KR20130111215A

KR20130111215A - 안식각 밸브

Info

Publication number: KR20130111215A
Application number: KR20127032137A
Authority: KR
Inventors: 로버트 크로닌; 로버트 쿡; 리 페리; 사티쉬 부사라푸
Original assignee: 엠이엠씨 일렉트로닉 머티리얼즈, 인크.
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2013-10-10
Also published as: WO2011154880A2; WO2011154880A3; JP2013531198A; EP2580499A2; CN102933881A; US20110297861A1; TW201215793A

Abstract

과립들의 유동을 제어하기 위한 안식각 밸브 및 안식각 밸브 내의 누출을 보수하기 위한 방법이 본원에서 개시된다. 안식각 밸브가 내부 공간, 유입구 및 배출구를 갖는 하우징을 가진다. 가스는 밸브를 통해서 과립들을 이송하기 위해서 이용되고, 그리고 상기 하우징은 가스가 적어도 70 psi의 압력을 가질 수 있도록 하는 두께를 가진다. 안장부(saddle)가 상기 하우징의 내부 공동 내에 배치되고, 그리고 하우징 내의 개구부를 통과하는 회전 가능한 샤프트에 커플링된다. 갈매기형 밀봉체가 샤프트와 밀봉 부재 사이에 배치된다. 압축 부재가 밀봉 부재와 나사식으로 맞물리고 그리고 갈매기형 밀봉체 상에 힘을 가하도록 작동되어 갈매기형 밀봉체를 샤프트 및/또는 하우징에 대해서 확장시켜 가스의 누출을 방지 및/또는 보수할 수 있다.

Description

안식각 밸브{ANGLE OF REPOSE VALVE}

예를 들어, 반도체 웨이퍼들을 포함하는 실리콘 제품들의 제조에서, 고순도의 과립형 고체들이 종종 이용된다. 밸브들은 과립형 고체들의 유동을 제어하기 위해서 이용된다. 볼 밸브 또는 게이트 밸브와 같은 통상적인 밸브들은 제조 공정 중에 과립들의 유동을 제어하는데 있어서 부적절하다(ill-suited). 그러한 통상적인 밸브들의 이용은 재료들이 밸브들로 인해서 삭마(abrade)되는 결과 및 과립들을 오염시키는 결과를 빈번하게 초래한다. 또한, 통상적인 밸브들은 과립들의 유동을 완전히 폐쇄 및 정지시키지 못할 수가 있는데, 이는 과립들이 밸브 컴포넌트들 사이에 포획될 수 있기 때문이다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 안식각 밸브들이 개발되었다. 그러나, 이전의 안식각 밸브들은 단점들을 가진다. 예를 들어, 이전의 밀봉체들은 보다 높은 가스 압력들을 견딜 수 없다.

제 1 양태는 고순도의 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브이다. 그러한 밸브는 유입구, 배출구, 원주 엣지를 가지는 개구부, 및 내부 공동을 가지는 하우징을 포함한다. 파이프는 유입구로부터 상기 하우징의 내부 공동 내로 연장하고, 그리고 상기 파이프는 상기 하우징의 내부 공동 내에서 종단부를 구비한다. 안장부(saddle)가 상기 하우징의 내부 공동 내에 배치된다. 또한, 상기 안장부는 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되고, 그리고 상기 안장부가 캐치(catch) 부재를 가진다. 샤프트가 상기 안장부에 커플링되고 그리고 상기 하우징 내의 개구부의 원주 엣지를 통해서 연장하고 그리고 구동부에 커플링되도록 구성된다. 갈매기형(chevron) 밀봉체는 적어도 상기 샤프트가 연장하는 상기 하우징 내의 개구부를 형성하는 원주 엣지에 인접하여 배치되고, 그리고 상기 갈매기형 밀봉체는 상기 샤프트가 통과하는 공극을 가진다. 상기 갈매기형 밀봉체를 샤프트와 하우징 내의 개구부의 원주 엣지 중 적어도 하나에 대해서 확장시키기 위해서, 압축 부재가 하우징과 맞물려 갈매기형 밀봉체 상에 힘을 가하도록 구성된다. 안장부가 샤프트에 의해서 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 회전될 수 있고, 상기 제 1 위치에서는 고순도의 과립들이 캐치 부재에 의해서 방해받지 않고 유동될 수 있고, 그리고 상기 제 2 위치에서는 캐치 부재가 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되어 고순도의 과립들이 안장부를 지나 유동할 수 없게 된다.

다른 양태는 고순도 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브이다. 밸브는 유입구 및 배출구를 가지는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 두께가 적어도 약 0.95 인치인 복수의 벽을 포함한다. 파이프가 유입구로부터 하우징의 내부 공동 내로 연장하고, 그리고 상기 파이프가 하우징의 내부 공동 내에서 종단부를 가진다. 안장부가 파이프의 종단부의 수직 아래에서 하우징의 내부 공동 내에 배치된다. 안장부가 하우징 내의 개구부를 통해서 연장하는 샤프트에 커플링된다. 밀봉 플레이트가 하우징의 외측 표면에 커플링되고 그리고 하우징 내의 개구부에 인접하여 배치된 개구부를 내부에 가진다. 밀봉 플레이트는 o-링을 수용하도록 크기가 정해져 내부에 형성되는 홈을 구비하고, 그리고 밸브가 적어도 평방 인치당 약 80 파운드의 압력을 가지는 가스로 고순도 과립들을 분배할 수 있도록 구성된다.

