KR20160147062A

KR20160147062A - 밸브 엑추에이터 조립체에 사용하기 위한 가이드 부재

Info

Publication number: KR20160147062A
Application number: KR1020167034437A
Authority: KR
Inventors: 폴 티 알만; 한빙 루
Original assignee: 피셔콘트롤스인터내쇼날엘엘씨
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2016-12-21
Also published as: MX354135B; US20130277596A1; EP2839194B1; AU2012377381A1; JP6105050B2; BR112014026019A2; MX2014012637A; JP2015517068A; KR20150005981A; EP2839194A1; CN103375637A; NO343289B1; RU2614448C2; CA2869720C; US8820704B2; NO20141211A1; WO2013158137A1; RU2014145484A; CA2869720A1; AU2012377381B2

Abstract

밸브 엑추에이터 조립체는 격막 플레이트를 갖는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치된 격막을 포함한다. 스템 돌출부는 격막 플레이트의 하부 표면으로부터 아래로 연장하고, 스템 돌출부는 길이 방향 축을 따라 배치된 엑추에이터 스템에 결합된다. 가이드 부재는 상부 벽과, 스템 돌출부를 수용하는 중앙 개구부를 갖고, 상부 벽은 스프링에 의해 격막 플레이트의 하부 표면과의 맞물림부로 편향된다. 가이드 부재는 또한 상부 벽으로부터 아래로 연장하는 측벽을 갖고, 측벽의 외부 표면은 길이 방향 축에 법선 빙향으로 격막 플레이트 및 엑추에이터 스템의 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징의 내부 표면과 맞물리도록 적응된다.

Description

밸브 엑추에이터 조립체에 사용하기 위한 가이드 부재{GUIDE MEMBER FOR USE IN A VALVE ACTUATOR ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 밸브 조립체들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 밸브 엑추에이터 조립체에 사용하기 위한 가이드 부재에 관한 것이다.

예를 들어, 케이지 안내 제어 밸브들과 같은 자동화 제어 밸브들은 종종 프로세스 유체의 흐름을 제어하기 위해 프로세스 제어 플랜트들 또는 시스템들에 사용된다. 케이지ㅡ안내 제어 밸브는 일반적으로 엑추에이터(예를 들어, 공압 엑추에이터, 전기 엑추에이터, 유압 엑추에이터 등)를 포함하고, 이러한 엑추에이터는 길이 방향 축을 따라 연장하는 밸브 샤프트의 제 1 단부에 동작가능하게 결합된다. 일반적으로, 엑추에이터는 엑추에이터 하우징을 포함하고, 엑추에이터 하우징은 상부 엑추에이터 케이스(casing) 및 하부 엑추에이터 케이스를 포함하고, 격막은 엑추에이터 하우징의 상부와 하부 엑추에이터 케이스들 사이에 고정된다. 격막 플레이트는 하부 엑추에이터 케이스의 내부 체적 내에서 격막 아래에 배치되고, 밸브 샤프트의 제 1 단부는 격막 플레이트의 바닥 부분에 결합된다. 가압된 유체가 하부 엑추에이터 케이스의 내부 체적 및/또는 상부 엑추에이터 케이스의 내부 체적에 도입될 때, 격막 플레이트가 변위된다. 격막 플레이트의 변위는 길이 방향 축을 따라 밸브 샤프트를 변위시키고, 이것은 다시 밸브 샤프트의 제 2 단부에 고정된 밸브 플러그를 변위시켜, 밸브를 개방 및 차단한다. 하부 엑추에이터 케이스의 내부 체적이 가압된 유체를 수용하도록 적응되기 때문에, 밸브 스템과 밸브 스템을 수용하는 하부 엑추에이터 케이스 사이에 공기-밀폐 밀봉(air-tight seal)이 유지되어야 한다. 공기-밀폐 밀봉은 밸브 샤프트( 및 격막 플레이트)가 길이 방향 축에 법선 방향으로 엑추에이터 하우징에 대해 변위되는 것을 방지한다.

종종, 상부 엑추에이터 케이스의 내부 체적만이 가압된 유체를 수용하여, 길이 방향 축을 따라 밸브 샤프트를 변위시킨다. 하부 엑추에이터 케이스의 내부 체적이 가압된 유체를 수용하지 않기 때문에, 밸브 스템과 밸브 스템을 수용하는 하부 엑추에이터 케이스의 부분 사이에 어떠한 공기-밀폐 밀봉도 필요하지 않다. 이 경우에, 밸브 스템 및 격막 플레이트는 엑추에이터 하우징에 대해 횡방향으로 변위될 수 있다. 엑추에이터 하우징에 대한 밸브 스템 및 격막 플레이트의 그러한 횡방향 변위는 상호 접촉으로 인해 모든 부분들 중 임의의 부분에 손상을 줄 수 있다. 예를 들어, 그러한 접촉은 마찰을 생성할 수 있고 및/또는 격막 플레이트가 격막을 주름지게 하거나 변형하도록 할 수 있다. 이러한 횡방향 변위는 위치 지정기(positioner) 장애, 포장 장애, 및 다른 일반적인 성능 문제를 또한 초래할 수 있다.

특히 내진 시설(seismic service)에 사용되는 밸브들에서, 그러한 횡방향 변위를 방지하기 위해, 상부 가이드는 엑추에이터 하우징에 대해 밸브 샤프트 및 격막 플레이트를 안정화하기 위해 상부 엑추에이터 케이스의 내부 체적 내에서 변위될 수 있다. 하지만, 그러한 상부 가이드는 특수 주조된 격막 플레이트 및/또는 상부 엑추에이터 하우징, 변형된 밸브 스템, 및 부슁 및 추가 밀봉의 이용을 요구한다. 더욱이, 상부 가이드는 중량을 추가하고, 엑추에이터 조립체의 무게 중심을 변화시키고, 이 둘 모두는 내진 환경에 바람직하지 않다.

