KR20190053122A

KR20190053122A - 금속 시트를 갖는 다이어프램 밸브

Info

Publication number: KR20190053122A
Application number: KR1020180136932A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 에이치. 글리메; 브랜든 더블유. 키퍼
Original assignee: 스웨이지락 캄파니
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-05-17
Also published as: TW201923266A; JP2019086151A; US20190136996A1; US10774938B2; CN109764147A

Abstract

다이어프램 밸브는 유체 통로를 획정하는 밸브 몸체, 상기 밸브 몸체와 조립된 다이어프램, 및 상기 유체 통로를 둘러싸는 상기 밸브 몸체 상에 배치된 환형의 금속 밸브 시트를 포함하며, 상기 밸브 시트는 상기 다이어프램이 폐쇄된 위치에 있을 때 상기 다이어프램과 접촉해서 밀봉하기 위해 역전된 얕은 절두 원추형 시트 밀봉 표면을 획정한다.

Description

금속 시트를 갖는 다이어프램 밸브{DIAPHRAGM VALVE WITH METAL SEAT}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 병합된, 발명의 명칭이 "DIAPHRAGM VALVE WITH METAL SEAT"인, 2017년 11월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/583,731의 우선권 및 이의 모든 이익을 주장한다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 다이어프램 밸브(diaphragm valve)용 밸브 시트(valve seat)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 및 부식성 물질에 견디는 다이어프램 밸브용 금속 밸브 시트, 및 그 조성 및 기하학적 구조에 관한 것이다.

다이어프램 밸브는 일반적으로 알려져 있으며, 다이어프램이 환형 밸브 시트와 접촉해서 밀봉하여 밸브를 통한 유체의 흐름을 차단하는 밸브 장치를 포함한다. 그리하여, 밸브 시트는 다이어프램과 맞물림으로써 입구 또는 출구 통로를 밀봉하는 데 사용된다. 다이어프램은 금속 또는 비-금속 물질로 만들어질 수 있다.

금속 다이어프램과 함께 사용되는 전형적인 밸브 시트는 폴리클로로-트라이플루오로-에텐(PCTFE) 또는 폴리이미드와 같은 플라스틱 기반 물질로 설계된다. 그러나 비-금속 밸브 시트는 고온 또는 저온 범위 또는 매우 부식성이 있거나 화학적으로 양립할 수 없는 유체에 노출되는 것과 같은 정격 사용의 파라미터를 벗어나는 환경 요인을 받을 때 변하는 특성을 갖고 있다. 이러한 공격적 응용에서, 금속 밸브 시트가 사용되었지만, 이러한 알려진 모든 금속 밸브의 성능 요건은 전형적으로 플라스틱 기반 밸브 시트의 성능과 일치하지 않는다. 예를 들어, 금속 밸브 시트를 갖는 밸브는 높은 누설률, 동작 가능한 사이클 수의 감소 또는 필요한 작동력의 증가를 나타낼 수 있다. 정격 사이클 수가 감소되는 것은 단점이며, 이 단점은 고온에서 동작하거나 부식성 물질을 조절하는 시스템에서는 교체 비용이 높을 수 있기 때문에 훨씬 더 크다. 이것은 밸브가 이러한 물질의 흐름률을 제어하는데 자주 사용되기 때문에 정기적으로 필요한 사이클 수를 크게 증가시킬 것을 요구하기 때문이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다이어프램 밸브는 유체 통로를 획정하는 밸브 몸체, 상기 밸브 몸체와 조립된 다이어프램, 및 상기 유체 통로를 둘러싸는 상기 밸브 몸체 상에 배치된 환형 금속 밸브 시트를 포함하며, 상기 밸브 시트는, 상기 다이어프램이 폐쇄된 위치에 있을 때, 상기 다이어프램과 접촉해서 밀봉하기 위해 협소한 역전된 얕은 절두 원추형 시트 밀봉 표면(inverted shallow frustoconical seat sealing surface)을 획정한다.

본 명세서에 병합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하며, 본 도면은 위에서 제시된 발명의 일반적인 설명 및 아래에 제시된 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 다이어프램 밸브의 부분 단면도;
도 2는 도 1의 다이어프램 밸브의 밸브 시트 및 다이어프램 밀봉 플랜지의 확대된 부분 단면도;
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 다이어프램 밸브의 부분 단면도; 및
도 4는 도 3의 다이어프램 밸브의 밸브 시트 카트리지의 확대 단면도.

