KR20060038393A - 높은 분해능 및 요구성능을 가진 비례제어제어식 밸브를포함한 유동장치 - Google Patents

높은 분해능 및 요구성능을 가진 비례제어제어식 밸브를포함한 유동장치 Download PDF

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로버트 엠. 맥밀란
에드윈 엘. 핸킨슨
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맥밀란 컴퍼니
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Abstract

유동장치가 불활성 및 고순도와 부식성을 가진 액체들을 포함한 액체들의 다양한 유체유동속도를 형성하기 위하여 화학적으로 불활성 재료(PTFE)로 제조된 비례제어식 밸브를 포함한다. 다양한 가스들이 유동제어될 수 있다. 원하는 액체에 대하여 다양한 유동속도로 상기 밸브가 사용자 또는 작동모터 또는 원격방식 또는 전자식으로 정밀하게 설정될 수 있다. 본 발명의 밸브를 이용하며, 광범위한 복잡 유동상태( 압력, 온도 및 점도)를 위해 정밀하고 반복적인 분해능을 제공하기 위하여 특정 비례유동변수들이 밸브구조체 및 구성에 프로그램될 수 있다.

Description

높은 분해능 및 요구성능을 가진 비례제어제어식 밸브를 포함한 유동장치{FLOW SYSTEM WITH HIGH RESOLUTION PROPORTIONAL VALVE WITH CUSTOMIZABLE PERFORMANCE}
본 발명은 유동의 측정 및 제어를 위한 장치와, 상기 장치내에서 프로그램을 따른 가변 유동속도를 제공하기 위한 비례제어밸브에 관한 것이다.
종래기술에 의하면, 비례제어식 유동제어적용예를 위한 액체유동제어밸브장치들이 문제점들 및 부정확성을 가진다. 비례제어식 솔레노이드 밸브 또는 다이아프렘 밸브는 빠른 속도로 작동한다. 그러나 광범위하게 변화하는 유동상태에서 정확한 유동제어를 위해 솔레노이드 및 다이아프렘 밸브를 적은 비용으로 프로그램해야 하는 문제점을 가진다.
회전식 제어밸브는 양호한 유동제어 분해능을 가지고 유동설정점들을 가질 수 있다. 회전식 제어밸브들은 상대적으로 작은 밸브크기에서 광범위한 유동속도에 대해 높은 분해능을 가져야 하는 문제점을 가진다. 또한 다양한 유동상태에 대해 정확한 유동제어를 위한 프로그램이 문제를 형성한다.
회전식 제어밸브를 제외한 밸브구조는 유동제어를 위한 다이아프렘의 작동을 포함하고 상대적으로 높은 비용의 다이아프렘구조를 이용한다. 상기 형태의 밸브 들은 현재까지 프로그램작동식 특성을 가지지 못한다. 상기 형태의 밸브구조는 다양한 유동상태에 대해 프로그램가능한 유동특성, 즉 높은 분해능 및 저비용의 프로그램특성을 갖지 못한다.
예를 들어, 반도체산업에서 이용되는 폴리싱 슬러리(polishing slurry)와 같은 슬러리형태로 유체가 유동할 때 문제가 된다. 상기 형태의 슬러리는 종종 마모재료를 포함한다. 상기 슬러리내에 포함된 마모재료에 의해 부품마모를 보상하기 위하여 사용수명을 초과할 때 밸브유동제어에 관한 설정상태가 조정되어야 한다.
본 발명은 유체를 위한 개선된 유동장치를 제공한다. 상기 유동장치는 개선된 유동제어기를 포함하고 유동측정장치 또는 유동제어장치를 포함한다. 본 발명의 유동측정장치는 하우징몸체를 포함하고 하우징몸체내에 유동수용챔버가 구성되며, 유동수용챔버에 유동을 공급하기 위한 유동유입구 및 유동유출구를 포함한다.
조정가능한 다이아프렘 부재가 유동수용챔버의 일부분을 따라 구성되고 하우징몸체를 통과하는 유체의 유동을 제어하기 위해 다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위해 작동기가 제공된다. 유체의 유동을 제어하기 위해 다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위하여 링크에 의해 상기 다이아프렘 부재에 연결되고 캠을 구동하는 모터에 의해 상기 작동기가 제공된다.
