KR101539121B1 - 밸브 조립체 - Google Patents

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KR101539121B1
KR101539121B1 KR1020100030104A KR20100030104A KR101539121B1 KR 101539121 B1 KR101539121 B1 KR 101539121B1 KR 1020100030104 A KR1020100030104 A KR 1020100030104A KR 20100030104 A KR20100030104 A KR 20100030104A KR 101539121 B1 KR101539121 B1 KR 101539121B1
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bore
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Inventor
로버트 에이치 네프
제프리 시몬스
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맥 밸브즈, 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 밸브 조립체는 밸브 보어를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 부재는 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치된다. 밸브 부재의 제1 및 제2 밸브 요소는 밸브 부재의 종축에 관하여 동일한 각도로 형성된 제1 및 제2 밀봉면을 갖는다. 제1 및 제2 밀봉면 각각은 원뿔 형상의 제1 및 제2 안착면과 평행하게 배향된다. 제1 및 제2 안착면 모두는 종축에 관하여 동일한 각도로 형성되고 조정 가능한 간격을 가지며, 따라서 제1 정지 위치에서 동시에 제1 밀봉면은 제1 안착면과 접촉하고 제2 밀봉면은 제2 안착면과 접촉한다.

Description

밸브 조립체{VALVE ASSEMBLY}
본 발명은 다수의 밸브 부재 밀봉부(seal)를 구비한 슬라이딩 밸브 부재를 갖는 포핏 밸브(poppet valve)에 관한 것이다.
이 부분은 본 명세서와 관련된 배경 정보를 제공하며, 이는 반드시 종래기술은 아니다.
가압 공기 또는 가압 액체의 유동을 제어하기 위한 공압 밸브 조립체(pneumatic valve assembly)가 관련 기술 분야에서 널리 알려져 있다. 현재 관련 기술 분야에서 많은 용례에 채용되고 있는 공압 밸브의 한 가지 유형은 일반적으로 포핏 밸브로 알려져 있다. 포핏 밸브는 전체적인 유체 동력 시스템의 일부로서 파이로트 작동형 공압 밸브와 관련한 특정 용도가 있다. 하나의 공통의 포핏 밸브 장치는 소정 위치들 사이에서 밸브 본체 내에 이동 가능하게 지지되는 밸브 부재를 포함한다. 이들 위치는 통상적으로 밸브 보어 내의 안착부(seat)의 배치 위치로 정의된다. 밸브 부재는 안착부와 맞물리는 밸브 요소를 갖는다.
일관된 밸브 부재의 행정 및 그에 따른 밸브 수명 주기를 지속하기 위한 한 가지 고려 사항은 안착부와 밸브 부재의 상호작용의 특성이다. 관련 기술 분야에서 일반적으로 채용되고 있는 밸브 안착부는 통상적으로 사각 절단부 또는 90°코너면을 포함한다. 대응하는 밸브 요소는 상대적으로 원뿔형 또는 각형 밸브 밀봉면을 포함하는 것이 일반적이다. 대개, 밸브 요소는 사각형의 밸브 안착부와 상호작용할 때 밸브 부재에 약간의 완충을 제공하고 밀봉 효과를 개선하기 위해서 탄성 재료로 오버몰딩되거나 봉입된다. 밸브 안착부의 사각 절단부 90°코너는 밸브 작동 중에 포핏 밸브 요소 안으로 깊게 침투할 수 있다. 침투할 때, 밸브 요소에 가해지는 힘은 밸브 밀봉면에 걸쳐 분산된다. 이러한 밀봉 상호작용은 밸브 요소의 밀봉면 상에 오버몰딩된 재료가 안착부의 가장자리에 대해 놓여져 내측으로 약간 편향되고 그에 따라 안착부 주변에 링 밀봉부를 생성하기 때문에 초기에는 우수한 밀봉부를 생성하는 경향이 있다. 그러나, 이러한 밀봉 효과는 밸브가 반복적으로 작동됨에 따라 밀봉 재료가 반복적으로 변형되고 궁극적으로는 손상됨에 의해, 예를 들면 밸브가 닫히는 각각의 경우 및 모든 경우에 밸브 부재가 사각 절단부의 밸브 안착부에 대해 그 안착 위치로 이동함에 따라 절단되기 때문에 마모를 가져온다.
밀봉 재료가 영구적으로 변형되기 시작하고 그 후 최종적으로 절단됨에 따라, 액추에이터는 밸브를 밀봉하기 위해서 점점 더 긴 행정을 실시해야 한다. 이러한 밸브 행정의 계속되는 길이의 증가는 밸브 작동 타이밍에 동적 변화를 초래하고, 이는 수행되는 작동을 열화시킨다. 밸브 행정의 변화로 인한 밸브 작동 타이밍의 변화는 공정의 부정확 및 불일치로 변질되며, 이는 궁극적으로 밸브 교체를 필요로 한다. 두 번째로, 밸브 밀봉 재료의 변형 및 절단은 누설을 가져올 수 있고 종종 밀봉 재료 조각을 하류의 공압 유동 경로 안으로 끌어들일 수 있다.
이 부분은 본 출원의 대체적인 요약을 제공하며, 본 출원의 완전한 범위의 광범위한 기술이 아니며 또한 그 특징의 전부가 아니다.
본 발명의 포핏 밸브의 수 개의 실시형태에 따르면, 밸브 조립체는 밸브 보어를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 부재는 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치된다. 밸브 부재에 연결되고 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 밸브 요소는 밸브 부재의 종축에 관하여 등각으로 배향된 제1 및 제2 밀봉면을 갖는다. 제1 및 제2 밀봉면의 각각은 원뿔 형상의 제1 및 제2 안착면과 실질적으로 평행하게 배향되고, 제1 및 제2 안착면 모두는 종축에 관하여 등각으로 배향되고 조정 가능한 간격(spacing)을 갖고, 따라서 밸브 부재의 제1 정지 위치에서 제1 밀봉면이 제1 안착면과 접촉하는 동시에 제2 밀봉면이 제2 안착면과 접촉한다.
다른 실시형태에 따르면, 밸브 조립체는 유체 공급원과 유체 연통하는 유입 포트, 밸브 본체 내에서 축방향으로 연장된 밸브 보어, 및 제1 및 제2 유출 포트를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 부재는 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치된다. 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 탄성 밸브 요소가 밸브 부재에 연결되고, 제1 밸브 요소는 제1 밀봉면을 갖고 제2 밸브 요소는 제2 밀봉면을 갖는다. 제1 및 제2 밀봉면은 밸브 부재의 종축에 관하여 등각으로 배향된다. 제1 밀봉면은 원뿔 형상의 제1 안착면과 접촉하도록 구성되고, 제2 밀봉면은 원뿔 형상의 제2 안착면과 접촉하도록 구성된다. 제1 및 제2 안착면은 제1 및 제2 밀봉면에 실질적으로 평행하게 배향된다. 제1 및 제2 안착면 사이의 간격은 제1 및 제2 밀봉면 사이의 간격과 동일하며, 제1 정지 위치에서 제1 밸브 요소와 제1 안착면 사이와 제2 밸브 요소와 제2 안착면 사이의 접촉을 동시에 제공한다.