본 발명의 다양한 창의적인 양태, 개념 및 특징이 예시적인 실시예에서 조합으로 구현되는 것으로 본 명세서에서 설명되고 도시되어 있을 수 있지만, 이러한 다양한 양태, 개념 및 특징은 많은 대안적인 실시예에서 개별적으로 또는 다양한 조합 및 이들의 서브조합으로 사용될 수 있다. 본 명세서에서 명백히 배제되지 않는 한, 이러한 모든 조합 및 서브조합은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 더 나아가, 대안적인 물질, 구조, 구성, 방법, 회로, 디바이스 및 구성 요소, 형태, 끼워 맞춤 및 기능 등에 대한 대안 등과 같은 본 발명의 다양한 양태, 개념 및 특징에 대한 다양한 대안적인 실시예가 본 명세서에서 설명되었을 수 있지만, 이러한 설명은 현재 알려진 것이든지 나중에 개발될 것이든지에 상관 없이 이용 가능한 대안적인 실시예를 완전히 또는 전부 다 나열한 것으로 의도된 것이 아니다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 이러한 실시예가 본 명세서에 명시적으로 개시되어 있지 않다 하더라도, 본 발명의 창의적 양태, 개념 또는 특징 중 하나 이상을 본 발명의 범위 내에서 추가적인 실시예 및 사용에 용이하게 채택할 수 있을 것이다. 추가적으로, 비록 본 발명의 일부 특징, 개념 또는 양태가 바람직한 배열 또는 방법인 것으로 본 명세서에 기술되었을 수 있다고 하더라도, 이러한 설명은, 이러한 특징이 명시적으로 그렇게 요구되는 것으로 언급되지 않는 한, 반드시 요구되거나 필요하다는 것을 제안하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더 나아가, 예시적이거나 또는 대표적인 값 및 범위가 본 발명의 이해를 돕기 위해 포함되었을 수 있지만, 이러한 값 및 범위는 본 발명을 제한하는 의미로 해석되어서는 안 되고, 그렇게 명시적으로 제한하는 것으로 언급된 경우에만 임계값 또는 범위로 제한되는 것으로 의도된다. 제시된 값에 "대략" 또는 "약"이 언급된 파라미터는, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 제시된 값 및 이 제시된 값의 10% 내의 값을 모두 포함하는 것으로 의도된다. 나아가, 본 출원에 수반되는 도면은 축척에 맞을 수도 있으나 축척에 맞을 필요는 없으므로, 따라서 도면에서 명백한 다양한 비 및 비율을 교시하는 것으로 이해될 수 있는 것으로 이해된다. 더욱이, 다양한 양태, 특징 및 개념이 본 발명인 것으로서 또는 본 발명의 일부를 형성하는 것으로서 본 명세서에서 명시적으로 식별될 수 있지만, 이러한 식별은 배타적인 것으로 의도된 것이 아니고, 오히려 특정 발명 그 자체 또는 특정 발명의 일부로서 명시적으로 식별됨이 없이 본 명세서에서 완전히 설명된 창의적인 양태, 개념 및 특징일 수 있고, 대신 본 발명은 첨부된 청구범위에 제시된다. 예시적인 방법 또는 프로세스의 설명은 모든 경우에 요구되는 것으로서 모든 단계를 포함하는 것으로 제한되지 않으며, 명시적으로 그러한 것으로서 언급되지 않는 한, 이들 단계가 요구되거나 필요한 것으로서 해석되도록 제시되는 순서를 제한하는 것도 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 특정 양태에 따른 예시적인 다이어프램 밸브(10)는 밸브 몸체(11), 다이어프램(16) 및 액추에이터(18)를 포함한다. 밸브 몸체(11)는 제1 (예를 들어, 입구) 통로(12), 제2 (예를 들어, 출구) 통로(14), 및 이 제1 통로를 둘러싸는 밸브 시트(40)를 포함한다. 넓은 발명을 위하여 상세하게 도시되지 않은 액추에이터(18)는 버튼(19)을 포함하며, 이 버튼은, 유체가 입구 통로(12)로부터 밸브 시트(40)를 통해 출구 통로(14)로 흐르는 것을 허용하는, 밸브 시트(40)로부터 이격된 개방된 위치로부터, 다이어프램이 밸브 시트(40)와 접촉해서 밀봉하여 입구 통로로부터 출구 통로로 유체가 흐르는 것을 차단하는 폐쇄된 위치로 다이어프램(16)을 이동시키도록 동작 가능하다. 액추에이터(18)는 예를 들어 수동 액추에이터(예를 들어, 회전 가능한 핸들), 공압 액추에이터 및 전동 액추에이터를 포함하는 다양한 적절한 액추에이터 중 임의의 액추에이터로서 제공될 수 있다. 본 발명에서 고려되는 다이어프램 밸브의 이들 및 다른 일반적인 양태 중 본 명세서에서 더 논의되지 않는 것은 본 발명이 포함하는 본 발명의 양태와 관련이 없는 것이다.