또 다른 양태는 가압 가스로 고순도 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브이다. 그러한 밸브는 유입구, 배출구, 원주 엣지를 가지는 개구부, 및 내부 공동을 가지는 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 두께가 적어도 약 0.95 인치인 복수의 벽을 포함한다. 파이프가 하우징의 내부 공동 내로 연장하고 그리고 내부 공동 내에 종단부를 가진다. 안장부가 파이프의 종단부의 수직 아래에서 하우징의 내부 공동 내에 배치된다. 샤프트가 안장부에 커플링되고 그리고 하우징 내의 개구부를 통해서 연장한다. 갈매기형 밀봉체는, 적어도, 샤프트가 연장하는 하우징 내의 개구부의 원주 엣지에 인접하여 배치된다. 갈매기형 밀봉체는 샤프트가 통과하는 공극을 가진다. 압축 부재가 하우징과 나사식으로 맞물려 시계 방향 및 반시계 방향 중 하나의 방향으로 회전될 때 갈매기형 밀봉체 상에 힘을 가하도록 구성된다. 갈매기형 밀봉체에 가해지는 힘은, 갈매기형 밀봉체가 샤프트와 하우징 내의 개구부의 원주 엣지 중 적어도 하나에 대해서 확장되게 한다.

또 다른 양태는 가압 가스로 고순도 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브에서의 누출을 보수(repairing)하는 방법이다. 안식각 밸브는 하우징 및 상기 하우징 내에 배치된 안장부, 상기 안장부에 커플링되고 그리고 하우징 내의 개구부를 통해서 연장하는 샤프트, 상기 샤프트와 상기 하우징 내의 개구부 사이에 위치되는 갈매기형 밀봉체, 그리고 상기 하우징과 나사식으로 맞물려 압축 부재를 조일 때 상기 갈매기형 밀봉체 상에 압축력을 가하도록 구성된 압축 부재를 포함한다. 상기 방법은 하우징 내의 개구부를 통해서 가압 가스 및 고순도 과립들 중 하나의 제 1 누출을 검출하는 단계를 포함한다. 이어서, 제 1 누출이 검출되었을 때 압축 부재가 제 1 양만큼 조여진다. 압축 부재를 제 1 양만큼 조이는 것에 의해서 제 1 힘이 갈매기형 밀봉체 상에 가해지는 결과를 초래하고, 이는 하우징 내의 개구부와 샤프트 사이에서 갈매기형 밀봉체를 측방향으로 확장시켜 제 1 누출을 감소 또는 제거함으로써 제 1 누출을 보수하는 결과를 초래한다. 제 1 양만큼 압축 부재를 조이는 것은 하우징 내의 개구부에 대한 샤프트의 회전을 허용한다.

전술한 양태들과 관련하여 기술된 특징들에 대한 여러 가지 개선들이 존재한다. 또한, 추가적인 특징들이 전술한 양태들에 또한 포함될 수 있을 것이다. 이러한 개선들 및 부가적인 특징들이 개별적으로 또는 임의 조합으로 존재할 수 있을 것이다. 예를 들어, 기술된 실시예들 중 임의의 실시예와 관련하여 이하에서 설명되는 여러 특징들이 단독으로 또는 임의 조합으로 전술한 양태들 중의 임의의 양태로 통합될 수 있을 것이다.

도 1은 안식각 밸브 시스템의 각도를 부분적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1의 밸브 시스템에서 이용하기 위한 안식각 밸브의 제 1 실시예의 정면도이다.
도 3은 도 2의 안식각 밸브의 평면도이다.
도 4는 밸브의 부분들을 제거한 상태로 도 1의 안식각 밸브를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 2의 안식각 밸브의 부분적인 단면도이다.
도 6은 도 1의 밸브 시스템에서 사용하기 위한 안식각 밸브의 제 2 실시예의 정면도이다.
도 7은 도 6의 안식각 밸브를 도시한 평면도이다.
도 8는 도 6의 안식각 밸브의 부분적인 단면도이다.
도 9는 도 6의 안식각 밸브에서 사용하기 위한 갈매기형(chevron) 밀봉체의 측면도이다.
도 10은 안식각 밸브에서 누설을 보수하기 위한 방법을 도시한 흐름도이다.

이제, 도면들을 참조하여, 그리고 특히 도 1을 참조하여 안식각 밸브 시스템을 도면부호 '100'으로 전체적으로 표시하고 그리고 이하에서 "밸브 시스템"이라고 지칭한다. 도 1의 밸브 시스템(100)은 제 1 컨테이너(110)로부터 제 2 컨테이너(120)로의 과립들(102)의 유동을 제어하기 위해서 이용된다. 일 실시예에서, 과립들(102)은 반도체 웨이퍼들을 포함하는 실리콘 제품들의 제조 중에 이용되는 원료 재료들(예를 들어, 과립형 폴리실리콘)이다. 다른 실시예에서, 과립들(102)이 밸브 시스템(100)의 내외로 유동될 수 있도록 충분히 작은 크기를 가지는 다른 재료일 수 있고 그에 따라 직경이 약 0.060 인치 내지 약 1.0 인치인 크기 범위를 가질 수 있을 것이다.

