KR19980069948A

KR19980069948A - 밸브 조립체

Info

Publication number: KR19980069948A
Application number: KR1019970047526A
Authority: KR
Inventors: 샤흐리아닉니아칸
Original assignee: 존디.델폰티; 엠하트인크.
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1998-10-26
Also published as: CA2207812A1; CN1093649C; US5730171A; EP0855636A1; CA2207812C; CN1188867A

Abstract

본 발명의 밸브 조립체(30)는 내부에 챔버(48)가 형성되어 있는 하우징(32) 내에 배치된 압력 밸런서(38)를 갖고 있다. 챔버(48) 내에서의 이동을 위하여 일편 포핏 유닛(46)이 장착되어 있다. 이 포핏 유닛(46)은 격막(56)이 결합되어 있는 원형 디스크(106)를 갖춘 축(51)과, 이의 양단에 형성된 한쌍의 포핏(52, 54)을 갖고 있다. 격막(56)은 이의 양측에 격실을 형성하도록 챔버를 분할하며, 여기서 포핏 유닛(46)의 격막(56)에 걸쳐 영(zero) 누설, 즉 누설이 일어나지 않으며 챔버 격실 내에서 온수 및 냉수 사이의 어떠한 직교류 누설도 일으키지 않는다.

Description

밸브 조립체

본 발명은 밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 밸브 조립체를 통과하는 온수와 냉수의 혼합 상태를 선택된 상태로 유지하기 위해 이들 사이에 누설을 일으키지 않도록 포핏 부재에 결합된 격막을 포함하는 일편 포핏 유닛을 사용하는 뎀 방지(anti-scald) 압력 밸런서를 갖는 밸브 조립체에 관한 것이다.

대개, 압력 밸런서는 경질 폐쇄면을 각각 형성하고 있고 온수 유동로에 위치한 하나의 포핏과 냉수 유동로에 위치한 다른 하나의 포핏으로 된 두개의 포핏을 갖는 포핏 유닛을 포함한다. 유동로들은 포핏 유닛이 연결되어 있는 격막에 의해 분리되어 있다. 두개의 유동로를 분리하는 격막은 상기 유동로를 통과하는 온수 및 냉수의 압력 변화에 반응하여 포핏 유닛 및 그에 따라 포핏들을 이동시킨다. 온수 압력과 냉수 압력이 같으면, 시스템이 평형을 이루어 격막이 중립 위치에 있게 된다. 냉수 압력이 감소하거나 없으면, 격막이 냉수 유동로 쪽으로 이동하여 냉수 압력의 감소에 따른 온수의 유동을 효과적으로 제어하거나 또는 냉수 압력이 없을 때 온수 유동로를 효과적으로 밀봉하도록 경질 고정면에 결합되도록 당겨지거나 근접 이동하며, 이로써 해당 샤워기에 의해 사용자가 데는 것을 방지하게 된다. 압력 밸런서는 온수 압력이 감소하거나 없을 때 유사한 방식으로 작동하며, 이로써 냉수 유동로를 제어하거나 그에 따라 냉수를 차단한다.

뎀 방지 압력 밸런서를 갖는 밸브 조립체는 미국 특허 제5,501,244호(1994. 11. 15)에 도시 및 기술되어 있다. 상기 특허의 압력 밸런서는 온수 및 냉수를 적절하게 혼합하고 온수 및 냉수 공급관들에서의 어떠한 압력 변화에 대해서도 조정함으로써 사용자가 선택한 온도 수준을 유지한다. 온수와 냉수중 어느 한쪽의 공급이 중단되면 밸브 조립체가 차단된다. 그러나, 포핏 유닛과 격막 사이의 기계적 연결로 인해서 직교류 누설의 가능성이 약간은 존재한다.

종래에, 예를 들어 미국 특허 제5,501,244호에 도시된 밸브 조립체용 압력 밸런서는 기계적으로 연결되거나 함께 가압된 부품들을 갖는 포핏 조립체를 사용했다. 이들 포핏 조립체는 온수와 냉수 사이에 소정량의 직교류를 일으키며, 이로써 밸브 조립체로부터 배출되는 물의 온도를 정확하게 유지하지 못했다.

본 발명의 목적은 구조가 간단하고 경제적으로 제조할 수 있고 고정확도로 작동되는 밸브 조립체의 압력 밸런서를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 밸브 조립체를 통과하는 유동을 설정 온도로 연속적으로 정확하게 제어하고 온수 또는 냉수 공급이 차단된 경우에 유동을 정지시키도록 온수 및 냉수 공급원의 압력 변화에 반응하는 밸브 조립체의 압력 밸런서를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 조립된 위치에서 영(zero, 제로) 누설을 일으키는, 즉 누설을 일으키지 않는 일편 포핏 유닛을 갖는 압력 밸런서를 마련하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점에 대해서는 첨부도면을 참조한 양호한 실시예에 대한 설명으로부터 명확하게 이해할 수 있다.

