KR101386845B1 - 밸브 연결관 조립체 - Google Patents

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KR101386845B1
KR101386845B1 KR1020097001555A KR20097001555A KR101386845B1 KR 101386845 B1 KR101386845 B1 KR 101386845B1 KR 1020097001555 A KR1020097001555 A KR 1020097001555A KR 20097001555 A KR20097001555 A KR 20097001555A KR 101386845 B1 KR101386845 B1 KR 101386845B1
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Abstract

밸브 연결관 조립체는 1차흐름통로와 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되는 2차흐름통로를 정의하는 연결관몸체부를 포함한다. 헤드부와 이로부터 연장되는 줄기를 포함하는 밸브가 상기 개구를 통하여 배치된다. 상기 헤드부는 상기 줄기 인접하게 주변에 연장된 밸브 실링면을 가지며, 1차흐름통로를 향하는 시트 실링면을 가지는 밸브 자리는 상기 개구 둘레에 연장된다. 상기 밸브는 상기 밸브 실링면이 밀봉가능하게 상기 시트 실링면과 맞물려 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막는 폐쇄 위치와 상기 밸브 실링면이 상기 시트 실링면으로부터 이격되어 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하다.
밸브 연결관 조립체, 연결관몸체부, 밸브 실링면, 시트 실링면

Description

밸브 연결관 조립체 {VALVE MANIFOLD ASSEMBLY}
본 발명은 밸브들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차유체들을 1차유체에 섞는 밸브 연결관 조립체에 관한 것이다.
고순도와 고가성(highly caustic) 유체들을 포함하는, 반도체 산업에서 유체이송을 제어하고 유체들을 혼합하기 위하여 다양한 형태의 밸브들이 사용된다. 종래의 밸브-연결관 결합이 다수의 유체들에 대한 이송 및 혼합을 효과적으로 고려하였음에 불구하고, 이들은 특히 반도체 응용에 있어서는 바람직하지 않다는 단점을 여전히 보여준다.
예를 들어, 일부 종래 연결관들은 유체들을 고이게 하여 품질을 떨어뜨리거나 유체오염으로 인한 고형물들을 잡아둘 수 있는 움직이지 않거나 죽은 지점들을 1차유체흐름덕트에 형성한다. 일반적으로, 혼합 밸브들은 1차유체흐름덕트로부터 멀리 떨어진 위치에 밸브가 달린 1차유체흐름덕트로 유입덕트를 거쳐서 2차유체들을 공급한다. 밸브설치와 주요흐름덕트 사이의 덕트는 이러한 정지 또는 죽은 지점(dead spot)을 만들어 1차유체와 2차유체의 혼합을 막을 수 있다.
이는 미국 특허 6,192,932에 개시된 장치들에 어느 정도 검토되었다. 이러한 밸브 연결관들은 1차유체흐름덕트를 통하여 연장된 줄기(stem)와 챔버의 맞은 편의 밸브시트에 설치되는 헤드(head)를 갖는 밸브를 포함한다. 그러나, 이러한 배치는 1차유체흐름덕트에 추가의 잠재적인 죽은 지점(dead spots)을 야기하여, 1차유체흐름덕트의 가운데를 통하여 직접 연장된 밸브스템에 의해 유체흐름을 중단시키거나 차단한다. 이러한 배치는 1차덕트에 과도한 압력강하를 일으켜 밸브가 열려있든 닫혀있든 간에 밸브의 많은 부분들이 1차유체흐름의 영향을 받게 할 수 있다.
이에 따라, 향상된 혼합밸브 연결관 조립체 및 이와 관련하여 죽은 공간을 제거 또는 최소화함으로써 주요유체흐름덕트를 막는 방해물들을 제거 또는 최소화하는 방법들이 반도체 산업에서 필요하다.
