KR20160022794A - 개방 힘을 보조하도록 용접된 다이어프램을 갖는 밸브 - Google Patents

Abstract

무 스프링 다이어프램 밸브 및 연관된 다이어프램은 밸브를 개방하기 위한 증가된 리프팅 힘을 갖는다. 일실시예에서, 다이어프램은 밸브를 폐쇄하기 위해 밸브 시트와 접촉하는 표면을 갖는 돔형 다이어프램과, 또한 돔형 다이어프램일 수 있는 편향 부재의 다이어프램 조립체이다. 다이어프램은 예를 들어 용접에 의해, 편향 부재에 부착되는 중앙 영역을 갖는다. 다이어프램 및 편향 부재는 함께 상주될 수 있고, 각각은 원형일 수 있고, 돔형 부분을 포함한다. 용접은 바람직하게 다이어프램의 정점 또는 기하학적 중심 근처에서 다이어프램의 중심 부분에 있다.

Description

개방 힘을 보조하도록 용접된 다이어프램을 갖는 밸브{VALVE WITH WELDED DIAPHRAGM TO ASSIST OPENING FORCE}

본 출원은 그 전체 개시가 본 명세서에 완전히 참고용으로 병합되는 VALVE WITH SELDED DIAPHRAGM TO ASSIST OPENING FORCE에 대한 2014년 8월 20일자로 출원된 계류 중인 미국 가특허 출원 62/039,543의 이익을 주장한다.

본 발명은 유체 흐름 및 전달 디바이스 및 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 유체 흐름 및 전달을 제어하는데 사용된 다이어프램 밸브에 관한 것이다.

다이어프램 밸브는 가스 및 액체 유체 전달을 위한 흐름 제어 디바이스로서 사용하기 위해 잘 알려져 있다. 반도체 산업 및 다른 산업에서, 다양한 처리 동작 동안 프로세스 화학 재료의 전달은 밸브, 예를 들어 고순도 다이어프램 밸브를 이용하여 제어된다. 다이어프램 밸브에 대한 더 많은 공통적인 응용 중 일부는 화학 증기 증착(CVD) 및 원자 층 증착(ALD)이다.

본 명세서에 제공된 제 1 본 발명의 개념은 리프팅 힘(lifting force)을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 갖는 다이어프램 밸브를 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 용접되는 편향 부재를 포함한다. 이러한 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 2 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 포함하는 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브를 위한 다이어프램을 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 용접되는 편향 부재를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 3 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 포함하는 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브를 위한 다이어프램을 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 돔형(domed) 다이어프램을 포함하고, 편향 부재 또는 디바이스는 돔형 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 용접된다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 4 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 포함하는 다이어프램 밸브를 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 돔형 다이어프램과, 돔형 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 용접되는 편향 부재 또는 디바이스를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 5 본 발명의 개념은 다이어프램 밸브에서의 다이어프램상의 개방힘을 증가시키는 방법을 제공한다. 일실시예에서, 방법은 편향 부재 또는 디바이스를 바람직하게 다이어프램의 중앙 영역에 용접하거나 달리 부착하는 단계를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 6 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 갖는 다이어프램 밸브를 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 부착되는 편향 부재 또는 디바이스를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 7 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 포함하는 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브를 위한 다이어프램을 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 돔형 다이어프램과, 돔형 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 부착되는 편향 부재 또는 디바이스를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 제 8 본 발명의 개념은 리프팅 힘을 다이어프램에 가하는 편향 부재 또는 디바이스를 포함하는 다이어프램을 갖는 다이어프램 밸브를 위한 다이어프램을 제공한다. 일실시예에서, 다이어프램은 다이어프램의 중앙 영역에 바람직하게 부착되는 편향 부재를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서에 제공된 다른 본 발명의 개념은 다이어프램의 리프팅 힘을 가하는 구조를 갖는 다이어프램 밸브를 위한 돔형 다이어프램을 제공한다. 일실시예에서, 돔형 다이어프램은 그 구조를 갖지 않는 다이어프램에 비해 돔형 다이어프램의 리프팅 힘을 증가시키는 상부 또는 비-습윤 표면 구조를 갖는 금속의 단일 시트를 포함한다. 이 개념의 추가 실시예는 본 명세서에 제공된다.

본 명세서의 예시적인 실시예에서, 다이어프램 밸브는 바람직하게 돔형 다이어프램 또는 2개 이상의 적층된 돔형 다이어프램을 이용하는 무 스프링(springless) 다이어프램 밸브이다.

이들 및 다른 개념은 아래에 완전히 개시되고, 첨부도를 고려하여 예시적인 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 이해될 것이다.

도 1은 본 명세서에의 개시된 교시에 따라 그리고 밸브 폐쇄 상태에서 예시된 무 스프링 다이어프램 밸브의 실시예를 도시한 도면.
도 2는 흐름이 차단된 상태로 도시된, 다이어프램 밸브를 위한 2개의 다이어프램의 종래 기술의 다이어프램 스택의 확대된 단면도.
도 3은 본 명세서의 본 발명 및 교시에 따라 용접된 다이어프램의 단면도.
도 4는 도 3의 용접된 다이어프램의 평면도.
도 5a 내지 도 5d는 도 3 및 도 4의 다이어프램과 함께 사용될 수 있는 단면에서의 용접의 다양한 예를 도시한 도면.
도 6은 본 명세서에 개시된 용접된 다이어프램 및 편향 부재 실시예와 전통적 단일 돔형 다이어프램을 비교하는 리프팅 힘에 대한 스트로크의 차트.
도 7은 세그먼트화된(segmented) 부분을 갖는 돔형 다이어프램의 대안적인 실시예의 등각투상도.
도 8은 다이어프램에 부착된 재료의 스트립의 형태로 편향 부재를 갖는 돔형 다이어프램의 대안적인 실시예의 등각투상도.
도 9a 및 도 9b는 다이어프램에 부착된 디스크 스프링의 형태의 편향 부재를 갖는 돔형 다이어프램의 대안적인 실시예의 분해되고 조립된 등각투상도.

도 1을 참조하면, 예시적인 실시예에서, 밸브 및 액추에이터 조립체(10)는 액추에이터 조립체(12) 및 밸브 조립체(14)를 포함할 수 있다. 액추에이터 조립체(12)는 밸브 조립체(14)의 상부 상에 적층될 수 있거나, 달리 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 밸브 조립체와 작동가능하게 결합될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예가 수동 액추에이터의 이용을 예시하지만, 대안적인 실시예는 자동 액추에이터, 예를 들어 공압식 액추에이터를 이용할 수 있다. 밸브 조립체(14)는 액체 또는 가스와 같은 유체의 흐름을 제어하는데 사용될 수 있다.