도1은 본 발명의 포핏 조립체를 형성하도록 압력 밸런서와, 격막이 결합되는 일편 포핏을 포함하는 혼합 밸브를 도시한 것으로, 밸브 조립체의 단면도.

도2는 본 발명의 포핏 조립체를 사용하는 압력 밸런서의 사시도.

도3은 도1에 도시된 포핏 조립체의 단면도.

도3a는 도3에 도시된 O링 대신에 사용된 한쌍의 주조된 밀봉 부재를 도시한 부분 단면도.

도4는 도1의 압력 밸런서가 중립 모드에 있는 상태를 도시한 부분 단면도.

도5는 도1의 압력 밸런서가 냉수 잠금 모드에 있는 상태를 도시한 부분 단면도.

도6은 도1의 압력 밸런서가 온수 잠금 모드에 있는 상태를 도시한 부분 단면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

30: 밸브 조립체

32: 밸브 하우징

34: 온수 입구

36: 냉수 입구

38: 압력 밸런서

46: 포핏 유닛

52, 54: 포핏

56: 격막

66: 시일

76, 78, 100: O링

88, 90: 웰

104: 허브

110, 112, 114: 통로

118: 림

170: 스템

174: 노브

도1에서, 밸브 조립체(30)는 황동으로 된 밸브 하우징(32)을 포함한다. 이 하우징(32)은 온수 입구(34) 및 냉수 입구(36)를 형성하고 있다. 온수는 냉수가 입구(34)를 통해서 밸브 조립체에 공급되게 되는 가압 시스템(도시 생략)과는 별개로 된 가압 시스템(도시 생략)으로부터 입구(34)를 통해서 밸브 조립체(30)에 공급된다. 또 다른 가압수 공급 시스템(도시 생략)에서, 온수 및 냉수 양자는 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 동일 가압 시스템을 통해서 공급된다.

압력 밸런서(38)는 하우징(32)에 형성된 챔버(40) 내에 위치하고, 도1 및 도2에 도시된 한쌍의 동형 플라스틱 섹션(42, 44)에 의해 형성되어 있다.

일편 포핏 유닛(46)은 섹션(42, 44) 조립체에 의해 형성된 압력 밸런서(38)의 챔버(48) 내에 위치하여 있다. 일편 포핏 유닛(46)은 중실 황동 부재 또는 플라스틱 부재(50) 등의 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있으며, 자체의 대향 측단들에 한쌍의 포핏(52, 54)을 형성하고 있는 축(51)을 갖고 있다. 도3에 도시된 일편 포핏 유닛(46)은 이와의 유닛을 형성하도록 이에 결합되는 삽입 주형에 의해 형성된 가요성 격막(56)도 포함한다. 격막(56)은 예를 들어 고무 등의 재료로 이루어지고, 포핏 유닛 상의 축에 중심적으로 그리고 측방향으로 위치하여 있다.

도3에 도시된 것처럼 포핏 유닛(46)은 일편 포핏 부재(50), 격막(56), 포핏(52) 상에 형성된 홈(101)에 장착된 O링(100) 및 포핏(54) 상에 형성된 홈(103)에 장착된 O링(102)을 포함한다. 필요에 따라, 도3a에 도시된 것처럼 격막(56)의 주조중에 한쌍의 밀봉 부재(100a, 102a)를 형성하여 O링(100, 102) 대신에 사용할 수도 있으며, 이들 밀봉 부재는 O링들과 동일하게 기능하게 된다. 도3에 도시된 것처럼 포핏 부재(50)는 이로부터 반대 방향으로 축방향 연장되는 포핏(52, 54)을 갖춘 중심부 또는 허브(104)도 포함한다. 디스크(106)는 중심부(104)로부터 반경방향 상방 연장되도록 형성되어 있다. 디스크(106)는 실질적으로 원형을 취하며 제1섹션(96) 및 제2섹션(98)을 갖고 있다. 제1섹션(96)은 렛지(97)에서 종결되도록 중심 부분(104)으로부터 반경방향 상방 연장되고, 제2섹션(98)은 상기 렛지의 중심으로부터 짧은 거리로 반경방향 연장된다. 제1섹션(96)의 폭은 제2섹션(98)의 폭의 약 3배 정도이다. 중심 부분(104)을 축방향으로 교차하여 통로(110)가 형성되어 있으며, 이 통로는 포핏(52)에 축방향으로 형성된 통로(112)에 연통한다. 중심 부분(104)을 축방향으로 교차하여 통로(114)가 형성되어 있으며, 이 통로는 포핏(54)에 축방향으로 형성된 통로(116)에 연통한다. 중심 부분(104)과의 전이부에서 포핏(52)의 내측단에는 경사 전이면(115)이 형성되어 있다. 허브(104)와의 전이부에서 포핏(54)의 내측단에는 또 다른 경사 전이면(117)이 형성되어 있다. 중심 부분(104)에서의 축(51)의 외경은 포핏(52, 54)의 외경보다 작다. 경사 전이면(115)은 허브(104)의 일단에서 소경축(51)과 대경 포핏(52) 사이에서 연장되고, 경사 전이면(117)은 소경축(51)의 대향단과 대경 포핏(54) 사이에서 연장된다.