연결관의 주요유체흐름덕트에서 죽은 공간 및 방해물을 제거하고 이러한 주요유체흐름덕트로 밸브의 작동부들이 노출되는 것을 최소화하는 향상된 밸브 연결관 결합 시스템 및 이와 관련된 방법들이 여기에 설명된다. 일 실시예에 따른 본 발명은 주요유체흐름덕트를 갖는 연결관과, 이러한 연결관에 밸브영역에서 장착되는 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 상기 적어도 하나의 밸브는, 바람직하게 상기 연결관에 위치하는 2차유체흐름덕트의 2차유체가 상기 주요유체흐름덕트에서 1차유체로 공급되는 것을 제어하는, 바람직하게 공기로 구동되는 밸브부재를 갖는 밸브 줄기를 포함한다. 상기 밸브부재는 밸브시트(valve seat)가 상기 주요유체흐름덕트에 대해 안쪽으로 향하게 하며, 상기 주요유체흐름덕트의 둘레영역에 위치하는 밸브시트에 설치된다. 상기 밸브스템는 상기 주요유체흐름덕트로부터 멀어져 밸브 액츄에이터로 향하여 연장된다.
일 실시예로, 주요유체흐름덕트는 상기 주요유체흐름덕트를 통하여 끊어짐없이 실질적으로 연속적이고, 상기 밸브영역에서 상기 유체흐름덕트의 팽창이 실질적으로 없다. 또 다른 실시예로, 상기 밸브영역의 상기 유체흐름덕트의 팽창이 없는 상기 주요유체흐름덕트의 균형으로 상기 밸브시트의 영역에서 일부 팽창이 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체는 1차흐름통로와 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되는 적어도 하나의 2차흐름통로를 정의하는 연결관몸체부를 포함한다. 상기 개구는 그 주변으로 연장된 밸브시트를 갖는 둘레에 의해 정의된다. 상기 밸브시트는 1차흐름통로를 마주하는 시트 실링면(seat sealing surface)을 제공한다. 상기 조립체는 제1지름크기를 가지는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 유체제어부를 포함하는 밸브를 더 포함한다. 상기 줄기부는 제1지름크기보다 작은 제2지름크기를 가진다. 상기 헤드부는 상기 줄기부 인접하게 주변에 연장된 밸브 실링면을 제공한다. 상기 유체제어부는 상기 헤드부가 실질적으로 상기 1차흐름통로에 있고 상기 줄기부가 상기 개구를 통하여 연장되도록 상기 개구를 통하여 연장된다.상기 밸브는 상기 밸브 실링면이 밀봉가능하게 상기 시트 실링면과 맞물려 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막는 폐쇄 위치와 상기 밸브 실링면이 상기 시트 실링면으로부터 이격되어 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하다. 1차흐름통로에 오직 헤드부만을 가지는 상기 유체제어부의 위치로 인하여, 상기 1차흐름통로는 상기 밸브에 의한 방해 또는 끊어짐(discontinuities; 斷裂)으로부터 실질적으로 자유롭다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결관몸체부는 복수의 분리된 2차흐름통로들을 정의하고, 각 2차흐름통로들은 유동가능하게 1차흐름통로와 1차흐름통로의 벽에 있는 개별(個別)의 개구를 통하여 결합된다. 복수의 밸브들이 연결관 몸체에 결합되고, 각 밸브는 개별 개구 중에 하나를 통해 연장되는 유체제어부를 갖는다.
상기 조립체는 작동가능하게 상기 밸브와 결합되어 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 적어도 하나의 액츄에이터를 더 포함한다. 상기 액츄에이터는 상기 밸브와 작동가능하게 결합되는 바이어싱부품을 포함하는데, 상기 바이어싱부품은 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치 또는 상기 개방위치로 가압하도록 배치된다. 또한, 상기 액츄에이터는 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 수동적으로 옮기기 위하여 상기 밸브와 작동가능하게 결합되는 핸들을 포함한다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 액츄에이터는 하우징과 상기 하우징 안의 구동부재를 포함하는 데, 상기 구동부재는 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키기 위하여 상기 밸브와 작동가능하게 결합되어 상기 하우징 안에서 선택적으로 이동가능하다. 상기 구동부재는 상기 하우징의 상기 벽의 내면과 밀폐가능하게 맞물리는 피스톤, 또는 다이어프램이다.
