KR20220114084A - 게이트 밸브 - Google Patents

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KR20220114084A
KR20220114084A KR1020227025788A KR20227025788A KR20220114084A KR 20220114084 A KR20220114084 A KR 20220114084A KR 1020227025788 A KR1020227025788 A KR 1020227025788A KR 20227025788 A KR20227025788 A KR 20227025788A KR 20220114084 A KR20220114084 A KR 20220114084A
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KR
South Korea
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gate
seat
gate valve
elastomeric
hole
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Application number
KR1020227025788A
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English (en)
Inventor
아난드 칼리무투
Original Assignee
월드와이드 오일필드 머신, 아이엔씨.
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Publication date
Application filed by 월드와이드 오일필드 머신, 아이엔씨. filed Critical 월드와이드 오일필드 머신, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 관통 구멍에 대해 제1 측면과 제2 측면을 갖는 게이트 밸브를 개시한다. 원형 본체 캐비티는 제1 측면 상에 있고, 직사각형 본체 캐비티는 제2 측면 및 제1 측면의 일부 상에 있고, 이에 따라 게이트가 본체 캐비티 내에서 상하로 이동하도록 동작할 수 있다. 직사각형 본체 캐비티로 인해, 밀봉부가 게이트보다 얇다. 본체 캐비티에 이물질과 기타 오염물이 진입하는 것을 방지하기 위해 게이트가 닫힌 위치로 이동할 때 게이트 개구를 덮기 위해 게이트 위에 삽입되는 스커트 조립체가 사용된다. 4개의 U형상 밀봉부가 장착되어 게이트 밸브가 상류 밀봉부가 고장나는 경우의 백업 하류 밀봉이 있는 상류 밀봉부를 갖는 양방향 게이트 밸브인 것을 제공한다.

Description

게이트 밸브
본 발명은, 일반적으로 밸브 조립체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 개선된 게이트 밸브 조립체에 관한 것이다.
게이트 밸브는, 유전에서 사용되며, 게이트 밸브의 관통 구멍(throughbore)을 통한 유체 흐름을 제어하는 내부 슬라이딩 게이트를 갖는다. 슬라이딩 게이트는 개구측면과 블랭크(blank) 밀봉측면이 있으면서 평평하다. 게이트의 개구측면이 관통 구멍과 정렬되면, 유체가 게이트 밸브를 통해 흐를 수 있다. 게이트의 블랭크 밀봉측면이 유정 보어와 정렬되면, 유체가 게이트 밸브를 통해 흐르는 것이 방지된다.
본 발명의 목적은 개선된 게이트 밸브 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 밸브 본체의 중량을 감소시켜 본체 캐비티(cavity)가 원형인 경우보다 시트(seat)와 게이트가 더 얇아져 중량을 더욱 감소시킬 수 있도록 적어도 부분적으로 직사각형인 본체 캐비티를 갖는 게이트 밸브 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제1 측면 상에 원형 캐비티를 갖고 제2 측면 상에 직사각형 캐비티를 갖는 본체 캐비티를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 게이트 밸브 조립체를 위한 크기가 감소된 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유정 내에서의 밀봉 유체 흐름을 보조하도록 시트 상에 양방향 밀봉부를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 게이트 밸브의 안정적인 동작을 보장하기 위해 오염물이 본체 캐비티에 진입하는 것을 방지하는 스커트(skirt) 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상류 및/또는 하류 밀봉을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유전 응용분야에서 발생하는 모든 범위의 온도, 압력, 및 유체 유형에서 동작하는 밀봉부를 제공하는 것이다.
게이트 밸브가 BOP보다 훨씬 가볍지만, 또 다른 목적은 기능을 희생하지 않으면서 동일한 크기의 관통 구멍에 대한 게이트 밸브의 무게와 크기를 감소시키는 것이다. 부품 수를 감소시키고 동일한 크기의 게이트 밸브를 다양한 응용분야에서 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
일부 경우에는, 게이트 밸브가 어디에 사용될 수 있는지 또는 게이트 밸브가 어디로 이동할 수 있는지가 알려져 있지 않아서 적절한 밀봉부를 선택하는 것이 문제가 될 수 있다. 또 다른 목적은 유전 응용분야에서 발생하는 모든 범위의 온도, 압력, 및 유체 유형에 있어서 원하는 관통 구멍 크기에 대해 동일한 게이트 밸브를 사용할 수 있도록 하는 것이다.
또 다른 목적은 양방향이며 하류 백업 밀봉부와 함께 상류 밀봉을 갖는 게이트 밸브를 갖는 것이다. 그러나, 일부 사용자는 하류 밀봉 게이트 밸브만을 갖는 것을 선호하기 때문에, 하나 이상의 밀봉부를 단순히 제거함으로써 게이트 밸브를 하류 밀봉으로 변환할 수 있는 것도 가능한 목적이다.
일반적인 일 양태는 게이트 밸브를 포함한다. 게이트 밸브는 또한 게이트 밸브를 통해 연장되는 게이트 밸브의 관통 구멍을 포함한다. 밸브는 또한 관통 구멍에 직각으로 배향된 게이트 밸브의 본체 캐비티를 포함한다. 게이트는 축을 따라 개방 위치와 닫힌 위치 간에 본체 캐비티 내에서 축방향으로 이동할 수 있다. 스템(stem)은 스템-게이트 연결부(stem-gate connection)에 의해 게이트에 연결되며, 스템은 관통 구멍의 제1 측면 상에 있다. 관통 구멍의 제1 측면 상의 본체 캐비티는 원형 단면부와 제1 직사각형 단면부를 포함할 수 있다. 본체 캐비티는 제1 측면의 반대측인 관통 구멍의 제2 측면 상에 제2 직사각형 단면을 포함할 수 있다. 본체의 제2 직사각형 단면은 게이트의 직사각형 단면을 수용한다. 게이트는 개방 위치에서 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 닫힌 위치에서 관통 구멍과 정렬되는 블랭크 부분을 포함할 수 있다. 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 갖는다. 밸브는 게이트의 양 측면 상에 시트(seat)를 포함한다. 시트는 자신을 관통하는 개구를 가질 수 있고, 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있다. 각 시트는, 게이트 밸브가 닫힐 때 게이트의 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하는 밀봉 단부를 갖는다. 또한, 각 시트는, 게이트 밸브의 대응 포켓에 끼워지며 밀봉 단부의 반대측인 외측 단부를 갖는다. 게이트의 블랭크 부분의 두 개의 평평한 측면 사이의 게이트 폭은 밀봉 단부와 각 시트의 외측 단부 사이의 시트 폭보다 크다. 각 시트는, 각 시트 상의 적어도 하나의 넌엘라스토머(non-elastomeric) U형상 밀봉부의 개구가 게이트를 향하여 지향되고 하류 밀봉부를 형성하도록 배향된 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 가질 수 있다. 이 때문에, 게이트가 닫힐 때, 게이트의 하류측에 있는 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는, 게이트 밸브가 하류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브를 형성하도록 밀봉을 위한 개구 내로의 유체 압력을 수용하도록 위치한다.
구현예는 게이트 밸브의 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 여기서 각 시트는, 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구들이 서로 멀어지게 지향되도록 배향된 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함할 수 있다. 각 U형상 밀봉부는 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 레그(leg)를 외측으로 가압하는 스프링을 갖는다. 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는 상류 밀봉부와 하류 밀봉부를 형성하도록 위치한다. 게이트 밸브는 상류 밀봉과 하류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브일 수 있다. 각 시트에 대한 스프링은 각 시트를 게이트를 향하여 가압하도록 외측 단부 상에 위치한다. 금속 플랜지는 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이의 시트 상에 형성된다. 금속 플랜지의 바로 옆에 있는 두 개의 넌엘라스토머 지지 링은 비압출 링으로서 기능하는 재료로 된 것일 수 있다. 하나의 리테이너(retainer) 링에는 시트에 형성된 슬롯에 맞는 레그가 있다. 게이트 밸브는, 시트 상에 형성되고 두 개의 넌엘라스토머 지지 링과 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 시트 상의 제자리에서 보유하는 두 개의 금속 립(lip)을 포함할 수 있다. 게이트 개구는, 게이트 개구가 블랭크 부분과 스템-게이트 연결부 사이에 위치하도록 스템-게이트 연결부에 인접한다. 게이트 밸브는, 게이트가 스커트판에 대해 슬라이딩할 수 있도록 장착된 게이트의 각 측면 상에 스커트판을 갖는다. 게이트의 각 측면 상의 스커트판은, 게이트가 닫힌 위치로 이동할 때 게이트 개구를 덮는다. 각 스커트판은 대응 시트와 계합한다. 스템-게이트 연결부는 스레드(thread)가 없는 래치를 포함할 수 있다. 게이트 밸브는, 밀봉 단부와 각 시트의 외측 단부 사이의 길이보다 큰, 두 개의 평평한 측면 사이의 게이트 폭을 가질 수 있다.
