KR101159136B1

KR101159136B1 - 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브

Info

Publication number: KR101159136B1
Application number: KR1020077019202A
Authority: KR
Inventors: 다카시 에지리
Original assignee: 후지쿠라 고무 코교 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2012-06-25
Also published as: JPWO2006093036A1; EP1860359B1; WO2006093036A1; JP4845875B2; CN101133271B; CN101133271A; US20090050832A1; TWI348525B; EP1860359A4; KR20070108529A; TW200636179A; EP1860359A1; US7823859B2

Abstract

본 발명은 미소유량조절기구를 가지는 상폐밸브를 얻기 위한 것이다.

본 발명은 유로를 개폐하는 밸브스템; 유로를 개폐하는 방향에서 밸브스템을 가압하는 탄성부재; 실린더에 기밀하게 결합되어 밸브스템을 밸브가 열리는 방향으로 탄성부재에 저항해 이동시키는 피스톤바디; 및 실린더에 제공되고 밸브가 열리는 방향에서 피스톤바디의 최대이동위치를 규제하는 스토퍼기구를 구비한다. 스토퍼기구는 실린더에 밸브스템과 동축으로 나사결합되어 실린더에 대한 스트로크조절수단의 위치가 조정될 수 있게 하고 피스톤바디와 마주하는 스트로크조절수단의 단부에서 환상의 테이퍼진 면을 구비하는 스토로크조절수단; 피스톤바디에서 환상의 테이퍼진 면의 외주에 위치되도록 마련된 이동할 수 있는 밸브개방규제면; 실린더와 일체로 마련되고 이동할 수 있는 밸브개방규제면과 대향하는 고정된 밸브개방규제면; 및 환상의 테이퍼진 면, 이동할 수 있는 밸브개방규제면, 및 고정된 밸브개방규제면 각각과 동시에 접촉가능한 복수의 볼을 포함하고, 이동할 수 있는 밸브개방규제면과 고정된 밸브개방규제면의 적어도 일방은 양쪽 규제면 사이의 간격이 외주로 향하는 방향에서 감소되도록 좁혀지는 테이퍼진 면을 포함한다.

유량조절, 상폐밸브, 볼, 테이퍼진 면

Description

미소유량조절기구를 가진 상폐밸브{Normally-closed valve having a microflow rate adjusting device}

본 발명은, 미소유량의 조절이 가능한 상폐밸브에 관한 것이다.

상폐밸브는 일반적으로, 유로를 개폐하는 밸브스템과, 이 밸브스템을 유로폐쇄방향으로 가압하는 압축스프링과, 실린더에 기밀하게 이동할 수 있게 맞춰져 압축스프링에 저항해서 밸브스템을 밸브가 열리는 방향으로 이동시키는 압력실을 구성하는 피스톤바디를 갖추고 있다. 이러한 상폐밸브의 최대밸브개방은 밸브가 열리는 방향의 피스톤바디의 이동 위치를 규제하는 것으로 조절가능하다. 그러나, 종래 상폐밸브에서는 실린더에 나사결합된 스토퍼의 축위치를 조절하는 것에 의해 유량이 조절되기 때문에, 나사피치와 스토퍼의 회전각에 의해 밸브개방이 결정되고, 따라서, 유량의 미세한 조절이 어려웠다.

본 발명의 목적은 유량을 보다 미세하게 조절할 수 있는 미소유량조절기구를 가지는 상폐밸브를 얻는 것이다.

