KR20160013055A - 액츄에이터에 의해 이동가능한 스프링 장착 게이트 밸브 - Google Patents

액츄에이터에 의해 이동가능한 스프링 장착 게이트 밸브 Download PDF

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데이비드 이. 플레처
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Abstract

본 발명에서는 다양한 구조의 스프링 장착 게이트를 갖는 밸브가 제공된다. 하나의 구현예에서, 스프링 장착 게이트는 그 개방 공간이 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재의 사이에 끼여있도록 내주를 갖는 제 1 무단 탄성 밴드를 포함하며, 상기 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재는 개방 위치부에서 이들을 통과하는 개구부를 형성한다. 상기 제 1 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 모두에서 개구부와 정렬되도록 배향된 개방 공간에 끼여져 있고, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 서로 정렬되어 스프링 장착 게이트를 통과하는 통로를 형성한다. 하나의 관점에서, 제 1 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 외부면에서 거리를 두고 안쪽으로 배치되어, 제 1 게이트 부재를 제 2 게이트 부재로부터 이격시키고, 이로 인하여 제 1 무단 탄성 밴드에 의해 형성된 바닥을 갖는 채널을 형성한다.

Description

액츄에이터에 의해 이동가능한 스프링 장착 게이트 밸브{SPRUNG GATE VALVES MOVABLE BY AN ACTUATOR}
본 발명은 스프링 장착 게이트 밸브에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재 사이에 서로 이격되어 배치되어, 유체 흐름을 위한 채널을 형성하는 무단 탄성 밴드를 포함하는 스프링 장착 게이트 구조에 관한 것이다.
도 2 내지 도 4에 기재된 밸브 메커니즘에서, 게이트를 통한 유체의 누출량이 일부 에너지 시스템에 적합한 양보다 더욱 많은 것을 발견하였다. 따라서, 게이트와 관련된 문제의 해결, 즉 게이트를 통한 누출을 감소시킬 필요가 있었는데, 상기 누출은 게이트를 들어올려 액츄에이터가 게이트의 움직임을 제어하는 것을 방해하는 작용을 할 수 있고, 그리고/또는 게이트가 안착되는 포켓으로부터 유체, 특히 밸브 메커니즘이 부스트 엔진 응용에 사용되는 경우 가압 공기가 벤팅(venting)되도록 한다.
본 명세서에 기재된 스프링 장착 게이트를 이러한 문제들을 해결한다.
하나의 관점에서, 다양한 구조의 스프링이 장착된 게이트(이하, '스프링 장착 게이트'라고 함)를 갖는 밸브가 기재된다. 하나의 구현예에서, 상기 스프링 장착 게이트는 그 개방 공간이 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재의 사이에 끼여 있도록 내주를 갖는 제 1 무단 탄성 밴드를 포함하며, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 각각 개방 위치부에서 이를 관통하는 개구부를 형성한다. 상기 제 1 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 둘 다의 개구부와 정렬되도록 배치된 개방 공간에 끼여져 있고, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 서로 정렬하여 스프링 장착 게이트를 관통하는 통로를 형성한다. 하나의 측면에서, 상기 제 1 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 외부 면들로부터 거리를 두고 안쪽으로 배치되어, 제 1 게이트 부재를 제 2 게이트 부재로부터 이격시키고, 이로 인하여 제 1 무단 탄성 밴드에 의해 형성되는 바닥을 갖는 채널을 형성한다. 무단 탄성 밴드는 일반적으로 타원형이거나 8자 형상이다. 무단 탄성 밴드는 액츄에이터에 과도한 마찰 이력 현상(hysteresis)을 가하지 않고 스프링 장착 게이트의 밀봉을 강화한다.
다른 측면에서, 스프링 장착 게이트는 그 개방 공간이 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재의 사이에 끼여있도록 내주를 갖는 제 1 무단 탄성 밴드를 포함하며, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 각각 개방 위치부에서 이를 관통하는 개구부를 형성한다. 무단 탄성 밴드의 개방 공간은 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 둘 다의 개구부와 정렬되도록 배향되며, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 스프링 장착 게이트를 통과하는 통로를 형성하기 위해 서로 정렬된다. 이 구현예에서, 제 1 게이트 부재는 또한 폐쇄 위치부에서 이를 관통하는 제 2 개구부도 형성하는데, 이는 스프링 장착 게이트의 다른 부재의 실질적으로 연속적인 표면과 정렬된다. 상기 다른 부재는 제 2 게이트 부재 또는 내측 게이트 부재일 수 있다. 상기 다른 부재가 제 2 게이트 부재인 경우, 상기 제 2 게이트 부재는 폐쇄 위치부에서 이의 내부면으로부터 제 1 게이트 부재의 제 2 개구부를 향하여 돌출하는 플러그를 포함한다. 상기 다른 부재가 내측 게이트 부재인 경우, 상기 내측 게이트 부재는 이를 관통하여 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 개방 위치부의 개구부와 정렬되는 개구부를 형성하며, 폐쇄 위치부의 서로 대향하는 면들에서 실질적으로 연속되는 외부면을 갖는다.
다른 측면에서, 상기 스프링 장착 게이트를 갖는 장치가 기재된다. 상기 장치는 본 명세서에 기재된 스프링 장착 게이트들 중 하나가 안착되는 포켓에 의해 제 1 섹션과 제 2 섹션으로 나눠지는 도관을 구비한 밸브 매커니즘, 및 스프링 장착 게이트에 연결되어 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동하는 액츄에이터를 포함한다. 하나의 구현예에서, 액츄에이터는 적어도 부분적으로는 공압식으로 작동되는 견고한 피스톤을 포함한다. 다른 구현예에서, 액츄에이터는 본 명세서에서 기재한 스냅 액츄에이터이다.