일반적인 일 양태는 게이트 밸브를 포함한다. 게이트 밸브는 게이트 밸브를 통해 연장되는 게이트 밸브의 관통 구멍을 갖는다. 게이트 밸브의 본체 캐비티는 관통 구멍에 직각으로 위치한다. 게이트는 축을 따라 개방 위치와 닫힌 위치 간에 본체 캐비티 내에서 이동할 수 있다. 밸브는, 또한, 스템이 관통 구멍의 제1 측면 상에 있는 스템-게이트 연결부에 의해 게이트에 연결될 수 있는 스템을 갖는다. 본체 캐비티는 관통 구멍의 제1 측면 상에 있으며, 원형 단면부와 제1 직사각형 단면부를 포함할 수 있다. 본체 캐비티는 제1 측면의 반대측인 관통 구멍의 제2 측면 상에 제2 직사각형 단면을 갖는다. 본체의 제2 직사각형 단면은 게이트의 직사각형 단면을 수용한다. 게이트는 개방 위치에서 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 닫힌 위치에서 관통 구멍과 정렬되는 블랭크 부분을 갖는다. 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 갖는다. 밸브는 또한 게이트의 양 측면 상에 시트를 포함한다. 시트는 자신을 관통하는 개구를 가지며, 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있다. 스프링은 각 시트의 외측 단부 상에 있다. 각 스프링은 게이트 밸브의 게이트의 양 측면 상에 있는 대응 벽과 계합한다. 각 스프링은, 게이트 밸브가 닫힐 때 게이트의 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하도록 각 시트에 대한 밀봉 단부를 가압한다. 두 개의 평평한 측면 사이의 게이트 폭은 밀봉 단부와 각 시트의 외측 단부 사이의 길이보다 크다. 밸브는, 또한, 하류 밀봉부를 형성하기 위한 위치에서 시트들 중 적어도 하나 상에 장착된 적어도 하나 이상의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함한다.
구현예는 게이트 밸브의 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 여기서 각 시트는, 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구들이 서로 멀어지게 지향되도록 배향된 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함할 수 있다. 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는 상류 밀봉부와 하류 밀봉부를 형성하도록 위치한다. 게이트 밸브는 상류 밀봉과 하류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브이다. 게이트 밸브는, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 중 하나와 계합하며 시트의 외측 단부 주위에 위치하는 비금속 리테이너 링을 포함할 수 있다. 금속 플랜지는 각 시트로부터 외측으로 반경방향으로 연장되며, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이에 위치한다. 제2 비금속 리테이너 링은 시트의 밀봉 단부에 있다. 제2 비금속 리테이너 링은 각 시트 주위에 형성된 홈으로 연장되는 립을 포함할 수 있다. 게이트 밸브는, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 각각에 대해 각 시트 주위에 형성된 두 개의 금속 홈, 및 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이에 위치하며 각 시트로부터 반경방향 외측으로 연장되는 금속 플랜지를 포함할 수 있다. 게이트 개구는, 게이트 개구가 블랭크 부분과 스템-게이트 연결부 사이에 위치하도록 스템-게이트 연결부에 인접한다. 스템-게이트 연결부는 스레드가 없는 래치를 포함할 수 있다. 게이트 밸브는, 게이트가 스커트판에 대해 슬라이딩하는 게이트의 각 측면 상에 스커트판을 포함할 수 있다. 게이트의 양 측면 상에 있는 스커트판은, 게이트가 개방 위치로 이동할 때 게이트 개구를 덮는다.
본 발명의 이들 목적, 특징, 이점, 및 다른 목적, 특징, 이점은 도면, 본원에 제공된 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다. 그러나, 위에 열거된 본 발명의 목적 및/또는 이점은 본 발명의 양태를 이해하는 데 도움을 주기 위한 것일 뿐이며, 어떤 식으로든 본 발명을 제한하도록 의도된 것이 아니며, 따라서 목적, 및/또는 특징, 및/또는 이점의 포괄적이거나 제한적인 리스트를 형성하지 않는다는 점을 이해할 것이다.
다음의 상세한 설명과 청구범위는 단지 일반적인 발명을 예시하는 것이다. 본 발명의 추가 모드, 이점, 및 세부사항은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자에게 용이하게 제안될 것이다. 본 발명과 이에 수반되는 많은 이점에 대한 보다 완전한 이해는 첨부 도면과 함께 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 용이하게 이해될 것이며, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 직사각형 하측 본체 캐비티와 둥근 상측 본체 캐비티를 갖는 게이트 밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 보닛이 없으며 둥근 본체 캐비티가 없는 직사각형 본체 캐비티를 도시하는 게이트 밸브의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브 조립체에 대한 원형 상측 본체 캐비티를 통해 직사각형 하측 본체 캐비티로 본체 캐비티를 내려다본 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 원형 본체 캐비티에서 가능한 것보다 직사각형 본체 캐비티 내에서 게이트의 일측면 상의 더 얇은 시트를 도시하는 게이트 밸브 조립체의 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 본체 캐비티의 직사각형 부분에서 게이트의 양 측면에 있는 두 개의 시트와 밀봉 조립체를 도시하는 게이트 밸브의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브 조립체의 두 개의 시트 중 하나의 시트 상의 가능한 밀봉 조립체의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브용 밀봉 조립체를 갖는 시트의 일 실시예에 대한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브의 하나의 시트 상의 다른 가능한 밀봉 조립체의 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따리 게이트 밸브용 T형상 스템 커넥터에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 T-슬롯 커넥터 게이트의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브용 본체 캐비티에 이물질이 진입하는 것을 방지하거나 제한하기 위한 스커트 조립체의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브용 게이트를 개폐할 때 본체 캐비티에 이물질이 진입하는 것을 방지하기 위해 본체 캐비티의 둥근 및 직사각형 부분들에 삽입된 스커트 조립체의 부분 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 게이트 밸브의 본체 캐비티의 둥근 및 직사각형 부분들에 삽입된 스커트 조립체의 단면도이다.
본원에서는 본 발명의 상세한 설명을 제공한다. 그러나, 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정 세부사항은, 제한적인 것으로서 해석되어서는 안 되며, 오히려 청구범위에 대한 기초로서 그리고 본 발명을 실질적으로 임의의 적절하게 상세한 시스템, 구조 또는 방식으로 사용하도록 통상의 기술자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다.
이제 도면을 참조해 보면, 보다 구체적으로는 도 1을 참조해 보면, 게이트 밸브(100)가 밸브 본체(18)와 함께 도시되어 있다. 밸브 본체(18)의 내부에는 원형 단면의 상측 본체 캐비티(28)와 직사각형 단면의 하측 본체 캐비티(38)를 포함하는 본체 캐비티(16)가 있다. 또한, 원형인 관통 구멍(36)은 본체 캐비티(16)에 수직인 게이트 밸브(100)를 통해 연장된다. 보닛(17)은 또한 둥근 상측 본체 캐비티(28)의 일부를 정의한다. 바닥(21)은, 원형 본체 캐비티(28)의 최하부이며 직사각형 본체 캐비티(38)의 시작 부분이고, 관통 구멍(36) 위의 본체 캐비티(16)의 직사각형 목 부분(throat portion; 19)을 포함한다. 다시 말하면, 관통 구멍(36)의 바로 위에는, 본체 캐비티의 제1 직사각형 단면부가 있지만 도면에 도시된 바와 같이 바닥(21)으로부터 상측으로는 본체 캐비티(16)가 둥글다. 전체 상측 본체 캐비티(28)는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 상측 본체 캐비티(28)가 둥근 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 둥근 본체 캐비티는 원형 또는 타원형일 수 있다.
게이트(20)는 본체 캐비티(16) 및 시트(70)와 접촉하는 평평한 측면(26)을 포함한다. 하나의 가능한 실시예에서, 게이트(20)는 게이트의 상측 부분 상에 개구(22)를 갖는다. 개구(22)는, 관통 구멍(36)과 정렬될 때 게이트 밸브(100)의 개방 위치이고, 관통 구멍(36)을 통한 유체 흐름을 허용한다. 블랭크 밀봉면(24)은, 개구(22)로부터 게이트(20)의 반대측에 있고, 관통 구멍(36)과 정렬될 때 유체 흐름을 차단하고 관통 구멍(36)을 밀봉한다.