유동감지장치와 함께 작동하는 본 발명의 유동제어기를 가진 유동측정장치가 유동장치로서 제공된다. 컴퓨터 또는 프로세서와 같은 제어장치 및 유동감지장치와 함께 작동하는 본 발명의 유동제어기를 가진 유동제어장치에 의해 본 발명의 유동장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명을 따르는 비례제어식 밸브 및 유동측정장치를 도시한 측단면도.
도 2는 도 2의 비례제어밸브(2)의 일부분을 도시한 확대도.
도 3은 도 2의 선(3-3)을 따라 본 도면.
도 4는 도 3의 선(4-4)을 따라 본 도면.
도 5는 도 1의 유체유동방향이 상이하고 본 발명을 따르는 비례제어식 밸브 및 유동측정장치를 도시한 측단면도.
도 6은 도 1의 유동측정장치 및 제어컴퓨터에 기초한 본 발명의 유동제어장치에 관한 개략선도.
도 7은 도 1에 도시된 비례제어밸브의 구성중 일부분을 도시한 확대도.
*부호설명*
F....유동제어장치 V.....유동제어밸브
C....컴퓨터 M....유동측정장치
10....하우징몸체 16......유동수용챔버
도면들을 참고할 때, 본 발명에 따라 유체의 유동을 목표유동으로 제어하기 위한 유동제어장치(F)가 도시된다. 유동제어장치(F)가 비례제어밸브형태의 (도 1 및 도 2에 도시된) 유동제어밸브(V), 유체유동을 측정하기 위한 (도 1 및 도 2의 ) 유동측정장치(M) 및 (도 6의) 유동제어장치 또는 컴퓨터(C)를 포함한다. 도 5에 도시되고 본 발명을 따르는 유동제어장치(F)는 도 1의 구조와 동일하지만 도 1의 유동방향과 반대의 유동방향을 가진다. 액체 및 기체를 포함한 유체를 위해 상기 유동제어장치(F)가 이용된다. 상기 액체는 불활성 또는 고순도를 가지거나 상당한 부식성을 가진 액체이거나 상기 형태의 액체를 포함한 슬러리를 포함할 수 있다. 가스유동을 목표유동변수로 제어하기 위하여 본 발명의 상기 유동제어장치(F)는 다양한 가스들과 함께 이용될 수 있다.
상기 유동제어밸브(V)를 고려할 때, 하우징몸체(10)가 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)와 같은 유기 폴리머로 제조되어 내부식성을 가지며, 상기 유동제어밸브(V)는 부식성 유체 및 비부식성유체와 함께 이용될 수 있다. 하우징몸체(10)내에 형성된 유동유입구(12)가 도관(14)을 통해 유동수용챔버(16)에 연결된다. 상기 하우징몸체(10)의 표면(11a)과 근접한 위치에서 전방벽(11)의 일부분을 제거하여 상기 유동수용챔버(16)가 형성된다. 밀봉체를 수용하는 요홈 또는 슬롯(19)위에서 원형의 평면(17)들사이에 상기 유동수용챔버(16)가 배열된다. 원형의 평면(17)이 전방벽(11)과 공통면내에 배열되고 조정가능한 다이아프렘 부재(22)에 의해 접촉된다. 도시된 실시예내에서 한 개이상의 유동통로(18)가 하우징몸체(10)의 전방벽(11)내에 형성된다. 상기 유동통로(18)의 크기 및 개수는 상기 유동수용챔버(16)로부터 상기 하우징몸체(10)의 하부표면(21)내에 형성된 유동매니폴드 또는 유출구(20)까지 유체를 전달하기 위한 유동조건에 기초한다.
(도 1 및 도 4에 도시되고) 상기 유동제어밸브(V)에 구성되며 조정가능한 다 이아프렘 부재(22)가 상기 하우징몸체(10)의 전방벽(11)에 형성된 표면부분(11a)과 함께 유동수용챔버(16)의 벽을 형성한다. 조정가능한 다이아프렘 부재(22)가 PTFE로 제조되어, 부식유체가 유동제어장치(F)를 통해 유동할 수 있다. 유동수용챔버(16) 및 그 결과 하우징몸체(10)를 통해 유체유동을 제어하기 위하여 작동기조립체(A)에 응답하여 조정가능한 다이아프렘 부재(22)가 내부 및 외부로 선택적으로 운동할 수 있다. 유동제어밸브(V) 및 유동수용챔버(16)를 통해 최대유동을 위한 완전개방위치로부터 유동제어밸브(V)를 통해 유체유동을 차단하는 완전밀폐위치까지 상기 다이아프렘 부재(22)가 운동할 수 있다.
