KR102368773B1

KR102368773B1 - 다이어프램 밸브

Info

Publication number: KR102368773B1
Application number: KR1020180046162A
Authority: KR
Inventors: 앤서니 랜드에이커 브렛
Original assignee: 맥 밸브즈, 인크.
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2022-03-02
Also published as: TWI683071B; ZA201802476B; TW201915367A; MX2018008024A; ES2800424T3; JP7169095B2; PL3460302T3; BR102018069240A2; CN109555890B; PT3460302T; US20190093786A1; EP3460302A1; AU2018202300B2; CN109555890A; EP3460302B1; KR20190035467A; CA3011059C; AU2018202300A1; BR102018069240B1; JP2019060488A

Abstract

다이어프램 밸브는 코일과 폴 피스를 구비하는 솔레노이드 보디를 포함한다. 아마츄어는 전압 위치와 무전압 위치 사이에서 길이방향축을 따라 솔레노이드 보디 내에서 슬라이딩하도록 구성된다. 밸브 보디 카트리지는 솔레노이드 보디에 연결된다. 아마츄어에 연결된 밸브 부재는, 아마츄어가 이동할 때 밸브 보디 카트리지 내에서 슬라이딩하도록 구성된다. 바이어싱 부재는 무전압 위치를 향하여 아마츄어를 정상적으로 편향시키도록 작동한다. 밸브 보디 카트리지로부터 밸브 보디를 향하여 내측으로 연장하는 다이어프램은 아마츄어와 밸브 부재 사이에 수용된다. 다이어프램 지지 슬리브는, 아마츄어를 수용하는 슬리브 공동을 형성하는 지지 슬리브벽과 다이어프램의 적어도 일부분을 인접하여 지지하도록 지지 슬리브벽으로부터 내측으로 연장하는 지지 슬리브 플랜지를 포함한다.

Description

다이어프램 밸브{DIAPHRAGM VALVE}

본 발명은 솔레노이드로 작동되는 밸브, 특히 다이어프램에 의해 시일되며 솔레노이드로 작동되는 밸브에 관한 것이다.

본 섹션은 반드시 선행기술은 아닐지라도 본 발명의 개시와 관련된 배경기술 정보를 제공한다.

가령 포핏 밸브 같은 솔레노이드로 작동되는 밸브는 매니폴드를 통하여 가령 가압 공기 같은 유체의 흐름을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 매니폴드는 가압 유체에 의해 구동되는 가령 선별기, 포장기계, 음식물 처리기 같은 장치의 일부분일 수 있다. 이러한 솔레노이드로 작동되는 밸브는 수백만 싸이클 동안 작동될 수 있다. 솔레노이드가 무전압 상태일 때 솔레노이드로 작동되는 밸브가 폐쇄 위치에 유지되도록, 가령 스프링 같은 바이어싱 부재가 사용된다. 예를 들면, 쵸키(Chorkey)의 미국특허 4,598,736호에는, 유체 압력이 밸브 내에서 균형을 이루어) 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 밸브 부재를 이동시키는 데에 필요한 솔레이드 힘을 감소시키는 것이 개시되어 있다

밸브 부재는 밸브 보디 카트리지 내에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 폐쇄 위치에서, 밸브 부재는 일반적으로 바이어싱 부재에 의해 밸브 보디 카트리지의 밸브 시트와 접촉하여 유지된다. 개방 위치에서, 솔레노이드는 일반적으로 이것과의 사이에 간극을 형성하는 밸브시트로부터 밸브 부재를 멀어지게 이동시킨다.

폴센(Paulsen)의 미국특허 3,985,333에 개시된 바와 같이, 벨로우즈 형상의 다이어프램이 밸브 보디 카트리지와 솔레노이드의 사이에 제공되도록 사용될 수 있다. 이러한 다이어프램은, 밸브 부재의 길이방향 이동을 허용하면서도 솔레노이드로 오염물질이 들어가는 것을 방지한다.

밸브 보디 카트리지는 매니폴드에 제공되는 보어에 수용되도록 설계된다. 매니폴드는 통상 매니폴드 보어와 유체 연통하도록 배치된 복수의 유로를 포함한다. 작동 시에, 솔레노이드로 작동되는 밸브는 이들 복수의 유로 사이의 유체 흐름을 제어한다. O-링 시일은 전형적으로 밸브 보디 카트리지의 외측에 배치되어 매니폴드 보어 내에 있는 밸브 보디 카트리지를 시일한다.

본 섹션은 본 발명 개시의 일반적인 요약을 제공하지만, 이것은 모든 청구범위 또는 모든 구성의 포괄적인 개시는 아니다.

