KR20150048248A - 세그먼트화 밸브 패킹 누르개 - Google Patents

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Abstract

밸브용 패킹 누르개에 관한 것으로, 패킹 누르개는 게이트를 수용하기 위한 정상부를 포함한다. 패킹 누르개는 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 및 제 2 종방향 섹션들을 포함한다. 게다가, 패킹 누르개는 제 1 및 제 2 종방향 부분들에 인접하여 위치한 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들을 포함한다. 패킹 누르개는 또한 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들에 인접하여 위치한 복수의 클램프 요소들을 포함하고, 클램프 요소들은 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들의 선택된 부분들에 압력을 제공하여서 패킹 재료의 제 1 및 제 2 종방향 섹션들의 대응하는 선택된 부분들을 압축한다.

Description

세그먼트화 밸브 패킹 누르개{SEGMENTED VALVE PACKING GLAND}
관련 출원
본 출원은 2012 년 9 월 6 일에 제출된 미국 특허 가출원 제 61/697,661 호를 35 U.S.C. § 119 하에 우선권 주장하고, 상기 가출원의 전체 내용은 본원에 참조로 원용된다.
본 발명은 나이프 게이트 밸브용 패킹 누르개, 보다 특히, 나이프 게이트 밸브에서 패킹 재료의 부분들을 압축하기 위해 복수의 클램프 요소들을 가지는 세그먼트화 패킹 누르개에 관한 것이다.
비보닛형 (non-bonneted) 나이프 게이트 밸브들에서, 다수 열들의 패킹 재료가 게이트 둘레에 배치된 후 패킹 누르개로 압축된다. 이 구성은 유체 누설을 막도록 실질적으로 액밀 시일을 형성한다. 현재 패킹 누르개들은 게이트를 둘러싸는 일체형 구조로 구성된다. 하지만, 비교적 큰 파이프를 위해 크기가 부여된 나이프 게이트 밸브가 사용될 때, 패킹 영역이 실질적으로 증가한다.
또한, 전형적인 제조 및 조립 공차는 패킹 상자의 기하학적 구조를 변화시켜서 대응하는 패킹 높이 변화를 유발한다.
결과적으로, 현재 패킹 누르개들은 비교적 큰 밸브들과 사용될 때 여러 가지 단점들을 가지고 있다. 단점으로는, 패킹 영역의 증가된 크기 및 패킹 재료를 적절히 압축하는데 필요한 힘을 수용할 수 있도록 패킹 누르개는 비교적 크고 구조적으로 견고하고 무거워야 한다는 점이다. 게다가, 패킹 누르개는, 밸브 액추에이터 시스템을 분리하지 않고서는, 밸브 재패킹과 같은, 유지보수 작동을 위해 제거될 수 없다. 또한, 패킹 높이가 변한다면 패킹 누르개는 패킹 재료에 균일한 압력을 제공할 수 없다. 사용시, 누설이 발생하지 않을 때까지 패킹 누르개를 죄어줌으로써 패킹 재료는 압축된다. 하지만, 이것은 일부 위치에서 과다 조임을 유발하여서, 패킹 재료의 수명을 감소시키고 밸브 추력 (thrust) 을 증가시킨다.
밸브용 패킹 누르개가 개시되고, 패킹 누르개는 게이트를 수용하기 위한 정상부 (top portion) 를 포함한다. 패킹 누르개는 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 및 제 2 종방향 섹션들을 포함한다. 게다가, 패킹 누르개는 제 1 및 제 2 종방향 부분들에 인접하여 위치한 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들을 포함한다. 패킹 누르개는 또한 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들에 인접하여 위치한 복수의 클램프 요소들을 포함하고, 복수의 클램프 요소들은 제 1 및 제 2 스터퍼 요소들의 선택된 부분들에 압력을 제공하여서 패킹 재료의 제 1 및 제 2 종방향 섹션들의 대응하는 선택된 부분들을 압축한다.
도 1 은 본 발명에 따른 세그먼트화 밸브 패킹 누르개를 가지는 나이프 게이트 밸브의 분해도이다.
도 2 는 패킹 누르개의 확대도이다.
도 3 은 게이트 및 패킹 재료의 단면도이다.
도 4 는 패킹 누르개의 단면도이다.
도 5 는 제 1 및 제 2 열들의 클램프 요소들의 제 1 및 제 2 단부들에 위치한 클램프 요소들에 형성된 제 2 노치의 도면이다.
