KR20160085880A - 밸브 시트 - Google Patents

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KR20160085880A
KR20160085880A KR1020167015815A KR20167015815A KR20160085880A KR 20160085880 A KR20160085880 A KR 20160085880A KR 1020167015815 A KR1020167015815 A KR 1020167015815A KR 20167015815 A KR20167015815 A KR 20167015815A KR 20160085880 A KR20160085880 A KR 20160085880A
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valve
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elastomeric sealing
outer circumferential
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KR1020167015815A
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리차드 아톨 바르톤
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차지포인트 테크놀로지 리미티드
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Abstract

밸브 시트(10)가, 실질적으로 환형의 강성 골격 부재(12) 및 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(14)를 포함한다. 밸브 시트는, 밸브 조립체의 밸브 몸체와의 협력을 위한 외주면을 구비하며, 그리고 탄성중합체 밀봉 부재는, 밸브 조립체의 밸브 폐쇄 디스크와의 협력을 위한 밸브 시트의 내측 밀봉 표면을 한정한다.

Description

밸브 시트{VALVE SEAT}
본 발명은 밸브 시트에 관한 것으로, 특히, 이에 비 배제적으로, 분말들, 액체들, 슬러리들 및/또는 유체들의 유동을, 제어, 충전, 방출 및/또는 조정하기 위한, 밸브들과 함께 하는 사용을 위한 밸브 시트들에 관한 것이다.
밸브들은, 많은 설계에서 이용 가능하며 그리고 다양한 통로들을 개방, 폐쇄 또는 부분적으로 차단함으로써, 기체들, 액체들, 유체화된 고체들, 또는 슬러리들의 유동을 조정하기 위해 널리 사용된다. 전형적인 밸브 구성요소들은, 밸브 메커니즘을 둘러싸는 밸브 하우징, 밸브를 개방하거나 폐쇄하기 위한 이동 가능한 밸브 폐쇄 요소 및, 밸브 조립체의 내표면을 나타내며 그리고 밸브를 개방하거나 폐쇄하기 위해 밸브 폐쇄 요소와 맞물릴 수 있는, 밸브 시트를 포함한다.
다수의 상이한 유형의 밸브 시트들이 존재한다. 단단한 시트들이, 흔히 금속 밸브 몸체 재료 내로 직접적으로 기계 가공되어, 밸브 몸체와 일체화된다. 따라서, 단단한 시트와 일반적인 금속 밸브 폐쇄 요소 사이의 정확한 밀봉을 허용하는, 기계 가공 허용오차(milling tolerances)를 달성하는 것이 흔히 어렵다. 따라서, 거의 모든 단단한 시트를 갖는 금속 밸브들은 적어도 일부 누출에 의해 방해된다.
단단한 시트들과 대조적으로, 부드러운 시트들은, 삽입체로서 밸브 하우징의 내표면에 조립되기 이전에 자체적으로 별개로 기계 가공되는, PTFE 또는 다양한 탄성중합체들과 같은, 더욱 부드럽고 더욱 가요성의 재료들로 이루어진다. 결과적으로, 더욱 양호한 시트 기하 형상이 달성될 수 있으며, 그리고 그에 따라 부드러운 시트를 갖는 밸브들이 전형적으로 누출에 덜 취약하다.
부드러운 시트들의 이익들에도 불구하고, 단단한 시트들과 비교될 때, 더 부드러운 비-일체형 밸브 시트를 구비하는 것과 연관되는 다수의 단점들이 변함없이 존재한다.
화학, 제약, 및 생물학 산업에서, 밸브들은 종종, 반응 용기들(reaction vessels)과 같은 장비를 제조하는 입구 도관 또는 출구 도관 상에 배치된다. 특정 반응의 속도를 증가시키기 위해 흔히 사용되는 높은 온도 및 압력은, 쉽게 변형될 수 있는, 그로 인해 누출의 위험을 증가시키는, 부드러운 시트를 구비하는 밸브들에 대한 문제점들을 제기할 수 있다. 대안적으로, 부드러운 시트가, 밸브 몸체 밖으로 완전히 튀어나올 수 있으며, 결과적으로 밸브의 파멸적인 고장 및 흔히 처리되는 제품들에 대한 돌이킬 수 없는 손상을 초래하도록 한다.
성능 관련 결함들에 부가하여, 부드러운 시트들은 흔히, 탄성중합체 구성요소들이 전형적으로 더 단단한 덜 가요성의 재료들보다 기계 가공하기에 및/또는 연마하기에 상당히 더 어렵기 때문에, 기계에 대한 문제가 있다. 더불어, 부드러운 시트를 확고하게 그리고 정확하게 밸브 몸체 내부에 조립하는 것이 어려운 것으로 판정될 수 있으며, 그리고 그러한 것은 전형적으로, 밸브 몸체 상의 상보적 리세스 내부에 시트를 배치하기 위해 더 큰 직경의 다리(foot) 또는 플랜지를 포함한다. 결과적으로 생성되는 시트의 형상은, 밸브 시트가 단지 하나의 방향으로부터 밸브 몸체 내로 장전될 수 있다는 것을 의미하며, 이는, 밸브 조립, 청소 및 유지보수 도중에, 불편함을 제공한다.