게이트(20)에는, 개방 위치에서 게이트를 통한 유체 흐름을 허용하고 닫힌 위치에 있을 때 유체 흐름을 정지시키며 관통 구멍(36)과 동일한 크기의 둥근 개구(22)가 제공된다. 바람직한 실시예에서, 이 개구는, 게이트가 도면에 도시된 바와 같이 수직으로 배향될 때 게이트(20)의 상측 부분에 위치한다. 관통 구멍의 최상부에 개구(22)를 갖는 한 가지 이점은 본체 캐비티(16)에 진입하는 오염물의 양을 감소시키는 스커트(60)를 사용한다는 점이다. 개방 위치와 닫힌 위치 간의 이동 동안 오염물이 본체 캐비티(16) 내로 모이거나 그 주위로 이동하는 것을 방지하며, 게이트와 슬라이딩 계합하면서 게이트(20)를 둘러싸는 스커트(60)를 도시하는 도 10 내지 도 12를 참조한다. 최상부에 개구를 갖는 또 다른 실용적인 이점은 요구되는 상이한 부품들의 수를 감소시키면서 모든 게이트 밸브 크기를 단순화할 수 있다는 점이다. 상이한 크기의 게이트 밸브에 필요한 부품 수를 감소시키기 위한 이러한 표준화는, 원하는 응용분야를 위한 게이트 밸브, 즉, 특정 환경에 대한 2인치 게이트 밸브, 4인치 게이트 밸브, 또는 5인치 게이트 밸브를 제조하는 데 필요한 시간과 재고 요건을 감소시킨다.
시트(70)는 게이트(20)의 양 측면 상에서 밸브 본체(18)와 게이트(20) 사이에 위치한다. 게이트는 금속 시트(70)와 계합하여 시트와의 금속 대 금속 밀봉부를 제공한다. 금속 대 금속 밀봉부는 유전 작업에서 발생하는 광범위한 온도, 압력, 및 유체의 유형에서 동작한다. 포켓(32) 내의 밸브 본체(18)와 시트 사이의 시트(70) 주위의 누출은 이하에서 설명된다.
게이트 밸브(100)는 회전하는 핸들(12)을 사용하여 수동으로 동작될 수 있다. 그러나, 전력이 공급되는 조작기를 이용할 수도 있다. 이 경우, 핸들(12)은 게이트(20)를 올리거나 내리기 위해 회전하는 밸브 스템(14)에 연결된다.
더 상세하게 그리고 전술한 설명을 계속하면, 본체 캐비티(16)는, 두 개의 부분, 즉, 바닥(21) 위의 상측 둥근 또는 원형 캐비티(28) 및 바닥(21) 아래의 하측 직사각형 캐비티(38)로 분할될 수 있다. 상측 본체 캐비티(28)는 원형 단면, 달걀형 단면, 타원형 단면 등을 가질 수 있다. 달걀형 단면은 중량/크기 감소를 최대화하기 위해 본체 크기, 볼트 수 등을 감소시킬 수 있지만, 원형 단면의 본체 캐비티를 사용하여 제조하는 것이 더 쉬울 수 있다.
직사각형 단면에 비해 상측 본체 캐비티(28)의 둥근 단면의 이점은, 상측 본체 캐비티(28)가 캐비티 내에서의 게이트의 이동과 밀봉을 용이하게 하기 위해 그리스(grease) 또는 다른 적절한 윤활제로 더 잘 충전될 수 있다는 것이다. 직사각형 상측 본체 캐비티에 비해 둥근 상측 본체 캐비티(28)의 더 큰 크기로 인해, 더 많은 윤활을 제공하고 관통 구멍(36)을 통한 유체 흐름으로부터 오염물을 차단하는 더 많은 그리스가 이용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 게이트를 개방하고 닫는 동안, 오염물이 게이트 개구(22)에 축적됨으로 인해 본체 캐비티(16)에 진입할 수 있다.
게이트(20)는 하측 본체 캐비티(38)의 직사각형 단면에 꼭 맞는 직사각형 단면을 갖는다. 하측 본체 캐비티(38)의 직사각형 단면의 도면은, 도 3에 도시된 바와 같이 최상부로부터 (보닛이 제거된 상태로) 밸브를 내려다보면서 보일 수 있다. 제2 직사각형 단면부라고도 지칭될 수 있는 직사각형 단면 본체 캐비티(38)는, 주어진 크기의 관통 구멍(36)에 대하여 게이트 밸브를 구축하는 데 필요한 재료의 양을 감소시키고 이에 따라 중량을 감소시킨다. 직사각형 본체 캐비티의 다른 이점은, 시트(70)가 끼워지는 포켓(32)에 도달하기 전에 시트가 원형 본체 캐비티의 반경을 통해 연장될 만큼 충분히 넓지 않아도 되기 때문에 시트(70)에 필요한 시트 폭(62)(도 2 참조)을 감소시킨다는 점이다. 이것은 또한 후술하는 바와 같이 더 좁은 게이트(20)를 허용할 수 있다.
게이트 밸브의 하측(30)은 직사각형 본체 캐비티(38)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 직사각형 본체 캐비티의 사용은 더 작은 시트 폭(62)(및 중량) 시트가 이용될 수 있게 하고 더 좁은 게이트를 허용한다. 시트는 게이트 폭(63)(도 2)에 비해 게이트로부터 외측으로 연장되는 감소된 시트 폭(62)(도 2)을 가질 수 있다. 이것은 다시 필요한 재료의 양, 구축에 필요한 비용을 감소시키고, 게이트 밸브의 전체 중량을 감소시킨다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브(100)의 측면도가 도시되어 있다. 본체 캐비티(16)를 관통하는 축(74)은 관통 구멍(36)에 수직이고 본체 캐비티(16)를 이등분한다. 개폐 동작 동안, 게이트(20)는 축(74)을 따라 축방향으로 이동한다. 축(74)은 게이트(20)도 이등분한다. 도 2에서, 게이트(20)는, 개구(22)가 관통 구멍(36)과 정렬되어 유체가 관통 구멍(36)을 통해 흐를 수 있도록 축방향으로 위치한다.
시트 폭(62)은 밀봉 단부(61)와 각 시트의 외측 단부(65) 사이의 거리이다. 종래 기술의 시스템에서, 둥근 구멍은 일반적으로 더 넓은 시트를 필요로 하는 평평한 게이트와 함께 사용된다. 일 실시예에서, 게이트(20)의 두 개의 평평한 밀봉측면(26) 사이의 게이트 폭(63)은 상기 밀봉 단부(61)와 각 시트의 외측 단부(65) 사이의 시트 폭(62)보다 크다. 이에 따라, 직사각형 본체 캐비티의 사용은, 둥근 본체 캐비티의 크기를 확대하는 데 필요한 재료의 양을 감소시키고, 동일한 크기의 관통 구멍(36)에 대한 밸브의 중량 및 크기와 게이트 밸브의 압력 등급을 감소시키는 이점을 제공한다. 밸브 본체(18)의 중량은 이러한 방식으로 약 32% 감소될 수 있다. 다른 가능한 실시예에서, 감소된 중량의 양은 또한 32% 초과 또는 미만일 수 있다.
