KR101595150B1

KR101595150B1 - 유체를 투여하기 위한 밸브 설비

Info

Publication number: KR101595150B1
Application number: KR1020127025979A
Authority: KR
Inventors: 페르 백
Original assignee: 한스 옌젠 루브리케이터스 에이/에스
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2016-02-17
Also published as: WO2011110181A1; EP2545258B1; CN103261591A; KR20130044225A; JP2011202805A; JP5524891B2; CN103261591B; EP2545258A1; DK177056B1

Abstract

본 발명에 따르면, 투여 유닛(2)을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비(1)가 개시된다. 본 발명은 밸브에서 개방 및 폐쇄 포트(A-F)를 위한 제1 및 제2 밸브 엘리먼트(6, 7)를 구비하는 2개의 밸브(V1, V2)를 포함한다. 밸브 설비(1)는 유체를 위한 압력원(5)를 구비하는 밸브 설비(1)를 연결하는 공급 라인(3) 및 복귀 라인(4)을 구비하는 그 포트(C, E, F)를 매개로 연결된다. 유체의 작은 양의 정밀한 투여를 위해, 밸브 설비는 제1 및 제2의 3방향 밸브(V1, V2)를 구비하여 이루어진다. 제1 밸브(V1)는 제2 밸브(V2)의 제1 포트(D)와 연결된 제1 포트(A)와, 투여 유닛(2)에 대해 연결 라인(8)과 연결된 제2 포트(B), 및 공급 또는 복귀 라인(3, 4)과 연결된 제3 포트(C)를 갖춘다. 제2 밸브(V2)는 공급 라인(3) 또는 복귀 라인(4)과 연결된 제2 포트(E) 및 제3 포트(F)를 포함한다. 제1 밸브 엘리먼트(6)는 제2 및 제3 포트(B, C)가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트(A, B)가 연통하는 제2 위치를 갖추고, 제2 밸브 엘리먼트(7)는 제1 및 제3 포트(D, F)가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트(D, E)가 연통하는 제2 위치를 갖춘다.

Description

유체를 투여하기 위한 밸브 설비{Valve Arrangement for Dosing a Fluid}

본 발명은 투여 유닛(dosing unit)을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비에 관한 것으로, 밸브의 게이트를 개방 및 폐쇄하기 위한 제1 및 제2 밸브 엘리먼트를 구비하는 2개의 밸브를 포함하고, 밸브 설비는 밸브 설비와 유체를 위한 압력원(pressure source)을 연결하는 공급 라인(feed line) 및 복귀 라인(return line)을 구비하는 해당 포트를 매개로 연결된다.

더욱이, 본 발명은 투여 유닛과 결합되는 밸브 설비에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다.

통상적으로 이용가능한 솔레노이드 밸브를 위한 응답 시간은, 시간의 정밀성과 분배된 체적(dispensed volume)과 관련하여, 이들은 유체의 작은 부분을 정밀하게 전달하기 위해 부적합함을 제공한다. 이는, 예컨대 특히 윤활유가 고압 하에서 엔진 실린더로 투여될 때, 대형 디젤 엔진에 실린더 윤활유를 투여하게 되는 경우이다. 전통적인 솔레노이드 밸브는 전형적으로 50ms 이상의 응답 시간을 갖는다. 대형 디젤 엔진에 실린더 윤활유를 투여하기 위한 윤활유 시스템에 의해, 전형적으로 5-10ms의 응답시간이 필요로 된다. 따라서, 압전-활성화(piezo-activation)에 따른 형태의 빠른 응답 시간을 갖는 매우 고가의 밸브를 사용하는 것이 통상적이다.

본 발명은 대형 디젤 엔진에 실린더 윤활유를 투여하기 위한 윤활유 시스템과 관련하여 개발되었다. 그러나, 본 발명은 또한, 짧은 시간 기간 동안 작은 유체 부분의 정밀한 전달을 위해 필요로 되고, 투여를 제어하기 위해 기술적으로 간단하고 저가 밸브를 이용하는 것이 요구되는, 다른 형태의 유체 투여에 대해 적용될 수 있다.