액추에이터 조립체(12) 및 밸브 조립체(14)는 미국 오하이오주 솔론에 소재한 Swagelok Company로부터 구입 가능한 DP 시리즈 또는 DF 시리즈 무 스프링 다이어프램 밸브로서 통상 실현될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. DP 시리즈 및 DF 시리즈 밸브는 또한 온라인으로 공공연히 입수가능하거나 달리 Swagelok Company로부터 입수 가능하고 본 명세서에 참고용으로 완전히 병합된 SPRINGLESS DIAPHRAGM VALVES 및 HIGH FLOW SPRINGLESS DIAPHRAGM VALVES라는 명칭의 제품 카탈로그에 도시된다. 하지만, 많은 다른 액추에이터 설계 및 다이어프램 밸브 설계는 대안적으로 사용될 수 있다.

편리함을 위한 액추에이터 조립체(12)는 DP 시리즈 또는 DF 시리즈 다이어프램 밸브로 상업적으로 판매되는 액추에이터 조립체일 수 있다. 그러므로, 액추에이터 조립체(12)의 상세한 설명은 본 발명을 이해하고 실시하는데 필요하지 않다. 도면에서의 구성은 수동 액추에이터 조립체를 위한 것이지만, 대안적으로 밸브 및 액추에이터 조립체(10)는 자동 액추에이터, 예를 들어 공압식 또는 유압식 또는 전기 기계 액추에이터로 실시될 수 있다.

예시적인 액추에이터 조립체(12)는 보닛(16)과, 보닛(16) 상에 지지되고 이에 대해 회전될 수 있는 핸들(18)을 포함한다. 핸들(18)은 밸브 조립체(14)를 개방 및 폐쇄하기 위해 수동으로 회전될 수 있다. 핸들(18)은 구동 부재(20)에 작동 가능하게 결합되어, 핸들의 회전은 구동 부재(20)의 회전을 야기한다. 구동 부재(20)는 밸브 스템(22)에 나사 연결 방식으로 결합된다. 밸브 스템(22)은 다이어프램(24)의 비-습윤 측부(24b)와 접촉한다. 그 축소 비율로 인해 도 1에서 구분 가능하지 않지만, 다이어프램(24)은 아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 바람직하게 다이어프램 및 편향 부재, 예를 들어 제 2 다이어프램 또는 다른 구조를 포함한다. 세트 스크루(26)는 밸브 스템(22)이 액추에이터 스템(20)과 함께 회전하는 것을 억제한다. 그 결과, 액추에이터 스템(20)의 회전은, 핸들(18)이 회전되는 방향에 따라 위 및 아래로의 밸브 스템(22)의 축방향 변위를 야기한다. 밸브(14)는 도 1에서 폐쇄된 위치로 도시된다. 밸브(14)를 폐쇄하기 위해, 핸들(18)은 도면에서 볼 때 시계 방향으로 회전되며, 이것은 액추에이터 스템(20)이 시게 방향으로 회전하도록 하고, 이것은 다시 밸브 스템(22)이 밸브 시트(28)에 대항하여 다이어프램(24)을 프레스하도록 축방향으로 아래로 병진 이동하도록 한다. 다이어프램(24)은 밸브(14)를 폐쇄하기 위해(이것은 도 1에 도시된 상태이다) 밸브 시트(28)와의 접촉 상태로 프레스되는 표면(24a)을 포함할 수 있다. 본 명세서의 예시적인 실시예에서, 표면(24a)은 오목 표면이며, 이는 다이어프램(24)이 바람직하게 돔형 다이어프램이기 때문이다. 밸브 시트와 접촉하는 표면(24a)은 밸브(14)를 통해 흐르는 작업 유체에 노출되고, 또한 습윤 표면(24a)으로서 본 명세서에 언급된다. 스프링(30)이 제공되고, 폐쇄 힘을 밸브 스템(22)에 인가한다. 이것은 스프링 힘의 함수로서 다이어프램(24)에 가해진 폐쇄 힘을 제한하여, 이를 통해 핸들(18)의 과도한-조임이 밸브 시트(28)에 손상을 주는 것을 방지한다. 핸들(18)이 밸브(14)를 폐쇄하기 위해 회전될 때, 밸브 스템(22)은 다이어프램(24)의 상부에 대해 눌러진다. 다이어프램(24)의 상부 측부(돔형 다이어프램에 대한 볼록 표면인)는 작업 유체에 노출되지 않고, 그러므로 다이어프램의 비-습윤 측부(24b)로 언급된다.

밸브(14)를 개방하기 위해, 핸들(18)은 도면에서 볼 때 반시계 방향으로 회전된다. 이것은 액추에이터 스템(20)이 반시계 방향으로 회전되도록 하며, 이 회전은 밸브 스템(22)이 축방향으로 위쪽으로 병진 이동하도록 하고, 이 운동은 돔형 다이어프램의 예에서, 다이어프램(24)이 오목한 습윤 표면(24a)을 밸브 시트(28)로부터 분리시킨 원래의 돔형 형태로 돌아가도록 하여, 흐름을 위해 밸브(14)를 개방한다.

다이어프램(24)은 바람직하게, 다이어프램(28)의 원래의 응력을 받지 않는 상태가 돔형의 굴곡진 형태{습윤 측부(24a)가 오목하게 됨을 의미함}로 돌아가게 하는 스프링-형태의 효과를 갖도록 돔 형태일 수 있다. 다이어프램(24)은 밸브(14)를 통해 흐르는 작업 유체에 적합하는 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 다이어프램(24)은 전체적으로 스테인리스로 만들어질 수 있지만, 다른 재료는 비-금속 다이어프램을 포함하는 특정한 응용에 필요한 대로 사용될 수 있거나, 다이어프램은 상이한 재료로 만들어진 부분을 포함할 수 있다. 다이어프램(24)( 및 아래에 설명되는 편향 부재)에 적합한 재료는 몇몇 예를 나타내면, 엘질로이(Elgiloy), MP35N, 스테인리스 스틸, 하스탈로이(Hastalloy)를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. 하지만, 본 발명은 금속 다이어프램에 한정되지 않고, 또한 플라스틱 다이어프램 또는 복합 다이어프램, 예를 들어, 플라스틱과 금속의 혼합물, 상이한 금속, 또는 세라믹 등과 같은 복합 재료를 이용하는 다이어프램과 함께 사용될 수 있다.

다이어프램 밸브(14)는 통상적으로 무 스프링 다이어프램 밸브로서 알려져 있는데, 이는 다이어프램(24)이 밸브(14)를 개방하기 위해 다이어프램(24)을 이동시키는 힘(스프링을 통한 것 또는 다른 경우와 같이)을 가하는데 액추에이터 조립체(12)를 필요로 하지 않고도 고유한 스프링-형태의 작용으로 인해 원래의 응력을 받지 않는 상태 또는 형태로 되돌아가기 때문이다. 이것은, 다이어프램이 밸브 스템에 부착되어 밸브 스템의 이동이 다이어프램의 이동에 힘을 가하고 다이어프램의 표면이 아니라 밸브 스템이 밸브를 폐쇄하기 위해 밸브 시트와 접촉하는 결속된 다이어프램 스타일과 대비된다. 본 명세서에 기재된 무 스프링 다이어프램 밸브에서, 밸브 스템 및 다이어프램은 서로에 부착되거나 달리 연결되거나 하지 않는다.

