KR20180009341A - 밸브를 위한 낮은 히스테리시스의 다이어프램 - Google Patents

밸브를 위한 낮은 히스테리시스의 다이어프램 Download PDF

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Abstract

하나의 표면의 작은 동심 영역을 냉간 가공함으로써 처리되는 밸브 다이어프램은 영구 비대칭 변형을 갖는다. 변형된 다이어프램은 다이어프램 재료의 지속적인 탄성 압축 로딩을 유발하는 방식으로 사용될 수 있다. 변형된 다이어프램의 로딩은 밸브 복원 스프링력을 제공하면서 동시에 다이어프램이 히스테리시스를 나타내려는 경향을 차단한다. 다이어프램에 의해 제공되는 복원력은 또한 액추에이터 히스테리시스를 감소시킬 수 있다.

Description

밸브를 위한 낮은 히스테리시스의 다이어프램
관련출원에 대한 교차-참조
본원은 본 명세서에 사실상 전체적으로 참조로 포함되는, 2015년 6월 17일자로 출원된, 발명의 명칭이 "LOW HYSTERESIS DIAPHRAGM FOR A VALVE"인, 미국 임시 출원 제62/180,867호에 대한 35 U.S.C. § 119(e) 및 PCT 제8조에 따른 이익을 주장한다.
본 발명의 실시예는 반도체 디바이스, 의약품, 정밀 화학제품을 제조하는 산업 공정, 및 많은 유사한 유체 전달 시스템 내에서의 유체 전달의 제어를 위해 설계되는 밸브에 관한 것이다.
제어될 유체는 액체, 가스, 진공, 증기, 또는 그 상태의 물질의 조합일 수 있다. 반도체 제조 장비 내의 공정 재료를 조작하도록 의도되는 유체 전달 장치는 대개 고순도의 전달될 반응물을 유지하는 것에 대해 주의를 요구한다. 패킹 타입의 밀봉 배열체 내에서 활주 또는 회전하는 기계 샤프트는 종종 고순도 공정 재료의 검출가능한 입자상 오염물을 유발하는 것으로 알려져 있다. 방사성, 유독성, 발화성, 또는 그 이외의 위험성인 유체가 또한 패킹 타입 밀봉부를 갖는 장치 내에서 취급될 때에 덜 안전한 것으로 여겨질 수 있다. 미국 특허 제4,606,374호 및 미국 특허 제4,732,363호는, 이들 모두 테렌스 제이. 콜렌(Terrence J. Kolenc) 등에게 허여됨, (패킹 타입 밀봉부 대신에) 금속 다이어프램을 사용하여 제어될 유체를 주위 환경으로부터 밀봉하는 밸브의 2개의 예이다. 수동, 공압 및 전기를 포함하는, 다양한 타입의 액추에이터가 널리 공지된 바와 같이 다이어프램 밀봉식 밸브에 사용될 수 있다. 유체의 간단한 온-오프 제어를 위해 의도되는 액추에이터 그리고 또한 반도체 디바이스를 제조하는 산업 공정 내에서의 유체 전달의 비례, 또는 조절, 제어를 위해 설계되는 액추에이터가 적절하게 설계된 다이어프램 밀봉식 밸브에 사용될 수 있다는 것이 또한 공지되어 있다.
고순도 적용분야를 위한 밸브의 설계자는 일반적으로 누출 방지 밸브 챔버 밀봉 다이어프램을 제공하는 것에 대해 많은 상이한 접근법을 알고 있다. 콜렌 등에게 허여된 미국 특허 제4,606,374호에서, 3개의 시트 금속 디스크를 포함하는 다이어프램이 밸브 본체 내의 계단형 구조체와 밸브 보닛 사이에 주연방향으로 클램핑된다. 나카자와(Nakazawa) 등에게 허여된 미국 특허 제5,145,147호에서, 단일 층 시트 금속 다이어프램이 밸브 조립체의 일부에 용접된다. 올리비에(Ollivier)에게 허여된 미국 특허 제5,755,428호에서, 다이어프램이 다이어프램을 밸브 본체 상의 도넛형 돌출부에 대해 압박하는 클램핑 부재에 의해 밸브 본체에 대해 정적으로 밀봉된다.
다이어프램의 분야에서의 다양한 다른 개발 사례들은 예를 들어 야마지(Yamaji) 등에게 허여된 미국 특허 제5,820,105호에 기재된 것과 같은 재료 조성, 우(Wu) 등에게 허여된 미국 특허 제5,851,004호 및 보비르(Beauvir)에게 허여된 미국 특허 제5,201,492호에 기재된 것과 같은 다이어프램 형상 또는 접촉 액추에이터를 다뤘다. 일부의 설계자는 액추에이터 및 다이어프램 그 자체의 히스테리시스와 관련되는 상당한 성능 제한을 밝혀냈다. 벤사울라(Bensaoula) 등에게 허여된 미국 특허 제5,927,325호는 히스테리시스를 상세하게 논의하는 예시적인 경우를 제공한다.
