KR100207250B1 - 밸브 시스템 - Google Patents

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KR100207250B1
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마틴 윌리암 덴마크
필립 존 해즐리
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케이 피 홀리건
비티알 피엘씨
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Abstract

본 발명은 일괄 처리에 사용되는 밸브 시스템, 특히 재료를 하나의 컨테이너로부터 다른 컨테이너로 전달하는 동안 주위로의 재료의 누출을 방지하기 위한 밸브 시스템에 관한 것이다. 효과적인 시스템은 반작용 용기(3 ; 103)로 또는 반작용 용기로부터 재료를 전달하기 위한 컨테이너(12 ; 107)에 하나를 또한 반작용 용기(3 ; 103) 자체에 다른 하나를 갖는 두 개의 버터플라이형 밸브 디스크(5, 6 ; 105, 106)를 포함한다. 밀폐될 때, 각 밸브 디스크(5, 6 ; 105, 106)는 컨테이너(12 ; 107) 또는 용기(3 ; 103)를 주위와 차단한다. 컨테이너(12 ; 107)가 용기(3 ; 103)에 연결될 때, 하나의 밸브 디스크(5 ; 105)에 연결된 샤프트(9 ; 109)는 디스크(5, 6 ; 105, 106)가 동시에 이동할 수 있도록 다른 밸브 디스크(6 ; 106)에 연결된 샤프트(10)와 내부결합되며, 재료는 컨테이너(12 ; 107)로부터 용기(3 ; 103)까지 전달되거나 또는 그와 반대로 전달될 수 있다.

Description

밸브 시스템
본 발명은 밸브 시스템에 관한 것이며, 좀더 상세하게 설명하면 하나의 컨테이너로부터 다른 컨테이너까지 재료를 전달하는 동안 주변으로 재료의 누출을 방지하기 위해 사용될 수 있는 버터플라이형 밸브에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브 시스템을 포함하는 컨테이너의 일부를 도시한 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 조립체의 확대 단면도.
제3도는 록킹 장치를 포함하는 제1도에 도시된 조립체의 일부에 대한 또다른 확대단면도.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 밸브 시스템의 제1디스크 및 제1부재의 일측면에서의 사시도.
제5도는 제2실시예에 따른 밸브 시스템의 단면도.
제6도는 제2실시예의 밸브 시스템의 다른 측면(제4도와 비교할 때)에서의 사시도.
제7도는 제2실시예의 밸브 시스템을 도시한 분해도.
예를 들어, 순도를 유지하기 위해서는 공기로 운반되는 오염물질과 같은 오염물질로부터 제약물질과 같은 화학물질을 차단하는 것이 필요하다. 또한 만약 유독성 재료라면 주위 환경 및/또는 대기로의 유해한 오염 물질을 차단하는 것이 필요하다.
본 발명의 밸브 시스템은 세가지 필요조건에 적합하다.
본 발명에 따르면, 밸브 시스템은 제조시 만들어진 제1샤프트에 연결된 제1디스크에 의해 밀봉가능한 제1원형 간극을 갖는 제1부재와, 제1샤프트상에 제공되어 보완적으로 제조시 만들어진 제2샤프트를 구비한 제2디스크에 의해 밀봉가능한 제2원형 간극을 갖는 제2부재로 구성되며, 상기 제1 및 제2부재는 제2샤프트에 제조시 내부-결합된 제1샤프트상에 제조시 제2디스크와 측면을 따라 위치된 제1디스크와 결합될 수 있으며, 상기 제1 및 제2디스크는 단일축 위주로 동시에 회전할 수 있다.
제1 및 제2부재는 제1 및 제2밀봉부를 가지며 이러한 밀봉부에 제1 및 제2디스크가 밀폐 상태로 안착된다.
제1 및 제2부재가 결합되지 않을 때, 제1 및 제2부재중의 어느 하나에 형성된 관련 간극은 밀폐 상태를 유지하기 위해 제1 및 제2부재중의 어느 하나와 관련된 록킹 장치가 제공된다.
