KR102497071B1

KR102497071B1 - 유체 흐름 제어용 밸브

Info

Publication number: KR102497071B1
Application number: KR1020177032211A
Authority: KR
Inventors: 마쎌 람스페르거; 귄터 모라빗츠
Original assignee: 오이겐 자이츠 아게
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2023-02-06
Also published as: US10781936B2; KR20170135922A; US20180073658A1; WO2016161529A1; EP3280905A1; WO2016161529A8; EP3280905B1; CN107429635A; CN107429635B

Abstract

본 발명은 밸브 하우징(10)을 가진 밸브(1)에 관한 것이며, 밸브 하우징 내에서는, 밸브 하우징(10)의 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부를 개방 및 폐쇄하기 위해, 액추에이터(30)에 의해 하나 이상의 슬리브 섹션(23)을 가진 폐쇄 부재(20)가 자신의 슬리브 종축(L)을 따라 변위될 수 있고; 액추에이터(30)는 밸브 하우징(10)에 상대적으로 고정되어 있는 부재(31) 및 가동형 부재(32)를 포함하고, 적어도 액추에이터(30)의 가동형 부재들(32) 및 폐쇄 부재(20)는, 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이에 제공되어 밸브 하우징(10)으로 에워싸인 유체 공간부(17) 내부에 완전히 배치되며; 밸브(1)는 하나 이상의 이중 밀봉 시트를 포함하고, 이 이중 밀봉 시트는 슬리브 섹션(23) 상에 제1 밀봉 유닛(21) 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축(L)을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛(22)뿐만 아니라, 밸브 하우징(10) 상에 제1 대응 밀봉 유닛(11) 및 그에 상응하게 동일하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛(12)도 포함하며, 유체 연결부의 폐쇄를 위해 제1 밀봉 유닛(21)은 제1 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제1 대응 밀봉 유닛(11)과 밀봉 접촉되고 제2 밀봉 유닛(22)은 제2 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제2 대응 밀봉 유닛(12)과 밀봉 접촉되며; 하나 이상의 이중 밀봉 시트와 관련하여 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제1 면적과 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제2 면적 간 비율은 6/10 내지 10/6이다.

Description

유체 흐름 제어용 밸브

본 발명은 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 압력 보상되는, 유체 흐름을 제어하기 위한 밸브, 특히 가스 분사 밸브에 관한 것이다.

상기 유형의 밸브들은 특히 가스 분사 밸브들로서, 제1 압력으로 가압된 연료 가스를 더 낮은 제2 압력으로 가압된 공기 흐름 내로 주입하는 단계를 제어하는 데 이용되며, 상기 공기 흐름은 주입된 연료 가스와 함께 계속해서 내연기관의 연소실로 공급된다. 가스 유동의 신속하면서도 정확한 제어를 가능하게 하기 위해, 상기 밸브들은 폐쇄 위치와 개방 위치 간에 매우 빠르게 전환될 수 있어야 한다. 이는, 한편으로 고속 스위칭 구동장치 또는 액추에이터를 통해 달성될 수 있다. 다른 한편으로는, 밸브 폐쇄부(valve closure)에 작용하는 압력에 대항하여 밸브 폐쇄부를 이쪽 저쪽으로 전환시키기 위해, 구동장치가 최대한 적은 힘을 가하면 되도록 밸브를 구성하려는 시도가 있을 수 있다. 이를 위해, 종래 기술로부터는, 적어도 하나의 밸브 위치에서(대개 폐쇄 위치에서) 양쪽 압력 측의 가스로부터 밸브 폐쇄부의 이동 축을 따라 밸브 폐쇄부로 가해지는 모든 힘의 합이 완전히 또는 부분적으로 보상되는 방식으로 밸브 폐쇄부가 설계된, 이른바 압력 균등화 밸브 또는 적어도 부분적으로 압력 보상되는 밸브들이 공지되어 있다. 이를 목적으로, 공지된 압력 보상형 밸브들의 경우, 일반적으로 2개의 상이한 위치에서 밸브 하우징 쪽으로 밸브 폐쇄부를 밀봉하는 제1 및 제2 밀봉 장치가 이용된다. 이런 식으로, 예컨대 제1 밀봉 장치는 밸브 하우징 상에, 폐쇄 위치에서 밸브 폐쇄부의 대응하는 대응 밀봉 유닛과 밀봉 접촉되는 밀봉 유닛을 포함할 수 있다. 제2 밀봉 장치는, 밸브 하우징 내부의 공간이 밸브의 폐쇄 위치에서 밸브 폐쇄부 및 제2 밀봉 장치에 의해 서로 분리된 2개의 챔버로 분할되고, 각각 두 챔버 내에서 유체로부터 밸브 폐쇄부에 가해지며 폐쇄 위치의 방향으로 작용하는 힘이 개방 위치로 작용하는 힘에 의해 전체적으로 또는 적어도 부분적으로 대응 보상되는 방식으로, 밸브 하우징 쪽으로 밸브 폐쇄부를 추가로 밀봉한다.

상기 유형의 압력 보상형 밸브는 예컨대 WO 2009/152414로부터 공지되어 있다. 상기 밸브의 경우, 제2 밀봉 장치는, 밸브 폐쇄부와 밸브 하우징 사이에 신장되어 있는 가요성 멤브레인에 의해 형성된다. 제2 밀봉 장치에 대한 대안은, 예컨대 밸브 폐쇄부의 운동 시 밸브 폐쇄부 또는 밸브 하우징 상에서 활주하는 오링과 같은 이른바 동적 씰을 이용하는 것이다. 그러나 이러한 가요성 멤브레인 또는 동적 씰은, 한편으로 유효 수명이 짧고 다른 한편으로 밸브의 제조를 복잡하게 만든다는 단점이 있다.
또한, DE 10 2013 202 599 A1호로부터 제1 및 제2 밸브 시트를 갖는 자기 구동식 가스 분사 밸브가 공지되어 있다. 2개의 밀봉면/밀봉 시트가 상기 2개의 밀봉면 각각에 대해 구동 방향으로 연장되는 견부에 의해 상호 분리된다. 특히, 본 문헌에는, 매체를 제어하기 위한 밸브, 특히 가스 밸브의 밀봉 부재가 밀봉면을 가진 베이스 바디를 포함하고, 이 베이스 바디는 제1 밀봉 영역 및 상기 제1 밀봉 영역으로부터 이격된 제2 밀봉 영역을 가지며, 제1 밀봉 영역에서의 밀봉 부재의 제1 두께가 제2 밀봉 영역에서의 제2 두께와 상이하고, 제1 밀봉 영역은 견부에 의해 제2 밀봉 영역과 분리된다고 기술되어 있다.
US 2014/0224903 A1호는 분사 연결부로 안내되는 연료 통로를 구비한 노즐 부재를 가진 연료 인젝터를 기술하고 있다. 연료 통로를 개방하고 폐쇄하기 위해, 밸브 본체가 전후로 움직이도록 되어 있다. 연료 통로의 폐쇄 시, 밸브 본체의 폐쇄 방향으로의 운동에 의해 탄성 섹션이 탄성 변형될 수 있는 한편, 탄성 부재는 노즐 부재 또는 밸브 본체에 장착되어 있고, 폐쇄 방향으로의 밸브 본체의 운동에 의해 연료 통로가 폐쇄되도록 하기 위해 다른 노즐 부재 및 밸브 본체에 지지되도록 되어 있다. 스토퍼가 밸브 본체에 가압됨으로써 밸브 본체(51)의 폐쇄 방향으로의 운동을 제한하도록 되어 있고, 상기 스토퍼는 노즐 부재와는 상이한 재료로 형성된다.

