KR20110137355A - 제어 밸브 요소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 하우징(1)을 포함하는, 제어 밸브 요소에 관한 것으로, 밸브 하우징을 통하여 변위가능한 조정 요소(2)가 연장하고, 조정 요소는 밸브 하우징(1)으로부터 제거되는 밸브 하우징의 일 단부에 원통형 피스톤-형상의 제어 요소(3)를 지지한다. 본 발명에 따라, 제어 요소(3)는 하나 이상의 중앙 통로(4)를 포함하며, 중앙 통로(4)의 일 단부가 내측으로 안내되는 중앙 챔버(5)는 밸브 하우징(1)과 제어 요소(3) 사이에 설계되고, 중앙 챔버(5)는 정면의 반대편에 위치되는 중앙 요소(3)의 후방면의 내부 부분 구역에 의해 경계가 정해지고, 중앙 통로(4)는 제어 요소(3)의 정면(31)에 중앙 입구(47)를 가지며, 중앙 챔버(5)에 대해 밀봉되는 주변 챔버는 밸브 하우징(1)과 제어 요소(3)의 후방면 사이에 설계되고, 제어 요소(3)는 일단부에서 주변 챔버(8)로 개방되고 타 단부에서 정면(31) 내로 개방되는 이격된 주변 통로(7)를 가지며, 주변 통로(7)의 입구(77)는 미리결정된 방사상 거리(A)에서 중앙 통로(4)의 입구(47)로부터 이격된다.

Description

제어 밸브 요소 {CONTROL VALVE ELEMENT}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 밸런스식(balanced) 제어 밸브 요소에 관한 것이다.

이러한 종류의 제어 밸브 요소는 특히 건물 내의 가열 및 냉각 시스템 내의 제어 밸브에서, 유동 또는 차압 각각을 제어하기 위해 이용된다.

특히-멤브레인-제어식 밸브는, 제어 요소가 물 유량에 따라, 관통하여 유동하는 물로부터 초래하는 가변 힘이 가해지는 문제점이 종종 발생한다. 느린 속도지만 고압으로 제어되도록 밸브의 밸브 시트를 통하여 물이 유동하는 경우, 제어 요소는 고압의 결과로서, 예를 들면 스프링의 힘에 대항하여, 변위된다. 물의 압력 및 스프링의 힘이 상이한 위치에서 균형이 잡히기 때문에, 물의 작은 유량에서 제어 요소는 더 적은 정도로 변위된다. 그러나, 스프링의 힘, 이외의 조정 힘, 예를 들면 멤브레인에 의해 인가된 힘이 제어 요소 상에 또는 제어 요소로 연결되는 조정 요소에 각각 작용하는 경우, 이 같은 밸브 제어 요소의 거동은 문제점을 가진다. 이러한 경우에서, 제어 요소의 위치는 임의의 해당 시간에서의 물의 유량에 종속된다. 이는, 제어 요소의 위치가 해당 시간에서의 조정력에 종속할 뿐만 아니라 밸브 시트를 통한 현재의 물 유량에 종속하게 되는 제어 요소 거동을 초래한다. 이러한 종류의 부가 종속은 제어 반응이 명확하지 않게 되거나 부가 방해력 변수가 각각 제어 요소 상에 작용하는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명의 목적은, 제어 요소의 위치가 밸브 시트를 통하여 물 유량과 대략적으로 독립적으로 유지되는 조정 특성을 제어 요소가 나타내는, 제어 밸브 요소를 제공하기 위한 것이다. 더욱이, 물리적 크기가 제한되어야 하고 설계가 간단하다.

이에 관련하여 밸브 시트를 통하여 유동하는 물의 압력이 일정하지 않지만 밸브 시트의 중앙으로부터 밸브 시트의 외부 섹션을 향하여 유동 단면적, 또는 제어 요소 각각의 밀봉 영역의 좁아짐에 의해 물의 압력이 감소되는 추가의 문제점이 인식되었다. 이에 의해 밸브 제어 요소로부터 압력을 경감하기 위해 통상적으로 이용된 방법은 이러한 경우 적용될 수 없으며, 이는 물의 속도 뿐만 아니라 제어 요소의 위치에 따라, 차압 상태가 제어 요소의 정면(face)의 중앙 및 외부 구역에서 발생되기 때문이다.

