WO2014003461A1 - 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치 - Google Patents

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plug
contact
cage
fluid
pressure reducing
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PCT/KR2013/005712
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김영범
권갑주
손기철
김진홍
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에쓰디디(주)
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    • F16K3/30—Details

Definitions

  • the present invention relates to a valve device having a multi-stage sealing structure, and more particularly, when the plug is lowered and the valve is closed, the high pressure fluid is sealed in multiple stages on the "gap" of the plug and the cage adapter to prevent leakage of the fluid.
  • the present invention relates to a valve device having a multi-stage sealing structure that can effectively block and prevent the expensive cage from being damaged by non-contacting the plug and the cage.
  • valve is used in the piping or process control system for closing the flow of the fluid or control the flow rate.
  • the leakage to the rear of the valve is strictly restricted depending on the usage requirements when the valve is kept closed.
  • the sealing surface of the plug and seat of the valve must be sealed with an appropriate sealing force, and the sealing surface must not be damaged for the life of the valve.
  • leakage can be reduced to less than 1/8 if the gap is cut in half through appropriate techniques such as lapping or sealing. This is related to the seat leakage of the valve and the valve stem load and the amount of leakage is near zero near the yield point of the seat material.
  • Table 1 Leakage Class Seat leakage Class I The level of agreement between the user and the provider Class II 0.5% of valve rated capacity Class III 0.1% of valve rated capacity Class IV 0.01% of valve rated capacity Class V 5 ⁇ 10 -12 m3 / s level Class VI Defined by valve size
  • valves used in high temperature and high pressure conditions such as power plants can easily leak even when the valve is closed due to the high pressure difference between the upstream and downstream sides of the valve. .
  • the conventional valve is not easy to apply a class IV or higher standard because the "face” and “face” contact between the seat and the plug, and also provides a pressing force to the plug by a handle, an electric motor or an air actuator mounted on the valve There is a problem in that energy consumption is large and the sheet is broken.
  • a conventional valve (US Pat. No. 5,236,014, US Pat. No. 6,851,658, Korean Patent No. 10-1131122) is a structure in which a seamless annular C-ring is mounted on the plug outer peripheral surface. Therefore, after the groove is formed on the outer peripheral surface of the plug and the C-ring is installed, a fixing member such as a cap or a cap must be installed on the plug to fix the C-ring.
  • the fixing member is fixed to the plug by forming a thread or by using a bolt, and in some cases, the plug and the fixing member must be fused together by welding to prevent loosening of the fixing member by fluid-induced vibration. do. Therefore, since the plug has a complicated structure according to the installation of the C-ring, the manufacturing cost is more expensive, and the frequency of failure is increased due to an increase in component parts.
  • the plug has a structure in which a metal piston ring is mounted on the outer circumferential surface.
  • the piston ring is in contact with the inner circumferential surface of the cage due to the valve opening and closing operation, causing damage to the inner circumferential surface of the cage. There is a problem.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the first object of the present invention is to seal a high-pressure fluid in multiple stages on the "gap" of the plug and cage adapter when the plug is lowered and the valve is closed.
  • the present invention provides a valve device having a multi-stage sealing structure that effectively blocks leakage of fluid and prevents expensive cages from being damaged by non-contact between the plug and the cage.
  • the second object of the present invention is that if the plug is lowered, the third seal is in contact with the contact surface of the plug to expand and seal by the pressure of the fluid, and if the plug is raised, the third seal is attached to the non-contact surface of the plug. It is to provide a valve device having a multi-stage sealing structure to minimize the contact between the third sealing and the plug in a non-contact sealing structure to extend the life of the plug.
  • the third object of the present invention is that the third pressure-reducing portion and the cage of the plug are non-contacted with each other to prevent expensive cages from being damaged, while the third pressure-reducing portion is configured to be sealed by "linear" contact with the sheet. It is to provide a valve device having a sealing structure.
  • a fourth object of the present invention is to provide a valve device having a multi-stage sealing structure that can block leakage of a fluid by arranging a backup ring at a seal and a rear end.
  • the present invention relates to a valve device having a multi-stage sealing structure, for which the body having a bonnet is coupled to the top and inlet and outlet in both directions And a plug for controlling the flow rate of the fluid between the inlet and the outlet, a cage disposed outside the plug to reduce the fluid flowing through the inlet, and a cage adapter coupled to the cage to guide the plug. And a stem configured to elevate the plug so that the plug can control the flow rate of the fluid, the lower surface is in close contact with the body, the upper surface is in close contact with the cage, and the inner side is in close contact with the lower end of the plug.
  • the valve device consisting of a seat blocking the flow
  • the cage adapter includes a first pressure reducing portion close to the upper peripheral surface of the cage and the circumferential surface of the plug on the lower inner circumferential surface, and the plug has a second pressure reducing portion close to the cage adapter on the upper circumferential surface and the cage on the lower circumferential surface thereof.
  • a third pressure reducing unit adjacent to each other wherein the first pressure reducing unit and the second pressure reducing unit are provided with sealing members contacting the outer circumferential surface of the plug and the outer circumferential surface of the cage adapter, respectively, to form a multi-stage sealing structure without leakage of fluid.
  • the cage is characterized in that the expensive cage can be prevented from being damaged in contact with each other.
  • the second pressure reducing portion has a single first groove portion for accommodating the sealing member or a first groove portion and a second groove portion disposed up and down with a predetermined interval.
  • the sealing member of the second pressure reducing portion is preferably composed of a first seal in contact with the cage adapter and a backup ring in close contact with the inner circumferential surface of the first seal.
  • the sealing member of the second pressure reducing portion is composed of a first seal and a second seal laminated with each other, and a backup ring in close contact with the inner circumferential surface of the first and second seals.
  • the first pressure reducing portion further includes a receiving groove for receiving the sealing member in the direction of the inner peripheral surface in close contact with the cage, wherein the sealing member of the first damping portion is expanded by the pressure of the fluid
  • the lower portion is composed of a third sealing part opening so as to maximize the sealing effect.
  • the third sealing is configured to be in contact with the outer peripheral surface of the plug when the plug is raised, and to contact the plug and the outer peripheral surface when the plug is lowered to minimize the frictional force with the plug It is preferable.
  • the plug has a close contact surface in contact with the third seal on the upper outer peripheral surface, and a secret contact surface having a smaller diameter than the close contact surface is formed on the lower outer peripheral surface.
