KR101832567B1 - 처분 가능한 칸막이 밸브 - Google Patents

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Abstract

비드 또는 닷으로서 유체를 분배하는 밸브는 내부 캐비티를 갖는 하우징 및 유체 인렛, 유체 챔버, 유체 아웃렛 그리고 유체 인렛과 유체 아웃렛 사이의 유체 챔버에 인접한 칸막이를 갖는 하우징의 캐비티 내에 위치되는 처분 가능한 삽입부를 포함한다. 대체 가능한 삽입부는 유체 챔버로부터 유체를 분배하도록 칸막이를 활성화시키기 위해 왕복 이동하는 액츄에이터를 수납하는 칸막이에 인접한 래칭 메커니즘을 더 포함한다.

Description

처분 가능한 칸막이 밸브{DISPOSABLE DIAPHRAGM VALVE}
본 발명은 처분 가능한 밸브들과 관련하는데 다양한 타입들의 유체 물질들의 반복 가능하고 정확한 분배 및 점성들 그리고 비드(bead)들, 닷(dot)들 기타 등등과 같은 다양한 형태들인, 특히 유체 챔버와 조절 가능한 칸막이 구성 요소를 갖는 몰딩 가능한 플라스틱으로 만들어지는 밸브 삽입부를 갖는 액츄에이터 조절 칸막이 밸브와 관련한다.
긍정적인 변위(displacement) 회전 마이크로밸브들은 접착제들, 에폭시들, 팟팅(potting) 혼합물, SMT 접착제들, 2개의 부분의 접착제들, 은 및 금 충전 접착제, UV 치료 접착제들 그리고 반복 가능하고 정확한 방식에서의 땜납 페이스트들과 같은 분배 유체 물질들로 알려져 있다. 전형적으로, 유체 물질을 위한 이러한 분배기들은 전기 조립체 및 리페어, 플레이스 가스켓의 형태, 구성 요소 조립체 및 실링, 몰드-메이킹, 캐스팅, 툴 및 기계 및 장비 제조 및 조립체, 그리고 다양한 다른 사용과 같은 다양한 넓은 산업들에서 사용된다.
이전의 분배 장치들은 전형적으로 하우징 내에서 지지되는 공급(feed) 스크루의 회전을 조절하는 기어 모터를 포함한다. 유체는 유체 상에서 외부 압력으로부터 하우징으로 넣어지고 하우징 내로 유체 물질을 가압하도록 공급된다. 공급 스크루 또는 유체 물질을 하우징의 출력 단부에 고정된 분배 팁 내로 유체 물질을 미는 오거(auger)가 모터에 의해 회전을 위한 하우징 내에서 지지된다. 분배 팁은 필수적으로 하우징의 출력 단부에서 잠금되고 밀폐되는 무딘 니들의 형태를 갖는다.
밸브는 그것의 부피를 감소시키기 위해 가압하는 낮은 점성 물질을 동질화하는 다양한 피치 타입의 로터리 스크류를 포함한다. 슬리브를 갖는 한 조각의 하우징은 오직 부분적으로 위로 구멍 영역을 연장하는 구멍 내에 위치된다. 하우징은 또한 유체가 흐르는 하우징 내에서 형성되는 경로를 포함하고 유체가 구멍 내로 몰아질 때 경로와 접촉된다. 슬리브 상부에서 구멍의 부분은 구멍의 상부와 슬리브 사이에 실(seal)이 없기 때문에 유체와 접촉될 수 있다. 하우징은 분배 결합을 지지하는 스크루를 또한 포함하고 슬리브 및 구멍 그리고 가스켓은 분배 결합 및 슬리브의 하부 사이에 제공된다.
