KR20150011370A

KR20150011370A - 저확산성 배리어 유체 패킹 시스템

Info

Publication number: KR20150011370A
Application number: KR20147034062A
Authority: KR
Inventors: 파비오 지오브; 잘랄 아브라임자데
Original assignee: 콘트롤 컴퍼넌츠 아이엔씨
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2015-01-30
Also published as: US20130299008A1; WO2013169515A1; EP2847502A1; US9188242B2; EP2847502B1; EP2847502A4; KR101895657B1

Abstract

본 발명에 따르면, VOC 방출을 최소화하기 위해 적응되는 유체 또는 액체 패킹 시스템을 제공하고, 또한 라이브-로딩과 연속적인 부하 모니터링 기능을 제공한다. 패킹 시스템의 부품(액체 배리어를 포함)은 밸브의 측부 포트를 통한 액체 주입의 필요성 없이, 상부 주입 방법을 이용하는 밸브의 전통적인 스터핑 박스(stuffing box)에 설치되기 위해 적응된다. 패킹 시스템은 시스템의 패킹 요소를 통해 가스의 확산성을 제한하면서, 역삼투압 효과를 발생시킴으로써, 저배출 누출 사양에 의해 요구된 바와 같이 누출 레벨을 감소시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 패킹 시스템은 처리된 유체 압력보다 약간 높은 압력으로 밸브의 스터핑 박스에 배리어를 로딩하고 모니터링하는 단순화된 방법을 제공한다.

Description

저확산성 배리어 유체 패킹 시스템{LOW DIFFUSIVITY BARRIER FLUID PACKING SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 밸브로 통합하기에 적합하고 초저탈루성 배출 누출 기준을 만족시키기에 적절한 액체 배리어 패킹 시스템에 관한 것이다.

통상의 밸브 구성에서, 밸브 스템은 그것의 개방 및 폐쇄 구성 사이를 움직이는 밸브 공정 동안 그것의 슬리브 내에서, 회전 또는 활주 이동, 또는 양쪽 이동의 조합을 겪을 수 있다. 이러한 점에서, 스템의 씰링은 그러한 이동과 맞서기에 적당하여야 하고, 동시에 밸브를 통한 유체 흐름의 압력에 대하여 유체 기밀성의 유지를 보증하여야 한다. 스템 씰링의 넓게 사용되는 유형은 글랜드 또는 슬리브가 스템의 길이 영역을 감싸는 압축 패킹에 압축력을 인가하는데 사용되는 압축 패킹이다. 스템 상으로 패킹의 결과적인 방사상 압력은 방사상 압력이 밸브의 유체 압력을 초과하는 한 바람직한 씰링을 제공한다.

특정한 밸브 구성에 있어서, 일단에서 밸브의 밸브 보넷에 부착되고, 패킹 상으로 견디는 글랜드 또는 슬리브에 관련되거나, 일체이거나, 또는 부착된 타단에서 스피곳, 플랜지 또는 다른 돌기인 패킹 볼트의 사용을 통하여 압축이 패킹에 인가될 수 있다. 이러한 특별한 구성에서, 볼트의 기밀성은 패킹의 압력을 증가시키고, 따라서 스템 상으로 방사상 압력의 인가를 용이하게 한다. 다른 밸브 구성에서, 볼트를 기밀하게 사용되는 너트와 스피곳 또는 플랜지의 표면 사이에 스프링을 부착하는 것이 알려져 있다. 비록 코일 스프링이 사용될 수 있으나, 통상의 프랙티스는 본질적으로 일련의 오목한 워셔로 형성되는 접시 스프링을 사용하는 것이다. 이러한 접시 스프링은, 고온 고압과 같은, 밸브의 작동 조건 하의 패킹에서 일어날 수 있는 변화를 자동적으로 보충할 수 있는 "라이브-로드" 패킹을 제공한다. 패킹 재료의 부피가 일정한 작동 조건 하에서 감소할 수 있거나, 또는 볼트의 온도 증가 및 그들의 추가적인 신장은 부하 손실을 초래할 수 있기 때문에, 스프링 압력은 그와 같은 감소를 보상하고, 필요한 압력을 유지하며, 따라서 패킹 재료 부피 중 감소에 의해 초래될 수 있는 언스프렁 밸브에서 스템의 씰링에 대해 잠재적 유해 효과를 회피하게 된다. 선택적으로, 패킹 재료의 부피가 증가하면(그것은 일정한 패킹 재료와 함께 발생할 수 있음), 언스프렁 밸브에서 스템의 방사상 압력은 매우 크게 증가할 수 있고, 따라서 스템의 들러붙음이 발생한다. 그러나, 스프링 값은 스프링의 추가적인 압축에 의해 압력 증가를 수용할 수 있다.

최근, 많은 오일 및 가스 분야에서 저탈루성 유기 화합물(VOC; Volatile Organic Compounds)에 대한 요구 레벨이 증가하고 있다. 이와 관련하여, 통상적인 오일 및 가스의 생산 및 가공 공장에서, 제어 밸브는 일반적으로 VOC 손실에 큰 기여를 하는 것으로 간주되고 있다. 이것은 많은 이러한 시설들의 소유자가 밸브 스템 패킹으로 인한 VOC 누출을 최소화하기 위해 엄격한 저탈루성 사양을 개발하도록 하였으며, 허용 가능한 밸브 스템 패킹 누출율은 매우 작다. 게다가, 유럽 및 기타 국가에서 제정된 여러 법률은 산업 환경 중 공기에서 검출 될 수 있는 오염 물질 최대 농도 수준, 및 그것 내에 위치된 근접 밸브를 한정한다. 이러한 법률 및 규정은 밸브 제조자들이 밸브 패킹 및 씰링 시스템이 그것에 부합하도록 새로운 설계를 채택하도록 하고 있다.

그러나, 상술한 바와 같이 라이브 로딩된 패킹을 포함하는 그것들을 포함하여, 많은 밸브 설계에 포함된 패킹 시스템은 밸브 스템에 대하여 여전히 종종 가변 레벨 누출에 영향받기 쉽다. 배리어 유체의 사용을 만드는 몇몇 솔루션이 개발되었을지라도, 이러한 특정한 솔루션은 공정 압력보다 높은 레벨에서 배리어 유체 압력을 유지하도록 하는 라이브 로딩 시스템을 제공하지 못하고 있고, 따라서, 서비스 상태에서 패킹 통합성의 수명을 감소시킨다(예를 들면, 미국 특허 제 7,118,114 호). 현존하는 배리어 유체 솔루션에서, 그리스는 밸브 보넷에 측부에서 주입된다. 그러나, 이러한 특수한 솔루션에서, 그리스는 일반적으로 반복된 밸브 사이클링 후에 손실되며, 유체 배리어의 유효성은 단지 빈번한 기초 위에 다시 채워지지 않으면 다소 일시적이다. 인식될 것처럼, 보충 전에 유체 배리어로서 그리스의 유효성 감소는 원하지 않는 누출을 초래할 수 있다. 또한, 밸브가 여전히 압축되는 반면, 그리스의 시도된 보충은 밸브 패킹의 통합성을 위험하게 하고, 따라서 밸브 보넷으로부터 고압력 가스가 누출된다면 작업자에게 잠재적 위험을 생성한다. 게다가, 상술한 측부 주입 기술의 사용은 밸브의 동작 중 측부 그리스 누출을 위한 잠재성을 일으키고, 따라서 가능한 누출 소스를 생성한다. 더더욱, 현재 알려진, 상술한 솔루션은 그리스 레벨이 효과없는 레벨로 떨어졌는지 감지할 수 있는 양태가 없다. 다른 솔루션은 제조, 조립 및 서비스가 상대적으로 복잡하다. 또한, 현존하는 솔루션은 일반적으로 마찰과 씰링 마모에서 샤프트 인터페이스의 씰링 역할, 및 누설 레벨에 대한 결과 충격을 무시한다.