본 발명의 개시는 솔레노이드 보디와 이 솔레노이드 보디에 연결된 밸브 보디 카트리지를 포함하는 개선된 다이어프램 밸브를 제공한다. 코일, 폴 피스, 및 아마츄어는 솔레노이드 보디에 위치한다. 아마츄어는 전압(energized) 위치와 무전압(de-energized) 위치 사이에서 길이방향축을 따라 솔레노이드 보디 내에서 슬라이딩할 수 있다. 밸브 부재는 또한 밸브 보디 카트리지 내에 배치된다. 밸브 부재는 아마츄어에 연결되어서 아마츄어가 전압 위치와 무전압 위치 사이에서 이동할 때, 밸브 보디 카트리지 내에서 슬라이딩할 수 있다. 무전압 위치를 향하여 아마츄어를 정상적으로 편향시키도록 작동하는 바이어싱 부재 역시, 솔레노이드 보디에 배치된다. 다이어프램은 밸브 보디 카트리지로부터 밸브 부재를 향하여 내측으로 연장한다. 다이어프램은 아마츄어와 밸브 부재 사이에 수용되어, 다이어프램은 길이방향축을 따라 아마츄어와 밸브 부재의 이동에 반응하여 방향이 바뀐다(deflect).

다이어프램 밸브는 다이어프램 지지 슬리브를 더 포함한다. 다이어프램 지지 슬리브는 지지 슬리브벽과 지지 슬리브 플랜지를 구비한다. 지지 슬리브벽은 아마츄어의 적어도 일부분을 수용하는 슬리브 공동을 형성한다. 지지 슬리브 플랜지는 지지 슬리브벽의 내측으로 지지 슬리브벽에 가로질러 연장한다. 지지 슬리브 플랜지는 다이어프램의 적어도 일부분에 인접하여 다이어프램을 지지한다.

추가적인 적용가능 분야들이 여기에서 제공되는 설명으로부터 명백해질 것이다. 이러한 요약에서의 설명 및 구체적인 예들은 단지 설명 목적들을 위해서 의도된 것이고 그리고 본원 개시 내용의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.

여기에서의 도면들은 선택된 실시예들 및 가능한 구현예들 전부가 아닌 일부 구현예들을 단순히 설명하기 위한 목적들을 위한 것이고, 그리고 본원 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 의도를 가지지는 않는다.
도 1은 본 발명 개시에 따라 구성된 예시적인 매니폴드와 다이어프램 밸브의 측단면을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 예시적인 다이어프램 밸브의 정면 사시도이다.
도 3은 예시적인 다이어프램 밸브의 아마츄어가 무전압 위치에 있을 때를 도시한, 도 1에 도시된 다이어프램 밸브의 측단면도이다.
도 4 는 전압 위치에 있을 때를 도시한, 도 1에 도시된 다이어프램 밸브의 또 다른 측단면도이다.
몇몇 도면을 통해서, 대응하는 구성 부분에 대해서는 동일한 참조번호로 표시한다.

이제, 첨부 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들을 보다 완전히 설명할 것이다. 이러한 개시 내용이 완전해지도록, 그리고 개시 내용의 범위를 당업자에게 완전히 전달할 수 있도록, 예시적인 실시예들이 제공되었다. 본원 개시 내용의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해서, 구체적인 성분들, 장치들, 및 방법들과 같은 많은 구체적인 상세 내용들이 기술되었다.

당업자는, 구체적인 상세 내용들이 반드시 채용될 필요가 없고, 예시적인 실시예들이 많은 다른 형태들로 구현될 수 있고 그리고 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 주지의 프로세스들, 주지의 장치 구조들, 및 주지의 기술들을 구체적으로 기술하지 않았다.

본원에서 사용된 용어들은 단지 특별한 실시예들을 설명하기 위한 목적을 위한 것이고 본원 발명을 제한하기 위한 의도는 없다. 본원에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들("a", "an", 및 "the")은, 문맥이 명확히 달리 기술하고 있지 않는 한, 복수의 형태들을 포함한다. 또한, "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", 및/또는 "구비하는(having)"이라는 용어들은 포괄적인 것이고, 그에 따라 기술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 구성들 및/또는 성분들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 구성들, 성분들, 및/또는 그들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다. 실행 순서로서 구체적으로 식별되지 않은 경우에, 여기에서 설명된 방법 단계들, 프로세스들, 및 동작들은 설명된 또는 개시된 특별한 순서로 반드시 실행될 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 할 것이다. 또한, 부가적인 또는 대안적인 단계들이 채용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다

구성 또는 층이 다른 구성 또는 층 "상에(on)" 존재하는 것으로, "맞물리는 것으로(engaged to)", "연결되는 것으로(connected to)" 또는 "결합되는 것으로(coupled to)" 언급될 때, 그 구성 또는 층이 다른 구성 또는 층 상에 직접적으로 존재, 결합, 연결, 또는 결합될 수 있고, 개재 구성들 또는 층들이 존재할 수도 있을 것이다. 대조적으로, 구성이 다른 구성 또는 층 "상에 직접적으로(directly on)" 존재하거나 또는 다른 구성 또는 "상에서 직접적으로 맞물리거나(directly engaged to)", "직접적으로 연결되거나(directly connected to)", "또는 직접적으로 결합되는 것(directly coupled to)"으로 언급될 때, 개재 구성들 또는 층들이 존재하지 않을 것이다. 구성들 사이의 관계를 설명하기 위해서 사용된 다른 단어들이 유사한 방식으로 해석되어야 할 것이다(예를 들어, "사이에(between)" 대 "직접적으로 사이에(directly between)", "인접한(adjacent)" 대 "직접적으로 인접한(directlyt adjacent" 등). 여기에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관되어 나열된 항목들 중 하나 이상의 임의의 항목 및 모든 항목을 포함한다.

