KR102630625B1 - 유체 바람직하게는 가스용 밸브 - Google Patents

Abstract

유체 바람직하게는 가스용 밸브는, 유입 통로(2), 유출 통로(3), 유입 통로(2)와 유출 통로(3) 사이에 개재되어 있고, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있는 셔터(4), 셔터(4)에 작동 가능하게 작용하는 작동 수단(5) 및 셔터(4)와 밸브(1)의 고정 부분(7) 사이에 개재되어 있는 제1 안정 화 막(6)을 포함한다. 제1 안정화 막(6)은 활성 벽(8)을 유출 통로(3)와 셔터(4) 사이에 존재하는 유체에 노출시키도록 정합되고; 상기 활성 벽(8)은 유출 통로(3)에 배치되어 있는 외부 면(9)을 구비하고 유입 통로(2) 반대편에서 셔터(4)의 후방 면(10)을 향하고; 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있고 밸브(1)가 유체가 유출 통로(3)로부터 유입 통로(2)로 흐르는 배압 조건에 있을 때, 유체가 셔터(4)를 개방하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 활성 벽(8) 상에 작용하는 유체의 압력이 셔터(4)의 후방 면(10) 위에 작용하는 유체의 압력에 의해 생성되는 힘보다 작도록 상기 외부 면(9)이 정합된다.

Description

유체 바람직하게는 가스용 밸브

본 발명은 유체용 밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명 밸브는 버너에서 가스를 가로막는 데에 사용되지만, 일반적으로 유체를 가로막기 위해 어떠한 분야에도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 연속되고 독립된 스테이지를 구비하는 유형의 밸브 또는 단일-스테이지 밸브에 관한 것이다.

종종 "솔레노이드 밸브"로도 정의되는 전기기계식 액추에이터는 파이프라인을 따라 개재되어 있는 전기기계 부품으로, 파이프라인에서 흐르는 관심 유체(액체 또는 기체)의 유량 및/또는 압력을 차단하거나 조정할 수 있다.

솔레노이드 밸브를 통과하여 파이프라인을 따라 흐르는 유체의 양을 관리하는 것은 솔레노이드 밸브를 안전장치로도 사용할 수 있는 높은 작동 정밀도를 가진 셔터의 움직임을 제어함으로써 이루어진다.

이러한 유형의 장치의 예시가 유럽특허공보 EP3070381호, 국제공개공보 WO2015/111087호 및 WO2015/111088호에 보고 되어 있다. 이 문헌에서 솔레노이드 밸브는 파이프라인을 통해 운송될 수 있는 가스의 양을 조절하는 데에 협력하는 다 단계를 구비하는 것으로 도시되어 있다.

솔레노이드 밸브는, 솔레노이드 밸브가 승인을 받아 사용될 수 있도록 높은 정도의 안전성을 보장할 수 있는 특정한 특징을 구비해야만 한다.

솔레노이드 밸브가 오작동하는 경우에 솔레노이드 밸브가 제공할 수 있는 가능한 안전성 정도를 체크하기 위해, 소위 "배압 시험"(back pressure test)"를 거친다. 이 시험에서, 해당 유체가 밸브의 유출 개구로부터 유입 개구로 즉 통상적으로 밸브를 사용할 때와 반대 방향으로 유체가 흐르도록 한다.

시험하는 중에, 밸브의 접근점들 사이에 개재된 셔터는 완벽한 밀봉을 하여 유체가 유입 개구에 도달하지 못하게 할 수 있어야 한다.

또한, 안정화 막과 유입 통로로부터 가스의 유입구의 제거를 포함하는 것과 같은 다른 안전성 시험도 존재한다.

솔레노이드 밸브의 안전 등급이 증가하면 배압 시험에 필요한 압력이 증가한다. 따라서 고압의 시험을 극복하기 위해, 밸브 내부 요소들의 폐쇄력을 증가시킬 필요가 있다. 이 모든 것은 정상적인 사용에서 작업자의 활동에 필요한 에너지의 증가를 포함한다.

그러나 이러한 시험 중에 및/또는 오작동 하는 경우에 압력이 높고, 안전성을 보장하는 제한 임계 값이 증대되면, 특정 상황에서 사용에 적합하지 않게 된다.

실제로, 이러한 시험 중에 및/또는 오작동 하는 경우에 압력이 높아지면, 셔터는 폐쇄 위치에서 이동할 수 있는 다른 압박 힘을 받게 되고, 그 결과 밸브에 의해 제공되는 안전성 정도가 감소하게 된다.

이러한 맥락에서, 본 발명의 기술적 과제는 전술한 바와 같이 공지된 기술이 갖고 있는 단점을 극복하는 액체용 바람직하게는 가스용 밸브를 제안하는 것이다.

특히 본 발명의 목적은 적어도 배압 시험 중에 또는 안정화 막이 제거된 상태에서 높은 안전성을 보장할 수 있는 유체용 밸브를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제 및 목적은 독립 청구항에 기재되어 있는 기술적 특징을 포함하는 유체 바람직하게는 가스용 밸브에 의해 실질적으로 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 추가적인 유리한 양태들에 대응한다.

이 발명의 설명은 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 개념들의 일부 선택을 간략하게 설명하는 것으로 강조되어야 한다.

본 발명은 유체 유입 통로, 유체 유출 통로, 이들 통로들 사이에 개재되며 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 방향을 따라 이동할 수 있는 셔터를 포함하는 유체 바람직하게는 가스용 밸브에 관한 것이다. 개방 위치에서, 셔터는 유입 통로로부터 유출 통로로 유체가 흐를 수 있도록 하는 반면, 폐쇄 위치에서는 셔터가 유체의 흐름을 방지한다.