도 1은 스냅 액츄에이터 및 밸브의 하나의 구현예의 전방 사시도이다.
도 2는 밸브가 개시 위치있을 때 밸브 도관부의 길이방향 축에 따라 절단된, 도 1의 스냅 액츄에이터 및 밸브의 단면도이다.
도 3은 밸브가 개시 위치에 있을 때 게이트 부재를 통과하는 도관의 길이방향축에 수직으로 절단된, 스냅 액츄에이터 및 밸브의 단면도이다.
도 4는 밸브가 제 2 위치에 있을 때 게이트 부재를 통과하는 도관의 길이 방향축에 수직으로 절단된, 스냅 액츄에이터 및 밸브의 단면도이다.
도 5는 스냅 액츄에이터 및 밸브의 다른 구현예의 전방 사시도이다.
도 6는 스프링 장착 게이트 부재를 수용하는 포켓과 유체 교환을 하는 스프링 장착 게이트 부재 및 벤트 포트를 갖는, 스냅 액츄에이터 및 밸브의 다른 구현예의 길이방향 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 각각 스프링 장착 게이트 부재의 하나의 구현예의 측면 사시도, 저면도, 및 측면 분해도이다.
도 10 및 도 11은 각각 스프링 장착 게이트 부재의 다른 구현예의 측면 사시도 및 측면 분해도이다.
도 12 내지 도 14는 스프링 장착 게이트 부재의 다른 구현예의 측면 사시도, 전면도, 길이방향 단면도이다.
도 15는 벨로즈형 무단 탄성 밴드의 구현예이다.
도 16은 도 15의 벨로즈형 무단 탄성 밴드의 길이방향 단면도이다.
하기에 상술하는 설명은 본 발명의 일반적인 원칙을 설명하며, 그 예들이 첨부 도면에서 추가로 도시될 것이다. 도면에서, 유사한 참고 부호들은 동일한 요소 또는 기능적으로 유사한 요소들을 가리킨다.
본 명세서에서, "유체(fluid)"라고 하는 것은 액체, 현탁액, 콜로이드, 가스, 플라스마 또는 이들의 혼합물 중 어느 것을 의미한다.
도 1 내지 도 4는, 특히 브레이크 진공 부스트 시스템(brake vacuum boost system)의 일부로서 내부 연소 엔진에 사용하기 위한 장치(100)의 하나의 구현예를 도시한다. 상기 장치(100)는 용기부(130), 및 내부 챔버(103)를 한정하고, 상기 내부 챔버(103)와 유체 교환을 하는 포트(108)를 갖는 캡(132)을 포함할 수 있는 하우징(102)을 포함한다. 도 1 및 2에서 나타낸 바와 같이, 포트(108)는 용기부(130)를 통해 하우징(102)으로 들어간다. 그러나, 도 6에 도시된 대안적인 구현예에서, 하우징(102')은 다시 용기부(130) 및 캡(132)을 포함하나, 포트(108')는 캡(132)을 통하여 하우징(102')으로 들어간다. 바람직하게는, 캡(132)은 용기부(130)에 밀봉 연결된다.
도 2 내지 도 4에서, 챔버(103) 내에는 밸브 메커니즘(120)에 연결가능한 스템(114)을 갖는 피스톤(110)을 포함하는 액츄에이터(104)가 수용된다. 스템(114)은 밸브 메커니즘(120)에 근접한 근위 단부(152)(본 명세서에서는, 연결 단부라고 함) 및 밸브 메커니즘(120)으로부터 떨어져 있는 원위 단부(154)를 갖는다(도 2). 밸브 메커니즘(120)은, 이 구현예에서 밸브 개구부(124) 및 포켓(126)을 갖는 도관(122)을 포함하며, 포켓(126)에 적어도 부분적으로 수용가능하며 이를 통과하는 통로(129)를 갖는 게이트 부재(128)를 포함한다. 도 2에서 나타난 바와 같이, 포켓(126)은 도관(122)을 제 1 구획(123a)과 제 2 구획(123b)으로 분리한다. 다른 밸브, 예컨대 포펫 밸브, 버터플라이 밸브, 또는 다른 공지의 밸브가 액츄에이터(104)에 연결될 수도 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 도관(122)은 양 단부로부터 밸브 개구부(124)를 향하여 연속적으로 서서히 테이퍼 형이 되거나 또는 좁아져서, 밸브 개구부(124)에서 최소 내측 직경을 갖는 튜브일 수 있다. 밸브 개구부(124)가 중앙에 위치하는 이러한 모래 시계형의 단면(125)은, 개방되는 동안 게이트 부재(128)의 표면에 작용하는 마찰력을 감소시킨다. 도관(122)의 이러한 점차적인 좁아짐은 또한 밸브 전체의 압력 강하를 최소화할 수 있다. 다른 구현예에서, 도 6에 나타난 바와 같이, 도관(122)은 이의 전체 길이를 따라 균일한 내측 직경(127)을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 4의 구현예에서, 밸브 메커니즘(120)은 게이트 부재(128)를 갖고, 상기 게이트 부재(128)는 도관(122)의 길이방향 축 A을 따라(도 2) 게이트 부재(128)의 슬라이딩 운동을 제공하는 레일 시스템(160)에 의해 피스톤(110)에 연결되고, 이로 인해 도관(122) 내의 압력에 반응하여 도관(122) 내에 밀봉을 형성한다. 레일 시스템(160)(도 3 및 4에 가장 잘 나타남)은 스템(114)의 근위 단부(152) 근처에 가이드 레일(162)을 포함한다. 가이드 레일(162)은 서로 대향하는 면들에서 궤도 홈(164)을 포함한다. 게이트 부재(128)는 가이드 레일(162)에 대해 밀착하도록 형성 및 구성되며, 궤도 홈(164)에 잘 맞는 슬라이더(166)를 포함한다.