라이브-로딩 및 연속적인 부하 모니터링 기능을 제공하는 반면, 전통적인 밸브 스터핑 박스에 의해 수용되도록 구성되고, VOC 누출을 최소화하도록 더 적합한 저확산성 배리어 유체 및 액체 패킹 시스템을 제공함에 의해 VOC에 관련된 것과 같이, 본 발명은 패킹 누출의 문제를 다룬다. 다른 특징뿐만 아니라 이러한 본 발명의 속성은 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것이다.

저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는 중심 통로를 한정하는 밸브 몸체; 상기 통로를 통하여 전진하고 상기 통로 내에서 왕복적으로 이동할 수 있는 밸브 스템; 및 상기 통로 내에 적어도 부분적으로 위치된 패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 환형 상부 패킹; 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 환형 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 밸브 하우징 및 밸브 스템의 영역에 의해 더 경계지어지는 환형 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되며; 상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 및 규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함한다.

상기 유체 배리어는 점성액일 수 있다.

상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 로딩 피스톤; 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 로딩 피스톤에 이격되어 위치된 리테이너; 및 상기 로딩 피스톤과 리테이너 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 로딩 피스톤을 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편향 스프링을 포함할 수 있다.

상기 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 로딩 피스톤과 하부 패킹 사이에 개재된 스페이서를 더 포함할 수 있다.

상기 패킹 시스템은 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 상부 패킹에 인접한 환상 부하 센서; 및 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 부하 센서에 인접하는 패킹 팔로어를 더 포함하되, 상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가되는 부하를 모니터링하도록 작동할 수 있다.

상기 패킹 팔로어는 제1외경을 갖고 상기 밸브 몸체의 외측에 위치된 환상 상부 영역; 상기 상부 영역으로부터 돌출하고 상기 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역, 상기 하부 영역은 상기 통로로 활주 가능하게 전진하고 상기 부하 센서에 인접하며; 그리고 상기 상부 및 하부 영역을 통하여 연장하고, 상기 밸브 스템을 활주 가능하게 수용하는 중심 보어를 포함할 수 있다.

상기 패킹 팔로어는 상기 상부 및 하부 영역을 통해서 상기 부하 센서를 향하여 연장하는 통로를 더 포함하고, 상기 통로는 상기 부하 센서로부터 연장하는 적어도 하나의 전선을 수용하는 크기 및 형상을 가질 수 있다.

상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 상부 스페이서; 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 상부 스페이서에 이격되어 위치된 하부 스페이서; 및 상기 상부 스페이서와 하부 스페이서 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 상부 스페이서를 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편항 스프링을 포함할 수 있다.

상기 상부 및 하부 패킹은 상호간 동일하게 구성되고, 각각은 일반적으로 U-형 단면 형태를 가지며, 연속적인, 환형 채널을 한정하고, 상기 상부 및 하부 패킹은, 상기 채널이 상기 갭과 통하도록, 서로에 대하여 향할 수 있다.

저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는 밸브 몸체; 상기 밸브 몸체에 대하여 왕복적으로 이동할 수 있는 밸브 스템; 및 상기 밸브 몸체 내에 적어도 부분적으로 위치된 패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 상부 패킹; 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 밸브 하우징 및 밸브 스템의 영역에 의해 더 경계지어지는 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되며; 상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 그리고 규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함한다.

상기 유체 배리어는 점성액일 수 있다.

상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 로딩 피스톤; 상기 로딩 피스톤에 대하여 이격되어 위치된 리테이너; 및 상기 로딩 피스톤과 리테이너 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 로딩 피스톤을 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편향 스프링을 포함할 수 있다.

상기 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 로딩 피스톤과 하부 패킹 사이에 개재된 스페이서를 더 포함할 수 있다.

상기 패킹 시스템은 상기 상부 패킹에 인접한 부하 센서; 및 상기 부하 센서에 인접한 패킹 팔로어를 포함하고, 상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가된 부하를 모니터링하도록 작동할 수 있다.

상기 패킹 팔로어는 상기 밸브 몸체의 외측에 위치된 상부 영역; 상기 통로로 활주 가능하게 전진하고 상기 부하 센서에 인접하는 상기 상부 영역으로부터 돌출한 하부 영역; 및 상기 상부 및 하부 영역을 통하여 연장하고, 상기 밸브 스템을 활주 가능하게 수용하는 중심 보어를 포함할 수 있다.

상기 패킹 팔로어는 상기 상부 및 하부 영역을 통해서 상기 부하 센서로 연장하는 통로를 더 포함하고, 상기 통로는 상기 부하 센서로부터 연장하는 적어도 하나의 전선을 수용하는 크기 및 형상을 가질 수 있다.

상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 상부 스페이서; 상기 상부 스페이서에 대하여 이격되어 위치된 하부 스페이서; 및 상기 상부 스페이서와 하부 스페이서 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 상부 스페이서를 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편항 스프링을 포함할 수 있다.

상기 상부 및 하부 패킹은 상호간 동일하게 구성되고, 각각은 일반적으로 U-형 단면 형태를 가지며, 채널을 한정하고, 상기 상부 및 하부 패킹은, 상기 채널이 상기 갭과 통하도록, 서로에 대하여 향할 수 있다.

저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는 밸브 스템; 및 패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은 상기 밸브 스템에 유체 기밀 결합 방식으로, 활주 가능하게 위치된 상부 패킹; 상기 밸브 스템에 유체 기밀 결합 방식으로 활주 가능하게 위치된 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되고; 상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 그리고 규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함할 수 있다.

상기 패킹 시스템은 상기 상부 패킹에 인접하는 부하 센서; 및 상기 부하 센서에 인접하는 패킹 팔로어를 더 포함하고, 상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가된 부하를 모니터링하도록 작동할 수 있다.

본 발명에 따라, 라이브-로딩 및 연속적인 부하 모니터링 기능을 제공하는 한편, VOC 누출을 최소화하도록 적합한 유체 또는 액체 배리어 패킹 시스템을 제공한다. 패킹 시스템의 구성(액체 배리어를 포함하여)은 상부 투입 방법을 이용한 밸브의 전통적인 스터핑 박스에 설치되도록 적응된다. 이러한 점에서, 본 발명의 패킹 시스템은 단순화된 구성을 갖고, 외부 구성의 사용에 의존하지 않으며, 따라서 고압으로 밸브에 유체 또는 액체를 주입하는 어떠한 외부 펌프가 필요없을 뿐만 아니라, 종래 기술의 많은 복잡성을 제거한다. 또한, 본 발명의 패킹 시스템은 시스템의 패킹 요소를 통한 가스의 확산성을 제한하면서, 역삼투압 효과를 생성함에 의해 저배출 기준 및 사양에 의해 요구되는 것과 같은 누출 레벨을 감소시킨다. 그러므로, 본 발명의 패킹 시스템은 공정 유체 압력보다 약간 더 큰 압력으로 밸브의 스터핑 박스 내의 배리어를 로딩하고 모니터링하는 간단한 방법을 제공한다.

위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 패킹 시스템에는, 무엇보다도, 라이브-로딩과 연속적인 부하 감시 시스템이 제공된다. 패킹 시스템은 또한 하드 코팅 및 초-연삭 스템 코팅을 갖는 밸브 스템을 사용하고, 특히 밸브 씰링 상에 마모, 마찰을 감소시키도록 하고, 초저탈루성 배출 누출 기준을 만족하도록 연속적인 부하 하에서 패킹이 유지되도록 구성된다. 본 발명의 패킹 시스템과 함께 사용된 밸브 스템의 하드 코팅 및 초-연삭 스템 코팅은 씰링부의 마모 및 마찰을 감소시킨다는 점에서 기계적이다. 이러한 특징은, 한번 서비스되면 패킹 시스템의 수명을 증가시키는 동시에, 중요한 누출 감소를 초래하는 패킹 누출 및 배리어 유체 감소를 최소화한다. 본 발명의 일 실시예에서, 스프링 라이브 로딩이 상부 투입 방법을 통하여 밸브의 스터핑 박스의 내부로 설치되고, 따라서 구성 부품 개수를 감소시키고 조립의 용이성을 향상시킨다.