본 발명의 하나의 예시적인 양상에 따라, 밸브 엑추에이터 조립체는 상부 엑추에이터 케이스와, 상부 엑추에이터 케이스에 결합된 하부 엑추에이터 케이스로서, 하부 엑추에이터 케이스는 스프링 개구부(aperture)를 갖는, 하부 엑추에이터 케이스와, 상부 엑추에이터 케이스와 하부 엑추에이터 케이스 사이에 배치된 격막을 갖는다. 격막 플레이트는 격막과 하부 엑추에이터 케이스 사이에 배치되고, 격막 플레이트는 상부 표면 및 하부 표면을 갖는다. 스템 돌출부는 격막 플레이트의 하부 표면으로부터 아래로 연장하고, 격막의 하부 표면은 격막 플레이트의 상부 표면과 맞물린다. 밸브 엑추에이터 조립체는 또한 길이 방향 축을 따라 연장되는 스프링 하우징을 포함하고, 스프링 하우징은 내부 체적을 한정하는 내부 표면을 갖는다. 스프링 하우징은 또한 개방된 제 1 단부를 갖고, 스프링 하우징의 개방된 제 1 단부는 스프링 개구부에 인접한 하부 엑추에이터 케이스에 결합된다. 엑추에이터 스템은 길이 방향 축을 따라 연장하고, 격막 플레이트의 스템 돌출부에 고정되어, 격막 플레이트의 변위는 엑추에이터 스템의 길이 방향 변위를 초래한다. 엑추에이터 스템은 하부 엑추에이터 케이스의 스프링 개구부를 통해 적어도 부분적으로 스프링 하우징의 내부 체적으로 연장되어, 엑추에이터 스템의 제 1 단부가 상기 스템 돌출부와 결합한다. 밸브 엑추에이터 조립체는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 가이드 부재를 더 포함하고, 가이드 부재는 제 1 단부로부터 제 2 단부로 길이 방향 축을 따라 연장하는 측벽을 갖는다. 가이드 부재는 가이드 부재의 제 1 단부에서 길이 방향 축에 법선으로 배치된 상부 벽을 포함하고, 상부 벽은 중앙 개구부를 갖는다. 가이드 부재의 제 2 단부에 인접한 측벽의 적어도 일부분은 스프링 하우징의 내부 체적 내에서 하부 엑추에이터 케이스의 스프링 개구부 안으로 수용된다. 밸브 엑추에이터 조립체는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 스프링을 더 포함하고, 스프링의 제 2 단부는 스프링 시트에 의하여 스프링 하우징에 대해 고정되고, 스프링의 제 1 단부는 가이드 부재의 상부 벽의 하부 표면과 맞물린다. 스프링은 가이드 부재의 상부 벽을 격막 플레이트의 하부 표면과의 맞물림부(engagement)로 편향시켜, 스템 돌출부는 가이드 부재의 상부 벽의 중앙 개구부에 수용된다. 가이드 부재의 측벽의 외부 표면은 길이 방향 축에 법선 방향으로 격막 플레이트 및 엑추에이터 스템의 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징의 내부 표면과 맞물리도록 적응되고, 격막 플레이트의 스템 돌출부가 가이드 부재의 상부 벽의 중앙 개구부를 통해 배치되어, 길이 방향 축에 법선 방향으로 격막 플레이트에 대해 가이드 부재의 이동을 제한하고, 스템 돌출부의 외부 표면의 직경은 가이드 부재의 상부 벽의 중앙 개구부의 직경보다 1% 내지 10% 작다.

본 발명의 추가로 예시적인 양상에 따라, 밸브 엑추에이터 조립체가 적어도 부분적으로 스프링 하우징의 내부에서 엑추에이터 스템을 안정화하기 위해 격막 플레이트에 결합되는 가이드 부재를 구성하고, 격막 플레이트는 상부 표면, 하부 표면 및 상기 하부 표면으로부터 아래로 연장되는 스템 돌출부를 구성하며, 가이드 부재는 가이드 부재의 제 1 단부에 배치된 상부 벽을 포함하고, 상부 벽은 길이 방향 축에 법선 방향으로 연장한다. 상부 벽은 스템 돌출부을 수용하는 중앙 개구부를 가져, 가이드 부재가 길이 방향 축에 법선 방향으로 엑추에이터 스템에 대해 변위되는 것으로부터 방지된다. 가이드 부재는 가이드 부재의 제 1 단부에서 상부 벽으로부터 길이 방향 축을 따라 가이드 부재의 개방된 제 2 단부로 연장하는 측벽을 더 포함한다. 측벽은 외부 표면을 갖고, 측벽의 외부 표면의 일부분은 길이 방향 축에 법선 방향으로 엑추에이터 스템의 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징의 내부 표면의 일부분과 맞물리도록 적응된다. 엑추에이터 스템의 제 1 단부가 스템 돌출부에 결합된다.

본 발명의 다른 예시적인 양상에 따라, 밸브를 조립하는 방법은 상부 엑추에이터 케이스 및 하부 엑추에이터 케이스에 의해 한정된 체적 내에서 격막 플레이트를 배치하되, 격막 플레이트는 상부 표면, 하부 표면 및 하부 표면에서 아래로 연장되는 스템 돌출부를 포함하도록 하는 단계를 포함한다. 밸브를 조립하는 방법은 격막 플레이트의 스템 돌출부를 엑추에이터 스템에 동작가능하게 연결하되, 엑추에이터 스템은 길이 방향 축을 따라 병진 이동(translate)하도록 하는 단계를 더 포함한다. 스프링은 하부 엑추에이터 케이스에 결합된 스프링 하우징에 배치되고, 스프링은 가이드 부재를 격막 플레이트의 하부 표면과의 맞물림부로 편향시켜 스템 돌출부가 가이드 부재의 상부 벽의 중앙 개구부 안으로 수용되도록 한다. 밸브를 조립하는 방법은 또한 가이드 부재와 스프링 하우징의 내부 표면의 상호 작용에 의해 길이 방향 축에 법선 방향으로 격막 플레이트 및 엑추에이터 스템의 변위를 제한하도록 하는 단계를 더 포함한다.

도 1은 밸브 엑추에이터 조립체의 일실시예의 횡단면도.
도 2는 제어 밸브에 장착된 본 개시의 밸브 조립체의 일실시예의 횡단면도.
도 3은 가이드부재의 일실시예의 횡단면도.
도 4는 스프링, 엑추에이터 스템, 및 가이드 부재가 명확함을 위해 생략된, 격막 플레이트의 스템 돌출부의 일실시예의 부분을 도시한 횡단면도.

