KR950005880B1 - 개선된 흑연 팩킹 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

개선된 흑연 팩킹

제1도는 슬라이딩 스템밸브에 있어서 본 발명의 개선된 팩킹에 관한 바람직한 실시예를 보여주는 부분단면도,

제2도는 제1도의 개선된 팩킹에 관한 분해도,

제3도는 회전축 밸브에 있어서, 본 발명의 개선된 팩킹에 관한 바람직한 실시예를 보여주는 부분단면도,

제4도는 제3도의 개선된 팩킹에 관한 분해도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 유체밸브 12 : 밸브보닛(valve bonnet)

14 : 슬라이딩 스템(sliding stem) 16 : 팩밍닛트

20 : 팩킹보어(packingbore) 22 : 플렉시블 흑연링

24 : 팩킹 엔드링 30: PTFE 디스크

32 : 팩킹 종동부 44 : 팩킹 플랜지

56 : 라미네이트 링 64 : 카본부싱

본 발명은 유체 흐름의 제어에 사용되는 밸브구조, 특히 매우 엄격한 유체 누설제한에 대처하기 위해 치명적인 누설의 방지가 요구되는 환경에 있어서 특히 유용한 개선된 팩킹에 관한 것이다.

유체제어 밸브 또는 왕복펌프축에 있어서, 로타리축 또는 슬라이딩 스템과 같이 유체를 가진 하우징 내의 작동부재 둘레의 유체 누설을 방지하기 위해서 광범위한 팩킹재료가 사용되고 있다. 일반적으로 이러한 팩킹은 탄성부재로 형성되어 있으며, 작동부재 둘레의 팩킹박스내의 적당한 위치에 볼트체결됨으로서 정하중하에 놓여져 있다. 다른예에 있어서는, 동하중 팩킹구조로 알려진 스프링 하중을 받고 있는 팩킹도 있다. 동하중 팩킹은 처해진 환경속으로 바람직하지 못한 유체가 외부 환경으로 누설되는 것을 방지하기 위하여 특히 유용하다. 약 450℉(232℃)의 작동 온도조건(즉, 팩킹영역의 작동온도)에서는 폴리테트라플로로에칠렌(PTFE)으로 형성된 팩킹재료 보다 일반적으로 흑연 팩킹을 사용하는 것이 바람직하게 되는데 그 이유는 PTFE 팩킹은 고온상태에서 돌출하는 경향이 있어 팩킹고장과 유체누설을 초래할 수 있기 때문이다.

예를들면, 유체제어 밸브의 어떤 용도에 있어서는 밸브가 엄격한 누설 규정을 충족해야될 뿐만 아니라 치명적인 팩킹 고장을 방지하기 위하여 엄격한 방화시험을 충족해야 한다. 제련소 및 그밖의 화학장치 공장에 있어서 파이프 라인 중의 유체제어 밸브들은 대체로 밸브의 상부 둘레에서 유체 누설이 제로상대[즉, 500ppm 이하)이어야 하며 장비 안정요소로서의 방화시험에 통과되어야 한다.

이러한 용도에 있어서, 흑연팩킹만이 적합한 것은 아니나 흑연 팩킹 위에 작용하는 하중을 증가시키면 누설은 약간 감소하지만 슬라이딩 스템 또는 로타리축 작동부재를 따라서 흑연의 돌출이 초래되며 그렇게됨으로서 마찰이 증가되고 밸브수명 또는 밸브 스템/축 행정이 부당한 제한을 받게된다. 누설을 줄이기 위해서는 흑연재료보다 양호한 밀봉을 제공할 수 있는 PTFF 팩킹재료를 사용하는 것이 바람직하지만 일반적으로 고온에서 PTFE 팩킹을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 특히 제련소에서와 같이 방화시험을 통과해야 하는 용도에 있어시는, 고온화재 여건하에서 PTFE 팩킹의 돌출, 잠재적인 파열 및 증발이 치명적인 팩킹고장 및 바람직하지 못한 위험한 유체누설을 초래할 수 있다.

본 발명의 원리에 따라서 슬라이닝 스템 밸브, 로터리축 또는 왕복펌프축과 같이 유체를 가진 하우징내의 작동부재를 밀봉하기 위하여 개선된 팩킹이 제공된다. 팩킹시스템의 흑연 팩킹링 사이에 얇은 PTFE 디스크가 삽입된다. 흑연 팩킹은 PTFE 소재가 팩킹을 통해 동작하는 작동부재를 윤활하도록 하기 위해 PTFE 디스크가 작동부재에 대항하며 안쪽으로 돌출하기에 충분히 높은 수준의 응력상태하에서 유지된다. 본 발명에 따른 개선된 팩킹은 누설을 상당히 감소시킴으로서 현재 가장 엄격하다고 알려진 누설량 500PPM 이하인 누설규정을 만족시키고 있다.

또한 PTFE 디스크의 제어된 돌출은 작동부재를 윤활케하여 밸브의 수명을 증가시킨다.

