KR930011371B1 - 로타리 밸브 어셈블리 - Google Patents

로타리 밸브 어셈블리 Download PDF

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베루그게스트라트 베른데
아우구스트카페 루돌프
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Abstract

내용 없음.

Description

로타리 밸브 어셈블리
제1도는 본 발명에 의한 디스크밸브 및 그 시일의 완전히 닫힌 상태의 부분 단면도.
제2a도는 본 발명에 의한 디스크밸브 및 그 시일의 완전히 열린 상태의 부분 단면도.
제2b도는 본 발명에 의한 디스크밸브 및 그 시일의 부분적으로 닫힌 상태의 부분 단면도.
제3도는 본 발명에 의한 디스크밸브 및 그 시일에서, 밸브디스크상에 시일 어셈블리(seal assembly)가 장착된 경우의 부분 단면도.
제4도는 본 발명에 의한 볼 밸브 및 그 시일의 완전히 닫힌 상태의 부분 단면도.
본발명은 로타리 밸브에 관한 것이며, 특히 2방향 로타리 밸브용 시일에 관한 것이다.
밸브 시일은 그 밸브를 설치하는 용도에 따라서 설계된다. 로타리 밸브 시일의 선택시에 고려되는 요소로는, 평균 유압 및 압력 범위 ; 밸브 작동에 필요한 토오크 ; 최대 허용 누수속도 ; 및 유체 흐름이 1방향인가 또는 2방향인가의 여부등이 있다.
종래에는 상기 요소들의 범위와, 조합을 달리하여 설계된 밸브시일들이 있다.
로타리 밸브시일의 한 유형을 예로들면 리테이닝 링(retaining ring)에 의해 밸브 몸체내에 장착되는 탄성 시일 부재이다. 이 시일부재는 통상 그의 직선상 외주부가 리테이닝 링과 밸브 몸체 사이에 장착돼 있고 그 곡선부가 밸브 부재와 접촉한다. 이러한 유형의 시일은 예를들면, 하이에스등이 받은 미국특허 4,796,857호 ; 보우챔프등이 받은 미국특허 4,491,298호 ; 스테르넨베르그 등이 받은 미국특허 4,241,895호 ; 및 이글스톤등이 받은 미국특허 4,231,546호에 개시된 것들을 들 수 있다. 이들 특허 문헌들은 참고용으로 기재한 것이다.
본 발명은 탄성 시일 부재형 로타리 밸브 시일에 관한 것이다. 이 시일은 실질상 직선부와 이 직선부에 일체로 형성된 곡선부를 갖는 탄성 시일부재를 갖는 제1시일서브 어셈블리(subassembly)를 구비하고 있다. 이 서브 어셈블리의 탄성은 밸브 용도에 알맞게 변경될 수 있다. 이 서브 어셈블리는 임의적으로 1이상의 추가 탄성 시일부재를 더 갖을 수도 있다.
또한, 상기 시일은 상기 제1시일서브 어셈블리와 유사하나 그와는 반대방향으로 설치되어 그 두 흐름방향을 효과적으로 밀봉토록 하는 제2시일 서브 어셈블리를 구비할 수도 있다.
본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제1도는 디스크 밸브에 사용된 본 발명의 양호한 실시예를 나타낸다. 디스크 밸브(10)는 그 하우징(16)내에 장착된 밸브 디스크(12)와 시일 어셈블리(14)을 구비하고 있다. 디스크(12)는, 미국특허 4,231,546호에 개시된 바와같이, 또는 다른 공지기술로써 하우징(16)내에 밸브스템과 작동 장치에 부착할 수 있다.
