KR20150024874A - 선형 작동기를 갖는 축방향 유체 밸브 - Google Patents

Abstract

선형 작동기를 갖는 축방향 유체 제어 밸브가 본 명세서에 개시되어 있다. 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 제어 밸브는 입구(112)와 출구(114) 사이에서 통로(110)를 형성하는 밸브 본체를 포함한다. 예시적 축방향 유체 밸브는 통로와 실질적으로 정렬된 제1 축(140)을 따라서 축방향 밸브 본체에 대해 이동가능한 플러그 연동부 조립체(106)를 포함한다. 예시적 축방향 유체 밸브는 플러그 연동부 조립체에 작동식으로 결합된 스템(182a)을 갖는 선형 작동기(108a)를 포함한다. 선형 작동기는 통로를 통해 유체의 유동을 변화시키도록 통로 내에 제1 축을 따라 플러그 연동부 조립체의 적어도 일부를 이동시키며, 선형 작동기의 스템은 제1 축과는 다른 제2 축(188a)을 따라 이동한다.

Description

선형 작동기를 갖는 축방향 유체 밸브{AXIAL FLUID VALVES HAVING LINEAR ACTUATORS}

본 발명은 일반적으로 축방향 유체 밸브에 관한 것으로, 특히, 선형 작동기를 갖는 축방향 유체 밸브에 관한 것이다.

유체 제어 밸브(예를 들어, 활주 스템 밸브, 글로브 밸브, 회전 밸브, 버터플라이 밸브, 볼 밸브 등)는 처리 유체의 유동을 제어하기 위해 처리 제어 시스템에서 사용되며, 통상적으로, 밸브의 동작을 자동화하기 위한 작동기(예를 들어, 회전 작동기, 선형 작동기 등)를 포함한다. 비록, 다수의 용례에서 유효하지만, 이들 유체 제어 밸브 중 일부는 타협점을 포함한다. 예로서, 버터플라이 밸브는 효율적 방식으로 큰 유체 체적을 제어하기 위해 사용될 수 있지만, 단지 적당한 정확도만 가능하고, 내부의 밀봉부는 사용 수명 및 온도 범위가 제한되는 경우가 많다. 한편, 글로브 밸브는 통상적으로 극도로 강한 트림과 정확한 제어를 제공하지만, 종종 주어진 라인 크기에 대해 낮은 유동 용량을 제공하는 경우가 많다.

직렬 또는 축방향 유체 제어 밸브는 상술한 유체 제어 밸브에 대한 대안이다. 축방향 밸브의 한 가지 장점은 이들이 글로브 밸브 스타일 트림(globe valve style trim)을 포함하고, 따라서, 그에 의해 제공되는 장점을 갖는다는 점이다. 구체적으로, 축방향 밸브에서, 이 트림은 효율을 증가시키고 소음 및 난류에 기인한 에너지 손실을 감소시키도록 유체 유동 경로에 대해 배향될 수 있다. 일부 공지된 축방향 밸브는 밸브 본체의 외부 표면에 장착되고 작동기의 출력 샤프트(예를 들어, 스템, 스핀들 등)가 밸브의 유체 유동 경로에 실질적으로 수직으로 배향되는 작동기를 포함한다. 작동기의 출력 샤프트는 일반적으로 래크-온-래크(rack-on-rack), 래크-및-피니언(rack-and-pinio) 또는 유사한 기어 조립체를 통해 밸브 본체 내에서 유동 제어 부재(예를 들어, 플러그)에 연결된다. 작동기는 밸브를 통한 유체의 유동을 가능하게 하거나 방지하도록 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 좌대 링에 대해 밸브 본체 내에서 유동 제어 부재를 이동시킨다.

이들 공지된 축방향 유체 밸브에서, 작동기 스템의 운동이 실질적으로 밸브를 통한 유체의 유동 경로에 실질적으로 수직이기 때문에, 외부적으로 장착된 작동기 구성은 실제로 종종 매우 제한되는 추가적 공간을 필요로 할 수 있다. 또한, 다수의 공지된 축방향 유체 밸브는 작동 및 밀봉부(예를 들어, 개스킷, 팩킹, 밀봉 링)에서 문제점을 나타낸다. 이들 공지된 축방향 유체 밸브는 유체 유동 경로 내에서 작동기 및 전동부를 사용하며, 결과적으로, 가압된 처리 유체로부터 기어 및 다른 작동 구성요소를 보호하기 위해 많은 수의 밀봉부 및 개스킷을 필요로 한다. 예로서, 일부 공지된 축방향 밸브는 작동기로부터의 운동을 플러그의 선형 운동으로 변화시키기 위해 복잡한 기어박스를 사용한다. 통상적으로, 기어박스는 유체 유동 경로 내에 있으며, 따라서, 처리 유체가 기어박스에 진입하는 것을 방지하기 위해 다수의 밀봉부를 필요로 한다. 다수의 밀봉부를 필요로 하는 이런 다수의 이동 부분을 갖는 축방향 유체 밸브를 작동시키는 것은 밸브 본체 외부의 유체 누설 가능성을 크게 증가시키고 제조 및 정비 비용을 증가시킨다.

