WO2021187692A1 - 밸브의 누설 차단장치 - Google Patents

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WO2021187692A1
WO2021187692A1 PCT/KR2020/012009 KR2020012009W WO2021187692A1 WO 2021187692 A1 WO2021187692 A1 WO 2021187692A1 KR 2020012009 W KR2020012009 W KR 2020012009W WO 2021187692 A1 WO2021187692 A1 WO 2021187692A1
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    • F16K41/02—Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings

Definitions

  • the present invention relates to a device for blocking leakage of a valve, and more particularly, to a device for effectively blocking leakage of a flowing fluid in a conduit through a gap on an outer circumferential surface of a valve stem.
  • a fluid control valve for controlling the flow of the fluid or controlling the flow rate is installed and used in the pipe through which the fluid flows.
  • valves include gate valves, globe valves, ball valves, butterfly valves, and angle valves.
  • Examples of globe valves are disclosed in KR20-0395564 Y1 (Patent Document 1) and KR10-1197372 B1 (Patent Document 2).
  • the conventional valve disclosed in Patent Documents 1 to 2 is provided with a packing device for blocking leakage of a fluid (process fluid passing through a pipe) through a gap on an outer peripheral surface of a valve stem.
  • Conventional packing devices disclosed in Patent Documents 1 and 2 above use a sealing member such as gland packing, etc., and press the sealing member with a certain pressing means (eg, gland) for frictional contact between the sealing member and the valve member. It has a deformable structure.
  • the plurality of articles By pressing the land packing 24 from the upper side with the packing pressing member 26, the pressurized gland packing 24 expands and deploys radially inward and outwardly, so that the inner/outer edges of the valve stem and the packing box are respectively extended. It has a structure that seals while closely adhering to the inner wall of the inner space.
  • both radial edges of the gland packing 24, which are sealing members, are pressed against the outer circumferential surface of the valve stem 24 and the inner wall of the packing box, so that the valve stem rotates or moves up and down repeatedly.
  • abrasion due to friction occurs in the pressing portion for sealing, and when wear occurs in the pressing portion, there is a problem in that the fluid leaks through the worn portion.
  • the process must be stopped in order to replace the worn parts.
  • the adhesion force changes at the portion where the gland packing is in close contact for sealing, so it is difficult to maintain stable sealing.
  • the present invention can effectively block leakage of fluid without using a sealing member due to mechanical friction contact, and has a simple structure, so installation or repair work and use are convenient, and durability is high.
  • An object of the present invention is to provide an excellent valve leakage shutoff device.
  • the present invention for achieving the above object, as a valve leakage blocking device for blocking the leakage of fluid along the outer peripheral surface of the valve stem,
  • An upper guide hole for closing the upper end of the bore of the bonnet and supporting the upper part of the valve stem extending through the bore of the bonnet by passing in the central axis direction, and the inner diameter of the bore of the bonnet below the upper guide hole an upper cover having an inner diameter smaller than the inner diameter of the upper guide hole and having a sealing oil chamber filled with pressurized oil;
  • valve stem is inserted through the central through hole in the central axis direction, and flows through a gap between the outer peripheral surface of the valve stem and the inner peripheral surface of the central through hole on the bottom surface.
  • a large-diameter portion having a lower pressure receiving surface of a relatively large cross-sectional area on which the pressure of the leaking fluid acts, and extending into the sealing oil chamber of the cover in the coaxial direction from the upper surface of the large-diameter portion, and having a cross-sectional area that is relatively smaller than the pressure receiving surface at the lower end of the large-diameter portion It is characterized in that it includes; a piston member including a plug.
  • the upper cover may be fitted and coupled to the upper end of the bore of the bonnet, and the sealing oil chamber may extend in a central axis direction to constitute a lower portion of the sealing oil chamber.
  • Sealing oil is introduced into the inner space through an inlet into the sealing oil chamber, and the inlet of the inlet is sealed with a plug member to fill the sealing oil chamber with the sealing oil.
  • An O-ring for blocking fluid leakage may be installed on an inner wall of the central through hole of the piston member, an outer circumferential surface of the large-diameter portion of the piston member, and an inner wall of the upper guide hole of the upper cover, respectively, in a circumferential direction.
