KR20220028058A - 이진 모드 유체 밸브 - Google Patents

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KR20220028058A
KR20220028058A KR1020227003311A KR20227003311A KR20220028058A KR 20220028058 A KR20220028058 A KR 20220028058A KR 1020227003311 A KR1020227003311 A KR 1020227003311A KR 20227003311 A KR20227003311 A KR 20227003311A KR 20220028058 A KR20220028058 A KR 20220028058A
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데이비드 크로우더
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한온시스템 주식회사
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Abstract

밸브는 4개의 유동 챔버를 한정하는 본체, 본체의 제1 말단에 연결된 제1 말단 캡, 및 본체의 제2 말단에 연결된 제2 말단 캡을 포함하고 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 본체의 제1 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있으며, 제2 회전 가능한 디스크는 본체의 제2 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 제1 및 제2 연통 개구를 포함하고 있으며, 제2 회전 가능한 디스크는 제3 및 제4 연통 개구를 포함하고 있다. 제1 연통 개구, 제1 말단 캡 및 제2 연통 개구는 협력하여 제1 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 반면에, 제3 연통 개구, 제2 말단 캡 및 제4 연통 개구는 협력하여 제2 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공한다.

Description

이진 모드 유체 밸브
본 발명은 유체 제어 밸브에 관한 것으로, 특히 2개의 별개의 작동 모드 사이에서 전환 가능한 4-웨이(four-way) 유체 제어 밸브에 관한 것이며, 여기서 작동 모드들 각각은 4-웨이 유체 제어 밸브를 통한 상이한 유동 구성에 대응한다.
하나 이상의 관련 유체 회로 또는 시스템을 통해 유동 구성을 선택적으로 전환하기 위하여 유체 제어 밸브를 이용하는 것이 본 기술 분야에 알려져 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2는 2개의 상이한 작동 모드 중 어느 한 작동 모드에서 작동하도록 구성된 4-웨이 볼 또는 실린더형 제어 밸브(101)의 일반적인 구성을 도시하고 있다. 제어 밸브(101)는 일반적으로 4개의 별개의 유체 포트(105)를 한정하는 본체(102) 및 본체(102)에 대해 선택적으로 회전하도록 구성된 회전 가능한 코어(106)를 포함하고 있다. 4개의 유체 포트(105)는 제1 유체 라인(111)과 직접 유체 연통하는 제1 쌍의 유체 포트(105) 및 제1 유체 라인(111)과는 별도로 제공된 제2 유체 라인(112)과 직접 유체 연통하는 대향 배치된 제2 쌍의 유체 포트(105)를 포함하고 있다.
회전 가능한 코어(106)는 이를 관통하여 형성된 제1 유로(107)와 제2 유로(108)를 포함하고 있으며, 여기서 유로(107, 108)들 각각은 회전 가능한 코어(106)의 위치에 따라 유체 포트(105) 중 2개를 서로 유체적으로 연결시키도록 구성되어 있다. 회전 가능한 코어(106)는 제1 위치 (도 1)로 조정 가능하며, 여기서 제1 유로(107)는 제1 유체 라인(111)과 유체 연통되는 반면에 제2 유로(108)는 단지 제2 유체 라인(112)과 유체 연통되고, 따라서, 제어 밸브(101)는 제1 위치에 있을 때 2개의 독립적인 유체 회로를 형성한다. 반대로, 제2 위치 (도 2)로의 회전 가능한 코어(106)의 조정은 유로(107, 108) 각각을 유체 라인(111, 112) 각각과 유체 연통되게 하며, 그에 의하여 제2 위치에 있을 때 제어 밸브(101)가 하나의 확장된 회로를 형성하게 한다.
코어(106)가 고정식 본체(102)에 대해 회전하는 방식은 밸브(101)에 의해 제어되는 관련 유체의 누출을 방지하기 위해, 특히 회전 가능한 코어(106)가 개시된 제1 및 제2 위치 사이에서 작동하고 있을 때 그들 사이에서의 유체 기밀 시일(seal)에 대한 필요성으로 이어진다. 이러한 유체 기밀 시일은 본체(102) 또는 코어(106) 중 어느 하나에 형성된 개구들 각각을 밀봉하기 위하여 다수의 밀봉 요소의 사용을 필요로 하며, 이러한 밀봉 요소는 코어(106)와 본체(102) 사이에 존재하는 반경 방향으로 연장되는 힘과 결합되어 그들 사이에 유체 기밀 시일의 존재를 보장하여야 한다. 복수의 유체 개구에서의 이 반경 방향 힘의 필요성은 결국 본체(102)와 코어(106) 사이에 시일을 제공하기 위해 이용 가능한 적합한 밀봉 재료를 제한한다. 구체적으로, 밀봉 물질은 본체(102)에 대해 코어(106)의 부드럽고 매끄러운 회전을 제공하도록 선택되어야 한다. 이러한 밀봉 조립체는 또한 전형적으로 고가의 밀봉 물질을 사용하면서 복수의 구성 요소를 포함하며, 이는 이러한 제어 밸브를 비교적 비용이 많이 들게 한다. 상이한 구성 요소들 사이에서의 밀봉 결합을 형성하기 위해 필요한 반경 방향 힘의 존재는 또한 그 위치를 조정하기 위하여 코어(106)에 가해질 증가된 토크의 필요성으로 이어지며, 이는 결국 코어(106)의 회전 위치를 조정하기 위해 사용되는 관련 액추에이터의 선택을 제한한다.
따라서, 서로에 대해 회전하도록 구성된 구성 요소들 사이에서의 반경 방향 밀봉력의 적용에 대한 필요성이 제거된 반면, 더 적은 수의 구성 요소를 이용하는 감소된 비용의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브를 생성하는 것이 바람직할 것이다.
대응된 본 발명에 따라, 개선된 4-웨이 이진 모드 전환 밸브가 놀랍게도 발견되었다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유동 제어 밸브는 제1 말단에서 제2 말단으로 축 방향으로 연장되는 본체를 포함하고 있다. 본체는 샤프트 가이드 및 샤프트 가이드 주위에 원주 방향으로 이격된 4개의 유동 챔버를 한정하고 있다. 회전 가능한 샤프트는 본체의 샤프트 가이드 내에 수용되어 있다. 제1 말단 캡은 본체의 제1 말단에 연결되어 있으며, 제2 말단 캡은 본체의 제2 말단에 연결되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 본체의 제1 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있으며, 제2 회전 가능한 디스크는 본체의 제2 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 내부에 형성된 제1 연통 개구 및 제2 연통 개구를 포함하는 반면, 제2 회전 가능한 디스크는 내부에 형성된 제3 연통 개구 및 제4 연통 개구를 포함하고 있다. 제1 연통 개구, 제1 말단 캡의 내부 및 제2 연통 개구는 협력하여 제1 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하며, 제3 연통 개구, 제2 말단 캡의 내부 및 제4 연통 개구는 협력하여 제1 쌍과는 별개의 제2 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공한다. 회전 가능한 샤프트의 회전은 유동 챔버들 중 어느 것이 제1 쌍의 유동 챔버를 구성하고 유동 챔버들 중 어느 것이 제2 쌍의 유동 챔버를 구성하는지를 변경시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유동 제어 밸브는 제1 말단에서 제2 말단으로 축 방향으로 연장되는 본체를 포함하고 있다. 본체는 샤프트 가이드 및 샤프트 가이드 주위에 원주 방향으로 이격된 4개의 유동 챔버를 한정하며, 4개의 유동 챔버는 샤프트 가이드 주위에 원주 방향에 대해 순서대로 제공된 제1 유동 챔버, 제2 유동 챔버, 제3 유동 챔버 및 제4 유동 챔버를 포함하고 있다. 회전 가능한 샤프트는 본체의 샤프트 가이드 내에 수용되어 있다. 제1 말단 캡은 본체의 제1 말단에 연결되어 있다. 제2 말단 캡은 본체의 제2 말단에 연결되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 본체의 제1 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있으며, 제2 회전 가능한 디스크는 본체의 제2 말단에 인접한 회전 가능한 샤프트에 연결되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크는 내부에 형성된 제1 연통 개구 및 제2 연통 개구를 포함하고 있으며, 제2 회전 가능한 디스크는 내부에 형성된 제3 연통 개구 및 제4 연통 개구를 포함하고 있다. 유동 제어 밸브의 제1 작동 모드는 제1 연통 개구, 제1 말단 캡의 내부 및 제2 연통 개구가 협력하여 제1 유동 챔버와 제4 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것, 그리고 제3 연통 개구, 제2 말단 캡의 내부 및 제4 연통 개구가 협력하여 제2 유동 챔버와 제3 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하고 있다. 유동 제어 밸브의 제2 작동 모드는 제1 연통 개구, 제1 말단 캡의 내부 및 제2 연통 개구가 협력하여 제3 유동 챔버와 제4 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것, 그리고 제3 연통 개구, 제2 말단 캡의 내부 및 제4 연통 개구가 협력하여 제1 유동 챔버와 제2 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하고 있다.
