KR19980069946A

KR19980069946A - 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브

Info

Publication number: KR19980069946A
Application number: KR1019970047458A
Authority: KR
Inventors: 로버트피.오하라; 커티스에스.울리
Original assignee: 존디.델폰티; 엠하트인크.
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 1998-10-26
Also published as: TW359346U; US5839464A; US6032686A; EP0853207A2; CA2226824A1; EP0853207A3

Abstract

카트리지 밸브(116)는 하우징(66) 내에 장착된 고정 디스크(80) 및 가동 디스크(118)를 포함한다. 레버(46)는 밸브(116)의 일단부에 축방향으로 위치된 주개구(72)를 통해 연장된다. 레버(46)는 밸브(116)를 통과하는 물의 유동 및 온도를 제어하기 위하여 가동 디스크(118)의 고정 디스크(80)에 대한 이동을 용이하게 하도록 커플러(130)에 부착된다. 가요성 밸브(144)는 커플러(130)에 부착되며, 밸브(116)의 통상 사용에 있어서는 커플러를 통해 형성된 구멍(136)이 가동 디스크(118)를 통해 형성된 통로와 연통하는 것을 방지한다. 밸브(116)를 둘러싸는 환경으로부터의 공기는 주개구(72)로 들어갈 수 있으며, 물 공급부에서 부압이 발생한 때 공기가 공급 라인으로 들어가게 하여 부압의 바람직하지 않은 효과를 무효화하도록 밸브(144)를 굴곡시킨다. 다른 카트리지 밸브(160)에서, 커플러(130)의 구멍(136)을 통해 추가의 공기 연통을 제공하도록 구멍(166)이 하우징(66)의 측벽을 통해 형성된다. 또 다른 카트리지 밸브(168)에서, 레버(46)는 주개구와 커플러(130)에 형성된 구멍(136) 사이에서 유효 연통이 없게 되는 정도까지 주개구(72)를 차지한다. 상기 예에서, 하우징(66)의 측벽에 형성된 구멍(166)은 커플러(130)의 구멍(136)과 밸브(116)를 둘러싸는 주변 환경 사이에서 연통부를 제공한다.

Description

진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브

본 발명은 진공 차단기(vacuum breaker)를 갖는 카트리지 밸브(cartridge valve)에 관한 것으로, 특히 밸브가 일체형 대기압 진공 차단기를 내부에서 내장하는 수도꼭지(faucet)에 사용하기 위한 카트리지 밸브에 관한 것이다.

한 종류의 물 유동 제어 밸브에 있어서, 예컨대 세라믹으로 구성된 한 쌍의 대체로 평탄한 강성 판 또는 디스크가 다른 구성 요소들과 함께 셸 또는 하우징 내에 집약적으로 배치되어 카트리지 밸브를 형성하도록 한다. 각각의 강성 디스크에는 고도로 연마된 연마 표면이 형성되며, 상기 연마 표면은 상기 다른 디스크의 연마 표면과 접촉 결합 상태로 배치된다. 강성 디스크들 중 하나는 하우징 내에 고정된 다른 디스크에 대하여 하우징 내에서 이동 가능하다. 카트리지 밸브의 레버는 하우징으로부터 외측으로 연장된 부분과, 하우징 내로 연장된 부분을 갖는다. 레버의 외측 부분의 이동은 하우징 내의 고정 디스크에 대한 가동 디스크의 회전 및 병진 이동을 용이하게 한다.

통상적으로, 온수 유입 도관 및 냉수 유입 도관은 온수 및/또는 냉수를 선택적으로 공급하도록 카트리지 하우징에 부착된다. 온수 및/또는 냉수는 고정 디스크를 관통해 형성된 유입 구멍을 통하여, 가동 디스크의 연마 표면에 형성된 개구 또는 혼합 챔버로 공급된다. 고정 디스크에는, 예컨대 혼합 챔버로부터 수도꼭지 유니트의 주둥이(spout) 또는 스프레이 헤드(spray head)로의 물의 안내를 용이하게 하도록 혼합 챔버와의 선택적인 위치 설정을 위하여 고정 디스크를 관통해 연장된 유출 구멍이 형성되며, 카트리지 밸브는 수도꼭지 유니트의 부품이다.

역사적으로, 카트리지 밸브는 혼합 챔버의 개구가 가동 디스크를 관통해 연장되는 것이 아니라 고정 디스크만의 유입 구멍 및 유출 구멍과 연마 표면으로 선택적으로 개방하도록 설계되었다. 가동 디스크 및 고정 디스크의 고도로 연마된 연마 표면은 고정 디스크의 유입 구멍 및 유출 구멍과 가동 디스크의 혼합 챔버로의 물 통로를 제한하는 방수 시일(seal)을 제공한다.