도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 상부 엑추에이터 케이스(12) 및 상부 엑추에이터 케이스(12)에 결합된 하부 엑추에이터 케이스(14)를 포함하고, 하부 엑추에이터 케이스(14)는 스프링 개구부(16)를 포함한다. 격막(18)은 상부 엑추에이터 케이스(12)와 하부 엑추에이터 케이스(14) 사이에 배치된다. 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 격막(18)과 하부 엑추에이터 케이스(14) 사이에 배치된 격막 플레이트(20)를 또한 포함하고, 격막 플레이트(20)는 상부 표면(22) 및 하부 표면(24)을 갖는다. 격막(18)의 하부 표면(26)은 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)과 맞물리고, 스템 돌출부(28)는 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)으로부터 아래로 연장한다. 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 길이 방향 축(32)을 따라 연장하는 스프링 하우징(30)을 더 포함한다. 스프링 하우징(30)은 내부 체적(36)을 한정하는 내부 표면(34)을 갖고, 스프링 하우징(30)은 개방된 제 1 단부(38)를 더 포함하고, 스프링 하우징(30)의 개방된 제 1 단부(38)는 스프링 개구부(16)에 인접한 하부 엑추에이터 케이스(14)에 결합된다. 엑추에이터 스템(40)은 길이 방향 축(32)을 따라 연장하고, 격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28)에 고정되어, 격막 플레이트(20)의 변위는 엑추에이터 스템(40)의 길이 방향 변위를 초래한다. 엑추에이터 스템(40)은 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16)를 통해 적어도 부분적으로 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36)으로 연장되어, 상기 엑추에이터 스템(40)의 제 1 단부가 상기 스템 돌출부(28)와 결합된다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 제 1 단부(44) 및 제 2 단부(46)를 갖는 가이드 부재(42)를 더 포함하고, 가이드 부재(42)는 길이 방향 축(32)을 따라 제 1 단부(44)로부터 제 2 단부(46)로 연장하는 측벽(48)을 갖는다. 가이드 부재(42)는 가이드 부재(42)의 제 1 단부(44)에서 길이 방향 축(32)에 법선으로 배치된 상부 벽(50)을 더 포함하고, 상부 벽(50)은 스템 돌출부(28)를 수용하는 중앙 개구부(52)를 가져 가이드 부재(42)가 길이 방향 축에 법선 방향으로 엑추에이터 스템(40)에 대해 변위하는 것이 방지된다. 가이드 부재(42)의 제 2 단부(46)에 인접한 측벽(48)의 적어도 일부분은 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36) 내에서 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16)에 수용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 제 1 단부(56) 및 제 2 단부(58)를 갖는 스프링(54)을 더 포함하고, 스프링(54)의 제 2 단부(58)는 스프링 시트(48)에 의하여 엑추에이터 스템(40)에 대해 고정되고, 스프링(54)의 제 1 단부(56)는 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 하부 표면(60)과 맞물린다. 스프링(54)은 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)을 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)과의 맞물림부로 편향시켜, 스템 돌출부(28)는 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 중앙 개구부(52)에 수용된다.

이렇게 구성되어, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)은 길이 방향 축(32)에 법선 방향으로 격막 플레이트(20) 및 엑추에이터 스템(40)의 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 맞물리도록 적응되고, 격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28)가 가이드 부재(42)의 상부 벽의 중앙 개구부를 통해 배치되어, 길이 방향 축에 법선 방향으로 격막 플레이트(20)에 대해 가이드 부재(42)의 이동을 제한하도록 한다. 한편, 상기 스템 돌출부(28)의 외부 표면의 직경은 상기 가이드 부재(42)의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부의 직경보다 1% 내지 10% 작다. 스프링 하우징(30), 상부 엑추에이터 케이스(12), 및/또는 하부 엑추에이터 케이스(14)에 대한 격막 플레이트(20) 및 엑추에이터 스템(40)의 변위의 이러한 제한(또는 방지)은 격막 플레이트(20), 엑추에이터 스템(40), 스프링 하우징(30), 및/또는 상부 및 하부 엑추에이터 케이스들(12, 14) 사이의 접촉에 의해 야기된 손상을 최소화하거나 방지한다.

일반적으로, 본 개시의 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 예를 들어, 스템-안내 플러그 밸브 또는 회전식 밸브와 같은 임의의 적합한 제어 밸브와 함께 사용될 수 있다. 그러한 제어 밸브의 일례는 도 2에 도시되며, 도 2는 케이지-안내 제어 밸브(64)를 도시한다. 제어 밸브(64)는 밸브 바디(66), 밸브 바디(66) 상에 장착된 보넷(bonnet)(68), 및 보넷(68) 상에 장착되고 밸브 엑추에이터 조립체(10)를 지지하는 요크(yoke)(70)를 포함할 수 있다. 밸브 스템(72)은 요크(70) 내에 배치될 수 있고, 연결 조립체(74)는 격막 플레이트(20)에 자체적으로 결합된 엑추에이터 스템(40)에 밸브 스템(72)을 결합시킬 수 있다. 밸브 바디(66)의 상부 부분은 플랜지 베이스를 구비하고, 보넷(11)은 플랜지 베이스 상에 장착될 수 있고, 밸브 스템(72)은 플랜지 베이스를 통해 바디(10)에 들어갈 수 있다. 밸브 바디(66)는 입구(76)로부터 출구(78)로의 흐름-관통 통로(82)를 제공할 수 있다. 플랜지들(80a, 80b)에 의해, 밸브 바디(66)는 밸브 바디의 흐름-관통 통로(82)를 흐름 파이프 라인에 병합하기 위해 흐름 파이프 라인(미도시)에 연결될 수 있다. 밸브 플러그와 같은 흐름 제어 부재(84)는 밸브 스템(72)의 단부에 배치될 수 있어서, 격막 플레이트(20)의 길이 방향 변위는 통로(82) 내에 배치된 밸브 시트(86)에 대해 흐름 제어 부재(84)의 대응하는 길이 방향 변위를 초래한다. 일부 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 유체 제어 부재(84)가 밸브 시트(86)와 밀봉가능하게 맞물릴 때, 유체가 제어 밸브(64)의 입구(76)로부터 출구(78)로 흐르는 것이 방지되지만, 흐름 제어 밸브(84)가 밸브 시트(86)로부터 길이 방향으로 멀어지게 변위될 때, 유체는 제어 밸브(64)의 입구(76)로부터 출구(78)로 흐를 수 있다.

