KR20210104776A - 요동 유동 영향을 방지하기 위한 유동 유선화 요소를 구비하는 밸브 조립체 - Google Patents
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Abstract
밸브 조립체가, 유체 유량을 제어하기 위해 사용된다. 밸브 조립체는, 밸브 플런저 및 방호체를 포함한다. 밸브 플런저는, 가해지는 액추에이터 힘에 응답하여 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가한다. 액추에이터 힘은, 밸브 플런저의 제1 측면에 가해지며, 그리고 유체는, 밸브 플런저의 제2 측면에 가해진다. 방호체는, 제2 측면의 유체 상호작용에 의해 생성되는, 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하거나 또는 제거한다. 방호체는, 밸브 플런저에 커플링되거나, 밸브 플런저 내에 형성되거나, 또는 밸브 플런저 아래로부터 매달리게 되며, 그리고 배출구 내로 길이가 연장된다. 밸브 조립체는 추가로, 유입구와 배출구 사이에 오리피스를 구비하며, 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비한다. 방호체는, 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호한다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 그의 전체 개시가 본 명세서에 참조로 명시적으로 통합되는, 2018년 12월 21일 출원된, 미국 가출원번호 제62/784,197호 및 미국 출원번호 제16/719,772호 양자 모두의 이익을 주장한다.
예를 들어 질량 유량 컨트롤러들(MFC들)에서 사용되는 밸브 조립체들은, 특정 적용에 의존할 수 있는, 요구되는 유량으로 유체를 전달하도록 구성된다. 일반적으로, 밸브에 의해 발생되는 열을 감소시키기 위해 그리고 MFC의 전체 전력 소비를 최소화하기 위해, 제어 밸브의 전력 소비를 최소화하는 것이 유익하다. 그러나, 저전력/낮은 힘 밸브들은, 유체 힘이 밸브들에 작용하는 힘의 상당한 부분이 될 수 있음에 따라, 제어 문제점에 종속된다. 그에 따라, 낮은 힘 밸브의 단순화된 제어 시스템과의 조합은, 결과적으로 생성되는 MFC가 여전히 용인 가능한 표준 이내에서 작동해야만 하기 때문에, 엔지니어들에게 특별한 도전을 제시한다.
본 발명은, 유체 유량을 제어하기 위해 사용되는 밸브 조립체로서: 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하도록 구성되는 밸브 플런저로서, 제1 측면에 가해지는 액추에이터 힘 및 제2 측면과 유체 소통 상태에 놓이는 유체를 구비하는 것인, 밸브 플런저; 및 제2 측면 상에서의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나이도록 구성되는, 방호체를 포함하는 것인, 밸브 조립체를 제공한다.
본 개시의 특징들 및 이점들에 대한 더욱 완전한 이해를 위해, 지금부터, 대응하는 참조 부호들이 상이한 도면들에서의 대응하는 부분들을 지칭하는 첨부 도면들과 함께, 상세한 설명을 참조한다:
도 1은, 특정 예시적 실시예에 따른, 정체(stagnate) 유체 및 압력의 형성을 완화하거나 제거하도록 구성되는, 밸브 조립체를 구비하는 MFC의 도면이고;
도 2a는, 특정 예시적 실시예에 따른, 방호체를 포함하지 않는 MFC의 밸브에 대한, 유량, 절대 압력, 및 차압 대 시간에 대한 그래프 예시도이며;
도 2b는, 특정 예시적 실시예에 따른, 플런저, 오리피스, 및 유입구 아래에서의 정적 압력(Fs)의 집중에 대한 예시도이고;
예시되는 도 3a 및 도 3b는, 특정 예시적 실시예에 따른, 상이한 방호체 구성을 구비하는 밸브의 단면 예시도들이며;
도 4는, 특정 예시적 실시예에 따른, 배관 채널, 플런저, 플런저 하우징, 방호체, 및 오리피스의 투상 예시도이고;