  • the piston member in the bonnet pressurizes the liquid (oil) filled in the oil seal chamber by the pressure of the fluid leaking through the circumference of the valve stem to reduce the oil pressure in the chamber.
  • the leaking fluid does not pass the high pressure oil of the sealing oil chamber, so it is a valve stem with a simple structure without using a mechanical friction blocking member such as a mechanical gland packing. It is possible to effectively block the leakage of fluid through the surroundings.
  • the leakage blocking device of the present invention is excellent in durability because there is no phenomenon of weakening of sealing force over time.
  • FIG. 1 is a combined cross-sectional view of a globe valve in which a gland packing device is installed.
  • FIG. 2 is an enlarged detailed view of part 'A' in which the gland packing device of FIG. 1 is installed.
  • FIG 3 is a longitudinal cross-sectional view of a globe valve provided with a leakage shutoff device of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged detailed view of part 'B' of FIG. 3 , and is a cross-sectional view of a state before the piston member of the leakage blocking device of the present invention presses the sealing oil of the sealing oil chamber.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the globe valve in a state in which the piston member of the leakage shutoff device of the present invention rises in the bore to pressurize the sealing oil in the sealing oil chamber.
  • FIG. 6 is an enlarged detailed view of part 'C' of FIG. 5 .
  • valve leakage device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • a globe valve is described in this embodiment, the present invention is not limited to the globe valve and may be applied to other types of valves.
  • the valve assembly includes a valve body 10 having a flow path 11 and a valve seat 12 , seated on or separated from the valve seat 12 of the valve body 10 .
  • the valve disk 15 for opening and closing the flow path 11 is connected to the lower end of the valve disk 15 to move the valve disk 15 to an open or closed position, and a valve stem having a handle 16 at the upper end. (20), a bonnet 30 coupled to the upper surface of the valve body 10 by a bolt 13 in a state surrounding the valve stem 20, and a bolt 41 to the upper surface of the bonnet 30 and an upper cover 40 .
  • the bonnet 30 has a lower guide hole 31 for guiding the valve stem lower portion 21 by passing the valve stem 20 in the central axis direction, and the lower portion It is provided coaxially on the upper side of the guide hole 31 and has a bore 32 having a relatively larger diameter than the lower guide hole 31 .
  • the upper cover 40 includes an upper guide hole 42 that passes through and supports the upper valve stem 22 extending through the bore 32 of the bonnet in the central axis direction, and the upper guide hole 42 . ), a sealing oil chamber ( 45) is provided.
  • the upper cover 40 has a sleeve 43 extending from the bottom to be slide-inserted into the bore 32 of the bonnet 30 .
  • An inlet 46 for filling the sealing oil L into the inner space of the sealing oil chamber 45 is provided, and an inlet of the inlet 46 is closed with a plug member 47 .
  • a piston member 50 is slidably installed in the bore 32 of the bonnet 30 .
  • the piston member 50 is provided with a central through-hole 51 through which the valve stem 20 is fitted.
  • the piston member 50 includes a large-diameter portion 52 having a lower pressure receiving surface S1 having a relatively large cross-sectional area on its bottom surface. The pressure P of the fluid leaked through the gap between the outer peripheral surface of the valve stem 20 and the inner peripheral surface of the central through hole 51 acts on the lower pressure receiving surface S1 of the large diameter part 52 .
  • a plug 53 having an upper pressure receiving surface S2 having a relatively smaller cross-sectional area than the lower pressure receiving surface S1 of the large-diameter portion 52 is provided at an upper portion of the piston member 50 .
  • the plug 53 is inserted into the sealing oil chamber inside the sleeve 43 of the cover 40 ( 45) is slidably inserted inside.
  • O-rings (O) are installed in each circumferential direction to block oil leakage.
  • the fluid passing through the flow path 11 passes through the gap between the outer peripheral surface of the valve stem lower part 21 and the lower guide hole 31 (in the direction of the white thick arrow in FIG. 5). )
  • the leaked fluid flows into the bore 32 of the bonnet 30 , and acts as a predetermined pressure P1 on the pressure receiving surface S1 at the lower end of the piston member 50 .