본 발명의 실시예들은, 상기한 것들을 염두에 두고 창안되었다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 실질적으로 환형의 강성 골격 부재(rigid scaffold member) 및 상기 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재를 포함하는 밸브 시트가 제공되며, 상기 밸브 시트는, 밸브 몸체와 맞물릴 수 있는 외주면 및, 상기 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부에 의해 형성되며 그리고 밸브 폐쇄 요소와 맞물릴 수 있는, 내측 밀봉 표면을 구비한다.
강성 골격 부재는 밀봉 부재의 기하 형상을 안정화하며 따라서 몰딩 허용오차(moulding tolerances)가 순수 탄성중합체 시트에 대한 것보다 더 엄격하도록 한다. 이러한 기하 형상의 안정화는 결과적으로 밸브 시트와 밸브 폐쇄 요소 사이의 더욱 효율적인 접촉을 생성하며, 그로 인해 밸브의 밀봉 특성을 개선한다. 밸브 시트와 밸브 폐쇄 요소 사이의 경계부에서 관찰되는 더욱 양호한 기하 형상은, 밸브 폐쇄 요소를 개방하고 폐쇄하기 위해 요구되는 토크를 최소화하는 가운데, 밸브의 분말 봉쇄(powder containment) 능력 및 압력 지탱(pressure-withstanding) 능력을 개선한다. 개선된 압력 지탱 능력은, 전달될 재료의, 특히 분말의 봉쇄를 크게 개선한다. 강성 부재 및 탄성중합체 부재 양자 모두를 포함하는 복합 시트는 또한, 사용되는 탄성중합체 재료의 양을 감소시키며 그리고 그에 따라 시트의 비용을 상당히 낮춘다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는, 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부를 형성한다. 밸브 시트와 밸브 몸체 사이에서의 제품 침투가 따라서 최소화된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는, 밸브 시트의 외주면 상에 배치되는 하나 이상의 돌출부를 더 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 돌출부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력한다. 선택적으로, 하나 이상의 돌출부는, 밸브 시트의 외주면 둘레에서 연속적으로 연장된다. 돌출부들 및/또는 연속적으로 연장되는 돌출부들의 사용, 및 밸브 몸체 상에 배치되는 리세스들과의 그들의 선택적인 협력은, 시트와 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 더욱더 최소화한다. 돌출부들의 효율은, 강성 골격 부재에 의해 제자리에 확고하게 유지되는 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 크게 향상된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성된다. 따라서, 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부가, 밸브 시트가 장착되는 밸브 몸체의 일부와 접촉 상태에 놓이며, 그로 인해 시트의 바닥면과 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 최소화시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부 및 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가, 강성 골격 부재에 의해 형성된다. 강성 부재 및 탄성중합체 부재 양자 모두를 포함하는 복합 밸브 시트의 효율은, 밸브 몸체 내에 배치되는 밸브 시트의 분말 봉쇄 능력 및 압력 지탱 능력을 개선한다. 선택적으로, 강성 골격 부재에 형성되는 밸브 시트의 바닥면의 일부분은 밸브 몸체와의 제1 접촉면을 형성하며 그리고 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 밸브 시트의 바닥면의 일부분은 밸브 몸체와의 제2 접촉면을 형성하고, 제1 접촉면의 면적은 제2 접촉면의 면적보다 더 크다. 선택적으로, 강성 골격 부재에 형성되는 밸브 시트의 외주면의 일부분은 밸브 몸체와의 제3 접촉면을 형성하며 그리고 탄성중합체 밀봉 부재에 형성되는 밸브 시트의 외주면의 일부분은 밸브 몸체와의 제4 접촉면을 형성하고, 제3 접촉면의 면적은 제4 접촉면의 면적보다 더 크다. 밸브 몸체에 대한 강성 골격 부재에 의해 형성되는 더 큰 접촉면 경계부를 구비하는 것은, 밸브의 과도한 변형을 방지한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 밸브 시트의 바닥면의 일부분은, 하나 이상의 융기부(ridges)를 더 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 융기부는 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력한다. 선택적으로, 하나 이상의 융기부는 밸브 시트의 바닥면 둘레에서 연속적으로 연장된다. 융기부들의 및/또는 연속적으로 연장되는 융기부들의 사용, 및 밸브 몸체 상에 배치되는 리세스들과의 그들의 선택적인 협력은, 시트의 바닥면과 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 더욱더 최소화한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 시트의 외주면과 밸브 시트의 바닥면에 의해 한정되는 에지는 모따기 가공된다. 모따기된 에지는, 시트가 밸브 조립체 내로 쉽게 삽입되는 것을 허용하며, 그리고 증가된 직경의 다리 또는 플랜지의 결손(lack)은, 시트가 밸브 몸체의 양 측면으로부터 삽입되는 것을 허용한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는 주로, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무, 불화 탄성중합체 또는 과불화 탄성중합체로 제조된다. 그러한 재료들은 높은 작용 온도를 보이며, 그리고 그에 따라 사용 도중에 변형되기 덜 쉽다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 강성 골격 부재는 주로, 플라스틱 재료로 제조된다. 플라스틱 재료들은 특히 저렴하고 경량이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는, 방수 접착제에 의해 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착된다. 방수 접착제들은, 강성 골격 부재와 탄성중합체 밀봉 부재 사이에 확고한 수밀(watertight) 접합을 제공하며, 그로 인해 누출 및 밸브 고장의 위험을 감소시킨다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 발명의 밸브 시트를 포함하는 밸브 조립체가 제공된다. 본 발명의 밸브 시트는, 표준 부드러운 시트가 사용되는 임의의 밸브 유형에 성능 이점들을 부여하기 쉽다.