  • the sheet in the first invention, includes an inclined seating portion in contact with the lower end of the third pressure-reducing portion on the inner surface, the seating portion is delivered with a local pressing force to maximize the sealing effect of the increase in frictional force It is preferable to be configured to be in a "linear" contact with the seal surface formed on the bottom of the third pressure-reduced portion so as to.
  • the first and second seals each form a fitting protrusion protruding into the inner circumferential surface
  • the backup ring is coupled by inserting the respective fitting protrusions into the outer circumferential surface. It is preferable to have a depression.
  • a tenth invention is that in the fourth invention, the first and second seals respectively form a step on the inner circumferential surface, and the backup ring has a fitting protrusion inserted between the steps on the outer circumferential surface. desirable.
  • the eleventh aspect of the present invention provides a labyrinth seal groove in which the second pressure reducing portion is provided with a lower portion of the first groove portion or a non-contact pressure reducing pressure between the first groove portion and the second groove portion. It is desirable to be.
  • the valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention, when the plug is lowered and the valve is closed, the high-pressure fluid on the "gap" of the plug and the cage adapter is first and second sealing, and the third sealing. Through the sealing in multiple stages there is an effect that can effectively block the leakage of the fluid.
  • the third seal when the plug is lowered, the third seal is in contact with the contact surface of the plug to expand and seal by the pressure of the fluid, and when the plug is raised, the third seal is non-contactly sealed to the non-contact surface of the plug. Minimizing the contact between the sealing and the plug has the effect of extending the life of the plug.
  • the third pressure-reducing portion and the cage of the plug are not in contact with each other to prevent expensive cages from being damaged, the third pressure-reducing portion is “linear” contact with the seat to maximize the bilbong effect with a small force, thereby improving energy efficiency.
  • the third pressure-reducing portion is “linear” contact with the seat to maximize the bilbong effect with a small force, thereby improving energy efficiency.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the plug extracted in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view illustrating a closed state of a plug according to a coupling relationship between a cage, a cage adapter, and a seat and a plug extracted from FIG. 1;
  • FIG. 4 is an enlarged view showing an opened state of a plug according to a coupling relationship between a cage, a cage adapter, and a seat and a plug extracted from FIG.
  • FIG. 5 is an embodiment showing a sealing member on the first groove portion extracted in FIG.
  • valve device 6 is an operation of the valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention
  • FIG. 7 to 10 are a perspective view and a cross-sectional view showing a sealing member according to another embodiment of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a second pressure reducing unit according to another embodiment.
  • valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention will be described in detail.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration of a valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the plug extracted in Figure 1
  • Figure 3 is a cage, cage adapter, seat and plug extracted in Figure 1 4
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating a closed state of a plug according to a coupling relationship therebetween
  • FIG. 4 is an enlarged view illustrating an opened state of a plug according to a coupling relationship between a cage, a cage adapter, and a seat
  • a plug extracted in FIG. 3 is an exemplary view showing a sealing member on a first groove portion extracted in FIG. 3.
  • the present invention effectively blocks the leakage of fluid by sealing the high-pressure fluid in multiple stages on the "gap" of the plug and cage adapter when the plug is lowered and the valve is closed
  • the present invention also relates to a valve apparatus 700 having a multi-stage sealing structure that can prevent the plug and the cage from being in contact with each other to prevent expensive cages from being damaged.
  • the valve device is largely composed of four parts, which is a body 500, a plug 200, a cage 300, and a cage adapter 100. It is composed of
  • the body 500 is a structure having a bonnet (600) is coupled to the upper portion, the inlet 510 and the outlet 520 in both directions.
  • the plug 200 functions to control the flow rate of the fluid between the inlet 510 and the outlet 520.
  • the cage 300 is disposed outside the plug 200 to depressurize the fluid flowing through the inlet 510, and the cage 200 is coupled to the cage 300 to guide the plug 200.
  • Adapter 100 is disposed outside the plug 200 to depressurize the fluid flowing through the inlet 510, and the cage 200 is coupled to the cage 300 to guide the plug 200.
  • the stem 610 is configured to be elevated in the bonnet 600 to elevate the plug 200 so that the plug 200 can adjust the flow amount of the fluid.
  • the seat 400 has a lower surface in close contact with the body 500, an upper surface in close contact with the cage 300, and an inner surface in close contact with the bottom of the plug 200 to block the flow of fluid.
  • valve device 700 having a multi-stage sealing structure according to the present invention includes the components of the valve device described above.
  • the cage adapter 100 is a structure having a first pressure-reducing unit 110 in close proximity to the upper surface of the cage 300 and the circumferential surface of the plug 200 on the lower inner peripheral surface.
  • the first pressure reducing part 110 further includes a receiving groove portion 111 having a “ ⁇ ” shape for receiving the sealing member in the direction of the inner circumferential surface in close contact with the cage 300, and the sealing member is provided in the receiving groove portion 111. It is an intervening structure.
  • the sealing member is composed of a third sealing 112 having a lower portion partially opened to maximize the sealing effect by expanding by the pressure of the fluid flowing in, and the third sealing 112 is in the form of a seamless illusion. It consists of the C-ring having.
  • the third sealing 112 is in contact with the plug 200 when the plug 200 is raised, and when the plug 200 is lowered, the third sealing 112 is in contact with the plug 200 to minimize friction with the plug 200. It is configured to be.
  • the plug 200 has a close contact surface 201 is formed on the upper outer peripheral surface in contact with the third sealing 112, the lower outer peripheral surface of the non-contact surface 202 having a smaller diameter than the close contact surface (201) ) Is formed.
  • This structure allows the third sealing 112 to be in non-contact with the hermetic attachment surface 202 of the plug 200 when the plug 200 is raised, and the plug 200 is lowered to be in contact with the seat 400 immediately before contacting the seat 400. Only in the section until the third seal 112 is in contact with the contact surface of the plug 200. This is because the life of the plug 200 can be extended by minimizing the contact between the third sealing 112 and the plug 200 while having a sealing effect through the third sealing 112 expanding by the pressure of the fluid. .
  • the plug 200 has a structure having a second pressure reducing portion 210 close to the cage adapter 100 on the upper circumferential surface and a third pressure reducing portion 220 close to the cage 300 on the lower circumferential surface. to be.
