KR19990013745A

KR19990013745A - 최대 밸브 개방을 조정가능하게 설정하기 위한 수단을 구비한다이아프램 밸브

Info

Publication number: KR19990013745A
Application number: KR1019980027749A
Authority: KR
Inventors: 제임스알. 다니엘스
Original assignee: 데니스지.댈리; 암캐스트인더스트리얼코포레이션
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 1999-02-25
Also published as: US5823509A; EP0890767A3; EP0890767A2; KR100611133B1; JPH1172170A

Abstract

다이아프램 밸브(1)는 최대 밸브 양정의 정확한 설정을 위한 조정 장치(67)를 가진다. 보닛(41)으로 나사결합되고 밸브 바디(3) 내부에 다이아프램(19)을 클램핑하는 부싱(69)이 그것의 내측단에서 축방향으로 면하는 맞물림 표면(75)을 형성하고, 이 맞물림 표면은 밸브 스템(37) 상에서 어깨부에 의해 형성되는 외향의 축방향으로 면하는 맞물림 표면(77)에 의해 맞물린다. 부싱(69)은 요구되는 정확한 설정치로 최대 양정을 조정하기 위하여 전체 밸브(1)를 해체하지 않고서도 내부 또는 외부에서 나사결합될 수 있다. 그런 다음에 부싱(69)은 그 자리에서 접착제(81) 같은 것에 의하여 록킹된다. 이와 달리, 부싱(69')이 밸브 스템(37) 상에 나사결합될 수도 있으며, 그리고 부싱(69')은 보닛(41') 상의 어깨부(91)와 맞물리는 축방향으로 면하는 맞물림 표면(89)을 형성하는 방사상 플랜지(87)를 가질 수 있다.

Description

최대 밸브 개방을 조정가능하게 설정하기 위한 수단을 구비한 다이아프램 밸브

본 발명은 다이아프램 밸브에 관한 것으로서, 특히 밸브의 최대 양정 또는 개방을 정확하게 설정하기 위한 매커니즘을 가지는 종류의 밸브에 관한 것이다.

다이아프램 밸브는 밸브를 개방 또는 폐쇄시키기 위하여 밸브 어셈블리의 운동을 허용하는 반면에 밸브 챔버를 밀봉시키기 위하여 탄성적으로 휘어지기 쉬운 디스크를 사용한다. 다이아프램 밸브의 한 형태가 가스 실린더 밸브 및 압축가스를 위한 라인 밸브로서 사용된다. 이와 같은 다이아프램 밸브의 예가 미국특허 제 5,516,078호에 개시되어 있다. 이와 같은 밸브의 한가지 적용예는 집적회로 제조 및 기타의 적용 범위에 사용되는 것과 같은 유독성 가스의 흐름을 제어하기 위한 것이 있다. 이와 같은 밸브에 있어서, 다이아프램은 필요한 일체성을 제공하기 위하여 통상적으로 휘어지기 쉬운 금속의 다수개 판체로 만들어진다. 고압 시스템 역시 이와 같은 다이아프램을 요구한다. 전형적으로, 다이아프램은 밸브가 폐쇄됨과 동시에 긴장이 해소된 상태가 된다. 밸브의 개방은 다이아프램을 변형시킨다. 미국특허 제 5,516,078호에 기재된 밸브의 공칭 최대 양정(nominal maximum lift)은 예컨대 0.013(±0.001)인치의 차수로 아주 작을 수 있다. 밸브 내부 구성요소들의 축적된 공차는 이 공칭 양정과 비교될 때 매우 중요한 것이 된다. 이에 따라, 유량 계수, 즉 C_V는 밸브 양정의 변화에 아주 민감하게 된다. 만일 양정이 적당하지 않으면, 유량은 크게 감소하고 밸브를 통하여 채우는 시간도 상당하게 증가된다. 이와 반대로, 만일 양정이 너무 크면, 다이아프램은 밸브의 각 사이클에 의해 과도한 응력을 받게 되고, 그리고 다이아프램의 수명이 단축되고, 이에 따라 밸브의 수명도 단축된다.

기존의 설계 기술은 시트 위치와 양정의 정확한 제어를 위하여 쐐기에 의존하여 왔다. 조립공들은 어떤 두께의 쐐기를 얼마나 많은 수 사용하여야 하는 가에 대한 견적을 내어야만 했다. 밸브가 조립될 때까지는 양정을 결정할 수 없기 때문에, 만일 그들의 견적이 부정확하다면 밸브를 다시 해체하고 쐐기의 선택을 변경하여야만 했다. 이런 공정은 적절한 양정이 달성될 때까지 반복되어야만 했다.