일례로, 종래 기술의 둥근 본체 캐비티는, 관통 구멍(36)의 직경이 3 1/16인치이고 압력 등급이 15 K인 밸브의 경우에 약 5.5인치의 시트 폭과 4.5인치의 게이트 폭을 필요로 하였다. 직사각형 본체 캐비티를 가진 동일한 크기의 관통 구멍(36)에 대한 새로운 설계에서, 게이트는 2.62인치의 두께(63)를 가질 수 있고 시트(62)는 1.6인치의 두께(62)를 가질 수 있다. 이 예에서, 시트 폭은 게이트 폭의 62%이다. 이에 따라, 시트 폭은, 게이트 폭의 100% 미만, 또는 90% 미만, 또는 80% 미만, 또는 70% 미만이거나, 또는 이 범위 내의 임의의 백분율일 수 있다. 이는 본체의 중량을 아낄 뿐만 아니라 게이트와 시트의 중량도 상당히 감소시킨다. 게이트는, 관통 구멍(36)의 직경보다 작은 두께(63)를 갖고, 이 예에서 관통 구멍의 85%이거나 관통 구멍의 90% 미만이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 본체 캐비티(16)를 내려다보는 게이트 밸브 조립체(100)용 게이트 밸브 본체(18)의 평면도를 도시한다. 본체 캐비티(16)의 원형 구멍(28) 부분은 바닥(21)에서 최하부를 이루는 본체(18)의 상측부 내에 형성된다. 게이트(20)는 원형 구멍(28) 및 직사각형 본체 캐비티(38) 내에 위치한다. 게이트(20)는 축(74)에 수직인 직사각형 단면(40)을 갖는 직사각형이다. 게이트(20)는 시트와 계합하는 평평한 밀봉측면(26)으로 구성된다(도 1 및 2 참조). 직사각형 게이트(20)는 직사각형 본체 캐비티(38)에 꼭 맞게 끼워진다. 원형 구멍(28)은, 또한, 게이트가 개방 위치 또는 닫힌 위치로부터 이동하는 동안 본체 캐비티 내에서의 게이트의 이동 동안 보다 부드러운 동작을 가능하게 하며 마모를 감소시킬 수 있는 그리스 또는 다른 적절한 윤활제로 패킹될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상측 본체 캐비티를 둥글게 함으로써, 본체 캐비티가 밸브의 최상부에서 직사각형인 경우보다 더 많은 그리스를 사용할 수 있다. 그러나, 밸브의 최상부에 직사각형 본체 캐비티를 갖는 것도 본 발명에 따른 가능한 설계일 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브(100)의 측단면도가 도시되어 있다. 본체 캐비티(16)는, 게이트 밸브의 제2 또는 하측(30) 상의 관통 구멍(36) 아래에 직사각형으로 형성된 하측 본체 캐비티 또는 직사각형 본체 캐비티(38)를 갖는다. 본체 캐비티(16)의 상측 본체 캐비티는 게이트 밸브의 제1 또는 상측(10) 상의 바닥(21) 위의 원형 구멍(28)을 포함한다. 다른 실시예에서, 상측 본체 캐비티 부분은 달걀형 또는 직사각형 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 게이트 밸브의 하측(30) 상의 본체 캐비티의 하측부는, 게이트 밸브(100)가 개방 위치로 이동할 때 직사각형 게이트(20)를 슬라이딩하며 수용한다. 다른 가능한 실시예에서, 게이트(20)는 블랭크가 게이트(20)의 상측 상에 있는 상태로 게이트의 하측부 상에 개구(22)를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 게이트(20)는, 개구(22)가 관통 구멍(36)과 정렬되어 유체가 흐를 수 있게 하는 개방 위치에 있다. 원하거나 필요한 경우, 스템(14)에 연결되고 게이트(20)에 추가로 연결된 핸들(12)을 돌림으로써 게이트(20)를 낮출 수 있다. 이에 따라 직사각형 게이트(20)가 직사각형 구멍(38) 내로 축방향으로 이동한다. 시트(70)가 감소된 폭을 갖는다는 점도 이해할 것이다. 직사각형 본체 캐비티 형상은, 시트(70)를 게이트(20)에 더 가깝게 두고 일부 종래 기술의 게이트 밸브에 사용되는 시트 리테이너를 필요로 하지 않는다. 게이트(20)에 대해 포켓(32) 내의 제 위치에 시트를 보유하기 위한 시트 리테이너의 필요성을 제거함으로써, 본 발명에 따른 게이트 밸브를 제조하기 위한 재고 요건과 시간 제약을 더욱 감소시킨다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시트 조립체(150)의 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 게이트(20)는 개구(22)가 관통 구멍(36)과 정렬된 상태로 개방 위치에 있다. 시트(70)는 본체(18)의 포켓(32)에 장착된다. 상류측은 흐름 화살표(42)로 표시되고 하류측은 흐름 화살표(44)로 표시된다. 게이트(20)가 닫힌 위치로 이동할 때, 관통 구멍(36)의 유체 흐름은 게이트(20)의 블랭크 섹션(24)의 평평한 측면에 의해 차단된다(도 1 참조)．상류 밀봉부(48, 46)와 하류 밀봉부(66, 68)는 시트와 밸브 본체(18) 사이에서의 시트(70) 주위의 유체 흐름을 방지한다. 그러나, 각 흐름 방향에 대해 하나의 상류 밀봉부와 하나의 하류 밀봉부만이 사용된다.
예를 들어, 밸브가 닫히면, 상류 밀봉부(46)는 상류 시트와 본체(18) 사이의 유체 흐름을 방지한다. 밀봉부(46)가 고장나거나 동작 불가능하거나 설치되어 있지 않으면, 유체가 밀봉부(48)를 지나 상류 시트 주위와 게이트(20) 주위로 흐를 수 있지만, 하류 밀봉부(68)에 의해 밀봉된다. 다시 말하면, 상류 흐름을 향하여 개방 단부가 지향되는 U형상 상류 밀봉부(48)와 하류 U형상 밀봉부(68)가, 흐름 화살표(42)로 표시된 바와 같이 유체 흐름을 차단한다. 두 개의 밀봉부를 사용함으로써, 상류 밀봉부가 유체 흐름을 멈추지 않는 경우 중복성 때문에 더 큰 밀봉 능력의 이점을 제공한다. 다시 말하면, 상류 밀봉부(46)가 상류 시트(70) 주위의 유체 흐름을 방지하면, 하류 밀봉부(68)는 밀봉을 행하지 않거나 그 순간에 유체의 흐름을 멈추는 데 사용되지 않는다.
밸브의 일부 구매자는 게이트 밸브에서 양방향 하류 밀봉만을 선호한다. 위의 예에서, 이어서 하류 밀봉만이 이용되도록 밀봉부(46, 66)가 제거된다. 그러한 식으로, 밸브가 닫힐 때, 하류 밀봉부(68)는 하류 시트와 본체(18) 사이를 밀봉하여 하류 시트를 통한 누출을 방지한다. 양방향 상류 밀봉만을 원하는 경우에는, 밀봉부(48, 68)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 어떤 이유로 인해 상류 밀봉과 같이 밀봉의 단일 방향만을 원하는 경우에는, 밀봉부(46)를 제외한 모든 밀봉부가 제거될 수 있다. 따라서, 사용자의 기호에 따라 밀봉부 구성을 변경할 수 있지만, 양방향 중복 밀봉을 위해 모든 밀봉부가 설치된다. 본원에 설명된 방식으로 시트 조립체(150)를 제조함으로써, 각각의 개별적인 원하는 응용분야에 대해 상이한 시트 조립체(150)를 제조할 필요 없이 다양한 밀봉 요구, 즉, 하류 전용, 상류 전용, 또는 양방향 밀봉을 제공하는 하나의 표준화된 부품 조립체를 생산할 수 있다.
유체 흐름이 역전되면, 밀봉부(66)가 상류 밀봉부로 되고 밀봉부(48)가 시트 주위의 하류 백업 밀봉부로 된다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 밸브는 양방향이며 양측 방향의 유체 흐름에 대해 효과적으로 동작한다. 관통 구멍(36)의 유체 흐름의 방향에 따라 두 개의 밀봉부만이 동작한다. 이 구성은 다양한 조건에서 사용하기에 최적이다.
도 6과 도 8에는, 시트 밀봉부(46, 48)의 구성요소들이 더 자세히 도시되어 있다. 시트 밀봉부들(66, 68)은 동일한 구성이다. 각 시트(70)는 복수의 넌엘라스토머 밀봉 부재를 갖는 금속 시트 본체를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 시트(70) 자체의 금속 시트 본체는 인코넬 금속이다. 밀봉 부재는, 하류 밀봉부와 PEEK 재료 지지부에 전원을 공급하기 위한 스테인리스 강 스프링과 상류 및 하류 밀봉부용 리테이닝 링을 갖는 PTFE 밀봉부를 포함한다. 엘라스토머 O-링을 제거함으로써, 게이트 밸브는, 보다 극한 조건에 대한 노출을 견딜 수 있으면서 유지보수 요건이 적어서 수명이 길어진다. 동작 온도 범위는 화씨 -50도 내지 350도이다. 밀봉 부재는, 유전에서 접하게 될 부식성 유체와 산성 유체를 포함한 모든 유체 또는 거의 모든 유체에 적합하다. 또한, 밀봉부는 최대 20,000 psi의 모든 압력에 적합하다. 또한, 이 재료는 오래 지속된다. 따라서, 접하게 될 압력, 유체, 및 온도에 대한 올바른 O-링의 선택에 관련된 문제점이 제거된다. 또한, 노후로 인한 정기적인 밀봉부 교체 문제점도 제거된다.
다시 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시트(70)의 확대 측면도가 도시되어 있다. 유체가 화살표(79)로 표시된 바와 같이 시트(70) 뒤에서 흐르려고 하면, 밀봉부(46)가 유체 흐름을 방지한다. 이는 참조번호(42)로 표시된 방향으로 관통 구멍(36)의 유체 흐름이 있는 도 5에서 설명된 상황이다.