EP 1 426 571로부터 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 서론에서 언급된 형태의 밸브 설비가 알려진다. 설비는 2개의 밸브를 포함하는 바, 하나의 밸브는 밸브의 개방 및 폐쇄 포트를 위한 밸브 엘리먼트를 갖고, 다른 밸브는 다른 밸브를 통한 오일의 양을 제한하기 위해 부분적 개방/폐쇄 관통-흐름(partial opening/closing through-flow)을 위한 밸브 엘리먼트를 갖는다. 그러나, 설비는 오직 그 포트를 매개로 하나의 공급 라인과 연결된다. 개시된 설비는 복귀 라인(return line)과 연결되지 않고, 다른 밸브를 제한하는 오일 부분을 매개로 공급 라인을 통해 더 많게 또는 더 적게 될 수 있는 유체 흐름에 대한 차단 및 개방을 가능하게 한다.

본 발명은 공급 및 복귀 라인을 매개로 압력원으로부터 전달된 유체를 투여하기 위한 새로운 밸브 설비를 갖는, 기계적으로 간단한 밸브를 이용함과 동시에 시간 및 양의 양쪽과 관련하여 유체의 정밀한 투여를 달성하는 것이 가능한, 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

더욱이, 본 발명은 대형 디젤 엔진의 엔진 실린더를 윤활시키기 위한, 바람직하기는 40바(bar) 이상의 높은 윤활유 압력에서 윤활시키는 것에 의한, 밸브 설비의 이용을 위한 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 제1 및 제2의 3방향 밸브를 포함하고, 제1 밸브가 제2 밸브의 제1 포트와 연결된 제1 포트와, 투여 유닛에 대해 연결 라인과 연결된 제2 포트, 및 공급 또는 복귀 라인과 연결된 제3 포트를 갖추고, 제2 밸브가 공급 라인 또는 복귀 라인과 연결된 제2 포트 및 제3 포트를 포함하고, 제1 밸브 엘리먼트는 제2 및 제3 포트가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트가 연통하는 제2 위치를 갖추고, 제2 밸브 엘리먼트는 제1 및 제3 포트가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트가 연통하는 제2 위치를 갖추는 것을 특징으로 서론에서 언급된 형태의 밸브 설비에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법은,

- 제1 밸브 엘리먼트와 제2 밸브 엘리먼트가 그들의 제1 위치에 배치되는 투여 사이클을 위한 초기 단계를 확립하는 단계와,

- 제1 밸브 엘리먼트가 그 제2 위치에 배치되는 단계,

- 제1 밸브 엘리먼트가 여전히 그 제2 위치에 있는 동안 제2 밸브 엘리먼트가 제2 위치에 배치되는 단계, 및

- 제1 밸브 엘리먼트와 제2 밸브 엘리먼트가 투여 사이클을 계속하기 위한 초기 단계를 재확립하기 위해 그들의 제1 위치에 배치되는 이어지는 단계를 포함하는 것에 의해 특징지워진다.

투여된 유체 부분은 내부연결된 2개의 3방향 밸브를 제어하는 것에 의해 제어되어, 투여를 위해, 각각 개방 시간 및 폐쇄 시간을 분리적으로 제어한다. 유체의 투여를 제어하는 것은 밸브에서 2개의 밸브를 위한 개방 시간 및 유지 시간의 제어를 포함한다. 이는 2개의 밸브의 작동의 중첩을 제공하는 것을 가능하게 하여, 밸브 설비로부터 유체의 전달을 허용함에 따라 투여 유닛을 매개로 투여하는, 양쪽 밸브가 작동되는 매우 짧고 잘 정의된 투여 시간만이 있을 수 있게 된다.

하나의 밸브가 투여 유닛의 복귀 라인의 압력을 낮추는 것에 의해 투여를 위해 개방되고, 다른 밸브가 다시 투여 유닛의 복귀 라인에 압력을 가하는 것에 의해 투여를 폐쇄시키도록 2개의 밸브가 연결된다. 하나의 밸브는 챔버와 공급 라인을 연결하는 것에 의해 폐쇄 부재 전방의 투여 유닛 챔버에 압력을 가하는 것에 의해 투여를 위해 개방하고, 다른 밸브는 다시 챔버와 복귀 라인을 연결하는 것에 의해 다시 폐쇄 부재 전방의 투여 유닛 챔버의 압력을 낮추는 것에 의해 투여를 폐쇄하도록 2개의 밸브가 택일적으로 연결된다.