도 2는 밸브 시트(40)를 포함하는 밸브 몸체(11)의 상부 부분의 확대도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 밸브 시트는 밸브 몸체(예를 들어, 인코넬(Inconel) 625, 316 스테인레스 강)의 나머지 부분과 동일한 물질로 형성되도록 예시적인 밸브 시트(40)는 밸브 몸체(11)와 일체형이다(예를 들어, 밸브 몸체에 용접되거나 또는 밸브 몸체와 일체식으로 형성된다). 밸브 시트(40)는 제1 통로(12)를 획정하는 환형 벽 부분(41)을 포함하고, 이 환형 벽 부분은 액추에이터(18)가 다이어프램을 폐쇄된 위치로 이동시킬 때 다이어프램(16)과 접촉해서 밀봉하는 상부 밀봉 표면(45)까지 축방향으로 (밸브 시트 중심 축(X)을 따라) 연장된다. 도시된 바와 같이, 환형 벽(41)의 최상부 부분은 (제1 통로(12)로부터 연장되어) 밀봉 표면(45)의 내부 직경까지 연장되는 바깥쪽으로 테이퍼진 내부 표면(42), 및/또는 밀봉 표면의 외부 직경까지 연장되는 안쪽으로 테이퍼진 외부 표면(43)을 포함할 수 있다. 밸브 시트 밀봉 표면은 다양한 형상, 크기 및 윤곽(예를 들어, 환형 비드, 환형 나이프 에지 또는 편평한 환형 링)으로 제공될 수 있지만, 본 발명의 예시적인 양태에 따르면, 밀봉 표면은, 예를 들어, 다이어프램이 폐쇄된 위치에 있을 때, 시트 밀봉 표면(45)의 전체 반경방향 폭과 다이어프램(16) 사이에 접촉을 제공하기 위해, 밀봉 표면(45)과 반경 방향으로 정렬된 액추에이터 버튼(19)의 볼록한 표면(19a)과 실질적으로 일치하도록 경사지거나 또는 밀봉 표면(45)과 접촉해서 밀봉하는 다이어프램(16) 부분에 입사하도록 경사진 협소한 역전된 얕은 절두 원추형 표면으로서 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 협소한 절두 원추형 밴드형 밀봉 표면은, 차단 동안 시트가 변형되는 것을 제한하고 밀봉 표면의 작은 피트(pit) 또는 다른 결함을 설명하기에 충분한 폭을 제공하면서, 차단하는데 요구되는 액추에이터 폐쇄력을 최소화하도록 충분히 협소한 크기를 가질 수 있다. 이러한 제어된 밀봉 표면은, 예를 들어, 초기 라인 접촉 밀봉 표면에 집중된 폐쇄력이, 예를 들어, 쌍정화(twinning), 불연속적인 항복 효과, 결정립 이방성(즉, 개별 결정립들이 변형 부하 하에서 이웃하는 결정립과 상이하게 변형되는 결정립 배향), 및 변형으로 유도된 표면 거칠기(종종 "오렌지 껍질(orange peel)" 효과라고 함)와 같은 시트 밀봉 성능에 영향을 줄 수 있는 벌크 소성 변형을 생성할 수 있는 둥근 환형 "비드" 밀봉 표면에 비해, 향상된 밀봉 성능을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 도 2의 확대도에 도시된 바와 같이, 도시된 밸브 시트 밀봉 표면(45)은 수평 평면(즉, 밸브 시트(25)의 중심 축(X)에 수직인 평면)에 대해 약 3°(예를 들어, 2.5° 내지 3.5°)의 각도(α)로 또는 밸브 시트 중심 축에 대해 약 87°(예를 들어, 86.5° 내지 87.5°)의 각도로 배치된 약 0.007 인치(예를 들어, 0.005 인치 내지 0.010 인치)의 폭(ℓ)을 갖는다. 밀봉 표면의 이러한 치수는 제조된 금속 표면과 관련된 전형적인 불규칙성의 길이보다 더 큰 밀봉 (긴밀히 접촉하는) 폭을 생성하기에는 충분히 크지만, 결합하는 금속 표면들 사이에 긴밀한 접촉을 생성하는데 필요한 인가되는 밀봉 부하를 최소화하기에는 충분히 작은, 두 표면 사이의 접촉 폭을 달성하기 위해 결정되었다.