본 발명의 구성실시예에 있어서, 슬라이딩 스템 밸브는 축 둘레에 장착된 접시 스프링(Belleville spring)형태의 동하중을 채용하고 있다. 팩킹은 팩킹박스 내 및 슬라이딩 스템 둘레에 놓여지는 4개의 독립된 형의 팩킹부재로 구성된다. 가장 안쪽의 제1팩킹부재는 종래형의 한쌍의 다이성형(die formed)된 리본 플렉시블 흑연링으로 구성된다. 이 플렉시블 흑연링의 어느 한쪽에는 플릭시블 흑연링 소재보다 약간 단단한 흑연복합 팩킹 엔드링 구성된 제2팩킹에 부재가 주어져 있다. 이러한 복힙 엔트링은 덴버리(Danbury), 컨넥티컷(Connecticut)의 유니언 카바이드사(社)로 양도된 미국특허 NO. 4826181에 공개되어 있다.

팩킹시스템에 있어서 제3팩킹부재는 이 팩킹시스템의 어느 한쪽에 있는 복합 팩킹엔드링에 인접한 탄소부싱엔드링으로 구성되어 있다. 제4팩킹부재는 팩킹박스내의 앞서 언급한 어떤 팩킹부재링들 사이에 위치하는 각각의 PTFE 디스크를 가진 복수의 PTFE 디스크들로 구성된다. 따라서 본 발명의 개선된 흑연 팩킹 시스템은 다소 단단한 팩킹 소재링에 의해 둘러싸인 비교적 연한 팩킹소재링을 포함하고 있으며 이것은 다시 단단한 팩킹재 링 및 어떤 팩킹재 링들 사이에 위치하는 얇은 PTFE 디스크에 의해 둘러싸여 있다.

한 예로서, 본 발명의 슬라이딩 스템 밸브 실시예는 2개의 리본 흑연 시일링, 한쪽의 하나의 흑연 복합 팩킹 엔드링 및 다른쪽의 2개의 복합엔드링, 맞은 편 쪽의 짧은 탄소부싱 및 한쪽의 긴 탄소부싱; 그리고 각각의 두께가 약 0.015인치(0.381㎜)인 7개의 PTFE 디스크 및 1/2인치(12.7㎜) 직경의 슬라이딩 스템 축의 앞서 연급한 각 팩킹부재의 사이에 놓여진 각각의 PTFE 디스크를 포함하고 있다. 이 팩킹은 6000psi (41369kpa)의 동하중 팩킹 응력을 받으며 실온에서 13일간의 시험데이터 일수에 걸쳐(시험에 요소된 시간은 25일)56000회의 작동을 거쳤다. 이 누설량 시험에서 최초 3일간의 테스트 데이터 일수 동안은 3분의 관찰동안 누설유체의 방울이 전혀 관찰되지 않았으며 그다음 4일간의 테스트 데이터 일수에서 사소한 량의 방울이 관찰되었다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 단지 5개의 PTFE 디스크가 전술한 실예와 동일한 흑연 팩킹링, 탄소부싱 및 슬라이딩 스템 직경하에서 사용되었다. 각각의 PTFE 디스크는 각각의 흑연 팩킹링들 사이에 그리고 최상부 링과 팩킹 상부의 짧은 탄소부싱 사이에 삽입되었다. 이 팩킹은 5000psi(34474kpa)의 동하중 팩킹응력을 받는다. 430,000회 이상의 작동이 주말만 빼고 400-450℉(204-232℃)의 온도범위에서 실시되었으며 92일간의 테스트 데이터 일수동안 열사이클이 적용되었다. 시험에 소요된 기간은 155일이었다. 최초의 72일간의 테스트 데이터 일수동안은 3분의 관찰시간동안 누설유체 방울이 전혀 관찰되지 않았다.

본 발명의 로터리축 밸브 실시예에 있어서는, 동하중이 회전축 둘레에 장착된 접시 스프링의 형태로 주어졌다. 이 팩킹은 한쌍의 돌출방지 봉쇄링 사이에 끼워진 적층 링을 포함한다. 이 적층링은 PTFE 판재로 적층된 플렉시블 흑연판재를 포함하며 적층은 다이절단(die cutting)되어 크라운형 단면을 가지는 적층링을 형성하고 있다.

크라운형 단면은 팩킹 종동부로 부터의 축방향 하중을 적층링에 분산될 수 있도록 항으로서 축 및 팩킹박스에 축 및 내경쪽으로 다음의 PTFE 소재를 바람직하고 제어가능하게 돌출시키기에 충분한 반경방향의 힘을 제공하게 되고, 이로인해 밸브의 윤활이 이루어지고 밸브의 수명이 증가된다. 이러한 축방향 글랜드(gland) 하중의 반경방향 밀봉력으로의 효과적인 전환은 팩킹박스의 단면보다 팩킹단면의 폭을 더 크게 함으로서 성취된다.