일 실시예로, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체는 1차흐름통로와 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되는 적어도 하나의 2차흐름통로를 정의하는 연결관몸체부를 포함하는데, 상기 개구는 그 주변으로 연장된 밸브시트를 갖는 둘레에 의해 정의된다. 상기 밸브시트는 1차흐름통로를 마주하는 시트 실링면을 제공한다. 상기 조립체는 제1지름크기를 가지는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 유체제어부를 포함하는 밸브를 더 포함하는데, 상기 줄기부는 제1지름크기보다 작은 제2지름크기를 가진다. 상기 헤드부는 상기 줄기부 인접하게 주변에 연장된 밸브 실링면을 제공한다. 상기 유체제어부는 상기 개구를 통하여 연장되고, 상기 밸브는 상기 밸브 실링면이 밀봉가능하게 상기 시트 실링면과 맞물려 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막는 폐쇄 위치와 상기 밸브 실링면이 상기 시트 실링면으로부터 이격되어 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하다. 상기 조립체는 상기 밸브를 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 수단을 더 포함한다. 상기 밸브를 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 수단은 적어도 하나의 액츄에이터를 포함한다.
일 실시예로, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체는 1차흐름통로와 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되는 복수의 2차흐름통로를 정의하는 연결관 몸체부와 복수의 밸브들을 포함한다. 상기 각 밸브는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 유체제어부를 포함한다. 각 밸브의 상기 유체제어부는 상기 개구들 중의 하나를 통해 연장되며, 상기 각 밸브는 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막기 위도록 상기 헤드가 상기 개구에 밀봉가능하게 맞물리는 폐쇄 위치와 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하도록 상기 헤드가 상기 개구로부터 이격되는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하다.
일부 실시예들의 장점과 특징은, 주요유체흐름도관으로 연장되는 유체제어부의 헤드부만을 가지는 밸브스템를 배치함으로써, 밸브가 폐쇄될 때, 흐름의 방해 및 죽은 공간을 최소화할 수 있는 것이다. 밸브 부재가 밸브의 주요유체에 대한 노출을 최소화하는 주요유체흐름덕트 안쪽으로 움직임에 의하여 밸브는 개방된다.
본 발명의 일부 실시예들의 또 다른 장점과 특징은, 밸브시트를 실질적으로 1차흐름통로의 벽에 위치시킴에 의해서 1차유체흐름통로의 중단을 최소로 또는 없애는 것이다.
본 발명의 특정 실시예들의 목적들 및 장점들은 본 발명의 도면 및 상세한 설명의 검토에 기초하여 당업자에게 명확해질 수 있다.
본 발명은 다음의 도면들과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하여 더욱 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 연결관 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2 부분에서 가져온 도 1의 밸브 연결관 조립체의 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 2-2 부분에서 가져온 밸브 연결관 조립체의 다른 실시예의 횡단면도이다.
도 4는 도 1의 2-2 부분에서 가져온 밸브 연결관 조립체의 또 다른 실시예의 횡단면도이다.
도 5는 도 1의 2-2 부분에서 가져온 밸브 연결관 조립체의 또 다른 실시예의 횡단면도이다.
본 발명은 다양한 변경 및 대안적 형태에 대해 보정가능하지만, 이에 대한 명세서가 예로써 도면에 도시되었고, 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 이는 본 발명을 서술된 특정 실시예에 한정하려는 의도가 아님을 알아야할 것이다. 반대로, 덧붙인 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 사상과 범위 내에서 모든 수정, 동등물, 대안들을 포함하려 함이다.
혼합밸브 연결관 조립체(10)가 도 1에 도시되어 있고 이는 일반적으로 연결관몸체부(12) 및 복수의 밸부조립체들(14)를 포함한다. 연결관몸체부는 길이축(A2)을 따라 방향을 가지는 1차흐름통로(16), 및 일반적으로 1차흐름통로(16)을 가로지르는 방향으로 연장되는 축들(A1)을 따라 방향을 가지는 복수의 2차흐름통로들(18)을 정의한다. 연결관몸체부(12)는 배관(미도시)를 결합하기 위하여 1차흐름통로(16)의 각 끝단에서 1차흐름연결부(20)를 더 포함하고, 및 2차흐름통로(18)에 배관(24)을 연결하기 위하여 2차흐름연결부(22)가 마련된다. 연결부(20,22)는 본 발명의 소유자, 인테그리스사(Entegris, Inc)로부터 입수가능한 종래의 플래어텍(Flaretek®) 부속품일 수 있다. 연결부(20,22), 연결관몸체부(12), 및 어떠한 다른 습식 부품들은 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 또는 변성폴리테트라플루오로에틸렌(modified PTFE, 예를 들어 듀폰사(Dupont)의 NXT70)과 같은 플루오로폴리머(fluoropolymers)로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 2차흐름통로(18)는 2차흐름연결부(22)와 축(A2)에 따른 방향을 향하는 1차흐름통로(16) 사이에서 유체전달을 위한 흐름경로를 정의하면서, 일반적으로 흡입도관부(26), 축(A1)에 따른 방향을 향하는 외부(28), 밸브챔버(30), 및 개구(32)를 포함한다.