  • the second pressure reducing unit 210 is closer to the cage adapter 100 at a higher position than the first pressure reducing unit 110 to reduce the pressure of the fluid, and the outer peripheral surface of the cage adapter 100 through the sealing member It is configured to be in contact with the seal.
  • the second pressure reducing unit 210 may be composed of a single first groove 211 or the first groove 211 and the second groove 212 according to the pressure of the fluid or the size of the valve device, the other For example, forming a third groove (not shown) would fall within the scope of the present invention.
  • the sealing member inserted into the first groove 211 of the second decompression unit 210 is configured by combining the sealing and the backup ring 240 in contact with the first cage adapter 100.
  • the seal is divided into a first seal 230a and a second seal 230b which are laminated to each other, and a backup ring which is in close contact with the inner circumferential surfaces of the stacked first seal 230a and the second seal 230b. It consists of 240.
  • the first seal 230a and the second seal 230b are made of a metal material, and in general, the seam U is configured in consideration of the elongation of the metal expanded by the high temperature. At this time, the shape of the seam may be configured in a staircase form as shown in Fig. 5 (a) or a diagonal shape as shown in Fig. 5 (b).
  • the joints U of the first seal 230a, the second seal 230b, and the backup ring 240 should be spaced apart from each other by 120 °.
  • the fluid flowing into the “gap G” between the cage adapter 100 and the plug by the differential pressure acting on the inlet 510 and the outlet 520 of the body 500 is first sealed 230a. Even though it is introduced through the joint (U) of the structure, the backup ring 240 is prevented from flowing into the inside of the first groove 211 to prevent the fluid from flowing through the second sealing (230b) to be.
  • the fluid leaks by the first sealing 230a and the second sealing 230b and the backup ring 240 inserted into the first groove 211. Provide a structure to prevent this.
  • the third sealing 112 first seals the fluid, Secondly, the first decompression unit 110 decompresses the fluid, and the second decompression unit 210 decompresses the fluid, and the backup ring 240 combined with the first and second seals 230a and 230b in the fourth direction. It is provided with a multi-stage sealing structure that can seal the fluid by the original to block the leakage of the fluid.
  • the third pressure reducing unit 220 of the plug 200 is to close the cage 300 to reduce the pressure of the fluid, the third pressure reducing unit 220 and the cage 300 of the plug 200 While preventing the expensive cage 300 from being damaged by non-contact with each other, the third pressure-reducing unit 220 is configured to be sealed by "linear" contact with the seat 400.
  • the seat 400 includes an oblique seating portion 410 in contact with the lower end of the third pressure-reducing portion 220 on the inner surface, the seating portion 410 is increased by receiving a local pressing force
  • the third pressure-reducing part 220 is configured to be in a "linear" contact with the sealing surface 221 of the oblique line formed on the bottom.
  • This structure is to maximize the sealing effect by transmitting a local strong pressing force to the line contact portion (P) with a small force.
  • the plug 200 has a structure in which a plurality of pressure balance holes 250 are formed in order to reduce the fluid pressure on the inlet. This structure is intended to achieve a sealing effect by lowering the pressure of the inlet 510 through the pressure of the outlet 520.
  • valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention will be briefly described.
  • valve device 6 is an operation of the valve device having a multi-stage sealing structure according to the present invention.
  • the third pressure reducing part 220 of the plug 200 has an oblique seal surface 221 formed at a bottom thereof with a seating part 410 of the seat 400. Line contact.
  • the fluid on the inlet 510 side flows into the lower portion of the “gap G” between the plug 200 and the cage 300, and at this time, the pressure of the fluid by the third pressure reducing part 220 of the plug 200 is reduced. This reduced and reduced fluid is sealed at the line contact portion P which is in line contact between the seal surface 221 and the seating portion 410.
  • the force f1 is generated in a direction orthogonal to the oblique line so that the force F is increased vertically, so that the line contact portion P of the seal surface 221 and the seating portion 410 is in close contact.
  • This reinforcement makes it possible to more reliably seal.
  • the third seal 112 of the cage adapter 100 first seals the fluid, and the second pressure reducing unit 110 of the cage adapter 100 decompresses the fluid in the second order, and the third plug 112 of the plug 200
  • the second decompression unit 210 depressurizes the fluid, and by the first and second seals 230a and 230b coupled to the first groove 211 of the second decompression unit 210 in a fourth order, and by the backup ring 240.
  • the secondary seal may include the entire circumference of the bottom surface of the first seal 230a, the second seal 230b, and the backup ring 240 even though the high pressure fluid is introduced through the joint U of the first seal 230a. Since the fluid pressure applied to the surface and the pressure of the fluid applied to the inner circumferential surface of the backup ring 240 become very large, the joint U and the first seal 230a and the second seal of the backup ring 240 ( No leakage of fluid through seam U of 230b)
  • FIG. 7 to 10 are a perspective view and a cross-sectional view showing a sealing member according to another embodiment of FIG.
  • the sealing member inserted into the first groove 211 of the second pressure reducing unit 210 may be a single first sealing 230a and a backup ring 240 contacting the first cage adapter 100. It can be configured in combination.
  • the joints U of the first sealing 230a and the backup ring 240 are installed at 180 ° intervals.
  • This structure allows the high pressure fluid to flow into the seam U of the first seal 230a and the seam U of the backup ring 240, even though the entire bottom surface of the first seal 230a and the backup ring 240 is formed. Since the pressure applied in the circumferential direction and the pressure applied to the inner circumferential surface of the backup ring 240 are very large, through the joint U of the backup ring 240 and the joint U of the first sealing 230a. No leakage of fluid
  • the second decompression unit 210 forms the first groove 211 and the second groove 212 according to the pressure of the fluid or the size of the valve device, and the first groove 211.
  • the second groove 212 may be installed in combination with the first sealing 230a, the second sealing 230b and the backup ring 240, respectively.
  • first seal (230a) and the second seal (230b) each form a fitting protrusion 232 protruding to the inner circumferential surface
  • the backup ring 240 is the outer circumferential surface
  • Each of the fitting protrusions 232 may be inserted to have a depression 241 coupled thereto.
  • This structure is easy to assemble since the first seal 230a, the second seal 230b and the backup ring 240 are coupled to each other, and also the first and second seals 230a and 230b and the backup ring 240 It is possible to provide a structure capable of further increasing the contact of to further increase the sealing effect.
