KR20030034257A - 가변 압력 조절식 유동 제어기 - Google Patents

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KR20030034257A
KR20030034257A KR10-2003-7005028A KR20037005028A KR20030034257A KR 20030034257 A KR20030034257 A KR 20030034257A KR 20037005028 A KR20037005028 A KR 20037005028A KR 20030034257 A KR20030034257 A KR 20030034257A
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bypass
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KR10-2003-7005028A
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소더손페터
로우워리패트릭에이.
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플로우매트릭스, 인크.
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Abstract

유동 제어기는 제1 및 제2 조절 스테이지를 갖는다. 제1 스테이지는 출구 포트의 압력보다 높은 소정 범위 내에서 (일련의 상호 연결된 통로 및 공동에 의해 형성되는) 중간 챔버 내의 압력을 유지하는 압력 조절 스테이지이다. 제2 스테이지는 유속을 목표 유속 근처의 소정 범위 내에서 유지한다. 양 스테이지는 출구 포트의 압력을 표본으로 해서 입구 및 출구 포트의 압력 요동이 유속에 영향을 미치지 않도록 유체의 유속을 자동 조절한다. 유속은 사용자 결정 셋포인트에 의해 설정되어 제어된다. 유속은 사용자 결정 셋포인트에 의해 설정되어 제어된다. 압력은 하나 이상의 피드백 시스템에 의해 조절된다. 사용된 피드백 시스템은 특별한 작동 환경에 기초하는 기계적이거나 전기 기계적인 것일 수 있다.

Description

가변 압력 조절식 유동 제어기{VARIABLE PRESSURE REGULATED FLOW CONTROLLERS}
여러 분야에서, 가압 유체는 정밀한 양으로 공급되어야만 한다. 일반적으로, 공급되는 유체의 양은 유체의 유동을 조절함으로써 제어된다. 유체 유동은 도관 크기, 공급 압력 등에 무관하며, 유속을 제어함으로써 요구되는 곳으로 정밀한 양의 유체가 전달되도록 한다.
본 발명은 비교적 저속의 유속으로 가스 유동을 제어하는 데 사용될 때 특히 중요하다. 본 발명은 또한 액체와 같은 다른 유체와 비교적 고속의 유속에도 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 후술하는 발명의 상세한 설명이 아닌 첨부된 특허청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.
공급된 가스의 양이 정밀하게 제어되어야만 하는 일 예는 의료 환자에게 가스를 전달하는 것이다. 이런 상황에서, 가스는 기대 효과를 얻기 위해 통풍관을 거쳐 환자에게 공급되는 공기와 혼합된다. 너무 적은 양의 가스가 환자에게 공급되면, 기대 효과는 얻어질 수 없을 것이다. 반면에, 너무 많은 양의 가스는 환자에게 유독할 수 있다. 정밀한 양의 가스가 공급되어야만 하는 다른 예는 과학적 및 의료적 시험과, 산업용 처리와, 스쿠버 다이빙을 포함한다.
일정한 가스 유동을 유지함에 있어 주요한 장애는 가스가 공급되는 압력이 미지일 수 있거나 가변적일 수 있다는 것이다. 때로는, 가압 가스의 공급원은 가압 탱크이거나 압축기이다. 이들 공급원 중 어느 하나에 의해 공급되는 유체의 압력은 크게 요동할 수 있다. 예컨대, 가압 탱크 내의 가스의 양이 감소할 때, 탱크로부터 유동하는 유체의 압력은 감소할 수 있다. 따라서, 가스 유동이 중요한 많은 시스템에서, 유속이 측정되어서 계량되어야 하며 시스템은 유속을 소정 한계 내에서 유지하는 데 필요하도록 조절되어야 한다.
관련 기술
본 출원인의 미국 특허 제4,015,626호는 일정한 유속을 유지하기 위한 밸브 조립체를 개시하고 있다. 밸브 조립체는 상류 및 하류 챔버를 형성하는 하우징과, 이들 챔버 사이에 배열된 가동 벽 조립체와, 가동 벽 상에서 작용하는 하류 챔버에 위치된 스프링과, 제어 스템이 가동 벽과 결합하도록 상류 챔버에 위치된 바이시클 밸브와, 챔버 사이에 연결된 코일식 고저항 튜빙을 포함한다. 하류 챔버에서 압력이 변하게 되면 가동 벽이 이동되어 바이시클 밸브 제어 스템을 작동시킴으로써 밸브 조립체를 거쳐 유동하는 유체의 유동이 제어된다. 스프링은 다른 유속을 얻기위해 조절될 수 있다. 튜빙은 압력 저감 억제물로서 기능하여 이를 통과하는 유체의 유속을 평준화한다.
미국 특허 제4,015,626호에 개시된 밸브 조립체는 비교적 복잡하고 제조하기에는 고가이다. 또한, 고저항 튜빙에 걸친 압력 강하는 얻어질 수 있는 유속의 범위를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 서로 다른 유속 범위를 얻기 위해 튜빙에 걸친 압력 강하를 변경하는 것은 서로 다른 튜빙(즉, 길이나 통로 크기의 변화)이 사용되어야만 하기 때문에 어려울 것이다. 공급된 고저항 튜빙의 길이는 시스템을 비교적 크게 하고 실패 가능성이 커진다. 이런 밸브 조립체는 단지 비교적 낮은(80 내지 150) psi에서만 작동하도록 설계된다.
본 출원인의 2000년 2월 22일 공고된 미국 특허 제6,026,849호도 높은 압력, 가변 압력 및/또는 미지의 압력을 갖는 공급원을 사용해서 작동하는 조절식 유동 제어기를 개시한다. 미국 특허 제6,026,849호에 개시된 시스템 및 방법은 유체 공급과 관련한 많은 문제들, 상세하게는 일정 유속의 가스 공급 문제를 해결하였다.
그러나, 이런 기술이 특정 상황에 적용될 수 있도록 하는 제6,026,849호에 개시된 것과 같은 조절식 유동 제어기를 개선할 필요가 여전히 있다.
본 출원은 2000년 10월 11일 출원된 미국 가출원 제60/239,716호의 우선권을 주장한 것이다.
본 발명은 가압 유체의 유동을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 높은 압력, 가변 압력 및/또는 미지의 압력을 갖는 공급원으로부터의 유체의 유동을 정밀하게 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제1 실시예의 단부 정면도이다.
도2는 도1의 라인 2-2를 따라 취한 제1 실시예의 유동 제어기의 단면도이다.
도3은 도2에 도시된 제1 실시예의 유동 제어기의 세부를 도시한 확대 단면도이다.
도4는 도2의 라인 4-4를 따라 취한 제1 실시예의 유동 제어기의 단면도이다.
도5는 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제2 실시예의 단면도이다.
도6a는 도5에 도시된 유동 제어기의 제2 실시예의 입력 스테이지를 상세히 도시한 단면도이다.
도6b는 도5에 도시된 유동 제어기의 제2 실시예의 출력 스테이지를 상세히 도시한 단면도이다.
도7은 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제3 실시예의 단면도이다.
도8은 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제4 실시예의 단면도이다.
도9는 도8의 유동 제어기와 연결되어 사용될 수 있는 제어 시스템의 블록 선도이다.
도10은 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제5 실시예의 단면도이다.
도11은 도10의 유동 제어기와 연결되어 사용될 수 있는 제어 시스템의 블록 선도이다.
도12는 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기의 제6 실시예의 단면도이다.
도13은 도12의 유동 제어기와 연결되어 사용될 수 있는 제어 시스템의 블록 선도이다.
Ⅰ. 제1 실시예
도면중 도1을 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기 시스템(20)이 도시되어 있다. 제1 실시예의 유동 제어기 시스템(20)은 비교적 저렴하게 제조될 수 있으며 기대 범위의 입력 압력 및 기대 범위의 유속과 같은 인자에 따라 다양한 구성으로 신뢰성 있게 작동하도록 설계된다.
예시적인 유동 제어기 시스템(20)은 제1 단부 부재(24)와 제2 단부 부재(26)와 중간 부재(28)와 제1 및 제2 격막 부재(30, 32)를 포함하는 하우징 조립체(22)를 포함한다. 제1 및 제2 단부 부재(24, 26)는 하우징 조립체(22)를 형성하기 위해 볼트(34)를 사용하여 중간 부재(28)에 부착된다. 이렇게 조립되면, 제1 격막 부재(30)는 입력 챔버(40)와 제1 조절 챔버(42)를 형성하도록 제1 상부 부재(24) 및 중간 부재(28) 사이에 배열된다. 제2 격막 부재(32)는 출력 부재(44)와 제2 조절 챔버(46)를 형성하도록 제2 상부 부재(26) 및 중간 부재(28) 사이에 배열된다.
도4를 참조하면, 예시적인 중간 부재(28)는 제1 및 제2 단부 공동(50, 52)을 형성하도록 밀링된다. 예시적인 제1 및 제2 단부 공동(50, 52)은 유사하며 각각 외면부(54)와 나사 중간부(56)와 내면부(58)를 포함한다.