본 발명의 목적은 앞에서 설명된 문제점을 해결하고 물의 압력 또는 각각의 물 유량 뿐만 아니라 제어 밸브 요소의 위치와 관계없이 동일한 제어 반응을 나타내는 압력-밸런스식 제어 밸브 요소를 제공하기 위한 것이다. 제어 요소의 위치는 단지 조정 변수에 의해 결정되며, 반면 제어 요소의 위치 또는 물의 유량이 제어 요소 상에 영향을 미치지 않는다.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특징을 가진 청구항 1의 전제부에 따른 제어 밸브 요소로 충족된다.

제어 밸브 요소의 바람직한 실시예들은 종속항에 설명된다.

본 발명에 따른 장점은 개별 통로의 두 개의 방사상으로 이격되어 있는 유출구에서의 압력 강하에 의해, 제어 요소의 정면의 중앙 구역과 외부 구역 사이의 차압 상태가 개별적으로 태핑되고(tap) 서로 밀봉되고 직접적인 유체 연결을 가지지 않는 개별 챔버 내로 안내된다는 사실에 있다.

청구항 2에 다른 바람직한 일 실시에는 주변 통로 또는 주변 통로 각각의 유출구의 위치설정이 중앙 요소의 정면의 전방에 위치되는 유동 구역에서 간단하게 설정될 수 있다는 장점을 제공한다. 상이한 단부판을 이용함으로써, 주변 통로의 상이한 유출구 위치를 설정하는 것이 가능하다. 다중 주변 통로가 있는 경우, 다중 주변 통로는 원통형 제어 부재의 축선으로부터 동일한 거리를 가진다. 주변 통로는 유용하게는 원형 단부판 각각의 에지 또는 원주위에 유출구를 가진다.

특히 간단한 설계는 청구항 3의 특징으로 달성될 수 있다.

간단한 차압 제어기가 청구항 4의 특징으로 제공되며, 차압은 중앙 통로에 인가된 압력과 멤브레인 상의 미리결정된 압력 사이의 차이이다.

제조하기가 특히 용이하고 매우 정밀하게 작동되는 본 발명에 따른 밸브 요소의 일 실시예는 청구항 5의 특징에 의해 구별된다.

청구항 6에 따른 바람직한 일 실시예의 간단한 설계는 밸브 제어를 위해 이용되는 외부로 태핑되는(tap) 압력의 간단한 예비설정을 위해 제공된다.

청구항 7의 특징을 구비한 밸브 요소는 특히 주변 통로의 간단한 설계를 위해 제공된다. 방사상 거리는 물 유동의 예상된 작동 매개변수와 목표 제어 특성에 따라 선택된다.

청구항 8의 특징을 가진 밸브 요소는 정밀하고 일관된 제어 특성 뿐만 아니라 공간-절약 설계를 제공한다.

청구항 9의 특징에 따른 밸브 요소에서 주변 통로의 유출구 또는 각각의 유출구의 위치는 다수의 적용 분야에 대해 정밀하게 설정될 수 있다.

청구항 10의 특징으로, 주변 챔버로부터 동일 압력 또는 결과적인 동일 힘 각각이 정밀하게 설정될 수 있다. 더욱이, 현 멤브레인 제어 밸브 설계에 이용되는 멤브레인 보다 더 작은 멤브레인이 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 밸브 요소 또는 밸브 배열체 각각의 바람직한 실시예들이 도면에 의해 더 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 벨브 요소의 일 실시예를 도시하며,
도 2는 개방 위치에 설치되는 제어 밸브 요소를 구비한 밸브 장치를 도시하며,
도 3은 제어 밸브 요소의 단부판을 도시하며,
도 4는 제어 밸브 요소의 제어 요소를 도시한다.