본 발명의 임의의 실시형태들을 상세히 설명하기 전, 하기 설명에서 기술되고 또는 하기 도면들에 도시된 부품들의 구성 및 배열의 세부 사항에 본 발명의 적용이 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시형태들이 가능하고 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것으로 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점을 이해해야 한다. "구비하는", "포함하는", 또는 "가지는" 및 본원에서 그것의 변형체들의 사용은 그 후 열거된 항목들 및 그것의 등가물들 뿐만 아니라 부가적 항목들을 포함하는 것으로 의미된다. 달리 명시되거나 제한되지 않는 한, 용어 "장착된", "연결된", "지지된", "결합된" 및 그것의 변형체들은 넓게 사용되고 직접적 및 간접적 장착, 연결, 지지, 및 결합을 포함한다. 또한, "연결된" 및 "결합된" 은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 한정되지 않는다. 이하 설명에서, 같은 도면부호들 및 라벨들은 도 1 내지 도 5 의 여러 도면들에서 동일, 유사 또는 대응하는 부분들을 설명하는데 사용된다.
도 1 을 참조하면, 세그먼트화 밸브 패킹 누르개 (50) 를 가지는 나이프 게이트 밸브 (10) 의 분해도가 나타나 있다. 밸브 (10) 는 사용 중 밸브 (10) 에 부착되는 도관들 또는 파이프들 사이에서 유체 유동을 가능하게 하기 위한 일반적으로 원형 통로 (14) 를 가지는 본체 (12) 를 포함한다. 본체 (12) 는 통로 (14) 둘레에 원주방향으로 위치하는 이격된 O-링들 (16) 을 추가로 포함한다. 본체 (12) 의 정상부 (17) 는, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동가능한 게이트 (18) 를 수용하기 위한 실질적으로 직사각형 형상의 제 1 개구 (20) 를 포함한다. 폐쇄 위치에서, 게이트 (18) 는 통로 (14) 로 이동하여서 통로 (14) 를 차단하고 유체 유동을 막는다. 이 위치에서, 게이트 (18) 는 O-링들 (16) 사이에 수용되어서 게이트 (18) 와 밀봉되게 맞물려 게이트 (18) 와 본체 (12) 사이 유체 누설을 막는다. 개방 위치에서, 게이트 (18) 는 통로 (14) 밖으로 이동하여서 통로 (14) 를 개방하고 유체 유동을 가능하게 한다. 게이트 (18) 는 폴리프로필렌 또는 초고분자량 폴리에틸렌 (즉, UHMW), 폴리테트라플루오로에틸렌 (즉 Teflon ® 코팅) 등과 같은 다른 적합한 재료로 제조될 수도 있는 본체 (12) 내에 위치한 보호 라이너 (22) 내에서 이동하고 게이트 (18) 와 본체 (12) 사이 금속 대 금속 접촉을 방지하여서 게이트 (18) 를 보호하는 역할을 한다.
밸브 (10) 는, 상부 (17) 에 고정된 요크 (24), 및 요크 (24) 를 통하여 연장되는 밸브 스템 (26) 을 추가로 포함한다. 밸브 스템 (26) 의 하부 (28) 는 게이트 (18) 의 상단부 (30) 에 고정된다. 밸브 스템 (26) 의 일부는 나사산이 있고 액추에이터 (32) 와 나사식으로 맞물린다. 액추에이터 (32) 는 회전가능한 스템 너트를 포함한다. 스템 너트가 회전할 때, 밸브 스템 (26) 은 고정 (static) 상태로 유지된다. 시계방향 또는 반시계방향 중 어느 하나로 스템 너트의 회전은 게이트 (18) 를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하게 한다.
제 1 개구 (20) 는 탄성 재료로 제조되는 패킹 재료 (34) 를 포함한다. 도 2 를 참조하면, 패킹 누르개 (50) 의 확대도가 나타나 있다. 패킹 재료 (34) 는 실질적으로 직사각형 형상을 가지고, 채널 (44) 을 형성하는, 제 1 종방향 측면 섹션 (36) 과 제 2 종방향 측면 섹션 (38) 및 제 1 단부 섹션 (40) 과 제 2 단부 섹션 (42) 을 가지고 있다. 게이트 (18) 는 채널 (44) 내에서 이동하고 게이트 (18) 가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동함에 따라 제 1 측면 섹션 (36) 과 제 2 측면 섹션 (38) 및 제 1 단부 섹션 (40) 과 제 2 단부 섹션 (42) 에 대해 슬라이딩한다. 패킹 재료 (34) 는, 사용 중 유체 누설을 억제하도록 게이트 (18) 가 이동할 때 게이트 (18) 를 밀봉하는 역할을 한다. 패킹 재료 (34) 는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 식품 등급 재료 또는 편조되거나 다른 구성을 가지는 다른 적합한 재료로 제조될 수도 있다.
