KR20170137942A - 둥글지 않은 마감부재를 갖는 밸브 - Google Patents

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빅톨릭 컴패니
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Abstract

밸브는 입구, 출구, 그 사이의 챔버를 한정하는 단일 조각의 하우징을 갖는다. 둥글지 않은 밸브 마감부재는 둥글지 않은 시트를 상기 챔버 내에 체결한다.

Description

둥글지 않은 마감부재를 갖는 밸브
본 출원은 2015년 7월 2일에 출원된 미국특허출원 14/790,656호의 국제 출원이며, 이 미국특허출원은 전부 참고자료로서 여기에 포함되어 있다.
본 발명은 밸브들, 예컨대, 체크 밸브들, 제어 밸브들 및 압력 방출밸브들에 관한 것이다.
그 밸브 시트(valve seat)가 실질적으로 유입구(inlet port) 및 유출구(outlet port)와 유사한 단면적을 갖는, 풀 포트 체크 밸브들(Full port check valves)은 그 시트가 유입구(inlet port) 및 유출구(outlet port)보다 더 작은 단면적을 갖는 밸브들보다 작은 그 밸브를 통한 유체 흐름을 감소시키기 때문에 유리하다. 그러나 풀 포트 체크 밸브들은 그 하우징들이 대개 다수의 조각들로 조립되기 때문에 더욱 복잡해지는 경향이 있다. 체크 밸브들은 그 밸브 마감부재로서 피봇 클래퍼들(pivoting clappers)을 사용하고, 클래퍼들(clappers)은 상기 밸브 시트에 대해 밀봉하는 면 밀봉들(face seals)을 사용하기 때문에 다수의 조각들의 하우징들이 필요하다. 상기 밸브 시트를 밀봉 가능하게 체결하기 위해서는, 면 밀봉들(face seals)이 상기 밸브 시트의 크기 및 형태와 일치해야 한다. 만일 상기 밸브 시트가 직경 면에서(이런 고로 면적에서) 상기 유입구(inlet port) 및 유출구(outlet port)와 동등하다면, 둥근 클래퍼(clapper)는 동일한 직경의 둥근 포트를 통과할 수 없기 때문에 입구 또는 출구를 통해 상기 클래퍼(clapper)를 밸브 하우징에 삽입하는 것이 불가능할 것이다. 이런 고로, 크기 면에서 풀 포트 밸브 시트와 일치하는 클래퍼(clapper)의 설치를 허용하도록 분해되는 하우징이 필요하다.
만일 체크 밸브(제어 밸브들 및 압력 방출밸브들과 같은, 다른 형태들의 밸브들뿐만 아니라)가 다양한 조각들의 서로의 볼트 결합(bolting), 경납땜(brazing) 또는 용접과 같은, 조립이 필요하지 않도록 하는, 예컨대, 주물(casting), 기계 가공 또는 몰딩에 의해 제조된 단일 조각의 하우징을 갖도록 만들어졌다면, 장점들은 실현되었을 것이다. 그러나 단일 조각의 하우징을 갖는 종래의 밸브들은 밸브 내의 설치를 위해 밸브 입구 또는 밸브 출구를 관통할 수도 있도록 크기 면에서 제한되는 클래퍼를 가진다. 더욱 작은 클래퍼(clapper)는 밸브 시트의 단면적을 제한하며, 상기 밸브 시트의 단면적은 상기 입구 및 상기 출구의 단면적보다 더 작아야 하므로, 유체 흐름에 대한 더욱 큰 저항을 초래한다. 단일 조각의 하우징을 사용하지만 종래의 밸브들의 알려진 단점들을 갖지 않는 밸브를 개발함으로써 밸브들의 구성 및 기능의 둘다 모두를 개선시킬 기회가 분명히 있다.