선택적으로, 밸브는 나비형 밸브(butterfly valve)이다. 나비형 밸브와 같은 분할 밸브들(Split valve)은 전형적으로, 감소된 또는 제로 누출의 중요성이 증가하게 되는, 해로운 물질의 봉쇄를 위해 사용된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 실질적으로 환형의 강성 골격 부재 및 상기 강성 골격 부재 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재를 포함하는 밸브 시트가 제공되고, 상기 밸브 시트는, 밸브 몸체와 맞물릴 수 있는 외주면 및, 상기 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부에 의해 형성되며 그리고 밸브 폐쇄 요소와 맞물릴 수 있는, 내측 밀봉 표면을 구비하며, 상기 밸브 시트는, 밸브 하우징 내부에서 밸브 시트를 정확하게 정렬하기 위한 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부를 포함한다. 강성 골격 부재는 탄성중합체 부재의 기하 형상을 안정화하며 따라서 몰딩 허용오차가 순수 탄성중합체 시트에 대한 것보다 더 엄격하도록 한다. 기하 형상의 안정화는 결과적으로 밸브 시트와 밸브 폐쇄 요소 사이의 더욱 효율적인 접촉을 생성하며, 그로 인해 밸브의 밀봉 특성을 개선한다. 밸브 시트와 밸브 폐쇄 요소 사이의 경계부에서 관찰되는 더욱 양호한 기하 형상은, 밸브 폐쇄 요소를 개방하고 폐쇄하기 위해 요구되는 토크를 최소화하는 가운데, 밸브의 분말 봉쇄 능력 및 압력 지탱 능력을 개선한다. 강성 부재 및 탄성중합체 부재 양자 모두를 포함하는 복합 시트는 또한, 사용되는 탄성중합체 재료의 양을 감소시키며 그리고 그에 따라 시트의 비용을 상당히 낮춘다. 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부의 사용은, 밸브 시트가 밸브 몸체 상에 정확하게 자리잡는 것을 허용하며, 그리고 인해 누출 및 밸브 고장의 위험을 최소화한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 밸브 하우징 내부에 밸브 시트를 정확하게 정렬하기 위해, 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와 맞물릴 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들(spindles)과 맞물릴 수 있다. 밸브 시트는 따라서, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들과 같은, 밸브 조립체의 다른 요소들과의 자체의 협력 덕택으로 자가 정렬된다.
선택적으로, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는 하나 이상의 절개부(cutaway)를 포함한다. 하나 이상의 절개부는, 밸브 몸체 내에서 밸브 시트를 정확하게 정렬하기 위한, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들과 같은, 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와의 협력을 위한 지탱 표면으로서 역할을 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 강성 골격 부재의 적어도 일부를 노출시킨다. 강성 골격 부재의 노출된 부분은, 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와의 협력에 의해 밸브 시트를 자가 정렬하기 위한 더욱 효과적인 지탱 표면을 제공한다.