  • the piston member 50 rises by the pressure P1 by the leaking fluid, and accordingly, the upper plug 53 of the piston member 50 rises to leak the pressure of the liquid in the sealing oil chamber 45 . Pressurize to a pressure (P2) higher than the pressure of the fluid. Accordingly, since the pressure P1 of the leaking fluid is lower than the pressure P2 of the pressurized oil in the sealing oil chamber 45, the fluid cannot flow into the sealing oil chamber 45 with a relatively high pressure, so oil leakage this is blocked
  • the leakage blocking device according to the present invention has a structure that blocks leakage of the fluid passing through the valve by the pressure of the liquid (oil) in the sealing oil chamber 45, the stem packing compared to the conventional gland packing structure The stem packing friction can be significantly reduced.
  • the stem packing friction force was measured for a valve having a valve stem having a diameter of 25.4 mm, and the stem packing friction force of the conventional V-Teflon packing and graphite packing was measured and shown in Table 1 below.
  • the packing friction force for the packing structure of the present invention is significantly smaller than that of the conventional packing structure. And, the packing friction force for the packing structure of the present invention is 36% compared to the packing friction force (A) of the conventional V-Teflon packing structure, and only about 7.2% compared to the packing friction force (B) of the conventional graphite packing structure.
  • the packing structure of the present invention requires a small amount of force to operate the valve because the packing friction force is small. This makes it possible to open and close the valve with a small operating force, so that automatic control by electronic control becomes easy.
  • valve body 11 flow path
  • valve disc 16 handle
  • valve stem 21 lower valve stem
  • O O-ring P1: Fluid pressure

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

본 발명은 밸브의 누설 차단장치에 관한 것으로, 특히 유로(11)를 통과하는 유체가 상기 밸브 스템 하부(21)의 외주면과 하부 안내구멍(31) 사이의 틈새를 통하여 보닛(30)의 보어(32) 안으로 유입되는 경우, 피스톤 부재(50)의 하단 수압면(S2)에 작용하는 누설 유체의 압력(P1)에 의해 피스톤 부재(50)의 상단 플러그(53)가 상승하여 씰링 오일 챔버(45) 내의 오일의 압력(P2)을 누설 유체의 압력(P1)보다 높은 압력으로 가압함으로써 유체의 누설을 차단하게 된다. (대표도: 도 4)

Description

밸브의 누설 차단장치
본 발명은 밸브의 누설 차단장치에 관한 것으로, 특히 밸브 스템의 외주면 틈새를 통한 관로의 유동 유체의 누설을 효과적으로 차단하는 장치에 관한 것이다.
유체가 흐르는 관에는 유체의 흐름을 제어하거나 유량을 제어하기 위한 유체 제어 밸브가 설치되어 사용된다. 이러한 밸브로서는 예를 들면 게이트 밸브, 글로브 밸브, 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 앵글 밸브 등이 있다.
글로브 밸브에 대한 예가 KR20-0395564 Y1(특허문헌 1) 및 KR10-1197372 B1(특허문헌 2)에 개시되어 있다. 특허문헌 1 내지 특허문헌 2에 개시된 종래의 밸브는, 밸브 스템의 외주면 틈새로 유체(배관을 통과하는 공정 유체)가 누설되는 것을 차단하기 위한 패킹장치를 구비하고 있다. 상기한 특허문헌 1 내지 2에 개시된 종래의 패킹장치들은 글랜드 패킹 등과 같은 씰링 부재를 사용하고, 씰링 부재와 밸브 부재 사이의 마찰접촉을 위해 씰링 부재를 일정한 가압 수단(예, 글랜드)으로 가압하여 변형시키는 구조로 되어 있다.