제조시 제공된 제1스터브 축은 제1샤프트와 직경방향으로 대향하고 제1샤프트와 동축 구조인 제1디스크에 연결될 수 있으며, 제1스터브 축에 보완적으로 제조시 제공된 제2스터브 축은 제2샤프트와 직경방향으로 대향하고 제2샤프트와 동축구조인 제2디스크에 연결될 수 있으므로, 제1 및 제2부재가 제2디스크 측면을 따라 위치된 제1디스크와 함께 결합될 때, 제1스터브 축의 형태는 제2스터브 축의 형태와 상호결합된다.
또한, 제2스터브 축은 제1디스크와 결합될 수 있고 및/ 또는 제1스터브 축과 상호결합될 수도 있다.
본 발명의 두가지 실시예가 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이다.
제1도 내지 제3도에 도시된 컨테이너 조립체는 본 발명의 제1실시예에 따라 밸브 시스템을 포함하고 있고 또한 용기 밸브 몸체(3)와 팩 밸브 몸체(4)의 두 개의 부재로 이루어져 있다. 두 개의 용기 밸브 몸체는 용기에 고정되려는 경향이 있으며, 이러한 경향은 용기의 입구측 및 출구측에서 발생된다. 용기는 내부의 과정 반작용을 견디는데 적당한 재료로 제조된다. 팩 밸브 몸체는 처리된 재료가 처리 장치로 전달되거나 또는 처리된 재료가 처리장치로부터 상기 재료를 사용하는 다른 위치로 전달될 수도 있으며, 팩이 제조되는 재료에 따라 반작용을 견딜 필요가 없으며 중량을 최소화하기 위해 선택될 수 있다.
처리 용기를 제조할 때, 용기 입구측에 하나 및 용기 출구측에 다른 하나의 두 개의 용기 밸브와, 각각 관련된 팩 밸브를 갖는 두 개의 팩은 밀봉 시스템을 형성하고 재료는 주위 환경 및/또는 대기와 접촉하지 않고 또는 오염재료와 접촉하지 않고 용기로부터 팩까지 또는 팩으로부터 용기까지 전달된다. 또한, 팩(12) 및 관련 팩 밸브의 서브-조립체가 처리 용기(1) 및 용기 밸브의 서브-조립체에 연결될 때, 서브-조립체 각각은 밀봉 시스템을 형성한다.
각각의 팩(12) 및 팩 밸브를 포함하는 다수의 서브-조립체가 사용될 수도 있다. 처리된 재료는 이러한 팩의 서브-조립체 및 팩 밸브내의 처리 장치로 전달된다. 또한, 서브-조립체, 또는 깨끗한 조건에 있다는 것을 제외하고 동일한 서브-조립체가 처리장치로부터 처리된 후 재료를 전달하기 위해 사용될 수도 있다.
제1도는 컨테이너 조립체의 일부 즉, 원통형 스페이서(11)에 의해 팩 밸브디스크(6) 및 팩 밸브의 몸체에 연결된 팩(12)과, 처리 용기(1)의 입구측에 각각 용기 밸브 디스크(5)와 용기 밸브 몸체(3)를 도시한 것이다. 처리된 재료는 팩(12)내에 넣어져 있고 팩 밸브 및 용기 밸브의 밸브 시스템이 개방될 때 중력에 의해 처리 용기(1)로 공급된다. 유사하게 처리된 재료는 본 발명에 따라 도면에 도시된 바와 같이 다른 밸브 시스템을 통해 처리 용기의 하부 측면상의 출구부에 연결된 다른 팩으로 중력에 의해 처리된 후 공급되며, 역으로는 공급되지 않는다.