유동측정장치(M)가 유체유출구(20)를 통해 유동수용챔버(16)와 유체유동상태로 유동제어밸브(V)에 장착된다. 도 5에 도시된 유동제어장치는 도 1의 유동제어장치와 유사하지만, 유체유동을 측정한다. 예를 들어, 측정되는 유체의 형태, 작동상태 및 목표유동변수에 따라 상기 유동측정장치(M)는 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 상기 유동측정장치(M)을 위하여, 예를 들어, 본 발명의 출원인에게 허여된 미국특허 제 5,542,302호, 제 5,728,949호 또는 제 4,467,660호에 공개된 터빈식 유동휠구조의 유동측정용 트랜스듀서(transducer)가 이용될 수 있다. 상기 특허의 발명내용을 본 발명에서 참고한다. 터빈식 유동휠구조의 유동측정용 트랜스듀서를 위하여 상기 측정장치를 통과하는 유체의 유동에 의존하여 상기 유동측정용 트랜스듀서의 배열 및 장착상태가 조정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 유동측정용 트랜스듀서대신에 다른 형태의 유속센서들 또는 측정트랜스듀서가 이용될 수 있다. 본 발명과 함께 이용될 수 있는 다른 형태의 구조 및 기술에 기초한 유속센서들은 하기 형태를 포함한다. 즉 임펠러 또는 펠톤 휠 유동센서, 차동압력을 감지하는 유속센서, 초음파 유속센서, 열감지유속센서, 코리올리 효과 유속센서, 와류 발산 유속센서 및 다른 형태를 포함할 수 있다.
유동측정장치(M) 또는 트랜스듀서가 도웰(dowell)핀 또는 다른 적합한 연결기구에 의해 연결구 또는 중간몸체(30)를 통해 유동제어밸브(V)의 하우징몸체(10)에 장착되는 트랜스듀서 몸체(28)를 포함한다. 상기 유동측정장치(M)의 유체유출구(20)로부터 유체유입구(36)까지 유체유동을 허용하기 위해 하우징몸체(10) 및 상기 트랜스듀서 몸체(28)사이에 원형의 유체유동통로가 구성된다. 상기 유동측정장치(M)내에서 터빈 휠(38)과 같은 유동측정 트랜스듀서가 유동제어장치(F)를 통과하는 유체유동을 감지하고 측정한다. 트랜스듀서의 유체유출통로(40)를 이용하면, 트랜스듀서 몸체(28)에 일체구성되거나 장착된 유출플러그 또는 탭(44)내에서 유체가 측정트랜스듀서(38)로부터 유출포트 또는 통로(42)까지 유동할 수 있다. 도 1내지 도 5를 참고할 때, 상기 유동측정장치(M)는 모든 유체유동방향에 대해 유체유동을 측정할 수 있다. 측정되는 유체의 유동바향에 의해 결정되는 유동측정 트랜스듀서(38)의 배열을 제외하면 도 1 및 도 5에 도시된 구조는 동일하다. 따라서 도 1 및 도 5에 사용된 부호들이 동일하게 이용된다.
상기 유동측정장치(M)로부터 전달된 측정값들이 (도 6의) 유동제어장치 또는 컴퓨터(C)에 대한 정보를 나타내는 신호로서 제공되고 정해진 유동변수와 비교된다. 컴퓨터(C)내부에서 수행되는 비교기능에 의해 표시되는 유동변수의 편차들이 감지되고 수정신호를 형성하기 위해 이용되며, 유동제어밸브(V)를 통과하는 유동을 조정하고 유동제어장치(F)내부의 결정된 유동변수를 형성하기 위하여 상기 컴퓨터(C)에 의해 상기 수정신호가 작동기조립체(A)로 제공된다.