추가의 실시형태에 따르면, 밸브 조립체는 밸브 보어를 갖는 밸브 본체를 포함한다. 밸브 부재는 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치된다. 제1 및 제2 탄성 밸브 요소가 밸브 부재에 연결된다. 제1 밸브 요소는 제1 밀봉면을 갖고 제2 밸브 요소는 제2 밀봉면을 갖는다. 제1 및 제2 밀봉면은 밸브 부재의 종축에 관하여 등각으로 배향된다. 제1 밸브 요소는 제3 밀봉면을 추가로 갖고 제2 밸브 요소는 제4 밀봉면을 추가로 갖는다. 제3 및 제4 밀봉면은 제1 및 제2 밀봉면의 거울상(mirror image)으로서 배향된다. 제1 및 제2 밀봉면의 각각은 원뿔 형상의 제1 및 제2 안착면과 실질적으로 평행하게 배향된다. 제1 및 제2 안착면 모두는 종축에 관하여 등각으로 배향되고 조정 가능한 간격을 갖고 따라서 밸브 부재의 제1 정지 위치에서 제1 밀봉면이 제1 안착면과 접촉하는 동시에 제2 밀봉면이 제2 안착면과 접촉한다. 제3 및 제4 밀봉면 각각은 원뿔 형상의 제3 및 제4 안착면에 실질적으로 평행하게 배향된다. 제3 및 제4 안착면 모두는 종축에 관하여 등각으로 배향되고 따라서 밸브 부재의 제2 정지 위치에서 제3 밀봉면이 제3 안착면과 접촉하는 동시에 제4 밀봉면이 제4 안착면과 접촉한다.
추가로 응용 가능한 분야가 본 명세서에 제공된 설명으로부터 명확해질 것이다. 이 요약 내의 설명 및 특정 실시예는 단지 이해를 목적으로 하는 것이며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명에 따르면, 밸브 조립체(15)의 안착면에 관하여 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 사이에 동등한/조정가능한 간격을 유지함으로써, 그리고 밸브 조립체(15)의 제1 및 제2 정지 위치 모두에서 안착면에 관하여 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 사이에 동등한 접촉 표면적을 유지함으로써, 각각의 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 동일한 힘으로 개개의 안착면과 동시에 접촉할 것이고, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 동일한 마모를 가져올 것이다.
본 명세서에 기술된 도면은 모든 가능한 수단이 아니라 단지 선택된 실시형태만의 이해를 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 도 5의 단면 1에 따른 본 발명의 파이로트 작동형 포핏 밸브의 정면 단면도이다.
도 2는 도 1의 밸브 조립체의 정면 단면도이다.
도 3은 밸브 부재의 제2 정지 위치를 보여주기 위해 수정된, 도 1과 유사한 정면 단면도이다.
도 4는 도 2의 영역 4의 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 파이로트 작동형 포핏 밸브의 정면 좌측 사시도이다.
도 6은 오버몰딩된 센터링 밀봉부를 더 포함하는, 도 2로부터 수정된 밸브 조립체의 정면 단면도이다.
대응하는 참조 번호는 도면의 수 개의 도시 내용 전반에 걸쳐 대응하는 부품을 가리킨다.
첨부된 도면을 참조하여 예시적 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다.
예시적 실시형태가 제공되고, 따라서 본 출원이 완전해지며, 관련 기술에 숙련된 자에게 그 범위를 완전하게 전달하게 된다. 특정 구성요소, 장치, 및 방법과 같은 수많은 특정 세부사항이 설정되어, 본 출원의 실시형태의 완전한 이해를 제공한다. 특정 세부사항을 필요로 하지 않는 당업자에게 있어서, 예시적 실시형태가 수많은 다양한 형태로 구현될 수 있고, 결코 본 출원의 범위를 한정하는 것으로 이해되지 않아야 한다는 점이 명확할 것이다. 일부 예시적 실시형태에서, 널리 알려진 공정, 널리 알려진 장치 구조, 및 널리 알려진 기술은 상세하게 기술되지 않는다.
본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정한 예시적 실시형태를 설명하기 위한 목적이며, 한정하려는 의도가 아니다. 이 명세서에 사용될 때, 단수형 표현은 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 또한 복수형 표현을 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함한다", "포함하는", "비롯한", 및 "갖는"은 일체를 포함하는 것이며, 따라서 기술된 특징, 완전체, 단계, 작동, 요소 및/또는 성분의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 완전체, 단계, 작동, 요소, 성분 및/또는 그 조합의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이 명세서에 기술된 방법 단계, 공정, 및 작동은 이행 순서(order of performance)로서 특별히 식별되지 않는 한, 그 이행을 기술되거나 도시된 특정 순서로 반드시 요구하는 것으로 이해되지 않는다. 또한, 추가의 또는 대안적인 단계가 실시될 수 있음이 이해된다.
임의의 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층에 대해 "위에", "맞물리고", "연결되고" 및 "결합되고" 등으로 표현되는 경우, 이는 상기 다른 요소 또는 층에 대해 직접 위에, 직접 맞물리고, 직접 연결되고, 직접 결합될 수 있으며, 또한 중간에 개재되는 요소 또는 층이 존재할 수도 있다. 이와 달리, 임의의 요소가 다른 요소 또는 층에 대해 "직접 위에", "직접 맞물리고", "직접 연결되고" 및 "직접 결합되고"로 표현되는 경우, 중간에 개재되는 요소 또는 층은 존재하지 않는다. 요소들 사이의 관계를 기술하기 위해 사용된 다른 단어들(예를 들면, "사이에" 대 "바로 그 사이에", "인접한" 대 "바로 인접한" 등)은 유사한 방식으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "및/또는"은 나열된 관련 항목들 중 임의의 것 그리고 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 용어 "제1", "제2", "제3" 등이 다양한 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션을 기술하기 위해 사용되었지만, 이들 요소, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어로 한정되지 않아야 한다. 이들 용어는 단지 다른 영역, 층 또는 섹션으로부터 하나의 요소, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 식별하기 위해서만 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "제1", "제2" 및 기타 숫자로 표현된 용어와 같은 용어는 문맥에 의해 특별히 명시되지 않는 한, 차례나 순서를 부여하지 않는다. 따라서, 이하에서 논의되는 제1 요소, 제1 성분, 제1 영역, 제1 층 또는 섹션은 예시적 실시형태의 내용으로부터 벗어남 없이 제2 요소, 제2 성분, 제2 영역, 제2 층 또는 제2 섹션으로 칭해질 수 있다.