본 발명의 실시예는 밸브 하우징의 일체형 요소로서 기계가공되는 밀봉 다이어프램에 관련된다. 편의상, 본 개시물 내의 모든 도면은 유사한 일체형으로 기계가공된 밸브 밀봉 다이어프램을 도시하지만, 다이어프램 및 밸브 하우징, 또는 밸브 본체, 요소의 다른 조합이 본 발명에 사용될 수 있고, 일체형 다이어프램은 제한적인 것으로서 해석되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 양태에 따라, 본 출원인은 비례 밸브에 사용하도록 의도되는 금속 다이어프램의 성능을 개선하는 제조 공정을 실시하였다. 상기 성능 개선은 평탄하였던 다이어프램이 결국 대략 원뿔 형태로 변형되게 하는, 원형 다이어프램에 대해 링 형상인, 냉간 가공된 영역을 생성한다. 원뿔 형태를 붕괴시키는 방향에서의, 변형된 다이어프램의 축방향 로딩(loading)은 압축력을 모든 동작 상황에서 다이어프램 재료에 부여하는 응력 상태의 다이어프램의 아치형 단면 형상을 유도한다. 이전의 평탄하였던 다이어프램은 항상 로딩 상태에 있고 그에 따라 바람직한 복귀 스프링력을 제공하면서 결국 비례 제어 밸브에서 문제가 많을 수 있었던 히스테리시스를 차단한다.
본 개시내용의 하나의 양태에서, 밸브 다이어프램은 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 포함하고, 제1 표면은 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소된다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함한다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 포함하고, 이때에 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트를 갖고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖는다. 제어 표면은 밸브 시트(seat)와 선택적으로 결합하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 밸브 하우징을 포함한다. 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징과 밀봉 결합한다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 포함하고, 이때에 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트를 갖고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖는다. 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 제어 밸브를 위한 밸브 하우징은 밸브 하우징 본체 및 밸브 다이어프램을 포함하고, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징 본체와 밀봉 결합한다. 밸브 다이어프램은 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는다. 제1 표면은 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소된다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함한다.
일부 실시예에서, 밸브 하우징은 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 포함하고, 이때에 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖는다. 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 밸브 하우징은 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 포함하고, 이때에 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖는다. 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 제어 밸브는 유체 입구 오리피스에서 종료하는 유체 입구 도관 그리고 유체 출구 오리피스에서 시작하는 유체 출구 도관을 갖는 밸브 본체를 포함한다. 시트가 유체 입구 오리피스 또는 유체 출구 오리피스에 형성된다. 밸브 하우징 본체가 밸브 본체에 고정된다. 밸브 다이어프램이 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징 본체와 밀봉 결합하고, 밸브 다이어프램은 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는다. 제1 표면 또는 제2 표면은 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는다. 제어 요소가 밸브 다이어프램에 부착된다. 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖는다. 제어 표면은 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되고, 밸브 본체, 밸브 하우징 본체, 및 밸브 다이어프램은 협력하여 밸브 챔버를 형성한다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소된다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있다.
일부 실시예에서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함한다.
일부 실시예에서, 제어 샤프트가 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장한다.
일부 실시예에서, 제어 밸브는 평상시 개방형 제어 밸브이고, 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 제1 표면 내에 형성된다.
일부 실시예에서, 제어 밸브는 평상시 폐쇄형 제어 밸브이고, 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 제2 표면 내에 형성된다.
일 실시예에서, 밸브 다이어프램은 하나의 다이어프램 표면의 작은 동심 영역을 냉간 가공함으로써 처리된다. 또 다른 실시예에서, 냉간 가공 공정은 밸브 다이어프램의 두께를 5% 내지 20% 감소시키는 영구 소성 변형을 생성한다. 또 다른 실시예에서, 냉간 가공된 영역의 반경방향 폭이 다이어프램 두께의 50% 내지 200%이다. 또 다른 실시예에서, 평상시 폐쇄형 밸브에 사용하는 밸브 다이어프램은 다이어프램 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 다이어프램 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 챔버의 외부에 있는 다이어프램의 동심 영역을 갖는다. 또 다른 실시예에서, 평상시 개방형 밸브에 사용하는 밸브 다이어프램은 다이어프램 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 다이어프램 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 챔버에 노출되는 다이어프램의 동심 영역을 갖는다. 다양한 실시예에서, 다이어프램은 내식성 금속 합금, 예컨대 타입 316 스테인리스강, 헤인즈 인터내셔널(Haynes International)로부터 입수가능한 하스텔로이(Hastelloy)® 상표 니켈-크롬 합금, 엘질로이 스페셜티 메탈즈(Elgiloy Specialty Metals)로부터 입수가능한 엘질로이® 상표 코발트-크롬 합금 등으로부터 형성된다.
도 1은 전형적인 평상시 폐쇄형 다이어프램 밀봉식 밸브의 단면 사시도이다.
도 2a는 평상시 폐쇄형 밸브를 위해 의도되는 다이어프램의 액추에이터측으로부터 본 평면도이다.
도 2b는 평상시 폐쇄형 밸브를 위해 의도되는 도 2a의 다이어프램을 통한 단면도이다.
도 3은 전형적인 평상시 개방형 다이어프램 밀봉식 밸브의 단면 사시도이다.
도 4a는 평상시 개방형 밸브를 위해 의도되는 다이어프램의 시트측으로부터 본 평면도이다.
도 4b는 평상시 개방형 밸브를 위해 의도되는 도 4a의 다이어프램을 통한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 평상시 폐쇄형 밸브의 다이어프램 내에서의 변형의 과장된 도표이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평상시 개방형 밸브의 다이어프램 내에서의 변형의 과장된 도표이다.
본 발명은 그 적용분야에서 하기의 설명에 기재되거나 도면에 도시되는 구성의 세부사항 및 구성요소의 배열로 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예로 가능하고, 다양한 방식으로 실행 또는 수행가능하다. 또한, 본 명세서에 사용되는 용어는 설명의 목적을 위한 것이고, 제한적인 것으로서 간주되지 않아야 한다. 본 명세서에서의 용어 "포함하는", "구성되는", 또는 "갖는", "함유하는", "수반하는", 및 그 변화형의 사용은 그 후에 나열되는 항목 및 그 등가물 그리고 또한 추가적인 항목을 포함하도록 의도된다. 방향 형용사 "내부", "외부", "상부", "하부" 등의 용어의 사용은 설계 요소들 사이의 상대적인 관계를 이해하는 것을 돕도록 의도되지만, 공간 내의 절대 방향을 의미하는 것으로서 해석되지도 또는 제한적인 것으로서 간주되지도 않아야 한다.