여전히 도 2를 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 스프링 하우징(30)을 포함하고, 스프링 하우징(30)은 길이 방향 축(32)을 따라 스프링 하우징(30)의 개방된 제 1 단부(38)로부터 제 2 단부(88)로 연장하는 임의의 연장된 실린더일 수 있다. 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)는 제어 밸브(64)의 임의의 적합한 부분에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)는 요크(70)의 상부 부분에 결합(또는 이에 일체로 형성)될 수 있다. 대안적으로, 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)는 엑추에이터 스템(40)을 밸브 스템(72)에 결합하는 커넥터 조립체(74)로의 사용자 액세스를 허용하는 제어 밸브(64)의 임의의 부분에 결합(또는 이에 일체로 형성)될 수 있다. 도 1을 참조하면, 스프링 하우징(30)은 내부 체적(36)을 한정할 수 있는 내부 표면(34)을 가질 수 있다. 내부 표면(34)은 스프링 하우징(30)의 제 1 단부(38)로부터 제 2 단부(88)로의 균일한 단면 형태(길이 방향 축(32)을 따라 볼 때)를 가질 수 있다. 내부 표면(34)은 길이 방향 축(32)을 따라 볼 때 원형 단면 형태를 가질 수 있다. 하지만, 내부 표면(34)은 타원형과 같이 임의의 적합한 단면 형태 또는 형태들의 조합을 가질 수 있다. 내부 표면(34)은 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)과의 마찰 맞물림을 감소시키기 위해 한정하는 테프론 라이닝(Teflon lining)을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 평평한 바닥 벽(90)은 밸브 엑추에이터 조립체(10)의 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)에 또는 이에 인접하여 배치될 수 있다. 바닥 벽(90)은 원통형 측벽(94)에 의해 한정될 수 있는 바닥 보어(bore)(92)를 가질 수 있어서, 원통형 측벽(94)은 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬된다. 원통형 측벽(94)의 표면은 나사산 형성(threaded)될 수 있고, 원통형 측벽(94)의 나사산 형성된 표면은 바닥 보어(92) 내에 배치된 슬리브 부재(98)의 나사산 형성된 외부 표면(96)과 맞물릴 수 있다. 슬리브 부재(98)는 커넥터 조립체(74)에 인접할 수 있고, 슬리브 부재(98)는 엑추에이터 스템(40)을 슬라이딩 가능하게 수용하는 원통형 내부 표면(100)을 갖는 연장된 튜브일 수 있다. 스프링 시트(102)는 슬리브 부재(98)의 제 1 단부(104)에 배치될 수 있다. 스프링 시트(102)는 길이 방향 축(32)과 동축으로정렬되는 중앙 보어(106)를 포함할 수 있고, 중앙 보어(106)는 엑추에이터 스템(40)을 슬라이딩 가능하게 수용할 수 있다. 스프링 시트(104)는 길이 방향 축(32)에 법선 방향으로 연장하는 평평한 플랜지 부분(108)을 더 포함할 수 있고, 플랜지 부분(108)의 상부 표면(110)은 스프링(54)의 제 2 단부(58)를 지지할 수 있다. 스프링 시트(102)는 스프링 시트(102)를 이에 대응하여 길이 방향으로 변위시키기 위해 슬리브 부재(98)의 길이 방향 변위(바닥 보어(92)의 고정 원통형 측벽(94)의 나사산 형성된 표면에 대해 슬리브 부재(98)의 나사산 형성된 외부 표면(96)의 상대 회전에 의해 야기된)를 허용하는 임의의 방식으로 슬리브 부재(98)의 제 1 단부(104)에 결합될 수 있다. 당업자는, 스프링 시트(102)의 그러한 길이 방향 변위가 스프링(54)에 의해 제공된 압축력을 조정(즉, 증가 또는 감소)한다는 것을 인식한다.

다시 도 1을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 또한 스프링 하우징(30)의 제 1 단부(38)에 결합된 엑추에이터 하우징(112)을 포함하고, 엑추에이터 하우징(112)은 상부 엑추에이터 케이스(12) 및 하부 엑추에이터 케이스(14)를 포함한다. 하부 엑추에이터 케이스(14)는 스프링 개구부(16)를 포함하고, 스프링 개구부(16) 및 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)은 각각이 길이 방향 축(32)을 따라 보여질 때 동일한 단면 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 스프링 개구부(16) 및 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)은 각각이 길이 방향 축(32)을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 가질 수 있고, 스프링 개구부(16)의 직경은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)의 직경보다 약간 더 클 수 있다. 하부 엑추에이터 케이스(14)는 길이 방향 축(32) 주위에 대칭적으로(또는 실질적으로 대칭적으로) 형성될 수 있고, 길이 방향 축(32)을 따라 단면으로 볼 때, 스프링 개구부(16)는 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있다. 상부 플랜지(114)는 스프링 하우징(30)의 제 1 단부(38)의 원주 주위로 연장할 수 있고, 복수의 볼트들(116)은 하부 엑추에이터 케이스(14)를 스프링 하우징(30)에 결합하기 위해 스프링 개구부(16)의 원주 주위에 형성된 개구부들을 통해 스프링 하우징(30)의 상부 플랜지(114)에 형성된 대응하는 개구부들로 연장할 수 있다. 하부 엑추에이터 케이스(14)의 상부 부분은 고리형 플랜지(118)를 가질 수 있고, 고리형 플랜지(118)는 고리형 플랜지(118) 주위에 원주 방향으로 배치된 복수의 개구부들을 가질 수 있다. 복수의 개구부들 각각은 상부 엑추에이터 케이스(12)의 바닥 부분 상에 형성된 고리형 플랜지(120)에 형성된 대응하는 개구부들과 동축으로 정렬될 수 있다. 볼트(122a)는 고리형 플랜지들(118, 120)의 복수의 개구부들 각각에 수용될 수 있고, 너트(122b)는 상부 엑추에이터 케이스(12)를 하부 엑추에이터 케이스(14)에 고정하기 위해 각 볼트(122a)의 자유 단부에 나사산 연결 방식으로(threadedly) 결합될 수 있다.