"내부", "외부", "아래", "밑", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적 상대 용어는 도면에 도시될 때 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하는 편의를 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적 상대 용어는 도면에 묘사된 배향에 덧붙여 사용 또는 작동 중의 장치의 다른 배향을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들면, 도면의 장치가 뒤집어진다면, 다른 요소 또는 특징부에 대해 "아래" 또는 "밑"으로 설명된 요소는, 그 후에 다른 요소 또는 특징부에 대해 "위"로 배향된다. 따라서, 예시 용어 "아래"는 위와 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향될 수 있으며(90°또는 다른 배향으로 회전될 수 있음), 본 명세서에 사용된 공간적 상대 서술어는 그에 따라 해석된다.
도 1을 참조하면, 사방 밸브(10; 4-way valve)는 솔레노이드 본체(14)에 연결된 솔레노이드 작동자(12; solenoid operator)를 갖는 솔레노이드 파이로트 밸브(11)를 갖고, 솔레노이드 파이로트 밸브(11)의 솔레노이드 본체는 밸브 조립체(15)에 해제 가능하게 연결된다. 본 출원은 사방 밸브로 한정되지 않으며 또한 삼방 밸브(3-way valve) 및 기타 다른 구성의 밸브를 포함할 수 있다. 솔레노이드 본체(14)는 제1 배출공(16; first exhaust aperture), 축방향 보어(18; axial bore), 제1 포트(20; first port), 제2 포트(22), 제3 포트(24) 및 제2 배출공(26)을 포함한다. 제3 포트(24)는 솔레노이드 파이로트 밸브(11)에 가압 공기를 받아들이기 위한 유입구로서 기능한다. 솔레노이드 작동자(12)에 전류가 통하지 않는(de-energized) 상태에서, 축방향 보어(18) 내에 활주 가능하게 배치된 솔레노이드 부재(28)는 제3 포트(24)에서 받아들인 가압 공기를 제1 포트(20)를 통하여 밸브 본체(34)의 밸브 보어(32)의 제1 보어 부분(30)으로 운반하도록 정렬되며, 이는 밸브 부재의 제1 이동 방향 "A"의 밸브 부재(36)의 활주 움직임을 일으킨다. 또한, 전류가 통하지 않는 상태에서, 제2 포트(22)는 제1 배출공(16)과 정렬되어 제2 보어 부분(38)을 대기로 배기한다. 밸브 부재(36)를 대향하는 제2 이동 방향 "B"로 옮기기 위해서, 솔레노이드 작동자(12)에 전류가 통하여 솔레노이드 부재(28)를 솔레노이드 부재 이동 방향 "C"로 활주식으로 이동시키고 제3 포트(24)를 제2 포트(22)와 정렬시켜 가압 공기를 제2 보어 부분(38)으로 안내하여 밸브 부재(36)가 밸브 부재의 제2 이동 방향 "B"로 활주하도록 강제한다. 또한, 솔레노이드 작동자(12)에 전류가 통할 때, 제2 배출공(26)은 제1 포트(20)와 정렬되어 제1 보어 부분(30)을 대기로 배기시킨다.
솔레노이드 코일(40)에 전류가 통할 수 있으며, 이는 접촉 부재(44)와 접촉하여 이동시키고, 이는 솔레노이드 부재(28)를 솔레노이드 부재 이동 방향 "C"로 이동시킨다. 솔레노이드 코일(40)에 전류가 통하지 않을 때, 편향 부재(46)의 스프링 힘이 솔레노이드 부재(28), 접촉 부재(44), 및 전기자(42)를 복귀 방향 "D"로 복귀시킨다. 극체(48; pole piece)는 접촉 부재(44)를 활주식으로 받아들이고 편향 부재(50)의 편향력에 대항하여 이동시킬 수 있어 전기자(42) 및/또는 접촉 부재(44)의 이동 에너지를 흡수한다.
제1 밸브 본체 단부(52)는 밸브 본체(34)를 솔레노이드 본체(14)에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 제2 밸브 본체 단부(54)는 밸브 본체(34)의 대향 단부에 해제 가능하게 연결되고 밸브 조립체의 접속 중에 사용되며 필요 시 밸브 조립체가 밸브 보어(32)의 밸브 부재(36)에 접속한 이후에 제거되어 밸브(10)의 개폐시기 및 작동에 필요한 조정을 행한다. 제1 포트(20)는 밸브 본체(34)의 제1 유동 통로(56), 제2 밸브 본체 단부(54)의 제1 양방향 보어(58), 및 제1 밸브 본체 단부(52)의 제1 전달 통로(59)에 연결되어 가압 공기를 제1 보어 부분(30)의 안으로 또는 바깥으로 안내한다. 제3 포트(24)는 제1 밸브 본체 단부(52)의 제2 전달 통로(60) 및 밸브 본체(34)의 제2 유동 통로(62)에 연결되어 유체 유입 포트(64)를 통해 받아들인 가압 공기를 솔레노이드 파이로트 밸브(11)로 안내한다.
밸브(10)는 솔레노이드 파이로트 밸브(11) 및 밸브 조립체(15) 모두에 대해 가압 공기(65)와 같은 가스 또는 유체를 제공하는 공급원과 유체 연통하는 유체 유입 포트(64), 밸브 본체(34) 내에서 축방향으로 연장되는 밸브 보어(32), 및 적어도 하나의 유출 포트를 갖는 밸브 본체(34)를 더 포함한다. 가압 공기(65)는 또한 솔레노이드 파이로트 밸브(11) 및 밸브 조립체(15)의 작동에 적합한 임의의 액체 또는 가스일 수 있으며, 예컨대 압축 공기, 비활성 가스 등이 될 수 있다. 적어도 하나의 유출 포트는 제1 및 제2 유출 포트(66, 68)를 포함할 수 있다. 또한 제1 및 제2 배출 포트(70, 72)가 밸브 본체(34)에 제공될 수 있다. 가압 공기(65)의 유동을 유입 포트(64)로부터 밸브 보어(32)를 통해 제1 또는 제2 유출 포트(66 또는 68) 중 하나로 선택적으로 안내하기 위하여 적합한 소정의 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 본체(34)의 종축(74)과 동축인 밸브 보어(32) 내에, 밸브 부재(36)가 축방향으로 활주 가능하게 배치된다.