비록 이전의 마이크로밸브 분배기들이 만족스럽게 작동할지라도, 제조될 수 있는 개선들을 요구하는 환경들이 있다. 예를 들면, 분배기들은 조립 라인에서 그리고 점심 쉬는 시간 동안 그리고 이동이 끝난 후를 제외한 상업적인 작동들에서 연속적으로 정상 사용된다. 분배되는 물질이 마이크로밸브를 단단하게 하거나 어느 이유로 감소시킨다면, 밸브는 청소(clean out)되어야 하고 이것은 어려운 작동이다. 이러한 경화가 발생한다면, 유닛은 종종 청소를 위해 공급자에게 되돌려지고 이를 통해 많은 비용이 들 수 있고 상당한 다운 타임을 창출한다. 게다가, 분배되는 물질은 작동 동안 변할 수 있고 그것은 나중의 분배 물질이 이전에 분배된 것에 의해 오염되거나 이전에 분배된 물질과 양립하지 못하는 경우일 수 있다. 이러한 경우, 오염은 밸브로부터 제거되어야만 하고, 이것은 또한 상당한 비용 및 청소를 위한 다운 타임으로 이끌어질 수 있다.
결론적으로, 이러한 이슈들을 언급하는 개선들은 분배되는 유체와 접촉되는 모든 내부 표면들이 쉽게 대체 가능하도록 개발되고, 그러므로 청소 및 수리의 비용들을 감소시키고 조립 및 상업적인 작동들에서 다운 타임을 감소시킨다. 이러한 마이크로밸브 장치들은 밸브를 위한 하우징에 장착되는 종래이의 기어 구동 모터 유닛이 포함된다. 하우징 내에서의 지지되는 것은 분배기의 내부의 젖은 표면들을 형성하는 처분 가능한 삽입 챔버이다. 삽입부는 외부 소스로부터 압력 아래의 유체가 삽입부의 내부로 공급되는 공급 아암을 포함하고 따라서 유체는 마이크로밸브의 하우징의 공급 아암 표면들에 접촉하지 않는다. 삽입부 내에서, 유체의 측정량을 정확하게 분배하고 모터에 의해 조절되도록 하기 위해, 모터에 의해 구동되고 연결되는 공급 메커니즘이 위치된다. 이러한 종래의 처분 가능한 삽입부들은 나선의 스크루를 구동시키는 출력축 또는 삽입부 내에서 회전을 위해 지지되는 오거를 구비한 모터를 필요로 한다. 스크루의 회전 속도 및 구성에 기초한, 측정량에서의 유체는 삽입부를 위한 출구 경로를 형성하는 아웃렛의 외부로 몰아내진다. 비록 이러한 처분 가능한 로터리 마이크로밸브 삽입 구성이 잘 작동할지라도, 나선의 스크루 또는 삽입부 내에서 회전을 위해 지지되는 오거를 포함하는 것은 복잡성을 더하고 처분 가능한 삽입부의 비용을 더하는 복잡한 메커니즘이다. 결국 제조하는 데 비용이 덜 드는 단순화된 처분 가능한 밸브 삽입부를 위해 존재하는 필요는 일관되고 신뢰할 수 있는 성능을 제공한다.
본 발명은 이전의 처분 가능한 삽입 설계들을 이야기하는 처분 가능한 액츄에이터 조절된 칸막이 밸브 삽입부에 이어진다. 본 발명은 분배되는 유체와 접촉되는 모든 내부 표면들이 쉽게 대체 가능하도록 개발되고, 그러므로 청소 및 수리의 비용들을 감소시키고 조립 및 상업적인 작동들에서 다운 타임을 감소시키는 상대적으로 단순한 마이크로밸브 구조를 제공한다.
본 발명에 따르면, 마이크로밸브는 밸브를 위한 하우징을 장착되는 액츄에이터를 포함한다. 하우징 내에 지지되는 것은 분배기의 내부의 젖은 표면들을 형성하는 처분 가능한 삽입 챔버이다. 밸브 삽입부는 접착제들, 에폭시들, 납땜 페이스트, 기타 등등과 같은 유체들을 닷(dot) 또는 비드(bead)로 정확하게 분배되는 몸체 부분을 포함한다. 처분 가능한 삽입부는 몰딩 가능하거나 공작 기계에서 절삭 가능한(machinable) 플라스틱 혼합물로 제조되고, 초음파, 레이저 또는 스핀 웰딩 공정들에 의해 함께 결합되고 밀폐되거나 그것들이 아교 결합되거나 스냅-피팅으로 함께 결합되는 유체 챔버 및 칸막이 구성요소들 둘 다 포함한다. 삽입부는 밸브 몸체 넘어 연장하는 인렛 및 아웃렛 경로들을 갖는다. 아웃렛 경로에 부착되는 것은 제거 가능하고 대체 가능한 분배 팁이다.