본 발명의 위의 이점은 첨부 도면에 비추어 본 발명의 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 제1 작동 모드에서 작동할 때의 종래 기술에 따른 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 개략적인 횡단면도이다.
도 2는 제2 작동 모드에서 작동할 때의 도 1의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 개략적인 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 사시도이다.
도 4는 도 3의 절단선 4-4를 통해 절취된 상태의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 횡단면도이다.
도 5는 도 3의 절단선 5-5를 통해 절취된 상태의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 횡단면도이다.
도 6은 제1 작동 모드에서 작동할 때의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 분해 사시도이며, 여기서 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 회전 가능한 샤프트는 명확함을 위하여 생략되었다.
도 7은 제2 작동 모드에서 작동할 때의 4-웨이 이진 모드 제어 밸브의 분해 사시도이며, 여기서 회전 가능한 샤프트는 명확함을 위하여 생략되었다.
도 8은 제어 밸브가 제1 작동 모드에서 작동하고 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 밸브의 분해 사시도이다.
도 9는 제어 밸브가 제2 작동 모드에서 작동하고 있는, 도 8의 제어 밸브의 분해 사시도이다.
도 10은 제어 밸브가 제1 작동 모드에서 작동하고 있는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제어 밸브의 분해 사시도이다.
도 11은 제어 밸브가 제2 작동 모드에서 작동하고 있는, 도 10의 제어 밸브의 분해 사시도이다.
다음의 상세한 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예를 설명하고 도시하고 있다. 상세한 설명 및 도면은 당 업자가 본 발명을 제조하고 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 하며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 2개의 유체 이송 구조체 사이의 직접적인 유체 연통에 대한 언급은 유체가 임의의 개재(intervening) 유체 이송 구조체를 통과하지 않고 제1 유체 이송 구조체로부터 제2 유체 이송 구조체로 직접적으로 나아가는 것을 나타낸다. 예를 들어, 유체가 유체 이송 구조체들 중 하나에 형성된 개구를 통과할 때와 같이 유체가 2개의 유체 이송 구조체 사이에 형성된 경계부를 통과하거나 위를 지나갈 때 직접 유체 연통이 제공될 수 있다. 대조적으로, 2개의 유체 이송 구조체 사이의 간접적인 유체 연통에 대한 언급은 유체가 제1 유체 이송 구조체로부터 제2 유체 이송 구조체로 나아갈 때 유체가 적어도 제3 개재 유체 이송 구조체를 통과하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 유체는 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 배치된 연결 파이프 또는 도관을 통과할 수 있으며, 여기서 연결 파이프 또는 도관은 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 간접 유체 연통을 제공하는 것으로 지칭될 수 있다. 부가적으로, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 간의 유체 연통을 제공하는, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이의 개재 유체 이송 구조체 또는 경계부에 대한 언급은, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이의 개재 유체 이송 구조체 또는 경계부를 포함하지 않는 대안적인 유로를 요구하는 것과 대조적으로, 유체가 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이를 통과할 때 개재 유체 이송 구조체 또는 경계부를 통과할 수 있다는 것을 나타낸다. 부가적으로, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 직접적인 유체 연통을 제공하는 제3 및 개재 유체 이송 구조체에 대한 언급은 제3 및 개재 유체 이송 구조체가 단지 유체가 제1 유체 이송 구조체로부터 제2 유체 이송 구조체로 이동할 때 유체가 통과하는 유체 이송 구조체이며 따라서 부가적인 개재 유체 이송 구조체가 제3 및 개재 유체 이송 구조체와 제1 유체 이송 구조체 또는 제2 유체 이송 구조체 중 어느 하나 사이에 배치되지 않는다는 것을 나타낸다. 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 유체 연통을 제공하도록 협력하는 하나 이상의 개재 유체 이송 구조체에 대한 언급은 유체가 제1 유체 이송 구조체로부터 제2 유체 이송 구조체로 이동할 때 유체가 일부 지점에서 개재 유체 이송 구조체들 각각을 통과할 수 있다는 것을 나타낸다. 마지막으로, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 선택적 유체 연통을 제공하는 경계부 또는 개재 유체 이송 구조체에 대한 언급은 경계부 또는 개재 유체 이송 구조체가 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이에 유체 연통을 제공할 수 있지만, 제1 유체 이송 구조체와 제2 유체 이송 구조체 사이의 유로를 개방 또는 폐쇄하기 위해 사용되는 구성 요소의 작동과 같은 다른 조건이 충족될 때에만 가능하다는 것을 나타낸다.
도 3 내지 도 7은 2개의 상이한 작동 모드 사이에서 전환하도록 구성된, 이하에서는 간결하게 하기 위해 밸브(1)로 지칭되는 4-웨이 이진 모드 유동 제어 밸브(1)를 도시하고 있다. 밸브(1)는 필요에 따라 본 명세서에서 설명된 방식으로 밸브를 통하여 유동 구성의 전환을 필요로 하는, 공조 시스템, 냉각제 시스템, 과급 시스템 등과 같은 임의의 유형의 유체 시스템과 관련될 수 있다. 밸브(1)는 임의의 유형의 유체를 제어하기 위해 사용될 수 있지만, 필요에 따라 물, 글리콜 또는 이들의 혼합물과 같은 액체를 제어하기 위한 적용에 특히 잘 적합할 수 있다. 밸브(1)는 대체적으로 본체(2), 회전식 액추에이터(3)와 관련된 회전 가능한 샤프트(30), 제1 고정 디스크(40), 제2 고정 디스크(50), 제1 회전 가능한 디스크(60), 제2 회전 가능한 디스크(70), 제1 말단 캡(80) 및 제2 말단 캡(90)을 포함하고 있다.
본체(2)는 샤프트 가이드(4), 복수의 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d), 외부 원주 벽(6) 및 복수의 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d)를 포함하고 있다. 샤프트 가이드(4)는 원통형 형상이며, 자신의 제1 말단(8)으로부터 제2 말단(9)까지 축방향으로 연장되어 있다. 외부 원주 벽(6)은 유사하게 원통형 형상이며, 가이드 샤프트(4)를 둘러싸고 그에 대해 동심으로 배치되면서 자신의 제1 말단(10)으로부터 제2 말단(11)까지 축방향으로 연장되어 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 외부 원주 벽(6)은 샤프트 가이드(4)보다 큰 축방향 길이를 포함하면서, 외부 원주 벽(6)의 각 말단(10, 11)은 샤프트 가이드(4)의 대응하는 말단(8, 9) 중 하나를 넘어 축방향으로 연장되어 있다. 샤프트 가이드(4)의 제1 말단(8)을 넘어 축방향으로 연장되는 외부 원주 벽(6)의 제1 플레어형 부분(12)은 반경 방향 외측으로 플레어되어(flared) 외부 원주 벽(6)의 내부 표면 상에 제1 환형 숄더(shoulder)(13)를 형성한다. 유사하게, 샤프트 가이드(4)의 제2 말단(9)을 넘어 축방향으로 연장되는 외부 원주 벽(6)의 제2 플레어형 부분(14)은 반경 방향 외측으로 플레어되어 외부 원주 벽(6)의 내부 표면 상에 제2 환형 숄더(15)를 형성한다. 제1 플레어형 부분(12) 및 제2 플레어형 부분(14) 각각은 외부 원주 벽(6)의 중앙 부분에 비해 증가된 내부 직경을 포함하고 있다.