도 1은 제어 밸브 요소(10)의 본 발명에 따른 바람직한 설계를 단면으로 보여준다. 제어 밸브 요소(10)는 밸브 하우징(1)을 포함하며, 밸브 하우징에는 조정 요소(2)가 거동되게 지지된다. 조정 요소(2)는 원통형이고 밸브 하우징(1)의 원통형 보어(11)를 통하여 연장한다. 원통형 보어(11)의 반경은 조정 요소의 반경 보다 대략적으로 1% 내지 5% 더 커서 조정 요소(2)가 밸브 하우징(1)에 대해 마찰 없이 이동할 수 있다. 제어 밸브 요소(10)의 작동 동안 조정 요소(2)와 밸브 하우징(1) 사이의 중간 구역은 또한 물로 채워지며, 상기 중간 구역은 압력 라인으로서 작용한다.

밸브 하우징(1)으로부터 가장 먼 조정 요소(2)의 단부에는, 도 5에 상세하게 도시되는, 피스톤-형상의 또는 원통형 제어 요소(3)가 배치된다. 상기 제어 요소(3)는 밸브 하우징(1)을 외면하는(face away) 각각 밀봉면 또는 정면(31)을 포함한다. 이러한 특별한 실시예에서 원통형 제어 요소(3)의 축선(X)은 원통형 조정 요소(2)의 축선(X)과 동일하다.

제어 요소(3)는 제어 요소(3)의 정면(31)으로부터 정면(31)과 마주하여 위치되는, 제어 요소의 후방면(35)으로 밸브 하우징(1)에 대해 축방향으로 연장한다. 조정 요소(2)는 바람직하게는 단지 부분적으로 상기 중앙 통로(4)를 통과하여 한편으로 조정 요소(2)의 운동이 제어 요소(3)로 직접 전달되고 다른 한편으로 정면(31)에서 중앙 통로(4)의 유출구(47)에 존재하는 물의 압력이 전체 중앙 통로의 구역에서 제한 없이 작용할 수 있도록 한다. 이는 예를 들면 수 제곱 밀리미터의 근처에서 충분히 큰 단면이 압력 전달을 위해 이용가능하며, 이에 의해 정면(31)에서 중앙 통로(4)의 유출구(47)에서의 압력이 중앙 통로(4)를 관통할 있는 것을 의미한다.

도 1에 도시된, 제어 밸브 요소(10)의 실시예에서, 밸브 하우징(1)은 개략적으로 동일한 두께를 가지는 두 개의 중공형 원통형상 또는 각각의 고리형 원통 형상의 고리형 돌출부(14, 15)를 포함한다. 내부 고리형 돌출부(14)의 반경은 본래 외부 고리형 돌출부(15)의 반경보다 작다. 더욱이, 제어 요소(3)의 후방면은 상이한 반경을 가지는 두 개의 중공형 실린더-형상 또는 각각의 고리형 실린더-형상의 고리형 돌출부(32, 33), 즉 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(33) 뿐만 아니라 제어 요소(3)의 외부 고리형 돌출부(33)를 제공한다. 밸브 하우징(1)의 내부 및 외부 고리형 돌출부(14, 15) 각각의 외부 형성 표면적 뿐만 아니라 제어 요소(3)의 내부 및 외부 고리형 돌출부(32, 33) 각각의 내부 형성 표면적은 반드시 원통형 형상을 가지지 않지만, 예를 들면 밸브 하우징(1)의 내부 고리형 돌출부(14)의 외부 구역 내에 도시된 바와 같이 약간의 원추형상을 가질 수 있다.

하우징(1)의 내부 고리형 돌출부(14)의 내부 반경은 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부의 외부 반경(32)에 반드시 대응하며, 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(32)의 외부 반경은 하우징(1)의 내부 고리형 돌출부의 내부 반경 보다 약 0.15 mm 내지 0.2 mm 만큼 작다.

외부 고리형 돌출부(15, 33)의 크기는 동일한 방식으로 서로 관련되며; 하우징(1)의 외부 고리형 돌출부(15)의 내부 반경은 제어 요소(3)의 외부 고리형 돌출부(33)의 외부 반경에 반드시 대응하며, 제어 요소(3)의 외부 고리형 돌출부(33)의 외부 반경은 하우징(1)의 외부 고리형 돌출부(15)의 내경 보다 약 0.15 mm 내지 0.2 mm 만큼 작다.