본 발명은 첨부 도면을 따라 읽을 경우 다음의 상세 설명을 참조하여 최선으로 이해된다.
이는, 본 발명의 다른 특징뿐만 아니라, 도면을 참조하면 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따라 구성된 유체 패킹 시스템을 포함하는 밸브의 부분 단면도이다.
도 2는 부분적으로 조립된 상태에서의 제1실시예의 유체 패킹 시스템을 도시한 도 1에 도시된 밸브의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따라 구성된 유체 패킹 시스템을 포함하는 밸브의 부분 단면도이다.
도 4는 부분적으로 조립된 상태의 제2실시예의 유체 패킹 시스템을 도시한 도 3에 도시된 밸브의 부분 단면도이다.
공통의 참조 부호가 동일한 요소를 나타내기 위해 도면 및 상세한 설명을 통해 사용된다.

본 출원은 2012년 5월8일에 저확산성 배리어 유체 패킹 시스템의 제목을 갖는 미국 가출원번호 61/644,269에 대한 우선권을 갖는다.

이제 도면을 참조하면, 이러한 개시가 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하기 위한 목적일 뿐, 본 발명을 한정하기 위한 목적은 아니지만, 도 1 및 2는 본 발명의 제1실시예에 따라 구성된 저탈루성 배출, 유체 또는 액체 배리어 패킹 시스템(101)을 포함하는 예시적인 밸브(100)를 부분적으로 도시하고 있다. 통합화된 패킹 시스템(101)을 갖는 예시적인 밸브(100)는 일정한 구조적 특징을 갖는다. 보다 상세하게는, 밸브(100)는 몸체를 포함하며, 그 자체가 밸브 보넷(4)을 포함한다. 밸브 보넷(4)을 통하여 축 방향으로 연장하는 것은 중심 통로(12)이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 보넷(4)을 통하여 연장하는 통로(12)는 균일한 내경을 갖지 않는다. 오히려, 통로(12)는 제1내경인 상부 영역과, 상부 영역을 초과하는 제2내경인 하부 영역으로 나눠진다. 결과적으로, 통로(12)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더에 의해 상호간 분리된다. 통로를 통한 전진은 밸브(100) 중 긴 밸브 스템(1)이며, 이는 종래 방법에서 밸브(100)를 개폐하는 왕복 또는 회전 이동이다.

밸브(100)의 밸브 스템(1)에는 아래에서 좀더 상세하게 설명되겠지만, 하드 코팅 및 초-연삭 스템 코팅이 제공된다. 더욱이, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 밸브 스템(1)의 직경은, 환형 갭이 밸브 스템(1)과 중심 통로(12)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(4)의 내면 영역 사이에 수직으로(normally) 한정되도록, 중심 통로(12)의 상부 영역보다 작다.

밸브(100)에 통합된 패킹 시스템(101)은 통로(12)의 상부 및 하부 영역 내에 위치하며, 패킹 시스템(101)의 영역은 밸브 스템(10)에 대하여 방사상 압력을 둘러싸고 행사한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 패킹 시스템(101)은 밸브 스템(1)을 에워싸고 일반적으로 U-형 단면 형태를 갖는 환형, 상부 패킹(13)을 포함한다. 상부 패킹(13)은 바람직하게, 상부 패킹(13)에 대하여 밸브 스템(1)의 활주(sliding) 이동에도 불구하고, 밸브 스템(1)의 외부 표면에 대하여 유체 기밀 씰링을 유지하도록 적합한 재료로 제조된다. 상부 패킹(13)에 부가하여, 패킹 시스템(101)은 상부 패킹(13)과 동일하게 구성되고, 동일한 재료로 제조될 수 있는 하부 패킹(6)을 포함한다. 그와 같이 하여, 하부 패킹(6) 역시 밸브 스템(1)을 에워싸고, 하부 패킹에 대하여 밸브 스템(1)의 어떠한 활주 이동에도 불구하고 밸브 스템(1)의 외부 표면에 대하여 유체 기밀 씰링을 유지하도록 한다.

도 1에서 더 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 패킹(13,6) 각각은 중심 통로(12)의 상부 영역 내에 위치하고, U-형 단면 형태의 결과로서 상부 및 하부 패킹(13,6)에 의해 한정되는 환형 채널이 상호간 바라보도록, 상호간 이격된 관계로 위치된다. 상부 및 하부 패킹(13,6)은 또한, 밸브 스템(1)에 씰링 결합으로 활주 가능한 것에 부가하여, 상부 및 하부 패킹(13,6)이 밸브 보넷(4) 내에서 씰링 결합으로 활주 가능하게 각각 위치되도록, 밸브 스템(1)의 외부 표면과 통로(12)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(4)의 내부 표면 사이에 효과적으로 압축된다.

패킹 시스템(101)은 상부 및 하부 패킹(13,6) 사이에 캡처되는 유체 또는 액체 배리어(14)를 더 포함한다. 보다 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 배리어(14)가 상부 및 하부 패킹(13,6)에 의해 경계지어지는 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4)의 사이에 있는 환형 갭의 그 부분 내부에 위치되거나 충전된다. 상부 및 하부 패킹(13,6)을 넘어가는 배리어(14)의 이동은 그와 같은 상부와 하부 패킹(13,6) 및 각각의 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4) 사이의 상기 기술된 유체 기밀 결합 방식에 의해 방지된다. 본 발명의 예시적인 실시예로서, 배리어(14)는 밸브(100)을 통해 흐르는 공정 유체의 지정된 유형을 위한 동작 온도의 지정된 범위 내에 일정한 유체 씰링 특성을 제공하기 위해 제조된 그리스와 같은 점성액이다.

패킹 시스템(101)은 상부 패킹(13) 위에 위치되고 상부 패킹(13)에 직접 인접하는 환형 부하 센서 또는 로드 셀(15)을 더 포함한다. 그렇게 해서, 로드 셀(15)은 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4)의 사이에 한정되는 환형 갭 내에 있는 통로(12)의 상부 영역 내에 위치한다. 로드 셀(15)은 패킹 시스템(101)에 또한 포함되는 상부 패킹(13)과 패킹 팔로어(16)의 사이에 효과적으로 캡처된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 패킹 팔로어(16)는 제1외경을 갖는 환형 상부 영역과, 상부 영역으로부터 돌출하고, 상부 영역의 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역을 포함한다. 결과로서, 패킹 팔로어(16)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더로 분리된다. 하부 영역은 또한 도 1에 도시된 바와 같이 길이 L을 갖는다. 패킹 팔로어(16)는 축방향으로 그것을 통해서 연장하는 중심 보어 및 보조 통로(17)를 더 한정한다. 밸브 스템(1)은 패킹 팔로어(16)의 중심 보어를 통하여 활주 가능하게 전진된다. 더욱이, 통로(17)의 일단은 패킹 팔로어(16)의 상부 영역의 외측, 주변 표면에서 끝나고, 반대단은 통로의 하부 영역의 말단 또는 테두리에서 끝난다. 통로(17)는 도 1에 도시된 바와 같이 로드 셀(15)로부터, 패킹 팔로어(16)를 통하여, 그리고 따라서 밸브(100)의 외측까지 연장하는 전기 신호 전송 와이어(18)를 수용하도록 사용된다. 인식될 바와 같이, 패킹 팔로어(16)의 하부 영역은, 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4) 사이에 한정되는 환형 갭 안으로 통로(12)의 상부 영역으로 활주 가능하게 전진되도록, 크기를 갖는다. 패킹 팔로어(16)의 하부 영역이 소정 깊이로 통로(12)의 상부 영역에 수직으로 전진할 것으로 예상되고, 따라서 도 1(또한 본원 발명의 제2실시예에 관련된 도 3에 도시된 바와 같이)에 도시된 바와 같이 패킹 팔로어(16)의 상부 및 하부 영역 사이에 한정되는 숄더가 밸브 보넷(4)의 상부, 말단에 가까이 근접하거나 또는 위치될 것이다.