여전히 도 1을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 격막(18)을 포함할 수 있고, 격막(18)은 종래 기술에 알려진 임의의 방식에 의해 엑추에이터 하우징(112)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 격막(18)은 하부 엑추에이터 케이스(14)의 고리형 플랜지(118)와 상부 엑추에이터 케이스(12)의 고리형 플랜지(120) 사이에 제공된 클램핑 힘에 의해 엑추에이터 하우징(112)에 고정될 수 있다. 이렇게 고정되어, 격막(18)은 엑추에이터 하우징(112) 내의 내부 체적을 제어 압력 챔버(124) 및 하부 챔버(126)로 분리시킬 수 있고, 제어 압력 챔버(124)는 상부 엑추에이터 케이스(12)와 격막(18)의 상부 표면(126) 사이에 형성되고, 하부 챔버(126)는 하부 엑추에이터 케이스(14)와 격막(18)의 하부 표면(26) 사이에 형성된다. 제어 압력 챔버(124)는 격막(18)을 변위시키기 위해 입구 포트(130)를 통해 제어된 압력을 수용하고, 그러므로, 제어 압력 챔버(124)는 밀봉된 체적(즉, 제어 압력 챔버(124)는 대기와 유체 왕래하지 않는다)이다. 하부 챔버(126)가 제어된 압력을 수용하지 않기 때문에, 하부 챔버(126)는 밀봉된 체적(즉, 하부 챔버(126)는 하부 챔버가 대기압에 있도록 대기와 유체 왕래한다)이 아니다. 다른 방식을 말하면, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)은 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16) 또는 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 밀봉되도록 맞물리지 않을 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 격막(18)과 하부 엑추에이터 케이스(14) 사이에 배치된 격막 플레이트(20)를 포함할 수 있어서, 격막 플레이트(20)는 하부 챔버(126)에 배치된다. 격막 플레이트(20)는 격막(18)을 엑추에이터 스템(40)에 결합시키고, 격막(18)을 위한 단단한 뒤붙임(backing)을 제공한다. 격막 플레이트(20)는 길이 방향 축(32)에 동축으로 배치된 형태를 가질 수 있다. 격막 플레이트(20)는 상부 표면(22)을 가질 수 있고, 상부 표면(22)은 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있다. 격막(18)의 하부 표면(26)은 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)과 맞물릴 수 있어서, 제어 압력 챔버(124)에서의 적합한 제어 압력은 격막을 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)과의 동작가능한 맞물림부로 변위시킬 수 있고, 이를 통해 격막 플레이트(20) 상에서 하향 힘(즉, 길이 방향 축(32)을 따라 그리고 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)쪽으로)을 생성한다. 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)은 상부 표면(22)으로부터 길이 방향으로 오프셋(offset)될 수 있고, 하부 표면(24)은 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있다. 격막 플레이트(20)는 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)으로부터 아래로 연장할 수 있는 스템 돌출부(28)를 또한 포함할 수 있다. 스템 돌출부(28)는 길이 방향 축(32)을 따라 볼 때 임의의 적합한 단면 형태 또는 형태들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 스템 돌출부(28)는 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있는 원통형 외부 표면(132)을 형성하도록 원형 단면 형태를 가질 수 있다. 외부 표면(132)의 직경은 엑추에이터 스템(40)의 직경보다 클 수 있고, 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 스프링(54)(예를 들어, 코일 스프링)의 최소 내부 직경보다 작을 수 있다. 원형 단면 형태 대신에, 스템 돌출부(28)는 임의의 적합한 단면 형태를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 보어(134)는 스템 돌출부(28)를 통해 연장할 수 있고, 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있다. 보어(134)는 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)에 인접한 원통형 접시 머리(countersunk) 부분(136), 스템 돌출부(28)의 종단 단부(140)에 인접한 테이퍼링된(tapered) 부분(138), 및 접시 머리 부분(136)과 테이퍼링된 부분(138) 사이의 원통형 중간 부분(142)을 가질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 엑추에이터 스템(40)을 포함할 수 있고, 엑추에이터 스템(40)은 길이 방향 축(32)을 따라 연장하고, 격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28)에 고정된다. 더 구체적으로, 엑추에이터 스템(40)은 제 1 단부(144) 및 제 2 단부(146)를 갖는 연장된 로드(rod)일 수 있다. 엑추에이터 스템(40)은 길이 방향 축(32)을 따라 볼 때 원형 단면 형태를 가질 수 있어서, 엑추에이터 스템(40)은 원통형 외부 표면(148)을 갖고, 원통형 외부 표면(148)은 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있다. 엑추에이터 스템(40)은 엑추에이터 스템(40)의 제 1 단부(144)에 형성된 블라인드 보어(blind bore)(150)를 또한 포함할 수 있고, 테이퍼링된 상부 부분(152)은 외부 표면(148) 상에 형성될 수 있거나, 엑추에이터 스템(40)의 제 1 단부(144)에 인접하게 형성될 수 있다. 블라인드 보어(150)는 격막 플레이트(20)를 엑추에이터 스템(40)에 제거가능하게 고정하는 패스너를 수용하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 블라인드 보어(150)의 내부 표면은 나사산 형성된 외부 표면을 갖는 패스너(154)를 수용하도록 나사산 형성될 수 있고, 나사산 형성된 패스너(154)는 블라인드 보어(150)와 나사산 연결되게 맞물리기 위해 스템 돌출부(28)를 통해 연장하는 보어(134) 내에 배치될 수 있다. 이렇게 고정되어, 엑추에이터 스템(40)의 테이퍼링된 상부 부분(152)은 격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28)를 통해 연장하는 보어(134)의 테이퍼링된 부분(138)에 인접할 수 있거나 이와 접촉할 수 있다. 엑추에이터 스템(40)은 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16)를 통해 적어도 부분적으로 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36)으로 연장할 수 있다. 전술한 바와 같이, 엑추에이터 스템(40)은 스프링 시트(102)의 중앙 보어(106) 및 슬리브 부재(98) 내에 슬라이딩 가능하게 수용될 수 있다. 엑추에이터 스템(40)의 제 2 단부(146)는 도 1에 도시된 나사산 형성된 연결부를 포함하는 종래 기술에 알려진 임의의 수단에 의해 연결 조립체(74)에 결합될 수 있다. 설명된 바와 같이 구성되어, 격막 플레이트(20)의 변위는 엑추에이터 스템(40)의 길이 방향 변위를 초래할 수 있고, 이것은 밸브 시트(86)쪽으로 또는 이로부터 멀어지게 유체 제어 부재(84)의 대응하는 변위를 추가로 초래하게 된다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 가이드 부재(42)를 포함할 수 있고, 가이드 부재(42)는 길이 방향 축(32)을 따라 연장할 수 있어서, 가이드 부재(42)는 제 1 단부(44) 및 개방된 제 2 단부(46)를 가질 수 있다. 가이드 부재(42)는 컵-형 형태를 가질 수 있고, 제 1 단부(44)에 또는 이에 인접하게 배치된 상부 벽(50) 및 상부 벽(50)으로부터 아래로 연장하는 측벽(48)을 포함할 수 있다. 상부 벽(50)은 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있고, 상부 벽(50)은 길이 방향 축(32)에 법선으로 배치될 수 있다. 중앙 개구부(52)는 상부 벽(50)을 통해 연장할 수 있다. 중앙 개구부(52)는 스템 돌출부(28)를 수용하도록 적응되고, 그러므로 스템 돌출부(28)의 외부 표면(132)에 단면 형태가 대응할 수 있다. 예를 들어, 스템 돌출부(28)의 외부 표면(132)이 길이 방향 축(32)을 따라 볼 때 원형 단면 형태를 가지는 경우, 중앙 개구부(52)는 또한 길이 방향 축(32)을 따라 볼 때 원형 단면 형태를 가질 수 있다. 이러한 구성에서, 스템 돌출부(28)의 외부 표면(132)은 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 중앙 개구부(52)의 직경보다 1% 내지 10% 작을 수 있다. 가이드 부재(42)는 길이 방향 축(32) 주위에 대칭적으로(또는 실질적으로 대칭적으로) 형성될 수 있고, 길이 방향 축(32)을 따라 단면을 볼 때, 중앙 개구부(52)는 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있다. 이렇게 구성되어, 중앙 개구부(52)는 스템 돌출부(28) 주위에 가이드 부재(42)를 위치시키고 중심을 둘 수 있다(엑추에이터 스템(40)은 스템 돌출부(28)와 동축으로 정렬될 수 있다).