도 1의 밸브 시스템(100)에서, 제 1 컨테이너(110)가 안식각 밸브(130)의 수직 위쪽에 배치되고 그리고 제 2 컨테이너(120)가 안식각 밸브의 수직 아래에 배치된다. 안식각 밸브(130)의 여러 가지 실시예들이 도 2 내지 도 8에 도시되어 있고 그리고 이하에서 보다 구체적으로 설명된다. 샤프트(132)가 안식각 밸브(130)에 커플링되고 그리고 그로부터 외측으로 연장된다. 샤프트(132)는 다시 구동 공급원(134)(예를 들어, 모터 또는 액추에이터)에 커플링되고, 구동 공급원은 샤프트와 그 샤프트에 연결된 안식각 밸브(130)의 컴포넌트들을 회전시키도록 작동될 수 있다. 구동 공급원(134)은 적절한 제어 시스템(도시하지 않음)에 의해서 제어된다.

제 1 파이프(140)가 제 1 컨테이너(110)를 안식각 밸브(130)에 커플링시키고 그리고 과립들(102)이 제 1 컨테이너로부터 안식각 밸브로 유동할 수 있게 허용한다. 이러한 실시예에서, 제 1 컨테이너(110)가 가압(pressurized) 가스 공급원에 커플링되어 제 1 컨테이너로부터 제 1 파이프(140) 및 안식각 밸브(130) 내로 과립들(102)이 유동하는 것을 돕는다. 다른 실시예에서, 가압 가스가 사용되지 않으며 그 대신에 단지 중력에 의존하여 과립들(102)을 제 1 컨테이너(110)로부터 제 1 파이프(140) 및 안식각 밸브(130) 내로 이송한다.

제 2 파이프(150)는 통상적인 밸브(160)를 안식각 밸브(130)에 커플링한다. 통상적인 밸브(160)는 가스의 통과 유동을 방지할 수 있는 임의 타입의 밸브(예를 들어, 게이트 밸브 또는 볼 밸브)이다. 통상적인 밸브(160)는 다시 제 2 컨테이너(120)에 연결된다. 작동 중에, 제 2 밸브(160)는 안식각 밸브(130)에 앞서서 개방되고 그리고 안식각 밸브가 폐쇄된 후에 폐쇄된다. 그에 따라, 안식각 밸브(130)는 제 1 컨테이너(110)로부터 제 2 컨테이너(120)로의 과립들(102)의 유동을 제어하기 위해서 이용되는 한편, 통상적인 밸브(160)는 제 1 컨테이너로부터 제 2 컨테이너로 가압 가스가 유동하는 것을 방지하기 위해서 이용된다.

이제, 도 2-6을 참조하면, 도 1의 안식각 밸브(130)의 제 1 실시예가 보다 구체적으로 도시되어 있다. 안식각 밸브(130)는 하우징(200), 유입구(202), 배출구(204), 및 내부 공동(206)을 가진다. 과립들(102)을 제 1 컨테이너(110)로부터 안식각 밸브(130) 내로 그리고 제 2 컨테이너(120) 내로 이송하기 위해서 이용되는 가스의 압력이 종래 밸브들에 대비하여 상당히 증가될 수 있도록 하는 두께를 가지는 복수의 플레이트들(208)(광의적으로, "벽들")로부터 하우징(200)이 형성된다. 도 2-5의 실시예에서, 플레이트들(208)은, 적어도 평방 인치당 70 파운드로 가압된 가스가 하우징(200)을 손상시키지 않고 과립들(102)을 이송하기 위해서 이용될 수 있도록 하는 두께를 가진다. 다른 실시예들에서, 플레이트들(208)은, 적어도 평방 인치당 86 파운드로 또는 심지어 평방 인치당 120 파운드로 가압된 가스가 하우징(200)을 손상시키지 않고 과립들(102)을 이송하기 위해서 이용될 수 있도록 하는 두께를 가진다. 이러한 실시예들에서, 플레이트들(208)은 적어도 약 0.9 인치의 두께를 가지는 한편, 다른 실시예들에서 플레이트들은 적어도 약 0.95 인치의 두께를 가지며, 그리고 또 다른 실시예들에서 플레이트들은 약 1.0 인치보다 큰 두께를 가진다. 또한, 보다 더 높은 압력의 가스 이용을 허용하기 위해서 플레이트들(208)의 두께가 추가적으로 증가될 수 있다(예를 들어, 1.2, 1.5, 1.8, 또는 2.0 인치들 보다 더 크다).

도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 파이프(140)가 내부 공동(206)의 상부 부분(210) 내로 연장하는 한편, 제 2 파이프(150)는 내부 공동의 하부 부분(212)에 인접하여 종료된다. 원주 엣지(216)를 가지는 개구부(214)가 하우징(200)의 측부(side; 218)에 형성된다. 개구부(214)는 하우징(200)의 측부(218)를 완전히 관통하여 형성되고 그리고 샤프트(132)가 통과할 수 있도록 크기가 정해진다. 도 5에 도시된 바와 같이, 개구부(214)의 일부는, 팩킹(packing) 재료(220)가 샤프트(132)와 개구부의 원주 엣지(216) 사이에 배치될 수 있도록 확대된 지름을 가진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 파이프(140)가 하우징(200)의 내부 공동(206) 내로 연장하고 그리고 내부 공동 내에서 종단부(222)를 가진다. 제 1 파이프(140)의 종단부(222)가 안장부(saddle; 230) 바로 위에 배치된다. 안장부(230)는 곡선형 캐치 부재(curved catch member; 232) 및 캐치 부재의 제 1 단부에 연결된 제 1 수직 부재(234) 그리고 캐치 부재의 제 2 단부에 연결된 제 2 수직 부재(236)를 구비한다. 제 1 수직 부재(234)는 샤프트(132)에 연결되는 한편, 제 2 수직 부재(236)는 스터브(stub) 샤프트(240)에 연결되고, 스터브 샤프트는 다시 베어링(242)에 의해서 하우징(200)에 커플링된다.