제1 및 제2 밸브 조립체(60, 62)는 사실상 각각 제1 및 제2 단부 공동(50, 52) 내에 배열된다. 치수적 차이를 제외하고, 예시적 밸브 조립체(60, 62)는 구성이 유사하다.
상세하게는, 제1 밸브 조립체(60)는 제1 밸브 시트 부재(70)와 제1 O링(72)과 제1 밸브 스템 조립체(74)와 제1 밸브 스프링(76)을 포함한다. 제2 밸브 조립체(62)는 제2 제1 밸브 시트 부재(80)와 제2 O링(82)과 제2 밸브 스템 조립체(84)와 제2 밸브 스프링(86)을 포함한다.
제1 및 제2 밸브 시트 부재(70, 80)는 각각 제1 및 제2 단부 공동(50, 52)의 나사부(56)로 나사 체결된다. O링(72, 82)은 밸브 시트 부재(70, 80)에 의해 단부 공동(50, 52)의 나사부(56) 내에 보유된다. 따라서 제1 O링(72)은 공동(50)의 나사부(56)와 내면부(58) 사이의 유체 유동을 방지하기 위해 제1 단부 공동(50)의 나사부(56)에 배열된다. 마찬가지로, 제2 O링(82)은 공동(52)의 나사부(56)와 내면부(58) 사이의 유체 유동을 방지하기 위해 제2 단부 공동(52)의 나사부(56)에 배열된다.
예시적 밸브 스템 조립체(74, 78)는 동일하며 각각 스템 부재(90)와 밸브 부재(92)를 포함한다. 예시적인 스템 부재(90)는 횡단 바아가 밸브 부재(92) 내에 놓인 T 형상부이다.
밸브 스템 조립체(74, 78)의 스템 부재(90)는 관통 연장되며 각각 밸브 시트 부재(70, 80)에 형성된 제1 및 제2 스템 개구(110, 112)에 의해 지지된다. 또한, 밸브 스템 조립체(74, 84)의 밸브 부재(92)는 밸브 시트 부재(70, 80) 상에 형성된 밸브 시트면(114, 116)에 인접해서 배열된다.
밸브 스템 조립체(74, 84)는 밸브 부재(96)가 밸브 시트면(114, 116)과 결합하거나 분리되도록 밸브 시트 부재(70, 80)에 대해 짧은 거리를 이동한다. 밸브 부재(96)가 밸브 시트면(114, 116)으로부터 분리될 때, 유체는 각각 밸브 시트 부재(70, 80)에 형성된 제1 및 제2 밸브 통로(120, 122)를 거쳐 유동하게 된다. 그러나, 밸브 부재(96)가 밸브 시트면(114, 116)과 결합할 때, 제1 및 제2 밸브 통로(120, 122)를 통한 유체 유동은 방지된다.
제1 및 제2 밸브 스프링(76, 86)은 밸브 시트면(114, 116)쪽으로 밸브 스템 조립체(74, 84)의 밸브 부재(92)를 편의시키기 위해 각각 제1 및 제2 단부 공동(50, 52)의 내면부(58)에 배열된다.
따라서, 밸브 조립체(60, 62)는 보통은 폐쇄된 밸브이다. 또한, 밸브 조립체(60, 62)는 밸브 스템 조립체(74, 84)의 상부 부재(124, 126)로 인가된 제1 및 제2 밸브 제어력에 응답해서 사실상 선형으로 개방한다.
밸브 스템 조립체(74, 78)의 상부 부재(124, 126)는 입력 챔버(40, 44) 내에 위치된다. 제1 및 제2 밸브판(130, 132)은 각각 밸브 스템 상부 부재(124, 126)와 제1 및 제2 격막 부재(30, 32) 사이에서 입력 챔버(40, 44)에 위치된다. 제1 및 제2 피스톤 부재(140, 142)는 제1 및 제2 밸브판(130, 132)으로부터 제1 및 제2 격막 부재(30, 32)의 타측면 상의 제1 및 제2 조절 챔버(42, 46)에 위치된다. 제1 및 제2 조절 스프링(144, 146)도 격막 부재(30, 32)를 거쳐 밸브판(130, 312)쪽으로 제1 및 제2 피스톤 부재(140, 142)를 편의시키기 위해 조절 챔버(42, 46)에 위치된다. 격막 부재(30, 32)는 가요성이고 따라서 피스톤 부재(140, 142) 상의 힘이 밸브판(130, 132)으로 전달되도록 한다.
다시 하우징 조립체(22)의 구조를 참조하면, 도3은 연결 통로(150)가 입구 챔버(40)와 제2 단부 공동(52)의 내면부(58) 사이에서 연장되는 것을 도시한다. 따라서, 유체는 제2 밸브 조립체(62)가 개방될 때 입구 챔버(40)로부터 제2 밸브 조립체(62)를 거쳐 출구 챔버(42)로 유동할 수 있다.
도4는 입구 포트(154)로부터 제1 단부 공동(50)의 내면부(58)로 연장하는 입구 통로(152)를 점선으로 도시한다. 따라서 유체는 제1 밸브 조립체(62)가 개방될 때 입구 포트(154)로부터 제1 밸브 조립체(62)를 거쳐 입구 챔버(42)로 유동할 수 있다.
도3 및 도4는 출구 챔버(42)로부터 억제 챔버(160)를 거쳐 출구 통로(158)로 유체를 유동시키는 억제 통로(156)를 도시한다. 억제 부재(162)는 억제 챔버(160)에 위치된다. 다시 출구 통로(158)는 억제 통로(156)로부터 억제 부재(162)를 거쳐 출구 포트(164)로 유체를 유동시킨다.
도4는 또한 제1 및 제2 샘플링 통로(170, 172)가 유체를 출구 통로(158)로부터 각각 제1 및 제2 조절 챔버(42, 46)로 유동시키는 것을 도시한다.
도4는 또한 억제 챔버(160)가 중간 챔버(28) 내로 밀링된 억세스 구멍(180)에 의해 형성된 것을 도시한다. 억세스 구멍(180)은 긴 모양의 플러그(182)가 중간 부재(28)에 부착될 수 있도록 나사 형성된다. 플러그(182)는 플러그 챔버(184)를 형성하며 유체는 플러그 챔버 통해서 억제 통로(156)로부터 억제 챔버(160)로 유동한다. 제1 플러그 O링(186)은 유체가 단지 억제 챔버(160)의 억제 부재(162)만을 거쳐서 억제 통로(56)로부터 유동하도록 배열된다. 제2 O링(188)은 유체가억세스 구멍(180)을 거쳐 시스템(20)으로부터 나오는 것을 방지하도록 배열된다.
사용시, 유체는 다음과 같이 주 유체 경로를 따라서 입구 포트(154)로부터 출구 포트(164)로 유동하며, 입구 포트(154)의 유체는 입구 통로(152)를 거쳐 입구 챔버(40) 내로 유동하며, 그 후 입구 챔버(40)로부터 제1 밸브 조립체(60), 연결 통로(150) 및 제2 밸브 조립체(62)를 거쳐 출구 챔버(44)로 유동하며, 그 후 출구 챔버(44)의 유체는 억제 통로(156), 억제 챔버(160) 내의 억제 부재(162) 및 출구 통로(158)를 거쳐 출구 포트(164)로 유동한다.
출구 통로(158)의 유체는 샘플링 통로(170, 172)를 거쳐 제1 및 제2 조절 챔버(42, 46)로 유동한다. 조절 챔버(42, 46)의 유압과 조절 스프링(144, 146)에 의해 인가되는 편의력의 조합은 상류나 하류 압력 변화에 사실상 무관한 유동 제어기(20)를 거쳐 사실상 일정한 유체 유속을 사실상 유지하도록 밸브 조립체를 제어하는 제어력을 발생시킨다.
도2를 참조하면, 제2 조절 스프링(146)에 의해 제2 밸브 스템 조립체(84)의 상부 부재(126)로 인가되는 제어력을 조절하는 압력 조정 조립체가 190으로 지시된다. 압력 조정 조립체(180)는 시스템(20)을 통과하는 유체의 유속을 조정한다. 예시적 압력 조정 조립체(180)가 수동 작동되는 동안, 동력을 받은 압력 조정 조립체는 후술하는 바와 같이 유속이 원격 및/또는 자동으로 제어될 수 있도록 사용될 수 있다.
하우징 조립체(22)의 설계로 인해 유동 제어기 시스템(20)은 다른 상황에 맞도록 용이하게 구성된다. 상세하게는, 비교적 복잡한 부분인 중간 부재(28)는 표준 형태로 제조될 수 있다. 그 후 표준 중간 부재(28)는 제1 및 제2 밸브 시트 부재(70, 72)와 억제 부재(162)를 적절히 선택함으로써 특별한 상황에 맞도록 구성될 수 있다.
밸브 시트 부재는 각각 서로 다른 유효 단면적을 갖는 밸브 통로를 갖는 서로 다른 형태로 제조될 수 있다. 주어진 제1 또는 제2 밸브 시트 부재에 대한 밸브 통로의 유효 단면적은 기대 범위의 상류 및 하류 유압에 기초해서 선택된다. 시스템 설계자는 주어진 상황에 대한 적절한 밸브 시트 부재를 선택하게 된다. 각각 서로 다른 단면적을 형성하는 두 개의 서로 다른 밸브 시트 부재가 제조되면, 시스템 설계자는 네 개의 효과적인 구성의 유동 제어기 시스템 중에서 선택할 수 있다. 보다 많은 시트 부재는 보다 유효한 구성의 유동 제어기 시스템을 제공하게 된다.