도 5a는, 특정 예시적 실시예에 따른, 배관 채널, 플런저, 및 오리피스에 대한 것으로서, 오리피스가 적어도 하나의 비-평면형 표면(NPS)을 구비하는 것에 대한, 단면 예시도이며;
도 5b 및 도 5c는, 특정 예시적 실시예에 따른, 배관 채널, 플런저, 방호체, 및 오리피스에 대한 것으로서, 오리피스가 적어도 하나의 비-평면형 표면(NPS)을 구비하는 것에 대한, 단면 예시도이고;
도 6a 내지 도 6h는, 특정 예시적 실시예에 따른, 다양한 구성의 배관 채널 및 오리피스 중의 적어도 하나 상의 NPS 그리고 플런저를 구비하는, 배관 채널, 플런저, 방호체, 및 오리피스에 대한 다양한 단면 예시도들이며;
도 7a는, 특정 예시적 실시예에 따른, 방호체를 포함하는 MFC의 밸브에 대한, 유량, 절대 압력, 및 차압 대 시간에 대한 그래프 예시도이고;
도 7b는, 특정 예시적 실시예에 따른, 플런저가 비교적 큰 직경에서 내향 반경 방향 분사류를 소산시키기 위한 방호체를 포함하도록 수정된 경우의, 대응하는 시뮬레이션에 대한, 예를 들어 CFD 시뮬레이션에 대한 예시이며;
도 8a 및 도 8b, 도 9a 및 도 9b, 그리고 도 10a 및 도 10b는, 방호체를 동반하는 그리고 방호체를 동반하지 않는 플런저 아래의 유체 속도를 도시하는, CFD(Computational Fluid Dynamics: 전산 유체 역학) 시뮬레이션으로부터 생성되는, 속도 윤곽도들이다.
도 1은, 특정 예시적 실시예에 따른, 정체(stagnate) 유체 및 압력의 형성을 완화하거나 제거하도록 구성되는, 밸브 조립체를 구비하는 MFC의 도면이고;
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도 8a 및 도 8b, 도 9a 및 도 9b, 그리고 도 10a 및 도 10b는, 방호체를 동반하는 그리고 방호체를 동반하지 않는 플런저 아래의 유체 속도를 도시하는, CFD(Computational Fluid Dynamics: 전산 유체 역학) 시뮬레이션으로부터 생성되는, 속도 윤곽도들이다.
본 개시의 다양한 실시예에 대한 제조 및 사용이 이하에 상세하게 논의되지만, 본 개시는, 광범위한 특정 상황에서 구현될 수 있는, 많은 적용 가능한 발명적 개념을 제공한다는 것을, 인식해야 한다. 본 명세서에서 논의되는 특정 실시예들은, 단지 예시적이며 그리고 본 개시의 범위를 경계 한정하지 않는다. 명료함의 관점에서, 실제 구현예의 모든 특징부들이, 본 개시에서 설명되지 않을 수 있을 것이다. 임의의 그러한 실제 실시예에 대한 개선예에서, 구현예마다 변화할, 시스템 관련 및 영업 관련 제약들에 대한 순응과 같은, 수많은 구현예-특정 결정들이, 개발자들의 특정 목표들을 달성하기 위해 이루어져야만 한다는 것이, 물론 인식될 것이다. 더불어, 그러한 개발 노력이, 복잡하고 시간을 소모할 수 있지만, 본 개시의 이익을 갖는 당업자들에게는 일상적 업무일 것이라는 점이, 인식될 것이다.
MFC 모델들의 제조 비용을 감소시키는 데에서의 특별한 도전이, 제한된 양의 힘(Fa) 또는 전력과 함께 밸브를 사용하는 동안에, 발전된 진단 및 제어 시스템 없이 요구되는 유체 유량을 신뢰할 수 있게 유지할 수 있는 밸브 조립체를 어떻게 개발하느냐는 것이다. 특정 MFC 적용들에서, 유동 유발 힘(Ffl)이, 밸브 상에서의 힘 균형의 상당한 부분이 될 수 있다는 것, 즉 Ffl가 Fo에 대해 상당해진다는 것이, 확인되었다.
유동 유발 밸브 힘은, 플런저의 바닥 상에서의 정적 압력의 변화로부터 생긴다. 정적 압력의 변화는, 일반적으로, 플런저 근처에서의 유동 패턴의 변화에 의해 유발되고, 즉, 유동 부착 지점이, 플런저가 상하로 이동할 때, 플런저로부터 측벽으로(또는 그 반대로) 이동한다. 이러한 유동 변동은, 동일한 위치에 유지되는 플런저가, 그에 따라 요동 거동(oscillatory behavior)으로 이어지도록, 상이한 시점에 자체에 작용하는 상이한 유체 힘을 가질 수 있는, 상황으로 이어질 수 있다.