또한, 유체용 밸브는 이동 방향을 따라 이동할 수 있으며, 셔터를 개방 위치로 이동시키기 위해 셔터에 작동 가능하게 작용하는 작동 수단, 및 활성 벽이 유출 통로와 셔터 사이에 존재하는 유체에 노출될 수 있게 하기 위해 밸브의 고정 부분과 셔터 사이에 개재되는 제1 안정화 막을 포함한다.

구체적으로, 활성 벽은 유출 통로에 배치되어 있으며, 셔터의 후방 면을 향하는 외부 면을 구비한다. 이는 밸브의 유입 통로 반대에 있다. 외부 면은 상기 활성 벽에 작용하는 유체의 압력이 셔터의 후방 면에 작용하는 유체의 압력에 의해 발생되는 힘보다 작은 힘을 발생시키도록 정합되어, 가압된 유체가, 셔터가 폐쇄 위치에 있고 동시에 밸브는 배압 조건 즉 유출 통로로부터 유입 통로를 향해 유체가 흐를 수 있는 조건에서 셔터를 개방하는 것을 방지하게 된다.

유리하게는, 배압 시험과 오작동 경우 모두에서, 밸브의 제1 안정화 막은 셔터에 작용하는 유체의 압력을 감소시켜서 셔터가 개방 위치로 이동하여 유체가 역류하는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 작동 수단은 이동 방향에 평행한 연장 축을 따라 연장한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 안정화 막은 연장 축을 둘러싸며, 연장 축 자체와 실질적으로 직교하는 평면 위에 놓인다.

바람직하게는, 활성 벽은 셔터의 공통 부분을 향하여 연장 축에 대해 경사져 있다.

이 방식으로 안정화 막은 막의 활성 벽의 외부 면의 돌출부는 회전된 셔터의 후방 면보다 작은 원뿔 또는 절두형 원뿔 같이 유리한 정합(conformation)을 취한다. 그 결과, 이 구성은 가스에 의해 유발되어 활성 벽과 셔터에 작용하는 압력 힘이 셔터에 유리하게 언밸런스 되어 셔터를 폐쇄 위치에 유지하며, 이 경우 유체는 유출 통로로부터 유입 통로로 흐르게 된다(배압).

좀 더 바람직하게는, 제1 안정화 막은 작동 수단의 이동이 이동 방향을 따르게 하기 위한 벨로우즈 타입이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 활성 벽은 실질적으로 이동 방향을 따라 셔터로부터 멀어지게 연장하는 오목부를 구비한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1 안정화 막은 활성 벽에 연결되어 있으며, 작동 수단이 셔터에 구속되도록 작동 수단의 적어도 일부에 인접하게 배치되어 있는 슬리브를 포함한다.

유리하게는, 슬리브는 작동 수단에 양호하게 부착되어서, 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 셔터가 이동하는 중에 안정화 막이 작동 수단 자체에 통합된 상태를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브는 셔터 자체를 폐쇄 위치로 이동시키고 및/또는 폐쇄 위치에 유지하기 위해, 밸브의 고정 부분과 셔터 사이에 개재되어 있는 탄성 요소를 포함한다.

탄성 요소 바람직하게는 확장된 상태에서 작용하는 스프링은, 셔터를 폐쇄 위치로 이동시키고 및/또는 폐쇄 위치에서 유지하고, 셔터의 후방 면에 직접 압박 힘을 가하여 안정화 막에서 멀어지게 할 수 있다.

바람직하게는, 제1 안정화 막은 탄성 요소와 고정 부분 사이에 배치되는 연결 부분을 구비한다.

셔터와 밸브의 고정 부분 모두에 압박 힘을 생성하는 탄성 요소가 존재함으로써, 막의 연결 부분을 고정 부분과 텐션 상태의 탄성 요소 사이에 직접 위치시켜 밸브의 고정 부분에 대해 안정화 막을 안정된 위치에 유지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브는 유입 통로와 유출 통로 사이에 획정된 1차 체적, 및 이동 방향을 따라 배치되어 있으며 제1 안정화 막에 의해 1차 체적으로부터 분리된 2차 체적을 포함한다.

실질적으로, 1차 체적은 밸브의 제1 스테이지를 식별하고, 2차 체적은 밸브의 제2 스테이지를 식별한다.

유체의 대부분은 1차 체적 내부에서 유동하고, 1차 체적은 셔터, 탄성 요소 및 그 작용을 위해 유용한 다른 장치 같이 밸브의 일부 파트를 포함한다. 추가적인 컴포넌트들이 2차 내에 배치되며, 이 2차 체적은 1차 체적과 분리되고, 실질적으로 1차 체적을 가로지르게 배치된다.

바람직하게는, 밸브는 2차 체적을 보조 체적과 중간 체적으로 분할하기 위해 2차 체적 내에 스냅-조립되어　 배치되는 제2 안정화 막을 포함한다. 대기압과 실질적으로 동등한 압력에서 유체를 저장하기 위해 중간 체적은 제1 안정화 막과 제2 안정화 막 사이에 포함된다.

유리하게는, 안정화 막들은 대기압과 동등한 압력에서 유체가 존재하지 않고 공기만이 존재하는 중간 체적을 획정할 수 있다. 이 방식으로, 유출 통로로부터 오는 유체에 의해 제1 안정화 막에만 압박 힘이 가해져서 그 작동이 손상되는 것을 방지한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 작동 수단은, 적어도 보조 체적에서부터 1차 체적 내에 배치되어 있는 작동 단부를 향해 이동 방향을 따라 연장하는 작동 샤프트를 포함한다.

바람직하게는, 작동 수단은 이동 방향을 따라 연장하는 관상 요소를 포함한다. 관상 요소 내에는 1차 체적을 보조 체적과 유체 연결하기 위해 작동 샤프트가 삽입되어 있다.