용기 밸브 몸체(1)는 튼튼하게 제조되고 표준 플랜지 치수를 갖는다. 몸체는 용기 밸브 몸체(3)의 일부로 제공된 전체 저어널 하우징(20)에 의해 지지된 제1샤프트(9)를 위한 하나의 출구를 갖는 환형모양을 하고 있다. 샤프트의 일단은 핸들 또는 작동기(비도시)가 연결된 사각형 단부(21)이다. 샤프트의 타단은 용기 밸브 디스크(5)에 스크루(14)로 연결된 감소된 직경부(22)를 갖는다. 용기의 입구측은 밀봉부를 가지며, 밀폐상태일 때 이러한 밀봉부에 디스크(5)가 안착된다. 샤프트(9)는 돌출부 및 오목부를 포함하는 형상부(25)를 가지며 단부(22)는 디스크(5)에 가깝게 세미-저어널 하우징(23)내에 지지된다.
팩 밸브는 처리 용기 및 용기 밸브와 분리될 때 팩 및 팩 밸브의 운반 가능한 서브-조립체를 위한 밀봉부일 수 있게 할 뿐만 아니라 용기 밸브와 어울릴 때 밸브로써 작동되도록 팩 밸브가 배열 및 제조된다. 팩 밸브는 몸체(4)와, 디스크(6)와, 밀봉부(8)와, 샤프트(10)로 이루어지며 슬리이브(11)를 통해 팩(12)에 연결되도록 배열 및 제조된다. 팩 밸브 몸체(4)는 운반이 용이하도록 용기 밸브 몸체보다 가볍게 제조된다.
팩 밸브는 팩 밸브 몸체내의 세미-저어널 베어링(4)에 있는 감소된 단부(27)에서 스크루(17)에 의해 팩 밸브 디스크(6)에 연결된 샤프트(10)로 구성되며 밸브 몸체의 샤프트(9)의 형상부(25)에 대응하는 형상부(26)가 제공된다. 도시된 바와 같이, 팩(12)이 용기에 접속될 때, 샤프트(9, 10)상에 이루어진 두 개의 형상부(25, 26)는 회전가능한 샤프트를 형성하기 위해 내부-결합된다. 각각 세미-원통형인 두 개의 단부(22, 27)는 두 개의 디스크(5, 6)와 밀접한 두 개의 세미-저어널 베어링(23, 41)내에 안착하는 원통형 부분을 형성한다. 팩 밸브의 몸체의 일부는 도시된 바와 같이 조합된 샤프트(9, 10)를 위한 튜브형 슬리이브를 형성하기 위해 용기 밸브의 몸체내의 오목부에 끼워진다.
두 개의 샤프트(9, 10)의 형상부(25, 26) 각각은, 밸브 시스템이 개방되거나 또는 다른 방식으로 놓일 때, 팩 밸브가 용기 밸브로부터 분리되는 것을 방지하는 안전 인터록 시스템을 제공하기 위해 만들어지고, 밸브 시스템이 밀폐될 때, 팩 밸브는 용기 밸브로부터 분리될 수 있다. 밸브 시스템을 지나는 다른 재료를 위한 다른 형상이 사용될 수도 있으며, 팩 밸브내의 재료가 잘못된 용기내에서 처리되거나 또는 잘못된 재료가 처리되는 것을 방지하는 수단을 제공한다. 따라서, 특정한 형상이 특별한 재료에 대하여 지시될 수 있다.
형상은 샤프트(9, 10)의 회전 가능한 축과 수직으로 연장하는 면(55, 56)을 포함하고, 상기 면은 내부-결합되므로, 상기 형상은 서로 결합될 때 관련 디스크(5, 6) 및 샤프트(9, 10)의 올바른 위치선정을 확인하기 위한 안내 수단을 제공한다.