다이어프램(16)의 주연 에지(peripheral edge)는 다양한 방식으로 밸브 몸체(11)에 밀봉될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상승된 플랜지(30)는 몸체(25)의 상부 단부 주위에 원주 방향으로 연장되고 출구 통로(14)와 입구 통로(12)를 모두 둘러싼다. 플랜지(30)의 외부 표면(32)은 단부 표면(31)으로부터 (예를 들어, 약 43°와 약 47°의 각도로) 반경방향 바깥쪽으로 경사지거나 또는 전체 장치 설계 및 구성에 기초하여 임의의 적절한 각도로 반경방향 바깥쪽으로 경사질 수 있다.

다이어프램(16)은 플랜지(30)의 상부 평면 표면(30a)과 접촉해 유지된다. 다이어프램은, 예를 들어, 플랜지 평면 표면과 밀봉되게 맞물리기 위해, 볼록한 중심 구획 및 대체로 편평하고 반경방향으로 연장되는 주연 에지 구획을 구비할 수 있다. 액추에이터(18)의 베이스 또는 보닛(bonnet) 부분(26)은 원통형 벽(28)으로 둘러싸인 편평부(27)를 포함하는 윤곽 형성된 하부 주연 표면을 포함할 수 있다. 보닛(26)이 밸브 몸체(11)와 조립될 때(예를 들어, 보닛 너트(23)에 의해 고정될 때, 도 1 참조), 편평부(27)는 다이어프램(16)의 상부 표면을, 도시된 바와 같이, 플랜지 단부 표면(31)에 클램핑(clamp)한다. 원통형 벽(28)은 다이어프램의 외부 주연 부분을 아래쪽으로 편향 및 굴곡시켜 플랜지 외부 벽(32)에 밀봉 맞물림을 생성한다. 예시적인 다이어프램 클림핑(crimping) 배열은 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 번호 6,092,550(" '550 특허")에 보다 상세히 설명되어 있다. 다이어프램(16)은 도 1에 도시된 바와 같이 상부 지지 다이어프램(15) 및 와셔(17)에 의해 지지될 수 있지만 반드시 지지될 필요는 없다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 플랜지(30)의 단부 표면(31)은 밸브 시트 밀봉 표면(45)으로부터 리세스(recess)되어, 예를 들어, 밸브 사이클링 동안 다이어프램(16)이 스트로크하거나 또는 휘어지는 것을 제한함으로써 밸브 사이클 수명을 향상시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플랜지 단부 표면(31)은 밸브 시트 밀봉 표면(45)으로부터 약 0.007 인치(예를 들어, 0.007 인치 내지 0.008 인치)의 거리(h)만큼 리세스되거나 오프셋된다.

