KR20210006978A

KR20210006978A - 게이트 밸브

Info

Publication number: KR20210006978A
Application number: KR1020207035463A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 무라이
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2021-01-19
Also published as: KR20230092032A; CN112105854B; WO2019216398A1; MX2020011988A; EP3792532A1; TWI698607B; US20210190214A1; KR102639548B1; US11353122B2; JPWO2019216398A1; BR112020022798A2; TW201947143A; CN112105854A; JP2023182761A; EP3792532A4

Abstract

밸브 박스(14)와, 밸브 박스(14) 내에 형성된 직선 형상의 유로(12)와, 유로(12)에 수직인 축방향으로 변위 가능함과 함께, 외측표면이 유로(12)의 내벽(12a)과 맞닿음으로써 유로(12)를 폐쇄 가능한 밸브체(16)와, 밸브체(16)의 기단부(16a)로부터 연장되는 밸브 로드(20)와, 밸브체(16)를 수용하는 밸브 챔버(18)를 구비하며, 개방위치에 있어서 유로(12)에 돌출하는 부분의 밸브체(16)의 외측표면이 유선형의 곡면으로 구성되는 게이트 밸브(10)가 제공된다.

Description

게이트 밸브

본 발명은, 게이트 밸브에 관한 것이다.

종래로부터, 유로에 대해서 직교하는 방향으로 밸브체를 승강시킴으로써, 유로의 개폐를 실시하는 게이트 밸브가 제안되어 있다. 예를 들어, 일본 공개특허 특개평6-265029호 공보의 게이트 밸브의 밸브체에는, 밀봉성을 확보하기 위해서, 본체로부터 돌출하도록 씰 부재가 부착되어 있다. 그 씰 부재는, 유로를 횡단하는 방향으로 신장되어 있고, 유로의 주변방향으로 맞닿도록 구성되어 있다.

그렇지만, 종래의 게이트 밸브에서는, 밸브체의 주위를 흐르는 유체의 흐름에 대해 고려되어 있지 않다. 그 때문에, 스트로크 도중에 밸브체를 정지시킨 상태에서는, 밸브체의 표면의 씰 부재에 의해 유체의 원활한 흐름을 방해해 버릴 수 있어, 밸브체의 주위에 난류를 발생시켜 버린다. 그 결과, 밸브체를 스트로크 도중에 정지시키면, 유체가 흐르기 어려워져 버린다. 그 때문에, 종래의 게이트 밸브에 있어서, 보다 큰 유량을 흘리기 위해서는, 밸브체를 크게 상승시키는 동작이 필요하다. 즉, 종래의 게이트 밸브에서는, 밸브체의 스트로크 동작의 범위를 크게 할 필요가 있다.

본 발명은, 스트로크 도중(밸브체의 일부가 직선 형상의 유로를 차단하고 있는 상태)에 정지시켜도, 큰 유량이 흐를 수 있는 게이트 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양은, 직선 형상의 유로와 상기 유로의 측부에 배치된 밸브 챔버를 가지는 밸브 박스와, 상기 밸브 챔버에 수용됨과 함께 상기 유로에 수직인 축방향으로 변위하여 외측표면이 상기 유로의 내면과 맞닿음으로써 상기 유로를 폐쇄 가능한 밸브체와, 상기 밸브체의 기단부로부터 상기 축방향으로 뻗어나온 밸브 로드를 구비하며, 개방위치에 있어서 상기 유로에 돌출하는 부분의 상기 밸브체의 외측표면이 유선형의 곡면으로 구성되어 있는 게이트 밸브이다.

상기 태양의 게이트 밸브에 의하면, 밸브체의 주위에서의 난류의 발생이 적어지게 되어, 밸브체 주위의 유체가 정류로 흐르기 때문에, 스트로크 도중(밸브체의 일부가 직선 형상의 유로를 차단하고 있는 상태)에 있어서도, 보다 큰 유량의 유체를 흘릴 수 있다. 그 결과, 보다 작은 스트로크 동작으로 큰 유량을 흘릴 수 있어, 종래 기술과 비교해서, 게이트 밸브의 스트로크 동작을 작게 하여 제품화하는 것도 가능하다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브의 단면사시도이며, 도 1b는 도 1a의 게이트 밸브의 밸브 본체 및 밸브 로드의 사시도이며, 도 1c는 도 1b의 밸브 본체의 단면도이다.
도 2는 도 1a의 게이트 밸브의 유로 및 밸브 챔버의 사시도이다.
도 3은 밸브 폐쇄상태의 도 1a의 게이트 밸브의 단면도이다.
도 4a는 밸브 개방상태의 도 1a의 게이트 밸브의 단면도이며, 도 4b는 도 4a의 IVB-IVB선을 따른 단면에 있어서의 유체의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브의 단면사시도이며, 도 5b는 도 5a의 밸브 본체 및 밸브 로드의 사시도이다.
도 6은 도 5a의 게이트 밸브의 유로 및 밸브 챔버의 단면사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 게이트 밸브의 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 게이트 밸브의 단면사시도이며, 도 8b는 도 8a의 밸브 본체의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 들어 첨부의 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 치수 비율은, 설명의 편의상, 과장되어 실제의 비율과는 다른 경우가 있다. 또, 이하의 설명에 있어서, 밸브체를 유로에 밀어넣는 방향을 "아래쪽" 또는 "하측"이라고 하고, 밸브체를 밸브 박스 쪽으로 후퇴시키는 방향을 "위쪽" 또는 "상측"이라고 하지만, 이것은 게이트 밸브의 설치방향을 한정하는 것은 아니다.