전술된 종류의 카트리지 밸브는 통상적으로 그 구성 요소들이 하우징 내에서 밀접하게 적층 및 제한되는 상태로 집약된다. 카트리지 밸브의 도입 이래로 수년간에 걸쳐서, 밸브의 각각의 구성 요소들에 대하여 수정이 이루어져 왔다. 그러나, 카트리지 밸브의 집약적 본질과, 이러한 밸브가 통상적으로 장착되는 수도꼭지 내의 제한된 가용 공간 때문에, 가동 디스크 및 고정 디스크에 대해 극히 적은 수정이 이루어졌다. 그러므로, 역사적으로는 전술한 바와 같이 고정 디스크에는 관통 구멍이 형성되었고, 가동 디스크에는 디스크를 통해 연장되지 않는 개구가 형성되었다.

수도꼭지 유니트가 주둥이와 무관하게 또는 주둥이 내부로부터 스프레이 헤드를 포함할 때, 물은 주둥이 또는 스프레이 헤드로 선택적으로 안내될 수 있다. 종종, 스프레이 헤드는 접시, 포트, 팬, 식사 도구 등과 같은 물품을 세척할 때 가옥의 주방 내에서 사용된다. 세척될 물품은 물과 세제가 담기고 물품이 손으로 세척되는 싱크(sink) 내에 위치된다. 통상적으로, 스프레이 헤드는 세척된 물품으로부터 세제 물을 싱크 내로 헹구어 내기 위해 사용된다. 결국, 싱크 내의 물은 접시로부터 세척된 음식 찌꺼기에 의해 더러워진다.

세척된 물품을 헹구기 위해 스프레이 헤드를 사용하는 동안에, 물품을 세척하는 자는 종종 작동 조건에서 스프레이 헤드를 오수 내로 위치시킴으로써, 깨끗한 물이 스프레이 헤드로부터 싱크 내의 물로 배출된다.

때때로 부압(negative pressure)이라고 하는 급격한 압력 강하가 밸브로 공급되는 물의 압력에서 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 싱크 내의 오수와 유입되는 깨끗한 물 사이의 상대 압력 레벨은 오수가 스프레이 헤드 내로 흡입되거나 빨아올려지는 정도로 상당하게 반전된다. 이러한 본질의 압력 강하는, 예컨대 가까운 급수 본관에서의 차단 때문에, 또는 불을 끄기 위하여 구역 소화전으로부터 물을 끌어오는 소방관에 의해 야기될 수 있다. 이러한 물의 역류에 의해, 오수는 스프레이 헤드를 내로 그리고 밸브를 통해 유입 도관 내로 흡입되어, 가옥 내의 다른 수도꼭지가 사용될 때 재발할 수 있는 것처럼 가옥 내의 음료용 물과 혼합된다.

물의 역류의 발생을 방지하기 위하여, 부압의 효과를 중화하고 진공을 효과적으로 차단하도록 유입 도관 내로 대기압을 도입하는 시스템이 수년 전에 개발되었다. 통상적으로, 이러한 시스템은 진공 차단기라 한다. 초기의 진공 차단기의 예는 1962년 10월 2일자로 허여된 미국 특허 제3,056,418호에 기재되어 있다. 미국 특허 제3,056,418호에 도시된 밸브는 밸브 본체 내에 형성된 밸브 챔버 내부에서 이동 가능한 볼 밸브로 통상 불린다. 볼 밸브의 선택적 이동에 의해, 유입하는 온수 및/또는 냉수는 볼 밸브의 중공 내부에 의해 한정된 혼합 챔버 내로 그리고 나서 유출 라인 내로 안내된다. 미국 특허 제3,056,418호에 설명된 진공 차단기는 볼 밸브 아래에서 밸브 본체 내에 형성된 보어(bore)를 포함하며, 급수 라인 내의 부압 발달에 반응하는 부유 볼(floating ball)을 내장한다. 이는 보어를 통해 유입 라인으로 도입되는 대기압의 공기가 부압의 효과를 무효로 하게 한다.

더욱 최근에는, 1989년 2월 21일자로 허여된 미국 특허 제4,805,661호에 기재된 바와 같이, 미국 특허 제3,056,418호에 기재된 종류의 볼 밸브는 진공 차단기로서 기능하도록 볼 밸브의 중공 내부에서 플랩(flap) 밸브를 포함하도록 수정되었다. 이러한 상황에서, 진공 차단기는 볼 밸브 아래에서 밸브 하우징 내에 형성되기보다는 밸브의 중공 내부에 위치된다.