다른 실시예에서, 금속 시트(예를 들어, 전술된 밀봉 표면을 갖는 금속 시트)는, 예를 들어 밸브 몸체와는 상이한 물질 특성(예를 들어, 경도 또는 다른 밀봉 표면 조건)을 갖는 밸브 시트를 제공하기 위해 밸브 몸체에 스테이킹(staked)될 수 있다. 이것은, 원하는 시트 물질이 밸브 몸체 물질보다 더 비싼 물질이거나 또는 원하는 시트 물질이 기계 가공하기가 더 어려운 경우에 보다 비용 효율적인 옵션을 제공할 수 있다. 하나의 예에서, 밸브 몸체는 316 스테인리스 강으로 제공될 수 있고, 시트 삽입물은 인코넬 625로 제공될 수 있다. 예시적인 스테이킹된 금속 시트 삽입물 배열은 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0045587(" '587 출원")에 설명되어 있다. 이러한 실시예에서, 스테이킹된 밸브 시트 삽입물을 수용하는데 요구되는 추가적인 밸브 몸체 물질은 밸브 시트의 크기에 비해 입구 통로의 크기를 제한할 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 약 0.207 인치의 시트 내부 직경을 갖는 스테이킹된 금속 시트 삽입물을 갖는 밸브는 약 0.156 인치의 입구 통로 직경으로 제한될 수 있는 반면, 약 0.207 인치의 시트 내부 직경을 갖는 일체형 밸브 시트는 약 0.200 인치의 입구 통로 직경을 허용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 다이어프램 밸브는, 예를 들어, 밸브 시트의 교체 또는 유지 보수 또는 다이어프램 및/또는 다이어프램 밀봉 표면의 교체를 위해 금속 밸브 시트 및 다이어프램 밀봉 표면을 포함하는 제거 가능한 밸브 시트 카트리지를 구비할 수 있다. 도 3은, 밸브 몸체(110)에 설치된 제거 가능한 밸브 시트 카트리지(105)를 포함하는 예시적인 다이어프램 밸브(100)를 도시하며, 여기서 제거 가능한 밸브 시트 카트리지는 밸브 몸체(110)와 액추에이터(118) 사이에 설치된 나사산 형성된 너트(160)에 의해 밸브 몸체 내에 유지된다. 밸브 시트 카트리지(105)는 디스크 형상의 구성 요소로서 형성된 시트 지지체 몸체(120)를 포함하고 이 시트 지지체 몸체는 시트 지지체 몸체(120)의 제1 (예를 들어, 입구) 포트(122)와 제2 (예를 들어, 출구) 포트(124)를 에워싸는 외부 림(rim)(121)을 갖는다. 외부 림(121)은 다이어프램(116)과 접촉해서 밀봉하는 제1 상부 표면(131)을 갖는 상부 플랜지(130), 및 제1 표면(131)의 반대쪽을 향하고 밸브 몸체(110)와 접촉해 면 밀봉을 형성하는 제2 하부 표면(136)을 갖는 하부 플랜지(135)를 제공한다. 임의의 다이어프램-시트 지지체 몸체 밀봉 배열이 이용될 수 있지만, 예시적인 실시예에서, 다이어프램(116)은, 용접부(W)를 따라 외부 림(111)의 제1 표면(113)에 용접될 수 있고 및/또는 나사산 형성된 너트(160)에 의해 외부 림에 클램핑될 수 있는 주연 에지 부분(116a)을 포함한다. 시트 지지체 몸체에 용접된 다이어프램을 포함하는 밸브 시트 카트리지는 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0217321("'321 출원")에 설명되어 있다.

시트 지지체 몸체(120)는 외부 림(121)으로부터 제1 (예를 들어, 입구) 포트(122)를 획정하는 중심 시트 밀봉 부분으로 반경방향 안쪽으로 연장되는 웹(127)을 더 포함하며, 이 웹 부분은 하나 이상의 제2 (예를 들어, 출구) 포트(124)를 획정한다. '321 출원의 밸브 시트 카트리지와 같이, 시트 지지체 몸체(120)는 예를 들어 밸브 몸체(110)에서 밸브 시트 카트리지(105)의 배향에 상관 없이 밸브를 통한 흐름을 증가시키기 위해 다수의 출구 포트(124)를 구비할 수 있다. 웹(127)은 대체로 평면이거나 편평할 수 있고, 외부 림(121)의 축방향 높이보다 더 작은 두께를 가질 수 있다. 카트리지(105)가 밸브 공동(cavity)에 설치될 때, 제1 포트(122)는 밸브 몸체의 입구 통로(112)와 동축으로 정렬될 수 있다. 웹(127)은, 예를 들어, 상기 병합된 '321 출원에 기술된 바와 같이, 밸브 몸체와 밀봉되도록 용이하게 맞물리기 위해 설치 시 시트 지지체 몸체에 휨을 제공할 수 있다.

밸브 시트 카트리지(105)의 상부 측은, 제1 포트(122)와 동축이고 제1 포트를 둘러싸는 밸브 시트(140)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 밸브 시트(140)는 (예를 들어, 316 스테인리스 강, 인코넬 625 또는 다른 금속 물질의) 시트 지지체 몸체(120)와 일체형일 수 있고(예를 들어, 용접되거나 또는 일체식으로 형성될 수 있고), 시트 밀봉 표면(145)을 포함할 수 있는데, 이 시트 밀봉 표면은, 액추에이터가 동작하여 다이어프램을 폐쇄된 위치로 이동시킬 때, 다이어프램(116)과 밀봉되게 맞물림리기 위해 도 1 및 도 2의 다이어프램 밸브(10)의 밸브 시트(40)와 유사한 치수일 수 있으나 반드시 그런 것은 아니다. 대안적으로, 밸브 시트는 시트 지지체 몸체와 조립될 (예를 들어, 스테이킹될) 수 있다.