패킹 시스템(101)은 하부 패킹(6)에 직접적으로 인접하는 환형 하부 스페이서(7)를 더 포함한다. 그렇게 해서, 스페이서(7)는 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4)의 사이에 한정된 환형 갭 내에 있는 통로(12)의 상부 영역 내에 위치한다. 스페이서(7)는 또한 패킹 시스템(101)에 포함되는 하부 패킹(6)과 관형 로딩 피스톤(8) 사이에 효과적으로 캡처된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로딩 피스톤(8)은 제1외경을 갖는 있는 관형 상부 영역, 및 상부 영역의 제1외경을 초과하는 제2외경을 갖는 환형 하부 영역을 포함한다. 결과로서, 로딩 피스톤(8)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더로 분리된다. 로딩 피스톤(8)은 축방향으로 그것을 통해서 연장하는 중심 보어를 더 한정하고, 활주 가능하게 밸브 스템(1)을 수용한다. 로딩 피스톤(8)중 하부 영역의 주변 외부 표면에 위치된 것은 환형 부싱(9)을 수용하는 연속 그르브 또는 채널이다. 부싱(9)은 통로(12)의 하부 영역을 한정하는 밸브 보넷(4)의 그 내부 표면과의 연속적, 활주 접촉 방식으로 위치되도록 크기를 갖고 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(8)의 상부 영역은, 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4)의 사이에 한정된 환형 갭 안으로 활주 가능하게 통로(12)의 상부 영역으로 전진되는 것이 가능하도록, 크기를 갖는다. 그러나, 로딩 피스톤(8)의 하부 영역의 크기와 구성은 그것을 통로(12)의 상부로 전진될 수 없게 하고, 따라서 로딩 피스톤(8)의 하부 영역이 통로(12)의 하부에 틀어박혀 있다.

패킹 시스템(101)은 밸브 스템(1)을 에워싸고, 통로(12)의 하부 영역 내에 지정된 위치로 한정되는 환형 스프링 리테이너(11)을 더 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로딩 피스톤(8)의 하부 영역과 리테이너 스프링(11) 사이에 위치되고 확장된 것은 적어도 하나, 및 바람직하게는 일련의 내부 스프링(10)이다. 도 1로부터 보았을 때, 스프링(들)(10)은 수직으로 밸브 보넷(4)의 상단, 말단을 향하여 상부를 향하여 로딩 피스톤을 편향시키도록 동작한다. 패킹 시스템(101)에서, 종합적으로 하부 스페이서(7), 로딩 피스톤(8), 스프링(들)(10) 및 스프링 리테이너(11)가 상부 및 하부 패킹(13,6)과 그 사이에 위치된 배리어(14)의 응축성 압축의 지정된 레벨을 유지하도록 동작하는 패킹 시스템(101)의 라이브-로딩 서브-어셈블리(111)를 한정한다.

도 1로부터, 밸브 스템(1)의 우측면에 대한 밸브(100)의 구조적 특징이(그러나 완전히 도시되지는 않음) 본질적으로 밸브 스템(1)의 좌측면에 도시된 것들의 거울 이미지라는 것을 당업계에 통상의 지식을 가진 자가 인식할 것이고, 예외로서 패킹 팔로어(16)가 그 가운데에 형성되고 그것을 통해서 연장된 단일 보조 통로(17)를 단지 포함한다는 것이다. 더불어, 도 1에서, 중심 통로(12)의 상부 영역 내에서 바람직한 위치 또는 오리엔테이션으로 전진하기 전에, 패킹 팔로어(16), 로드 셀(15) 및 상부 패킹(13)이 어셈블리의 비-최종 상태로서 밸브 스템(1)의 우측면에 대해 환영(phantom)으로 도시되어 있다. 위에서 설명된 것처럼, 완전히 조립된 패킹 시스템(101)을 포함하는 밸브(100)에서, 상부 패킹(13), 그 위에 위치된 로드 셀(15), 및 패킹 팔로어(16)의 하부 영역이 각각, 밸브 보넷(4)의 상부, 말단에 근접하여 인접하거나 위치된 패킹 팔로어(16)의 상부와 하부 영역의 사이에 한정되는 숄더와 함께, 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4)의 사이에 한정되는 환형 갭에서 통로(16)의 상부 영역 내에 위치하는 것으로 예상된다.

패킹 시스템(101)을 포함하는 밸브(100)가 동작하는 동안, 상부 및 하부 패킹(13, 6)과 그 사이의 배리어(14)의 조합은, 통로(12)의 하부 영역을 통해 위로 이동하는 유체가 통로(12)의 상부 영역을 통하여 이동하고, 밸브 보넷(4)의 상부, 말단을 통해 밸브(100)를 벗어나는 것을 못하게 하는 효과적 유체 기밀 씰링을 제공한다. 밸브(100)가 동작하는 동안 밸브 스템(1)의 상,하 왕복 또는 회전 이동에도 불구하고, 상부 및 하부 패킹(13,6)과, 그 사이의 배리어(14)는, 상부 및 하부 패킹(13,6)이 통로(12)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(4)의 내부 표면을 따라 활주 가능한 이동을 약간 측정할 수 있다고 해도, 도 1에 도시된 오리엔테이션에서 본질적으로 유지된다. 하드 코팅과 초-연삭 스템 코팅과 함께 밸브 스템(1)을 제공하는 것은 마찰, 따라서 그것에 관련된 밸브 스템(1)의 활주 가능한 이동의 반복 사이클에도 불구하고, 상부 및 하부 패킹(13,6)의 조기 마모를 감소시킨다.

게다가, 밸브의 작동 조건 변화(예를 들면, 압력 및/또는 온도 변화)로부터 유래하는 배리어(14)의 부피 증가 또는 감소 및/또는 상부 및 하부 패킹(13,6)의 크기 특성 변화에도 불구하고, 배리어(14)의 유체 압력은, 하부 스페이서(7), 로딩 피스톤(8), 스프링(들)(10) 및 스프링 리테이너(11)를 포함하는 상술한 라이브-로딩 서브-어셈블리(111)에 기인할 수 있는 라이브-로딩의 결과로서 밸브(100)를 통한 유체 흐름의 공정 압력보다 높게 유지된다. 도 1부터 명백해지는 것처럼, 이러한 라이브-로딩 서브-어셈블리(111)와, 특히 그것의 로딩 피스톤(8)은, 도 1에 도시된 크기 H1에 의해 한정된 그것과 대략 동일한 이동 범위를 가질 수 있다. 도 2의 실시예에서, 로딩 피스톤(8)은 밸브 보넷(4)의 상단, 말단을 향하는 이동 범위의 상부 제한점에서 도시되어 있고, 상부를 향한 이동은 중심 통로(12)의 상부 및 하부 영역 사이에서 한정되는 숄더에 대항하여 로딩 피스톤(8)의 상부 및 하부 영역 사이에서 한정되는 숄더의 인접에 의해 제한된다. 로딩 피스톤(8)이 상부 이동 제한점에 있을 경우, 스프링(10)을 수용하고, 도 2에 도시된 높이 L1인 갭에 의해 똑 같은 량만큼 스프링 리테이너(11)로부터 분리된다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이 상부 패킹(13) 및 패킹 팔로어(16)의 사이에 캡처된 로드셀(15)은 상부 및 하부 패킹(13,6)과 그 사이에 개재된 배리어(14)에 의해 전체적으로 한정되는 씰링부에 적용된 부하의 연속적인 부하 모니터링을 이용하도록 동작하고, 따라서 밸브(100)를 통한 유체 압력 흐름의 공정 압력을 초과하는 배리어(14)의 유체 압력의 검증을 통해 그와 같은 씰링부의 완전성을 모니터링하기 위한 추가적인 양태를 제공한다.