예시적 장치는 입구와 출구 사이에 통로를 형성하는 축방향 밸브 본체를 포함한다. 예시적 장치는 통로와 실질적으로 정렬되어 있는 제1 축을 따라 축방향 밸브 본체에 대해 이동가능한 플러그 연동부 조립체를 포함한다. 예시적 장치는 통로를 통한 유체 유동을 변화시키기 위해 통로 내에서 제1 축을 따라 플러그 조립체의 적어도 일부를 이동시키도록 플러그 연동부 조립체에 작동식으로 결합된 스템을 갖는 선형 작동기를 포함한다. 선형 작동기의 스템은 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 이동한다.

다른 예에서, 본 명세서에서 설명된 장치는 입구와 출구 사이에 통로를 형성하는 축방향 밸브 본체를 포함한다. 플러그는 통로의 유체 유동 경로와 실질적으로 정렬된 제1 축을 따라 축방향 밸브 본체에 대해 활주식으로 이동할 수 있다. 연동부 바아는 플러그에 작동식으로 결합되고, 연동부 바아의 종방향 축은 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 배향된다. 연동부 바아는 플러그를 이동시키도록 제1 축과 실질적으로 정렬된 방향으로 이동하기 위한 것이다.

또 다른 실시예에서, 장치는 밸브 스템의 단부에 작동식으로 연결된 밸브 스템과 플러그를 포함한다. 플러그는 밸브 스템과 실질적으로 정렬된 축을 갖는다. 연동부 바아는 밸브 스템의 다른 단부에 작동식으로 연결된다. 선형 작동기는 밸브 스템의 축에 실질적으로 평행인 방향으로 연동부 바아의 적어도 일부를 이동시키도록 연동부 바아에 작동식으로 연결된다. 플러그 및 밸브 스템은 축방향 밸브 본체 내부에 배치되고 축방향 밸브 본체를 통한 유체 유동 경로와 실질적으로 정렬된다.

도 1은 본 발명의 교시에 따른 예시적 축방향 유체 제어 밸브의 단면도를 예시한다.
도 2는 도 1의 예시적 축방향 유체 제어 밸브의 단면 사시도를 예시한다.
도 3은 단일 선형 작동기와 로커 연동부 바아를 구비하는 대안 실시예의 축방향 유체 제어 밸브의 단면도를 예시한다.

특정 예가 상술한 도면에 도시되어 있고 후술된다. 이들 실시예의 설명에서, 동일 또는 유사 요소를 나타내기 위해 유사 또는 동일 참조 부호를 사용한다. 도면은 반드시 실제 크기 대로 그려진 것은 아니며, 도면의 특정 특징 및 특정 모습은 명료성 및 간결성을 위해 개략적이거나 크기가 과장되어 도시될 수 있다. 추가적으로, 다수의 예가 본 명세서 전반에 걸쳐 설명되어 있다. 임의의 예로부터의 임의의 특징이 다른 예로부터의 다른 특징을 대체하거나 그렇지 않으면 그와 조합하여 포함될 수 있다.

본 명세서에 설명된 예시적 축방향 밸브는 밸브 소음을 감소시키고, 난류 유체 유동을 감소시키기 위해 축방향으로 정렬된 통로를 제공하며, 유동 용량을 향상시키고, 배관 시스템 내에 축방향 밸브를 수용하기 위해 요구되는 전체 치수를 감소시키며, 다수의 밀봉부와 개스킷을 필요로하는 유입유동 작동 구성요소를 현저히 제거시키고, 유동 효율을 증가시켜 더 작은 펌프와 배관의 사용을 가능하게 한다. 일반적으로, 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브는 플러그 연동부 조립체를 통해 하나 이상의 선형 작동기(예를 들어, 공압 작동기, 유압 작동기, 전기 작동기)에 작동식으로 결합된 글로브 밸브 스타일 트림(예를 들어, 플러그 및 좌대 링)의 사용을 가능하게 한다. 플러그 연동부 조립체의 일부는 다수의 공지된 축방향 유체 밸브에서 일반적으로 발견되는 가능한 누설 경로를 감소 또는 제거하는 방식으로 밸브 본체 내의 보어 내로 또는 보어를 통해 연장한다.