유리하게는, 관상 요소는 작동 샤프트가 이동 방향을 따라 이동할 수 있도록 한다. 그러나 이 관상 요소는 유입 통로에서 오는 유체의 일부가 2차 체적을 향해 통행할 수 있게 한다. 제2 안정화 막이 존재함으로써, 보조 체적 내에 이 양의 유체를 가두어서 유체가 제1 안정화 막과 접촉하게 되는 중간 체적으로 흐르는 것을 방지한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 연결 부분의 2차 체적을 향하는 측면 위에, 유체의 압력에 노출되는 연장 축과 직교하는 평탄 면이 존재하여 셔터에 폐쇄 위치를 향해 스러스트 압력을 가하게 된다.

예를 들어, 제2 안정화 막이 손상된 경우, 막의 연결 부분과 밸브의 고정 부분 사이의 분리의 평탄 면은 유체가 그 안으로 침투할 수 있게 한다. 유체 압력에 따라, (탄성 요소의 존재에 의해 그리고 연결 부분이 밸브에 구속되어 있음에 따라 그 위치를 견고하게 유지하고 있는)제1 안정화 막이 이동 방향을 따라 움직여서, 폐쇄 위치를 유지하고 있는 셔터에 탄성 요소를 통해 압박 힘을 가하게 된다.

바람직하게는, 연결 부분은 제1 안정화 막과 고정 부분 사이에 침투된 다량의 유체를 보유하기 위해 제2 체적을 향하고 있는 제1 안정화 막의 측에 의해 부분적으로 획정된 막힌 캐비티를 구비하여, 셔터에 폐쇄 위치를 향해 스러스트 압력을 가할 수 있게 된다.

셔터를 폐쇄 위치에 유지시키기에 필요한 압박 힘을 가하기 위해, 막과 고정 부분 사이에 침투된 유체는 막힌 캐비티 내에 저장되는 것이 유리하다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브는 안정화 막 자체와 탄성 요소 사이에 개재되어 있는 안정화 막의 강성 커버를 포함한다. 강성 커버는 안정화 막 위에 충첩되어 있고, 막힌 캐비티 내에 저장되어 있는 유체 양에 따라 이동 방향을 따라 이동하여서, 셔터가 폐쇄 위치를 유지하는 것을 탄성 요소가 보조하게 한다.

유리하게는, 강성 커버가 어디에도 구속되어 있지 않고 단지 막 위에 중첩되어 있고 탄성 요소와 함께 개재되어 있기 때문에, 제1 안정화 막을 보호할 수 있으며, 막힌 캐비티 내에 침투된 유체의 양에 의해 유발된 압박 힘을 셔터에 더 효율적으로 가할 수 있게 된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 작동 샤프트는 제2 안정화 막, 제1 안정화 막, 강성 커버 및 셔터를 관통한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 밸브는 작동 샤프트를 이동 방향을 따라 이동시키기 위해 작동 단부 반대편에 있는 작동 샤프트의 이동 단부에 작동 가능하게 작용하는 자기 작동 수단을 포함한다.

밸브는 2개의 스테이지를 포함하되, 적어도 제2 스테이지는 이전에 소개되어 있는 특징들 중 어느 하나를 포함한다.

바람직하게는, 제1 스테이지는 1차 체적 내에 배치되어 있으며, 유동 위치와 잠금 위치 사이에서 이동 방향을 따라 이동할 수 있는 추가 셔터를 포함한다. 유동 위치에서, 추가 셔터는 셔터를 향해 유체가 흐를 수 있도록 하고, 반면 잠금 위치에서 셔터는 유체의 통행을 방지한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브는, 셔터와 추가 셔터 사이에 개재되어 있는 3차 체적을 포함한다. 이 3차 체적은 유입 통로와 유체 연통하는 유입 개구 및 유출 통로와 유체 연통하는 유출 개구를 구비한다. 셔터가 폐쇄 위치에 있을 때,　 셔터는 상기 유출 개구에 접하고 반면 추가 셔터가 잠금 위치에 있을 때에는 추가 셔터가 유입 개구에 접한다.

바람직하게는, 작동 샤프트는 셔터와 추가 셔터 모두에 공통이고, 셔터와 추가 셔터를 이동시키도록 구성된다. 작동 샤프트는 3차 체적 내에 삽입되어 작동 단부가 추가 셔터와 상호 작용하게 된다.

이동 부재는 셔터와 추가 셔터를 이동시킬 수 있게 구성되는 것이 유리하다. 각 셔터는 서로에 대해 독립적이어서, 필요에 따라 셔터의 위치에 관한 모든 가능한 구성을 얻을 수 있다.

첨부된 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 유체용 바람직하게는 가스용 밸브의 대략적이며 바람직하지만 제한적이지 않은 비-배타적 실시형태로부터 본 발명의 추가적인 특징들과 이점들이 더 분명해질 것이다.
도 1은 유체용 밸브의 정면도이다.
도 2는 유체용 밸브의 제1 실시형태의, 횡단 평면을 따른 정면 단면도이다.
도 3은 유체용 밸브의 제1 실시형태의, 횡단 평면을 따른 정면 단면도이다.
도 4 및 도 5는 배압 시험 중에 유체에 의해 유도된 압력이 막과 밸브의 셔터에 작용하는, 횡단 평면을 따른 측단면도이다.
도 6은 배압 시험 중에 유체에 의해 유도된 압력이 막과 밸브의 셔터에 작용하는, 횡단 평면을 따른 측단면도로, 제2 안정화 막이 제거되어 있고, 유체가 유입 통로에서 유출구로 흐르는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 횡단 평면을 따라 자른 유체용 밸브의 일부에서 일부 파트를 더 강조하기 위해 다른 파트를 삭제한 정면 확대도이다.
도면들을 참고하면, 도면들은 오로지 발명의 설명과 함께 본 발명을 기초가 되는 원리를 더 명확하게 하기 위한 목적으로 본 발명의 실시형태들을 도시한다.