밸브(100)에서, 패킹 시스템(101)의 상부 및 하부 패킹(13,6)은 동일 재료보다 오히려 다른 재료로 제조될 수 있고, 동일 또는 다른 기하 형태를 가질 수 있다는 것이 예상된다. 시간이 지남에 따라, 상부 및 하부 패킹(13,6)으로의 가스 확산성으로 인해, 가스는 배리어(14) 안에서 더욱 용해도가 높아질 수 있다. 이러한 것이 발생할 경우, 동일 기밀 용량을 갖는 재료에 의한 상부 및 하부 패킹(13,6)의 형성은, 가스 하에서 수직으로 야기하는 밸브(100)의 내부로 되돌아가는 하부 패킹(6)으로부터 배출한다기보다는 가스가 상부 패킹(13)으로부터 배출하여 밸브(100)의 외측으로 이동하도록 할 수 있다. 이러한 점에서, 상부 패킹(13)에 비교하여 다소 작은 기밀도를 갖는 재료로 하부 패킹(6)을 제조하는 것이 밸브(100) 내부로 배리어 용해 가스의 재-확산을 용이하게 하는데 사용될 수 있다.

도 2는 밸브(100), 부분적으로 조립된, 특히 도 1에 도시된 패킹 시스템(101)을 도시한 것이다. 보다 상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 완전히 조립된 패킹 시스템(101)의 라이브-로딩 서브-어셈블리, 로딩 피스톤(8)의 상부 영역에 위치된 하부 스페이서(7), 및 하부 스페이서(7)에 위치된 하부 패킹(6)과 함께, 액체 배리어 충전 장치(3)가 패킹 시스템(101)으로 배리어(14)의 도입을 용이하게 하는데 사용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 충전 장치(3)는 패킹 팔로어(16)와 유사하게 구성되고, 제1외경을 갖는 환형 상부 영역, 그리고 상부 영역으로부터 돌출하고, 상부 영역의 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역을 포함한다. 결과적으로, 충전 장치(3)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더에 의해 분리된다. 충전 장치(3)는 축방향으로 그것을 통해서 연장하는 중심 보어 및 보조 통로(19)를 더 한정한다. 밸브 스템(1)은 활주 가능하게 충전 장치(3)의 중심 보어를 통하여 전진된다. 더불어, 통로(19)의 일단은 충전 장치(3)의 상부 영역의 외부, 주변 표면에서 끝나고, 그것의 반대단은 충전 장치의 하부 영역의 말단 또는 테두리에서 끝난다. 중심 보어를 부분적으로 한정하는 충전 장치(3)의 상부 영역의 내부 표면 내에 위치된 것은 O-링(2)을 수용하는 연속적인 그르브 또는 채널이다. 유사하게, 충전 장치(3)의 관형 하부 영역의 외부 표면 내에 위치된 것은 O-링(5)을 수용하는 연속 그르브 또는 채널이다.

도 2에 더 도시된 바와 같이, 똑같은 것이 밸브 스템(1)과 밸브 보넷(4) 사이에 한정된 환형 갭 안으로 활주 가능하게 통로(12)의 상부 영역으로 전진되는 것이 가능하도록 충전 장치(3)의 하부 영역이 크기를 갖는다. 충전 장치(3)가 패킹 시스템(101) 안으로 배리어(14)의 도입을 용이하게 하는데 사용될 때, 충전 장치(3)의 하부 영역이 소정 깊이로 통로(12)의 상부 영역으로 처음으로 전진될 것이라는 것이 예상되며, 따라서 충전 장치(3)의 상부 및 하부 영역 사이에 한정된 숄더가 도 2에 도시된 바와 같이 밸브 보넷(4)의 상단, 말단에 근접하여 인접 또는 위치될 것이다. 그와 같은 전진에 따라, O-링(2)은 효과적으로 충전 장치(3)와 밸브 스템(1) 사이에 씰링부를 만들고, O-링(5)이 효과적으로 충전 장치(3)와 밸브 보넷(4) 사이에 씰링부를 만든다. 그 후에, 충전 장치(3)의 통로(19)는 밸브(100)의 외부로부터 하부 패킹(6)으로 배리어(14)를 채널링하는데 사용된다.

배리어(14)의 예정된 양이 통로(12)의 상부 영역에 도입된 후, 충전 장치(3)은 통로(12) 내부로부터 완전히 수축 및 철수되고, 밸브(100)로부터 제거된다. 도 1에서 환영에 나타난 오리엔테이션을 가정하기 위해 통로(12)의 상부 영역 내부로의 상부 패킹(13) 전진 이후 그와 같은 수축과 충전 장치(3)의 제거가 일어난다. 도 1의 환영에 도시된 위치에 있는 반면 상부 패킹(13) 상에 위치된 로드 셀(15)에 후속하여, 패킹 팔로어(16)가 밸브 스템(1)에 대하여 전진하고, 도 1에 또한 도시된 일반적인 오리엔테이션으로 통로(12)의 내측으로 하강하여 상부 패킹(13) 및 로드 셀(15)을 효과적으로 밀어 넣는데 사용되고, 상부 패킹(13)이 또한 통로(12)에 미리 충전된 배리어(14)와 접촉된다. 충전 장치(3)의 사용이 예시적이고, 밸브(100) 안에 있는 패킹 시스템(101)의 어셈블리가 충전 장치(3)의 사용을 수반하지 않는 선택적 어셈블리 기술을 이용하여 잠재적으로 이루어질 수 있다는 것을 당업계에 통상의 지식을 가진 자는 인식할 것이다.

이제 도 3과 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따라 구성된 저탈루성 배출, 유체 또는 액체 배리어 패킹 시스템(201)을 포함하는 전형적 밸브(200)가 부분적으로 도시되어 있다. 통합된 패킹 시스템(201)을 갖는 전형적 밸브(200)는 일정한 구조적 특징을 갖는다. 보다 상세하게는, 밸브(200)는 몸체를 포함하며, 그 자체는 밸브 보넷(20)을 포함한다. 밸브 보넷(20)을 통하여 축방향으로 연장하는 것은 중심 통로(22)이다. 도 3과 4에 도시된 것처럼, 밸브 보넷(20)을 통하여 연장하는 통로(22)는 균일한 내경을 갖지 않는다. 오히려, 통로(22)는 제1내경을 갖는 상부 영역, 및 상부 영역보다 작은 제2내경을 갖는 하부 영역으로 나눠진다. 결과로서, 통로(22)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더에 의해 상호간 분리된다. 통로(22)를 통하여 전진하는 것은 밸브(200)의 긴 밸브 스템(23)이고, 이는 종래 방법에서 밸브(200)를 개폐하는 왕복 또는 회전 이동이다.

밸브(200)의 밸브 스템(23)에는 바람직하게 하드 코팅과 아래에서 더욱 상세히 논의될 초-연삭 스템 코팅이 제공된다. 더불어, 도 3과 4에 도시된 바와 같이, 환형 갭이 수직으로 밸브 스템(23)과 중심 통로(22)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(20)의 내부 표면 영역의 사이에서 한정되도록, 밸브 스템(23)의 직경은 중심 통로(22)의 중심 통로(22)의 상부 영역보다 작다.