본 발명은 밸브에 관한 것이다. 일 실시예에서 상기 밸브는 입구 내경을 갖는 입구, 출구 내경을 갖는 출구, 및 상기 입구 및 상기 출구 사이에 위치한 챔버를 한정하는 단일 조각의 하우징을 포함한다. 밸브 시트(valve seat)는 상기 입구 및 상기 출구 사이의 상기 챔버 내에 위치한다. 상기 밸브 시트는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는 구멍(opening)을 한정한다. 밸브 마감부재는 상기 챔버 내에 장착된다. 상기 밸브 마감부재는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는다. 상기 밸브 마감부재는 상기 밸브 시트를 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치, 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이에서 이동 가능하다.
이 예에서 상기 밸브 마감부재는 주 치수(major dimension) 및 상기 주 치수 (major dimension)보다 작은 부 치수(minor dimension)를 갖는다. 상기 주 치수는 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 크거나 실질적으로 동등하다. 상기 부 치수는 상기 밸브 마감부재가 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버로 삽입되도록 허용하기 위해 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 작다.
특정 실시예에서 상기 밸브 마감부재는 회전 가능하도록 상기 챔버 내에 장착된다. 예에 의해 상기 밸브 마감부재는 마름모꼴 형태를 갖는다. 추가적인 예에서 밸브 시트의 구멍은 마름모꼴 형태를 갖는다. 일 실시예에서 상기 밸브 마감부재의 주 치수는 상기 입구 내경보다 크다. 추가적인 예에서 상기 밸브 마감부재의 주 치수는 상기 출구 내경보다 크다. 또한 예에 의해, 상기 밸브 마감부재의 부 치수는 상기 입구 내경보다 작다. 다른 하나의 예에서 상기 밸브 마감부재의 부 치수는 상기 출구 내경보다 작다. 예에 의해, 상기 입구 및 상기 출구 중 적어도 하나는 둥근 단면적 형태를 갖는다. 특정 실시예에서 상기 밸브는 체크 밸브를 포함한다.
본 발명에 따른 밸브의 다른 하나의 실시예는 입구 내경을 갖는 입구, 출구 내경을 갖는 출구, 및 상기 입구 및 상기 출구 사이에 위치한 챔버를 한정하는 단일 조각의 하우징을 포함한다. 밸브 시트(valve seat)는 상기 입구 및 상기 출구 사이의 상기 챔버 내에 위치한다. 상기 밸브 시트는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는 구멍(opening)을 한정한다. 이 예에서 단일 밸브 마감부재만이 상기 챔버 내에 장착된다. 상기 단일 밸브 마감부재는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는다.
추가적인 예에서, 상기 단일 밸브 마감부재는 상기 밸브 시트를 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치, 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 다른 하나의 예에서 상기 단일 밸브 마감부재는 주 치수(major dimension) 및 상기 주 치수(major dimension)보다 작은 부 치수(minor dimension)를 갖고, 상기 주 치수는 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 크며, 상기 부 치수는 상기 단일 밸브 마감부재가 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버로 삽입되도록 허용하기 위해 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 작다.
특정 실시예에서 상기 단일 밸브 마감부재는 회전 가능하도록 상기 챔버 내에 장착된다. 또한 예에 의해 상기 단일 밸브 마감부재는 마름모꼴 형태를 갖는다. 부가적으로 예에 의해, 상기 밸브 시트의 상기 구멍은 마름모꼴 형태를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 입구는 최소 입구 내경을 한정하는 원뿔형 내면을 갖는다. 추가적인 예에서, 상기 출구는 최소 출구 내경을 한정하는 원뿔형 내면을 갖는다.
예에 의해, 상기 단일 밸브 마감부재의 주 치수는 상기 최소 입구 내경보다 크다. 추가적인 예에 의해, 상기 단일 밸브 마감부재의 주 치수는 상기 최소 출구 내경보다 크다. 다른 하나의 실시예에서, 상기 단일 밸브 마감부재의 부 치수는 상기 최소 입구 내경보다 작다. 추가적인 예에 의해, 상기 단일 밸브 마감부재의 부 치수는 상기 최소 출구 내경보다 작다.
특정 실시예에서, 상기 밸브는 체크 밸브를 포함한다.