밸브 부재(36)에 연결되고 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78), 예컨대 오버몰딩된 탄성 재료 요소는 밸브 부재(36)의 종축(74)에 관하여 등각으로 배향된 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)을 갖는다. 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 서로에 대해 축방향으로 간격을 두며, 밸브 보어(32) 안으로 연장되어 제1 정지 위치를 정의하는 제1 안착부(84) 및 제2 안착부(86)가 동시에 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)와 접촉하도록 허용한다. 제1 안착부(84)는 제1 나사산 연결부(90)를 이용하여 밸브 보어(32) 내에 축방향으로 위치한 제1 어댑터(88)로부터 일체로 연장된다. 제2 안착부(86)는 제2 나사산 연결부(94)를 이용하여 밸브 보어(32) 내에 축방향으로 위치한 제2 어댑터(92)로부터 일체로 연장된다. 제1 및 제2 나사산 연결부(90, 94)는 제1 및 제2 안착부(84, 86)의 축방향 위치 조정을 허용한다. 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 또한 밸브 본체(34)에 일체로 연결된 제3 안착부(96), 및 제2 어댑터(92)로부터 일체로 연장된 제4 안착부(98)와 접촉할 수 있으며, 이는 도 2 및 도 3을 참조하여 더 논의될 것이다.
도 2를 참조하면, 제1 및 제2 어댑터(88, 92)는 밸브 부재(36) 및 밸브 본체(34) 사이의 밸브 보어(32) 내에 축방향으로 조정 가능하게 위치하고, 밸브 부재(36)를 활주 가능하게 수용할 수 있도록 구성된다. 수 개의 실시형태, 또는 적어도 한 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 어댑터(88, 92) 모두는, 제2 안착부(86)와 관련하여 제1 안착부(84)의 위치를 축방향으로 조정하거나, 고정 위치의 제3 안착부(96)와 관련하여 제4 안착부(98)의 위치를 축방향으로 조정하기 위해 축방향으로 이동 가능하다. 제1 및 제2 어댑터(88, 92) 각각은 제1 및 제2 어댑터(88, 92)의 외연(outer perimeter)과 밸브 본체(34)의 내벽 사이에 위치하는 하나 이상의 밀봉 부재(99)를 포함할 수 있다. 수 개의 실시형태에 따르면, 밀봉 부재(99, 99')는 제1 어댑터(88)에 제공되고, 밀봉 부재(99'', 99''' 및 99'''')는 제2 어댑터(92)에 제공된다. 밀봉 부재(99)는 O-링이거나 가스켓일 수 있고, 제1 및 제2 보어 부분(30, 38) 그리고 밸브 보어(32)에서 가압 공기(65)간의 유체 경계(fluid boundary)를 생성하도록 구성된다.
밸브 조립체(15)는 예를 들어 패스너(도시되지 않음)를 사용하여 밸브 본체(34)에 해제 가능하게 연결된 제1 및 제2 밸브 본체 단부(52, 54)를 포함한다. 제1 및 제2 피스톤(100, 102)은 밸브 부재(36)의 대향 단부에 생성될 수 있다. 밸브 부재(36)의 활주 마찰을 최소화하기 위해서, 활주 접촉은 단지 제1 및 제2 피스톤(100, 102) 그리고 제1 및 제2 어댑터(88, 92)에 생성된 각각의 제1 및 제2 실린더 벽(104, 106) 사이에서만 이루어진다. 밸브 부재(36)의 활주 마찰을 더욱 최소화하기 위해서, 제1 및 제2 피스톤(100, 102) 각각은 제1 및 제2 피스톤(100, 102) 각각에 대해 둘레방향으로 생성된 슬롯(109, 111) 내에 위치한 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110)로서 지칭되는, 단일 보어 밀봉부(bore seal)만을 갖는다. 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110) 각각은 제1 및 제2 실린더 벽(104, 106)과 슬라이딩 밀봉부를 생성하도록 구성된다. 수 개의 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110)는 O-링이나 D-링일 수 있으나, 가스켓 또는 격막과 같은 다른 유형의 밀봉부가 사용될 수 있다. 제1 및 제2 밀봉부(108, 110)는 제1 및 제2 실린더 벽(104, 106)과 활주 가능하게 접촉하여 제1 및 제2 보어 부분(30, 38)에 받아들인 가압 공기(65)에 대한 압력 경계를 제공하며, 그러한 가압 공기(65)는 제1 및 제2 보어 부분(30, 38) 중 하나 및 밸브 보어(32)로 진입할 수 있는 한편 제1 및 제2 보어 부분(30, 38) 중 다른 하나로부터 배기되고, 이는 밸브 부재(36)의 강제 이동을 허용한다.
제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)은 제1 및 제2 안착부(84, 86)의 제1 및 제2 안착면(112, 114)과 접촉하도록 구성된다. 유사하게, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 또한 제3 및 제4 안착부(96, 98)의 원뿔 형상의 제3 및 제4 안착면(120, 122)과 접촉하도록 구성되는 제3 및 제4 밀봉면(116, 118)을 포함한다. 제1 및 제2 안착면(112, 114)은 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)에 실질적으로 평행하게 배향되고, 따라서 제1 밸브 요소(76)의 제1 밀봉면(80)이 제1 안착부(84)의 제1 안착면(112)과 접촉하는 동시에 제2 밸브 요소(78)의 제2 밀봉면(82)이 제2 안착부(86)의 제2 안착면(114)과 접촉한다. 동일한 이유로, 제3 및 제4 밀봉면(116, 118)은 제3 및 제4 안착부(96, 98)의 제3 및 제4 안착면(120, 122)에 실질적으로 평행하게 배향되고, 따라서 제1 밸브 요소(76)의 제3 밀봉면(116)이 제3 안착부(96)의 제3 안착면(120)과 접촉하는 동시에, 제2 밸브 요소(78)의 제4 밀봉면(118)이 제4 안착부(98)의 제4 안착면(122)과 접촉하여 제2 정지 위치를 정의한다.