액츄에이터(104)는 피스톤(110)의 이동에 의한 밸브 메커니즘(120)의 개폐, 특히 도 2 내지 도 4에서는 게이트 부재(128)의 개폐를 제어한다. 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 피스톤(110)은 개시 위치(140)(도 3)와 제 2 위치(142)(도 4)의 사이에서 이동가능하다. 이 구현예에서, 개시 위치(140)(도 3)는 밸브 메커니즘(120)의 개방 위치이다. 다른 구현예에서, 개시 위치는 밸브의 폐쇄 위치일 수 있다. 피스톤(110)은 적어도 부분적으로 자기력에 의해 당겨지는 물질(111)을 포함하거나 (또는 상기 물질로 제조되어), 상기 피스톤(110)은 (도 2의 단면도에서 나타난) 제 1 자석(116) 및 제 2 자석(118) 쪽으로 당겨진다. 스프링(112)은 피스톤(110)에 대해 안착되어 상기 피스톤(110)을 대체로 개시 위치(140)로 편향시키며, 상기 제 1 자석(116)은 피스톤(110)이 개시 위치(140)에 유지되는 것을 스프링(112)이 도와주도록 배치된다. 제 2 자석(118)은, 피스톤(110)이 제 2 위치(142)로 이동할 때(도 4), 제 2 위치(142)에 피스톤(110)이 유지되도록 배치된다.
피스톤의 스템(114)은 또한 밸브 메커니즘과 대향하도록 연장될 수도 있으며, 도 2 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 캡(132)의 내부에서 가이드 채널(146)에 수용된다. 캡(132)은 또한 스프링(112)를 위한 시트(148)를 포함할 수도 있다. 캡(132)의 이러한 부품들은 액츄에이터에 대한 정렬되도록 하고, 스프링 및 피스톤의 뒤틀림(twisting) 및/또는 휘어짐(buckling)을 방지한다.
액츄에이터(104)는, 개시 위치(140)에 도달될 때 피스톤(110)과 하우징(102)의 사이에서 소음을 감소시키도록 배치된 제 1 범퍼(138), 및 제 2 위치(142)에 도달될 때 피스톤(110)과 하우징(102)의 사이에서 소음을 감소시키도록 배치된 제 2 범퍼(139)를 포함할 수 있다. 제 1 범퍼(138)는 또한 하우징(102)과 밸브 메커니즘(120)의 사이에 개구부(150)를 밀봉하도록 배치될 수 있다(도 2 및 도 4 참고). 하나의 구현예에서, 개구부(150)는 대체로 절단된 원통형(frustoconical) 면으로 형성될 수 있다. 제 1 범퍼 및 제 2 범퍼(138, 139)는 하우징(102) 또는 피스톤(110)의 구성 요소, 예컨대 스템(114) 내에서 고리형 홈에 안착될 수 있다.
도 2 내지 도 4에서, 피스톤(110)은 또한 챔버(103)의 내부면에 대한 립 밀봉재(lip seal)로서, 이의 외주에 대한 밀봉 부재(134)도 포함할 수 있다. 피스톤(110)의 외주는 밀봉 부재(134)를 안착시키는 고리형 홈(136)을 포함할 수 있다. 하나의 구현예에서, 밀봉 부재(134)는 O-링, V-링 또는 X-링일 수 있다. 대안적으로, 밀봉 부재(134)는 다른 부재과 밀봉 맞물림하기 위한, 밀봉 물질로 제조된 다른 고리형 밀봉재 중 어느 것일 수 있다.
동작시에, 액츄에이터(104)는 포트(108) 및 자석(116, 118)의 도움을 받아 챔버(103)로 유체를 도입하거나, 또는 챔버로부터 유체를 제거함으로써 피스톤(110)을 이동시킨다. 피스톤(110)은 개시 위치(140)에 안착되며(도 3), 피스톤(110)에 스프링력 및 제 1 자석의 자기력을 극복하는 임계력(threshold force)이 가해질 때까지 스프링력 및 제 1 자석(116)의 자기력에 의해 이 위치에 홀딩되어 유지되는데, 이는 부착된 밸브에 대한 개방 위치 또는 폐쇄 위치 중 어느 하나에 상응할 수 있다. 일단 이 임계력에 도달하면, 피스톤(110)은 제 2 자석의 자기력의 도움으로 전체 길이가 제 2 위치(142)로 이동한 후(도 4), 피스톤(110)은 제 2 위치(142)에서 유지된다. 전체 길이의 이동을 통한 피스톤(110)의 움직임은 신속하고, 실질적으로 정지되지 않고 거의 즉각적인 이동을 하며, 즉 개시 위치(140)와 제 2 위(142)의 사이에 피스톤의 지연(lag) 또는 부동(floating)이 없어, 피스톤의 "스냅(snap)" 운동이라고 설명할 수도 있다. 이 "스냅"-범퍼가 없는 경우에는 들을 수 있는 소리임-은, 피스톤을 제 2 위치(142)로 신속하게 이동시키는 역할을 하는, 피스톤(110)에 대한 제 2 자석(118)의 자기적 인력의 결과로 발생한다. 제 2 자석(118)은 이후 더 낮은 임계력에 도달할 때까지 피스톤(110)을 제 2 위치에 유지시키며, 이 지점에서 다시 스냅-타입 운동으로서 그 전체 길이를 이동시킴으로써, 피스톤은 다시 개시 위치(140)로 움직인다.