전술한 바와 같이, 가이드 부재(42)의 측벽(48)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 단부(44)로부터 제 2 단부(46)로, 상부 벽(50)으로부터 아래로 연장할 수 있다. 측벽(48)의 외부 표면(62)은 단면 형태에 있어서 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)의 단면 형태에 대응할 수 있어서(길이 방향 축(32)을 따라 볼 때), 가이드 부재(42)의 제 2 단부(48)에 인접한 측벽(48)의 적어도 일부분은 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36) 내에서 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16)에 수용될 수 있다. 이에 따라, 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)이 원형 단면 형태를 가지면, 측벽(48)의 외부 표면(62)은 또한 측벽(48)이 원통형 형태를 갖도록 원형 단면 형태를 가질 수 있다. 가이드 부재(42)의 원통형 측벽(48)의 외부 표면(62)의 직경은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)의 직경의 1% 내지 10% 작을 수 있다. 측벽(48)의 원통형 내부 표면(158)은 외부 표면(62)으로부터 동축으로 오프셋될 수 있고, 내부 표면(62)의 직경은 스프링(54)(예를 들어, 코일 스프링)의 최대 외부 직경보다 클 수 있다. 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 상부 표면(156)은 스프링(54)에 의해 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)과 접촉하게 편향될 수 있다. 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 길이 방향의 길이는, 격막 플레이트(20)가 최상위 제 1 위치(도 1에 도시된 바와 같이)에 있을 때 가이드 부재(42)의 적어도 제 2 단부(48)가 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36)에 수용되도록 하는 임의의 값을 가질 수 있다. 가이드 부재(42)는 고강도 합금 스틸(예를 들어, 스테인리스 스틸), 플라스틱((예를 들어, 하드 플라스틱) 또는 임의의 다른 적합한 물질로 구성될 수 있고, 가공, 몰딩 또는 임의의 다른 적합한 프로세스(들)를 통해 만들어질 수 있다. 가이드 부재(42)는 단일의 하나의 부분으로서 형성될 수 있거나, 2개 이사의 구성요소 부분들의 조립체일 수 있다.

도 1을 참조하면, 밸브 엑추에이터 조립체(10)는 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36) 내에 적어도 부분적으로 배치된 스프링(54)을 더 포함할 수 있다. 스프링(54)은 연장될 수 있고, 길이 방향 축(32)과 정렬될 수 있어서, 스프링(54)의 제 1 단부(56)는 스템 돌출부(28)에 인접하고, 제 2 단부는 스프링 하우징(30)의 제 2 단부(88)에 인접한다. 더 구체적으로, 스프링 시트(102)의 플랜지 부분(108)의 상부 표면(110)은 스프링(58)의 제 2 단부(58)를 지지할 수 있어서, 스프링(54)의 제 2 단부(58)는 스프링 하우징(30)에 대해 고정된다. 스프링(54)은 코일 스프링(54a)일 수 있고, 코일 스프링(54a)은 길이 방향 축(32)과 동축으로 정렬될 수 있어서, 코일 스프링(54a)은 엑추에이터 스템(40)의 적어도 일부분과, 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 중앙 개구부(52)를 통해 배치된 스템 돌출부(28)의 적어도 일부분을 둘러싼다. 코일 스프링(54a)은 최대 외부 직경 및 최소 내부 직경을 가질 수 있다. 가이드 부재(42)의 원통형 측벽(48)의 내부 표면(62)의 직경이 코일 스프링(54a)의 최대 외부 직경보다 더 클 수 있기 때문에, 그리고 스템 돌출부(28)의 외부 표면(132)의 직경이 코일 스프링(54a)의 최소 내부 직경보다 작을 수 있기 때문에, 코일 스프링(54a)의 제 1 단부(56)는 가이드 부재(42)의 개방된 제 2 단부(46)에 삽입될 수 있어서, 코일 스프링(54a)의 제 1 단부(56)는 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 상부 표면(156)을 격막 플레이트(20)의 하부 표면(24)과의 맞물림부로 편향시키기 위해 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 하부 표면(60)과 맞물리게 된다.

설명된 바와 같이 조립되어, 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 하부 표면(60)과 맞물리는 스프링(54)의 제 1 단부(56)는 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)을 도 1에 도시된 최상위 제 1 위치로 편향시킨다. 이러한 최상위 제 1 위치에서, 가이드 부재(42)의 제 2 단부(46)에 인접한 측벽(48)의 적어도 일부분은 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36) 내에서 하부 엑추에이터 케이스(14)의 스프링 개구부(16)에 수용된다. 또한, 이러한 최상위 제 1 위치에서, 격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28)는 가이드 부재(42)의 상부 벽(50)의 중앙 개구부(52)를 통해 배치되어, 횡방향(즉, 길이 방향 축(32)에 법선 방향)으로 격막 플레이트(20)에 대해 가이드 부재(42)의 이동을 방지(또는 제한)하여, 가이드 부재(42)를 격막 플레이트(20)에 단단히 결합한다. 이렇게 구성되어, 가이드 부재(42)는 횡방향(즉, 길이 방향 축(32)에 법선 방향)으로 격막 플레이트(20), 스프링(54), 및/또는 엑추에이터 스템(40)의 변위를 제한한다. 더 구체적으로, 횡방향 부하(예를 들어, 지진의 힘으로 인한)가 엑추에이터 조립체(10)에 가해질 때, 격막 플레이트(20), 스프링(54), 및/또는 엑추에이터 스템(40)은 엑추에이터 하우징(112) 및 스프링 하우징(30)에 대해 횡방향으로 변위하는 경향을 가질 수 있다. 하지만, 격막 플레이트(20), 스프링(54), 및/또는 엑추에이터 스템(40)이 엑추에이터 하우징(112) 및/또는 스프링 하우징(30)에 대해 횡방향으로 변위하기 시작할 때, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)은 격막 플레이트(20), 스프링(54), 및/또는 엑추에이터 스템(40)의 횡방향 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 맞물린다.