도3에 도시된 것처럼 격막(56)은 삽입 주형에 의해 형성되어 있으며, 상기 삽입 주형에서 부재(50)는 주형 내에 위치하고 격막 재료는 일편 포핏 유닛(46)을 형성하도록 이후에 상세하게 설명하는 것처럼 부재(50)에 결합된 격막(56)을 형성하기 위해 주형 내에 주입된다. 또한, 밀봉 링(100a, 102a; 도3a)이 사용되면, 이들은 주조 공정중에 격막(56)을 따라 형성될 수 있다. 격막(56)은 환형의 원형 림(118), 렛지(97) 상에 인접한 축방향 개구(120) 및 상기 림(118)과 개구(120)에 동심으로 되고 이들의 중간에 위치한 호형의 환형 리브(122)를 갖고 있다. 리브(122)의 반경방향 하부에서, 격막(56)은 이에 결합되는 디스크(106)의 얇은 제2섹션(98)의 양측면 상에 하방 연장되는 원형 렛지(109)를 형성하고 있는 U형 섹션(108)을 갖고 있다. U형 섹션(108)의 바닥부는 렛지(97) 상에 인접하고, 디스크(106)의 제1섹션(96)의 외부면과 실질적으로 동일한 평면에서 자체의 외부면에 위치하는 폭을 갖고 있다. 일편 포핏 유닛(46)이 형성된 후에, O링(100, 102)은 이의 조립체를 완성하도록 홈(101, 103)에 각각 장착된다.

각 섹션(42, 44)은 포트(60)를 통해서 챔버(48)에 연통하고 도1 및 도2에 도시된 것처럼 각 섹션의 상부면(64)에 형성된 출구 포트(62)를 통해서 연장되는 밀봉 웰(seal well, 58)을 형성하고 있다. 도1에 도시된 것처럼 컵형 고무 시일(66)은 각 웰(58)에 위치하여 있고, 개구(67)를 형성하고 있다. 시일(66)은 정상 상태에서 개구(67)에 위치한 스프링(68)에 의해 포트(62)를 통해서 외측으로 가압되어 있다. 각 시일(66)은 시일의 기부를 통과하는 포트(70)와, 시일의 주연 상에 있는 한쌍의 이격된 환형 리브(69)를 형성하고 있다.

도1에서, 압력 밸런서(38)는 하우징(32)의 챔버(40) 내에 위치하여서 챔버의 기부에 형성된 렛지(72) 상에 놓여 있다. 압력 밸런서(38)의 각 섹션(42, 44)은 이에 인접한 물 통로를 밀봉하도록 한쌍의 O링(76, 78)을 각각 수용하여 이들을 지지하는 홈(74)을 형성하고 있다.

도1에서, 압력 밸런서(38)의 섹션(42, 44)은 한쌍의 제한 개구(84, 도2)에 각각 연통하는 물 입구 통로(80, 82)를 각각 형성하고 있다. 또한, 통로(80, 82)는 섹션(42, 44) 내에 각각 형성되고 포핏(52, 54)의 후방부를 각각 수용하도록 위치한 한쌍의 원통형 웰(88, 90)에 연통한다. 제한 개구(84, 86)는 격막(56)의 압력에 기인하여 챔버(48)의 분할에 의해 형성되는 챔버 통로(48a(도2 참조), 48b)에 각각 연통한다. 챔버 통로(48a, 48b)는 포트(60) 및 시일 포트(70)에 연통하는 섹션(42, 44)에 각각 형성된 통로(92(도2 참조), 94)에 연통한다.

도4, 도5 및 도6에 도시된 것처럼 제한 개구(84)는 격막(56)에 가장 근접한 개구측에 둥근 모서리(84a)를 형성하고 있고, 원통형 웰(88)에 가장 근접한 개구측에 예리한 모서리(84b)를 형성하고 있다. 또한, 제한 개구(86)도 상기에서와 동일한 방식으로 둥근 모서리(86a) 및 예리한 모서리(86b)를 형성하고 있다. 또한, 제한 개구(84, 86) 및 원통형 웰(88, 90)은 포핏들이 제한 개구를 통해서 웰 안으로 이동하는 것을 허용하기에 충분한 포핏(52, 54)의 직경보다 약간 큰 직경을 각각 갖고 있다. 이들 직경 크기의 정확성은 포핏과 개구(84, 86) 및 웰(88, 90) 사이에서의 물의 유동을 반드시 방해하면서 포핏(52, 54)의 이동을 허용한다.