억제 부재(162)는 억제 통로(156)와 출구 통로(158) 사이에서 소정의 압력 강하를 일으킨다. 이런 압력 강하의 크기는 서로 다른 억제 부재를 선택함으로써 그리고/또는 둘 이상의 억제 부재를 다양한 조합으로 사용함으로써 변경될 수 있다. 따라서 본 발명의 유동 제어기 시스템의 특징은 억제 부재(162)를 적절하게 선택함으로써 변경될 수 있다.
따라서, 유동 제어기 시스템(20)은 시스템(20)이 사용되지 않는 상황에 따라 다른 구성으로 용이하게 실현될 수 있는 일반 목적의 유동 제어기를 형성한다.
Ⅱ. 제2 실시예
도면중 도2를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 유동 제어기 시스템의 제2 실시예가 220으로 지시되어 있다. 제2 실시예의 유동 제어기 시스템(220)은 기대 범위의 입력 압력 및 기대 범위의 유속과 같은 인자에 따라 다양한 구성으로 신뢰성 있게 작동하도록 설계된다. 비록 유동 제어기 시스템(220)은 많은 환경에서 적용될 수 있지만, 이것은 유체 오염의 위험이 최소화되어야만 하는 청정 환경에 특히 중요하다.
예시적인 유동 제어기 시스템(220)은 제1 상부 부재(224)와 제2 상부 부재(226)와 기부 또는 중간 부재(228)와 제1 및 제2 격막 조립체(230, 232)를 포함하는 하우징 조립체(222)를 포함한다.
격막 조립체(230, 232)는 서로 유사하며 각각 제1 및 제2 격막 부재(234, 235)를 포함한다. 제1 격막 조립체(230)는 또한 제1 격막판(236)과 제1 격막 슬리브(237)를 포함하며, 제2 격막 조립체(232)는 또한 제2 격막판(238)과 제2 격막 슬리브(239)를 포함한다.
격막 부재(234, 235)는 격막판(238, 239)에 용접된다. 격막 부재(234)는 격막 슬리브(237, 239)에 추가적으로 용접되지만 격막 부재(235)는 격막 슬리브(237, 239)와 중간 부재(224) 사이에 고정된다. 제1 및 제2 상부 부재(224, 226)는 하우징 조립체(222)를 형성하기 위해 기부 부재(228)에 나사 체결된다.
이렇게 조립되면, 제1 격막 부재(230)는 입력 챔버(240)와 제1 조절 챔버(242)를 형성한다. 제2 격막 부재(232)는 출력 부재(244)와 제2 조절 챔버(246)를 형성한다. 용접과 시일은 본 명세서에서 설명된 다양한 챔버들 사이의 유동이 단지 후술하는 통로 또는 유동 경로를 통해서만 있도록 사용된다.
예시적인 기부 부재(228)는 제1 및 제2 단부 공동(250, 252)을 형성하도록 밀링된다. 예시적인 제1 및 제2 단부 공동(250, 252)은 유사하며 각각 나사 외면부(254)와 나사 중간부(256)와 내면부(258)를 포함한다.
제1 및 제2 밸브 조립체(260, 262)는 사실상 각각 제1 및 제2 단부 공동(250, 252) 내에 배열된다. 후술하는 치수적 차이를 제외하고, 예시적 밸브 조립체(260, 262)는 구성이 유사하다.
상세하게는, 제1 밸브 조립체(260)는 제1 밸브 시트 부재(270)와 제1 O링(272)과 제1 밸브 스템 조립체(274)와 제1 밸브 스프링(276)을 포함한다. 제2 밸브 조립체(262)는 제2 제1 밸브 시트 부재(280)와 제2 O링(282)과 제2 밸브 스템 조립체(284)와 제2 밸브 스프링(286)을 포함한다.
제1 및 제2 밸브 시트 부재(270, 280)는 각각 제1 및 제2 단부 공동(250, 252)의 나사부(256)로 나사 체결된다. O링(272, 282)은 밸브 시트 부재(70, 80)에 의해 단부 공동(50, 52)의 나사부(56) 내에 보유된다. 따라서, 제1 O링(72)은 공동(250)의 나사부(256)와 내면부(258) 사이의 유체 유동을 방지하기 위해 제1 단부 공동(250)의 나사부(256)에 배열된다. 마찬가지로, 제2 O링(282)은 공동(252)의 나사부(256)와 내면부(258) 사이의 유체 유동을 방지하기 위해 제2 단부 공동(252)의 나사부(256)에 배열된다.
예시적 밸브 스템 조립체(274, 278)는 동일하며 각각 스템 부재(290)와 밸브 부재(292)를 포함한다. 예시적인 스템 부재(290)는 크로스 바아가 밸브 부재(292) 내에 놓인 T 형상부이다.
밸브 스템 조립체(274, 278)의 스템 부재(290)는 관통 연장되며 각각 밸브 시트 부재(370, 380)에 형성된 제1 및 제2 스템 개구(310, 312)에 의해 지지된다. 또한, 밸브 스템 조립체(274, 284)의 밸브 부재(292)는 밸브 시트 부재(270, 280) 상에 형성된 밸브 시트면(314, 316)에 인접해서 배열된다.
밸브 스템 조립체(274, 284)는 밸브 부재(296)가 밸브 시트면(314, 316)과 결합하거나 분리하되록 밸브 시트 부재(270, 280)에 대해 짧은 거리를 이동한다. 밸브 부재(296)가 밸브 시트면(314, 316)으로부터 분리될 때, 유체는 각각 밸브 시트 부재(270, 280)에 형성된 제1 및 제2 밸브 통로(320, 322)를 거쳐 유동하게 된다. 그러나, 밸브 부재(296)가 밸브 시트면(314, 316)과 결합할 때, 제1 및 제2 밸브 통로(320, 322)를 통한 유체 유동은 방지된다.
제1 및 제2 밸브 스프링(276, 286)은 각각 제1 및 제2 조절 챔버(242, 246)에 배열된다. 후술하는 바와 같이 밸브 스프링(276, 286)은 밸브 시트면(314, 316)쪽으로 밸브 스템 조립체(274, 284)의 밸브 부재(292)를 편의시킨다.
따라서, 밸브 조립체(260, 262)는 보통은 폐쇄 밸브이다. 또한, 밸브 조립체(260, 262)는 밸브 스템 조립체(274, 278)의 상부(324, 326)에 인가된 제1 및 제2 밸브 제어력에 응답해서 사실상 선형으로 개방한다.
밸브 스템 조립체(274, 278)의 상부(324, 326)는 입력 챔버(240, 244) 내에 위치되며 각각 격막판(236, 238)에 단단히 연결된다. 격막판(236, 238)은 다시 제1 및 제2 조절 챔버(242, 246)에 위치된 제1 및 제2 조절판(330, 332)에 연결된다.
제1 및 제2 조절 스프링(340, 342)도 또한 밸브 스프링(276, 286)을 거쳐 격막판(236, 238)쪽으로 제1 및 제2 조절판(340, 342)을 편의시키도록 조절 챔버(242, 246)에 위치된다.
따라서 제1 조절판(330), 제1 격막판(238) 및 제1 밸브 부재(274)는 제1 활주 조립체(344)를 형성하도록 서로 단단히 연결된다. 마찬가지로, 제2 조절판(332), 제2 격막판(239) 및 제2 밸브 부재(284)는 제2 활주 조립체(346)를 형성하도록 서로 단단히 연결된다.
활주 조립체(344, 346)는 제1 및 제2 조절 스프링(340, 342)에 형성된 제1 및 제2 스템 개구(310, 312)와, 밸브 시트 부재(370, 380)와, 격막 부재(234, 236)와, 밸브 스프링(276, 286)에 의해 현수된다. 격막 부재(234, 236)와 스프링(276, 286, 340, 342)은 가요성이 있으며 활주 조립체(344, 346)를 이동시킨다. 또한, 밸브 부재(274, 284)는 밸브 시트 부재(370, 380)에 대해 활주한다. 따라서, 활주 조립체(344, 346)는 격막 부재(234, 236) 상의 힘이 밸브 조립체(260, 262)를 개폐하도록 하우징 조립체(222) 내에서 이동한다.
다시 도5를 참조하면, 연결 통로(350)가 입구 챔버(240)로부터 제2 단부 공동(252)의 내면부(258)까지 연장된다. 따라서, 유체는 제2 밸브 조립체(262)가 개방될 때 입구 챔버(240)로부터 제1 밸브 조립체(262)를 거쳐 입구 챔버(240)로 유동할 수 있다.
입구 통로(352)는 입구 포트(354)로부터 제1 단부 공동(250)의 내면부(258)로 연장된다. 따라서 유체는 제1 밸브 조립체(262)가 개방될 때 입구 포트(354)로부터 제1 밸브 조립체(262)를 거쳐 입구 챔버(240)로 유동할 수 있다.
