KR20130121988A - 밸브 조립체 - Google Patents
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Abstract
밸브 조립체가 제공된다. 밸브 조립체는, 밸브 본체(1); 상기 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16)에 배치된 밸브 시트(11, 12); 및 상기 밸브 시트(11, 12)에 대해 이동가능할 수 있는 밸브 플러그(2)를 포함한다. 상기 밸브 시트(11, 12)는 길이방향으로 배치되는 제 1 밸브 시트(11) 및 제 2 밸브 시트(12)를 포함하며, 상기 밸브 플러그(2)는 제 1 접촉부(21) 및 제 2 접촉부(22)를 포함하고, 제 1 접촉부(21)는 제 1 밸브 시트(11)와 접촉하여 밀봉을 형성할 수 있고, 상기 제 2 접촉부(22)는 제 2 밸브 시트(12)에 의해 압출된 이후에 변형가능한 환형 돌기(20)를 포함하고, 상기 제 2 접촉부(22)는 변형 돌기(20')를 통해 제 2 밸브 시트(12)와 접촉함으로써 밀봉을 형성할 수 있고, 밸브 본체(1)는, 밸브 플러그(2)의 회전을 차단할 수 있는 차단부(19)를 갖는다. 밸브 플러그(2) 상에 배치된 환형 돌기(20)에 의해, 돌기(20)는 압출 방식으로 변형될 수 있어, 밸브 플러그(2) 및 밸브 시트(11, 12)의 밀봉 효과를 성취하며, 이는 밸브 플러그(2) 및 밸브 시트(11, 12) 상에서의 정교한 기계가공을 생략한다.
Description
본 발명은 밸브 조립체, 보다 구체적으로는, 이중 시트(double-seat) 밸브에 관한 것이다.
이중 시트 밸브의 설계가 널리 적용되며, 이중 시트 밸브가 밸브 플러그에 보다 양호하게 인가된 힘을 밸런싱하고 보상할 수 있다. 이중 시트 밸브의 사용은, 많은 이점들을 가지며, 특히, 액츄에이터가 보다 적은 힘만을 인가함으로써 밸브 시트를 폐쇄시키도록 밸브 플러그를 구동시킬 수 있다. 그러나, 밸브 시트와 밸브 플러그 사이의 갭을 제어하는 것이 어려우며, 이러한 어려움은 특히, 밸브 시트 및 밸브 플러그가 금속 대 금속 밀봉을 채택할 때 보다 명확해지는데, 이는 이중 시트 밸브의 침윤(seepage)이 단일 시트 밸브의 침윤보다 더 많은 이유이다.
종래 기술에서, 보편적으로, 침윤을 감소시키기 위해서 밸브 플러그 및 밸브 시트 상에서 마무리 기계가공을 실행한다. 한편으로는, 밸브 플러그는 밸브 시트의 표면 설계에 따라 기계가공되어서, 밸브 시트의 표면과 접촉하는 경우 만족스러운 밀봉 효과를 성취한다. 다른 한편으로, 밸브 시트의 표면이 밸브 플러그의 표면에 끼움장착될 수 있도록, 밸브 시트의 표면 상에서 연삭(grinding)과 같은 기계가공만을 실행할 필요가 있다. 이는 이 방법의 기술적 프로세스가 복잡하며, 비용이 높다는 것을 알 수 있다.
본 발명은, 단순한 방식으로 보다 높은 밀봉 효과를 성취할 수 있는 밸브 조립체에 관한 것이다.
본 발명의 목적을 성취하기 위해서, 밸브 조립체가 제공되는데, 이 밸브 조립체는, 밸브 본체; 밸브 본체의 내부 챔버에 배치된 밸브 시트; 및 밸브 시트에 대해 이동가능할 수 있는 밸브 플러그를 포함하며, 상기 밸브 시트는 길이방향으로 배치되는 제 1 밸브 시트 및 제 2 밸브 시트를 포함하며, 상기 밸브 플러그는 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부를 포함하고, 제 1 접촉부는 제 1 밸브 시트와 접촉하여 밀봉을 형성할 수 있고, 제 2 접촉부는 환형 돌기를 포함하고, 환형 돌기는 제 2 밸브 시트에 의해 압출된 이후에 변형가능하며, 제 2 접촉부는 변형 돌기를 통해 제 2 밸브 시트와 접촉함으로써 밀봉을 형성할 수 있고, 밸브 플러그의 회전을 차단할 수 있는 차단부는 밸브 본체의 내부 챔버에 배치된다.