도 5에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 복수의 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d)은 제1 분할 벽(5a), 제2 분할 벽(5b), 제3 분할 벽(5c) 및 제4 분할 벽(5d)을 포함하고 있다. 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d)들 각각은 샤프트 가이드(4)의 외부 표면으로부터 외부 원주 벽(6)의 내부 표면으로 반경 방향 외측으로 연장되어 있다. 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d)은 샤프트 가이드(4)의 외부 표면에 대해 원주 방향으로 서로 이격되어 있어 본체(2)를 외부 원주 표면(6)의 내부 표면과 샤프트 가이드(4)의 외부 표면 사이에 형성된 4개의 별개의 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)로 나누며, 여기서, 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 각각은 이를 통해 밸브(1)의 작동과 관련된 유체의 유동을 전달하도록 구성되어 있다. 4개의 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)는 제1 분할 벽(5a)과 제2 분할 벽(5b) 사이에 배치된 제1 유동 챔버(20a), 제2 분할 벽(5b)과 제3 분할 벽(5c) 사이에 형성된 제2 유동 챔버(20b), 제3 분할 벽(5c)과 제4 분할 벽(5d) 사이에 형성된 제3 유동 챔버(20c), 및 제4 분할 벽(5d)과 제1 분할 벽(5a) 사이에 형성된 제4 유동 챔버(20d)를 포함하고 있다. 제공된 실시예에서, 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)의 각각은 본체(2) 내부의 사분면 내에 배치되면서, 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d)의 각각은 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d) 중 인접한 분할 벽에서 90의 각도만큼 각도적으로 변위되어 있다. 샤프트 가이드(4) 및 외부 원주 벽(6)에 대한 복수의 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d)의 구성은 그 결과 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 각각이, 환형의 섹터로 또한 지칭될 수 있는 환형 섹터(annular sector)와 유사한 횡단면 형상을 갖게 한다.
본체(2)는 그 내부에 형성된 복수의 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d)를 더 포함하고 있으며, 여기서 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 각각은 유체 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나에만 관련되어 있다. 구체적으로, 복수의 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d)는 제1 유동 챔버(20a)와 관련된 제1 유체 포트(7a), 제2 유동 챔버(20b)와 관련된 제2 유체 포트(7b), 제3 유동 챔버(20c)와 관련된 제3 유체 포트(7c), 및 제4 유동 챔버(20d)와 관련된 제4 유체 포트(7d)를 포함하고 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “유체 포트”는 일반적으로 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나와 밸브(1)의 외부에 배치된 유체 이송 구조체 사이에 유체 연통을 제공하기 위하여 외부 원주 벽(6)에 형성된 임의 유형의 개구를 지칭하며, 여기서 개구들 각각은 관련된 유체의 유동 방향에 따라 유체 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나 내로의 유입구 또는 하나 밖으로의 유출구를 형성할 수 있다. 따라서 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 각각은 필요에 따라 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나와 파이프, 도관 등과 같은 외부에 제공된 유체 이송 구조체의 일부분 사이에 직접적인 유체 연통을 제공한다.
제공된 실시예에서, 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 각각이 유체 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나에만 관련되도록 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 각각은 분할 벽(5a, 5b, 5c, 5d) 중 2개의 인접한 분할 벽 중간의 외부 원주 벽(6)을 가로지르는 원통형 도관으로서 제공된다. 일부 실시예에서, 원통형 도관들 각각은 관련 유체를 밸브(1)로 또는 밸브로부터 전달하기 위해 사용되는 관련 유체 라인과 커플링을 형성하기 위하여 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위를 반드시 벗어나지 않고 유체 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나에 대해 유입구 또는 유출구를 형성하기에 적합한 임의의 구조체가 이용될 수 있다는 점을 당 업자는 인식해야 한다. 예를 들어, 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 각각은, 필요하다면, 외부 원주 벽(6)을 통과하는 원통형 개구로서 형성될 수 있으며, 이는 결과적으로 관련된 유체 라인의 원통형 말단 부분을 수용한다. 부가적으로, 도시된 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 중 하나 이상은 대안적으로, 열 교환기(도시되지 않음) 등과 같은, 관련된 유체 이송 시스템의 인접 구성 요소와 관련된 구조체에 의하여 형성될 수 있다는 점이 또한 당 업자에 의하여 이해되어야 한다. 즉, 밸브(1)를 통한 가능한 유동 구성과 관련하여 본 명세서에서 설명된 관계가 유지되는 한, 밸브(1)의 본체(2)는 유체 이송 시스템의 부가적인 구성 요소를 포함하는 더 큰 조립체의 일부분으로서 형성될 수 있다.
제1 말단 캡(80)은 그의 제1 말단(10)에서 본체(2)에 연결되어 있는 반면에, 제2 말단 캡(90)은 그의 제2 말단(11)에서 본체(2)에 연결되어 있다. 보다 구체적으로, 제1 말단 캡(80)의 주변부는 제1 플레어형 부분(12) 내에 수용되고 이에 견고하게 연결되며, 제2 말단 캡(90)의 주변부는 제2 플레어형 부분(14) 내로 수용되고 이에 견고하게 연결된다. 제1 말단 캡(80)은 제1 말단 캡(80)을 통과하는 유체를 재지향시키기 위한 제1 회송(turn-around) 표면(81)을 포함하고 있는 반면에, 제2 말단 캡(90)은 제2 말단 캡(90)을 통과하는 유체를 재지향시키기 위한 제2 회송 표면(91)을 포함하고 있다. 제1 회송 표면(81)과 제2 회송 표면(91)은 각각의 말단(10, 11)에서 본체(2) 쪽을 향하는 오목한 반구형 표면으로서 각각 형성된다. 회송 표면(81, 91) 각각의 반구형 형상은 각각의 말단 캡(80, 90)을 통과하는 유체가 방향을 바꿀 때 최소 압력 강하를 경험하는 것을 보장한다. 회송 표면(81, 91) 각각은 말단 캡(80, 90)의 하나로 들어가는 유체를 말단 캡(80, 90) 중 하나로 들어갈 때 본체(2)의 축 방향과 평행한 제1 방향으로의 유동으로부터 제1 방향과 반대로 배치되는 동안 본체(2)의 축 방향과 또한 평행한 제2 방향으로 재지향시키도록 구성된다. 따라서, 유체는 밸브(1)의 작동 중에 한 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)로부터 다른 유동 챔버로 나아갈 때 말단 캡(80, 90)의 각각을 통해 실질적으로 아치형 경로로 유동하도록 지향된다.
도 4에서 보여지는 바와 같이, 제1 말단 캡(80)은 내부에 회전 가능한 샤프트(30)를 수용하도록 구성된 중앙 개구(83)를 포함하고 있다. 제1 말단 캡(80)의 중앙 개구(83)는 회전 가능한 샤프트(30)의 외부 직경과 실질적으로 동일하거나 이보다 약간 더 큰 내부 직경을 포함하여 제1 말단 캡(80)에 대한 회전 가능한 샤프트(30)의 회전을 허용할 수 있다. 제1 말단 캡(80) 내로 또는 밖으로의 유체의 누출을 방지하기 위하여, 중앙 개구(83)를 형성하는 제1 말단 캡(80)의 내부 표면과 회전 가능한 샤프트(30)의 외부 표면과 사이에 적절한 밀봉 요소(도시되지 않음)가 제공될 수 있다.
위에서 언급된 고정 디스크(40, 50) 및 회전 가능한 디스크(60, 70)가 도 6 및 도 7에 구조적으로 가장 잘 보여지고 있으며, 이 도면은 밸브(1)를 통하여 가능한 유동 구성을 보다 쉽게 설명하기 위하여 밸브(1)를 분해된 형태로 그리고 회전 가능한 샤프트(30)가 없는 상태로 도시하고 있다. 제1 고정 디스크(40)와 제1 회전 가능한 디스크(60)는 각각 그의 제1 플레어형 부분(12)에서 외부 원주 벽(6)의 내부 표면에 의해 한정된 형상에 대응하는 주변 형상을 포함하고 있다. 마찬가지로, 제2 고정 디스크(50)와 제2 회전 가능한 디스크(70)는 또한 그의 제2 플레어형 부분(14)에서 외부 원주 벽(6)의 내부 표면에 의해 한정된 형상에 대응하는 주변 형상을 포함하고 있다. 도시된 실시예에서, 디스크(40, 50, 60, 70) 각각은 본체(2)의 축 방향에 대해 서로 이격된, 대향하는 평행하게 배열된 그리고 평면형 표면들을 갖는 원형 플레이트로서 제공된다.