본 발명은 유로를 개폐하는 밸브스템; 이 밸브스템을 유로폐쇄방향으로 가압하는 바이어스장치; 실린더에 기밀하게 결합되어 상기 바이어스장치에 저항해서 밸브스템을 밸브가 열리는 방향으로 이동시키는 압력실을 구성하는 피스톤바디; 및, 실린더에 마련되고 상기 피스톤바디의 밸브가 열리는 방향에서의 최대이동위치를 규제하는 스토퍼기구를 구비한 미소유량조절기구를 가지는 상폐밸브에 특징이 있다. 스토퍼기구는 밸브스템과 동축으로 동축으로 실린더에 나사결합된 스트로크조절수단로서 실린더에 대한 스트로크조절수단의 피스톤이 조절될 수 있도록 하고, 피스톤바디를 향하는 스트로크조절수단의 끝에서 환상의 테이퍼진 면을 포함하는 스트로크조절수단; 피스톤바디에 환상의 테이퍼진 면의 외주측에 위치시켜서 마련된 이동할 수 있는 밸브개방규제면 및 실린더와 일체로 마련되고 이동할 수 있는 밸브개방규제면을 향하는 고정된 밸브개방규제면으로서, 이동할 수 있는 밸브개방규제면과 고정된 밸브개방규제면의 적어도 일방은 양쪽규제면의 간격을 감소시키도록 테이퍼진면의 외측가장자리를 향한 방향에서 점점 좁혀지는 테이퍼진 면을 포함하는 이동할 수 있는 밸브개방규제면 및 고정된 밸브개방규제면; 및 테이퍼진 환상면, 이동할 수 있는 밸브개방규제면 및 고정된 밸브개방규제면 모두에 동시에 접촉가능한 복수의 볼을 포함한다.

실린더의 단부에는 실린더의 단부를 폐쇄하는 단부캡이 고정될 수 있다. 이 실시예에서는 스트로크조절수단이 단부캡과 나사결합되고 고정된 밸브개방규제면이 단부캡에 형성될 수 있다.

또는, 스트로크조절수단이 실린더의 단부를 폐쇄하도록 실린더의 단부와 나사결합된 단부캡으로 구성될 수도 있다. 이 실시예에서는, 고정된 밸브개방규제면을 구비하는 고정수단이 스트로크조절수단의 내부에 그리고 환상의 테이퍼진 면의 외주측에 위치될 실린더에 고정될 수 있다.

이동할 수 있는 밸브개방규제면과 고정된 밸브개방규제면은 모두 테이퍼진 면에 형성되지만, 일방을 원추면의 일부로 형성하고, 타방을 밸브스템의 축선과 직교하는 평면으로 형성하는 것이 실제적이다.

상폐밸브에는 실린더내에서 복수의 볼의 이동방향을 실린더의 지름방향으로 규제하는 가이드홈이 마련될 수 있다. 이 가이드홈(볼)의 수는 3개이고 이 3개의 가이드홈(볼)은 주위 방향에서 등분위치에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용된 상폐밸브에 의하면, 환상의 테이퍼진 면, 이동할 수 있는 밸브개방규제면, 및 고정된 밸브개방규제면의 각도를 변경함으로써, 스트로크조절수단의 축방향이동량과 피스톤바디의 축방향이동량의 비를 자유롭게 설정할 수 있다. 예를 들면, 이 비를 1 대 1/2 내지 1 대 1/50으로 설정함으로써, 미소 밸브개방이 실현될 수 있다.

도 1은 2단계 작동 상폐밸브의 실시예를 보여주는 도 3에서 보이는 Ⅰ-Ⅰ라인에 따른 단면도이다.

도 2는 도 1에서 보이는 상폐밸브의 일부로서 한 쌍의 밸브개방규제면과 볼의 관계를 나타내며 일부는 단면을 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ라인에 따른 단면도이다.

도 4는 2단계 작동 상폐밸브의 제2실시예를 보여주는 도 3에서 보이는 Ⅱ-Ⅱ라인에 따른 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 유로블록 12 : 유체통로