플런저 아래에서 일관되게 유체 흐름선을 유지하는 유동 경로를 제공함에 의해, 그리고 일부 실시예에서, 플런저를 그 아래의 유체 힘으로부터 격리함에 의해, Ffl의 변동을 완화하거나 제거하도록 구성되는 밸브 조립체가, 본 명세서에, 제시된다.
지금부터 도 1을 참조하면, 플런저 아래에서 Ffl의 변동을 완화하거나 제거하도록 구성되는 밸브 조립체를 구비하는 MFC의 도면이, 예시된다. MFC는, 베이스 플랫폼(10), 용적들(14, 16)을 구비하는 배관 채널(12), 밸브 조립체들(18, 20), 및 밸브 조립체들(18, 20)에 통신 가능하게 커플링되는 제어 유닛(22)을 포함한다. 각 밸브 조립체(18, 20)는, 전기적으로 제어되는 액추에이터(18A, 20A), 밸브 스템을 통해 개별적인 액추에이터(18A, 20A)에 커플링되는 플런저(18B, 20B), 및 플런저 하우징(18C, 20C)을 포함한다. 방호체들(18D, 20D), 즉 유체 가이드들이, 그들의 개별적인 플런저(18B, 20B) 아래에서의 Ffl 변동을 최소화하기 위해, 배관 채널(12) 내에 놓인다. 일 실시예에서, 방호체들(18D, 20D)은, 그들의 개별적인 플런저(18B, 20B)에 커플링되거나 또는 함께 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 방호체들(18D, 20D)은, 예를 들어 방호체들(18D, 20D)을 배관 채널(12)의 섹션에 커플링함에 의해, 그들의 개별적인 플런저(18B, 20B) 아래에 매달릴 수 있다.
반도체 제조와 같은, 특정 적용에서, 베이스 플랫폼(10)은, 유동 라인을 통해 상류측 유체 공급원에 그리고 하류측 프로세스 챔버에 커플링된다. 유체는, 배관 채널(12)을 통해 유동하며, 그리고 MFC는, 요구되는 유체 유량을 유지하도록 작동한다. 제어 유닛(22)은, 요구되는 유체 유량을 유지하기 위해, 예시되지 않은, 다수의 온도 및 압력 센서로부터의 측정치들을 사용할 수 있을 것이다. 배관 채널(12)을 통해 이동하는 유체의 유동 역학, 플런저 하우징들(18C, 20C)의 용적 설계들, 플런저들(18B, 20B)의 위치는, 플런저들(18B, 20B) 아래에 유체의 집중을 야기할 수 있다. 플런저들(18B, 20B)이 제어 신호에 응답하여 조절될 때, 플런저의 바닥 상의 정적 압력으로 인한 유체 힘(Ffl)이, 액추에이터들(18A, 20A)에 의해 가해지는 밸브 힘(Fo)을 극복하거나, 또는 밸브 힘(Fo)에 대한 불균형을 야기할 수 있을 것이다. 그러나, 배관 채널(12) 내의 방호체들(18D, 20D)의 도입은, 밸브 요동을 유도하는 정적 압력의 변동을 제거하거나 또는 상당히 완화할 수 있다.
지금부터 도 2a를 참조하면, 특정 예시적 실시예에 따른, 방호체를 포함하지 않는 MFC의 밸브에 대한, 유량, 절대 압력, 및 차압 대 시간에 대한 그래프가 예시된다. 예시된 바와 같이, 밸브가 개방되거나 폐쇄될 때, 즉 조절될 때, 대응하는 밸브가 불안정해지도록 야기하는, 예를 들어 진동 또는 밸브 요동의 형태의, 노이즈가, 도입되며, 이는, 요구되는 유량의 중단을 야기한다. 실제로, 예를 들어 매우 정밀한 유량을 요구하는 반도체 프로세스 챔버들 내로의 유체의 유동을 제어하는, 민감한 적용들에 대해, 이는, 생산 수율에 상당히 영향을 미칠 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 플런저들(18B, 20B) 아래에서의, 유동 변동 또는, 더욱 정확하게, 유동 부착 지점( flow attachment point)의 변동은, 플런저들(18B, 20B)의 조작에 대응하는 밸브 요동을 야기할 수 있는, Ffl의 변동을 야기한다. 도 2a 및 도 2b는, 어떻게, 기존의 방호체를 갖지 않는 예시적 실시예에 따른 플런저 이동에 의해, 플런저 아래에서의 유동 패턴이 변화하는지를 예시한다.
