KR20060096499A

KR20060096499A - 격막 밸브

Info

Publication number: KR20060096499A
Application number: KR1020067009670A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 마사무라; 노리카즈 츠지
Original assignee: 씨케이디 가부시키 가이샤
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-09-11
Also published as: JP2005155895A; WO2005045288A1; US20070075284A1

Abstract

격막 밸브 요소(20)가 가압 부재(33)의 가압력에 의해 밸브 시트(13)를 가압할 때 밸브 폐쇄 상태를 제공하기 위해, 그리고 격막 밸브 요소(20)가 밸브 시트(13)로부터 분리될 때 밸브 개방 상태를 제공하기 위해 격막 밸브 요소(20)가 몸체(10)의 상부 표면에서 개방 말단을 밀폐되게 닫는 격막 밸브(1)를 제공한다. 격막 밸브 요소(20)는 밸브 시트(13)와 접촉하는 주요 본체(21), 주요 본체(21)에서 외부로 돌출하는 격막 부분(22) 및 격막 부분(22)의 주변 가장자리에서 형성된 고정부를 포함한다. 주요 본체(21)에서 형성된 격막 부분(22)의 루트(25)는 밸브 시트(13)의 지름 안에 위치하고 밸브 폐쇄 상태에서 곡선으로 연장하는 격막 부분(22)의 주변 가장자리보다 낮다.

Description

격막 밸브{DIAPHRAGM VALVE}

본 발명은 화학 액체를 제어하기 위한 반도체 제조 장치에서 사용되는 격막 밸브 및 특히 낮은 하중으로 밸브-폐쇄 상태의 유지 및 수격 작용(water hammer)의 발생을 저지할 수 있는 격막 밸브에 관한 것이다.

화학 액체를 제어하기 위한 반도체 제조 장치에서 사용되는 화학 액체 밸브에서, 도 4에서 도시한 격막 밸브 등은 전통적으로 사용된다. 이 격막 밸브(100)는 둘 다 몸체(110)에서 형성된 제1 유로(111) 및 제2 유로(112)를 가진다. 이러한 유로들(111, 112)은 몸체(110)의 측면 표면에 포트 개구부를 가지며 몸체(110)의 상부 표면에서 개방된다. 제2 유로(112)는 밸브 시트(113) 안에서 형성된 밸브 홀(114)과 연결되어 있는 반면에, 제1 유로(111)는 밸브 시트(113)의 외부와 연결되어 있다. 제1 및 제2 유로(111, 112)의 한 말단이 개방된 몸체(110)의 상부 표면에, 격막 밸브 요소(115)가 배치되어 있다. 제1 및 제2 유로(111, 112)의 개방 말단 주위에 밀폐된 공간을 제공하면서, 이 격막 밸브 요소(115)는, 그것의 주변 부분에서, 몸체(110)와 실린더(120) 사이에 위치한다.

격막 밸브 요소(115)는 밸브 시트(113)에 접속하거나/분리되는 주요 본체(117) 및 주요 본체(117)의 주변에서 방사상으로 돌출하는 격막 부분(118)을 포함 한다. 격막 부분(118)은 몸체(110)와 실린더(120) 사이에서 단단하게 고정된 고리 모양의 고정부(119)로 주변을 둘러싸도록 형성되어 있다. 이 실린더(120)에서, 피스톤 로드(121)는 수직 방향 또는 축 방향으로 미끄러질 수 있게 체결되어 있다. 피스톤 로드(121)의 하단부는 격막 밸브 요소(115)의 주요 본체(117)에 연결되어 있다. 스프링(123)이 피스톤 로드(121)를 하방으로 압축하도록 체결된 커버(122)가 실린더(120)에 부착되어 있다. 실린더(120)는 스프링(123)의 가압력에 대하여 피스톤 로드(121)에 압력을 가하기 위해 공기를 실린더(120) 속으로 공급하는 작동 포트(125)로 형성되어 있다.

상기 격막 밸브(100)에서, 보통, 피스톤 로드(121)는 스프링(123)에 의해 하방으로 압축되고, 밸브 폐쇄 상태를 제공하면서, 그것에 의해 격막 밸브 요소(115)의 주요 본체(117)를 밸브 시트(113)에 대해 누른다.