밸브 조립체(14)는 밸브 바디(32)를 포함하고, 밸브 바디를 통하는 유체 흐름을 위한 2개 이상의 포트를 가질 수 있다. 밸브 바디(32)는 밸브 시트(28)의 중심 라인과 동축인 길이 방향 축(X)을 갖는다. 축(X)은 밸브 바디(32)의 중심의 길이 방향 축일 수 있지만, 그럴 필요는 없다. 축방향 및 반경방향의 정렬 방향에 대한 본 명세서의 모든 기준은 본 명세서에 달리 주지되지 않으면 축(X)을 언급한다. 에를 들어 상향 및 하향과 같은 방향 이동에 대한 본 명세서의 기준은 도면에 대한 설명의 편리함을 위한 것이지만, 축(X)에 대해 밸브(14)의 특정한 배향 또는 정렬을 요구하지 않는다.

밸브 바디(32)는 제 1 또는 입구 포트(34)(또한 입구로서 본 명세서에 언급됨) 및 제 2 또는 출구 포트(36)(또는 출구로서 본 명세서에 언급됨)를 포함할 수 있고, 이들 모두는 밸브가 개방될 때 밸브 공동(38)과 유체 연통한다. 밸브 시트(28)는 입구 포트(34)를 둘러싼다. 밸브 공동(38)은 다이어프램(24) 및 밸브 시트(28)에 의해 밀봉된다. 다이어프램(24)이 밸브 스템(22)의 하향 이동에 의해 아래로 편향(도면, 특히 도 1에서 볼 때)될 때, 다이어프램의 습윤 표면(24a)은 밸브 시트(28)에 대해 프레스되고, 흐름은 입구 포트(34)와 출구 포트(36) 사이에서 차단된다. 밸브 스템(22)이 위로(도면에서 볼 때) 이동될 때, 비-습윤 측부(24b)의 다이어프램(24)에 대한 밸브 스템에 의해 가해진 폐쇄 하중은 감소되어, 다이어프램(24)은 원래의 응력을 받지 않는 상태쪽으로 되돌아갈 수 있으며, 이것은 스프링-형태의 작용으로 바람직하게 돔 형태이다. 돔형 다이어프램(24)의 이러한 스프링-형태의 작용은 또한 다이어프램(24)의 리프팅 힘으로서 본 명세서에 언급되고, 리프팅 힘은, 돔형 다이어프램(24)이 밸브 시트(28)로부터 멀어지게 리프팅하고 다이어프램(24)의 원래의 응력을 받지 않는 상태로 되돌아가도록 하는데 도움을 주기 위해 돔형 다이어프램(24)의 고유 특징이다. 다이어프램이 완전히 응력을 받지 않은 상태로 완전히 되돌아가도록 허용될 지의 여부는 설계 선택의 문제이지만, 유체 흐름을 최대화하는 것이 바람직하다. 하지만, 대안적으로, 다이어프램(24)은 완전히 응력을 받지 않은 것보다 작은 상태로 되돌아갈 수 있지만, 그럼에도 불구하고, 다이어프램 밸브(14)의 입구와 출구 사이에서 유체 흐름을 차단하지 않는다. 밸브 스템(22)이 밸브 시트(28)에 대해 다이어프램에 힘을 가할 때 약간 평평해진 프로파일(도 1을 참조)로 변형될 수 있는 돔형 다이어프램(24)은, 다이어프램(24)이 응력을 받지 않은 돔형 프로파일(도 3을 참조)로 되돌아가고 밸브 시트(28)와 접촉 없는 스프링 힘 또는 리프팅 힘으로 작용한다. 다이어프램(24)의 원래의 응력을 받지 않은 상태로의 이러한 완화는, 다이어프램 습윤 표면(24a)이 밸브 시트(28)와 접촉 없이 이동되도록 하여, 입구 포트(34) 및 출구 포트(36)는 밸브 공동(38)을 통해 서로 유체 연통한다. 추가 포트는 필요한 경우 제공될 수 있다. 유체 흐름은 제 1 포트(34)와 제 2 포트(36) 사이에서 어느 한 방향으로 이루어질 수 있어서, 입구 포트(34) 및 출구 포트(36)에 대한 본 명세서에서의 참조는 설명의 편리함만을 위한 것이다.

핸들(18) 단부에 마주보는 보닛의 말단 단부(16a)는 플랜지(40)를 포함한다. 보닛 너트(42)는 밸브 바디(32) 상에 보닛(16)을 클램핑하고 유지하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 밸브 바디(32)는 보닛 너트(42)의 나사산 형성된 부분(46)과 짝을 이루는 나사산 형성된 부분(44)을 포함할 수 있다. 보닛 너트(42)는 또한 보닛의 플랜지(40)와 맞물리는 플래지(48)를 포함하여, 보닛 너트(42)가 밸브 바디 상으로 아래로 조여질 때, 보닛 플랜지(40)는 보닛 너트 플랜지(48)와 밸브 바디(32)의 클램핑 표면(50) 사이에 포착되고 축방향으로 부하를 받는다. 바람직하게 평평하거나 평탄하고, 또한 바람직하게 원으로서 획정된 둘레를 갖는 다이어프램(24)의 외부 주변 부분(24c)은 보닛 플랜지(40)와 밸브 바디(32)의 클램핑 표면(50) 사이에서 클램핑될 수 있다. 이것은 주변 환경에 대한 유체 손실에 대항하여 밸브 공동(38)을 밀봉하는 바디 밀봉부를 제공한다. 돔형 부분(도 3에서 110)은 외부 주변 부분(24c)에 의해 둘레 방향으로 둘러싸인다. 그러므로, 돔형 부분(110)은 주변 부분(24c)의 평면으로부터 굴곡진 방식으로 연장한다. 다이어프램(24)은 이에 따라 돔형 다이어프램에 대해 오목 표면이고 밸브 시트(28)를 향하는 습윤 표면(24a)과; 돔형 다이어프램에 대해 볼록 표면이고 밸브 스템(22)을 향하는 비-습윤 표면(24b)을 제공한다.

밸브 시트(28)는 밸브 바디(32)의 밸브 시트 오목부(52)에 배치될 수 있다. 밸브 시트 오목부(52)는 입구 포트(34)를 둘러싸고, 밸브 시트 오목부(52)를 한정하는 고리형 지지 벽(54)을 포함할 수 있다. 고리형 지지 벽(54)은 밸브 시트 오목부(52)에 밸브 시트(28)를 포착하고 고정하도록 도시된 바와 같이 안쪽으로 그리고 선택적으로 적층될 수 있다. 따라서, 적층될 때 지지 벽(54)은 테이퍼진 절단 원추형 외부 표면(36)을 제공한다.