밸브 하우징(1)의 내부 고리형 돌출부(14)는 따라서 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(32)를 둘러싼다. 따라서 밸브 하우징(1)의 외부 고리형 돌출부(15)는 제어 요소(3)의 외부 고리형 돌출부(33)를 둘러싼다. 이러한 실시예에서 밸브 하우징(1)의 내부 및 외부 고리형 돌출부(14, 15)는 밀봉 링(18, 19)이 조립되는 외부 형성 표면적 고리형 그루브(16, 17) 내에 포함한다. 조정 요소(2)의 이동 동안 제어 요소(3)가 밸브 하우징(1)에 비해 변위 또는 작동되는 경우, 밀봉 링(18, 19)은 내부 및 외부 고리형 돌출부(14, 15) 각각의 내부 원주위 구역을 따라 슬라이딩된다. 두개의 서로 분리된 챔버(5, 8), 즉 밸브 하우징(1)의 내부 고리형 돌출부(14)의 내부 구역 내의 중앙 챔버(5) 및 밸브 하우징(1)의 내부 고리형 돌출부(14)와 밸브 하우징(1)의 외부 고리형 돌출부(15) 사이의 구역 내의 주변 챔버(8)의 용적이 대응하여 변화된다.

중앙 챔버(5)는 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(32) 뿐만 아니라 밸브 하우징(1)에 의해 경계가 정해진다. 중앙 통로(4)는 내부 챔버(5)에서 끝난다. 이러한 실시예에서, 밸브 하우징(1)은 내부 고리형 돌출부(32)의 내부 구역 내의 제어 요소(3)에 직면하는 측부 상의 리세스(51)를 특징으로 하며, 리세스는 중앙 및 축방향으로 위치되는 조정 요소(2)의 방출 구역을 둘러싼다. 상기 리세스(51)는 내부 고리형 돌출부(14) 내부의 밸브 하우징(1)의 표면의 개략적으로 절반까지 연장한다. 내부 고리형 돌출부(14) 내부 및 외부에서 밸브 하우징(1)의 표면은 각각 제어 요소(3)의 정면(31)에 대해 개략적으로 평행하게 또는 조정 요소(2)의 축선(X)에 대해 개략적으로 수직하게 연장한다. 상기 리세스(51)는 중앙 챔버(5)의 부분이다.

주변 챔버(8)는 밸브 하우징(1)의 내부 및 외부 고리형 돌출부(14, 15) 사이에 형성되고 제어 요소(3)에 의해 경계가 정해진다. 주변 챔버(8)는 주변 챔버(8)로부터 제어 요소(3)의 정면(31)까지 연장되어, 제어 요소(3)의 축선(X)으로부터 일정한 거리(A)에서 개방되는, 주변 통로(7)를 특징으로 한다.

조정 요소(2)가 밸브 하우징(1)에 비해 변위된 경우, 제어 요소(3)가 밸브 하우징(1)으로부터 이동하는 결과에 의해, 중앙 챔버(5) 및 주변 챔버(8)가 더 커질 수 있다.

중앙 통로(4)의 유출구(47)에 존재하는 압력은 중앙 챔버(5)의 내부로 전달되고, 개략적인 정적 압력 상태에 의해, 특히 중앙 챔버(5)의 벽 표면의 각각의 지점에 존재한다. 제어 요소(3)에 가해지는 힘은 압력-유효 표면뿐만 아니라 압력에 종속된다. 본 발명의 전형적인 실시예에서, 중앙 챔버(5)의 압력-유효 표면은 제어 요소(3)의 정면(31) 상으로 밸브 하우징(1)과 직면하는 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(32)의 표면의 돌출부와 동일하다. 밸브 하우징(1)과 직면하는, 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부의 표면 및 제어 요소(3)의 정면(31)이 평행한 경우, 상기 압력-유효 표면은 밸브 하우징(1)과 직면하는 제어 요소(3)의 내부 고리형 돌출부(32)의 표면의 압력-유효 표면과 동일하다.