본 발명은 유체 바람직하게는 가스용 밸브에 관한 것이다.

도면들을 참고하면, 유체 바람직하게는 가스용 밸브는 일반적으로 도면부호 1로 지시되어 있다.

다른 참조 번호들은 본 발명의 기술적 피처들을 지시하는데, 이는 달리 지시하거나 명백한 구조적 비호환성을 제외하면, 통상의 기술자라면 기재되어 있는 다른 변형 실시형태들에 적용하는 방식을 잘 알 것이다.

설명을 참고하여 통상의 기술자에게 자명한 모든 변경 또는 변형은, 기술적 균등성의 고려에 따라 본 발명에 의해 확립된 보호 범위 내에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

도 1은 밸브(1)를 통한 미리 결정된 유체의 통과를 관리하는, 2개의 연속적이고 독립적인 스테이지를 포함하는 유체, 바람직하게는 가스용 밸브(1)를 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이 밸브(1)의 제2 스테이지는 유체를 위한 유입 통로(2) 및 유출 통로(3)를 포함하고, 이들 통로 사이에 1차 체적(V)이 정의되며, 이들 통로 사이에 개재되고 이동 방향(L)을 따라 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동할 수 있는 셔터(4)를 포함한다. 개방 위치에서 셔터(4)는 유입 통로(2)로부터 유출 통로(3)로 슬라이딩 방향을 따라 가스가 흐를 수 있도록 하는 반면, 폐쇄 위치에서는 셔터가 가스의 흐름을 방지한다.

또한, 제2 스테이지는 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있으며, 개방 위치에서 셔터를 이동시키기 위해 셔터(4)에 작동하게 가해 기능하는 작동 수단(5) 및 활성 벽(8)을 유출 통로(3)와 셔터(4) 사이에 존재하는 유체에 노출시키도록 셔터(4)와 밸브(1)의 고정 부분(7) 사이에 개재되어 있는 제1 안정화 막(6)을 포함한다.

좀 더 상세하게는, 도 7에서 잘 볼 수 있듯이, 활성 벽(8)은 유출 통로(3)에 배치되어 있으며 밸브(1)의 유입 통로(2) 반대편인 셔터(4)의 후방 면을 향하는 외부 면(9)을 구비한다. 외부 면(9)은 활성 벽(8)에 가해지는 유체 압력에 의한 힘이 셔터(4)의 후방 면(10) 상에 가해지는 유체의 압력에 의한 힘보다 작도록 되어, 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있고 동시에 밸브(1)가 배압 상태 즉 유체가 유출 통로(3)로부터 유입 통로(2)를 향해 흐르는 상태에서 가압된 유체가 셔터(4)를 개방하지 못하게 한다.

또한, 밸브(1)의 제2 스테이지는 이동 방향(L)을 따라 배치되며, 제1 안정화 막(6)에 의해 1차 체적(V)으로부터 분리되어 있는 2차 체적(W)을 포함한다.

유리하기로는, 셔터(4)는 셔터(4)가 폐쇄 위치 또는 개방 위치에 있고 밸브(1)는 정상 압력 조건에 있을 때, 2차 체적(W)이 유입 통로(2)와 유체 연결되도록 구성된 관통 홀을 구비한다. 좀 더 유리하기로는, 작동 수단(5)은 관통 홀과 유체 연통하는 사이 공간(25)(interstitial space)을 포함하여, 2차 체적(W)을 향하는 유체 통로를 획정한다.

도 2 및 도 3은 또한 밸브(1)의 제1 스테이지를 도시한다. 밸브(1)의 제1 스테이지는 통로들(2, 3) 사이에 개재되어 있으며, 유동 위치와 잠금 위치 사이에서 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있는 추가 셔터(22)를 포함한다. 유동 위치에서, 추가 셔터(22)는 셔터(4)를 향해 가스가 유동할 수 있도록 하고, 반면 잠금 위치에서는 가스의 유동을 방지한다. 밸브(1) 내에 일부분이 삽입되어 있는 적당한 박스-형 바디(32) 내에 배치된 전자석(31)에 의해 제어되는 추가 작동 수단(30)이 추가 셔터(22)에 연결되어 있다. 박스-형 바디(32)는 이동 방향(L)을 따라 밸브(1) 외부에 배치되어 있다.

셔터(4)와 추가 셔터(22) 사이에 1차 공간(V)의 일부인 3차 공간(M)이 획정된다. 3차 공간(M)은 유입 통로(2)와 유체 연통하는 유입 개구(23) 및 유출 통로(3)와 유체 연통하는 유출 개구(24)를 구비한다. 이러한 방식으로, 폐쇄 위치에 있을 때 셔터(4)는 유출 개구(24) 위에 접하고 있고, 반면 잠금 위치에 있을 때에는 추가 셔터(22)가 유입 개구(23) 위에 접하고 있다.

3차 체적(M)은 이동 방향(L)을 따라 연장하여, 유입 개구(23) 및 유출 개구(24)는 유입 통로(2) 및 유출 통로(3)에 대해 횡단하는 방식으로 배치된다. 그 결과, 가스가 유입 통로(2)로부터 유출 통로(3)로 지날 때, 가스 유동이 선형 경로를 따르지 않게 된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브(1)의 정상 사용 조건에서, 셔터(4)가 개방 위치에 있고, 추가 셔터(22)가 유동 위치에 있을 때, 가스는 1차 체적(V)을 통해 흐를 수 있다.

그러나, 추가 셔터(22)가 개방 위치에 있을 때, 가스이 일부가 2차 체적(W)에 도달할 수 있다.

도 2에 도시되어 있는 본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브(1)는 2차 체적(W)을 보조 체적(U)과 중간 체적(Y)으로 분할하기 위해 2차 체적(W) 내에 스냅-조립되어 배치되어 있는 제2 안정화 막(15)을 포함한다. 좀 더 정확하게는, 이에 따라 가스가 보조 체적(U)에 도달할 수 있다.