(제1 실시형태)

본 실시형태에 따른 게이트 밸브(10)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 직선 형상의 유로(12)가 형성된 밸브 박스(14)와, 유로(12)에 직교하는 축방향으로 승강함으로써 유로(12)를 개폐하는 밸브체(16)와, 밸브체(16)를 수용하는 밸브 챔버(18)와, 밸브체(16)의 기단부(16a)로부터 축방향으로 뻗어나오는 밸브 로드(20)를 구비한다. 유로(12)를 흐르는 유체는, 공기나 증기(수증기를 포함한다) 등의 기체, 진공압 등의 감압기체, 물이나 기름 등의 액체, 또는 겔이나 고체 입자와 액체와의 혼합물 등의 유동체이며, 게이트 밸브(10)는 이러한 유체의 흐름을 개폐할 수 있다.

밸브체(16)는, 유로(12)에 수직인 축(A)의 방향으로 승강 가능하게 되어 있고, 밸브체(16)를 하단까지 하강시키면, 밸브체(16)의 외측표면이 유로(12)의 내벽(내면)(12a)과 맞닿아 유로(12)를 폐쇄한다. 밸브체(16)는, 금속 또는 수지 등으로 형성된 밸브 본체(22)와, 밸브 본체(22)의 외측표면을 덮는 씰 부재(24)를 구비하고 있다. 또한, 밸브체(16)는, 피복되어 있지 않은 금속 또는 수지만으로 밸브 본체(22)를 구성할 수도 있다. 이 경우에는, 밸브체(16)의 밸브 본체(22)가, 밸브 박스(14)의 유로(12)에 직접 맞닿아, 유로(12)를 폐쇄할 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(22)는, 축(A)의 주위에 원대칭으로 형성되어 있다. 밸브 본체(22)의 기단부(22a) 측에는, 선단(22b)을 향하여 테이퍼 형상으로 서서히 직경이 작아지는 테이퍼부(22c)가 형성되어 있다. 또, 밸브 본체(22)의 선단(22b) 측에는, 구 형상의 외측표면을 가지는 선단부(22d)가 형성되어 있다. 선단부(22d)의 구면의 곡률반경을, 유로(12)의 내벽(12a)의 곡률반경과 동등 또는 그것보다 크게 하면, 밸브 본체(22)의 선단(22b)과 내벽(12a)과의 밀착성의 확보가 용이해져 바람직하다. 또한, 밸브 본체(22)는 축(A)의 주위에서 원대칭으로 한정되는 것은 아니고, 유로(12)의 흐름 방향에 대해서 유선형의 형상이면 된다. 이 경우에는, 밸브 본체(22)의 형상으로서는, 예를 들어 유로방향으로 길게 연장된 타원형의 구조체 등으로 할 수도 있다.

테이퍼부(22c)와 선단부(22d)와의 경계 부분은, 매끄럽게 연속하는 곡면으로 이어져 있다. 또, 테이퍼부(22c)와 선단부(22d)의 외측표면을 유선형의 곡면으로 구성하면, 밸브체(16) 근처를 흐르는 유체의 흐름을 교란시키기 어려워져 바람직하다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(22)는, 선단(22b) 측에서 보면 원형의 외형을 가지고 있으며, 밸브체(16)를 축(A)에 수직인 방향으로 절단한 단면은 원형이 된다.

씰 부재(24)는, 밸브 본체(22)의 외주부를 덮고, 밸브체(16)의 외측표면을 구성하고 있다. 씰 부재(24)는, 예를 들어, 고무, 각종 엘라스토머, 나일론, 폴리에틸렌, 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 대표로 하는 불소수지 등의 탄성변형 가능한 재료로 형성할 수 있다. 씰 부재(24)는, 밸브 본체(22)의 표면에, 상기의 재료를 코팅함으로써 형성할 수 있다. 또한, 씰 부재(24)는, 상기의 재료로 제작된 캡 형상의 부재를, 밸브 본체(22)의 표면에 장착하는 방법으로 부착시킬 수도 있다.