비록, 여러 가지 구성들, 성분들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해서 여기에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어들을 이용하였지만, 그러한 구성들, 성분들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 의해서 제한되지 않아야 할 것이다. 이러한 용어들은 하나의 구성, 성분, 영역, 층, 또는 섹션으로부터 분리하기 위해서 이용된 것일 수 있을 것이다. "제 1", "제 2", 및 다른 수치적인 용어들과 같은 용어들은, 여기에서 사용될 때, 다른 명백한 문맥상의 표시가 없는 경우에, 시퀀스 또는 순서를 암시하지 않는다. 따라서, 이하에서 설명되는 제 1 구성, 성분, 영역, 층, 또는 섹션은, 예시적인 실시예들의 교시 내용들로부터 벗어나지 않으면서, 제 2 구성, 성분, 영역, 층, 또는 섹션으로 언급될 수 있을 것이다.

"내측(inner)", "외측(outer)", "아래쪽(beneath)", "아래(below)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들, 도면들에 도시된 바와 같은, 다른 구성(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 구성 또는 특징부의 관계를 설명하기 위한 용이한 설명을 위해서 여기에서 사용되었을 수 있을 것이다. 공간적인 상대적 용어들은 도면들에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작 중에 장치의 상이한 배향들을 포함하기 위한 의도를 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 만약 장치가 도면들에서 뒤집혀 있다면, 다른 구성들 또는 특징부들의 "아래(below)" 또는 "아래쪽(beneath)"으로 설명된 구성들은 다른 구성들 또는 특징부들 "위에(above)" 배향될 수 있을 것이다. 따라서, "아래(below)"라는 예시적인 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치가 달리 배향될 수 있을 것이고(90도 회전된 또는 다른 배향들) 그리고 여기에서 사용된 공간적으로 상대적인 설명들이 그에 따라서 해석될 수 있을 것이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 다이어프램 밸브(20)는 매니폴드(22)에 설치된 것이 도시된다. 다이어프램 밸브(20)는 길이방향축에 대해 동축관계로 정렬된 밸브 보디 카트리지(24)와 솔레노이드 보디(26)를 포함한다. 밸브 보디 카트리지(24)는 포트가 형성된 단부(30)와 다이어프램의 수용 단부(32)사이에서 길이방향으로 연장한다. 솔레노이드 보디(26)는 아마츄어 수용 단부(34)와 폴 피스 수용 단부(36) 사이에서 길이방향으로 연장한다. "길이방향", "길이방향으로","축 방향" 및 "축 방향으로"라는 용어는 여기서 사용될 때에는, 길이방향축(28)을 "따르는" 또는 이에 "평행한" 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 밸브 보디 카트리지(24)의 다이어프램 수용 단부(32)와 솔레노이드 보디(26)의 아마츄어 수용 단부(34)는 나사 연결(38)에 의해 풀림 가능하게 결합된다. 매니폴드(22)는 매니폴드 보어(40)를 포함한다. 밸브 보디 카트리지(24)는 매니폴드(22)의 매니폴드 보어(40)에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 가령 O 링 같은 하나 이상의 시일부재(42)가 밸브 보디 카트리지(24)와 솔레노이드 보디(26)에 형성된 하나 이상의 주변 슬롯(44)에 위치한다. 시일부재(42)는 매니폴드 보어(40)에 인접하여 유체 시일을 형성한다.

솔레노이드 보디(26)는 길비방향 축(28)으로부터 멀어지도록 반경방향 외측으로 연장하는 제1, 제2 칼라(46a, 46b)를 포함한다. 또한, 솔레노이드 보디(26)는 매니폴드 보어(40)와 맞물려서 다이어프램 밸브(20)를 매니폴드(22)에 고정하는 외부 나사(50)를 포함한다. 매니폴드(22)는 매니폴드 보어(40)와 유체 연통하는 유로(52a, 52b)를 포함한다. 작동 시에, 다이어프램 밸브(20)를 매니폴드(22)의 유로(52a, 52b) 사이에서 가령 가압 공기 같은 유체의 흐름을 제어한다.

도 3과 도 4를 추가적으로 참조하면, 코일(54)과 폴 피스(56)는 솔레노이드 보디(26) 내에 위치한다. 또한, 솔레노이드 보디(26)에 배치된 보빈(58)은 코일(54)을 지지한다. 아마츄어(62)는 무전압 위치(도 3)와 전압 위치(도 4) 사이에서 길이방향축(28)을 따르는 이동을 위해 솔레노이드 보디(26)에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 폴 피스(56)의 적어도 일부분과 아마츄어(62)의 적어도 일부분은 보빈(58) 내에 슬라이딩 가능하게 수용된다. 폴 피스(56)는 길이방향축(28)을 따라 폴 피스(56)를 통해 연장하는 균압(pressure equalizing) 유로(64)를 포함한다. 폴 피스(56)는 솔레노이드 보디(26)의 폴 피스 수용 단부(36)에 있는 내부 나사(68)에 맞물리는 나사 단부(66)를 포함한다. 따라서, 폴 피스(56)의 축방향 위치는 길이방향축(28) 주위로 솔레노이드에 대하여 폴 피스(56)를 회전시킴으로써 조절된다.