고순도 유체 전달 적용분야에 사용하는 다이어프램 밀봉식 밸브의 전형적인 예가 도 1에 의해 단면 사시도로 도시된다. 이러한 밸브는 밸브 본체(90); 둘 모두가 유체를 밸브 챔버(50)로 또는 그로부터 전달하는 입구 도관(10) 및 출구 도관(14); 밸브 하우징 본체(62)를 가지며 챔버 밀봉 다이어프램(70)을 포함하는, 밸브 하우징(60)으로서, 밸브 하우징(60)은 금속 가스켓(65)에 의해 밸브 본체(90)에 대해 밀봉되는, 밸브 하우징(60); 및 다이어프램(70)의 편향에 의해 이동가능한 제어 요소(80)를 포함한다. 도 1에서, 제어 요소(80)는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 하향으로 오프셋되는 제어 표면(81)을 갖는다. 제어 표면은 바람직하게는 평탄형이고, 적어도 그것이 시트(20)와 밀봉 결합하는 영역에서 그러하다. 챔버 밀봉 다이어프램은 밀봉 다이어프램(70)의 외경부(71)에서 밸브 하우징(60)과 밀봉 결합한다. 유체 유동을 제어하는 방식은 입구 도관(10)이 유체를 밸브 챔버(50) 내로 배출하기 위해 통과하는, 오리피스(12); 및 상기 오리피스(12)를 포위하고, 그에 따라 제어 요소(80)의 제어 샤프트(82)에 가해지는 상승력에 의해 변경가능하게 위치될 수 있고, 제어 간극 유체가 유동하여 통과할 수 있는, 작은 틈의 제어 간극을 제어 요소(80)에 대해 형성하는 시트(20)를 고려함으로써 추가로 이해될 수 있다. 도 1에서의 제어 샤프트(82)는 다이어프램(70)의 상부 표면(또는 제2 표면)(73)으로부터 상향으로 연장한다. 도 1의 도시는 비-작동 상태로 완전히 폐쇄되어 유체를 유동시키지 않는 상태에 있고 그에 따라 어떤 제어 간극도, 그와 같이, 도시된 구성에서 드러나지 않아야 하는 평상시 폐쇄형 밸브를 도시한다는 것이 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, '가공 경화(work hardening)' 또는 '변형 경화(strain hardening)'로서도 알려져 있는, 용어 '냉간 가공(cold working)'은 소성 변형에 의한 재료, 전형적으로 금속 또는 금속 합금의 강화를 말한다. 용어 '냉간 가공', '가공 경화', 및 '변형 경화'는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다.
본 출원인은 하나의 다이어프램 표면의 작은 동심 영역을 냉간 가공하는 것이 다이어프램의 영구 변형을 유발할 것이라는 것을 밝혀냈다. 변형된 다이어프램은 그러면 다이어프램 재료의 지속적인 탄성 압축 로딩을 유발하는 방식으로 사용될 수 있다. 변형된 다이어프램의 로딩 상태는 요구된 밸브 복원 스프링력을 제공하면서 동시에 다이어프램이 히스테리시스를 나타내려는 경향을 차단한다. 다이어프램에 의해 제공되는 복원력은 또한 액추에이터 히스테리시스를 감소시킬 수 있다. 소성 변형 냉간 가공 공정은 시트 금속 블랭크인 다이어프램 또는 더 큰 밸브 요소의 일체형 부분으로서 기계가공되는 다이어프램에 수행될 수 있다. 다이어프램은 밸브 하우징 본체(62) 내의 밸브 하우징(60)과 일체형으로 형성되지 않아도 되는데, 본 개시내용의 실시예가 나중에 밸브 하우징 본체(62)에 부착되어 밸브 하우징을 형성하는 시트 금속 편으로부터 스탬핑, 펀칭, 또는 절단되는 다이어프램을 포함하기 때문이라는 것이 이해되어야 한다. 다이어프램(70)은 밸브 하우징(60)의 내경부와 밀봉 결합하여 유체가 밸브 챔버(50)로부터 상향으로 누출하는 것을 방지한다.