억제 통로(356)는 유체가 출구 챔버(242)로부터 억제 챔버(360)를 거쳐 출구 통로(358)로 유동하도록 한다. 억제 부재(362)는 억제 챔버(360)에 위치된다. 다시 출구 통로(358)는 유체가 억제 통로(356)로부터 억제 부재(362)를 거쳐 출구 포트(364)로 유동하도록 한다.
격막판(238)에 형성된 제1 바이패스 통로(370)는 유체가 입구 챔버(240)로부터 제1 격막 조립체(230) 및 하우징 조립체(222)에 의해 형성된 제1 바이패스 챔버(372)로 유동하도록 한다. 기부 부재(224)에 형성된 제2 바이패스 통로(374)는 유체가 제1 바이패스 챔버(372)로부터 제2 격막 조립체(232) 및 하우징 조립체(222)에 의해 형성된 제2 바이패스 챔버(246)로 유동하도록 한다. 샘플링 통로(378)는 출구 통로(358)를 제2 바이패스 챔버(374)에 연결한다. 바이패스 부재(380)는 입구 챔버(240)와 제1 바이패스 챔버(372) 사이에 압력차를 발생시키기 위해 제1 바이패스 통로(370) 내에 위치된다.
사용시, 유체는 입구 포트(354)로 도입되어 다음과 같이 주 유동 경로를 따라 시스템(220)을 거쳐 유동한다. 입구 포트(354)의 유체는 입구 통로(252)를 거쳐 입구 챔버(240)로 유동한다. 그 후, 유체는 입구 챔버(240)로부터 제1 밸브 조립체(260), 연결 통로(250) 및 제2 밸브 조립체(262)를 거쳐 출구 챔버(242)로 유동한다. 그 후, 출구 챔버(242)의 유체는 억제 통로(356), 억제 챔버(360) 내의 억제 부재(262) 및 출구 통로(358)를 거쳐 출구 포트(364)로 유동한다.
입구 챔버(240) 내의 소량의 유체는 바이패스 경로를 따라 제1 바이패스 통로(370)의 바이패스 부재(278)를 거쳐 제1 바이패스 챔버(372) 내로 유동한다. 이 유체는 바이패스 경로를 따라 제2 바이패스 통로(374)를 거쳐 제2 바이패스 챔버(372) 내로 계속된다. 그 후, 유체는 바이패스 경로를 따라 제2 바이패스 챔버(376)로부터 샘플링 통로(378)를 거쳐 출구 통로(358)로 계속된다.
따라서, 제1 및 제2 바이패스 챔버(372, 376) 내의 압력은 출구 통로(358) 내의 압력과 동일하다. 바이패스 챔버(372, 376)의 유압과 조절 스프링(344, 346)에 의해 인가되는 편의력의 조합은 상류나 하류 압력 변화에 사실상 무관한 유체 제어기(20)에 걸쳐 사실상 일정한 유체 유속을 사실상 유지하도록 밸브 조립체(260, 262)를 제어하는 제어력을 발생시킨다. 그러나, 소량의 유체가 시스템(220)의 정상 작동 중에 바이패스 경로를 따라 유동하기 때문에 유체는 바이패스 챔버나 바이패스 통로에 축적되지 않는다.
도5를 참조하면, 제2 조절 스프링(346)에 의해 제2 밸브 스템 조립체(284)로 인가되는 제어력을 조절하는 압력 조정 조립체가 390으로 지시된다. 압력 조정 조립체(390)는 시스템(220)을 통과하는 유체의 유속을 조정한다. 예시적인 압력 조정 조립체(390)가 수동 작동되는 동안, 동력을 받은 압력 조정 조립체는 후술하는 바와 같이 유속이 원격 및/또는 자동으로 제어될 수 있도록 사용될 수 있다.
하우징 조립체(222)의 설계는 유동 제어기 시스템(220)은 스프링과 제어된 유체간의 접촉이 방지되고 유체가 시스템(220) 내의 어느 지점에도 모이지 않도록 하는 상황에서 사용하기에 적절하도록 한다.
상술한 시스템(20)과 관련해서, 밸브 시트 부재는 각각 서로 다른 유효 단면적의 밸브 통로를 갖는 서로 다른 형태로 제조될 수 있다. 주어진 제1 또는 제2 밸브 시트 부재에 대한 밸브 통로의 유효 단면적은 기대 범위의 상류 및 하류 유압에 기초해서 선택된다. 시스템 설계자는 주어진 환경에 대한 적절한 밸브 시트 부재를 선택하게 된다. 각각 서로 다른 단면적을 형성하는 두 개의 서로 다른 밸브 시트 부재가 제조되면, 시스템 설계자는 네 개의 효과적인 구성의 유동 제어기 시스템 중에서 선택할 수 있다. 보다 많은 시트 부재는 보다 효과적인 구성의 유동 제어기 시스템을 제공하게 된다. 또한, 시스템(20)의 밸브 시트 부재는 시스템(220)에서와 동일할 수 있으며 이에 사용된다.
억제 부재(362)는 억제 통로(356)와 출구 통로(358) 사이에서 소정의 압력 강하를 일으킨다. 이런 압력 강하의 크기는 서로 다른 억제 부재를 선택함으로써 그리고/또는 둘 이상의 억제 부재를 다양한 조합으로 사용함으로써 변경될 수 있다. 따라서 본 발명의 유동 제어기 시스템의 특징은 억제 부재(362)를 적절하게 선택함으로써 변경될 수 있다.
Ⅲ. 제3 실시예
도7을 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 다른 예시적인 유동 제어기 시스템이 420으로 지시되어 있다. 제3 실시예의 유동 제어기 시스템(420)은 상술한 유동 제어기 시스템(220)과 유사하다. 간결함과 명료성을 위해, 유동 제어기 시스템(220)과의 차이점을 주로 해서 유동 제어기 시스템(420)에 대해 설명하기로 한다.
유동 제어기 시스템(420)은 시스템(420)이 원격 및/또는 집중화된 제어기를갖는 대형 시스템의 일부로서 작동될 수 있도록 전기적으로 제어되게 설계된다.
예시적인 유동 제어기 시스템(420)은 제1 상부 부재(424)와 제2 상부 부재(426)와 기부 또는 중간 부재(428)와 제1 및 제2 밸브 조립체(430, 432)를 포함하는 하우징 조립체(422)를 포함한다. 제1 및 제2 상부 부재(424, 426)는 하우징 조립체(422)를 형성하기 위해 기부 부재(428) 상으로 나사 체결된다.
제1 및 제2 밸브 조립체(430, 432)는 각각 하우징 조립체(422)에 의해 형성된 제1 및 제2 조절 챔버(434, 436) 아래에 배열된다. 예시적 밸브 조립체(430, 432)는 구성이 유사하며 각각 밸브 스프링(440)과, 밸브 부재(442)와, 밸브 시트면(444)을 포함한다. 밸브 스프링(440)은 밸브 조립체(430, 432)가 보통은 폐쇄되도록 밸브 시트면(444)쪽으로 밸브 부재(442)를 편의시킨다.
밸브 조립체(430, 432)는 제1 및 제2 조절판(450, 452)에 인가된 제1 및 제2 밸브 제어력에 응답해서 사실상 선형으로 개방한다. 조절판(450, 452)은 밸브 스프링(440)과 제1 및 제2 조절 스프링(454, 456) 사이에서 조절 챔버(434, 436) 내에 현수된다. 조절 스프링(454, 456)은 밸브 스프링(440)의 힘에 대항해서 밸브 조립체(430, 432)를 개방 위치로 편의시킨다.
사용시, 유체는 입구 포트(460)로 도입되어 다음과 같이 시스템(420)을 거쳐 주 유동 경로를 따라 출구 포트(462)로 유동한다. 소량의 유체는 바이패스 경로를 따르는 유압과 조절 스프링(454, 456)에 의해 인가되는 편의력의 조합이 유동 제어기(20)를 통해서 유체 유속을 사실상 일정하게 사실상 유지하기 위해 밸브 조립체(430, 432)를 제어하는 제어력을 발생시킨다. 적절한 조건하에서, 유동 제어기(20)를 통과하는 유체 유속은 상류 또는 하류 압력 변화에 사실상 무관하다.
예시적 시스템(420)에서, 밸브 조립체(432)로 인가되는 제어력은 그 일부가 제2 상부 부재(426) 상에 장착된 제어 시스템(470)에 의해 적어도 부분적으로 발생된다. 상세하게는, 제어 시스템(470)은 모터 조립체(472)와 액츄에이터 부재(474)와 하우징(476)을 포함한다. 하우징(476)은 제2 조절 챔버(436) 위에서 모터 조립체(472)를 지지한다. 액츄에이터 부재(474)의 나사부는 제2 상부 부재(426)의 나사 액츄에이터 개구(478)를 거쳐 연장된다. 액츄에이터 부재(474)는 제2 조절 스프링(456)에 의해 조절판(452)으로 인가되는 힘에 대향하는 제어력을 인가하도록 제2 조절판(452)과 결합한다.