유동제어밸브(V)의 구조를 고려할 때, 하우징몸체(10)에 장착되거나 일체구성된 유입플러그 또는 하우징탭(52)내에서 유동통로(12)가 유입통로(50)에 연결된다. 상기 유입통로(50)와 유동통로(12)는 동일직경을 가지고, 전이위치(54)에서 상기 유동통로(12)가 유동통로(14)와 연결된다. 유체가 상기 유동수용챔버(16)내부로 유입되고, 조정가능한 다이아프렘 부재(22)의 상대운동에 응답하여 컴퓨터(C)로부터 전달된 제어신호들 또는 작동기에 대한 제어를 위해 사용자의 입력에 의해 작동기(A)에 의해 유동제어가 형성된다. 유출유동통로(18)가 유동수용챔버(16)로부터 엘보우(18a) 및 연장부(18b)까지 그 결과 유동유출구(20)까지 구성된다.
적합하게 이격된 벨레빌리(Belleville)와셔와 같은 와셔(64) 및 장착너트(62)들에 의해 상기 하우징몸체(10)가 상부지지판(60)에 장착된다. 상부지지판(60)의 아래에서 연결나사(72)에 의해 하우징몸체(10)의 후방벽 또는 표면(26)에 대해 지지블록(70)이 장착된다. 하우징몸체(10) 및 지지블록(70)사이에 형성된 공간의 내측중심부에서 상기 유동수용챔버(16)가 다이아프렘 부재(22)에 의해 형성된다. 조정가능한 다이아프렘 부재(22)가 유동수용챔버(16)의 한쪽 벽으로서 장착되고 밀봉체를 수용하는 요홈(78)내부에 장착된 O 링(76) 또는 다른 적합한 밀봉체에 의해 상기 다이아프렘 부재(22)가 외측면부분(22a)주위에 연결되며, 상기 요홈(78)은 하우징몸체(10)의 후방면(26)위에 형성된다.
유동제어밸브(V)의 다이아프렘 부재(22)가 PTFE와 같이 내부식성을 가진 합성수지의 (도 2 및 도 4에 도시된) 시트(80)에 의해 형성되고, 직사각형구조를 가지며, 유체유동상태, 밸브응답성 및 정밀도 등의 고려요소에 기초하는 적합한 두께를 가진다. 선호되는 실시예에 의하면, PTFE의 시트(80)가 약 0.015" 의 두께를 가진다. 하우징몸체(10)를 가진 다이아프렘 부재(22)를 장착하기 위하여 연결구 또는 나사(79)를 통과시키기 위해 시트내에 개구부(81)가 형성된다. 하우징몸체(10)의 전방벽(11)내에 형성된 소켓(11b)내에 상기 연결구들이 수용된다.
상기 다이아프렘 부재(22)의 중심부분(84)내에서 ( 도 및 도 4에 도시된) 원형의 오목부 또는 림(rim)(82)이 상기 시트(80)의 전방면(86)으로부터 떨어지며 연장구성되고 상기 하우징몸체(10)의 유동수용챔버(16)를 향해 내측을 향해 구성된다. 상기 림(82)의 직경은 0.625"이다. 원형의 림(82)이 구성된 영역에서 (도 2 및 도 7의 ) 화살표(89)와 같이 내측을 향해 상기 다이아프렘 부재(22)의 내부표면(88)이 두께의 약 1/3 또는 0.005"만큼 연장되도록 상기 림의 깊이가 결정된다. 내부표면(88)에서 유동수용챔버(16)를 향해 연장되는 원형의 림(82)내에서 고정상태로 내측을 향해 연장되는 중심허브영역(90)이 상기 다이아프렘 부재(22)내에 구성된다. 상기 다이아프렘 부재(22)는 가요성을 가지고, 원하는 유체유동 및 제어상태에 따라 비례제어 제어밸브(V)를 통해 유동을 선택적으로 변화시키기 위하여 작동기(A)에 응답하여 다이아프렘 부재(22)가 유동수용챔버(16)에 대해 외측 및 내측으로 운동한다. 도면의 실시예를 참고할 때, 작동기(A)내에서 캠(100)의 치수에 기초하여 중심허브영역(90)의 크기는 약 시트(80)의 두께에 해당하거나 0.028"이 다. 비례제어식 유동제어밸브(V)의 유동을 밀봉하고 차단하기 위하여 가장 내측에 위치한 내향운동 위치에서 유동수용챔버(16) 및 포트사이에서 허브영역(90)의 가장 내측부분(90a)가 가장 내측에서 원형의 평면(17)과 밀봉상태로 연결되도록 적합한 운동이 제공된다.