개구(32)는 1차흐름통로(16)의 벽(33)에 정의되며 일반적으로 상부유입부(34)와 밸브시트(36)를 포함한다. 밸브시트(36)는 개구(32)의 둘레주변으로 연장되어 1차흐름통로(16)를 향하는 시트 실링면(37)을 포함한다.
밸브(38)는 일반적으로 밸브스템(39)와 유체제어부(42)를 포함한다. 밸브스템(39)는 일반적으로 밸브스템스커트(40; valve stem skirt)와 스테인리스강으로 만들어지는 제어봉(44)으로 구성되는 습식 다이어프램(39.5)을 포함한다. 밸브스템스커트(40)는 오목부(40.1)를 갖는다. 밸브스템스커트(40)는 바람직하게 유체제어부(42)와 일체로 형성된다. 다이어프램(39.5)은 제어된 유체가 2차흐름통로(18)로부터 밸브하우징(41)으로 유출되는 것을 방지하도록 밀폐된다. 유출감지구(43)이 다이어프램(39.5) 근처의 하우징(41)에 형성되어 밸브챔버(30)로부터의 유체유출을 감지할 수 있게 하고 다이어프램(39.5)의 구부림 동작을 수용하는 구멍으로서 동작한다. 밸브(38)와 어떤 다른 습식 부품들은 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 또는 변성폴리테트라플루오로에틸렌(modified PTFE, 예를 들어 듀폰사(Dupont)의 NXT70)과 같은 플루오로폴리머(fluoropolymers)로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
유체제어부(42)는 모래시계 모양으로 바람직하게는 변성폴리테트라플루오로에틸렌(modified PTFE, 예를 들어 듀폰사(Dupont)의 NXT70)으로부터 성형된다. 유체제어부(42)는 개구(32)의 개방 및 폐쇄를 제어하여, 밸브챔버(30)와 1차흐름통로(16) 사이의 유체흐름을 제어한다. 유체제어부(42)는 일반적으로 제어봉(44)을 수용하기 위한 제어봉그릇(46)을 정의하고 헤드부(48)와 줄기부(52)로 이루어진 포펫(poppet, 45)을 포함한다. 줄기부(52)는 제1지름크기(D1)를 제공하고, 헤드부(48)는 D1보다 작은 제2지름크기(D2)를 정의한다. 일 실시예로, 유체흐름부(42)는 적어도 하나의 추가 포펫(47)을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 헤드부(48)는 밸브시트(36)의 시트 실링면(37)과 맞물려 밀봉하기 위하여 줄기부(52)에 인접하게 둘레에 연장된 밸브 실링면(54)을 정의한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 추가구조가 줄기부(52)에 인접하게 둘레에 연장된 제2의 마주보는 밸브 실링면(56)을 정의하는 제2포펫(50)으로서 기능하도록 추가될 수 있다.
포펫(45)은 헤드부(48)가 시트 실링면(37) 가까이에서 마주보게 위치한 밸브 실링면(54)과 함께 1차흐름통로(16)에 실질적으로 배치되도록 개구(32) 내에 압입되는 것이 바람직하다. 줄기부(52)는 2차흐름통로(18)의 밸브챔버(30)로 개구(32)를 통하여 연장된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시하지는 않았지만 제2포펫(50)의 밸브 실링면(56)은 상부유입부(34)에 의해 정의되는 상향시트 실링면(32.1)에 가까이 마주보며 위치할 수 있다.
헤드부(48)의 볼록부(39.1)는 밸브챔버(30)으로부터 개구(32)를 통하여 압입될 수 있다. 하나의 적절한 압입 과정이 여기에 전문이 참조로서 편입되는 미국특허 6,575,187에 개시되어 있다.
밸브액츄에이터조립체(57)은 두 위치 간에 제3축(A3)을 따라 밸브를 선택적으로 왕복하도록 이동시킨다. 폐쇄 위치에서, 밸브 실링면(54)은 시트 실링면(37)과 밀봉가능하게 맞물려 2차흐름통로(18)의 2차유체가 개구(32)를 통하여 1차흐름통로(16)의 1차유체로 섞이는 것을 차단한다. 개방 위치에서, 밸브 실링면(54)은 시트 실링면(37)과 이격되어 2차흐름통로(18)의 2차유체가 개구(32)를 통하여 1차흐름통로(16)의 1차유체로 섞이는 것을 가능하게 한다.
