KR-20260061587-A - Metal Sealing Type Vacuum Gate Valve

KR20260061587AKR 20260061587 AKR20260061587 AKR 20260061587AKR-20260061587-A

Abstract

본 발명은, 개구부를 갖는 밸브 바디와; 상기 밸브 바디에 설치되는 밸브 구동부와; 상기 밸브 구동부의 동작에 의해 상기 밸브 바디 내를 승강하는 승강 부재와; 상기 승강 부재에 설치되며, 상기 개구부에 대하여 상대 이동하여 상기 개구부를 개폐하는 차단판; 및 상기 차단판에 설치되는 링 형태의 금속 개스킷;을 포함하고, 상기 금속 개스킷은, 상기 차단판의 평면에 대해 일정 각도 경사진 경사면을 포함하되, 외측 방향을 따라 증가하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브에 관한 것이다.

Inventors

김은도
김근호
이미령

Assignees

주식회사 아스트로텍

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (9)

개구부를 갖는 밸브 바디; 상기 밸브 바디에 설치되는 밸브 구동부; 상기 밸브 구동부의 동작에 의해 상기 밸브 바디 내를 승강하는 승강 부재; 상기 승강 부재에 설치되며, 상기 개구부에 대하여 상대 이동하여 상기 개구부를 개폐하는 차단판; 및 상기 차단판에 설치되는 링 형태의 금속 개스킷;을 포함하고 상기 금속 개스킷은, 상기 차단판의 평면에 대해 일정 각도 경사진 경사면을 포함하되, 외측 방향을 따라 증가하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제1항에 있어서, 상기 금속 개스킷은, 상기 차단판 측에 고정되는 내주면; 상기 경사면에 의해 상기 내주면과 연결되며, 상기 차단판의 닫힘 동작에 따라 상기 개구부의 시트면과 접촉하는 외주면; 및 상기 경사면의 반대면을 형성하며, 외측 방향을 따라 상기 경사면과의 거리가 점진적으로 증가하도록 형성되는 후방면;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제2항에 있어서, 상기 후방면의 평면과 상기 차단판의 평면은 서로 평행한 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제2항에 있어서, 상기 금속 개스킷의 중심축은 상기 후방면의 평면에 대하여 직교하는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제1항에 있어서, 상기 금속 개스킷은 구리 합금의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제5항에 있어서, 상기 금속 개스킷은 황동 또는 인청동의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제5항에 있어서, 상기 금속 개스킷은 베릴륨동의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제5항에 있어서, 상기 금속 개스킷의 표면에는 은도금층 또는 금도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.
제1항에 있어서, 상기 차단판의 사이드에 형성되는 사이드 플레이트부; 및 상기 밸브 바디 내에 설치된 가이드 로드에 의해 안내되며, 상기 사이드 플레이트부와 연결되는 승강 블록;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브.