압력 밸런서(38) 부품들의 조립시에, 포핏 유닛(46)은 아직 섹션(44)에 조립되지 않은 밸런서 섹션(42)의 제한 개구(84)에 포핏(52)이 정렬되도록 위치하여 있다. 그 다음에, 포핏(52)은 개구(84)를 통해서 웰(88) 안으로 이동한다. 포핏(52)이 개구(84)를 통해서 이동함으로써, 개구의 직경 이상으로 반경방향 연장되는 O링(100)은 처음에는 개구의 둥근 모서리(84a)에 결합되어 O링을 점차 가압하여 포핏 및 O링이 개구를 통과할 수 있게 해준다. 포핏(52) 및 O링(100)이 개구(84)를 지나서 이동된 후에 포핏이 압력 밸런서(38)의 작동중에 반대 방향으로 이동되면, 경사 전이면(115) 및 O링의 격막 상의 포핏의 전체 직경부가 개구 안으로 이동한다. 그러나, 둥근 모서리(84a)가 개구(84)를 통한 O링(100)의 이동을 도와주더라도 예리한 모서리(84b)는 개구를 통한 O링의 이동을 방해하게 되어 O링이 개구를 효과적으로 밀봉하도록 가압된다.

포핏(52)이 원통형 웰(88) 쪽으로 이동함으로써 격막(56)의 림(118)이 챔버(48)의 둥근 반경방향 외향 모서리(128, 도1 및 도2)와 밀봉 결합되도록 이동된다. 섹션(44)의 제한 개구(86)는 포핏(54)에 정렬되어 포핏 위로 이동한다. 개구(86)의 둥근 모서리(86a)는 O링(102)을 점차 가압되게 하여 개구(86)를 통과하게 한다. O링(100)이 마련되어 있어서, 일단 O링(102)이 개구(82)에 배치되면 O링(102)에 접촉한 예리한 모서리(86b)가 개구(82)를 밀봉하게 되어 O링(102)이 좌측으로 더 이동하는 것을 방지하게 된다 (도6 참조). 따라서, 포핏(54)이 원통형 웰(90) 내에 위치하고, 섹션(42)의 표면(130, 도2)이 섹션(44)의 표면(132, 도2)에 결합된다. 표면(130, 132)들이 대면 결합되게 이동함으로써 섹션(44)의 챔버(48)의 둥근 반경방향 외향 모서리(134)가 격막(56)의 림(118)에 밀봉 결합되게 이동된다. 이로써, 림(116)은 둥근 모서리(128, 134)들 사이에서 압축되어 챔버 섹션(48a, 48b)들을 밀봉하여 서로 격리하며 하나의 챔버로부터 다른 하나의 챔버로의 물의 유동을 방해한다. 그러면, 4개의 리벳(136, 도2)이 섹션(42, 44)의 정렬된 구멍(도시 생략)을 통해서 이동하여 섹션들을 함께 보유하도록 결합된다. 스프링(68)은 시일(66)의 개구(67)에 조립되고, 스프링 및 시일은 도1에 도시된 웰로부터 외향 연장되는 시일 포트(70)를 갖춘 시일 웰(58) 안에 삽입되어 압력 밸런서(38)의 조립을 완료하게 된다.

온수 도입 하우징 입구(34)용의 압력 밸런서(38)를 통하는 유동로는 통로(80), 제한 개구(84), 통로(48a), 통로(92), 포트(60), 시일 개구(67) 및 시일 포트(70)를 포함한다. 냉수 도입 하우징 입구(36)용의 압력 밸런서(38)를 통하는 유동로는 통로(82), 제한 개구(86), 통로(48b), 통로(94), 포트(60), 시일 개구(67) 및 시일 포트(70)를 포함한다.

도1에서, 플라스틱 본넷(138)은 개구에 연통하는 자체의 일단에 플랜지(140), 축방향 개구(142) 및 챔버(144)를 형성하고 있다. 리세스(146)는 본넷(138)의 타단에 형성되어 있다. 또한, 본넷(138)은 수밀 O링(149)을 최종적으로 수용하기 위해 플랜지(140)에 인접한 자체의 외주연 상에 환형홈(148)을 형성하고 있다.

도1에서, 플라스틱 물 혼합 제어 요소(150)는 스템(152) 및 디스크형 기부(154)를 형성하고 있다. 이 요소(150)는 기부(154)로부터 내측으로 약간 이격된 플랜지(156)도 형성하고 있다. 스템(152)의 주연에는 3개의 이격된 환형홈(158, 160, 162)이 형성되어 있다. 축방향 외향 홈(158, 162)은 요소(15)의 제조시에 플라스틱의 경화중에 스템(1512)의 형상적 일체성을 증진시키도록 형성된다. 중간 홈(160)은 O링(164, 도1)을 최종적으로 수용하기 위해 형성되어 있다.