O 링형태의 밀봉체(91)로 구성된 밀봉장치가 하우징몸체(10)내에서 밀봉수용기능의 슬롯 또는 요홈(19)내에 형성된다. 밀봉체(91)가 유동제어밸브(V)내부의 유체에 따라 적합한 밀봉재료로 제조되고 다이아프렘 부재(22) 및 하우징몸체(10)사이의 표면을 밀봉한다. 작동기조립체(A)의 푸쉬로드 조립체(92) 및 다이아프렘 부재(22)사이에 예비 와셔(93) 또는 가스켓이 제공된다. 상기 와셔(93)는 듀폰 다우 엘라스토머 사의 상표 Viton® 으로 시판되는 플루오르엘라스토머와 같은 적합한 재료에 의해 제조된다. 예비 와셔(93)는 상기 피스톤 로드(92) 및 다이아프렘 부재(22)사이에서 탄성재료를 제공한다. 탄성을 가진 플루오르엘라스토머의 와셔(93)가 스프링으로서 작동하고 마모방지기능을 가지며 초과운동을 방지한다.
상기 다이아프렘 부재(22)의 상대운동을 형성하기 위하여 상기 다이아프렘 부재(22)에 구성된 허브영역(90)의 후방표면(90b)과 접촉하는 내측단부(92a)가 작동기조립체(A)의 푸쉬 로드(92)에 구성된다. 내측 및 외측의 상대운동을 위하여 상기 푸쉬 로드(92)가 부싱(bushing)부재(94)내에 수용된다. 상기 부싱부재(94)가 지지블록(70)내에 장착되고 상기 다이아프렘 부재(22)의 상대위치를 변화시키고 상기 유동수용챔버(16)의 체적을 변화시키기 위하여 상기 부싱부재가 왕복운동한다.
회전가능한 원통형 베어링(96)의 원통형 외측면(96a)와 연결되고 응답하기 위하여 다이아프렘 부재(22)에 대해 마주보는 단부에서 상기 푸쉬로드(92)가 원호형상의 후방면(92b)을 가진다. 유동제어밸브(V)내에서 원통형 베어링(96)이 베어링롤러 축(98)위에 회전가능하게 장착되고, 작동기조립체(A)의 캠부재(100)에 응답하여 유동제어밸브(V)내에서 상대운동하도록 원통형 베어링(96) 및 롤러축(98)이 이용된다.
캠부재(100)는 테이퍼구조의 접촉면(102)를 가지고 수직왕복운동하는 캠이다. 상기 캠부재(100)가 가장 높은 위치에 있을 때, 도 1 및 도 2에서 상기 캠부재(100)는 완전히 개방된 위치에 배열된다. 컴퓨터(C)의 제어신호 또는 사용자 또는 다른 입력원의 다른 입력신호들에 응답하여 전기모터(104)가 연장가능한 축(105)을 점차적으로 이동시키고, 상기 전기모터에 응답하여 캠부재(100)가 상하로 운동한다. 본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 적합한 전기모터(104)는 시판되는 선형 스텝모터이다.
접촉면(102) 및 마주보게 배열된 후방부(103)를 따라 (도 7의) 캠부재(100)의 표면들이 연삭되고 폴리싱가공된다. 적합한 거리(D) 또는 0.100"만큼 수직상향으로 연장되는 (도 7의) 초기하측평면부(102a) 및 테이퍼구조 또는 경사구조를 가진 상측부(102b)가 접촉면(102)에 구성된다. 도시된 실시예에 의하면, 표면(102b)의 테이퍼구조가 1.124°의 각도(102c) 또는 수직평면(102a)로부터 후방으로 0.028" 의 크기를 가진다. 특수한 유동제어적용예 및 요건에 따라 상기 표면(102b)의 경사가 서로 다르게 선택될 수 있다. 푸시로드(92) 및 다이아프렘 부재(22)의 필요한 운동을 형성하는 계산상 치수 및 형상이 상기 캠부재(100)의 접촉면 (102)에 구성된다. 유동제어밸브(V)를 통과하는 유체의 가변유동조건에 기초하고 유동제어밸브(V)를 통과하는 유동의 목표치수에 따라 상기 표면(102b)의 경사가 선택된다.