밸브 조립체(14)는 많은 상이한 재료로 만들어질 수 있다. DP 시리즈 및 DF 시리즈는 스테인리스 스틸로 만들어진 밸브 바디 및 다이어프램을 포함한다. 밸브 시트(28)는 에를 들어, PFA(페르플루오알콕시), PTFE, (폴리테트라플루오로에틸렌), PCTFE, (폴리클로로트리플루오로에틸렌), PEEK(폴리에테르에테르케톤), PI(폴리이미드), 및 탄성중합체를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는 비-금속 재료로 공통적으로 만들어진다.

도 2는 단면으로 도시한 종래 기술에 따른 제 1 또는 상부 돔형 다이어프램(60a) 및 제 2 또는 하부 돔형 다이어프램(60b){제 2 다이어프램(60b)은 습윤 다이어프램이다}을 갖는 전통적인 적층된 돔형 다이어프램 조립체(60)의 예를 도시한다. 다이어프램 조립체(60)가 보닛 플랜지(40) 및 밸브 바디 클램핑 표면(50)에 의해 주변부에서 클램핑되기 때문에, 돔형 다이어프램 조립체(60)는, 액추에이터 폐쇄 힘 또는 부하가 제거될 때 응력을 받지 않는 상태로 되돌아가도록 스프링 힘을 겪을 것이다. 돔형 다이어프램 조립체(60)의 각 다이어프램은 예를 들어, 하부 압력 밸브에 대해 1인치 직경의 다이어프램에 대해 0.004 인치 내지 0.005 인치의 두께를 가질 수 있다.

액추에이터 폐쇄 힘이 밸브를 개방하기 위해 다이어프램 조립체(60)로부터 제거된 상태 하에서 설치된 도 2에서의 다이어프램 조립체(60)를 도시한다. 하지만, 도시된 다이어프램, 및 특히 돔형 부분은 개별적으로 이동될 수 있어서, 상부 다이어프램(60a)은 고유 스프링 힘으로 인해 멀어지게 리프팅되지만, 하부 다이어프램(60b)은 밸브가 개방될 수 없도록 밸브 시트(28)에 대해 고착되거나 달리 유지될 수 있다. 종래 기술은 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸의 단일 시트 또는 층, 또는 금속의 다중-층 또는 다중 시트일 수 있는 다이어프램을 제공한다. 예를 들어, 2개 이상의 다이어프램은 다중 다이어프램 설계에서 서로 겹치게 수직으로 적층될 수 있다. 도 2와 같은 종래 기술의 다중 다이어프램 설계에서, 다이어프램 조립체(60)는 함께 적층되거나 포개지는 2개 이상의 다이어프램을 포함한다. 적층된 다이어프램은 또한 주변 에지에서 용접될 수 있지만, 개별적인 다이어프램은 다른 경우, 다이어프램이 밸브를 폐쇄하기 위해 변형될 때 개별적인 다이어프램의 휘어짐을 용이하게 하기 위해 특히 돔형 부분의 영역에서 서로에 대해 자유롭게 슬라이딩하고 시프팅한다.

다중 다이어프램 설계에서, 최내측 다이어프램은 밸브 시트를 향하고, 밸브를 폐쇄하기 위해 밸브 시트와 접촉하는 유일한 다이어프램이다. 밸브 스템 폐쇄 힘이 밸브를 개방하기 위해 제거될 때, 스택에서의 모든 다이어프램은 응력을 받지 않은 돔형 상태로 되돌아가야 한다. 하지만, 최내측 다이어프램은 밸브 시트에 고착될 수 있거나(예를 들어, 유체, 또는 압력 또는 온도 효과와의 화학적 상호 작용으로 인해), 밸브가 진공 용례(즉, 하류 압력은 상류 압력에 비해 낮다)에서 사용될 때 밸브 시트에 대해 유지될 수 있다. 폐쇄된 위치(도 2)에서 고착되는 최내측 다이어프램의 이러한 효과가 발생할 수 있는데, 이는 다이어프램 스택에서의 다른 다이어프램이, 스택의 주변 에지가 용접 등에 의해 함께 부착되는 경우에도, 응력을 받지 않은 상태로 자유롭게 되돌아가기 때문이다. 그 결과, 더 높은 개방 또는 리프팅 힘이 초기에 필요하여, 최내측 다이어프램을 응력을 받지 않은 상태로 되돌아가게 하기 위해 최내측 다이어프램을 밸브로부터 멀어지게 이동시키거나 해제하게 된다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 명세서의 교시 및 본 발명의 일실시예에서, 종래 기술의 다이어프램(60)(도 2에서만)은 다이어프램 조립체(100){도 1에서 다이어프램(24)에 상응할 수 있음}로 대체되고, 이것은 일실시예에서 다이어프램(102)과, 다이어프램(102)에 부착되거나 연결되는 편향 부재(104)를 포함한다. 편향 부재(104)는 다이어프램(102)에 부착되는 구조 또는 디바이스를 의미하며, 여기서 다이어프램(102)은 밸브(14)를 폐쇄하기 위해(즉, 입구와 출구 사이에서 흐름을 차단하기 위해) 밸브 시트(28)와 접촉하는 표면(102a)을 갖는다. 그러므로, 예로서, 다중 다이어프램 스택에서, 편향 부재는 바람직하게, 직접 부착에 의해, 밸브 시트(28)를 향하는 최내측 다이어프램에 부착된다{여기서 2개 이상의 다이어프램이 사용되는 경우, 편향 부재(104)는 모든 다이어프램에 부착될 수 있다}.

편향 부재(104)는, 다이어프램(102)이 원래의 응력을 받지 않은 상태로 돌아가거나 이동시키는데 도움을 주기 위해 다이어프램(102)에 대한 개방 또는 리프팅 힘을 증가시킨다. 다른 방식으로 말하면, 편향 부재(104)는, 편향 부재(104)가 부착되는 다이어프램(102)에 리프팅 힘을 가한다. 편향 부재(104)의 이러한 리프팅 힘은 바람직하게는 흐름을 위해 밸브(14)를 개방시키도록 밸브 시트(28)로부터 멀어지는 다이어프램(102)의 고유 리프팅 힘에 부가된다. 다이어프램(102)은 바람직하게, 액추에이터 폐쇄 힘이 제거될 때 완전히 응력을 받지 않은 상태로 되돌아갈 필요는 없다. 편향 부재(104)를 포함한다는 것은, 설계자가 무 스프링 다이어프램 설계의 이익 및 장점을 갖는 다이어프램 밸브를 설계하도록 한다. 이러한 장점은 특히, 스트로크, 사이클 수명을 증가시키고 흐름을 최대화하기 위해 더 얇은 다이어프램 및 다이어프램 스택을 이용하는 것을 포함한다. 하지만, 더 얇은 다이어프램을 이용하는 것은 다이어프램의 리프팅 힘을 감소시켜, 본 발명은 여기서 밸브 시트와 접촉하는 다이어프램에 가해진 더 높은 리프팅 힘으로 다이어프램 또는 다이어프램 스택을 위한 구조 및 방법을 제공한다.