선택적으로, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 밸브 시트의 상면 상에 배치된다. 이러한 방향에서, 밸브 시트 정렬 특징부들은, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들과 같은 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와 협력하기 위한 이상적인 위치에 놓인다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시트 정렬 특징부들의 수는 2개이다. 선택적으로, 2개의 밸브 시트 정렬 특징부는 서로 직경 방향으로 대향한다. 이러한 방향에서, 밸브 시트 정렬 특징부들은, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들과 같은 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와 협력하기 위해 이상적으로 위치하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는, 밸브 시트의 외주면 상에 배치되는 하나 이상의 돌출부를 더 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 돌출부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력한다. 선택적으로, 하나 이상의 돌출부는, 밸브 시트의 외주면 둘레에 연속적으로 연장된다. 돌출부들 및/또는 연속적으로 연장되는 돌출부들의 사용, 및 그들의 밸브 몸체 상에 배치되는 리세스들과의 선택적인 협력은, 시트와 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 더욱더 최소화한다. 대안적으로, 돌출부들은 밸브 몸체 상에 배치될 수 있으며 그리고 대응하는 리세스들은 밸브 시트 상에 배치될 수 있을 것이다. 돌출부들의 효율은, 강성 골격 부재에 의해 제자리에 확고하게 유지되는 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 크게 향상된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성된다. 따라서, 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부는, 시트가 장착되는 밸브 몸체의 부분과 접촉 상태에 놓이며, 그리고 인해 시트의 바닥면과 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 최소화한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 밸브 시트의 바닥면의 일부분은, 하나 이상의 융기부를 더 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 융기부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력한다. 선택적으로, 하나 이상의 융기부는, 밸브 시트의 바닥면 둘레에 연속적으로 연장된다. 융기부들 및/또는 연속적으로 연장되는 융기부들의 사용, 및 그들의 밸브 몸체 상에 배치되는 리세스들과의 선택적인 협력은, 시트의 바닥면과 밸브 몸체 사이에서의 제품 침입의 위험을 더욱더 최소화한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 시트의 외주면 및 밸브 시트의 바닥면에 의해 한정되는 에지는, 모따기 가공된다. 모따기 가공된 에지는, 시트가 밸브 조립체 내로 쉽게 삽입되는 것을 허용하며, 그리고 증가된 직경의 다리 또는 플랜지의 결손은, 시트가 밸브 몸체의 양 측면으로부터 삽입되는 것을 허용한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는 주로, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무, 불화 탄성중합체 또는 과불화 탄성중합체로 제조된다. 그러한 재료들은 높은 작용 온도를 보이며, 그리고 그에 따라 사용 도중에 변형되기 덜 쉽다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 강성 골격 부재는 주로, 플라스틱 재료로 제조된다. 플라스틱 재료들은 특히 저렴하고 경량이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성중합체 밀봉 부재는, 접착제에 의해 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착된다. 접착제들은, 강성 골격 부재와 탄성중합체 밀봉 부재 사이에 확고한 수밀 접합을 제공하며, 그로 인해 누출 및 밸브 고장의 위험을 감소시킨다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 본 발명의 밸브 시트를 포함하는 밸브 조립체가 제공된다. 본 발명의 밸브 시트는, 표준 부드러운 시트가 사용되는 임의의 밸브 유형에 성능 이점들을 부여하기 쉽다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브는 나비형 밸브이다. 선택적으로, 나비형 밸브는, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부 상에 맞물릴 수 있는 하나 이상의 스핀들을 구비하는, 밸브 폐쇄 부재를 포함한다. 선택적으로, 스핀들의 수는 2개이다. 나비형 밸브의 스핀들은, 밸브 몸체 내부에서 시트를 정확하게 배치하기 위해 밸브 시트 정렬 특징부들과 협력하며, 그로 인해 누출 및 밸브 고장의 위험을 감소시킨다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 지금부터, 첨부되는 도면들을 참조하여, 단지 예시로서, 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 밸브 시트에 대한 하나의 측부 및 상부로부터의 도면이다.
도 2는 도 1의 밸브 시트의 단면에 대한 하나의 측부 및 상부로부터의 도면이다.
도 3은 도 1의 밸브 시트의 밸브 시트 정렬 특징부에 대한 하나의 측부 및 상부로부터의 도면이다.
도 4는 밸브 조립체 내부에 안착된 상태의 도 1의 밸브 시트의 단면에 대한 하나의 측부 및 상부로부터의 도면이다.
도 5는 밸브 조립체 내부에 안착된 상태의 도 1의 밸브 시트의 단면에 대한 하나의 측부 및 상부로부터의 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 밸브 시트에 대한 부분적 단면도이다. 그리고,
도 7은 본 발명에 따른 밸브 시트 정렬 특징부에 대한 부분적 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 그리고 도 1을 참조하면, 밸브 시트(10)는, 실질적으로 환형의 강성 골격 부재(12) 및 이 강성 골격 부재(12)의 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(14)를 포함한다. 밸브 시트(10)는, 밸브 조립체(44)의 밸브 몸체(46)와의 협력을 위한 외주면을 구비하며, 그리고 탄성중합체 밀봉 부재(14)는, 밸브 조립체의 밸브 폐쇄 디스크(42)와의 협력을 위한 밸브 시트(10)의 내측 밀봉 표면을 한정한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 강성 골격 부재(12)는 실질적으로 환형의 형태이며, 그리고 바닥면(18), 상면(20), 내주면(22) 및, 밸브 시트(10)의 외주면의 일부를 한정하는, 외주면(24)을 구비한다. 외주면(24)은 내주면(22)보다 키가 더 크며, 이는 상면(20)이 기울어져 있다는 것을 의미한다. 상면(20)은 오목 부분(23) 및, 바닥면(18)과 실질적으로 평행하게 놓이는, 립부(25: lip)를 구비한다. 외주면(24)과 바닥면(18)에 의해 한정되는 에지(26)는, 밸브 몸체(46) 내로의 밸브 시트(10)의 삽입을 용이하게 하기 위해 모따기 가공된다.