세트스크류(106)에 의해 상기 캠부재(100)가 전기모터(104)의 축(105)에 장착된다. 상기 축(105)이 전기모터(104)의 모터축하우징(108)으로부터 연장되고 전기모터(104)의 작동에 따라 전진 또는 후진운동한다. 축(105)에 대해 하중 또는 전원이 제공되지 않을 때, 유동제어밸브(V)의 전기모터(104)가 현재설정된 위치( 따라서 작동기조립체(A)의 캠부재(100)의 유동설정점)을 고정하는 정적특성을 가진다. 전원이 차단된 모드에서 위치를 잃어버리는 스프링하중작용식 전자기밸브와 상이하게 상기 작동기조립체(A)는 사용자의 간섭없이도 최종위치를 유지한다. 주요과정의 중단이 발생된 후에 이전 유동설정상태로 가장 빠르게 귀환하는 스텝들을 가진 과정들에서 유용하다.
전기모터(104)가 모터지지판(110)에 장착되고, 상기 모터지지판(110)이 이격요소 또는 장착나사(114)에 의해 모터장착용 하우징 또는 판(112)으로부터 이격된다. 장착 또는 이격 나사(118)에 의해 모터장착을 위한 하우징 또는 판(112)이 유동제어밸브(V)의 하부판 또는 기저부재(116)에 장착된다. 초기에 상기 판(112)의 상대위치는 유동제어밸브(V)의 유동차단위치로 설정되고 푸시로드(92)의 운동축과 수직인 축위에서 전기모터(104) 및 축(105)의 위치설정을 하도록 조정된다. 이격 또는 장착나사(121)의 세트 또는 후방벽과 같은 다른 적합한 구조체에 의해 하부판(116) 및 상부지지판(60)이 연결된다.
푸시로드(92)와 접촉하는 베어링(96) 및 작동기조립체(A)의 후방 또는 예비 베어링(120)이 상부지지판(60)의 아래에서 베어링고정판(122)에 장착된다. 벨레빌리 와셔(126)를 가진 돌출 볼트(124)에 의해 베어링고정판(122)이 상부지지판(60)에 연결된다. 조정블록(130)이 조정나사(132)에 의해 상부지지판(60)에 장착되고 조정나사(134)에 의해 베어링고정판(122)에 연결된다.
유동제어밸브(V)의 조정구조체가 초기 설정 및 캘리브레이션을 위해 이용된다. 초기에 캠부재(100)가 충분히 상향으로 연장된 위치로 이동하여, 평면(102a)이 작동기로드(92)의 후방에 연결된다. 다이아프렘 부재(22)가 유동차단위치에 배열되고 하우징몸체(10)위에서 원형의 평면(17)과 접촉한다. 예비 베어링(120)이 캠부재(100)와 연결되고 지지하도록 조정블록(130)내부에서 조정나사(134)의 위치가 이동한다.
따라서 주문생산된 캠접촉면(102)에 의해 기계적으로 이동하는 외부의 작동 푸쉬 로드 또는 축(92)이 상기 유동제어밸브(V)에 포함된다. 가요성을 가진 합성수지(전형적으로 PTFE)로 제조된 다이아프렘 부재(22)에 대해 상기 푸쉬 로드(92)가 가압된다. PTFE재질의 하우징몸체(10) 및 다이아프렘 부재(22)사이의 유동수용챔버(16)내에서 다이아프렘 부재(22)가 PTFE 유동경로를 개폐시키는 위치로 상기 캠접촉면(102)을 이동시키도록 상기 캠접촉면(102)이 구성된다. 유체가 통로(14)로부터 다이아프렘 부재(22)를 향해 유동한다. 작동기조립체(A)에 의해 형성됨에 따라 다이아프렘 부재(22)의 상대위치에 의해 유동속도가 제어된다. 유출유동통로(18)에서 시작되는 유출유동경로를 통해 유동수용챔버(16)로부터 귀환유동이 형성 된다.
하우징몸체(10)내부에서 유입통로(14) 및 유출통로(18)의 상대크기 및 위치가 특정유동변수에 일치하도록 주문생산된다. 다이아프렘 부재(22)에 대해 푸쉬 로드(92)가 가압될 때, 유동수용챔버(16)가 점차로 제한된다. 작동기 푸쉬 로드(92)의 행정이 내부에서 종료할 때, 유동제어밸브(V)를 통과하는 유체의 유동을 정지시키기 위해 유동수용챔버(16)가 밀폐된다.