압축 공기가 몸체(110)의 작동 포트(25)를 통해 실린더(120)로 공급될 때, 피스톤 로드(121)는 하부에서 압축 공기로 가압되고 스프링(123)의 가압력에 거슬러 상방으로 미끄러지게 된다. 따라서, 밸브 개방 상태를 제공하면서, 주요 본체(117)가 제1 유로(111)와 제2 유로(112) 사이가 연결되도록 밸브 시트(113)에서 분리되면서, 주요 본체(117)가 동시에 상승한다.

공급된 압축 공기가 작동 포트(125)를 통해 실린더(120)에서 제거될 때, 피스톤 로드(121)는 스프링(123)의 가압력에 의해 도 4에서 도시된 밸브 폐쇄 상태를 위한 위치로 하방으로 미끄러지게 된다.

특허문헌 1: 일본 공개 번호 2003-247650(2~3페이지, 도 8)

상기에서 설명한 바와 같은, 전통적인 격막 밸브(100)는 주요 본체(117)가 스프링(123)의 가압력만으로 밸브 시트(113)를 가압하는 동안 밸브 폐쇄 상태를 유지한다. 그러나, 밸브 폐쇄 상태를 유지하기 위한 스프링(113)의 하중은 커지게 된다. 이 결과로서, 불소 수지로 만들어진, 밸브 시트(113)와 격막 밸브 요소(115)를 포함하는 몸체(110)는 과도한 큰 하중으로 가압된다. 이는 밸브 시트(113)와 격막 밸브 요소(115) 사이의 접촉 부분에서의 변형을 일으켜서, 격막 밸브(100)의 사용 수명을 단축시킨다. 접촉 부분, 또는 실링 부분이 변형되면, 밸브 시트(113)와 격막 밸브 요소(115)는 더 이상 밀폐된 상태로 서로 접촉할 수 없으며, 이는 액체의 유출을 유발한다. 따라서, 격막 밸브(100)는 스프링(123)의 가압력을 제어하고, 격막 밸브 요소(125)를 밸브 시트(113)에 접촉시키는 하중을 감소시키는 구조를 가질 것이 요구된다.

액체 제어 밸브에 문제를 발생시키는 수격 작용의 발생과 관련하여, 전통적인 격막 밸브(100)에 대해 더 논의할 것이다.

먼저, 수격 작용을 설명할 것이다.

액체 제어 밸브가 갑작스러운 피스톤 스트로크에 의해 닫히면, 제2 유로의 액체는 액체 제어 밸브가 닫힌 후에도 관성력 때문에 계속 흘러나올 것이다. 그러므로, 제2 유로의 액체는 부압(negative pressure)을 받아서, 충격음을 발생시키면서, 액체의 역류가 격막 밸브 요소를 밀어올리고 진동시킨다. 이런 현상을 수격 작용이라고 한다. 수격 작용은 관에 진동을 유발하는 위험이 있으며 결국 파일럿 밸브 자체와 밸브 주위의 관 부분을 손상시킨다.

이제부터 전통적인 격막 밸브(100)에 대해 논의할 것이다.

제2 유로(112)에 공급된 액체는 도 8에서 도시된 바와 같이 격막 밸브 요소(115)에 충돌한 후에 제1 유로(111)로 흘러간다. 그러므로, 피스톤 로드(121)가 스프링의 가압력에 의해 하방으로 미끄러질 때 주요 본체(117)와 격막 부분(118)은 제2 유로(112)에 공급된 액체의 압력을 받는다. 피스톤 로드(121)가 하방으로 미끄러짐에 따라, 격막 밸브 요소(115)와 밸브 시트(113) 사이의 공간은 도 9에서 도시된 바와 같이 더 작아진다. 제2 유로(112)에서의 액체는 주요 본체(117)에 더 강하게 충돌하지만, 격막 부분(118)에는 덜 강하게 충돌한다. 그러므로, 주요 본체(117)에 작용하는 유압은 증가하는 반면, 격막 부분(118)에 작용하는 유압은 감소한다. 그러나, 격막 부분(118)의 압력 작용 면적은 주요 본체(117)의 압력 작용 면적보다 더 크다. 따라서, 격막 부분(118)에 작용하는 유압이 감소함에 따라 전체 격막 밸브 요소(115)에 작용하는 가압력은 상당히 감소하여, 격막 밸브 요소(115)에 연결된 피스톤 로드(121)는 스프링(123)의 가압력에 의해 갑자기 하방으로 미끄러질 것이다. 이러한 경향은 피스톤 로드(121)가 밸브 폐쇄 위치에 더 가깝게 미끄러질수록 더 두드러진다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 격막 밸브 요소(115)는 격막 밸브(100)를 닫기 위해서 밸브 시트(113)에 갑작스럽게 접하지만, 제1 유로(111)의 액체는 격막 밸브(100)가 닫힌 후에도 관성력 때문에 계속 흘러나온다.