과거에, 전술된 종류의 카트리지의 밸브를 갖는 진공 차단기를 제공하기 위한 시도가 이루어졌다. 위에서 알 수 있는 바와 같이, 이러한 종류의 카트리지 밸브는 밸브의 다른 집약 배치된 구성 요소와 함께 하우징 내에 집약적으로 위치된 2개의 접촉하는 대체로 평탄한 강성 디스크를 포함한다. 카트리지 밸브의 하우징 내에서의 구성 요소들의 집약적 조립 때문에, 카트리지 밸브 내에 진공 차단기를 포함시킬 가능성이 전혀 없었다. 카트리지 밸브와 관련하여 사용된 진공 차단기의 몇 가지 실시예는 1990년 11월 13일자로 허여된 미국 특허 제4,969,483호에 설명되어 있다. 각각의 실시예에서, 탄성체가 흡입 방지 장치를 제공하도록 일방 밸브 방식으로 기능한다. 그러나, 각각의 실시예에서, 탄성체는 밸브의 구성 요소들이 카트리지의 하우징 내에서 수정되지 않은 집약 배열로 남아 있는 상태에서 카트리지 밸브의 외부에 위치된다.

카트리지 밸브와 사용되도록 최근에 개발된 다른 진공 차단기 시스템은 1994년 7월 19일자로 허여되고 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,329,957호에 설명되어 있다. 미국 특허 제5,329,957호의 진공 차단기에 있어서, 우산형 밸브(umbrella valve)가 함께 조립된 매니폴드 및 모듈은 카트리지 아래에서 조립된다. 우산형 밸브는 부압의 발달에 응답하고, 부압 효과를 중화하는 기능을 한다. 다시, 응답 요소들이 카트리지 밸브의 외부에 위치되고, 밸브의 구성 요소들은 카트리지의 하우징 내에서 수정되지 않은 집약 배열 상태로 남아 있다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 진공 차단기는 수도꼭지 시스템의 밸브와 사용되도록, 더욱 최근에는 카트리지 밸브와 사용되도록 수년전에 설계되었다. 그러나, 이러한 진공 차단기는 카트리지 밸브의 외부에 있게 됨으로써, 전체의 밸브 조립체 내에 추가 공간을 요구한다. 결국, 카트리지 밸브의 하우징 내에 집약적으로 위치된 진공 차단기를 포함하는 카트리지 밸브에 대한 필요성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 진공 차단기가 카트리지 밸브의 나머지 구성 요소들과 함께 카트리지 밸브 내에 배열된 카트리지 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 구성 요소들의 쉽고 효율적인 조립을 용이하게 하는 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 카트리지 밸브가 일부를 이루는 밸브 조립체의 다른 설비들에 대하여 용이하게 조립 및 분해될 수 있는 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 작동 요소가 쉽게 교체될 수 있는 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브를 제공하는 것이다.

도1은 카트리지 밸브와, 주둥이 셸 내에 장착되고 주둥이 셸로부터 제거 가능한 스프레이 헤드를 갖는 수도꼭지를 도시하는 분해 사시도.

도2는 종래의 카트리지 밸브를 도시하는 사시도.

도3은 도2의 카트리지 밸브의 구성 요소들을 도시하는 분해 사시도.

도4는 도2 및 도3의 카트리지 밸브의 구성 요소들의 조립 배열 상태를 도시하는 단면도.

도5는 본 발명의 특정 원리에 따른 카트리지 밸브의 제1 실시예의 구성 요소들의 조립을 도시하는 단면도.

도6은 본 발명의 특정 원리에 따른 카트리지 밸브의 제2 실시예의 구성 요소들의 조립을 도시하는 단면도.

도7은 본 발명의 특정 원리에 따른 카트리지 밸브의 제3 실시예의 구성 요소들의 조립을 도시하는 단면도.

도8은 도5 및 도6의 카트리지 밸브의 일부분을 도시하는 단면도.

도9는 본 발명의 특정 원리에 따른 도7의 카트리지 밸브의 일부분을 도시하는 단면도.

도10은 본 발명의 특정 원리에 따른 도5, 도6 및 도7의 카트리지 밸브의 커플러(coupler)를 도시하는 사시도.

도11은 본 발명의 특정 원리에 따른 도10의 커플러의 제1 주면(major surface)을 도시하는 평면도.

도12는 본 발명의 특정 원리에 따른 도10의 커플러의 제2 주면을 도시하는 저면도.

도13은 본 발명의 특정 원리에 따른 도5, 도6 및 도7의 카트리지 밸브의 가동 강성 디스크의 제1 주면을 도시하는 저면도.

도14는 본 발명의 특정 원리에 따른 도13의 가동 강성 디스크의 제2 주면을 도시하는 사시도.

도15는 본 발명의 특정 원리에 따른 도5, 도6 및 도7의 카트리지 밸브의 우산형 밸브를 도시하는, 일부분이 절결된 측면도.