액츄에이터 부재(474)는 모터 조립체(472)의 작동으로 인해 액츄에이터 부재(474)가 축방향으로 회전하도록 모터 조립체(472)로 효과적으로 연결된다. 액츄에이터 부재(474)는 부재(474)의 축방향 회전이 제2 조절판(452)쪽으로 그리고 이로부터 멀어지는 부재(474)의 축방향 변위로 이동되도록 나사 액츄에이터 개구(478)와 결합한다. 따라서, 모터 조립체(472)의 작동은 조절판(452)으로 인가되는 제어력을 증감시킬 수 있다.
유동 제어기 시스템(220)에 대한 상술한 논의로부터 명백한 바와 같이, 제어판(452)으로 인가되는 제어력을 증감시키면 제어기(420)를 거쳐 주 유동 경로를 따르는 유체 유속이 변경하게 된다.
모터 조립체(472)는 액츄에이터 부재(474)의 축방향 회전을 일으키도록 사용자 셋포인트 입력(USER SETPOINT INPUT) 신호에 의해 제어되는 종래의 스테퍼 모터이거나 일 수 있다. 사용자 셋포인트 신호가 기대값에서 있을 때, 시스템(420)은 일정한 유속을 기대값에 대응하는 유속으로 유지할 수 있다. 사용자 셋포인트 신호의 값이 제2 기대값으로 변하면, 시스템(420)을 통과하는 유체 유동은 제2 기대값에 대응하는 제2 유속으로 변하게 된다.
따라서, 사용자 셋포인트 신호를 발생시키는 제어기는 주어진 지점에서 요구되는 기대 유속을 적시에 변화시킬 수 있다. 일단 기대 유속이 설정되면, 시스템(420)은 상류 및 하류 압력이 변하더라도 일정한 유속을 유지하기 위해 시스템(220)을 참조해서 상술한 바와 같이 작동하게 된다.
예시적인 모터 조립체(472)는 액츄에이터 부재(474)의 각방향 위치에 대응하는 로터리 포지션 아웃(ROTARY POSITION OUT) 신호를 발생시키는 로터리 엔코더를 추가로 포함한다. 로터리 포지션 아웃은 모터 조립체(472)를 보다 정밀하게 제어하기 위해 사용자 셋포인트 신호를 발생시키는 제어기로의 피드백을 제공한다.
Ⅳ. 제4 실시예
도8을 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 다른 예시적인 유동 제어기 시스템이 520으로 지시되어 있다. 제4 실시예의 유동 제어기 시스템(520)은 상술한 유동 제어기 시스템(220)과 유사하다. 간결함과 명료성을 위해, 유동 제어기 시스템(220)과의 차이점을 주로 해서 유동 제어기 시스템(520)에 대해 설명하기로 한다.
유동 제어기 시스템(520)은 시스템(520)이 원격 및/또는 집중화된 제어기를 갖는 대형 시스템의 일부로서 작동될 수 있도록 전기적으로 제어되게 설계된다.
예시적인 유동 제어기 시스템(520)은 제1 상부 부재(524)와 제2 상부 부재(526)와 기부 또는 중간 부재(528)와 제1 및 제2 밸브 조립체(530, 532)를 포함하는 하우징 조립체(522)를 포함한다. 제1 및 제2 상부 부재(524, 526)는 하우징 조립체(522)를 형성하기 위해 기부 부재(528) 상으로 나사 체결된다.
제1 및 제2 밸브 조립체(530, 532)는 각각 하우징 조립체(522)에 의해 형성된 조절 챔버(534)와 조절 공동(536) 내에 적어도 부분적으로 배열된다. 예시적 밸브 조립체(530)는 밸브 스프링(540)과 밸브 부재(542)와 밸브 시트면(544)을 포함한다. 밸브 스프링(540)은 밸브 조립체(530)가 보통은 폐쇄되도록 밸브 시트면(544)쪽으로 밸브 부재(542)를 편의시킨다. 예시적 밸브 조립체(532)는 밸브 부재(546)와 밸브 시트면(548)을 포함한다. 밸브 조립체(532)는 밸브 부재(546)가 밸브 시트면(548)과 결합할 때 폐쇄된다.
제1 밸브 조립체(530)는 조절판(550)으로 인가된 제1 밸브 제어력에 응답해서 사실상 선형으로 개방한다. 조절판(550, 452)은 밸브 스프링(540)과 조절 스프링(552) 사이에서 조절 챔버(534) 내에 현수된다. 조절 스프링(552)은 밸브 스프링(540)의 힘에 대항해서 밸브 조립체(530)를 개방 위치로 편의시킨다.
사용시, 유체는 입구 포트(560)로 도입되어 다음과 같이 시스템(520)을 거쳐 주 유동 경로를 따라 출구 포트(562)로 유동한다. 소량의 유체는 제1 제어력을 인가함으로써 제1 밸브 조립체(530)를 제어하기 위해 바이패스 경로를 따라 유동한다. 바이패스 경로를 따라 유동하는 유체의 압력도 제2 밸브 조립체(532)를 제어하는 데 추가로 사용된다. 밸브 조립체(530, 532)는 유동 제어기(220)에 걸쳐 사실상 일정한 유체 유속을 사실상 유지하도록 제어된다. 적절한 조건하에서, 유동 제어기(520)를 통과하는 유체 유속은 상류 또는 하류 압력 변화에 사실상 무관하다.
상세하게는, 예시적 시스템(520)은 제어 시스템(570)을 추가로 포함한다. 제어 시스템(570)은 압전 액츄에이터(572)(도8)와 제어 회로(574)(도9)를 포함한다. 압전 액츄에이터(572)는 일반적인 것이고 액츄에이터(572)의 입력부(576)로 인가된 액츄에이터 제어 신호에 따라 샤프트 축을 따라 이동하는 샤프트(575)를 포함한다. 샤프트(575)는 다시 샤프트(575)가 이동하면 밸브 부재(546)가 이동되도록 밸브 부재(546)에 효과적으로 연결된다. 예시적인 액츄에이터(572)는 하우징 조립체(522)의 일부를 형성하고 제2 상부 부재(526)에 의해 적소에 유지되는 칼라 부재(578)에 볼트 결합된다.
도9에 도시된 바와 같이, 제어 회로(574)는 셋포인트 신호에 기초한 액츄에이터 제어 신호와 하나 이상의 압력 신호(PRESSURE 1, PRESSURE 2)를 발생시킨다. 제어 회로(574)는 시스템(520)이 눈금 조정될 때 시스템(520)을 통과하는 유체의 유속에 대응하는 스케일된 출력(SCALED OUTPUT) 신호도 발생시킨다.
예시적인 유동 제어기 시스템(520)에서, 액츄에이터(572)와 제어 회로(574)는 상술한 유동 제어기 시스템(20, 220, 420)에 의해 사용되는 기계적 피드백 시스템 중 하나를 대신하는 전기 기계적 피드백 시스템을 형성한다.
상세하게는, 압력 신호(PRESSURE 1, PRESSURE 2)는 시스템(520)에 의해 사용되는 억제 부재(580)의 상류 및 하류 압력에 대응한다. 프레셔(PRESSURE) 1 신호와 프레셔 2 신호 사이의 차이는 억제 부재(580)를 가로지르는 압력차이다.
예시적 시스템(520)에서, 프레셔 1 및 프레셔 2 신호는 양호하게는 많은 표본 추출 위치 중 어느 하나에서 표본 추출된다. 이들 표본 추출 위치는 바이패스 경로를 따라 출력포트 등을 따라 이격될 수 있다. 센서는 유체가 오염에 민감할 때 주 유동 경로 및 바이패스 유동 경로로부터 격리되어야 한다.
제어 회로(574)는 소프트웨어 프로그램의 제어 하에서 작동하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 이 경우, 적절한 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 컨버터가 사용되어서 마이크로프로세서 주변의 구성 요소에 의해 사용되는 아날로그 신호와 마이크로 프로세서에 의해 처리되는 디지털 신호 및 명령 사이에서 번역을 한다. 소프트웨어 프로그램은 특정 용도로 주문 생산될 수 있지만, 일반적으로 후술하는 바와 같이 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는데 필요한 알고리즘과 로직을 실행한다.
다르게는, 제어 회로(574)는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는데 필요한 알고리즘과 로직을 직접 실행하는 전용 아날로그 또는 혼성 디지털/아날로그 회로일 수 있다. 소프트웨어 제어식 마이크로프로세서를 사용할 것인지 전용 아날로그 또는 혼성 회로를 사용할 것인지에 대한 결정은 시스템(520)의 크기, 비용 및 성능 특성과 같은 인자에 따른다.
예시적 시스템(520)에서, 액츄에이터 제어 신호는 시스템(520)을 통과하는 유체 유동을 셋포인트 신호에 의해 결정된 속도로 유지하는 데 필요하도록 밸브 부재(546)를 이동시키기 위해 압전 액츄에이터를 제어하는 아날로그 전압이다.