동일한 방식으로 우리는 주변 압력(8) 내의 압력에 의해 인가된 힘을 구동 요소(8) 상으로 이끌어 내며, 여기에서 주변 챔버(8) 내부의 압력이 제어 요소(3)의 정면(31)에서 주변 통로(7)의 유출구(77)에 존재하는 현재의 압력과 동일하다. 압력-유효 면적은 밸브 하우징(1)의 내부 링 돌출부(14)의 외경과 동일한, 내경, 및 제어 요소(3)의 외부 링 돌출부(33)의 내경과 동일한 외경을 구비한 원형 링의 면적에 대략적으로 대응한다.

도 1은 더욱이 제어 요소(3) 다음의 단부판(12)을 보여주며, 단부판(12)의 3차원 도면이 도 3에 도시된다. 도 1 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, 제어 요소(3)는 정면(31)으로부터 제어 요소(3)의 후방면(35)으로 연장하는 다수의 연속적인, 원통형 채널(71)을 가진다. 원통형 채널(71)은 유용하게는 제어 요소(3)의 X 축선으로부터 동일한 거리 뿐만 아니라 X 축선에 대해 평행하게 연장하는, 서로로부터 동일한 방위각의 거리로 배치된다. 도 1은 상기 채널(71)을 단면으로 보여준다. 본 발명의 전형적인 실시예에서, 주변 챔버(8)로부터 제어 요소(3)의 정면(31)으로 주변 통로의 부분은 제어 요소(3)의 원통형 채널(71)에 의해 형성된다. 제어 요소(3) 다음에 위치되는 단부판(12)은 제어 요소(3)의 정면(31)을 향하여 배향되는 측부 상의 원형 리세스(72)를 특징으로 하며, 여기에서 원의 중앙은 원통형 제어 요소의 X 축선 상에 위치되고 원의 반경은 원통형 제어 요소의 X 축선으로부터 리세스(71)의 거리와 동일하다. 상기 리세스(72)의 폭은 리세스(71)의 직경에 대략적으로 대응하며, 리세스(72)의 폭은 요구되는 경우 더 크게 형성될 수 있다. 단부판(12)은 더욱이 원형 리세스(72)로 연결되고 단부판(12)의 원주위로 연장하는 다수의 방사상 외향 리세스(73)를 특징으로 한다. 리세스(72) 및 추가의 리세스(73)의 깊이 및 폭은 거의(a few) 100 ㎛의 범위 내에 있을 수 있다. 단부판(12)은 제어 요소(3)의 정면에 바로 인접하다. 리세스(71)의 직경, 리세스(72)의 폭 뿐만 아니라 추가의 리세스(73)의 폭은 500 ㎛ 내지 2 ㎛의 범위 내에 있다. 리세스(71)의 단면적, 리세스(72)의 폭 뿐만 아니라 추가의 리세스(73)의 폭은 0.2 ㎟ 내지 2 ㎟의 범위 내에 있다.

더욱이, 단부판(12)은 제어 요소(3)의 X 축선의 근처에, 정면(31)을 외면하는 단부판(12)의 측부 상에 중앙 통로(4)로부터 연속하는 통로(41)를 특징으로 하며, 상기 연속하는 통로(41)는 외부로 개방된다. 연속하는 통로(41)는 고리형 리세스(72)를 향하여 밀봉되고, 여기서 제어 요소(3)는 제어 요소의 정면(31) 상에 고리형 그루브(69)를 특징으로 하며, 고리형 그루브 내로 밀봉 링(68)이 조립된다. 고리형 링(68) 또는 고리형 그루브(69)의 각각의 반경 또는 위치 각각은 정면에 위치되는 리세스(71)의 유출구(77)가 아니라 중앙 통로(4)의 유출구(47)들 중 하나가 밀봉 링(68)에 의해 둘러싸이도록 선택된다.