폴 피스(56)는 폴 피스 슬리브(70) 내에 배치된다. 폴 피스 슬리브(70)는 폴 피스 슬리브벽(72)과 폴 피스 슬리브 플랜지(74)를 포함한다. 폴 피스 슬리브벽(72)은 보빈(58)과 폴 피스(56)의 적어도 일부분 사이에서 반경방향으로 위치한다. 폴 피스 슬리브 플랜지(74)는 폴 피스 슬리브벽(72)으로부터 솔레노이드 보디(26)를 향하여 반경방향 외측으로 연장한다. 폴 피스(56)의 축 방향 위치가 길이방향축(28) 주위로 솔레노이드에 대하여 폴 피스(56)를 회전시킴으로써 조절될 때, 폴 피스 슬리브벽(72)은 보빈(58), 코일(54) 및 솔레노이드 보디(26)와 폴 피스(56)의 동축 정렬관계를 유지한다.

전기 커버(76)는 나사 연결(78)에 의해 솔레노이드(26)의 폴 피스 수용 단부(36)에 풀림 가능하게 연결된다. 전기 커버(76)는 코일(54)에 전기적으로 연결된 인쇄회로기판(PCB, 82) 상의 복수의 전기 접촉부(80)를 포함한다. 전기 접촉부(80)는 다이어프램 밸브(20)에 전기를 공급하는 하나 이상의 전선(86)에 연결된 전기 커넥터(84)와 맞물린다. 선택적으로는, 전기 커버(76)는 전기 커넥터(84)와 전기 커버(76) 사이에 배치된 커넥터 시일(88)을 수용한다. 다이어프램 밸브(20)는 또한, 폴 피스(56)와 인쇄회로기판(82) 사이에 배치된 전기 절연체(90)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 아마츄어(62)가 무전압 위치에 있을 때, 간극(92)이 폴 피스(56)와 아마츄어(62) 사이에 제공된다. 아마츄어(62)는 솔레노이드 보디(26)의 아마츄어 수용 단부(34)에 있는 아마츄어 슬리브(94) 내에서 슬라이딩 가능하게 배치된다. 아마츄어 슬리브(94)는 아마츄어 슬리브벽(96)과 아마츄어 슬리브 플랜지(98)를 포함한다. 아마츄어 슬리브벽(96)은 보빈(58)과 아마츄어(62)의 적어도 일부분 사이에서 반경방향으로 위치한다. 아마츄어 슬리브 플랜지(98)는 아마츄어 슬리브벽(96)으로부터 솔레노이드 보디(26)를 향하여 반경방향으로 연장한다. 아마츄어 슬리브벽(96)은, 전압 위치와 무전압 위치 사이에서의 아마츄어(62)의 슬라이딩 이동 동안에, 보빈(58)과 코일(54) 및 솔레노이드 보디(26)와 아마츄어(62)의 동축 정렬을 유지한다. 다른 구성이 가능할지라도, 아마츄어 슬리브벽(96)은 아마츄어 슬리브 플랜지(98)에 일체로 연결된다. 아마츄어(62)는 선택적으로는 다이어프램 밸브(20)의 조립 동안에 아마츄어(62)를 유지하기 위한 하나 이상의 평탄부(100)를 포함한다.

가령 코일형의 금속 압축 스프링 같은 바이어싱 부재(102)가 아마츄어(62) 주위에 위치한다. 아마츄어(62)는 솔레노이드 보디(26)를 향하여 반경방향 외측으로 연장하는 바이어싱 부재 시트(104)를 포함한다. 바이어싱 부재(102)는 아마츄어(62)의 바이어싱 부재 시트(104)에 접촉하는 제1 바이어싱 부재 단부(106)와 아마츄어 슬리브 플랜지(98)에 접촉하는 제2 바이어싱 부재 단부(108)를 포함한다. 바이어싱 부재(102)는 무전압 위치(도 3)를 향하여 아마츄어(62)를 편향시키도록 작동하는 아마츄어(62)에 편향력(110)을 가한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전기가 코일(54)에 공급될 때, 아마츄어(62)는 폴 피스(56)를 향하여 자기적으로 끌어당겨지도록 하는 자기장을 형성한다. 자기장은 바이어싱 부재(102)의 편향력(110)을 극복하는 아마츄어(62) 상의 자력(112)을 부여하고, 이것은 전압 위치(도 4)로의 아마츄어(62)의 이동을 초래한다. 코일(54)에 전기가 공급되는 한, 아마츄어(62)는 전압 위치에 유지된다.