도 4에서 가장 잘 보여지고 있는 바와 같이, 제1 고정 디스크(40)는 제1 환형 숄더(13) 그리고 샤프트 가이드(4)의 제1 말단(8)에 인접하면서 제1 플레어형 부분(12) 내에 수용되어 있으며, 제2 고정 디스크(50)는 제2 환형 숄더(15) 그리고 샤프트 가이드(4)의 제2 말단(9)에 인접하면서 제2 플레어형 부분(14) 내에 수용되어 있다. 제1 고정 디스크(40)는 회전식 액추에이터(3)의 회전 가능한 샤프트(30)를 수용하기 위한 제1 샤프트 개구(48)를 포함하고 있는 반면에, 제2 고정 디스크(50)는 유사하게 회전 가능한 샤프트(30)를 수용하기 위한 제2 샤프트 개구(58)를 포함하고 있다. 샤프트 개구(48, 58)는 회전 가능한 샤프트(30)의 외부 직경과 실질적으로 동일하거나 이보다 큰 내부 직경을 포함하도록 치수가 정해져 있어 움직이지 않는 제1 및 제2 고정 디스크(40, 50)에 대한 회전 가능한 샤프트(30)의 회전을 허용한다. 필요에 따라, 제1 고정 디스크(40)와 제2 고정 디스크(50)는 임의의 공지된 결합 방법에 의하여 본체(2)에 견고하게 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 밸브(1)의 사용 중에 유체가 한 유동 챔버(20)로부터 다른 유동 챔버로 누출될 수 없다는 것을 추가로 보장하기 위하여 필요에 따라 밀봉 요소 (도시되지 않음)가 또한 각 고정 디스크(40, 50)와 본체(2)의 말단(10, 11) 각각 사이에 배치될 수 있다.
도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 제1 고정 디스크(40)는 제1 챔버 개구(41), 제3 챔버 개구(43) 및 제4 챔버 개구(44)를 포함하고 있다. 제1 챔버 개구(41)는 제1 유동 챔버(20a)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제1 유동 챔버(20a)와 제1 말단 캡(80)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다. 제3 챔버 개구(43)는 제3 유동 챔버(20c)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제3 유동 챔버(20c)와 제1 말단 캡(80)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다. 제4 챔버 개구(44)는 제4 유동 챔버(20d)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제4 유동 챔버(20d)와 제1 말단 캡(80)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다.
챔버 개구(41, 43, 44) 각각은 관련된 유동 챔버(20a, 20c, 20d)의 횡단면 형상에 실질적으로 대응하는 횡단면 형상을 포함하고 있으며, 이는 본 경우에 환형 섹터 형상이다. 그러나, 본 발명의 범위를 반드시 벗어나지 않고 챔버 개구(41, 43, 44)가 대안적인 횡단면 형상을 포함할 수 있다는 점을 당 업자는 이해하여야 한다. 제2 유동 챔버(20b)와 축방향 정렬 상태에 있는 제1 고정 디스크(40)의 일부분은 유동 챔버 개구들 중 하나가 없으며, 따라서 제2 유동 챔버(20b) 내에서의 유체의 유동이 제1 말단 캡(80)의 내부로 직접적으로 흐르는 것을 차단하도록 작용하는 제1 고정 디스크(40)의 유체 차단 부분(45)을 형성한다. 제1 고정 디스크(40)는 4 개의 사분면을 포함하고 있는 것으로 설명될 수 있으며, 여기서 3개의 사분면은 제1 고정 디스크(40)를 통해 유체를 전달하기 위하여 챔버 개구(41, 43, 44) 중 하나를 포함하는 반면, 제4 사분면은 제1 고정 디스크(40)를 통한 유체의 전달을 방지하기 위한 유체 차단 특징부(45)를 포함하고 있다.
따라서, 제1 고정 디스크(40)는 밸브(1)를 통해 형성된 임의 유형의 유로를 통한 제2 유동 챔버(20b)와 제1 말단 캡(80)의 내부 사이의 유체 연통을 방지한다. 그러나, 이하에서 설명되는 바와 같이, 밸브(1)의 작동 모드에 따라, 제2 유동 챔버(20b)는 밸브(1)에 의해 한정된 내부 유로로 다시 복귀하기 전에 밸브(1) 외부의 관련 유체의 유동을 통해 제1 말단 캡(80)의 내부와 간접 유체 연통할 수 있다.
제2 고정 디스크(50)는 제1 챔버 개구(51), 제2 챔버 개구(52) 및 제3 챔버 개구(53)를 포함하고 있다. 제1 챔버 개구(51)는 제1 유동 챔버(20a)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제1 유동 챔버(20a)와 제2 말단 캡(90)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다. 제2 챔버 개구(52)는 제2 유동 챔버(20b)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제2 유동 챔버(20b)와 제2 말단 캡(90)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다. 제3 챔버 개구(53)는 제3 유동 챔버(20c)와 축방향 정렬 상태로 형성되어 있으며, 제3 유동 챔버(20c)와 제2 말단 캡(90)의 내부 간의 유체 연통을 선택적으로 제공한다.
제2 고정 디스크(50)에 형성된 챔버 개구(51, 52, 53) 각각은 관련된 유동 챔버(20a, 20c, 20d)의 횡단면 형상에 실질적으로 대응하는 횡단면 형상을 포함하고 있으며, 이는 본 경우에 환형 섹터 형상이다. 그러나, 본 발명의 범위를 반드시 벗어나지 않고 챔버 개구(51, 52, 53)가 대안적인 횡단면 형상을 포함할 수 있다는 점을 당 업자는 이해하여야 한다. 제4 유동 챔버(20d)와 축방향 정렬 상태에 있는 제2 고정 디스크(50)의 일부분은 유동 챔버 개구들 중 하나가 없으며, 따라서 제4 유동 챔버(20d) 내에서의 유체의 유동이 제2 말단 캡(90)의 내부로 직접적으로 흐르는 것을 차단하도록 작용하는 제2 고정 디스크(50)의 유체 차단 부분(55)을 형성한다. 제2 고정 디스크(50)는 4 개의 사분면을 포함하고 있는 것으로 설명될 수 있으며, 여기서 3개의 사분면은 제2 고정 디스크(50)를 통해 유체를 전달하기 위하여 챔버 개구(51, 52, 53) 중 하나를 포함하는 반면, 제4 사분면은 제2 고정 디스크(50)를 통한 유체의 전달을 방지하기 위한 유체 차단 특징부(55)를 포함하고 있다.
따라서, 제2 고정 디스크(50)는 밸브(1)를 통해 형성된 임의 유형의 유로를 통한 제4 유동 챔버(20d)와 제2 말단 캡(90)의 내부 사이의 유체 연통을 방지한다. 그러나, 이하에서 설명되는 바와 같이, 밸브(1)의 작동 모드에 따라, 제4 유동 챔버(20d)는 밸브(1)에 의해 한정된 내부 유로로 다시 복귀하기 전에 밸브(1) 외부의 관련 유체의 유동을 통해 제2 말단 캡(90)의 내부와 간접 유체 연통할 수 있다.
제1 회전 가능한 디스크(60)는 제1 고정 디스크(40)와 제1 말단 캡(80) 사이의 축 방향 위치에서 외부 원주 벽(6)의 제1 플레어형 부분(12) 내에 수용되어 있는 반면에, 제2 회전 가능한 디스크(70)는 제2 고정 디스크(50)와 제2 말단 캡(90) 사이의 축 방향 위치에서 외부 원주 벽(6)의 제2 플레어형 부분(14) 내에 수용되어 있다. 제1 회전 가능한 디스크(60)는 제1 샤프트 개구(68)를 포함하고 있는 반면에, 제2 회전 가능한 디스크(70)는 제2 샤프트 개구(78)를 포함하며, 여기서 샤프트 개구(68, 78) 각각은 각각의 회전 가능한 디스크(60, 70)의 스플라인형(splined) 내부 표면에 의해 한정된다. 스플라인형 내부 표면은 회전 가능한 샤프트(30)의 외부 표면에 형성된 대응 스플라인형 부분(32)에 맞물리도록 구성된다. 스플라인형 연결부는 밸브(1)의 작동 중에, 회전 가능한 샤프트(30)로부터의 회전 운동의 회전 가능한 디스크(60, 70) 각각으로의 전달을 허용한다. 그러나, 액추에이터(3)로부터의 작동을 통해 회전 가능한 샤프트(30)의 회전에 반응하여 회전 가능한 디스크(60, 70)들이 일제히 동시에 회전할 수 있는 한, 회전 가능한 디스크(60, 70)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 대안적인 구조체 또는 결합 방법을 사용하여 회전 가능한 샤프트(30)에 연결될 수 있다는 점을 당 업자는 인식해야 한다. 액추에이터(3)는 회전 가능한 샤프트(30) 그리고 그에 따라 회전 가능한 디스크(60, 70)의 선택적인 회전을 야기할 수 있는, 적절한 전기 회전식 액추에이터와 같은 임의 유형의 액추에이터일 수 있다. 전기 회전식 액추에이터는 비제한적인 예로서 스테퍼 모터 또는 서보 모터일 수 있다. 그러나, 필요에 따라 대안적인 액추에이터가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 점을 당 업자는 인식해야 한다.