또한, 밸브체(16)는, 밸브 본체(22)의 표면에 씰 부재(24)를 설치한 구성으로 한정되는 것은 아니고, 표면에 별도의 씰 부재(24)를 형성하지 않을 수도 있다. 즉, 밸브 본체(22)를 상기의 탄성변형 가능한 재료로 구성할 수도 있다. 또, 밸브 본체(22)를 금속 또는 수지만으로 구성할 수도 있다.

밸브 본체(22)의 기단부(22a)로부터는, 밸브 로드(20)가 뻗어나와 있다. 밸브 로드(20)는 원통형상으로 형성되어 있고, 밸브체(16)의 축(A)방향을 따라 직선 형상으로 위쪽으로 연장되어 있다. 밸브 로드(20)는, 밸브 본체(22)와 일체로 형성된 것일 수 있다. 밸브 로드(20)는, 밸브 박스(14)의 외부에까지 연장되어 있고, 그 단부(20a)에는, 도시하지 않은 구동기구가 부착된다. 그 구동기구에 의해, 밸브 로드(20) 및 밸브체(16)가 축(A)방향으로 구동된다. 또, 밸브 로드(20)의 외주부에는, 패킹(26)이 장착되어 있다. 패킹(26)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 밸브 로드(20)를 밸브 박스(14) 내로 관통시키기 위한 관통구멍(28)과 맞닿음으로써, 밸브 챔버(18)를 밀봉한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 박스(14)에는, 유로(12), 밸브 챔버(18) 및 관통구멍(28)이 형성되어 있다. 유로(12)는, 직선 형상으로 형성되어, 밸브 박스(14)의 일측의 측부(14c)로부터 타측의 측부(14d)까지를 관통하여 연장하고 있다. 유로(12)의 단면 형상은 원형으로 형성되어 있다. 또한, 유로(12)의 단면 형상은 원형으로 한정되는 것은 아니고, 사각형, 또는 다각형으로 형성될 수도 있다. 유로(12)의 중앙 부근에는, 밀봉 홈(30)이 설치되어 있다. 밀봉 홈(30)은, 밸브체(16)와 맞닿는 부분에 설치되어 있다. 밀봉 홈(30)은, 유로(12)의 원주방향으로 연장되어 있고, 상단측은 밸브 챔버(18)의 개구부(18c)에 접속되어 있다. 밀봉 홈(30)의 표면은 곡률을 갖고 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 밀봉 홈(30)의 곡률을, 밸브체(16)의 외측표면의 곡률과 동일한 곡률의 곡면으로 구성하면, 밸브체(16)의 외측표면이 밀봉 홈(30)의 표면에 면접촉하여 밀착할 수 있고, 밀봉성이 향상되어 바람직하다.

밀봉 홈(30)의 표면은 곡면이 아닐 수도 있고, 경사면 등의 평면으로 구성되어 있을 수도 있다. 밸브체(16)의 외측표면은 밀봉 홈(30)에 맞닿음 가능한 형상이라면 곡면으로 한정되지 않는다. 또한, 유로(12)의 유체의 압력이 낮고, 높은 압력이 밸브체(16)에 가해지지 않는 경우에는, 밀봉 홈(30)을 설치하지 않을 수도 있다.

밸브 챔버(18)는, 유로(12)의 상부에 설치되어 있다. 밸브 챔버(18)는, 유로(12)에 이어지는 경사부(18b)와, 경사부(18b) 위에 이어져 형성된 원통형의 공동으로 이루어지는 원통부(18a)를 가지고 있다. 원통부(18a)는, 밸브체(16)의 기단부(16a)의 직경보다 근소하게 큰 내경으로 형성되고, 축(A)방향으로 연장하는 원통형의 공동으로 형성되어 있다. 경사부(18b)는, 축(A)방향 아래쪽을 향할수록 내경이 작아지는 깔때기 형상으로 형성되어 있다.

경사부(18b)의 하단부는, 개구부(18c)로서 유로(12)에 개구되어 있다. 밸브 챔버(18)는, 개구부(18c)를 통하여 유로(12)에 연통하고 있다. 경사부(18b)의 내면(테이퍼면)의 경사각도(축(A)에 대한 각도)는, 밸브 본체(22)의 테이퍼부(22c)의 경사각도(축(A)에 대한 각도)와 대략 동일한 각도로 하는 것이 바람직하다. 경사부(18b)는, 밸브체(16)를 하단까지 내리누를 때, 밸브 본체(22)의 테이퍼부(22c)와 면접촉하여, 밸브 챔버(18)의 개구부(18c)를 폐쇄하도록 구성되어 있다. 밸브 챔버(18)의 용적은 밸브체(16)의 체적과 대략 동일하다.