복합 적층링의 어느 한쪽에 탄소부싱 엔드링을 포함하는 돌출방지 봉쇄링이 주어져 있다. 바람직하게는, 이들 엔드링은 전술한 바와 동일한 양수인에게 양도된 공동출원의 미국특허 07/596225에 개시된 바와같은 축과 틈새의 약간의 빡빡한 끼워맞춤을 가지는 무틈새 돌출방지링으로서 형성되어 있다. 이에 대한 대안으로서 돌출방지 엔드링은 PEEK 소재로 형성될 수도 있으며 그리고 또한 한쌍의 흑연 복합 팩킹 엔드링이 팩킹시스템의 각각의 끝을 마감하는 탄소부싱 또는 PEEK 엔드링과 함께 적층 팩킹링의 양쪽에 사용될 수도 있다.

예를들면 본 발명의 로터리축 밸브 실시예는, 각 플렉시블 흑연판 사이에 PTFE 소재판을 끼워넣는 6개의 플렉시블 흑연판으로 형성된 적층링 및 상기 적증링의 양측에 놓인 무틈새 탄소부싱을 포함하며 이들 모두는 1.0인치(25.4㎜) 직경의 회전축 상에 장착되어 있다.

적층링은 0.030인치(0.762㎜) 두꺼운 플렉시블 흑연단재와 0.005인치(0.127㎜) 두께의 PTFE 판재가 교대로 형성되어 있다. 적층물은 다이절단(die cut)되어 다이의 베이스에서 최하측 흑연링은 약 0.16인치(4.06㎜)의 반경을 가지는 크라운 형태로 형성되며 대체로 크라운 반경이 다이의 상부쪽으로 축소됨으로서 플렉시블 흑연링의 최상층은 대체로 편평하거나 바닥층에 비해 상당히 감소된 크라운 반경을 가진다. 복합링은 두께가 0.236인치(5.99㎜) 내경이 1.0인치(25.4㎜), 그리고 외경이 1.375인치(34.9㎜)이다.

보다 넓은 팩킹소재가 쉽게 설치될 수 있도록 하기 위해 다이절단 팩킹링이 크라운 형태로 형성되며 팩킹단면의 원호길이는 팩킹박스 단면의 폭보다 더긴 약 0.015인치(0.381㎜)이다. 크라운 형은 이 링이 팩킹박스내에 쉽게 떨어질 수 있게 한다. 축방향 글랜드 하중이 가해지면 크라운 형상이 편평해지고 팩킹소재로 하여금 스템 및 팩킹박스의 벽에 대항하여 반경 방향의 밀봉력을 작용케 한다. 이 개선된 팩킹을 사용한 밸브는 1230psi(8481kpa)의 시험압력 25,000회의 작동, 그리고 5일간(시험에 소요된 일수는 7일)의 시험 데이타 일수 이상 실온에서 450℉(232℃)까지의 범위에서 4번의 열사이클을 거친다. 이 누설량 시험에서 시험데이터 일수 5일간은 5분의 관찰동안 누설유체의 방울이 전혀 관찰되지 않았다.

그다음 이 뱁브는 1100psi(7585kpa) 시험압력, 추가의 약 20,000회 작동, 그리고 4일간(시험에 소요된 기간은 7일)의 시험데이터 일수 이상 실온에서 600℉(316℃)의 온도범위에서 4번의 열사이클을 거쳤다. 이누설량 시험에서 시험데이타 일수 4일간 5분동안은 누설유체의 방울이 실세로 관찰되지 않았다.

동일한 적층링 디자인은 축 및 팩킹박스 내경과 끼워맞춤 상태를 조절함에 의해 크라운형으로 하지 않고 사용될 수 있다. 그러나 PTFE 소재를 바람직하게 돌출시키기 위한 동일한 반경방향의 힘을 얻기 위해 소요되는 축방향 하중은 더 커질 수 있다. 또한 적층링을 형성하지 않고 흑연판재 및 PTFE 판재로 형성된 개별적인 링들이 이용될 수도 있다. 그러나 조립편의상, 몇개의 매우 얇은 플렉시블 흑연 및 PTFE 판재로된 링을 축 및 팩킹박스 내에 교대로 층을 이루어 정확한 위치에 조립하기 보다는 일체구조의 적층링을 설치하는 것이 쉽기 때문에 적층링 구조가 바람직하다. 또한, 다이 성형 팩킹링은 웨이브 스프링형 일 수도 있다. 이것은 축방향 하중이 가해져 팩킹링이 펴질때 스템 및 팩킹박스의 벽에 대해 팩킹소재로 하여금 반경방향의 밀봉력을 적용 가능케 한다. 이렇게 하여 본 발명은 여러가지 환경 여건에 필요하게 되는 엄격한 유체누설 규정 및 방화규정을 만족시킬 수 있는 팩킹시스텀을 제공한다.