일실시예에서, 다이어프램(102)은 바람직하게 돔형 다이어프램이고, 위에서 참조된 DF 및 DP 시리즈 무 스프링 다이어프램 밸브와 함께 사용된 것과 같이 알려진 설계의 돔형 다이어프램일 수 있지만, 그럴 필요는 없다. 돔형 다이어프램이 바람직하지만, 그 용어가 당업자에 의해 이해되는 것으로 돔형이 되도록 요구되지 않는다. 다른 다이어프램은 대안적으로 사용될 수 있고, 여기서 가해진 작용힘에 의해, 다이어프램은 밸브를 폐쇄하기 위해 밸브 시트와 접촉하도록 변형되거나 응력을 받을 수 있지만, 그런 후에 작용 힘이 다이어프램으로부터 제거될 때 밸브를 개방하기 위해 원래의 응력을 받지 않은 상태로 완화되거나 되돌아간다. 예시적인 다이어프램(102)은 평면에서 원형일 수 있지만, 원형 형태의 다이어프램(102)이 반드시 요구되진 않는다. 다이어프램(102)은 대안적으로 타원형일 수 있거나, 예를 들어 보다 사각형 형상의 외관을 가질 수 있다. 다이어프램 스택에서, 다이어프램(102)은 밸브(14)를 통해 흐름을 막거나 차단하기 위해 밸브 시트(28)와 접촉하는 표면(102a)을 갖는 다이어프램이다. 그러므로, 표면(102a)은 밸브 조립체(14)를 통해 흐르는 작용 유체에 노출되는 표면(102a)을 의미하는 습윤 표면이다. 일실시예에서 편향 부재(104)는 제 2 돔형 다이어프램일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 다이어프램(102)의 중앙 부분(106)(또한 본 명세서에서 중앙 영역으로 언급됨)은 예를 들어, 용접부(108)의 형태로 부착물에 의해 편향 부재(104)에 부착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제 1 다이어프램(102), 및 제 2 돔형 다이어프램의 형태인 편향 부재(104)는 함께 적층되거나 포개질 수 있거나, 달리 용접부(108)가 제 1 다이어프램(102)의 중앙 부분(106)에 제공되도록 편리하게 배치될 수 있다.

그러므로, 일실시예에서 다이어프램 조립체(100)는 바람직하게 메인 돔형 부분(110)을 각각 갖는 2개 이상의 돔형 다이어프램의 스택이며, 메인 돔형 부분{다이어프램(102)에 대해 110a 및 편향 부재(104)에 대해 110b로 표시됨}은 제 1 다이어프램(102)의 기하학적으로 중심 지점(112)으로부터 바람직하게 평평한 주변 림(114){도 3에서 다이어프램(102)에 대해 114a 및 편향 부재(104)에 대해 114b로 표시됨}으로 방사상 연장한다. 림(114)은 평평할 필요가 없고, 바람직하게는 둘레가 원일 필요도 없을 수 있다. 각 림(114)은 보닛(40)과 밸브 바디 클램핑 표면(50) 사이에서 각 다이어프램(102, 104)을 클램핑하기 위한 안정한 표면을 제공한다. 다른 림 기하학적 구조는 바디 밀봉을 형성하기 위해 다이어프램을 밸브 바디에 고정하는데 사용된 클램핑 장치(arrangement)의 유형에 따라 필요한 대로 사용될 수 있다. 예를 들어, 림(114a 및 114b)은 코너에 걸쳐 구부러질 수 있거나, 서로뿐 아니라 하나 이상의 클램핑 표면에 용접될 수 있다. 돔형 부분(110a 및 110b)은 구체 형태일 수 있지만, 그럴 필요는 없고, 대안적으로 2개 이상의 반경을 포함하는 굴곡진 표면일 수 있다.

다이어프램(102)의 중앙 부분(106)은 바람직하게 다이어프램(102)의 기하학적 중심 지점(112)을 수용하는 표면적이다. 바람직하게, 용접부(108)(또는 다른 적합한 부착 기술)는, 다이어프램(102)의 직경의 10%이고 기하학적 중심 지점(112)이 그 안에 포함되는 직경을 대략적으로 갖는 중앙 부분(106) 내에 위치된다. 이것은, 용접부(108)가 다이어프램(102) 및 편향 부재(104)의 편향 동안 상승된 전단 응력을 받는 영역에 걸쳐 위치되지 않을 것이다. 중앙 지점(106){이에 따라 중앙 지점(102)에 가까운} 및 더 바람직하게, 중앙 지점(112)에서 다이어프램(102) 및 편향 부재(104)를 함께 용접하는 것이 바람직하지만, 이것은 항상 요구되는 것을 아니고, "중앙" 부분(106)이 고려된 것 이외의 것, 또는 다이어프램(102)의 중앙 지점(112)에서 수용된 것 이외의 다른 용접 부위는 필요한 경우 사용될 수 있다. 부착된 편향 부재(104)의 효과가 원래의 응력을 받지 않은 상태로 되돌아갈 때 돔 다이어프램(102)의 고유 리프팅 힘에 추가적인 리프팅 힘을 생성하기 위한 것이기 때문에, 용접부(108)와 같은 부착물은 전단 응력을 받을 수 있다. 그러므로, 용접부(108)와 타협하지 않고도 편향 부재(104)의 리프팅 힘에 의해 유도된 응력을 견디는데 충분한 크기, 깊이 및 강도를 갖는 부착물, 예를 들어 용접부(108)를 설계하는 것이 바람직하고, 요구된다. 하지만, 또한 다이어프램(102) 및 편향 부재(104)의 휘어짐에 의해 유도되는 응력을 감소시키도록 가능한 한 작게 용접부(108)를 갖는 것이 바람직하다. 또한 특히 다이어프램(102)의 습윤 표면(102a) 상에서, 용접 프로세스에 의해 야기된 열 영향받는 지역을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 용접부가 부착을 위해 사용될 때, 용접부(108)의 기하학적 구조가 완전히 채워지는 원형 용접부의 형태인 것이 바람직하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 하지만, 대안적으로, 용접부(108) 기하학적 구조는 아래에 더 설명되는 바와 같이 도넛-형태 또는 토로이드 형태의 링의 형태일 수 있다.

용접부의 바람직한 이용에 대한 대안으로서, 편향 부재(104)는 필요한 경우, 접착제, 브레이징 연결부, 기계적 연결부(예를 들어, 나사 연결된 또는 스냅 연결된 연결부), 상호 연동 표면 등을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는 다른 기술에 의해 다이어프램(102)에 부착될 수 있다.