밸브 챔버(18)의 상단 중앙부 위에는 관통구멍(28)이 형성되어 있다. 관통구멍(28)은, 밸브 로드(20)와 대략 동일한 내경으로 형성되어 있고, 밸브 박스(14)의 상부를 향해서 관통하여 형성되어 있다. 관통구멍(28)에는, 밸브 로드(20)가 장착된다.

상기의 밸브 박스(14)는, 예를 들어, 밸브 챔버(18)의 상단까지의 제1 부분(14a)과, 밸브 챔버(18)의 상단을 덮는 제2 부분(14b)의 2개의 부재로서 구성할 수 있다. 게이트 밸브(10)에 밸브체(16)를 부착시킬 때에는, 제1 부분(14a)과 제2 부분(14b)을 분리시켜 밸브 챔버(18)의 상단을 개구시켜 둘 수 있다. 밸브체(16)를, 밸브 챔버(18)에 삽입한 후, 제2 부분(14b)을 제1 부분(14a) 위에 부착시켜 고정함으로써, 밸브 챔버(18)에 밸브체(16)를 삽입할 수 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 게이트 밸브(10)의 작용에 대해 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 밸브체(16)를 완전하게 하강시킨 상태에서는, 밸브체(16)의 씰 부재(24)가 유로(12)의 내벽(12a) 및 경사부(18b)에 맞닿아 밸브체(16)가 유로(12)를 폐쇄한다. 그 때에, 밸브체(16)의 씰 부재(24)의 표면이 밀봉 홈(30)에 끼워져 면접촉한다. 유로(12)의 상류측의 유체의 압력에 의해, 씰 부재(24)를 변형하려고 하는 힘이 작용할 경우에도, 씰 부재(24)가 밀봉 홈(30)에 의해 유지되기 때문에, 밀봉성이 유지된다. 이 때, 밸브 챔버(18)에는 상류측의 압력이 잔류하기 때문에, 밸브체(16)를 아래로 밀어내리는 가압력이 작용하고, 유로(12)를 흐르는 유체가 고압인 경우에 있어서는, 밀봉성이 보다 향상된다.

또한, 밸브 챔버(18)에 잔류하는 압력에 의해 밸브체(16)에 작용하는 아래쪽으로의 가압력은, 밸브체(16)의 기단부(16a)의 면적에 의해 적절히 조절할 수 있다. 즉, 밸브 로드(20)의 직경을 크게 하면, 밸브체(16)의 기단부(16a)의 면적이 감소하고, 그 만큼, 밸브체(16)에 작용하는 아래쪽으로의 가압력이 감소한다. 밸브체(16)에는, 밸브 폐쇄상태에 있어서, 유로(12)의 상류측의 유체로부터의 압력에 의해 밸브체(16)를 위쪽으로 밀어올리려고 하는 힘이 작용한다. 따라서, 밸브체(16)의 기단부(16a)의 면적을 적절히 조절함으로써, 상류측의 유체로부터의 압력에 의한 위쪽으로의 힘과 밸브 챔버(18)의 압력에 의한 아래쪽으로의 가압력의 밸런스를 맞출(대략 동일한 크기로 한다) 수 있다. 그 경우에는, 가벼운 조작력으로 밸브체(16)를 밸브 폐쇄상태로부터 위쪽으로 끌어올릴 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 밸브체(16)를 상승시켜 스트로크 도중의 위치에서 정지시키면, 밸브체(16)가 유로(12)의 내벽(12a)으로부터 이격되어, 유로(12) 내를 유체가 통과할 수 있게 된다. 이 때, 경사부(18b)와 밸브체(16)와의 사이에 간극이 비어, 밸브 챔버(18)와 유로(12)가 연통하고, 밸브 챔버(18)의 내압과 유로(12)의 내압이 같아진다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 밸브체(16)는, 회전대칭(원대칭)으로 형성되어 있기 때문에, 단면이 원형으로 되어 있다. 그 때문에, 밸브체(16)의 주위에 있어서, 유체의 흐름이 교란되지 않고 정류로 유지된다. 따라서, 유체가 밸브체(16)의 주위를 매끄럽게 흘러, 밸브체(16)를 조금 상승시키는 것만으로, 보다 큰 유량의 유체를 유로(12)에 흘릴 수 있다.