안장부(230)는 샤프트(132)에 의해서 제 1 위치와 제 2 위치(도 4) 사이에서 회전될 수 있으며, 제 1 위치에서는 과립들(102)이 안장부로부터의 간섭이 없이 안식각 밸브(130)를 통해서 유동할 수 있고 제 2 위치에서는 과립들이 안식각 밸브를 통해서 유동할 수 없다. 이러한 제 2 위치에서, 캐치 부재(232)는 제 1 파이프(140)의 종단부(222)의 수직 아래에 배치되고, 그에 따라 종단부로부터 유동하는 과립들(102)이 캐치 부재와 접촉하게 된다. 캐치 부재(232)는 제 2 위치에서 과립들(102)의 유동을 충분히 방해하고 그에 따라 제 1 컨테이너(110)로부터 안식각 밸브(130) 내로 과립들이 추가적으로 유동하는 것을 제한하는 캐치 부재 상에 과립들이 더미로(in a pile) 축적된다. 캐치 부재(232) 상에 더미로 축적된 과립들(102)은 과립들의 재료 성질들에 맞춰진 안식각을 가진다. 과립들(102)과 같은 벌크형(bulk) 또는 과립형 재료들의 안식각은, 재료의 특별한 조각(piece)이 경사진 면을 따라 아래로 슬라이딩되기 바로 직전이 되도록 하는, 더미 아래의 수평 표면 및 더미의 경사진 면에 의해서 형성된 각도로 일반적으로 규정된다.

제 2 위치로부터 제 1 위치로 회전되면, 안장부(230)의 캐치 부재(232)가 회전식으로 변위되며, 그에 따라 캐치 부재는 제 1 파이프(140)의 종단부(222)로부터 안식각 밸브(130)를 통해서 제 2 파이프(150) 내로 과립들(102)이 유동하는 것을 방해하지 않게 된다. 작동 중에, 안장부(230)를 제 2 위치로 다시 회전시킴으로써 과립들(102)의 유동이 중단된다. 통상적인 밸브(160)(도 1)를 통한 과립들(102)의 유동이 중단되면, 통상적인 밸브는 작동자 또는 액추에이터(도시하지 않음)에 의해서 닫히고 그리고 안식각 밸브(130) 외부로의 가압 가스의 유동이 중단된다. 유사하게, 안식각 밸브(130)가 제 1 위치로 다시 회전되기에 앞서서, 통상적인 밸브(160)가 개방되고 그리고 이어서 안식각 밸브가 제 1 위치로 회전된다. 다른 실시예들에서, 안식각 밸브(130)를 통한 과립들(102)의 유동을 선택적으로 방지하도록 작동될 수 있는 개구부들 또는 다른 구조물들이 내부에 형성된 다른 구성의 안장부가 이용될 수 있을 것이다.

샤프트(132)가 통과하는 하우징(200) 내의 개구부(214)를 통해서 가압 가스(및 과립들(102))가 누출되는 것을 방지하기 위해서 밀봉체(250)(도 5)가 이용된다. 밀봉체(250)는 패스너(254) 또는 다른 커플링 메커니즘에 의해서 하우징(200)의 외측 표면에 커플링되는 밀봉 플레이트(252)를 포함한다. 밀봉 플레이트(252)에는, 그러한 밀봉 플레이트 내의 개구부를 샤프트가 통과할 수 있게 허용하기 위해서 샤프트(132)의 지름 보다 약간 더 큰 개구부(256)가 형성된다. 개구부(256)는 또한 샤프트(132)의 회전을 상당히 방해하지 않도록 하는 크기를 가진다. 예를 들어, 개구부(256)의 지름과 샤프트(132)의 지름 사이의 차이가 약 0.02 인치일 수 있을 것이다.

제 1 홈(260)이 개구부(256)의 원주 표면(262) 내에 형성되고 그리고 제 1의 o-링(264)을 내부에 수용할 수 있는 크기를 가진다. 제 1의 o-링(264)은 개구부(256)의 원주 표면(262)과 샤프트(132) 사이에서의 가압 가스의 누출을 방지한다. 개구부의 원주 표면(262) 내에 제 1 홈(260)을 형성하는 것은, 홈이 플레이트들(208)의 용접된 부분 내에 형성되는 이전의 시스템들에 대비하여, 홈을 가공하는데 있어서의 복잡성을 크게 감소시킨다. 제 2 홈(270)은, 밀봉 플레이트의 내측 표면과 하우징의 외측 표면 사이에서의 가압 가스의 누출을 방지하기 위해서 안식각 밸브(130)의 하우징(200)의 외측 표면에 인접하는(abut) 밀봉 플레이트(252)의 내측 표면(274) 내에서 제 2의 o-링(272)을 위해 형성된다. 밀봉 플레이트(252) 내에 제 2 홈(270)을 형성하는 것은 제조 비용을 상당히 감소시키는데, 이는, 가압 가스가 밀봉 플레이트에 상당한 힘을 가하지 않기 때문에, 밀봉 플레이트가 하우징(200) 보다 더 연성이거나 가공이 용이한 재료로 형성될 수 있기 때문이다.