금속 다이어프램의 동심 영역을 냉간 가공하는 것은 합금의 국부적인 가공 경화 그리고 관련된 항복 강도의 증가를 생성한다. 재료 강도의 연구는 압축 응력이 다이어프램의 일측 상의 가공된 영역 내에 부여되는 동안에 타측 상의 재료가 인장 응력을 받는다는 것을 교시한다. 다이어프램 표면의 영구 소성 변형을 유발하기에 충분한 냉간 가공은 결국 압축력이 가공된 표면 내에 저장되게 하고 팽창성 인장력이 대향 표면 내에 저장되게 한다. 이들 힘의 조합은 냉간 가공된 다이어프램이 비대칭적으로 휘게 하고, 이때에 냉간 가공된 영역은 그로 인해 생성된 컵 형상의 오목한 측면의 내부측에 있다. 다이어프램의 영역을 냉간 가공하는 것으로부터 생성되는 컵 형상은 다이어프램의 어느 측면이 가공될지를 선택함으로써 평상시 폐쇄형 밸브 또는 평상시 개방형 밸브의 성능을 향상시키도록 선택될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 다이어프램(70)의 액추에이터측 상의 영역(75)을 냉간 가공하는 것에 의해 다이어프램이 액추에이터를 향해 오목해지면서 동시에 밸브 시트(20)를 향해 편의되는 방식을 도시한다. 냉간 가공된 영역을 밸브 챔버(50)의 외부에 위치시키는 이러한 배열은 평상시 폐쇄형 밸브 설계에 유용하다. 도 2a는 밀봉 다이어프램(70)의 액추에이터측으로부터 본 밸브 하우징(60)의 평면도이다. 도 2b는 냉간 가공 공정 후의, 밸브 하우징(60)을 통한 단면도이고, 그로 인한 비편의 위치의 제어 요소(80)의 제어 표면(81)이 이전에 동일 평면 상에 있었던 밸브 하우징(60)의 저부(61) 아래로 연장하는 방식을 도시한다. 밸브 하우징(60)을 밸브 본체(90)에 부착하는 것은 제어 요소(80)의 제어 표면(81)이 밸브 시트(20)에 대해 놓이게 하고 그에 따라 다이어프램(70)을 휘게 할 것이다. 다이어프램(70)은 결국 평상시 폐쇄형 밸브가 가동되지 않을 때에도 지속적인 탄성 압축 로딩을 받는다. 상승력을 제어 샤프트(82)에 가하고 그에 따라 밸브를 개방하여 유체 유동을 수행하는 것은 다이어프램(70)을 추가로 편향시켜 다이어프램 재료 내의 압축 상태를 증가시킬 것이다.
고순도 유체 전달 적용분야에 사용하는 다이어프램 밀봉식 밸브의 또 다른 전형적인 예가 도 3에 의해 단면 사시도로 도시된다. 이러한 전형적인 밸브는 밸브 본체(390); 둘 모두가 유체를 밸브 챔버(350)로 또는 그로부터 전달하는 입구 도관(310) 및 출구 도관(314); 밸브 하우징 본체(362)를 가지며 챔버 밀봉 다이어프램(370)을 포함하는, 밸브 하우징(360)으로서, 밸브 하우징(360)은 금속 가스켓킷(365)에 의해 밸브 본체(390)에 대해 밀봉되는, 밸브 하우징(360); 및 다이어프램(370)의 편향에 의해 이동가능한 제어 요소(380)를 포함한다. 유체 유동을 제어하는 방식은 입구 도관(310)이 유체를 밸브 챔버(350) 내로 배출하기 위해 통과하는, 오리피스(312); 및 상기 오리피스(312)를 포위하고, 그에 따라 제어 샤프트(382)에 가해지는 하향력에 의해 변경가능하게 위치될 수 있고, 제어 간극 유체가 유동하여 통과할 수 있는, 작은 틈의 제어 간극을 제어 요소(380)에 대해 형성하는 시트(320)를 고려함으로써 추가로 이해될 수 있다. 도 3의 도시는 비-작동 상태로 개방되어 유체를 유동시키는 상태에 있고 그에 따라 제어 간극이 도시된 구성에서 최대에 있는 평상시 개방형 밸브를 도시한다는 것이 이해되어야 한다.
도 4a 및 도 4b는 다이어프램(370)의 밸브 챔버측 상의 영역(375)을 냉간 가공하는 것에 의해 다이어프램이 밸브 챔버(350)를 향해 오목해지면서 동시에 밸브 시트(320)로부터 멀어지게 편의되는 방식을 도시한다. 냉간 가공된 영역을 밸브 챔버 내에 위치시키는 이러한 배열은 평상시 개방형 밸브 설계에 유용하다. 도 4a는 밀봉 다이어프램(370)의 밸브 챔버측으로부터 본 밸브 하우징(360)의 평면도이다. 도 4b는 냉간 가공 공정 후의, 밸브 하우징(360)을 통한 단면도이고, 그로 인한 비편의 위치의 제어 요소(380)의 제어 표면(381)이 밸브 하우징(360)의 이전에 동일 평면 상에 있었던 저부(361) 위로 연장하는 방식을 도시한다. 밸브 하우징(360)을 밸브 본체(390)에 부착하는 것은 제어 요소(380)의 제어 표면(381)을 밸브 시트(320) 위로 큰 간극이 있는 상태로 위치시킬 것이다. 이러한 비편의 간극은 비-작동 상태로 완전히 개방되어 유체를 유동시키는 상태를 위해 의도되는 것보다 크다. 적절한 액추에이터 조립체(도시되지 않음)가 제어 샤프트(382)에 결합되어 제어 요소(380)의 제어 표면(381)과 시트(320) 사이의 간극을 요구된 완전히 개방된 간극 거리까지 감소시키는 방식으로 하향 편의력을 가할 수 있다. 다이어프램(370)은 결국 평상시 개방형 밸브의 모든 상태 동안에 지속적인 탄성 압축 로딩을 받을 것이다. 추가적인 하향력을 제어 요소(380)의 제어 샤프트(382)에 가하고, 그에 따라 밸브를 부분적으로 폐쇄하여 유체 유동을 감소시키는 것은 다이어프램(370)을 추가로 편향시켜 다이어프램 재료 내의 압축 상태를 증가시킬 것이다.
다이어프램의 동심 영역을 냉간 가공(또는 대안으로서, 가공 경화 또는 변형 경화)하는 것은 다양한 공정에 의해 수행될 수 있다. 밸브 하우징 본체 내에 형성되는 관련된 일체형 다이어프램을 갖는 밸브 하우징이 선반 내에서 회전될 수 있고, 버니싱(burnishing) 공구가 그 영역에 가해질 수 있다. 대안으로서, 롤러 버니싱 공구가 다이어프램의 요구된 영역 상에 압박되는 머신 스핀들(예컨대, 밀링 머신)에 의해 작동될 수 있다. 또는 적절한 링형 돌출 면을 포함하는 성형 공구가 다이어프램에 대해 가압되어 요구된 냉간 가공된 영역을 압인할 수 있다. 성형 공구로 압인하는 것이 또한 나중에 밸브 하우징 본체에, 예를 들어 용접에 의해, 부착되어 밸브 하우징을 형성할 수 있는, 단순한 평탄형 디스크의 시트 금속으로서 출발하는 다이어프램에 수행될 수 있다는 것은 통상의 설계자에게 명백할 것이다.