본 명세서에 설명된 일 예시적 축방향 유체 밸브는 밸브의 유체 유동 경로로부터 오프셋되고 유체 격리되며 플러그 연동부 조립체(예를 들어, 스템 및 연동부 바아)에 작동식으로 결합된(예를 들어, 연결된) 선형 작동기를 포함한다. 플러그 연동부 조립체의 일부(예를 들어, 연동부 바아)는 유체 유동 경로로부터 플러그 연동부 조립체를 유체 격리시키며 밸브의 본체 내로 또는 밸브의 본체를 통해 연장하는 보어 또는 개구 내에서 활주식으로 이동가능하다. 플러그 연동부 조립체의 적어도 일부는 유체 유동 경로와 축방향으로 정렬되며, 이는 규제부, 그리고, 따라서 밸브의 통로를 통한 난류 유동을 감소시킴으로써 유동 효율을 크게 증가시킨다.

더 구체적으로, 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브에서, 축방향 밸브 본체는 밸브 본체 내로 또는 밸브 본체를 통해 연장하는 보어 또는 개구를 포함한다. 이 보어 또는 개구는 축방향 밸브 내에서 유체 통로로부터 유체 격리되고, 축방향 밸브 내의 플러그의 스템으로 작동기 스템의 선형 운동을 전달하는 연동부 바아(예를 들어, 연결 로드 또는 로커 바아 등)를 수용하도록 구성된다. 연동부 바아는 밸브 본체의 유체 통로의 외부에 배치된 적어도 하나의 선형 작동기의 스템에 작동식으로 연결될 수 있으며, 또한 보어 또는 개구와 교차하는 어퍼쳐(aperture)를 통해 플러그 스템에 연결된다. 플러그 스템은 패킹을 통해 어퍼쳐에 대해 밀봉된다.

예시적 밸브 본체는 연동부 바아가 압력 경계를 통과할 수 있게 하고, 밸브 본체의 유체 통로 내에서 보어 또는 개구, 그리고, 따라서, 링크 바아 둘레에서 유체의 유동을 안내함으로써 압력 경계로부터 격리된 상태로 유지될 수 있게 한다. 동작시, 연동부 바아는 밸브 트림 구성요소가 그를 따라 밸브 본체의 통로 내에서 이동하는 축과는 다른 축을 따라 이동하는 선형 작동기의 스템으로부터 선형 운동을 전달한다. 예로서, 플러그의 스템과 선형 작동기의 스템이 그를 따라 이동하는 축들은 평행할 수 있지만 오프셋(즉, 비동축)될 수 있다.

본 명세서에 설명된 예는 축방향 유체 밸브의 이동 구성요소의 비교적 큰 부분이 유체 유동 경로 또는 스트림의 외부에 배치될 수 있게 하며, 그에 의해, 필요한 밀봉부 및 개스킷의 수를 현저히 감소시킨다. 또한, 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브는 밀봉부 고장에 의해 유발되는 누설을 감소시키며, 그 이유는 작동기(들)이 유체 스트림 외부에 배치될 수 있기 때문이다. 또한, 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브는 배관 시스템 내에 플러그 연동부 조립체를 수용하기 위해 필요한 전체 치수를 감소시키며, 그에 의해, 예시적 축방향 유체 밸브가 더 작은 펌프 및 배관과 함께 사용될 수 있게 한다.

본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브에서, 밸브 본체가 밸브 본체의 유체 통로 내에서 압력 경계에 노출되지 않고 밸브 본체 내로 또는 그를 통해 연동부 바아가 통과할 수 있게 하도록 구성되기 때문에, 단일 패킹 및 개스킷이 처리 유체로부터 작동기(들) 및 연동부 바아를 분리시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 축방향 밸브 본체 및 플러그 연동부 조립체는 축방향 유체 밸브를 작동시키기 위해 필요한 이동 부분의 수를 현저히 감소시킨다. 따라서, 플러그 조립체 및 외부적 선형 작동기(들)는 제조 및 기계가공 요건을 크게 단순화하며, 따라서, 축방향 유체 밸브를 제조하는 비용을 감소시킨다. 또한, 더 소수의 이동 부분을 가짐으로써, 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 밸브는 동작 동안 기계적 고장 및 누설의 가능성을 크게 감소시킨다.

도 1은 본 명세서에 설명된 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100)의 단면도를 예시한다. 축방향 유체 제어 밸브(100)는 제1 밸브 본체 부분(102), 제2 밸브 본체 부분(104), 플러그 연동부 조립체(106) 및 제1 및 제2 선형 작동기(108a, 108b)를 포함한다. 밸브 본체 부분(102, 104)은 축방향 유체 제어 밸브(100)가 유체 처리 시스템(예를 들어, 분배 배관 시스템)에 설치될 때 입구(112)와 출구(114) 사이에 유체 유동 경로를 제공하는 통로(110)를 형성하도록 결합된다. 일부 예에서, 제1 밸브 본체 부분(102) 및 제2 밸브 본체 부분(104)은 실질적 단일 부재 또는 구조로서 축방향 유체 제어 밸브(100)를 형성하도록 일체로 형성될 수 있다.