시일 어셈블리(14)의 구성은 밸브 외부의 조작 변수들에 맞게 바꿀 수도 있다. 제1도에 도시된 구성에서는, 시일 어셈블리(14)가 탄성 개스킷(231)에 의해 서로 분리된 두 탄성 서브 어셈블리(18,20)를 구비하고 있다. 서브 어셈블리(18)는 2개의 탄성 링(22,24)을 갖고 있으며, 이 링들은 각각 직선부와 이 직선부에 일체로 형성된 곡선부를 갖추고 있다. 링(22,24)은 그 곡률반경, 재료, 두께 또는 이들의 임의의 조합이 달라서 탄성이 다른 것이 바람직하다. 예를들어, 제1도에 도시된 바와같이, 링(22)의 곡률반경이 링(24)의 것보다 크다. 따라서 링들(22,24)은 그 탄성이 서로 다르다.
링들(22,24)은 스텐레스강과 같은 금속제인 것이 바람직하다. 링들(22,24)을 플라스틱 도막으로 피복하여 링간의 상대적 이동성을 증진할 수도 있다. 개스킷(21)은 흑연으로된 것이 바람직하며 또한, 밸브(10)에 의해 조절되는 유체에 적합한 탄성중합체 재료로 된 것도 좋다.
제1도에 도시된 바와같이, 서브 어셈블리(20)는 환상 개스킷(32,34)에 의해 분리된 3개의 링들(26,28,30)을 구비하고 있다. 링들(22,24)의 경우처럼, 링들(26∼30)은 그 곡률반경, 재료, 두께, 또는 이들의 임의의 조합이 서로 달라서 탄성이 서로 다른 것이 바람직하다. 예를들면 제1도에 도시된 바와같이, 링(30)은 링(28)보다 곡률 반경이 더 크다. 마찬가지로 링(28)의 곡률반경은 링(26)의 것보다 더 크다. 이와같이 상기 링들은 그 탄성이 서로 다르다.
링들(26∼30)은 스텐레스강과 같은 금속제인 것이 좋다. 이 링들에 플라스틱 도막을 피복하여 링들간의 상대적 이동성을 향상시킬 수 있다.
개스킷(36), 지지링(38) 및 다른 개스킷(40)이 시일 어셈블리(20)를 밸브 몸체(16)로부터 분리시키고 있다. 개스킷들(36,40)은 흑연재 또는 기타 다른 알맞은 재료로 된 것을 사용할 수도 있다. 지지링(38)의 내주부(42)는 곡면이며, 그 곡률반경은 시일링(26)의 곡률반경보다 작다. 밸브디스크(12)가 제1도에 도시된 바와같이 닫힌 위치에 있을때 시일링(26)이 상기 내주부(42)에 걸쳐지게 된다.
시일 어셈블리들(18,20), 지지링(38) 및 이들과 관계된 개스킷들은 리테이닝 링(44)에 의해 밸브몸체(16)상에 장착돼 있다. 리테이닝 링(44)은 환상 립(lip)(46)과 그 내주부상에 둥근 어깨부(48)를 구비하고 있다. 리테이닝 링은 스크류(50) 또는 본 기술분야의 다른 수단에 의해 밸브몸체(16)에 부착된다.
열린 상태의 밸브(10)가 제2a도에 도시되어 있다. 링들(22,24,26,28,30)은 완전히 뻗친 위치에 있다. 밸브가 닫히기 시작함에 따라, 밸브디스크(12)의 외주부는 링들(22,30)을 제2b도에 도시된 바와같이 외향 방사상으로 눌러준다. 다시말해서, 링(22)이 링(24)을 외향 방사상으로 누르고, 링(30)이 링(28)을 외향방사상으로 누르고, 링(28)은 링(26)을 외향방사상으로 누른다. 이 링들의 외향방사상으로 움직일때, 링들(22,24,26,28,30)은 서로에 대해 미끄러진다. 링들(22,24)은 어셈블리(44)의 어깨부(48)를 중심으로 선회(pirot)되며, 링들(26∼30)은 지지링(38)을 중심으로 선회된다. 링(22∼30)은 밸브가 닫힌 상태일때 제1도에 도시된 위치로 이동된다.