Description

금속 실링 타입 진공 게이트 밸브 {Metal Sealing Type Vacuum Gate Valve} 본 발명은 금속 소재 간의 접촉에 의해 진공 실링면을 형성하는 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브에 관한 것이다. 게이트 밸브(Gate Valve)는 유체 경로에서 게이트를 들어 올리거나 내려 유체 경로를 열거나 닫는 밸브로서, 핸들휠, 스핀들, 개스킷, 보닛, 밸브본체, 플랜지 및 게이트 등을 주요 구성으로 갖는다. 가속기 연구소의 선형 가속기, 저장링, 빔라인 장치는 초고진공(1×10-9 Torr 이하) 상태를 유지해야 하고, 이에 맞는 게이트 밸브를 사용하여야 하며, 가속기 운전에 따른 방사선에 대처할 수 있어야 한다. 다시 말해, 방사광(Synchrotron radiation) 가속기 연구소에서의 방사광에 의한 장치 구동의 기본 조건인 진공도 영역 1×10-9 Torr 이하를 충족해야 하고, 높은 에너지로 가속된 하전입자가 방출하는 방사선 및 방사광에 의하여 밸브에 피해가 가지 않도록 그 재질과 구동장치를 구성하여야 한다. 이러한 조건을 충족하기 위해서는, 금속 소재 간의 접촉에 의해 진공 실링면을 형성하는 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브가 사용되어야 한다. 이와 같은 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브는, 하기 특허문헌 1에 나타난 바와 같이, 차단판이 밸브 바디의 개구부에 대하여 근접 이동하여 차단판의 금속 개스킷이 개구부에 접촉하여 개구부를 닫는다. 이 과정에서 금속 개스킷에 일부 탄성 변형이 발생하며, 그 탄성 복원력에 의해 개구부의 내측면과 탄력적으로 접촉하여 유체 경로가 견고히 닫히도록 한다. 그러나 진공 게이트 밸브의 반복적인 개폐 동작에 따라 금속 개스킷에도 반복적인 변형이 발생하게 되고, 이는 금속 개스킷의 물성 특성에 따라 영구 변형을 일으킬 수 있다. 이와 같은 금속 개스킷의 영구 변형은 게이트 밸브의 밀폐 성능 저하를 일으키는 문제를 발생시킨다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 사시도. 도 2는 도 1에 도시된 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 분해 사시도. 도 3은 도 2에 도시된 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 내부 구조물의 정면도. 도 4는 도 2 및 3에 도시된 금속 개스킷의 구성을 나타낸 도면. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 작동 상태를 나타내는 도면. 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명에 의한 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 내부 구조물의 정면도이다. 도 1 내지 3을 참조하면, 본 실시예에 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브는, 밸브 바디(10), 밸브 구동부(20), 승강부재(30), 차단판(40) 및 금속 개스킷(50)을 포함한다. 밸브 바디(10)는 진공 게이트 밸브의 외관을 구성하며, 유체가 유동하기 위한 개구부(13)를 구비한다. 밸브 바디(10)는 서로 결합되는 메인 바디(12)와 커버 바디(11)를 포함할 수 있고, 개구부(13)는 메인 바디(12)에 형성될 수 있다. 구체적으로, 메인 바디(11)에는 배관의 플랜지와 결합되거나 접촉하는 플랜지부(16)가 형성될 수 있고, 개구부(13)는 플랜지부(16) 상에 형성될 수 있다. 개구부(13)는 메인 바디(12)의 전방과 후방에 각각 형성될 수 있다. 도 1에서는 전방에 형성된 개구부(13)을 도시하고 있으나 후방에도 동일한 형태의 개구부가 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 전방에 형성된 개구부(13) 측이 진공압이 형성되는 공간으로서 전방의 개구부(13)에서 진공압의 개방 또는 폐쇄가 이루어지게 되고, 후방 개구부 측은 그 반대 공간(예를 들어, 대기압 공간)이 될 수 있다. 메인 바디(12)의 상단에는 하부 플랜지(15)가 형성되고, 커버 바디(11)의 하단에는 상부 플랜지(14)가 형성될 수 있으며, 상부 플랜지(14)와 하부 플랜지(15)는 체결 수단에 의해 서로 결합되어 밸브 바디(10)를 형성할 수 있다. 