따라서, 최대 양정이 더욱 용이하게 정확히 설정될 수 있도록 개선된 다이아프램 밸브에 대한 요구가 존재하게 된다.

더 나아가서, 밸브가 조립된 후에도 최대 양정이 조정될 수 있도록 개선된 다이아프램 밸브에 대한 요구가 있다.

그리고, 더욱 정확한 설정을 제공하기 위하여 최대 양정이 연속적으로 조정될 수 있도록 개선된 다이아프램 밸브에 대한 또 다른 요구가 있다.

도 1은 폐쇄된 위치에서 본 발명에 따른 다이아프램 밸브를 관통한 종단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 밸브를 완전 개방된 위치에서 도시한 것이다.

도 3은 도 1의 밸브에서 3-3 선을 따라 취해진 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아프램 밸브를 관통하는 일부 종단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 다이아프램 밸브 3 : 밸브 바디

5 : 축방향 구멍 7 : 확대구멍

9 : 고리형 선반 11,13 : 입구 통로, 출구 통로

15 : 밸브 시트 17 : 밸브 어셈블리

19 : 다이아프램 21 : 밸브 챔버

37,37' : 밸브 스템 41 : 보닛

67 : 조정 수단 69,69' : 이동가능 부재(부싱)

71,73 : 외부 나사, 내부 나사 75,89 : 제 1 맞물림 수단

77,91 : 제 2 맞물림 수단 81 : 접착제(록킹 수단)

이들 요구 및 기타 과제는 용이하고 정확하게 조정되고 그런 다음에 그 자리에서 록킹될 수 있는 설정가능한 최대 양정을 구비한 다이아프램 밸브를 지향하는 본 발명에 의하여 충족된다. 본 발명은 밸브를 개방 또는 폐쇄시키기 위하여 밸브 시트를 향하도록 또는 밸브 시트로부터 멀어지도록 밸브 바디 내의 축방향 구멍(axial bore) 내에서 축방향으로 이동가능한 밸브 어셈블리를 가지는 다이아프램 밸브에 적용된다. 이 밸브 어셈블리는 입구 통로와 출구 통로가 이를 통하여 연통하도록 하는 밸브 챔버를 형성하기 위하여 축방향 구멍을 가로 질러서 설치된 다이아프램을 포함한다. 상기 밸브 어셈블리는 또한 밸브 챔버 외측의 축방향 구멍 내에 축방향으로 연장되는 밸브 스템을 포함한다. 밸브 어셈블리는 조정 수단을 더 포함하고, 이 조정 수단은 밸브 스템 또는 밸브 바디의 축방향 구멍 내부 상에서 축방향으로 조정가능하게 위치되며 제 1 맞물림 수단을 갖는 이동가능 부재를 포함한다. 밸브 스템과 밸브 바디의 나머지 부분은 제 2 맞물림 수단을 가진다. 이들 제 1 및 제 2 맞물림 수단은 밸브 어셈블리가 밸브 입구로부터 후퇴하는 것을 제한하도록 맞물리고, 따라서 밸브의 최대 양정을 설정한다. 바람직하기로, 상기 이동가능 부재는 조정가능하게 위치될 수 있도록 밸브 스템 상으로 나사결합되거나 또는 밸브 바디의 구멍 내로 나사결합되는 나사식 부싱이다. 또한 바람직하기로, 상기 제 1 및 제 2 맞물림 수단은 서로 마주하며 축방향으로 면하는 어깨부를 포함한다. 상기 나사식 부싱의 경우에, 상기 어깨부는 부싱의 말단면이 될 수 있다.

본 발명의 가장 바람직한 실시예에서, 상기 나사식 부싱은 보닛에 나사결합되고, 이 보닛은 차례로 축방향 구멍으로 나사결합되고 그리고는 다이아프램을 확대구멍(counterbore)에 의해 형성되는 선반에 크램핑한다. 상기 부싱을 소요 위치로 나사결합시킴으로써 최대 양정이 일단 설정되면, 상기 부싱은 바람직하기로 나사 접착제에 의하여 그 자리에서 록킹된다.

본 발명의 완전한 이해를 위하여, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

첨부 도면 중에서, 도 1은 폐쇄된 위치에서 본 발명에 따른 다이아프램 밸브를 관통한 종단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 밸브를 완전 개방된 위치에서 도시한 것이며, 도 3은 도 1의 밸브에서 3-3 선을 따라 취해진 횡단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아프램 밸브를 관통하는 일부 종단면도이다.