본 발명은 또한 밸브 마감부재를 입구, 출구 및 그 사이의 챔버, 상기 챔버 내에 위치하는 밸브 시트를 한정하는 단일 조각의 하우징을 갖는 밸브에 조립하는 방법을 포함한다. 한 예의 방법은: 상기 밸브 마감부재를 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버에 삽입하는 단계; 상기 밸브 시트와 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치, 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이의 이동을 위해 상기 밸브 마감부재를 상기 챔버 내에 장착하는 단계를 포함한다.
특정 예의 방법은 상기 밸브 마감부재를 상기 출구를 통해 상기 챔버에 삽입하는 단계를 포함한다. 한 예의 방법은 상기 밸브 마감부재를 상기 챔버 내에 회전 가능하게 장착하는 단계를 추가로 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 한 예의 밸브의 등측도(等測圖).
도 2는 도 1에 도시된 한 예의 밸브의 세로 방향의 등측 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 한 예의 밸브의 세로 방향의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 한 예의 밸브에 사용된 본 발명에 따른 한 예의 밸브 마감부재의 평면도.
도 1은 본 발명에 따른 밸브, 이 예에서는 체크 밸브(check valve)(10), 의 등측도(等測圖)이다. 체크 밸브가 예시되었지만, 제어 밸브들 및 압력 방출밸브들과 같은 다른 형태들의 밸브들도 또한 본 발명에 의해 포함됨이 이해된다. 밸브(1 0)는 입구(14), 출구(16) 및 상기 입구 및 상기 출구 사이에 위치한 챔버(18)를 한정하는 단일 조각의 하우징(12)을 포함한다. 하우징(12)의 상기 입구, 출구 및 챔버는 잠금장치들, 경납땜 또는 용접에 의해 결합되는 큰 조각의 부품들을 갖지 않는 단일 조각, 즉, 그것들은 주조(cast), 몰딩된, 기계 가공된 또는 다르게는 한 조각으로 함께 형성된, 조립이 필요없는, 을 포함한다. 내부적인 구성요소들(아래에 설명됨)뿐만 아니라 드레인 플러그(20)와 같은 작은 개별적인 구성요소들이 있을 수도 있지만, 하우징 자체(상기 입구, 출구 및 챔버)는 단일 구조로서 일체형으로 형성된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(10)는 밸브 시트(valve seat)(22)를 포함한다. 밸브 시트(valve seat)(22)는 면 밀봉 시트이며 상기 챔버(18)에, 이 예에서는 상기 입구(14)와 인접하게, 위치한다. 밸브 마감부재(24)는 상기 챔버(18) 내에 장착된다. 이 예에서 상기 밸브 마감부재는 차축(26)에 의해 한정된 축(30) 주위로의 회전 운동을 위해 러그들(lugs)(28)을 통해 차축(26) 상에 장착된 클래퍼(clapper)이다. 스프링(32)은 상기 밸브 마감부재(24)를 상기 밸브 시트(valve seat)(22)와의 체결을 위해 바이어스(bias)시키며, 상기 밸브 마감부재는 상기 밸브 시트(도시됨)를 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이에서 회전 가능하게 이동 가능하다.