수 개의 실시형태에 따르면, 제1 정지 위치에서 제1 안착면(112)과 접촉하는 제1 밸브 요소(76)의 표면적은 제2 안착면(114)과 접촉하는 제2 밸브 요소(78)의 표면적과 실질적으로 동일하다. 유사하게, 제2 정지 위치에서 제3 안착면(120)과 접촉하는 제1 밸브 요소(76)의 표면적은 제4 안착면(122)과 접촉하는 제2 밸브 요소(78)의 표면적과 실질적으로 동일하다. 동일한 접촉 표면적을 유지하는 것은 제1 밸브 요소(76) 및 제2 밸브 요소(78)에 의해 그들 개개의 안착면들로 인가되는 동일한 힘을 유지하는 것이다. 밸브 요소 접촉에 실질적으로 동일한 힘을 유지하는 것은 수 개의 이점을 제공하며, 이러한 이점은 밸브 요소와 그에 대응하는 안착면 사이에서 밀봉 효율성 및 마모를 동등하게 함을 포함하고, 따라서 안착 위치 사이의 밸브 부재(36)의 선형 이동이 시간에 따라 실질적으로 변경되지 않고 밸브(10)의 출력을 변경하지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 밸브 부재(36)를 제1 정지 위치에 위치시키기 위해서, 밸브 부재(36)는 도 1 및 도 2에서 도시될 때 좌측으로, 밸브 부재의 제1 이동 방향 "A"로 옮겨진다. 밸브 부재(36)를 밸브 부재의 제1 이동 방향 "A"로 옮기기 위해서, 솔레노이드 코일(40)에 전류가 통하지 않으며 편향 부재(46)의 편향력이 솔레노이드 부재(28), 접촉 부재(44) 및 전기자(42)를 솔레노이드 부재의 복귀 방향 "D"로 이동시키도록 허용한다. 솔레노이드 부재(28)의 이동은 가압 공기(65)가 유입 포트(64)로부터 제2 유동 통로(62) 및 제3 포트(24)를 통해 솔레노이드 파이로트 밸브(11) 안으로, 제1 포트(20), 제1 밸브 본체 단부(52)의 제1 전달 통로(59), 제1 유동 통로(56), 제1 양방향 보어(58)를 통해 밸브(11) 밖으로, 그리고 제1 보어 부분(30) 안으로 흐르도록 허용한다. 동시에, 제2 포트(22)는 제1 배기공(16)과 정렬되어 제2 보어 부분(38)으로부터 소정 부피의 잔여 공기(128)를 제1 본체 단부(52)의 제3 전달 통로(61)를 통하여, 제2 포트(22)를 통하여 제1 배기공(16)을 거쳐 대기로 배기한다. 제1 정지 위치에서 제1 밸브 요소(76)가 제1 안착부(84)와 접촉하고 동시에 제2 밸브 요소(78)가 제2 안착부(86)와 접촉할 때까지, 밸브 부재(36)는 밸브 부재의 제1 이동 방향 "A"의 종축(74)과 관련하여 축방향으로 이동한다.
도 3 및 다시 도 1을 참조하면, 밸브 조립체(15)는 도 3에 도시될 때 우측으로, 밸브 부재의 제2 이동 방향 "B"로 이동한 제2 정지 위치의 밸브 부재(36)와 함께 도시된다. 밸브 부재(36)를 밸브 부재의 제2 이동 방향 "B"로 이동시키기 위해서, 솔레노이드 코일(40)에 전류가 통하여 전기자(42)를 솔레노이드 부재의 이동 방향 "C"로 이동시킨다. 이러한 이동은 접촉 부재(44)와 솔레노이드 부재(28)를 도 3에 도시될 때 아래로, 솔레노이드 부재의 이동 방향 "C"로 누르며, 이는 가압 공기(65)가 제2 포트(22), 제1 밸브 본체 단부(52)의 제3 전달 통로(61)를 통해 제2 보어 부분(38) 안으로 흐르도록 허용한다. 유사하게, 제1 포트(20)는 제2 배기공(26)과 정렬되어 제1 보어 부분(30)의 잔여 공기(128)를 제1 양방향 보어(58), 제1 유동 통로(56), 제1 밸브 본체 단부(52)의 제1 전달 통로(59)를 통해, 그리고 제1 포트(20)를 통해 제2 배기공(26)을 거쳐 대기로 배기한다. 솔레노이드 파이로트 밸브(11) 및 제1 밸브 본체 단부(52)는 또한 밸브 본체(34)의 대향 단부[제2 밸브 본체 단부(54)의 위치]에 연결될 수 있고 따라서 제1 및 제2 정지 위치를 바꿀 수 있다.
제1 피스톤(100)과 접촉하는 가압 공기(65)는 제2 정지 위치에서 제1 밸브 요소(76)의 제3 밀봉면(116)이 제3 안착부(96)의 제3 안착면(120)과 접촉하는 한편, 동시에 제2 밸브 요소(78)의 제4 밀봉면(118)이 제4 안착부(98)의 제4 안착면(122)과 접촉할 때까지 밸브 부재(36)를 밸브 부재의 제2 이동 방향 "B"로 이동하도록 강제한다. 밸브 조립체(15)의 제2 정지 위치에서, 가압 공기(65)는 유입 포트(64)를 통해 밸브 보어(32) 안으로 흐르고, 제2 유출 포트(68)로부터 배출된다. 또한 제2 정지 위치에서, 제1 유출 포트(66)는 밸브 보어(32)의 제1 부분(124)을 통해 제1 배출 포트(70)와 정렬되어 제1 부분(124) 및 제1 유출 포트(66)를 대기로 배기시킨다. 덧붙여, 제2 배출 포트(72)는 제2 피스톤(102)에 근접한 밸브 보어(32)의 제2 부분(126)을 대기로 배기시킨다.
도 4를 참조하여, 수 개의 실시형태에 따르면, 제1 밀봉면(80)은 종축(74)에 관하여 각도 α를 형성하고, 제2 밀봉면(82)은 종축(74)에 관하여 각도 β를 형성한다. 각도 α 및 β는 종축(74)에 관하여 실질적으로 동일한 각도이며, 따라서 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배향된다. 제1 및 제2 안착부(84, 86)는 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 동등한 특징인 요소 간격 "F"와 동등한 서로에 대한 안착부 간격 "E"를 갖는다(왼쪽 코너에 도시된 바와 같음). 본 명세서에서 이미 기술한 바와 같이, 안착부 간격 "E"는 요소 간격 "F"에 동등하게 유지될 수 있도록 조정 가능하며, 따라서 제1 밸브 요소(76)가 제1 안착부(84)와 접촉하는 동시에 제2 밸브 요소(78)는 제2 안착부(86)와 접촉한다. 제1 및 제2 안착부(84, 86)의 제1 및 제2 안착면(112, 114)은 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)에 실질적으로 평행하게 배향된다.
제3 및 제4 밀봉면(116, 118)은 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)과 관련하여 거울상(mirror image)으로 배향된다. 제3 및 제4 밀봉면(116, 118)은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배향되고 밸브 부재(36)의 종축(74)에 관하여 실질적으로 동일한 각도 γ,Δ로 배향된다. 각도 γ,Δ는 실질적으로 동일한 각도이며 제1 및 제2 밀봉면(80, 82)을 서로에 대해 평행하게 배향시킨다.