일 예로 특허문헌 1에 개시된 종래의 패킹 장치는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 하우징(12)에서 외측으로 돌출하는 밸브 스템(18)이 패킹 박스(22)의 내부공간을 관통하도록 설치되고, 이 패킹 박스(22) 내부에 배치된 밸브 스템(18)의 외주에, 테프론 또는 그래파이트 재질로 만든 복수의 글랜드 패킹(24)을 서로 적층되게 끼워 조립한 후, 상기 복수의 글랜드 패킹(24)을 상측에서 패킹 가압부재(26)로 가압하여, 가압된 글랜드 패킹(24)이 반경방향 내측과 외측으로 확장 전개되면서 내/외측 가장자리가 각각 밸브 스템의 외주면과 패킹 박스의 내부공간 내벽에 밀착하면서 씰링하는 구조를 가진다.
이러한 구조의 패킹 시스템에서는 씰링 부재인 글랜드 패킹(24)의 반경방향 양쪽 가장자리가 밸브 스템(24)의 외주면과 패킹 박스의 내벽에 압착하므로, 밸브 스템이 회전하거나 상하로 이동하는 동작을 반복하게 되면, 씰링을 위해 압착하는 부분에서 마찰에 의한 마모가 발생하게 되고, 압착하는 부분에서 마모가 발생하면 마모된 부분을 통하여 유체가 누설되는 문제가 발생한다. 이러한 유체의 누설이 발생하면 마모된 부품을 교체하기 위하여 공정을 중단하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 글랜드 패킹(24)을 눌러주는 압력의 변화에 따라, 글랜드 패킹이 씰링을 위하여 밀착하는 부분에서 밀착력이 변화하여, 안정적인 씰링을 유지하기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 기계적인 마찰접촉에 의한 씰링 부재를 사용하지 않고 유체의 누설을 효과적으로 차단할 수 있고, 구조가 간단하여 설치 또는 수리작업 및 사용이 편리하며, 내구성이 우수한 밸브 누설 차단장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브 스템의 외주면을 따라 유체의 누설을 차단하는 밸브 누설 차단장치로서,
상기 밸브 스템을 중심축방향으로 통과시켜 밸브 스템 하부를 안내하는 하부 안내구멍과, 상기 하부 안내구멍의 상측에 동축으로 구비되고, 상기 하부 안내구멍보다 상대적으로 큰 직경의 보어를 구비한 보닛;
상기 보닛의 보어의 상단을 폐쇄하고, 상기 보닛의 보어를 통과하여 연장된 밸브 스템 상부를 중심축방향으로 통과시켜 지지하는 상부 안내구멍과, 상기 상부 안내 구멍의 하측에, 상기 보닛의 보어의 내경보다 작고 상기 상부 안내구멍의 내경 보다는 큰 내경을 가지고, 내부에는 가압된 오일이 채워지는 씰링 오일 챔버를 가진 상부 커버; 및
상기 보닛의 보어 안에 슬라이드 이동가능하게 설치되고, 중심축방향의 중앙 관통구멍에 상기 밸브 스템이 관통하도록 끼워지고, 저면에는 상기 밸브 스템의 외주면과 상기 중앙 관통구멍의 내주면 사이의 틈새를 통하여 유동하는 누설 유체의 압력이 작용하는 상대적으로 큰 단면적의 하단 수압면이 형성된 대경부와, 상기 대경부의 상단면에서 동축방향으로 상기 커버의 씰링 오일 챔버안으로 연장되고 상기 대경부의 하단 수압면보다 상대적으로 작은 단면적을 가지는 플러그를 포함한 피스톤 부재;를 포함하는 것에 특징이 있다.
상기 상부 커버는 상기 보닛의 보어 상단에 끼워져 결합되고, 중심축방향으로 상기 씰링 오일 챔버가 연장되어 씰링 오일 챔버 하부를 구성할 수 있다.
상기 씰링 오일 챔버에는 주입구를 통하여 내부 공간에 씰링 오일을 유입하고, 상기 주입구의 입구를 마개 부재로 밀폐하여 씰링 오일 챔버를 씰링 오일로 채워 넣도록 되어 있다.
상기 피스톤 부재의 중앙 관통구멍의 내벽과, 상기 피스톤 부재의 대경부의 외주면과, 상기 상부 커버의 상부 안내구멍의 내벽에 각각 원주방향을 따라 유체 누설 차단용 오링이 설치될 수 있다.
