유체 또는 슬러리를 운반하기 위한 한 쌍의 축방향으로 정렬된 도관들(도시않음) 사이에 위치한 주 몸체 구조물(12)을 각각 갖는, 선형 게이트 밸브(10)를 도시한다. 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 편평하고 유체-불투과성인 게이트(16)가 주 몸체 구조물(12)을 지나는 슬롯(18) 내에 배치된다.
회전 게이트와 선형 게이트 밸브(10) 모두에서, 게이트(16)는 게이트 밸브(10)의 내부 영역 또는 통로(20)를 선택적으로 막도록 슬롯(18)을 통해 슬라이딩할 수 있다. 통로(20; passage 또는 passageway)는 이를 통해 유체가 흐를 수 있도록 주 몸체 구조물(12) 내에서 연장한다. 게이트(16)로 통로(20)를 막는 것은 밸브(10)를 닫는 기능을 한다. 통로(20)로부터 게이트(16)를 제거하는 것은 게이트 밸브(10)를 여는 기능을 한다. 게이트(16)는 도 2에 도시된 양방향 밸브(20) 내에서 슬롯(18)을 통해 회전하고, 도 8에 도시된 선형 나이프 게이트 밸브 내에서 축(15)에 대해 횡방향, 바람직하게는 직각인 방향들(30)에서 슬라이딩할 수 있다. 예를 들어, 선형 나이프 게이트 밸브 내에서 슬롯(18)을 지나는 게이트(16)의 운동은 주 몸체 구조물(12)의 상부 부분에 고정된, 수동 휠 유닛에 커플링되고, 선택적인 불삼투성 탄성 부트(boot)와 캡(cap) 내에 배치되는 종래의 나사산을 갖는 스템(stem)에 의해 제어될 수 있다. 슬롯(18)을 지나는 게이트(16)의 운동이 예를 들어, 공압, 유압 또는 전자기계적 메커니즘과 같은 다른 종래의 메커니즘에 의해 제어될 수 있음을 이해해야 한다.
일 실시예에서, 주 몸체 구조물(12)은 그 측면들 사이에 배치된 한 쌍의 편평한 스페이서들과 함께 용접 또는 볼트-체결된 한 쌍의 대향하고 실질적으로 동일한 몸체 반쪽들을 포함한다. 제 2 실시예에서, 주 몸체 구조물(12)은 단일(singular 또는 unitary) 구조물을 포함한다. 스페이서들은 밸브의 몸체와 일체일 수 있다. 몸체 반쪽들은 금속, 바람직하게는 강철, 또는 복합재를 포함하는 임의의 다른 적절한 재료로 제조 또는 주조될 수 있다. 스페이서들은 슬러리의 화학적 특성들과 온도에 따라 선택되는, 스테인리스 강 또는 연강과 같은 강성 재료로 형성된다. 스페이서들은 게이트(16)가 이를 통해 게이트 밸브(10)를 선택적으로 열거나 닫도록 움직일 수 있는 슬롯(18)을 형성하도록 몸체 반쪽들을 이격한다.