따라서 본 발명의 과제는, 가요성 멤브레인 또는 동적 씰이 없어도 되는 동시에 유입구 및 유출구 측에 인가되는 유체 압력과 가급적 무관하게 유체 흐름의 신뢰성 있고 신속한 제어를 허용하는, 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 압력 보상되는 더 개선된 밸브를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항에 따른 밸브를 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구현예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명에 따라, 밸브는 밸브 하우징을 포함하며, 이 밸브 하우징 내에서는, 밸브 하우징의 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 유체 연결부를 개방하고 폐쇄하기 위해, 액추에이터에 의해 슬리브 섹션을 가진 폐쇄 부재가 자신의 슬리브 종축을 따라 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 변위될 수 있다.

액추에이터는 밸브 하우징에 상대적으로 한편으로는 고정된 부재들 및 다른 한편으로는 가동형 부재들(part)을 포함하며, 가동형 부재들은 폐쇄 부재를 변위시키기 위해 상기 폐쇄 부재 강제 끼워 맞춤 방식으로 작용할 수 있다. 본 발명에 따라, 적어도 액추에이터의 가동형 부재들뿐 아니라 폐쇄 부재도, 유체 유입구와 유체 유출구 사이에 제공되어 밸브 하우징에 의해 에워싸인 유체 공간부 내부에 완전히 배치된다. 그에 따라, 유체 연결부가 개방되어 있을 때, 또는 밸브의 개방 위치에서, 폐쇄 부재 및 가동형 부재들의 모든 표면은 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 단일 유체 공간부 내에 배치된다. 이로써, 다른 경우에, 폐쇄 부재에 가해질 액추에이터 힘을 만일의 동적 기계 관통 유닛을 통해 밸브 하우징의 외부로부터 밸브 하우징 내부의 유체 공간부 내로 전달하기 위해, 예컨대 동적으로 밀봉되어 밸브 하우징을 통과하여 안내되는 피스톤 로드를 통해 전달하기 위해 필요할 수도 있는 동적 씰의 이용이 회피된다. 고정 부재들이 유체 공간부의 외부에 배치되어 있는 한, 자계를 통해 매질 연결 방식으로 밸브 하우징의 외부로부터 밸브 하우징 내부의 유체 공간부 내로 가해질 액추에이터 힘을 전달할 수 있게 하는 전자기 액추에이터가 특히 적합하다. 그러나 고정 부재들도 마찬가지로 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 유체 공간부 내부에 완전히 배치되는 점도 생각해볼 수 있다. 본 발명에 따라 액추에이터의 "고정 부재들" 및 "가동형 부재들"이란 기재는, "고정 부재들" 및/또는 "가동형 부재들"이 상황에 따라 각각 단 하나의 구성 부재만 포함하거나, 하나의 구성 부재로만 구성되는 구성 형태도 포함한다.

슬리브 섹션은 바람직하게 한편으로 감소된 운동 질량과 다른 한편으로는 작은 유체 저항을 요구하며, 상기 두 가지 사항 모두 밸브의 스위칭 시간에 긍정적으로 작용한다. 바람직하게 슬리브 섹션은 실질적으로 중공 원통형이거나, 횡단면이 원형으로 형성된다. 그러나 또 다른 횡단면 형태들, 예컨대 직사각형, 정사각형 또는 다각형 횡단면도 생각해볼 수 있다.

본 발명에 따라, 하기에서, 밸브는 하나 이상의 이중 밀봉 시트(double seal seat)를 포함하고, 이 이중 밀봉 시트는 슬리브 섹션 상에 제1 밀봉 유닛 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛을 포함할 뿐 아니라, 밸브 하우징 상에 제1 대응 밀봉 유닛(counter-seal unit) 및 그에 상응하게 동일하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛도 포함하며, 유체 연결부를 폐쇄하기 위해 제1 밀봉 유닛은 제1 폐쇄 밀봉 라인(closed sealing line)을 따라 제1 대응 밀봉 유닛과 밀봉 접촉되고 제2 밀봉 유닛은 제2 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제2 대응 밀봉 유닛과 밀봉 접촉된다. 그에 따라, 유체 연결부가 폐쇄되어 있는 경우, 다시 말해 밸브의 폐쇄 위치에서, 제1 및 제2 밀봉 라인은 유체 공간부를 각각 유체 유입구와 직접 연결되는 부분 유체 공간부와 유체 유출구와 직접 연결되는 부분 유체 공간부로 분할하며, 그럼으로써 양측 밀봉 라인 상에는 각각 상응하는 밀봉 접촉부의 일측에 유체 유입구로 향하는 직접 유체 연결부가 존재하고, 상응하는 밀봉 접촉부의 타측에는 유체 유출구로 향하는 직접 유체 연결부가 존재하게 된다. 각각 제1 밀봉 유닛과 제1 대응 밀봉 유닛 사이, 그리고 제2 밀봉 유닛과 제2 대응 밀봉 유닛 사이의 동일한 축 방향 간격을 기반으로, 제1 및 제2 밀봉 유닛은 각각 제1 또는 제2 대응 밀봉 유닛과 동시에 접촉하며, 그럼으로써 접촉 이후 최종 폐쇄 위치까지 도달하여 최종 폐쇄 위치 내에서 제1 및 제2 밀봉 유닛/대응 밀봉 유닛 쌍 상에, 또는 제1 및 제2 밀봉 시트 쌍에 각각 동일한 밀봉 압력/접촉 압력 또는 밀봉 압력 조건/접촉 압력 조건이 존재하게 된다.

여기서 기술적 의미에서의 "밀봉 라인"이란 개념은, 밀봉 라인이 소정의 유한한 폭을 가질 수 있음으로써 밀봉 유닛 및 상응하는 대응 밀봉 유닛이 구성에 따라 면대면으로도 서로 밀봉 접촉될 수 있는 점을 의미할 수 있다. 밀봉 유닛과 대응 밀봉 유닛 모두의 제공을 통해, 적어도 부분적인 압력 보상 또는 완전한 압력 균등화를 위해 요구되는 적어도 2개의 밀봉 장치가 실현되는데, 이 경우 본 발명에 따른 밀봉 장치들 중 어느 것도 동적 씰은 아니다.