제1 회전 가능한 디스크(60)는 이를 관통하여 형성된 제1 연통 개구(61)와 제2 연통 개구(62)를 포함하고 있다. 연통 개구(61, 62) 각각은 제1 고정 디스크(40)의 유동 챔버 개구(41, 43, 44) 각각의 횡단면 형상에 대응하는 횡단면 형상을 포함하도록 제공될 수 있으며, 이 경우에 이 횡단면 형상은 환형 섹터 형상이다. 부가적으로, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 회전 위치에 따라 연통 개구(61, 62) 각각이 유동 챔버 개구(41, 43, 44) 각각과 실질적으로 축방향 정렬 상태로 배치될 수 있는 방식으로 연통 개구(61, 62) 각각은 회전 가능한 샤프트(30)의 회전축에 대해 위치되고 배향되어 있다. 실질적인 축방향 정렬은 밸브(1)의 축 방향에 대하여 유동 챔버 개구(41, 43, 44) 중 하나의 전체와 정렬 상태에 있는 연통 개구(61, 62) 각각의 전체 주변부를 포함할 수 있다. 연통 개구(61, 62)가 제1 회전 가능한 디스크(60)의 반원형 반분(half)에 형성된 제1 회전 가능한 디스크(60)의 2개의 인접한 사분면을 점유하는 방식으로 연통 개구(61, 62)들은 서로 인접하게 제공된다. 나머지 2개의 사분면을 점유하는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 대향 반원형 부분은 연통 개구(61, 62) 중 하나가 없으며, 따라서 이를 통한 유체의 유동을 차단하도록 작용하는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 유체 차단 부분(65)을 형성한다. 따라서, 제1 회전 가능한 디스크(60)는 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 2개의 인접한 유동 챔버 사이에 선택적 유체 연통을 제공하면서 동시에 다른 2개의 나머지 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)와 제1 말단 캡(80)의 내부 사이의 유체 연통을 방지하도록 사용될 수 있다.
제2 회전 가능한 디스크(70)는 이를 관통하여 형성된 제3 연통 개구(73)와 제4 연통 개구(74)를 포함하고 있다. 연통 개구(73, 74) 각각은 제2 고정 디스크(50)의 유동 챔버 개구(51, 52, 53) 각각의 횡단면 형상에 대응하는 횡단면 형상을 포함하도록 제공될 수 있으며, 이 경우에 이 횡단면 형상은 환형 섹터 형상이다. 부가적으로, 제2 회전 가능한 디스크(70)의 회전 위치에 따라 연통 개구(73, 74) 각각이 유동 챔버 개구(51, 52, 53) 각각과 실질적으로 축방향 정렬 상태로 배치될 수 있는 방식으로 연통 개구(73, 74) 각각은 회전 가능한 샤프트(30)의 회전축에 대해 위치되고 배향되어 있다. 실질적인 축방향 정렬은 유동 챔버 개구(51, 52, 53) 중 하나의 전체와 축방향 정렬 상태에 있는 연통 개구(61, 62) 각각의 전체 주변부를 포함할 수 있다. 연통 개구(73, 74)가 제2 회전 가능한 디스크(70)의 반원형 반분에 형성된 제2 회전 가능한 디스크(70)의 2개의 인접한 사분면을 점유하는 방식으로 연통 개구(73, 74)들은 서로 인접하게 제공된다. 나머지 2개의 사분면을 점유하는 제2 회전 가능한 디스크(70)의 대향 반원형 부분은 연통 개구(73, 74) 중 하나가 없으며, 따라서 이를 통한 유체의 유동을 차단하도록 작용하는 제2 회전 가능한 디스크(70)의 유체 차단 부분(75)을 형성한다. 따라서, 제2 회전 가능한 디스크(70)는 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 2개의 인접한 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하면서 동시에 다른 2개의 나머지 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)와 제2 말단 캡(90)의 내부 사이의 유체 연통을 방지하도록 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7 각각에서 보여지고 있는 바와 같이, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 연통 개구(61, 62)는 제2 회전 가능한 디스크(70)의 연통 개구(73, 74)와 축방향 정렬 상태에 있지 않는다. 대신에, 연통 개구(61, 62)를 포함하고 있는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 2개의 사분면은 제2 회전 가능한 디스크(70)의, 유체 차단 부분(75)에 의해 점유된 2개의 사분면과 축방향 정렬 상태에 있다. 유사하게, 연통 개구(73, 74)를 포함하고 있는 제2 회전 가능한 디스크(70)의 2 사분면은 제1 회전 가능한 디스크(60)의, 유체 차단 부분(65)을 형성하는 2개의 사분면과 축방향으로 정렬 상태에 있다. 제1 회전 가능한 디스크(60)의 연통 개구(61, 62)가 회전 가능한 샤프트(30)의 회전축에 대하여 제2 회전 가능한 디스크(70)의 연통 개구(73, 74)와 정반대로 대향하는 방식은 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 어느 것도 밸브(1)를 통하여 형성된 유동 경로를 통해 다른 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 하나 이상과 언제나 유체 연통하지 않는다는 것을 보장한다. 이는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제1 연통 개구(61)와 축방향 정렬 상태로 배치된 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)가 단지, 밸브를 통해 형성된 유로를 통하여 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제2 연통 개구(62)와 축방향 정렬 상태로 배치된 인접하는 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)와 유체적으로 연통할 수 있게 한다. 유사하게, 제2 회전 가능 디스크(70)의 제3 연통 개구(73)와 축방향 정렬 상태로 배치된 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)는 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제4 연통 개구(74)와 축방향 정렬 상태로 배치된 인접한 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d)와만 유체적으로 연통할 수 있다.
제1 고정 디스크(40)의, 외측을 향하는 평면형 표면과 제1 회전 가능한 디스크(60)의, 내측을 향하는 평면형 표면은 서로 접촉하는 상태로 배치되어 있는 반면에, 제2 고정 디스크(50)의, 외측을 향하는 평면형 표면과 제2 회전 가능한 디스크(70)의, 내측을 향하는 평면형 표면은 유사하게 서로 접촉하는 상태로 배치되어 있다. 결합 평면형 표면들 각각은 정밀 연마되어 고정 디스크(40, 50) 중 대응하는 하나에 대한 회전 가능한 디스크(60, 70) 각각의 회전 중에 최소화된 마찰을 제공하는 매끄럽고 편평한 표면을 제공할 수 있다. 개시된 디스크(40, 50, 60, 70)들 각각은 따라서 필요한 내마모성을 갖는 세라믹 물질로 형성되어 밸브의 2개의 개시된 작동 모드 사이에서의 밸브(1)의 전환 중에 고정 디스크(40, 50)에 대한 회전 가능한 디스크(60, 70)의 반복적인 회전 사이클을 허용할 수 있다. 결합 평면형 표면들 사이의 긴밀한 접촉이 제공되어 각 회전 가능한 디스크와 고정 디스크 쌍 사이의 유동을 방지하며, 그에 의하여 밸브(1)의 작동 중에 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 바람직하지 않은 유동 챔버로의 유체의 유동을 방지한다.