본 출원인은 5% 내지 20% 다이어프램 두께를 감소시키는 영구 소성 변형을 생성하는 냉간 가공이 유용하다는 것을 밝혀냈다. 냉간 가공된 영역에 대한 전형적인 폭은 다이어프램 두께의 50% 내지 200%이다. 냉간 가공 후, 이전에 평탄하였던 다이어프램은 직경을 횡단하여 볼 때에 "W자" 형상 또는 반경만을 횡단하는 형상을 고려할 때에 "V자" 형상을 형성하는 냉간 가공된 영역에서 만나는 한 쌍의 원뿔 형상으로 휘게 된다. 냉간 가공된 영역은 바람직하게는 다이어프램의 내경부(72)와 다이어프램 외경부(71)(도 1에 도시됨) 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 반경방향으로 위치된다. 냉간 가공된 다이어프램의 최대의 언로딩 상태의 변형은 냉간 가공된 영역이 다이어프램의 중심부에 가장 근접할 때에 발생한다.
도 5는 평상시 폐쇄형 밸브에 대한 특정 영역을 냉간 가공한 후의 전형적인 다이어프램의 과장된 축척의 플로팅된 단면도를 제공한다. 냉간 가공 공정이 수행된 후, 다이어프램(70)은 팽창되고, 유동 제어 요소(80)는 과도하게 연장된다. 유동 제어 요소(80)를 그 통상적인 위치로 복귀시키는 것은 냉간 가공된 영역(75)과 다이어프램 주연부 사이의 다이어프램 부분에 가해지는 압축 하중을 발생시킨다. 평상시 폐쇄형 밸브(도 2a 및 도 2b)의 경우에, 이러한 압축 하중은 밸브를 폐쇄하려고 하는 다이어프램 유도 스프링력에 해당한다. 평상시 폐쇄형 밸브가 개방 상태로 이동될 때, 다이어프램에 가해지는 압축 하중이 추가로 증가된다. 설계자는 증가된 액추에이터 힘이 요구되고 동시에 다이어프램 압축 상태가 증가된다는 것을 이해할 것이다.
도 6은 평상시 개방형 밸브에 대한 특정 영역을 냉간 가공한 후의 전형적인 다이어프램의 과장된 축척의 플로팅된 단면도를 제공한다. 냉간 가공 공정이 수행된 후, 다이어프램(370)은 팽창되고, 유동 제어 요소(380)는 과도하게 후퇴된다. 유동 제어 요소(380)를 그 통상적인 위치로 복귀시키는 것은 냉간 가공된 영역(375)과 다이어프램 주연부 사이의 다이어프램 부분에 가해지는 압축 하중을 발생시킨다. 평상시 개방형 밸브(도 4a 및 도 4b)의 경우에, 이러한 압축 하중은 밸브를 개방하려는 다이어프램 유도 스프링력에 해당한다. 도시된 평상시 개방형 밸브에 대한 최대의 통상적인 개방은 팽창된 다이어프램에 의해 제공되는 것보다 작을 것이고, 그에 따라 다이어프램의 통상적인 위치는 팽창된 상태에 비해 사실상 부분적으로 폐쇄된다는 것을 주목하여야 한다. 평상시 개방형 밸브가 폐쇄 상태로 이동될 때, 다이어프램에 가해지는 압축 하중이 추가로 증가된다. 설계자는 증가된 액추에이터 힘이 요구되고 동시에 다이어프램 압축 상태가 증가된다는 것을 이해할 것이다. 평상시 개방형 다이어프램을 갖는 밸브에서, 냉간 가공된 영역은 입구 도관으로부터, 밸브 챔버를 통해, 그리고 출구 도관으로 이동하는 유체의 유동 경로 내에 있다. 평상시 폐쇄형 다이어프램을 갖는 밸브에서, 냉간 가공된 영역은 입구 도관으로부터, 밸브 챔버를 통해, 그리고 출구 도관으로 이동하는 유체의 유동 경로의 외부측에 있다. 다양한 실시예에서, 다이어프램은 내식성 금속 합금, 예컨대 타입 316 스테인리스강, 니켈계 초합금, 코발트계 초합금, 니켈-크롬 합금, 또는 코발트-크롬 합금으로부터 형성되지만, 유체의 종류에 따라, 다른 적절한 재료가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 다이어프램은 헤인즈 인터내셔널로부터 입수가능한 하스텔로이® 상표 니켈-크롬 합금으로부터 선택되는 합금으로부터 형성되거나, 엘질로이 스페셜티 메탈즈로부터 입수가능한 엘질로이® 상표 코발트-크롬 합금으로부터 선택되는 합금으로부터 형성된다. 일부 실시예에서, 다이어프램은 중합체 재료, 예컨대 열가소성 수지로부터 형성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 다이어프램 및 관련된 밸브 하우징은 사출 성형 공정에 의해 형성될 수 있고, 그에 의해 리빙 힌지를 형성하는 데 사용되는 것과 유사한 방식으로, 국부적으로 저장된 응력이 사출 몰드 설계에 의해 냉간 가공된 영역 내에 유도된다.