슬리브 종축과 관련하여 각각 제1 밀봉 유닛과 제1 대응 밀봉 유닛 사이, 및 제2 밀봉 유닛과 제2 대응 밀봉 유닛 사이의 (동일한) 축 방향 간격은, 바람직하게, 밸브가 거의 또는 심지어 완전하게 압력 균등화될 수 있게 하며, 이를 위해서는 제1 및 제2 밀봉 라인이 운동 방향을 따르는 투영 시 거의 또는 심지어 완전하게 서로 합동이 되게 배치되면 된다. 이런 경우에, 밸브가 폐쇄된 상태에서 유체 유입구와 유체 유출구 사이에 있을 수 있는 압력차가 유효 알짜 힘(effective net force)을 폐쇄 위치 또는 개방 위치의 방향으로 가할 수 있는 압력 작용 유효 면적(pressure-active effective area)은 매우 작거나 심지어 영(0)이다. (본 발명에 따라 제공되는 것처럼) 유체 공간부 내부에 폐쇄 부재 및 적어도 액추에이터의 모든 가동형 부재를 배치하는 경우, 압력 작용 유효 면적은, 한편으로는 슬리브 종축을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제1 면적과 다른 한편으로는 슬리브 종축을 따르는 투영 시 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제2 면적 사이의 차(difference)에 상응한다. 그 대안으로, 밸브가 폐쇄된 상태에서, 압력 작용 유효 면적은, 유체 유입구 측에서 폐쇄 위치의 방향으로 유효하게 압력 작용하는 폐쇄 부재 및 액추에이터의 가동형 부재들의 압력 작용 면적 성분에서, 개방 위치의 방향으로 유효하게 압력 작용하는 폐쇄 부재 및 액추에이터의 가동형 부재들의 압력 작용 면적 성분을 제외한 면적 성분에 상응한다. 이는, (본 발명에 따라 제공되는 것처럼) 폐쇄 부재 및 적어도 액추에이터의 모든 가동형 부재를 유체 공간부 내부에 배치하는 경우, 유체 유출구 측에도 동일하게 적용된다. 이 경우, "폐쇄 위치의 방향으로 또는 개방 위치의 방향으로 압력 작용하는 면적 성분"은, 폐쇄 위치 또는 개방 위치의 방향으로 면적 성분을 가지며, 압력이 가해질 수 있는, 폐쇄 부재 또는 액추에이터의 가동형 부재들의 모든 표면을 의미한다.

본 발명에 따라, 적어도 부분적인 또는 심지어 완전한 압력 평형의 의미에서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 슬리브 종축을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제1 면적과, 슬리브 종축을 따르는 투영 시 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제2 면적 사이의 비율은 6/10과 10/6 사이이다. 상기 범위의 비율은 바람직하게 밸브의 스위칭이 충분히 신속하고 정밀하게 수행될 수 있게 한다.

본 발명의 일 바람직한 구현예에 따라서, 밸브는 2개, 특히 3개, 특히 4개, 특히 5개의 이중 밀봉 시트를 포함하며, 이 이중 밀봉 시트들은 각각 슬리브 섹션 상에 제1 밀봉 유닛 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛을 포함할 뿐 아니라, 밸브 하우징 상에 제1 대응 밀봉 유닛 및 그에 상응하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛도 포함한다. 복수의 이중 밀봉 시트가 제공됨으로써, 동일한 밸브 양정 조건에서 관류 횡단면 면적은 바람직하게 확대된다.

본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따라서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 각각의 제1 면적 대 각각의 제2 면적의 비율은 65/100과 100/65 사이, 특히 7/10과 10/7 사이, 특히 75/100과 100/75 사이, 특히 8/10과 10/8 사이, 특히 85/100과 100/85 사이, 특히 9/10과 10/9 사이, 특히 95/100과 100/95 사이이며, 바람직하게는 1이다. 이로써, 스위칭 시간이 더 개선되고, 스위칭 시간에 따라서 유입구 및 유출구 측으로부터 인가되는 유체 압력이 더 최소화된다. 완전한 압력 평형은, 제1 면적과 제2 면적이 동일한 크기일 때, 특히 축 방향으로 또는 슬리브 종축의 방향으로 서로 합동이 되게 위치할 때 존재한다.

많은 용례에서, 때로는 적어도 부분적인 압력 평형에서부터 거의 완전하지만 완벽하게 완전하지는 않은 압력 평형도 충분할 수 있으며, 그럼으로써 본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따라서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 각각의 제1 면적 대 각각의 제2 면적의 비율은 6/10과 99/100 사이, 또는 100/99와 10/6 사이, 특히 6/10과 98/100 사이, 또는 100/98과 10/6 사이, 특히 6/10과 97/100 사이, 또는 100/97과 10/6 사이, 특히 6/10과 96/100 사이, 또는 100/96과 10/6 사이, 특히 6/10과 95/100 사이, 또는 100/95와 10/6 사이, 특히 6/10과 94/100 사이, 또는 100/94와 10/6 사이, 특히 6/10과 93/100 사이, 또는 100/93과 10/6 사이, 특히 6/10과 92/100 사이, 또는 100/92와 10/6 사이, 특히 6/10과 91/100 사이, 또는 100/91과 10/6 사이, 특히 6/10과 9/10 사이, 또는 10/9와 10/6 사이, 특히 6/10과 89/100 사이, 또는 100/89와 10/6 사이, 특히 6/10과 88/100 사이, 또는 100/88과 10/6 사이, 특히 6/10과 87/100 사이, 또는 100/87과 10/6 사이, 특히 6/10과 85/100 사이, 또는 100/85와 10/6 사이일 수 있다. 앞에 명시한 간격들 각각에서, 6/10의 하한 및 10/6의 상한은 각각 65/100 및 100/65, 또는 7/10 및 10/7, 또는 75/100 및 100/75, 또는 8/10 및 10/8인 하한들 및 상한들 중 각각 하나의 하한 및 상한으로 대체되는 점도 생각해볼 수 있다.

밸브의 스위칭 특성을 추가로 개선하기 위해, 본 발명의 일 바람직한 구현예에 따라, 하나 이상의 이중 밀봉 시트와 관련하여 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여 제1 또는 제2 밀봉 유닛에서 슬리브 종축까지의 최소 간격과, 타측으로는 제1 밀봉 유닛과 제2 밀봉 유닛 사이의 축 방향 간격 사이의 비율이 적어도 1, 특히 적어도 1.25, 특히 적어도 1.5, 특히 적어도 1.75, 특히 적어도 2, 특히 적어도 2.25, 특히 적어도 2.5, 특히 적어도 2.75, 특히 적어도 3, 특히 적어도 3.25, 특히 적어도 3.5, 특히 적어도 3.75, 특히 적어도 4, 특히 적어도 4.5, 특히 적어도 5, 특히 적어도 6, 바람직하게는 적어도 7일 수 있다. 한편, 슬리브 종축까지의 밀봉 유닛들의 간격이 증가함에 따라, 동일한 밸브 양정 조건에서 밀봉 라인의 원주 및 그에 따른 관류 횡단면 면적도 확대되며, 그럼으로써 반대로 관류 횡단면 면적이 사전 설정된 조건에서는 밸브 양정이 감소한다. 다른 한편으로는, 제1 밀봉 유닛과 제2 밀봉 유닛 사이의 축 방향 간격이 감소함에 따라 폐쇄 부재의 길이 및 그와 더불어 질량도 감소한다.