밸브액츄에이터조립체(57)는 일반적으로 상부가압가능부(60) 및 하부메커니즘하우징(61)을 포함하는 인클로져(enclosure, 58.1)를 정의하는 밸브엑츄에이터하우징(58)을 포함한다. 가압가능부(60)는 듀폰사(Dupont)로부터 입수가능한 양면코팅 바이톤(Viton®) 및 노멕스(Nomex®)로 바람직하게 만들어지는 액츄에이터다이어프램(62)에 의해 하부메커니즘하우징(61)로부터 밀폐되어, 도 1의 폐쇄 위치 및 개방위치에 대응하는 저압세팅 및 고압세팅 사이에서 압력제어포트(63)을 통하여 조절가능한 조정가능 내부압력을 갖게 된다. 하부메커니즘하우징(61)은 베이스부(64), 베이스부(64)로부터 연장된 받침대(66), 에어구멍(65) 및 개방내부(68)를 갖는다. 베이스부(64)는 밸브스템(39)의 상향이동을 제한하는 오목부(70)를 포함한다. 받침대(66)는 밸브스템(39)을 수용할 수 있는 크기의 구멍(72)을 가지고, 제1 및 제2축들(A1, A2)을 가로지르는 제3축(A3)을 따라 밸브스템(39)을 안내하도록 구성된다. 에어구멍(65)은 엑츄에이터의 동작을 용이하게 하도록 개방내부(68)에서 공기가 압축되는 것을 방지한다. 받침대(66) 내에 포함되는 오링(O-rings, 74)은 받침대(66)와 밸브스템(39) 사이에 밀봉을 형성한다.
다이어프램(62)은 일반적으로 가압가능부(60)을 밀봉하도록 작용하는 쇼울더부(76), 연장가능한 평면부(78), 쇼울더부(76)를 평면부(78)에 붙이는 유연성 링(80), 및 밸브스템(39)을 수용하기 위한 개구(미도시)를 포함한다. 상면 및 하면경질부재들(82,84)이 연장가능한 평면부(78)의 상면과 하면에 각각 붙어, 다이어프램(62)의 개구를 밀봉하도록 제어봉(44)의 상면부를 다이어프램(62)에 결합한다.
밸브스템(39)는 하부메커니즘하우징(61), 오링(74), 스프링(86) 형태의 바이어싱부품, 너트(84) 및 다이어프램(62)의 개구를 통하여 연장되고, 제어봉(44)의 노출부에서 상면경질부재(82)에 결합된다. 너트(84)는 제어봉(44)에 결합되어, 상면 및 하면경질부재(82,84)와 다이어프램(62)의 평면부(78)를 고정한다. 여기에 참조로써 전문이 편입되는 미국특허 6,575,187은 다양한 적절한 부착 수단 및 방법들을 개시한다. 하부메커니즘하우징(61)의 개방내부(68) 내에 마련된 스프링(86)은 하면경질부재(84)에 접촉하여 밸브(38)를 상향으로 편향시키는 힘을 제공하여 이를 폐쇄 위치로 치우치게 한다.
제3축(A3)을 따르는 밸브(38)의 움직임 범위는 전형적으로 시트 실링면(37)과 밸브 실링면(54)의 맞물림에 의해 상향으로 제한되고, 상부받침부(67)과 맞물리는 하면경질부(84)에 의해 하향으로 제한된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도시하지는 않았으나, 밸브스템(39)의 움직임은 시트 실링면(32.1)과 밸브 실링면(56)의 맞물림에 의해 하향으로 제한될 수 있다.
가압가능부(60)의 내부압력이 도 1에 도시한 바와 같이 비발동저압상태일 때, 스프링(86)은 밸브 실링면(54)을 시트 실링면(37)과 밀폐가능하게 맞물리게 하면서 밸브(38)를 폐쇄 위치로 가도록 만든다. 포펫(45)과 밸브시트(36)는 포펫(45)에 작용하는 유체압력의 힘뿐만 아니라 스프링(86)에 의해 제공되는 편향력이 헤드부(48)를 개구(32)를 통하여 뒤로 물릴만큼은 아니도록 서로에 대해 적절히 구성된다. 가압가능부(60)의 내부압력이 압력제어포트(63)을 통한 공기의 허용에 의해 증가되는 경우, 다이어프램(62)과 밸브(38)은 스프링(86)의 편향에 저항하여 개방 위치로 밀린다.