밸브(200)에 통합된 패킹 시스템(201)은 통로(22)의 상부 영역 내에 단독으로 위치하고, 패킹 시스템(201)의 영역은 밸브 스템(23)에 대하여 방사상 압력을 둘러싸고 행사한다. 도 3에서 보았을 때, 패킹 시스템(201)은 밸브 스템(23)을 에워싸고, 일반적으로 U-형 단면 형태를 가지는 환형 상부 패킹(24)을 포함한다. 상부 패킹(24)은 바람직하게 상부 패킹(24)에 대하여 밸브 스템(23)의 활주 이동에도 불구하고 밸브 스템(23)의 외부 표면에 대하여 유체 기밀 씰링을 유지하도록 적응되는 재료로 제조된다. 상부 패킹(24)에 부가하여, 패킹 시스템(201)은 상부 패킹(24)과 동일하게 형성되고 동일 재료로 제조될 수 있는 하부 패킹(25)을 포함한다. 그와 같이 하여, 하부 패킹(25)은 또한 밸브 스템(23)을 에워싸고, 하부 패킹에 대하여 밸브 스템(23)의 임의의 활주 이동에도 불구하고 밸브 스템(23)의 외부 표면에 대하여 유체 기밀 씰링을 유지하도록 동작한다.

도 3에 더 도시된 바와 같이, U-형 단면 형태의 결과로서 상부 및 하부 패킹(24,25)에 의해 한정된 환형 채널이 서로 마주하도록, 상부 및 하부 패킹(24,25)은 각각 중심 통로(22)의 상부 영역 내에 위치하고, 각각에 대하여 이격되어 위치되어 있다. 상부 및 하부 패킹(24,25)이 각각 밸브 스템(23)과 함께 활주 가능한, 씰링 결합 방식인 것에 더하여, 밸브 보넷(20)과 함께 활주 가능한, 씰링 결합 방식으로 위치될 수 있도록, 상부 및 하부 패킹(24,25)이 또한 밸브 스템(23)의 외부 표면과 통로(22)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(20)의 내부 표면의 사이에서 효과적으로 압축된다.

패킹 시스템(201)은 상부 및 하부 패킹(24,25) 사이에 캡처되는 유체 또는 액체 배리어(26)를 더 포함한다. 보다 상세하게는, 도 3에서 나타난 것처럼, 배리어(26)는 상부 및 하부 패킹(24,25)에 의해 경계지어지는 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이의 환형 갭의 그 영역 안으로 위치되거나 충전된다. 상부 및 하부 패킹(24,25)을 넘어가는 배리어(26)의 이동은 그와 같은 상부 및 하부 패킹(24,25) 그리고 각각의 밸브 스템(23) 및 밸브 보넷(20) 사이의 상기 기술된 유체 기밀 결합 방식에 의해 방지된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 배리어(26)는 밸브(200)를 통해 흐르는 공정 유체의 지정된 유형을 위한 작동 온도의 지정된 범위 내에서 일정한 유체 씰링 특성을 제공하기 위해 형성되는 그리스와 같은 점성액이다.

패킹 시스템(201)은 상부 패킹(24)에 위치되고 직접 인접하는 환형 부하 센서 또는 로드 셀(27)을 더 포함한다. 그렇게 하여, 로드 셀(27)은 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이에 한정되는 환형 갭 내에서 통로(22)의 상부 영역 내에 위치한다. 로드 셀(27)은 또한 패킹 시스템(201)에 포함되는 상부 패킹(24) 및 패킹 팔로어(28) 사이에 효과적으로 캡처된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 패킹 팔로어(28)는 제1외경을 갖는 환형 상부 영역과 상부 영역으로부터 돌출하고, 상부 영역의 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역을 포함한다. 결과로서, 패킹 팔로어(28)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더로 분리된다. 패킹 팔로어의 하부 영역은 또한 길이 L을 갖는다. 패킹 팔로어(28)는 축방향으로 그것을 통해서 연장하는 중심 보어 및 보조 통로(29)를 더 한정한다. 밸브 스템(23)은 활주 가능하게 패킹 팔로어(28)의 중심 보어를 통하여 전진된다. 더불어, 통로(29)의 일단은 패킹 팔로어(28)중 상부 영역의 외부, 주변 표면에서 끝나고, 반대단은 하부 영역의 말단 또는 가장자리에서 끝난다. 통로(29)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 로드 셀(27)로부터, 패킹 팔로어(28)를 통하여, 그리고 따라서 밸브(200)의 외부까지 연장하는 전기 신호 전송 와이어(30)를 수용하는데 사용된다. 인식될 바와 같이, 패킹 팔로어(28)의 하부 영역은, 똑같은 것이 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이에 한정되는 환형 갭 안으로 통로(22)의 상부 영역으로 활주 가능하게 전진되도록, 크기를 갖는다. 패킹 팔로어(28)의 하부 영역이 소정 깊이로 통로(22)의 상부 영역에 수직으로 전진할 것으로 예상되고, 따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 패킹 팔로어(28)의 상부 및 하부 영역 사이에 한정되는 숄더가 밸브 보넷(4)의 상부, 말단에 가까이 근접하거나 또는 위치될 것이다.

패킹 시스템(201)은 직접적으로 하부 패킹(25)에 인접하는 환형 상부 스페이서(31)를 더 포함한다. 그렇게 해서, 상부 스페이서(31)는 또한 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이에 한정되는 환형 갭 내에서 통로(22)의 상부 영역 내에 위치한다. 또한 패킹 시스템(201)에 포함되는 것은 통로(22)의 상부 및 하부 영역 사이에 한정되는 숄더에 직접 인접하는 환형 하부 스페이서(32)이다. 그렇게 해서, 하부 스페이서(32) 역시 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이에 한정되는 환형 갭 내에서 통로(22)의 상부 영역 내에 위치한다. 도 3에 더 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 스페이서(31,32) 사이에 위치되고 확장되는 것은 적어도 하나, 및 바람직하기로 일련의 내부 스프링(33)이다. 도 3을 보았을 경우, 스프링(들)(33)은 밸브 보넷(20)의 상부, 말단을 상부로 향하여 상부 스페이서(31)를 수직으로 편향시키도록 동작한다. 패킹 시스템(201)에서, 상부 및 하부 스페이서(31,32)와, 스프링(들)(33)은, 상부 및 하부 패킹(24,25), 그리고 그 사이에 위치된 배리어(26) 상에 응축된 압력의 지정된 레벨을 유지하도록 동작하는 패킹 시스템(201)의 라이브-로딩 서브-어셈블리(211)을 전체적으로 한정한다.

도 3으로부터, 밸브 스템(23)의 좌측면에 대한 밸브(200)의 구조적 특징(그러나 도시되지는 않음)이 본질적으로 밸브 스템(23)의 우측면에 도시된 것들의 거울 이미지라는 것을 당업계에 통상의 지식을 가진 자가 인식할 것이고, 예외로서 패킹 팔로어(28)가 그 가운데에 형성되고 그것을 통해서 연장된 단일 보조 통로(29)를 단지 포함한다는 것이다. 패킹 시스템(201)을 포함하는 밸브(200)가 동작하는 동안, 상부 및 하부 패킹(24,25)과 그 사이의 배리어(26)의 조합은, 통로(22)의 하부 영역을 통해 위로 이동하는 유체가 통로(22)의 상부 영역을 통하여 이동하고, 밸브 보넷(20)의 상부, 말단을 통해 밸브(200)를 벗어나는 것을 못하게 하는 효과적 유체 기밀 씰링을 제공한다. 밸브(200)가 동작하는 동안 밸브 스템(23)의 상,하 왕복 또는 회전 이동에도 불구하고, 상부 및 하부 패킹(24,25)과, 그 사이의 배리어(26)는, 상부 및 하부 패킹(24,25)이 통로(22)의 상부 영역을 한정하는 밸브 보넷(20)의 내부 표면을 따라 활주 가능한 이동을 약간 측정할 수 있다고 해도, 도 3에 도시된 오리엔테이션에서 본질적으로 유지된다. 하드 코팅과 초-연삭 스템 코팅과 함께 밸브 스템(23)을 제공하는 것은 마찰, 따라서 그것에 관련된 밸브 스템(23)의 활주 가능한 이동의 반복 사이클에도 불구하고, 상부 및 하부 패킹(24,25)의 조기 마모를 감소시킨다.