키이(170, 도1)는 스템(152) 상에 축방향으로 형성되어 이로부터 반경방향으로 돌출한다. 도1에 도시된 것처럼 키이(170)는 스템(152) 상에 위치하여 나사(176)에 의해 고정되는 제어 노브(174)에 형성된 키이홈(172) 안에 끼워진다.

도1에 도시된 것처럼 조정가능한 온도 제한 정지구 부재(237)는 본넷(138)의 리세스(146)에 위치하여 있다. 이 부재(237)는 스템(170) 및 노브(174)의 온수 방향으로의 이동 한계를 형성하는 정지구(도시 생략)를 조정가능하게 위치결정할 수 있게 해준다.

자체에 조립되어 있는 혼합 요소(150)와 함께 본넷(138)은 하우징(32)의 상부 개구 내에 위치하고, 도1에 도시된 것처럼 압력 밸런서(38) 및 하우징의 렛지 상부에 놓인다. 그 후에, 링판(238)은 본넷(138)의 상부 부분 위에 위치하며, 판에 형성된 구멍(도시생략)들이 본넷에 형성된 구멍(도시 생략) 및 하우징(32)에 형성된 나사형성 구멍(239)에 정렬되도록 하는 방식으로 본넷 플랜지(140)의 상부에 위치한다. 그 다음에, 나사(240)가 정렬된 구멍 안에 삽입되어 압력 밸런서(38)를 하우징 내에 포획하고 본넷(138)과 하우징을 고정하도록 하우징(32)의 나사형성 구멍에 나사결합 된다. 이와 동시에, 혼합 요소(150)가 본넷(138)과 함께 조립체 내에 포획된다. 또한, O링(149)은 도1에 도시된 것처럼 하우징(32)의 상부 개구를 밀봉하다.

본넷(138)이 압력 밸런서(38)의 상부에 조립됨으로써 드로틀판(200)의 하측면이 스프링(68)에 의해 드로틀판에 대하여 견고하게 편향된 시일(66)의 상방 연장 상부면에 결합된다. 이러한 조립체에서, 온수 시일 포트(70)로부터 유동하는 온수용 유동로는 드로틀판(200) 및 기부(154)의 파열형 구멍(202, 178)을 각각 포함한다. 유사한 방식으로, 냉수 시일 포트(70)로부터 유동하는 냉수용 유동로는 드로틀판(200) 및 기부(154)용으로 그리고 혼합 챔버(144)용의 유사한 형상의 파열형 구멍(도시 생략)을 갖는다.

밸브 조립체(30) 사용자는 노브(170)를 회전시켜 드로틀판(200)을 고정 시일(66)에 대하여 회전시킴으로써 혼합 챔버(144) 내의 온수와 냉수의 혼합을 조절할 수 있다. 이 회전은 혼합 챔버(144) 안으로 유동하도록 된 온수 및 냉수의 용량을 조정하여 사용자가 원하는 물의 온도가 되도록 해당 시일(66)의 포트(70) 위의 파열형 구멍의 여러 부분들을 이동시키게 된다. 사용자가 물의 유동을 정지시키려고 하면, 포트들을 밀봉하여 온수 및 냉수용 유동로를 폐쇄하도록 드로틀판(200)의 중실부들을 시일(66)의 포트(70)들 위로 이동시키도록 노브(174)를 회전시키면 된다.

챔버(144)에서 혼합된 온수 및 냉수는 하우징(32)과 압력 밸런서(38) 사이에 형성된 통로(도시 생략)를 통해서 유동하게 되고, 사용자에 의해 선택된 샤워기 헤드 출구(242) 또는 배출구(244)를 통해서 하우징 외부로 배출된다.

해당 온수 및 냉수 공급원으로부터의 온수 및 냉수 압력이 동일한 상황에서, 압력 밸런서(38)의 요소들은 도4에 도시된 것과 같은 중립 위치에 있게 되고, 여기서 격막(56)의 온수측 상의 압력은 격막의 냉수측 상의 압력과 동일하다. 격막(56)이 중립 위치에 있게 되면 포핏(52, 54)들은 해당 제한 개구(84, 86)로부터 동일하게 이격되며, 이로써 압력 밸런서(38)를 통하는 온수 및 냉수용 유동로들은 동일한 크기를 갖게 된다.