실질적으로 유사한 밀봉 부재들을 갖는 밀봉 유닛이, 열리거나 닫힐 때 게이트 밸브(10)를 밀봉하게 함께 작동하는 게이트(16)의 대향하는 측면들 상의 주 몸체 부재(12) 내에 위치한다. 밀봉 부재들은 완전히 열릴 때 전체 유동 구멍(bore)을 갖는 밸브(10)를 제공하게 배치되고 사이즈를 갖는다. 2개의 밀봉 부재들은 실질적으로 유사한 구성요소들을 갖는다. 밀봉 부재들은 탄성, 환형의, 탄성체 슬리브(52a, 52b)들을 포함한다. 도 1-도 5 및 도 8-도10에 도시된 탄성체 슬리브(52a, 52b)들은 바람직하게는 윤활성을 개선하기 위해 포함된 왁스 또는 테플론(TeflonTM)과 같은 첨가제와 함께 천연 고무, 클로로부틸, 또는 네오프렌과 같은 성형된 연성 탄성 재료로 만들어진다. 탄성체 슬리브(52a, 52b)들의 경도는 밸브 성능에 영향을 미칠 수 있는 매개변수이다. 불충분한 경도의 슬리브는 작동 압력에서 오정렬되고 밸브 몸체(12)로부터 밀려나가게 할 수 있다. 과다한 경도의 슬리브는 게이트(16)에 대해 밀봉할 수 없어 밀봉이 실패되는 압축 설정을 취하는 실험적으로 결정되었다. 밸브(10)의 양호한 8인치(20cm) 직경 통로(20)에 대해, 약 48 내지 70 경도계(durometer)의 경도를 갖는 탄성체 슬리브가 정확히 설계 압력에서 작동한다. 탄성체 슬리브들의 적절한 경도는 상이한 통로 직경들을 갖는 밸브들에 대해 변할 수 있다. 도 4를 참조하면, 각각의 슬리브(52a, 52b)의 주요 립(96a, 96b)들은 통로(20)를 막을 때마다 게이트(16)의 반대쪽 측면들 상에서 주변 마진에 대해 압축시킨다. 도 5를 참조하면, 게이트(16)의 부재시, 주요 립(96a, 96b)이 통로(20)를 주변으로부터 밀봉하기 위해 서로 결합한다. 바람직하게는, 밸브(10)는 슬리브 수명을 늘리고 작동하기 쉽도록, 탄성체 슬리브(52a, 52b)를 윤활하기 위해 챔버에 그리스가 도입될 수 있도록 그리스 지점(grease point)을 또한 포함한다. 일 실시예에서, 종래의 패킹 재료를 함께 갖는 경질 와이퍼가 몸체 구조물(12)의 상부 부분 내에 위치하고 챔버 내에서 그리스를 밀봉하게 기능한다. 또한, 와이퍼는 와이퍼를 통해 슬라이딩할 때 게이트(16)로부터 처리 매체 재료를 긁어낸다. 와이퍼는 타입 304 또는 316의 스테인리스 강의, 또는 듀퐁(Dupont)으로부터 입수가능한 테플론(즉, 불소화 에틸렌 프로필렌), 미국 뉴저지 Chatham 소재의 Hoeshst Celanese로부터 UHMWTM으로서 입수가능한 폴리에틸렌과 같은, 슬러리의 화학적 특성들과 온도에 따라 다양한 재료들로 형성될 수 있다. 청소된 영역은 밀봉 유닛(50a, 50b)들과 게이트(16) 사이에 우연히 누설될 수 있는 임의의 유체를 모으는 점적 팬(drip pan)에 연결되어 있다. 대안적인 실시예에서, 도 8에 도시된 고체 부재(42)는 통로(20) 내에서 조성(composition)들에 대한 장벽으로서 작용하도록 게이트(16)의 상부 부분에 부착될 수 있다.
게이트(16)는 선단 에지(48)의 양 측면을 따라 7°-12°, 바람직하게는 8°-10°, 편평한(즉, 금속 판에 대해) 테이퍼(46)를 갖는, 금속, 플라스틱, 또는 복합재 재료일 수 있다. 게이트(16)의 선단 에지(48) 상의 테이퍼(46)의 각도는 선단 에지(48)가 탄성체 슬리브(52a, 52b)들을 자르는 것을 방지하기 위해 충분히 크게 선택된다. 각도는 슬리브(52a, 52b)들 사이에서 게이트(16)가 움직이기 쉽고 게이트(16)가 움직이는 중에 누설을 최소화하기 위해 충분히 작다.