도 3, 4 및 5에서, 본 발명에 따른 밸브 연결관의 다양한 대안적 실시예들이 도시되었다. 도 3의 실시예에 따르면, 액츄에이터조립체(90)는 일반적으로 하우징(92), 피스톤(94) 및 바이어싱부품(96)을 포함한다. 하우징(92)은 인클로져(98)를 정의한다. 피스톤(94)은 작동가능하게 밸브(38)에 결합되고, 밸브스템(39)와 일체로 성형되거나 결합봉(100)과 별도로 형성되어 이에 부착될 수 있다. 오링(102)이 하우징(92)의 벽(104)에 밀폐가능하게 맞물린다. 피스톤(94)은 하우징(92) 내에서 왕복가능하게 미끄러질 수 있다. 바이어싱부품은 하우징(92)의 하부면(106)과 피스톤(94)의 하부면(108) 사이에 마련되어, 피스톤(94)과 밸브(38)를 폐쇄위치로 상향 가압한다.
피스톤(94)은 인클로져(98)를 상부가압가능부(110)와 하부메커니즘하우징(112)으로 분리한다. 사용시, 도 3에 도시된 바와 같이 가압가능부(110)의 내부압력이 비발동저압상태(a non actuating low pressure state)인 경우, 바이어싱부품(96)은 밸브 실링면(54)가 시트 실링면(37)과 밀폐가능하게 맞물리도록 밸브(38)를 폐쇄 위치로 가압한다. 가압가능부(110)의 내부압력이 압력제어포트(114)를 통한 공기의 허용에 의해 증가하는 경우, 피스톤(94)과 밸브(38)는 바이어싱부품(96)에 편향에 저항하여 개방 위치로 가압된다.
도 4의 정상적으로 개방된 밸브 실시예에서, 액츄에이터조립체(116)는 일반적으로 하우징(118), 피스톤(120), 및 바이어싱부품(122)를 포함한다. 하우징(118)은 인클로져(124)를 정의한다. 피스톤(120)은 작동가능하게 밸브(38)에 결합되고, 밸브스템(39)와 일체로 성형되거나 결합봉(126)과 별도로 형성되어 이에 부착될 수 있다. 오링(128)이 하우징(118)의 벽(130)에 밀폐가능하게 맞물린다. 피스톤(120)은 하우징(118) 내에서 왕복가능하게 미끄러질 수 있다. 바이어싱부품(122)은 하우징(118)의 하부면(132)과 피스톤(120)의 상부면(134) 사이에 마련되어, 피스톤(120)과 밸브(38)를 개방 위치로 하향 가압한다.
피스톤(120)은 인클로져(124)를 하부가압가능부(136)와 상부메커니즘하우징(138)으로 분리한다. 사용시, 도 4에 도시된 바와 같이 가압가능부(136)의 내부압력이 비발동저압상태인 경우, 바이어싱부품(122)은 밸브 실링면(54)가 시트 실링면(37)과 밀폐가능하게 맞물리도록 밸브(38)를 폐쇄 위치로 가압한다. 가압가능부(136)의 내부압력이 압력제어포트(140)를 통한 공기의 허용에 의해 증가하는 경우, 피스톤(120)과 밸브(38)는 바이어싱부품(122)의 편향에 저항하여 개방 위치로 가압된다.
도 5의 정상적으로 작동된 실시예에서, 액츄에이터조립체(142)는 일반적으로 하우징(144), 구동조립체(146) 및 밸브바이어싱조립체(148)를 포함한다. 구동조립체(146)은 일반적으로 핸들조립체(150), 밸부결합조립체(152) 구동바이어싱부품(154) 및 패킹너트(packing nut, 156)를 포함한다. 핸들조립체(150)는 일반적으로 패킹너트(156)의 개구를 통하여 상향 연장되는 줄기부(160)를 갖는 구동부재(158)를 포함한다. 수동핸들(162)이 회전가능하게 줄기부(160)에 결합되고 고정장치(164)로 그 자리에 단단히 고정시킨다. 밸브결합조립체(152)는 일반적으로 밸브스템(39)가 수용되는 구멍을 정의하는 리테이너(retainer, 166)을 포함한다. 리테이너(166)는 걸쇠(keeper, 168)와 함께 밸브스템(39) 위에서 미끄러지는것에 반대하여 고정된다.