이러한 방식으로, 제1 안정화 막(6)과 제2 안정화 막(15) 사이에 획정된 중간 체적(Y)은 대기압과 동등한 압력에서 공기만을 포함한다.

본 발명의 이 측면에 따르면, 관상 요소(17)는 1차 체적(V)을 보조 체적(U)과 유체 연통하도록 한다.

그 결과, 정상 조건에서, 제1 안정화 막(6)은 외부 면(9) 위에서만 응력을 받게 된다. 즉 제1 안정화 막(6)이 유출 통로(3)를 향하게 된다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 작동 수단(5)은 이동 방향(L)과 평행하게 연장 축(A)을 따라 연장한다.

좀 더 정확하게는, 작동 수단(5)은 작동 샤프트(16)와 관상 요소(17)를 포함하며, 이들 모두는 메인 체적(V)과 2차 체적(W) 사이에서 이동 방향(L)을 따라 연장한다.

더욱 정확하게는, 관상 요소(17)는 작동 샤프트(16)가 삽입될 수 있도록 중공형으로 되어 있다. 슬라이딩 할 수 있도록 하기 위해, 작동 샤프트(16)의 횡단 단면은 관상 요소(17)의 횡단 단면과 동등하거나 작은 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 추가 셔터(22)가 유동 위치에 있을 때, 관상 요소(17)는 1차 체적(V)이 2차 체적(W)과 유체 연통하게 한다.

즉, 작동 샤프트(16)와 관상 요소(17) 사이에서 사이 공간(25)이 획정되며, 이에 의해 가스가 2차 체적(W)을 향해 흐를 수 있게 된다.

유리하기로는, 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있고 동시에 유입 통로(2)와 유출 통로(3) 사이에서 유체가 흐를 때, 사이 공간(25)은 셔터(4)와 2차 체적(W) 내에 스냅-조립 배치된 제2 안정화 막(15) 상의 압력이 균형을 이루게 한다. 특히, 사이 공간(25)은 가스 일부가 유입 통로(2)로부터 2차 체적(W)을 향해 흐르게 하여 이를 채워서, 제2 안정화 막(15) 상에 셔터(4) 상에 통상적으로 유도되는 스러스트 압력과 동등하지만 방향이 반대인 스러스트 압력이 유도되도록 하여 이를 방해하게 된다.

본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 작동 샤프트(16)는 셔터(4)와 추가 셔터(22) 모두에 공통이며, 셔터들에 서로에 대해 독립적으로 이동시키게 구성되어 있다.

상세하게는, 작동 샤프트(16)는 제2 안정화 막(15), 제1 안정화 막(6) 및 셔터(4)를 관통한다.

좀 더 정확하게는, 관상 요소(17)를 통해 삽입된 작동 샤프트(16)는 적어도 2차 체적(W)으로부터 1차 체적(V) 내에 배치된 작동 단부를 향해 연장한다. 이 작동 단부는 추가 셔터(22)를 유동 위치로부터 잠금 위치로 이동시키는 데에 사용된다. 작동 샤프트(16)가 개방 위치에서 셔터(4)를 이동시키는 동안, 밸브(1)의 고정 부분(7)과 셔터(4) 사이에 탄성 요소(13)가 개재되어서 이를 폐쇄 위치로 이동시킨다. 바람직하게는, 제1 안정화 막(6)은 탄성 요소(13)와 밸브(1)의 고정 부분(7) 사이에 배치된 연결 부분(14)을 구비한다.

이와 유사하게, 작동 샤프트(16)는 추가 셔터(22)를 유동 위치로 이동시키고, 반면 스프링은 잠금 위치에서 추가 셔터(22)를 원위치로 가게 할 수 있다.

이동 방향(L)을 따르는 작동 수단(5)의 이동은, 작동 단부 반대편인 작동 샤프트(16) 이동의 일 단부에 작동 가능하게 작용하는 자기 작동 수단(21)에 의해 보장될 수 있다.

좀 더 상세하게는, 자기 작동 수단(21)은 전자석(26) 및 작동 샤프트(16)의 이동 단부에 연결되어 있으며 자석 및/또는 강자성 재료로 제작된 자기 바디(27)를 포함한다. 밸브(1)에 대해 통합되어 있는 전자석(26)은 자기 바디(27)를 이동 방향(L)을 따라 이동시키고 및/또는 그 위치에 유지시키도록 자기 바디(27)와 상호 작용하게 하는 자기장을 발생시킬 수 있다.

또는, 첨부된 도면들에는 도시되어 있지 않은 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전자석(26)이 작동 샤프트(16)의 이동 단부에 연결되어 있는 한편(바람직하게는 보이스-코일 타입의 연결에 의해), 자기 바디는 밸브(1)에 강직하게 통합되어 있다. 이 방식으로 전자석(26)에 생성된 자기장이 직접 작동 샤프트를 직접 이동시키게 된다.

도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 배압 조건 즉 가스가 유출 통로(3)에서 유입 통로(2)로 유동하는 조건에서, 가스가 막에 작용하는 압박 힘은 정상 조건에 비해 증가한다. 응력이 더 큰 조건에서, 밸브(1)는 유출 통로(3)를 1차 체적(V)의 나머지로부터 격리시킬 수 있어야 한다.

이를 위해, 제1 안정화 막(6)은 셔터(4)에서 작동 수단(5)에 구속되도록 작동 수단(5)의 적어도 일부에 인접하게 배열된 슬리브(12)를 포함하고, 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있을 때 1차 체적(V)의 물리적 분리를 정의한다.

좀 더 상세하게는, 제1 안정화 막(6)이 작동 수단(5)의 연장 축(A)을 둘러싸고, 그 축 자체와 실질적으로 직교하는 평면 위에 놓인다.