밸브 플러그 및 밸브 시트의 밀봉 효과를 형성하기 위해서, 단지 환형 돌기만이 밸브 플러그 상에 배치되고, 돌기가 압출 방식으로 변형될 수 있기 때문에, 밸브 플러그가 밸브 시트에 끼움장착되는 접촉 형상을 가지도록 밸브 플러그 상에서 정교한 기계가공을 실행하는 것은 불필요하다. 한편, 밸브 시트 상의 연삭과 같은 작동들을 실행하는 것이 또한 불필요하며, 밸브 플러그와 밸브 본체 사이의 양호한 밀봉 효과가 단지 밸브 플러그만을 압출시킴으로써 성취될 수 있으며, 이는 누출 유동이 폐쇄 상태에서 요구되는 범위 내로 제어되는 것을 보장하며, 이에 의해 기계 가공의 비용이 절약된다. 추가로, 차단부는, 밸브 본체에서 밸브 플러그의 회전을 방지할 수 있고, 이에 의해 보다 양호한 밀봉 효과를 실현한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 돌기의 재료 경도는 밸브 시트의 재료 경도 미만이어서, 돌기가 압출시 변형가능한 것을 보장한다.
특히, 돌기는 청동으로 만들어지며, 밸브 시트는 주철로 만들어진다. 이렇게 함으로써, 밸브 플러그 상의 돌기의 재료 경도는 밸브 시트의 경도 보다 낮고, 이에 의해, 밸브 플러그가 압출력을 받게 되는 경우 돌기가 변형된다.
본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 제 1 밸브 시트는 제 1 경사면을 포함하고, 상기 밸브 플러그의 제 1 접촉부는 제 1 경사면에 실질적으로 평행한 제 1 접촉면을 포함하고, 제 1 경사면은 제 1 접촉면과 접촉하는 경우 밀봉을 형성할 수 있어, 표면 대 표면 하드 컨택트를 통해 밀봉 효과를 성취한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 제 2 밸브 시트는 제 2 경사면을 포함하고, 상기 밸브 플러그의 돌기는 제 2 경사면에 의해 압출된 이후에 변형가능하다. 돌기가 제 2 경사면에 의해 압출된 이후에 변형가능하기 때문에, 또한 돌기가 제 2 경사면에 대응하는 접촉면을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 돌기는 제 2 접촉면 상에 위치되고, 상기 제 2 접촉면은 제 1 경사면에 실질적으로 평행하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 돌기는 직각 보스(right-angle boss)이다. 직각의 존재로 인해 압출시 보스가 변형되는 것이 더 용이하다.
돌기가 직각 보스인 일 실시예에 따라, 돌기는 제 2 밸브 시트에 의해 압출된 이후에 접촉면을 형성할 수 있으며, 상기 접촉면은 제 2 경사면과 실질적으로 평행하다. 이렇게 함으로써, 형성된 접촉면은 제 2 경사면과 밀봉을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 돌기는 다음과 같이 특정하게 구조화되며; 돌기가 외력 인가 없이 제 2 경사면과 접촉할 때, 제 1 경사면과 제 1 접촉면 사이에 갭이 존재한다. 외력이 인가되는 경우, 돌기는 외력에 기인하여 변형되고, 제 2 경사면과 밀봉 접촉을 성취할 수 있으며, 제 1 경사면과 제 1 접촉면 사이의 갭은, 제 1 경사면이 보다 양호한 밀봉 효과를 실현하도록 제 1 접촉면과 접촉하는 정도로 좁아진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 접촉면과 제 2 접촉면 사이의 끼움장착면, 및 밸브 플러그에 근접한 제 2 밸브 시트의 하나의 표면은 틈새 끼워맞춤(clearance fit)이어서, 밸브 시트에 대한 밸브 플러그의 상하 이동을 보다 편리하게 실현한다.
본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 밸브 플러그는 반대로 배치된 적어도 한 쌍의 돌출 러그들을 포함하고, 슬롯은 적어도 한 쌍의 돌출 러그들 사이에 형성되고, 밸브 본체는 슬롯의 위치에서 끼움조립되는 범프를 포함하고, 상기 차단부는 슬롯 내로 적어도 부분적으로 연장할 수 있어서, 밸브 본체에서 밸브 플러그의 회전을 방지하고, 이에 의해 보다 양호한 밀봉 효과를 실현한다.