개시 위치로부터 제 2 위치로의 피스톤의 거동은, "스냅" 운동이라고 기재될 수 있다. 이러한 "스냅"은 신속하고, 피스톤의 지연이나 부동 없이 개시 위치와 제 2 위치 사이를 피스톤의 전체 길이가 이동하는 거의 즉각적인 이동이다. 개시 위치와 제 2 위치의 사이를 이동할 때 액츄에이터의 "스냅" 작용은 자석이 존재하는 경우 용이해지는데, 자석이 두 위치 사이에서 피스톤을 잡아당기고 밀어낸다. 이것은 피스톤이 액츄에이터의 구성에 따라서 부착된 밸브의 개폐("on" 또는 "off") 위치 중 어느 하나일 수 있는 대안적 위치에 도달하여 하우징에 접촉될 때, 범퍼가 소음을 감소시키지 않고도 스냅-유사 소리를 들을 수 있는 매우 신속한 이동이다.
도 6은 내부 연소 엔진에서 사용하기 위한 밸브 장치(대체로, 참고 부호 "200"으로 지정)의 다른 구현예를 도시한다. 상기 장치(200)는 용기부(130), 및 내부 챔버(103)를 한정하며 상기 챔버(103)와 유체 교환을 하는 포트(108)를 갖는 캡부(132)를 포함할 수 있는 하우징(102)을 포함한다. 도 6에서 나타난 바와 같이, 포트(108)은 용기부(130) 및 캡부(132)를 통해 하우징(102)으로 들어가지만, 이에 제한되지 않는다. 대체적인 구현예에서 설명한 바와 같이, 포트(108)는 개별적으로 용기부(130) 또는 캡부(132) 중 어느 하나를 통하여 들어갈 수 있다. 액츄에이터(104)는, 상기에서 기재한 바와 같이 밸브 메커니즘(120)에 연결가능한 스템(114), 피스톤(110)을 제 1 위치에 편향시키기 위한 스프링(112), 및 자기력에 의해 피스톤(110)을 잡아당기는 하나 이상의 자석(116)을 갖는 피스톤(110)을 포함하며, 챔버(103) 내에 수용된다.
상기 장치(200)는 피스톤(110)의 위치를 감지하는 위치 센서(92)를 포함할 수 있어, 유체 흐름을 포트(108)을 통해 챔버(103)로 제어할 수 있는 제어기(미도시)로 피드백이 가능하게 한다. 상기 위치 센서는, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 가출원 제 61/662,255 호에 기재되어 있는데, 여기에서 위치 센서 및 이의 액츄에이터에 대한 적용에 대해 기재되었다.
도 6의 밸브 메커니즘(120)은 밸브 개구부(124) 및 포켓(126)을 갖는 도관(122)을 포함하며, 적어도 부분적으로 포켓(126) 내에 수용되고 스프링 장착 게이트(228)를 포함하며, 스프링 장착 게이트(228)를 통과하는 통로(229)를 갖는다. 상기 스프링 장착 게이트(228)는 피스톤(110)의 선형 이동에 반응하여 포켓(126) 내부에서 선형으로 이동가능하여, 도관(122) 내부의 개방 위치(도 3 참고)와 폐쇄 위치(도 4 참고)의 사이에서 스프링 장착 게이트(228)를 이동시킨다. 도관(122)은 상기에 설명한 바와 같다. 도관의 밸브 개구부(124)는 직경이 최대 약 2 인치 (50.8mm)일 수 있다. 다른 구현예에서, 밸브 개구부(124)는 직경이 약 1 인치 (25.4mm) 이하이다. 다른 구현예에서, 밸브 개구부(124)는 직경이 약 0.5 인치 (12.7mm) 이하이다. 다른 구현예에서, 밸브 개구부는 직경이 약 0.25 인치 (6.35mm) 내지 약 0.5 인치(12.7mm)의 치수를 갖는다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 스프링 장착 게이트(대체로, 참고 부호 "228"로 지정됨)가 도시되어 있다. 스프링 장착 게이트(228)는 제 1 게이트 부재(230), 제 2 게이트 부재(232), 및 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 사이에 끼워진 무단 탄성 밴드(234)를 포함한다. 무단 탄성 밴드(234)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 사이에 끼워진 것으로 설명될 수 있다. 도 9에 나타난 바와 같이, 제 2 게이트 부재(232)는 무단 탄성 밴드의 일부를 내부 표면(252)의 일부로 수용하기 위한 트랙(236)을 포함한다. 도 7 내지 도 9에서는 나타나지 않았지만, 제 1 게이트 부재(230)도 또한 트랙(236)을 포함한다. 하나의 구현예에서, 탄성 재료는 천연 또는 합성 고무이다.
제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)는 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 부재일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)는 동일한 것이며, 도면이 인쇄된 페이지에 대한 방향에서 게이트(228)의 좌측 또는 우측에 있을 수 있다. 이는 도관(122) 내의 유체 흐름의 방향과 무관하게, 밸브의 성능이 유사하도록 허용한다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)는 모두 그 내부에 통로(229)의 일부를 형성하는 개구부(233)를 갖는다. 개방 위치, 예컨대 도 6에 도시된 위치에서, 스프링 장착 게이트(228)를 관통하는 통로(229)는 도관(122)과 정렬되어 유체가 이를 통하여 유동하도록 한다. 본 명세서에서 통로(229)를 갖는 게이트의 부분은 개방 위치부(240)(도 7)라고 하며, 슬라이더(266)의 맞은 편에 위치한 인접부는 게이트(228)의 이 부분이 폐쇄 위치로 움직일 때 도관(122)을 막아서 이를 통한 유체의 흐름이 방지되기 때문에 폐쇄 위치부(242)라고 한다. 각 게이트 부재(230, 232)의 폐쇄 위치부(242)는 실질적으로 완만하고 연속적인 외부면(250)을 갖는다.