이 게이트 밸브(10)는, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

게이트 밸브(10)는, 밸브체(16)의 외측표면이 유로(12)에 유선형인 곡면으로 구성되어 있다. 이것에 의해, 밸브체(16)의 주위에서 유체의 흐름이 교란되기 어려워져, 스트로크 도중에 밸브체(16)를 멈추었을 경우에도, 보다 큰 유량의 유체를 유로(12)에 흘릴 수 있다. 그 때문에, 작은 스트로크로 유로(12)의 개폐를 실시할 수 있다. 또, 스트로크 범위의 감소에 의해, 밸브체(16)의 구동기구의 소형화가 가능해진다.

게다가, 밸브체(16)의 형상이, 유로(12)의 흐름 방향에 대해서 대칭이 되기 때문에, 밸브 박스(14)에 대한 밸브체(16)의 방향은 임의의 방향이라도 좋으므로, 밸브 박스(14)에의 밸브체(16)의 조립이 용이하다. 또, 유로(12)의 흐름 방향이 어느 방향이어도, 밸브체(16)는 동일하게 작용한다.

게이트 밸브(10)에 있어서, 밸브체(16)의 선단(22b)을 구면으로 구성할 수도 있다. 이것에 의해, 밸브체(16)의 주위에서 유체의 흐름이 더 한층 교란되기 어려워진다. 또, 유로(12)와의 맞닿음 부분이, 유로(12)의 원주방향으로 연장되는 라인 형상의 영역(밀봉 홈(30)의 부분)으로 한정되기 때문에, 맞닿음 부분의 면압을 상승시키기가 쉬워진다. 그 때문에, 유체의 압력이 상승할 경우에도, 높은 밀봉 성능을 얻을 수 있다.

게이트 밸브(10)에 있어서, 유로(12)의 내면에는, 밸브체(16)의 외측표면과 맞닿는 부분에, 유로(12)의 직경방향 바깥쪽에 함몰된 밀봉 홈(오목부)(30)을 형성할 수 있다. 그 밀봉 홈(오목부)(30)을 상기 유로(12)의 원주방향으로 홈 형상으로 형성할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, 밸브체(16)의 씰 부재(24)의 표면이 밀봉 홈(30)에 유지되기 때문에, 유체의 압력에 의해 씰 부재(24)가 변형되기 어려워져, 밀봉 성능이 향상된다.

유로(12)의 밀봉 홈(오목부)(30)의 곡률을, 상기 밀봉 홈(오목부)(30)에 맞닿는 부분의 밸브체(16)의 외측표면의 곡률과 대략 동일하게 할 수 있다. 이것에 의해, 밸브체(16)의 외측표면이 밀봉 홈(30)에 밀착하여, 밀봉 성능이 향상된다.

밸브 챔버(18)는 경사부(18b)를 설치하여, 밸브체(16)를 유로(12)에 하강시켰을 때에, 밸브 챔버(18)의 경사부(18b)에 밸브체(16)의 테이퍼부(22c)의 외측표면이 맞닿아 밸브 챔버(18)를 폐쇄하도록 할 수 있다. 이것에 의해, 밸브 챔버(18)를 경유하는 유체의 흐름을 저지할 수 있다. 또, 밸브체(16)를 상승시키면 밸브 챔버(18)와 유로(12)가 연통하여, 밸브 챔버(18)와 유로(12)의 내압이 동일해진다. 이것에 의해, 유체의 압력이 높아져도, 밸브체(16)의 승강 동작의 증가가 억제되어, 작은 조작력으로 밸브체(16)를 동작시킬 수 있다.

스트로크의 감소에 수반하여, 밸브 챔버(18)의 원통부(18a)의 높이를 축소시킬 수 있다. 이것에 의해, 밸브 박스(14) 내의 데드 스페이스가 작아져, 액 잔류부(liquid remaining spot)가 작아진다. 그 결과, 게이트 밸브(10)는, 치환 특성이 우수하고, 밸브 박스(14) 내에 여분의 유체를 남기는 일 없이 유체를 유동시킬 수 있다.

(제2 실시형태)

도 5a에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 게이트 밸브(40)는, 밸브체(16A) 및 유로(12)에 형성되는 오목부(50)의 형상에 있어서, 도 1a의 게이트 밸브(10)와 상이하다. 또한, 게이트 밸브(40)에 있어서, 도 1a의 게이트 밸브(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