용접부(108)는 바람직하게 다이어프램(102)의 돔형 부분(110a){다이어프램(102)의 기하학적 중심 지점(112)에 대응할 수 있음}의 정점에 배치되고, 정점은 다이어프램(102)의 휘어짐 동안 다이어프램(102)과 편향 부재(104) 사이에서 감소된 전단 응력의 영역 또는 노드이다.

도 5a 내지 도 5d는 다이어프램(102) 및 편향 부재(104)를 함께 부착하는, 확대된 단면도로 도시된 용접부(108)에 사용될 수 있는 용접 유형의 예를 도시한다. 도시된 각 실시예에서, 용접부(108)는 바람직하게 다이어프램 스트로크 동안 용접부(108) 상에서 작용하는 응력에 대항하여 용접부(108)의 유지 강도를 제공하기 위해 다이어프램(102)의 중심 라인(116)에 적어도 침투한다. 용접부(108)의 용융지(weld pool)rk 다이어프램(102)을 통해 침투하지만, 완전히 침투하지 않는 것이 바람직하다. 하지만, 몇몇 응용에서, 용접부(108)가 다이어프램(102)을 통해 침투하는 것이 허용될 수 있다. 레이저 용접, E-빔 용접, 단일 스폿 침투 용접, 저항 스폿 용접, 원형 스캐닝된 빔 용접 등을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는 많은 상이한 용접 기술이 사용될 수 있다. 저항 용접은 침투 용접이 아니지만, 그 대신 2개의 용접된 부재들, 이 경우에 다이어프램(102) 및 편향 부재(1040 사이의 경계면에 형성된다. 경계면으로부터, 용접은 다이어프램(102) 및 편향 부재(104)로 연장하여, 다이어프램(102)의 습윤 표면(102a)에 최소한이나 어떠한 붕괴도 없다.

본 명세서에 교시하는 용접된 다이어프램 개념은 기존의 다이어프램 밸브, 즉 보관 중이거나 현장에 설치된 다이어프램 밸브에서 이미 설치된 다이어프램의 용이한 대체에 특히 유리하다. 이러한 이익은, 다이어프램 조립체(100)는 인시튜(in-situ) 교체를 위해 이전 다이어프램 또는 다이어프램 스택과 동일한 기하학적 구조를 갖도록 구성될 수 있다.

용접부(108)의 이용이, 액추에이터 힘이 제거되고 다이어프램 돔형 부분(110a)이 원래의 응력을 바지 않은 상태로 되돌아갈 때 다이어프램(102)의 고유 리프팅 힘에 충분히 추가한다는 것이 발견된다. 편향 부재(104)에 의해 제공된 추가 리프팅 힘은, 다른 경우 밸브 시트(28)에 대해 다이어프램(102)을 유지하고 아마도 다이어프램(102)이 일부 유체의 화학적 특성 또는 다른 원인으로 인해 밸브 시트(28)에 대해 고착되도록 하는 경향이 있을 수 있는 진공 또는 부의 압력에 노출되는 다이어프램 밸브에서 특히 유리하지만, 그에 전적으로 한정되진 않는다.

도 6은 다이어프램(102)의 중심 지점(112)에서 다양한 다이어프램 스트로크에서 파운드 단위의 다이어프램 리프팅 힘의 예시적인 차트이다. 이 차트는 전통적인 종래 기술의 단일 돔형 다이어프램을, 본 발명의 교시에 따라 함께 용접된 다이어프램(102)과 편향 부재(104)를 갖는 용접된 다이어프램 조립체(100)와 비교한다. 이 차트는 본 발명의 중심에 용접된 2개의 적층된 다이어프램(그래프 A)과 전통적인 단일 다이어프램(그래프 B) 사이에서 리프팅 힘에서의 증가를 도식적으로 도시한다.

예를 들어 택-용접(tack welding)에 의해, 다중 다이어프램을 함께 융접(fusing) 또는 용접하는 것은 효율적인 개방 힘을 증가시킨다. 다이어프램의 중앙 지점에서의 노드에서 또는 이를 수용하는 것과 같이 전략적 위치에 융접 지점을 위치시키는 것은, 사이클 수명 및 다이어프램 스트로크가 유지될 수 있도록 용융된 조립체(100)에서 응력 급상승(riser)를 최소화하는 경향이 있다.

다이어프램 돔형 부분(110a)의 중앙 부분(106){예를 들어, 편향 다이어프램(102)의 낮은 응력 노드에서}에 택-용접을 위치시키는 것은 밸브 시트(28)가 갖는 밀봉 성능을 유지하고, 다이어프램(102)의 사이클 수명에 최소한 충격을 주도록 사용될 수 있다. 이것은 또한, 원래 구축 및 이전에 설치된 다이어프램의 개정/교체 모두를 위해 에러 방지 방식으로 더 쉽게 설치되는 다이어프램 조립체(100) 단일 유닛을 만든다.

중앙 택 용접된 다중 다이어프램 스택 개념은 증가된 용접 강도를 위해 원형 용접 경로를 이용할 수 있다(도 4 및 도 4에서의 예시적인 단면을 참조). 이러한 시나리오에서, 용접 강도는 용접의 폭에 의해 영향을 받는다. 2차원적 원형 용접에서, 이것은 원의 영역과 동일하다. 원이 더 클수록, 용접 경계면의 영역은 더 커지고, 이것은 더 강력한 용접을 초래한다. 이와 같은 더 큰 용접에 대한 하나의 접근법은 용접 기기의 스폿 크기를 증가시킨다. 사용된 용접 프로세스에 따라, 이것은 용접을 달성하는데 요구된 전력 밀도에 도달하기 위해 용접 전력에서의 증가를 초래한다.

원형 용접 경로에 의해 전달된 전체 낮은 용접 전력 외에도, 용접의 침투 깊이는 주위깊게 제어될 수 있다. 스폿 용접의 침투 프로파일은 레이저 또는 전자 빔 용접기의 경우에, 용접에 전달된 전력 및 빔의 전력 프로파일에 의존한다. 단일 스폿 대신에 원형 용접 경로를 이용함으로써(일례로 도 5d를 참조), 용접 침투는 용접의 전체 형태 및 경계면 영역과 독립적으로 결정된다. 이것은 적절한 용접 침투에 걸친 제어를 가능하게 하여, 바람직하게 다이어프램(102)의 습윤 표면(102a)을 관통하지 않고, 그 용례에 요구된 강도를 제공하는 적합한 용접 영역을 달성한다.