본 명세서에서, 무단 탄성 밴드(234)는 일반적으로 타원형이며, 이로 인해 개방 공간을 형성하는 외주(282), 내주(284), 서로 대향하는 제 1 측면 및 제 2 측면(286, 288)을 포함한다. 무단 탄성 밴드(234)는 하나의 트랙(236)에 수용된 제 1 측면(286)과 다른 트랙(236)에 수용된 제 2 측면(288)을 구비하며, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 트랙(236) 내에 수용된다. 무단 밴드(234)가 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 트랙(236)에 안착될 때, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)는 거리 D만큼 서로 이격되어 있다(도 7). 트랙(236)은 또한 게이트 부재의 내주로부터 이격되어, 무단 탄성 밴드(234)를 끼워넣을 수 있게 배치된다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 구조는 도 6에 도시된 벤트 포트(170)와의 유체 교환을 위해 포켓(126) 내부에서 스프링 장착 게이트(228) 주위에 유체가 흐르도록 하기 위하여, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 사이의 무단 탄성 밴드(234)의 외부면 둘레에 채널(254)을 형성한다. 채널(254)을 통한 이러한 벤팅(venting)은 통상 도관(122)을 통한 유체 흐름의 방향과 직각이며, 게이트가 포켓쪽으로 더욱 충분히 움직일 때 유체를 포켓(126)으로부터 벤팅시킨다.
무단 탄성 밴드(234)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재들(230, 232)의 사이에서 압축가능하여, 도관(122)을 통해 흐르는 유체의 방향과 평행하게 작용하는 스프링으로서 기능을 한다. 무단 탄성 밴드(234)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재들을 포켓(126)의 대향하는 벽과 밀봉 맞물림하도록 편향시킨다. 추가로, 무단 탄성 밴드(234)는 도관을 통해 흐르는 유체가 무단 탄성 밴드(234)에 가하는 힘에 반응하여 외측 반경 방향으로 신장할 수 있어, 무단 탄성 밴드(234)와 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재들(230, 232)의 트랙(236) 외측 벽부와의 사이에 밀봉부를 형성한다.
동작시에, 도 6에 도시된 바와 같은 개방 위치에서, 도관을 통해 흐르는 유체는 좌측에서 우측으로 흐르던 우측에서 좌측으로 흐르던 간에 스프링 장착 게이트(228)의 통로(229)를 통과하며, 유체의 압력은 무단 탄성 밴드(234)에 외주 방향으로 작용하는 힘을 제공함으로써, 무단 탄성 밴드를 압박하여 트랙(236)의 내주와 밀봉 맞물림되게 된다. 이러한 밀봉 맞물림은 액츄에이터로의 유체 누설을 감소시키거나 또는 방지하여, 도 7 내지 도 9의 구현에에서의 게이트(228)가 도 3 및 4에 도시된 게이트 부재(단일 바디의 견고한 게이트)보다 더 높은 누설 저항성을 갖도록 한다. 이 구현예는 특히 내추럴리 애스퍼레이티드 엔진(naturally aspirated engine), 특히 도관(122)을 통해 대기압 또는 부압(sub-atmospheric pressure)으로 흐르는 공기에 대한 사용에 적합하다. 그러나, 도관(122)이 과부하된 공기 흡입 시스템의 부스트 압력 면에 연결되는 구현예에서, 무단 탄성 밴드(234)에 의해 제공된 누설 방지는 도관(122)을 통한 유체의 흐름이 포켓(126) 내에 압력을 생성하는 것을 방지하는데 도움을 주며, 상기 압력 생성은 스프링 장착 게이트(228) (및 나아가 피스톤(110))을 다른 위치로 밀어내거나, 그렇지 않으면 제어된 움직임을 방해하는 역할을 할 수 있다. 과부하된 압력 내에서 스프링 장착 게이트(228)가 받는 압력은, 통상 약 5 psi 내지 약 30 psi의 범위에 있다.
무단 탄성 밴드(234)는 또한 무단 탄성 밴드(234)의 존재 때문에, 제조 허용 조건, 특히 포켓(126)의 치수 및 게이트 부재(230, 232)의 두께에 덜 민감한 게이트를 생성한다. 포켓(126)은 통상적으로 압입 끼워맞춤(interference fit)을 생성하기 위해, 스프링 장착 게이트(228)의 미부하 폭보다 더 작은 폭을 갖도록 형성된다. 스프링 장착 게이트(228)에서, 스프링 장착 게이트(228)가 포켓(126)에 삽입될 때, 무단 탄성 밴드(234)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)의 사이에서 압축된다. 무단 탄성 밴드의 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230, 232)에 대한 편향 작용은, 무단 탄성 밴드가 포켓(126)으로 삽입되는(박히는(wedged)) 경우, 각각의 게이트 부재를 포켓의 벽과 밀봉 맞물림되도록 편향 또는 압박하여 누설을 감소 또는 방지한다. 가장 중요하게는, 무단 탄성 밴드의 탄성 계수 대, 견고한 게이트 부재 (230, 232)의 탄성 계수 또는 단일의 견고한 게이트의 탄성 계수가 실질적으로 낮다는 것은, 스프링 장착 게이트(228)에 작용하여 이의 통로를 따른 조립체의 선형 운동에 저항하는 통상적인 힘이 실질적으로 낮다는 것을 의미한다. 이것은 마찰력(마찰력은 통상 마찰지수와 같음)을 감소시키고, 따라서 필요한 솔레노이드 작동력을 감소시킨다. 이러한 이점은 하기에 기재된 다른 구현예에도 동일하게 적용가능하다.