첨부 도면을 참조하여 설명하면, 다이아프램 밸브(1)는 고리형 선반(9)을 형성하는 확대구멍(7)을 구비한 축방향 구멍(5)을 가지는 밸브 바디(3)를 포함한다. 축방향으로 연장된 입구 통로(11) 및 반경 방향으로 연장된 출구 통로(13)는 상기 축방향 구멍(5)을 통하여 연통된다. 입구 통로(11) 주위에는 올려진 밸브 시트(15)가 형성된다. 밸브를 개폐시키기 위하여 밸브 어셈블리(17)가 밸브 시트로부터 떨어져서 밸브 시트를 향하여 축방향으로 슬라이딩 가능하게 축방향 구멍(5) 내에 존재한다. 이 밸브 어셈블리(17)는 고리형 선반(9) 상에 안착되고 축방향 구멍(5)의 하부에 밸브 챔버(21)를 형성하기 위하여 기술된 방법으로 그 자리에서 크램핑되는 다이아프램(19)을 포함한다.

상기 밸브 어셈블리(17)는 더욱이 시트 홀더(25)와 시트 디스크(27)를 가지는 밸브 챔버(21) 내부의 시트 어셈블리(23)를 포함하는데, 상기 시트 디스크(27)는 시트 홀더(25) 내의 막힌 구멍(31)으로 프레스 설치된 핀(29)에 의하여 상기 시트 홀더의 저부에 있는 리세스(recess) 내에 고정된다. 상기 탄성 시트 디스크(27)는 밸브를 폐쇄시킬 때 상기 시트(15)와 맞물리게 된다.

상기 밸브 어셈블리(17)는 또한 외측의 스템 어셈블리(33)를 포함한다. 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에서, 다이아프램(19), 시트 홀더(25) 및 스템 어셈블리(33)는 미국특허 제 5,516,078호에서 기술된 바와 같이 함께 결합된다. 이는 용접에 의해 수행된다. 상기 스템 어셈블리는 스터드(35)와 스템(37)을 포함한다. 시트 홀더(25), 다이아프램(19) 및 스터드(35)는 시트 홀더(25) 내의 막힌 구멍(31)을 통하여 함께 용접된다. 추가적인 용접이 스터드(35)의 둘레 주위에 제공된다. 바람직한 용접은 야그(YAG) 레이저 용접이다.

다이아프램(19) 및 시트 홀더(25)가 스터드(35)를 사용하여 하나의 조각으로 함께 융합되면서, 스템(37)은 스터드 상으로 하방으로 나사 결합되고 그리고 밸브 어셈블리(17)가 축방향 구멍(5) 내에서 이동할 때 다이아프램에서 발생되는 응력으로부터 용접부를 격리시키기 위하여 다이아프램을 시트 홀더에 대하여 크램핑한다. 스템(37)의 하단이 육각 플랜지(39)를 가져서(도 1에 대하여 수직인 평면에, 도 4 참조), 이것이 스터드(35) 상으로의 나사 결합을 위하여 렌치에 맞물리게 될 수 있다.

상기 밸브 바디(3)는 육각 헤드(42)(도 3 참조)를 구비한 보닛(41)을 가지는데, 이는 확대구멍(7)으로 하방 나사 결합되고 그리고 다이아프램을 고리형 선반(9)에 크램핑하는 금속제 컵(43)을 누르게 된다. 상기 컵(43)은 다이아프램(19)의 지지를 제공하는 탄성 링(45)을 보유한다.

밸브 어셈블리(17)는 액츄에이터에 의하여 보닛(41)을 통하여 상기 밸브 바디(3) 내부에서 축방향으로 이동한다. 도시된 본 발명의 실시예에서, 상기 액츄에이터는 수동으로 작동되는 수동핸들 어셈블리(47)이다. 이 수동핸들 어셈블리(47)는 밸브 바디(3)를 덮도록 하방으로 나사결합되고 밸브 바디(3)의 단부와 접하게 되는 어께부(51)를 가지는 수동핸들 어댑터(49)를 포함한다. 수동핸들 스템(53)은 수동핸들 어탭터(49) 내의 중앙 구멍(55)으로 나사결합되고 그리고 상기 스템(37)의 상부에 형성된 T형 커넥터(59)에 의해 맞물리는 횡단 슬롯(57)을 가진다. 상기 수동핸들 스템(53)은 사각형 상단부(61)를 가지고, 그 위에 수동핸들(63)이 안착되고 스크류(65)에 의해 자리잡게 된다.