도 2-도 5, 도 8-도 10에 도시된 바와 같이, 한 세트의 제 1 및 제 2 강성 지지 부재들 또는 세그먼트(201a, 201b)들이 게이트(16)의 제 1 및 제 2 측면에서 통로(20)의 주변에서 주 몸체 구조물(12)에 부착된다. 일반적으로, 여러 세트의 제 1 및 제 2 지지 부재(201a, 201b)들이 통로(20)의 주변 둘레에 배치된다. 예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이, 대표적인 개수의 세트들의 지지 부재 세그먼트(201a, 201b)들이 후술하는 바와 같이 몸체 구조물(12) 내에서 통로 또는 구멍 둘레에 배치될 수 있다. 통로 구멍 주위의 그 대표적인 위치결정과 사용되는 지지 부재들의 개수는 특정 용도에 의존한다. 바람직하게는 지지 부재 세그먼트들의 개수는 예를 들어, 약 2 내지 약 14, 보다 바람직하게는 약 4 내지 약 12, 가장 바람직하게는 약 6 내지 약 10 세트들의 범위일 수 있다. 이러한 강성의 지지 부재(201a, 201b)들은 주 몸체 구조물(12)로부터 게이트(16)의 횡방향 경로를 향해 연장하고, 여기서 게이트(16)에 가장 가까운 제 1 및 제 2 강성 지지 부재들의 표면은 주 몸체 구조물(12)의 표면 너머로 연장한다. 강성 지지 부재(201a, 201b)들은 주 몸체 구조물(12) 내의 구멍의 내경을 따라 이격되고 일 측면에 압력을 받을 때 하류측 탄성체 슬리브(52a, 52b)를 과다압축시키는 것을 방지한다. 결과적으로, 밀봉 유닛(50a, 50b)들의 상응하는 상류측 하나 둘레에서의 누설이 감소되고 탄성체 슬리브(52a, 52b)의 내구성이 개선된다. 부가적으로, 지지 부재(201a, 201b)들은 게이트가 몸체 구조물(12) 내에 변위될 때 게이트(16)에 충분한 방향 지지력을 제공한다. 예를 들어, 도 8-도 10에 도시되는 선형 게이트 밸브(10)에서, 게이트(16)는 개방 및 닫힌 위치들 사이에서 가로지를 때 몸체(12)와 접촉하게 될 수 있다. 게이트(10)가 금속인 경우에, 이는 금속 대 금속 접촉이 이루어지고 바람직하지 않은 마모를 일으킬 수 있다. 지지 부재(201a, 201b)들의 세트들은 게이트(16)의 정렬을 유지하여 밸브 몸체(12)에 대해 바람직하지 않은 압축을 방지한다.
도 4는 게이트가 탄성체 슬리브(52a, 52b) 사이에서 연장하는 닫힌 위치의 게이트(16)를 예시한다. 게이트(16)가 탄성체 슬리브(52a, 52b)들 사이에서 가로지를 때, 지지 부재(201a, 201b) 중 하나가 그 과다-압축을 방지하기 위해 하류측 탄성체 슬리브(52a 또는 52b)에 대한 지지력을 제공한다. 지지 부재(201a, 201b)들도 게이트가 슬리브를 통과할 때 탄성체 슬리브들이 통로로 굽는 것을 방지한다. 도 5는 게이트(16)가 탄성체 슬리브(52a, 52b)로부터 떨어져 회전되거나 들어올려지는 개방 위치의 밸브(10)를 예시한다. 게이트(16)가 열릴 때, 탄성체 슬리브(52a, 52b)들은 처리 매체가 몸체 구조물(12)에 들어가는 것을 방지하기 위해 밀봉부를 형성한다.
지지 부재(201a, 201b)들은 압력 및 온도에 따른 다양한 재료들로 형성될 수 있고, 플라스틱의 조성들, 예를 들어, 미국 델러웨어주 윌밍턴(Wilmington) 소재의 듀퐁 컴퍼니(DuPont Company)로부터 Delrin®과, 미국 텍사스주 우드랜즈(Woodlands) 소재의 쉐브론 필립스 컴퍼니 엘엘씨(Chevron Philips Company LLC)로부터 RytonTM, 미국 델러웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁 컴퍼니로부터 입수가능한 유리 충전된 TeflonTM(즉, 불소화 에틸렌 프로필렌), 미국 뉴저지 Chathem 소재의 Hoeshst Celanese로부터 UHMWTM로서 입수가능한 프로필렌과 같은, 탄성체 슬리브들보다 큰 온도 공차를 갖는 조성들을 일반적으로 포함한다. 바람직하게는 지지 부재들에는 미국 델러웨어주 윌밍턴 소재의 듀퐁 컴퍼니로부터 Delrin®의 플라스틱 조성이 포함된다.