일부 실시예에서, 다이어프램은 원형 이외인 형상으로서 형성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 다이어프램은 비-원형의, 매끄러운 곡선 형상, 예컨대 타원 형상 또는 계란형으로서 형성된다. 그러한 실시예에서, 냉간 가공된 영역은 다이어프램의 외주연부로부터 균일하게 이격되는, 위 또는 아래로부터 관찰될 때에, 폐쇄형 루프(또는 회로)를 형성한다. 비-원형 실시예에서, 다이어프램은 외경부 및 내경부 대신에, 외주연부 및 내주연부를 갖는다. 다이어프램의 외주연부는 밸브 하우징과 밀봉 결합하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 밸브 하우징(60, 360), 제어 요소(80, 380), 및 관련된 다이어프램(70, 370)은 밸브 하우징 본체(62, 362)에 대응하는 단일 편의 출발 재료로부터 기계가공된다. 기계가공 후, 냉간 가공이 다이어프램(70, 370)에 수행된다. 제어 요소, 관련된 다이어프램, 및 밸브 하우징을 이러한 방식으로 단일 편의 출발 재료로부터 형성하는 것은 제어 표면(81, 381) 그리고 밸브 하우징(60, 360)의 저부 사이의 공면성(co-planarity)을 성취하는 것을 도울 수 있다. 냉간 가공 후, 제어 표면은 이완된 상태에 있고 밸브 본체(90, 390) 상으로 아직 설치되지 않은 때에 그 평면으로부터 이탈한다.
다른 실시예에서, 제어 요소(80, 380)는 다이어프램(70, 370), 및/또는 밸브 하우징 본체(62, 362)와 별개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 다이어프램(70), 제어 표면(81)을 갖는 제어 요소(80)의 일부(84), 및 제어 샤프트(82)는 초기에 별개의 편으로 제조되고 이어서 용접에 의해 함께 접합될 수 있다. 다이어프램 및 제어 요소의 결합된 구조체는 이어서, 예를 들어 용접에 의해, 밸브 하우징 본체(62, 362)에 부착되어 밸브 하우징(60, 360)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 요소(80)의 일부(84)는 적절한 수단으로써 제어 샤프트(82)로부터 하향으로 돌출하여 다이어프램(70)의 중심부 내의 적절한 구멍을 통과하는 스터브(stub) 상으로 나사산결합되어 밸브 챔버(50)로부터 외부로의 (또는 그 내로의) 누출을 방지할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어 요소(80)는 일편의 재료로부터 기계가공될 수 있고, 다이어프램(70)은 또 다른 편의 재료로부터 형성될 수 있고, 제어 요소(80)는 다이어프램의 중심부 내의 적절한 구멍을 통해 끼워져 용접되고 그에 따라 일체형 구조체를 형성하여 누출을 방지할 수 있다. 다이어프램(70) 및 제어 요소(80)의 결합된 구조체는 이어서 밸브 하우징 본체에 부착되어 밸브 하우징을 형성할 수 있다.
마찬가지로, 도 3에 도시된 것과 같은, 평상시 개방형 밸브의 실시예에서, 밸브 하우징(360), 제어 요소(380), 및 다이어프램(370)은 단일 편의 출발 재료로부터 형성될 수 있거나, 위에 설명된 방식으로 조립되는 별개의 편의 출발 재료로부터 형성될 수 있다.
제어 밸브를 통한 유동은 역전될 수 있고, 그에 따라 입구 도관(10, 310)은 유체 출구 도관으로서 동작하고, 유체 출구 도관(14, 314)은 유체 입구 도관으로서 동작한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예의 여러 양태가 이처럼 설명되었지만, 다양한 변경, 변형, 및 개선이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 용이하게 착상될 것이라는 것이 이해되어야 한다. 그러한 변경, 변형, 및 개선은 본 개시물의 일부인 것으로 의도되고, 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 위의 설명 및 도면은 예일 뿐이다.

Claims (26)

  1. 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 포함하는 밸브 다이어프램이며, 제1 표면은 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는, 밸브 다이어프램.
  2. 제1항에 있어서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소되는, 밸브 다이어프램.
  3. 제1항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는, 밸브 다이어프램.
  4. 제1항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함하는, 밸브 다이어프램.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있는, 밸브 다이어프램.
  6. 제5항에 있어서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함하는, 밸브 다이어프램.
  7. 제5항에 있어서, 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 추가로 포함하고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖고, 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되는, 밸브 다이어프램.
  8. 제7항에 있어서, 밸브 하우징을 추가로 포함하고, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징과 밀봉 결합하는, 밸브 다이어프램.
  9. 제5항에 있어서, 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 추가로 포함하고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖고, 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되는, 밸브 다이어프램.
  10. 제어 밸브를 위한 밸브 하우징이며,
    밸브 하우징 본체; 및
    밸브 다이어프램으로서, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징 본체와 밀봉 결합하고, 밸브 다이어프램은 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 표면은 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는, 밸브 다이어프램
    을 포함하는, 밸브 하우징.
  11. 제10항에 있어서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소되는, 밸브 하우징.
  12. 제10항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는, 밸브 하우징.
  13. 제10항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함하는, 밸브 하우징.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있는, 밸브 하우징.
  15. 제14항에 있어서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함하는, 밸브 하우징.
  16. 제14항에 있어서, 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 추가로 포함하고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖고, 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되는, 밸브 하우징.
  17. 제14항에 있어서, 밸브 다이어프램의 내주연부에서 밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소를 추가로 포함하고, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트 그리고 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖고, 제어 표면은 밸브 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되는, 밸브 하우징.