  • the first sealing 230a and the second sealing 230b respectively form a step 231 on the inner circumferential surface
  • the backup ring 240 has the step 231 on the outer circumferential surface. It can be configured to have a fitting protrusion 242 inserted between. This structure is also easy to assemble and can further increase the sealing effect according to the increase of the contact area.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a second pressure reducing unit according to another embodiment.
  • the second pressure reducing unit 210 may apply a fluid pressure to a lower portion of the first groove 211 or between the first groove 211 and the second groove 212.
  • the labyrinth seal groove 213 capable of reducing the pressure in a non-contact manner is further formed.
  • the labyrinth seal groove 213 has a structure that can suppress the leakage of the fluid by a pressure drop gradually through a plurality of seal grooves (213) when the fluid flows along the seal gap (gap) through pressure loss Can more reliably block leakage.

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Abstract

본 발명은 바디와, 플러그와, 케이지 및 케이지아답터로 구성된 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 관한 것으로, 플러그가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그와 케이지아답터의 "갭" 상에서 고압력의 유체를 다단으로 밀봉하여 유체의 누설을 효과적으로 차단하고, 또한 플러그와 케이지를 상호 비접촉시켜 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다.

Description

다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치
본 발명은 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플러그가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그와 케이지아답터의 "갭" 상에서 고압력의 유체를 다단으로 밀봉하여 유체의 누설을 효과적으로 차단하고, 또한 플러그와 케이지를 상호 비접촉시켜 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 구조의 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로 밸브는 유체의 유동을 폐쇄하거나 유량을 제어하기 위한 배관 또는 공정제어 시스템 등에서 사용하게 된다.
밸브 중에는 사용 요건에 따라 밸브가 닫힘 상태를 유지할 때 밸브 후단으로의 누설이 엄격하게 제한되기도 한다. 이를 위해서는 밸브의 플러그와 시트의 밀봉면이 적절한 밀봉력(Seating Force)으로 밀봉되어야 하고, 밀봉면은 밸브 수명 기간 동안 손상되지 않아야 한다.
또한 플러그와 시트에 틈새가 존재할 때 래핑이나 밀봉력 조절 등의 적절한 기법을 통해 틈새를 절반으로 줄이게 되면 누설량은 1/8 이하로 줄어드는 것으로 알려져 있다. 이는 밸브의 시트 누설과 밸브 스템 부하와 관련이 있으며 누설량은 시트 재질의 항복점 근처에서 거의 0에 가까워진다.
따라서 밸브 시트 밀봉면의 누설을 제어하기 위해서는 적절한 밀봉력이 필요하다. 밸브의 누설 등급(Leakage Class)에 관한 기술기준은ANSI/FCI 70-2(Contol Valve Seat Leakage)에 제시되어 있으며, 시험 압력에서 누설되는 정도에 따라 모두 6등급으로 나누어지며 표 1과 같다.
표 1
누설등급(Leakage Class) 최대 시트 누설량
Class Ⅰ 사용자와 공급자가 서로 동의한 수준
Class Ⅱ 밸브 정격 용량의 0.5%
Class Ⅲ 밸브 정격 용량의 0.1%
Class Ⅳ 밸브 정격 용량의 0.01%
Class Ⅴ 5×10-12㎥/s 수준
Class Ⅵ 밸브 크기별로 규정되어 있음
밸브 시트의 밀봉력 저하 및 손상 등으로 내부 누설이 자주 일어나는 밸브는 높은 누설 등급을 적용하는 것이 일반적인 관례이다.
또한 발전소와 같이 고온고압 조건에서 사용하는 밸브는 밸브의 상류 측과 하류 측과의 높은 압력 차이로 인해 밸브가 닫힌 상태에서도 누설이 일어나는 쉬우므로 누설 등급은 최소한 누설등급 Class Ⅳ 이상의 기준을 적용하고 있다.
이러한 누설 등급 기준을 적용하여 누설 시험을 만족하였다 하여도 밀봉면의 미세한 틈새(gap)의 영향을 최소화하기 위해서는 적절한 밀봉력을 주어야 한다.
하지만 종래의 밸브는 시트와 플러그 간에 "면"과, "면"이 접촉되므로 Class Ⅳ 이상의 기준을 적용하기가 쉽지 않으며, 또한 밸브에 장착된 핸들, 전동기 또는 공기 구동기 등에 의해 플러그에 가압력을 제공하므로, 에너지 소모가 크고 시트의 파손이 우려되는 문제점이 있었다.
또한 종래의 밸브(미국특허 US 5,236,014, 미국특허 US 6,851,658, 대한민국 특허 제10-1131122호)는 통상 이음매가 없는 환형 구조의 C-링을 플러그 외주면에 장착하는 구조이다. 따라서 플러그 외주면에 홈을 형성하고 C-링을 설치한 후 C-링을 고정하기 위해 뚜껑 또는 캡과 같은 고정용 부재를 플러그에 장치하여야 한다.
여기서 고정용부재는 플러그에 나사산을 형성하거나 보울트 등을 이용하여 고정하며, 어떤 경우에는 유체 유발 진동 등에 의한 고정용부재의 풀림을 방지하기 위해 플러그와 고정용부재를 용접과 같은 방법으로 서로 융합하여야 한다. 따라서 플러그는 C-링의 설치에 따라 복잡한 구조를 가지므로 제작비가 더 소요될 뿐만 아니라 구성 부속품의 증가로 인해 고장 발생 빈도가 높아지는 문제점이 있다.