이하 첨부 도면들은, 단지 본 발명을 개략적으로 예시 및 설명하는 것에 관한 것이지 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 본체의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 제 1 밸브 시트의 일 실시예의 부분 확대도이다.
도 2b는 도 2a의 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 제 2 밸브 시트의 일 실시예의 부분 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플러그의 평면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 밸브 플러그의 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4b의 Q 부분의 부분 확대도이다.
도 6은 도 4b의 P 부분의 부분 확대도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 단면도이다.
도 8a는 도 7b의 X 부분의 부분 확대도이다.
도 8b는 도 8a의 X1 부분의 부분 확대도이다.
도 9a는 도 7b의 Y 부분의 부분 확대도이다.
도 9b는 도 9a의 Y1 부분의 부분 확대도이다.
도 10a는 도 7a의 Z 부분의 부분 확대도이다.
도 10b는 도 7a의 밸브 조립체의 F-F를 따라 취한 단면도이며, 밸브 본체에서 밸브 플러그의 회전을 방지할 수 있는 차단부를 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 절반 개방 상태(half-open state)의 개략도이다.
도 12a는 도 11의 S 부분의 부분 확대도이다.
도 12b는 도 11의 T 부분의 부분 확대도이다.
도 13은 조립시 밸브 플러그에 인가된 외력(external force) 및 밸브 본체의 틈새(aperture)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2a는 도 1의 제 1 밸브 시트의 일 실시예의 부분 확대도이다.
도 2b는 도 2a의 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 제 2 밸브 시트의 일 실시예의 부분 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플러그의 평면도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 밸브 플러그의 C-C를 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 4b의 Q 부분의 부분 확대도이다.
도 6은 도 4b의 P 부분의 부분 확대도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 단면도이다.
도 8a는 도 7b의 X 부분의 부분 확대도이다.
도 8b는 도 8a의 X1 부분의 부분 확대도이다.
도 9a는 도 7b의 Y 부분의 부분 확대도이다.
도 9b는 도 9a의 Y1 부분의 부분 확대도이다.
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도 10b는 도 7a의 밸브 조립체의 F-F를 따라 취한 단면도이며, 밸브 본체에서 밸브 플러그의 회전을 방지할 수 있는 차단부를 예시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 조립체의 절반 개방 상태(half-open state)의 개략도이다.
도 12a는 도 11의 S 부분의 부분 확대도이다.
도 12b는 도 11의 T 부분의 부분 확대도이다.
도 13은 조립시 밸브 플러그에 인가된 외력(external force) 및 밸브 본체의 틈새(aperture)의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 기술적 해법들, 목적들 및 효과들을 보다 이해하기 쉽게 만들기 위해서, 본 발명의 특정 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 하기에 설명된다.
본 발명은 밸브 조립체를 제공한다. "푸시-투-오픈(push-to-open)" 형식의 이중 시트 밸브가 본원의 특정 실시예들을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 밸브 조립체는 다른 유형들 및 구조들을 갖는 밸브들, 예컨대, "푸시-투-클로즈(push-to-close)" 형식의 이중 시트 밸브가 또한 적용가능하다. 본 발명은 특별한 유형의 밸브로 제한되는 것이 아니며, 밸브의 구조는 또한 상이한 많은 형식들의 매체로 적용가능하다.
본 발명에 따른 밸브 조립체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 본체, 밸브 본체의 내부 챔버에 배치된 밸브 시트, 및 밸브 시트에 대해 이동가능한 밸브 플러그를 포함하며, 밸브 시트에 대한 밸브 플러그의 상하 이동은 밸브의 상이한 개방 위치들(완전 개방, 부분 개방 또는 절반 개방, 폐쇄)을 규정할 수 있다.
이러한 이중 시트 밸브에서, 제 1 밸브 시트 및 제 2 밸브 시트는 길이 방향으로 배치되며, 밸브 플러그는 제 1 접촉부 및 제 2 접촉부를 포함하며, 제 1 접촉부는 밀봉을 형성하도록 제 1 밸브 시트와 접촉가능하며, 제 2 접촉부는 환형 돌기(annular protrusion)를 포함하고, 이 돌기는 제 2 밸브 시트에 압출된 후에 변형 가능하고, 제 2 접촉부는 변형된 돌기를 통해 제 2 밸브 시트와 접촉함으로써 밀봉을 형성할 수 있다.