밸브체(16A)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 선단에 평탄면(44a)이 형성된 밸브 본체(44)를 구비하고 있다. 밸브 본체(44)는, 기단부(44b)로부터 선단의 평탄면(44a)을 향하여, 그 직경이 서서히 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(44)의 표면은, 씰 부재(46)로 덮여 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 박스(14A)는, 유로(12)를 가지는 제2 부분(42)을 구비한다. 제2 부분(42)은, 유로(12)의 내벽(12a)의 중앙 하단부에, 밸브 본체(44)의 선단의 평탄면(44a)을 수용하는 오목부(50)가 형성된다. 오목부(50)는, 밸브 본체(44)의 평탄면(44a)의 직경과 대략 동일한 내경을 갖는다. 유로(12)의 중앙 상부에는, 밸브 챔버(48)가 형성되어 있다. 밸브 챔버(48)는, 개구부(48c)를 통하여 유로(12)와 연통하는 경사부(48b)와, 경사부(48b) 위에 형성된 원통부(48a)를 구비하고 있다. 경사부(48b)는, 유로(12)의 내벽(12a)을 따라 유로(12)의 원주방향으로 연장되어 있고, 오목부(50)에 연통하고 있다.

원통부(48a)의 내경은, 밸브체(16A)의 기단부(44b)의 직경보다 약간 크게 형성되어 있다. 경사부(48b)의 테이퍼면의 각도(축(A)에 대한 각도)는, 밸브체(16A)의 밸브 본체(44)의 측벽의 경사각도(축(A)에 대한 각도)와 동일하고, 밸브체(16A)를 내리누를 때, 밸브체(16A)가 경사부(48b)와 면접촉하여 밸브 챔버(48)를 밸브체(16A)로 폐쇄하도록 구성되어 있다. 이 때, 밸브체(16A)는 유로(12)의 원주방향으로 연장되는 경사부(48b)와 오목부(50)에 면접촉하여 유로(12)를 완전하게 폐쇄한다. 즉, 오목부(50)는, 밸브 본체(44)의 평탄면(44a)의 직경과 동일하게 형성되어 있어, 이 평탄면(44a)이 오목부(50)와 맞닿음으로써, 유로(12)를 기밀 및 액밀적으로 폐쇄하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태의 밸브 본체(44) 및 오목부(50)는, 상기의 구성으로 한정되는 것은 아니고, 오목부(50)의 측면이 유로(12) 쪽으로부터 안쪽 방향으로 서서히 직경이 작아지도록, 테이퍼 형상으로 형성되어 오목부(50)의 안쪽의 바닥면이 평탄면(44a)의 직경보다 작아지도록 형성될 수도 있다. 이 경우에는, 밸브 본체(44)의 평탄면(44a)이 오목부(50)의 테이퍼 형상의 측면에 맞닿아 유로(12)를 기밀 및 액밀적으로 폐쇄할 수 있다. 이 때, 오목부(50)의 바닥면에는, 밸브 본체(44)가 맞닿지 않을 수 있다. 이러한 구성으로 하는 경우에는, 오목부(50) 및 밸브 본체(44)의 가공 정밀도가 비교적 낮은 경우에도, 충분한 기밀성 및 액밀성을 얻을 수 있어 바람직하다.

상기와 같이 구성된 게이트 밸브(40)는, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

게이트 밸브(40)의 밸브체(16A)는 선단 측을 향함에 따라 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성됨과 함께, 선단부는 유로(12)에 평행한 평탄면(44a)으로 구성된다. 이것에 의해, 밸브체(16A)의 주위에서 유체의 흐름이 교란되기 어려워져, 스트로크 도중에 밸브체(16A)를 멈춘 경우에도, 보다 큰 유량의 유체를 유로(12)에 흘릴 수 있다. 그 때문에, 작은 스트로크로 유로(12)의 개폐를 실시할 수 있다.

게이트 밸브(40)에 있어서도, 유로(12)의 내면에는, 밸브체(16A)의 외측표면과 맞닿는 부분에, 유로(12)의 직경방향 바깥쪽으로 함몰한 오목부(50)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 유체의 압력이 상승하는 경우에도, 높은 밀봉 성능을 얻을 수 있다.

(제3 실시형태)

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 게이트 밸브(60)는, 유로(12) 측에 밀봉부(61)가 설치되어 있다는 점에서, 도 1a의 게이트 밸브(10)와 상이하다. 또한, 게이트 밸브(60)에 있어서, 도 1a의 게이트 밸브(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

게이트 밸브(60)에는, 밸브 박스(14B)의 제2 부분(42B)의 유로(12)에, 내주부의 일부를 절취하여 이루어지는 장착부(12b)가 형성되어 있다. 그 장착부(12b)에 밀봉부(61)가 장착되어 있다. 밀봉부(61)는, 대략 원통형상으로 형성된 부재이며, 예를 들어, 고무, 각종 엘라스토머, 나일론, 폴리에틸렌, 또는 폴리테트라플루오로에틸렌을 대표로 하는 불소수지 등의 탄성변형 가능한 재료로 형성되어 있다.