도시되지 않았지만, 일부 실시예에서, 각 고정 디스크와 회전 가능한 디스크 쌍에 대하여 스프링 요소가 제공되어 연속적이고 유체 기밀적 접촉이 고정 디스크와 회전 가능한 디스크 사이에 이루어져 상이한 유동 챔버들(20a, 20b, 20c, 20d) 사이의 누출을 추가로 방지한다. 예를 들어, 나사선 스프링은 회전 가능한 샤프트(30)에 감겨지면서 그의 일단은 제1 말단 캡(80)의 제1 회송 표면(81)에 인접하고 다른 일단은 제1 회전 가능한 디스크(60)에 인접하며 나사선 스프링은 제1 회전 가능한 디스크(60)를 제1 고정 디스크(40)를 향하여 수직적으로 가압하도록 구성된다. 회전 가능한 샤프트(30)는 또한 제2 말단 캡(90)의 제2 회송 표면(82)으로 축방향으로 연장되어 제2 회전 가능한 디스크(70)를 제1 고정 디스크(50)를 향하여 가압하도록 다른 나선형 스프링이 유사하게 사용되는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 필요하다면, 회전 가능한 디스크(60, 70) 각각을 고정 디스크(40, 50) 중 대응하는 고정 디스크를 가압하기 위한 임의의 구조체가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이용될 수 있다.
도 6은 제1 작동 모드에서 작동할 때의 밸브(1)를 도시하고 있다. 제1 작동 모드는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제1 연통 개구(61)가 제1 유동 챔버(20a) 및 제1 고정 디스크(40)의 제1 챔버 개구(41)와 축방향 정렬 상태에 있는 것을 포함하는 반면에, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제2 연통 개구(62)는 제4 유동 챔버(20d) 및 제1 고정 디스크(40)의 제4 챔버 개구(44)와 축방향 정렬 상태에 있다. 제1 작동 모드는 또한 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제3 연통 개구(73)가 제2 유동 챔버(20b) 및 제2 고정 디스크(50)의 제2 챔버 개구(52)와 축방향 정렬 상태에 있는 것을 포함하는 반면에, 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제4 연통 개구(74)는 제3 유동 챔버(20c) 및 제2 고정 디스크(50)의 제3 챔버 개구(53)와 축방향 정렬 상태에 있다.
제1 작동 모드에서 작동할 때, 제1 고정 디스크(40)의 제1 챔버 개구(41), 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제1 연통 개구(61), 제1 말단 캡(80)의 내부, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제2 연통 개구(62), 및 제1 고정 디스크(40)의 제4 챔버 개구(44) 모두는 협력하여 밸브(1) 내에서 제1 유동 챔버(20a)와 제4 유동 챔버(20d) 사이에 유체 연통을 제공한다. 부가적으로, 제1 작동 모드는 제2 고정 디스크(50)의 제2 챔버 개구(52), 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제3 연통 개구(73), 제2 말단 캡(90)의 내부, 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제4 연통 개구(74), 및 제2 고정 디스크(50)의 제3 챔버 개구(53) 모두가 협력하여 밸브(1) 내에서 제2 유동 챔버(20b)와 제3 유동 챔버(20c) 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하고 있다.
도 7은 제2 작동 모드에서 작동할 때의 밸브(1)를 도시하고 있다. 제1 작동 모드로부터 제2 작동 모드로의 밸브(1)의 조정은 액추에이터(3)를 통한 회전 가능한 샤프트(30)의 90도 회전 및 따라서 회전 가능한 디스크(60, 70) 각각의 90도 회전을 포함하고 있다. 제2 작동 모드는 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제1 연통 개구(61)가 제4 유동 챔버(20d) 및 제1 고정 디스크(40)의 제4 챔버 개구(44)와 축방향 정렬 상태에 있는 것을 포함하고 있는 반면에, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제2 연통 개구(62)는 제3 유동 챔버(20c) 및 제1 고정 디스크(40)의 제3 챔버 개구(43)와 축방향 정렬 상태에 있다. 제2 작동 모드는 또한 2 회전 가능한 디스크(70)의 제3 연통 개구(73)가 제1 유동 챔버(20a) 및 제2 고정 디스크(50)의 제1 챔버 개구(51)와 축방향 정렬 상태에 있는 것을 포함하고 있는 반면에, 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제4 연통 개구(74)는 제2 유동 챔버(20b) 및 제2 고정 디스크(50)의 제2 챔버 개구(52)와 축방향 정렬 상태에 있다.
제2 작동 모드에서 작동할 때, 제1 고정 디스크(40)의 제4 챔버 개구(44), 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제1 연통 개구(61), 제1 말단 캡(80)의 내부, 제1 회전 가능한 디스크(60)의 제2 연통 개구(62), 및 제1 고정 디스크(40)의 제3 챔버 개구(43) 모두는 협력하여 밸브(1) 내에서 제3 유동 챔버(20c)와 제4 유동 챔버(20d) 사이에 유체 연통을 제공한다. 부가적으로, 제2 작동 모드는 제2 고정 디스크(50)의 제1 챔버 개구(51), 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제3 연통 개구(73), 제2 말단 캡(90)의 내부, 제2 회전 가능한 디스크(70)의 제4 연통 개구(74), 및 제2 고정 디스크(50)의 제2 챔버 개구(52) 모두가 협력하여 밸브(1) 내에서 제1 유동 챔버(20a)와 제2 유동 챔버(20b) 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하고 있다.
(밸브(1)를 형성하는 구조체를 통과하거나 뒤로 지나갈 때 파선 형태로 보여지는) 도 6 및 도 7의 유동 라인으로 나타나 있는 바와 같이, 유체는 다양한 상이한 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 중 임의의 포트를 통해 밸브(1)로 들어오거나 밸브를 빠져나갈 수 있으면서 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 각각에 대해 임의의 이용 가능한 유동 방향으로 유동한다. 개시된 유동 구성 중 어느 하나를 밸브(1)를 통하여 달성하기 위하여 밸브(1)의 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d)는, 다양한 상이한 유체 포트(7a, 7b, 7c, 7d) 사이에 관련 유체를 전달하기 위해 외부적으로 제공된 유체 라인 (도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서의 밸브(1)의 전환은, 종래 기술의 볼 또는 실린더 유형 제어 밸브에 대하여 도 1 및 도 2에 보여지고 있는 구성과 유사한 방식으로 각각 밸브(1)를 통과하는 2개의 독립적인 유체 루프에서 밸브(1)를 통과하는 하나의 조합된 유체 루프로 유체의 유동 구성을 전환하는 밸브(1)에 대응할 수 있다. 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 각각이 본 명세서에 개시된 바와 같이 밸브(1)를 통해 형성된 유로를 통하여 유동 챔버(20a, 20b, 20c, 20d) 중 다른 인접한 유동 챔버와만 연통하는 관계를 밸브(1)가 유지하는 한, 밸브(1)가 본 명세서에 도시된 2개의 기본적인 유동 구성에 더하여 4-웨이 전환 밸브의 사용을 요구하는 임의의 적합한 응용에 사용될 수 있다는 점을 당 업자는 더 인식하여야 한다.
따라서 개시된 밸브(1)는 종래 기술의 볼 또는 실린더 유형 제어 밸브를 대체하면서 계속해서 그를 통하여 동일한 유동 구성을 달성할 수 있다.
밸브(1)는 또한 각 개구를 대응하는 제어 밸브 안으로 또는 밖으로 밀봉하기 위한 복수의 탄성중합체 시일(seals)에 대한 필요성을 제거하여, 그에 의하여 밸브(1)를 형성하는데 필요한 구성 요소의 수를 줄이는 이점을 제공한다. 상이한 작동 모드를 달성하기 위한 세라믹 디스크(40, 50, 60, 70)의 사용은 또한 하나의 작동 모드에서 다른 작동 모드로 전환할 때 밸브(1)에 의해 경험되는 마찰량을 감소시키며, 이는 결과적으로 밸브(1)를 작동시키는데 필요한 토크의 양을 감소시킨다. 정밀 연마된 세라믹 결합 표면의 사용은 또한 내마모성 밀봉 표면을 생성하며, 이는 결과적으로 탄성중합체 밀봉 물질의 사용과 비교할 때 밸브(1)의 사용 수명을 향상시킨다.
밸브(1)의 유리한 특징은 본 발명의 범위 내에 남아있으면서 대안적인 구성에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 8 내지 도 11은 도 3 내지 도 7의 실시예에 개시된 바와 같이 4개가 아닌 5개의 유동 챔버(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)가 내부에 형성된 본체(102)를 갖는 밸브(101)를 도시하고 있다. 이하의 예에 의해 설명된 바와 같이, 밸브(101) 내의 추가 유동 챔버의 포함을 통하여 추가 유동 경로와 연통하는 밸브(101)에 대한 능력은 밸브(1)를 참조하여 개시된 2개의 유동 구조와 비교하여 매우 다양한 유동 구성이 밸브(101)에 의하여 실현될 수 있게 한다.