밸브바이어싱조립체(148)는 일반적으로 컵리테이너(cup retainer, 170)와 밸브바이어싱부품(172)을 포함한다. 밸브바이어싱부품(172)는 하우징(144)의 하부벽(176)에 형성된 쇼울더(174)와 컵리테이너(170) 사이에 배치된다. 컵리테이너(170)는 걸쇠(keeper, 178)와 함께 밸브스템(39) 위에서 미끄러지는것에 반대하여 고정된다. 구동바이어싱부품(154)은 리테이너(166)와 컵리테이너(170) 사이에 배치된다.
사용시, 도 5에 도시된 제1폐쇄 위치에서 수동핸들(162)과 함께, 밸브바이어싱부품(172)은 밸브를 밸브 실링면(54)이 시트 실링면(37)과 밀폐되게 맞물리도록 밸브(38)를 폐쇄위치로 가압한다. 수동핸들(162)이 회전될 때, 구동부재(158), 컵리테이너(170) 및 이에 작동가능하게 결합되는 밸브(38)는 바이어싱부품(172)의 편향에 저항하여 개방 위치로 하향 가압된다.
상기 실시예들은 제한이 아닌 설명을 의도로 한다. 청구항의 범위 내에서 추가의 실시예들이 포함된다. 본 발명은 특정 실시예들에 대하여 서술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 내에서 그 형태와 세부사항들이 변할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본 발명을 위한 청구항들을 해석하기 위하여, 특정 용어"~을 위한 수단" 또는 "~을 위한 단계"가 청구항에 언급되지 않는다면 미국특허법 112섹션의 6번째 패러그래프의 조항들이 실시되지 않음을 명백히 하고자 한다.

Claims (20)

  1. 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 연결관몸체부;
    밸브; 및
    적어도 하나의 액츄에이터를 포함하는, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체에 있어서,
    상기 연결관몸체부는 1차흐름통로와 적어도 하나의 2차흐름통로를 정의하고, 상기 2차흐름통로는 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되고, 상기 개구는 그 주변으로 연장된 밸브시트(valve seat)를 갖는 둘레에 의해 정의되며, 상기 밸브시트는 상기 1차흐름통로를 마주하는 시트 실링면(seat sealing surface)을 제공하고,
    상기 밸브는 제1지름크기를 가지는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 유체제어부를 포함하고, 상기 줄기부는 상기 제1지름크기보다 작은 제2지름크기를 가지며, 상기 헤드부는 상기 줄기부에 인접하게 주변에 연장된 밸브 실링면을 제공하고, 상기 유체제어부는 상기 헤드부가 실질적으로 상기 1차흐름통로에 있고 상기 줄기부가 상기 개구를 통하여 연장되도록 상기 개구를 통하여 연장되며, 상기 밸브는 상기 밸브 실링면이 밀봉가능하게 상기 시트 실링면과 맞물려 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막는 폐쇄 위치와 상기 밸브 실링면이 상기 시트 실링면으로부터 이격되어 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하고,
    상기 적어도 하나의 액츄에이터는 작동가능하게 상기 밸브와 결합되어 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 밸브 연결관 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연결관몸체부는 복수의 분리된 2차흐름통로들을 정의하고, 상기 2차흐름통로들의 각각은 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개별 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동가능하게 결합되며, 상기 밸브 연결관 조립체는 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 밸브들의 각각은 개별 개구를 통해 연장되는 유체제어부를 갖는 밸브 연결관 조립체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 밸브와 작동가능하게 결합되는 바이어싱부품을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 바이어싱부품은 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치로 편향(bias)하도록 배치되는 밸브 연결관 조립체.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 바이어싱부품은 상기 밸브를 상기 개방 위치로 편향(bias)하도록 배치되는 밸브 연결관 조립체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 수동적으로 옮기기 위하여 상기 밸브와 작동가능하게 결합되는 핸들을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 하우징과 상기 하우징 안의 구동부재를 포함하는 데, 상기 구동부재는 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 이동시키기 위하여 상기 밸브와 작동가능하게 결합되어 상기 하우징 안에서 선택적으로 이동가능한 밸브 연결관 조립체.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 구동부재는 상기 하우징의 벽의 내면과 밀폐가능하게 맞물리는 피스톤을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 구동부재는 다이어프램을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 2차흐름통로는 상기 1차흐름통로를 가로지르는 방향인 밸브 연결관 조립체.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 밸브가 폐쇄위치에 있을 때, 상기 1차흐름통로는 상기 밸브의 방해로부터 충분히 자유로워지는 것을 특징으로 하는 밸브 연결관 조립체.