밀봉부(61)는, 원통형의 본체부(62)와, 본체부(62)의 내측에 형성된 유로(64)와, 밸브체(16)의 선단과 접하는 오목부(66)와, 밸브 챔버(18)와 연통하는 개구부(68)를 갖는다. 본체부(62)는, 직경방향의 두께 및 축방향의 길이가 장착부(12b)를 구성하는 절결부분의 직경방향의 깊이 및 축방향의 길이와 동일하게 형성되어 있다. 본체부(62)의 내부에는, 유로(12)의 축과 동일한 방향으로 관통하는 유로(64)가 형성되어 있다. 유로(64)의 내주면은, 유로(12)의 내주면과 동일면으로 형성되어 있다. 오목부(66)는, 밸브체(16)와 맞닿는 부분의 유로(64)의 내주면에 형성되어 있다. 오목부(66)는, 도 2의 밀봉 홈(30)과 동일한 형상이며, 유로(64)의 원주방향으로 연장되어 있다. 또, 오목부(66)의 내면은 밸브체(16)의 선단부의 곡률과 대략 동일하게 구성되어 있다. 또한, 밸브체(16)는, 씰 부재(24)를 구비하지 않고, 밸브 본체(22)만으로 구성될 수도 있다.

개구부(68)는, 본체부(62)의 상부에 형성되어 있고, 본체부(62)를 밸브체(16)의 축방향으로 관통하여 형성되어 있다. 개구부(68)의 내주면은, 밸브 챔버(18)의 경사부(18b)의 표면과 동일한 기울기로 경사져 있고, 동일한 곡면으로 구성되어 있다. 개구부(68)의 내주면은, 밸브체(16)를 밸브 폐쇄위치로 내리누를 때, 밸브체(16)의 기단부(16a) 부근의 테이퍼부(22c)와 기밀 또는 액밀적으로 면접촉하여 밸브 챔버(18)를 밀폐 가능하게 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 게이트 밸브(60)에 의하면, 밀봉부(61)가 밸브체(16)와 기밀 또는 액밀적으로 밀착하는 것이 가능하기 때문에, 밸브체(16)의 표면에 씰 부재(24)를 형성하지 않아도, 밀봉성을 확보할 수 있다.

(제4 실시형태)

도 8a에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 게이트 밸브(70)는, 밸브체(16B)의 구성 및 연통로(72)를 갖는다는 점에 있어서, 도 5a 및 도 5b의 게이트 밸브(40)와 상이하다. 또한, 게이트 밸브(70)에 있어서, 도 5a 및 도 5b의 게이트 밸브(40)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.

밸브체(16B)는, 도 8b에 도시된 바와 같이, 선단에 평탄면(44a)이 형성된 밸브 본체(44)를 구비하고 있다. 밸브 본체(44)는, 기단부(44b)로부터 선단의 평탄면(44a)을 향하여, 그 직경이 서서히 작아지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 밸브 본체(44)의 측면(44c)만이 씰 부재(46)로 덮여 있다. 밸브 본체(44)의 기단부(44b) 및 평탄면(44a)은, 씰 부재(46)로 덮이지 않고, 평탄면(44a)이 직접, 오목부(50)에 맞닿도록 구성되어 있다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 밸브 박스(14B)는, 유로(12)와 밸브 챔버(48)를 연통시키는 연통로(72)를 구비하고 있다. 연통로(72)는, 그 일단이 유로(12)의 상류 측에 연통함과 함께, 그 타단이 밸브 챔버(48)에 연통하고 있다. 밸브 박스(14B)의 제2 부분(42)의 그 밖의 구성은, 도 6에 도시된 제2 부분(42)과 동일하다.

상기와 같이 구성된 게이트 밸브(70)는, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

본 실시형태의 게이트 밸브(70)에 있어서, 밸브 박스(14B)는, 유로(12)와 밸브 챔버(48)를 연통시키는 연통로(72)를 구비하고 있다. 연통로(72)는, 밸브체(16B)를 완전하게 밀어 유로(12)를 밸브체(16B)로 폐쇄시켰을 때, 밸브 챔버(48)에 유로(12)의 상류측의 압력을 전달한다. 그 결과, 밸브 챔버(48)와 유로(12)의 하류측과의 압력 차이에 의해 밸브체(16B)가 유로(12)를 폐쇄하는 방향으로 가압되어, 밸브체(16B)의 밀봉성이 향상되고, 보다 확실히 유로(12)를 폐쇄할 수 있다.

또, 본 실시형태의 밸브체(16B)에 있어서, 유로(12)를 폐쇄하기 위해서, 밸브 챔버(48), 경사부(48b)와 면접촉하는 측면(44c)이 씰 부재(46)로 덮여 있기 때문에, 충분한 밀봉성을 확보할 수 있다.