13 : 밸브시트 14 : 로드홀더

15 : 커넥터슬리브 16 : 금속다이어프램

17 : 압축스프링 20 : 밸브스템

21 : 보지링 22 : 실린더

23S : 소유량피스톤바디 23S' : 유동피스톤바디

23L : 대유량피스톤바디 24, 25 : 스토퍼링

도 1 내지 도 3은 소유량(예를 들어, 수 cc/분) 또는 대유량(예를 들어, 수 ℓ/분) 사이의 유량을 바꿀 수 있는 2단계 절환 상폐밸브의 실시예를 보여준다. 도 1에서 보이는 바와 같이 상폐밸브의 하부에 위치되는 유로블록(11)에는 유체통로(12)가 마련되고, 도 1에 보이는 바와 같이 수직으로 연장되는 축을 가진 밸브시트(13)가 유체통로(12)의 일부에서 유로블록(11) 상에 형성된다. 밸브시트(13)와 동축으로 배치되는 밸브스템(20)을 안내하는 로드홀더(14)는 커넥터슬리브(15)를 통해 유로블록(11)에 고정되고, 밸브시트(13)를 개폐하는 금속다이어프램(16)의 외부가장자리는 로드홀더(14)의 하단부와 유로블록(11) 사이에 부착되어 있다. 도 1에서 보이는 바와 같이 밸브스템(20)을 통해 밸브시트(13)에 대해 금속다이어프램(16)을 눌러 밸브스템(20)을 아래쪽으로 가압하는 압축스프링(17)은 로드홀더(14)와 밸브스템(20)의 플랜지(20a)의 사이에 삽입된다. 따라서, 밸브스템(20)은 금속다이어프램(16)을 통해 밸브시트(13)를 폐쇄하는 방향으로 항상 가압되어 있다.

실린더(22)는 보지링(21)을 통해 도 1에서 보이는 바와 같이 로드홀더(14)의 상단부에 고정된다. 실린더(22)는 하단부가 로드홀더(14)에 의해 폐쇄되고, 밸브스템(20)은 로드홀더(14)로부터 실린더(22) 내로 연장된다.

대유량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S)가 밑에서부터 순차적으로, 서로 자유롭게 미끄러질 수 있도록 밸브스템(20) 상에 맞추어져 있다. 도 1에 보이는 바와 같이, 유동피스톤바디(23S')가 소유량피스톤바디(23S)의 상단부에 맞추어져 있어 소유량피스톤바디(23S)와 일체로 미끄러져 이동할 수 있다. 이 유동피스톤바디(23S’)는 소유량피스톤바디(23S)와 일체로 형성될 수 있다. 이하에서는, 밸브스템(20)에서 일체로 미끄러지는 유동피스톤바디(23S')와 소유량피스톤바디(23S)가 다른 설명이 없는 한 총괄적으로 소유량피스톤바디로 간주된다.

도 1에 보이는 바와 같이, 밸브스템(20)에서 대유량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S)의 위로 미끄러지는 이동을 규제하는 2개의 스토퍼링(24, 25)이 각각 밸브스템(20)에 부착되어 있다. 각각의 대유량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S)가 압축스프링(17)에 의해 야기된 밸브스템(20)의 이동방향과 반대인 밸브가 열리는 방향(도 1에서 보이는 바와 같이 위쪽 방향)으로 이동하는 경우, 스토퍼링들(24, 25)은 각각 대용량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S)를 구비한 밸브스템(20)을 밸브가 열리는 방향으로 이동시키도록 작동한다. 한편, 이 스토퍼링들(24, 25)은 각각 도 1에서 보이는 바와 같이, 대유량피스톤바디(23L)와 소유 량피스톤바디(23S)가 밸브스템(20)에 대하여 아래쪽으로 이동하는 것을 방해하지 않는다.

(도 1에서 보이는 바와 같이) 실린더(22)의 상단부를 폐쇄하는 단부 캡(40)이 실린더(22)의 상단부에 나사결합되고, 고정나사(41)에 의해 실린더(22)에 고정되어 있다. 너트(40a)가 단부캡(40)의 축부 내부에 형성되고(도 2 참조), 밸브스템(20)과 동축으로 형성된 스트로크조절나사(스트로크조절수단, 42)가 너트(40a)와 나사결합되어 있다. 환상의 테이퍼진 면(42a)은 소유량피스톤바디(23S)의 윗면과 마주하는 스트로크조절나사(42)의 단부(하단부)의 외주면에 형성된다. 환상의 테이퍼진 면(42a)의 축 위치는 너트(40a)에 대해 스트로크조정나사(42)의 나사결합의 위치를 조절함으로써 변한다. 테이퍼진 볼트는 너트(40a)와 동축에 있는 단부캡(40) 상에 형성되고 이 테이퍼진 볼트에 너트(40a)를 관통하는 슬릿(40c)이 형성되어 있다. 대응하는 너트를 가진 록너트(45)는 단부캡(40)의 테이퍼진 볼트와 나사결합되어 있다. 록너트(45)가 느슨하게 되면 스트로크조절나사(42)가 회전될 수 있고, 록너트(45)가 죄어지면 잠겨진다.