제 1 접촉부가 제 1 밸브 시트와 접촉하여 밀봉을 형성하고, 제 2 접촉부가 변형 돌기를 통해 제 2 밸브 시트를 접촉함으로써 밀봉을 형성하는 경우, 밸브의 폐쇄 위치가 규정된다.
밸브 플러그가 밸브 시트에 대해 이동하는 경우, 제 1 접촉부 및 제 1 밸브 시트는 접촉 해제되고(out of contact), 또한, 제 2 접촉부의 변형 돌기가 제 2 밸브 시트와의 접촉 해제되며, 밸브의 부분 개방으로부터 완전 개방으로의 상이한 상태들이 규정된다.
게다가, 블록킹 부분은 밸브 본체에서 밸브 플러그의 회전을 방지할 수 있으며, 이에 의해 양호한 밀봉 효과를 실현한다.
도 1에 도시된 밸브 본체(1)를 참조하면, 밸브 본체(1)는 내부 챔버(16)를 포함하고, 밸브 스템(stem)(도시 생략)을 배치시킬 수 있는 상부 개구(14)를 포함하고, 밸브 플러그(도시 생략)가 밸브 본체(1)의 하부 개구(18)를 통해 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16)로 진입하여 밸브 본체(1)의 범프(19)를 통해 밸브 플러그를 움직이지 못하게(jam)할 수 있어, 밸브 본체의 내부 챔버(16)의 밸브 플러그의 회전을 방지한다.
도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 밸브 본체(1)는 길이 방향으로 배치된 제 1 밸브 시트(11) 및 제 2 밸브 시트(12)를 포함한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 부분 확대도에서, 제 1 밸브 시트(11)는 제 1 경사면(111) 및 규정면(17)을 포함하고, 여기서, 제 1 경사면(111)은 밸브 플러그(도시 생략)와 접촉하여 밀봉을 형성할 수 있고, 규정면(17)은 대향의 규정면(도시 생략)과 함께 개구를 규정할 수 있으며, 개구 및 밸브 플러그(도시 생략)는 함께 매체의 상이한 유동들을 규정할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 제 2 밸브 시트(12)의 부분 확대도에서, 제 2 밸브 시트(12)는 제 2 경사면(122) 및 수용면(123)을 포함하고, 여기서 제 2 경사면(122)은 밸브 플러그(도시 생략)와 접촉하여 밀봉을 형성할 수 있고, 수용 면(123)은 대향 면(도시 생략)과 함께 개구를 규정하여 밸브 플러그를 수용할 수 있으며, 밸브 플러그 및 수용 면(123)은 틈새 끼워맞춤(clearance fit)의 방식으로 밸브 본체(1)에 위치된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 밸브 플러그(2)에서, 밸브 플러그(2)는 그의 저부의 일측에 반대로 배치된 2 개의 돌출 러그(29)들을 포함하며, 여기서, 돌출 러그(29)들은 축선에 수직한 방향을 따라 외측방으로 돌출하며, 축선에 평행한 방향을 따라 연장한다. 슬롯(290)이 2 개의 돌출 러그(29)들 사이에 형성되고, 2 개의 개구(28)들은 밸브 플러그(2)의 상부 상에서 개방되고, 밸브 플러그(2)가 밸브 본체(도시 생략)에 배치될 때 개구(28)들로부터 밸브 플러그(2) 내로 매체가 유입될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같은 밸브 플러그(2)의 부분 확대도에서, 밸브 플러그(2)는 말단(distal) 면(24) 및 끼움장착(fitting) 면(23)을 포함하고, 밸브 플러그(2)의 제 2 접촉부(22)는 말단면(24)과 끼움장착면(23) 사이에 존재하고, 밸브 본체에서 제 2 접촉부(22)의 위치는 제 2 밸브 시트(12)와 접촉하게 됨에 따라 하부 밀봉을 형성하도록 설계될 수 있다.