도 10 및 도 11를 참조하면, 대체로, 참고부호(228')로 지정된 스프링 장착 게이트(도 7 내지 도 9에서와 유사하게 제공됨)의 제 2 구현예에는, 제 1 게이트 부재 (230'), 제 2 게이트 부재(232'), 및 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')의 사이에 수용된 무단 탄성 밴드(235)가 제공된다. 무단 탄성 밴드(235)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재들(230', 232')의 사이에서 끼워져 있는 것으로 설명될 수 있다. 도 9에 나타난 바와 같이, 제 2 게이트 부재(232')는 무단 탄성 밴드(235)의 일부를 수용하기 위한 내부 면(252')의 일부로서 트랙(237)을 포함한다. 도 10 및 11에서는 나타나지 않았지만, 제 1 게이트 부재(230')도 또한 트랙(237)을 포함한다. 또한 상기 게이트 부재(230', 232') 둘다는 상기에서 기재한 바와 같이 게이트(228')가 피스톤(110)의 연결 단부(152)에 슬라이딩되도록 연결하기 위해 슬라이더(266')도 포함한다(도 6).
도 11에서 도시한 바와 같이, 무단 탄성 밴드(235)는 대략 8자 형상의 탄성재료로 된 밴드이며, 이로 인해서 제 1 개방 공간을 형성하는 제 1 내주(272), 제 2 개방 공간을 형성하는 제 2 내주(273), 외주(274), 및 서로 대향하는 제 1 측면 및 제 2 측면(276, 278)을 포함한다. 무단 탄성 밴드(235)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')의 트랙(237)에 수용되며, 상기 제 1 측면(276)은 하나의 트랙(237)에 수용되고, 상기 제 2 측면(278)은 다른 트랙(237)에 수용된다. 무단 탄성 밴드(235)가 8자 형상이기 때문에, 트랙(237)도 또한 통상 8자 형상이다. 무단 탄성 밴드(235)가 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')의 트랙(237)에 안착될 때, 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')는 거리 D'만큼 서로 이격된다(도 10). 트랙(237)은 무단 탄성 밴드(235)를 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')의 외주로부터 이격되게(즉, 외부면으로부터 안쪽으로 이격되게) 우묵한 곳에 두도록 배치되며, 도 6 내지 도 9에 대해 상기에서 기재한 바와 같이 벤팅을 제공한다.
제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')는 서로 구조적으로 상이하나, 둘 모두 그 내부에 제 1 개구부(233')를 가지며, 상기 제 1 개구부는 개방 위치에서 도관(122)과 정렬하여 이를 통한 유체 흐름이 가능하게 되는 통로(229)의 일부를 형성한다. 게이트의 이 부분은 개방 위치부(240')(도 10)라고 하며, 슬라이더(266')에 대향하는 인접 부분은 게이트(228')의 이 부분이 폐쇄 위치로 이동할 때 도관(122)을 막아 이를 통한 유체 흐름을 방해하기 때문에 폐쇄 위치부(242')라고 한다. 이 구현예에서, 제 1 게이트 부재(230')의 폐쇄 위치부(242')는 이를 통과하는 제 2 개구부(244)를 포함한다. 제 2 개구부는 상기 제 1 개구부(233')와 실질적으로 동일한 치수일 수 있다. 제 2 게이트 부재(232')는 폐쇄 위치부(242')에 제 2 개구부를 포함하지 않는다. 대신에, 제 2 게이트 부재(232')의 폐쇄부(242')는 실질적으로 연속적인 완만한 외부 표면을 갖는다. 제 2 게이트 부재(232')는 이의 내부면(252')으로부터 돌출하는 플러그(253)를 포함할 수 있다. 이 플러그(253)는 무단 탄성 밴드(235)에 의해 형성된 제 2 개방 공간의 치수 내에 잘 들어맞고, 제 1 게이트 부재(230')의 제 2 개구부(244)의 크기 이상의 치수를 갖고, 상기 제 2 개구부는 무단 탄성 밴드(235)의 제 2 내주(273)보다 더 작은 개구부를 형성한다. 플러그(253)는 제 2 게이트 부재(232')의 내부 면(252')의 실질적으로 완만한 부분일 수 있다.
개방 위치에서, 통로(229)를 통하여 흐르는 유체는 방사상 외측으로 무단 탄성 밴드(235)에 작용하는 힘을 제공하고, 이로 인하여 무단 탄성 밴드를 트랙(237)의 외주와 밀봉 맞물림되도록 압박한다. 이러한 밀봉 맞물림은 액츄에이터 및 포켓(126)으로의 유체의 누설을 감소 또는 방지하여, 도 10 및 도 11의 구현예에서의 스프링 장착 게이트(228')가 도 3 및 도 4에서 도시한 게이트 부재보다 더욱 강한 누설 저항성을 갖도록 한다.