링들(22,24)의 스프링 작용이 합쳐져서 밸브 디스크(12)에 유체 밀폐 시일을 제공한다.
시일 어셈블리(18)가 밸브 디스크(12)의 상류측에 있는 경우, 링들(22,24)에 대한 유압이 링들(22,24)의 밀폐력에 가세한다. 이와 마찬가지로, 링들(26∼30)의 스프링 작용이 합쳐져서 밸브 디스크(12)에 대해 유체 밀폐시일을 제공한다. 시일 어셈블리(20)가 밸브 디스크(12)의 상류측에 있는 경우, 링들(26∼30)에 대한 유압이 링들(26∼30)의 밀폐력에 가세한다. 따라서, 유체 흐름방향에 무관하게 시일 어셈블리(14)가 유체 밀폐 시일을 제공하므로 밸브(10)는 양방향으로 유통된다.
본 발명의 밸브 시일 설계는 원하는 유체 유속을 고려해서 시일 부재들을 변형하는 것이 가능하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 시일 서브 어셈블리(22∼30)의 탄성을 변경함으로써, 밸브 디스크(12)에 대한 밀폐력을 증감시킬 수 있다. 또한, 시일 서브 어셈블리(18,20)에 사용된 시일링의 수를 바꿀 수도 있다. 사실상, 유체 흐름을 1방향으로만 제어하는데 밸브를 사용하는 경우와 압력 및 최대 누수 조건이 단일의 시일 서브 어셈블리의 사용을 허용하는 경우에는 상기 두 시일 서브어셈블리중 하나를 완전히 생략할 수도 있다. 시일 어셈블리(14)의 두께는 시일링의 두께 및/또는 수의 변경을 수용하기 위해서 시일어셈블리내의 개스킷의 두께 및/또는 수를 변경하므로써 그 설계치 범위내에 유지시킬 수 있다.
상기에 설명한 양호한 실시예에서는 디스크 밸브 몸체내에 시일이 설치돼 있으나, 본 발명의 시일 어셈블리는 또한 제3도에 일반적으로 도시된 바와같이, 디스크 자체상에 장착할 수도 있다. 이러한 일반적 디스크 시일 구성의 예를들면, 아담스가 받은 미국특허 3,442,488호 ; 보우만등이 받은 미국특허 3,532,321호 ; 카펜코가 받은 미국특허 3,905,577호; 및 아담스가 받은 미국특허 4,003,394호에 개시된 것들이 있다. 이들 특허 문헌들은 참고용으로 기재한 것이다. 상기 디스크는 제3도에 도시된 바와같이 그 변부상에 단일의 시일 어셈블리 또는 2개의 대향 배치된 시일 어셈블리(100,102)를 구비할 수 있다. 전술한 시일 어셈블리의 경우에서 처럼, 시일링들의 수, 두께 및 곡률반경은 유체 유속 조건에 맞게 변경할 수 있다.
또한 볼 밸브류 및 기타 로타리 밸브류에도 본 발명의 시일 설계를 채용할 수 있음을 본 기술 분야의 전문가에는 자명하다. 상기에 설명한 디스크 밸브 시일의 경우에서와 같이, 시일링의 수, 두께 및 곡률반경은 유체 유속 조건에 맞게 변경할 수 있다. 또한, 밸브를 사용하여 유체 흐름을 단지 1방향으로만 제어하거나 또는 입력 및 최대누수조건이 단일의 시일 서브 어셈블리의 사용을 허용하는 경우에는 상기 두 시일서브 어셈블리중 하나를 완전히 생략할 수 있다.
본 발명의 시일을 볼 밸브에 사용한 실시예가 제4도에 도시돼 있다. 볼 밸브 부재(200)는 닫힌 위치에 있고, 이때 유체 통로(202)는 유체흐름 방향에 대해 직각으로 회전된 상태이다. 시일 어셈블리들(204,206)은 리테이닝 링(44)에 의해 하우징(16)내에 장착돼 있다.
기타의 변형들도 본 기술분야의 전문가에게 자명하다.
이러한 변형들도 본 발명의 범위내에서 가능하다.