두 개의 밸브 디스크(5, 6)는 디스크(5, 6)의 엣지에 형성된 하프 보스(half boss)를 통해 들어오는 각각의 스크루(14, 17)에 의해 각각의 샤프트(9, 10)에 접속된다. 팩 밸브 디스크(6)는 용기 밸브 디스크(5)의 경상 이미지(mirror image)를 가지며 팩 밸브가 도면에 도시된 바와 같이 용기 밸브에 접속될 때 두 개의 디스크는 튜브형 슬리이브를 통해 단일 축선(0-0) 주위로 샤프트(9)의 사각형 단부(21)에 제공된 핸들 또는 작동기에 의해 조립된 샤프트(9)의 회전과 동시에 90°로 회전할 수 있다.
팩 서브-조립체가 용기로부터 분리되는 동안 팩 밸브 디스크가 개방되는 것을 방지하기 위한 록킹 장치(13)가 제공된다. 이러한 록킹 장치는 디스크가 밀폐된 위치에 있을 때 샤프트(10)내의 틈새(33)로 스프링(30)에 의해 경사진 플런저(31)에 접속된 핸들(37)을 포함한다. 핸들 및 플런저는 팩 밸브 몸체에 부착되어 지지부(36)상에 장착된 피봇식으로 선회가능한 L-형 아암(35)에 고정된다. 팩 밸브가 용기 밸브에 부착될 때, 아암은 틈새(33)에서 스프링(30)의 경사에 대하여 플런저(31)를 이동시키며 아암을 피봇식으로 선회시키는 용기 밸브 몸체의 일부와 접촉된다. 이러한 상태는 도면에 도시되어 있다. 이때 조합된 샤프트(9, 10)는 팩 및 처리 용기 사이로 재료를 전달할 수 있게 선회가능하게 된다. 팩이 용기로부터 분리될 때, 플런저(31)는 스프링(30)의 경사에 기인하는 틈새(33)로 이동한다. 록킹 장치는 핸들(37)을 당김으로써 수동으로 작동할 수 있고, 따라서 틈새에서 플런저를 이동시킬 수 있으며, 샤프트(10)는 회전가능하게 되고 팩 밸브는 해방된다.
제4도 내지 제7도에 도시된 제2실시예의 밸브 시스템은 제1도 내지 제3도에 도시된 것과 유사한 컨테이너 조립체의 일부이다. 용기 및 팩은 제4도 내지 제7도에 도시되어 있지 않으며 다시 기술되지 않을 것이다.
특히 제7도에서 도시된 바와 같이, 시스템은 용기 밸브 몸체(103)와, 용기 밸브 디스크(104)와, 용기 밸브 샤프트(105)와, 용기 밸브 스터브 축(106)과, 팩 밸브 몸체(107)와, 팩 밸브 디스크(108)와, 팩 밸브 샤프트(109)와, 팩 밸브 스터브 축(110)을 포함한다.
용기 밸브 몸체(103)는 디스크-형상이며 디스크(104)에 의해 밀봉가능하게 밀폐된 중앙 원형 틈새(111)를 갖는다. 몸체(103)는 용기 밸브 샤프트(105)를 위한 베어링으로 작용하는 세미-원통형 채널(112)과 용기 밸브 스터브 축(106)을 수용하는 [채널(112)보다 약간 작은 직경을 갖는] 직경 방향으로 대향하는 세미-원통형 채널(113)을 갖는다. 몸체의 상부면은 두 개의 사각형 단면 채널을 가지도록 형성된다. 제1채널(114)은 상대적으로 좁고 깊으며 직각으로 연장되며 세미-원통형 채널(112) 양단간에 절단된다. 제2채널(115)은 상대적으로 넓고 얕으며 직각으로 연장되며 세미-원통형 채널(113) 양단간에 절단된다. 몸체(103)는 또한 용기의 잔여부에 고정되기 위해 볼트 또는 다른 적당한 수단에 대한 8개의 원형 구멍(120)을 갖도록 형성된다.