자세하게는, 제 2 접촉부(22)는 환형 돌기(20)를 포함하는 제 2 접촉면(222)일 수 있다. 돌기(20)가 제 2 밸브 시트(12)에서 압축된 이후에 변형될 수 있는 목적(objective)을 성취하기 위해서, 돌기(20)는 밸브 시트(12)의 경도보다 낮은 경도를 갖는 재료로 만들어지도록 선택될 수 있으며, 예컨대, 밸브 시트(12)는 주철로 만들어지고, 돌기(20)는 청동(bronze)으로 만들어진다. 청동의 경도가 주철의 경도보다 낮기 때문에, 소정 압력이 밸브 플러그(2)에 인가되어 청동으로 만들어진 돌기(20)가 주철로 만들어진 밸브 시트(12)에 의해 압축되는 경우, 약간의 소성 변형(plastic deformation)이 청동으로 만들어진 돌기(20)에서 발생할 수 있으며, 변형된 돌기는 압출 표면에서 접촉면 끼움장착을 형성할 수 있어, 보다 양호한 밀봉 효과가 접촉면과 제 2 밸브 시트(12) 사이에서 성취된다.
돌기(20)는 직각(right-angle) 보스일 수 있고, 직각 보스는 수평면(203) 및 수직면(202)을 포함한다. 소정 압력이 인가되는 경우, 수평면(203)과 수직면(202) 사이의 직각 에지가 밸브 시트(12)에 의해 압출될 수 있으며, 이는 변형을 발생시키기에 보다 용이하다.
도 6에 도시된 바와 같은 밸브 플러그(2)의 또다른 부분 확대도에서, 밸브 플러그(2)는 끼움장착면(23) 및 규정면(27)을 연결하는 제 1 접촉부(21)를 포함한다. 구체적으로는, 제 1 접촉부(21)는 제 1 접촉면(211)일 수 있고, 밸브 본체에서 제 1 접촉부(21)의 위치는, 제 1 밸브 시트(11)와 접촉하는 것으로 설계될 수 있고, 특히, 상부 밀봉은 제 1 접촉면(211) 및 제 1 밸브 시트(11)의 하드 컨택을 통해 형성된다. 이에 따라, 제 1 접촉면(211)은 제 1 밸브 시트(11)의 제 1 경사면과 실질적으로 평행할 수 있고, 실질적으로 서로 평행한 2 개의 표면들은 밀봉 면을 형성하도록 접촉하여, 제 1 접촉면(211)의 매체의 누설 유동(leakage flow)이 폐쇄 위치에서 요구되는 범위 내에서 제어되는 것을 보장한다.
도 7a 및 도 7b는 밸브 본체가 폐쇄 위치에 있게 되도록 밸브 플러그를 상방으로 잡아당기는 것의 개략도들이다. 도 7a 및 도 7b에서, 밸브 스템(3)은 밸브 본체(1)의 상부 개구(14)를 통해 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16) 내로 연장하며, 밸브 본체의 일단부는 밸브 플러그(2)에 연결되고, 타단부는 연결 기구(4)를 통해 액츄에이터(도시 생략)에 연결된다.
커넥팅 기구(4)를 통한 정지(stillness)를 위해서, 액츄에이터가 밸브 스템(3)을 구동하여 밸브 플러그(2)를 상방으로 잡아당기는 경우, 밸브는 폐쇄 상태(도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같음)가 된다. 액츄에이터가 밸브 스템(3)을 구동하여 커넥팅 기구(4)를 통해 밸브 플러그(2)를 하방으로 잡아당기는 경우, 밸브는 개방 상태(도 11에 도시된 바와 같음)가 된다.
이제, 밸브가 폐쇄 상태에 있는 경우의 밸브 플러그(2) 및 밸브 본체(1)의 상대 위치들이 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명된다.