또한 플러그에는 외주면에 금속 피스톤링을 장착하는 구조를 택하는데, 이러한 피스톤링은 밸브 개폐 작동에 따라 케이지 내주면과 접촉되어 케이지의 내주면이 마모되는 손상이 발생하게 되며, 이 경우 고가의 케이지를 교체하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 플러그가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그와 케이지아답터의 "갭" 상에서 고압력의 유체를 다단으로 밀봉하여 유체의 누설을 효과적으로 차단하고, 또한 플러그와 케이지를 상호 비접촉시켜 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 구조의 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 2목적은, 플러그가 하강하면 제 3실링은 상기 플러그의 밀착면에 접촉되어 유체의 압력에 의해 팽창하여 밀봉 되도록 하고, 또한 플러그가 상승하면 제 3실링이 플러그의 비밀착면에 비접촉 시일되는 구조로 제 3실링과 플러그의 접촉을 최소화시켜 플러그의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3목적은, 상기 플러그의 제 3감압부와 케이지는 상호 비접촉되어 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지하면서, 다만 제 3감압부가 시트에 "선"형 접촉되어 밀봉할 수 있도록 구성된 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 4목적은, 실링과 후단에 백업링을 배치시켜 유체의 누설을 차단할 수 있는 구조의 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 특징에 따르면, 제 1발명은, 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 관한 것으로, 이를 위해 상부로는 본넷이 결합되고 양방향으로는 유입구와 배출구를 갖는 바디와, 상기 유입구와 배출구의 사이에서 유체의 유동량을 조절하는 플러그와, 상기 플러그의 외측에 배치되어 유입구를 통해 유입되는 유체를 감압시키는 케이지와, 상기 케이지에 적층결합되어 상기 플러그를 안내하는 케이지아답터와, 상기 본넷에 축설되어 플러그가 유체의 유동량을 조절할 수 있도록 상기 플러그를 승강시키는 스템과, 하부면은 바디에 밀착되고 상부면은 케이지와 밀착되고 내측면은 상기 플러그의 하단과 밀착되어 유체의 흐름을 차단하는 시트로 구성되는 밸브 장치에 있어서,
상기 케이지아답터는 하단 내주면에 케이지의 상단 및 플러그의 원주면과 근접되는 제 1감압부를 포함하고, 상기 플러그는 상단 원주면에 상기 케이지아답터와 근접되는 제 2감압부 및 하단 원주면에 상기 케이지와 근접되는 제 3감압부를 포함하며, 상기 제 1감압부와 제 2감압부에는 각각 플러그의 외주면과 케이지아답터의 외주면에 접촉되는 밀봉부재가 구비되어 유체의 누설 없는 다단 밀봉구조를 형성하고, 상기 플러그와 케이지는 상호 비접촉되도록 하여 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
제 2발명은, 제 1발명에서, 상기 제 2감압부는 밀봉부재를 수용하는 단일의 제 1홈부 또는 일정간격을 두고 상하 배치되는 제 1홈부 및 제 2홈부를 갖는 것이 바람직하다.
제 3발명은, 제 1발명에서, 상기 제 2감압부의 밀봉부재는 케이지아답터와 접촉되는 제 1실링과, 상기 제 1실링의 내측 원둘레면에 밀착되는 백업링으로 구성되는 것이 바람직하다.
제 4발명은, 제 1발명에서, 상기 제 2감압부의 밀봉부재는 상호 적층된 제 1실링 및 제 2실링과, 상기 제 1,2실링의 내측 원둘레면에 밀착되는 백업링으로 구성되는 것이 바람직하다.
제 5발명은, 제 1발명에서, 상기 제 1감압부는 상기 케이지와의 밀착면 내주면 방향으로 밀봉부재를 수용시키는 수용홈부를 더 포함하되, 상기 제 1감암부의 밀봉부재는 유체의 압력에 의해 팽창하여 밀봉효과를 극대화할 수 있도록 하부가 부분 개구된 제 3실링으로 구성되는 것이 바람직하다.
제 6발명은, 제 5발명에서, 상기 제 3실링은 플러그의 상승시에는 상기 플러그의 외주면과 비접촉되고, 플러그의 하강시에는 상기 플러그와 외주면과 접촉되어 플러그와의 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
제 7발명은, 제 6발명에서, 상기 플러그는 상측 외주면에는 상기 제 3실링과 접촉되는 밀착면이 형성되고, 하측 외주면에는 상기 밀착면 보다 상대적으로 직경이 작은 비밀착면이 형성되는 것이 바람직하다.
제 8발명은, 제 1발명에서, 상기 시트는 내측면에 상기 제 3감압부의 하단부에 접촉되는 사선 방향의 착석부를 포함하되, 상기 착석부는 국소적인 가압력을 전달받아 마찰력 증대에 따른 밀봉효과를 최대화할 수 있도록 상기 제 3감압부의 저면에 형성된 시일면과 "선"형 접촉될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
제 9발명은, 제 4발명에서, 상기 제 1실링과 제 2실링은 각각 내측 원둘레면으로 돌출형성되는 끼움돌기를 형성하고, 상기 백업링은 외측 원둘레면으로 상기 각 끼움돌기를 삽입시켜 결합되는 함몰부를 갖는 것이 바람직하다.
제 10발명은, 제 4발명에서, 상기 제 1실링과 제 2실링은 각각 내측 원둘레면에 단차를 형성하고, 상기 백업링은 외측 원둘레면에 상기 각 단차의 사이에 삽입되는 끼움돌기를 갖는 것이 바람직하다.
제 11발명은, 제 2발명에서, 상기 제 2감압부는 제 1홈부의 하부 또는 제 1홈부 및 제 2홈부의 사이에는 유체 압력을 비접촉으로 감압할 수 있는 래버린스(labyrinth)시일홈이 더 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 따르면, 플러그가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그와 케이지아답터의 "갭" 상에서 고압력의 유체를 제 1실링 및 제 2실링과, 제 3실링을 통해 다단으로 밀봉하여 유체의 누설을 효과적으로 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한 플러그와 케이지를 상호 비접촉시켜 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 플러그가 하강하면 제 3실링은 상기 플러그의 밀착면에 접촉되어 유체의 압력에 의해 팽창하여 밀봉 되도록 하고, 또한 플러그가 상승하면 제 3실링이 플러그의 비밀착면에 비접촉 시일되는 구조로 제 3실링과 플러그의 접촉을 최소화시켜 플러그의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 상기 플러그의 제 3감압부와 케이지는 상호 비접촉되어 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지하면서, 다만 제 3감압부가 시트에 "선"형 접촉되어 작은 힘으로 빌봉효과를 극대화할 수 있어 에너지 효율이 큰 특징이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치의 단면구성도,
도 2는 도 1에서 발췌된 플러그의 단면도,
도 3은 도 1에서 발췌된 케이지와, 케이지아답터와, 시트 및 플러그 간의 결합관계에 따른 플러그의 닫침 상태를 나타내는 확대도,
도 4는 도 1에서 발췌된 케이지와, 케이지아답터와, 시트 및 플러그 간의 결합관계에 따른 플러그의 열림 상태를 나타내는 확대도,
도 5는 도 3에서 발췌된 제 1홈부 상의 밀봉부재를 나타내는 실시예도,
도 6은 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치의 작동도,
도 7 내지 도 10은 도 3의 다른 실시예에 따른 밀봉부재를 나타내는 사시도 및 단면도,
도 11은 다른 실시예에 따른 제 2감압부를 도시한 단면구성도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치의 단면구성도이고, 도 2는 도 1에서 발췌된 플러그의 단면도, 도 3은 도 1에서 발췌된 케이지와, 케이지아답터와, 시트 및 플러그 간의 결합관계에 따른 플러그의 닫침 상태를 나타내는 확대도이고, 도 4는 도 1에서 발췌된 케이지와, 케이지아답터와, 시트 및 플러그 간의 결합관계에 따른 플러그의 열림 상태를 나타내는 확대도이고, 도 5는 도 3에서 발췌된 제 1홈부 상의 밀봉부재를 나타내는 실시예도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플러그가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그와 케이지아답터의 "갭" 상에서 고압력의 유체를 다단으로 밀봉하여 유체의 누설을 효과적으로 차단하고, 또한 플러그와 케이지를 상호 비접촉시켜 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 구조의 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치(700)에 관한 것이다.