  18. 제어 밸브이며,
    유체 입구 오리피스에서 종료하는 유체 입구 도관 그리고 유체 출구 오리피스에서 시작하는 유체 출구 도관을 갖는 밸브 본체;
    유체 입구 오리피스 및 유체 출구 오리피스 중 하나에 형성되는 시트;
    밸브 본체에 고정되는 밸브 하우징 본체;
    밸브 다이어프램으로서, 밸브 다이어프램은 밸브 다이어프램의 외주연부에서 밸브 하우징 본체와 밀봉 결합하고, 밸브 다이어프램은 제1 표면 그리고 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 표면 및 제2 표면 중 하나가 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역을 갖는, 밸브 다이어프램; 및
    밸브 다이어프램에 부착되는 제어 요소로서, 제어 요소는 밸브 다이어프램의 제1 표면으로부터 오프셋되는 제어 표면을 갖고, 제어 표면은 시트와 선택적으로 결합하도록 구성되고, 밸브 본체, 밸브 하우징 본체, 및 밸브 다이어프램은 협력하여 밸브 챔버를 형성하는, 제어 요소
    를 포함하는, 제어 밸브.
  19. 제18항에 있어서, 밸브 다이어프램의 두께가 밸브 다이어프램의 변형 경화 영역 내에서 5% 내지 20% 감소되는, 제어 밸브.
  20. 제18항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 50% 내지 200%인 반경방향 폭을 갖는, 제어 밸브.
  21. 제18항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 100%의 반경방향 폭을 횡단하여 밸브 다이어프램의 인접 영역의 두께의 약 10% 만큼의 두께 감소에 의해 소성 변형되는 밸브 다이어프램의 동심 영역을 포함하는, 제어 밸브.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 내주연부와 밸브 다이어프램의 외주연부 사이의 거리의 1/3과 2/3 사이에 있는, 제어 밸브.
  23. 제22항에 있어서, 밸브 다이어프램은 내식성 금속 합금을 포함하는, 제어 밸브.
  24. 제22항에 있어서, 밸브 다이어프램의 제2 표면으로부터 멀어지게 연장하는 제어 샤프트를 추가로 포함하는, 제어 밸브.
  25. 제24항에 있어서, 제어 밸브는 평상시 개방형 제어 밸브이고, 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 제1 표면 내에 형성되는, 제어 밸브.
  26. 제24항에 있어서, 제어 밸브는 평상시 폐쇄형 제어 밸브이고, 오목 형상을 갖는 소성 변형된 동심의 변형 경화 영역은 밸브 다이어프램의 제2 표면 내에 형성되는, 제어 밸브.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190104886A (ko) * 2018-03-02 2019-09-11 가부시키가이샤 호리바 에스텍 유체 제어 밸브 및 유체 제어 장치
KR20210106986A (ko) * 2018-11-01 2021-08-31 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015100135A2 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Np Medical Inc. Multi-functional medical sampling port and method of using same
EP3409987B1 (en) 2017-05-31 2020-11-04 Hamilton Sundstrand Corporation Spring sealed pneumatic servo valve
US10458553B1 (en) 2017-06-05 2019-10-29 Vistadeltek, Llc Control plate for a high conductive valve
JP7177793B2 (ja) 2017-06-05 2022-11-24 イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド 高コンダクタンスバルブのための制御プレート
US11248708B2 (en) 2017-06-05 2022-02-15 Illinois Tool Works Inc. Control plate for a high conductance valve
US10364897B2 (en) 2017-06-05 2019-07-30 Vistadeltek, Llc Control plate for a high conductance valve
US10323766B2 (en) 2017-11-21 2019-06-18 Vistadeltek, Llc Compact circular linkage for a pushing actuator
JP7061794B2 (ja) * 2018-08-10 2022-05-02 アドバンス電気工業株式会社 ダイヤフラム部材
DE102019107630A1 (de) * 2019-03-25 2020-10-01 Vat Holding Ag Membranbalg
BE1028145B1 (nl) * 2020-03-11 2021-10-12 Atlas Copco Airpower Nv Klep voor een vacuüminrichting en vacuüminrichting voorzien van zo een klep
US11982377B1 (en) * 2021-11-08 2024-05-14 Meta Platforms Technologies, Llc Fluidic devices

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002089725A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Hamai Industries Ltd 操作弁及び操作弁用ダイヤフラム
JP2008286361A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Ckd Corp 流体制御弁

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3438391A (en) 1964-01-13 1969-04-15 Superior Valve & Fittings Co Check valves having plastic sealing member
US3391901A (en) * 1964-09-30 1968-07-09 Varian Associates High vacuum leak valve
NL157402B (nl) * 1969-05-24 1978-07-17 Interatom Omkeer-breekplaatje.
US4124676A (en) 1976-09-29 1978-11-07 Crane Packing Co. Mechanical bond
DE2821167C3 (de) * 1978-05-13 1981-01-15 Lothar Dipl.-Kfm. Dipl.- Hdl. Dr. 5030 Huerth Wurzer Membran zum Getrennthalten zweier benachbarter Räume
US4343754A (en) 1979-09-21 1982-08-10 H-C Industries, Inc. Process and apparatus for molding liners in container closures
US4320778A (en) * 1980-05-05 1982-03-23 Baumann Hans D Minute flow regulating valve
US4606374A (en) 1983-04-05 1986-08-19 Nupro Company Valve
US4732363A (en) 1986-05-16 1988-03-22 Nupro Company Diaphragm valve
KR900003785B1 (ko) 1986-10-12 1990-05-31 가부시기가이샤 다이와 자동차용 매트의 배깅방법 및 배깅장치
US4778640A (en) 1987-01-16 1988-10-18 Warner-Lambert Company Method of sequentially molding a razor cap
JPH0434275A (ja) 1990-05-26 1992-02-05 Stec Kk 常閉型流体制御バルブ
FR2677425A1 (fr) * 1991-06-07 1992-12-11 Transfluid Sa Membrane metallique pour vanne a membrane.