제1 밸브 본체 부분(102)은 입구(112)의 제1 플랜지(116)와, 제2 밸브 본체 부분(104)의 제3 플랜지(120)에 제거가능하게 결합된 제2 플랜지(118)를 포함한다. 제1 밸브 본체 부분(102)의 제2 플랜지(118)와 제2 밸브 본체 부분(104)의 제3 플랜지(120)는 플랜지 체결구(122)(예를 들어, 볼트)를 통해 결합된다. 다른 예에서, 제2 플랜지(118) 및 제3 플랜지(120)는 임의의 다른 적절한 체결 기구(들)와 제거가능하게 결합될 수 있다. 또한, 제2 밸브 본체 부분(104)은 출구(114)에 제4 플랜지(124)를 포함한다. 동작시, 제1 밸브 본체 부분(102)의 제1 플랜지(116)는 상류 배관(126)에 결합될 수 있으며, 제2 밸브 본체 부분(104)의 제4 플랜지(124)는 하류 배관(128)에 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 예에서, 축방향 유체 제어 밸브(100)는 제1(폐쇄) 위치에 있다. 축방향 유체 제어 밸브(100)는 하류 배관(128)을 통한 하류 공급 소스와 상류 배관(126)을 통한 상류 공급 소스 사이에서 유체 유동 경로 내에 개재된다. 처리 유체는 예로서, 천연 가스 같은 임의의 처리 유체를 포함할 수 있다. 동작시, 플러그 연동부 조립체(106)는 입구(112)와 출구(114) 사이에서 유체의 유동을 방지하기 위한 제1 위치(예를 들어, 폐쇄 위치)와 입구(112)와 출구(114) 사이에서 유체 유동을 가능하게 하기 위한 제2 위치(예를 들어, 도시되지 않은 개방 위치) 사이에서 동작한다.

도 1에 도시된 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100)에서, 플러그 연동부 조립체(106)는 플러그(130), 플러그 스템(132) 및 연동부 바아(134)를 포함한다. 본 예에 도시된 바와 같이, 플러그 스템(132)은 제1 단부(136)에서 플러그(130)에 결합되고 제2 단부(138)에서 연동부 바아(134)에 결합된다. 일부 예에서, 플러그 스템(132)은 실질적 단일 부재 또는 구조체로서 플러그(130)와 일체로 형성될 수 있다. 도시된 예에서, 플러그(130)와 플러그 스템(132)의 일부는 그 종방향 축이 통로(110)의 종방향 축(140)과 그를 통한 유체 유동과 실질적으로 축방향으로 정렬되거나(즉, 동축적) 또는 실질적으로 그에 평행하도록 통로(110) 내에 배치된다.

본 예에서, 제2 밸브 본체 부분(104)은 통로(110)에 실질적으로 수직인 방향으로 제2 밸브 본체 부분(104)을 통해 연장하는 보어(142)를 포함한다. 보어(142)는 내부 벽 표면(144)과 외부 벽 표면(146)을 갖는다. 보어(142)의 내부 벽 표면(144)은 통로(110) 내에서 처리 유체로부터 유체 격리된다. 처리 유체는 보어(142)의 외부 벽 표면(146) 둘레로, 그리고, 통로(110)를 통해 유동한다. 보어(142)는 제2 밸브 본체 부분(104)을 통해 연장하고, 더 상세히 후술된 바와 같이, 연동부 바아(134)를 수용하고 종방향 축(140)을 따른 연동부 바아(134)의 병진을 가능하게 하도록 크기 설정된다.

도 2에 더욱 명료히 도시된 바와 같이, 보어(142)는 외부 벽 표면(146)에 의해 통로(110)로부터 유체 격리된다. 따라서, 통로(110)는 축방향 유체 제어 밸브(100) 내의 보어(142)의 각 측부로 전향되고, 보어(142)는 축방향 유체 제어 밸브(100) 외부의 대기에 노출된다. 본 예에서, 보어(142)는 직사각형이지만, 다른 예에서, 보어(142)는 원형, 타원형, 반타원 또는 연동부 바아(134)를 수용할 수 있는 임의의 다른 형상일 수 있다.

보어(142)의 외부 벽 표면(146)은 축방향 유체 제어 밸브(100)의 통로(110) 내의 마찰을, 그리고, 따라서, 난류를 감소시키도록 성형될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 밸브 본체 부분(104)은 또한 보어(142)의 외부 벽 표면(146)으로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 원추형 돌출부 또는 원추부(148)를 포함한다. 원추부(148)는 난류를 감소 또는 최소화하도록 성형되고, 따라서, 유동 효율을 증가시키며 난류에 기인한 에너지 소실 및 소음을 감소시킨다. 일부 예에서, 원추부(148)는 실질적 단일 부재 또는 구조체로서 제2 밸브 본체 부분(104)과 일체로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 플러그 스템(132)은 보어(142) 내의 어퍼쳐(150)를 통해 연장한다. 어퍼쳐(150)는 보어(142)와 통로(110) 사이에 밀봉부를 유지하도록 패킹(152)을 포함하고, 플러그 스템(132)의 매끄러운 선형 이동을 가능하게 한다. 패킹(152)은 글랜드 너트(154)에 의해 제 위치에 보유되며, 이는 방수 밀봉부를 형성하고 통로(110)로부터 보어(142)로의 처리 유체의 누설을 방지하도록 패킹(152)을 포함할 수 있다.