서로 마주하는 단부캡(40)과 소유량피스톤바디(23S)의 면들은 각각 환상의 테이퍼진 면(42a) 주위에 위치되는 밸브개방규제면(40b, 23A)을 구성하고 있다. 이 실시예에서 밸브개방규제면(23A, 이동할 수 있는 밸브개방규제면)은 소유량피스톤바디(23S)(유동피스톤바디 23S') 상단에 위치하고, 소유량피스톤바디(23S)(실린더22)의 축선과 직교하는 평면에 있다. 밸브개방규제면(40b, 고정된 밸브개방규제면)은 밸브개방규제면(23A)으로부터의 거리를 외주방향에서 감소시키는 원추면의 일부로 형성된다. 이 밸브개방규제면(40b)을 원추형요면이라고 부른다.

복수의 볼들(경구들, 43)이 환상의 테이퍼진 면(42a), 단부캡(40)의 원추형요면(40b), 및 소유량피스톤바디(23S)의 밸브개방규제면(23A)에 의해 둘러싸인 공간에 삽입된다. 이 복수의 볼(43)은, 스트로크조절나사(42)가 깊에 박히는 만큼, 밸브개방규제면(40b) 및 밸브개방규제면(23A)의 외부 가장자리를 향해 밀어내진다. 한편, 밸브개방규제면(40b)과 밸브개방규제면(23A)은 외주방향에서 이들 사이의 간격이 감소하기 때문에, 볼(43)이 밸브개방규제면(40b) 및 밸브개방규제면(23A)의 외부 가장자리를 향해 이동하는 만큼 밸브개방규제면(40b)과 밸브개방규제면(23A) 사이의 가동거리는 상대적으로 감소한다. 즉, 볼들(43)이 밸브개방규제면(40b) 및 밸브개방규제면(23A)의 외부 가장자리를 향해 밀어 내어지는 만큼 단부캡(40)에 대한 소유량피스톤바디(23S)의 가동거리가 감소하고 볼들(43)이 내부로 이동하면 소유량피스톤바디(23S)의 가동거리는 크게 된다. 도면에서, 이 이동 가능거리는 볼(43)과 밸브개방규제면(40b) 사이의 거리 d로서 과장해서 보이고 있다. 요약하면, 이 거리 d는, 볼(43)이 환상의 테이퍼진 면(42a)에 의하여 밸브개방규제면(40b)과 밸브개방규제면(23A)의 외부 가장자리를 향해 밀어 내어지는 만큼 작아진다.

120도 간격으로 배치되어 외주로 연장되는 3개의 볼가이드홈(44)이 소유량피스톤바디(23S)에 형성되고, 구체적으로는 유동피스톤바디(23S')에 형성되며 3개의 볼가이드홈(44)의 하부에는 밸브개방규제면(23A)이 형성된다. 복수의 볼(43)이 간격 없이 원주방향에 배치될 수 있지만, 볼들(43)의 수는 실제로 3개가 바람직하다. 설명을 위해 도 1에서는 3개의 볼들(43) 중 2개가 동일한 단면을 보이고 있지만 실제로는 120도 간격으로 배치된다.

본 실시예에서 밸브개방규제면(40b), 환상의 테이퍼진 면(42a), (스트로크조절나사 42), 복수의 볼(43), 및 밸브개방규제면(23A)이 소유량피스톤바디(23S)의 최대이동위치를 규제하는 스토퍼기구를 구성한다.

한편, 대유량피스톤바디(23L)의 윗쪽으로의 이동의 한계는 대유량피스톤바디(23L, 보다 구체적으로는 스토퍼링 24)가 소유량피스톤바디(23S)와 접촉하는 위치에서 결정된다. 대유량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S) 사이의 간격 D는 간격 d 보다 매우 크다(D 〉d).

