KR830002043Y1 - 나비형 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

나비형 밸브

제1도는 밸브내 쓰로틀(throttle)의 측면도.

제2도는 밸브내 쓰로틀에서의 기하학적 조건을 도시하는 제1도의 II-II방향 단면도.

제3도는 적합한 예에 의한 나비형 밸브의 평면도.

제4도는 제3도의 IV-IV선 단면도.

제5도는 제3도의 V-V선 단면도.

본 고안은 밸브 하우징내의 시이트 쪽으로 쓰로틀의 밀봉면을 압박시키는 차단위치의 개방위치 사이에서 밸브 하우징을 통과하는 샤프트 상에서 회전시키도록 배치한 쓰로틀과 밸브 하우징을 사용하는 나비형 밸브에 관한 것이다.

기존의 나비형 밸브는 보통 연성 가스킷(gasket) 본체상에 조립시킨다. 매우 흔한 밸브 형태를 예를 들면 스웨덴 특허명세서에서 제199,078호에 예시되어 있다. 이러한 밸브 형태에서는 밸브하우징 전체를 예를 들면 고무나 기타 중합체와 같은 연성물질로 라이닝(lining)시킨다. 바로 밸브 시이트 자체를 연성물질로 부터 만드는 것도 흔한 일이다. 이러한 밸브 형태는 스웨덴 특허명세서 제175,149호 및 178,131호에 예시되어 있다. 또한 그 대신에 쓰로틀의 밀봉면상에 연성밀봉 요소를 배치시키는 경우도 있다. 이러한 것의 예는 스웨덴 특허 명세서 제195,172호와 독일특허 명세서 제1,011,683호 및 제1,232,422호에서 예시되고 있다.

나비형 밸브에서 연성 밀봉요소의 결점은 고온 매체에 대한 내성이 보통 낮다는 것이다. 합성고무와 기타중합체의 고온에 대한 둔감성은 점차로 개량되어 왔으나, 아직도 이러한 물질들은 강철, 기타 금속 및 합금의 고온 내성과는 도저히 비교할 수가 없다.

이러한 문제는 화학적으로 활성적인 어떠한 매체에 대한 내성에도 적용된다. 이 경우에서도 고급합금 스테인레스 강과 기타 합금의 특성은 고무와 같은 연성물질의 것보다 훨씬 우수하다.

이러한 사실들은 물론 공지의 것이며, 연성 밀봉요소를 금속으로 대체시키려는 많은 노력이 행해져 왔었다. 그러나, 이 경우는 밀봉이 만족스럽지 못하거나 그것에 속하는 밀봉기구 및 장치 부품이 복잡하게 되어 이러한 밸브 형태로서는 실용적인 중요성을 갖지 못했다. 이러한 부류에 속하는 밸브에는 스웨덴 특허 제193,923호에 예시되어 있다.

본 고안의 주된 목적은 양호한 밀봉 성능을 가지며, 고무 플라스틱 또는 유사한 물질로 만든 연성 밀봉요소를 사용하지 않는 나비형 밸브를 제공하는 것이다. 더욱 구체적으로 말하면, 본 고안의 한 목적은 양호한 밀봉성능을 가지며 전체적으로 금속으로 제작할 수 있는 밸브를제공하는 것이다. 그러나, 본 고안의 목적은 예를 들면 PTFE와 나일론과 같은 연성 재료의 사용을 본 고안의 원리에서 제외시키는 것은 아니다. 어떤 이유로 해서 이러한 재료들이 금속 재료보다 더욱 적합하거나 더욱 바람직한 것이라며, 이러한 재료들을 예를 들면 밸브 시이트에서 사용할 수도 있다는 것이다. 환언하면, 본 고안의 한 목적은 밸브를 작동시키고저 하는 매체에 대한 형편을 고려하여 여러가지 재료중에서 자유로이 선택할 수 있도록 하는 것이다. 또 다른 목적은 밸브 쓰로틀을 그 차단위치로 부터 개방위치로 전환시키고 또 역으로 하였을 때에 그 쓰로틀이 밸브 시이트와 주로 접하지 않으므로써 마모의 문제에서 볼 때 유리한 밸브를 제공하는 것이다.