상기 밸브 시트(22) 및 상기 밸브 마감부재(24)는 둥글지 않은 단면적 형태들을 갖는다. 상기 밸브 마감부재가 상기 폐쇄된 위치에 있을 때 상기 형태들은 상기 밸브 시트(22) 및 상기 밸브 마감부재(24) 사이의 밀봉 체결을 가능하게 하기 위해 서로 일치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 한 예의 밸브 마감부재(24)는 "마름모꼴" 단면적 형태를 가지며 마름모꼴은 직선부들(24c, 24d)에 의해 결합된 반원형 부분들(24a, 24b)을 갖는 것으로 한정된다. 이러한 마름모꼴 형태에 기인하여 상기 밸브 마감부재(24)는, 상기 반원형 부분들(24a, 24b) 사이에서 측정된, 주 치수(major dimension)(34), 및 상기 직선부들(24c, 24d) 사이에서 측정된, 부 치수(minor dimension)(36)를 갖는다. 마름모꼴 형태는 한 예의 밸브에서 도시되는 한편, 상기 밸브 마감부재(24)의 둥글지 않은 형태(및 결과적으로 상기 밸브 시트(22))는 타원체의, 장능형(長菱形)의, 직사각형의 등과 같은 다른 둥글지 않은 형태들을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 밸브 마감부재(24)의 주 치수 및 부 치수는 입구 내경(38) 및 출구 내경(40) 중 하나나 둘다 모두에 관한 것이다. (상기 입구 내경(38) 및 상기 출구 내경(40)이 상기 입구 및 상기 출구의 최소 내경들이 되도록 한정하는 것이 실제적이다, 예시된 한 예의 밸브에서, 상기 입구 및 상기 출구의 둘다 모두는 원뿔형의 내면을 갖는다.) 상기 관계는 상기 주 치수(34)가 상기 부 치수(36)보다 크고, 상기 주 치수(34)는 또한 상기 입구 내경(38) 및 상기 출구 내경(40) 중 하나나 둘다 모두와 같거나 크도록 하는 것이다. 상기 부 치수(36)는 상기 밸브 마감부재(24)가 상기 입구(14) 및 상기 출구(16) 중 어느 하나나 둘다 모두를 통해 챔버(18)로 삽입 가능하게 하도록 추가로 치수되어지므로, 상기 부 치수(36)는 상기 입구 내경(38), 또는 상기 출구 내경(40), 또는 둘다 모두보다 작다.
상기 챔버(18) 내로의 상기 밸브 마감부재(24)의 설치는 상기 밸브 마감부재를 상기 입구(14) 또는 상기 출구(16) 중 어느 하나를 통해 상기 챔버에 삽입함으로써 이루어질 수도 있기 때문에 상기 밸브 마감부재(24)의 상기 입구 내경(38) 및 상기 출구 내경(40) 및 상기 부 치수(36) 사이의 치수적인 관계들은 단일 조각의 하우징(12)의 사용을 가능하게 한다. 일단 상기 챔버(18) 내에 위치되면 상기 밸브 마감부재(24)는 상기 밸브 시트(22)에 대한 회전 운동을 위해 그것을 차축(26) 상에 장착하도록 조작될 수도 있다. 일단 상기 밸브 마감부재(24)의 조립이 완료되면(드레인 플러그(20)와 같은 다른 작은 구성요소들과 함께) 상기 밸브(10)는 파이핑 네트워크에 설치할 준비가 되어 있다.
단일 조각의 하우징(12)과 결합된 둥글지 않은 밸브 마감부재(24)의 사용은 체크 밸브들, 제어 밸브들 및 압력 방출밸브들과 같은 밸브들에 대한 적어도 2가지의 장점들을 제공한다. 첫째로, 그것은 더욱 적은 조각 부품들을 갖는 더욱 간단한 밸브 구성을 가능하게 하며, 두번째로, 그것은 둥근 밸브 마감부재에서 허용되는 것보다 단면적에서의 더욱 큰 구멍을 갖는 밸브 시트의 사용을 가능하게 한다. 그러므로 본 발명에 따른 밸브들은 유사하게 치수된 종래의 밸브들보다 더욱 낮은 헤드 손실을 달성함으로써, 보다 효율적이면서도 경제적인 유체 운송 시스템에 대한 더욱 작은 펌프들을 필요로 할 것임이 예측된다.