도 6은 몸체 구조물(12) 내에서 지지 부재들(201a, 201b)을 수용하기 위한 오목부를 예시한다. 지지 부재들(201a, 201b)은 밸브(10)의 통로 또는 포트를 통해 주로 형성되는 주 몸체 구조물(12)의 구멍의 주변의 오목부로 삽입된다. 이는 적절한 몸체 기계가공으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 금속 몸체 반쪽들은 각각의 게이트 지지 부재(201a, 201b)에 대해 암(female) 슬롯(204)과 포켓(203)에 의해 형성된 오목부를 갖게 기계가공된다. 이 포켓(203)과 슬롯(204)은 몸체 구조물(12)의 각각의 반쪽의 게이트 지지면으로 방사방향으로 기계가공된다. 상술한 바와 같이, 게이트(16)가 높은 차압 하에 있고 슬리브(52a, 52b)들이 과다 압축될 때 게이트 지지면 내에서 지지 부재(201a, 201b)들은 축방향에서 게이트(16)를 지지한다. 기계가공 과정은 몸체 구조물(12)의 각각의 반쪽들 내에서 키(key) 또는 립(lip)을 생성한다. 포켓과 슬롯의 이러한 조합은 납작한 "L" 형상으로 간주될 수 있고 지지 부재(201a, 201b)들에 대한 축방향 잠금 메커니즘이다. 지지 부재(201; 201a, 201b)의 예시적인 구성이 도 7에 도시되어 있다. 알 수 있듯이, 지지 부재(201)가 "L" 형상 부분(207)을 갖는 일반적으로 직사각형인 형상을 갖는다. 이 구성은 몸체 구조물(12) 내에 각각의 지지 부재를 유지하도록 적어도 부분적으로 포켓(203)과 슬롯(204) 내에 배치된다. 특히, 하부 부분(207)이 슬롯(204)에 배치되고 정면 부분(207a)이 부분적으로 통로로 연장한다. 지지 부재(201)의 대부분의 질량은 지지 부재가 슬리브(52a, 52b)들 상의 게이트(16)로부터 압축력을 견딜 수 있도록 포켓(203)과 슬롯(204)에 의해 형성된 오목부 내에 배치될 수 있다. 물론, 게이트 작동 중에 관련한 작용력들을 견디면서 적어도 부분적으로 오목부 내에 유지되는 다른 오목부 및 지지 부재 구성들이 사용될 수 있다.
지지 부재(201a, 201b)들이 몸체 반쪽 내에서 축방향으로 지지부를 잠그도록 짝을 이루는 수(male) 키 또는 립을 갖게 기계가공되고, 예를 들어, 납작한 "L" 형상을 갖게 고려될 수 있다. 이 키의 치수들은 금속 몸체 반쪽 내의 암(female) 슬롯의 것과 일치한다. 그 다음에, 지지 부재(201a, 201b)들이 기계가공된 금속 몸체에 설치될 수 있다. 이 때, 지지 부재(201a, 201b)들이 암 하우징 슬롯들에 삽입되고 눌린다. 어떠한 접착제 또는 체결부재도 일반적으로 이 때 지지 부재(201a, 201b)들을 밸브 몸체 내에 유지하기 위해 사용되지 않는다. 대안적인 일 실시예에서, 접착제 또는 체결부재가 사용될 수 있다. 일단 설치되면, 지지 부재(201a, 201b)는 금속 하우징의 키(key)를 갖는 슬롯들로 인해 주 몸체 구조물(12)에서 축방향으로 움직이는 것이 방지된다. 그 다음에 지지 부재(201a, 201b)는 반경방향에서 유지된다. 일단 2개의 밸브 슬리브(52a, 52b)들이 주 몸체 구조물(12)에 설치되면, 게이트 지지 부재(201a, 201b)들이 반경방향에서 유지된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 슬리브(52a, 52b)들의 외측 직경의 물리적 접촉부(208)가 각각의 지지 부재(201a, 201b)의 내측 반경을 주 몸체 구조물(12)에 배치되게 잠근다.