도 8a 및 도 9a에 도시된 바와 같이, 밸브가 폐쇄 상태에 있는 경우, 밸브 본체의 규정면(17) 및 밸브 플러그의 규정면(27) 사이 매체의 순환은 차단되고, 또한, 밸브 플러그의 개구(28)들로부터 유출되는 매체의 순환은 제 2 접촉부(22) 및 제 2 밸브 시트(12) 사이의 밀봉 접착에 기인하여 차단되어, 밸브를 폐쇄한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 하드 컨택트 밀봉이 밸브 플러그(2)의 제 1 접촉부(21) 및 밸브 본체의 제 1 밸브 시트(11) 사이에 존재하기 때문에, 구체적으로는, 밸브 플러그의 제 1 접촉부(21)가 제 1 밸브 시트(11)의 제 1 경사면(111)에 실질적으로 평행한 제 1 접촉면(211)을 포함하기 때문에, 2 개의 표면들의 하드 컨택이 밀봉 면을 형성하고, 밀봉 효과는, 밸브 본체의 규정면(17) 및 밸브 플러그의 규정면(27) 사이의 매체의 누설 유동이 요구되는 범위 내에서 제어되는 것이다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 밸브 플러그의 제 2 접촉면(222) 상의 보스는 더 낮은 재료 경도에 기인하여 압출시에 변형되기 쉽다. 이후, 변형된 돌기(20')가 압출 후에 형성되고, 돌기(20')는 제 2 밸브 시트(12)의 제 2 경사면(122)에 의한 압출에 기인하여 제 2 경사면(122)에 거의 평행한 보스 접촉면(200)을 형성한다. 밸브 플러그(2) 및 제 2 밸브 시트(12)의 밀봉은, 보스 접촉면(200)에 의해 실현될 수 있어, 매체의 누설 유동을 요구되는 범위 내로 제어한다.
밸브 플러그(2)가 밸브 시트(11, 12)에 대해 상하로 이동할 필요가 있기 때문에, 틈새 끼워맞춤이 밸브 플러그의 끼워맞춤면(23) 및 밸브 플러그에 근접한 제 2 밸브 시트의 하나의 표면(즉, 수용면(123)) 사이에 채택될 수 있다. 이는 밸브 플러그를 상승 또는 하강 시키는데 편리하다.
게다가, 밸브 플러그(2)가 밸브 본체(1)를 회전시켜 밀봉 효과에 영향을 미치는 것을 회피하기 위해서, 밸브 플러그(2)는 반대로 배치된 적어도 한 쌍의 돌출 러그(29)들을 포함하고, 슬롯(290)이 상기 돌출 러그(29)들 사이에 형성된다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(1)는 슬롯(290)의 위치 내에 끼워마춤되는 차단부(blocking part)(19)를 포함하고, 차단부(19)는 적어도 슬롯(290) 내로 연장할 수 있어, 밸브 본체(1)에서 밸브 플러그(2)가 회전하는 것을 방지하고, 밀봉 효과에 영향을 미치는 것을 회피할 수 있다.
차단부(19)는 범프(bump), 보스(boss) 등으로서 구조화될 수 있다. 대안으로, 밸브 본체(1)에서의 밸브 플러그(2)의 회전 방지는, 또한 차단부(19)가 그루브로서 구조화되는 한편, 돌기가 그루브 내에 맞물릴 수 있는 밸브 플러그(2) 상에 대응하게 배치되어, 기대되는 회전 방지가 그루브 및 돌기의 접촉에 기인하여 실현될 수 있는 것과 같이 유사한 해법이 적용된다면 가능할 수 있다.
도 11은 절반 개방 상태의 밸브의 개략도이다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 부분 확대도를 참조하면, 밸브 플러그(2)가 밸브 시트(11, 12)에 대해 하방으로 움직이는 경우, 밸브 플러그(2)의 제 1 접촉부(21)가 밸브 본체의 제 1 밸브 시트(11)와 접촉 해제되기 때문에, 구체적으로는, 밸브 플러그의 제 1 접촉부(21) 상에서 제 1 접촉면(211)이 제 1 밸브 시트(11)의 제 1 경사면(111)과 접촉 해제되기 때문에, 하드 컨택트를 통해 2 개의 표면들 사이에 원래(originally) 형성된 밀봉면이, 더이상 존재하지 않으며, 밸브 본체의 규정면(17) 및 밸브 플러그의 규정면(27) 사이의 매체는 하방으로 유동하며, 매체는 연통(communication)을 실현한다. 또한, 변형 돌기(20')는 제 2 밸브 시트(12)의 제 2 경사면(122)과 접촉 해제될 수 있고, 밸브 플러그(2)는 끼움장착면(23)을 따라 하방으로 움직인다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 플러그가 밸브 본체에 어떻게 장착되는지에 대한 프로세스가 설명된다.