소유량파이로트압력실(28)은 실린더(22), 대유량피스톤바디(23L), 소유량피스톤바디(23S) 및 밸브스템(20)의 사이에 형성되고, 대유량파이로트압력실(29)은 대유량피스톤바디(23L) 및 밸브스템(20)의 사이에 형성된다. 소유량파이로트압력실(28)은 실린더(22)에 형성된 소유량파이로트압력통로(30) 및 접속부(31)(도 3, 도 4참조)에 연통되고, 소유량파이로트압력접속부(31)는 제어밸브(32)를 통해 파이로트압력소스(33)에 접속되어 있다. 마찬가지로, 대유량파이로트압력실(29)은 대유량파이로트압력통로(34) 및 접속부(35)에 연통되고, 대유량파이로트압력접속부(35)는 제어밸브(32)를 통해 파이로트압력소스(33)에 접속되어 있다(도 1, 도 3참조). 도 1 및 도 2에서 부호 “0”은 기밀하게 보지하는 0링을 나타낸다.

상기 구성을 가진 본 장치는 다음과 같이 작동한다. 파이로트압력이 소유량파이로트압력접속부(31) 또는 대용량파이로트압력접속부(35) 중 어디에도 도입되지 않은 상태에서는, 압축스프링(17)의 힘에 의해 밸브를 닫는 방향으로 가압되어 있는 밸브스템(20)이 금속다이어프램(16)을 밸브시트(13)에 대해 가압해서 유체통 로(12)를 닫는다. 이러한 폐밸브상태에서, 유량을 소량으로 하고자 하는 경우, 파이로트압력이 제어밸브(32)를 통해 소유량파이로트압력접속부(31)에 미치게 된다. 그러면, 소유량파이로트압력통로(30)를 통해 소유량파이로트압력실(28)에 파이로트압력이 도입되고, 도 1에서 볼 때 위쪽으로의 힘이 소유량피스톤바디(23S)에 미치고 도 1에서 볼 때 아래쪽으로의 힘이 대유량피스톤바디(23L)에 미친다. 따라서, 소유량피스톤바디(23S)는 스토퍼링(25)을 통해 밸브스템(20)과 함께 상승하고 이러한 상승의 한계는 소용량피스톤바디(23S)가 복수의 볼(43)과 접촉하는 위치에서 결정된다.

밸브가 열리는 방향에서 소유량피스톤바디(23S)의 최대이동위치는 스트로크조절나사(42)를 작동함으로써 조절가능하다. 록너트(45)가 느슨해져 스트로크조절나사(42)의 단부캡(40)에 대한 록너트(45)의 나사결합위치를 얕게 하면, 복수의 볼(43)이 밸브개방규제면(40b)을 통해 실린더(22)의 중앙에 모이게 되어 복수의 볼(43)과 접촉하는 환상의 테이퍼진 면(42a)이 지름에 대해 감소하도록 좁혀지기 때문에 소유량피스톤바디(23S)의 가동거리 d는 증가하게 된다. 반대로, 스트로크조절나사(42)의 단부캡(40)에 대한 나사결합위치가 깊게 되도록 록너트(45)가 조여지면, 복수의 볼(43)이 실린더(22)의 가장자리측으로 밀어내어져 소유량피스톤바디(23S)의 가동거리 d는 감소하게 된다. 설명을 위해 도면에서는 과장되게 보여졌지만, 이 가동거리 d는 실제로는 대단히 적게 될 수 있고, 따라서, 이 때의 금속다이어프램(16)과 밸브시트(13) 사이에 형성된 간격은 대략 수 cc/분정도, 또는 그 이하의 유량을 얻기 위해 필요한 정도로 조절할 수 있고, 게다가 그 간격을 미세하게 조절할 수 있다. 대유량피스톤바디(23L)는 밸브스템(20)에 대하여 상대적으로 아래로 이동해서 로드홀더(14)와 접촉하지만, 이런 상대적인 이동은 상술한 소유량밸브개방에 영향을 주지 않는다. 스트로크조절나사(42)의 단면 혹은 원주면에는 나사결합위치의 목표가 되는 지표가 마련될 수 있다.