이러한 게이트 지지 부재(201a, 201b)들의 세그먼트를 갖는 디자인이 2가지 중요한 특징을 제공한다. 첫째로, 세그먼트를 갖는 디자인은 지지 부재(201a, 201b)들이 방사방향에서 주 몸체 구조물(12)에 설치될 수 있게 한다. 둘째로, 세그먼트를 갖는 디자인은 슬러리가 세그먼트를 갖지 않는 표면에 의해 생성되는 융기부를 형성되지 않게 한다. 이는 밸브(10)가 작동할 때 밸브 공동들 내에서 및 게이트 면 상에서 슬러리의 형성을 최소화한다.
지지 부재(201a, 201b)들의 보다 낮은 마찰계수가 항력과 상응하는 밸브 추력과 토크 요구값들을 감소시킨다. 밸브 게이트(16)는 밸브(10)가 가압될 때 주 몸체 구조물(12)에 대한 것보다 지지 부재(201a, 201b)에 대해 더 쉽게 슬라이딩한다. 이는 밸브 액츄에이터의 요구조건들을 감소시키고, 액츄에이터가 축소될 수 있다. 금속 몸체 반쪽과 게이트(16) 사이의 접촉의 감소는 몸체와 게이트(16) 상의 마모를 감소시킨다.
도 8은 탄성체 슬리브(52a, 52b)들이 몸체 구조물(12)의 각각의 반쪽들에 배치된 선형 게이트 밸브(10)의 단면도이다. 지지 부재(201a, 201b)들은 양쪽 방향에서 게이트(16)에 대한 지지를 제공하고 나이프 게이트 밸브(10)가 양방향이게 하도록 게이트(16)의 양측면에 설치된다. 또한, 지지 부재(201a, 201b)는 그 마모 특성들과 밀봉 성능을 개선하도록 슬리브(52a, 52b)들에서의 압축을 감소시킨다. 이는 슬리브(52a, 52b)들 상의 압축량이 제어되므로 슬리브(52a, 52b)들이 밀봉시 더 잘 작동하게 한다. 도 9는 지지 부재 세그먼트(201a)의 위치를 예시하는 선(D-D)을 따라 취한 도 8에 도시한 게이트 밸브(10)의 단면도이다. 알 수 있듯이, 지지 세그먼트(201a)는 탄성체 슬리브(52a)와 연속적인 밸브(10)의 유체 통로 주위에 방사방향으로 배치된다. 지지 부재(201a)의 개수와 배치는 탄성체 슬리브(52a)의 지지에 대한 필요성과 특정 용도에 의존한다. 도 10은 몸체 구조물(12)의 각각의 오목부들 내의 지지 부재(201a, 201b)의 배치를 예시하는 선(C-C)을 따라 취한 도 8에 도시된 게이트 밸브(10)의 단면도이다. 지지 부재(201a, 201b)는 탄성체 슬리브(52a, 52b) 너머로 연장하는 게이트(16)의 에지들과 결합한다. 각각의 슬리브(52a, 52b)들은 슬리브들에 부가된 구조적 지지력을 제공하도록 지지부(53a, 53b)들을 포함할 수 있다.
예시 1
회전식 게이트 밸브는 8인치 구멍을 갖는다. 게이트의 일 측면상에 8개의 지지 부재들이 일 측면의 표면적에서 0.62 제곱 인치(3.99cm2)의 표면적을 갖는 UHMWTM으로 만들어져, 게이트에 인접한 약 5 제곱 인치(32.258cm2)의 총 표면적이 된다.
예시 2
8인치 구멍을 갖는 회전식 게이트 밸브가 구성되었다. 게이트의 일 측면 상의 8개의 지지 부재들이 일 측면 상의 표면적의 0.62 제곱 인치의 표면적을 갖는 PTFE로 만들어져, 게이트 근처에서 약 5 제곱 인치의 총 표면적이 된다.
예시 3
14인치 버전의 Clarkson 선형으로-작동되는 나이프 게이트 밸브가 본 발명에 따라 구성되었다. 지지 부재들은 UHMWTM으로 만들어졌다. 밸브는 게이트의 각 측면 상에서 일정 품질의 4개의 게이트 지지부들을 갖게 구성된다. 각각의 지지 부재는 약 10 제곱 인치(64.516cm2)의 (게이트에 인접한) 표면적을 갖고, 게이트에 인접한 측면당 총 약 36 제곱 인치(232.2576cm2)를 갖는다.