본 고안의 한 목적은 또 견고하고 확실하며 조작이 간단하고 수명이 긴 나비형 밸브를 제공하는 것이다.

본 고안은 SE 11864-3에 기재된 밸브에 대한 개량으로, 회전 쓰로틀의 밀봉면이 쓰로틀을 통하여 쓰로틀의 회전 스템(stem)과 일치하는 대칭 평면에 의하여 교차시킨 2개의 마주보는 필수적으로 구형인 부분과, 2개의 필수적으로 구형인 부분 사이의 상기 언급한 대칭평면의 양측면상에 있는 2개의 마주보는 필수적으로 원추형인 부분을 가지며, 필수적으로 구형이고, 필수적으로 원추형인 부분들을 서로 병합시킨 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 의하면, 원추형 면의 중심축을 상기 언급한 대칭 평면과 일치시킨 샤프트에 약간각을 두고 배치시키고 댐퍼의 피버트샤프트에 수직으로 배치시킨다. 상기 각도는 쓰로틀의 크기, 직경 및 밀봉면의 폭에 따라서 변화시킨다. 정상적으로는 각도를 5˚ 내지 8˚사이로 한다. 동시에 원추형 부분 사이의 각도, 즉 원추의 상부 경사각을 10˚ 내지 40˚로 하는 것이 적합하며, 최적 각도는 밸브의 크기에 의하여 결정한다. 더욱 적합하게는 밸브의 비틀림 축을 편심 저어널시켜서, 차단동작시에 밸브시이트로 향한 밸브원판의 밀봉선의 회전운동과 축상운동을 조합시키도록 한다. 상기 밀봉선과 밸브 시이트는 모두 원형으로 동일한 직경을 갖는다.

본 고안에 의해 시이트는 또 그 평면에서 신축 가능 및 이동가능하게 배치시켜서, 밸브 원판이 시이트 쪽으로 압박될 때에 밀봉면과 밸브 시이트 사이의 접촉면에 의하여 결정된 수준에서 밀봉면의 주변을 지나가는 곡선 형태와 시이트가 일치될 수 있도록 한다. 본 고안에 의하면, 상기 언급한 곡선은 원형이다. 이는 시이트가 그 자체의 평면에서 신축가능 및 이동 가능하여, 밸브를 차단 시킬 때에 쓰로틀 또는 밸브원판의 위치에 그 자체를 적합시킬 수 있음을 의미한다.

더욱 구체적으로, 밸브 시이트는 밸브 하우징내의 환상 요구부 내에서 이동가능하게 배치시키는 것이 적합하다. 본 고안을 행하는 최적 형태에 의하면, 밀봉을 위하여 밸브 시이트 링의 양쪽면에 압박시키는 스프링 와서의 연결에 의하여 환상 요구부를 형성시킨다.