폐쇄 위치에서, 도관(122) 내의 유체 흐름은 제 1 게이트 부재(230')에 의해 형성되는 스프링 장착 게이트(228)'의 측면 방향일 수 있다. 특히, 유체의 이러한 배향은 도관(122)이 과부하된 공기 흡입 시스템의 부스트 압력 면에 연결되어, 통상 부스트 압력이 이를 통과하여 유동하는 것을 멈추도록 작동되는 경우에 이익이 있다. 이것은 부스트 압력이 제 2 개구부(244)를 통과하여 흐르고, 플러그(253)가 무단 탄성 밴드(235)의 제 2 내주(273)를 향하여 무단 탄성 밴드 상에 방사상 외측으로 작용하여, 이를 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 232')의 트랙(237)에 대해 밀봉하여 맞물리게 하기 때문이다. 제 2 개구부(244)의 압력은 또한 제 1 게이트 부재(230')의 외부 표면의 표면적을 최소화하고, 부스트 압력이 도관(122) 내에서 유동 방향에 평행하게 작용하는 힘을 가하여 무단 탄성 밴드(235)를 축방향으로 압축할 수 있다. 부스트 압력이 무단 탄성 밴드(235)를 축 방향으로 압축했을 때, 게이트 부재(230', 232') 중 하나는 거리 "D"를 줄이면서 게이트 부재의 다른 하나에 접근하도록 움직일 것이며, 포켓(126)의 하나의 벽과 유체가 새어나올 수 있는 게이트 부재의 사이에 간극을 형성한다. 이는 바람직하지 않은 결과이다. 따라서, 게이트 부재(228')에 대하여, 부스트 압력이 도관에 제 2 게이트 부재(232')의 실질적으로 연속하는 완만한 외부면에 충격을 가하는 방향으로 유동하는 것은 바람직하지 않을 것이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, (제 1 게이트 부재 또는 제 2 게이트 부재로 향하는 흐름으로 동작하는) 유니버셜 스프링 장착 게이트가 도시되었고, 참고 부호 "328"로 지정되었다. 유니버셜 스프링 장착 게이트(328)는 도 10 및 11의 구현예에서와 동일한 제 1 게이트 부재(230'); 상기 제 1 게이트 부재(230')와 동일한 일반적 구조를 갖는 제 2 게이트 부재(332); 폐쇄부에 필요한 차단물을 제공하는 내측 게이트 부재(334); 제 1 게이트 부재(230')와 내측 게이트 부재(334)의 사이에 형성된 트랙의 내부에 배치되는 제 1 무단 탄성 밴드(346); 및 제 2 게이트 부재(332)와 내측 게이트 부재(334)의 사이에 형성된 트랙 내부에 배치되는 제 2 무단 탄성 밴드 (348)를 구비한다. 상기 제 2 게이트 부재(332)(도 13 참고)는, 개방 위치부 (240')의 제 1 개구부(333), 및 폐쇄 위치부(242')의 제 2 개구부(344)를 포함하며, 슬라이더(366)를 포함할 수도 있다. 내측 게이트 부재(334)는 개방 위치부 (240')에 개구부(336)를 포함하며, 폐쇄 위치부(242')를 형성하는 실질적으로 연속적인 서로 대향하는 외부면들을 가지며, 이들은 유니버셜 스프링 장착 게이트(328)가 폐쇄 위치에 있는 경우 도관을 따라 흐르는 유체의 흐름을 방해할 수 있다.
도 12 내지 도 14의 구현예에서, 8자-형상의 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재(230', 332) 각각의 2개의 개구부 때문에 더욱 바람직하다. 8자-형상의 무단 탄성 밴드(346, 348)는 상기에 기재한 바와 같다. 여기에서, 제 1 무단 탄성 밴드(346)는 내측 게이트 부재(334)의 제 1 트랙(352) 및 제 1 게이트 부재 (230')의 트랙(237) 모두에 안착되며, 제 1 무단 탄성 밴드(346)를 수용할 수 있는 치수의 8자 형상인 것이 바람직하다. 유사하게, 제 2 무단 탄성 밴드(348)는 내측 게이트 부재(334)의 제 2 트랙(354), 및 제 2 게이트 부재(332)의 트랙(337) 모두에 안착되며, 바람직하게는 제 2 무단 탄성 밴드(348)를 수용하기 위한 치수의 8자 형상이다.
동작시, 유니버셜 스프링 장착 게이트(328)는, 개방 위치 및 폐쇄 위치에서, 도 10 및 도 11의 스프링 장착 게이트(228)'의 제 1 게이트 부재 측면에 대해 상기 기재된 바와 같이 동작한다. 유니버셜 스프링 장착 게이트(328)는 특별한 유체 배향을 요구하지 않고도, 통상 흡기 엔진, 과부하 엔진, 또는 터보부하 엔진에 사용될 수 있다. 이들의 보편적인 특성 및 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 각각의 폐쇄 위치부에서 면적 감소의 이점으로 인해, 도관을 통한 흐름의 방향과는 무관하게, 상기 게이트를 밀봉하여 피스톤 액츄에이터(100, 200) 및 포켓(126)으로의 누출을 감소 또는 방지하는 역할을 하게 된다. 이 구현예는 또한 무단 탄성 밴드의 외측 둘레에 다중 채널(254)을 제공하여 상기에 기재된 바와 같이 액츄에이터와 벤트 포트 (170)의 사이에서 유체 교환(도 6)을 제공하는 이점을 갖는다.
본 명세서에 기재된 스프링 장착 게이트의 각 구현예에서, 무단 탄성 밴드는 도 6 및 도 14에 나타난 바와 같이 대체로 직사각형 단면을 갖는 대체로 완만한 밴드로 도시되어 있다. 그러나, 무단 탄성 밴드는 상기 구조에 제한되지 않는다. 다른 구현예에서, 무단 탄성 밴드는 도 15 및 도 16에 나타난 바와 같이 대체로 무정형의 내부면 및 외부면을 가질 수 있다. 이 구현예에서, 무단 탄성 밴드는 통상 벨로즈형 무단 탄성 밴드(434)라고 하는데, 높낮이가 있는 외주(474) 및 이에 대해 반대로 높낮이를 갖는 내주(476)를 갖는다. 무단 탄성 밴드(434)가 대체로 8자형 구조를 갖는 경우, 8자의 중앙부를 형성하는 교차 부재(cross member)(435)도 또한, 벨로즈 타입이다. 교차 부재(435) 및 밴드의 주요부의 벨로즈 형상은, 도 15 및 도 16에 나타난 바와 같이, 도관을 통한, 나아가 무단 탄성 밴드 자체 통한 유체 흐름의 방향에 직각으로 배향된다. 벨로즈형 탄성 밴드(434)는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 사이에서 상기 밴드를 더욱 심하게 압축하므로 유리하다.
본 발명의 상세한 설명 및 바람직한 구현예를 설명함에 있어서, 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 수정예 및 변형예가 가능하다는 것은 명백할 것이다.