도 2에 도시되어 있는 밸브(1)의 제1 측면에 따르면, 원뿔 또는 절두 원뿔형을 고려하면, 제1 안정화 막(6)의 활성 벽(8)이 셔터(4)의 공통 부분을 향해 연장 축(A)에 대해 경사지는 것이 바람직하지만, 반드시 경사져야 하는 것은 아니다.

바람직하게는, 제1 안정화 막(6)은 이동 방향(L)을 따라 작동 수단(5)의 이동을 추종하는 벨로우즈 타입이다. 더 정확하게는, 제1 안정화 막(6)은 활성 벽(8)과 연결 부분(14) 사이에 배치된 벨로우즈 부분을 구비한다.

도 3으로부터 알 수 있는 본 발명의 다른 측면에 따르면, 활성 벽(8)은 실질적으로 이동 방향(L)을 따라 셔터(4)로부터 멀어지게 연장하는 오목부(11)(concavity)를 구비한다.

도 6은 이 막이 오작동하여 2차 체적(W)을 명확하게 분리할 수 없게 할 가능성을 시뮬레이션 하기 위해, 제2 안정화 막이 없는 유체용 밸브(1)를 도시한다.

따라서 이 경우에, 보조 체적(U)에 존재하는 가스는 중간 체적(Y)으로 침투하여, 제1 안정화 막(6)의 내부 표면에 상당한 압력을 유발한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2차 체적(W)을 향하는 연결 부분(14)의 측면 위에, 밸브(1)의 고정 부분(7) 위에 접하는 평탄 면(18)이 존재한다. 평탄 면(18)은 연장 축(A)에 대해 직교하며, 셔터(4)가 폐쇄 위치를 향하게 스러스트 압력을 가하도록 가스의 압력에 노출된다.

즉, 2차 체적(W)의 가스는 고정 부분(7)과 연결 부분(14) 사이에서 평탄 면(18)을 따라 침수하여, 연결 부분(14)에서 제1 안정화 막(6)에 압력을 생성시키며, 이에 다라 제1 안정화 막(6)이 변형된다. 이 방식으로 평탄 면(18)을 따라 침투된 가스에 의해 유발된 압력은 제1 안정화 막(6) 위에 안착되어 있는 강성 커버(20)를 이동시켜 셔터(4) 상에서 탄성 요소(13)에 의해 가해지는 실제 부하를 증가시킨다.

구체적으로, 도 7에서 더 잘 볼 수 있는 바와 같이, 평탄 면(18)에서 연결 부분(14)의 침투 영역은 제1 안정화 막(6) 자체의 둘레 부분 상에 존재하는 약한 정합(conformation)으로 인해 변형될 수 있다.

바람직하게는, 연결 부분(14)은 1차 체적(V)을 향해 연장하는 막힌 캐비티(19)를 구비한다.

더 정확하게는, 막힌 캐비티(19)는 실질적으로 강성 커버(20)를 향해 실질적으로 전파하는 리세스와 유사한 형상이다.

그 결과, 막힌 캐비티(19)는, 폐쇄 위치를 향해 셔터(4)에 스러스트 압력을 가할 수 있도록, 제1 안정화 막(6)과 고정 부분(7) 사이에 정해진 양의 침투된 가스를 보유할 수 있다.

바로 위에 기재한 측면에 따르면, 중간 체적(Y) 내 가스는 제1 안정화 막(6)의 연결 부분(14)과 밸브(1)의 고정 부분(7) 사이를, 더 정확하게는 특별하게 제공된 막힌 캐비티(19) 내에서 향하는 것이 유리하다. 이 방식으로, 이동 방향(L)을 따라 막을 이동시키는 경향이 있는, 2차 체적(W)으로부터 1차 체적(V)을 향하는 가스에 의해 생성된 압력은 탄성 요소(13)로 전달되고, 이는 궁극적으로 셔터(4)의 후방 면(10) 위에 압력을 부여하여 셔터(4)를 폐쇄 위치에 유지시킨다.

바람직하게는, 밸브(1)는 제1 안정화 막(6)의 강성 커버(20)를 포함한다. 강성 커버는 제1 안정화 막(6) 자체와 탄성 요소(13) 사이에 개재되어 있다.

강성 커버(20)는 막힌 캐비티(19)에 저장된 유체의 양에 따라 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있는 방식으로 제1 안정화 막(6) 상에 중첩된다.

유리하게는, 제1 안정화 막(6)을 통해 중간 체적(Y)의 가스에 의해 푸시되는 강성 커버(20)는 셔터(4)를 폐쇄 위치에 유지하기 위해 탄성 요소(13)에 압박 힘을 부여할 수 있다. 동시에, 강성 커버(20)는 예를 들어 탄성 요소(13)에 의해 생성 된 마찰과 같이 사용 중에 야기되는 손상으로부터 막을 보호할 수 있다.

유체용, 바람직하게는 가스용 밸브(1)의 작동 예와 관련하여, 이는 아래에서 언급되는 위에서 설명된 것으로부터 직접 도출된다.

정상적인 조건에서, 추가 셔터(22)는 바람직하게는 박스-형 바디(32)와 추가 셔터(22) 사이에 개재된 스프링을 통해 추가 작동 수단(30)으로 인해 잠금 위치에 있다.

이 상태에서, 가스는 유입 통로(2)로부터 추가 셔터(22)와 유입 통로(2)의 입구 사이에 포함된 내부 체적(V)의 일부로만 흐를 수 있다.