도16은 도15의 우산형 밸브를 도시하는 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30 : 수도꼭지

34 : 케이싱

36, 116, 160, 168 : 카트리지 밸브

44 : 스프레이 헤드

46 : 레버

66 : 하우징

76, 130, 164 : 커플러

78, 118 : 가동 디스크

80 : 고정 디스크

144 : 가요성 밸브

상기 및 다른 목적들을 염두에 두고, 본 발명은 하우징 내에 고정된 제1 디스크와 하우징 내에서 제1 디스크에 대하여 이동 가능한 제2 디스크를 내장하는 하우징을 포함하는 카트리지 밸브를 고려한다. 제2 디스크에는 제2 디스크의 선택 이동시 제1 디스크를 관통하여 형성된 개구와 연통하는 상태로 위치 설정 가능한 통로가 관통 형성된다. 제2 디스크에 인접 위치된 밸브 홀더에는 제2 디스크의 통로와 연통하도록 적어도 하나의 구멍이 관통 형성된다. 밸브 홀더에 부착된 가요성 밸브는 통로 내의 매체의 압력이 구멍 내의 매체의 압력보다 클 때 밸브 홀더의 구멍과 제2 디스크의 통로 사이의 연통을 폐색하고, 통로 내의 압력이 구멍 내의 압력보다 작을 때 이들 사이의 연통을 허용한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 이하의 양호한 실시예의 상세한 설명, 첨부된 특허청구범위 및 첨부 도면으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

도1을 참조하면, 단일 제어 주방 수도꼭지(30)는 기부(32), 케이싱(34) 및 케이싱의 상부 개구 내에 위치된 카트리지 밸브(36)를 포함한다. 수도꼭지(30)는 허브 셸(40) 및 주둥이 셸(42)에 의해 형성된 주둥이 조립체(38)도 포함하며, 주둥이 셸의 자유 단부에는 스프레이 헤드(44)가 있다. 허브 셸(40)은 카트리지 밸브(36)의 레버(46)가 허브 셸의 상부 개구를 통해 연장하도록 케이싱(34) 위에 위치될 수 있다. 레버(46)가 관통하여 연장되는 상태로 장식용 캡(48)이 허브 셸(40) 상에 위치될 수 있다. 조작 핸들(50)은 레버(46)의 상부에 나사 부착되고, 장식용 돔(dome, 52)이 수도꼭지(30)의 외부를 완성하도록 핸들 상에 배치된다.

온수 유입 도관(54) 및 냉수 유입 도관(56)은 케이싱(34)의 바닥에서 수도꼭지(30) 내로 연장되고 유출 도관(58)도 케이싱의 바닥으로부터 연장된다. 가요성 도관(60)은 유출 도관(58)에 결합되고, 케이싱(34)을 통해, 허브 셸(40)과 주둥이 셸(42) 사이의 개구(62)를 통해, 그리고 주둥이 셸을 통해 연장되어 스프레이 헤드(44)에 결합된다.

수도꼭지(30)는 도시된 바와 같이 통상의 주둥이 구성으로 사용될 수 있는데, 스프레이 헤드(44)는 주둥이 셸(42)에 남아 있고 헨들(50)은 수도꼭지를 통해 공급되는 물의 유동 및 온도를 조절하는 데 사용된다. 스프레이 모드에서, 스프레이 헤드(44)는 주둥이 셸(42)과의 조립 상태로부터 제거됨으로써, 가요성 도관(60)은 스프레이 헤드가 주둥이 셸로부터 끌리게 하여 사용자에 의해 둘레에서 이동하게 한다. 스프레이 헤드(44)를 조작하기 위하여, 스프레이 헤드의 상부의 버튼(64)이 눌려지고, 핸들(50)은 물 유동 및 온도 제어를 위해 조절된다. 유출 도관(58)에 결합된 가요성 도관(60)의 부분에는 사용자가 스프레이 헤드(44)를 주둥이 셸(42)로부터 제한되지만 전체 유용 거리에 대해 끌 수 있게 하기에 충분한 처짐(slack)이 마련된다.

도2에 도시된 바와 같이, 카트리지 밸브(36)는 축(71)을 중심으로 정렬된 기부(68) 및 축소 캡형 상부(70)를 갖는 원통 하우징(66)을 포함한다. 부싱(74)은 하우징(66) 내에 위치되고, 부싱에는 레버(46)가 관통 연장되는 개구(72)가 부싱을 관통하여 형성된다. 개구(72)는 원통 하우징(66)의 축방향으로 카트리지 밸브(36)의 주개구(major opening)를 형성한다. 도3을 참조하면, 카트리지 밸브(36)는 부싱(74), 핀(75), 커플러(coupler, 76), 대체로 평탄한 가동 디스크(78) 및 대체로 평탄한 고정 디스크(80)도 포함한다. 가동 디스크(78) 및 고정 디스크(80) 각각은 예컨대 세라믹 등의 강성 재료로 구성된다. 또한, 카트리지 밸브(36)는 밸브 내의 3개의 탄성 시일(seal, 82)과, 기부(68)의 외측 바닥부에 있는 가스켓(84)을 포함한다.