게다가, 밸브의 작동 조건 변화(예를 들면, 압력 및/또는 온도 변화)로부터 유래하는 배리어(26)의 체적 증가 또는 감소 및/또는 상부 및 하부 패킹(24,25)의 크기 특성 변화에도 불구하고, 배리어(26)의 유체 압력은, 상부 및 하부 스페이서(31,32) 및, 스프링(들)(33)을 포함하는 상술한 라이브-로딩 서브-어셈블리(211)에 기인할 수 있는 라이브-로딩의 결과로서 밸브(200)를 통한 유체 흐름의 공정 압력보다 높게 유지된다. 도 3 및 4로부터 명백해지는 것처럼, 이러한 라이브-로딩 서브-어셈블리(211)는 설정된 이동 범위를 가질 수 있다. 도 4 에서, 상부 스페이서(31)는 밸브 보넷(20)의 상단, 말단을 향하는 이동 범위의 상부 제한점에서 도시되고 있다. 이 경우에, 상부 및 하부 스페이서(31,32)는 스프링(들)(33)을 수용하고, 도 4에 도시된 높이 L1을 갖는 갭에 의해 상호간 분리된다. 또한, 상술한 바와 같이 상부 패킹(24)과 패킹 팔로어(28) 사이에 캡처되는 로드 셀(27)은 상부 및 하부 패킹(24,25) 그리고 그 사이의 배리어(26)에 의해 전체적으로 한정되는 씰링부에 인가되는 부하의 연속적인 부하 모니터링을 용이하게 하고, 따라서, 밸브(200)를 통한 유체 압력 흐름의 공정 압력을 초과하는 배리어(26)의 유체 압력의 검증을 통하여 그와 같은 씰링부의 통합성을 모니터링하는데 추가적인 양태를 제공한다. 게다가, 밸브(200)에서, 패킹 시스템(201)의 상부 및 하부 패킹(24,25)이 패킹 시스템(101)의 상부 및 하부 패킹(13,6)에 관련하여 상술한 바와 같이 똑같은 기능적 특성을 제공하기 위해 다른 재료로 제조될 수 있다는 것이 예상된다.

도 4는, 부분적으로 조립된 상태에서, 밸브(200) 및 특히 도 3에 도시된 바와 같은 그것의 패킹 시스템(201)을 도시한 것이다. 보다 상세하게는, 도 4에 나타난 바와 같이, 완전히 조립된 패킹 시스템(201)의 라이브-로딩 서브-어셈블리 및 상부 스페이서(31)에 위치된 하부 패킹(25)과 함께, 액체 배리어 충전 장치(34)가 패킹 시스템(201) 안으로 배리어(26)의 도입을 용이하게 하는데 사용된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 충전 장치(34)는 패킹 팔로어(28)와 유사하게 구성되고, 제1외경을 갖는 환형 상부 영역, 그리고 상부 영역으로부터 돌출하고, 상부 영역의 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역을 포함한다. 결과로서, 충전 장치(34)의 상부 및 하부 영역은 환형 숄더로 분리된다. 충전 장치(34)는 축방향을 통해 연장하는 중심 보어, 및 보조 통로(35)를 더 한정한다. 밸브 스템(23)은 활주 가능하게 충전 장치(34)의 중심 보어를 통하여 전진된다. 게다가, 통로(35)의 일단은 충전 장치(34) 중 상부 영역의 외부, 주변면에서 끝나고, 반대단은 하부 영역의 단부 또는 테두리에서 끝난다. 부분적으로 중심 보어를 한정하는 충전 장치(34)의 상부 영역의 내부 표면에 위치된 것은 O-링(36)을 수용하는 연속적인 그르브 또는 채널이다. 이와 유사하게, 충전 장치(34)의 관형 하부 영역의 외부 표면 내에 위치된 것은 O-링(37)을 수용하는 연속 그르브 또는 채널이다.

도 4에 더 도시된 바와 같이, 똑같은 것이 밸브 스템(23)과 밸브 보넷(20) 사이에 한정된 환형 갭 안으로 활주 가능하게 통로(22)의 상부 영역으로 전진되는 것이 가능하도록 충전 장치(34)의 하부 영역에 대한 크기가 정해진다. 충전 장치(34)가 패킹 시스템(201) 안으로 배리어(26)의 도입을 용이하게 하는데 사용될 때, 충전 장치(34)의 하부 영역이 소정 깊이로 통로(22)의 상부 영역으로 처음에 전진될 것이라는 것이 예상되며, 따라서 충전 장치(34)의 상부 및 하부 영역 사이에 한정된 숄더가 도 4에 도시된 바와 같이 밸브 보넷(4)의 상단, 말단에 근접하여 인접 또는 위치될 것이다. 그와 같은 전진에 따라, O-링(36)은 충전 장치(34)와 밸브 스템(23) 사이에 효과적으로 씰링부를 만들고, O-링(37)이 충전 장치(34)와 밸브 보넷(20) 사이에 효과적으로 씰링부를 만든다. 그 후에, 충전 장치(34)의 통로(35)는 밸브(200)의 외부로부터 하부 패킹(25)의 위로 배리어(26)를 채널링하는데 사용된다.

예정된 양의 배리어(26)가 통로(22)의 상부 영역에 도입된 후, 충전 장치(34)는 완전히 수축되고 통로(22)로부터 철수되며, 밸브(200)에서 제거된다. 통로(22)의 상부 영역 안으로 상부 패킹(24)이 전진함에 따라 그와 같은 충전 장치(34)의 수축과 제거가 이루어진다. 상부 패킹(24) 상에 위치된 로드 셀(27)에 후속하여, 패킹 팔로어(28)가 밸브 스템(23)에 대하여 전진하고, 도 3에 도시된 일반적인 오리엔테이션으로 통로(22)의 내측으로 하강하여 상부 패킹(24) 및 로드 셀(27)을 효과적으로 밀어 넣는데 사용되고, 상부 패킹(24)이 또한 통로(22)에 미리 충전된 배리어(26)와 접촉된다. 일반적으로, 라이브-로딩 서브-어셈블리(211)는 상부 및 하부 스페이서(31,32) 사이의 갭이 도 3에 도시된 높이 L2로부터 도 4에 도시된 높이 L1로 감소하는 방식으로 동시에 압축된다. 충전 장치(34)의 사용이 예시적이고, 밸브(200) 안에 있는 패킹 시스템(201)의 어셈블리가 충전 장치(34)의 사용을 수반하지 않는 선택적 어셈블리 기술을 이용하여 잠재적으로 이루어질 수 있다는 것을 당업계에 통상의 지식을 가진 자는 인식할 것이다.

명세서는 본 발명의 예시적인 실시예를 제공한다. 본 발명의 범위는 이러한 대표적 실시예에 의해 제한되지 않는다. 다양한 변형, 명백하게 명세서에 의해 제공되거나 명세서에 의해 암시하는, 구조, 크기, 재료 타입과 제조 공한정 변형과 같은 것은 본 명세서를 고려하여 당업자에 의해 구현될 수 있다. 예를 들면, 패킹 시스템(101,201)이 각각 밸브(100,200)에 관련하여 위에서 기술된 그것들과 다른 구조적 및 기능적인 특징을 갖는 밸브와 함께 사용될 수 있다는 것이 예상된다.