먼저 본 발명에 앞서 밸브장치는 크게 4부분으로 구성되는데, 이는 바디(body)(500)와, 플러그(plug)(200)와, 케이지(cage)(300) 및 케이지아답터(cage adapter)(100)로 구성된다.
상기 바디(500)는 상부로는 본넷(bonnet)(600)이 결합되고, 양방향으로는 유입구(510)와 배출구(520)를 갖는 구조이다.
상기 플러그(200)는 상기 유입구(510)와 배출구(520)의 사이에서 유체의 유동량을 조절하는 기능을 한다.
이 때 상기 플러그(200)의 외측에 배치되어 유입구(510)를 통해 유입되는 유체를 감압시키는 것이 케이지(300)이고, 상기 케이지(300)에 적층결합되어 상기 플러그(200)를 안내하는 것이 케이지아답터(100)이다.
상기 스템(stem)(610)은 상기 본넷(600)에 축설되어 플러그(200)가 유체의 유동량을 조절할 수 있도록 상기 플러그(200)를 승강시킬 수 있도록 구성된다.
상기 시트(400)는 하부면이 바디(500)에 밀착되고, 상부면은 케이지(300)와 밀착되고 내측면은 상기 플러그(200)의 저면과 밀착되어 유체의 흐름을 차단하는 기능을 한다.
한편 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치(700)는 상술된 밸브장치의 구성요소를 포함한다.
여기서 상기 케이지아답터(100)는 하단 내주면에 케이지(300)의 상단 및 플러그(200)의 원주면과 근접되는 제 1감압부(110)를 갖는 구조이다.
이러한 제 1감압부(110)는 상기 케이지(300)와 밀착되는 내주면 방향으로 밀봉부재를 수용시키는 "┏" 형상의 수용홈부(111)를 더 포함하며, 이러한 수용홈부(111)에 밀봉부재가 개재되는 구조이다.
여기서 상기 밀봉부재는 유입되는 유체의 압력에 의해 팽창하여 밀봉효과를 극대화할 수 있도록 하부가 부분 개구된 제 3실링(112)으로 구성되며, 이러한 제 3실링(112)은 이음매가 없는 환영의 형태를 갖는 상기 C-링으로 구성된다.
아울러 상기 제 3실링(112)은 플러그(200)의 상승시에는 상기 플러그(200)와 비접촉되고, 플러그(200)의 하강시에는 상기 플러그(200)와 접촉되어 플러그(200)와의 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 구성된다. 이 때 상기 플러그(200)는 상측 외주면에는 상기 제 3실링(112)과 접촉되는 밀착면(201)이 형성되고, 하측 외주면에는 상기 밀착면(201) 보다 상대적으로 직경이 작은 비밀착면(202)이 형성되는 구조이다.
이러한 구조는 플러그(200)가 상승하면 제 3실링(112)이 플러그(200)의 비밀착면(202)에 비접촉되도록 하고, 플러그(200)가 하강하여 시트(400)에 맞닿기 직전부터 맞닿을 때까지의 구간에서만 제 3실링(112)이 상기 플러그(200)의 밀착면에 접촉되도록 한 것이다. 이는 유체의 압력에 의해 팽창하는 제 3실링(112)을 통해 밀봉효과를 갖으면서 제 3실링(112)과 플러그(200)의 접촉을 최소화시켜 플러그(200)의 수명을 연장시킬 수 있기 때문이다.
한편 상기 플러그(200)는 상단 원주면에 상기 케이지아답터(100)와 근접되는 제 2감압부(210) 및 하단 원주면에 상기 케이지(300)와 근접되는 제 3감압부(220)를 갖는 구조이다.
여기서 제 2감압부(210)는 제 1감압부(110) 보다 상대적으로 더 높은 위치에서 상기 케이지아답터(100)와 근접되어 유체의 압력을 감압하며, 밀봉부재를 통해 케이지아답터(100)의 외주면에 접촉시켜 밀봉할 수 있도록 구성된다.
이러한 제 2감압부(210)는 유체의 압력 또는 밸브장치의 규모의 크기에 따라 단일의 제 1홈부(211) 또는 제 1홈부(211) 및 제 2홈부(212)로 구성할 수 있으며, 다른 일례로 제 3홈부(미도시)를 형성하는 것도 본 발명의 범주 안에 들것이다.
본 발명의 실시예에서는 단일의 제 1홈부(211)를 일례로 설명하기로 한다.
여기서 도 5과 같이, 제 2감압부(210)의 제 1홈부(211)에 삽입되는 밀봉부재는 제 1케이지아답터(100)와 접촉되는 실링과 백업링(240)이 조합되어 구성된다. 이 때 상기 실링은 상호 적층되는 제 1실링(230a) 및 제 2실링(230b)으로 분리구성되고, 적층된 제 1실링(230a) 및 제 2실링(230b)의 내측 원둘레면에 밀착되는 백업링(240)으로 구성된다. 그리고 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b)은 금속재질로 이루어져 있으며, 통상 고온에 의해 팽창하는 금속의 신장을 감안하여 이음매(U)가 있게 구성된다. 이 때 이음매의 형태는 도 5의 (a)와 같이 계단형태 또는 도 5의 (b)와 같이 사선형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
여기서 유체의 압력을 저감 또는 밀봉하기 위해 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b) 및 백업링(240)의 이음매(U)는 상호 엇갈리게 120°간격으로 배치되는 것이 선행되어야 한다.