패킹 누르개 (50) 는, 패킹 재료 (34) 의 제 1 측면 섹션 (36) 및 제 2 측면 섹션 (38) 과 제 1 단부 섹션 (40) 및 제 2 단부 섹션 (42) 과 각각 연관되는, 수직으로 배향된 제 1 종방향 스터퍼 측면 요소 (52) 및 제 2 종방향 스터퍼 측면 요소 (54) 와 제 1 스터퍼 단부 요소 (56) 및 제 2 스터퍼 단부 요소 (58) 를 추가로 포함한다. 제 1 스터퍼 측면 요소 (52) 및 제 2 스터퍼 측면 요소 (54) 는 또한 패킹 재료 (34) 의 제 1 단부 섹션 (40) 및 제 2 단부 섹션 (42) 과 연관된 횡단부 (55) 를 포함한다. 게다가, 패킹 누르개 (50) 는 제 1 열 (60) 및 제 2 열 (64) 로 배열되는 복수의 제 1 클램프 요소들 (62) 및 복수의 제 2 클램프 요소들 (66) 을 포함하여서 세그먼트화 패킹 누르개 배열체를 형성한다. 일 실시형태에서, 제 1 열 (60) 및 제 2 열 (64) 은 각각 9 개의 클램프 요소들을 포함한다. 제 1 클램프 요소들 (62) 및 제 2 클램프 요소들 (66) 은, 각각, 제 1 스터퍼 측면 요소 (52) 및 제 2 스터퍼 측면 요소 (54) 와 제 1 스터퍼 단부 요소 (56) 및 제 2 스터퍼 단부 요소 (58) 위에 위치한다. 제 1 클램프 요소들 (62) 및 제 2 클램프 요소들 (66) 각각은 게이트 (18) 를 수용하기 위한 제 2 개구 (68) 를 함께 형성하는 리세스 가공부들을 포함한다.
도 3 을 참조하면, 패킹 재료 (34) 내에 위치한 게이트 (18) 가 나타나 있다. 패킹 재료 (34) 로 삽입될 때, 게이트 (18) 는 스페이서 측면 요소들 (68, 70) 및 스페이서 단부 요소들 (56, 58) 에 의해 경계가 정해진다. 차례로, 스페이서 측면 요소들 (68, 70) 및 스페이서 단부 요소들 (56, 58) 은 스터퍼 측면 요소들 (52, 54) 및 횡단부들 (55) 에 의해 경계가 정해진다. 스터퍼 측면 요소들 (52, 54) 및 횡단부들 (55) 은, 그 후, 패킹 재료 (34) 의 제 1 및 제 2 측면 섹션들 (36, 38) 과 제 1 및 제 2 단부 섹션들 (40, 42) 에 의해 각각 경계가 정해진다.
도 4 를 참조하면, 패킹 누르개 (50) 의 단면도가 나타나 있다. 제 1 스페이서 (68) 는 게이트 (18) 의 제 1 측면 (72) 과 제 1 스터퍼 요소 (52) 사이에 위치한다. 유사하게, 제 2 스페이서 (70) 는 게이트 (18) 의 제 2 측면 (73) 과 제 2 스터퍼 요소 (54) 사이에 위치한다. 제 1 스페이서 (68) 와 제 2 스페이서 (70) 는 UHMW 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수도 있고 게이트 (18) 와 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들 (52, 54), 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들 (56, 58; 미도시), 그리고 제 1 및 제 2 클램프 요소들 (62, 66) 사이 접촉을 방지하는 역할을 한다.
제 1 클램프 요소 (62) 및 제 2 클램프 요소 (66) 는, 각각, 제 1 노치 (74) 및 제 2 노치 (75) 를 포함한다. 제 1 노치 (74) 는 제 1 스터퍼 요소 (52) 와 제 1 스페이서 (68) 의 부분들을 수용한다. 제 2 노치 (75) 는 제 2 스터퍼 요소 (54) 와 제 2 스페이서 (75) 의 부분들을 수용한다. 게다가, 제 1 및 제 2 열 (60, 64) 의 제 1 및 제 2 단부 (76, 78) 에 위치한 클램프 요소들 (62, 66) 은, 각각, 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들 (56, 58) 의 부분들 및 횡단부들 (55) 을 수용하기 위한 제 3 노치 (80; 도 5 참조) 를 포함한다.