적합하게는 스프링 와서의 스프링력을 밸브를 재개방시킬 때에 시이트 링의 위치를 유지시킬 수 있도록 크게 한다. 본 고안의 기타 목적 및 장점들과 특징들은 본 고안의 최적형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다. 이하 첨부도면을 참조하여 본 고안의 최적 형태를 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에는 본 고안의 최적 형태에 따른 쓰로틀(1)의 측면도를 도시하였다. 쓰로틀(1)은 환상 밀봉면(4)과 베어링(3)을 가진 쓰로틀 원판(2)으로 구성시킨다. 밀봉면(4)을 지나는 중간선 a는 원형 ø를 갖는다. 더욱 구체적으로, 중간선 a는 상부 경사각 β를 갖는 가상의 타원형 원추를 통하는 단면으로써 얻어진 원을 형성하며, 원추의 축 c에 대하여 각 α를 이루는 단면 수준에 수직한 선 b를 갖는다. 중간선 a의 수준에 평행한 쓰로틀(1)의 비틀림 축 j는 상기 수준으로부터 거리 x의 간격을 두고 위치시킨다. 더욱 구체적으로, 거리 x는, 점 n(제1도에서와 같이 쓰로틀의 대칭 수준에 있는)과 중간선의 직경과 교차하는 점 f 및 g사이의 선 d 및 e가 점 f 및 g에서 원추형태를 갖는 외부면(4)의 도형을 그리는 선에 대하여 각각 90˚+γ 및 90˚-γ의 각도를 형성하도록 선택한다. 또한, 거리 x는 각도 γ=α가 되도록 선택한다. 비틀림축 j는 또 점 n으로부터 거리 y의 간격을 두고 배치시킨다.

이러한 기하학적인 조건들은 제1도에서 점 f₁이 스로틀을 그 비틀림 중심 j를 중심으로하여 반시계방향으로 회전시켰을 때에 점 f에 의하여 그려진 호의 반경보다 더 작은 반경을 가진호를 그린다는 것을 의미한다. 밀봉면(4)의 반대편상에서, 즉 점 g의 원추형 지역에서의 조건들은 유사하다. 다라서, 점 g₁에 의하여 생긴 호는 점 g에 의하여 생긴 호보다 작은 반경을 갖는다. 이러한 조건들은 각각및로 표시할 수도 있다.

점 f 및 g의 지역에서, 즉 중간선 a와, 선 d 및 e 사이의 교점 지역에서, 밀봉면(4)은 원추형태를 갖는다. 그러나, 중간선 a상의 점 h 및 i의 지역에서는, 밀봉면(4)이 구형으로 주어지며 점 h 및 i로부터 점 n까지의 거리에 해당하는 구의 반경 R을 갖는다. 밀봉면(1)의 원추형 및 구형 부분 사이의 지역에서, 원추형 및 구형형태는 사로 연속적으로 병합시킨다. 쓰로틀(1)의 형태는 주조 공작편을 복제시킴으로써 제작할 수 있다.

제2도에서 제5도에는 밸브하우징(5)을 도시하였다. 밸브하우징(5)에는 밸브를 통하여 안내시킬 매체용의 환상 개구부(6)를 형성시킨다. 개구부(6)는 쓰로틀(1)의 밀봉면(4)상의 중간선보다 약간 큰 직경을 갖는다. 밸브 하우징(5)에는 조절장치 연결용 플랜지(7)와, 스터드 보울트에 의하여 장착시킨 패킹마개(gland)(8)를구비시킨다. 한쌍의 돌출부(10)에는 파이프를 용이하게 끼울 수 있도록 한 개구부(11)을 구비시킨다.

밸브하우징(5) 내의 베어링에 설치한 스템(12)은 하우징을 통과시키고 스터핑 박스(stuffing box)(13)에 의하여 조절측면에서 또 마개(1)에 의하여 반대편에서 조인다. 또한, 스템(12)은 쓰로틀(1)의 베어링(3)을 통과시킨다. 쓰로틀(1)은 원추형리벳(15)에 의하여 스템(12)에 고정시킨다. 스핀들의 축은 쓰로틀의 비틀림축와 일치시킨다.

덮개판(16)은 스크루(17)에 의하여 밸브 하우징(5)에 고정시킨다. 덮개판(16)과 밸브 하우징(5) 사이에는 밸브시이트(18)를 배치시킨다. 밸브시이트(18)는 둥글린 내부 연부를 가진비교적 평평한 링으로 구성시킨다. "비교적 평평한"이라는 말은 그 두께가 방사상 연장 부분보다 상당히 작다는 뜻이다. 밸브 시이트링(18)의 재료는 강철이나 기타 합금이 통상적이나, 견고한플라스틱 형태의 PTFE와 같은 어떤 범위까지 이기는 하나 비교적 단단한 탄성재료도 생각해 볼 만하다. 밸브시이트(18)은 밸브 시이트가 반경방향으로 이동가능하게 한 요구부(21)를 형성하는 한쌍의 마주보는 스프링 와셔(19) 및 (20) 사이의 베어링에 장치한다. 2개의 가스킷은 도면번호 (22) 및 (23)으로 지시하였다.