다이아프렘 부재(22)로부터 푸쉬 로드(92)가 떨어져 이동함에 따라 다이아프렘 부재(22)가 완전히 제한된 상태에서 유동제어밸브(V)를 통해 구해지는 최대유동속도까지 유동이 서서히 증가된다. 푸쉬 로드(92)가 운동하는 동안, 정확한 유체, 압력, 온도 및 점성에 관한 특정유동변수에 기초한 프로파일구조의 캠면(102)이 가진 예비프로그램 특징에 따라 유동속도가 변화한다.
비례제어식 유동제어밸브(V)를 이용하면, 캠부재(100)의 운동범위를 설정하여 작동기조립체(A)에 의해 다이아프렘 부재(22)의 운동이 조정될 수 있다. 상기 조정기능에 의해 밸브의 유동제어영역에서 하우징몸체(10)내부의 다이아프렘 부재(22) 또는 연결 표면(26)의 마모가 보상될 수 있다. 특히 폴리싱 슬러리를 이용할 때, 일부 부품의 표면이 마모될 수 있다. 조정기능이 제공되면, 마모발생에 따라 밸브가 완전히 밀폐되는 유동위치가 일부 유동을 허용할 수 있다. 또한 조정부품이 없다면, 특정 유동범위에 대해 비례유동제어를 정밀하게 제공하기 위하여 캠부재(100)의 운동정밀도가 마모에 의해 상충될 수 있다.
따라서 본 발명의 유동제어밸브(V)는 프로그램가능한 유동특성을 가져서, 광범위한 변화상태에 대해 상대적으로 정밀한 유동제어가 제공될 수 있고 상당한 부식성을 가진 액체를 포함한 대부분의 유체를 비례유동제하기 위해 이용된다.
상대적으로 크기가 작은 밸브에 의해 몇 mL/min 내지 수 L/min의 상당한 분해능을 가지고 유속이 제어될 수 있다.
제조 및 생산환경에서 저비용으로 유동특성들이 상기 밸브내에 용이하게 프로그램될 수 있다. 본 발명을 따르는 유동제어장치(F)는 연장된 사용과정동안 마모에 대해 조정되면서 폴리싱 슬러리와 함께 이용될 수 있다. 종종 반도체생산과정과 같은 일부 산업공정은 마모재료를 포함한 슬러리를 이용하기 때문에 본 발명의 장치가 유리하다. 상기 유동제어장치(F)의 다른 용도로서, 가스 또는 증기유동제어, 과열증기 유동제어 또는 가스 및 액체의 혼합물의 유동제어를 포함한다.
본 발명에 관한 상기 설명은 예를 위해 제공되고, 도시된 구성에 관한 다양한 크기, 재료 및 구성부품들이 본 발명의 범위내에서 실시될 수 있다.

Claims (18)

  1. 하우징몸체,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유입구,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유출구,
    상기 유동유입구 및 유동유출구사이에서 상기 하우징몸체내에 배열된 유동수용챔버,
    상기 유동수용챔버의 일부분을 따라 배열되고 조정가능한 다이아프렘 부재,
    상기 하우징몸체를 통해 유체의 유동을 제어하기 위해 상기 다이아프렘 부재의 위치를 제어하는 작동기를 포함하는 유동제어기.