제 1 및 제 2 클램프 요소들 (62, 66) 각각은 패스너 어셈블리 (82) 에 의해 정상부 (17) 에 고정된다. 제 1 및 제 2 클램프 요소들 (62, 66) 은, 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들 (52, 54) 과 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들 (56, 58) 의 대응하는 부분을 아래로 가압 (urge) 하여서 패킹 재료 (34) 의 제 1 및 제 2 측면 섹션들 (36, 38) 과 제 1 및 제 2 단부 섹션들 (40, 42) 의 대응하는 부분을 압축한다. 이것은, 패킹 재료 (34) 의 전체 종방향 길이보다는 패킹 재료 (34) 의 선택된 부분들의 압축이, 그 부분에서 발생하는 유체의 어떠한 누설도 막을 수 있게 하기 때문에 종래 기술에 비해 이점을 제공한다.
게다가, 적어도 하나의 잭 스크류 (84) 는 제 1 및 제 2 클램프 요소들 (62, 66) 각각에 나사식으로 맞물린다. 각각의 잭 스크류 (84) 의 바닥부는 정상부 (17) 와 접촉한다. 정상부 (17) 에 대한 잭 스크류 (84) 의 조임은 패킹 재료 (34) 의 부분 (36, 38, 40, 42) 에 부가적 압축력을 제공하기 위해 반력을 제공한다. 와셔 (86) 는 정상부 (17) 에 대해 접촉력을 분배하도록 각각의 잭 스크류 (84) 아래에 위치될 수도 있다.
특히, 선택된 패스너 어셈블리 (82) 의 조임은 연관된 클램프 요소 (62, 66) 에 압력을 가하고 클램프 요소는 그러면 스터퍼 요소 (52, 54, 56, 58) 의 부분에 압력을 가하여서 조여지는 클램프 요소 (62, 66) 에 대응하는 패킹 재료 (34) 의 부분 (36, 38, 40, 42) 을 압축한다. 대안적으로, 선택된 패스너 어셈블리 (82) 를 느슨하게 하는 것은 연관된 클램프 요소 (62, 66) 가 스터퍼 요소 (52, 54, 56, 58) 의 부분에 대한 압력을 감소시켜서 패킹 재료 (34) 의 대응하는 부분 (36, 38, 40, 42) 에 대한 압력을 감소시킨다.
결과적으로, 패킹 재료 (34) 의 과도 조임은, 일체형 누르개가 사용될 때와 비교해, 현 발명에 의해 회피되어서, 패킹 재료 수명을 증가시키고 밸브 추력을 증가시키지 않는다. 따라서, 현 발명은 국부적인 패킹력의 개선된 제어를 제공한다. 또한, 개별 클램프 요소들은 액추에이터를 분해하지 않고도 간섭 없이 제거될 수도 있다. 게다가, 클램프 요소들은 제조하기에 보다 용이하고 일체형 누르개보다 더 적은 재료를 요구한다.