카트리지 밸브(36)는 본 명세서에서 참조되어 합체된 미국 특허 제5,402,827호에 완전히 기재되어 있다. 미국 특허 제5,402,827호는 1995년 4월 4일자로 허여되었고 본 출원의 양수인에게 양도되었다.

도3 및 도4를 참조하면, 레버(46)는 핀(75)에 의해 부싱(74)에 대해 피벗 이동하도록 부착된다. 부싱(74)에는 커플러(76)로부터 연장된 돌출부(88)를 수용하는 넓은 슬롯(86)이 형성된다. 돌출부(88)에는 레버(46)의 내향 단부를 수용하는 개구(90)(도4)가 형성된다. 이러한 배열에 의해, 레버(46)는 부싱(74)을, 이어서 커플러(76)를 회전시키도록 레버 축을 중심으로 회전될 수 있다. 게다가, 레버(46)는 커플러(76)의 병진 또는 측방향 이동을 제공하도록 핀(75)의 축을 중심으로 피벗될 수 있다. 따라서, 커플러(76)는 레버(46)의 외향 단부의 제어를 통해 회전 및 측방향 이동될 수 있다.

커플러(76)에는 커플러의 임의의 회전 및 측방향 운동이 가동 디스크에 결합되도록 가동 디스크(78)에 형성된 대응하는 복수개의 노치(94) 내에 포개 넣어지는 복수개의 돌기(lug, 92)가 형성된다. 고정 디스크(80)는 하우징(66)과의 사이에서 임의의 상대 이동을 방지하도록 하우징(66)에 부착된다. 시일(82)은 고정 디스크(80)와 기부(68) 사이에서 하우징(66) 내에 위치된다.

도3에 도시된 바와 같이, 기부(68)에는 고정 디스크(80)를 통해 형성된 2개의 유입 구멍(102, 104) 및 유출 개구 또는 구멍(106)과 각각 정렬된 2개의 유입 개구 또는 구멍(96, 98)과, 유출 구멍(100)이 형성된다. 키홈 형상의 개구(108)는 가동 디스크(78)의 제1 표면(110)에 형성되고, 개구에는 개구(108)가 가동 디스크를 통해 연장되지 않도록 플로어(floor, 112)가 형성된다. 고정 디스크(80)에는 가동 디스크(78)의 제1 표면(110)과 접촉 결합하는 제2 표면(도4)이 형성된다. 표면(110, 114)들은 가동 강성 디스크(78)가 고정 강성 디스크(80)에 대하여 이동될 때 방수 시일을 제공하도록 고도로 연마된다.

가동 디스크(78)는 제1 표면(110)의 일부분이 고정 디스크(80)의 유입 구멍(102, 104)을 덮어 주둥이 모드 또는 스프레이 모드에서 스프레이 헤드(44)로의 급수를 방지하도록 위치될 수 있다. 또한, 가동 디스크(78)는 개구(108)의 일부분을 고정 디스크(80)의 유입 구멍(102, 104)들 중 하나 또는 모두와 정렬시키도록 이동될 수 있어, 온수 및/또는 냉수가 개구(108) 내로 유동하게 하여서 유출 구멍(106)을 통해 스프레이 헤드(44)로 유동하게 한다. 이러한 배열에서, 가동 디스크(78)의 개구(108)는 온수 및 냉수가 혼합되는 혼합 챔버로서 기능한다. 온도 조건 충족을 위해 혼합 챔버로 공급된 온수 및 냉수의 양은 가동 디스크(78)가 레버(46)의 이동에 의해 선택적으로 위치될 때 덮인 또는 덮이지 않은 구멍(102, 104)의 비율에 의해 제어된다.

도4에서 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 카트리지 밸브(36)의 구성 요소들은 하우징(66) 내에 조립될 추가의 요소들을 위한 공간이 본질적으로 없는 상태로, 하우징 내에 집약적으로 그리고 조밀하게 장착 및 내장된다.

본 명세서의 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술에서 설명된 바와 같이, 스프레이 헤드(44)가 스프레이 모드에 있고 오수(dirty water) 내로 삽입되어 있다면, 오수는 공급되는 물의 압력이 강하하는 경우에 스프레이 헤드 내로, 결국은 음료용 물 내로 빨아올려질 수 있다. 통상적으로, 오수가 빨아 올려지는 것을 방지하기 위하여, 본 명세서의 발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술에서 설명된 바와 같이 진공 차단기가 여러 방식으로 수도꼭지 내에 설치된다. 그러나, 카트리지 밸브(36)에 대하여, 지금까지의 밸브 내의 구성 요소의 집약성은 진공 차단기를 밸브 내부에 배치할 수 없었다. 미국 특허 제4,969,483호 및 제5,329,957호에 대하여 이상에서 알 수 있는 바와 같이, 진공 차단기는 카트리지 밸브(36)와 대체로 유사한 카트리지 밸브와 사용되도록 개발되었다. 그러나, 이들 특허 각각에서, 진공 차단기 설비는 카트리지 밸브의 외부에 배치되었다.

