KR20130111209A - 2 부품 시일을 구비한 밸브 - Google Patents

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Abstract

본체(1)와 셔터(2) 사이에 개재된, 2개의 부품(6)으로 만들어진 시일을 포함하는 밸브가 개시되고, 각각의 부품(6)은 만곡된 부분(12)을 갖고, 2개의 부품(6)은 그들의 만곡된 부분(12)의 볼록 면을 거쳐 접촉하게 되는 방식으로 본체(1) 및 셔터(2) 내부에 고정된다.

Description

2 부품 시일을 구비한 밸브 {Valve With Two Part Seal}
본 발명은 본체와 폐쇄 부재 사이에 개재된 가요성 판금속으로 만들어진 환상 밀봉 가스켓을 포함하는 밸브에 관한 것이다. 본 발명은 특히 그의 평면에 관련하여 버터플라이의 작동 샤프트의 이탈 설정을 갖는 3중 중심 이탈부, 파이핑의 축에 관련된 버터플라이의 작동 샤프트의 중심 이탈부, 및 본체 및/또는 버터플라이의 기계 가공 원추의 기울기를 구비한 버터플라이 밸브에 관한 것이다.
3중 중심 이탈부를 구비한 이러한 밸브는 100 바(bar)까지의 운전 압력에 도달하는 것을 가능케 하고, 밀봉되어야 하는 압력이 폐쇄 부재의 압력 밀봉 방향으로 인가될 때 만족스럽다. 이러한 측면은 대체로 "우선 방향"으로도 지칭된다.
이러한 구성에서 발견되는 누출 값은 일반적으로 버터플라이의 1 밀리미터 직경당 1과 0.1 Ncm3/mn 사이의 범위이다.
이러한 구성에서, 압력이 "비압력 밀봉 방향"으로 지칭되는 반대 방향으로 인가될 때, 밀봉 성능은 대체로 더 낮고, 누출은 일반적으로 압력 밀봉 방향에서 발견되는 것의 2배에 상응한다. 그러므로, 이러한 밸브는 완전히 양방향성은 아니다.
이는 특히 가스켓과 가스켓을 위한 지지부 사이의 정적 밀봉, 및 가스켓과 밀봉 시트(seat) 사이의 동적 밀봉을 동시에 발생시키는 모든 금속 가스켓의 경우에 해당한다. 이는 가스켓이 다음의 특허: FR2674599호, EP0145632호, DE10250774호, FR2698147호, 및 DE2057305호에서와 같이 중실이거나, 특허 FR2773202호 및 US3945398호에서 같이 층상인 경우에 적용된다.
이러한 거동의 차이에 대한 주요한 이유는 정적 밀봉을 얻을 목적의 가스켓의 강력한 클램핑이 동적 밀봉을 위해 시트에 대한 접촉 압력을 발생시키기 위한 가스켓의 자유를 크게 저해하는 것이다.
판금속 밀봉 가스켓이 다음의 특허: GB1536837호, FR2751716호, 및 EP0166641호에서와 같이 사용되는 경우에, 정적 밀봉이 올바르게 발생되고, 가스켓의 가용성이 또한 압력 밀봉 방향으로 동적 밀봉을 올바르게 발생시킨다. 그러나, 이러한 동일한 가요성은 가스켓의 변위 때문에, 압력이 비압력 밀봉 방향으로 인가되는 경우에 밀봉을 크게 저해한다.
종래 기술에서, 동적 밀봉 기능으로부터 정적 밀봉 기능을 분리시키는 가스켓이 발견된다. 이는 다음의 특허 FR2398940호, FR2615580호, 및 FR2497905호에서 특히 명확하게 설명되어 있다. 이러한 기술은 완전한 정적 밀봉을 발생시키는 장점을 갖지만, 하나의 주요 결점을 겪는다: 1 밀리미터의 가스켓 직경의 선형 길이에 대한 0.1 내지 1 Ncm3/mn의 보장된 밀봉이 동적 밀봉 시에 25 바까지만을 적용된다. 또한, 25 바를 초과하는 압력에서 발현되는 힘은 외부 금속판의 풀림 그리고 가스켓의 파괴로 이어지는, 감긴 금속판과 시트 사이의 접촉 응력 및 마찰 계수를 유도한다.
본 발명의 목적은 폐쇄 부재의 1 밀리미터 직경당 0.1 Ncm3/mn보다 더 양호한 밀봉 수준으로 100 바까지의 운전 압력을 밀봉할 수 있는 밸브이고, 상기 밀봉은 압력 밀봉 방향 및 비압력 밀봉 방향에서 동등하다.