임의의 상황에서, 상술한 유동 제어기(20, 220, 420)에 의해 사용되는 기계적 피드백 시스템은 일정한 유체 유동을 유지하기 위해 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 연속적으로 진동한다. 반대로, 유동 제어기(520)의 제어 시스템(570)은 밸브 조립체(532)가 일정한 유체 유동을 제어하는 데 필요하도록 폐쇄되거나, 부분적으로 개방되거나, 완전 개방되도록 밸브 조립체(532)를 작동시킨다. 부분 개방 위치에서 유지되는 밸브 조립체(532)의 능력은 제어 시스템(570)이 기계적 피드백 시스템과 대면될 수 있는 진동이 없는 정상 상태에서 존재하도록 할 수 있다.
많은 환경에서, 연속으로 진동하는 밸브 조립체가 받아들여 질 수 있으며, 다른 환경에서, 밸브 조립체를 정상 상태에 도달시키는 것이 선호되며, 시스템(520)은 선택적으로 실행될 수 있다.
몇몇 상황에서, 제어 회로(574)에 의해 실행되는 알고리즘은 유체 온도와 무관하게 작동될 수 있다. 다른 상황에서, 유체 온도는 시스템(520)에 걸쳐 유체 유동의 지속성을 개선하도록 점검될 수 있다. 상세하게는, 예시적인 제어 회로(574)는 시스템(520)을 통해 유동하는 유체의 온도에 대응하는 템프(TEMP) 신호에도 기초해서 액츄에이터 제어 신호를 발생시킨다. 템프 신호로 인해 제어 회로 알고리즘은 시스템(520)을 통해 유동하는 유체의 상태를 계산에 넣게 된다. 시스템을 통해 유동하는 유체의 상태는 물질 유동과 유체의 점성에 영향을 준다. 유체의 상태에 대한 지식은 몇몇 상황에서 눈금 조정을 위해 중요할 수 있다.
Ⅴ. 제5 실시예
도10을 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 다른 예시적인 유동 제어기 시스템이 620으로 지시된다. 제5 실시예의 유동 제어기 시스템(620)은 상술한 유동 제어기 시스템(220)과 유사하다. 간결함과 명료성을 위해, 유동 제어기 시스템(220)과의 차이점을 주로 해서 유동 제어기 시스템(620)에 대해 설명하기로 한다.
유동 제어기 시스템(620)은 시스템(620)이 원격 및/또는 집중화된 제어기를 갖는 대형 시스템의 일부로서 작동될 수 있도록 전기적으로 제어되게 설계된다.
예시적 유동 제어기 시스템(620)은 제1 상부 부재(624)와 제2 상부 부재(626)와 기부 또는 중간 부재(628)와 제1 및 제2 밸브 조립체(630, 632)를 포함하는 하우징 조립체(622)를 포함한다. 제1 및 제2 상부 부재(624, 626)는 하우징 조립체(622)를 형성하기 위해 기부 부재(628) 상으로 나사 체결된다.
제1 및 제2 밸브 조립체(630, 632)는 각각 하우징 조립체(622)에 의해 형성된 제1 및 제2 조절 챔버(634, 636) 아래에 배열된다. 예시적 밸브 조립체(630)는 밸브 스프링(640)과 밸브 부재(642)와 밸브 시트면(644)을 포함한다. 밸브 스프링(640)은 밸브 조립체(630)가 보통은 폐쇄되도록 밸브 시트면(644)쪽으로 밸브 부재(642)를 편의시킨다. 예시적 밸브 조립체(632)는 밸브 부재(646)와 밸브 시트면(648)을 포함한다. 밸브 조립체(632)는 밸브 부재(646)가 밸브 시트면(648)과 결합할 때 폐쇄된다.
제1 밸브 조립체(630)는 조절판(650)으로 인가된 제1 밸브 제어력에 응답해서 사실상 선형으로 개방한다. 조절판(650)은 밸브 스프링(640)과 조절 스프링(652) 사이에서 조절 챔버(634) 내에 현수된다. 조절 스프링(652)은 밸브스프링(640)의 힘에 대항해서 밸브 조립체(630)를 개방 위치로 편의시킨다.
사용시, 유체는 입구 포트(660)로 도입되어 다음과 같이 시스템(620)을 거쳐 주 유동 경로를 따라 출구 포트(662)로 유동한다. 소량의 유체는 제1 제어력을 인가함으로써 제1 밸브 조립체(630)를 제어하기 위해 바이패스 경로를 따라 유동한다. 바이패스 경로를 따라 유동하는 유체의 압력도 제2 밸브 조립체(632)를 제어하는 데 추가로 사용된다. 밸브 조립체(630, 632)는 유동 제어기(620)에 걸쳐 유체 유속을 사실상 일정하게 사실상 유지하도록 제어된다. 적절한 조건하에서, 유동 제어기(620)에 걸쳐 유체 유속은 상류 또는 하류 압력 변화에 사실상 무관하다.
상세하게는, 예시적 시스템(620)은 제어 시스템(670)을 추가로 포함한다. 제어 시스템(670)은 솔레노이드 액츄에이터(672)(도10)와 제어 회로(674)(도11)를 포함한다. 솔레노이드 액츄에이터(672)는 일반적인 것이고 액츄에이터(672)의 입력부(680)로 인가된 액츄에이터 제어 신호에 따라 솔레노이드 축을 따라 이동하는 솔레노이드 부재(678)를 포함한다. 솔레노이드 부재(678)는 다시 솔레노이드 스프링(682)에 의해 제2 조절 챔버(636) 내에서 지지된다. 솔레노이드 부재(678)는 다시 솔레노이드 부재(678)가 이동하면 밸브 부재(646)가 이동되도록 밸브 부재(646)에 효과적으로 연결된다.
도11에 도시된 바와 같이, 제어 회로(674)는 셋포인트 신호에 기초한 액츄에이터 제어 신호와 하나 이상의 압력 신호(프레셔 1, 프레셔 2)에 기초해서 액츄에이터 제어 신호를 발생시킨다. 제어 회로(674)는 시스템(620)이 눈금 조정될 때 시스템(620)을 통과하는 유체의 유속에 대응하는 스케일된 출력(SCALED OUTPUT) 신호도 발생시킨다.
양호하게는, 예시적인 유동 제어기 시스템(620)에서, 프레셔 1 및 프레셔 2 신호는 주 유체 유동이 프레셔 1 및 프레셔 2 신호를 발생시키는 압력 센서와 접촉하는 것을 방지하기 위해 바이패스 경로를 따라 표본 추출 위치에서 표본 추출된다. 다시, 직접적으로 출력포트(662)와 같은 다른 표본 추출 위치가 오염에 덜 민감한 유체에서 가능하다.
예시적인 유동 제어기 시스템(620)에서, 액츄에이터(672)와 제어 회로(674)는 상술한 유동 제어기 시스템(20, 220, 420)에 의해 사용되는 기계적 피드백 시스템 중 하나를 대신하는 전기 기계적 피드백 시스템을 형성한다.
상세하게는, 압력 신호인 프레셔 1과 프레셔 2는 시스템(620)에 의해 사용되는 억제 부재(690)의 상류 및 하류 압력에 대응한다. 억제 부재(690)를 가로지르는 압력차는 밸브 조립체(630, 632)를 제어하는 데 사용된다. 이들 압력은 바이패스 경로를 따라 이격된 표본 추출 위치, 출력포트 등에서 측정될 수 있다. 센서는 유체가 오염에 민감할 때 주 유동 경로 및 바이패스 유동 경로로부터 격리되어야 한다.
제어 회로(674)는 소프트웨어 프로그램의 제어 하에서 작동하는 마이크로프로세서 또는 전용 아날로그 또는 혼성 디지털/아날로그 회로를 포함할 수 있다. 소프트웨어 프로그램 또는 혼성 회로는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는 데 필요한 알고리즘과 로직을 실행한다.
예시적 시스템(620)에서, 액츄에이터 제어 신호는 시스템(620)을 통과하는유체 유동을 셋포인트 신호에 의해 결정된 속도에서 유지하는 데 필요하도록 와인딩(676)을 통과해서 솔레노이드 부재(678)와 이에 따른 밸브 부재(646)의 이동을 유발시키는 아날로그 전류이다.
상술한 유동 제어기 시스템(520)의 제어 시스템(570)과 같이, 유동 제어기(620)의 제어 시스템(670)은 일정 유체 유동을 유지하는 데 필요하도록 밸브 조립체(632)를 폐쇄 위치, 부분 개방 위치 또는 완전 개방 위치에서 작동시킨다. 부분 개방 위치에서 유지되는 밸브 조립체(632)의 능력으로 인해 제어 시스템(670)은 기계적 피드백 시스템이 대면할 수 있는 진동이 없는 정상 상태에서 존재할 수 있게 된다. 임의의 환경에서, 밸브 조립체를 정상 상태에 도달시키는 것이 선호되며, 시스템(620)은 선택적으로 실행될 수 있다.
몇몇 상황에서, 제어 회로(674)에 의해 실행되는 알고리즘은 유체 온도와 무관하게 작동할 수 있다. 유체 온도는 유체 유동의 지속성을 개선하기 위해 예시적 시스템(620)에서 점검된다. 상세하게는, 예시적 제어 회로(674)는 시스템(520)을 통해 유동하는 유체의 온도에 대응하는 템프 신호에도 기초하는 액츄에이터 제어 신호를 발생시킨다. 따라서, 템프 신호로 인해 제어 회로 알고리즘은 시스템(620)을 통해 유동하는 유체의 상태를 계산에 넣게 된다.