바람직하게는 적어도 각각 제1 밀봉 유닛과 제2 밀봉 유닛 사이의 영역에서 하나 이상의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 개방된 유체 연결부는 슬리브 섹션의 내면 및 외면을 경유하여 안내된다. 또한, 밸브가 개방될 때 유체는 각각 제1 밀봉 유닛과 제1 대응 밀봉 유닛 사이, 및 제2 밀봉 유닛과 제2 대응 밀봉 유닛 사이에서 개방되는 두 통로를 경유하여 유동하며, 그럼으로써 바람직하게 이미 반의 양정에서 상응하는 싱글 시트 밸브들의 경우에서와 동일한 관류 횡단면 면적이 개방되며, 이는 스위칭 시간들에 긍정적으로 작용한다.

또한, 하기 사항들도 생각해볼 수 있다.

● 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및/또는 제2 밀봉 유닛이 슬리브 섹션의 외면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부(circumferential extension) 상에 배치되거나, 또는

● 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및/또는 제2 밀봉 유닛이 슬리브 섹션의 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부 상에 배치되거나, 또는

● 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 밀봉 유닛들 중 하나는 슬리브 섹션의 외면 또는 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부 상에 배치되고 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 또 다른 밀봉 유닛은 슬리브 섹션의 단부면에 배치되거나, 또는

● 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 밀봉 유닛들 중 일측 밀봉 유닛은 슬리브 섹션의 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부 상에 배치되고 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 타측 밀봉 유닛은 슬리브 섹션의 외면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부 상에 배치된다.

특히 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 두 밀봉 유닛은 외면 상에서, 또는 그 대안으로 내면 상에서 원주방향 연장부 상에 배치된다면, 상기 두 밀봉 유닛은, 완전한 압력 평형을 달성하기 위해, 슬리브 종축의 방향으로 상하로 합동이 되게 위치하는 방식으로 배치될 수 있다.

하나 이상의 이중 밀봉 시트의 두 밀봉 라인이 슬리브 종축을 따르는 투영 시 상하로 합동이 되게 위치하거나, 또는 투영 시 적어도 교차하는 경우에, 본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따라서, 밸브 하우징 내에 그에 상응하게 형성된 폐쇄 부재를 간단하게 장착하기 위해, 폐쇄 부재는, 바람직하게는 슬리브 섹션의 영역에서, 다중 부재형으로, 특히 2개 부재형으로 형성될 수 있다. 이 경우, 바람직하게는, 제1 및 제2 밀봉 유닛은 각각 다중 부재형 폐쇄 부재 또는 슬리브 섹션의 상이한 부재들 상에 배치된다. 그러나 그 대안으로, 또는 그에 추가로, 밸브 하우징도 다중 부재형으로, 특히 2개 부재형으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛은 각각 다중 부재형 밸브 하우징의 상이한 부재들 상에 배치될 수 있다. 또한, 밸브 하우징이 밀봉 방식으로 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 장착 개구부를 포함하는 점도 생각해볼 수 있다.

그러나 그와 반대로, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 두 밀봉 라인이 슬리브 종축을 따르는 투영 시 상하로 합동이 되지 않게 놓이고, 슬리브 종축을 따는 투영 시 교차하지 않는, 본 발명의 범주에서 부분적으로만 압력 균등화되는 밸브의 경우, 밸브 하우징이 적어도, 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛이 배치되어 있는 영역에서 일체형으로 형성될 수 있거나, 폐쇄 부재가 적어도, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛이 배치되어 있는 슬리브 섹션의 영역에서 일체형으로 형성될 수 있다. 이로써 각각 제1 밀봉 유닛과 제1 대응 밀봉 유닛 사이, 그리고 제2 밀봉 유닛과 제2 대응 밀봉 유닛 사이에, 폐쇄 위치에서 충분한 밀봉 접촉을 위해 필요한 공차 한계들 이내에 놓이는 매우 적합한 축 방향 간격이 보장될 수 있다.

본 발명의 일 추가 구현예에 따라서, 폐쇄 부재는 축 방향으로 슬리브 섹션에 인접하는 방식으로 추가 슬리브 섹션을 가질 수 있고, 이 추가 슬리브 섹션은 바람직하게 하나 이상의 원주측 관통 개구부를 가지며, 이 원주측 관통 개구부를 통해 추가 슬리브 섹션의 내면과 외면이 유체 연결되어 있다. 상기 유형의 관통 개구부를 통해, 특히 개방 위치에서 적어도 제1 밀봉 유닛과 제2 밀봉 유닛 사이의 영역에서 폐쇄 부재의 내면뿐만 아니라 폐쇄 부재의 외면을 경유해서도 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 유체 연결부가 안내되는 점이 달성될 수 있다. 또한, 폐쇄 부재가 전체적으로, 바람직하게는 실질적으로 중공 원통형이거나, 횡단면이 원형인 슬리브로서 형성되는 점도 생각해볼 수 있다. 그러나 또 다른 횡단면 형태들, 예컨대 직사각형, 정사각형 또는 다각형 횡단면도 생각해볼 수 있다.

또한, 슬리브 섹션은, 각각 이웃한 이중 밀봉 시트들 사이에, 하나 이상의 원주측 관통 개구부를 가질 수 있으며, 이 원주측 관통 개구부를 통해 슬리브 섹션의 내면과 외면이 유체 연결되어 있다.

액추에이터는, 본 발명의 일 바람직한 구현예에 따라, 자계 코일과; 에어 갭을 가진 자기 전도성 몸체, 예컨대 에어 갭을 가진 연철 몸체(soft iron body)와; 전기자;를 포함하는 전자기식 자기저항 액추에이터로서 형성된다. 그 대안으로, 액추에이터는 자계 코일 및 영구 자석을 포함한 전자기식 플런저 코일 액추에이터로서도 형성될 수 있다. 상기 유형의 전자기식 액추에이터들은, 특히 간단한 방식으로, 동적-기계적 관통 안내 유닛 및 만일의 동적 씰들을 사용하지 않고, 밸브 하우징의 외부로부터 밸브 하우징 내부의 유체 공간부 내로 폐쇄 부재 상에 가해질 액추에이터 힘들을 전달하도록 허용하며, 그럼으로써 유체 공간부 내에 액추에이터의 가동형 부재만을 배치할 수 있게 한다.

이와 관련하여, 본 발명의 일 바람직한 구현예의 경우, 액추에이터가 자기저항 액추에이터로서 형성될 경우, 전기자는 가동형 부재이고 그에 상응하게 폐쇄 부재와 연결될 수 있으며, 특히 폐쇄 부재와 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 전기자가 자계 코일 및 몸체와 관련하여 반경 방향 내측 또는 반경 방향 외측에 배치되는 점도 생각해볼 수 있다.