작동 수단(5)의 활성화는 이동 방향(L)을 따라 작동 샤프트(16)의 이동을 허용한다. 작동 샤프트(16)의 작동 단부가 추가 셔터(22)와 충돌할 때, 후자는 잠금 위치에서 유동 위치를 향해 이동 방향(L)을 따라 이동한다. 박스-형 바디(32)로부터 특정 거리에서, 추가 작동 수단(30)의 전자석(31)에 의해 생성된 자기장 라인은 추가 셔터(22)의 자기 및/또는 강자성 부분과 상호 작용하여 그것이 유지되는 흐름 위치에 접할 때까지 스트로크를 완료하게 한다.

유리하게는, 작동 샤프트(16)는 셔터(4)에 존재하는 적절한 캐비티 덕분에 셔터(4)를 통과한다. 이러한 방식으로, 이 방법은 셔터(4)의 위치를 방해하지 않으며, 셔터(4) 및 추가 셔터(22)가 서로 독립적으로 이동할 수 있다.

이 구성에서 가스는 3차 체적(M)의 내부로 흐를 수 있으며, 여기서는 또한 일반적으로 스프링인 탄성 요소(13)에 의해 폐쇄 위치에 유지되는 셔터(4)의 장애물을 발견한다.

추가 셔터(22)가 전자석(31)에 의해 유동 위치에 유지되는 한, 자기 활성화 수단(21)은 이동 방향(L)을 따라 작동 샤프트(16)를 이동시켜 추가 셔터(22)로부터 작동 단부를 이격시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 작동 샤프트(16)에 존재하는 받침대(29)는 셔터(4)의 자기 간섭에 의한 이동을 허용하고, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 드래그하여, 셔터(4)를 폐쇄 위치에 유지시키기 위해 셔터(4)에 탄성 요소(13)가 가하는 힘을 상쇄한다.

바람직하게는, 받침대(29)는 셔터(24)의 관통 캐비티의 단면보다 더 큰 단면을 갖는 원형 링이다.

이 구성에서 가스는 3차 체적(M)에서 유출 통로(3)로 흐를 수 있다.

유리하게는, 셔터(4)의 위치는 추가 셔터(22)의 위치와 무관하며, 따라서 밸브의 가능한 구성은 셔터(4)가 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동하는 동안 추가 셔터(22)가 잠금 위치에 있다는 것을 제공하여, 3차 체적(M)에 포함된 가스만이 유출 통로(3)를 통해 밸브(1) 외부로 흐르도록 허용한다.

유리하게는, 본 발명은 가스의 압력이 폐쇄 위치에서 개방 위치로 셔터의 이동을 유도하지 않는 방식으로 제1 안정화 막이 형성되어, 유입 통로를 향한 가스 자체의 유동을 허용하기 때문에, 배압 조건 동안 장치를 더 안전하게 할 수 있다.

Claims (22)