이는 투여가 수행되는 시간 보다 매우 더 긴 응답 시간을 갖춘 밸브를 이용하는 것에 의해 작은 유체 부분이라도 기술적으로 투여의 정확한 조정의 매우 간단한 가능성을 제공한다.

2개의 밸브를 이용하는 것은, 전달되도록 요구된 유체 부분에 따라, 투여 유닛의 개방 시간이 수 밀리초로 감소될 수 있음을 의미한다. 통상적 상업적으로 이용가능한 솔레노이드 밸브는 투입된 액체의 작은 부분을 달성하기 위해 필요로 되는 것보다 매우 더 긴 응답 시간을 갖는다. 2개의 밸브의 이동에서 중첩을 이용하는 것에 의해, 전달을 위한 매우 짧은 시간을 달성하는 것이 가능하게 되고, 그에 의해 또한 긴 응답 시간을 갖춘 간단하고 저가의 밸브를 이용하는 것에 의해 작은 유체 부분이라도 정밀한 전달이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 설비는 밸브 설비가 밸브 엘리먼트를 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 제어 유닛은 적용된 기능, 예컨대 투여된 유체의 양을 모니터링 하기 위해 동시에 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 설비는 밸브가 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다. 해당 관련은 밸브 엘리먼트를 배치시키기 위한 자석/솔레노이드의 작동을 포함하는 방법 단계에서 이용된다. 그에 의해 밸브 엘리먼트의 이동이 제어하기에 용이한 기술적으로 매우 간단한 밸브가 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 설비는 밸브가 선택된 시퀀스에서 그들의 제1 및 제2 위치 사이에서 밸브 엘리먼트의 독립적 배치를 위해 채택된 것을 특징으로 한다. 따라서, 중첩에 따라 더 짧거나 더 긴 시간의 기간을 달성하기 위해 그들의 위치에서 밸브 엘리먼트를 위한 유지 시간의 길이를 변화시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 설비가 폐쇄 부재 후방에 제공됨과 더불어 그 폐쇄된 위치에 대항하여 폐쇄 부재를 밀고 나가게 하는 스프링을 포함하는 제1 챔버와, 폐쇄 부재의 전방의, 제2 챔버를 공급 라인과 연결하는 브랜치 라인과 연결된, 제2 챔버를 구비하는 투여 유닛과 결합되어 제공되고, 제1 밸브의 제3 포트가 공급 라인과 연결되고, 제1 밸브의 제2 포트가 투여 유닛의 제1 챔버와 연결되며, 제2 밸브의 제3 포트가 복귀 라인과 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예는 높은 압력이 존재하는 공간에서 유체를 투여하기 위해 특히 적합하고, 유체가 투여의 시작에서 종료까지 높은 압력으로 투여된다는 것이 매우 중요하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 밸브 설비가 폐쇄 부재 후방에 제공됨과 더불어 그 폐쇄된 위치에 대항하여 폐쇄 부재를 밀고 나가게 하는 스프링을 포함하는 제1 챔버와, 폐쇄 부재의 전방의 제2 챔버를 구비하는 투여 유닛과 결합되어 제공되고, 제1 밸브의 제3 포트가 복귀 라인과 연결되고, 제1 밸브의 제2 포트가 투여 유닛의 제2 챔버와 연결되며, 제2 밸브의 제3 포트가 복귀 라인과 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 실시예는 폐쇄 부재 전방의 챔버의 압력이 유체로 채워지고 동시에 유체 압력이 그 시트에서 폐쇄 부재를 상승시켜 개방된 투여 유닛의 개방을 통해 유체를 투여하는 투여 시스템을 위해 특히 적합하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 방법은 투여가 2개의 밸브를 위한 개방 시간 및 유지 시간의 제어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그에 의해, 다른 중첩이 2개의 밸브 개방 사이에서 형성될 수 있어 그에 의해 또한 투여를 변경시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 방법은 투여된 유체 부분의 체적 측정이 수행되는 것을 특징으로 한다. 그에 의해, 동작의 안전 기능이 밸브의 작동에 의해 예상된 유체 부분의 실제적 투여가 제어될 수 있음에 따라 확립될 수 있게 된다. 투여 유닛에 대한 유체의 양은 실제적 소모를 측정하는 것에 의해 제어될 수 있고, 제어 루프에 의해 밸브 설비의 개방 시간이 유체의 원하는 양을 달성하기 위해 조정될 수 있게 된다.