제 1의 o-링(264) 및 제 2의 o-링(272)과 함께, 하우징(200)을 형성하는 플레이트(208)의 증가된 두께는 가스 압력이 종래 시스템들에 대비하여 상당히 증대될 수 있게 허용한다. 따라서, 유사하게, 안식각 밸브(130)를 통한 과립들(102)의 유동이 상당히 증대될 수 있는데, 이는 과립들(102)의 유동이 가스의 압력에 적어도 부분적으로 의존하기 때문이다. 또한, 증대된 가스 압력은 또한 공정이 보다 빠른 속도(rate)로 제 1 컨테이너(110) 내에서 실행될 수 있게 허용하거나 또는 그에 커플링된 다른 컨테이너 내에서 실행될 수 있게 허용한다.

이제 도 6-9를 참조하면, 도 2-5의 실시예와 유사한 안식각 밸브의 제 2 실시예가 도시되어 있고 그리고 전체적으로 도면부호 '300'으로 표시되어 있다. 안식각 밸브(300)의 내부 컴포넌트들은 도 2-6에 묘사된 것과 동일한 또는 유사한 기능을 가지고 그리고 동일한 참조 번호로 언급된다. 샤프트(132)를 둘러싸는 밸브 내의 개구부(214)를 통한 밸브의 하우징(200)으로부터의 가압 가스의 유동을 방지하기 위해서 사용된 밀봉 시스템에서, 안식각 밸브(300)와 안식각 밸브(130)가 서로 상이하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(310)가 하우징의 개구부(214)의 원주 엣지(216)를 둘러싸는 하우징의 영역에 인접하여 하우징(200)의 외측 표면에 커플링된다. 밀봉 부재(310)는 3개의 부분들: 즉, 하우징의 외측 표면에 인접하여 배치된 제 1 부분(320), 상기 제 1 부분으로부터 외측으로 연장하는 제 2 부분(330), 및 상기 제 2 부분으로부터 상기 밀봉 부재의 말단 엣지(342)까지 외측으로 연장하는 제 3 부분(340)을 가진다.

또한, 밀봉 부재(310)는 샤프트(132)의 통과를 허용하는 공극(344)을 또한 가진다. 공극(344)은, 제 1 부분을 통한 샤프트의 통과를 허용하기 위해서 샤프트(132)의 지름보다 약간 더 큰 밀봉 부재(310)의 제 1 부분(320) 내의 제 1 지름을 가진다. 공극(344)이 샤프트(132)의 회전을 상당히 방해하지 않도록 공극(344)의 크기가 또한 정해진다. 이어서, 공극(344)의 지름은, 갈매기형 밀봉체(350)를 내부에 수용하기 위해서 밀봉 부재(310)의 제 2 부분(330) 내에서 증가되며, 이에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다. 제 3 부분 내의 공극(344)의 원주 표면 상에 형성된 복수의 나사산들(346)을 수용하기 위해서, 제 3 부분(340) 내에서의 공극(344)의 지름은 제 2 부분(330)에서의 공극의 지름에 대비하여 보다 더 커지거나 작아질 수 있다.

상기 제 3 부분(340) 내에 형성된 나사산들(346)은 잼 너트(jam nut)(360)(넓게는, "압축 부재")의 외측 표면 상에 배치되는 나사산들(362)과 맞물리도록 구성되고 그리고 상기 잼 너트의 회전시에 상기 잼 너트가 공극(344)의 길이 방향 축에 대해서 측방향으로 이동할 수 있게 허용한다. 예를 들어, 잼 너트(360)가 시계 방향으로 회전될 때, 잼 너트는 하우징(200)을 향해서 내측으로 이동한다. 잼 너트(360)가 반시계 방향으로 회전될 때, 잼 너트는 하우징(200)으로부터 외측으로 이동한다. 그에 따라, 잼 너트(360)가 시계 방향으로 회전될 때, 그 선단(leading) 엣지(364)가 갈매기형 밀봉체(350) 상으로 작용하고 그리고 힘을 가한다. 선단 엣지(364)가 갈매기형 밀봉체(350)와 일단 접하면, 잼 너트(360)의 부가적인 시계방향 회전은 갈매기형 밀봉체의 부가적인 압축을 초래한다.

도 6-9의 실시예에서, 잼 너트(360)는 볼트의 육각형 헤드와 같은 형상의 노출된 부분 상의 복수의 편평부들(366)을 가지며, 그에 따라 잼 너트가 표준형의 손으로 작동하는 공구들(hand tools)(예를 들어, 박스(box) 단부 렌치, 조정가능형 렌치, 또는 플라이어들의 쌍(pair of pliers)로 회전될 수 있거나, 또는 사용자가 손으로 수동적으로 회전시킬 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서 잼 너트(360)의 시계방향 회전이 하우징(200)을 향한 잼 너트의 운동을 초래하도록 밀봉 부재(310)의 나사산들(346)이 구성되었지만(즉, 오른 나사), 본원 발명의 실시예들의 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시예들이 다르게 피칭된(pitched)(예를 들어, 보다 작게 또는 보다 크게(coarser) 피칭될 수 있고) 또는 다르게 배향된(예를 들어, 왼 나사(left-handed)) 나사산들을 이용할 수 있을 것이다. 또한, 샤프트(132)가 통과할 수 있도록 하는 크기를 가지고 잼 너트의 길이 방향 축에 대해서 평행한 개구부(368)가 잼 너트(360) 내부에 형성된다. 잼 너트(360) 내의 개구부(368)의 지름이 샤프트(132)의 지름 보다 약간 더 커서, 샤프트가 잼 너트 내의 개구부를 통과할 수 있게 허용한다. 개구부(368)는 또한 샤프트(132)의 회전을 실질적으로 방해하지 않도록 하는 크기를 가진다.