그에 상응하게, 액추에이터가 플런저 코일 액추에이터로서 형성될 경우, 자계 코일은 가동형 액추에이터 부재로서 폐쇄 부재와 연결될 수 있으며, 특히 폐쇄 부재의 일 섹션 상에 권취될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 추가 구현예의 경우, 액추에이터의 가동형 부재뿐 아니라 고정 부재도 유체 공간부 내부에 배치될 수 있다. 그에 상응하게, 일 추가 실시형태의 경우, 자기저항 액추에이터로서 형성될 경우, 자계 코일, 자기 전도성 몸체 및 전기자는 유체 공간부 내부에 배치되고, 플런저 코일 액추에이터로서 형성될 경우에는 자계 코일 및 영구 자석이 유체 공간부 내부에 배치된다.

특히 공간 절약형 밸브를 실현하기 위해, 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 유체 연결부가 바람직하게 코일 축을 따라 자기저항 액추에이터 또는 플런저 코일 액추에이터의 자계 코일의 중심을 통과하여 안내될 수 있다.

본 발명의 추가 실시형태들의 경우, 유체 유입구는 슬리브 종축과 관련하여 축 방향 또는 반경 방향으로 밸브 하우징의 안쪽을 향할 수 있고, 그리고/또는 유체 유출구는 슬리브 종축과 관련하여 축 방향 또는 반경 방향으로 밸브 하우징의 바깥쪽을 향할 수 있다. 특히, 유체 유입구뿐 아니라 유체 유출구도 슬리브 종축과 관련하여 축 방향으로 각각 밸브 하우징의 안쪽 및 바깥쪽으로 향해 있는 축 방향-축 방향-배치는 유체공학적으로 매우 유리한 유체 안내(fluid guidance)를 특징으로 한다.

본 발명의 일 추가 구현예에 따라서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및/또는 제2 밀봉 유닛, 및/또는 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및/또는 제2 대응 밀봉 유닛은 씰들, 예컨대 밀봉 링들을 포함할 수 있다. 상기 씰들은 예컨대 탄성 재료, 예컨대 탄성 중합체로 제조될 수 있다.

또한, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛 및 대응 밀봉 유닛, 특히 씰들이 폐쇄 위치에서 서로 밀봉 접촉될 때, 상기 밀봉 유닛들 및 대응 밀봉 유닛들, 특히 씰들의 보호를 위해, 밸브, 바람직하게는 폐쇄 부재, 또는 그 대안으로 또는 그에 추가로 밸브 하우징은 하나 이상의 기계식 한계 정지부(limit stop)를 포함할 수 있다. 씰은 또한 바람직하게, 씰이 그루브 내에 또는 그루브 형태의 함몰부 내에 배치되고, 상기 함몰부로부터 부분적으로만 돌출됨으로써 보호될 수 있다. 이로써, 대응 밀봉 유닛 및 밀봉 유닛이 밀봉 접촉 상태에 도달 시, 폐쇄 부재의 모든 운동 에너지가 완전히 밀봉 유닛들 및 대응 밀봉 유닛들에 의해, 특히 씰에 의해 흡수되어야 하는 점이 방지된다. 오히려 에너지의 대부분이 기계식 한계 정지부에 의해 흡수됨으로써, 밀봉 유닛들 및 대응 밀봉 유닛들, 특히 씰의 긴 유효 수명이 보장될 수 있게 된다.

본 발명의 추가의 바람직한 구현예에 따라, 씰은, 바람직하게 유체 유입구와 유체 유출구 사이의 유체 연결부의 유동 방향으로 정렬된 씰 립(sealing lip)을 포함한다. 특히 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 밀봉 유닛 또는 대응 밀봉 유닛 상의 씰들의 씰 립들과 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제2 밀봉 유닛 또는 대응 밀봉 유닛 상의 씰들의 씰 립들은 서로를 향하도록 정렬된다. 이로써, 슬리브 종축을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인과 제2 밀봉 라인은 반경 방향으로 서로 훨씬 더 가깝게 놓임으로써, 압력 작용 유효 면적이 추가로 감소할 수 있다.

앞서 기재한 본 발명에 따른 밸브는, 내연기관들에서 가스 분사 밸브로서의 이용 외에도, 한편으로 스위칭 특성이 유입구와 유출구 사이의 만일의 큰 압력차에 최대한 예속되지 않아야 하고 다른 한편으로는 높은 유효 수명이 보장되어야 하는, 기체 및/또는 액체 매체의 유체 흐름의 또 다른 제어 과정들을 위해서도 범용으로 적합하다. 또 다른 적용 분야는 예컨대 열병합 발전 설비용 또는 선박용 가스 엔진들에서 예비 챔버 가스 유량 조절(pre-chamber gas dosing)과 관련된다. 또한, 예컨대 페트병(PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)-bottle)의 제조를 위한 취입 성형(blow molding) 밸브로서의 이용도 생각해 볼 수 있다.

본 발명의 추가 목표들, 장점들 및 적용 가능성들은 도면들에 따른 실시예의 하기 기재내용에 제시된다.

도 1은 제1 단면 평면을 따라 절단한 본 발명에 따른 밸브의 일 실시예의 횡단면도이다.
도 2는 제2 단면 평면을 따라 절단한 도 1에 따른 밸브의 횡단면도이다.
도 3은 도 2에 따른 Y 부분의 상세도이다.
도 4는 도 2에 따른 X 부분의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밸브의 또 다른 실시예의 상세 횡단면도이다.

도 1 내지 도 4에는, 본 발명에 따른 밸브(1)의 가능한 일 실시예가 도시되어 있다. 밸브(1)는 밸브 하우징(10)을 포함하며, 이 밸브 하우징 내에는, 밸브 하우징(10)의 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부를 개방하고 폐쇄하기 위해, 슬리브 섹션(23) 및 추가 슬리브 섹션(26)을 포함하는 실질적으로 중공 원통형인 폐쇄 부재(20)가 슬리브 종축(L)을 따라 미끄럼 베어링들(28) 상에서 변위 가능하게 배치된다. 밸브(1)의 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 폐쇄 부재(20)를 변위시키기 위해, 원주측에 분포된 복수의 리턴 스프링(38)의 힘에 대항하여 폐쇄 부재(20)를 폐쇄 위치로 이동시키는 액추에이터(30)가 이용된다. 도 1 내지 도 4에는, 개방 위치에 있는 밸브(1)가 도시되어 있다.

본 실시예에서, 액추에이터(30)는, 자계 코일(33)과, 에어 갭(35)을 구비한 자기 전도성 몸체(34)와, 자기 전도성 전기자(36)를 포함하는 전자기식 자기저항 액추에이터로서 형성된다. 이 경우, 자계 코일(33), 및 에어 갭(35)을 구비한 자기 전도성 몸체(34)는 밸브 하우징(10)과 관련하여 고정 부재들(31)로서 형성되며, 그에 반해 전기자(36)는 가동형 부재(32)로서 변위 가능한 폐쇄 부재(20)와 고정 연결된다.