다른 실시예에 있어서, 밸브 엘리먼트의 위치의 모니터링이 제공되어 제1 및 제2 위치 사이에서 올바르게 변경 위치를 보증할 수 있게 된다. 예컨대, 하나 또는 두개의 유도 인코더(induction encoders)가 밸브 당 통합될 수 있다. 이들 인코더는 밸브 슬라이드(valve slides)가 관련되는 극단적인 위치에 있고, 제어 유닛에 대해 신호를 전송할 때 검출한다. 이러한 다른 해법은 투여된 유체 부분의 흐름 측정을 수행하는 것과 조건적으로 결합될 수 있다. 그에 의해, 올바른 투여를 제어 및 보증하는 것이 가능하게 된다.

유체를 위한 파이프 시스템은 바람직하기는 압력 하에서 윤활유를 공급하기 위한 공급 라인과 펌프 또는 어큐뮬레이터에 대해 과잉 유체를 복귀시키기 위한 복귀 라인을 포함한다. 이들은 본 발명에 따른 밸브 설비가 이용되는 다양한 투여 지점을 위한 길이 축(longitudinal axis)을 따라 장착된다. 압력 밸브는 펌프와 관련하여 대향하는 종단에 장착되어 유체가 파이프 시스템에서 항상 순환된다. 그에 의해 펌프 에너지가 파이프라인의 유체를 가열하도록 변환되고, 이는 일정한 온도를 보증할 수 있도록 한다. 이는 유체의 국소적 과열을 방지하고, 이는 유체를 냉각시키기 위한 필요성을 제거할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 밸브 설비를 갖는 투여 시스템의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 밸브 설비를 갖는 투여 시스템의 개요도이다.
도 3은 2개의 3방향 밸브(three-way valves)를 갖는 밸브 설비의 제1실시예의 구성의 개요도로서, 폐쇄 및 개방 조건의 밸브 설비에 대해 3가지 다른 동작 위치 A, B 및 C에 따라 나타낸 도면이다.
도 4는 2개의 3방향 밸브를 갖는 밸브 설비의 제2실시예의 구성의 개요도로서, 폐쇄 및 개방 조건의 밸브 설비에 대해 3가지 다른 동작 위치 A, B 및 C에 따라 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 밸브 설비가 이용된 시간에 따른 투여 사이클을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 설비(1)를 갖는 투여 시스템의 도면을 나타낸다. 투여 시스템은 연결 라인(19)을 매개로 밸브 설비(1)와 연결된 투여 유닛(2)을 포함한다. 공급 라인(3; supply line) 및 복귀 라인(4; return line)은, 유체를 위한 어큐뮬레이터 또는 펌프일 수 있는, 압력원을 밸브 설비(1)와 연결한다.

더욱이, 투여 시스템은, 도 3을 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이, 밸브 설비(1)와 연결되는 제어 유닛(12)과 공급 라인(3)을 제2 챔버(10)와 연결하는 브랜치 라인(11; branch line)에 배치된 볼륨 미터(13; volume meter)를 포함한다.

공급 라인(3)과 복귀 라인(4)은 병렬 라인으로서 도시되고, 압력원(5)으로부터 가장 먼 그 종단에서, 압력 밸브 또는 압력 스위치(15)가 제공된다. 따라서, 과잉 유체는 압력 밸브(15)를 매개로 압력을 받은 공급 라인(3)으로부터 순환되어 압력원(5)으로 복귀 라인(4)을 통해 되돌아간다.

공급 라인(3)과 복귀 라인(4)에 연결된 하나의 밸브 설비(1)만이 도시된다. 그러나, 다수의 병렬 밸브 설비(1)가 연결될 수 있다.

밸브 설비(1)는 연결 라인(19)을 매개로 투여 유닛(2)과의 연결을 위한 포트(A) 및, 공급 라인(3)에 대한 연결부(P)와 복귀 라인(4)에 대한 연결부(R)를 갖는다.

도 2는 도 1에 대응되는 도면을 나타낸다. 따라서, 동일하거나 대응하는 엘리먼트에는 동일한 명칭이 제공된다. 도 2에 도시된 투여 시스템은, 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 볼륨 미터(13)가 밸브 설비(1)의 포트(A)를 제2 챔버(10)와 연결하는 연결 라인(14)에 배치된다는 점에서 다르다.