유체 흐름이 도 5에 도시된 것과는 반대 방향이고 상류 밀봉부(66)를 통해 누출되었다면, 유체 흐름 화살표(81)가 시트(70)를 향하여 표시한 바와 같이, 유체는 시트 주위를 밀봉하는 밀봉부(48)를 향해 지향된다.
도 7보다 도 6에 아마도 더 잘 도시된 바와 같이, 금속 플랜지(73)의 일측면 상에 시트(70)와 함께 사용되는 U형상 밀봉부(48)와 지지 링(72)의 밀봉 조립체는 리테이너 링(56)에 의해 제자리에서 유지된다. 리테이너 링은 비금속 또는 넌엘라스토머 리테이너 링일 수 있다. 리테이너 링(56)은 리테이너 링(56)으로부터 연장되는 레그(59)를 슬롯(57)에 삽입함으로써 제자리에서 스냅핑되거나 가압된다. 리테이너 링(56)은 U형상 밀봉부(48)와 지지 링(72)을 시트(70)의 금속 플랜지(73)에 대해 제자리에서 지탱한다. 지지 링(72)은, 또한, 바람직하게는 U형상 밀봉부(46, 48)의 베이스 영역(41, 43)보다 단단한 재료로 구성되기 때문에, 압출 방지 또는 비압출 기능을 제공한다. 지지 링은 넌엘라스토머일 수 있다. 본 실시예에서, 밸브 본체(18)가 U형상 밀봉부(46) 및 대응하는 지지 링(75)을 제자리에서 지탱하도록 동작할 수 있기 때문에, 리테이너 링(76)을 리테이너 링(56)의 반대측의 제자리에서 스냅핑할 필요가 없다. 지지 링(72, 75)은 금속 플랜지(73)의 바로 옆에 그리고 U형상 밀봉부들(46, 48) 사이에 있다. 시트(70)의 밀봉 단부 또는 표면(82)은, 관통 구멍(36)을 밀봉하기 위해 게이트가 닫힐 때 게이트(20)의 평평한 측면들 중 하나와 계합한다. 시트(70)의 외측 단부(84)에 있는 외측 스프링(78)은 초기 밀봉부를 형성하기 위해 게이트(20)에 대해 시트(70)를 가압한다, 외측 단부(84)의 반경방향 길이는 밀봉 단부(82)의 반경방향 길이보다 길어서, 포켓 벽(32)과 외측 단부(84) 사이의 압력은 게이트가 닫힐 때 관통 구멍에서 압력이 상승함에 따라 시트를 게이트에 대하여 단단히 고정하고 게이트(20)를 향하여 시트(70)를 가압하는 힘을 생성한다.
가능한 동작의 일례로, 화살표(81) 방향으로의 유체 흐름은 리테이너 링(56)을 지나 U형상 밀봉부(48)로 흐를 수 있으며, 이에 의해 유체 압력은 U형상 밀봉부(48)를 개방 상태로 확장하여 유체가 밀봉부를 넘어 이동하는 것을 차단한다. 레그 확장 스프링(52)의 단부 상에 있는 실제 밀봉부(47, 49)는 전술한 바와 같이 PTFE로 형성된다. 레그 확장 스프링(52)은, 포켓(32)의 금속 벽과 계합하고 적절한 밀봉을 위해 적절한 방향으로 밀봉을 보유하는 데 이용된다. 스프링(52)은 초기 밀봉부를 생성하기 위해 포켓(32) 내에서 본체(18)에 대해 가압하는 밀봉부(47, 49)를 확장한다. 관통 구멍(36)의 압력으로 인한 U형상 밀봉부(48) 내의 압력은, 밀봉부(49)가 밀봉부를 더 높은 압력으로 지탱하도록 스프링(52)의 윙 또는 레그를 개방하도록 가압한다. 관통 구멍(36)의 압력이 높을수록, 밀봉부의 내측 U형상 내의 압력으로 인해 밀봉부(49)에 생성된 힘이 커져, 내측 U형상의 개구를 증가시킨다. 스프링(52)은 스테인리스 강 또는 다른 적절한 재료로 구성될 수 있다.
외측 스프링(78)은, 게이트(20)로부터 시트(70)의 반대측에 설치되어 시트와 게이트(20) 사이의 초기 장력 또는 압력을 생성하고 이에 따라 게이트(20)의 평평한 측면과 시트(70)의 면 또는 밀봉 단부(82) 사이에 초기 금속 대 금속 밀봉부를 생성한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 하나의 가능한 실시예에 따라 밀봉 조립체를 갖는 시트(70)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 시트(70)와 대응하는 밀봉부의 조합을 시트 조립체라고 칭할 수 있다. 전술한 바와 같이, 시트 조립체는, 또한, 게이트에 대해 시트(70)를 가압하여 초기 장력을 생성하고 이에 의해 초기 금속 대 금속 밀봉부가 시트(70)의 금속 표면과 게이트 표면 사이에 형성되는 데 이용되는 외측 스프링(78)으로 구성된다.
하나의 가능한 밀봉 링 조립체 실시예에서, 리테이너 링(56)은, 복수의 다른 링과 시트의 위치를 밸브 본체에 대해 제자리에서 보유하도록 제자리로 가압될 수 있다. 리테이너 링(56)의 반대측에는 리테이너 링(76)이 있다. 밀봉 링(48, 46)은 유체가 통과하는 것을 막기 위해 확장되도록 동작할 수 있다. 밀봉부는 양방향 밀봉을 위해 동작할 수 있다. 이들 밀봉 링은, 더 큰 밀봉 능력을 위해 밀봉부를 본체에 대해 가압하는 데 도움이 되는 스테인리스 강 스프링이 있는 PTFE로 구성될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 다양한 용도를 갖는 테트라플루오로에틸렌의 합성 플루오로폴리머이다. 종래 기술의 고무 링에 비해 PTFE를 사용하면 더 넓은 범위의 온도, 압력 및 사용 조건을 허용할 수 있다. 이들 밀봉부는 또한 넌엘라스토머 밀봉부라고 칭할 수 있다. 넌엘라스토머 밀봉부는, 유지관리가 덜 필요하고 엘라스토머보다 온도 범위가 더 넓을 뿐만 아니라 화학적 호환성의 범위도 더 넓다는 이점을 제공한다. 따라서, 넌엘라스토머 밀봉부를 이용하면 조작자가 훨씬 다양한 응용분야에서 링들의 한 세트를 사용할 수 있으므로, 밀봉부의 교체 시간이 단축되고, 유지보수 비용이 감소하고, 조작 유연성이 향상된다. 시트(70)는 각각의 다른 응용분야에 대해 별도의 시트(70)를 갖는 대신 다수의 응용분야에서 사용될 수 있으므로, 다수의 응용분야에 대해 재고를 보유하는 데 필요한 구성요소의 수가 크게 감소된다. 압출 방지 지지 링(72, 75)과 리테이너 링(56, 76)은 PEEK 재료로 구성될 수 있다. PEEK는 고온에서 보유되는 우수한 기계적 특성과 내화학 특성을 지닌 반결정성 열가소성 수지이다.
도 6에서, 외측 리테이너 링(56, 76)은 시트(70) 상의 밀봉 링(48, 46)을 포함하는 외측 장벽을 형성하는 데 사용되는 반면, 도 8에서 시트 금속 본체 자체는 시트(70) 상의 밀봉 링을 포함하는 금속 외측 장벽 또는 립을 포함한다.
도 6 내지 도 8을 비교해 보면, 다른 밀봉 조립체가 도시되어 있다. 게이트와 정렬된 시트를 유지하기 위한 외측 시트 리테이너 링(56, 76)이 필요하지 않기 때문에, 더 적은 수의 밀봉 링이 필요하다. 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 리테이너 링(56)은 립(54)을 사용하여 생략된다.
본 실시예에서, U형상 밀봉 링(46, 48)은 원추형 도구(도시되지 않음)를 사용하여 립(54)을 통과하여 슬라이딩하면서 설치될 수 있다. 다시 말하면, 원추형 도구는, U형상 밀봉 링이 배치되며 립의 직경까지 매끄럽게 증가하는 더 작은 직경을 갖는다. U형상 밀봉부는, 밀봉측면 근처의 금속 립(54) 또는 반대측의 금속 립(55)과 같은 립 위로 슬라이딩하도록 충분히 압축될 때까지 원추형 도구를 따라 슬라이딩한다. 도구 없이 U형상 밀봉 링을 설치하려고 하면, U형상 밀봉부의 직경이 손상 없이 슬라이딩될 수 있는 원주의 외측 범위에 립의 크기가 지정됨으로 인해 U 부분이 함께 강하게 가압되기 때문에, U형상 밀봉부가 손상될 가능성이 높다.