이는 본 발명에 따르면, 본체와 폐쇄 부재 사이에 개재된 가요성 판금속으로 만들어진 환상 밀봉 가스켓을 포함하는 밸브에 있어서, 가스켓은 2개의 부품이고; 단일 부품인 각각의 부품은 하나는 본체에 그리고 다른 하나는 폐쇄 부재에, 고정 부분에 의해 고정되고; 각각의 부품은 만곡된 부분을 갖고, 부품들 중 하나의 만곡된 부분은 우측을 향하고, 다른 부품의 만곡된 부분은 좌측을 향하고; 부품들은 그들의 만곡된 부분의 볼록 면을 거쳐 접촉하게 되는 방식으로 본체 내에 그리고 폐쇄 부재 내에 고정되는, 것을 특징으로 하는 밸브에 의해 달성된다.
밀봉 버터플라이 밸브에 대한 다양한 개념이 적용되는 대부분의 경우에, 제안되는 해결책은 압력을 받는 본체 및 버터플라이가 저항성이 되도록 지정되고 변형 불가능한 것으로 가장되는 가정에서 부품들의 거동을 고려한다. 실제로, 상황은 완전히 다르다. 사실은 외부 응력을 받는 임의의 부품이 변형되는 것이다. 부품들이 대형 치수이면 이러한 물리적 현상을 무시하는 것이 가능할 수 있지만, 상기 현상은 밀봉에 관한 한 대처할 수 없는 오작동을 일으킬 수 있다.
이러한 현상은 밀봉되어야 하는 압력이 25 바보다 낮을 때 거의 또는 전혀 영향을 갖지 않지만, 상기 압력이 100 바에 달할 때, 변형이 밀봉 목적에 대해 허용 불가능하거나, 부품의 대형 치수는 제트 내의 유체의 통과 단면을 감소시키는 매우 두꺼운 버터플라이로, 그러므로 이러한 유형의 밸브의 경우에 허용 불가능한 압력의 손실로 이어진다.
1,000 밀리미터의 직경을 구비한 버터플라이의 16 바의 압력 하에서의 변형은 1 밀리미터 미만이므로, 여전히 허용 가능하고; 외부 플랜지 각각의 변형은 수 밀리미터(4.67 mm) 정도의 값에 달한다.
그러므로, 이러한 상황 하에서, 폐쇄 부재, 그의 밀봉 가스켓, 및 시트 사이의 접촉은 더 이상 균일한 방식으로 발생되지 않고, 밸브의 밀봉을 크게 방해하는 것이 더 명확하게 이해될 것이다.
지금까지, 정적 밀봉을 얻을 목적으로 본체 또는 폐쇄 부재 내에 고정되고, 동적 밀봉을 얻을 목적으로 이들 중 다른 하나, 즉 상기 폐쇄 부재 또는 상기 본체와 접촉하여, 그의 연속성의 결과로서 가스켓의 코어 내에서 밀봉을 발생시키는 1-부품 가스켓이 항상 제공되어 왔지만, 본 발명은 동적 밀봉을 얻기 위해 누출 방지가 되어야 하는 상기 2개의 부품들 사이의 갭을 구비하여, 가스켓을 2개의 부품으로 구성함으로써 그리고 실현되어야 하는 정적 밀봉을 2배 증배시킴으로써, 이러한 설계로부터 근본적으로 벗어나고, 본체 및 폐쇄 부재에 가스켓을 고정시키는 것이 필요하지만, 가스켓의 2개의 부품들 사이의 갭의 차단이 동적 밀봉의 기능과 다른 기능을 취하기 위해, 본체 및 폐쇄 부재와 같이, 구속되지 않는 2개의 부품들 사이에서 이루어지는 장점을 갖는다. 따라서, 최고로 가능한 동적 밀봉을 얻기 위해 2개의 부품들을 실현하고 형성하는 것이 가능하다.
만족스러운 결과는 금속판이 1과 4 밀리미터 사이의 두께를 가질 때 얻어졌다.
2개의 부품들을 접촉시키는 만곡된 부분의 세그먼트가 금속판의 두께의 3배 내지 5배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 방식으로 가스켓의 2개의 부품을 형성하는 것이 가능하다. 곡률 반경은 50 내지 60°의 원호에 걸쳐 연장할 수 있고, 만곡된 부분들은 270°의 각도에 걸쳐 연장한다.