대유량을 유실할 때에는, 소유량파이로트압력접속부(31)로의 파이로트압력이 배기되고 대유량파이로트압력접속부(35)로 파이로트압력이 공급된다. 그러면, 대유량파이로트압력통로(34)를 통해 대유량파이로트압력실(29)에 파이로트압력이 도입되어, 대유량용피스톤바디(23L)에 도 1에서 볼 때 윗쪽으로의 힘이 가해진다. 따라서, 대유량용피스톤바디(23L)는 스토퍼링(24)을 통해 밸브스템(20)과 함께 상승하고, 그 상승의 끝은 대유량용피스톤바디(23L)가 소유량용피스톤바디(23S)와 접촉하는 위치 또는 밸브스템의 플랜지(20a)와 로드홀더(14)의 단부가 서로 접촉하는 위치에서 결정된다. 소유량용피스톤바디(23S)가 최대이동위치까지 이동되어도, 대유량용피스톤바디(23L)와 밸브스템(20)은 상승할 수 있다. 대유량용피스톤바디(23L)와 소유량용피스톤바디(23S) 사이의 거리 D는 간격 d보다 더 크기 때문에(크게 될 수 있기 때문에), 금속다이어프램(16)과 밸브시트(13) 사이에 형성되는 간격은 수 ℓ/분 정도의 유량을 얻기에 필요한 간격이 된다(간격으로 조절될 수 있다).

대유량을 유실할 때에, 소유량파이로트압력접속부(31)에 대한 파이로트압력의 공급을 정지하는 대신에, 대유량파이로트압력접속부(35)에, 소유량파이로트압력접속부(31)로 공급된 파이로트압력보다 큰 파이로트압력이 도입될 수도 있다.

이상의 실시예에서는 스트로크조절나사(42)의 환상의 테이퍼진 면(42a), 단부캡(40)의 밸브개방규제면(40b), 및 소유량용피스톤바디(23S)의 밸브개방규제면(23A)의 각도를 변경함으로써, 스트로크조절나사(42)의 축방향이동량과 소유량용피스톤바디(23S)의 축방향이동량의 비가 자유롭게 설정될 수 있다. 구체적으로, 예를 들면, 스트로크조절나사(42)의 환상의 테이퍼진 면(42a)의 각도 θ1(도 1)이 15도로 설정되고, 단부캡(40)의 밸브개방규제면(40b)의 각도 θ2(도 1)가 69도로 설정되고, 소유량용피스톤바디(23S)의 밸브개방규제면(23A)이 소유량용피스톤바디(23S)의 축선과 직교하는 평면(0도)에 설정되었을 경우, 밸브스템(20)의 이동량은 스트로크조절나사(42)의 단위이동량(1)의 1/10이 된다. 이렇게 스트로크조절나사(42)의 이동량에 대한 밸브스템(20)의 이동량이 작으면, 밸브가 열렸을 때의 유량이 미세하게 조절될 수 있다.

도 4는 미소유량조절기구를 가지는 상폐밸브의 다른 실시예를 보여준다. 도 4에서는 도 1 내지 도 3에 보인 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대하여 동일한 부호로 지시된다. 이 실시예에 있어서, 도 4에서 보았을 때 실린더(22)의 상단부를 폐쇄하는 단부캡이 실린더(22)에 나사결합된 스트로크조절캡(47)으로 이루어진다. 이 스트로크조절캡(47)의 선단부에는 환상의 테이퍼진 면(47a)이 형성되어 있다. 스트로크조절캡(47)에는 지름방향으로 연장된 박판부(47b)가 제공되고, 이 박판부(47b)에 스트로크조절캡(47)의 축선과 평행한 방향으로 록나사(47c)가 나사결합 되어 있다. 록나사(47c)를 박판부(47b)에 비틀어 박는 것은 박판부(47b)가 탄성적으로 변형되어, 스트로크조절캡(47)의 회전을 저지하고 록나사(47c)가 풀리는 경우 스트로크조절캡(47)이 회전될 수 있게 된다.