도 3은 제1실시예의 발명에 따른 밸브 설비를 나타낸다. 밸브 설비(1)는 2개의 3방향 밸브(V1, V2)로 구성된다. 도시된 실시예에는 솔레노이드 밸브가 존재한다. 밸브는 도 1에 도시된 바와 같이 투여 시스템에 연결된다.

실제적 목적에 대해, 밸브 설비(1)와 관련된 오직 하나의 투여 유닛(2)이 도 3에 도시된다. 그러나, 더 많은 투여 유닛(2)이 밸브 설비(1)와 관련될 수 있다.

밸브 설비의 제1 밸브(V1)는 제2 밸브(V2)의 제1 포트(D)와 연결된 제1 포트(A)와, 투여 유닛(2)에 연결 라인(19)으로 연결된 제2 포트(B)를 갖는다. 제1 밸브(V1)는 밸브 유닛의 연결부(P)를 매개로 공급 라인(3)과 연결된 제3 포트를 갖는다.

제1 밸브(V1)는 제2 밸브(V2)의 제1 포트(D)와 연결된 제1 포트(A)와, 투여 유닛(2)에 연결 라인(19)으로 연결된 제2 포트(B)를 갖는다. 제1 밸브(V1)는 밸브 유닛의 연결부(P)를 매개로 공급 라인(3)과 연결된 제3 포트를 갖는다.

제2 밸브(V2)는 연결부(P)를 매개로 공급 라인(3)과 연결된 제2 포트(E)와, 연결부(R)를 매개로 복귀 라인(4)과 연결된 제3 포트(F)를 포함한다.

2개의 밸브(V1, V2) 각각은 도 3의 A 내지 C에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 위치를 갖는다. 2개의 밸브 엘리먼트(6,7)의 제1 위치는 도 3의 A에 도시되고, 2개의 밸브 엘리먼트(6,7)의 제2 위치는 도 3의 C에 도시된다.

제1 밸브(V1)에 있어서, 제1 밸브 엘리먼트(6)의 제1 위치는 제2 및 제3 포트(B, C)가 서로 연통하는 것을 의미하고, 밸브 엘리먼트(6)의 제2 위치에서는 제1 및 제2 포트(A, B)가 서로 연통하게 된다.

제2 밸브(V2)에 있어서, 제2 밸브 엘리먼트(7)의 제1 위치는 제1 및 제3 포트(D, F)가 서로 연통하는 것을 의미하고, 밸브 엘리먼트(7)의 제2 위치에서는 제1 및 제2 포트(D, E)가 서로 연통하게 된다.

도 3에서는, 투여 유닛(2)에 스프링(20)에 의해 그 폐쇄된 위치로 향하여 밀고 나가는 뾰족한 종단(21; pointed end)을 갖춘 폐쇄 부재(9; closing member)가 제공됨을 나타내고, 여기서 뾰족한 종단(21)은 투여된 유체 부분(17)(도 3의 B 참조)이 구획(18; compartment)으로 투여되게 하는 투여 개구(16; dosing aperture)를 폐쇄시킨다. 폐쇄 부재(9)의 후방 종단에서, 스프링(20)이 배치되는 제1 챔버(8)가 형성된다. 폐쇄 부재(9)의 전방과 뾰족한 종단(21) 주위에는 공급 라인(3)과 연결된 브랜치 라인(11)으로부터 압력을 받은 유체가 공급되는 제2 챔버(10)가 형성된다.

투여 유닛이 폐쇄될 때, 이는 투여 유닛의 제1 챔버(8)가 포트(A) 및 연결 라인(19)을 매개로 최대 공급 압력(full feed pressure) 아래에 있음을 나타낸다. 따라서, 밸브(V1)는, 도 3의 B에 도시된 바와 같이, 제1 밸브 엘리먼트(6)가 그 제1 위치로부터 그 제2 위치로 옮겨질 때, 연결 라인(19)의 압력을 낮추는 것에 의해 투여량(dosage)에 대해 개방된다. 다시 한번 가압(pressurisation)이 제1 챔버(8)에 영향을 미쳐 폐쇄 부재가 스프링(20)에 의해 그 폐쇄된 위치에 대해 압력을 받음에 따라, 제2 밸브 엘리먼트(7)가 도 3의 B에 도시된 그 제1 위치로부터 도 3의 C에 도시된 제2 위치로 옮겨질 때 투여가 중지된다.