도 1 및 도 2를 계속 참조하면, 탄성중합체 밀봉 부재(14) 또한 실질적으로 환형의 형태이며, 그리고 강성 골격 부재(12)의 상부에 장착 가능하게 되도록 크기 결정되고 성형되어, 결과적으로 생성되는 밸브 시트(10) 또한 실질적으로 환형이 되도록 한다. 탄성중합체 밀봉 부재(14)는, 상면(28), 바닥면(30), 밸브 시트(10)의 내측 밀봉 표면을 한정하는 내주면(32), 및 밸브 시트(10)의 외주면의 일부를 한정하는 외주면(34)을 구비한다. 바닥면(30)은 또한, 강성 골격 부재(12)의 립부(25)와의 협력을 위한 플랜지 부분(31)을 구비한다. 내주면(32)은 외주면(34)보다 키가 더 커서, 바닥면(30)이 기울어져 있도록 한다. 바닥면(30)은, 강성 골격 부재(12)의 오목 부분(23)과의 협력을 위한 볼록 부분(35) 및, 강성 골격 부재(12)의 내주면(22)과 바닥면(18) 사이에 형성되는 모따기된 에지(37)와의 협력을 위한 단차부(36)를 구비한다.
대안적인 실시예에서, 탄성중합체 밀봉 부재(14)의 외주면(34)은, 밸브 몸체(46)의 내표면 둘레에 연속적으로 연장되는 상보적 골부(furrow)와의 협력을 위한, 외주면(34) 둘레에 연속적으로 연장되는 돌출 주름부(39: protruding corrugation)를 구비한다.
지금부터 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(14)의 상면(28)은, 서로 직경 방향으로 대향하는 오목 만입부들을 나타내는, 2개의 절개부(38a,38b)를 포함한다. 절개부들(38a,38b)은, 밸브 조립체(44) 내의 밸브 폐쇄 디스크(42)의 스핀들과 맞물릴 수 있도록 성형된다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 밸브 시트(10)는, 강성 골격 부재(12)의 상부에 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(14)를 장착함에 의해 조립된다. 볼록 부분(35), 플랜지 부분(31) 및 단차부(36)를 포함하는, 탄성중합체 밀봉 부재(14)의 바닥면(30)은, 강성 골격 부재(12)의 상면(20)의 오목 부분(23), 립부(25), 내주면(22) 및 모따기된 에지(37)에 밀봉형으로 부착된다. 조립된 밸브 시트(10)의 바닥면의 적어도 일부는 따라서, 탄성중합체 밀봉 부재(14)에 의해 형성된다. 조립된 밸브 시트(10)에서, 절개부들(38a, 38b)은, 강성 골격 부재(12)의 상면(20)의 립부(25)의 일부를 노출시킨다.
밸브 시트(10)는, 강성 골격 부재(12)의 상부에 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(14)를 장착함에 의해 조립된다. 도 1, 도 2 및 도 3으로부터 명백하게 확인될 수 있는 바와 같이, 환형의 강성 골격 부재(12)는, 바닥면(18), 상면(20), 내주면(22) 및, 밸브 시트(10)의 외주면의 일부를 한정하는, 외주면(24)에 의해 한정된다. 밸브 시트(10)의 외주면의 적어도 일부 및 밸브 시트(10)의 바닥면(18)의 적어도 일부는, 강성 골격 부재(12)에 의해 형성된다. 강성 골격 부재(12)의 적어도 2개의 면을 노출시킴으로써, 본 실시예에서, 강성 골격 부재(12)의 바닥면(18) 및 외주면(24)은, 탄성중합체 밀봉 부재(14)를 지지하기 위한 필요한 구조적 무결성(integrity)을 제공한다.
도 3에 최상으로 도시된 바와 같이, 강성 골격 부재(12)에 의해 형성되는 밸브 시트(10)의 바닥면(18)의 일부분은, 밸브 몸체(46)와의 제1 둘레 접촉면을 한정하며, 그리고 탄성중합체 밀봉 부재(14)에 의해 형성되는 밸브 시트(10)의 바닥면(18)의 일부분은, 밸브 몸체(46)와의 제2 둘레 접촉면을 한정한다. 제1 둘레 접촉면의 면적은 제2 둘레 접촉면의 면적보다 더 크다. 마찬가지로, 강성 골격 부재(12)에 의해 형성되는 밸브 시트(10)의 외주면의 일부분은, 밸브 몸체(46)와의 제3 둘레 접촉면을 형성하며, 그리고 탄성중합체 밀봉 부재(14)에 의해 형성되는 밸브 시트(10)의 외주면의 일부분은, 밸브 몸체(46)와의 제4 둘레 접촉면을 형성한다. 제3 둘레 접촉면의 면적은 제4 둘레 접촉면의 면적보다 더 크다. 밸브 몸체(46)에 대한 강성 골격 부재(12)에 의해 형성되는 더 큰 접촉면을 갖는 것은, 사용시 밸브 시트(10)의 원치 않는 변형을 방지한다.