도5, 도6 및 도7에 기재된 바와 같이, 진공 차단기를 밸브 내에 포함하도록 카트리지 밸브의 3개의 실시예가 개발되었다. 이는 필요하다면 서비스 또는 교체를 위해 진공 차단기를 포함하는 카트리지 밸브의 편리하고 용이한 제거를 위한 설비를 제공한다. 카트리지 밸브의 제거와 무관하게, 별도로 진공 차단기의 제거와 관련될 필요는 없다.

이하의 설명에서, 신규 개발된 카트리지 밸브의 3개의 실시예들의 구성 요소들 중 일부는 전술한 카트리지 밸브(36)의 구성 요소들과 물리적이 아니라면 기능적으로 유사하다. 이러한 경우에, 이상에서 사용된 카트리지 밸브(36)의 구성 요소에 대한 동일한 참조 부호가 신규 개발된 실시예와 관련한 이하의 설명 및 도면에서 사용될 것이다. 몇몇 경우에서는 다른 참조 부호가 사용될 것이다.

도5를 참조하면, 카트리지 밸브(116)는 일체형 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브의 제1 실시예를 형성한다. 카트리지 밸브(116)는 고정 디스크(80)의 고도로 연마된 표면(114)과 접촉 결합하는 고도로 연마된 제1 주면(major surface, 120)을 갖는 가동 디스크(118)를 포함한다. 개구(122)는 가동 디스크(118)의 주면(120)에 형성되고, 내부에 형성된 중앙 개구(124)와 연통하여 가동 디스크의 제2 주면(128)에 형성된 개구(126)와 연통한다. 개구(124, 126)는 개구(122)와 조합한 통로를 형성하여, 가동 디스크(118)를 통한 연속 개구 또는 통로를 제공하도록 한다.

또한, 도10, 도11 및 도12에 도시된 커플러(130)는 가동 디스크(118) 위에 위치되고, 커플러에는 전술한 동일 방식으로 커플러로부터 가동 디스크로 운동을 전달하도록 대응하는 복수개의 노치(134)(하나만 도시됨) 내로 포개 넣어지는 복수개의 돌기(132)(하나만 도시됨)가 형성된다. 복수개의 구멍(136)이 커플러를 통해 형성되어 가동 디스크(118)의 개구(126)와 연통한다. 원형 리지(ridge, 138)는 가동 디스크(118)에 형성되고, 개구(126)와 연속하여 형성된다. O-링(140)은 리지(138)와 커플러(130)의 밑면 사이에서 격납되어, 개구(126)와 커플러의 밑면의 인접 부분 사이에서 방수 시일을 제공하도록 한다.

예컨대, 고무 등의 탄성 재료로 구성된 우산형 밸브(umbrella valve)와 같은 가요성 밸브(144)를 지지하는 커플러(130)의 중앙부를 통해 구멍(142)이 형성된다. 이러한 상황에서, 커플러(130)는 가요성 밸브(144)를 카트리지 밸브(116) 내에서 지지하는 밸브 홀더로서 기능한다. 도5, 도6, 도7, 도15 및 도16에 도시된 바와 같이, 가요성 밸브(144)는 밑받침(saucer, 146), 중앙 허브(148), 스템(150) 및 확대 헤드(152)로 일체로 형성된다. 밑받침(146)은 원형 림(rim, 154)으로 종료하고, 밑받침(146)에는 내부면(156) 및 외부면(158)이 형성된다. 밑받침(144)은 오목한 내부면(156) 및 볼록한 외부면(158)을 갖는 포물선 형상으로 형성된다.

도5를 다시 참조하면, 스템(150)은 커플러(130)의 구멍(142) 내에 위치되고, 헤드(152)는 구멍 위에 있으며, 밑받침(46) 및 허브(148)는 가동 디스크(118)의 개구(126) 내에 위치된다. 또한, 허브(148)의 밑면은 가동 디스크(118)의 개구(124) 위에서 이격되어 있다. 물이 통상의 수압 조건 하에서 카트리지 밸브(116)를 통해 유동하는 주기 동안에, 물은 가동 디스크(118)의 개구(142)를 통해 개구(126) 내로 통과한다. 또한, 이러한 주기 동안에, 가요성 밸브(144)의 밑받침(146)은 카트리지 밸브(116)를 통과하는 물이 가요성 밸브의 외부면(158)과 접촉하여 림(154)을 커플러(130)의 인접한 밑면에 대항하여 단단히 누르는 도5에 도시된 통상 상태에 있게 된다. 이러한 위치에서, 가요성 밸브(144)는 가동 디스크(118)의 개구(126)와 커플러(130)의 구멍(136) 사이의 연통을 방지하도록 밀착 시일을 형성한다.