삽입부가 밸브 몸체 내로 설치될 때, 칸막이 머리는 액츄에에터에 결합된다. 액츄에이터가 왕복 운동될 때, 칸막이는 같은 동작으로 이동할 것이고 따라서 유체는 분배될 것이다.
래칭 피쳐가 추가된 강도를 위해 스크루, 로드 또는 다른 물질을 갖도록 칸막이 구성 요소 상에 제공된다. 칸막이 구성 요소는 칸막이 구성 요소의 강도 및 협력을 변화시키기 위해 기초의 몰딩 가능한 플라스틱으로 첨가되어 제조될 수 있다. 게다가, 유체 챔버 구성 요소는 유체 챔버 및 칸막이 구성 요소돌을 결합시키는 것을 원할하게 하는 물질로 제조된다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 면들 그리고 이점들은 다음의 설명으로 명백하게 될 것이고, 함께 동반된 도면들은 본 발명의 실시예들을 묘사하고 설명한다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.
도 1은 본 발명의 마이크로밸브 분배기의 확대된 사시도이고;
도 2는 도 1의 분배기의 바닥 도면이며;
도 3은 도 1의 처분 가능한 밸브 삽입부의 측부 도면이고; 및
도 4는 부분적인 단면으로 도시된 도 1의 분배기의 측부 도면이다.
도 1 내지 3에 도시된 것처럼, 마이크로밸브 조립체(1)가 도시되었다. 조립체는 그거 상에 장착되는 하우징(14)을 갖는 액츄에이터(12)를 포함한다. 장착 브라켓(16)은 다양한 분배 물질 소스들을 장착하는 액츄에이터에 의해 지지된다. 액츄에이터는 공기 또는 유체 구동 타입 또는 직접적인 전류의 서보 또는 스텝퍼 모터 타입 중 어느 하나일 수 있다. 액츄에이터는 컨트롤러 메커니즘(미도시)에 의해 조절될 수 있다.
알루미늄 또는 아세탈과 같은 붕괴 저항 플라스틱과 같은 금속일 수 있는 하우징(14)은 예를 들면 메인 몸체 하우징(14a) 및 붙들린 스크루(18)들에 의해 함께 지지되는 몸체 전방 플레이트(14b)로 구성될 수 있다. 메인 몸체 하우징(14a)과 전방 몸체 플레이트(14b)는 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부(22)의 수납을 위해 내부 캐비티(20)를 형성하도록 협력한다. 삽입부(22)는 유체 챔버 구성 요소(24) 및 칸막이 구성 요소(24)를 포함한다. 유체 챔버 및 칸막이 구성 요소들은 초음파, 레이저 또는 스핀 웰딩 공정 또는 스냅-피팅 또는 함께 아교 접착하는 것에 의해 구성 요소들을 결합하고 밀폐시키는 조인트(28)를 포함한다. 밸브 삽입부는 바람직하게는 몰딩 가능하거나 공작 기계에서 절삭 가능한(machinable) 플라스틱 혼합물로 제조될 수 있다. 삽입부는 유체 인렛 경로(30) 및 유체 아웃렛 경로(32)를 포함한다. 아웃렛 경로(32)는 제거 가능하고 대체 가능한 분배 팁(34)을 갖는다. 칸막이 구성 요소(26)는 확대된 머리 부분(38)을 갖는 래칭 피쳐(36)을 포함한다.