분석은 이 조성들의 항복 강도가 PTFE보다 작은 UHMWTM 변형이 이루어졌음을 보였다. RytonTM은 가장 적게 변형되었다. 이와 같이, PTFE의 더 큰 표면적이 다른 두 조성들보다 필요로 하고, 더 많은 PTFE 표면적이 RytonTM에 대해서보다 요구되었다.
본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자에게는 그 근본 원리들로부터 벗어나지 않고 본 발명의 양호한 실시예의 상술한 세부사항에 많은 변경들이 만들어질 수 있음이 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 의해서만 결정된다.

Claims (18)

  1. 관통하여 지나는 통로를 제 1 및 제 2 측면들이 형성하는 주 몸체 구조물;
    상기 통로 내에 가로지를 수 있게 배치되고, 관통하여 지나는 매체 유동을 막기에 적합한 게이트 - 상기 통로 내에 배치될 때 상기 게이트는 대향하는 측면들을 형성하고 상기 대향하는 측면들의 각각은 주변 마진을 갖음 - ;
    상기 제 1 및 제 2 측면들에 의해 형성되는 통로 내에 배치되는 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들 - 각각의 탄성체 슬리브는 연속적인 립 섹션을 구비하고, 그리고 통로를 막는 경우에는 상기 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들의 립 섹션들이 상기 게이트의 주변 마진들과 결합하며, 그렇지 않은 경우에는 서로 결합함 - ;
    상기 게이트의 제 1 측면 상의 상기 통로 주변에서 상기 주 몸체 구조물에 부착되고, 상기 통로로부터 벗어나 상기 제 1 탄성체 슬리브의 방사방향 둘레에 배치되며, 상기 주 몸체 구조물로부터 상기 게이트의 횡방향 경로를 향해 연장하는 제 1 복수의 강성 지지 세그먼트들; 그리고
    상기 게이트의 제 2 측면 상의 상기 통로 주변에서 상기 주 몸체 구조물에 부착되고, 상기 통로로부터 벗어나 상기 제 2 탄성체 슬리브의 방사방향 둘레에 배치되며, 상기 주 몸체 구조물로부터 상기 게이트의 횡방향 경로를 향해 연장하는 제 2 복수의 강성 지지 세그먼트들;
    을 포함하고,
    상기 게이트에 가장 가까운 제 2 강성 지지 부재의 표면은 상기 주 몸체 구조물의 표면 너머로 연장하는,
    게이트 밸브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트에 가장 가까운 상기 제 1 복수의 강성 지지 세그먼트들의 각각의 표면은 상기 주 몸체 구조물의 표면 너머로 연장하는,
    게이트 밸브.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 게이트에 가장 가까운 상기 제 2 복수의 강성 지지 세그먼트들의 각각의 표면은 상기 주 몸체 구조물의 표면 너머로 연장하는,
    게이트 밸브.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제 2 복수의 강성 지지 세그먼트들은 상기 제 1 복수의 강성 지지 세그먼트들에 거울상(mirrored)인,
    게이트 밸브.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제 1 복수의 강성 지지 세그먼트들이 상기 게이트를 지지하기에 충분하게 상기 제 1 탄성체 슬리브 둘레에서 불연속적으로 배치되는,
    게이트 밸브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제 2 복수의 강성 지지 세그먼트들이 상기 게이트를 지지하기에 충분하게 상기 제 2 탄성체 슬리브 둘레에서 불연속적으로 배치되는,
    게이트 밸브.