예를 들어, 냉수 공급원의 압력이 감소하면 격막(56)의 해당 측면 상에 작용하는 냉수 압력이 감소하여 격막의 대향 측면들 상에서 압력 불균형을 일으키게 된다. 냉수 압력이 감소되어 있기 때문에 더 큰 온수 압력이 격막(56)의 해당 측면 상에 힘을 작용시키게 되어 격막이 도4에 도시된 위치의 우측으로 이동하게 된다. 격막(56)이 우측으로 또는 냉수측 쪽으로 이동함으로써 포핏(52)이 우측으로 이동하게 되어 경사 전이면(115) 및 O링(100)이 제한 개구(84)에 근접 이동하여 개구를 더욱 제한하게 된다. 이와 동시에, 포핏(54)이 도4에 도시된 위치의 우측으로 이동하여 제한 개구(86)를 더 개방시킨다. 압력 밸런서(38)에 의한 반응 작용의 결과로 혼합 챔버(144, 도1) 안으로 유동하는 온수 및 냉수의 용량은 사용자에 의해 감지된 냉수의 감소 이전에 반드시 동일하게 잔류함으로써 반드시 동일하며, 냉수 압력이 감소된 후에도 사용자에게 어떠한 불쾌감 및 잠재적인 상해도 주지 않게 된다.

온수의 압력 감소는 압력 밸런서(38)에 의한 현저한 반작용을 일으키게 되어 격막(56) 및 포핏(52, 54)이 도4에 도시된 위치로부터 좌측으로 이동하게 된다. 이는 현저한 반응을 제공하여 혼합된 물을 온수 압력의 감소 이전과 반드시 동일한 온도로 유지한다.

냉수 압력이 완전히 없어지면 냉수는 혼합 챔버(144, 도1)에 전혀 공급되지 않게 된다. 온수가 혼합 챔버(144)에 연속 공급되어 사용자에게 공급되면 사용자는 데게 된다. 그러나, 냉수 압력이 없어짐에 따라 격막(56)이 도5에 도시된 위치로 우측으로 이동하게 되어 O링(100)이 결합되어 제한 개구(84)의 예리한 모서리(84b)에 대하여 가압되어 개구를 효과적으로 밀폐 또는 밀봉하게 된다. 이 작용은 혼합 챔버(144) 및 사용자에 의해 사용되는 출구(242 또는 244; 도1)로의 온수 공급을 차단하여 사용자가 데게 될 가능성을 방지한다.

유사한 방식으로, 온수 압력이 없어지면 격막(56)이 압력차에 반응하여 포핏 유닛(46)을 도6에 도시된 것처럼 좌측으로 이동시킨다. O링(102)은 온수의 공급이 중단되었을 때 냉수의 연속된 공급을 저지하도록 제한 개구(86)를 효과적으로 폐쇄 및 밀봉하며, 이로써 사용자가 냉수만 공급되는 상황에서의 갑작스런 충격을 피할 수 있게 된다.

포핏(52)의 O링(102)이 제한 개구(84)를 폐쇄하도록 도5에 도시된 위치로 이동하면 O링은 포핏 유닛(46)이 우측으로 더 이동되는 것을 방지한다. 치수적으로, 포핏(54)의 홈(103)은 O링(102)과 섹션(44)의 인접 벽과의 결합을 저지하도록 웰(90)의 입구 포트에 위치하여 있다. 이러한 치수 관계는 O링(100)이 제한 개구(84)의 폐쇄를 완전히 수행하게 해주고, O링(102)이 섹션(44)의 인접 벽에 먼저 결합되어 O링(100)의 완전하고 효과적인 기능을 방지하는 것과는 무관하게 포핏 유닛(50)의 이동을 정지시킬 수 있게 해준다. 또한, 포핏(54)의 축방향 길이는 포핏이 압력 밸런서(38)의 작동 및 사용중의 임의의 시간에 웰(90)의 단부벽에 결합되지 않는 것을 보장하도록 선택된다. 이는 O링(100)이 제한 개구를 폐쇄할 필요가 있을 때 이를 폐쇄하도록 예리한 모서리(84b)에 결합되게 해준다. 또한, 제한 개구(84)의 폐쇄 공정 및 그 후속 공정중에 포핏 유닛(50)의 이동시에 임의의 맥동이 일어나면 포핏(54)의 단부면이 웰(90)의 단부벽에 결합되는 것이 저지된다. 이는 포핏(54)이 웰(90)의 축방향 깊이와 같거나 이보다 클 때 일어날 수 있는 어떠한 소음도 방지한다.

유사한 방식으로, 포핏(52)은 O링(100)이 섹션(42)에 결합되지 않도록 그리고 이 포핏이 포핏(54) 및 O링(102)과 관련하여 상기에 설명한 것과 동일한 이유로 웰(90)의 단부벽에 결합되지 않도록 하는 치수를 취한다.