단일 다이어프램이 전통적인 다이어프램에 비해 더 두꺼운 단면을 갖는 돔형 부분과 함께 대안적으로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이것은 또한 고유하게 더 큰 스프링 또는 리프팅 힘을 제공할 것이다. 하지만, 유사한 직경 및 돔 높이의 더 두꺼운 다이어프램은 전통적인 더 얇은 다이어프램에 비해 훨씬 더 큰 벤딩 응력을 나타낼 것이다. 이러한 더 높은 응력은 영구적인 변형을 초래하여, 스트로크의 손실, 또는 낮은 피로 수명을 초래할 수 있다. 본 명세서에의 본 발명의 개념 및 교시는 더 두꺼운 다이어프램을 제공하는 것에서 발생하는 문제를 회피한다.

도 7 내지 도 8은 돔형 다이어프램의 리프팅 힘을 추가로 증가시키기 위한 추가의 대안적인 실시예를 도시한다. 이들 실시예에서, 액추에이터 힘이 완화된 후에 다이어프램을 응력을 받지 않은 원래의 돔형 형태로 되돌아가는데 도움을 주는 추가 스프링 힘을 제공하기 위해, 다이어프램 자체는 전통적인 매끄러운 돔형 다이어프램의 구조적 변형을 포함할 수 있거나, 전통적인 매끄러운 돔형 다이어프램은 추가의 구조적 리프팅 힘 부재 또는 디바이스를 구비할 수 있다.

도 7의 실시예에서, 다이어프램(120)은 다이어프램(120)의 중심 지점(124)으로부터 바람직하게 평탄화된 주변 림(126)으로 방사상 바깥쪽으로 연장하는 돔형 부분(122)을 갖는 다이어프램을 가지는 평면에서 원형인 돔형 다이어프램이다. 림(126)은 평평할 필요가 없고, 바람직하게 평면에서 원형이다. 림(126)은 보닛(40)과 밸브 바디 클램핑 표면(50){도 1의 예시적인 밸브 실시예에 대해) 사이의 다이어프램(120)을 클램핑하기 위한 안정한 표면을 제공한다. 다른 림의 기하학적 구조는 전술한 바와 같이 바디 밀봉부를 형성하기 위해 다이어프램을 밸브 바디에 고정하는데 사용된 클램핑 장치의 유형에 따라 필요한 경우 사용될 수 있다. 돔형 부분(122)은 구체 형태일 수 있지만 반드시 그럴 필요는 없고, 대안적으로 2개 이상의 반경으로 형성된 굴곡진 표면일 수 있다.

일실시예에서, 다이어프램(120)의 표면(128), 예시된 실시예에서, 볼록 상부 또는 비-습윤 표면은 구조를 갖지 않는 다이어프램에 비해 다이어프램의 리프팅 힘을 증가시키는 구조를 제공하도록 에칭되거나 달리 금을 새기거나(scored) 수정된다. 예를 들어, 복수의 에칭된 세그먼트(130){간략함을 위해, 모든 세그먼트(130)가 리드 선으로 표시되는 것은 아니다}의 형태의 구조가 제공될 수 있고, 돔형 부분(122)의 휘어짐을 증가시킨다. 더욱이, 표면(128)의 부분은, 예를 들어 돔형 부분(122)의 중앙 부분(134)으로부터 바람직하게 방사상 바깥쪽으로 연장하는 비-에칭된 리브(132)를 제공하도록 에칭되지 않는다. 이들 비-에칭된 리브(132)는 에칭된 리브와 상이한 유연성을 나타내므로, 다이어프램(120)의 고유 리프팅 힘을 증가시키는데 사용될 수 있는 스프링 힘을 도입한다. 대안적으로, 에칭은 돔형 부분(122)의 밑면 상의 오목 습윤 표면에 적용될 수 있고, 이것은 사실상 돔형 부분(122)을 응력을 받지 않은 원래의 돔형 형태로 다시 밀어 넣도록 작용하는 스프링 힘을 도입한다.

도 8의 실시예에서, 다이어프램(140)은 바람직하게 다이어프램(140)의 중앙 지점(144)으로부터 바람직하게 평탄화된 주변 림(146)으로 방사상 바깥쪽으로 연장하는 메인 돔형 부분(142)을 갖는 다이어프램 층을 가진 평면에서 원형인 돔형 다이어프램이다. 림(146)은 평평할 필요는 없고, 바람직하게 평면에서 원형이다. 림(146)은 보닛(40)과 밸브 바디 클램핑 표면(50)(도 1의 예시적인 밸브 실시예에 대해) 사이의 다이어프램(140)을 클램핑하기 위한 안정한 표면을 제공한다. 다른 림 기하학적 구조는 전술한 바와 같이 바디 밀봉을 형성하기 위해 다이어프램을 밸브 바디에 고정하는데 사용된 클램핑 장치의 유형에 따라 필요한 경우 사용될 수 있다. 돔형 부분(142)은 형태에서 구체일 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 대안적으로 2개 이상의 반경으로 형성된 굴곡진 표면일 수 있다.

재료의 개별적인 스트립(148)의 형태인 편향 부재는 돔형 부분(142)의 볼록 비-습윤 표면(150)과 중첩하고, 바람직하게 돔형 부분(142)에 부착될 필요는 없다. 예를 들어, 스트립(148)은 다이어프램(140)과 유사하거나 동일한 재료 또는 상이한 재료일 수 있고, 다이어프램(140)의 고유 리프팅 힘에 추가적인 리프팅 힘을 제공하는 스프링 힘의 특성에서 추가된 강성도를 제공한다. 예를 들어, 스트립(148)은 다이어프램(140)에 사용되는 재료의 더 두꺼운 부품일 수 있고, 추가된 두께는 다이어프램의 스트로크에 필요한 스프링 힘 또는 리프팅 힘의 양에 의해 결정된다. 대안적으로, 스트립 또는 스트립 스프링(148)은 돔형 부분(142)의 오목한 습윤 밑면 상에 제공될 수 있다. 스트립 스프링(148)을 다이어프램(140)에 부착하기 위한 예시적이고 바람직한 기술은 돔형 부분(142)의 중앙 부분(154)에서 스폿 용접부(152)이지만, 다른 부착 위치는 대안적으로 필요한 경우 사용될 수 있다. 스트립 스프링(148)의 나머지 부분은 다이어프램 표면에 부착될 수 있지만, 그럴 필요는 없다. 스트립 스프링(148)은 바람직하게 다이어프램 림(146)으로 연장하고, 전술한 바와 같이 밸브 바디와 보닛 사이에 그와 함께 클램핑된다.

도 9a 및 도 9b의 대안적인 실시예에서, 도 9a는 분해 사시도이고, 도 9b는 다이어프램 조립체(160)의 사시도이다. 다이어프램 조립체(160)는 다이어프램(162)의 중앙 지점(166)으로부터 바람직하게 평탄화된 주변 림(168)으로 방사상 바깥쪽으로 연장하는 메인 돔형 부분(164)을 갖는 돔형 다이어프램이 바람직한 전통적인 다이어프램(162)을 포함할 수 있다. 역시, 림(168)은 평평할 필요가 없다. 다이어프램은 평면에서 원형일 수 있지만, 원형인 것이 바람직하다. 돔형 부분(164)은 구형 형태일 수 있지만 그럴 필요는 없고, 대안적으로 2개 이상의 반경으로 형성된 굴곡진 표면일 수 있다.