도 2a는, 밸브 입력 전압이 (~ 30 초로부터 ~ 90 초까지의) 60 초 창에 걸쳐 0.0 볼트로부터 최대 전압으로 그리고 0.0 볼트로 삼각형 경사를 통해 변화됨에 따른, 정규화된 N2 유량(짧은 파선), 절대 압력(실선), 및 LFE(층류 요소) 압력 강하(파선) 대 시간의 선도를 예시한다. 곡선 내에서, 주어진 N2(질소) 유동 및 유입구 압력 조건 하에서, 1.0의 유동 값은 50 slpm N2의 유동에 대응하고, 1.0의 절대 압력 값은 100 psia의 N2 유입구 압력에 대응하며, 그리고 1.0의 dP 값은, 1.0 psid의 N2 압력 강하에 대응한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 유동은, 밸브가 개방되자마자 불안정해지며, 그리고 약 50 초의 시간까지 불안정하게 유지된다. 이에 대응하여, 뒤따르는 요동 메커니즘이 상정된다: 낮은 높이에서, 즉 낮은 유동에서, 작동하는 밸브와 더불어, 분사류(jet)가 반경 방향 중심을 향해 지향할 때 감소하는 면적으로 인해 가속되는, 반경 방향 분사류가 존재한다. 이러한 분사류는 이어서, 방향을 변경해야만 하는 속도로 인한 압력의 증가를 야기하도록, 오리피스의 중심에서 정체한다(플런저 아래에서의 정적 압력의 증가를 야기하도록 정체하며 그리고 하방으로 전환함). 이러한 정적 압력은, 밸브 플런저가 더 높은 위치로 상승하도록 야기하는, 상향의 힘을 가하고, 즉 정적 압력에 의해 형성되는 상향의 유체 힘이, 하향의 힘(스프링력 및 플런저 상의 액추에이터와 같은 다른 힘들의 합계)을 초과한다. 플런저가 위로 이동함에 따라, 유동은, 플런저로부터 분리되며, 그리고 결과적인 반경 방향 분사류 속도는 감소하고, 이는 정적 압력을 감소시킨다. 동시에, 이러한 이동(변위)은, 스프링력의 증가를 야기한다. 증가된 정적 압력, 및 스프링력의 증가(또는 다른 힘들의, 예를 들어, 액추에이터 힘의, 변화)는, 플런저(20) 상의 총 힘을 감소시킨다. 이는, 총 하향의 힘이 이제 상향의 힘보다 더 커지도록 야기하고, 이는, 플런저가 다시 아래로 이동하도록 야기한다. 이상에 설명된 물리적 현상은, 무엇이 플런저 이동을 야기하는 가이다. CFD 시뮬레이션과 함께하는 후속 연구는, 기본적 가설 그리고, 플런저(20B)의 바닥측 중심 상에 작은 중실 원통을 배치하는 것이 파괴력을 감소시킨다는 것을, 증명했다. 도 8a 및 도 8b, 도 9a 및 도 9b, 그리고 도 10a 및 도 10b는, 반경 방향 분사류를 소산시키는 방호체를 명확하게 도시하는, 방호체를 동반하는 그리고 방호체를 동반하지 않는 플런저 아래의 유체 속도를 도시하는, CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션으로부터 생성되는, 속도 윤곽도들이다.