밀봉과 관련하여 특히 효과적인 실시예의 하나의 모드에 따르면, 만곡된 부분들을 접촉시키는 세그먼트는 고정 부분으로부터 시작하는 방향으로, 금속판의 두께의 5배 내지 15배를 나타내는 원호에 걸쳐 연장하는 세그먼트가 후행하고 직선 세그먼트에 의해 종결되고, 고정 부분을 향해 진행하는 방향으로, 금속판의 두께의 5배 내지 15배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 인접 세그먼트, 금속판의 두께의 3배 내지 5배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 세그먼트, 및 금속판의 두께의 1배 내지 2배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 세그먼트가 선행한다.
실시예의 바람직한 모드에서, 밸브는 3중 중심 이탈부를 구비한 버터플라이 밸브이고, 본체 및 버터플라이는 각각 가스켓을 고정시키기 위한 부분을 고정시키기 위한 하우징, 및 그들의 만곡된 부분을 종결시키는 직선 섹션의 단부를 위한 멈춤부를 형성한다.
만곡된 부분들은 바람직하게는 완전한 폐쇄가 도달되기 전에 1 내지 5°의 각도가 남아 있을 때 접촉하게 된다. 이러한 1 내지 5°의 잔류 이동은 밸브가 완전히 폐쇄될 때 가스켓의 2개의 부품들의 서로에 대한 예비 가압을 얻는 것을 가능케 한다. 이는 낮은 압력에서 밀봉을 돕는다.
예시로만 주어지는 첨부도면에서,
도 1은 3중 중심 이탈부가 장착되어 있는 버터플라이 밸브에 속하는 파이프 시스템의 축을 통과하는 평면을 따른 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부의 확대도이다.
도 3은 가스켓을 구성하는 부품들 중 하나의 확대도이다.
도 4는 밸브의 장착 및 무압력 폐쇄를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 밸브가 완전히 폐쇄되었을 때의 부품들의 위치를 도시한다.
도 6은 높은 압력이 상류측 상에서 확립되었을 때의 부품들의 위치를 도시한다.
도 7은 변경예의 도 2와 유사한 도면이다.
도 1을 참조하면, 제시된 버터플라이 밸브는 유체가 이송되는 입구 및 출구를 갖는 튜브형 형상의 본체(1)를 포함한다. 상기 본체(1)는 그에 연결된 파이핑과 축(X)을 따라 동축이다.
상기 본체(1) 내에, 2개의 허브(7)를 보유하는 디스크 형태의 폐쇄 부재(2)가 설치되고, 허브 내에, 상부 작동 샤프트(8) 및 하부 피벗 축(8')이 위치된다. 폐쇄 부재(2)는 회전 시에 축(Y)에 대해 샤프트(8)에 의해 조작된다. 축(X)과 축(Y) 사이의 거리가 중심 이탈부(EX)를 형성한다. 다른 한편으로, 샤프트(8) 및 축(8')은 값(D)만큼 밀봉 접촉 평면(P)으로부터 직교 축(Z)을 따라 오프셋된다. 이러한 거리는 "오프셋"으로 지칭된다.
이러한 2개의 값(EX, D)은 마찰과 밀봉 표면의 마모를 최대 한도로 제한하기 위해, 밸브가 개방될 때 밀봉 표면들 사이의 접촉의 신속한 분리를 허용하도록 설정된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 폐쇄 부재(2)는 크라운 형상의 편평한 원형 부분(11) 및 만곡된 부분(12)으로 구성된 프로파일에 따라 형성된 금속판으로 구성된 밀봉 가스켓(6)을 설치하는 것을 가능케 하는 하우징을 구비한다. 클램핑 스크루(13)에 의해 카운터 플랜지(4)와 버터플라이(2) 사이에 클램핑된 편평 부분(11)은 정적 밀봉을 발생시킨다. 본체(1) 상에 위치된 밀봉 가스켓(5)과 만나는 만곡된 부분(12)은 동적 밀봉을 발생시킨다. 폐쇄 부재(2) 내에 제공된 견부(14)가 판금속 가스켓(6)의 변형을 제한하는 것을 가능케 한다.
도 3은 만곡된 부분(12) 내의 가스켓(6)의 단면을 도시한다. 가요성 판금속으로 만들어져서 버터플라이 내에 위치되는 가스켓(6)은 1과 4 밀리미터 사이의 두께(ep)를 갖는 원형 크라운의 형상으로 성형된 금속판으로 구성된다. 단면에서 보이는 이러한 가스켓의 프로파일이 도 3에 도시되어 있다.