앞서 지적한 바와같이 본 발명의 원리는 왕복펌프축 유닛은 물론, 슬리이딩 스템 또는 회전축 밸브에 적용 가능한 것이다. 제1도 및 제2도는 본 발명을 이용한 슬라이딩 스템 밸브를 보여주며 제3도 및 제4도는 본 발명을 이용한 회전축 밸브를 보여준다.

도면에 밸브보닛(12)을 가진 밸브몸체를 갖춘 슬라이딩 스템 밸브의 유체밸브(10)가 도시되어 있으며 이 보닛을 통해 슬라이딩 스템(14)이라고 표시된 작동밸브 부재가 뻗어 있다. 팩킹넛트(16)는 팩킹스터드(18)에 나사결합되어 있어 보닛내에서 그리고 밸브 스템 둘레에서 팩킹에 가하지는 하중을 조정한다.

밸브보닛(12)내의 팩킹보어(20)로 형성된 팩킹박스내에 뒤에서 상세히 설명될 PTFE 디스크를 가진 개선된 흑연 팩킹이 구비되어 있다. 이 개선된 흑연 팩킹은 다이 성형된 리본 플렉시블 흑연으로 된 종래의 팩킹링인 한쌍의 플렉시블 흑연링(22)을 포함하고 있다. 플렉시블 흑연링(22)은 비교적 연한 소재이며, 그것의 각각은 밸브 스템을 밀봉시키기 위해 원활히 작용한다.

플렉시블 흑연링(22)의 각 맞은편 쪽에 흑연복합 팩킹 엔드링(24)이 주여져 있다. 도면에 도시한 바와같이 2개의 복합 엔드링(24)이 팩킹의 한쪽 끝 또는 상단에 위치하며 반면에 단하나의 복합엔드링(24)이 팩킹의 바닥 또는 다른쪽 끝에 위치해 있다. 각각의 흑연 복합 팩킹 엔드링(24)은 오크몬트(Oakmont), 펜실베니아(Pennsylvania)의 아르고(Argo) 팩킹사(社)의 제품을 사용할 수 있으며 앞서 언급한 유니온(Union), 카바이트(Carbide)사 특허 미국특허 NO. 4826181에 의거 제조되고 있다.

복합링(24)은 플렉시블 흑연링(22)보다 다소 더 단단하여 스템(14)위에서 다소 연한 플렉시블 흑연소재로의 전환을 방지하는데 도움을 주는 돌출방지 부재로서 작용한다. 복합링(24)이 플렉시블 흑연링(22)보다 약간 더 단단하기 때문에 링(24)이 작동중 슬라이딩 스템 밸브(14)를 닦아 버려 플렉시블 흑연 재료의 스템으로의 이동 방지에 도움을 준다.

종래의 탄소부싱(26)은 팩킹의 맞은편 양단에 위치한다. 탄소부싱(26)은 복합엔드링(24)보다 좀더 단단하기 때문에 돌출방지링으로서의 역활을 하며 복합링(24)과 플렉시블 흑연링(22)에 있어서의 연한 팩킹소재의 변형 및 파손을 방지하기 위하여 팩킹박스내의 중심에 밸브스템(14)이 오도록 도와주기도 한다.

좀 큰편인 탄소부싱 스페이서 링(28)이 팩킹박스 엔드링(29)에 인접하여 도시된 바닥 끝에 표시된 팩밍의 일단에 장착되어 있는 팩킹박스내의 나머지 공간을 차지하며 슬라이딩 스템(14)을 위한 지지대 역활을 한다.

각각의 두께가 약 0.015인치(0.381㎜)의 복수의 PTFE 디스크가 주어져 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 5개의 PTFE 디스크가 사용되고 있다. 설명한 바와같이 각각의 PTFE 디스크(30)는 각 팩킹링들(22) 사이와 그리고 흑연 복합 팩킹링(24)과 팩킹시스템 상부의 부싱(26) 사이에 삽입되어 있다. 이 PTFE 디스크들은 스텀(14)에 대하여 일부가 안쪽으로 돌출되어 있음으로서 팩킹을 통하는 스템의 슬라이딩을 윤활하게 한다. 그렇게 함으로서 PTFE 디스크는 그것들의 밀봉기능면에서 흑연 팩킹링을 돕는 밀봉부재로서 뿐만 아니라 팩킹시스템의 윤활제로서의 역활을 한다.

동하중 팩킹시스템은 팩킹부재와 PTFE 디스크가 쉽게 돌출하기에 충분히 높은 응력을 유지하도륵 하기위해 제공된다. 동하중 팩킹은 한쪽끝에 종동부 베이스(34), 그리고 다른쪽 끝에는 종동부 안내슬리브(36), 또한 그 사이에 종동부 플랜지(38)를 가지는 팩킹 종동부(32)를 포함한다.

종동부(32)는 탄소 혼입 PTFE 또는 전술한 것과 동일한 양수인에게 양도된 동시출원, S/N 07/594843에 개시된 바와같은 팩킹 종동부(종동부)의 내면에 결합가능한 그 밖의 적합한 소재로 형성된 라이나(liner)(40)를 포함하고 있다.