밸브 플러그는 도 1에 도시된 밸브 본체(1)의 하부 개구(18)를 통해 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16)로 연장하여, 밸브 본체의 차단부(19)가 밸브 플러그의 돌출 러그들에 의해 형성된 슬롯 내로 연장할 수 있다.
밸브 플러그의 돌기는, 구체적으로는 다음과 같이 구조화될 수 있다: 밸브 플러그가 밸브 본체로 연장하고 돌기가 외력의 인가 없이 제 2 경사면과 접촉할 때, 제 1 경사면과 제 1 접촉면 사이에 갭이 존재한다. 이 때, 소정의 외력을 인가함으로써, 돌기가 제 2 경사면에 의해 압출될 수 있는데; 돌기의 재료 경도가 제 2 경사면의 경도 미만이기 때문에, 돌기는 제 2 경사면에 끼움장착될 수 있는 보스 접촉면을 생성하도록 변형될 수 있고, 이에 의해 밀봉면이 보스 접촉면과 제 2 경사면 사이에서 형성되고; 이에 따라, 제 1 경사면과 제 1 접촉면 사이의 갭은 하드 컨택트의 보다 양호한 밀봉 효과를 성취하기 위해서 급격하게(drastically) 최소로 감소될 수 있다. 이 시점까지는(so far), 밸브 플러그는 밸브 본체에 장착되어 있다.
인가된 외력(KN)이 도 13에 도시된 바와 같이 밸브 플러그의 직경의 증가에 따라 증가되는 것이 이해되어야 한다. 다시 말해서, 밸브 본체(DN)의 틈새가 증가된다면, 밸브 플러그의 직경은 이에 대응하여 증가될 수 있으며, 밸브 플러그에 인가된 외력(KN)이 또한 증가되어, 밸브 플러그 상에서 환상 돌기를 변형시킨다.
단지 환상 돌기가 밸브 플러그 상에 배치되고, 밸브 플러그 및 밸브 시트의 밀봉 효과가 압출 방식으로 형성되기 때문에, 밸브 플러그 상에서의 정교한 기계가공(precise machining)을 실행할 필요가 없어 밸브 플러그는 밸브 시트에 끼움장착하는 접촉 형상을 갖는다. 한편으로, 또한, 밸브 시트 상에서 연삭(grinding)과 같은 작동들을 실행할 필요가 없으며, 밸브 플러그와 밸브 본체 사이의 양호한 밀봉 효과는 단지 밸브 플러그를 압출시킴으로써 성취될 수 있고, 이는 기계가공의 비용을 절약한다.
본 명세서가 다양한 실시예들에 따라 설명되고 있지만, 각각의 실시예는 독립적인 기술적 해결책만을 포함하는 것을 나타내지는 않음이 이해되어야 한다. 본 명세서 내에서 이러한 표현들은 단지 명료함을 위한 것이다. 당업자들은 전체로서 명세서를 고려해야 할 것이며, 실시예들의 기술적 해법들은 적절한 조합들과 함께 당업자들에 의해 이해될 수 있는 다른 실시예들을 형성할 수 있다.
상기 설명들은 단지 본 발명의 예시적 실시예들이지, 본 발명의 범주를 제한하고자 의도된 것은 아니다. 본 발명의 개념 및 원리로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어진 임의의 등가의 변형예들, 수정예들 및 조합예들이 본 발명의 보호 범주 내에 있을 수 있다.