이제 도 9를 참조하면, 갈매기형 밀봉체(350)가 보다 구체적으로 도시되어 있다. 갈매기형 밀봉체(350)는 브이자형(vee) 밀봉체라고도 달리 지칭될 수 있으며, 그리고 갈매기형 밀봉체의 길이 방향 축(LA)에 평행한 힘의 인가 시에 외측으로 확장하도록 작동된다. 따라서, 잼 너트(360)의 선단 엣지(364)에 의한 힘의 인가는 갈매기형 밀봉체의 길이 방향 축(LA)에 대해서 수직한 방향을 따른 갈매기형 밀봉체(350)의 외측을 향한 측방향 확장을 초래한다. 다시, 갈매기형 밀봉체(350)의 외측을 향한 확장은, 갈매기형 밀봉체가 밀봉 부재(310)의 제 2 부분(330) 내의 밀봉 부재(310)의 공극(344) 및 샤프트(132)와 보다 더 강력히(forcibly) 접촉하게 하는 결과를 초래한다. 그에 따라, 샤프트(132) 주위의 밀봉 부재(310)의 공극(344)을 통한 가스 및/또는 과립들의 누출의 탐지시에, 갈매기형 밀봉체(350)를 압축하도록 그리고 그에 따라 갈매기형 밀봉체(350)를 외측으로 확장시켜 누출을 보수할 수 있도록 잼 너트(360)가 조여질 수 있다(tightened).

도 10은 도 7-9에서 전술한 타입의 안식각 밸브에서의 누출 보수 방법(400)을 도시한다. 그러한 방법은 밀봉 부재 내의 공극을 통한 가압 가스의 누출을 탐지하는 블록(410)에서 시작된다. 안식각 밸브의 하우징 내의 가스 압력의 감소와 같은 누출은, 육안 검사에 의해 또는 물이나 기타 적합한 유체로 실행되는 압력 테스트 동안에 임의의 적합한 방법을 통해서 탐지될 수 있을 것이다. 또한, 여기에서 가압 가스의 누출에 대해서 기술하지만, 일부 실시예들에서 지름이 약 0.060 인치 미만인 과립들(즉, 분진)도 또한 밀봉 부재 내의 공극을 통해서 누출될 수 있을 것이다.

이어서, 누출이 검출되었을 때, 블록(420)에서 잼 너트가 제 1 양만큼 조여진다. 제 1 양만큼 잼 너트를 조이는 것은, 잼 너트의 선단 엣지에 의해서 갈매기형 밀봉체에 힘을 가하는 결과를 초래하고, 이는 밀봉 부재 내의 개구부와 샤프트 사이에서 갈매기형 밀봉체가 측방향으로 확장되게 한다. 갈매기형 밀봉체의 이러한 측방향 확장은 밀봉 부재를 통한 가압 가스의 누출을 보수하는 역할을 한다. 제 1 양 만큼의 잼 너트의 조임 및 그에 상응하는 갈매기형 밀봉체의 확장은, 누출을 보수(예를 들어, 중단)하는 한편, 안장부가 전술한 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 회전될 수 있도록 샤프트의 회전을 여전히 허용한다.

이어서, 방법은 블록(430)으로 계속되고, 그러한 블록에서 밀봉 부재 내의 공극을 통한 가압 가스의 다른 누출(넓게, "제 2 누출")이 검출되는지에 대한 결정이 이루어진다. 만약 블록(430)에서 누출이 검출되지 않는다면, 누출이 검출될 때까지 그 방법은 블록(430)에서 유지된다. 그러나, 만약 가압 가스 및/또는 입자들의 누출이 검출된다면, 방법(400)은 블록(420)으로 돌아갈 것이고, 그러한 블록(420)에서 잼 너트가 제 2 양만큼 조여져서 갈매기형 밀봉체 상으로 부가적인 압력을 가한다. 갈매기형 밀봉체에 가해지는 이러한 부가적인 압력은, 샤프트와 공극의 원주 표면에 대해서(against) 갈매기형 밀봉체가 추가적으로 확장되게 하여 제 2 누출을 보수하는 기능을 한다. 이렇게 제 2 양만큼 조여졌을 때에도, 안장부가 전술한 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 회전될 수 있도록 샤프트의 회전을 여전히 허용한다.

본원에서 설명되고 묘사된 본원 발명의 실시예들에서의 작동들의 실행 또는 실시의 순서는, 다른 언급이 없는 한, 필수적인 것이 아니다. 즉, 다른 언급이 없는 경우에, 작동들이 임의 순서로 실행될 수 있을 것이고, 그리고 본원 발명의 실시예들은 본원에서 기술된 작동들 이외의 부가적인 작업들 또는 그보다 적은 작업들을 포함할 수 있을 것이다. 예를 들어, 다른 작업 이전에, 동시에, 또는 이후에 특별한 작업을 실행 또는 실시하는 것이 본원 발명의 양태들의 범위에 포함된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

본원 발명의 또는 본원 발명의 실시예들의 구성 요소들을 설명할 때, 단수표현("a", "an", "the" 및 "said")은 하나 또는 둘 이상의 구성 요소들이 있다는 것을 의미하기 위한 것이다. "포함하는", "가지는" 및 "구비하는"이라는 용어는 포괄적인 것으로 의도된 것이고 그리고 나열된 구성 요소들 이외의 부가적인 구성 요소들이 존재할 수 있다는 것을 의미한다.