그 결과, 부압이 제1 유로(111) 측면의 액체에 가해져서, 액체는 역류하고 격막 밸브 요소(115)를 밀어올리며, 이는 수격 작용을 유발한다. 수격 작용은 관의 진동을 유발하는 위험이 있고 결국 파일럿 밸브 자체 및 밸브 주위의 관 부분을 손상시킨다.

작동 포트(125)를 통한 압축 공기의 공급량이 조정 메커니즘(미도시)의 사용에 의해 감소할지라도, 유압의 변화는 압력 챔버에의 기압의 변화보다 격막 밸브의 폐쇄 작동에 더 큰 영향을 준다.

본 발명은 상기 문제를 극복하고 격막 밸브 요소가 낮은 하중으로 밸브 시트에 접하고 수격 작용의 발생을 저지하기 위한 격막 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

격막 밸브 요소가 몸체의 상부 표면에서 제1 유로 및 제2 유로의 개방 말단을 밀폐되도록 닫는 본 발명의 격막 밸브, 즉 격막 밸브 요소가 가압 부재의 가압력에 의해 밸브 시트를 가압할 때 닫히고, 격막 밸브 요소가 작동기에 의해 밸브 시트로부터 분리될 때 열리는 격막 밸브는, 격막 밸브 요소가 밸브 시트에 접하는 주요 몸체, 주요 몸체에서 외부로 돌출한 격막 부분 및 격막 부분의 주변 가장자리에서 형성된 고정부을 포함하고, 주요 몸체에서 형성된 격막 부분의 밑부분이 밸브 시트의 지름 안에 위치하고 밸브 폐쇄 상태에서 곡선으로 연장된 격막 부분의 주변 가장자리보다 낮은 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명의 격막 밸브는 얇은 벽을 가지는 격막 부분과 두꺼운 벽을 가지는 고정부는 각각 상부 표면이 서로 같은 높이가 되도록 격막 밸브 요소에서 형성되고, 고정부가 격막 부분에서 연장하는 하부 고정면과 상부 고정면 사이에서 고정되게 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 격막 밸브는 격막 밸브 요소가 밸브 시트에서 분리될 때 격막 부분이 가이드 면과 접하도록 가이드 면이 격막 부분 위에서 상부 고정면에서 접하는 경사면을 가지는 것을 더 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명의 격막 밸브는 밸브 본체 부분의 유압 수신 면적이 격막 부분의 유압 적용 면적과 비슷하거나 또는 더 큰 것을 더 특징으로 한다.

상기 구조를 가지는 본 발명의 격막 밸브는 보통 가압 부재의 가압력에 의해 닫힌다. 그러므로, 제1 유로에서부터의 액체의 흐름은 멈추며, 액체는 결코 제2 흐름으로써 제2 유로로 공급되지 않는다. 이 상태에서, 격막 밸브가 개방되도록 제1 유로에서의 유압 및 제2 유로에서의 역유압이 격막 밸브에서 상방으로 가해진다. 가압 부재의 가압력은 격막 밸브를 누르기 위해 하방으로 가해진다. 격막 밸브 요소가 가압 부재의 가압력에 거슬러 작동기에 의해 상방으로 가압되면, 밸브 개방 상태를 제공하면서, 격막 밸브 요소는 밸브 시트에서 분리된 후, 액체가 제1 유로에서 제2 유로로 흐른다.

밸브 개방 상태의 격막 밸브 요소에서, 주요 본체는 밸브 시트에서 분리되고 , 주요 본체가 상승함에 따라, 격막 부분이 휘어진다. 그때, 격막 밸브 요소는 고정부에서 격막 부분으로 상부 고정면에 의해 지탱된다. 격막 부분은 가이드 면을 따라 지탱된다.