립(54)은, 더 이상 필요하지 않은 리테이닝 링(56)(도 6)의 기능을 또한 수행하면서 밀봉부가 제자리로 슬라이딩될 수 있도록 채널 또는 갭 내로 돌출한다. 또한, 상대 립(54)의 반대측 단부 상에서는 리테이닝 링(76)이 생략되었다. 마찬가지로, 립(55)은 본 실시예에서 제거된 리테이닝 링의 기능을 수행하기 위해 립(54)과 유사하게 추가되었다. 따라서, 동일한 기능을 보유하면서 조립에 필요한 부품의 수가 더 적다.
도 9에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 밸브용 게이트의 사시도가 도시되어 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 게이트(20)는 일반적으로 전술한 바와 같이 평평한 측면(26)과 직사각형 단면(40)을 포함하는 직사각형이다. 게이트(20)는, 관통 구멍과 정렬될 때 밀봉을 제공하거나 관통 구멍을 통한 유체의 흐름을 허용하는 개구(22) 및 블랭크 밀봉 영역(24)을 갖는다. 전술한 바와 같이, 시트는 블랭크 밀봉 영역(24)과 함께 금속 대 금속 밀봉부를 형성한다. 게이트가 수직으로 배향될 때, 스템 커넥터, 게이트 커넥터, 스템-게이트 연결부, 또는 래치(58)라고도 하는 T-슬롯이 최상부에 위치할 수 있다. 커넥터(58)는 게이트(20) 내로 밀링되거나 단조될 수 있다. 커넥터(58)는 또한 커넥터(58) 내로 삽입될 스템 상의 상호 커넥터를 갖는다. T-슬롯(58)은, 스템이 게이트(20) 상의 연결부로 슬라이딩할 수 있거나 가압될 수 있도록 스레드가 없는 래치일 수 있다. 이러한 유형의 커넥터는 게이트에 추가 강도와 강성을 제공할 수 있고 게이트와 스템 간의 연결부를 제공할 수 있고, 게이트 밸브를 조립하는 데 필요한 시간이 추가로 감소될 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 게이트 밸브(100)용 스커트 조립체의 다양한 도면이 본 발명의 일 실시예에 따라 도시되어 있다. 스커트(60)는, 게이트가 닫힐 때 게이트(20)의 개구(22)를 덮는다. 이러한 방식으로, 스커트(60)는, 동작 중에 개구(22)에 걸릴 수 있는 먼지, 오염물 등이 밸브가 폐쇄될 때 본체 캐비티(16)에 진입하는 것을 방지한다. 이는 게이트 밸브의 막힘, 손상, 또는 그 외에는 게이트 밸브의 동작을 방해할 수 있는 먼지나 오염물이 본체 캐비티를 오염시키는 것을 방지한다. 또한, 스커트(60)의 사용은, 적절한 동작을 보장하고 동작 시간을 증가시키면서 게이트를 청소하고 유지하는 데 필요한 가동 중지 시간을 감소시킨다.
하나의 가능한 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 스커트(60)는 게이트(20)에 상보적인 직사각형 프레임으로 구성된다. 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 스커트(60)는 본체 캐비티(16) 내로 그리고 밸브 본체(18)에 대해 제자리에서 고정되는 게이트(20) 위에 삽입된다. 스커트(60)는, 게이트와 슬라이딩 계합하여 캐비티를 오염으로부터 밀봉하는 두 개의 측면 또는 스커트판(81)을 갖는다. 스커트(60)는 시트(70)와의 밀착 계합을 가능하게 하는 두 개의 반원형 오목부(83)를 포함한다. 스커트는 스템과 게이트의 연결을 허용하도록 최상부에 원형 개구(85)를 갖는다. 스커트(60)는, 유정 작업 동안 존재하는 압력과 온도를 견디기에 충분히 탄력 있는 금속 또는 다른 적절한 재료로 구성될 수 있다.
도 12에서, 스커트(60)의 2개의 측면(81)이 원형 또는 원형 공동(28)을 통해 원형 공동(28)의 바닥(21)을 지나 시트(70)와 맞물리도록 연장되는 것을 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 게이트가 개방되고 오염물이 게이트의 개구(22)에 갇힌 경우, 측면(81)은 오염물이 본체 캐비티에 진입하는 것을 방지한다. 또한 전술한 바와 같이, 본체 캐비티는 바람직하게 오염물이 본체 캐비티에 진입하는 것을 추가로 방지하기 위해 그리스로 충전된다.
종래 기술의 밸브를 본 발명과 비교할 때, 개선된 게이트 밸브 조립체의 게이트와 시트 모두는, 본체 캐비티 크기가 전체적으로 감소됨에 따라 더 얇아진다. 이는 특정 관통 구멍 크기, 매우 광범위한 온도, 압력 및 유체에서의 동작에 대해 감소된 중량과 크기의 이점을 제공한다. 또한, 개별 구성요소를 응용분야의 현재 파라미터와 호환되도록 자주 교체할 필요가 없기 때문에, 종래 기술의 게이트 밸브에 비해 보유보수에 대한 요구가 제한적이다.
또한, 감소된 부품 수와 훨씬 더 넓은 범위의 온도, 압력 및 유체 동작으로 인해, 동일한 밸브가 다양한 유형의 응용분야에서 사용될 수 있다. 크기, 압력 등급, 및 재료 등급을 고려할 때 980개의 옵션이 있고, 크기, 압력, 재료, 및 온도를 고려할 때 3,920개의 조합이 있다. 그러나, 원하는 응용분야에 대한 보어 크기, 압력 등급, 온도 등급, 재료 등급, PSL 수준, PR 수준, 제삼자 요건, API 규정, 볼트 체결 요건, 오버레이, 작업 매체, 표면 또는 해저 환경, 모델, 단부 연결 유형, 조작자 유형, 표시기 유형, 및 시트 스커트에 따라 필요할 수 있는 적어도 38,000,000,000개의 밸브 조합이 있다. 종종, 이러한 옵션을 충족하기 위해 서로 다른 설계의 여러 모델을 제조해야 한다. 온도 등급, 재료 등급, PSL 수준, 볼트 체결 요건, 오버레이, 모델, 표시기 유형, 및 시트 스커트를 기반으로 부품을 표준화함으로써, 본 발명은 생산할 게이트 밸브에 대한 가능한 조합 수를 17,000,000 미만으로 감소시킬 수 있다. 이는 특정 응용분야에 대하여 각 밸브를 구축하는 데 필요한 엔지니어링 비용을 감소시키고 심지어 밸브 및 이의 연관된 구성요소를 재고로 보유할 수 있게 한다. 본 발명은 위에서 요약된 원하는 파라미터를 완전히 충족시키는 데 필요한 모델의 수를 감소시키는 잠재력을 가질 수 있다.
현재, API 표준에 기초한 밸브에 대한 4개의 상이한 온도 범위 옵션이 있다: 1) P+U(화씨 -20도 내지 화씨 250도), 2) P+X(화씨 -20도 내지 화씨 350도), 3) L+U(화씨 -50도 내지 화씨 250도), 4) L+X(화씨 -50도 내지 화씨 350도). 본 발명은 L+X 옵션을 충족하고 따라서 다른 3개의 온도 옵션도 포함하는 넌엘라스토머 밀봉부(도 7 참조)만을 사용한다. 이는 게이트 밸브를 제조하기 위해 이전에 필요했던 4개의 스톡 옵션 중 3개를 제거한다.
현재 1.5, 360 및 "무제한" H2S 분압으로 이루어진 재료 등급 옵션을 재료 등급 DD 내지 FF에 대한 "무제한" 옵션으로만 표준화함으로써, 본 발명은 이전에는 비용이 많이 들거나 시간이 많이 소요되는 주문에 따라 제조하는 재고로 보유해야 했던 6개의 옵션을 제거한다. 재료 등급 AA 내지 CC의 추가 표준화는, 게이트 밸브를 제조하기 위한 재고 요건 및 시간을 감소시키는 방법을 교시하기 위한 본원의 교시와 일치한다.
도 6 및 도 8을 참조할 때 본원에서 설명한 바와 같이, 시트(70)는 인코넬로 제조된다. 시트 중량과 벽 두께 설계 요소를 고려할 때, 시트(70)의 기하학적 구조는 다음의 밸브 크기 및 압력 등급에 대해 조합될 수 있다: 1) 2": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 시트 설계; 2) 3": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 시트 설계; 3) 4": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 시트 설계, 15 KSI 및 20 KSI에 대한 하나의 시트 설계; 4) 5": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 시트 설계, 15 KSI 및 20 KS1에 대한 하나의 시트 설계.