도 3의 B는 V1이 작동되는 것을 나타내고, 투여 유닛의 제1 챔버(8)의 압력은 연결부(R)로, 그리고 연결부(P)를 통해 작용하는 공급 라인(3)의 압력 보다 더 낮은 압력을 갖는 복귀 라인(4)으로, 포트(F)를 통해 V1 및 V2를 통해 나갈 수 있다. 브랜치 라인으로부터의 유체의 공급 압력은 스프링 힘을 압도하여 다시 폐쇄 부재(9)를 눌러 유체 부분(17)이 공간(18)으로 개구(16)를 통해 투여된다.

도 3의 C는 V1 및 V2 양쪽이 작동되는 것을 나타낸다. 이에 따라, V2는 공급 라인(3)과 연결된 연결부(P)를 개방하고, 유체가 제1 챔버(8)에 대해 V1을 통해 눌려져 폐쇄 부재(9)의 후면 상에 작용한다. 이에 따라, 폐쇄 부재(9)의 양측 상의 압력은 동등하게 커지게 되어 스프링 힘은 도 3의 C에 도시된 바와 같이 그 폐쇄 위치로 폐쇄 부재를 누른다.

이어, 도 3의 A에 도시된 바와 같이, V2가 다시 비작동되어 그 제1 위치로 이동하기 전에, V1이 비작동되어 그 제1 위치로 이동하여 폐쇄 부재 상의 후면측 상의 압력이 유지된다. 이어, 새로운 투여 사이클이 다시 개시된다. 2개의 밸브 엘리먼트(6, 7)의 배치(displacement)에서 중첩(overlap)을 적용하는 것에 의해, 오직 중첩 및 투여 유닛에 의해 전달되는 원하는 유체 부분에 따라, 투여 유닛(2)은 오직 수 초(a few milliseconds)만을 투여하는 것을 가능하게 한다.

도 3의 A 내지 C는 2개의 밸브 엘리먼트(6, 7) 각각이 밸브(V1, V2)를 작동시키기 위해 솔레노이드(31)와 연결되는 것을 나타낸다. 더욱이, 밸브 설비(1)의 구조를 나타내고 2개의 밸브(V1, V2)의 각각이 또한 도 3의 A에 도시된 제1 위치를 향해 2개의 밸브 엘리먼트(6, 7)를 누르는 스프링(32)을 포함하는 것을 나타내는, 픽토그램(pictogram)을 갖는 작은 이미지가 삽입된다. 솔레노이드(31)를 작동시키는 것에 의해, 관련된 밸브 엘리먼트(6, 7)는 도 3의 C에 도시된 제2 위치를 향해 밀려지게 된다.

도 4의 A는 밸브 설비가 공급 및 복귀 라인(3, 4)에 연결된 방법을 제외하고 도 3에 도시된 것에 대응하는 설계를 나타낸다. 도 4에 있어서, 밸브를 위한 솔레노이드(31) 뿐만 아니라 밸브 설비를 위한 픽토그램은 도시되어 있지 않음이 주목된다. 본 실시예에 있어서, 브랜치 라인이 투여 유닛의 공급 라인(3)과 제2 챔버(10) 사이에 제공되는 것은 없다. 그러나, 제1 밸브(V1) 및 투여 유닛(2) 사이에는, 투여 유닛의 제2 챔버(10)에 대한 연결을 확립하는 연결 라인(14)이 제공된다.

따라서, 도 4에 도시된 실시예에 있어서, 도 4의 A에 도시된 초기 위치에서는 폐쇄 부재(9)의 각 측에 고압이 제공되지는 않게 된다.

따라서, 폐쇄 부재는 그 폐쇄 위치에 대항하는 스프링 힘에 의해 유지된다. 복귀 라인(4)으로부터의 압력은 제1 밸브의 포트(B, C)를 매개로 제2 챔버(10)에 대해 연통된다. 그러나, 이 압력은 스프링 힘을 극복하는데 충분하지 않게 된다. 따라서, 도 4의 A에 도시된 초기 위치에서는, 복귀 라인의 압력에 대응하는 제2 챔버(10)의 압력을 제공하게 된다.