Claims (18)

  1. 하우징(16), 밸브 부재(12,200) 및 시일어셈블리(14)를 구비한 로타리 밸브 어셈블리에 있어서, 상기 시일 어셈블리가 ; 실질상 직선부 및 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제1탄성 시일부재(30)를 구비한 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)와 ; 제기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)의 탄성을 변화시키는 수단을 구비하며, 상기 탄성변화 수단은, 실질상 직선부 및 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제2 탄성 시일부재(26)를 구비하며, 상기 제2탄성 시일부재(26)의 직선부와 곡선부는 상기 제1탄성 시일부재(30)의 직선부와 곳건부에 인접 배치돼 있고, 상기 제2탄성 시일부재(26)는 상기 제1탄성 시일부재(30)와 상이한 탄성을 갖으며, 그리고 상기 제1시일 서브 어셈블리(20)는 상기 제1탄성 시일부재(30)와 제2탄성 시일부재(26)간에 배치된 환상 개스킷(32,34)을 더 구비하고 있으며 ; 그리고 상기 제1시일 서브어셈블리(20)를 상기 밸브 어셈블리내에 장착하는 수단(44,50)을 구비한 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2탄성 시일부재(26)의 횡단면이 상기 제1탄성 시일부재(30)의 횡단면과 형태가 다른 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2탄성 시일부재(26)의 곡선부의 곡률반경이 상기 제1탄성 시일부재(30)의 곡선부의 곡률반경 보다 작은 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밸브 부재가 디스크 밸브(10)인 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 시일 어셈블리 장착 수단인 시일 어셈블리를 상기 디스크 밸브(10)에 장착시키는 수단(44,50)을 구비한 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서, 상기 시일 어셈블리 장착 수단이 시일 어셈블리를 하우징(16)에 부착하는 수단(44,50)을 구비한 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  7. 제3항에 있어서, 상기 밸브 부재가 볼 밸브(200)인 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)의 탄성 변화 수단이, 상기 제1 및 제2탄성 시일 부재(30,26)에 인접 설치된 제3탄성 시일부재(28)를 갖는 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3탄성 시일부재(28)의 탄성이 상기 제1과 제2탄성 시일부재(30,26)와 다른 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2탄성 시일부재(26)의 곡률 반경이 상기 제3탄성 시일부재(28)의 곡률 반경보다 작은 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)가 상기 제2탄성 시일부재(26)와 상기 제3탄성 시일부재(28)간에 설치된 환상 개스킷(34)을 더 구비한 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서, 상기 시일 서브 어셈블리가, 제1탄성 시일부재(22)를 갖는 제2탄성 시일 서브 어셈블리(18)과, 이 제2탄성 시일 서브 어셈블리(18)의 탄성을 변화시키는 수단(24)을 더 구비하며, 상기 제1탄성 시일부재(22)는 직선부와 이 직선부에 일체로 형성된 곡선부를 갖고 있으며, 그리고 상기 탄성 변화수단이, 상기 제2탄성 시일 서브 어셈블리(18)내의 실질상 직선부와 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제2탄성 시일부재(26)를 구비하며, 이 제2탄성 시일부재(26)의 직선부 및 곡선부가 상기 제2탄성 시일 서브 어셈블리(18)의 제1탄성 시일부재(22)의 직선부 및 곡선부에 인접 설치된 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)의 탄성시일 부재(26,28,30)의 탄성이동을 제한하기 위하여 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)에 인접 설치된 지지링(38)을 더 구비하며, 상기 시일 어셈블리 장착 수단이 리테이닝 링(44)링을 구비하고 있는 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 지지링(38)은 그의 최내측 둘레부상에 지지곡면(42)을 갖고 있으며, 이 지지곡면의 곡률반경은 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)의 제1탄성 시일부재(30)의 곡률반경보다 작은 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  15. 하우징(16), 밸브 부재(12,200) 및 시일 어셈블리(14)를 구비한 로타리 어셈블리에 있어서, 상기 시일 어셈블리(14)가 ; 실질상 직선부 및 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제1탄성 시일부재(30)를 구비한 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)와 ; 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리의 탄성을 변화시키는 수단을 구비하며, 이 탄성변화 수단은, 실질상 직선부 및 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제2탄성 시일부재(26)를 구비하며, 상기 제2탄성 시일부재의 직선부와 곡선부는 상기 제1탄성 시일부재(30)의 직선부와 곡선부에 인접 배치돼 있고, 상기 제2탄성 시일부재(26)는 상기 제1탄성 시일부재(30)와 상이한 탄성을 갖으며 ; 제1탄성 시일부재(22)를 갖는 제2탄성 시일 서브 어셈블리(18)를 구비하며, 이 제2서브 어셈블리(18)의 제1탄성 시일부재(22)는 실질상 직선부 및 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 것이며 ; 상기 제2서브 어셈블리(18)내의, 실질상 직선부와 이 직선부와 일체로 형성된 곡선부를 갖는 제2탄성 시일 부재(24)를 구비하고 있고, 이 제2탄성 시일부재(24)의 직선부 및 곡선부는 상기 제1탄성 시일부재(22)의 직선부 및 곡선부에 인접 배치돼 있으며 ; 그리고 상기 제1 및 제2 시일 서브 어셈블리(20,18)를 상기 밸브 어셈블리내에 장착시키는 수단(44,50)을 구비한 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1서브 어셈블리(20)의 제2탄성 시일부재(26)의 곡선부의 곡률반경이 삼기 제1서브 어셈블리(20)의 제1탄성 시일부재(30)의 곡선부의 곡률반경보다 작고, 상기 제2서브 어셈블리(18)의 제2탄성 시일부재(24)의 곡선부의 곡률반경이 상기 제2서브 어셈블리(18)의 제1탄성 시일부재(22)의 곡선부의 곡률반경보다 작은 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1서브 어셈블리(20)의 탄성시일부재(26,28,30)들의 탄성 이동을 제한하기 위해서 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)에 인접 설치된 지지링(38)을 더 구비하며, 상기 시일 어셈블리 장착수단이 리테이닝 링(44)을 구비하고 있는 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서, 상기 지지링(38)은 그의 최내측 둘레부에 지지곡면을 갖고 있으며, 이 지지곡면의 곡률반경은 상기 제1탄성 시일 서브 어셈블리(20)의 제1탄성 시일부재(30)의 곡률반경보다 작은 것이 특징인 로타리 밸브 어셈블리.
KR1019900012134A 1989-08-10 1990-08-08 로타리 밸브 어셈블리 KR930011371B1 (ko)

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US07/392247 1989-08-10

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