아래에서 용어 '압력-유효 표면'을 더 상세하게 설명한다. 물의 압력이 가해지는 밸브 부품의 표면은 반드시 밸브 부품의 표면의 방향에 대해 수직하게 배향되지는 않지만, 종종 밸브의 폐쇄 방향에 대해 일정한 각도에 있거나 기울어진다. 따라서 유효력, 즉 각각 X 축선의 방향으로의 또는 폐쇄 방향으로의 힘을 결정하도록, 유효 면적은 각각의 면적, 예를 들면 멤브레인 면적이 각각 X 축선에 대해 또는 폐쇄 방향으로 수직한 면적 상으로 돌출하는 것을 통하여 결정된다. 부분적으로 만곡되는 면적의 돌출은 각각 유효 또는 압력-유효 면적, 또는 면적의 압력-유효 부분으로 지칭된다. 이는 단지 압력-유효 면적 상에 작용하는 압력을 기초로하여 힘 분포의 간단한 계산을 가능하게 한다. 멤브레인의 압력-유효 면적은 예를 들면 간단히 압력-유효 멤브레인 면적으로 지칭된다.

아래의 크기는 현재의 경우에서 유용한 것으로 증명되었다: 단부판(12)의 압력-유효 면적은 제어 요소(3)의 압력-유효 정면 면적(31)의 60% 내지 80%이다. 제어 요소(3)의 정면(31)이 현재의 경우에서 X 축선에 대해 수직하게 배향되기 때문에, 정면(31)의 면적 및 정면(31)의 압력-유효 면적이 동일하다.

주변 압력(4)은 단부판(12)의 리세스(71), 고리형 리세스(72) 뿐만 아니라 단부판(12)의 방사상 추가 리세스(73)에 의해 형성된다.

도 1에 도시된 제어 밸브 요소(10)에서, 물의 압력은 중앙 통로(4), 즉 단부판(12)으로부터 중앙 챔버(5)로, 밸브 하우징(1)과 조정 요소(2) 사이의 중간 구역을 경유하여 분배된다. 더욱이, 제어 요소(3)로부터 가장 멀리 떨어진 중앙 챔버(5)의 단부로부터, 중앙 통로(4)의 연속은 조정 요소(2)와 밸브 하우징(1) 사이의 중간 구역 내의 제 1 제어 챔버(101)로 이끌어진다. 상기 제어 챔버(101)는 한편으로 밸브 하우징(1)에 의해 그리고 다른 한편으로 멤브레인(110)에 의해 경계가 정하여 진다. 본 발명의 예시적인 실시예에서 도시된 바와 같이, 상기 멤브레인(110)은 조정 요소(2)와 연결되고, 멤브레인(110)의 편향은 조정 요소 및 이에 따라 또한 제어 요소(3)의 조정 운동을 일으킨다. 멤브레인(110)의 다른 측부 상에, 멤브레인(110) 상에 미리 설정된 압력 또는 반대-압력 각각을 위한 압력 제어 연결부(105)를 특징으로 하는, 제 2 제어 챔버(102)가 연장한다.

본 발명에 따른 제어 밸브 요소(10)의 선호하는 유동 특성에 의해, 멤브레인(110)의 면적이 매우 작아서 제어 요소(3)의 정면(31)의 압력-유효 면적이 압력-유효 멤브레인 면적(110)의 25% 내지 50% 사이의 범위 내에 있도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같은 밸브 장치(500)는 도 1에 도시된 제어 밸브 요소(10)에 의해 간단한 방식으로 제공될 수 있다. 도시된 밸브 장치(500)는 유입구(501) 및 방출구(502)를 포함하며, 여기에서 밸브 시트(503)가 제공되며, 밸브 시트의 면적은 유동 방향에 대해 평행하게 배향된다. 물은 먼저 유입구(501)를 통하여 유동하고, 밸브 시트(503)를 통과하고, 제어 요소(3)는 밸브 시트(503)의 하류부 구역에 배치된다. 제어 밸브 요소(10)는 형성된 표면적의 개구(507)를 통과하고, 개구는 밸브 배열체(500)의 하우징(510)의 밸브 시트(503)의 하류부에 위치된다. 개구(507)는 외부 나사(508)를 가지며, 제어 밸브 요소(10)는 개구(507) 내로 삽입된다. 제어 밸브 요소(10)는 내부 나사를 구비한 유니온 너트(union nut; 520)와 개구(507)의 에지 사이에 하우징(1)을 유지한다. 유니온 너트(520)는 외부 나사(508) 상으로 나사조립되어 밸브 장치(500)에 대한 제어 밸브 요소(10)의 위치를 결정한다.