다이어프램 밸브(20)는 밸브 보디 카트리지(24)에 배치된 밸브 부재(114)를 포함한다. 아마츄어(62)는 연결부(116)를 포함하고, 밸브 부재(114)는 나사 연결(118)에 의해 아마츄어(62)의 연결부(116)에 연결된다. 따라서, 밸브 부재(114)는 전압 위치와 무전압 위치 사이에서 아마츄어(62)가 이동함에 따라 밸브 보디 카트리지(24) 내에서 슬라이딩 한다

다이어프램(120)은 아마츄어(62)의 연결부(116)와 밸브 부재(114) 사이의 밸브 보디 카트리지(24)의 다이어프램 수용 단부(32)에 수용된다. 더욱 상세하게는, 아마츄어(62)와 밸브 부재(114) 사이의 나사 연결(118)은 아마츄어(62)의 연결부(116)와 밸브 부재(114) 사이에서 다이어프램(120)이 클램핑되도록 한다. 다이어프램(120)은 다이어프램 밸브(20)에 대한 대기(atmospheric) 시일을 제공하여 가령 가압 공기와 오염 물질 같은 유체가 솔레노이드 보디(26)로 들어가는 것을 방지한다. 다이어프램(120)은 아마츄어가 무전압 위치(도 3)에 있을 때 길이방향축(28)에 가로지르는 다이어프램 평면(122)에 있는 밸브 보디 카트리지(24)로부터 반경방향 내측으로 연장한다. 이것은 다이어프램(120)이 실질적으로 평탄하여, U 형상 단면을 가지는 하나 이상의 벨로우즈 같은 부분을 가지지 않는다는 것을 의미한다. 다이어프램(120)은 아마츄어(62)가 전압 위치(도 4)로 이동할 때 다이어프램 평면(122)으로부터 방향이 바뀐다. 다양한 구성과 구조 재료가 가능할지라도, 다이어프램(120)은 고무로 만들어질 수 있다.

밸브 보디 카트리지(24)의 포트가 형성된 단부(30)는 적어도 입구 포트(124)와 출구 포트(126)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 보디 카트리지(24)가 매니폴드 보어(40)에 설치될 때, 입구 포트와 출구 포트(124, 126)는 매니폴드(22)의 유로(52a, 52b)와 유체 연통하도록 위치한다. 밸브 시트(128)는 입구 포트(124)와 출구 포트(126) 사이에 위치한다. 밸브 시트(128)는 밸브 보디 카트리지(24)와 일체로 되거나 대안적으로는, 가령 고무 같은 부드러운 재료로 제조된 별개의 구성으로 될 수도 있다. 밸브 부재(114)는, 밸브 폐쇄 위치(도 3)에 있는 밸브 시트(128)에 접촉하고 밸브 개방 위치(도 4)에 있는 밸브 시트(128)로부터 멀어지게 이동하는, 밸브 시트 결합면(130)을 포함한다.

또한, 밸브 보디 카트리지(24)는 피스톤 보어(132)를 포함한다. 밸브 부재(114)는, 밸브 부재(114)가 밸브 개방 위치와 밸브 폐쇄 위치 사이에서 이동함에 따라 피스톤 보어(132) 내에 수용되어 피스톤 보어(132) 내에서 슬라이딩하는 피스톤(134)을 포함한다. 선택적으로는, 다이어프램 밸브(20)는 압력 균형 밸브(pressure balanced valve)로서 구성될 수 있다. 입구 포트(124)는 단면 영역을 구비한다. 다이어프램 밸브(20)가 압력 균형의 구성을 가질 경우, 피스톤(134)은 입구 포트(124)의 단면 영역과 동등한 피스톤 면 영역을 구비한다.

도 3에 도시된 밸브 폐쇄 위치에서, 바이어싱 부재(102)의 편향력(110)은 무전압 위치로 아마츄어(62)를 푸쉬하고, 밸브 부재(114)는 밸브 폐쇄 위치(136)에 있게 된다. 밸브 부재(114)의 밸브 시트 결합면(130)은 바이어싱 부재(102)의 편향력(110)에 의해 밸브 시트(128)에 접촉하여 유지된다. 따라서, 다이어프램 밸브(20)는 다이어프램 밸브(20)가 무전압 위치에 있을 때, 입구 및 출구 포트(124, 126) 사이에서 유체가 흐르는 것을 방지한다. 도 4에 도시된 밸브 개방 위치에서, 바이어싱 부재(102)의 편향력(110)은 코일(54)에 전압이 가해질 때 폴 피스(56)를 통해 작용하는 자력(112)에 의해 극복되는데, 이것은 아마츄어(62)를 전압 위치로 끌어당기고 밸브 개방 방향(138)으로 밸브 부재(114)를 끌어당긴다. 밸브 부재(114)의 밸브 시트 결합면(130)은 밸브 시트(128)로부터 멀어지게 이동하고, 이로써 다이어프램 밸브(20)에 전압이 가해질 때 입구 포트(124)로부터 출구 포트(126)로 흐름 경로(140)를 제공한다.