밸브 시이트(18)을 구성하는 평평한 링은 원형태를 갖는다. 제2도 및 제5도에 도시한 바와 같이 스템(12)을 비틀림 축 j를 중심으로 시계방향으로 돌려서 밸브를 차단시킬 때에, 쓰로틀의 중간선 a는 밸브시이트(18)의 둥글린 내부 연부에 접촉하게 될 것이다(제2도에 도시한 바와 같이 쓰로틀의 대칭 평면에 있는 점 n으로 부터 거리 y되는 것에 있는) 비틀림 축 j의 편심저항은 쓰로틀(1)을 차단동작의 마지막으로 향하게함과 동시에 중간선 a를 밸브시이트(18) 쪽으로 축 방향으로 이동시킬 것이다.

원형의 중간선 a와 밸브시이트가 동심이 아니라면, 새로운밸브를 처음에 사용할 때나 사용한 밸브를 재조립시킨 후에 스로틀의 밀봉면(4)이 시이트링(18)을 요구부(21)에서 반경방향으로 이동시키는 일이 발생할 수도 있다. 그러나 중간선 a와 밸브시이트(18)가 모두 원형으로 되고 동일한 직경을 가질 때에 밸브시이트는 차단위치에서도 원형으로 유지될 것이다. 스템(12)을 비틀림축 j를 중심으로 반시계 방향으로 돌려서 재개방 시킬 때에, 밸브시이트의 선택된 위치는 스프링와셔(19) 및 (20)의 스프링 작용을 통하여 유지될 것이며, 쓰로틀의 중간선 CV는 밸브시이트(18)로 부터 축 방향으로 이동될 것이다. 동시에 점 f 및 g에서는 이 점들이 밸브시이트(18)와의 접촉으로부터 즉시 해방되고, 각 γ를 통한 움직임이 각각 nf₁<nf 및 ng₁<ng에 따라서 증가하는 일이 발생할 것이다.

이러한 조건은 밸브의 밀봉면(4)과 밸브시이트(18)사이의 동심성이 각각 차단 동작의 거의 마지막 부분과 개방동작의 거의 초기부분 동안에 양호하게 확립되었을 때에만 쓰로틀(1)의 밀봉면과 밸브시이트(18)사이의 접촉이 발생하게 될 것이라는 사실을 의미한다. 이렇게 하여 기계의 마모가 최소한으로 감소 될 것이며, 목표한 바의 수명이 얻어질 것이다.

Claims (1)

1. 개방위치와 차단위치 사이에서 밸브하우징을 통과하는 스템을 중심으로 회전하는 쓰로틀과 밸브시이트로 구성된 나비형밸브에 있어서, 쓰로틀(1)의 밀봉면(4)는 비틀림축(j)와 중심으로 대칭평면에 의하여 교차시킨 2개의 마주보는 본질적으로 구형인 부분(h, i)와, 이 구형부분 사이의 상기 대칭평면의 각측면 상에 위치하는 2개의 본질적으로 원추형인 부분(f, g)으로 구성되며, 상기 구형부분(h, i)와 원추형부분(f, g)는 서로 연속병합되며, 시이트(18)은 쓰로틀(1)을 반경방향으로 압박할 경우, 밀봉면의 중심선(a)의 평면에서의 적절한 방향에 적합시킬 수 있도록 시이트의 평면상에서 이동가능 및 조절가능한 것을 특징으로 하는 나비형 밸브.