지금부터 도 4 및 도 5를 참조하면, 조립된 밸브 시트(10)는, 밸브 조립체(44)의 밸브 몸체(46) 내로 삽입된다. 모따기된 에지(26)가 이러한 프로세스를 용이하게 한다. 사용시, 밸브 폐쇄 디스크(42)의 스핀들(40)이 절개부들(38a, 38b)과 맞물리는 가운데, 립부(25)의 노출된 부분이 밸브 몸체(46) 내부에서 밸브 시트(10)를 정확하게 정렬하기 위한 지탱 표면으로서 기능한다.
강성 골격 부재(12) 및 탄성중합체 밀봉 부재(14)는 실질적으로 환형의 형태이다. 바람직하게, 비록 강성 골격 부재(12) 및 탄성중합체 밀봉 부재(14)가, 이에 국한되는 것은 아니지만, 사용되는 밸브의 다양성에 의존하여, 타원형, 사각형, 또는 임의의 규칙적인 또는 불규칙적인 변을 갖는 다각형을 포함하는, 첨부되는 청구항들의 범위 이내에 속하는 것으로 이해되는, 다양한 다른 형상으로 형성될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이지만, 강성 골격 부재(12) 및 탄성중합체 밀봉 부재(14)는 원형이다.
강성 골격 부재(12)는 바람직하게, 높은 작동 온도 및/또는 압력을 갖는, 단단한 경량 재료로 이루어진다. 바람직하게, 비록 스테인리스 스틸, 니켈 합금들, 경량 금속들, 탄소섬유들 또는 이들의 조합 또는 혼합물과 같은 다른 재료들이, 첨부되는 청구항들의 범위 이내에 속하는 것으로 예상된다는 것이 당업자에게 이해될 것이지만, 강성 골격 부재(12)는, 플라스틱 재료로 형성된다. 탄성중합체 밀봉 부재(14)는 바람직하게, 높은 작동 온도 및/또는 압력을 갖는, 탄성중합체 경량 재료로 이루어진다. 바람직하게, 탄성중합체 밀봉 부재(14)는, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 재료, 과불화 탄성중합체 또는 불화 탄성중합체, 또는 이들의 조합 또는 혼합물로 형성된다. 그러나, 탄성중합체 밀봉 부재(14)가, 천연 폴리이소프렌, 천연 고무, 이소프렌, 부타디엔, 클로로프렌, 폴리클로로프렌, 네오프렌, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 폴리아크릴 고무, 실리콘 고무, 불화실리콘 고무, 폴리에테르 블록 아미드(polyether block amide), 클로로술폰화 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 또는 이들의 조합 또는 혼합물과 같은, 첨부되는 청구항들의 범위 이내에 속하는 것으로 이해되는 다른 재료로 형성될 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
바람직하게, 비록 다른 부착 수단이, 확고한 수밀 접합을 제공하는 경우, 첨부되는 청구항들의 범위 이내에 속하는 것으로 예상되는 것이, 당업자에게 이해될 것이지만, 탄성중합체 밀봉 부재(14)는, (규정 승인된 또는 규정을 준수하는) 소모재와 함께하는 사용을 위해 안전한 접착제를 사용하여, 강성 골격 부재(12)의 상부에 밀봉형으로 장착된다. 바람직하게, 비록, 이에 국한되는 것은 아니지만, 표면을 거칠게 하는 다른 기술을 포함하는, 접착제 접합의 효율을 개선하기 위한 다른 수단이 또한, 첨부되는 청구항들의 범위 이내에 속하는 것으로 예상되지만, 강성 골격 부재(12) 및 탄성중합체 밀봉 부재(14)의 접촉면들은, 부착 이전에 모래 분사 처리된다.
대안적인 실시예에서(도 6 및 도 7 참조), 밸브 시트(100)가, 실질적으로 환형의 강성 골격 부재(112) 및 이 강성 골격 부재(112)의 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(114)를 포함한다. 밸브 시트(100)는, 밸브 조립체의 밸브 몸체와의 협력을 위한 외주면을 구비하며, 그리고 탄성중합체 밀봉 부재(114)는, 밸브 조립체의 밸브 폐쇄 디스크와의 협력을 위한 밸브 시트(100)의 내측 밀봉 표면을 한정한다.
강성 골격 부재(112)는 실질적으로 환형의 형태이며, 그리고 바닥면(118), 상면(120), 내주면(122) 및, 밸브 시트(100)의 외주면의 일부를 한정하는, 외주면(124)을 구비한다. 외주면(124)과 내주면(122) 사이에 연장되는 것은, 강성 골격 부재(112)의 평면에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 외측면(126)을 구비하는 융기부(125) 이다. 상면(120)에 의해 한정되는 에지(128)는, 립부(130)로부터 내주면(122)으로 연장되는 오목 부분이며, 외주면(124)과 바닥면(118)에 의해 한정되는 에지는, 밸브 몸체 내로의 밸브 시트(100)의 삽입을 용이하게 하기 위해 모따기 가공된다.