일련의 접시 디스크 스프링(42)은 디스크 스프링의 한쪽 끝이 플렌지(38)와 접촉하는 상태로 종동부 안내슬리브(36)에 슬라이딩 가능하게 장착되어 있다. 팩킹 플렌지(44)는 팩킹스터드가 통과될 수 있는 적당한 구멍을 갖추고 있고 밸브스템(14)이 통과하는 중앙부구멍(46)를 포함하고 있다. 접시 디스크 스프링(42)의 한쪽끝은 팩킹 플렌지(44)와 접촉하고 있다.

도면에서처럼 밸브 구성요소들을 조립한 후, 밸브스템(14)을 에워싼 스터드(18)의 팩킹넛트(16)는 조여짐으로씨 팩킹플랜지(44)는 팩킹스터드 및 닛트의 하중을 접시 디스크 스프링(42)으로 전달한다. 이 접시 스프링(42)의 제1도에서와 갈이 넛트(16)의 계속적인 조임에 의해 다시 압축되어 팩킹 종동부(32)를 통해 팩킹링(22, 24, 26, 28 및 30)위에 스프링 하중을 유지시킨다. 필요하다면 ○-링(도시안됨)을 종동부 안내슬리브(36)에 사용하여 조립에 앞서 접시 디스크 스프링을 축(14)상의 정확한 위치에 오게 할 수도 있다.

본 발명의 실시예가 도면에 나와 있으며 앞서 기술한 누설량 시험에 언급한 바와같이 유체누설을 상당히 감소시키고 있다. 본 발명의 원리에 따라, 도해된 밸브(10)의 개선된 팩킹시스템은 실제로 제로상태로까지 유체누설을 감소시킴으로서 본 발명의 밸브는 현재 시행중인 가장 엄격한 유체누설 규정을 만족시킬 수 있다.

PTFE 디스크(30)의 사용은 PTFE 소재의 밀봉 및 윤활의 수준을 상당히 향상시켰으며, 그러면서도 디스크는 전체 팩킹 볼륨에 비해볼 때 소량에 불과하므로 고온 화재조건하에서의 치명적인 고장은 피할 수 있다. 그러므로 본 발명은 고온상태에서 PTFE 소재의 보편적인 유해한 영향을 받음이 없이 개선된 팩킹에서의 PTFE 소재의 바람직한 사용을 제공한다. 표준밸브의 실제사용에 있어서는 스템의 부식을 최소화 하기위해 부식방지용 재료로서 아연디스크가 팩킹에 이용될 수 있는 것으로 알려져 있다.

제3도 및 제4도에는 제1도 및 제2도의 슬라이딩 스템 밸브에 대해 보여준 것들과 유사한 밸브 콤포넌트를 포함하는 회전축 밸브형의 유체 밸브(50)가 도시되어 있다. 특히 밸브 몸체는 밸브보닛(52)을 포함하고 있으며 이 보닛을 통해 회전축(54)으로 표시된 작동밸브 부재가 회전한다.

밸브보닛(52)내의 팩킹보어로 형성된 팩킹박스내에 적층링(56)을 포함하는 개선된 흑연 팩킹이 주어져 있다. 제4도에는 적층링(56)의 콤포넌트들이 PTFE 판재의 PTFE 링(60)으로 적층된 시트재의 플렉시블 흑연링(58)을 포함하는 것으로 보다 선명하게 도시되어 있다. 제4도의 분해도에서와 같이 6매의 플렉시블 흑연소재가 2개의 플렉시블 흑연링(58) 사이에 끼워진 각각의 PTFE 링(60)과 함께 5매의 PTFE 소재에 의해 적층되어 있다.

교대로 바뀌는 플렉시블 흑연판 및 PTFE 판이 크라운형상의 단면인 링(56)을 다이절단 위하여 다이성형되며 표준 적층작업에서 열 및 압력에 의해 적합하게 결합되는 다이성형 작업에서 적층링(56)이 미리 형성된다.

제4도에서 볼수 있는 바와같이, 최하위의 플렉시블 흑연링(58)이 단면 크라운반경(62)을 가진 상태로 형성된다. 크라운 반경은 링의 상층에서 감소되어 최상층은 대체로 편평하거나 최하층 링크라운 반경에 비해블 때 매우 약한 크라운 반경을 가진다. 팩킹의 축방향 하중으로 하여금 팩킹링을 펴게하여 팩킹박스 내경과 축(54)에 반경방향의 힘을 적용하게 하기 위해 크라운형 단면을 가진 링(56)을 형성하는 것이 바람직하다.