본 예에서, 축방향 유체 제어 밸브(100)는 개스킷(예를 들어, 밀봉부)(156, 및 157)과 케이지(158)를 더 포함한다. 개스킷(156, 및 157)은 제1 밸브 본체 부분(102)의 제2 플랜지(118)와 제2 밸브 본체 부분(104)의 제3 플랜지(120) 사이에서 케이지(158)의 각 측부 상에 배치된다. 케이지(158)는 외향 연장하고 통로(110)의 유체 유로 내에 축방향으로 정렬된다. 플러그(130)는 케이지(158) 내에서 활주가능하고, 케이지(158) 내에 긴밀하게 끼워지도록 크기설정된다. 도시된 예에서, 압축 링(160)은 플러그(130)와 케이지(158) 사이에 결합된다.

좌대 링(162)은 입구(112)에 인접한 제1 밸브 본체 부분(102)의 내부 표면에 작동식으로 연결된다. 좌대 링(162)은 플러그(130)의 테이퍼진 표면(166)을 수용하도록 플랜지형 부분(164)을 포함한다. 동작시, 플러그(130)는 제1 및 제2 밸브 본체 부분(102 및 104)을 통한 유체의 유동을 규제 또는 방지하도록 좌대 링(162)을 향해 제1 방향으로, 그리고, 제1 및 제2 밸브 본체 부분(102, 및 104)을 통한 유체의 유동을 허용 또는 증가시키도록 좌대 링(162)으로부터 멀어지는 제2 방향으로 이동된다.

플러그(130)는 케이지 공동(170)의 플러그(130) 배후의 영역과 통로(110) 내의 유체 스트림 사이의 압력을 균형화하도록 구멍(168a, 및 168b)을 갖는 유동 제어 부재이다. 다른 예에서, 플러그(130)는 케이지 공동(170)의 플러그(130) 배후의 압력을 균형화하도록 두 개보다 더 많거나 더 작은 구멍을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 플러그(130)는 균형화되지 않은 플러그 같은 임의의 다른 유동 제어 부재일 수 있다.

제1 위치와 제2 위치 사이에서 플러그 연동부 조립체(106)를 이동시키기 위해, 연동부 바아(134)는 제1 선형 작동기(108a)와 제2 선형 작동기(108b)에 작동식으로 연결된다. 연동부 바아(134)는 종방향 축(172)을 따라 배향되고, 보어(142) 내에 배치되어 그를 통해 연장한다. 도시된 예에서, 연동부 바아(134)는 통로(110)의 압력 경계 외부에 있다.

본 예에서, 제1 및 제2 선형 작동기(108a, 및 108b)는 공압식이다(가압된 가스에 의해 작동된다). 공압식 작동기는 예로서, 천연 가스 같은 휘발성 처리 유체를 포함하는 용례에서 유리할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 제1 및 제2 선형 작동기(108a, 및 108b)는 예로서, 유압 작동기, 전기 작동기, 기계적 작동기, 전자-기계 작동기, 압전 작동기 또는 임의의 다른 적절한 작동기 또는 구동 부재 같은 임의의 유형의 선형 작동기일 수 있다.

도시된 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100)에서, 선형 작동기(108a, 및 108b)는 각각의 가압된 실린더(180a, 및 180b)와 작동기 스템(182a, 및 182b)를 포함한다. 작동기 스템(182a, 및 182b)은 연동부 바아(134)의 말단 단부에서 어뎁터(184a, 및 184b)를 통해 연동부 바아(134)에 결합된다. 도시된 예에서, 어뎁터(184a, 및 184b)는 체결구(186a-d)(예를 들어, 볼트)에 의해 연동부 바아(134)에 제거가능하게 결합된다. 다른 예에서, 어뎁터(184a, 및 184b)는 임의의 다른 적절한 체결 기구(들)에 의해 연동부 바아(134)에 제거가능하게 결합될 수 있다. 또 다른 예에서, 스템(182a, 및 182b)은 어뎁터(184a, 및 184b) 없이 연동부 바아(134)에 직접적으로 제거가능하게 결합될 수 있다.