본 발명은 특정 실시형태들과 함께 설명되었지만, 대안, 변경, 치환 및 변형이 전술한 설명에 비추어 본 기술분야의 당업자들에게 분명할 것이라는 점은 명백하다. 그러므로, 본 발명은 이러한 모든 대안, 변경 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (12)

  1. 밸브용 패킹 누르개 (gland) 로서,
    상기 밸브는 게이트를 수용하기 위한 정상부 (top portion) 를 포함하고,
    상기 패킹 누르개는,
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 종방향 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 2 종방향 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 단부 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 2 단부 섹션;
    상기 제 1 종방향 섹션에 인접하여 위치한 제 1 스터퍼 측면 요소;
    상기 제 2 종방향 섹션에 인접하여 위치한 제 2 스터퍼 측면 요소;
    상기 제 1 단부 섹션에 인접하여 위치한 제 1 스터퍼 단부 요소;
    상기 제 2 단부 섹션에 인접하여 위치한 제 2 스터퍼 단부 요소;
    상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들과 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들에 인접하여 위치한 복수의 클램프 요소들로서, 상기 복수의 클램프 요소들은 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들과 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들의 선택된 부분들에 압력을 제공하여서 상기 패킹 재료의 상기 제 1 및 제 2 종방향 섹션들과 상기 제 1 및 제 2 단부 섹션들의 대응하는 선택된 부분들을 압축하는, 상기 복수의 클램프 요소들을 포함하는, 밸브용 패킹 누르개.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 패스너 어셈블리를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 패스너 어셈블리는 각각의 클램프 요소를 상기 정상부에 고정하는, 밸브용 패킹 누르개.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 클램프 요소들에 압력을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 패스너 어셈블리에 인접하여 위치한 적어도 하나의 잭 스크류를 더 포함하는, 밸브용 패킹 누르개.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스터퍼 측면 요소와 상기 게이트 사이에 위치한 제 1 스페이서, 및 상기 제 2 스터퍼 측면 요소와 상기 게이트 사이에 위치한 제 2 스페이서를 더 포함하는, 밸브용 패킹 누르개.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스터퍼 측면 요소와 상기 제 2 스페이서의 일부를 수용하기 위한 상기 복수의 클램프 요소들 중 하나에 구비된 제 1 노치, 및 상기 제 2 스터퍼 측면 요소와 상기 제 2 스페이서의 일부를 수용하기 위한 상기 복수의 클램프 요소들 중 다른 하나에 구비된 제 2 노치를 더 포함하는, 밸브용 패킹 누르개.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들의 각각의 축선방향 단부에 고정 부착되는 횡단부를 더 포함하고, 상기 복수의 클램프 요소들 각각은 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들의 부분들 및 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들의 상기 횡단부들을 수용하기 위한 제 3 노치를 포함하는, 밸브용 패킹 누르개.
  7. 나이프 (knife) 게이트 밸브로서,
    정상부 및 유체를 위한 통로를 가지는 밸브 본체;
    상기 통로를 폐쇄하기 위한 폐쇄 위치와 유체 유동을 가능하게 하도록 상기 통로를 개방하기 위한 개방 위치 사이에서 이동가능한 게이트; 및
    패킹 누르개를 포함하고,
    상기 패킹 누르개는,
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 종방향 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 2 종방향 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 1 단부 섹션;
    상기 게이트를 밀봉하기 위한 패킹 재료의 제 2 단부 섹션;
    상기 제 1 종방향 섹션에 인접하여 위치한 제 1 스터퍼 측면 요소;
    상기 제 2 종방향 섹션에 인접하여 위치한 제 2 스터퍼 측면 요소;
    상기 제 1 단부 섹션에 인접하여 위치한 제 1 스터퍼 단부 요소;
    상기 제 2 단부 섹션에 인접하여 위치한 제 2 스터퍼 단부 요소;
    상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들과 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들에 인접하여 위치한 복수의 클램프 요소들로서, 상기 복수의 클램프 요소들은 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들과 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들의 선택된 부분들에 압력을 제공하여서 상기 패킹 재료의 상기 제 1 및 제 2 종방향 섹션들과 상기 제 1 및 제 2 단부 섹션들의 대응하는 선택된 부분들을 압축하는, 상기 복수의 클램프 요소들을 구비하는, 나이프 게이트 밸브.
  8. 제 7 항에 있어서,
    적어도 하나의 패스너 어셈블리를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 패스너 어셈블리는 각각의 클램프 요소를 상기 정상부에 고정하는, 나이프 게이트 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 클램프 요소들에 압력을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 패스너 어셈블리에 인접하여 위치한 적어도 하나의 잭 스크류를 더 포함하는, 나이프 게이트 밸브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스터퍼 측면 요소와 상기 게이트 사이에 위치한 제 1 스페이서, 및 상기 제 2 스터퍼 측면 요소와 상기 게이트 사이에 위치한 제 2 스페이서를 더 포함하는, 나이프 게이트 밸브.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 스터퍼 측면 요소와 상기 제 2 스페이서의 일부를 수용하기 위한 상기 복수의 클램프 요소들 중 하나에 구비된 제 1 노치, 및 상기 제 2 스터퍼 측면 요소와 상기 제 2 스페이서의 일부를 수용하기 위한 상기 복수의 클램프 요소들 중 다른 하나에 구비된 제 2 노치를 더 포함하는, 나이프 게이트 밸브.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들의 각각의 축선방향 단부에 고정 부착되는 횡단부를 더 포함하고, 상기 복수의 클램프 요소들 각각은 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 단부 요소들의 부분들 및 상기 제 1 및 제 2 스터퍼 측면 요소들의 상기 횡단부들을 수용하기 위한 제 3 노치를 포함하는, 나이프 게이트 밸브.


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