본 발명의 격막 밸브 요소는 밸브 시트에 접하는 주요 본체, 주요 본체에서 외부로 돌출한 격막 부분 및 격막 부분의 주변 가장자리에서 형성된 고정부을 포함하며, 주요 본체에서의 격막 부분의 루트는 밸브 시트의 지름 안에 위치하며 곡선으로 돌출하는 격막 부분의 주변 가장자리에서 형성된 고정부보다 낮다. 따라서, 주요 본체와 고정부 사이의 거리는 더 짧아져서, 유압이 작용하는 격막 밸브 요소의 외부 지름이 더 작아질 수 있다. 이는 격막 밸브 요소를 가압하도록 작용하는 유압을 받는 격막 밸브 요소의 면적을 감소시킬 수 있다. 밸브 폐쇄 상태를 위해 격막 밸브 요소를 밸브 시트에 접하게 하는 가압 부재의 하중 또한 감소시킬 수 있다. 따라서, 격막 밸브가 밸브 폐쇄 위치로 되돌아올 때 밸브 폐쇄 상태 바로 전에 피스톤 로드는 하방으로 천천히 미끄러질 수 있게 된다. 이는 수격 작용의 발생을 저지하는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 주요 본체의 격막 부분의 루트가 밸브 시트의 지름 안에 위치하고 격막 밸브 요소가 작은 압력-적용 면적을 가지는 구조에 의해 상기 효과를 성취할 수 있다. 부가적으로, 곡선으로 돌출하는 격막 부분의 주변 가장자리의 고정부는 주요 본체의 루트보다 높은 위치에 유지되어서, 격막 부분은 밸브의 개방 및 폐쇄 작동에서 주요 본체의 스트로크에 의해 자연스럽게 휘어질 수 있다.

더구나, 격막 밸브에서, 단면적이 크게 변하는 고정부과 격막 부분 사이의 경계부는 상부 고정면에 의해 지탱되어서, 격막 부분이 거기에의 힘의 집중을 감소시키기 위해 밸브-개/폐 작용에서 휘어질 때 경계부에서의 변형은 제어된다. 게다가, 격막 부분은 가이드 면에 의해 그리고 그에 따라 지탱되며, 격막 부분이 휘어질 때 이는 격막 부분의 경계부와 격막 밸브 요소의 고정부에 힘의 집중을 감소시킬 수 있다.

도 1은 밸브 폐쇄 상태에서의 실시예의 격막 밸브의 단면도이다.

도 2는 밸브 개방 상태에서의 실시예의 격막 밸브의 단면도이다.

도 3은 격막 밸브 요소의 부분 확대 단면도이다.

도 4는 전통적인 격막 밸브의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 격막 밸브의 밸브 개방상태에서 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 격막 밸브의 밸브 개방상태에서부터 밸브 폐쇄상태까지의 전환 기간동안 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 격막 밸브의 밸브 폐쇄상태에서 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

도 8은 전통적인 격막 밸브의 밸브 개방상태에서 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

도 9는 전통적인 격막 밸브의 밸브 개방상태에서부터 밸브 폐쇄상태까지의 전환 기간동안 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

도 10은 전통적인 격막 밸브의 밸브 폐쇄상태에서 격막 밸브 요소에 작용하는 유압의 분배를 도시한 단면도이다.

1 격막 밸브 10 몸체

13 밸브 시트 20 격막 밸브 요소

21 주요 본체 22 격막 부분

23 고정부 30 실린더

31 피스톤 로드 33 스프링

35 작용 포트

본 발명의 바람직한 실시예의 자세한 설명은 첨부된 도면에 따라 이루어진다. 도 1은 밸브 폐쇄 상태에서 실시예의 격막의 단면도이다. 도 2는 밸브 개방 상태에서 실시예의 격막의 단면도이다. 도 1 및 2에서 도시된 격막 밸브(1)는 화학 액체를 제어하기 위해 반도체 제조 장치에 설치되는 화학 액체 밸브이다.