투여를 작동시키기 위해, 제1 밸브 엘리먼트(6)는 제2 위치로 이동하고, 그에 따라 포트(B)가 포트(A)와 연통됨으로써 밸브(V2)의 포트(F)를 매개로 공급 라인의 압력을 가져오게 된다. 따라서, 공급 라인 압력이 제2 챔버(10)에 대해 연결 라인(14)을 통해 전달되어 폐쇄 부재(9)가 스프링 힘의 작용에 대항하여 옮겨지게 된다. 이에 의해 뾰족한 종단(21)은 개구(16)를 상승시켜 개구(16)를 매개로 공간(18)으로 유체 부분(17)을 투여하는 것을 시작한다.

투여를 종료하기 위해, 제2 밸브 엘리먼트(7)는 그 제1 위치로부터 도 4의 C에 도시된 그 제2 위치로 옮겨져서 포트(B) 및 2개의 밸브(V1, V2)와, 밸브(V2)의 포트(E)를 매개로 제2 챔버가 복귀 라인(4)과 연결된다. 그에 의해, 낮은 압력이 다시 제2 챔버(10)에 퍼지게 되고, 도 4의 C에 도시된 바와 같이 스프링 힘이 그 폐쇄된 위치로 폐쇄 부재(9)를 옮기게 된다.

다시 밸브 유닛을 준비하기 위해, V1이 V2를 비작동시키기 전에 비작동되고, 이어 새로운 사이클이 다시 개시될 수 있게 된다.

도 5는 시간의 경과에 따른 주입 사이클(injection cycle)의 진행을 나타낸다. 제어 유닛(12)에는 시간(T1)에서 시작 신호(28)가 제공되고, 밸브(V1)에 대해 시간(T2)에서 작동 신호를 방사한다. 밸브(V1)는 T3-T2에 의해 나타낸 지연(29)을 갖는 시간(T3)에서 유체를 투여하기 시작한다. 또한, 제어 유닛(12)은 유체의 투여를 중단시키기 위해 밸브(V2)에 대해 작동 신호(T4)를 전송한다. 밸브(V2)가 작동되고 간격(T5-T4)에 의해 나타낸 지연(30)을 갖는 시간(T5)에서 유체의 투여를 정지시킨다. 밸브(V1, V2)의 비작동이 시간(T6, T7)에서 야기된다. 따라서, 투여가 시간 간격(T5-T3)에서 달성된다.

이들 개방-폐쇄 기능의 중첩은 작동을 위한 상관 시간(correlating times)에 의해 확립될 수 있고, 따라서 매우 작은 부분이 긴 응답 시간을 갖춘 밸브로 투여될 수 있게 된다.