동작 동안, 스템(182a, 및 182b)을 좌대 링(162)으로 밀기 위해 압축된 가스가 가압된 실린더(180a, 및 180b)를 충전한다. 선형 작동기(108a, 및 108b)는 통로 축(140)에 실질적으로 평행하지만 통로 축(140)에 대해 오프셋되어 있는(즉, 비동축적인) 축(188a, 및 188b)을 따라 배향된다. 스템(182a, 및 182b)은 통로 축(140)과 실질적으로 정렬되어 있는 축을 따라 선형으로 연동부 바아(134)를 이동시킨다. 본 예에서, 연동부 바아(134)는 커넥팅 로드로서 동작하고, 좌대 링(162)을 향해 또는 좌대 링으로부터 멀어지는 방향으로 플러그 스템(132), 그리고, 따라서, 플러그(130)를 이동시킴으로써 입구(112)와 출구(114) 사이에서 통로(110)를 통해 유체 유동을 변화시킨다.

예시적 제1 밸브 본체 부분(102), 제2 밸브 본체 부분(104) 및/또는 플러그 연동부 조립체(106)는 예로서, 주조 철, 탄소강, 예로서, 스테인레스 강, 고 니켈 강 등 같은 내식성 재료 및/또는 임의의 다른 적절한 재료(들) 또는 그 조합으로 이루어질 수 있다.

도 3은 대안 예의 축방향 유체 제어 밸브(300)의 단면도를 예시한다. 축방향 유체 제어 밸브(300)는 제1 밸브 본체 부분(302), 제2 밸브 본체 부분(304), 플러그 연동부 조립체(306) 및 선형 작동기(308)를 포함한다. 제1 밸브 본체 부분(302)과 제2 밸브 본체 부분(304)은 축방향 유체 제어 밸브(300)가 유체 처리 시스템(예를 들어, 분배 배관 시스템)에 설치될 때 입구(312)와 출구(314) 사이에서 유체 유로를 제공하는 통로(310)를 형성하도록 결합된다.

도시된 예에서, 축방향 유체 제어 밸브(300)는 제2 위치(예를 들어, 개방)에 있다. 축방향 유체 제어 밸브(300)는 하류 배관(318)을 통해 하류 공급 소스와 상류 파이프(316)를 통해 상류 공급 소스 사이에서 유체 유로 내에 개재될 수 있다. 동작시, 플러그 연동부 조립체(306)는 입구(312)와 출구(314) 사이에서 유체 유동(319)을 방지하기 위한 제1 위치(예를 들어, 도시되지 않은 폐쇄 위치)와, 입구(312)와 출구(314) 사이에서 유체(319)의 유동을 가능하게 하기 위한 제2 위치(예를 들어, 개방 위치) 사이에서 동작한다.

예시적 플러그 연동부 조립체(306)는 플러그(320), 스템(322), 연동부 바아(324), 핀-인-슬롯 조인트(326, pin-in-slot joint), 조인트(328) 및 피봇이나 지점(330, fulcrum)을 포함한다. 예에서 도시된 바와 같이, 스템(322)은 제1 단부(332)에서 플러그(320)에 결합된다. 플러그(320)와 스템(322)의 일부는 그 종방향 축이 통로(310)의 종방향 축(334)과 그를 통한 유체 유동에 실질적으로 축방향으로 정렬(즉, 동축적)되거나 또는 실질적으로 평행하도록 통로(310) 내에 배치된다.

본 예에서, 제2 밸브 본체 부분(304)은 제2 밸브 본체 부분(304) 내로 연장하는 공동(336, cavity)을 포함한다. 공동(336)은 연동부 바아(324), 핀-인-슬롯 조인트(326) 및 지점(330)을 수용한다. 지점(330)은 공동(336)의 내부 벽(338)에 결합된 피봇 조인트이다.

공동(336)은 공동(336)의 외부 벽(340)에 의해 통로(310)로부터 유체 격리된다. 통로(310)는 공동(336)의 각 측부 및 아래쪽 둘레로 전향되고, 공동(336)의 내부는 축방향 유체 제어 밸브(300)의 외부의 분위기에 노출된다.

스템(322)은 공동(336)의 벽의 어퍼쳐(342)를 통해 횡단한다. 어퍼쳐(342)는 공동(336)과 통로(310) 내의 처리 유체 사이의 밀봉을 유지하기 위한 패킹(344)을 포함한다. 패킹(344)은 패킹(344)이 방수 밀봉부를 형성하고 통로(310)로부터 공동(336)으로의 처리 유체의 누설을 방지하도록 압축하는 글랜드 너트(346, gland nut)에 의해 제 위치에 유지된다.