또한, 수동, 유압 및 페일-세이프(fail-safe) 닫힘 밸브용 게이트의 제조는, 게이트(20)의 상측 부분 상에 구멍이 있는 인코넬 및 4140 강으로만 표준화될 수 있다. 게이트 중량 및 벽 두께 설계 요소를 고려할 때, 게이트의 기하학적 구조는 다음의 밸브 크기 및 압력 등급에 대해 조합될 수 있다: 1) 2": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 게이트 설계; 2) 3": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 게이트 설계; 3) 4": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 게이트 설계, 15 KSI 및 20 KSI에 대한 하나의 게이트 설계; 4) 5": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 게이트 설계, 15 KSI 및 20 KSI에 대한 하나의 게이트 설계.
또한, 스템은 인코넬 및 4140 강으로만 표준화될 수 있다. 스템 중량 및 벽 두께 설계 요소를 고려할 때, 스템의 기하학적 구조는 다음의 밸브 크기 및 압력 등급에 대해 조합될 수 있다: 1) 2": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 스템 설계; 2) 3": 5 KSI, 10 KSI, 15 KSI 및 20 KSI 응용분야에 대한 하나의 스템 설계; 3) 4": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 스템 설계, 15 KSI 및 20 KSI에 대한 하나의 스템 설계; 4) 5": 5 KSI 및 10 KSI에 대한 하나의 스템 설계, 15 KSI 및 20 KSI에 대한 하나의 스템 설계.
전술한 바와 같이 온도 등급, 재료 등급, PSL 수준, 볼트 체결 요건, 오버레이, 모델, 표시기 유형 및 시트 스커트를 기반으로 부품을 표준화함으로써, 본 발명은 게이트 밸브에 대한 가능한 조합의 수를 38,000,000,000 초과에서 17,000,000 미만으로 감소시킬 수 있으며, 이는 가능한 조합에 있어서 2,000개가 넘는 요소를 감소시키는 것이다. 이는 특정 응용분야에 대하여 각 밸브를 구축하는 데 필요한 엔지니어링 비용을 감소시키고 심지어 밸브를 재고로 보유할 수 있게 한다. 이렇게 함으로써 배송이 훨씬 빨라진다.
요약하면, 게이트 밸브(100)는 직사각형 하측 본체 캐비티(38)를 이용한다. 상측 본체 캐비티(28)는 둥글 수 있다. 시트(70)는 좁고 게이트(20)보다 폭이 상당히 작을 수 있다. 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는 하류 백업 밀봉과 함께 양방향 상류 밀봉을 제공한다. 스커트(60)는 오염물이 본체 캐비티(16)에 진입하는 것을 방지한다.
본 발명의 전술한 개시내용과 설명은 예시적이고 설명적이며, 통상의 기술자라면, 크기, 형상 및 재료의 다양한 변화뿐만 아니라 도시된 구성 또는 다양한 코어링 요소의 특징들의 조합의 상세의 다양한 변화도 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 또한, 본원의 특허범위는 글자 그대로의 용어로 제한되지 않고 대신 설명된 청구범위에 대한 모든 등가물을 포함한다.

Claims (23)

  1. 게이트 밸브로서,
    상기 게이트 밸브를 통해 연장되는 상기 게이트 밸브의 관통 구멍(throughbore);
    상기 관통 구멍에 대하여 횡방향으로 배향된 상기 게이트 밸브의 본체 캐비티(cavity);
    상기 본체 캐비티를 통한 축을 따라 개방 위치와 닫힌 위치 간에 상기 본체 캐비티 내에서 축방향으로 이동가능한 게이트;
    스템-게이트 연결부(stem-gate connection)에 의해 상기 게이트에 연결되는 스템으로서, 상기 스템은 상기 관통 구멍의 제1 측면 상에 있는, 스템; 및
    상기 게이트의 양 측면 상의 시트(seat)를 포함하고,
    상기 관통 구멍의 상기 제1 측면 상의 상기 본체 캐비티는 둥근 단면부와 제1 직사각형 단면부를 포함하고,
    상기 본체 캐비티는, 상기 제1 측면에 대향하는 상기 관통 구멍의 제2 측면 상에 제2 직사각형 단면을 포함하고, 상기 본체 캐비티의 상기 제2 직사각형 단면은 상기 게이트의 직사각형 단면을 수용하고,
    상기 게이트는 상기 개방 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 상기 닫힌 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 블랭크(blank) 부분을 포함하고, 상기 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 포함하고,
    각각의 상기 시트는, 상기 시트를 관통하는 개구를 포함하고, 상기 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하는 밀봉 단부를 포함하고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브의 대응 포켓에 끼워지며 상기 밀봉 단부의 반대측인 외측 단부를 포함하고,
    각각의 상기 시트는, 각각의 상기 시트 상의 적어도 하나의 넌엘라스토머(non-elastomeric) U형상 밀봉부의 개구가 상기 게이트로 지향되고 하류 밀봉부를 형성하고 이에 따라 상기 게이트가 닫힐 때 상기 게이트의 하류측 상의 상기 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부가 밀봉을 위한 상기 개구 내로의 유체 압력을 수용하고 이에 따라 상기 게이트 밸브가 하류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브로 되게 위치하도록 배향된 상기 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함하는, 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 시트는, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구들이 서로 멀어지게 지향되도록 배향된 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함하고, 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 각각의 U형상 밀봉부는, 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 레그(leg)들을 외측으로 가압하기 위한 레그 확장 스프링을 포함하고, 이에 따라 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는 상류 밀봉부와 하류 밀봉부를 형성하도록 위치하고, 이에 따라 상기 게이트 밸브는 상류 밀봉과 상류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브인, 게이트 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 시트를 상기 게이트를 향하여 가압하도록 상기 외측 단부 상에 위치하며 각각의 상기 시트를 위한 외측 스프링을 더 포함하고, 상기 게이트의 상기 블랭크 부분의 상기 두 개의 평평한 측면 사이의 게이트 폭은 각각의 상기 시트의 상기 밀봉 단부와 상기 외측 단부 사이의 시트 폭보다 큰, 게이트 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이에서 각각의 상기 시트 상에 형성된 금속 플랜지를 더 포함하는, 게이트 밸브.
  5. 제4항에 있어서, 비압출 링으로서 기능하는 재료로 이루어진 상기 금속 플랜지의 바로 옆에 있는 두 개의 넌엘라스토머 지지 링을 더 포함하는, 게이트 밸브.
  6. 제5항에 있어서, 두 개의 넌엘라스토머 리테이너(retainer) 링을 더 포함하고, 하나의 리테이너 링은 각각의 상기 시트의 상기 밀봉 단부에 인접하게 각각의 상기 시트에 형성된 슬롯에 끼워지는 레그를 포함하고, 하나의 리테이너 링은 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부에 인접하게 각각의 상기 시트의 반대측 단부 상에 위치하는, 게이트 밸브.
  7. 제5항에 있어서, 각각의 상기 시트 상에 형성되고 상기 두 개의 넌엘라스토머 지지 링과 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 각각의 상기 시트 상의 제자리에서 보유하는 두 개의 금속 립을 더 포함하고, 상기 두 개의 금속 립은 각각의 상기 시트의 대향하는 외측 단부들 상에 있고, 상기 두 개의 금속 립 중 하나는 각각의 상기 시트의 상기 밀봉 단부 상에 있고, 상기 두 개의 금속 립 중 하나는 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부 상에 있는, 게이트 밸브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 게이트 개구는, 상기 게이트 개구가 상기 블랭크 부분과 상기 스템-게이트 연결부 사이에 위치하도록 상기 스템-게이트 연결부에 인접하는, 게이트 밸브.
  9. 제8항에 있어서, 스커트 조립체를 더 포함하고, 상기 스커트 조립체는, 상기 게이트가 스커트판에 대하여 슬라이딩할 수 있도록 장착된 상기 게이트의 각 측면 상의 상기 스커트판을 포함하는, 게이트 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 게이트가 상기 닫힌 위치로 이동할 때 상기 게이트의 각 측면 상의 상기 스커트판이 상기 게이트 개구를 덮는, 게이트 밸브.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 상기 스커트판은 대응 시트와 계합하는, 게이트 밸브.
  12. 제1항에 있어서, 상기 스템-게이트 연결부는 스레드가 없는 래치를 포함하는, 게이트 밸브.
  13. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 단부와 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부 사이의 길이보다 큰 상기 두 개의 평평한 측면 사이의 게이트 폭을 포함하는, 게이트 밸브.