가압된 유체가 입구 포트(130)를 통해 제어 압력 챔버(124)에 주입될 때, 격막(18) 양단의 압력차는 격막(18)의 하부 표면(26)이 격막 플레이트(20)의 상부 표면(22)과 맞물리도록 하여, 힘을 가압된 유체로부터 격막 플레이트(20)로 전달한다. 격막 플레이트(20) 상에서 작용하는 하향 힘이 스프링(54)에 의해 제공된 상향 힘보다 더 크면, 격막 플레이트(20) 및 엑추에이터 스템(40)은 아래로 변위하고, 유체 제어 부재(84)는 이에 대응하여 밸브 바디(66)에서의 밸브 시트(86)쪽으로 변위할 것이다. 격막 플레이트(20) 및 엑추에이터 스템(40)이 아래로 변위함에 따라, 가이드 부재(42)의 측벽(48)은 스프링 하우징(30)의 내부 체적(36)에 수용된다. 그러한 하향 변위 동안, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)에 바로 인접해질 수 있거나, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)(또는 외부 표면(62)의 일부분)은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있다. 제어 유체가 제어 압력 챔버(124)로부터 제거되거나 배출되어, 스프링(54)에 의해 제공된 격막 플레이트(20) 상의 상향 힘이 다시 한번 격막(18)에 의해 격막 플레이트(20) 상에 작용하는 하향 힘을 초과할 때, 격막 플레이트(20), 엑추에이터 스템(40), 및 가이드 부재(42)는 위로 변위하여, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)에 바로 인접할 수 있거나, 가이드 부재(42)의 측벽(48)의 외부 표면(62)(또는 외부 표면(62)의 일부분)은 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있다.

가이드 부재(42)가 엑추에이터 하우징(112)의 가압되지 않은 측 상에 설치될 수 있기 때문에, 가이드 부재(42)는 엑추에이터 스템(40)을 안정화하기 위해 압력 밀봉부의 이용을 요구하지 않는다. 더욱이, 가이드 부재(42)의 위치가 엑추에이터 하우징(112)의 상부 엑추에이터 케이스(12)에 의해 한정된 제어 압력 챔버(124) 내에 변위되는 종래의 상부 가이드들보다 엑추에이터 조립체(10)의 무게 중심에 더 가깝고, 이에 따라, 가이드 부재(42)가 엑추에이터 조립체(10)의 고유 주파수에 최소한의 충격을 갖는다는 것을 당업자는 인식한다. 가이드 부재(42)가 가이드로서(격막 플레이트(20)의 스템 돌출부(28) 및 스프링 하우징(30)의 내부 표면(34)과 같은) 기존의 표면들을 이용하기 때문에, 추가 부분들이 필요하지 않고, 가이드 부재(42)는 기존의 엑추에이터 조립체들 상에서 사용되도록 새로-장착(retro-fitted)될 수 있다.

다양한 실시예들이 위에서 설명되었지만, 본 개시는 이에 한정되도록 의도되지 않는다. 첨부된 청구 범위들 내에 여전히 있는 개시된 실시예에 대한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims

밸브 엑추에이터(actuator) 조립체로서,
상부 엑추에이터 케이스;
상기 상부 엑추에이터 케이스에 결합된 하부 엑추에이터 케이스로서, 상기 하부 엑추에이터 케이스는 스프링 개구부(aperture)를 갖는, 상기 하부 엑추에이터 케이스;
상기 상부 엑추에이터 케이스와 상기 하부 엑추에이터 케이스 사이에 배치된 격막;
상기 격막과 상기 하부 엑추에이터 케이스 사이에 배치된 격막 플레이트로 서, 상기 격막 플레이트는 상부 표면 및 하부 표면을 갖고, 상기 격막의 하부 표면은 상기 격막 플레이트의 상기 상부 표면과 맞물리고, 스템 돌출부(stem projection)가 상기 격막 플레이트의 상기 하부 표면으로부터 아래로 연장되는, 상기 격막 플레이트;
길이 방향(longitudinal) 축을 따라 연장되는 스프링 하우징으로서, 상기 스프링 하우징은 내부 체적을 한정(define)하는 내부 표면을 갖고, 상기 스프링 하우징은 개방된 제 1 단부를 더 구비하고, 상기 스프링 하우징의 상기 개방된 제 1 단부는 상기 스프링 개구부에 인접한 상기 하부 엑추에이터 케이스에 결합되는, 상기 스프링 하우징;
상기 격막 플레이트의 변위가 엑추에이터 스템의 길이 방향 변위를 초래하도록, 상기 길이 방향 축을 따라 연장되고 상기 격막 플레이트의 상기 스템 돌출부에 고정된 엑추에이터 스템으로서, 상기 엑추에이터 스템은 상기 하부 엑추에이터 케이스의 상기 스프링 개구부를 통해 적어도 부분적으로 상기 스프링 하우징의 상기 내부 체적 내로 연장되어, 상기 엑추에이터 스템의 제 1 단부가 상기 스템 돌출부와 결합되는 상기 엑추에이터 스템;
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 가이드 부재로서, 상기 가이드 부재는 상기 제 1 단부로부터 상기 제 2 단부로 상기 길이 방향 축을 따라 연장되는 측벽을 갖고, 상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재의 상기 제 1 단부에서 상기 길이 방향 축에 법선으로 배치된 상부 벽을 더 구비하고, 상기 상부 벽은 중앙 개구부를 갖고, 상기 가이드 부재의 상기 제 2 단부에 인접한 상기 측벽의 적어도 일부분은 상기 스프링 하우징의 상기 내부 체적 내에서 상기 하부 엑추에이터 케이스의 상기 프링 개구부 내에 수용되는, 상기 가이드 부재;
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 스프링으로서, 상기 스프링의 상기 제 2 단부는 스프링 시트에 의하여 상기 엑추에이터 스템에 대해 고정되고, 상기 스프링의 상기 제 1 단부는 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 하부 표면과 맞물리고, 상기 스프링은 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽을 상기 격막 플레이트의 상기 하부 표면과의 맞물림부(engagement)로 편향시켜 상기 스템 돌출부가 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부 내에 수용되는, 상기 스프링을 포함하고,
상기 가이드 부재의 상기 측벽의 외부 표면은 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 격막 플레이트 및 상기 엑추에이터 스템의 변위를 제한하기 위해 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면과 맞물리도록 적응되고,
상기 격막 플레이트의 상기 스템 돌출부가 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부를 통해 배치되어, 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 격막 플레이트에 대해 상기 가이드 부재의 이동을 제한하고,
상기 스템 돌출부의 외부 표면의 직경은 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부의 직경보다 1% 내지 10% 작은, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 스프링 개구부 및 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면 각각은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 동일한 단면 형태를 갖는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 2에 있어서, 상기 스프링 개구부 및 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면 각각은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 갖는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부 및 상기 스템 돌출부의 상기 외부 표면 각각은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 갖는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 외부 표면과 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면 각각은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 동일한 단면 형태를 갖는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 5에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 외부 표면과 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면 각각은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 갖는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 6에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 외부 표면의 직경은 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면의 직경보다 1% 내지 10% 작은, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 외부 표면은 상기 하부 엑추에이터 케이스의 상기 스프링 개구부 또는 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면과 밀봉되게 맞물리지 않는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 6에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 내부 표면은 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 갖고, 상기 스프링은 코일 스프링이며, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 내부 표면의 직경은 상기 코일 스프링의 최대 외부 직경보다 더 큰, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 9에 있어서, 상기 코일 스프링의 내부 직경은 상기 스템 돌출부의 상기 외부 표면의 직경보다 더 큰, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 볼트는 상기 엑추에이터 스템을 상기 격막 플레이트에 제거가능하게 고정하기 위해 상기 격막 플레이트의 상기 스템 돌출부를 통해 그리고 상기 엑추에이터 스템의 제 1 단부에 형성된 블라인드 보어(blind bore) 내로 연장하는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 상부 엑추에이터 케이스 및 상기 격막의 상부 표면에 의해 한정된 체적 내의 공기 압력은 상기 격막 플레이트, 상기 엑추에이터 스템, 및 상기 가이드 부재가 상기 스프링의 상기 제 2 단부쪽으로 길이 방향으로 변위하도록 하고, 상기 스프링은 그러한 길이 방향 변위에 대항하는, 밸브 엑추에이터 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 스프링 하우징의 제 2 단부는 제어 밸브의 요크(yoke)에 결합되고, 상기 엑추에이터 스템은 상기 제어 밸브 내에 형성된 유체 통로 내에 배치된 유체 제어 부재에 결합되는 밸브 스템에 결합되는, 밸브 엑추에이터 조립체.
밸브 엑추에이터 조립체가 적어도 부분적으로 스프링 하우징의 내부에서 엑추에이터 스템을 안정화하기 위해 격막 플레이트에 결합되는 가이드 부재를 구성하고,
상기 격막 플레이트는 상부 표면, 하부 표면 및 상기 하부 표면으로부터 아래로 연장되는 스템 돌출부를 구성하며,
상기 가이드 부재는,
상기 가이드 부재의 제 1 단부에 배치된 상부 벽으로서, 상기 상부 벽은 길이 방향 축에 법선 방향으로 연장하고, 상기 상부 벽은 상기 스템 돌출부를 수용하는 중앙 개구부를 가져 상기 가이드 부재가 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 엑추에이터 스템에 대해 변위하는 것이 방지되고, 상기 스템 돌출부의 외부 표면의 직경은 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부의 직경보다 1% 내지 10% 작은, 상기 상부벽;
상기 가이드 부재의 상기 제 1 단부에서의 상기 상부 벽으로부터 상기 가이드 부재의 개방된 제 2 단부로 상기 길이 방향 축을 따라 연장하는 측벽으로서, 상기 측벽은 외부 표면을 갖고, 상기 측벽의 상기 외부 표면의 일부분은 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 엑추에이터 스템의 변위를 제한하기 위해 스프링 하우징의 내부 표면의 일부분과 맞물리도록 적응되는, 상기 측벽;을 포함하고,
상기 엑추에이터 스템의 제 1 단부가 상기 스템 돌출부에 결합되는, 가이드 부재.
청구항 14에 있어서, 상기 가이드 부재의 상기 측벽의 상기 외부 표면은, 상기 측벽의 상기 외부 표면이 원통형 형태를 갖도록 상기 길이 방향 축을 따라 보여질 때 원형 단면 형태를 갖는, 가이드 부재.
청구항 15에 있어서, 상기 중앙 개구부, 상기 측벽의 상기 외부 표면은 상기 길이 방향 축과 정렬되는, 가이드 부재.
밸브를 조립하는 방법으로서,
상부 엑추에이터 케이스 및 하부 엑추에이터 케이스에 의해 한정된 체적 내에 격막 플레이트를 배치하되, 상기 격막 플레이트는 상부 표면, 하부 표면 및 상기 하부 표면에서 아래로 연장되는 스템 돌출부를 포함하도록 밸브를 조립하는 단계;
상기 격막 플레이트의 상기 스템 돌출부를 엑추에이터 스템에 동작가능하게 연결하되, 상기 엑추에이터 스템은 길이 방향 축을 따라 병진 이동(translate)하도록 밸브를 조립하는 단계;
상기 하부 엑추에이터 케이스에 결합된 스프링 하우징에 스프링을 배치하되, 상기 스프링은 가이드 부재를 상기 격막 플레이트의 상기 하부 표면과의 맞물림부로 편향시켜 상기 스템 돌출부가 상기 가이드 부재의 상부 벽의 중앙 개구부 안으로 수용되도록 하고, 상기 스템 돌출부의 외부 표면의 직경은 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부의 직경보다 1% 내지 10% 작도록 하는, 밸브를 조립하는 단계;
상기 가이드 부재의 외부 표면과 상기 스프링 하우징의 내부 표면의 상호 작용에 의해 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 격막 플레이트 및 상기 엑추에이터 스템의 변위를 제한하도록 벨브를 조립하는 단계를 포함하는, 밸브를 조립하는 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 격막 플레이트의 상기 스템 돌출부를 상기 엑추에이터 스템에 동작가능하게 연결하는 단계는 상기 엑추에이터 스템의 제 1 단부를 상기 격막 플레이트의 상기 하부 표면으로부터 연장되는 상기 스템 돌출부에 형성된 보어(bore) 내에 고정하는 단계를 포함하는, 밸브를 조립하는 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 스템 돌출부를 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽의 상기 중앙 개구부 내에 삽입하는 단계를 더 포함하는, 밸브를 조립하는 방법.
청구항 19에 있어서, 원통형의 측벽은 상기 가이드 부재의 상기 상부 벽으로부터 연장하고, 상기 측벽의 외부 표면은 상기 스프링 하우징의 내부 체적 내에 적어도 부분적으로 수용되어, 상기 스프링 하우징의 상기 내부 표면의 일부분과 상기 측벽의 상기 외부 표면의 일부분 사이의 접촉이 상기 길이 방향 축에 법선 방향으로 상기 격막 플레이트 및 상기 엑추에이터 스템의 변위를 제한하는, 밸브를 조립하는 방법.
청구항 20에 있어서, 스프링 시트를 구비하는 상기 엑추에이터 스템에 대해 상기 스프링의 제 2 단부를 고정하는 단계를 더 포함하고, 상기 스프링의 제 1 단부는 상기 가이드 부재를 상기 격막 플레이트의 상기 하부 표면과의 맞물림부로 편향하는, 밸브를 조립하는 방법.