이러한 가스켓의 프로파일은 상기 가스켓을 수납하도록 의도된 버터플라이(2)의 하우징의 외경에 대응하는 내경(Φ1)을 특징으로 한다. 이러한 내경으로부터 시작하여, 프로파일은 버터플라이(2)와 카운터 플랜지(4) 사이에서 정적 밀봉을 발생시키기 위해 크라운 형상의 편평 면을 형성하도록 의도된 직선 세그먼트(L1)를 거쳐 버터플라이의 외부를 향해 연장한다. 이러한 세그먼트의 길이는 금속판의 두께(ep)의 5배 내지 10배에 상응한다.
이러한 직선 세그먼트에, 연속되는 원호(α, β, γ, δ, ε)들이 접하여 연결되고, 원호들의 각도의 값과 각각의 반경(R5, R1, R2, R3, R4)이 아래에서 주어진다.
원호(ε)의 단부에서, 직선 섹션(L1)에 대해 직교하며 금속판의 두께(ep)의 2배 내지 5배에 상응하는 직선 섹션(L2)이 접하여 연장한다.
외경(Φ2)은 버터플라이(2) 내에 제공되는 견부(14)에 의해 결정된다.
반경(R5)은 금속판의 두께(ep)의 값의 1배 내지 2배에 상응한다. 상기 반경(R5)은 두께(ep) 및 판금속 재료에 의해 그리고 프로파일을 얻는 방법에 의해 규정되는, 최소 접힘 반경이다.
반경(R1, R3)들은 실질적으로 동일하고, 금속판의 두께(ep)의 3배 내지 5배에 상응한다.
반경(R2, R4)들 또한 실질적으로 동일하고, 금속판의 두께(ep)의 5배 내지 15배에 상응한다.
원호(α)는 대략 90°의 각도를 형성한다.
원호(β, δ, ε)들의 각도 값은 실질적으로 동일하고, 50과 60° 사이의 각도에 상응하고, 원호(γ)의 각도는 2 내지 10°에 상응하여, 원호(α, β, γ, δ, ε)들의 각도의 합이 270°와 동일하여, 직선 세그먼트(L1, L2)들의 완전히 직교하는 위치를 얻는다.
본체 내에 위치되는 가스켓의 그러한 부품은 버터플라이 내에 위치되는 것과 동일한 방식으로 구성된다.
도 4를 참조하면, 밸브의 구성은 제안되는 바와 같이, 밀봉 가스켓(5, 6)들의 제조가 폐쇄 부재(2)가 그의 완전 폐쇄 위치에 도달하기 전에도, 상기 가스켓들이 지점(C1)에서 서로 접촉하도록 만곡된 부분들의 치수를 제공하고, 1과 5° 사이의 각도가 그의 완전 폐쇄가 도달되기 전에 남아있는 것을 규정한다는 것이 발견될 것이다.
1 내지 5°의 이러한 잔류 이동은 폐쇄 위치가 완료되면, 가스켓들의 서로에 대한 예비 가압을 얻는 것을 가능케 한다. 도 5는 폐쇄 부재(2)가 완전 폐쇄 위치에 있을 때의 밸브를 도시한다. 만곡된 부분(12)은 상기 2개의 부품들 사이의 접촉(C5)의 효과 하에서, 각각 화살표 값(F1, F2)만큼 변형되었음이 관찰될 것이다. 이러한 위치에서, 본체(5)에 속하는 밀봉 가스켓은 본체 상의 견부(15)와의 간극(J2)을 갖고, 폐쇄 부재(6)에 속하는 가스켓은 폐쇄 부재(14) 상의 견부(14)와의 간극(J1)을 갖는다.
도 6에 따르면, 이러한 위치에서 폐쇄되는 밸브는 낮은 압력에서 밀봉을 발생시키기에 충분한 2개의 가스켓(5, 6)들 사이의 예비 가압을 갖고; 상기 압력은 3과 10 바 사이에 상응한다. 높은 압력(P1)이 상류측 상에서 확립되면, 가스켓(5, 6)의 가요성은 본체(5)에 속하는 가스켓이 본체(1) 상의 견부(15)와의 접촉(C3)에 도달할 때까지 값(L1)만큼 변형 및 변위를 허용하고, 폐쇄 부재(2)에 속하는 가스켓(6)은 카운터 플랜지(4)와의 간극(J3)을 갖는다. 이러한 위치에서, 접촉 압력은 높은 압력(P1)과 3 내지 10 바에 상응하는 예비 가압의 합과 적어도 동일하다. 이는 압력 밀봉 방향으로의 상기 밸브의 완전한 밀봉을 보장한다.