탄성중합체 밀봉 부재(114) 또한 실질적으로 환형의 형태이며, 그리고 강성 골격 부재(112)의 상부에 장착 가능하게 되도록 크기 결정되고 성형되어, 결과적으로 생성되는 밸브 시트(100) 또한 실질적으로 환형이 되도록 한다. 탄성중합체 밀봉 부재(114)는, 상면(134), 바닥면(136), 밸브 시트(100)의 내측 밀봉 표면을 한정하는 내주면(138), 및 밸브 시트(100)의 외주면의 일부를 한정하는 외주면(140)을 구비한다. 바닥면(136)은 또한, 융기부(125)를 수용하기 위해 융기부(125)에 대해 상보적으로 성형되는 채널을 형성하는 하향 연장 립부(142)를 구비한다. 바닥면(136)은, 강성 골격 부재(112)의 오목 부분과의 협력을 위한 볼록 부분(35) 및, 강성 골격 부재(112)의 내주면(122)과 바닥면(118) 사이에 형성되는 모따기된 에지(148)와의 협력을 위한 단차부(146)를 구비한다.
실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재(114)의 상면(134)은, 서로 직경 방향으로 대향하게 되는, 2개의 절개부(150)(단지 하나만 도시됨)를 포함한다. 절개부들(150)은, 밸브 조립체에서 밸브 폐쇄 디스크의 스핀들과 맞물릴 수 있도록 성형된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 하향 연장 립부(142)는, 밀봉 부재의 외주면(140)이 밀봉 부재의 전체 외주 둘레에 연장됨에 따라, 밸브 몸체와 밸브 시트(100) 사이에 개선된 밀봉을 생성하는 것을 지원한다.
특정의 실시예들이 참조 및 예시의 목적으로 본 명세서에 설명되었지만, 다양한 수정들이, 당업자에게 명백할 것이며 그리고 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있을 것이다.

Claims (48)

  1. 밸브 시트로서,
    실질적으로 환형의 강성 골격 부재 및 상기 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재를 포함하고,
    상기 밸브 시트는, 밸브 몸체와 맞물릴 수 있는 외주면 및, 상기 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부에 의해 형성되며 그리고 밸브 폐쇄 요소와 맞물릴 수 있는, 내측 밀봉 표면을 구비하는 것인, 밸브 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는, 상기 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부를 형성하는 것인, 밸브 시트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는, 상기 밸브 시트의 외주면 상에 배치되는 하나 이상의 돌출부를 더 포함하는 것인, 밸브 시트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력하는 것인, 밸브 시트.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는, 상기 밸브 시트의 외주면 상에 하나 이상의 리세스를 포함하는 것인, 밸브 시트.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 리세스는, 밸브 몸체의 상보적 돌출부들과 협력하는 것인, 밸브 시트.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부는, 상기 밸브 시트의 외주면 둘레에서 연속적으로 연장되는 것인, 밸브 시트.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 것인, 밸브 시트.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부 및 상기 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가, 상기 강성 골격 부재에 의해 형성되는 것인, 밸브 시트.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 상기 바닥면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제1 접촉면을 형성하며 그리고, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 상기 바닥면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제2 접촉면을 형성하고,
    상기 제1 접촉면의 면적은 상기 제2 접촉면의 면적보다 더 큰 것인, 밸브 시트.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재에 형성되는 상기 밸브 시트의 외주면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제3 접촉면을 형성하며 그리고, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 형성되는 상기 밸브 시트의 외주면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제4 접촉면을 형성하고,
    상기 제3 접촉면의 면적은 상기 제4 접촉면의 면적보다 더 큰 것인, 밸브 시트.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 바닥면의 상기 일부는, 하나 이상의 융기부를 더 포함하는 것인, 밸브 시트.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 융기부는, 상기 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력하는 것인, 밸브 시트.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 융기부는, 상기 밸브 시트의 바닥면 둘레에서 연속적으로 연장되는 것인, 밸브 시트.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 외주면과 상기 밸브 시트의 바닥면에 의해 한정되는 에지는 모따기 가공되는 것인, 밸브 시트.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는 주로, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무, 과불화 탄성중합체 및/또는 불화 탄성중합체로 제조되는 것인, 밸브 시트.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재는 실질적으로, 플라스틱 재료로 제조되는 것인, 밸브 시트.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는, 접착제에 의해 상기 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착되는 것인, 밸브 시트.
  19. 밸브 조립체로서,
    제 1항 내지 제 18항 어느 한 항에 따른 밸브 시트를 포함하는 것인, 밸브 조립체.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 밸브는 분할-나비형 밸브인 것인, 밸브 조립체.