카트리지 밸브(116)의 외부 둘레의 주변에서 빠져나가는 공기는 주개구(72)를 통해 밸브로 들어가며, 도5, 도6, 도7 및 도8에서 도시된 점 구역으로 나타낸 밸브의 내부 개방 부분을 차지한다. 통상의 수압 조건 하의 카트리지 밸브(116)의 작동 중에, 수압 레벨은 가요성 밸브(144)의 밑받침(146)의 내부면(154)에 존재하는 공기의 압력 레벨을 초과한다. 이러한 조건 하에, 밑받침(146)은 구멍(136)을 밀봉하여서 물의 통로를 폐색하도록 도시된 위치를 취한다.

카트리지 밸브(116)를 통해 공급되는 물의 압력이 전술한 바와 같이 강하하여 부압을 발달시킨다면, 가요성 밸브(144)의 내부면에 인접한 공기의 압력은 수압보다 더 크게 된다. 이러한 압력차에 의해, 밑받침(146)은 커플러(130)의 밑면과 밀봉 결합 상태로부터 멀어지게 된다. 공기는 개구(114, 122, 126)에 의해 형성된 가동 디스크의 통로로 그리고 유입 도관 내로 들어갈 수 있어, 부압의 효과를 무효로 하도록 한다. 스프레이 헤드(44)(도1)가 전술된 바와 같이 오수 내에 있다면, 오수는 스프레이 헤드 및 음료용 물 공급부로 흡입되지 않는다.

도6을 참조하면, 카트리지 밸브(160)는 일체형 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브의 제2 실시예를 형성한다. 이러한 제2 실시예에서, 전술된 방식으로 시일을 형성하도록 가동 디스크와 커플러(164) 사이에 끼인 O-링(140)의 수용을 위해 가동 디스크(118)의 주면(128)에 원형 홈(162)이 형성된다. 주변 공기가 하우징 내로 들어가게 하는 추가 통로를 제공하도록 하우징(66)측에 다수의 구멍(166)이 형성된다. 커플러(164)는 구멍(166)을 통해 들어가는 공기뿐만 아니라 주개구(72)를 통해 들어가는 공기를 위한 개방 통로를 제공하도록 커플러(130)(도5)보다 얇은 형상으로 형성된다. 카트리지 밸브(160)는 밸브(160)를 통해 공급되는 물에서의 부압 발달에의 응답에 대하여 카트리지 밸브(116)와 동일한 방식으로 작동한다.

도7에 도시된 바와 같이, 카트리지 밸브(168)는 양호한 실시예인 일체형 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브의 제3 실시예를 형성한다. 카트리지 밸브(168)는, 주개구(major opening, 72)의 크기가 도7 및 도9에 도시된 바와 같이 하우징(66) 내의 거의 모든 주변 공기가 구멍(166)을 통해 들어가는 정도로 감소되어 있으므로, 카트리지 밸브(160)(도6)와 상이하다. 카트리지 밸브(168)는 밸브(168)를 통해 공급된 물에서의 부압 발달에의 응답에 대하여 카트리지 밸브(116, 160)와 동일한 방식으로 작동한다. 카트리지 밸브(168)를 둘러싸는 주변의 공기로부터 개구를 추가로 밀봉하도록 윤활 패킹재가 주개구(72) 내부의 공간(170) 내에 배치될 수 있다.

따라서, 각각이 일체형 진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브(116, 160, 168)의 3가지 실시예는 세라믹 밸브의 사용에 의한 연속적인 장기간의 마모 및 기능적 이점 대부분을 제공하면서, 세라믹 밸브에 있는 집약성 및 공간 이점을 희생시키지 않고 흡입 방지 특징을 제공한다.

일반적으로, 전술한 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 여겨지지 않는다. 변경 및 다른 대안적인 구성은 첨부된 특허청구범위에 한정된 본 발명의 정신 및 범주 내에 있음이 명백하다.