본원 발명의 범위를 이탈하지 않고도 전술한 구성들에 대해서 여러 가지 변경이 이루어질 수 있기 때문에, 상기 설명들에 포함되고 첨부 도면들에 도시된 모든 내용은 예시적인 것으로 이해되어야 할 것이고 그리고 제한적인 의미로 해석되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다.

Claims

과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브로서,
유입구, 배출구, 원주 엣지를 가지는 개구부, 및 내부 공동을 가지는 하우징;
상기 유입구로부터 상기 하우징의 내부 공동 내로 연장하고, 상기 하우징의 내부 공동 내에서 종단부를 구비하는 파이프;
상기 하우징의 내부 공동 내에 배치되고, 상기 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되고, 캐치 부재를 가지는 안장부;
상기 안장부에 커플링되고, 상기 하우징 내의 개구부의 원주 엣지를 통해서 연장하고, 구동부에 커플링되도록 구성되는 샤프트;
상기 샤프트가 연장하는 상기 하우징 내의 개구부를 형성하는 적어도 원주 엣지에 인접하여 배치되고, 상기 샤프트가 통과하는 공극을 가지는 갈매기형 밀봉체; 및
상기 하우징과 맞물리고, 상기 샤프트 및 하우징 내의 개구부의 원주 엣지 중 적어도 하나에 대해서 상기 갈매기형 밀봉체를 확장시키기 위해서 상기 갈매기형 밀봉체 상에 힘을 가하도록 구성되는 압축 부재
를 포함하고;
상기 안장부는 상기 샤프트에 의해서 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 회전될 수 있고, 상기 제 1 위치에서는 과립들이 방해받지 않고 캐치 부재를 지나서 유동될 수 있고, 상기 제 2 위치에서는 캐치 부재가 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되어 과립들이 안장부를 통해서 유동할 수 없도록 하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제1항에 있어서,
상기 압축 부재에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 압축 부재의 길이 방향 축에 대해서 평행하고, 상기 샤프트는 상기 하우징 내의 개구부, 상기 갈매기형 밀봉체 내의 공극, 및 상기 압축 부재 내의 개구부를 통해서 연장하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제1항에 있어서,
상기 압축 부재는 외측 표면을 가지고, 상기 외측 표면의 적어도 일부에는 복수의 나사산들이 배치되는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제3항에 있어서,
상기 하우징의 외측 표면에 커플링되는 밀봉 플레이트를 더 포함하고,
상기 밀봉 플레이트에는 상기 하우징 내의 개구부에 인접하여 배치된 개구부가 형성되고, 상기 압축 부재는 상기 밀봉 플레이트와 나사식으로 맞물리는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제4항에 있어서,
상기 밀봉 플레이트 내의 개구부는 내측 표면을 가지고, 상기 밀봉 플레이트 내의 개구부의 내측 표면 상에는 복수의 나사산들이 배치되는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제5항에 있어서,
상기 밀봉 플레이트의 복수의 나사산들은 상기 압축 부재의 복수의 나사산들과 맞물리는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제6항에 있어서,
상기 압축 부재가 시계 방향 및 반시계 방향 중 하나의 방향으로 회전될 때, 상기 압축 부재는 상기 샤프트의 길이 방향 축에 대해서 수직인 측방향을 따라 상기 압축 부재를 확장시키는 힘을 상기 압축 부재 상에 가하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브로서,
유입구 및 배출구를 가지고, 두께가 적어도 약 0.95 인치인 복수의 벽을 포함하는 하우징;
상기 유입구로부터 상기 하우징의 내부 공동 내로 연장하고, 상기 하우징의 내부 공동 내에서 종단부를 가지는 파이프;
상기 하우징의 내부 공동 내에 배치되고, 상기 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되며, 상기 하우징 내의 개구부를 통해서 연장하는 샤프트에 커플링되는 안장부; 및
상기 하우징의 외측 표면에 커플링되고, 상기 하우징 내의 개구부에 인접하여 내부에 배치된 개구부를 가지며, o-링을 수용하도록 크기가 정해지고 내부에 형성되는 홈을 구비하고, 상기 밸브가 적어도 평방 인치당 약 80 파운드의 압력을 가지는 가스로 과립들을 분배할 수 있도록 구성되는 밀봉 플레이트
를 포함하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제8항에 있어서,
상기 하우징의 외측 표면과 상기 밀봉 플레이트 내에 형성된 홈 사이에 배치된 제 1의 o-링, 및 상기 샤프트와 상기 밀봉 플레이트 내의 개구부 사이에 배치된 제 2의 o-링을 더 포함하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제8항에 있어서,
상기 하우징의 배출구에 인접하여 배치된 밸브를 더 포함하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제8항에 있어서,
상기 안장부는 개구부를 가지고 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 상기 샤프트에 의해서 회전가능하며, 상기 제 1 위치에서는 상기 안장부 내의 개구부를 통해서 과립들이 유동될 수 있고, 상기 제 2 위치에서는 상기 안장부 내의 개구부를 통해서 과립들이 유동될 수 없는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브로서,