1 : 밸브 본체
11 : 제 1 밸브 시트
111 : 제 1 경사면
12 : 제 2 밸브 시트
122 : 제 2 경사면
123 : 수용면(receiving surface)
14 : 상부 개구(upper opening)
16 : 내부 챔버
17 : 규정면(defining surface)
18 : 하부 개구
19 : 차단부(blocking part)
2 : 밸브 플러그
29 : 돌출 러그(projecting lug)
290 : 슬롯
28 : 밸브 플러그의 개구들
21 : 제 1 접촉부
22 : 제 2 접촉부
23 : 끼움 장착면(fitting surface)
24 : 말단면(distal surface)
20 : 돌기(protrusion)
20' : 변형된 돌기(deformed protrusion)
222 : 제 2 접촉면
27 : 규정면
211 : 제 1 접촉면
200 : 보스 접촉면(boss contact surface)
11 : 제 1 밸브 시트
111 : 제 1 경사면
12 : 제 2 밸브 시트
122 : 제 2 경사면
123 : 수용면(receiving surface)
14 : 상부 개구(upper opening)
16 : 내부 챔버
17 : 규정면(defining surface)
18 : 하부 개구
19 : 차단부(blocking part)
2 : 밸브 플러그
29 : 돌출 러그(projecting lug)
290 : 슬롯
28 : 밸브 플러그의 개구들
21 : 제 1 접촉부
22 : 제 2 접촉부
23 : 끼움 장착면(fitting surface)
24 : 말단면(distal surface)
20 : 돌기(protrusion)
20' : 변형된 돌기(deformed protrusion)
222 : 제 2 접촉면
27 : 규정면
211 : 제 1 접촉면
200 : 보스 접촉면(boss contact surface)
Claims (11)
- 밸브 본체(1);
상기 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16)에 배치된 밸브 시트(11, 12); 및
상기 밸브 시트(11, 12)에 대해 이동가능한 밸브 플러그(2)를 포함하며,
상기 밸브 시트(11, 12)는 길이방향으로 배치되는 제 1 밸브 시트(11) 및 제 2 밸브 시트(12)를 포함하며,
상기 밸브 플러그(2)는 제 1 접촉부(21) 및 제 2 접촉부(22)를 포함하고,
상기 제 1 접촉부(21)는 제 1 밸브 시트(11)와 접촉하여 밀봉을 형성할 수 있고,
상기 제 2 접촉부(22)는 환형 돌기(20)를 포함하고,
상기 환형 돌기(20)는 제 2 밸브 시트(12)에 의해 압출된 이후에 변형가능하며,
상기 제 2 접촉부(22)는 변형 돌기(20')를 통해 제 2 밸브 시트(12)와 접촉함으로써 밀봉을 형성할 수 있고,
상기 밸브 플러그(2)의 회전을 차단할 수 있는 차단부(19)는 밸브 본체(1)의 내부 챔버(16)에 배치되는,
밸브 조립체.
- 제 1 항에 있어서,
상기 돌기(20)의 재료 경도는 밸브 시트(11, 12)의 재료 경도 미만인,
밸브 조립체.
- 제 2 항에 있어서,
상기 돌기(20)는 청동으로 만들어지며, 상기 밸브 시트(11, 12)는 주철로 만들어지는,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 밸브 시트(11)는 제 1 경사면(111)을 포함하고, 상기 밸브 플러그(2)의 제 1 접촉부(21)는 제 1 경사면(111)에 실질적으로 평행한 제 1 접촉면(211)을 포함하고, 제 1 경사면(111)은 제 1 접촉면(211)과 접촉하는 경우 밀봉을 형성할 수 있는,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 밸브 시트(12)는 제 2 경사면(122)을 포함하고, 상기 밸브 플러그(2)의 돌기(20)는 제 2 경사면(122)에 의해 압출된 이후에 변형가능한,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 돌기(20)는 제 2 접촉면(222) 상에 위치되고, 상기 제 2 접촉면(222)은 제 1 경사면(111)에 실질적으로 평행한,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 돌기(20)는 직각 보스(right-angle boss)인,
밸브 조립체.
- 제 7 항에 있어서,
상기 돌기(20)는 제 2 밸브 시트(12)에 의해 압출된 이후에 접촉면(200)을 형성할 수 있으며, 상기 접촉면(200)은 제 2 경사면(122)과 실질적으로 평행한,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 돌기(20)가 외력 인가 없이 제 2 경사면(122)과 접촉할 때, 제 1 경사면(111)과 제 1 접촉면(211) 사이에 갭이 존재하는 것과 같이 상기 돌기(20)가 특정하게 구조화되는,
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 접촉면(211)과 제 2 접촉면(222) 사이의 끼움장착면(23), 및 밸브 플러그(2)에 근접한 제 2 밸브 시트(12)의 하나의 표면(123)은 틈새 끼워맞춤되는(clearance fit),
밸브 조립체.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 밸브 플러그(2)는 반대로 배치된 적어도 한 쌍의 돌출 러그(29)들을 포함하고, 슬롯(290)은 적어도 한 쌍의 돌출 러그(29)들 사이에 형성되고, 상기 차단부(19)는 슬롯(290) 내로 적어도 부분적으로 연장할 수 있는,
밸브 조립체.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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