  2. 제 1 항에 있어서, 다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위해 다이아프렘 부재을 이동시키기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 모터가 선형 스텝퍼모터인 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  4. 제 1 항에 있어서, 작동기가
    다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위해 다이아프렘 부재을 이동시키기 위한 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 캠이
    유체의 유동을 제어하기 위하여 유동수용챔버에 대해 다이아프렘 부재를 점증적으로 이동시키고 상기 다이아프렘 부재에 연결되는 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 캠이
    유체의 유동을 제어하기 위하여 유동수용챔버에 대해 다이아프렘 부재를 점증적으로 이동시키고 테이퍼구조의 표면을 가지는 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  7. 제 1 항에 있어서, 작동기가
    다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위해 다이아프렘 부재를 이동시키기 위한 모터 및
    다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위해 다이아프렘 부재를 이동시키기 위한 모터에 응답하는 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 작동기가
    다이아프렘 부재를 점증적으로 이동시키기 위해 다이아프렘 부재에 대해 캠의 운동을 전달하는 링크장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 작동기 및 다이아프렘 부재사이에 탄성의 패드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징몸체에 대해 다이아프렘 부재를 밀봉하기 위한 밀봉체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  11. 제 1 항에 있어서, 작동기 및 다이아프렘 부재사이에 탄성의 패드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  12. 제 1 항에 있어서, 다이아프렘 부재가
    하우징몸체를 통과하는 유체의 유동을 제어하기 위해 유동수용챔버에 대해 선택적으로 내측 및 외측으로 이동가능한 탄성의 다이아프렘을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  13. 제 1 항에 있어서, 다이아프렘 부재가
    하우징몸체를 통과하는 유체의 유동을 차단하는 밀폐위치를 향해 내측으로 선택적으로 이동가능한 탄성의 다이아프렘 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  14. 제 1 항에 있어서, 유체가 부식성 유체이고, 다이아프렘 부재가 내부식성 유기폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  15. 제 1 항에 있어서, 유체가 부식성 유체이고, 하우징몸체가 내부식성 유기폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  16. 제 1 항에 있어서, 유체 슬러리가 마모성을 가지고 사용하는 동안 유도제어기내에서 부품마모를 발생시키며, 작동기가
    부품마모에 기인한 유동변화에 응답하여 유체의 유동을 목표유동으로 제어하기 위해 다이아프렘 부재의 위치를 제어하는 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동제어기.
  17. 유체의 유동을 측정하는 유동측정장치,
    목표유동으로 유체유동을 제어하는 유동제어기를 포함하고, 상기 유동제어기가
    하우징몸체,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유입구,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유출구,
    상기 유동유입구 및 유동유출구사이에서 상기 하우징몸체내에 배열된 유동수용챔버,
    상기 유동수용챔버의 일부분을 따라 배열되고 조정가능한 다이아프렘 부재,
    상기 하우징몸체를 통해 유체의 유동을 제어하기 위해 상기 다이아프렘 부재의 위치를 제어하는 작동기,
    유속의 범위에 대하여 프로그램유동제어를 위하여 왕복운동의 방향으로 테이퍼구조의 접촉면을 가지고 왕복운동하는 캠을 포함하고, 상기 다이아프렘 부재의 위치를 제어하여 유체의 유동을 제어된 유속으로 제어하기 위하여 다이아프렘 부재를 점증적으로 이동시키기 위한 작동기와, 상기 캠에 구성된 테이퍼구조의 접촉면이 연결되며,
    다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위하여 작동기를 점증적으로 이동시키기 위해 왕복운동 캠을 이동시키기 위한 모터를 포함하는 유속범위에 대해 유체의 유동을 프로그램 목표유동으로 제어하고 측정하기 위한 유동측정장치.
  18. 유체의 유동을 측정하는 유동측정장치,
    측정된 유동을 특정유동과 비교하는 제어장치,
    목표유동으로 유체유동을 제어하는 유동제어기를 포함하고, 상기 유동제어기가
    하우징몸체,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유입구,
    상기 하우징몸체내에 배열된 유동유출구,
    상기 유동유입구 및 유동유출구사이에서 상기 하우징몸체내에 배열된 유동수 용챔버,
    상기 유동수용챔버의 일부분을 따라 배열되고 조정가능한 다이아프렘 부재,
    상기 하우징몸체를 통해 유체의 유동을 제어하기 위해 상기 다이아프렘 부재의 위치를 제어하는 작동기,
    유속의 범위에 대하여 프로그램유동제어를 위하여 왕복운동의 방향으로 테이퍼구조의 접촉면을 가지고 왕복운동하는 캠을 포함하고, 상기 다이아프렘 부재의 위치를 제어하여 유체의 유동을 제어된 유속으로 제어하기 위하여 다이아프렘 부재를 점증적으로 이동시키기 위한 작동기와, 상기 캠에 구성된 테이퍼구조의 접촉면이 연결되며,
    다이아프렘 부재의 위치를 제어하기 위하여 작동기를 점증적으로 이동시키기 위해 왕복운동 캠을 이동시키기 위한 모터를 포함하고,
    하우징몸체를 통과하는 유체의 유동을 정해진 유동으로 제어하기 위하여 작동기를 작동시키는 제어장치를 포함하는 유속범위에 대해 유체의 유동을 프로그램 목표유동으로 제어하기 위한 유동제어장치.
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