밸브 시트 카트리지(105)의 하부 측은, 제1 포트(122)와 동축이고 제1 포트를 둘러싸는 몸체 포트 밀봉부(150)를 포함한다. 몸체 포트 밀봉부(150)는 또한 시트 지지체 몸체(120)와 일체형일 수 있고(예를 들어, 용접되거나 또는 일체식으로 형성될 수 있고) 또는 시트 지지체 몸체와 조립(예를 들어, 스테이킹)될 수 있다. 몸체 포트 밀봉부(150)는 밸브 몸체의 입구 통로를 둘러싸는 밸브 몸체의 환형 상부 표면과 접촉해 밀봉되게 맞물리기 위해 다양한 적절한 형상, 크기 및 윤곽(예를 들어, 환형 비드, 환형 나이프 에지 또는 편평한 환형 링) 중 임의의 것을 구비할 수 있는 밀봉 표면(155)을 포함한다. 밸브 시트 카트리지(105)가 밸브(100)로부터 제거될 때까지 유지되는 정적 밀봉부로서 몸체 포트 밀봉부는 설치 및/또는 밸브 조립 동안 밸브 몸체(110)와 밀봉되게 맞물리도록 변형 가능하도록 구성될 수 있다.

다른 실시예(도시되지 않음)에서, 밸브 시트 및 몸체 포트 밀봉부 중 어느 하나 또는 둘 모두는 예를 들어 상기 병합된 '587 출원의 스테이킹된 금속 시트 삽입물과 유사하게 시트 지지체 몸체에 스테이킹될 수 있는 별도의 금속 삽입물로서 제공될 수 있다.

본 발명의 예시적인 양태는 플라스틱 시트를 사용하는 다른 밸브 조립체에서 사용될 수 있으며, 여기서, 예를 들어, 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 번호 5,215,286에 개시된 제거 가능한 플라스틱 시트 배열, 및 상기 병합된 '550 특허 및 '321 출원의 플라스틱 시트 배열을 포함하는 플라스틱 시트는 경화된 금속 시트로 대체될 수 있다.

본 발명은 특정 예시적인 실시예와 관련하여 개시되고 설명되었지만, 본 명세서를 읽을 때 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 임의의 변형 및 수정을 할 수 있을 것이다. 이러한 임의의 변형 및 수정은 첨부된 청구범위 및 그 균등범위의 한정된 제한에도 불구하고 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 이러한 벗어남은 출원인의 일반적인 발명 개념의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본 상세 사항에 이루어질 수 있다.