O링(100)은 개구를 폐쇄하기 위해 제한 개구(84)의 예리한 모서리(84b)에 대하여 효과적이고 견고하게 압축하도록 포핏(52)의 홈(101) 내에 조립된다. 맥동이 일어나면 O링(100)이 이러한 맥동중에 소정 범위까지는 이완되지만 O링이 예리한 모서리(84b)로부터 분리되게 하는 범위까지 충분히 이완되지는 않아서, O링이 제한 개구(84)의 폐쇄를 폐쇄 상태로 유지하기에 충분한 압축 상태로 유지된다. 또한, O링(100)의 연질면이 제한 개구(84)의 폐쇄중에 개구(84)의 예리한 모서리(84b)의 경질면에 결합되어 있는 것에 기인하여 포핏 유닛(50)의 맥동중에 심한 소음 발생은 없다.

유사한 방식으로, 포핏 유닛(50)의 맥동중에 O링(102)은 제한 개구(86)의 계속된 폐쇄를 용이하게 해주고 심한 소음을 일으키지 않는 결합면을 제공한다.

도4에서, 압력 밸런서(38)를 통한 온수의 초기 유동중에 포핏(52)의 통로(110, 112) 및 포핏의 단부면과 웰(38)의 단부벽 사이의 개방 공간은 온수로 충전된다. 온수가 압력 밸런서(38)를 통해서 계속 유동함으로써 이 온수의 압력은 통로(110, 112) 및 포핏의 단부면과 웰의 단부벽 사이의 개방 공간을 포함하는 물 통로에 기인하여 포핏(52)의 단부면에 의해 효과적으로 감지된다. 유사한 방식으로, 포핏(54)의 통로(114, 116) 및 포핏과 웰(90)의 단부벽 사이의 개방 공간은 냉수로 충전되고, 이 냉수의 압력은 포핏의 단부면에 의해 감지되게 된다. 포핏(54)에 의해서 상기의 효과적인 방식으로 온수 압력 및 냉수 압력을 감지하는 것은 격막(56)에 의해 마련된 압력 감지면에 부가되어 압력 밸런서(38)의 성능을 증진시킨다.

냉수가 없으면, 격막(56)은 제한 개구(84)가 O링(100)에 의해 폐쇄될 때까지 도4에 도시된 중립 위치로부터 우측으로 반응식으로 연속적으로 이동해야 한다. 이 기간 동안에, 제한 개구(84)에 의해 형성된 개방 공간은 격막(56) 표면에서의 수압이 연속적으로 변화하도록 점진적으로 감소되며, 이로써 격막이 계속적으로 편향되게 하여 포핏 유닛(50)을 계속적으로 폐쇄 이동시키키게 된다. 초기에, 경사 전이면(115)이 제한 개구(84) 쪽으로 계속 이동함으로써 격막(56) 표면에서의 연속 압력 변화를 얻는 데 필요한 정도로 개구를 점진적으로 폐쇄하게 된다.

제한 개구(84) 및 경사 전이면(115)의 형상에 기인하여, 경사 전이면의 반경방향 내측단과 반경방향 외측단 사이에 위치한 경사 전이면의 중간 부분들은 제한 개구에 도달하며, 개구를 더 이상 폐쇄시키지 않는다. 제한 개구(84)가 더 이상 폐쇄되지 않기 때문에 격막(56)은 격막 표면에서의 어떠한 압력 변화도 감지하지 않게 되어 격막의 편향이 멈춘다.

O링(100)을 도1, 도4, 도5 및 도6에 도시된 것처럼 경사 전이면(115)의 반경방향 외측단에 인접한 위치에 위치시킴으로써 이 O링은 경사 전이면의 중간 부분들이 제한 개구에 접근하여 이동함으로써 제한 개구를 계속 폐쇄하여 폐쇄 정도를 증가시킨다. 이 방식에서, 격막(56) 표면에서의 압력은 계속 변화하고, 격막 및 포핏 유닛(50)이 제한 개구(84)를 효과적으로 폐쇄하도록 이동한다.

따라서, O링(100)은 개구 안으로의 경사 전이면(115)의 이동과 관련하여 제한 개구(84)를 계속 폐쇄하여 폐쇄 정도를 증가시키는 연속 폐쇄 요소로서 기능한다. 또한, O링(100)은 제한 개구(84)의 폐쇄시에 완전 폐쇄 요소로서 기능하며, 압력 밸런서(38)의 소음 방지 요소로서도 기능한다.

유사한 방식으로, O링(102)도 개구 안으로의 경사 전이면(117)의 이동과 관련하여 제한 개구(86)를 계속 폐쇄하여 폐쇄 정도를 증가시키는 연속 폐쇄 요소로서 기능한다. 또한, O링(102)은 제한 개구(86)의 폐쇄시에 완전 폐쇄 요소로서 기능하며, 압력 밸런서(38)의 소음 방지 요소로서도 기능한다.