고정링(48)이 실린더(22) 내에 고정되어 스트로크조절캡(47)의 내부에서 환상의 테이퍼진 면(47a)의 외주에 위치되고, 고정나사(49)를 통해 실린더(22)에 고정된다. 소유량피스톤바디(23S)측의 고정링(48)의 단면은 원추형요면(밸브개방규제면, 48A)으로 형성되고, 소유량용피스톤바디(23S)에는 원추형요면(48A)과의 대향면 상에 실린더(22)의 축선과 직교하는 밸브개방규제면(23B)이 제공된다. 이 원추형요면(48A)과 밸브개방규제면(23B)은 환상의 테이퍼진 면(47a)의 주위에 위치되고 외주방향에서 사이의 간격을 좁히는 한 쌍의 밸브개방규제면을 구성한다. 복수의 볼들(원주방향에서 120도 간격으로 3개의 볼들, 43)이 원추형요면(48A), 밸브개방규제면(23B), 및 환상의 테이퍼진 면(47a)에 의해 둘러싸인 공간에 삽입된다. 볼들(43)을 안내하는 가이드홈들(44')은 지름방향으로 연장된 소유량용피스톤바디(23S)에 형성되고, 이 가이드홈(44')의 저부는 상술한 밸브개방규제면(23B)을 형성한다.

또한, 본 실시예에 있어서, 제1실시예와 유사한 방식으로, 소유량용피스톤바디(23S)(밸브스템 20)의 개밸브방향에서의 최대이동위치가 미세하게 조절될 수 있다. 스트로크조절캡(47)의 축방향의 단위이동량에 대한 소유량피스톤바디(23S)(밸브스템 20)의 이동가능량은 환상의 테이퍼진 면(47a)과 원추형요면(48A)의 각도를 변경함으로써 설정될 수 있다. 이전의 실시예와 같이, 스트로크조절캡(47)의 단위이동량에 대한 소유량피스톤바디(23S)의 이동가능량을 1/10로 설정하기 위해서는, 환상의 테이퍼진 면(47a)의 각도 θ3 및 원추형요면(48A)의 θ4를, 예를 들어, 각각 15도 및 69도로 설정하면 좋다.

상술한 실시예에서는 각각의 밸브개방규제면(40b, 48A)이 원추형요면에 형성되고, 각각의 밸브개방규제면들(40b, 48A)과 마주하는 각각의 밸브개방규제면(23A, 23B)이 축선이 직교하는 평면에서 형성되지만, 각각의 밸브개방규제면들(40b, 48A, 23A, 23B)이 테이퍼진 면에 형성될 수 있다. 또한, 각각의 밸브개방규제면들(40b, 48A, 23A, 23B)의 일부만이 테이퍼진 면에 형성될 수 있다 ; 그러나, 각각의 밸브개방규제면(40b, 48A)이 회전 대칭면일 경우, 쉽게 형성되고, 균등하게 접촉시킬 수 있다.

이상의 실시예에서는, 대유량피스톤바디(23L)와 소유량피스톤바디(23S)를 구비하는 2단계절환상폐밸브에 본 발명이 적용된 것이지만, 상기 상폐밸브가 소유량만을 대상으로 하는 상폐밸브라면, 대유량용피스톤바디(23L)가 생략된 상폐밸브로 이루어질 수 있다. 상기 상폐밸브가 소유량전용밸브라면, 소유량용피스톤바디(23S)가 밸브스템(20) 고정될 수 있다.

이상의 각 실시예는 밸브스템(20)이 밸브시트(13)를 개폐하는 금속다이어프램(16)을 가압하는 유형의 상폐밸브이지만, 금속벨로우즈밸브나 밸브스템(20)의 하단부에 직접 마련되는 밸브본체를 가지는 밸브구조, 또는 밸브스템(20)의 움직임을 밸브스템과 독립적으로 제공된 밸브본체에 전달하는 밸브구조에도 본 발명이 적용될 수 있다.