도시된 예에서, 축방향 유체 제어 밸브(300)는 개스킷(예를 들어, 밀봉부)(348, 및 349)과 케이지(354)를 더 포함한다. 개스킷(348, 및 349)은 제2 밸브 본체 부분(304)의 제3 플랜지(352)와 제1 밸브 본체 부분(302)의 제2 플랜지(350) 사이에서 케이지(354)의 각 측부 상에 배치된다. 케이지(354)는 통로(310)에서 유체 유로 내에서 축방향으로 연장한다. 좌대 링(356)은 입구(312)에 인접한 제1 밸브 본체 부분(302)의 내부 표면에 작동식으로 연결된다. 좌대 링(356)은 플러그(320)를 수용하도록 플랜지형 부분(358)을 포함한다. 동작시, 플러그(320)는 제1 및 제2 밸브 본체 부분(302, 및 304)를 통한 유체의 유동을 규제 또는 방지하기 위해 좌대 링(356)을 향해 제1 방향으로, 그리고, 밸브 본체 부분(302, 및 304)을 통한 유체의 유동을 허용하거나 증가시키기 위해 좌대 링(356)으로부터 멀어지는 제2 방향으로 이동된다.

스템(322)의 제2 단부(360)는 핀-인-슬롯 조인트(326)(예를 들어, 하프 조인트)에 의해 연동부 바아(324)의 단부에 피봇식으로 그리고 활주식으로 부착된다. 도시된 예에서, 연동부 바아(324)는 슬롯(362)을 포함하고, 슬롯 내에서, 연동부 바아(324) 및 스템(322)은 핀(364)(예를 들어, 페그, 노브 등)에 의해 연결된다. 연동부 바아(324)는 지점(330)에 의해 공동(336)의 내부 벽(338)에 피봇식으로 부착된다.

제1 위치(폐쇄)와 제2 위치(개방) 사이에서 플러그 연동부 조립체(306)를 이동시키기 위해, 연동부 바아(324)는 조인트(328)에 의해 선형 작동기(308)에 피봇식으로 연결된다. 도시된 예에서, 작동기(308)는 가압된 실린더(366)와 작동기 스템(368)을 포함한다. 작동기 스템(368)은 힌지(372)에 의해 중간 바아(370)에 피봇식으로 결합되고, 중간 바아(370)는 조인트(328)에 의해 연동부 바아(324)에 피봇식으로 결합된다. 다른 예에서, 작동기 스템(368)과 연동부 바아(324)는 임의의 다른 적절한 기구(들)에 의해 활주식으로, 그리고, 피봇식으로 부착될 수 있다.

도시된 예에서, 동작 동안, 압축된 가스는 외향 방향(즉, 좌대 링(356)을 향해)으로 작동기 스템(368)을 가압하도록 가압된 실린더(366)를 충전한다. 선형 작동기(308)는 축(374)을 따라 배향되며, 이는 통로 축(334)에 실질적으로 평행하지 않으며, 통로 축(334)에 대해 오프셋된다(즉, 비동축적이다). 중간 바아(370)를 통해 작동기 스템(368)은 연동부 바아(324)를 이동시키며, 연동부 바아는 공동(336) 내에서 지점(330)을 중심으로 피봇한다. 결과적으로, 연동부 바아(324)는 스템(322)과 플러그(320)를 좌대 링(356)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 통로(310)를 개방시키며, 입구(312)로부터 출구(314)로의 밸브 본체를 통한 유체의 유동을 가능하게 한다. 본 예에서, 연동부 바아(324)는 작동기(308)로부터의 선형 운동을 플러그(320)의 선형 운동으로 전이시키는 레버 또는 로커로서 작용한다.

본 명세서에 설명된, 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100, 및 300)는 축방향 밸브를 수용하기 위해 필요한 전체 치수를 바람직하게 감소시키고, 방대한 밀봉부 및 개스킷을 필요로 하는 유입 유동 작동 구성요소의 수를 현저히 감소시키며, 유동 효율을 증가시킨다. 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100, 및 300)는 또한 비의도적 누설을 감소시키며, 그 이유는 작동 구성요소가 유체 스트림의 압력 경계 외부에 배치되기 때문이다. 추가적으로, 예시적 축방향 유체 제어 밸브(100, 및 300)는 현저히 더 작은 수의 이동 부분을 포함하고, 이는 제조 및 정비 비용을 현저히 감소시킨다. 또한, 본 명세서에 설명된 예시적 밸브는 밸브를 통한 최소의 규제성의 유로를 제공하도록 출구와 입구 사이에서 축방향으로 정렬된 통로를 포함한다.

비록 특정 예시적 장치가 본 명세서에 설명되었지만, 본 특허의 보호 범주는 이에 한정되지 않는다. 반대로, 본 특허는 문헌적으로 또는 균등론 하에 첨부된 청구범위의 범주 내에 공정하게 포함되는 모든 방법, 장치 및 제조품을 포함한다.