유입구, 배출구, 원주 엣지를 가지는 개구부 및 내부 공동을 가지고, 두께가 적어도 약 0.95 인치인 복수의 벽들을 가지는 하우징;
상기 하우징의 내부 공동 내로 연장하고 상기 내부 공동 내에서 종단부를 가지는 파이프;
상기 하우징의 내부 공동 내에 배치되고, 상기 파이프의 종단부의 수직 아래에 배치되는 안장부;
상기 안장부에 커플링되고 상기 하우징 내의 개구부를 통해서 연장하는 샤프트;
적어도, 상기 샤프트가 연장하는 하우징 내의 개구부의 원주 엣지에 인접하여 배치되고, 상기 샤프트가 통과하는 공극을 가지는 갈매기형 밀봉체; 및
상기 하우징과 나사식으로 맞물리고, 시계 방향 및 반시계 방향 중 하나의 방향으로 회전될 때 상기 갈매기형 밀봉체 상에 힘을 가하여, 상기 갈매기형 밀봉체가 샤프트 및 하우징 내의 개구부의 원주 엣지 중 적어도 하나에 대해서 확장되게 하는 압축 부재
를 포함하는, 가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제12항에 있어서,
상기 압축 부재에는 내부에 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 압축 부재의 길이 방향 축에 대해서 평행하고, 상기 샤프트는 상기 하우징 내의 개구부, 상기 갈매기형 밀봉체 내의 공극 및 상기 압축 부재 내의 개구부를 통해서 연장하는, 가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제12항에 있어서,
상기 압축 부재는 외측 표면을 가지고, 상기 외측 표면의 적어도 일부에는 복수의 나사산들이 배치되는, 가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제14항에 있어서,
상기 하우징의 외측 표면에 커플링되는 밀봉 플레이트를 더 포함하고,
상기 밀봉 플레이트에는 상기 하우징 내의 개구부에 인접하여 배치된 개구부가 형성되고, 상기 압축 부재는 상기 밀봉 플레이트와 나사식으로 맞물리는, 가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제15항에 있어서,
상기 밀봉 플레이트 내의 개구부는 내측 표면을 가지고, 상기 밀봉 플레이트 내의 개구부의 내측 표면 상에는 복수의 나사산들이 배치되고, 상기 밀봉 플레이트의 복수의 나사산들은 상기 압축 부재의 복수의 나사산들과 맞물리는, 가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
제 16 항에 있어서,
상기 압축 부재가 시계 방향 및 반시계 방향 중 하나의 방향으로 회전될 때, 상기 압축 부재는 상기 샤프트의 길이 방향 축에 대해서 수직인 측방향을 따라 상기 압축 부재를 확장시키는 힘을 상기 압축 부재 상에 가하는, 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브.
가압 가스로 과립들을 분배하기 위한 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법으로서 - 상기 안식각 밸브는 하우징 및 상기 하우징 내에 배치된 안장부, 상기 안장부에 커플링되고 하우징 내의 개구부를 통해서 연장하는 샤프트, 상기 샤프트와 상기 하우징 내의 개구부 사이에 위치되는 갈매기형 밀봉체, 및 상기 하우징과 나사식으로 맞물리고 압축 부재를 조일 때 상기 갈매기형 밀봉체 상에 압축력을 가하도록 구성된 압축 부재를 포함함 -,
상기 하우징 내의 개구부를 통해서 가압 가스 및 과립들 중 하나의 제 1 누출을 검출하는 단계; 및
상기 제 1 누출이 검출될 때 상기 압축 부재를 제 1 양만큼 조이는 단계
를 포함하고,
상기 압축 부재를 제 1 양만큼 조이는 단계에 의해서 제 1 힘이 상기 갈매기형 밀봉체 상에 가해지는 결과를 초래하고, 상기 갈매기형 밀봉체 상에 가해지는 제 1 힘은 상기 하우징 내의 개구부와 상기 샤프트 사이에서 상기 갈매기형 밀봉체를 측방향으로 확장시켜 제 1 누출을 감소 또는 제거함으로써 제 1 누출을 보수하고, 상기 압축 부재를 제 1 양만큼 조이는 단계는 상기 하우징 내의 개구부에 대한 상기 샤프트의 회전을 허용하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제18항에 있어서,
상기 압축 부재를 조이는 단계는 상기 압축 부재를 시계 방향 및 반시계 방향 중 하나의 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제21항에 있어서,
상기 압축 부재를 조이는 단계는 상기 하우징을 향해서 상기 샤프트의 길이 방향 축에 대해서 평행한 방향을 따른 상기 압축 부재의 운동을 초래하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제20항에 있어서,
상기 하우징을 향해서 상기 샤프트의 길이 방향 축에 대해서 평행한 방향을 따른 상기 압축 부재의 운동은 상기 갈매기형 밀봉체 상에 힘이 가해지는 것을 초래하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제18항에 있어서,
상기 하우징 내의 개구부를 통한 가압 가스 및 과립들 중 하나의 제 2 누출을 검출하는 단계를 더 포함하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제22항에 있어서,
제 2 누출이 검출될 때 상기 압축 부재를 제 2 양만큼 조이는 단계를 더 포함하고,
상기 압축 부재를 제 2 양만큼 조이는 단계에 의해서 제 2 힘이 상기 갈매기형 밀봉체 상에 가해지는 결과가 초래되고, 상기 갈매기형 밀봉체 상에 가해지는 제 2 힘은 상기 하우징 내의 개구부와 상기 샤프트 사이에서 상기 갈매기형 밀봉체를 측방향으로 확장시켜 제 2 누출을 감소 또는 제거하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.
제23항에 있어서,
상기 밀봉체를 제 2 양만큼 조이는 단계는 상기 하우징 내의 개구부에 대한 상기 샤프트의 회전을 허용하는, 안식각 밸브에서의 누출을 보수하기 위한 방법.