도면에 도시되고 상기에 설명한 것처럼 디스크(106)에 결합된 격막(56)을 갖는 본 발명의 일편 포핏 유닛(46)은 온수와 냉수 사이의 직교류 가능성을 배제하여 이들 사이에 제로 누설 연결을 이룰 수 있다. 따라서, 높은 정확도가 제공되므로, 본 발명의 압력 밸런서(38)가 조작자에게 공급되는 물의 유동 온도를 제어 노브(174)를 거쳐 정확하게 조정하게 되므로 종래 기술의 장치에서도 사용할 수 있다.

상기에 설명한 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상기 실시예에 대한 변경 및 수정도 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 범위 내에 속하는 것이다.

본 발명에 따르면, 밸브 조립체를 통과하는 유동을 설정 온도로 연속적으로 정확하게 제어하고 온수 또는 냉수 공급이 차단된 경우에 유동을 정지시키도록 온수 및 냉수 공급원의 압력 변화에 반응하는 밸브 조립체의 압력 밸런서를 마련할 수 있으며, 조립된 위치에서 누설을 일으키지 않는 일편 포핏 유닛을 갖는 압력 밸런서를 마련할 수 있다.

Claims

압력 밸런서를 갖는 밸브 조립체에 있어서,

챔버를 형성하고 있는 하우징과,

챔버 내에서의 이동을 위해 장착된 일편 포핏 유닛과,

자체의 중심부로부터 반경방향 상방 연장되는 원형 디스크를 갖춘 축과 상기 디스크의 양측면 상에 형성된 한쌍의 포핏을 갖는 포핏 유닛과,

각 격실 내에 배치된 포핏중 하나의 포핏이 챔버의 각 격실의 압력에 반응하여 평형을 이룬 위치로 이동되도록 하면서 격막과 디스크 사이에서 누설이 일어나지 않게 되는 격실을 자체의 양측면 상에 형성하도록 포핏 유닛의 디스크에 결합되고 챔버에 연결된 격막을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
제1항에 있어서, 자체의 일단에 형성된 제1포핏과 타단에 형성된 제2포핏 및 이들 포핏 사이에 마련된 원형 디스크를 갖춘 포핏 유닛과, 격막이 챔버에 연결될 때 결합된 격막에 걸쳐 누설이 일어나지 않게 되는 일편 포핏 조립체를 형성하도록 디스크 주위에 주조되어 결합된 격막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
제2항에 있어서, 축으로부터 짧은 거리로 반경방향 상방 연장되는 제1섹션과 이 제1섹션으로부터 짧은 거리로 반경방향 상방 연장되는 제2섹션을 갖는 원형 디스크와, 제2섹션보다 큰 폭을 갖는 디스크의 제1섹션과, 제2섹션을 실질적으로 덮도록 자체의 일측면 상에서 그리고 자체의 외측면이 제1섹션의 외측면과 실질적으로 동일한 평면에 놓이도록 제1섹션의 폭과 실질적으로 동일한 폭을 갖도록 그 사이에 결합된 연결부에서 디스크의 제2섹션에 주조된 격막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
제3항에 있어서, 제2섹션이 디스크의 제1섹션으로부터 반경방향 상방 연장되고, 제2섹션 주위에 주조된 격막 부분이 제1섹션의 외측면과 실질적으로 동일한 평면에 놓인 외측면을 갖는 U형 섹션을 형성하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
제4항에 있어서, 포핏 유닛이 감소된 직경의 축을 갖춘 축의 각 단부에 형성된 동일 직경의 원형 포핏을 갖는 중실 부재이고, 원형 디스크가 포핏들 사이에 있고 포핏들의 직경보다 큰 직경을 갖는 축의 중심부로부터 연장되고, 원형 디스크가 자체의 양측면 상에 렛지를 형성하도록 소정 폭으로 된 제1섹션과 이 제1섹션의 중심부로부터 짧은 거리로 반경방향 상방 연장되는 얇은 폭으로 된 제2섹션을 갖고, 격막이 자체의 양측면 상에 격실을 형성하기 위해 제2섹션을 덮고 챔버 내에 장착되게 그 위로 연장되도록 제1섹션의 렛지로부터 연장되는 U형 부분을 형성하도록 제2섹션 주위에 주조된 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.
제2항에 있어서, 챔버의 각 격실에 형성된 한쌍의 웰과, 격막에 걸쳐 균형을 이룬 위치를 유지하도록 그 안에서 이동되는 웰중 하나의 웰 내에 배치된 각각의 포핏과, 각 포핏 내에 형성된 환형 리세스와, 일편 포핏 유닛 상에 격막을 주조하는 것과 동시에 각 리세스에 형성된 밀봉 부재와, 자체 내에서의 포핏들의 이동을 방해하지 않으면서 웰 내에 밀봉식으로 결합되는 크기를 취하는 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 조립체.