제1 안착면(112)은 종축(74)에 관하여 각도 ε를 형성하고 제2 안착면(114)은 종축(74)에 관하여 각도 Ζ를 형성한다. 수 개의 실시형태에 따르면, 각도 ε 및 Ζ는 실질적으로 각도 α 및 β에 동등하여 제1 안착면(112)을 제1 밀봉면(80)에 평행하게 그리고 제2 안착면(114)을 제2 밀봉면(82)에 평행하게 배향시킨다. 제3 안착면(120) 및 제4 안착면(122)은 또한 제3 및 제4 밀봉면(116, 118)에 관하여 평행하게 유사하게 배향된다. 본 출원의 안착면 및 밀봉면에 관한 각도 구성은 본 출원의 양수인에 의해 공동 소유되는, 윌리엄(Williams)에 의한 미국 특허 제6,668,861호에 도시된 바와 유사하며, 이 주제는 참조로써 본 명세서에 포함된다.
도 1 및 도 3을 다시 참조하면, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 성형되거나 기계 가공될 수 있고 또한 고무 또는 합성 재료와 같은 탄력적으로 유연한 탄성 재료로 오버몰딩될 수 있고, 밸브 요소(36)의 금속 재료에 오버몰딩된다. 밸브 부재(36)는 소정의 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어(32) 내에서 활주 가능하게 배치되며, 밸브 부재의 제1 및 제2 이동 방향 "A" 및 "B" 각각으로 이동 가능하다. 도 1에 도시된 제1 정지 위치는 가압 공기(65)가 유입 포트(64)로부터 밸브 보어(32)를 통해 제1 유출 포트(66)로의 흐름을 허용하도록 구성된다. 도 3에 도시된 제2 정지 위치는 가압 공기(65)가 유입 포트(64)로부터 밸브 보어(32)를 통해 제2 유출 포트(68)로의 흐름을 허용하도록 구성된다.
도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 제1 안착면(112)과 접촉하는 제1 밀봉면(80)의 제1 둘레 접촉 표면적 "G"는 제2 안착면(114)과 접촉하는 제2 밀봉면(82)의 제2 둘레 접촉 표면적 "H"와 실질적으로 동일하며, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 모두의 안착력(seating force)을 같게 하고, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 마모를 같게 한다. 동일한 이유로, 제3 안착면(120)과 접촉하는 제3 밀봉면(116)의 제3 둘레 접촉 표면적 "J"는 제4 안착면(122)과 접촉하는 제4 밀봉면(118)의 제4 둘레 접촉 표면적 "K"와 실질적으로 동일하다. 제1, 제2, 제3 및 제4 안착부(84, 86, 96, 98)가 원형 형상이기 때문에, 접촉 시에 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 밀봉면들에 의해 표면적 "G", "H", "J" 및 "K"는 원형 및 안착부의 원뿔형 형상 부분을 형성한다.
도 5를 참조하면, 솔레노이드 파이로트 밸브(11), 밸브 본체(34), 제1 밸브 본체 단부(52) 및 제2 밸브 본체 단부(54) 각각에 대해 소정의 폭 "L"이 유지될 수 있다. 밸브(10)의 폭 "L"은 다수의 밸브 조립체(10)가 나란한 구성으로 위치하거나 적층될 수 있도록 소정의 길이 "M"보다 작을 수 있고, 밸브 포트[단지 유입 포트(64) 그리고 제1 및 제2 배출 포트(70, 72)만이 도시됨]로 파이프 또는 관의 연결을 위한 장착 치수 틈새를 허용한다.
본 명세서에서 사용될 때, 용어 "~에 평행한", "~와 평행한", "실질적으로 평행한", "실질적으로 동등하게 각이 진", "실질적으로 동등한 각" 등은 최대 ±1.5°의 제조 공차 변동량을 포함한다. 예를 들어 도면부호를 참조하면, 80, 82는 서로에 대해 ±1.5°이내에서 실질적으로 평행하고, 각도 α 및 β 는 ±1.5°이내에서 실질적으로 동등한 각도이다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110)의 마모를 줄이기 위해서, 제1 센터링 밀봉부(130)가 제1 보어 밀봉부(108)에 가까운 제1 피스톤(100) 상에 탄성 재료로 오버몰딩될 수 있고, 제2 센터링 밀봉부(132)가 제2 보어 밀봉부(110)에 가까운 제2 피스톤(102) 상에 탄성 재료로 오버몰딩될 수 있다. 제1 및 제2 센터링 밀봉부(130, 132)는 각각 상승하는 또는 원뿔형 팁의 둘레 부분(134)을 포함한다. 제1 센터링 밀봉부(130)의 둘레 부분(134)은 제1 실린더 벽(104)과 접촉하여 제1 피스톤(100)을 종축(74)에 관하여 중심을 맞추고, 제2 센터링 밀봉부(132)의 둘레 부분(134)은 제2 실린더 벽(106)과 접촉하여 제2 피스톤(102)을 종축(74)에 관하여 중심을 맞춘다. 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110)의 재료보다 더 단단한 재료를 제1 및 제2 센터링 밀봉부(130, 132)에 사용하는 것은 편향을 줄이고 따라서 제1 및 제2 보어 밀봉부(108, 110)의 마모를 줄인다.
본 발명의 밸브 조립체는 수 개의 이점을 제공한다. 파이로트 작동형 밸브는 통상적으로 보다 큰 밸브 부재의 축방향 이동 및/또는 밸브 체적의 유동 속도를 요구하는 용도에서 직접 작동되는 밸브 대신에 사용되고, 따라서 보다 큰 안착부 및 밸브 부재 간격 및 타이밍 문제를 가질 수 있다. 밸브 조립체(15)의 안착면에 관하여 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 사이에 동등한/조정가능한 간격을 유지함으로써, 그리고 밸브 조립체(15)의 제1 및 제2 정지 위치 모두에서 안착면에 관하여 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 사이에 동등한 접촉 표면적을 유지함으로써, 각각의 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)는 동일한 힘으로 개개의 안착면과 동시에 접촉할 것이고, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 동일한 마모를 가져올 것이다. 이는, 제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 부재(36)를 신속하게 왕복시키도록 가압 공기를 사용하는 동안, 각 피스톤에 단일 밀봉부 요소만을 사용함으로써 제1 및 제2 피스톤(100, 102)의 활주 마찰이 최소화되도록 허용한다.