지금부터 도 3a, 도 3b를 참조하면, 특정 예시적 실시예에 따른, 상이한 방호체(20D) 구성들을 구비하는 밸브(20)의 단면도들이 예시된다. 방호체(20D)는, 반경 및 길이를 갖도록 구성되며, 반경은 플런저의 반경보다 작으며 그리고 길이는 배관 채널(12)의 섹션 내로 연장된다. 방호체(20D)의 길이 및 반경은, 특정 MFC 적용을 위한 밸브 조립체에 대한, 도 2b의 시뮬레이션에 기초하여 결정될 수 있다. 도 3a에서, 방호체(20D)는, 예를 들어 플런저(20B)의 실제 제조 시에, 플런저(20B)에 커플링되거나 또는 플런저(20B)와 함께 형성된다. 도 3b에서, 플런저(20B)는, 방호체(20D)를 수용하도록 구성되는 캐비티(26)를 구비한다. 방호체(20D)는, 캐비티(26)의 벽들에 부착될 수 있다. 비록 캐비티(26)는 선택적이지만, 즉 방호체(20D)는, 배관 채널(12)과 커플링되며 그리고 플런저(20B) 아래에 매달릴 수 있다. 플런저(20B)와 방호체(20D) 사이의 공간은, 예를 들어 대략 0.010 인치일 수 있다. 방호체(20D)는, 유체 가이드로서 작용함에 의해 플런저(20B)의 하측면을 보호하며, 따라서 플런저(20B) 아래에서의 유체 흐름선의 변동은, 최소화된다.
지금부터 도 4를 참조하면, 특정 예시적 실시예에 따른, 배관 채널(12), 플런저(20B), 플런저 하우징(20C), 방호체(20D), 및 오리피스(24)에 대한 투상도가, 예시된다. 예시된 바와 같이, 방호체(20D)는, 플런저(20B) 아래의 영역을, 즉 플런저(20B) 아래의 표면 영역을, 보호하며 그리고, 유체를 배관 채널(12) 아래로 유도하며 그리고 유체가 플런저(20B) 아래에서 정체하는 것을 방지하는, 가이드로서 역할을 한다. 도 5a는, 요동에 종속되는 표준 밸브 실시예를 위한 배관 채널(12), 플런저(20B), 및 오리피스(24)의 단면도이다. 도 5b는, 특정 예시적 실시예에 따른, 배관 채널(12), 플런저(20B), 방호체(20D), 및 오리피스(24)에 대한 것으로서, 오리피스가 적어도 하나의 비-평면형 표면(NPS)을 구비하는 것에 대한, 단면도이다. NPS들은, 유동 경로를 유선화하며 그리고 플런저 아래에서 더욱 일정한 유동 부착 지점을 제공하고, 이는 Ffl의 변동을 감소시킨다. 이러한 더욱 일정한 Ffl은, 더욱 일정한 운반 유동을 제공한다. 또한, NPS들이 배관 채널(12)의 표면 상에 또한 생성될 수 있다는 것이, 이해되어야 한다. 도 6a 내지 도 6h에, 다양한 구성의 배관 채널(12) 및 오리피스(24) 중의 적어도 하나 상의 NPS 그리고 플런저를 구비하는, 배관 채널(12), 플런저(20B), 방호체(20D), 및 오리피스(24)에 대한 다양한 단면도들이 도시된다.
도 7a는, 도 7b에 도시된 특정 예시적 실시예에 따른, 방호체를 포함하는 MFC의 밸브에 대한, 유량, 절대 압력, 및 차압 대 시간에 대한 그래프 예시도이다. 도 2a 및 도 2b와 비교하여, 유동 부착 지점은, 도 7a 및 도 7b에 도시된 플런저 행정 전체에 걸쳐 더욱 일정하다. 도 2b의 그래프에 존재하는 노이즈는 제거되거나 또는 무시되며, 그리고 깨끗한, 즉 노이즈 없는, 유동이, 하류의 프로세스로 운반된다. 기둥의 사용은, Ffl의 변동을 제거하거나 또는 최소화하며, 이는, 도 7a에 도시된 삼각형 전압 파동에서, 안정적인 유동 대 시간 곡선을 야기한다. 도 7b는, 플런저가, 비교적 큰 직경에서, 예를 들어 방호체 직경이 0.063 인치이며 그리고 오리피스 직경이 대략 0.100 인치인 경우에, 내향의 반경 방향 분사류를 소산시키기 위한 기둥을 포함하도록 수정된 경우의, 대응하는 시뮬레이션, 예를 들어 CFD 시뮬레이션이다. 대안적으로, 시험들은, 0.040 인치 직경의 기둥이 또한, 0.063 인치 직경의 기둥과 마찬가지로 작용할 것이지만, 초크 상태(chocked condition)(x = 0.015 인치와 동반되는 35psia 유입 및 2psia 배출)에서의 본래 설계와 동일한 유동을 제공할 것이라는 점을 보여주었다.