격막 밸브(1)는 둘 다 몸체(10)에서 형성된 제1 유로(11)와 제2 유로(12)를 가진다. 제1 유로(11) 및 제2 유로(12)는 몸체(10)의 측면 표면에 포트(11a) 및 포트(12a)를 각각 가진다. 밸브 시트(13)는 몸체(10)의 상부 표면의 중앙에 제공된다. 제2 유로(12)는 밸브 시트(13) 안에 형성된 밸브 홀(14)과 연결되어 있는 반면, 제1 유로(11)는 밸브 시트(13) 주위에서 형성된 원형 홈(15)과 연결되어 있다. 제1 및 제2 유로(11, 12) 둘 다 몸체(10)의 상부 개구부에 연결되어 있고, 개구부는 격막 밸브 요소(20)로 덮여 있다. 특히, 격막 밸브 요소(20)는 제1 및 제2 유로(11, 12) 사이를 연결하게 하는 밀폐된 공간을 제공하기 위해 그 주변 부분에서 유지된다.

격막 밸브 요소(20)는 밸브 시트(13)에 접속하거나/분리되는 주요 본체(21), 주요 본체(21)의 주변에서 방사상으로 돌출하는 격막 부분(22) 및 격막 부분(22)의 외부 주변 가장자리에서 주변을 둘러싸도록 형성된 고정부(23)를 포함한다. 도 1 은 고정부(23)가 몸체(10)와 실린더(30) 사이에서 유지되고, 격막 부분은 도 1에서 도시된 대로 굽어있으며, 주요 본체(21)가 밸브 시트(13)와 접촉하는 거의 보통 상태인 밸브 폐쇄 상태에서의 격막 밸브(1)를 도시한다. 몸체(10) 뿐만 아니라 격막 밸브 요소(20)도 불소 수지로 만들어진다. 서로 접속하거나/분리되는 주요 본체(21)와 밸브 시트(13) 둘 다 또한 불소 수지로 만들어진다.

실린더(30)에서, 피스톤 로드(31)는 수직 방향 또는 축 방향으로 미끄러질 수 있게 체결되어 있다. 피스톤 로드(31)의 하단부는 격막 밸브 요소(20)의 주요 본체(21)에 연결되어 있다. 격막 밸브(1)에서, 피스톤 로드(31)가 상하로 미끄러짐에 따라 격막 밸브 요소(20)의 주요 본체(21)는 밸브 시트(13)에 접하거나/분리된다.

커버(32)는 실린더(30)의 상부 개구부에 부착되어 있다. 커버(32)에 의해 밀폐된 실린더(30)에서의 공간에서, 스프링(33)은 피스톤 로드(31)의 피스톤(31a)을 하방으로 압축하도록 체결된다. 격막 밸브(1)는 스프링(33)이 항상 피스톤 로드(31)를 하방으로 압축하는 보통-폐쇄-타입 밸브이며, 주요 본체(21)는 도 1에서 도시된 바와 같이 밸브 시트(13)에 접촉한다. 압력 챔버(34)는 피스톤 로드(31)의 피스톤(31a) 아래에 제공된다. 압력 챔버(34)에 압축 공기를 공급하기 위해서, 작동 포트(35)는 실린더(30)에서 형성된다. 더구나, 실린더(30)는 스프링(33)이 체결된 피스톤(31a) 위의 공간에 연결된 공기 포트(36)를 가진다.

상기 구조의 격막 밸브(1)는 주요 본체(21), 격막 부분(22) 및 고정부(23)를 포함하는 격막 밸브 요소(20)를 특징으로 한다. 도 3은 격막 밸브 요소(20)의 부 분 확대 단면도이다.

주요 본체(21)에서 방사상으로 돌출하는 격막 부분(22)은 주요 본체(21) 측면에서 그것의 루트(25)가 격막 밸브 요소(20)의 중앙선(L) (피스톤 로드(31)의 중앙축)에 가깝게 위치할 수 있도록 형성된다. 특히, 중앙선(L)에서 루트(25)까지의 거리 "a"는 중앙선(L)에서 밸브 시트(13)까지의 거리 "b"보다 짧아서, 루트(25)는 밸브 시트(13)보다 중앙선(L)에 가깝게 위치한다. 이 특징은 도 4의 전통적인 예와 비교될 것이다. 전통적인 격막 밸브 요소(115)에서, 격막 부분(118)의 루트는 고정부(119)의 고정 위치에서 가장 가까운 위치에 있는 주요 본체(117)의 측면에 위치하는 반면, 본 실시예에서 루트(25)는 고정부(23)에서 가장 멀리에 위치한다.