폐쇄 부재(20) 및 이와 연결된 전기자(36)뿐 아니라 자계 코일(33), 그리고 에어 갭(35)을 가진 자기 전도성 몸체(34)도 완전히, 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이에서 밸브 하우징(10)에 의해 에워싸인 유체 공간부(17)의 내부에 배치된다. 그에 따라, 적어도 모든 가동형 부재들, 다시 말해 액추에이터(30)의 가동형 부재들(32) 및 폐쇄 부재(20)가 유체 공간부(17)의 내부에 봉입됨으로써 ,동적 씰들 및 이 동적 씰들과 결부되는 단점들이 방지될 수 있다. 본 실시예에서, 폐쇄 부재(20) 및 전기자(36)는 자계 코일(33) 및 몸체(34)와 관련하여 반경 방향으로 외측에 배치되어 자계 코일(33) 및 몸체(34)를 에워싼다.

도 1 내지 도 4에 따른 밸브는 이중 밀봉 시트를 가지며, 이 이중 밀봉 시트는 슬리브 섹션(23) 상에 제1 밀봉 유닛(21) 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축(L)을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛(22)을 포함할 뿐 아니라, 밸브 하우징(10) 상에 제1 대응 밀봉 유닛(11) 및 그에 상응하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛(12)도 포함한다. 이 경우, 유체 연결부를 폐쇄하기 위해, 제1 및 제2 밀봉 라인이 유체 공간부(17)를 각각 유체 유입구(18)와 직접 연결되는 부분 유체 공간부와, 유체 유출구(19)에 직접 연결되는 부분 유체 공간부로 분할하는 방식으로, 다시 말해 각각의 밀봉 접촉부의 일측에는 유체 유입구(18)로 향하는 유체 연결부가 존재하고 각각의 밀봉 접촉부의 타측에는 유체 유출구(19)로 향하는 유체 연결부가 존재하는 방식으로, 제1 밀봉 유닛(21)이 제1 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제1 대응 밀봉 유닛(11)과 밀봉 접촉되고 제2 밀봉 유닛(22)은 제2 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제2 대응 밀봉 유닛(12)과 밀봉 접촉된다.

이중 밀봉 시트의 장점들을 활용하기 위해, 다시 말해 절반의 양정에서, 상응하는 단일 시트형 밸브에서와 동일한 관류 횡단면 면적을 개방하기 위해, 개방 위치에서 적어도 제1 밀봉 유닛(21)과 제2 밀봉 유닛(22) 사이의 슬리브 섹션(23)의 영역에서 유체 연결부는 폐쇄 부재(20) 또는 슬리브 섹션(23)의 내면뿐 아니라 외면도 경유하여 안내된다. 이를 위해, 폐쇄 부재(20)의 추가 슬리브 섹션(26)은 복수의 원주측 관통 개구부(24)를 가지고, 이들 원주측 관통 개구부를 통해 폐쇄 부재(20)의 내면과 외면이 유체 연결되어 있다. 특히 도 1에서 확인되는 것처럼, 밸브 하우징(10)은 제1 대응 밀봉 유닛(11)과 제2 대응 밀봉 유닛(12) 사이의 영역 내 내면 상에 볼록면들(convexity)을 포함하며, 이 볼록면들에서 유체는 폐쇄 부재(20)의 외면상의 관통 개구부들(24)로부터 제2 대응 밀봉 유닛(22)의 방향으로 유동할 수 있다.

특히 도 4에서 확인되는 것처럼, 제1 밀봉 유닛(21)은 슬리브 섹션(23)의 내면 상에서 원주방향 연장부(25) 상에 형성되며, 그에 반해 제2 밀봉 유닛(22)은 슬리브 섹션(23)의 유체 유출구 측 단부면 상에 배치된다. 추가로 슬리브 섹션(23)은 자신의 유체 유출구 측 단부면 상에 반경 방향으로 외측을 향하는 원주측을 둘러싸는 연장부를 포함하며, 이 원주방향 연장부 상에서는 리턴 스프링들(38)이 밸브 하우징(10)과 폐쇄 부재(20) 사이에서 지지된다. 특히 폐쇄 부재(20)는 연장부들 및 밀봉 유닛들(21, 22)과 함께 일체형으로 형성되며, 그럼으로써 밸브(1)의 공차는 매우 작아진다. 상응하는 제2 대응 밀봉 유닛(12)은 밸브 하우징(10)의 내부 벽부 상에 배치되며, 반면 상응하는 제1 대응 밀봉 유닛(11)은, 밸브 하우징(10)의 부분을 형성하면서 바깥쪽을 향해 밸브 하우징(10)의 내부 벽부 쪽에 지지되는 유체 유출구 측 내부 부재(40)(inner part) 상에 배치된다.

본 실시예에서, 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22)은 실질적으로 칼날(blade)형 밀봉 에지들을 포함하며, 그에 반해 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12)은 각각 씰 립들(16)을 구비한 원주방향 씰(13)을 포함하며, 씰 립들은 폐쇄 위치에서 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22)의 칼날형 밀봉 에지들과 밀봉 접촉된다. 씰들(13)의 보호를 위해, 상기 씰들은 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12) 상의 그루브들 또는 그루브형 함몰부들(14) 내에 배치되며, 씰 립들(16)은 개방 위치의 방향으로 상기 그루브들 또는 함몰부들보다 부분적으로 더 돌출되어 있다. 또한, 폐쇄 부재(20)는 기계식 말단 정지부(15)를 포함한다. 이로써, 전체적으로 밀봉 유닛 및 대응 밀봉 유닛(21, 22, 11, 12)이 밀봉 접촉될 때 폐쇄 부재(20)의 모든 운동 에너지가 씰들(13)에 의해 완전하게 흡수되어야 하는 점이 방지된다. 오히려 에너지의 대부분은 기계식 말단 정지부(15)에 의해 흡수되며, 그럼으로써 씰들(13)의 긴 유효 수명이 보장될 수 있게 된다.

본 실시예에서 폐쇄 부재(20)는 실질적으로 중공 원통형으로 형성되기 때문에, 제1 및 제2 밀봉 라인은 각각 폐쇄된 원주들이며, 이 원주들을 따라 각각 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22)은 폐쇄 위치에서 각각 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12)과 밀봉 접촉된다. 특히 도 4에서 알 수 있는 것처럼, 씰들(13)의 씰 립들(16)은 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛 상에 서로를 향하도록 배치된다. 이로써, 본 발명에 따른 밸브(1)를 거의 압력 균등화된 방식으로 구성하기 위해, 종축을 따르는 투영 시 제1 및 제2 밀봉 라인이 최대한 가깝게 반경 방향으로 서로 나란히 위치하는 점이 달성된다. 본 실시예에서, 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제1 면적과, 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸는 제2 면적 사이의 비율은 예컨대 89/100이며, 이는 폐쇄 위치와 개방 위치 간에 밸브의 충분히 신속하면서도 정확한 스위칭을 허용한다.