밸브 구동부(20)는 밸브의 열린 상태와 닫힌 상태의 사이를 전환시키기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 커버 바디(11)에 핸들 형태의 밸브 구동부(20)가 구비된 구성을 예시하고 있다. 사용자가 핸들을 돌려 회전 동작시키면 밸브가 열리고, 그 반대 방향으로 회전 동작시키면 밸브가 닫히도록 동작될 수 있다. 밸브 구동부(20)는 본 실시예에서 예시한 수동식 구성 이외에, 전기 신호에 의해 동작되는 전동식 구성을 갖는 것도 가능하다. 승강 부재(30)는 밸브 구동부(20)의 동작에 의해 밸브 바디(10) 내를 승강하도록 구성된다. 승강 부재(30)는 승강 로드(25)에 의해 밸브 구동부(20)에 연결될 수 있고, 밸브 구동부(20)와 승강 로드(25)의 사이에는 밸브 구동부(20)의 동력을 승강 로드(25)로 전달하기 위한 동력 전달부가 구비될 수 있다. 밸브 구동부(20)의 동작에 따라 승강 로드(25)가 상승 또는 하강 이동하여 승강 부재(30)의 상승 또는 하강 이동할 수 있다. 차단판(40)은 승강 부재(30)에 설치되며, 개구부(13)에 대하여 상대 이동하여 개구부(13)를 개폐하도록 구성된다. 차단판(40)과 승강 부재(30)의 사이에는 이들 사이를 상대 이동 가능하게 연결하는 연결 메커니즘이 구비될 수 있다. 차단판(40)의 전방에는 금속 개스킷(50)이 설치될 수 있고, 그 상세한 구성에 대해서는 추후 상세히 설명한다. 금속 개스킷(50)은 고정 부재(45)에 의해 차단판(40)에 고정될 수 있다. 밸브 바디(10)의 내부에는 한 쌍의 가이드 로드(71)가 설치되며, 이들은 상부 플랜지(14)의 하부에 설치될 수 있다. 이들은 승강 로드(25)를 중심으로 그 양측에 형성될 수 있으며, 그 하부에는 바닥판(76)이 설치될 수 있다. 바닥판(76)은 밸브 바디(10), 구체적으로 메인 바디(12)의 내부에 고정되게 설치된다. 각 가이드 로드(71)에는 승강 블록(70)이 슬라이드 이동 가능하게 설치된다. 승강 블록(70)은 복수개의 금속판(또는 스프링 판)이 블록 형태를 이루도록 결합된 형태를 가질 수 있다. 차단판(40)의 양측 사이드에는 사이드 플레이트부(60)가 연장 형성되며, 이들은 양측의 승강 블록(70)과 연결된다. 승강 블록(70)은 진공 게이트 밸브의 개방 동작시 차단판(40)이 원위치로 복귀하도록 스프링 판의 탄성 복원력을 제공한다. 도 4는 도 2 및 3에 도시된 금속 개스킷의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 실링 타입 진공 게이트 밸브의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 참고로, 도 4의 (a)는 금속 개스킷(50)의 정면도로서, 이를 참조하면 금속 개스킷(50)은 링 형태의 구성으로서 그 내주면 측이 차단판(40)에 고정되게 설치된다. 도 4의 (b) 및 (c)는 일반적인 구조의 금속 개스킷과 본 실시예의 금속 캐스킷(50)의 단면을 대비하여 나타낸 도면이다. 도 4의 (b)에 도시된 일반적인 구조의 금속 개스킷은 차단판의 평면에 대하여 경사진 형태를 갖는다. 이는 개구부(13)를 향해 경사진 형태로서, 그 내주면(2)과 외주면(3)은 동일한 두께를 갖는다. 아울러 경사면(1)과 후방면(2)이 동일한 방향으로 연장되는 형태를 갖는다. 게이트 밸브의 닫힘 동작시 차단판(40)에 고정된 금속 개스킷의 외주면(3)이 개구부(13)의 시트면에 접촉하면서 그 사이의 마찰력에 의해 금속 개스킷의 외측 단부 측에 탄성 변형이 발생하게 되며, 이에 따라 발생하는 탄성 복원력은 금속 개스킷과 개구부(13) 사이에 강력한 밀폐력을 제공한다. 그러나 게이트 밸브의 개폐 동작이 반복됨에 따라 금속 개스킷에 영구 변형이 발생하며, 이는 게이트 밸브의 성능 저하를 야기한다. 본 발명에 따른 진공 게이트 밸브에는 도 4의 (c)에 도시된 바와 같은 구성의 금속 개스킷(50)이 적용되며, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 금속 개스킷(50)은 차단판(40)의 평면에 대해 일정 각도 경사진 경사면(51)을 포함하되, 외측 방향을 따라 증가하는 두께를 갖는다. 본 실시예에 따른 금속 개스킷(50)은, 차단판(40) 측에 고정되는 내주면(52)과, 경사면(51)에 의해 내주면(52)과 연결되는 외주면(53)과, 경사면(51)의 반대면을 형성하는 후방면(54)을 포함하며, 후방면(54)은 외측 방향을 따라 경사면(51