도 8 내지 도 11에서는 밸브(101)가 제1 유동 챔버(120a)와 축방향 정렬 상태의 제1 챔버 개구(141), 제2 유동 챔버(120b)와 축방향 정렬 상태의 제2 챔버 개구(142), 제3 유동 챔버(120c)와 축방향 정렬 상태의 유체 차단 부분(146), 제4 유동 챔버(120c)와 축방향 정렬 상태의 제4 챔버 개구(144) 및 제5 유동 챔버(120e)와 축방향 정렬 상태의 제5 챔버 개구(145)를 갖는 제1 고정 디스크(140)를 포함하는 것으로 개시되어 있다. 밸브(101)는 제1 유동 챔버(120a)와 축방향 정렬 상태의 유체 차단 부분(156), 제2 유동 챔버(120b)와 축방향 정렬 상태의 제2 챔버 개구(152), 제3 유동 챔버(120c)와 축방향 정렬 상태의 제3 챔버 개구(153), 제4 유동 챔버(120d)와 축방향 정렬 상태의 제4 챔버 개구(154), 및 제5 유동 챔버(120e)와 축방향 정렬 상태의 제5 챔버 개구(155)를 갖고 있는 제2 고정 디스크(150)를 더 포함하고 있다.
도 8 및 도 9에 개시된 실시예는 제1 고정 디스크(140)에 인접한 제1 회전 가능한 디스크(160) 및 제2 고정 디스크(150)에 인접한 제2 회전 가능한 디스크(170)를 포함하고 있다. 제1 회전 가능한 디스크(160)는 제1 연통 개구(161) 및 이를 통해 형성된 제2 연통 개구(162)를 포함하고 있다. 제공된 실시예에서, 제1 연통 개구(161)는 제1 회전 가능한 디스크(160)의 원주 방향에 대하여 제2 연통 개구(162)에 바로 인접하여 배치되어 있다. 제2 회전 가능한 디스크(170)는 제3 연통 개구(173) 및 이를 통해 형성된 제4 연통 개구(174)를 포함하고 있으며, 제3 연통 개구(173)는 제2 회전 가능한 디스크(170)의 원주 방향에 대하여 제4 연통 개구(174)에 바로 인접하여 배치되어 있다.
밸브(101)의 나머지 부분, 특히 예시적인 목적을 위하여 도 8 내지 도 11의 분해도에 의해 생략된 밸브(101)의 부분들은 밸브(1)와 동일한 일반적인 방식으로 작동하며 따라서 이의 설명은 본 명세서에 포함되지 않는다.
도 8은 제1 작동 모드에서 작동할 때의 밸브(101)를 도시하고 있다. 제1 작동 모드는 제1 유동 챔버(120a)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제1 회전 가능한 디스크(160)의 제1 연통 개구(161) 및 제5 유동 챔버(120e)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제1 회전 가능한 디스크(160)의 제2 연통 개구(162)를 포함하고 있다. 제1 작동 모드는 제3 유동 챔버(120c)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제2 회전 가능한 디스크(170)의 제3 연통 개구(173) 및 제4 유동 챔버(120d)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제2 회전 가능한 디스크(170)의 제4 연통 개구(174)를 더 포함하고 있다. 따라서, 제1 작동 모드는 제1 유동 챔버(120a)와 관련된 포트와 제5 유동 챔버(120e)와 관련된 포트 사이의 유체 연통뿐만 아니라 제3 유동 챔버(120c)와 관련된 포트와 제4 유동 챔버(120d)와 관련된 포트 사이의 유체 연통을 포함하고 있다. 제2 유동 챔버(120b)는 제1 작동 모드에서 작동할 때 밸브(101)의 다른 유동 챔버들 중 임의의 다른 유동 챔버와 직접 유체 연통 상태로 위치되지 않는다.
도 9는 제2 작동 모드에서 작동할 때의 밸브(101)를 도시하고 있다. 도 8 내지 도 9의 비교에 의하여 알 수 있는 바와 같이, 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로의 밸브(1)의 작동은 도 8 및 도 9의 관점에 대하여 반시계 방향인 제1 및 제2 회전 가능한 디스크(160, 170)의 회전을 포함하고 있다. 제2 작동 모드는 제2 유동 챔버(120b)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제1 회전 가능한 디스크(160)의 제1 연통 개구(161) 및 제1 유동 챔버(120a)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제1 회전 가능한 디스크(160)의 제2 연통 개구(162)를 포함하고 있다. 제2 작동 모드는 제4 유동 챔버(120d)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제2 회전 가능한 디스크(170)의 제3 연통 개구(173) 및 제5 유동 챔버(120e)와 축방향 정렬 상태로 배치된 제2 회전 가능한 디스크(170)의 제4 연통 개구(174)를 더 포함하고 있다. 따라서, 제2 작동 모드는 제1 유동 챔버(120a)와 관련된 포트와 제2 유동 챔버(120b)와 관련된 포트 사이의 유체 연통뿐만 아니라 제4 유동 챔버(120d)와 관련된 포트와 제5 유동 챔버(120e)와 관련된 포트 사이의 유체 연통을 포함하고 있다. 제3 유동 챔버(120c)는 제2 작동 모드에서 작동할 때 밸브(101)의 다른 유동 챔버들 중 임의의 다른 유동 챔버와 직접 유체 연통 상태로 위치되지 않는다.
제1 및 제2 회전 가능한 디스크(160, 170)는 대안적으로 도 8의 관점으로부터 이를 통한 상이한 유동 구성을 갖는 제3 작동 모드 (도시되지 않음)에 대응하는 위치로 시계 방향으로 회전될 수 있다. 제1 작동 모드에서 제3 작동 모드로의 밸브(101)의 전환은 또한 제2 유동 챔버(120b)에서 제1 유동 챔버(120a)로 전환되고 있는 나머지 유동 챔버와 직접 유체 연통 상태로 위치되지 않은 유동 챔버의 전환을 포함하고 있다.
따라서, 제5 유동 챔버(120e)의 추가는 밸브(1)와 유사한 방식으로 밸브(101)를 통한 2개의 독립적인 유동 경로의 전환을 허용하면서, 밸브(101)의 나머지 포트와의 유체 연통으로부터 밸브(101)와 관련된 포트들 중 하나를 선택적으로 차단하는 추가 특징을 또한 도입한다. 따라서 밸브(101)는 밸브(1)와 관련하여 개시된 2개 이외에 추가의 유동 구성을 위한 능력을 갖는다.
또한, 본 발명의 범위를 반드시 벗어나지 않으면서 추가의 유동 챔버가 개시된 밸브 구성에 추가될 수 있다는 점이 당업자에 의하여 이해되어야 한다. 구체적으로, 밸브 본체는 대응하는 유체 회로 상의 동일한 개수의 위치를 나타내는 대응하는 개수의 유체 포트를 연결하기 위해 6개, 7개, 8개 등의 유동 챔버를 포함하도록 변형될 수 있다. 제1 및 제2 회전 가능한 디스크에 형성된 유체 연통 개구는 상이한 유동 챔버들 사이에 임의의 원하는 유동 구성을 형성하기 위해 임의의 원하는 비중첩 위치에 위치될 수 있다.
도 10 및 도 11은 밸브(101)를 통한 하나의 유체 유동 경로에 대해 3-웨이 밸브를 추가로 도입함으로써 도 8 및 도 9의 개념을 더 확장시킨다. 도 8 및 도 9의 실시예와 대조적으로, 도 10 및 도 11의 실시예는 제1 연통 개구(261), 제2 연통 개구(262) 그리고 제3 연통 개구(263)의 각각을 갖는 제1 회전 가능한 디스크(260) 및 제4 연통 개구(274)와 제5 연통 개구(275)의 각각을 제2 회전 가능한 디스크(270)를 포함하고 있다. 제1 회전 가능한 디스크(260)의 연통 개구(261, 262, 263)는 제1 회전 가능한 디스크(260)의 원주 방향에 대해 연속적으로 제공되는 한편, 제2 회전 가능한 디스크(270)의 연통 개구(274, 275)는 제1 회전 가능한 디스크(260)의 연통 개구(261, 262, 263)에서 축방향 정렬 상태에 있지 않은 제2 회전 가능한 디스크(270)의 2개의 나머지 원주 위치에 제공된다.