이러한 구성은 바디(500)의 유입구(510)과 배출구(520)에 작용하는 차압에 의해 케이지아답터(100)와 플러그 사이의 "갭(G)" 상으로 유입되는 유체가 제 1실링(230a)의 이음매(U)를 통해 유입된다 하더라도, 백업링(240)이 제 1홈부(211)의 내측으로 유입되는 것을 차단하여 제 2실링(230b)을 통해 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있도록 한 구조이다.
또한 플러그(200)가 케이지(300) 상에서 부분 개방된다 하더라도, 상기 제 1홈부(211)에 삽입된 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b) 및 백업링(240)에 의해 유체의 누설을 방지할 수 있는 구조를 마련한다.
상술된 바와 같이, 플러그(200)가 하강하면 유체가 케이지(300)와 플러그(200)의 "갭(G)" 상부로 유입된다 하더라도, 1차로 제 3실링(112)이 유체를 밀봉하고, 2차로 제 1감압부(110)가 유체를 감압하고, 3차로 제 2감압부(210)가 유체를 감압하고, 4차로 제 1,2실링(230a,230b)과 조합된 백업링(240)에 의해 유체를 밀봉하여 유체의 누설을 원천적으로 차단할 수 있는 다단 밀봉구조가 마련된다.
아울러 플러그(200)의 제 3감압부(220)는 상기 케이지(300)와 근접되어 유체의 압력을 감압시키기 위한 것으로, 상기 플러그(200)의 제 3감압부(220)와 케이지(300)는 상호 비접촉되어 고가의 케이지(300)가 손상되는 것을 방지하면서, 다만 제 3감압부(220)가 시트(400)에 "선"형 접촉되어 밀봉할 수 있도록 구성된다.
이 때 상기 시트(400)는 내측면에 상기 제 3감압부(220)의 하단부에 접촉되는 사선의 착석부(410)를 포함하되, 상기 착석부(410)는 국소적인 가압력을 전달받아 마찰력 증대에 따른 밀봉효과를 최대화할 수 있도록 상기 제 3감압부(220)의 저면에 형성된 사선의 시일면(221)과 "선"형 접촉될 수 있도록 구성된다.
이러한 구조는 작은 힘으로 선접촉부(P)에 국소적인 강한 가압력을 전달시켜 밀봉효과를 극대화하기 위함이다.
한편 상기 플러그(200)는 상부에 유입구 상의 유체 압력을 저감하기 위해 다수의 압력발란스홀(250)이 형성되는 구조이다. 이러한 구조는 배출구(520)의 압력을 통해 유입구(510)의 압력을 낮춰줌으로써 밀봉효과를 도모하기 위함이다.
이하에서는 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치에 작용에 관하여 간단히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치의 작동도이다.
플러그(200)가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때 플러그(200)에 형성된 압력발란스홀(250)을 통해 배출구(520)측의 압력이 유입구(510) 상으로 이동될 수 있도록 하여 유입구(510)의 차압을 낮춰준다.
아울러 플러그(200)가 하강되어 밸브가 닫침 상태가 되었을 때에는 플러그(200)의 제 3감압부(220)는 저면에 형성된 사선의 시일면(221)이 시트(400)의 착석부(410)와 선접촉된다.
그러면 유입구(510)측의 유체는 플러그(200)와 케이지(300) 사이의 "갭(G)" 하부로 유입되는데, 이 때 플러그(200)의 제 3감압부(220)에 의해 유체의 압력이 저감되고, 저감된 유체는 시일면(221)과 착석부(410)간에 선접촉되는 선접촉부(P)에서 밀봉된다.
여기서 선접촉부(P)에서는 사선과 직교되는 방향으로 힘(f1)이 발생되어 수직상으로 힘(F)이 증강되므로, 시일면(221)과 착석부(410)의 선접촉부(P)는 밀착성이 강화되어 밀봉(seal)을 보다 확실하게 할 수 있게 된다.
아울러 플러그(200)의 시일면(221)과 착석부(410)가 선접촉부(P)에서 밀봉되면, 고압의 유체는 케이지(300)와 플러그(200)의 "갭(G)" 상부로 유입된다.
그러면 1차로 케이지아답터(100)의 제 3실링(112)이 유체를 밀봉하고, 2차로 케이지아답터(100)의 제 1감압부(110)가 유체를 감압하고, 3차로 플러그(200)의 제 2감압부(210)가 유체를 감압하고, 4차로 제 2감압부(210)의 제 1홈부(211)에 결합된 제 1,2실링(230a,230b)과, 백업링(240)에 의해 유체를 밀봉하여 유체의 누설을 원천적으로 차단할 수 있게 된다.
여기서 2차 밀봉은 고압의 유체가 제 1실링(230a)의 이음매(U)를 통해 유입된다 하더라도, 제 1실링(230a)과, 제 2실링(230b) 및 백업링(240)의 저면 전체 원둘레면으로 가해지는 유체압력과, 백업링(240)의 내측 원둘레면에 가해지는 유체의 압력이 매우 커지므로, 백업링(240)의 이음매(U) 및 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b)의 이음매(U)를 통해 유체가 누설되는 현상이 없어진다
도 7 내지 도 10은 도 3의 다른 실시예에 따른 밀봉부재를 나타내는 사시도 및 단면도이다.
도 7과 같이, 제 2감압부(210)의 제 1홈부(211)에 삽입되는 밀봉부재는 제 1케이지아답터(100)와 접촉되는 단일의 제 1실링(230a)과 백업링(240)으로 조합되어 구성할 수 있다.
이 때 상기 제 1실링(230a)과 백업링(240)의 이음매(U)는 상호 180°간격으로 설치된다.