Claims (26)

  1. 입구 내경을 갖는 입구, 출구 내경을 갖는 출구, 및 상기 입구 및 출구 사이에 위치한 챔버를 한정하는 단일 조각의 하우징;
    상기 입구 및 상기 출구 사이의 상기 챔버 내에 위치한 밸브 시트(valve seat)로서, 상기 밸브 시트는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는 구멍(opening)을 한정하는 밸브 시트;
    상기 챔버 내에 장착된 밸브 마감부재로서, 상기 밸브 마감부재는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖고, 상기 밸브 마감부재는 상기 밸브 시트를 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 마감부재;
    를 포함하며,
    상기 밸브 마감부재는 주 치수(major dimension) 및 상기 주 치수(major dimension)보다 작은 부 치수(minor dimension)를 갖고, 상기 주 치수는 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 크거나 실질적으로 동등하며, 상기 부 치수는 상기 밸브 마감부재가 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버로 삽입되도록 허용하기 위해 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 작은 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재는 회전 가능하도록 상기 챔버 내에 장착되는 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재는 마름모꼴 형태를 갖는 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 상기 구멍은 마름모꼴 형태를 갖는 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재의 상기 주 치수는 상기 입구 내경보다 큰 밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재의 상기 주 치수는 상기 출구 내경보다 큰 밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재의 상기 부 치수는 상기 입구 내경보다 작은 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재의 상기 부 치수는 상기 출구 내경보다 작은 밸브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 체크 밸브를 포함하는 밸브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 입구 및 상기 출구 중 적어도 하나는 둥근 단면적 형태를 갖는 밸브.
  11. 입구 내경을 갖는 입구, 출구 내경을 갖는 출구, 및 상기 입구 및 상기 출구 사이에 위치한 챔버를 한정하는 단일 조각의 하우징;
    상기 입구 및 상기 출구 사이의 상기 챔버 내에 위치한 밸브 시트(valve seat)로서, 상기 밸브 시트는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는 구멍(opening)을 한정하는 밸브 시트;
    상기 챔버 내에 장착된 단일 밸브 마감부재로서, 상기 단일 밸브 마감부재는 둥글지 않은 단면적 형태를 갖는 단일 밸브 마감부재;
    를 포함하는 밸브.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재는 상기 밸브 시트를 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이에서 이동 가능한 밸브.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재는 주 치수(major dimension) 및 상기 주 치수(major dimension)보다 작은 부 치수(minor dimension)를 갖고, 상기 주 치수는 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 크며, 상기 부 치수는 상기 단일 밸브 마감부재가 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버로 삽입되도록 허용하기 위해 상기 입구 내경 및 상기 출구 내경 중 하나보다 작은 밸브.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재는 회전 가능하도록 상기 챔버 내에 장착되는 밸브.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재는 마름모꼴 형태를 갖는 밸브.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 밸브 시트의 상기 구멍은 마름모꼴 형태를 갖는 밸브.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 입구는 최소 입구 내경을 한정하는 원뿔형 내면을 갖는 밸브.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 출구는 최소 출구 내경을 한정하는 원뿔형 내면을 갖는 밸브.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재의 상기 주 치수는 상기 최소 입구 내경보다 큰 밸브.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재의 상기 주 치수는 상기 최소 출구 내경보다 큰 밸브.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재의 상기 부 치수는 상기 최소 입구 내경보다 작은 밸브.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 단일 밸브 마감부재의 상기 부 치수는 상기 최소 출구 내경보다 작은 밸브.
  23. 제11항에 있어서,
    상기 밸브는 체크 밸브를 포함하는 밸브.
  24. 밸브 마감부재를 입구, 출구 및 그 사이의 챔버, 상기 챔버 내에 위치하는 밸브 시트를 한정하는 단일 조각의 하우징을 갖는 밸브에 조립하는 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 밸브 마감부재를 상기 입구 및 상기 출구 중 하나를 통해 상기 챔버에 삽입하는 단계;
    상기 밸브 시트와 밀봉 가능하게 체결하는 폐쇄된 위치, 및 상기 밸브 시트와의 체결로부터의 개방 위치 사이의 이동을 위해 상기 밸브 마감부재를 상기 챔버 내에 장착하는 단계;
    를 포함하는, 밸브 마감부재를 단일 조각의 하우징을 갖는 밸브에 조립하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재를 상기 출구를 통해 상기 챔버에 삽입하는 단계를 포함하는, 밸브 마감부재를 단일 조각의 하우징을 갖는 밸브에 조립하는 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 밸브 마감부재를 상기 챔버 내에 회전 가능하게 장착하는 단계를 추가로 포함하는, 밸브 마감부재를 단일 조각의 하우징을 갖는 밸브에 조립하는 방법.
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