제어 밸브 요소(10)의 제어 요소(3)는 밸브 시트(503)를 둘러싸거나, 각각 물의 압력에 대한 관류 밸브 시트(503)를 규제한다. 제어 요소의 규제 운동 동안, 제어 요소(3)는 이에 따라 물의 압력의 연속적인 압력 변화가 가해지고 또한 제어 요소(3)의 정면(31)에 인가된 공간적으로 불균일한 압력이 있다. X 축선의 구역 내의 압력은 외부 에지에 더 근접한 정면(31)의 주변 또는 구역에서보다 상당히 더 크다.

규제 공정은 한편으로는 압력 제어 연결부(105)로 인가된 기준 압력 뿐만 아니라 중앙 물 통로(4)에 존재하는 물의 압력의 결과가 되는, 멤브레인(110) 상에 가해지는 힘에 의해 발생된다. 멤브레인(110)는 스프링(107)에 의해 미리설정된 균형 내에 유지되어 또한 미리설정된 위치를 취한다. 상기 균형 위치는 물의 유량에 종속한다. 물의 유량이 증가되는 경우, 제어 요소(3)의 정면을 가로질러 더 큰 방사상 압력 강하가 존재하여, 설정된 균형 위치를 변위시켜 유동을 감소시킨다.

그러나, 본 발명에 따라 제공된 바와 같이, 압력이 제어 요소(3)로 챔버(8) 내의 정면(31)의 주변 구역으로 인가되는 경우, 물의 유동에 의해 발생된 감소된 힘은 주로 주변 챔버(8)로부터 감소된 대항력에 의해 주로 보상되어, 물의 유량 상의 균형 위치의 종속을 감소시킨다. 따라서 균형 위치는 멤브레인(110)으로 인가되는 압력 차이에만 종속하고 밸브 시트(503) 또는 정면(31) 각각에서 유동 상태에 종속하지 않는다.

물의 압력 강하 거동과 유량 사이의 관계가 선형적이지 않기 때문에, 주변 챔버(8)는 요구된 물의 유량에 대해 최적으로 설계될 수 있다. 제어 요소(3)의 정면(31)을 향하여 배향되는, 주변 챔버(8)의 유효 내부면의 면적의 부분은 유용하게는 밸브 시트(503)의 85% 내지 115%이다.

Claims (11)