솔레노이드 보디(26)의 아마츄어 수용 단부(34)는 아마츄어 공동(142)을 포함한다. 다이어프램 지지 슬리브(144)는 아마츄어 공동(142)에 배치된다. 다이어프램 지지 슬리브(144)는 지지 슬리브벽(146)과 지지 슬리브 플랜지(148)를 구비한다. 지지 슬리브벽(146)은 길이방향으로 연장하고, 일반적으로 원통형상이며, 길이방향축(28)과 동축관계로 정렬된다. 지지 슬리브벽(146)은 아마츄어(62) 주위에서 이로부터 이격되어 환형으로 연장하여, 그 내부에 슬리브 공동(150)을 형성한다. 슬리브 공동(150)은 아마츄어(62)의 적어도 일부분을 수용한다. 바이어싱 부재(102)는 아마츄어(62)와 지지 슬리브벽(146) 사이에서 슬리브 공동(150)에 반경방향으로 위치한다. 지지 슬리브 플랜지(148)는 지지 슬리브벽(146)으로부터 반경방향 내측으로 연장하고, 길이방향축(28)에 가로지른다. 더욱 구체적으로는, 아마츄어(62)의 연결부(116)는 지지 슬리브 플랜지(148)의 반경방향 내측으로 위치하는 반면, 지지 슬리브 플랜지(148)는 아마츄어(62)의 바이어싱 부재 시트(104)의 반경방향 내측으로 연장한다. 지지 슬리브 플랜지(148)는 다이어프램(120)의 적어도 일부분에 인접하여 이를 지지한다.

스페이서 시일(152)은 지지 슬리브벽(146)과 아마츄어 슬리브 플랜지(98) 사이에 위치하여 이들에 접촉한다. 스페이서 시일(152)은 다이어프램 지지 슬리브(144)와 아마츄어 슬리브(94) 사이의 공차 변화를 수용한다. 다이어프램 지지 슬리브(144)는 밸브 보디 카트리지(24)와 나사 결합한다. 구체적으로는 다이어프램 지지 슬리브(144)는 지지 슬리브벽(146)으로부터 반경방향 외측으로 연장하는 나사(threaded) 숄더(154)를 포함하고, 밸브 보디 카트리지(24)는 다이어프램 지지 슬리브(144)의 나사 숄더(154)에 맞물리는 내부 나사(156)를 포함한다.

다이어프램(120)은 선택적으로는 주변 립(158)을 포함한다. 주변 립(158)은 밸브 보디 카트리지(24)와 다이어프램 지지 슬리브(144) 사이에 수용되어 다이어프램(120)을 다이어프램 밸브(20) 내에 고정한다. 도시된 실시예에서, 다이어프램 (120)의 주변 립(158)은 램프(ramp) 형상의 단면을 가지지만, 다른 형상이 사용될 수도 있다.

몇몇 실시예에 따른 밸브 보디 카트리지(24)는 고분자 재료로 형성되고 솔레노이드 보디(26)에 풀림 가능하게 나사 연결된다. 여러 가지 목적을 위하여, 고분자 재료가 밸브 보디 카트리지(24)를 위해 사용되는데, 이러한 목적은: 다이어프램 밸브(20)의 무게와 비용을 감소시키고; 밸브 보디 카트리지(24)의 복잡한 구조가 주조 작업을 사용하여 더욱 용이하게 제조되도록 하며; 매니폴드(22)에 있는 설치 위치에서 밸브 보디 카트리지(24)의 부식을 감소시키거나 또는 제거하고; 및 코일(52)의 작용 시에 밸브 보디 카트리지(24)에 대한 자기장의 영향을 제거하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에 따라, 밸브 보디 카트리지(24)는 금속으로 제조된다.

실시예들에 대한 상술한 설명은 설명 및 기술의 목적들을 위해서 제공되었다. 이는 배타적이거나 개시 내용을 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다. 특별한 실시예들의 개별적인 구성들 또는 특징들이 일반적으로 특별한 해당 실시예로 제한되지 않고, 적용 가능하다면, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 경우에도, 상호 교환될 수 있고 그리고 선택적인 실시예에서 이용될 수 있다. 동일한 것이 또한 많은 방식들로 변경될 수 있을 것이다. 그러한 변경들은 개시 내용으로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 그리고 모든 그러한 변경들은 개시 내용의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된 것이다.

20: 다이어프램 밸브
24: 밸브 보디 카트리지
26: 솔레노이드 보디
54: 코일
56: 폴 피스
62: 아마츄어
102: 바이어싱 부재
114: 밸브 부재
120: 다이어프램
144: 다이어프램 지지 슬리브
146: 지지 슬리브벽
148: 지지 슬리브 플랜지
150: 슬리브 공동