바람직하지만, 그럴 필요는 없는 원형의 평평한 디스크 스프링(170)은 에칭되거나 절단된 다양한 부분을 갖는 재료의 얇은 시트로부터 형성될 수 있어서, 나머지 형태는, 중앙 바디(174)가 결과적인 유도된 스프링 힘으로 위 및 아래로 휘어지도록 하는 일련의 세그먼트 또는 레그(172)를 제공한다. 선택적인 고리형 스페이서(176)는 다이어프램(162)의 습윤 측부(178)와 디스크 스프링(170) 사이에 배치될 수 있다. 바람직하게, 스페이서(176) 및 디스크 스프링(170)은 다이어프램(162)과 동일한 외부 직경을 갖는다. 디스크 스프링(170)을 다이어프램(162)에 부착하기 위한 예시적인 바람직한 기술은 돔형 부분(164)의 중앙 부분(182)에 대한 스폿 용접부(180)이지만, 다른 부착 위치는 대안적으로 필요한 경우 사용될 수 있다. 도 9b는 완료된 및 용접된 다이어프램 조립체(160)를 도시한다. 스페이서(176)는 바람직하게 림(168)의 폭과 필적하거나 동일한 방사상 폭(184)을 가지고 고리형이다. 그러므로, 스페이서(176)는, 액추에이터가 힘을 디스크 스프링(170) 및 다이어프램(162)에 가할 때 휘어질 수 있는 레그(172)가 변위되거나 편향되도록 하는 개방 중앙 영역(186)을 제공한다. 그러므로, 디스크 스프링(170)은 다이어프램(162)의 고유 리프팅 힘에 추가되는 리프팅 힘을 가한다. 스페이서(176)는, 액추에이터 힘이 제거될 때(예를 들어, 밸브 개방 상태) 바람직하게 디스크 스프링(170)이 평평하거나 응력을 받지 않는 상태로 되돌아가도록 한다. 이것은 바람직하게, 돔형 부분(164)이 또한 제거된 액추에이터 힘으로 응력을 받지 않는 상태에 있을 때 돔형 부분(164)에 가해지는 하향 편향을 감소시키거나 방지한다. 일실시예에서, 스페이서(176)는 돔형 부분(164)의 높이와 동일하거나 거의 동일한 높이를 갖도록 치수가 정해질 수 있다. 디스크 스프링(170) 및 스페이서(176)는 대안적으로 다이어프램(162)의 습윤 측부 상에 제공될 수 있다.

또한 다이어프램 밸브에 사용되는 다이어프램의 리프팅 힘을 증가시키는 방법이 제공된다. 일실시예에서, 방법은 다이어프램을 제공하는 단계와, 편향 부재를 다이어프램의 중앙 영역에 부착하는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 편향 부재는 다이어프램에 용접된다. 다른 실시예에서, 용접은 다이어프램의 기하학적 중심 지점을 포함하는 다이어프램의 영역에 형성된다.

본 발명이 본 발명을 수행하기 위해 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 첨부된 청구 범위 내에 있는 모든 실시예를 포함한다는 것이 의도된다.

Claims (31)

1. 다이어프램 밸브로서:
   길이 방향 축을 갖고, 입구로부터 출구로의 유체를 위한 흐름 경로를 포함하는 밸브 바디;
   밸브 시트; 및
   상기 입구와 상기 출구 사이의 흐름을 차단하기 위해 상기 밸브 시트와 접촉하는 표면과, 상기 다이어프램에 부착된 편향 부재를 포함한 다이어프램
   을 포함하며, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 부착되어 리프팅 힘(lifting force)을 상기 다이어프램에 가하는 것인 다이어프램 밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 다이어프램은 돔형 다이어프램을 포함하는 것인 다이어프램 밸브.
3. 제 2항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
4. 제 2항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역에 부착되는 것인 다이어프램 밸브.
5. 제 4항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
6. 제 1항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
7. 제 1항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역에 부착되는 것인 다이어프램 밸브.
8. 제 7항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
9. 제 1항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역을 포함하는 위치에서 상기 다이어프램에 부착되는 것인 다이어프램 밸브.
10. 제 9항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
11. 제 1항에 있어서, 액추에이터와 조합되고, 상기 액추에이터는 상기 밸브 시트에 대고 상기 다이어프램의 습윤 표면을 프레스하는 힘을 상기 다이어프램에 가하는 것인 다이어프램 밸브.
12. 제 11항에 있어서, 상기 액추에이터는, 상기 편향 부재가 상기 다이어프램에 부착되는 상기 다이어프램의 영역 상에 상기 힘을 가하는 것인 다이어프램 밸브.
13. 제 12항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 영역에서의 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램 밸브.
14. 다이어프램 밸브를 위한 다이어프램으로서:
    다이어프램 밸브에 사용될 때 밸브 시트와 접촉하는 표면;
    편향 부재
    를 포함하고, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 부착되어 리프팅 힘을 상기 다이어프램에 가하는 것인 다이어프램.
15. 제 14항에 있어서, 상기 다이어프램은 돔형 다이어프램을 포함하는 것인 다이어프램.
16. 제 15항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램.
17. 제 15항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역에 부착되는 것인 다이어프램.
18. 제 17항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램.
19. 제 14항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램.
20. 제 14항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역에 부착되는 것인 다이어프램.
21. 제 20항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램.
22. 제 14항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 중앙 영역을 포함하는 위치에서 상기 다이어프램에 부착되는 것인 다이어프램.
23. 제 22항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램.
24. 다이어프램 밸브에 사용된 다이어프램의 개방 힘을 증가시키는 방법으로서:
    다이어프램을 제공하는 단계; 및
    편향 부재를 다이어프램의 중앙 영역에 부착하는 단계
    를 포함하는 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
25. 제 24항에 있어서, 다이어프램을 제공하는 단계는 돔형 다이어프램을 제공하는 단계를 포함하는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
26. 제 25항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 중앙 영역에서 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
27. 제 25항에 있어서, 편향 부재는 다이어프램의 기하학적 중앙 지점을 포함하는 다이어프램의 영역에서 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
28. 제 24항에 있어서, 편향 부재는 상기 중앙 영역에서 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
29. 제 24항에 있어서, 편향 부재는 다이어프램의 기하학적 중앙 지점을 포함하는 다이어프램의 영역에서 다이어프램에 용접되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
30. 제 1항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 기하학적 중앙 지점을 포함하는 위치에서 상기 다이어프램에 부착되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.
31. 제 14항에 있어서, 상기 편향 부재는 상기 다이어프램의 기하학적 중앙 지점을 포함하는 위치에서 상기 다이어프램에 부착되는 것인 다이어프램의 개방 힘 증가 방법.

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