밸브를 개방위치로 전환하여 밸브의 내부 유로를 개방하였을 때, 유로를 통과하는 유체의 일부가 상기 밸브 스템 하부의 외주면과 하부 안내구멍 사이의 틈새를 통하여 누설되는 경우, 그 누설 유체는 보닛의 보어 안으로 유입되어 피스톤 부재의 하단 수압면에 작용하게 되고, 이 누설 유체의 압력에 의해 피스톤 부재의 상단 플러그가 상승하여 상기 씰링 오일 챔버 내의 오일의 압력을 누설 유체의 압력보다 높은 압력으로 상승시키게 된다. 이에 따라, 유로에서 누설되는 유체는 상대적으로 압력이 높은 씰링챔버의 액상의 오일을 통과할 수 없기 때문에 유체 누설을 차단할 수 있게 된다.
상기한 본 발명의 밸브 누설차단장치에 의하면, 밸브 스템 주위를 통하여 누설되는 유체의 압력에 의해 보닛 내의 피스톤 부재가 오일 씨일 챔버 내부에 충진된 액체(오일)을 가압하여 그 챔버 내부의 오일 압력을 유로를 통과하는 유체의 압력보다 높여 줌으로써 누설 유체가 씰링 오일 챔버의 높은 압력의 오일을 통과하지 못하므로 기계적인 글랜드 패킹과 같은 기계적인 마찰에 의한 차단부재를 사용하지 않고서도 간단한 구조로써 밸브 스템 주위를 통한 유체의 누설을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 글랜드 패킹을 확장(팽창)시키기 위하여 글랜드를 보울트로 조여 가압하는 힘이 시간이 경과함에 따라 약화되고 글랜드 패킹의 밀폐력이 약화됨으로써 누설차단효과가 감쇠하는 종래의 글랜드 패킹에 비하여, 본 발명의 누설 차단장치는 시간 경과에 따른 밀폐력 약화의 현상이 없어 내구성이 우수하다.
도 1은 글랜드 패킹 장치가 설치된 글로브 밸브의 결합단면도이다.
도 2는 도 1의 글랜드 패킹 장치가 설치된 'A'부의 확대 상세도이다.
도 3은 본 발명의 누설 차단장치가 설치된 글로브 밸브의 길이방향 단면도이다.
도 4는 도 3의 'B'부의 확대 상세도로서, 본 발명의 누설 차단장치의 피스톤 부재가 씰링 오일 챔버의 씰링 오일을 가압하기 전 상태의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 누설 차단장치의 피스톤 부재가 보어 내에서 상승하여 실링 오일 챔버의 씰링 오일을 가압한 상태의 글로브 밸브의 길이방향 단면도이다.
도 6은 도 5의 'C'부의 확대 상세도이다.
이하, 본 발명에 따른 밸브 누설장치의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 글로브 밸브에 대하여 설명하지만 본 발명은 글로브 밸브에 한정되지 않고 다른 종류의 밸브에도 적용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 조립체는, 유로(11)와 밸브 시트(12)가 구비된 밸브 몸체(10), 상기 밸브 몸체(10)의 밸브 시트(12)에 안착하거나 또는 분리되면서 상기 유로(11)를 개폐하는 밸브 디스크(15), 하단에 상기 밸브 디스크(15)를 연결하여 밸브 디스크(15)를 개방위치 또는 폐쇄위치로 이동시키고, 상단에는 핸들(16)을 구비한 밸브 스템(20), 상기 밸브 스템(20)를 둘러싼 상태로 상기 밸브 몸체(10)의 상면에 보울트(13)로 결합되는 보닛(30), 상기 보닛(30)의 상면에 보울트(41)로 체결되는 상부 커버(40)를 포함한다.
도 3 및 도 4에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 보닛(30)은 상기 밸브 스템(20)을 중심축방향으로 통과시켜 밸브 스템 하부(21)를 안내하는 하부 안내구멍(31)과, 상기 하부 안내구멍(31)의 상측에 동축으로 구비되고, 상기 하부 안내구멍(31)보다 상대적으로 큰 직경의 보어(32)를 구비한다.