100; 밸브 101; 유체 또는 액체 배리어 패킹 시스템
1; 밸브 스템 4; 밸브 보넷
6; 하부 패킹 7; 하부 스페이서
8; 관형 로딩 피스톤 9; 부싱
10; 스프링 11; 스프링 리테이너
13; 상부 패킹 14; 배리어
15; 로드 셀 16; 패킹 팔로어
17; 통로 18; 전기 신호 전송 와이어
111; 라이브-로딩 서브-어셈블리

Claims

저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는
중심 통로를 한정하는 밸브 몸체;
상기 통로를 통하여 전진하고 상기 통로 내에서 왕복적으로 이동할 수 있는 밸브 스템; 및
상기 통로 내에 적어도 부분적으로 위치된 패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 환형 상부 패킹;
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 환형 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 밸브 하우징 및 밸브 스템의 영역에 의해 더 경계지어지는 환형 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되며;
상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 및
규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함하는 밸브.
제1항에 있어서,
상기 유체 배리어는 점성액인 것을 특징으로 하는 밸브.
제1항에 있어서,
상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 로딩 피스톤;
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 로딩 피스톤에 이격되어 위치된 리테이너; 및
상기 로딩 피스톤과 리테이너 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 로딩 피스톤을 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편향 스프링을 포함하는 밸브.
제3항에 있어서,
상기 라이브-로딩 서브-어셈블리는 상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 로딩 피스톤과 하부 패킹 사이에 개재된 스페이서를 더 포함하는 밸브.
제1항에 있어서,
상기 패킹 시스템은
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 상부 패킹에 인접한 환상 부하 센서; 및
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 부하 센서에 인접하는 패킹 팔로어를 더 포함하되,
상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가되는 부하를 모니터링하도록 작동하는 밸브.
제5항에 있어서,
상기 패킹 팔로어는
제1외경을 갖고 상기 밸브 몸체의 외측에 위치된 환상 상부 영역;
상기 상부 영역으로부터 돌출하고 상기 제1외경보다 작은 제2외경을 갖는 관형 하부 영역, 상기 하부 영역은 상기 통로로 활주 가능하게 전진하고 상기 부하 센서에 인접하며; 그리고
상기 상부 및 하부 영역을 통하여 연장하고, 상기 밸브 스템을 활주 가능하게 수용하는 중심 보어를 포함하는 밸브.
제6항에 있어서,
상기 패킹 팔로어는 상기 상부 및 하부 영역을 통해서 상기 부하 센서를 향하여 연장하는 통로를 더 포함하고, 상기 통로는 상기 부하 센서로부터 연장하는 적어도 하나의 전선을 수용하는 크기 및 형상을 갖는 밸브.
제1항에 있어서,
상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 상부 스페이서;
상기 밸브 스템을 에워싸고 상기 상부 스페이서에 이격되어 위치된 하부 스페이서; 및
상기 상부 스페이서와 하부 스페이서 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 상부 스페이서를 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편항 스프링을 포함하는 밸브.
제1항에 있어서,
상기 상부 및 하부 패킹은
상호간 동일하게 구성되고, 각각은 일반적으로 U-형 단면 형태를 가지며, 연속적인, 환형 채널을 한정하고, 상기 상부 및 하부 패킹은, 상기 채널이 상기 갭과 통하도록, 서로에 대하여 향하는 밸브.
저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는
밸브 몸체;
상기 밸브 몸체에 대하여 왕복적으로 이동할 수 있는 밸브 스템; 및
상기 밸브 몸체 내에 적어도 부분적으로 위치된 패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은
상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 상부 패킹;
상기 밸브 스템 및 밸브 몸체에 유체 기밀 결합 방식으로 위치된 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 밸브 하우징 및 밸브 스템의 영역에 의해 더 경계지어지는 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되며;
상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 그리고
규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함하는 밸브.
제10항에 있어서,
상기 유체 배리어는 점성액인 것을 특징으로 하는 밸브.
제10항에 있어서,
상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는
상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 로딩 피스톤;
상기 로딩 피스톤에 대하여 이격되어 위치된 리테이너; 및
상기 로딩 피스톤과 리테이너 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 로딩 피스톤을 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편향 스프링을 포함하는 밸브.
제12항에 있어서,
상기 라이브-로딩 서브-어셈블리는
상기 로딩 피스톤과 하부 패킹 사이에 개재된 스페이서를 더 포함하는 밸브.
제10항에 있어서,
상기 패킹 시스템은
상기 상부 패킹에 인접한 부하 센서; 및
상기 부하 센서에 인접한 패킹 팔로어를 포함하고,
상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가된 부하를 모니터링하도록 작동하는 밸브.
제14항에 있어서,
상기 패킹 팔로어는
상기 밸브 몸체의 외측에 위치된 상부 영역;
상기 통로로 활주 가능하게 전진하고 상기 부하 센서에 인접하는 상기 상부 영역으로부터 돌출한 하부 영역; 및
상기 상부 및 하부 영역을 통하여 연장하고, 상기 밸브 스템을 활주 가능하게 수용하는 중심 보어를 포함하는 밸브.
제15항에 있어서,
상기 패킹 팔로어는 상기 상부 및 하부 영역을 통해서 상기 부하 센서로 연장하는 통로를 더 포함하고, 상기 통로는 상기 부하 센서로부터 연장하는 적어도 하나의 전선을 수용하는 크기 및 형상을 갖는 밸브.
제10항에 있어서,
상기 패킹 시스템의 라이브-로딩 서브-어셈블리는
상기 하부 패킹에 협력적으로 결합된 상부 스페이서;
상기 상부 스페이서에 대하여 이격되어 위치된 하부 스페이서; 및
상기 상부 스페이서와 하부 스페이서 사이로 연장하고, 상기 씰링부를 향하여 상기 상부 스페이서를 수직으로 편향시키도록 작동하는 적어도 하나의 편항 스프링을 포함하는 밸브.
제10항에 있어서,
상기 상부 및 하부 패킹은 상호간 동일하게 구성되고, 각각은 일반적으로 U-형 단면 형태를 가지며, 채널을 한정하고, 상기 상부 및 하부 패킹은, 상기 채널이 상기 갭과 통하도록, 서로에 대하여 향하는 밸브.
저탈루성 배출 누출 기준을 충족시키기에 적합한 밸브에 있어서, 상기 밸브는
밸브 스템; 및
패킹 시스템을 포함하고, 상기 패킹 시스템은
상기 밸브 스템에 유체 기밀 결합 방식으로, 활주 가능하게 위치된 상부 패킹;
상기 밸브 스템에 유체 기밀 결합 방식으로 활주 가능하게 위치된 하부 패킹, 상기 상부 패킹은 갭에 의해 상기 하부 패킹으로부터 분리되고;
상기 갭에 충전된 유체 배리어, 상기 상부와 하부 패킹 및 상기 유체 배리어는 상기 패킹 시스템의 씰링부를 전체적으로 한정하며; 그리고
규정된 유체 압력 레벨에서 상기 유체 배리어를 유지하는 방식으로 상기 씰링부에 협력적으로 결합되고 상기 씰링부에 부하를 인가하기 위하여 작동하는 라이브-로딩 서브-어셈블리를 포함하는 밸브.
제19항에 있어서,
상기 패킹 시스템은
상기 상부 패킹에 인접하는 부하 센서; 및
상기 부하 센서에 인접하는 패킹 팔로어를 더 포함하고,
상기 부하 센서는 상기 라이브-로딩 서브-어셈블리에 의해 상기 패킹 시스템의 씰링부에 인가된 부하를 모니터링하도록 작동하는 밸브.