밸브의 거동은 높은 압력이 비압력 밀봉 방향으로 버터플라이의 하류에서 인가될 때 동일하다.
상기 설명은 성형된 판금속의 밀봉 가스켓의 구성을 제공한다. 밸브의 치수가 직경에 있어서 1 미터를 초과할 때까지 증가할 때, 성형 도구는 과도하게 고가가 되고, 구현되는 스탬핑 자원의 생산 능력은 금지적이 된다. 이러한 결점을 완화하기 위해, 다음의 설명에 따라 중실 가스켓을 실시하는 모드가 제안된다.
도 7에 따르면, 반 원환형 단면의 중실 링(20)이 용접되는 판금속(21)의 디스크로부터 가스켓을 제작하는 것이 가능하다. 버터플라이(2)는 그 다음 압력을 받을 때 디스크(21)의 변형을 제한하는 견부(14)를 제공하기 위해 상이한 방식으로 기계 가공된다.
극저온으로부터 가열 기계 배출물까지의 모든 온도 영역 내에서 이러한 유형의 가스켓을 이용할 수 있도록, 이러한 가스켓은 임의의 유형의 금속 재료들을 조합할 수 있다.
극저온에서 그리고 성형된 판금속으로 만들어진 가스켓의 경우에, -196℃까지 허용 가능한 기계적 특징을 유지하는 재료, 즉 크롬/니켈/코발트 타입의 고도로 합금된 스테인리스강이 선호될 것이다. 그의 고유한 특징은 금속판의 성형으로 인한 중하중 경화와 조합되어, 모든 온도에서 탄성의 만족스러운 특징을 가스켓에 부여한다.
변경예에서의 중실 가스켓의 경우에, 판금속(21)의 디스크는 동일한 크롬/니켈/코발트 합금으로 만들어질 것이고, 반 원환체(20)는 바람직하게는 타입 316 또는 316L의 오스텐사이트 스테인리스강과 같은 더 가단성인 합금으로 만들어질 것이다.

Claims (8)

  1. 본체(1)와 폐쇄 부재(2) 사이에 개재된 가요성 판금속으로 만들어진 환상 밀봉 가스켓을 포함하는 밸브에 있어서,
    - 2개의 부품(5, 6)이고;
    - 단일 부품인 각각의 부품(5 또는 6)은 하나는 본체(1)에 그리고 다른 하나는 폐쇄 부재(2)에, 고정 부분(11)에 의해 고정되고;
    - 각각의 부품(5 또는 6)은 만곡된 부분(12)을 갖고, 부품들 중 하나의 만곡된 부분은 우측을 향하고, 다른 부품의 만곡된 부분은 좌측을 향하고;
    - 2개의 부품(5, 6)은 그들의 만곡된 부분(12)의 볼록 면을 거쳐 접촉하게 되는 방식으로 본체(1) 내에 그리고 폐쇄 부재(2) 내에 고정되는,
    것을 특징으로 하는 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 금속판은 1과 4 mm 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 2개의 부품들을 접촉시키는 만곡된 부분들의 세그먼트는 금속판의 두께의 3배 내지 5배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 곡률 반경은 50 내지 60°의 원호에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 만곡된 부분(12)은 270°의 각도를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 만곡된 부분(12)들을 접촉시키는 세그먼트(δ)는 고정 부분(11)으로부터 시작하는 방향으로, 금속판의 두께의 5배 내지 15배를 나타내는 원호에 걸쳐 연장하는 세그먼트(ε)가 후행하고 직선 세그먼트(40)에 의해 종결되고, 고정 부분을 향해 진행하는 방향으로, 금속판의 두께의 5배 내지 15배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 인접 세그먼트(γ), 금속판의 두께의 3배 내지 5배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 세그먼트(β), 및 금속판의 두께의 1배 내지 2배를 나타내는 곡률 반경을 갖는 세그먼트(α)가 선행하는, 것을 특징으로 하는 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 부재는 3중 중심 이탈부를 구비한 버터플라이 밸브이고, 본체 및 버터플라이는 각각 가스켓을 고정시키기 위한 부분(11)을 고정시키기 위한 하우징, 및 그들의 만곡된 부분을 종결시키는 직선 세그먼트(40)의 단부를 위한 멈춤부(15)를 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 만곡된 부분(12)들은 완전한 폐쇄가 도달되기 전에 1 내지 5°의 각도(a)가 남아 있을 때 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는 밸브.
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