Claims

진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브에 있어서,

하우징과,

제1 표면이 형성되고 개구가 관통 형성되어 하우징 내에 고정 장착된 제1 디스크와,

상기 제1 표면과 접촉 결합하는 제2 표면이 한 쪽에 형성되고 다른 반대쪽에 제3 표면이 형성되어 하우징 내에서 이동하도록 장착되어 있으며, 선택적 이동시 제1 디스크를 관통해 형성된 개구와 연통하는 상태로 위치 가능한 통로가 관통 형성된 제2 디스크와,

제2 디스크의 통로와 연통하도록 적어도 하나의 구멍이 관통 형성되고, 제2 디스크의 제3 표면에 인접하여 위치된 밸브 홀더와,

제2 디스크의 통로 내의 매체의 압력이 밸브 홀더의 구멍 내의 매체의 압력보다 클 때 밸브 홀더의 구멍과 제2 디스크의 통로 사이의 연통을 막고, 통로 내의 압력이 구멍 내의 압력보다 작을 때 연통을 허용하도록 밸브 홀더에 부착된 가요성 밸브

를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 제1 디스크 및 제2 디스크는 강성 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제2항에 있어서, 강성 재료는 세라믹인 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 가요성 밸브는 오목 내부면을 갖는 밑받침과, 밑받침의 내부면으로부터 중앙으로 연장된 허브와, 허브로부터 연장된 스템과, 스템으로부터 연장된 확대 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 가요성 밸브는 허브와, 허브로부터 연장된 스템과, 스템으로부터 연장된 확대 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제5항에 있어서, 밸브 홀더에는 제2 구멍이 관통 형성되며, 스템은 제2 구멍 내부에 위치하고 헤드는 제2 구멍의 일단부에서 외부에 위치되며 허브는 상기 일단부에 대향한 제2 구멍의 타단부에서 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 카트리지 밸브는 카트리지 밸브 내에 형성된 주개구도 포함하며, 카트리지 밸브의 외부 환경은 주개구를 통해 밸브 홀더에 관통 형성된 개구와 연통하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제7항에 있어서, 카트리지 밸브 내에 형성된 주개구를 통해 연장되고 밸브 홀더를 이동시키는 레버도 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제8항에 있어서, 하우징에는 밸브 홀더에 형성된 구멍과 연통하는 적어도 하나의 구멍이 하우징의 측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제9항에 있어서, 레버는 밸브 홀더를 통해 형성된 구멍이 주개구를 통한 외부 환경과의 연통 상태로부터 폐색되도록 주개구를 거의 차지하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제10항에 있어서, 카트리지 밸브에는 주개구 내부 및 레버 부근에서 겔을 수용하도록 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 하우징에는 밸브 홀더에 형성된 구멍과 연통하는 적어도 하나의 구멍이 하우징의 측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 하우징은 그 중심축을 중심으로 하여 대체로 원통형으로 되어 있으며, 하우징은 상기 중심축에 대해 대체로 직각으로 관통 형성된 적어도 하나의 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 밸브 홀더에 형성된 하나의 구멍은 제1 구멍이고, 제2 구멍이 밸브 홀더를 관통하여 형성되며, 가요성 밸브의 일부분이 제2 구멍 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 가요성 밸브에는 밸브 홀더에 형성된 구멍을 둘러싸고 밀봉하는 림이 형성되어, 밀봉된 구멍과 제2 디스크의 통로 사이의 연통을 폐색하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제1항에 있어서, 밸브 홀더는 커플러이며, 커플러는 커플러의 선택적 이동시 제2 디스크를 이동시키도록 제2 디스크에 부착된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
진공 차단기를 갖는 카트리지 밸브에 있어서,

중심축을 갖는 원통형 하우징과,

제1 표면을 갖고 하우징 내부에 고정 위치된 제1 디스크와,

제1 표면과 대면 결합하는 제2 표면을 갖고 하우징 내부에서 이동하도록 위치된 제2 디스크-제1 디스크 및 제2 디스크에는 제2 디스크의 선택적 이동시 서로 연통하도록 정렬 가능한 통로들이 관통 형성됨-와,

카트리지 밸브의 일단부를 통해 축방향으로 형성된 주개구와,

주개구 내부에 위치되는 부분을 갖는 레버와,

제2 디스크의 제어 이동을 위하여 레버와 제2 디스크에 부착된 커플러와,

제2 디스크의 통로와 연통하는 위치에서 주개구와 연통하여 커플러를 통해 형성된 적어도 하나의 구멍과,

제2 디스크의 통로 내의 매체의 압력이 커플러의 구멍 내의 매체의 압력보다 클 때 커플러의 구멍과 제2 디스크의 통로 사이의 연통을 막고, 제2 디스크의 통로 내의 압력이 구멍 내의 압력보다 작을 때 이들 사이에서 연통을 허용하도록 커플러에 부착된 가요성 밸브

를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제17항에 있어서, 하우징에는 커플러에 형성된 구멍과 연통하여 하우징의 중심축에 대해 직각으로 측벽에 적어도 하나의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제18항에 있어서, 레버는 커플러를 통해 형성된 구멍이 주개구를 통한 주변 환경과의 연통으로부터 폐색되도록 주개구를 거의 차지하는 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.
제18항에 있어서, 가요성 밸브는 우산형 밸브인 것을 특징으로 하는 카트리지 밸브.