또한, 연통로(72)는, 본 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 도 1a ~ 도 7을 참조하면서 설명한 게이트 밸브(10, 40, 60)에 설치될 수도 있으며, 이 경우에는, 게이트 밸브(70)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시형태는, 상기의 형태로 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형을 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 탄성을 가지는 씰 부재(46)로 덮이지 않은 밸브 본체(44)를 밸브체(16B)로서 이용할 수도 있다. 이 경우에는, 밸브 본체(44)의 금속면이 직접 밸브 챔버(48)의 경사부(48b) 및 오목부(50)(도 6 참조)에 맞닿아, 유로(12)를 기밀 및 액밀적으로 폐쇄한다.

또, 예를 들어, 도 1b에 도시된 밸브 본체(22)를 밸브체(16)로서 이용할 수도 있다. 이 경우에는, 밸브 본체(22)의 금속면이 직접 밸브 챔버(18)의 밀봉 홈(30)과 맞닿아, 유로(12)를 기밀 및 액밀적으로 폐쇄한다. 이것에 의해, 고무 재료나 수지 재료 등으로 이루어지는 씰 부재(46)로 밸브 본체(44)를 피복하는 경우와 비교해서, 밸브 본체(44)의 표면은, 마찰 및 압력에 의해 변형되기 어렵다. 그 때문에, 씰 부재(46)로 덮이지 않은 밸브 본체(44)를 이용하는 경우에는, 내마모성 및 내압성이 우수한 게이트 밸브를 얻을 수 있다.

Claims

직선 형상의 유로(12)와 상기 유로(12)의 측부에 배치된 밸브 챔버(18)를 가지는 밸브 박스(14)와;
상기 밸브 챔버(18)에 수용됨과 함께 상기 유로(12)에 수직인 축방향으로 변위하여 외측표면이 상기 유로(12)의 내면과 맞닿음으로써 상기 유로(12)를 폐쇄할 수 있는 밸브체(16)와;
상기 밸브체(16)의 기단부(16a)로부터 상기 축방향으로 뻗어나온 밸브 로드(20); 를 포함하며,
개방위치에 있어서 상기 유로(12)에 돌출하는 부분의 상기 밸브체(16)의 외측표면이 유선형의 곡면으로 구성되어 있는 게이트 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브체(16)의 선단부는 구면으로 구성되는 게이트 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브체(16)는 선단 측을 향함에 따라 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성됨과 함께, 선단부는 상기 유로(12)에 평행한 평면으로 구성되는 게이트 밸브.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(12)의 내면에는, 상기 밸브체(16)의 외측표면과 맞닿는 부분에, 상기 유로(12)의 직경방향 바깥쪽으로 함몰된 오목부(30)가 형성되어 있는 게이트 밸브.
청구항 4에 있어서,
상기 오목부(30)는 상기 유로(12)의 원주방향으로 홈 형상으로 연장되어 있는 게이트 밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 오목부(30)의 곡률은 상기 오목부(30)에 맞닿는 부분의 상기 밸브체(16)의 외측표면의 곡률과 동일한 게이트 밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 밸브 챔버(18)는 상기 유로(12)를 향하여 직경이 축소하는 테이퍼면을 가지며, 상기 밸브체(16)를 상기 유로(12)에 하강시켰을 때, 상기 밸브 챔버(18)의 테이퍼면에 상기 밸브체(16)의 테이퍼부가 맞닿아 상기 밸브 챔버(18)를 폐쇄하는 게이트 밸브.
청구항 7에 있어서,
상기 밸브 챔버(18)는 상기 밸브체(16)의 체적과 동일한 용적인 게이트 밸브.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유로(12)에 상기 밸브체(16)와 기밀 또는 액밀적으로 밀착하는 밀봉부(61)가 설치되어 있는 게이트 밸브.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 폐쇄상태에 있어서, 상기 유로(12)의 상류측의 유체로부터의 압력에 의해 상기 밸브체(16)를 상기 밸브 챔버(18) 측으로 밀어올리는 힘과, 상기 밸브 챔버(18)의 압력에 의해 상기 밸브체(16)를 상기 유로(12) 측으로 가압하는 힘의 밸런스를 맞춘 게이트 밸브.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 챔버(18, 48)와 상기 유로(12)의 상류측을 연통시키는 연통로(72)를 구비하며, 밸브 폐쇄상태에 있어서 상기 밸브 챔버(18, 48)의 압력에 의해 상기 밸브체(16)를 상기 유로(12) 측으로 가압하는, 게이트 밸브.