이러한 구조는 고압의 유체가 제 1실링(230a)의 이음매(U) 및 백업링(240)의 이음매(U)로 유입된다 하더라도, 제 1실링(230a) 및 백업링(240)의 저면 전체의 원주방향으로 가해지는 압력과, 백업링(240)의 내측 원둘레면에 가해지는 압력이 매우 크므로, 백업링(240)의 이음매(U) 및 제 1실링(230a)의 이음매(U)를 통해 유체가 누설되는 현상이 없어진다
아울러 도 8과 같이, 상기 제 2감압부(210)는 유체의 압력 또는 밸브장치의 규모의 크기에 따라 제 1홈부(211) 및 제 2홈부(212)를 형성하고, 상기 제 1홈부(211) 및 제 2홈부(212)에 각각 제 1실링(230a), 제 2실링(230b) 및 백업링(240)을 조합하여 설치할 수 있음은 물론이다.
또한 도 9와 같이, 상기 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b)은 각각 내측 원둘레면으로 돌출형성되는 끼움돌기(232)를 형성하고, 상기 백업링(240)은 외측 원둘레면으로는 상기 각 끼움돌기(232)를 삽입시켜 결합되는 함몰부(241)를 갖게 구성할 수 있다.
이러한 구조는 제 1실링(230a)과, 제 2실링(230b) 및 백업링(240)을 상호 결합시키게 되므로 조립이 편리하며, 또한 제 1,2실링(230a,230b)과 백업링(240)의 접촉을 증대시켜 밀봉효과를 가일층 증대시킬 수 있는 구조를 마련할 수 있다.
또한 도 10과 같이, 상기 제 1실링(230a)과 제 2실링(230b)은 각각 내측 원둘레면에 단차(231)를 형성하고, 상기 백업링(240)은 외측 원둘레면으로 상기 각 단차(231)의 사이에 삽입되는 끼움돌기(242)를 갖게 구성할 수 있다. 이러한 구조 역시 조립이 편리하며 접촉면적의 증대에 따른 밀봉효과를 가일층 증대시킬 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 제 2감압부를 도시한 단면구성도이다.
도 11의 (a)(b) 도시된 바와 같이, 상기 제 2감압부(210)는 제 1홈부(211)의 하부 또는 제 1홈부(211) 및 제 2홈부(212)의 사이로 유체 압력을 비접촉으로 감압할 수 있는 래버린스(labyrinth)시일홈(213)이 더 형성되는 구조이다.
이러한 래버린스 시일홈(213)은 실 간극(gap)을 따라 유체가 유입되면 다수의 시일홈(213)을 거치면서 압력손실에 의해 압력이 점차 강하되어 유체의 누출을 억제할 수 있는 구조로 유체의 누설을 보다 확실하게 차단할 수 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.

Claims (11)

  1. 상부로는 본넷이 결합되고 양방향으로는 유입구와 배출구를 갖는 바디와, 상기 유입구와 배출구의 사이에서 유체의 유동량을 조절하는 플러그와, 상기 플러그의 외측에 배치되어 유입구를 통해 유입되는 유체를 감압시키는 케이지와, 상기 케이지에 적층결합되어 상기 플러그를 안내하는 케이지아답터와, 상기 본넷에 축설되어 플러그가 유체의 유동량을 조절할 수 있도록 상기 플러그를 승강시키는 스템과, 하부면은 바디에 밀착되고 상부면은 케이지와 밀착되고 내측면은 상기 플러그의 하단과 밀착되어 유체의 흐름을 차단하는 시트로 구성되는 밸브 장치에 있어서,
    상기 케이지아답터는 하단 내주면에 케이지의 상단 및 플러그의 원주면과 근접되는 제 1감압부를 포함하고,
    상기 플러그는 상단 원주면에 상기 케이지아답터와 근접되는 제 2감압부 및 하단 원주면에 상기 케이지와 근접되는 제 3감압부를 포함하며,
    상기 제 1감압부와 제 2감압부에는 각각 플러그의 외주면과 케이지아답터의 외주면에 접촉되는 밀봉부재가 구비되어 유체의 누설 없는 다단 밀봉구조를 형성하고,
    상기 플러그와 케이지는 상호 비접촉되도록 하여 고가의 케이지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2감압부는 밀봉부재를 수용하는 단일의 제 1홈부 또는 일정간격을 두고 상하 배치되는 제 1홈부 및 제 2홈부를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2감압부의 밀봉부재는 케이지아답터와 접촉되는 제 1실링과, 상기 제 1실링의 내측 원둘레면에 밀착되는 백업링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2감압부의 밀봉부재는 상호 적층된 제 1실링 및 제 2실링과, 상기 제 1,2실링의 내측 원둘레면에 밀착되는 백업링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1감압부는 상기 케이지와의 밀착면 내주면 방향으로 밀봉부재를 수용시키는 수용홈부를 더 포함하되, 상기 제 1감압부의 밀봉부재는 유체의 압력에 의해 팽창하여 밀봉효과를 극대화할 수 있도록 하부가 부분 개구된 제 3실링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 3실링은 플러그의 상승시에는 상기 플러그의 외주면과 비접촉되고, 플러그의 하강시에는 상기 플러그와 외주면과 접촉되어 플러그와의 마찰력을 최소화시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 플러그는 상측 외주면에는 상기 제 3실링과 접촉되는 밀착면이 형성되고, 하측 외주면에는 상기 밀착면 보다 상대적으로 직경이 작은 비밀착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 시트는 내측면에 상기 제 3감압부의 하단부에 접촉되는 사선 방향의 착석부를 포함하되, 상기 착석부는 국소적인 가압력을 전달받아 마찰력 증대에 따른 밀봉효과를 최대화할 수 있도록 상기 제 3감압부의 저면에 형성된 시일면과 "선"형 접촉될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1실링과 제 2실링은 각각 내측 원둘레면으로 중심부를 향해 돌출형성되는 끼움돌기를 형성하고, 상기 백업링은 외측 원둘레면으로 상기 각 끼움돌기를 삽입시켜 결합되는 함몰부를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1실과 제 2실링은 각각 내측 원둘레면으로 각각 단차를 형성하고, 상기 백업링은 외측 원둘레면으로 상기 각 단차의 사이에 삽입되는 끼움돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2감압부는 제 1홈부의 하부 또는 제 1홈부 및 제 2홈부의 사이에는 유체 압력을 비접촉으로 감압할 수 있는 래버린스(labyrinth)시일홈 이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 밀봉구조를 갖는 밸브장치.
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