용기 밸브 디스크(104)는 디스크 엣지에 형성된 하프 보스(116, 117)내의 구멍을 통과하는 스크루(비도시)에 의해 용기 밸브 샤프트(105) 및 용기 밸브 스터브 축(106)에 연결되며, 하나의 하프 보스(116)는 다른 하프 보스(107)와 직경 방향으로 대향한다. 샤프트 및 축은 하프 구멍(118, 119)내에 각각 안착된다. 제5도에 도시된 바와 같이 두 개의 디스크가 서로 측면을 따라 위치될 때 팩 밸브 디스크(108)의 대향면에 형성된 원형 오목부(122)와 어울리는 원형 돌출부(121)가 디스크의 상면에 존재한다.
용기 밸브 샤프트(105)는 핸들 또는 작동기(비도시)가 연결될 수 있는 사각형 단부를 갖는다. 샤프트(105)의 대향 단부는 하프 구멍(118)내에 안착된 감소된 직경 세미-원통형 부분(124)을 가지며 스크루(비도시)에 의해 디스크(104)에 연결된다. 샤프트(105)는 직사각형 단면 채널(125)의 형상을 갖는다. 평탄면(126)은 제7도에 도시된 바와 같이 샤프트상에 형성된다.
팩 밸브 스터브 축(110)에 부착되는 것으로 제7도에 도시된 용기 밸브 스터브 축(106)은 디스크(104)내의 하프 구멍(119)에 안착되는 단부(127)를 갖는다. 또한 스터브 축(106)은 스터브 축(110) 대신 스크루에 의해 디스크에 연결될 수 있다. 스터브 축(106)은 채널(113)내에 안착되며 사각형을 벗어난 형상(128)으로 제조된다.
팩 밸브 몸체(107)는 팩을 그곳에 연결시킬 수 있는 짧은 배관모양 부분(129) 및 플랜지(130)를 갖도록 형성된 원형 링 모양이다. 용기 밸브 몸체내의 틈새(111)와 동일한 직경의 중앙 원형 틈새(141)가 존재한다.
팩 밸브 몸체의 아래측면은 다른 직사각형 단면을 갖는 두 개의 리브(131, 132)를 갖도록 형성된다. 이러한 리브는 채널(114, 115)과 잘맞는 치수를 가지며, 다른 치수를 갖는다면, 일방향에서만 맞게된다. 몸체는 또한 샤프트(109) 및 스터브 축(110) 각각을 수용하기 위한 세미-원통형 채널을 갖도록 형성된다.
팩 밸브 디스크(108)는 상기에서 언급된 원형 오목부(122)로부터 이격된 용기 밸브 디스크(104)의 경상 이미지를 갖는다. 용기 밸브 디스크내의 것과 유사한 세미-원통형 구멍을 구비한 두 개의 보스(133, 134)를 갖는다.
팩 밸브 샤프트(109)는 보스(133)내의 하프 구멍에 안착되는 감소된 직경 세미-원통형 부분(135)을 가지고 디스크(108)에 연결된다. 샤프트(109)는 또한 샤프트(105)내의 채널(125)과 보완적인 치수를 갖는 직사각형 리브(136)를 갖도록 형성된다.
팩 밸브 스터브 축(110)은 채널(113)과 동일한 직경을 가지며 보스(134)내의 하프 구멍에 삽입되는 감소된 직경 부분(비도시)을 갖도록 형성된다. 축(110)은 스크루(비도시)에 의해 디스크(108)에 연결된다. 스터브 축은 또한 용기 밸브 스터브 축(106)을 수용하기 위해 오목부(137)의 형상을 갖는다.
팩 밸브가 조립되고 용기 밸브의 측면을 따라서 위치될 때, 돌출 디스크(121)는 오목부(122)와 결합되며, 리브(131)는 채널(114)과 결합되며, 리브(132)는 채널(115)과 결합되며, 리브(136)는 채널(125)과 결합되며, 사각형을 벗어난 단부면(128)은 오목부(137)와 결합되어 부품 및 정렬이 올바르게 되도록 한다. 일단 두 개의 밸브가 존재하면, 용기 밸브 샤프트(105)는 조합된 샤프트(105, 109)가 채널(112)(또한 팩 밸브 몸체 내의 직면하는 채널)내에서 회전하도록 사각 단부(123)에 부착된 핸들 또는 작동부(비도시)에 의해 선회될 수 있다. 조합된 스터브 축(106, 110)은 또한 채널(113)(또한 팩 밸브 몸체내의 직면하는 채널) 및 디스크(104, 108)내에서 회전하고, 재료가 용기와 팩 사이에서 이동할 수 있도록 나란히 각 틈새(111, 114)를 차례로 개방시킨다.