여기에서 사용되는 바와 같은, 단수 형태 "부정관사" 및 "정관사"는, 문맥이 분명하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에 사용될 때, 진술된 특징들, 정수들(integers), 단계들, 작동들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것을 추가로 이해하게 될 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 용어 "및/또는"은, 하나 이상의 연관된 열거된 품목의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다. 여기에서 사용되는 바와 같은, "X와 Y 사이" 및 "대략 X와 Y 사이"와 같은 문구들은, X와 Y를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 여기에서 사용되는 바와 같은, "대략 X와 Y 사이"와 같은 문구들은, "대략 X와 대략 Y 사이"를 의미한다. 여기에서 사용되는 바와 같은, "대략 X로부터 Y까지"와 같은 문구들은, "대략 X로부터 대략 Y까지"를 의미한다.
이상에 개시된 실시예들은, 예시를 목적으로 그리고 당업자가 본 개시를 실시하는 것이 가능하도록 제시되었지만, 본 개시는, 총망라한 것이라거나, 또는 개시된 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 비실질적인 수정들 및 변형들이, 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남 없이 당업자에게 명백할 것이다. 청구항의 범위는, 개시된 실시예들 및 임의의 그러한 수정을 폭 넓게 커버하는 것으로 의도된다. 또한, 뒤따르는 항목들은, 본 개시의 부가적인 실시예들을 나타내며 그리고 본 개시의 범위 내에서 고려되어야 한다:
항목 1, 유체 유량을 제어하기 위해 사용되는 밸브 조립체로서: 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하도록 구성되는 밸브 플런저로서, 제1 측면에 가해지는 액추에이터 힘 및 제2 측면과 유체 소통 상태에 놓이는 유체를 구비하는 것인, 밸브 플런저; 및 제2 측면 상에서의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나이도록 구성되는, 방호체를 포함하는 것인, 밸브 조립체;
항목 2, 항목 1에 있어서, 상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 밸브 조립체;
항목 3, 항목 2에 있어서, 상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 밸브 조립체;
항목 4, 항목 1에 있어서, 밸브 조립체는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 밸브 조립체;
항목 5, 항목 1에 있어서, 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하는 것인, 밸브 조립체;
항목 6, 항목 1에 있어서, 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 밸브 조립체;
항목 7, 항목 1에 있어서, 상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 밸브 조립체;
항목 8, 유체 유량을 제어하기 위한 질량 유량 컨트롤러로서: 액추에이터 힘을 생성하기 위해 설정된 유량의 변화에 응답하여 제어 가능한, 전자식으로 제어되는 액추에이터; 밸브 조립체로서, 전자식으로 제어되는 액추에이터에 통신 가능하게 커플링되며 그리고 밸브 플런저로서, 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하도록 구성되고, 제1 측면에 가해지는 액추에이터 힘 및 제2 측면과 유체 소통 상태에 놓이는 유체를 구비하는 것인, 밸브 플런저를 포함하는 것인, 밸브 조립체; 및 제2 측면 상에서의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나이도록 구성되는, 방호체를 포함하는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 9, 항목 8에 있어서, 상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 10, 항목 8에 있어서, 상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 11, 항목 8에 있어서, 밸브 조립체는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 12, 항목 8에 있어서, 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 13, 항목 8에 있어서, 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 14, 항목 8에 있어서, 상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 질량 유량 컨트롤러;
항목 15, 유체 유량을 제어하기 위한 방법으로서, 액추에이터 힘을 생성하는 것; 상기 액추에이터 힘을 밸브 조립체에 소통 가능하게 커플링하는 것; 상기 밸브 조립체의 밸브 플런저를 사용하여 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하는 것으로서: 상기 밸브 플런저의 제1 측면에 상기 액추에이터 힘을 가하는 것; 상기 밸브 플런저의 제2 측면에 유체를 가하는 것을 포함하는 것인, 힘을 가하는 것; 및 상기 제2 측면 상의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을, 방호체를 사용하여, 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나를 포함하는 것인, 방법;
항목 16, 항목 15에 있어서, 상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 방법;
항목 17, 항목 15에 있어서, 상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 방법;
항목 18, 항목 15에 있어서, 상기 밸브 플런저는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 방법;
항목 19, 항목 15에 있어서, 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하며, 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 방법; 그리고
항목 20, 항목 15에 있어서, 상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 방법.