상기 밸브는 수동핸들(63)의 회전에 의해 작동된다. 반시계 방향의 회전은 수동핸들 스템(53)이 수동핸들 어댑터(49)에 대하여 상대적으로 상방으로 나사결합되도록 유도한다. 이는 밸브 어셈블리(17)를 밸브 시트(15)로부터 떨어지도록 축방향으로 후퇴시켜서 도 2에 도시된 위치로 밸브를 개방시키는 결과를 낳는다. 상기 스템(37)이 T형 커넥터(59)에 의해 수동핸들 스템(53)에 연결되면, 상기 스템은 상기 수동핸들 스템(53)과 함께 회전하지는 않으나 상기 수동핸들 스템(53)에 의하여 상방으로 들려진다. 이와 달리 상기 밸브는 미국특허 제 4,776,562호에 개시된 바와 같은 압축공기식 액츄에이터에 의하여 자동적으로 작동될 수 있다.

상기 밸브의 최대 양정 또는 개방은 탐침을 입구 통로(11)를 통하여 삽입함으로써 측정될 수 있다. 특별한 적용예에 있어서, 밸브의 최대 개방 또는 양정은 0.013(±0.001) 인치이다. 다양한 부품들에서의 축적된 공차가 이 공칭 양정의 상당한 부분이 될 수 있음을 알 수 있다.

밸브 최대 양정의 정확한 설정을 제공하기 위하여, 조정장치(67)는 밸브 어셈블리(17)가 밸브 시트(15)로부터 후퇴될 수 있는 최대량을 설정하기 위한 것으로서 용이하게 설치되고 작동되는 매커니즘을 제공한다. 특히, 이 조정장치(67)는 스템(37)이 보닛(41)에 대해 상대적으로 상승되며 따라서 밸브 바디(3)에 대하여 상대적으로 상승될 수 있는 최대량을 설정한다. 따라서, 상기 조정정치(67)는 보닛(41) 상의 내부 나사(73)와 맞물리는 외부 나사(71)를 가지는 부싱(69)을 포함한다. 상기 부싱의 하단(75)은 축방향으로 면하는 제 1 맞물림 표면 또는 어깨부(75)를 형성한다. 상기 스템(37) 상의 어깨부(77)는 제 2의 축방향으로 면하는 맞물림 표면을 형성한다. 수동핸들(63)이 밸브 어셈블리를 상승시키도록 반시계 방향으로 회전하게 되면, 이들 서로 마주보는 제 1 및 제 2의 축방향으로 면하는 맞물림 표면(75)(77)은 스템(37)의 상방 이동을 중지시키도록 접촉하고, 그것에 의하여 밸브의 최대 양정을 설정한다. 수동핸들 어댑터가 제거되면, 밸브 어셈블리는 스템(37) 상의 어깨부(77)가 부싱의 단부(75)와 맞물릴 때까지 상승하게 되고, 최대 양정이 입구 통로(11)를 통하여 측정된다. 만일, 최대 양정에서 조정이 필요하게 되면, 보닛(41) 위로 연장 형성된 부싱(69)의 상단 상에 있는 육각 헤드(79)와 맞물리는 렌치가 사용될 수 있다(도 3 참조). 이 부싱(69)은 최대 양정을 증가 또는 감소시키도록 각각의 경우 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이에 따라, 이전에 요구되던 바와 같이 전체 밸브를 해체하지 않고서도 최대 양정이 대상 밸브에 설정되도록 정확하고 연속적으로 조정될 수 있음을 알 수 있다. 한 번 정확한 최대 양정이 설정되면, 부싱(69)은 더 이상의 회전에 대하여 록킹될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 부싱은 나사 접착제(81)를 부싱 상의 나사(71)에 도포함으로써 그 자리에서 록킹된다. 통상적인 나사 접착제는 최대 양정을 정확하게 설정하는데 소요되는 조정을 가능토록 하는 양생 시간을 가진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 부싱(69')이 스템(37') 상의 외부 나사(85) 상으로 나사결합하는 내부 나사(83)를 가질 수 있음을 알 수 있다. 이 실시예에서는, 부싱의 하단이 방사형 플랜지(87)를 가지는데, 이것은 보닛(41') 상의 어깨부(91) 에 의해 형성된 하방으로 축방향으로 면하는 표면과 맞물리는 축방향으로 면하는 제 1 맞물림 표면(89)을 형성한다.