전반적으로 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78)의 밀봉면에 실질적으로 평행한 원뿔 형상의 안착면을 추가로 이용함으로써, 제1 및 제2 밸브 요소(76, 78) 각각은 등가의 속도로 마모되고, 다른 형상의 밸브 요소 표면 및/또는 안착면을 갖는 밸브 조립체를 이용한 경우보다 밸브 타이밍(개폐시기)의 조정을 용이하게 그리고 더욱 편안하게 한다. 덧붙여, 2개의 원뿔 형상의 밸브 요소(76, 78)에 의해 동시에 접촉하는 2개의 원뿔 형상의 안착면을 사용하는 것은, 대응하는 안착부에 대해 밸브 요소(76, 78)의 접촉 힘과 접촉 영역을 실질적으로 동등하게 함으로써 반복 가능한 밸브 폐쇄 위치를 유지시킨다. 본 명세서에서 사용된 표현 "반복 가능한"은 사용 중에 밸브 요소(76, 78)가 마모될 때, 실질적으로 동등한 안착력(seating force) 및 표면적이 유지된다는 것으로 정의된다. 본 발명의 원뿔 형상의 안착부 및 밸브 요소는, 밸브가 반복적으로 작동될 때 공지의 날카로운 코너형 안착부와 관련되고 안착부 재료가 반복적으로 변형되어 궁극적으로 손상됨에 의해 야기되는, 예를 들어 밸브 폐쇄 이벤트의 각 경우에 또는 매 경우마다 사각형 절단부 밸브 안착부에 대해 밸브 요소가 그 안착 위치로 이동할 때 절단됨에 의해 밸브 요소의 절단 작용 마모를 더 줄이거나 방지한다.
본 출원은 또한 밸브 요소(76, 78)에 대한 탄성 재료 및/또는 오버몰딩된 재료의 사용으로 한정되지 않는다. 이들 요소는 또한, 밸브 부재와 동일한 재료로 기계 가공되거나 성형되는 것을 포함하여, 금속 또는 기타 비탄성 재료로 제작될 수 있으며, 관련 안착면의 각도 또는 배향과 실질적으로 부합하는 원뿔 형상의 표면을 갖고, 원뿔 형상의 안착부에 대해 2개 밸브 요소의 동시 접촉을 제공한다.
실시형태에 관한 전술한 설명은 도시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 이는 본 발명을 총망라하거나 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 특정 실시형태의 개개의 요소 또는 특징부는 일반적으로 특정 실시형태로 한정되지 않으며, 적절하게는 상호교환 가능하며, 심지어 구체적으로 도시되거나 기술되지 않은 경우에도, 선택된 실시형태에서 사용될 수 있다. 또한, 개개의 요소 또는 특징부가 많은 방식으로 변형될 수도 있다. 그러한 변형은 본 발명으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그러한 모든 수정이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
10: 사방 밸브(4-way valve)
11: 솔레노이드 파이로트 밸브(solenoid pilot valve)
12: 솔레노이드 작동자(solenoid operator)
14: 솔레노이드 본체(solenoid body)
15: 밸브 조립체(valve assembly)
16: 제1 배출공(first exhaust aperture)
18: 축방향 보어(axial bore)
20; 제1 포트(first port)
22: 제2 포트
24: 제3 포트
26: 제2 배출공
28: 솔레노이드 부재
30: 제1 보어 부분(first bore portion)
32: 밸브 보어
34: 밸브 본체
36: 밸브 부재
38: 제2 보어 부분
40: 솔레노이드 코일
42: 전기자(armature)
44: 접촉 부재
46: 편향 부재(biasing member)
48: 극체(pole piece)
50: 편향 부재
52: 제1 밸브 본체 단부(first valve body end)
54: 제2 밸브 본체 단부
56: 제1 유동 통로(first flow passage)
58: 제1 양방향 보어
59: 제1 전달 통로(first transfer passage)
60: 제2 전달 통로
61: 제3 전달 통로
62: 제2 유동 통로
64: 유체 유입 포트(fluid inlet port)
65: 가압 공기(pressurized air)
66: 제1 유출 포트(first outlet port)
68: 제2 유출 포트
70: 제1 배출 포트(first exhaust port)
72: 제2 배출 포트
74: 종축(longitudinal axis)
76: 제1 밸브 요소(first valve element)
78: 제2 밸브 요소
80: 제1 밀봉면(first sealing surface)
82: 제2 밀봉면
84: 제1 안착부(first seat)
86: 제2 안착부
88: 제1 어댑터
90: 제1 나사산 연결부
92: 제2 어댑터
94: 제2 나사산 연결부
96: 제3 안착부
98: 제4 안착부
99: 밀봉 부재(sealing member)
100: 제1 피스톤
102: 제2 피스톤
104: 제1 실린더 벽(first cylinder wall)
106: 제2 실린더 벽
108: 제1 보어 밀봉부(first bore seal)
109, 111: 슬롯
110: 제2 보어 밀봉부
112: 제1 안착면(first seating surface)
114: 제2 안착면
116: 제3 밀봉면
118: 제4 밀봉면
120: 제3 안착면
122: 제4 안착면
124: 밸브 보어의 제1 부분(first portion)
126: 밸브 보어의 제2 부분
128: 잔여 공기(residual air)
130: 제1 센터링 밀봉부(first centering seal)
132: 제2 센터링 밀봉부
134: 둘레 부분
A: 밸브 부재의 제1 이동 방향
B: 밸브 부재의 제2 이동 방향
C: 솔레노이드 부재의 이동 방향
D: 솔레노이드 부재의 복귀 방향
E: 안착부 간격
F: 요소 간격

Claims (22)

  1. 밸브 조립체로서,
    밸브 보어를 갖는 밸브 본체;
    제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치되는 밸브 부재;
    밸브 부재의 종축에 관하여 등각으로 배향된 제1 및 제2 밀봉면을 갖고, 밸브 부재에 연결되는 반경 방향으로 연장된 제1 및 제2 밸브 요소; 및
    밸브 부재의 대향 단부에 위치되고, 제1 또는 제2 피스톤을 둘러싸는 제1 또는 제2 실린더 벽과 함께 슬라이딩 밀봉부를 생성하도록 된 단일의 보어 밀봉부만을 각각 갖는 제1 및 제2 피스톤
    을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 밀봉면은 밸브 본체 내에 위치한 원뿔 형상의 제1 및 제2 안착면과 ±1.5°이내에서 실질적으로 평행하게 배향되며,
    제1 및 제2 안착면 모두는 종축에 관하여 등각으로 배향되고 조정가능한 간격을 가짐으로써, 밸브 부재의 제1 정지 위치에서 제1 밀봉면이 제1 안착면과 접촉하는 동시에 제2 밀봉면이 제2 안착면과 접촉하고,