1. 밸브 하우징(1)을 포함하는 제어 밸브 요소로서,
   상기 밸브 하우징을 통하여 상기 밸브 하우징(1)으로부터 가장 먼 단부에 있는 원통형, 피스톤-형상의 제어 요소(3)를 지지하는, 변위가능한 조정 요소(2)가 통과하며,
   - 상기 제어 요소(3)는, 특히 상기 제어 요소(3)의 축선(X)의 구역 내에서 연장하고 상기 조정 요소(2)에 의해 적어도 부분적으로 관통하는, 하나 이상의 중앙 통로(4)를 제공하고,
   - 상기 조정 요소(2)를 둘러싸는 중앙 챔버(5)는 상기 밸브 하우징(1)과 상기 제어 요소(3) 사이에 형성되고, 상기 중앙 챔버 내로 상기 중앙 통로(4)의 일 단부가 개방되고,
   - 상기 중앙 챔버(5)는 상기 제어 요소(3)의 후방면의 부분 섹션에 의해 경계가 정해지고, 상기 제어 요소의 후방면은 각각 내부에 위치되거나 상기 중앙 통로(4)에 근접하며, 정면과 마주하여 위치되며,
   - 상기 중앙 통로(4)는 특히 축선(X)의 근처에 위치되는, 상기 제어 요소(3)의 정면(31) 상의 중앙에 위치된 유출구(47)를 특징으로 하며,
   - 상기 밸브 하우징(1)과 상기 제어 요소(3)의 후방면 사이에 주변 챔버(8)가 형성되고, 상기 주변 챔버는 중앙 챔버(5)를 향하여 밀봉되거나 상기 중앙 챔버로부터 각각 이격되고 상기 중앙 챔버(5)를 둘러쌀 수 있으며,
   - 상기 제어 요소(3)는 상기 중앙 통로(4)로부터 일정한 거리에 위치되는 하나 이상의 주변 통로(7)를 가지며, 상기 주변 통로(7)의 일 단부는 상기 주변 챔버(8) 내로 개방되고 상기 주변 통로의 타 단부는 상기 제어 요소(3)의 정면(31)으로 개방되며,
   상기 주변 통로(7)의 유출구(77)는 미리결정된 방사상 거리(A)에서 상기 중앙 통로(4)의 유출구(47)로부터 일정한 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 요소(3)의 정면의 전방에 단부판(12)이 위치되고, 상기 단부판은 상기 조절 요소(2) 및/또는 상기 제어 요소(3)에 의해 지지되고, 상기 주변 통로(7)의 부분은 채널에 의해 형성되고, 상기 채널은 특히 상기 제어 요소(3)와 상기 단부판(12) 사이에 위치되는, 단부판(12) 내의 리세스(72, 73)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 밸브 하우징(1), 상기 조절 요소(2), 상기 제어 요소(3) 및/또는 상기 두 개의 챔버(5, 8)가 회전 대칭형인 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절 요소(2)는 바람직하게는 상기 제어 요소(3)를 외면(face away)하는 구역에 있는 멤브레인(110)에 의해 각각 작동되거나 상기 멤브레인에 연결되며, 상기 밸브 하우징(1)과 함께 상기 멤브레인의 표면은 제 1 제어 챔버(101)의 경계를 정하며,
   상기 중앙 통로(4)는 상기 제 1 제어 챔버(101)로 이어지는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 조절 요소(2)는 상기 중앙 챔버(5)와 상기 제 1 제어 챔버(101) 사이의 상기 중앙 통로(4)의 부분을 통과하는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 멤브레인(110)의 다른 표면 및 상기 밸브 하우징(1)에 의해 경계가 정해지고, 외부 압력 제어 연결부(105)가 제공되는, 제 2 제어 챔버(102)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 요소(3)의 주변 통로(7)에는 상기 제어 요소(3)로 연장되고 상기 주변 챔버(8)로부터 리세스(72, 73) 내로 상기 제어 요소(3)의 바디를 통하여 이어지는 다수의 채널(71)이 제공되고, 상기 리세스는 단부판(12)에 의해 형성되고 및/또는 상기 단부판(12)과 상기 제어 요소(3) 사이에 위치되고 상기 단부판(12)의 에지 구역 내의 상기 중앙 통로(4)의 유출구(47)로부터 미리설정된 거리(A)에서 유출구(77) 내로 개방되는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
8. 제 4 항 내지 제 7 항에 있어서,
   상기 제어 요소(3)의 정면(31)의 압력-유효 면적은 상기 멤브레인(110)의 압력-유효 면적의 25% 내지 50%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
9. 제 2 항 내지 제 8 항에 있어서,
   상기 단부판(12)에 의해 덮혀지는 압력-유효 면적은 상기 제어 요소(3)의 정면(31)의 상기 압력-유효 면적의 60% 내지 80%인 것을 특징으로 하는,
   제어 밸브 요소.
   
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 요소(3)의 정면(31)을 향하여 배향되는 상기 주변 챔버(8)의 내부면의 압력-유효 부분은 상기 제어 요소(3)의 정면(31)의 압력-유효 면적의 85% 내지 115%인 것을 특징으로 하는,
    제어 밸브 요소.
    
11. 유입구(501), 유출구(502) 및 그 사이에 배치되는 밸브 시트(503)를 포함하는 밸브 장치에 있어서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 제어 밸브 요소(10)를 포함하며, 상기 제어 요소(10)는 상기 밸브 시트 반대쪽에 배치되고 상기 밸브 시트(503)를 폐쇄하거나, 상기 제어 요소(3)와 상기 밸브 시트(503) 사이의 유동 단면적의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는,
    밸브 장치.
    

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