Claims

내부에 코일과 폴 피스가 위치한 솔레노이드 보디;
상기 솔레노이드 보디에 연결된 밸브 보디 카트리지 ― 상기 밸브 보디 카트리지는 밸브 시트를 포함함 ―;
전압 위치와 무전압 위치 사이에서 길이방향축을 따라 이동하도록 상기 솔레노이드 보디에 슬라이딩 가능하도록 배치된 아마츄어;
상기 밸브 보디 카트리지에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 아마츄어와 함께 이동하도록 상기 아마츄어에 연결된 밸브 부재;
상기 무전압 위치를 향하여 상기 아마츄어를 정상적으로 편향시키도록 상기 솔레노이드 보디에 배치된 바이어싱 부재;
상기 아마츄어와 상기 밸브 부재 사이에 수용된 상기 밸브 보디 카트리지로부터 내측으로 연장하여, 상기 길이방향축을 따라 상기 아마츄어와 상기 밸브 부재의 이동에 반응하여 방향이 바뀌는 다이어프램; 및
슬리브 공동을 형성하는 지지 슬리브벽과, 내측으로 연장하며 상기 지지 슬리브벽을 가로지르는 지지 슬리브 플랜지를 구비하는 다이어프램 지지 슬리브;를 포함하고,
상기 슬리브 공동은 상기 아마츄어의 적어도 일부분을 수용하고, 상기 지지 슬리브 플랜지는 상기 다이어프램의 적어도 일부분에 인접하여 상기 다이어프램을 지지하고, 상기 다이어프램은 상기 밸브 보디 카트리지 및 상기 다이어프램 지지 슬리브 사이에서 클램핑되는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 바이어싱 부재는 상기 아마츄어와 상기 지지 슬리브벽 사이의 상기 다이어프램 지지 슬리브의 상기 슬리브 공동에 위치한,
다이어프램 밸브.
제2항에 있어서,
상기 아마츄어는, 상기 지지 슬리브벽을 향하여 외측으로 연장하는 바이어싱 부재 시트와, 상기 아마츄어의 상기 바이어싱 부재 시트에 접촉하는 제1 바이어싱 부재 단부를 구비하는 상기 바이어싱 부재를 포함하는,
다이어프램 밸브.
제3항에 있어서,
상기 코일을 지지하는 상기 솔레노이드 보디에 배치되며, 상기 폴 피스의 적어도 일부분과 상기 아마츄어의 적어도 일부분이 슬라이딩 가능하게 수용되는 보빈과,
아마츄어 슬리브벽과 아마츄어 슬리브 플랜지를 포함하는 아마츄어 슬리브로서, 상기 아마츄어 슬리브벽이 상기 보빈과 상기 아마츄어의 적어도 일부분 사이에 배치되고, 상기 아마츄어 슬리브 플랜지는 상기 솔레노이드 보디를 향하여 상기 아마츄어 슬리브벽으로부터 외측으로 연장하며, 상기 바이어싱 부재는 상기 아마츄어 슬리브 플랜지이에 접촉하는 제2 바이어싱 부재 단부를 포함하는, 상기 아마츄어 슬리브를 더 포함하는,
다이어프램 밸브.
제4항에 있어서,
상기 지지 슬리브벽과 상기 아마츄어 슬리브 플랜지 사이에 위치하여 상기 지지 슬리브벽과 상기 아마츄어 슬리브 플랜지에 접촉하는 스페이서 시일을 더 포함하는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 다이어프램은, 상기 다이어프램 밸브 내에서 상기 다이어프램을 고정하도록 상기 밸브 보디 카트리지와 상기 다이어프램 지지 슬리브 사이에 수용된 주변 립을 포함하는,
다이어프램 밸브.
제6항에 있어서,
상기 다이어프램의 주변 립은 램프 형상으로 된 단면을 구비하는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 밸브 보디 카트리지는 적어도 입구 포트, 출구 포트를 포함하고, 상기 밸브 시트는 상기 입구 포트 및 상기 출구 포트 사이위 위치되고, 상기 밸브 부재는 밸브 폐쇄 위치에서, 상기 밸브 시트에 접촉하고 상기 밸브 개방 위치에서 상기 밸브 시트로부터 멀어지는 밸브 시트 결합면을 포함하는,
다이어프램 밸브.
제8항에 있어서,
밸브 보디 카트리지는 피스톤 보어를 포함하고, 상기 밸브 부재는 상기 피스톤 보어에 슬라이딩 가능하게 수용되는 피스톤을 포함하며, 상기 입구 포트는 단면 영역을 구비하고, 상기 피스톤은 압력 균형 조건을 형성하도록 상기 입구 포트의 상기 단면 영역과 동등한 피스톤 면 영역을 구비하는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 다이어프램 지지 슬리브는 상기 밸브 보디 카트리지와 나사 결합되는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 다이어프램은, 상기 아마츄어가 상기 전압 위치 또는 무전압 위치의 어느 하나의 위치에 있을 때 상기 길이방향축을 가로지르는 다이어프램 평면에서 연장하는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 아마츄어와 상기 밸브 부재 사이에, 상기 다이어프램이 상기 아마츄어와 상기 밸브 부재 사이에서 클램핑되도록 하는 나사 연결을 더 포함하는,