    제1 및 제2 밸브 요소는 밸브 부재 상에 몰딩된 탄성 재료의 오버몰딩부이며, 제1 밸브 요소는 제1 안착면에 대하여 밀봉되어 제1 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되고, 제2 밸브 요소는 제2 안착면에 대해 밀봉되어 제1 둘레 접촉 표면적과 동일한 제2 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되는 것인 밸브 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 제1 밸브 요소는 제3 밀봉면을 포함하고 제2 밸브 요소는 제4 밀봉면을 포함하며, 제3 및 제4 밀봉면은 제1 및 제2 밀봉면에 관하여 거울상(mirror image) 배향으로 형성되고, 제3 및 제4 밀봉면은 서로에 대해 평행하게 배향되고 각각 밸브 부재의 종축에 관하여 ±1.5°이내에서 실질적으로 등각으로 배향되는 것인 밸브 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 제3 및 제4 밀봉면 중 하나에 의해 각각 접촉되도록 되어 있는 원뿔 형상의 제3 및 제4 안착면을 더 포함하고, 제3 및 제4 안착면 모두는 종축에 관하여 등각으로 배향되고 밸브 요소의 제3 및 제4 밀봉면에 평행하게 배향됨으로써, 밸브 부재의 제2 정지 위치에서 제3 밀봉면이 제3 안착면과 접촉하는 동시에 제4 밀봉면이 제4 안착면과 접촉하는 것인 밸브 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    밸브 본체에 연결되고 가압 공기와 연통하도록 되어 있는 솔레노이드 파이로트 밸브; 및
    솔레노이드 파이로트 밸브 내에 활주 가능하게 위치하는 솔레노이드 부재
    를 더 포함하고,
    솔레노이드 부재는 솔레노이드 파이로트 밸브의 제1, 제2 및 제3 포트 중 선택된 포트의 유동 정렬을 변경하여 가압 공기를 제1 또는 제2 피스톤 중 하나로 안내하여 밸브 부재를 밸브 부재의 제1 정지 위치를 향하거나 반대로 제2 정지 위치를 향하게 축방향으로 이동시키는 것인 밸브 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 종축에 관하여 선택적으로 동축으로 각각 배치되고 제1 및 제2 안착면 중 하나를 각각 포함하는 제1 및 제2 어댑터
    를 더 포함하는 밸브 조립체.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 밸브 본체는 유체 공급원과 유체 연통하는 유체 유입 포트, 제1 및 제2 유출 포트, 및 제1 및 제2 배출 포트를 더 포함하고, 제1 및 제2 유출 포트는 밸브 보어를 통해 유체 유입 포트와 유체 연통함으로써, 유체 유입 포트는 밸브 부재의 제1 정지 위치에서 제1 유출 포트와 유체 연통하고 유체 유입 포트는 밸브 부재의 제2 정지 위치에서 제2 유출 포트와 유체 연통하는 것인 밸브 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 제1 안착면과 접촉하는 제1 밸브 요소의 표면적은 제1 정지 위치에서 제2 안착면과 접촉하는 제2 밸브 요소의 표면적과 동일한 것인 밸브 조립체.
  9. 밸브 조립체로서,
    축방향으로 연장되는 밸브 보어를 갖는 밸브 본체;
    제1 및 제2 정지 위치 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치된 밸브 부재;
    밸브 부재에 연결되는 제1 및 제2 탄성 밸브 요소로서, 제1 밸브 요소는 제1 밀봉면을 갖고 제2 밸브 요소는 제2 밀봉면을 가지며, 제1 및 제2 밀봉면은 밸브 부재의 종축에 관하여 등각으로 배향되고, 제1 밸브 요소는 제3 밀봉면을 더 포함하고 제2 밸브 요소는 제4 밀봉면을 더 포함하는 것인 제1 및 제2 탄성 밸브 요소;
    서로 평행하게 배향되고 밸브 부재의 종축에 관하여 ±1.5°이내에서 실질적으로 등각으로 배향되는 제3 및 제4 안착면; 및
    밸브 부재의 대향 단부에 위치되고, 보어 밀봉 부재와, 원뿔형 팁의 둘레 부분을 갖는 보어 밀봉 부재를 중심을 맞추게 하는 탄성 재료를 각각 갖는 제1 및 제2 피스톤으로서, 상기 둘레 부분은 제1 및 제2 실린더 벽과 접촉하여 제1 및 제2 피스톤을 밸브 부재의 종축에 관하여 중심을 맞추는 것인 제1 및 제2 피스톤
    을 포함하고,
    제1 밀봉면은 원뿔 형상의 제1 안착면과 접촉하여 제1 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되고, 제2 밀봉면은 원뿔 형상의 제2 안착면과 접촉하여 제1 둘레 접촉 표면적과 동일한 제2 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되며, 제1 및 제2 안착면은 제1 및 제2 밀봉면과 ±1.5°이내에서 실질적으로 평행하게 배향되고, 제1 및 제2 안착면 사이의 간격은 제1 및 제2 밀봉면 사이의 간격과 동일하여, 제1 정지 위치에서 제1 밀봉면과 제1 안착면 사이의 접촉 및 제2 밀봉면과 제2 안착면 사이의 접촉을 동시에 제공하며,
    제1 및 제2 정지 위치 모두에서 밀봉면들에 관하여 제1 및 제2 탄성 밸브 요소 사이에 균일한 접촉 표면적이 생성되는 것인 밸브 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제3 및 제4 밀봉면은 제1 및 제2 밀봉면에 관하여 거울상(mirror image) 배향을 형성하는 것인 밸브 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3 및 제4 안착면은 제3 및 제4 밀봉면 사이의 간격과 동일한 간격을 갖는 것인 밸브 조립체.
  12. 제10항에 있어서, 제3 및 제4 안착면은 원뿔 형상이고, 제3 또는 제4 밀봉면 중 하나에 각각 접촉하도록 되어 있고, 제3 및 제4 안착면 모두는 제3 및 제4 밀봉면에 평행하게 배향되어, 밸브 부재가 제2 정지 위치에 위치할 때 제3 밀봉면과 제3 안착면 사이의 접촉 및 제4 밀봉면과 제4 안착면 사이의 접촉을 동시에 제공하는 것인 밸브 조립체.
  13. 제10항에 있어서, 제3 밀봉면은 제3 안착면과 접촉하여 제3 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되고, 제4 밀봉면은 제4 안착면과 접촉하여 제3 둘레 접촉 표면적과 동일한 제4 둘레 접촉 표면적을 형성하도록 구성되는 것인 밸브 조립체.
  14. 제9항에 있어서, 밸브 부재와 밸브 본체 사이에서 밸브 보어 내에 활주 가능하게 배치되고 밸브 부재를 활주 가능하게 수용하도록 구성된 적어도 하나의 어댑터
    를 더 포함하고, 적어도 하나의 어댑터는 제1 안착면 및 제2 안착면 사이의 간격을 조정하도록 축방향으로 이동 가능한 것인 밸브 조립체.
  15. 제9항에 있어서, 밸브 본체는 유입 포트와, 제1 및 제2 유출 포트를 더 포함하고, 제1 정지 위치에서 밸브 부재는 유체의 유동을 유입 포트로부터 밸브 보어를 통해 제1 유출 포트로 선택적으로 안내하도록 구성되고, 제2 정지 위치에서 밸브 부재는 유체의 유동을 유입 포트로부터 밸브 보어를 통해 제2 유출 포트로 선택적으로 안내하도록 구성되는 것인 밸브 조립체.
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