격막 부분(22)은 주요 본체(21)의 경사진 표면에 수직으로 제공된 루트(25)에서 상방으로 돌출하고, 단면에 비스듬히 돌출하도록 중간쯤에서 굽어진다. 그러므로, 격막 부분(22)의 외부 주변 가장자리 주위의 고정부(23)는 도 1에서 도시된 바와 같이 밸브 폐쇄 상태에서 루트(25)보다 높이 위치하고, 몸체(10)와 실린더(30) 사이에 끼워 있다. 본 실시예의 격막 밸브(20)와 전통적인 격막 밸브(115) 사이의 이런 관점에서의 비교는, 단지 격막 부분(22 및 118)의 각 사이즈에 관해서, 격막 부분(22 및 118)의 길이가 그렇게 다르지 않다는 것을 나타낸다. 그러나, 본 실시예의 고정부의 지름은 공지 기술의 고정부(119)의 지름보다 그 곡선에 의해 더 작다. 따라서, 고정부(23)에의 격막 부분(22)의 거리는 그 곡선에 의해 더 짧다. 몸체(10)에서, 제1 유로(11)와 연결된 홈(15)의 외부 주변 가장자리에의 거리 "c"는 전통적인 것보다 더 작도록 세팅되어 있다.

다음으로, 본 실시예의 격막 밸브 요소(20)의 고정부(23)에 대해 설명할 것이다. 격막 밸브 요소(20)의 고정부(23)는 몸체(10)와 실린더(30) 사이에서 유지된다. 하부 측면에서 몸체(10)에서의 고정면(17)은 고정부(23)의 얇은 부분에만 접촉한다. 반면에, 상부 측면에서 실린더(30)에서의 고정면(37)은 고정부(23)뿐만 아니라 격막 부분(22)의 부분과도 접촉한다. 단면적이 크게 변하는 격막 부분(22)과 고정부(23) 사이의 경계부는 격막 부분(22)이 휘어지는 방향을 따라 지탱된다. 더구나, 실린더(30)는 고정면(37)에서 상향 및 내향으로 우묵한 가이드(38)로 형성된다. 가이드(38)는 고정면(37)에서 약간 기울어져 있어서, 격막 부분(22)은 도 2에서 도시된 밸브 개방 상태에서 휘어진 방향을 따라 지탱된다.

다음으로, 상기 구조의 격막 밸브(1)의 작동을 설명할 것이다. 격막 밸브(1)에서, 피스톤 로드(31)는 보통 스프링(33)에 의해 하향으로 압축된다. 피스톤 로드(31)의 하단부를 보호하는 격막 밸브 요소(20)의 주요 본체(21)는 도 1에서 도시된 대로 밸브 시트(13)를 가압한다. 밸브 폐쇄 상태에서의 격막 밸브(1)에서, 흐름은 격막 밸브 요소(20)에 의해 멈춰진다. 제1 유로(11)로 공급된 액체는 결코 제2 유로(12)로 흐르지 않고, 제2 유로(12)로 흘러간 액체는 결코 제1 유로(11)로 역류하지 않는다.

압축 공기가 몸체(10)의 작동 포트(35)를 통해 공급되면, 피스톤(31a)은 아래로부터 가압되고, 피스톤 로드(31)는 스프링(33)의 가압력에 거슬러 상방으로 미끄러진다. 그러므로, 피스톤 로드(31)를 보호하는 주요 본체(21)는 도 2에서 도시된 대로 밸브 시트(13)로부터 분리되면서 동시에 상승한다. 밸브 개방 상태를 제공하면서, 이는 제1 유로(111)와 제2 유로(112) 사이가 연결되게 한다. 제1 유로(11)로 공급될 때 액체는 홈(15)과 밸브 홀(14)을 통해 제2 유로(12)로 흐른다. 제2 유로(12)로 공급될 때 액체는 밸브 홀(14)과 홈(15)을 통해 제1 유로(11)로 흐른다.

격막 밸브 요소(20)는 미끄러지게 되며, 공급된 압축 공기가 작동 포트(35)를 통해 압력 챔버(34)에서 제거될 때, 액체 흐름이 멈추면서, 피스톤 로드(31)가 스프링(33)의 가압력에 의해 도 1에서 도시된 대로 밸브 폐쇄 상태를 위한 위치로 하방으로 미끄러지게 된다.