Claims (20)

1. 입구와 출구 사이에 통로를 형성하는 축방향 밸브 본체와,
   상기 통로에 실질적으로 정렬되는 제1 축을 따라서 상기 축방향 밸브 본체에 대해 이동할 수 있는 플러그 연동부 조립체와,
   상기 통로를 통한 유체의 유동을 변화시키도록 상기 통로 내에서 상기 제1 축을 따라 상기 플러그 연동부 조립체의 적어도 일부를 이동시키도록 상기 플러그 연동부 조립체에 작동식으로 결합된 스템을 갖는 선형 작동기를 포함하며,
   상기 선형 작동기의 상기 스템은 상기 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 이동하는, 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 축방향 밸브 본체는 상기 축방향 밸브 본체 내로 연장하는 보어를 포함하고, 상기 보어는 상기 통로로부터 유체 격리되고, 상기 플러그 연동부 조립체의 적어도 일부는 상기 축방향 밸브 본체 내의 보어 내에 배치되고 상기 보어 내부에서 이동하는, 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 플러그 연동부 조립체는 상기 제1 축과는 다른 제3 축을 따라 배향된 종방향 축을 갖는 연동부 바아를 포함하고, 상기 연동부 바아는 플러그를 이동시키도록 상기 제1 축과 실질적으로 정렬되는 방향으로 이동하는, 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그 연동부 조립체는 상기 축방향 밸브 본체에 고정된 지점(fulcrum)에 피봇식으로 부착된 연동부 바아를 포함하는, 장치.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 작동기는 상기 축방향 밸브 본체의 외부 표면에 고정되는, 장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 밸브 본체는 상기 선형 작동기를 수용하도록 일체형으로 성형된 하우징을 포함하는, 장치.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 축과 상기 제2 축은 실질적으로 평행한, 장치.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 밸브 본체는 상기 입구와 상기 출구 사이에 단일 구조체를 포함하는, 장치.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그 연동부 조립체에 작동식으로 결합된 제2 선형 작동기를 더 포함하는, 장치.
10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 밸브 본체는 좌대(seat)를 포함하고, 상기 선형 작동기는 상기 입구와 상기 출구 사이의 상기 유체의 유동을 방지하도록 상기 좌대를 향해 상기 플러그 연동부 조립체를 이동시키고, 상기 입구와 상기 출구 사이에서 상기 유체의 유동을 허용하도록 상기 좌대로부터 멀어지도록 상기 플러그 연동부 조립체를 이동시키는, 장치.
11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플러그 연동부 조립체의 적어도 일부를 수용하도록 상기 제1 축을 따라 실질적으로 정렬되며 상기 축방향 밸브 본체에 결합되는 케이지를 더 포함하는, 장치.
12. 입구와 출구 사이에서 통로를 형성하는 축방향 밸브 본체와,
    상기 통로의 유체 유로에 실질적으로 정렬되는 제1 축을 따라서 상기 축방향 밸브 본체에 대해 활주식으로 이동할 수 있는 플러그와,
    상기 플러그에 작동식으로 결합된 연동부 바아를 포함하는 장치로서,
    상기 연동부 바아의 종방향 축은 상기 제1 축과는 다른 제2 축을 따라 배향되고,
    상기 연동부 바아는 상기 플러그를 이동시키기 위해 상기 제1 축과 실질적으로 정렬되는 방향으로 이동하는, 장치.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 축방향 밸브 본체는 상기 축방향 밸브 본체 내로 연장하는 개구(opening)를 포함하고, 상기 개구는 상기 연동부 바아를 수용하는, 장치.
14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 축은 상기 제1 축에 실질적으로 수직인, 장치.
15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연동부 바아에 작동식으로 결합된 선형 작동기를 더 포함하는, 장치.
16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통로, 상기 입구 및 상기 출구는 상기 제1 축과 실질적으로 정렬되는, 장치.
17. 청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연동부 바아 및 상기 플러그는 스템을 통해 작동식으로 결합되고, 상기 스템은 상기 통로 내에서 상기 제1 축을 따라 실질적으로 정렬되는, 장치.
18. 밸브 스템과,
    상기 밸브 스템의 단부에 결합되는 플러그로서, 상기 밸브 스템에 실질적으로 정렬된 축을 갖는, 플러그와,
    상기 밸브 스템의 다른 단부에 결합되는 연동부 바아와,
    상기 밸브 스템의 상기 축에 실질적으로 평행한 방향으로 상기 연동부 바아의 적어도 일부를 이동시키도록 상기 연동부 바아에 작동식으로 연결된, 선형 작동기를 포함하되,
    상기 플러그와 상기 밸브 스템은 축방향 밸브 본체 내부에 배치되고, 상기 축방향 밸브 본체를 통한 유체 유로에 실질적으로 정렬되는, 장치.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 연동부 바아에 작동식으로 연결된 제2 선형 작동기를 더 포함하되, 상기 선형 작동기들은 상기 밸브 스템 및 연동부 바아를 통해 상기 플러그를 이동시켜 상기 축방향 밸브 본체를 통한 유체의 유동을 변화시키는, 장치.
20. 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 작동기들은 상기 연동부 바아의 말단 단부들에 작동식으로 결합되는, 장치.

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