Claims (22)

  1. 개방 공간을 형성하는 내주를 갖는 제 1 무단 탄성 밴드, 및 각각이 개방 위치부에서 이를 관통하는 개구부를 형성하는 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재를 포함하며,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 그 개방 공간이 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 둘 다의 개구부와 정렬되게 배향된 상태로 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 사이에 끼워져 있고, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 스프링 장착 게이트가 통과하는 통로를 형성하도록 정렬되며,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 외부 면으로부터 거리를 두고 안쪽으로 배치되며, 상기 제 1 게이트 부재를 상기 제 2 게이트 부재로부터 이격시키는, 밸브용 스프링 장착 게이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드가 대체로 타원형이거나 또는 8자 형상인, 스프링 장착 게이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 각각 액츄에이터 연결부를 포함하는, 스프링 장착 게이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 각각 제 1 무단 탄성 밴드가 안착되는 트랙을 포함하는 스프링 장착 게이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 부재는 폐쇄 위치부에서 이를 통과하는 제 2 개구부를 형성하고, 상기 제 2 게이트 부재는 폐쇄 위치부에서 이의 내부면으로부터 제 1 게이트 부재의 제 2 개구부를 향하여 돌출하는 플러그를 포함하는, 스프링 장착 게이트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 대체로 8자 형상인, 스프링 장착 게이트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 무단 탄성 밴드, 및 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재의 사이에 끼어있는 내측 게이트 부재를 추가로 포함하며,
    상기 내측 게이트 부재는 이의 대향하는 면에 대해 안착되는 제 1 무단 탄성 밴드 및 제 2 무단 탄성 밴드를 갖고, 상기 내측 게이트 부재는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 개방 위치부에서의 개구부와 정렬되는 개구부를 형성하는, 스프링 장착 게이트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 중 적어도 어느 하나는 폐쇄 위치부에서 이를 통과하는 제 2 개구부를 형성하며, 상기 내측 게이트 부재는 폐쇄 위치부의 서로 대향하는 면들에서 실질적으로 연속적인 외부면을 가지며, 상기 내측 게이트 부재는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 제 2 개구부와 정렬되는, 스프링 장착 게이트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 각각 이의 폐쇄 위치부에서 통과하는 제 2 개구부를 형성하는 스프링 장착 게이트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무단 탄성 밴드는 벨로즈형 탄성 밴드이고,
    상기 벨로즈 형은 이를 통과하는 유체 방향에 가로질러 배향되는, 스프링 장착 게이트
  11. 개방 공간을 형성하는 내주를 갖는 제 1 무단 탄성 밴드;
    개방 위치부에서 이를 통과하는 제 1 개구부와 폐쇄 위치부에서 이를 통과하는 제 2 개구부를 형성하는 제 1 게이트 부재; 및
    개방 위치부에서 이를 통과하는 제 1 개구부를 형성하는 제 2 게이트 부재를 포함하며,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 그 개방 공간이 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 제 1 개구부와 정렬하기 위해 배향된 상태로 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 사이에 끼워져 있고, 상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재는 스프링 장착 게이트를 통과하는 통로를 포함하도록 서로에 대해 정렬되며,
    상기 제 1 게이트 부재를 통과하는 제 2 개구부는 스프링 장착 게이트의 다른 부재의 실질적으로 연속적인 표면과 정렬되는 스프링 장착 게이트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    스프링 장착 게이트의 다른 부재는 제 2 게이트 부재이며, 상기 제 2 게이트 부재는 이의 폐쇄 위치부에서 내부면으로부터 제 1 게이트 부재의 제 2 개구부를 향하여 돌출하는 플러그를 포함하는, 스프링 장착 게이트.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 대략적으로 타원형 또는 8자 형상인, 스프링 장착 게이트.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 스프링 장착 게이트의 다른 부재는 내측 게이트 부재이고, 상기 내측 게이트 부재는 이를 통하여 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 개방 위치부에서 개구부와 정렬되는 개구부를 형성하며, 폐쇄 위치부의 서로 대향하는 면들에서 실질적으로 연속되는 외부면을 갖는, 스프링 장착 게이트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 게이트 부재는 이의 폐쇄 위치부에서 관통하는 제 2 개구부를 포함하는, 스프링 장착 게이트.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 대략 8자 형상인, 스프링 장착 게이트.
  17. 제 1 항에 기재된 스프링 장착 게이트에 의해 제 1 구획 및 제 2 구획으로 구분되는 도관을 포함하는 밸브 메커니즘, 및 스프링 장착 게이트에 연결된 액츄에이터를 포함하며,
    상기 액츄에이터는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 스프링 장착 게이트를 이동시키는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 적어도 부분적으로 공압식으로 작동되는 견고한 피스톤을 포함하는, 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 무단 탄성 밴드는 대략 타원형 또는 8자 형상인, 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 부재는 이의 폐쇄 위치부에서 이를 관통하는 제 2 개구부를 형성하며, 상기 제 2 게이트 부재는 폐쇄 위치부에, 이의 내부면으로부터 제 1 게이트 부재의 제 2 개구부를 향하여 돌출하는 플러그를 포함하는. 장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재 중 적어도 하나는 폐쇄 위치부에서 이를 통과하는 제 2 개구부를 형성하며,
    제 2 무단 탄성 밴드, 및 상기 제 1 게이트 부재와 제 2 게이트 부재의 사이에 끼워져 있는 내측 게이트 부재를 추가로 포함하며,
    상기 내측 게이트 부재는 이의 대향하는 면에 대해 안착된 제 1 무단 탄성 밴드 및 제 2 무단 탄성 밴드를 갖고, 상기 내측 게이트 부재는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 개방 위치부에서 개구부와 정렬되어 이를 관통하는 개구부를 형성하며, 상기 내측 게이트 부재는 폐쇄 위치부의 대향하는 면들에서 실질적으로 연속되는 외부면을 갖고, 상기 내측 게이트 부재는 제 1 게이트 부재 및 제 2 게이트 부재의 제 2 개구부와 정렬되는, 장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 포켓은 벤트 포트를 포함하는, 장치.
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