또한, 상술한 실시예의 각각은 피스톤바디(23L, 23S, 23S') 모두 실린더(22)에 자유롭게 미끄러질 수 있게 고정되는 유형이지만, 가장자리부분이 실린더에 고정되어 중심부가 피스톤바디에 고정된 롤링다이어프램이 이용된 다른 유형의 피스톤바디에도 이용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 밸브스템의 밸브개방방향에서의 이동위치가 미세하게 조절될 수 있으므로, 유량을 미세하게 조절될 수 있는 미소유량조절기구를 가지는 상폐밸브가 얻어질 수 있고, 각종의 유량조절기기에 적용될 수 있다.

Claims

미소유량조절기구를 가진 상폐밸브에 있어서,

유로(12)를 개폐하는 밸브스템(20);

상기 밸브스템(20) 둘레에 마련되어 유로를 폐쇄하는 방향으로 상기 밸브스템(20)을 가압하는 탄성부재(17);

실린더(22)에 기밀하게 결합되어, 상기 탄성부재(17)에 저항해서 상기 밸브스템(20)을 밸브가 열리는 방향으로 이동시키는 압력실을 형성하는 피스톤바디(23S', 23S); 및

상기 실린더(22)에 마련되고 밸브가 열리는 방향에서의 상기 피스톤바디(23S', 23S)의 최대이동위치를 규제하는 스토퍼기구를 구비하고,

상기 스토퍼기구는

상기 실린더(22)에 밸브스템(20)과 동축으로 나사결합되어 상기 실린더에 대한 스트로크조절수단의 위치가 조절될 수 있고, 피스톤바디(23S', 23S)와 마주하는 스트로크조절수단의 선단부에 환상의 테이퍼진 면(42a)을 가지는 스트로크조절수단(42);

상기 피스톤바디(23S', 23S) 상에 상기 환상의 테이퍼진 면(42a)의 외주측에 위치되게 마련된 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A);

상기 실린더(22)와 일체로 마련되고 상기 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A)과 대향하는 고정된 밸브개방규제면(40b); 및,

상기 환상의 테이퍼진 면(42a), 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A), 및 고정된 밸브개방규제면(40b) 각각에 동시에 접촉가능한 복수의 볼(43)을 가지고

상기 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A)과 고정된 밸브개방규제면(40b)의 적어도 일방은 양쪽규제면 사이의 간격을 외주로 향하는 방향에 따라 좁히는 테이퍼진 면(40b)을 포함하는 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 실린더(22)의 단부에 상기 실린더의 단부를 폐쇄하기 위해 고정된 단부캡(40)을 더 포함하고,

상기 스트로크조절수단(42)은 상기 단부캡에 나사결합되고

상기 고정된 밸브개방규제면(40b)은 상기 단부캡에 형성된 미소유량 조절기구를 가진 상폐밸브.
제1항에 있어서, 상기 스트로크조절수단(42)은 상기 실린더(22)의 단부를 폐쇄하도록 나사결합된 스트로크조절캡(47)을 포함하고, 상기 실린더(22)에는 이 스트로크조절캡 내측에 끝이 가느다란 환상의 테이퍼진 면의 외주측에 위치시켜서 상기 고정밸브개방규제면을 가지는 고정부재(48)가 고정되어 있는 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A)과 상기 고정된 밸브개방규제면(40b) 중 일방은 원추면의 일부로 형성되고, 타방은 상기 밸브스템(20)의 축선과 직교하는 평면으로 형성되는 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실린더(22)내에, 상기 복수의 볼들(43)의 이동방향을 상기 실린더의 지름방향에 대해 규제하는 가이드홈(44)을 더 포함하는 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 환상의 테이퍼진 면(42a), 및 이동할 수 있는 밸브개방규제면(23A)과 고정된 밸브개방규제면(40b)의 적어도 하나의 테이퍼진면의 각도는, 스트로크조절수단의 축방향이동량과 피스톤바디의 축방향이동량의 비가 1 대 1/2 내지 1 대 1/50가 되도록 설정되어 있는 미소유량조절기구를 가진 상폐밸브.