  14. 게이트 밸브로서,
    상기 게이트 밸브를 통해 연장되는 상기 게이트 밸브의 관통 구멍;
    상기 관통 구멍에 대하여 횡방향으로 배향된 상기 게이트 밸브의 본체 캐비티;
    상기 본체 캐비티를 통한 축을 따라 개방 위치와 닫힌 위치 간에 상기 본체 캐비티 내에서 축방향으로 이동가능한 게이트;
    스템-게이트 연결부에 의해 상기 게이트에 연결되는 스템으로서, 상기 스템은 상기 관통 구멍의 제1 측면 상에 있는, 스템; 및
    상기 게이트의 양 측면 상의 시트를 포함하고,
    상기 게이트는 상기 개방 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 상기 닫힌 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 블랭크 부분을 포함하고, 상기 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 포함하고,
    각각의 상기 시트는, 상기 시트를 관통하는 개구를 포함하고, 상기 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하는 밀봉 단부를 포함하고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브의 대응 포켓에 끼워지며 상기 밀봉 단부의 반대측인 외측 단부, 및 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부 상의 외측 스프링을 포함하고, 각각의 상기 외측 스프링은, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 각각의 상기 시트가 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하도록 상기 밀봉 단부를 가압하고,
    각각의 상기 시트는, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구들이 서로 멀어지게 지향되도록 배향된 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함하고, 각각의 U형상 밀봉부는 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 레그들을 외측으로 가압하기 위한 레그 확장 스프링을 포함하고, 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부는, 상류 밀봉부와 하류 밀봉부를 형성하고 이에 따라 상기 게이트 밸브가 상류 밀봉과 하류 밀봉이 있는 양방향 게이트 밸브이도록 위치하는, 게이트 밸브.
  15. 제14항에 있어서, 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이의 각각의 상기 시트 상에 금속 플랜지를 더 포함하고, 상기 관통 구멍의 상기 제1 측면 상의 상기 본체 캐비티는, 둥근 단면부와 제1 직사각형 단면부를 포함하고, 상기 본체 캐비티는 상기 제1 측면의 반대측인 상기 관통 구멍의 제2 측면 상에 제2 직사각형 단면을 포함하고, 상기 본체 캐비티의 상기 제2 직사각형 단면은 상기 게이트의 직사각형 단면을 수용하는, 게이트 밸브.
  16. 제15항에 있어서, 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부 주위에 위치하고 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 중 하나와 계합하는 제1 비금속 리테이너 링, 각각의 상기 시트로부터 반경방향 외측으로 연장되고 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부 사이에 위치하는 금속 플랜지, 및 각각의 상기 시트의 상기 밀봉 단부에 있는 제2 비금속 리테이너 링을 더 포함하고, 상기 제2 비금속 리테이너 링은 각각의 상기 시트 주위에 형성된 슬롯 내로 연장되는 레그를 포함하는, 게이트 밸브.
  17. 제15항에 있어서, 각각의 상기 시트 상에 형성되고 두 개의 넌엘라스토머 지지 링과 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 각각의 상기 시트 상의 제자리에서 보유하는 두 개의 금속 립을 더 포함하고, 상기 두 개의 넌엘라스토머 지지 링은 상기 금속 플랜지에 인접하는 대향 측들 상에 위치하고, 상기 두 개의 금속 립은 각각의 상기 시트의 대향하는 외측 단부들 상에 있고, 상기 두 개의 금속 립 중 하나는 각각의 상기 시트의 상기 밀봉 단부 상에 있고, 상기 두 개의 금속 립 중 하나는 각각의 상기 시트의 상기 외측 단부 상에 있는, 게이트 밸브.
  18. 제14항에 있어서, 상기 게이트 개구는, 상기 게이트 개구가 상기 블랭크 부분과 상기 스템-게이트 연결부 사이에 위치하도록 상기 스템-게이트 연결부에 인접하는, 게이트 밸브.
  19. 제14항에 있어서, 상기 스템-게이트 연결부는 스레드가 없는 래치를 포함하는, 게이트 밸브.
  20. 게이트 밸브로서,
    상기 게이트 밸브를 통해 연장되는 상기 게이트 밸브의 관통 구멍;
    상기 관통 구멍에 대하여 횡방향으로 배향된 상기 게이트 밸브의 본체 캐비티;
    개방 위치와 닫힌 위치 간에 상기 본체 캐비티 내에서 이동가능한 게이트;
    스템-게이트 연결부에 의해 상기 게이트에 연결될 수 있는 스템으로서, 상기 스템은 상기 관통 구멍의 제1 측면 상에 있는, 스템;
    상기 게이트의 양 측면 상의 시트; 및
    스커트판을 포함하고,
    상기 관통 구멍의 상기 제1 측면 상의 상기 본체 캐비티는 둥근 단면부를 포함하고,
    상기 게이트는, 상기 개방 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 상기 닫힌 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 블랭크 부분을 포함하고, 상기 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 포함하고,
    각각의 상기 시트는, 상기 시트를 관통하는 개구를 포함하고, 상기 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하는 밀봉 단부를 포함하고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브의 대응 포켓에 끼워지며 상기 밀봉 단부의 반대측인 외측 단부를 포함하고,
    각각의 상기 시트는, 각각의 상기 시트 상의 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구가 상기 게이트를 향하여 지향되도록 배향된 상기 적어도 하나의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함하고,
    상기 스커트판은 상기 게이트의 각 측면 상에 있고, 이에 따라 상기 게이트가 상기 개방 위치로 이동할 때 상기 게이트가 상기 스커트판에 대하여 슬라이딩하고 상기 게이트의 양 측면 상의 상기 스커트판이 상기 게이트 개구를 덮는, 게이트 밸브.
  21. 게이트 밸브를 제조하기 위한 재고 요건과 시간을 감소시키는 방법으로서,
    제1 원형 챔버와 제2 직사각형 챔버를 포함하고 상기 제2 직사각형 챔버를 통해 연장되는 관통 구멍을 더 포함하는 밸브 캐비티를 정의하는 복수의 밸브 본체를 단조하는 단계로서, 상기 밸브 본체들은 표준화된 재고 크기들의 범위를 갖는, 단계;
    개방 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 게이트 개구 및 닫힌 위치에서 상기 관통 구멍과 정렬되는 블랭크 부분을 포함하는 넌엘라스토머 재료의 복수의 게이트를 제공하는 단계로서, 상기 블랭크 부분은 두 개의 평평한 측면을 포함하고, 상기 복수의 게이트는 표준화된 재고 크기들의 범위를 갖는, 단계; 및
    넌엘라스토머 재료의 복수의 시트를 형성하는 단계로서, 각각의 시트는 상기 시트를 관통하는 개구를 포함하고 상기 관통 구멍을 둘러싸는 관계에 있고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합하는 밀봉 단부를 포함하고, 각각의 상기 시트는, 상기 게이트 밸브의 대응 포켓에 끼워지며 상기 밀봉 단부의 반대측인 외측 단부, 및 상기 각 시트의 상기 외측 단부 상의 외측 스프링을 포함하고, 각각의 상기 외측 스프링은, 상기 게이트 밸브가 닫힐 때 각각의 상기 시트가 상기 게이트의 상기 두 개의 평평한 측면 중 하나와 계합되도록 상기 밀봉 단부를 가압하고, 각각의 상기 시트는, 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 개구들이 서로 멀어지게 지향되도록 배향된 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부를 포함하고, 각각의 U형상 밀봉부는 상기 두 개의 넌엘라스토머 U형상 밀봉부의 레그들을 외측으로 가압하기 위한 레그 확장 스프링을 포함하고, 상기 복수의 시트는 하류 밀봉, 상류 밀봉, 또는 양방향 밀봉을 제공하도록 선택적으로 배열될 수 있고, 상기 복수의 시트는 미리 정해진 재고 크기들의 범위를 갖는, 단계를 포함하고,
    이에 따라, 상기 복수의 밸브 본체, 상기 복수의 게이트, 및 상기 복수의 시트는, 복수의 적용 파라미터를 충족시키기 위해 각각의 개별 부품을 선택적으로 제조하지 않고 상기 복수의 적용 파라미터에 기초하여 원하는 게이트 밸브를 형성하도록 선택적으로 결합될 수 있는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 복수의 적용 파라미터는, 구멍 크기, 압력 등급, 온도 등급, PSL 수준, PR 수준, API 규정, 볼트 체결 요건, 밀봉 요건, 오버레이(overlay), 작업 매체, 해저 또는 표면 환경, 모델, 단부 연결 유형, 조작자 유형, 및/또는 표시기 유형을 포함하지만, 이에 한정되지 않는, 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 넌엘라스토머 재료는 인코넬인, 방법.
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