본 발명에 따르면, 기존의 설계 기술에서 밸브의 시트 위치와 양정의 정확한 제어를 위하여 주로 의존하였던 쐐기를 더 이상 사용치 않아도 됨으로써, 조립공들이 어떤 두께의 쐐기를 얼마나 많은 수 사용하여야 하는 가의 견적을 내어야할 필요성이 없어지고, 또한 양정을 변경하는 등의 경우에도 밸브 어셈블리 전체를 다시 해체할 필요없이 적당한 양정의 설정 작업을 이룰 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 최대 양정이 더욱 용이하게 정확히 설정될 수 있는 다이아프램 밸브가 제공되는 효과가 있으며, 더 나아가서 밸브가 조립된 후에도 최대 양정이 조정될 수 있으며, 그리고 더욱 정확한 설정을 제공하기 위하여 최대 양정이 연속적으로 조정될 수도 있는 효과를 제공하게 된다.

이상에는 본 발명의 특수한 실시예가 상세하게 기술되었지만, 한편으로 본 발명의 당업자라면 개시된 전체 기술의 관점에서 이들 세부 사항들에 대한 다양한 부분적 변경과 선택사양을 개발할 수 있음도 알 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 특별한 장치는 본 발명의 설명을 위한 것으로 해석되어야 하며, 첨부된 청구범위의 구성요소 및 그 균등물로 주어지는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims

조정가능한 최대 양정을 구비한 다이아프램 밸브(1)로서,

축방향 구멍(5), 상기 축방향 구멍(5)으로부터 축방향으로 연장하여 상기 축방향 구멍(5)과 함께 밸브 시트(15)를 형성하는 입구 통로(11), 및 상기 축방향 구멍(5)과 연통하는 출구 통로(13)를 가지는 밸브 바디(3)와, 그리고

상기 축방향 구멍(5)을 가로질러 연장하여 상기 입구 및 출구 통로(11,13)를 연통시키는 밸브 챔버(21)를 형성하는 다이아프램(19), 및 상기 밸브 챔버(21)의 외측으로 상기 축방향 구멍(5) 내에서 축방향으로 연장하는 밸브 스템(37)을 가지며, 상기 밸브(1)를 개폐시키기 위하여 상기 밸브 시트(15)에 대하여 상기 축방향 구멍(5) 내에서의 이동이 가능한 밸브 어셈블리(17)를 포함하는 다이아프램 밸브(1)에 있어서,

상기 밸브 스템(37,37') 및 상기 밸브 바디(3) 중 어느 하나 상에 조정가능하게 축방향으로 위치되고 제 1 맞물림 수단(75,89)을 가지는 이동가능 부재(69,69')를 포함하고, 상기 밸브 스템(37,37') 및 상기 밸브 바디(3) 중 다른 하나는 제 2 맞물림 수단(77,91)을 가지며, 상기 밸브 어셈블리(17)가 상기 밸브 시트(15)로부터 후퇴하는 것을 제한하도록 상기 제 1 및 제 2 맞물림 수단이 맞물려 상기 밸브의 최대 양정을 설정하는 조정 수단(67)을 구비한 것을 특징으로 하는 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 이동가능 부재(69,69')가 상기 밸브 스템(37,37') 및 밸브 바디(3) 중 하나 상에 나사결합되는 나사식 부싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제 1항에 있어서, 상기 밸브 스템(37,37') 및 밸브 바디(3) 중 상기 하나는 상기 이동가능 부재가 그 위에 위치하게 되는 상기 밸브 바디인 것을 특징으로 하는 밸브.
상기 밸브 바디(3) 내의 상기 축방향 구멍(5)은 고리형 선반(9)을 형성하며 나사가공되는 확대구멍(7)을 가지고, 상기 밸브 바디(3)는 상기 나사가공된 확대구멍(7)으로 나사결합되고 상기 다이아프램(19)을 상기 고리형 선반(9)에 클램핑하는 외부 나사를 가지는 보닛(41)을 포함하고, 상기 보닛(41)은 또한 내부 나사를 가지는 제 3항의 밸브(1)에 있어서, 상기 이동가능 부재(69)는 상기 부싱(69)을 축방향으로 위치시키도록 상기 보닛(41) 내의 내부 나사(73)로 나사 결합되는 외부 나사(71)를 구비한 부싱을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조정 수단(67)은 선택된 최대 양정을 제공하도록 일단 축방향 위치가 설정되면 축방향 이동으로부터 상기 나사식 부싱(69,69')을 록킹하는 수단(81)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브.