또한, 여기 도시된 실시예에서, 슬리브 종축(L)까지 제1 밀봉 유닛(21)의 최소 간격(Dr)과, 제1 밀봉 유닛(21)과 제2 밀봉 유닛(22) 간 축 방향 간격(Da) 사이의 비율, 다시 말하면 제1 밀봉 라인의 반경과 축 방향 간격(Da) 사이의 비율은 3.5보다 크다. 이로써, 한편으로는 개방 위치에서 제1 밀봉 유닛 또는 제2 밀봉 유닛((21, 22))과, 제1 대응 밀봉 유닛 또는 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12) 사이에 최대한 큰 관류 횡단면 면적이 생성되며, 다른 한편으로는 폐쇄 부재(20)의 길이 및 그에 따른 질량 그리고 그 결과로서 스위칭 시간이 감소된다.

그 밖에도, 유체 유입구(18) 및 유체 유출구(19)는 슬리브 종축(L)과 관련하여 축 방향으로 각각 밸브 하우징(10)의 안쪽 및 바깥쪽을 향한다. 이런 축 방향-축 방향-배치는 유체공학적으로 매우 유리한 유체 안내를 특징으로 한다. 또한, 여기서 도시된 실시예는 특히 공간 절약형 밸브(1)를 나타내는데, 그 이유는 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부가 바람직하게 코일 축을 따라 자기저항 액추에이터의 자계 코일(33)의 중심(37)을 통과하여 안내되기 때문이다.

도 5에는, 각각 개방 위치(도 5의 우측 부분도) 및 폐쇄 위치(도 5의 좌측 부분도)에서 본 발명에 따른 밸브(1)의 일 추가 실시예의 상세 횡단면도가 도시되어 있고, 상기 밸브는, 도 1 내지 도 4에 따른 실시예와 달리, 하나가 아니라 2개의 이중 밀봉 시트를 포함하며, 이 이중 밀봉 시트들은 각각 슬리브 섹션(23) 상에 제1 밀봉 유닛(21 또는 121) 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축(L)을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛(22 또는 122)을 포함할 뿐 아니라, 밸브 하우징(10) 상에 제1 대응 밀봉 유닛(11 또는 111) 및 그에 상응하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛(12 또는 112)도 포함한다.

이 경우, 두 이중 밀봉 시트의 각각의 제1 및 제2 밀봉 유닛들(21, 22 또는 121, 122)뿐 아니라 각각의 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛들(11, 12 또는 111, 112)은 도 1 내지 도 4에 따른 밸브(1)의 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22) 및 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12)과 유사하게 형성된다.

밸브(1)가 개방될 때 두 이중 밀봉 시트를 경유하여 유체 흐름을 안내하기 위해, 도 5에 따른 밸브(1)의 경우 슬리브 섹션(23)은, 도 1 내지 도 4에 따른 밸브(1)와 유사한 관통 개구부들(24) 외에도, 일측 이중 밀봉 시트의 제2 밀봉 유닛(22)과 이웃한 제2 이중 밀봉 시트의 제1 밀봉 유닛(121) 사이에 하나 이상의 원주측 관통 개구부(124)를 추가로 포함하며, 이 원주측 관통 개구부를 통해 슬리브 섹션(23)의 내면과 외면이 유체 연결되어 있다.

전체적으로, 도 5에 따른 밸브(1)의 경우, 도 1 내지 도 4에 따른 밸브(1)에 비해 복수의 이중 밀봉 시트가 제공됨으로써, 동일한 밸브 양정 조건에서 관류 횡단면 면적이 바람직하게 확대된다.

또한, 도 5에 따른 밸브(1)는, 도 1 내지 도 4에 따른 밸브(1)에 비해 완전하게 압력 균등화되는데, 그 이유는 두 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22, 121, 122) 및 대응 밀봉 유닛(11, 12, 111, 112)이 각각 상하로 합동이 되게 놓임으로써, 두 이중 밀봉 시트와 관련하여 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 각각의 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 각각의 제1 면적과, 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 각각의 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 각각의 제2 면적 사이의 비율이 1이 되기 때문이다. 이는 물론 도 1 내지 도 4에 따른 밸브(1)에 대해서도 동일하게 고려될 수 있다.

Claims

밸브 하우징(10)을 가진 밸브(1)이며,
밸브 하우징 내에서는, 밸브 하우징(10)의 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부를 개방하고 폐쇄하기 위해, 액추에이터(30)에 의해 하나 이상의 슬리브 섹션(23)을 가진 폐쇄 부재(20)가 자신의 슬리브 종축(L)을 따라 변위될 수 있고, 상기 액추에이터(30)는 상기 밸브 하우징(10)에 상대적으로 고정되고 가동형 부재들(31, 32)을 포함하고, 적어도 상기 액추에이터(30)의 가동형 부재들(32), 및 상기 폐쇄 부재(20)는 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이에 제공되어 밸브 하우징(10)으로 에워싸이는 유체 공간부(17)의 내부에 완전하게 배치되며; 상기 밸브(1)는 하나 이상의 이중 밀봉 시트를 포함하고, 상기 이중 밀봉 시트는 슬리브 섹션(23) 상에 제1 밀봉 유닛(21) 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축(L)을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛(22)뿐만 아니라, 밸브 하우징(10) 상에 제1 대응 밀봉 유닛(11) 및 그에 상응하게 동일하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛(12)도 포함하며, 상기 유체 연결부의 폐쇄를 위해 제1 밀봉 유닛(21)은 제1 폐쇄 밀봉 라인을 따라 제1 대응 밀봉 유닛(11)과 밀봉 접촉되고 상기 제2 밀봉 유닛(22)은 제2 폐쇄 밀봉 라인을 따라 상기 제2 대응 밀봉 유닛(12)과 밀봉 접촉되며; 하나 이상의 밀봉 시트 쌍과 관련하여 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제1 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제1 면적과, 슬리브 종축(L)을 따르는 투영 시 제2 밀봉 라인에 의해 에워싸이는 제2 면적 간 비율은 6/10과 10/6 사이이고,
폐쇄 부재(20)는 축 방향으로 슬리브 섹션(23)에 인접하면서 추가 슬리브 섹션(26)을 가지고, 상기 추가 슬리브 섹션은 하나 이상의 원주측 관통 개구부(24)를 가지며, 상기 원주측 관통 개구부를 통해 추가 슬리브 섹션(26)의 내면과 외면이 유체 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 각각의 제1 면적 대 각각의 제2 면적의 비율은 하기의 그룹: 6/10과 98/100 사이, 6/10과 97/100 사이, 6/10과 96/100 사이, 6/10과 95/100 사이, 6/10과 94/100 사이, 6/10과 93/100 사이, 6/10과 92/100 사이, 6/10과 91/100 사이, 6/10과 9/10 사이, 6/10과 89/100 사이, 6/10과 88/100 사이, 6/10과 87/100 사이, 6/10과 85/100 사이 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항에 있어서, 상기 밸브(1)는 2개 내지 5개의 이중 밀봉 시트를 포함하며, 이들 이중 밀봉 시트는 각각 슬리브 섹션(23) 상에 제1 밀봉 유닛(21 또는 121) 및 이 제1 밀봉 유닛에 대해 슬리브 종축(L)을 따라 이격된 제2 밀봉 유닛(22 또는 122)을 포함할 뿐 아니라, 밸브 하우징(10) 상에 제1 대응 밀봉 유닛(11 또는 111) 및 그에 상응하게 이격된 제2 대응 밀봉 유닛(12 또는 112)도 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 각각의 제1 면적 대 각각의 제2 면적의 비율은 하기의 그룹: 65/100와 100/65 사이, 7/10과 10/7 사이, 75/100와 100/75 사이, 8/10과 10/8 사이, 85/100와 100/85 사이, 9/10와 10/9 사이, 95/100와 100/95 사이, 1 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 적어도 제1 밀봉 유닛(21)과 제2 밀봉 유닛(22) 사이의 영역에서 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 개방된 유체 연결부는 슬리브 섹션(23)의 내면 및 외면을 경유하여 안내되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트 또는 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 일측으로는 제1 또는 제2 밀봉 유닛(21)에서 슬리브 종축(L)까지의 최소 간격(Dr)과, 타측으로는 제1 밀봉 유닛(21)과 제2 밀봉 유닛(22) 사이의 축 방향 간격(Da) 사이의 비율이 하기의 그룹: 적어도 1, 적어도 1.25, 적어도 1.5, 적어도 1.75, 적어도 2, 적어도 2.25, 적어도 2.5, 적어도 2.75, 적어도 3, 적어도 3.25, 적어도 3.5, 적어도 3.75, 적어도 4, 적어도 4.5, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22) 중 적어도 어느 하나가 슬리브 섹션(23)의 외면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부에 배치되거나,