1. - 유체 또는 가스용 밸브(1)로, 상기 밸브는,
   - 유체를 위한 유입 통로(2) 및 유출 통로(3)로, 이들 사이에 1차 체적(V)이 획정되는, 유입 통로(2) 및 유출 통로(3);
   - 유입 통로(2)와 유출 통로(3) 사이에 개재되어 있고, 유입 통로(2)로부터 유출 통로(3)로 유체가 흐를 수 있도록 하는 개방 위치와 유체 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있는 셔터(4);
   - 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있으며, 셔터(4) 자체를 개방 위치로 이동시키기 위해 셔터(4)에 작동 가능하게 작용하는 작동 수단(5);
   - 셔터(4)와 밸브(1)의 고정 부분(7) 사이에 개재되어 있는 제1 안정화 막(6)으로, 상기 제1 안정화 막(6)은 활성 벽(8)을 유출 통로(3)와 셔터(4) 사이에 존재하는 유체에 노출시키도록 정합되고; 상기 활성 벽(8)은 유출 통로(3)에 배치되어 있는 외부 면(9)을 구비하고 유입 통로(2) 반대편에서 셔터(4)의 후방 면(10)을 향하고; 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있고 밸브(1)가 유체가 유출 통로(3)로부터 유입 통로(2)로 흐르는 배압 조건에 있을 때, 유체가 셔터(4)를 개방하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 활성 벽(8) 상에 작용하는 유체의 압력이 셔터(4)의 후방 면(10) 위에 작용하는 유체의 압력에 의해 생성되는 힘보다 작도록 상기 외부 면(9)이 정합되는, 제1 안정화 막(6);을 포함하는 밸브에 있어서,
   이동 방향(L)을 따라 배치되어 있으며 제1 안정화 막(6)에 의해 1차 체적(V)으로부터 분리되는 2차 체적(W)을 포함하고; 상기 셔터는, 상기 셔터(4)가 폐쇄 위치에 있고 밸브(1)가 정상 압력 조건에 있을 때, 상기 2차 체적(W)이 유입 통로(2)와 유체 연결되도록 구성된 관통 홀을 구비하며; 상기 작동 수단(5)은 상기 유체가 상기 2차 체적(W)을 향해 통행하게 하기 위한 상기 관통 홀과 유체 연통하는 사이 공간(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   작동 수단(5)은 이동 방향(L)과 평행한 연장 축(A)을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제2항에 있어서,
   제1 안정화 막(6)은 상기 연장 축(A)을 둘러싸고; 상기 제1 안정화 막(6)은 연장 축(A)과 실질적으로 직교하는 평면 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 제3항에 있어서,
   활성 벽(8)은 셔터(4)를 향해 이동하는 연장 축(A)에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
5. 제4항에 있어서,
   제1 안정화 막(6)은 이동 방향(L)을 따른 작동 수단(5)의 이동을 추종하기 위한 벨로우즈 타입인 것을 특징으로 하는 밸브.
6. 제3항에 있어서,
   활성 벽(8)은 실질적으로 이동 방향(L)을 따라 셔터(4)로부터 멀어지게 연장하는 오목부(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
7. 제1항에 있어서,
   제1 안정화 막(6)은 활성 벽(8)에 연결되어 있으며, 작동 수단(5)을 셔터(4)에 구속시키기 위해 작동 수단(5)의 적어도 일부에 인접하게 배치되어 있는 슬리브(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
8. 제1항에 있어서,
   셔터(4)를 폐쇄 위치로 이동시키기 위해 및/또는 폐쇄 위치에 유지시키기 위해 밸브(1)의 고정 부분(7)과 셔터(4) 사이에 개재되어 있는 탄성 요소(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
9. 제8항에 있어서,
   제1 안정화 막(6)은 탄성 요소(13)와 고정 부분(7) 사이에 배치되어 있는 연결 부분(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
10. 제1항에 있어서,
    2차 체적(W)을 보조 체적(U)과 중간 체적(Y)으로 분할하기 위해 2차 체적(W)에 스냅-조립되어 배치된 제2 안정화 막(15)으로; 대기압과 실질적으로 동등한 압력에서 유체를 보유하기 위해 상기 중간 체적(Y)이 제1 안정화 막(6)과 제2 안정화 막(15) 사이에 포함되어 있는, 제2 안정화 막(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
11. 제10항에 있어서,
    상기 사이 공간(25) 및 관통 홀은 상기 유입 통로(2)가 상기 보조 체적(U)과 유체 연통하도록 하여, 정상 압력 조건에서 셔터(4)에 의해 유발된 압력과 균형을 이루도록 유체가 제2 안정화 막(15)에 작용하는 것을 특징으로 하는 밸브.
12. 제10항에 있어서,
    작동 수단(5)은 적어도 보조 체적(U)에서부터 1차 체적(V) 내에 배치되어 있는 작동 단부까지 이동 방향(L)을 따라 연장하는 작동 샤프트(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
13. 제12항에 있어서,
    작동 수단(5)은 이동 방향(L)을 따라 연장하는 관상 요소(17)를 포함하되, 관상 요소 내에는 1차 체적(V)이 보조 체적(U) 유체 연통하게 하기 위해 작동 샤프트(16)가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브.
14. 제9항에 있어서,
    2차 체적(W)을 향하는 측면 상의 연결 부분(14)은 유체의 압력에 노출되며, 연장 축(A)에 대해 직교하는 평탄 면(18)을 구비하여 셔터(4)에 폐쇄 위치를 향하는 스러스트 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 밸브.
15. 제14항에 있어서,
    연결 부분(14)은, 제1 안정화 막(6)과 고정 부분(7) 사이에 침투된 다량의 유체를 보유하기 위해 2차 체적(W)을 향하는 제1 안정화 막(6)의 측면에 의해 일부가 획정된 막힌 캐비티(19)를 구비하여, 셔터(4)에 폐쇄 위치를 향하는 스러스트 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 밸브.
16. 제15항에 있어서,
    제1 안정화 막(6) 자체와 탄성 요소(12) 사이에 개재된 제1 안정화 막(6)의 강성 커버(20)를 포함하고; 상기 강성 커버(20)는 제1 안정화 막(6) 위에 중첩되어 있고, 막힌 캐비티(19) 내에 저장되어 있는 다량의 유체에 따라 이동 방향(L)을 따라 이동하여서 탄성 요소(13)를 보조하여 셔터(4)가 폐쇄 위치에 유지되게 하는 것을 특징으로 하는 밸브.
17. 제16항에 있어서,
    2차 체적(W)을 보조 체적(U)과 중간 체적(Y)으로 분할하기 위해 2차 체적(W)에 스냅-조립되어 배치된 제2 안정화 막(15)으로; 대기압과 실질적으로 동등한 압력에서 유체를 보유하기 위해 상기 중간 체적(Y)이 제1 안정화 막(6)과 제2 안정화 막(15) 사이에 포함되어 있는, 제2 안정화 막(15)을 포함하고, 작동 수단(5)은 적어도 보조 체적(U)에서부터 1차 체적(V) 내에 배치되어 있는 작동 단부까지 이동 방향(L)을 따라 연장하는 작동 샤프트(16)를 포함하고, 작동 샤프트(16)가 제2 안정화 막(15), 제1 안정화 막(6), 강성 커버(20) 및 셔터(4)를 관통하는 것을 특징으로 하는 밸브.
18. 제12항에 있어서,
    상기 작동 샤프트(16)를 이동 방향(L)을 따라 이동시키기 위해 작동 단부 반대편에 있는 작동 샤프트(16)의 이동 단부에 작동 가능하게 작용하는 자기 작동 수단(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
19. 2개의 스테이지를 포함하는 밸브(1)로, 적어도 제2 스테이지는 제1항에 따른 밸브(1)의 특징을 포함하는 밸브.
20. 제19항에 있어서,
    제1 스테이지는 1차 체적(V) 내에 배치되어 있으며, 셔터(4)를 향해 유체가 흐를 수 있도록 하는 유동 위치와 유체의 통행을 방지하는 잠금 위치 사이에서 이동 방향(L)을 따라 이동할 수 있는 추가 셔터(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
21. 제20항에 있어서,
    셔터(4)와 추가 셔터(22) 사이에 개재되며, 유입 통로(2)와 유체 연통하는 유입 개구(23) 및 유출 통로(3)와 유체 연통하는 유출 개구(24)를 구비하는 3차 체적(M)을 포함하고; 폐쇄 위치에서 상기 셔터(4)는 상기 유출 개구(24)에 접하고; 잠금 위치에서는 상기 추가 셔터(22)가 상기 유입 개구(23)에 접하는 것을 특징으로 하는 밸브.
22. 제21항에 있어서,
    작동 샤프트(16)는 셔터(4)와 추가 셔터(22) 모두에 공통이고, 셔터(4)와 추가 셔터(22)를 이동시키도록 구성되며; 상기 작동 샤프트(16)는 중간 체적(M) 내에 삽입되어 작동 단부가 추가 셔터(22)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 밸브.