그리고, 상기 상부 커버(40)는 상기 보닛의 보어(32)를 통과하여 연장된 밸브 스템 상부(22)를 중심축방향으로 통과시켜 지지하는 상부 안내구멍(42)과, 상기 상부 안내 구멍(42)의 하측에, 상기 보닛(30)의 보어(32)의 내경 보다 작고 상기 상부 안내구멍(42)의 내경 보다는 큰 내경을 가지고, 내부에는 가압된 씰링 오일(L)이 채워지는 씰링 오일 챔버(45)를 구비한다.
상기 상부 커버(40)는 상기 보닛(30)의 보어(32)안에 슬라이드 삽입되게 저면에서 연장된 슬리브(43)를 구비한다.
상기 씰링 오일 챔버(45)의 내부 공간에 씰링 오일(L)를 채워 넣기 위한 주입구(46)를 구비하고, 상기 주입구(46)의 입구는 마개 부재(47)로 밀폐된다.
상기 보닛(30)의 보어(32) 안에는 피스톤 부재(50)가 슬라이드 이동가능하게 설치된다. 상기 피스톤 부재(50)는 상기 밸브 스템(20)이 관통하도록 끼워지는 중앙 관통구멍(51)이 구비된다. 상기 피스톤 부재(50)는 저면에 상대적으로 큰 단면적의 하단 수압면(S1)이 형성된 대경부(52)를 구비한다. 대경부(52)의 하단 수압면(S1)에는 상기 밸브 스템(20)의 외주면과 상기 중앙 관통구멍(51)의 내주면 사이의 틈새를 통하여 누설되는 유체의 압력(P)이 작용한다.
상기 피스톤 부재(50)의 상부에는 상기 대경부(52)의 하단 수압면(S1)보다 상대적으로 작은 단면적의 상단 수압면(S2)을 가지는 플러그(53)를 구비한다. 상기 피스톤 부재(50)가 도 4에 도시된 바와 같이, 보닛(30)의 보어(32)에 설치된 상태에서 상기 플러그(53)는 상기 커버(40)의 슬리브(43) 내부의 씰링 오일 챔버(45)안에 슬라이드 이동가능하게 삽입된다.
그리고, 상기 피스톤 부재(50)의 중앙 관통구멍(51)의 내벽과, 상기 피스톤 부재(50)의 대경부(52)의 외주면과, 상기 상부 커버(40)의 상부 안내구멍(42)의 내벽에 각각 원주방향을 따라 오링(O)이 설치되어 오일 누설을 차단하도록 되어 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 유로(11)를 통과하는 유체가 상기 밸브 스템 하부(21)의 외주면과 하부 안내구멍(31) 사이의 틈새를 통하여(도 5의 백색 굵은 화살표 방향으로) 누설되는 경우, 그 누설 유체는 보닛(30)의 보어(32) 안으로 유입되어, 피스톤 부재(50)의 하단 수압면(S1)에 소정의 압력(P1)으로 작용한다.
상기 누설 유체에 의한 압력(P1)에 의해 상기 피스톤 부재(50)는 상승하고, 이에 따라 피스톤 부재(50)의 상단 플러그(53)가 상승하여 상기 씰링 오일 챔버(45) 내의 액체의 압력을 누설 유체의 압력보다 높은 압력(P2)으로 가압한다. 이에 따라 누설되는 유체의 압력(P1)은 씰링 오일 챔버(45)내의 가압된 오일의 압력(P2)보다 낮으므로, 유체는 상대적으로 높은 압력의 씰링 오일 챔버(45)내로 유입할 수 없어 오일 누설이 차단된다.
또한, 상기한 본 발명에 따른 누설 차단장치는 씰링 오일 챔버(45) 내의 액체(오일)의 압력에 의해 밸브를 통과하는 유체의 누설을 차단하는 구조이므로, 종래의 글랜드패킹 구조에 비하여 스템 패킹 마찰력(stem packing friction)을 현저히 줄일 수 있다.
직경이 25.4mm인 밸브 스템을 가진 밸브에 대하여 스템 패킹 마찰력을 측정하고, 종래의 V-테프론 패킹과 graphite packing의 스템 패킹 마찰력을 측정하여 아래 표1에 나타내었다.