  7. 관통하여 지나는 통로를 제 1 및 제 2 측면들이 형성하는 주 몸체 구조물;
    관통하여 지나는 매체 흐름을 막기에 적합하게 상기 통로 내에 가로지를 수 있게 배치된 게이트로서, 상기 통로 내에 배치될 때 제 1 및 제 2 주변 마진을 형성하는 게이트;
    상기 제 1 및 제 2 측면들에 의해 형성되는 통로 내에 배치되는 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들 - 각각의 탄성체 슬리브는 연속적인 립 섹션을 구비하고, 그리고 상기 통로를 막는 경우에는 상기 제 1 및 제 2 슬리브들의 립 섹션들이 상기 게이트의 제 1 및 제 2 주변 마진과 결합하며, 그렇지 않은 경우에는 서로 결합함 - ;
    상기 주 몸체 구조물의 상기 제 1 측면 내에 배치되고, 상기 제 1 탄성체 슬리브 둘레에서 방사방향으로 연장하는 제 1 오목부;
    상기 주 몸체 구조물의 상기 제 2 측면 내에 배치되고, 상기 제 2 탄성체 슬리브 둘레에서 방사방향으로 연장하는 제 2 오목부;
    상기 제 1 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제 1 강성 지지부; 그리고
    상기 제 2 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는 제 2 강성 지지부;
    를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 강성 지지부들은 상기 게이트가 상기 제 1 및 제 2 슬리브들과 결합할 때 상기 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들의 압축력을 감소시키게 구성되는,
    게이트 밸브.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제 1 오목부는 상기 제 1 강성 지지부를 수용하게 구성된 슬롯과 포켓에 의해 형성되는,
    게이트 밸브.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부는 상기 제 2 강성 지지부를 수용하게 구성된 슬롯과 포켓에 의해 형성되는,
    게이트 밸브.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제 1 오목부 내에서 상기 통로 둘레에 불연속적으로 배치되는 복수의 제 1 강성 지지부들을 더 포함하는,
    게이트 밸브.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부 내에서 상기 통로 둘레에 불연속적으로 배치되는 복수의 제 2 강성 지지부들을 더 포함하는,
    게이트 밸브.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제 1 오목부는 상기 제 1 강성 지지부를 수용하게 구성되는 내부 주변(perimeter)을 형성하는,
    게이트 밸브.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부는 상기 제 2 강성 지지부를 수용하게 구성되는 내부 주변을 형성하는,
    게이트 밸브.
  14. 관통하여 지나는 통로를 제 1 및 제 2 측면들이 형성하는 주 몸체 구조물;
    관통하여 지나는 유체 유동을 막기에 적합하게 상기 통로 내에 가로지를 수 있게 배치되고, 상기 통로 내에 배치될 때 제 1 및 제 2 주변 마진을 형성하는 게이트;
    상기 제 1 및 제 2 측면들에 의해 형성되는 통로 내에 배치되는 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들 - 각각의 탄성체 슬리브는 연속적인 립 섹션을 구비하고, 그리고 통로를 막는 경우에는 상기 제 1 및 제 2 탄성체 슬리브들의 립 섹션들이 상기 게이트의 주변 마진들과 결합하며, 그렇지 않은 경우에는 서로 결합함 - ;
    상기 주 몸체 구조물의 상기 제 1 측면 내에 배치되고, 상기 제 1 탄성체 슬리브 둘레에서 방사방향으로 연장하는 제 1 오목부;
    상기 주 몸체 구조물의 상기 제 2 측면 내에 배치되고, 상기 제 2 탄성체 슬리브 둘레에서 방사방향으로 연장하는 제 2 오목부;
    상기 제 1 오목부 내에 각각이 적어도 부분적으로 배치되는 복수의 제 1 강성 지지부들; 그리고
    상기 제 2 오목부 내에 적어도 부분적으로 배치되는 복수의 제 2 강성 지지부들;
    을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 강성 지지부들은 상기 게이트가 상기 주 몸체 구조물에 접촉하는 것을 방지하게 구성되는,
    게이트 밸브.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제 1 오목부는 상기 제 1 강성 지지부를 수용하게 구성되는 슬롯 및 포켓에 의해 형성되는,
    게이트 밸브.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제 2 오목부는 상기 제 2 강성 지지부를 수용하게 구성되는 슬롯과 포켓에 의해 형성되는,
    게이트 밸브.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 강성 지지부들은 상기 제 1 오목부 내에서 상기 통로 둘레에 불연속적으로 배치되는,
    게이트 밸브.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 강성 지지부들은 상기 제 2 오목부 내에서 상기 통로 둘레에 불연속적으로 배치되는,
    게이트 밸브.
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