DE4134430C1 (en) 1991-10-18 1993-02-11 Carlo 6148 Heppenheim De Finzer Simple and reliable laminar component prodn. - includes curving pre-finished, magnetically conducting metal plate during pre-finishing and forming magnetisable plastic onto plate by e.g. press moulding
US5533543A (en) 1995-01-19 1996-07-09 Johnson Worldwide Associates, Inc. Poppet seat for air regulating devices
JP3291152B2 (ja) 1995-02-15 2002-06-10 株式会社フジキン ダイヤフラム弁
JP3343313B2 (ja) 1995-06-30 2002-11-11 株式会社フジキン ダイヤフラム弁
US5722638A (en) 1995-10-20 1998-03-03 Vemco Corporation Valve with means to block relative rotation of parts during assembly
US5755428A (en) 1995-12-19 1998-05-26 Veriflow Corporation Valve having metal-to metal dynamic seating for controlling the flow of gas for making semiconductors
US5851004A (en) 1996-10-16 1998-12-22 Parker-Hannifin Corporation High pressure actuated metal seated diaphragm valve
US5927325A (en) 1996-10-25 1999-07-27 Inpod, Inc. Microelectromechanical machined array valve
JPH10299913A (ja) * 1997-04-18 1998-11-13 Tokyo Keiso Co Ltd 流量調節弁
US6123320A (en) 1998-10-09 2000-09-26 Swagelok Co. Sanitary diaphragm valve
US6394417B1 (en) * 1998-10-09 2002-05-28 Swagelok Co. Sanitary diaphragm valve
US6142325A (en) 1998-10-19 2000-11-07 Playtex Products, Inc. Container assembly and bottom cap therefor
JP2000266230A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Matsushita Electric Works Ltd 半導体マイクロバルブ
WO2002004217A1 (fr) * 2000-07-07 2002-01-17 Seiko Epson Corporation Unite d'alimentation en encre pour enregistreur a jet d'encre et obturateur a diaphragme
JP3947957B2 (ja) 2001-08-10 2007-07-25 Ｓｍｃ株式会社 電磁弁
US20050224744A1 (en) 2002-02-20 2005-10-13 Nl Technologies, Ltd. Circumferential sealing diaphragm valve
US6672561B2 (en) * 2002-03-28 2004-01-06 Swagelok Company Piston diaphragm with integral seal
WO2004059474A2 (en) * 2002-12-20 2004-07-15 Applied Materials, Inc. Micromachined intergrated fluid delivery system
US7021330B2 (en) * 2003-06-26 2006-04-04 Planar Systems, Inc. Diaphragm valve with reliability enhancements for atomic layer deposition
EP1676067B1 (en) * 2003-10-17 2010-03-31 Sundew Technologies, LLC Fail safe pneumatically actuated valve
US7004447B2 (en) * 2003-11-17 2006-02-28 Scott Christopher Meyers Torque sensitive sanitary diaphragm valves for use in the pharmaceutical industry and methods related thereto
JP2006090386A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Kitz Sct:Kk ダイヤフラムバルブ
JP2006153218A (ja) 2004-11-30 2006-06-15 Keihin Corp 燃料電池用電磁弁
JP2006258135A (ja) 2005-03-15 2006-09-28 Denso Corp 電磁弁
WO2007145732A2 (en) 2006-05-04 2007-12-21 Csp Technologies, Inc. Injection molding process for molding mechanical interlocks between molded components
DE102007014282A1 (de) * 2007-03-19 2008-10-02 Südmo Holding GmbH Ventil zum Trennen von Produktmedien in Rohrleitungen einer produktführenden Anlage
GB0706240D0 (en) 2007-03-30 2007-05-09 Concept 2 Manufacture Design O A valve means for gas control devices
CN101680559B (zh) 2007-12-07 2012-04-18 日酸田中株式会社 压力调节阀
JP5565856B2 (ja) * 2010-03-24 2014-08-06 セイコーインスツル株式会社 ダイアフラム、ダイアフラムバルブ、及びダイアフラムの製造方法
GB2492955A (en) * 2011-07-13 2013-01-23 Oxford Nanopore Tech Ltd One way valve
FR2991423B1 (fr) * 2012-05-30 2015-05-01 Coutier Moulage Gen Ind Clapet anti-retour du type a membrane
DE102012019193A1 (de) 2012-09-24 2014-03-27 Hydac Electronic Gmbh Ventil
JP6081800B2 (ja) * 2013-01-07 2017-02-15 株式会社堀場エステック 流体制御弁及びマスフローコントローラ
JP6141663B2 (ja) * 2013-03-27 2017-06-07 株式会社堀場エステック 流体制御弁
JP6111862B2 (ja) * 2013-05-24 2017-04-12 日立金属株式会社 流量制御弁及びそれを用いたマスフローコントローラ
GB2517451A (en) 2013-08-20 2015-02-25 Seetru Ltd A valve sealing arrangement
JP5891536B2 (ja) * 2013-11-11 2016-03-23 Smc株式会社 弁装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002089725A (ja) * 2000-09-14 2002-03-27 Hamai Industries Ltd 操作弁及び操作弁用ダイヤフラム
JP2008286361A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Ckd Corp 流体制御弁

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190104886A (ko) * 2018-03-02 2019-09-11 가부시키가이샤 호리바 에스텍 유체 제어 밸브 및 유체 제어 장치
KR20210106986A (ko) * 2018-11-01 2021-08-31 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 하이 컨덕턴스 밸브용 제어 플레이트

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US10113665B2 (en) 2018-10-30

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