도 1에서 도시된 대로 밸브 폐쇄 상태에서의 격막 밸브(1)에서, 유압은 액체가 제1 유로(11)로 공급됨에 따라 밸브 개방 방향으로 격막 밸브 요소(20)의 격막 부분(22)에 가해진다. 또한, 제2 흐름으로써 제2 유로(12)는 흐름이 멈춘 액체로 가득차서, 밸브 개방 방향으로 격막 밸브 요소(20)의 격막 부분(22)에 역압을 가한다.

그러나, 본 실시예의 격막 밸브(1)에서, 격막 부분(22)의 루트(25)는 중앙선(L)에서 거리 "a"에 위치하고, 중앙선(L)에서 거리 "b"에 위치한 밸브 시트(13)보다 중앙선(L)에 더 가깝다. 그러므로, 밸브 개방/폐쇄 작동의 스트로크를 위해 요구되는 지름을 유지하는 동안, 격막 부분(22)은 중앙선(L)에서 홈(15)까지 줄어든 거리 "c"를 가질 수 있다. 따라서, 밸브 폐쇄 상태에서, 격막 밸브 요소(20)를 밸브 개방 방향에서 상방으로 누르면서 격막 부분(22)의 더 작은 면적은 홈(15)에 가득찬 액체로부터 유압을 받는다. 그 결과, 격막 부분(22)에 가하진 상방 압력은 감소할 수 있어서, 격막 밸브(1)를 닫기 위한 스프링(33)의 가압력은 줄어들 수 있다.

액체가 밸브 홀(14)과 홈(15)을 통해 제2 유로(12)에서 제1 유로(11)로 흐르게 되면, 주요 몸체(21)와 격막 부분(22)은 도 5에서 도시된 대로 제2 유로(12)로 공급된 액체로부터 압력을 받는다.

격막 밸브(1)가 도 2에 도시된 밸브 개방 상태에서 도 1에 도시된 밸브 폐쇄 상태로 전환할 때, 피스톤 로드(31)가 스프링(33)의 가압력에 의해 하방으로 미끄러짐에 따라 격막 밸브 요소(20)와 밸브 시트(13) 사이의 거리는 더 짧아진다. 그러므로, 제2 유로(12)로 공급된 액체는 주요 본체(21)를 칠 수 있게 되는 반면, 격막 부분(22)을 덜 칠 수 있게 된다. 따라서, 주요 본체(21)에의 유압은 증가하는 반면, 격막 부분(22)에 대한 유압은 감소한다.

그러나, 주요 본체(21)의 압력 적용 면적은 격막 부분(22)의 압력 적용 면적과 비슷하거나 더 크다. 그러므로, 격막 부분(22)에의 유압이 감소함에도 불구하고 전체 격막 밸브 요소(20)에 가해진 압력은 상당히 줄어들지 않는다. 압력 챔버에서의 압력 변화는 유압 변화보다 밸브 폐쇄 작동에 더 큰 영향을 미친다. 그러므로, 공기는 작동 포트에서 서서히 제거될 수 있어서, 격막 밸브 요소(20)로 완전하게 보호되는 피스톤 로드(31)가 스프링(33)의 가압력에 의지하여 하방으로 천천히 미끄러진다. 밸브 폐쇄 위치로 가까워질 때에도, 도 7에 도시된 대로 밸브 폐쇄 상태를 제공하면서, 피스톤 로드(31)는 스프링(33)의 가압력에 의지하여 천천히 아래로 계속 미끄러지고 격막 밸브 요소(20)가 밸브 시트(13)에 접하게 된다. 따 라서, 제1 유로(11)에서의 액체는 부압을 제공하지 않고, 이는 수격 작용의 발생을 저지할 수 있다.

더구나, 이 실시예의 격막 밸브(1)에서, 격막 부분(22)의 부분에 접촉하여 연장하는 고정면(37)은 아래로부터 유압에 대해 격막 부분(22)의 압력 적용 면적을 지탱한다. 그러므로, 격막 밸브 요소(20)에서의 압력 적용 면적은 격막 부분(22)에서 연장하는 고정면(37)의 면적에 의해 줄어든다. 격막 밸브 요소(20)를 닫기 위한 스프링(33)의 가압력은 이런 측면에 의해 줄어들 수 있다. 또한, 피스톤 로드(21)는 더 확실하게 밸브 폐쇄 상태를 위한 위치로 하방으로 천천히 미끄러질 수 있다.