Ⅵ. 제6 실시예
도12를 참조하면, 본 발명의 원리에 따라 이를 실현하는 구조로 된 다른 예시적인 유동 제어기 시스템이 720으로 지시된다. 제6 실시예의 유동 제어기 시스템(720)은 상술한 유동 제어기 시스템(220)과 유사하다. 간결함과 명료성을 위해,유동 제어기 시스템(220)과의 차이점을 주로 해서 유동 제어기 시스템(720)에 대해 설명하기로 한다.
유동 제어기 시스템(720)은 시스템(720)이 원격 및/또는 집중화된 제어기를 갖는 대형 시스템의 일부로서 작동될 수 있도록 전기적으로 제어될 수 있게 설계된다.
예시적 유동 제어기 시스템(720)은 제1 상부 부재(724)와 제2 상부 부재(726)와 기부 또는 중간 부재(728)와 제1 및 제2 밸브 조립체(730, 732)를 포함하는 하우징 조립체(722)를 포함한다. 제1 및 제2 상부 부재(724, 726)는 하우징 조립체(722)를 형성하도록 기부 부재(728) 상으로 나사 체결된다.
제1 및 제2 밸브 조립체(730, 732)는 각각 하우징 조립체(722)에 의해 형성된 제1 및 제2 조절 챔버(734, 736) 아래에 배열된다. 예시적 밸브 조립체(730)는 밸브 부재(740)와 밸브 시트면(742)을 포함한다. 마찬가지로 예시적 밸브 조립체(732)는 밸브 부재(744)와 밸브 시트면(746)을 포함한다. 밸브 조립체(730, 732)은 밸브 부재(740, 744)가 각각 밸브 시트면(742, 746)과 결합할 때 폐쇄된다.
사용시, 유체는 입구 포트(760)로 도입되어 다음과 같이 시스템(720)을 거쳐 주 유동 경로를 따라 출구 포트(762)로 유동한다. 소량의 유체는 바이패스 경로를 따라 유동한다. 바이패스 경로를 따라 유동하는 유체의 압력은 유동 제어기(720)에 걸쳐 사실상 일정한 유체 유동을 사실상 유지하기 위해 제1 및 제2 밸브 조립체(730, 732)를 제어하는 데 사용된다. 적절한 조건하에서, 유동 제어기(720)를 통과하는 유체 유속은 상류 또는 하류 압력 변화에 사실상 무관하다.
상세하게는, 예시적 시스템(720)은 제어 시스템(770)을 추가로 포함한다. 제어 시스템(770)은 제1 및 제2 솔레노이드 액츄에이터(772, 774)(도12)와 제어 회로(776)(도13)를 포함한다. 솔레노이드 액츄에이터(772, 774)는 일반적인 것이고 각각 와인딩(776)과, 액츄에이터(772, 774)에 의해 형성된 축들을 따라 이동하는 솔레노이드 부재(778)를 포함한다. 제1 액츄에이터 제어 신호와 제2 액츄에이터 제어 신호가 솔레노이드 부재(778)의 이동을 제어하기 위해 액츄에이터(772, 774)의 입력부(780)로 인가된다. 솔레노이드 부재(778)는 솔레노이드 스프링(782)에 의해 제1 및 제2 조절 챔버(734, 736) 내에서 지지된다. 솔레노이드 부재(778)는 다시 제1 및 제2 밸브 부재(740, 744)에 효과적으로 연결되어서 제1 및 제2 밸브 부재(740, 744)를 이동시킨다.
도13에 도시된 바와 같이, 제어 회로(776)는 셋포인트 신호에 기초한 액츄에이터 제어 신호와 하나 이상의 압력 신호(프레셔 1, 프레셔 2)를 발생시킨다. 제어 회로(776)는 시스템(720)이 눈금 조정될 때 시스템(720)을 통과하는 유체의 유속에 대응하는 스케일된 출력 신호도 발생시킨다.
예시적인 유동 제어기 시스템(720)에서, 프레셔 1 및 프레셔 2 신호는 적절한 표본 추출 위치에 배열된 압력 센서에 의해 발생된다. 센서는 유체가 오염에 민감할 때 주 유동 경로 및 바이패스 유동 경로로부터 격리된다. 다시, 직접적으로 출력포트(662)와 같은 다른 표본 추출 위치가 오염에 덜 민감한 유체에서 가능하다.
예시적인 유동 제어기 시스템(720)에서, 액츄에이터(772, 774)와 제어회로(776)는 상술한 유동 제어기 시스템(20, 220, 420)에 의해 사용되는 기계적 피드백 시스템 중 하나를 대신하는 전기 기계적 피드백 시스템을 형성한다.
상세하게는, 압력 신호(프레셔 1, 프레셔 2)는 시스템(720)에 의해 사용되는 억제 부재(790)의 상류 및 하류 압력에 대응한다. 프레셔 1과 프레셔 2 신호 사이의 차이는 억제 부재(790)를 가로지르는 압력차를 나타내며 밸브 조립체(730, 732)를 제어하는 데 사용된다.
제어 회로(776)는 소프트웨어 프로그램 하에서 작동하는 마이크로프로세서 또는 전용 아날로그 또는 혼성 디지털/아날로그 회로를 포함할 수 있다. 소프트웨어 프로그램 또는 혼성 회로는 액츄에이터 제어 신호를 발생시키는 데 필요한 알고리즘과 로직을 실행한다.
예시적 시스템(720)에서, 액츄에이터 제어 신호는 와인딩(776)을 통과하는 아날로그 전류이며, 시스템(620)을 통과하는 유체 유동을 셋포인트 신호에 의해 결정된 속도에서 유지하는 데 필요하도록 솔레노이드 부재(778)와 이에 따른 밸브 부재(646)의 이동을 유발시킨다.
상술한 유동 제어기 시스템(520, 620)의 제어 시스템(570, 670)과 같이, 제어 시스템(770)은 일정한 유체 유동을 유지하는 데 필요하도록 밸브 조립체(730, 732)를 폐쇄 위치, 부분 개방 위치 또는 완전 개방 위치에서 작동시킨다. 부분 개방 위치에서 유지되는 밸브 조립체(730, 732)의 능력으로 인해 제어 시스템(770)은 기계적 피드백 시스템이 대면할 수 있는 진동이 없는 정상 상태에서 존재할 수 있게 된다. 양 밸브 조립체를 정상 상태에 도달시키는 것이 선호되며, 이 경우 시스템(720)은 선택적으로 실행될 수 있다.
예시적인 제어 회로(720)에서, 예시적인 제어 회로(776)는 시스템(720)을 통해 유동하는 유체의 온도에 대응하는 템프 신호에도 기초하는 액츄에이터 제어 신호를 발생시킨다. 그러나, 템프 신호의 사용은 본 발명의 실행에 필수적인 것인 아니다.
Ⅶ. 추가 고려 사항
상기 실시예에서, 구성 요소 중 몇 가지에 대해서는 이들이 주어진 예에서 사용될 때 설명하였다. 많은 이들 구성 요소들의 성질은 유동 제어기를 특수 용도로 "조정"하기 위해 상황에 따라 변화될 수 있다.
예컨대, 사용된 다양한 스프링, 밸브 스템에 의해 형성된 내부 챔버 및 밸브 스템의 입출구 개구는 유체의 종류, 기대 입구 압력 및 기대 유속에 기초해서 선택되어야 한다.
또한, 다양한 구성 요소에 사용되는 재료들은 압력과 기대되는 유체의 종류에 기초해서 선택되어야 한다. 예컨대, 저압 공기에서는 플라스틱이 많은 구성 요소에 사용될 수 있다. 부식성 유체 및 고압에서는 강이나 스테인레스 강이 사용될 수 있다.
하나 이상의 전기 기계적 피드백 시스템을 사용하는 시스템에서, 제어 회로에 의해 실행되는 알고리즘은, 개별 구성 요소나 소프트웨어를 사용하든지 간에, 주어진 소정 매개변수 세트에 대해서도 발생된다.
간결함을 위해, 본 출원인은 본 발명의 원리에 따라 제조될 수 있는 단지 여섯 개의 예시적 유동 제어기 시스템만을 설명하였다. 그러나, 기술 분야의 당업자라면 이들 시스템중 임의의 특징들이 본 발명에 따르는 구성의 유동 제어기를 보다 충족하는 조합으로 배열될 수 있음을 알 것이다.
상세하게는, 제1 및 제2 예시적 유동 제어기 시스템(20, 220)은 하우징 조립체의 전체적인 외양, 즉 하우징 조립체(22)는 일반적으로 원통형 기부 또는 중간 부재(28)를 포함하는 반면 하우징 조립체(222)는 일반적으로 편평 기부 또는 중간 부재(228)를 포함하기 때문에, 각각 캐니스터와 판 구성을 특징으로 할 수 있다.