다이어프램 밸브.
제1항에 있어서,
상기 폴 피스는, 상기 솔레노이드 보디에 있는 내부 나사에 맞물려서 상기 솔레노이드 보디에 대하여 상기 폴 피스의 회전에 의해 상기 폴 피스의 축 방향 위치가 선택되도록 하는 나사 단부를 포함하는,
다이어프램 밸브.
내부에 코일과 폴 피스가 위치한 솔레노이드 보디;
상기 솔레노이드 보디에 연결된 밸브 보디 카트리지;
전압 위치와 무전압 위치 사이에서 길이방향축을 따라 이동하도록 상기 솔레노이드 보디에 슬라이딩 가능하도록 배치된 아마츄어 ― 상기 아마츄어는 반경방향 외측으로 연장하는 바이어싱 부재 시트를 포함함―;
상기 밸브 보디 카트리지에 슬라이딩 가능하게 배치되며, 상기 아마츄어와 함께 이동하도록 상기 아마츄어에 연결된 밸브 부재;
상기 무전압 위치를 향하여 상기 아마츄어를 정상적으로 편향시키도록 상기 아마츄어의 상기 바이어싱 부재 시트에 대해 작용하는 상기 아마츄어 주위로 연장하는 바이어싱 부재;
상기 아마츄어와 상기 밸브 부재 사이에 수용되는 상기 밸브 보디 카트리지로부터 반경방향 내측으로 연장하는 다이어프램; 및
지지 슬리브벽과 지지 슬리브 플랜지를 구비하는 다이어프램 지지 슬리브를 포함하며,
상기 지지 슬리브벽은 상기 바이어싱 부재의 주위로 환형으로 연장하고, 상기 지지 슬리브 플랜지는 상기 지지 슬리브벽으로부터 반경방향 내측으로 연장하여 상기 지지 슬리브 플랜지가 상기 다이어프램의 적어도 일부분에 인접하여 상기 다이어프램을 지지하며, 상기 지지 슬리브 플랜지는 상기 아마츄어의 상기 바이어싱 부재 시트의 반경방향 내측으로 연장하는,
다이어프램 밸브.
제14항에 있어서,
상기 바이어싱 부재는 상기 아마츄어의 상기 바이어싱 부재 시트와 접하는 제1 바이어싱 부재 단부를 포함하는,
다이어프램 밸브.
제15항에 있어서,
상기 코일을 지지하는 상기 솔레노이드 보디에 배치되며, 상기 폴 피스의 적어도 일부분과 상기 아마츄어의 적어도 일부분 주위로 환형으로 연장하는 보빈;과
아마츄어 슬리브벽과 아마츄어 슬리브 플랜지를 포함하는 아마츄어 슬리브로서, 상기 아마츄어 슬리브벽은 상기 보빈과 상기 아마츄어의 적어도 일부분 사이에서 반경방향으로 배치되고, 상기 아마츄어 슬리브 플랜지는 상기 솔레노이드 보디를 향하여 상기 아마츄어 슬리브벽으로부터 반경방향 외측으로 연장하고, 상기 바이어싱 부재는 상기 아마츄어 슬리브 플랜지에 접촉하는 제2 바이어싱 부재 단부를 포함하는, 상기 아마츄어 슬리브를 더 포함하는,
다이어프램 밸브.
제16항에 있어서,
상기 다이어프램 지지 슬리브와 상기 아마츄어 슬리브 사이의 공차 변화를 수용하도록, 상기 지지 슬리브벽과 상기 아마츄어 슬리브 플랜지 사이에 위치하여 상기 지지 슬리브벽과 상기 아마츄어 슬리브 플랜지에 접촉하는 스페이서 시일을 더 포함하는,
다이어프램 밸브.
제15항에 있어서,
상기 지지 슬리브 플랜지는 상기 아마츄어의 상기 바이어싱 부재 시트의 반경방향 내측으로 연장하는,
다이어프램 밸브.
제15항에 있어서,
상기 다이어프램 지지 슬리브는 상기 지지 슬리브벽으로부터 반경방향 외측으로 연장하는 나사 숄더를 포함하고, 상기 밸브 보디 카트리지는 상기 다이어프램 지지 슬리브의 상기 나사 숄더에 맞물리는 내부 나사를 포함하는,
다이어프램 밸브.
매니폴드 보어를 포함하는 매니폴드;
상기 매니폴드 보어에 수용되는 밸브 보디 카트리지 ― 상기 밸브 보디 카트리지는 밸브 시트를 포함함 ―;
상기 밸브 보디 카트리지에 연결되며, 내부에 코일과 폴 피스가 위치하는, 솔레노이드 보디;
전압 위치와 무전압 위치 사이에서 길이방향축을 따라 이동하도록 상기 솔레노이드 보디에 슬라이딩 가능하게 배치된 아마츄어;
상기 밸브 보디 카트리지에 슬라이딩 가능하게 배치되며 상기 아마츄어에 연결되어 아마츄어와 함께 이동하는 밸브 부재;
상기 무전압 위치를 향하여 상기 아마츄어를 정상적으로 편향시키도록 작동하는 상기 솔레노이드 보디에 배치된 바이어싱 부재;
상기 아마츄어와 상기 밸브 부재 사이에 수용되는 상기 밸브 보디 카트리지로부터 내측으로 연장하여, 상기 길이방향축을 따라 상기 아마츄어와 상기 밸브 부재의 이동에 반응하여 방향이 바뀌는 다이어프램; 및
슬리브 공동을 형성하는 길이방향으로 연장하는 지지 슬리브벽과 상기 길이방향으로 연장하는 지지 슬리브벽으로부터 내측으로 연장하는 가로지르는 지지 슬리브 플랜지를 구비하는 다이어프램 지지 슬리브;룰 포함하며,
상기 슬리브 공동은 상기 아마츄어의 적어도 일부분을 수용하고, 상기 가로지르는 지지 슬리브 플랜지는 상기 다이어프램의 적어도 일부분에 인접하여 상기 다이어프램을 지지하며, 상기 다이어프램은 상기 밸브 보디 카트리지 및 상기 다이어프램 지지 슬리브 사이에서 클램핑되는,
다이어프램 밸브.