팩이 용기로부터 분리될 때, 각 밸브는 주위로의 원치않는 재료 누출 또는 대기에 의한 재료의 오염을 방지하기 위해 틈새(141, 111)를 밀봉한다.

Claims (9)

  1. 형상부(25 ; 125)를 갖는 제1샤프트(9 ; 109)에 연결된 제1디스크(5 ; 105)에 의해 밀봉가능한 제1원형 틈새를 가진 제1부재와, 제1샤프트(9, 109)상에 제공된 것과 대응하는 형상부(26 ; 126)로 제공된 제2샤프트(10 ; 110)를 구비하는 제2디스크(6 ; 106)에 의해 밀봉가능한 제2원형 틈새를 갖는 제2부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2부재(3, 4, ; 103, 104)는 제2샤프트(10 ; 100)에서 형상부(26 ; 126)를 갖도록 내부-결합된 제1샤프트(9 ; 109)에서 형상부(25 ; 125)를 갖는 제2디스크(6 ; 106)의 측면을 따라 위치되는 제1디스크(5 ; 105)와 연결될 수 있으며, 상기 제1 및 제2디스크(5, 6 ; 105, 106)는 단일축 주위로 동시에 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 샤프트(9, 10 ; 109, 110)에서의 형상부(25, 26 ; 125, 126)는 밸브 시스템이 개방되어 있는 동안 제1 및 제2부재(3, 4 ; 103, 104)가 분리되는 것을 방지하는 안전 인터록 시스템을 제공하는 형상인 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브 시스템을 통과하는 다른 재료에 대하여는 다른 형상부(25, 26 ; 125, 126)가 사용될 수도 있는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 형상부(25, 26)는 결합될 때 관련 디스크(9, 120) 및 샤프트(9, 10)의 올바른 위치선정을 위한 안내수단을 제공하며 단일 회전축의 수직방향으로 연장하는 면(55, 56)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2부재(3, 4)는 제1 및 제2밀봉부(7, 8)를 가지며 이러한 밀봉부에 제1 및 제2디스크(5, 6)가 밀폐 상태로 안착하는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 록킹 장치(13)는 제1 및 제2부재(3, 4)중의 어느 하나에 있는 관련 틈새는 제1 및 제2부재(3, 4)가 연결되지 않는 동안 밀폐 상태로 남아 있는 것을 보장하기 위해 제1 및 제2부재(3, 4)중의 하나와 관련된 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 록킹 장치(13)는 제1 및 제2샤프트(9, 10)중의 하나에 있는 틈새에 위치될 수 있는 플런저(31)를 포함하며, 상기 플런저(31)는 내부에서의 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1스터브 축(106)은 형상부(128)로 제공되며 제1샤프트(105)에 대하여 직경방향으로 대향하고 또한 동축구조로 제1디스크(104)에 연결되고, 제2스터브 축(110)은 상기 제1스터브 축(106)에 제공된 것과 대응하는 형상으로 제공되며 제2샤프트(109)에 대하여 직경방향으로 대향하고 또한 동축구조로 제2디스크(108)에 연결되어, 제1 및 제2부재(103, 107)가 제2디스크(108)의 측면을 따라 위치된 제1디스크(104)와 연결되고, 제1스터브 축(106)에서의 형상부(128)는 제2스터브 축(110)에서의 형상부와 내부결합된 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2스터브 축(110)은, 제2디스크(108)와 연결되는 대신, 제1디스크(104)와 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
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