제3 내지 제6 실시예(320, 420, 520, 620, 720)는 판 구성을 갖는 하나 이상의 전기 기계적 피드백 시스템의 사용을 개시한다. 그러나, 이와 같은 전기 기계적 피드백 시스템은 캐니스터 구성으로도 사용될 수 있다. 또한, 전기 기계적 피드백 시스템은 주어진 환경에 바람직하게 서로의 조합 및/또는 다른 유형의 피드백 시스템과의 조합으로 사용될 수 있다.
설계자는 유동 제어기 시스템이 사용될 작동 환경을 초기에 결정함으로써 특별한 실행물을 설계할 수 있다. 작동 환경은 유체 자체의 성질, 기대 범위의 유체 입력 및 출력 압력, 주변 조건, 에러 허용도 등을 포함한다. 설계자는 또한 비용과 같은 상업적인 인자를 고려할 수도 있다.
작동 및 업무 환경에 기초해서, 설계자는 캐니스터, 판 등과 같은 복수개의 기본적 구조 유형 중에서 선택함으로써 유동 제어기 하우징의 기본적인 외형 구조를 초기에 결정하게 된다.
설계자는 또한 작동 환경과 업무 환경에 기초해서 하우징 조립체와 다른 구성 요소를 제조할 재료를 선택하는 데, 유체가 부식성 액체나 가스라면 하우징 조립체는 스테인레스 강이나 내식성의 다른 재료로 제조될 수 있다. 업무 환경이 일회용 유동 제어기 시스템을 상정한 것이라면 선택된 재료는 플라스틱일 수 있다.
이어서, 설계자는 입력 및 출력 조절기에 사용될 수 있는 피드백 조절기 시스템의 유형을 결정하게 된다. 일반적으로, 설계자는 어느 한 조절기 또는 양 조절기에 기계적 또는 전기적 피드백 시스템을 사용하도록 선택할 수 있다. 전기적 피드백 시스템이 사용되면, 설계자는 스테퍼 모터와 같은 회전 장치나, 압전 액츄에이터나 솔레노이드 액츄에이터와 같은 전환 장치를 사용하도록 선택할 수 있다.
작동 및 업무 환경과 유동 제어기 시스템의 외형 구조가 결정될 때, 특별한 환경의 외형 구조를 실행하는 데 필요한 알고리즘이 결정된다. 기계적 피드백 시스템에서, 이 단계는 스프링의 유형 및 배열과 사용되는 다른 제어 장치를 선택하는 것을 포함한다. 전기적 피드백 시스템에서, 이 단계는 기대 작동 특성을 얻기 위해 적절한 피드백 루프에 대한 설계를 포함하게 된다.
따라서, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 주요 특징을 벗어나지 않고 본 명세서에서 개시되는 것들과 다른 형태로 실행될 수 있다. 따라서 본 실시예들은 모든 면에서 제한적인 것이 아니라 예시적이고 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아닌 첨부된 특허청구범위에 의해 지시되는 것으로 고려어야 하며, 따라서 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 입구 포트, 출구 포트 및 입구 포트와 출구 포트 사이에서 연장되는 주 유동 경로를 형성하는 하우징 조립체와,
    주 유동 경로에 배열된 억제 부재와,
    주 유동 경로를 따르는 유체 유동을 허용 또는 방지하도록 배열된 제1 밸브 조립체와,
    주 유동 경로를 따르는 유체 유동을 허용 또는 방지하도록 배열된 제2 밸브 조립체와,
    억제 부재를 가로지르는 압력차에 기초해서 제1 밸브 조립체를 작동하도록 배열된 제1 조절 조립체와,
    억제 부재를 가로지르는 압력차에 기초해서 제2 밸브 조립체를 작동하도록 배열된 제2 조절 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  2. 제1항에 있어서, 하우징 조립체는 바이패스 경로를 추가로 형성하며, 억제 부재를 가로지르는 압력차는 바이패스 경로 내의 압력에 기초해서 적어도 부분적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  3. 제1항에 있어서, 제1 조절 조립체는 출구 포트로부터 나오는 일정한 유체 유동을 유지하기 위해 제1 밸브 조립체를 개폐하도록 배열된 제1 피드백 시스템과제1 밸브 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  4. 제1항에 있어서, 제2 조절 조립체는 출구 포트로부터 나오는 일정한 유체 유동을 유지하기 위해 제2 밸브 조립체를 개폐하도록 배열된 제2 피드백 시스템과 제2 밸브 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  5. 제3항에 있어서, 제2 조절 조립체는 출구 포트로부터 나오는 일정한 유체 유동을 유지하기 위해 제2 밸브 조립체를 개폐하도록 배열된 제2 피드백 시스템과 제2 밸브 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  6. 제3항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 기계적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  7. 제4항에 있어서, 제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 기계적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  8. 제5항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 제1 기계적 피드백 시스템을 포함하며,
    제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 제2 기계적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  9. 제3항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 전기적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  10. 제4항에 있어서, 제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 전기적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  11. 제5항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 제1 전기적 피드백 시스템을 포함하며,
    제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 제2 전기적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  12. 제5항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 기계적 피드백 시스템을 포함하며,
    제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 전기적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  13. 제5항에 있어서, 제1 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 간접적으로 감지하는 전기적 피드백 시스템을 포함하며,
    제2 피드백 시스템은 억제 부재를 가로지르는 압력차를 직접적으로 감지하는 기계적 피드백 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  14. 제9항에 있어서, 전기적 피드백 시스템은 제어 신호에 응답해서 제1 밸브 조립체를 개폐시키기 위한 액츄에이터 조립체와, 억제 부재를 가로지르는 압력차를 지시하는 적어도 하나의 신호에 응답해서 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  15. 제10항에 있어서, 전기적 피드백 시스템은 제어 신호에 응답해서 제2 밸브 조립체를 개폐시키기 위한 액츄에이터 조립체와, 억제 부재를 가로지르는 압력차를 지시하는 적어도 하나의 신호에 응답해서 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  16. 제11항에 있어서, 제1 전기적 피드백 시스템은 제1 제어 신호에 응답해서 제1 밸브 조립체를 개폐시키기 위한 제1 액츄에이터 조립체와 억제 부재를 가로지르는 압력차를 지시하는 적어도 하나의 신호에 응답해서 제1 제어 신호를 발생시키기 위한 제1 제어 회로를 포함하며,
    제2 전기적 피드백 시스템은 제2 제어 신호에 응답해서 제2 밸브 조립체를 개폐시키기 위한 제2 액츄에이터 조립체와 억제 부재를 가로지르는 압력차를 지시하는 적어도 하나의 신호에 응답해서 제2 제어 신호를 발생시키기 위한 제2 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  17. 제2항에 있어서, 제1 조절 조립체는 제1 격막 조립체를 포함하고 하우징 조립체 및 제1 격막 조립체는 입력 챔버, 제1 바이패스 챔버 및 제1 조절 챔버를 형성하며,
    제2 조절 조립체는 제2 격막 조립체를 포함하고 하우징 조립체 및 제2 격막 조립체는 출구 챔버, 제2 바이패스 챔버 및 제2 조절 챔버를 형성하며,
    제1 격막 조립체는 입구 챔버 및 제1 바이패스 챔버 사이의 유체 유동을 허용하는 제1 바이패스 통로를 형성하고 바이패스 부재가 입구 챔버 및 제1 바이패스 챔버 사이에 압력차를 발생시키도록 바이패스 통로 내에 위치되며,
    하우징 조립체는 유체를 제1 바이패스 챔버 및 제2 바이패스 챔버 사이에서 유동시키는 제2 바이패스 통로와 유체를 출구 챔버로부터 제2 바이패스 챔버로 유동시키는 샘플링 통로를 형성하며,
    바이패스 경로는 제1 바이패스 통로, 제1 바이패스 챔버, 제2 바이패스 통로, 제2 바이패스 챔버 및 샘플링 통로를 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  18. 제17항에 있어서, 제1 조절 조립체는 적어도 일부가 제1 조절 챔버 내에 위치되는 제1 제어 시스템을 포함하고 제1 격막 조립체는 주 경로 및 바이패스 경로를 따라 유동하는 유체로부터 제1 제어 시스템을 격리시키며,
    제2 조절 조립체는 적어도 일부가 제2 조절 챔버 내에 위치되는 제2 제어 시스템을 포함하고 제2 격막 조립체는 주 경로 및 바이패스 경로를 따라 유동하는 유체로부터 제2 제어 시스템을 격리시키는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  19. 제1항에 있어서, 제1 밸브 조립체는 하우징 조립체에 착탈식으로 부착된 제1 밸브 시트 부재를 포함하며,
    제2 밸브 조립체는 하우징 조립체에 착탈식으로 부착된 제2 밸브 시트 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
  20. 제19항에 있어서, 하우징 조립체는 중간 부재, 제1 단부 부재 및 제2 단부 부재를 포함하며, 제1 단부 부재는 제1 밸브 시트 부재로의 접근을 허용하도록 중간 부재에 착탈식으로 부착되고 제2 단부 부재는 제2 밸브 시트 부재로의 접근을 허용하도록 중간 부재에 착탈식으로 부착되는 것을 특징으로 하는 유동 제어기.
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