하나 이상의 밀봉 시트 쌍의 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22) 중 적어도 어느 하나가 슬리브 섹션(23)의 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부(25)에 배치되거나,

하나 이상의 이중 밀봉 시트의 밀봉 유닛들 중 하나(21, 22)는 슬리브 섹션(23)의 외면 또는 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부(25)에 배치되고, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 또 다른 밀봉 유닛(22, 21)은 슬리브 섹션(23)의 단부면에 배치되거나,

하나 이상의 이중 밀봉 시트의 밀봉 유닛들 중 하나(21, 22)는 슬리브 섹션(23)의 내면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부에 배치되고, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 또 다른 밀봉 유닛(22, 21)은 슬리브 섹션(23)의 외면 상에서 원주측을 둘러싸는 연장부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제2항 또는 제3항에 있어서, 슬리브 섹션(23)은 (하나보다 많은 이중 밀봉 시트가 제공되는 한) 각각 이웃한 이중 밀봉 시트들 사이에 하나 이상의 원주측 관통 개구부(124)를 가지며, 상기 원주측 관통 개구부를 통해 슬리브 섹션(23)의 내면과 외면이 유체 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터(30)는

자계 코일(33)과, 에어 갭(35)을 가진 자기 전도성 몸체(34)와, 전기자(36)를 포함하는 전자기식 자기저항 액추에이터로서 형성되거나,

자계 코일과 영구 자석을 포함하는 전자기식 플런저 코일 액추에이터로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제9항에 있어서, 자기저항 액추에이터로서 형성될 경우, 전기자(36)는 폐쇄 부재(20)와 연결되거나, 폐쇄 부재(20)와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제9항에 있어서, 자기저항 액추에이터로서 형성될 경우, 자계 코일(33)은 자기 전도성 몸체(34) 및 전기자(36) 중 적어도 어느 하나와 함께 유체 공간부(17)의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제9항에 있어서, 플런저 코일 액추에이터로서 형성될 경우, 자계 코일은 폐쇄 부재와 연결되거나, 폐쇄 부재의 일 섹션 상에 권취되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제9항에 있어서, 플런저 코일 액추에이터로서 형성될 경우, 자계 코일 및 영구 자석 중 적어도 어느 하나는 유체 공간부 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부는 코일 축을 따라 자기저항 액추에이터 또는 플런저 코일 액추에이터의 자계 코일(33)의 중심(37)을 통과하여 안내되는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 및 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛(21, 22) 중 적어도 어느 하나, 또는 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 대응 밀봉 유닛(11, 12) 중 적어도 어느 하나는, 그루브형 함몰부(14) 내에 배치된 씰(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제15항에 있어서, 씰(13)은, 유체 유입구(18)와 유체 유출구(19) 사이의 유체 연결부의 유동 방향으로 정렬된 씰 립(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 및 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브(1), 폐쇄 부재(20) 및 밸브 하우징(10) 중 적어도 어느 하나는, 하나 이상의 이중 밀봉 시트의 제1 및 제2 밀봉 유닛과 대응 밀봉 유닛(11, 12, 21, 22)이 서로 밀봉 접촉될 때, 상기 제1 및 제2 밀봉 유닛과 대응 밀봉 유닛의 보호를 위한 하나 이상의 기계식 말단 정지부(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 및 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 유입구(18)는 슬리브 종축(L)과 관련하여 축 방향 또는 반경 방향으로 밸브 하우징(10)의 안쪽을 향하고, 또는 유체 유출구(19)는 슬리브 종축(L)과 관련하여 축 방향 또는 반경 방향으로 밸브 하우징(10)의 바깥쪽을 향하는 것을 특징으로 하는, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브는 가스 분사 밸브인, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 제1 면적 대 제2 면적의 비율은 하기의 그룹: 6/10과 99/100 사이, 100/99과 10/6 사이, 100/98과 10/6 사이, 100/97과 10/6 사이, 100/96과 10/6 사이, 100/95과 10/6 사이, 100/94과 10/6 사이, 100/93과 10/6 사이, 100/92과 10/6 사이, 100/91과 10/6 사이, 10/9과 10/6 사이, 100/89과 10/6 사이, 100/88과 10/6 사이, 100/87과 10/6 사이, 100/85과 10/6 사이 중 어느 하나인, 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이중 밀봉 시트와 관련하여, 각각의 제1 면적 대 각각의 제2 면적의 비율은 하기의 그룹: 6/10과 99/100 사이, 100/99과 10/6 사이, 100/98과 10/6 사이, 100/97과 10/6 사이, 100/96과 10/6 사이, 100/95과 10/6 사이, 100/94과 10/6 사이, 100/93과 10/6 사이, 100/92과 10/6 사이, 100/91과 10/6 사이, 10/9과 10/6 사이, 100/89과 10/6 사이, 100/88과 10/6 사이, 100/87과 10/6 사이, 100/85과 10/6 사이 중 어느 하나인, 밸브.