유체 인렛 경로(30)는 하우징 및 몸체 전방 플레이트(14b)를 넘어 연장하는 외측 주위 쇼율더(40, shoulder)를 포함하며, 따라서 하우징에 대한 삽입부의 회전 이동을 방지한다. 외측 표면은 유체 공급 소스가 쉽게 부착되고 제거될 수 있도록 나사산(42)이 있다. 마찬가지로 유체 아웃렛 경로(32)는 몸체 전방 플레이트(14b)의 저면 넘어 연장하는 쇼율더 부분(44)을 갖는다. 쇼울더(44)는 단단하게 분배 팁을 부착하는 데 도움을 준다.
도 4에 가장 잘 표현된 것처럼, 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부(22)가 하우징(14)의 캐비티(20) 내에 위치될 때, 래칭 피쳐(36)의 머리 부분(38)은 액츄에이터(12)에 의해 구동되는 척(48)과 결합된다. 래칭 피쳐(36)은 또한 로드(rod) 또는 다른 물질 삽입부일 수 있는 스크루(46)와 같은 추가적인 강도 특징을 포함할 수 있다. 칸막이 구성 요소(26)의 밀폐 특징(56)은 래칭 메커니즘 및 유체 챔버 구성 요소(24) 사이에 위치되며 이를 통해 척(48)이 왕복 이동할 때 칸막이는 유체를 분배하기 위해 같은 동작으로 이동한다. 유체는 칸막이 개구에 의해 분배되고 압력 하에서 인렛 내로 유체가 펌핑될 때 유체 경로(54)를 닫는다. 칸막이는 분배되는 유체의 필요로 되는 기초에 따라 칸막이의 강도 및 협력을 변화시키기 위해 기초의 몰딩 가능하거나 절삭 가능한 플라스틱 물질에서 접착제를 갖거나 또는 없이 제조될 수 있다. 칸막이(26) 및 공급 챔버(24)는 공급 챔버 및 칸막이가 함께 결합되고 밀폐될 수 있도록 다양한 물질로 제조될 수 있다. 기초의 몰딩 가능한 플라스틱 물질 또는 칸막이에 대한 접착제들은 섬유유리, 글라스 비드들, 카본 섬유 또는 탄성부재(elasticizers)들일 수 있다.
비록 본 발명이 그것의 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었고 도시되었다 할지라도, 변화들 및 정정들이 아래에서 청구되는 본 발명의 의도된 완전한 범위 내에서 있는 여기에 만들어질 수 있음은 이해된다.

Claims (20)

  1. 내부 캐비티를 갖는 하우징;
    왕복 이동하는 액츄에이터; 및
    유체 인렛, 유체 챔버 및 유체 아웃렛을 갖는 상기 하우징의 상기 캐비티 내에 위치되는 대체 가능 삽입부를 포함하며,
    상기 대체 가능 삽입부는 상기 왕복 이동하는 액츄에이터에 의하여 결합될 때 상기 유체 인렛 및 상기 유체 아웃렛 사이에 있는 상기 유체 챔버에 인접하고 유체를 분배하기 위해 상기 유체 인렛과 상기 유체 아웃렛 사이에서 유체 챔버 내의 유체 경로를 열고 닫는 독립적인 칸막이(diaphragm)을 더 구비하고,
    상기 대체 가능 삽입부는 상기 유체 챔버 반대의 상기 칸막이에 인접한 래칭 피쳐(latching feature)를 더 포함하며,
    상기 래칭 피쳐의 머리 부분은 액츄에이터에 의해 구동되는 척(chuck)과 결합되며, 상기 척이 왕복 이동할 때 상기 칸막이는 유체를 분배하기 위해 동일한 동작으로 이동하는, 비드(bead) 또는 닷(dot)으로서 유체를 분배하는 밸브 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 왕복 이동하는 액츄에이터는 상기 유체 챔버로부터 유체를 분배하도록 상기 칸막이를 활성화시키기 위해 상기 래칭 피쳐를 통해 연장하는, 밸브 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 래칭 피쳐는 그것 내에 강화 멤버 포지션을 갖는, 밸브 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 칸막이는 상기 칸막이의 강도 및 협력(compliance)를 변화시키는 접착제들을 갖는 플라스틱으로 제조되는, 밸브 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유체 챔버 및 상기 칸막이는 웰딩에 의해서 함께 실링되는, 밸브 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유체 챔버 및 상기 칸막이는, 스핀 웰딩, 레이저 웰딩, 초음파 웰딩, 스냅-피팅(snap-fitting) 또는 아교 접착(glue)에 의해 결합되고 실링되는, 밸브 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터를 구동시키기 위해 상기 하우징에 부착되는 공기(pneumatic) 장치를 더 포함하는, 밸브 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유체 인렛 및 상기 유체 아웃렛은 상기 하우징 넘어 연장하고 상기 유체 아웃렛에 부착되는 제거 가능한 분배 팁을 더 포함하는, 밸브 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 메인 하우징 몸체 및 상기 내부 캐비티를 형성하기 위해 제거 가능하게 함께 연결되는 전방 플레이트를 포함하는, 밸브 조립체.