구분 V-테프론 패킹(A) graphite packing(B) 본 발명의 패킹(C)
패킹 마찰력(kgf) 50 250 18
본 발명 패킹 구조의 패킹 마찰력/종래 패킹구조의 패킹 마찰력 C/A=0.36 C/B= 0.072 C/C=1.0
상기 표1에 나타는 바와 같이, 본 발명의 패킹구조에 대한 패킹 마찰력은 종래 패킹 구조의 패킹 마찰력에 비하여 현저히 작다. 그리고, 본 발명의 패킹구조에 대한 패킹 마찰력은 종래 V-테프론 패킹 구조의 패킹 마찰력(A)에 비하여 36%이고, 종래 graphite packing 구조의 패킹 마찰력(B)에 비하여 7.2% 정도에 불과하다.
이는 본 발명의 패킹 구조에 대한 패킹 마찰력이 작아서, 밸브 스템과 밸브패킹 사이이 마찰에 의한 마모 등을 줄여서 밸브 스템의 내구성을 향상시킬 수 있다. 뿐만아니라 본 발명의 패킹 구조는 패킹 마찰력이 작아서 밸브 조작에 적은 힘이 소요된다. 이에 따라 작은 조작력으로 밸브를 개폐 조작할 수 있으므로, 전자제어에 의한 자동 제어가 쉬워진다.
[부호의 설명]
10: 밸브 몸체 11: 유로
12: 밸브 시트 13: 보울트
15: 밸브 디스크 16: 핸들
20: 밸브 스템 21: 밸브 스템 하부
22: 밸브 스템 상부 30: 보닛
31: 하부 안내구멍 32: 보어
41: 보울트 40: 상부 커버
42: 상부 안내구멍 43: 슬리브
46: 주입구 47: 마개 부재
45: 씰링 오일 챔버 50: 피스톤 부재
51: 중앙 관통구멍 52: 대경부
53: 플러그 S1: 하단 수압면
S2: 상단 수압면 L: 씰링 오일
O: 오링 P1: 유체 압력
P2: 씰링 오일 압력

Claims (5)

  1. 밸브 스템(20)의 외주면을 따라 유체의 누설을 차단하는 밸브 누설 차단장치로서,
    상기 밸브 스템(20)을 중심축방향으로 통과시켜 밸브 스템 하부(21)를 안내하는 하부 안내구멍(31)과, 상기 하부 안내구멍(31)의 상측에 동축으로 구비되고, 상기 하부 안내구멍(31)보다 상대적으로 큰 직경의 보어(32)를 구비한 보닛(30);
    상기 보닛(30)의 보어(32)의 상단에 결합되고, 상기 보닛(30)의 보어(32)를 통과하여 연장된 밸브 스템 상부(22)를 중심축방향으로 통과시켜 지지하는 상부 안내구멍(42)과, 상기 상부 안내 구멍(42)의 하측에, 상기 보닛(30)의 보어(32)의 내경보다 작고 상기 상부 안내구멍(42)의 내경 보다는 큰 내경을 가지고, 내부에는 가압된 씰링 오일(L)이 채워지는 씰링 오일 챔버(45)를 가진 상부 커버(40); 및
    상기 보닛(30)의 보어(32) 안에 슬라이드 이동가능하게 설치되고, 중심축방향의 중앙 관통구멍(51)에 상기 밸브 스템(20)이 관통하도록 끼워지고, 저면에는 상기 밸브 스템(20)의 외주면과 상기 중앙 관통구멍(51)의 내주면 사이의 틈새를 통하여 유동하는 누설 유체의 압력(P1)이 작용하는 상대적으로 큰 단면적의 하단 수압면(S1)이 형성된 대경부(52)와, 상기 대경부(52)의 상단면에서 동축방향으로 씰링 오일 챔버(45)안으로 연장되어 상기 씰링 오일 챔버(45)의 하단을 밀폐하고, 상기 대경부(52)의 하단 수압면(S1)보다 상대적으로 작은 단면적의 상단 수압면(S2)을 가지는 플러그(53)를 포함한 피스톤 부재(50);를 포함하는 밸브 누설 차단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 씰링 오일 챔버(45)는 내부 공간에 씰링 오일(L)을 유입하기 위한 주입구(46)를 구비하고, 상기 주입구(46)의 입구는 마개 부재(47)로 밀폐되는 것을 특징으로 하는 밸브 누설 차단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    유로를 통과하는 유체가 상기 밸브 스템 하부(21)의 외주면과 하부 안내구멍(31) 사이의 틈새를 통하여 누설되어 보닛(30)의 보어(32) 안으로 유입되는 경우, 상기 피스톤 부재(50)의 하단 수압면(S2)에 작용하는 누설 유체의 압력(P1)에 의해 상기 피스톤 부재(50)의 상단 플러그(53)가 상승하여 상기 씰링 오일 챔버(45) 내의 오일의 압력(P2)을 누설 유체의 압력(P1)보다 높은 압력으로 가압함으로써 유체의 누설을 차단시키는 것을 특징으로 하는 밸브 누설 차단장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커버(40)는 상기 보닛의 