  21. 밸브 시트로서,
    실질적으로 환형의 강성 골격 부재 및 상기 강성 골격 부재 상부에 밀봉형으로 장착되는 실질적으로 환형의 탄성중합체 밀봉 부재를 포함하며,
    상기 밸브 시트는, 밸브 몸체와 맞물릴 수 있는 외주면 및, 상기 탄성중합체 밀봉 부재의 적어도 일부에 의해 형성되며 그리고 밸브 폐쇄 요소와 맞물릴 수 있는, 내측 밀봉 표면을 구비하고,
    상기 밸브 시트는, 밸브 하우징 내부에서 상기 밸브 시트를 정확하게 정렬하기 위한 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부를 포함하는 것인, 밸브 시트.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 밸브 하우징 내부에 상기 밸브 시트를 정확하게 정렬하기 위해, 밸브 조립체의 하나 이상의 다른 구성요소와 맞물릴 수 있는 것인, 밸브 시트.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 밸브 폐쇄 요소의 샤프트 또는 스핀들과 맞물릴 수 있는 것인, 밸브 시트.
  24. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 하나 이상의 절개부를 포함하는 것인, 밸브 시트.
  25. 제 21항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 상기 강성 골격 부재의 적어도 일부를 노출시키는 것인, 밸브 시트.
  26. 제 21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부는, 상기 밸브 시트의 상면 상에 배치되는 것인, 밸브 시트.
  27. 제 21항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 밸브 시트 정렬 특징부를 구비하는 것인, 밸브 시트.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 2개의 밸브 시트 정렬 특징부는 서로 직경 방향으로 대향하는 것인, 밸브 시트.
  29. 제 21항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는 상기 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부를 형성하는 것인, 밸브 시트.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는 상기 밸브 시트의 외주면 상에 배치되는 하나 이상의 돌출부를 더 포함하는 것인, 밸브 시트.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력하는 것인, 밸브 시트.
  32. 제 30항 또는 31항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부는, 상기 밸브 시트의 외주면 둘레에서 연속적으로 연장되는 것인, 밸브 시트.
  33. 제 21항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 것인, 밸브 시트.
  34. 제 21항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 외주면의 적어도 일부 및 상기 밸브 시트의 바닥면의 적어도 일부가, 상기 강성 골격 부재에 의해 형성되는 것인, 밸브 시트.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 상기 바닥면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제1 접촉면을 형성하며 그리고, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 상기 바닥면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제2 접촉면을 형성하고,
    상기 제1 접촉면의 면적은 상기 제2 접촉면의 면적보다 더 큰 것인, 밸브 시트.
  36. 제 34항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재에 형성되는 상기 밸브 시트의 외주면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제3 접촉면을 형성하며 그리고, 상기 탄성중합체 밀봉 부재에 형성되는 상기 밸브 시트의 외주면의 상기 일부는, 상기 밸브 몸체와의 제4 접촉면을 형성하고,
    상기 제3 접촉면의 면적은 상기 제4 접촉면의 면적보다 더 큰 것인, 밸브 시트.
  37. 제 33항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재에 의해 형성되는 상기 밸브 시트의 바닥면의 상기 일부는, 하나 이상의 융기부를 더 포함하는 것인, 밸브 시트.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 하나 이상의 융기부는, 밸브 몸체의 상보적 리세스들과 협력하는 것인, 밸브 시트.
  39. 제 37항 또는 제 38항에 있어서,
    상기 하나 이상의 융기부는, 상기 밸브 시트의 바닥면 둘레에 연속적으로 연장되는 것인, 밸브 시트.
  40. 제 21항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 외주면 및 상기 밸브 시트의 바닥면에 의해 한정되는 에지는, 모따기 가공되는 것인, 밸브 시트.
  41. 제 21항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는 주로, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 고무, 과불화 탄성중합체 또는 불화 탄성중합체로 제조되는 것인, 밸브 시트.
  42. 제 21항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강성 골격 부재는 주로, 플라스틱 재료로 제조되는 것인, 밸브 시트.
  43. 제 21항 내지 제 42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성중합체 밀봉 부재는, 방수 접착제에 의해 상기 강성 골격 부재의 상부에 밀봉형으로 장착되는 것인, 밸브 시트.
  44. 밸브 조립체로서,
    제 21항 내지 제 43항 중 어느 한 항에 따른 밸브 시트를 포함하는 것인, 밸브 조립체.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 밸브는 분할-나비형 밸브인 것인, 밸브 조립체.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 분할-나비형 밸브는, 하나 이상의 밸브 시트 정렬 특징부와 맞물릴 수 있는 하나 이상의 스핀들을 구비하는, 밸브 폐쇄 부재를 포함하는 것인, 밸브 조립체.
  47. 제 46항에 있어서,
    상기 스핀들의 수는 2개인 것인, 밸브 조립체.
  48. 밸브 시트로서,
    실질적으로 첨부되는 도면들을 참조하여 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 것인, 밸브 시트.

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