얇은 PTFE 디스크링(60)의 각각은 PTFE 판재의 두께가 0.005인치(0.127㎜)이다. 플렉시블 흑연링(58)은 플렉시블 흑연판재의 두께가 0.030인치(0.762㎜)이다. PTFE 디스크링은 축(54)과 맞서 안쪽으로 조정이 가능한 식으로 일부분이 돌출되게 함으로서 축이 팩킹을 통해 회껀할떼 이 축을 윤활하게 된다. 이렇게하여 PTFE 디스크링은 그것들의 밀봉기능에 있어서 플렉시블 흑연링을 돕기위한 밀봉제로서 뿐만아니라 팩킹시스템에 있어서의 윤활물로서의 역할을 한다. 적층링(56)의 양쪽에 탄소부싱(64)이 주어져 있으며, 이것은 돌출방지 링으로서의 역할을 하며 또한 로터리 축(54)을 팩킹박스의 중심에 유지시키기도 한다. 탄소링(64)은 전술한 바와 동일한 양수인에게 양도된 출원빈호- 07/596225에 언급된 바의 무틈새 돌출방지 형이다. 특히 탄소부싱(64)은 분할이 되며 회전축(54)의 직경보다 약간 작은 내경을 가지며 외경은 팩킹 내경보다 약간 작다. 부싱(64)은 분할이 되며 하나의 분할부(55)에 의해 부싱이 무틈새 또는 빡빡한 끼움 상태로 작동부재에 삽입가능하게 하면서도 작동부재의 축방향 운동을 가능케 하며 그것에 의해 글랜드 하중을 팩킹으로 전달한다.

슬라이딩 스템 밸브 실시예에 있어서처럼, 회전축 밸브(50)에 있어서도 동하중 팩킹 시스템이 제공되어 팩킹부재가 PTFE 디스크링으로 하여금 제어가능한 식으로 돌출할 수 있도록 하기에 충분한 크기의 응력수준으로 유지시킨다.

동하중 팩킹은 탄소가 혼입된 PTFE로 만들어진 라이나를 포함하는 팩킹 종동부(68)를 포함하는데 이 라이나는 팩킹 종동부의 내면에 결합가능케 되어 있다. 일련의 접시 디스크 스프링(70)이 제3도에서와 같이 디스크 스프링의 한쪽끝이 팩킹 종동부 플랜지와 접촉하는 상태로 종동부 안내 슬리브에 슬라이딩 가능하게 장착되어 있다. 팩킹플린지(72)는 팩킹 스터드(74)와 같은 스터드가 통과할 수 있는 적당한 구멍을 가지고있다. 팩킹플랜지(72) 또한 중앙부 구멍을 가지고 있어 회전축(54)이 통과할 수 있다. 접시 디스크 스프링의 한쪽끝은 팩킹 플랜지(72)와 접촉하고 있다.

제3도 및 제4도에서와 같이 밸브 구성요소를 조합한 후에, 팩킹플랜지(72)가 팩킹스터드 및 넛트 하중을 접시 디스크 스프링(70)으로 전달하도록 팩킹넛트(76)가 스터드(74)상에서 조여진다. 팩킹 종동부(68)을 통해서, 팩킹링(56) 및 (64)에 스프링 하중을 유지시키기 위해 넛트를 계속조임에 따라 접시 스프링은 다시 압축된다.

○-링(78)이 종동부 안내 슬리브에 주어져 조립에 앞서 접시 디스크 스프링을 축(54)상의 정확한 위치에 유지시킨다. 종래의 금속 팩킹박스 링(80)은 팩킹내경 내에 장착되어 팩킹박스의 바닥을 형성한다.

실시예의 대안으로서 PEEK 링이 탄소링(64) 대신에 사용될 수 있다. 또한 전술한 링(24)과 같은 흑연복합 엔드링이 적층링(56)과 상부 및 하부링(64) 사이에 사용될 수 있다. 동일한 적층링(56) 구조가 축(54) 및 팩킹박스내경과 링(56)의 끼워맞춤을 조절함에 의해, 크라운 형상의 단면이 아닌 상태로 사용될 수도 있다. 그러나, 축에 맞서 안쪽으로, 그리고 팩킹 내경에 맞서 바깥쪽으로 PTFE 소재의 일부 방향의 힘을 성취하기 위하여, 팩킹 종동부로 부터 요구되는 축방향 하중은 링(56)의 크라운 형상 단면 구조에 의해 요구되는 것보다 더 커야한다. 또한 제1도의 부싱(26)은 폴리 에테르 케톤(PEEK)와 같은 고압축강도 라이나 방향족 중합체로 만들어 질수도 있다.

전술한 상세한 설명은 이해를 돕기 위해 주어진 것이며, 불필요한 제한이 아니다. 그리고 당분야에 숙련된 기술자에 의해 수정이 가능하다.