  12. 유체 인렛;
    상기 유체 인렛으로부터의 유체를 수납하는 유체 챔버;
    상기 유체 챔버의 밖으로 유체를 나가게 하는 유체 아웃렛;
    상기 유체 인렛과 상기 유체 아웃렛 사이에서 유체 경로를 열고 닫기 위해 상기 유체 챔버의 상부에 위치되는 독립적이고 유연한 칸막이; 및
    상기 유체 챔버의 반대의 상기 칸막이에 인접한 래칭 피쳐;
    를 포함하고,
    상기 래칭 피쳐의 머리 부분은 액츄에이터에 의해 구동되는 척(chuck)과 결합되며, 상기 척이 왕복 이동할 때 상기 칸막이는 유체를 분배하기 위해 동일한 동작으로 이동하는, 유체 분배 조립체의 하우징 내에 위치되는 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 래칭 피쳐는 그것 내에 위치되는 강화 멤버를 구비하는, 칸막이 밸브 삽입부.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 칸막이는 상기 칸막이의 강도 및 협력(compliance)를 변화시키는 접착제들을 갖는 플라스틱으로 제조되는, 칸막이 밸브 삽입부.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 유체 챔버 및 상기 칸막이는 웰딩에 의해서 함께 실링되는, 칸막이 밸브 삽입부.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유체 챔버 및 상기 칸막이는, 스핀 웰딩, 레이저 웰딩, 초음파 웰딩, 스냅-피팅(snap-fitting) 또는 아교 접착(glue)에 의해 결합되고 실링되는, 칸막이 밸브 삽입부.
  17. 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부를 갖는 하우징을 구비한 유체 분배 밸브 조립체를 통해 비드 또는 닷(dot)에서 유체를 분배하는 방법에 있어서,
    상기 하우징의 내부 캐비티에 상기 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부를 위치시키는 단계;
    상기 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부 내의 유체 챔버로 유체를 안내하는 단계;
    상기 유체 챔버를 통하여 상기 칸막이를 이동시키기 위해 상기 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부 내로 칸막이를 결합시키고 풀어주기 위해 액츄에이터를 왕복 이동시키는 단계; 및
    상기 액츄에이터가 상기 칸막이와 풀어질 때 상기 유체를 분배하는 단계를 포함하고,
    상기 처분 가능 삽입부는 상기 유체 챔버 반대의 상기 칸막이에 인접한 래칭 피쳐(latching feature)를 포함하며, 상기 래칭 피쳐의 머리 부분은 액츄에이터에 의해 구동되는 척(chuck)과 결합되고, 상기 척이 왕복 이동할 때 상기 칸막이는 유체를 분배하기 위해 동일한 동작으로 이동하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부 내로 유체를 안내하는 단계는 상기 처분 가능한 칸막이 밸브 삽입부에서 유체 챔버 내로 밸브 인렛을 통해 압력 아래에서 유체를 이끄는 것을 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유체를 분배하는 단계는 상기 유체 챔버에 연결된 유체 아웃렛을 통하여 있는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    분배되는 상기 유체는 접착제, 에폭시, 팟팅(potting) 혼합물 또는 납땜 페이스트인, 방법.
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