Claims

다이어프램 밸브로서,
유체 통로를 획정하는 밸브 몸체;
상기 유체 통로를 밀봉하는 다이어프램; 및
상기 밸브 몸체 상에 배치된 환형 금속 밸브 시트(valve seat)를 포함하되, 상기 환형 금속 밸브 시트는 상기 유체 통로를 둘러싸고, 상기 다이어프램이 폐쇄된 위치에 있을 때 상기 다이어프램과 접촉해서 밀봉하기 위해 역전된 절두 원추형(inverted frustoconical) 시트 밀봉 표면을 획정하는, 다이어프램 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 몸체와 일체형인, 다이어프램 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 몸체와 일체식으로 형성된, 다이어프램 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 몸체와 조립된, 다이어프램 밸브.
제4항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 몸체에 스테이킹(staked)된, 다이어프램 밸브.
제4항에 있어서, 상기 밸브 몸체로부터 제거 가능한 밸브 시트 카트리지를 더 포함하고, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트 카트리지의 상부 표면 상에 배치된, 다이어프램 밸브.
제6항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트 카트리지와 일체형인, 다이어프램 밸브.
제6항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트 카트리지와 일체식으로 형성된, 다이어프램 밸브.
제6항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트 카트리지와 조립된, 다이어프램 밸브.
제6항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 시트 카트리지에 스테이킹된, 다이어프램 밸브.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트 카트리지는 상기 상부 표면과 반대쪽 상기 밸브 시트 카트리지의 하부 표면 상에 배치된 환형 몸체 포트 밀봉부를 포함하고, 상기 몸체 포트 밀봉부는 상기 유체 통로를 둘러싸는 상기 밸브 몸체의 환형 상부 표면과 밀봉되게 맞물려 고정된, 다이어프램 밸브.
제11항에 있어서, 상기 몸체 포트 밀봉부는 상기 밸브 시트 카트리지와 일체형인, 다이어프램 밸브.
제11항에 있어서, 상기 몸체 포트 밀봉부는 상기 밸브 시트 카트리지와 일체식으로 형성된, 다이어프램 밸브.
제11항에 있어서, 상기 몸체 포트 밀봉부는 상기 밸브 시트 카트리지와 조립된, 다이어프램 밸브.
제11항에 있어서, 상기 몸체 포트 밀봉부는 상기 밸브 시트 카트리지에 스테이킹된, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 밀봉 표면은 약 0.007 인치의 폭을 갖는, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시트 밀봉 표면은 상기 밸브 시트의 중심 축에 대해 약 87°의 각도로 배치된, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 몸체의 상부 표면은 상기 다이어프램의 외부 주연부가 고정되는 단부 표면을 갖는 환형 플랜지를 포함하는, 다이어프램 밸브.
제18항에 있어서, 상기 환형 플랜지의 상기 단부 표면은 상기 시트 밀봉 표면으로부터 리세스(recess)된, 다이어프램 밸브.
제18항에 있어서, 상기 환형 플랜지의 상기 단부 표면은 상기 시트 밀봉 표면으로부터 약 0.007 인치만큼 리세스된, 다이어프램 밸브.
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이어프램의 상기 외부 주연부는 상기 환형 플랜지에 용접된, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다이어프램이 상기 폐쇄된 위치에 있을 때 상기 다이어프램은 상기 시트 밀봉 표면의 전체 반경방향 폭과 접촉하는, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 상기 제1 통로를 획정하는 환형 벽 부분을 포함하고, 상기 환형 벽 부분은 상기 밸브 시트의 중심 축을 따라 상기 시트 밀봉 표면까지 축방향으로 연장되며, 상기 환형 벽의 최상부 부분은 상기 유체 통로로부터 상기 시트 밀봉 표면의 내부 직경까지 연장되는 바깥쪽으로 테이퍼진 내부 표면, 및 상기 시트 밀봉 표면의 외부 직경까지 연장되는 안쪽으로 테이퍼진 외부 표면을 포함하는, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 몸체에 조립된 보닛 부분, 및 상기 다이어프램과 맞물려 상기 다이어프램을 상기 폐쇄된 위치로 이동시키도록 동작 가능한 액추에이터 버튼을 포함하는 액추에이터를 더 포함하는 다이어프램 밸브.
제24항에 있어서, 상기 액추에이터 버튼은 볼록한 다이어프램 맞물림 표면을 포함하고, 상기 시트 밀봉 표면과 정렬된 상기 볼록한 다이어프램 맞물림 표면 부분은 상기 절두 원추형 밀봉 표면의 각도와 실질적으로 일치하는 각도로 배치된, 다이어프램 밸브.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 시트는 스테인레스 강, 316 스테인리스 강, 및 인코넬(Inconel) 625 중 하나를 포함하는, 다이어프램 밸브.
다이어프램 밸브용 밀봉 장치로서,
중심 유체 통로 및 역전된 절두 원추형 시트 밀봉 표면을 획정하는 환형 금속 밸브 시트;
상기 환형 금속 밸브 시트에 인접한 다이어프램; 및
상기 밸브 시트로부터 이격된 개방된 위치로부터, 상기 다이어프램이 상기 시트 밀봉 표면과 접촉해서 밀봉하는 폐쇄된 위치로 상기 다이어프램을 이동시키도록 동작 가능한 버튼을 구비하는 액추에이터를 포함하되;
상기 역전된 절두 원추형 시트 밀봉 표면은, 상기 다이어프램이 상기 폐쇄된 위치에 있을 때, 상기 시트 밀봉 표면의 전체 반경방향 폭과 상기 다이어프램 사이에 접촉을 제공하기 위해 상기 시트 밀봉 표면과 반경방향으로 정렬된 상기 액추에이터 버튼의 볼록한 표면과 실질적으로 일치하도록 경사져 있는, 다이어프램 밸브용 밀봉 장치.