따라서, 격막 밸브 요소(20)의 주요 본체(21)는 더 낮은 하중으로 밸브 시트(13)를 가압할 수 있다. 둘 다 불소 수지로 만들어진 주요 본체(21)와 밸브 시트(13)는 덜 변형될 수 있으며, 이는 격막 밸브(1)의 사용 수명을 연장한다. 수격 작용의 발생은 더 확실하게 방지될 수 있다.

격막 밸브 요소(20)에서, 루트(25)는 수직으로 제공되며, 밸브 폐쇄 상태에서 고정부(23)는 루트(25)보다 더 높이 위치한다. 이러한 측면의 결과, 상방 곡선에서의 격막 부분(22)은 결코 밸브 개방/폐쇄 작동에 따라 하방으로 휘지 않는다. 더구나, 충분히 주요 본체(21)의 스트로크를 지탱하면서, 상기와 같은 구조의 격막 부분(22)은 밸브 개방/폐쇄 작동에 따라 휘어질 수 있다.

더욱이, 밸브 개방 상태에서, 실린더의 고정면(37)은 단면적이 크게 변하는 격막 부분(22)과 고정부(23) 사이의 경계부를 격막 부분(22)이 휘어지는 방향에 따 라 지탱한다. 이는 단면적이 크게 변하는 경계부에 압력의 집중을 피할 수 있으며 격막 밸브(1)의 사용 수명을 연장할 수 있다. 게다가, 격막 부분(22)은 약간 기울어진 가이드(38)에 의해 그리고 그에 따라 지탱되어서, 이는 또한 격막 부분(22)과 고정부(23) 사이의 경계부에 압력의 집중을 감소시킬 수 있으며, 격막 밸브(1)의 사용 수명을 연장한다.

본 발명의 현재 바람직한 실시예가 도시되고 설명되었음에도 불구하고, 본 발명은 그것의 진의 또는 주요 특징에서 벗어나지 않고 다른 특별한 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 예를 들면, 공기 실린더는 이 실시예에서 스프링(33)의 가압력에 거슬러 격막 밸브 요소를 개방할 수 있도록 작동기로써 사용된다. 솔레노이드 또한 작동기로써 사용될 수 있을 것이다.

Claims

격막 밸브 요소가 몸체의 상부 표면에 제1 유로 및 제2 유로의 개방 말단을 밀폐되게 닫고, 상기 격막 밸브 요소가 가압 부재의 가압력에 의해 밸브 시트를 가압할 때 닫히고, 상기 격막 밸브 요소가 작동기에 의해 상기 밸브 시트에서 분리될 때 개방되는 격막 밸브에 있어서,

상기 격막 밸브 요소는 상기 밸브 시트에 접촉하는 주요 본체, 상기 주요 본체에서 외부로 돌출하는 격막 부분 및 상기 격막 부분의 주변 가장자리에서 형성되는 고정부를 포함하며,

상기 주요 본체에서 형성된 상기 격막 부분의 루트는 상기 밸브 시트의 지름 안에 위치하고 밸브 폐쇄 상태에서 곡선으로 연장하는 상기 격막 부분의 주변 가장자리보다 낮은 것을 특징으로 하는 격막 밸브.
제1항에 있어서,

얇은 벽을 가지는 상기 격막 부분과 두꺼운 벽을 가지는 상기 고정부는 각각 상부 표면이 서로 같은 높이가 되도록 상기 격막 밸브 요소에서 형성되며, 상기 고정부가 상기 격막 부분에서 연장하는 하부 고정면과 상부 고정면 사이에 유지되는 것을 특징으로 하는 격막 밸브.
제2항에 있어서,

상기 격막 밸브 요소가 상기 밸브 시트에서 분리될 때 상기 격막 부분이 가이드면에 접촉하도록 상기 가이드면이 상기 격막 부분 위에 상부 고정면에서 접하는 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 격막 밸브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 밸브 몸체 부분의 유압 수신 면적은 상기 격막 부분의 유압 적용 면적과 비슷하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 격막 밸브.