Claims (20)

1. 팩킹시스템을 통하여 이동하는 슬라이딩 스템(14)을 신뢰성 있게 밀봉하기 위한 팩킹시스템을 갖춘 유체밸브(10)에 있어서, 패킹시스템은 상기의 밸브내에 있는 팩킹박스(20); 상기의 팩킹박스내의 슬라이딩 스템을 슬라이딩 가능하게 지지하기 위한 팩킹 종동부 장착수단(28); 상기의 팩킹박스로부터 유체누설을 제한하도록 슬라이딩 스템 둘레에 유체밀봉을 제공하기 위하여 팩킹박스내의 상기의 슬라이딩 스템 둘레에 장착되는 복수의 팩킹링을 포함하는 팩킹조립체; 그리고 상기의 유체밀봉을 유지하도록 팩킹조립체에 스프링 하중을 적용하기 위한 동하중 수단(42); 을 포함하며, 상기 복수의 팩킹링은 적어도 하나의 플렉시블 흑연링(22)(a)과, 상기의 팩킹조립체의 각각의 반대쪽 단부 및 상기의 슬라이딩 스템을 따라서 플렉시블 흑연링에 인접한 적어도 하나의 흑연 복합엔드링(24)(b)과, 상기 팩킹조립체의 각각의 반대쪽 단부 및 상기 슬라이딩 스템을 따라서 상기 흑연 복합엔드링에 인접한 적어도 하나의 흑연부싱링(26)(c)과, PTFE 팩킹소재로 형성되며, 상기의 팩킹조립체에 있어서 적어도 각각의 인접한 (a)와 (b) 사이에 장착되는 각각의 PTFE 디스크링(30)(d)을 포함하며; 그리고 상기 동하중 수단은, 상기의 슬라이딩 스템상에 PTFE 팩킹소재를 부분적으로 밀어낼 수 있게 하고 슬라이딩 스템을 슬라이딩 스템 팩킹조립체를 통해 슬라이딩 가능한 상태로 윤활하기 위해서 상기의 팩킹조립체에 충분한 스프링하중을 유지시키는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기의 팩킹조립체는 사이에 PTFE 디스크링(30)을 가진 한쌍의 플렉시블 흑연링(22)과, 사이에 PTFE 디스크링을 가진 플렉시블 흑연링의 한끝에 한쌍의 흑연복합팩킹 엔드링(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 팩킹조립체는 상기 흑연 복합 팩킹 엔드링(24)과 상기 팩킹조립체의 한쪽끝에 인접한 탄소부싱 링(26) 사이에 PTFE 디스크링(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기의 팩킹조립체는 팩킹조립체 한쪽끝 및 상기의 인접한 단소부싱링중의 하나에 탄소부싱스페이서(28)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기의 동하중수단에는 접시 디스크 스프링(42)이 구비된 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
6. 유체를 담고 있는 하우징 내의 작동부재를 신뢰성있게 밀봉하기 위한 팩킹시스템에 있어서, 이 팩킹시스템은, 상기의 작동부재 둘레의 하우징으로부터 유체가 누설되는 것을 방지하기 위하여 작동부재 주위의 유체밀봉을 제공하는 복수의 팩킹링을 포함하는 팩킹조립체; 상기의 유체밀봉을 유지하기 위하여 팩킹조립체에 스프링 동하중을 적용하기 위한 스프링수단(42, 70); 를 포함하고 상기의 복수의 팩킹링은, 상기의 팩킹조립체의 내부부분으로부터 상기의 작동부재를 따라서 팩킹조립체의 각 반대편 끝으로 향하여 바깥쪽으로, a. 적어도 하나의 플렉시블 흑연링(22, 58); b. 상기의 플렉시블 흑연링에 인접한 적어도 하나의 흑연복합 팩킹 엔드링(24), c. 상기의 흑연 복합 팩킹 엔드링에 인접한 적어도 하나의 탄소 부싱링(26, 64) 및, d. 상기의 팩킹조립체에 있어서, PTFE 팩킹소재로 형성되며, 상기 인접 링들인 a와 b 사이에 장착되는 PTFE 디스크링(30, 60); 을 포함하며, 그리고 상기 스프링 수단은, 상기의 PTFE 디스크로 하여금 상기의 작동부재상에 PTFE 팩킹 소재를 부분적으로 밀어낼 수 있도록 하고 또한 상기의 팩킹조립체를 통해 동작하는 작동부재를 윤활하기 위하여 상기의 팩킹조립체에 충분한 스프팅 하중을 유지하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기의 스프링 수단은 수단은 접시 스프링(42, 70)을 구비한 것을 특징으로 하는 팩킹 시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기의 복수의 팩킹링들은 사이에 PTFE 디스크링(30)을 가진 한쌍의 플렉시볼 흑연링(22)과, 사이에 PTFE 디스크링(30)을 가진 한쌍의 흑연복합팩킹 엔드링(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기의 복수의 팩킹링들은 상기 팩킹조립체의 일단에서 흑연 복합 팩킹 엔드링(24)과 상기의 인접한 탄소 부싱링(26) 사이에 PTFE 디스크링(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
10. 제9항에 있어서, 상기의 팩킹조립체는 팩킹조립체의 한쪽끝 및 상기의 탄소부싱링중의 하나의 근방에 탄소부싱 스페이서(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