Claims (20)
- 유체 유량을 제어하기 위해 사용되는 밸브 조립체로서:
유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하도록 구성되는 밸브 플런저로서, 제1 측면에 가해지는 액추에이터 힘 및 제2 측면과 유체 소통 상태에 놓이는 유체를 구비하는 것인, 밸브 플런저; 및
제2 측면 상에서의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나이도록 구성되는, 방호체
를 포함하는 것인, 밸브 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 밸브 조립체. - 제2항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 밸브 조립체. - 제1항에 있어서,
밸브 조립체는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 밸브 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하는 것인, 밸브 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 밸브 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 밸브 조립체. - 유체 유량을 제어하기 위한 질량 유량 컨트롤러로서:
액추에이터 힘을 생성하기 위해 설정된 유량의 변화에 응답하여 제어 가능한, 전자식으로 제어되는 액추에이터;
밸브 조립체로서, 상기 전자식으로 제어되는 액추에이터에 통신 가능하게 커플링되며 그리고 밸브 플런저로서, 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하도록 구성되고, 제1 측면에 가해지는 액추에이터 힘 및 제2 측면과 유체 소통 상태에 놓이는 유체를 구비하는 것인, 밸브 플런저를 포함하는 것인, 밸브 조립체; 및
제2 측면 상에서의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나이도록 구성되는, 방호체
를 포함하는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
밸브 조립체는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 제8항에 있어서,
상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 질량 유량 컨트롤러. - 유체 유량을 제어하기 위한 방법으로서:
액추에이터 힘을 생성하는 것;
상기 액추에이터 힘을 밸브 조립체에 소통 가능하게 커플링하는 것;
상기 밸브 조립체의 밸브 플런저를 사용하여 유입구와 배출구 사이에서 유동하도록 유량을 갖는 유체에 힘을 가하는 것으로서:
상기 밸브 플런저의 제1 측면에 상기 액추에이터 힘을 가하는 것;
상기 밸브 플런저의 제2 측면에 유체를 가하는 것
을 포함하는 것인, 힘을 가하는 것; 및
상기 제2 측면 상의 유체 상호작용에 의해 생성되는 정적 압력에 의해 야기되는 불안정하게 하는 힘을, 방호체를 사용하여, 최소화하는 것 및 제거하는 것 중의 하나
를 포함하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 밸브 플런저는, 상기 방호체를 수용하도록 구성되는 상기 제2 측면 상의 만입된 섹션을 더 구비하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 밸브 플런저에 커플링되는 것, 상기 밸브 플런저 내에 형성되는 것, 및 상기 밸브 플런저 아래로부터 매달리는 것 중의 하나이며, 그리고 상기 배출구 내로 길이가 연장되는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 밸브 플런저는, 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는, 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션을 유체로부터 방호하며, 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하는 것인, 방법. - 제15항에 있어서,
상기 유입구는 복수의 유입구이고; 상기 밸브 플런저는 상기 복수의 유입구와 상기 배출구 사이에 오리피스를 더 구비하며, 상기 오리피스는 적어도 하나의 평면형 표면 및 적어도 하나의 비-평면형 표면을 구비하고; 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 부분을 유체로부터 방호하며; 그리고 상기 방호체는, 상기 제2 측면의 제1 섹션 및 상기 제2 측면의 제2 섹션으로부터 그리고 상기 배출구 내로 유체를 유도하고; 상기 방호체는, 상기 플런저와 함께 형성되는 것, 상기 플런저에 커플링되는 것, 및 상기 플런저 아래의 유동 경로 내에 배치되는 것 중의 하나인 것인, 방법.
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