Claims

투여 유닛(2)을 매개로 유체를 투여하고, 밸브의 게이트(A-F)를 개방 및 폐쇄하기 위한 제1 및 제2 밸브 엘리먼트(6, 7)를 구비하는 2개의 밸브(V1, V2)를 포함하는, 유체를 위한 압력원(5)를 구비하는 밸브 설비(1)를 연결하는 공급 라인(3) 및 복귀 라인(4)을 구비하는 포트(C, E, F)를 매개로 연결된, 밸브 설비(1)로서,
- 밸브가 제1 및 제2의 3방향 밸브(V1, V2)를 포함하고;
- 제1 밸브(V1)가 제2 밸브(V2)의 제1 포트(D)와 연결된 제1 포트(A)와, 투여 유닛(2)에 대해 연결 라인(19)과 연결된 제2 포트(B), 및 공급 또는 복귀 라인(3, 4)과 연결된 제3 포트(C)를 갖추고;
- 제2 밸브(V2)가 공급 라인(3) 또는 복귀 라인(4)과 연결된 제2 포트(E) 및 제3 포트(F)를 포함하고;
- 제1 밸브 엘리먼트(6)는 제2 및 제3 포트(B, C)가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트(A, B)가 연통하는 제2 위치를 갖추고;
- 제2 밸브 엘리먼트(7)는 제1 및 제3 포트(D, F)가 연통하는 제1 위치와, 제1 및 제2 포트(D, E)가 연통하는 제2 위치를 갖추며;
상기 밸브 설비(1)는 상기 제1 및 제2의 3방향 밸브(V1,V2)를 제어함으로써 상기 제1 및 제2 밸브 엘리먼트(6,7)를 제어하게 하는 제어 유닛(unit)을 구비하며, 상기 제1 및 제2의 3방향 밸브(V1,V2)는 유체를 공급하기 위한 개방 시간과 폐쇄 시간을 각각 독립적으로 제어하도록 상호 연결되며, 이러한 유체 공급의 제어는 상기 제1의 3방 밸브(V1)의 제1 밸브 엘리먼트(6) 및 상기 제2의 3방 밸브(V2)의 제2 밸브 엘리먼트(7)의 폐쇄 시간과 유지 시간의 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
제1항에 있어서,
밸브(VI, V2)가 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
제1항 또는 제2항에 있어서,
폐쇄 부재(9) 후방에 제공됨과 더불어 그 폐쇄된 위치에 대항하여 폐쇄 부재를 밀고 나가게 하는 스프링을 포함하는 제1 챔버(8)와, 폐쇄 부재(9)의 전방의, 제2 챔버(10)를 공급 라인(3)과 연결하는 브랜치 라인(11)과 연결된, 제2 챔버(10)를 구비하는 투여 유닛(2)과 결합되되,
제1 밸브(V1)의 제3 포트(C)가 공급 라인(3)과 연결되고, 제1 밸브(V1)의 제2 포트(B)가 투여 유닛의 제1 챔버(8)와 연결되며, 제2 밸브(V2)의 제3 포트(F)가 복귀 라인(4)과 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
제1항 또는 제2항에 있어서,
폐쇄 부재(9) 후방에 제공됨과 더불어 그 폐쇄된 위치에 대항하여 폐쇄 부재를 밀고 나가게 하는 스프링을 포함하는 제1 챔버(8)와, 폐쇄 부재(9)의 전방의 제2 챔버(10)를 구비하는 투여 유닛(2)과 결합되되,
제1 밸브(V1)의 제3 포트(C)가 복귀 라인(4)과 연결되고, 제1 밸브(V1)의 제2 포트(B)가 투여 유닛의 제2 챔버(10)와 연결되며, 제2 밸브(V2)의 제3 포트(F)가 복귀 라인(4)과 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
제1항 또는 제2항에 있어서,
밸브(V1, V2)는 선택된 시퀀스에서 그들의 제1 및 제2 위치 사이에서 밸브 엘리먼트(6, 7)의 독립적 배치를 위해 채택된 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
제1항 또는 제2항에 있어서,
모니터링이 밸브 엘리먼트의 위치에 대해, 바람직하기는 인덕티브 인코더의 형태로, 밸브(V1, V2)에 제공되어, 제1 및 제2 위치 사이의 위치의 변화가 모니터되어 보증될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 밸브 설비.
투여 유닛(2)을 매개로 유체를 투여하는 청구항 제1항에 기재된 밸브 설비(1)를 동작시키기 위한 방법으로,
- 제1 밸브 엘리먼트(6)와 제2 밸브 엘리먼트(7)가 그들의 제1 위치에 배치되는 투여 사이클을 위한 초기 단계를 확립하는 단계와;
- 제1 밸브 엘리먼트(6)가 그 제2 위치에 배치되는 단계;
- 제1 밸브 엘리먼트(6)가 여전히 그 제2 위치에 있는 동안 제2 밸브 엘리먼트(7)가 제2 위치에 배치되는 단계; 및
- 제1 밸브 엘리먼트(6)와 제2 밸브 엘리먼트(7)가 투여 사이클을 계속하기 위한 초기 단계를 재확립하기 위해 그들의 제1 위치에 배치되는 이어지는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
제7항에 있어서,
밸브 엘리먼트(6, 7)를 배치시키기 위한 솔레노이드의 작동을 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
공급 라인의 압력이 그 폐쇄된 위치에서 폐쇄 부재를 유지하는 스프링의 작용에 대항하여 투여 유닛(2)에서 폐쇄 부재(9)의 배치를 확립하기에 충분히 크게 선택되는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
투여가 2개의 밸브(6, 7)를 위한 개방 시간 및 유지 시간의 제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
투여된 유체 부분의 체적 측정이 수행되는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
밸브 엘리먼트의 위치의 모니터링이 수행되어 제1 및 제2 위치 사이에서 올바르게 변경 위치를 보증할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 투여 유닛을 매개로 유체를 투여하기 위한 밸브 설비를 동작시키기 위한 방법.
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