11. 유체를 담고 있는 하우징 내의 작동부재를 신뢰성 있게 밀봉하기 위한 팩킹시스템에 있어서, 이 팩킹시스템은, 상기의 작동부재 둘레의 하우징으로부터 유체가 누설하는 것을 방지하기 위하여 작동부재 주위의 유체밀봉을 제공하는 복수의 팩킹링을 포함하는 팩킹조립체; 그리고 상기의 유체밀봉을 유지하기 위하여 팩킹조립체에 스프링 동하중을 적용하기 위한 스프링수단(42, 70); 을 포함하고, 상기 복수의 팩킹링은 상기의 팩킹조립체의 내부로부터 팩킹조립체의 작동부재를 따라서 팩킹조립체의 각 반대편 끝으로 향하여 바깥쪽으로, a. 적어도 하나의 플렉시블 흑연링(58); b. 상기의 플렉시블 흑연링에 인접한 적어도 하나의 빠져나옴 방지 부싱링(64); c. 상기의 팩킹조립체에 있어서 PTFE 팩킹소재로 형성되며 각 플렉시블 흑연링들 사이에 장착되는 PTFE 디스크링(60); 을 포함하며, 그리고 상기 스프링 수단은, 상기의 PTFE 디스크로 하여금 상기의 작동부재위에 PTFE 팩킹 소재를 부분적으로 밀어낼 수 있도록 하고 또한 상기의 팩킹조립체를 통해 동작하는 작동부재를 윤활하기 위해 상기의 팩킹조립제에 충분한 스프링 하중을 유지하는 스프링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
12. 제11항에 있어서, 상기의 빠져나옴 방지 부싱링(64)은 탄소로 형성하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기의 플렉시블 흑연링(58) 및 상기의 PTFF 디스크링(60)은 적층링(56)을 제공하기 위하여 PTFE 판재로 적층되는 플렉시블 흑연판재로 형성되는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
14. 제13항에 있어서, 상기의 적층링(56)은 크라운형 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
15. 유체밸브내의 팩킹시스템을 통해 동작하는 회전축(54)을 신뢰성 있게 밀봉하기 위한 팩킹시스템을 갖춘 유체밸브(50)에 있어서, 상기 팩킹시스템은, 상기 밸브내에 있는 팩킹박스; 상기 팩킹박스내의 회전축을 회전가능하게 지지하기 위한 팩킹 종동부재(68) 부착수단; 상기 팩킹박스로부터의 유체누설을 제한하도록 회전축 둘레에 유체밀봉을 제공하기 위하여 팩킹박스 내의 회전축 둘레에 장착되는 복수의 팩킹링을 포함하는 팩킹조립체; 상기의 유체밀봉을 유지하도록 팩킹조립체에 스프링 하중을 적용하기 위한 동하중수단(70); 을 포함하고, 상기 복수의 팩킹링은 상기의 회전축을 따라 놓여진 적어도 두개의 플렉시블 흑연링(58)과, 상기 팩킹조립체의 각 반대쪽 단부상에 그리고 회전축을 따라 상기 플렉시블 흑연링에 인접하여 설치된 적어도 하나의 빠져나옴 방지링(64)과, 그리고 상기 팩킹조립체에 있어서 PTFE 소재로 이루어지고, 상기 각 플렉시블 흑연링들 사이에 장착되는 각 PTFE 디스크링(60)과를 포함하며; 그리고 상기 동하중 수단은, 상기 PTFE 디스크로 하여금 상기의 회전축 상에 PTFE 팩킹 소재를 부분적으로 밀어낼 수 있도록 하고 또한 상기의 회전축 팩킹조립체를 통해 회전 동작하는 회전축을 윤활하기 위해 상기 팩킹조립체상에 충분한 스프링 하중을 유지하는 동하중 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
16. 제15항에 있어서, 상기의 빠져나옴방지 부싱링(64)이 탄소로 형성되는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
17. 제15항에 있어서, 상기의 플렉시블 흑연링(58) 및 상기의 PTFE 디스크링(60)이 적층링(56)을 제공하기 위해 PTFE 판재에 의해 적층된 플랙시블 흑연판재로 형성되는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
18. 상기의 제17항에 있어서, 적층링(56)이 크라운형 단면(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팩킹시스템.
19. 작동부재(54) 둘레의 유체를 밀봉하고, 동 작동부재가 팩킹링을 관통해 작동하는 동안 동 작동부재를 윤활하기 위한 팩킹링에 있어서, 이 팩킹링은, 적층링을 형성하는, 플렉시블 흑연판재와 PRFE 판재로 된 복수의 쌓여진 적층판재를 포함하고, 그리고 상기 각 적층판재가 플렉시블 흑연판재(58)와, PTFE 판재(60)와, 그리고 상기 플렉시블 흑연판재 PTFE 판재와를 하나의 적층판재로 접착하기 위한 수단과를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 팩킹링.
20. 제19항에 있어서, 상기 복수의 쌓여진 적층판재는 크라운형상의 단면(62)을 갖는 것을 특징으로 하는 팩킹링.