  12. 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 연결관몸체부;
    적어도 하나의 밸브; 및
    상기 밸브를 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 수단을 포함하는, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체에 있어서,
    상기 연결관몸체부는 1차흐름통로와 적어도 하나의 2차흐름통로를 정의하고, 상기 2차흐름통로는 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되고, 상기 개구는 그 주변으로 연장된 밸브시트를 갖는 둘레에 의해 정의되며, 상기 밸브시트는 상기 1차흐름통로와 마주하는 시트 실링면을 제공하고,
    상기 적어도 하나의 밸브는 제1지름크기를 가지는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 유체제어부를 포함하고, 상기 줄기부는 상기 제1지름크기보다 작은 제2지름크기를 가지며, 상기 헤드부는 상기 줄기부에 인접하게 주변에 연장된 밸브 실링면을 제공하고, 상기 유체제어부는 상기 개구를 통하여 연장되며, 상기 밸브는 상기 밸브 실링면이 밀봉가능하게 상기 시트 실링면과 맞물려 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막는 폐쇄 위치와 상기 밸브 실링면이 상기 시트 실링면으로부터 이격되어 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하게 하는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능한 밸브 연결관 조립체.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 연결관몸체부는 복수의 분리된 2차흐름통로들을 정의하고, 상기 2차흐름통로들 각각은 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개별 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동가능하게 결합되며, 상기 밸브 연결관 조립체는 복수의 밸브들을 포함하고, 상기 밸브들의 각각은 개별 개구를 통해 연장되는 밸브 연결관 조립체.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동시키는 수단은 적어도 하나의 액츄에이터를 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 밸브가 폐쇄위치에 있을 때, 상기 1차흐름통로는 상기 밸브의 방해로부터 충분히 자유로워지는 것을 특징으로 하는 밸브 연결관 조립체.
  16. 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 연결관몸체부;
    복수의 밸브; 및
    복수의 액츄에이터를 포함하는, 복수의 유체 흐름을 혼합하기 위한 밸브 연결관 조립체에 있어서,
    상기 연결관몸체부는 1차흐름통로와 복수의 2차흐름통로들을 정의하고, 상기 2차흐름통로들의 각각은 상기 1차흐름통로의 벽에 있는 개구를 통하여 상기 1차흐름통로와 유동적으로 결합되고,
    각각의 밸브는 헤드부와 상기 헤드부로부터 연장된 줄기부로 이루어지는 고분자 재료로부터 성형된 원-피스(one-piece)의 유체제어부를 포함하고, 각 밸브의 상기 유체제어부는 개별 개구를 통해 연장되며, 각 밸브는 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 막도록 상기 헤드부가 상기 개구에 밀봉가능하게 맞물리는 폐쇄 위치와 상기 2차흐름통로와 상기 1차흐름통로 사이에 유체흐름을 가능하도록 상기 헤드부가 상기 개구로부터 이격되는 개방 위치 사이에서 선택적으로 이동가능하고,
    각 액츄에이터는 개별 밸브 하나에 작동가능하게 결합되는 밸브 연결관 조립체.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 2차흐름통로들은 상기 1차흐름통로를 가로지르는 방향인 밸브 연결관 조립체.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 밸브가 폐쇄위치에 있을 때, 상기 1차흐름통로는 상기 밸브의 방해로부터 충분히 자유로워지는 것을 특징으로 하는 밸브 연결관 조립체.
  19. 제 16항에 있어서, 각 액츄에이터는 상기 밸브를 상기 폐쇄 위치로 편향하도록 배치되는 바이어싱부품을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
  20. 제 16항에 있어서, 각 액츄에이터는 상기 밸브를 상기 개방 위치로 편향하도록 배치되는 바이어싱부품을 포함하는 밸브 연결관 조립체.
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