보어(32) 상단에 끼워져 결합되고, 중심축방향으로 상기 씰링 오일 챔버(45)가 연장되어 씰링 오일 챔버(45)의 하부를 구성하는 슬리브(43)를 구비한 것을 특징으로 하는 밸브 누설 차단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 부재(50)의 중앙 관통구멍(51)의 내벽과, 상기 피스톤 부재(50)의 대경부(52)의 외주면과, 상기 상부 커버(40)의 상부 안내구멍(42)의 내벽에 각각 원주방향을 따라 오링(O)이 설치된 것을 특징으로 하는 밸브 누설 차단장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5979483A (en) * 1998-06-24 1999-11-09 Occidental Chemical Corporation Valve assembly and method
US6161835A (en) * 1998-08-17 2000-12-19 Arbuckle; Donald P. Integrated barrier fluid sealing apparatus with visual volume indicator
JP2006234171A (ja) * 1994-03-02 2006-09-07 Fisher Controls Internatl Llc 流体弁およびパッキン構造
KR20070078761A (ko) * 2007-07-12 2007-08-01 김용진 에어리크 방지 글로브 밸브
KR20140083576A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 대신종합가스(주) 밸브

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB817426A (en) * 1956-05-22 1959-07-29 Alexander Samuel Volpin Stem and stuffing box construction for non-rising stem gate valves
US3324875A (en) * 1964-05-05 1967-06-13 Acf Ind Inc Valve
JP2004308717A (ja) * 2003-04-03 2004-11-04 Asahi Organic Chem Ind Co Ltd 流体作動弁
KR200395564Y1 (ko) 2005-06-21 2005-09-13 주식회사 국일인토트 밸브스템용 패킹 조립체
JP4982802B2 (ja) * 2007-12-28 2012-07-25 独立行政法人産業技術総合研究所 高温高圧用ベローズバルブ
KR101197372B1 (ko) 2010-06-25 2012-11-09 주식회사 대정밸브 밸브용 기밀유지 패킹
KR20130120174A (ko) * 2012-04-25 2013-11-04 주식회사 케이에스테크 초저온 및 초고압용 컨트롤 밸브
CN103244694B (zh) * 2013-05-23 2016-12-07 中亚阀门有限公司 活塞式零泄漏截止阀
ITMI20142265A1 (it) * 2014-12-29 2016-06-29 Nuovo Pignone Srl Dispositivo di tenuta per lo stelo di una valvola
CN105508627B (zh) * 2015-12-24 2017-11-14 华中科技大学 一种高压管路手动平衡式阀

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234171A (ja) * 1994-03-02 2006-09-07 Fisher Controls Internatl Llc 流体弁およびパッキン構造
US5979483A (en) * 1998-06-24 1999-11-09 Occidental Chemical Corporation Valve assembly and method
US6161835A (en) * 1998-08-17 2000-12-19 Arbuckle; Donald P. Integrated barrier fluid sealing apparatus with visual volume indicator
KR20070078761A (ko) * 2007-07-12 2007-08-01 김용진 에어리크 방지 글로브 밸브
KR20140083576A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 대신종합가스(주) 밸브

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