제1 작동 모드에서 작동할 때의 밸브(101)가 도 10에 보여지고 있으며, 제2 작동 모드에서 작동할 때의 밸브가 도 11에 보여지고 있다. 제1 작동 모드는 제2 유동 챔버(120b)와 축방향 정렬 상태의 제1 연통 개구(261), 제1 유동 챔버(120a)와 축방향 정렬 상태의 제2 연통 개구(262) 및 제5 유동 챔버(120e)와 축방향 정렬 상태의 제3 연통 개구(263)를 포함하고 있다. 제1 작동 모드는 제3 유동 챔버(120c)와 축방향 정렬 상태의 제4 연통 개구(274) 및 제4 유동 챔버(120d)와 축방향 정렬 상태의 제5 연통 개구(275)를 더 포함하고 있다. 따라서, 제1 회전 가능한 디스크(260) 내의 3개의 연통 개구(261, 262, 263)의 사용은 그를 통한 유동 구성을 가능하게 하며, 여기서 유동 챔버(120a, 120b, 120e) 각각에 대하여 관련된 유체의 압력에 따라, 유동은 다른 유동 챔버(120a, 120b, 120e) 중 2개로부터의 유동 챔버(120a, 120b, 120e) 중 하나에서 조합되거나 다른 유동 챔버들(120a, 120b, 120e) 중 2개로 유입하기 위해 유동 챔버(120a, 120b, 120e) 중 하나를 빠져나간 후 나누어진다. 동시에, 제2 회전 가능한 디스크(270)의 나머지 2개의 연통 개구(274, 275)는 도 8 및 도 9에 개시된 밸브(101)의 실시예에 대하여 이전에 개시된 바와 같은 일대일 유동 구성을 유지한다.
제2 작동 모드는 제1 작동 모드에 대해 도시된 위치로부터 반시계 방향으로 하나의 원주 방향 위치로 일제히 회전된 회전 가능한 디스크(260, 270)를 포함하고 있다. 제2 작동 모드는 제1 고정 디스크(140)의 유체 차단 부분(140)과 정렬 상태의 위치로 회전된 제1 회전 가능한 디스크(260)의 제1 연통 개구(261)를 포함하며, 이에 의하여 이를 통한 유동을 차단한다. 따라서, 제2 작동 모드는 도 8 및 도 9의 실시예의 작동 모드 각각과 유사한 방식으로 다른 4개의 나머지 연통 개구(262, 263, 274, 275) 중 하나와만 유체 연통 상태에 있는 나머지 4개의 연통 개구(262, 263, 274, 275)의 각각을 포함하고 있다.
도 8 내지 도 11에 개시된 바와 같은 밸브의 변형이 본 발명의 범위 내에 남아 있으면서 임의의 개수의 유동 챔버 및 대응하는 유체 포트를 포함하는 밸브 구성으로 확장될 수 있다는 점이 위의 실시예로부터 당업자에게 명백해야 한다. 예를 들어, 고정 및 회전 가능한 디스크들이 유동 챔버를 형성하는 구조의 추가 분할에 대응하는 개구를 포함하도록 수정되는 한, 5개의 챔버 구조에 대하여 도 8 및 도 9에 개시된 2-2 유동 구성은 6개의 챔버, 7개의 챔버, 8개의 챔버 등을 갖는 구조로 복제될 수 있다. 더욱이, 회전 가능하고 고정된 디스크는 또한 필요에 따라 대응하는 밸브를 통한 임의의 수의 상이한 유동 구성을 규정하기 위해 임의의 원하는 수의 연통 개구 또는 유체 차단 부분을 포함하도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 회전 가능한 디스크들 중 하나 또는 둘 모두는 임의의 다양한 상이한 유동 구성, 예를 들어 1-2 유동 구성, 2-1 유동 구성, 1-3 유동 구성, 3-1 유동 구성, 2-3 유동 구성, 3-2 흐름 구성 등에서 밸브 내의 유체 유동의 분할 또는 조합을 포함하는 방식으로 다수의 상이한 유동 챔버 사이에서 유체를 전달하기 위하여 2개 이상의 연통 개구를 포함할 수 있다. 도 10 및 도 11의 예에서 도시된 바와 같이, 디스크는 특정 유동 챔버들 간의 연통을 방지하고 디스크의 회전시 밸브(101)를 통한 유동 구성을 변화시키기 위해 선택적으로 배치된 유체 차단 부분을 더 구비할 수 있다.
앞선 설명으로부터, 당 업자는 본 발명의 본질적인 특징을 쉽게 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 맞추기 위해 본 발명을 다양하게 변경 및 수정할 수 있다.

Claims (20)

  1. 유동 제어 밸브에 있어서,
    제1 말단에서 제2 말단으로 축방향으로 연장되며, 샤프트 가이드 및 상기 샤프트 가이드 주위에 원주 방향으로 이격된 4개의 유동 챔버를 한정하는 본체;
    상기 본체의 상기 샤프트 가이드 내에 수용된 회전 가능한 샤프트;
    상기 본체의 상기 제1 말단에 연결된 제1 말단 캡;
    상기 본체의 상기 제2 말단에 연결된 제2 말단 캡;
    상기 본체의 상기 제1 말단에 인접한 상기 회전 가능한 샤프트에 연결되며, 내부에 형성된 제1 연통 개구 및 제2 연통 개구를 포함하는 제1 회전 가능한 디스크;
    상기 본체의 상기 제2 말단에 인접한 상기 회전 가능한 샤프트에 연결되며, 내부에 형성된 제3 연통 개구 및 제4 연통 개구를 포함하는 제2 회전 가능한 디스크를 포함하며,
    상기 제1 연통 개구, 상기 제1 말단 캡의 내부 및 상기 제2 연통 개구는 협력하여 제1 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하며,
    상기 제3 연통 개구, 상기 제2 말단 캡의 내부 및 상기 제4 연통 개구는 협력하여 상기 제1 쌍의 유동 챔버와는 별개의 제2 쌍의 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하고,
    상기 회전 가능한 샤프트의 회전은 상기 유동 챔버들 중 어느 것이 상기 제1 쌍의 유동 챔버를 구성하고 상기 유동 챔버들 중 어느 것이 상기 제2 쌍의 유동 챔버를 구성하는지를 변경하는 유동 제어 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체와 상기 제1 회전 가능한 디스크 사이에 배치된 제1 고정 디스크 및 상기 본체와 제2 회전 가능한 디스크 사이에 배치된 제2 고정 디스크를 더 포함하는 유동 제어 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 회전 가능한 디스크의 평면형 표면은 상기 제1 고정 디스크의 평면형 표면과 접촉하며, 상기 제2 회전 가능한 디스크의 평면형 표면은 상기 제2 고정 디스크의 평면형 표면과 접촉하는 유동 제어 밸브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 회전 가능한 디스크의 상기 평면형 표면, 상기 제1 고정 디스크의 상기 평면형 표면, 상기 제2 회전 가능한 디스크의 상기 평면형 표면 및 상기 제2 고정 디스크의 상기 평면형 표면 모두는 정밀 연마된 세라믹 물질에 의해 형성된 유동 제어 밸브.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 고정 디스크는 내부에 형성된 복수의 챔버 개구를 포함하고 상기 제1 말단 캡의 내부와 상기 제1 쌍의 유동 챔버 사이에 선택적인 유체 연통을 제공하며, 상기 제2 고정 디스크는 내부에 형성된 복수의 챔버 개구를 포함하고 상기 제2 말단 캡의 내부와 상기 제2 쌍의 유동 챔버 사이에 선택적 유체 연통을 제공하는 유동 제어 밸브.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 고정 디스크는 상기 회전 가능한 샤프트를 수용하는 제1 샤프트 개구를 포함하며, 상기 제2 고정 디스크는 상기 회전 가능한 샤프트를 수용하는 제2 샤프트 개구를 포함하고, 상기 회전 가능한 샤프트는 상기 제1 고정 디스크와 상기 제2 고정 디스크에 대해 회전하는 유동 제어 밸브.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 말단 캡은 제1 유체 회송 표면을 포함하고, 상기 제2 말단 캡은 제2 유체 회송 표면을 포함하는 유동 제어 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 회송 표면과 상기 제2 회송 표면 각각은 오목한 반구형 형상을 포함하는 유동 제어 밸브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 4개의 유동 챔버는 상기 샤프트 가이드의 원주 방향을 따라 순서대로 제1 유동 챔버, 제2 유동 챔버, 제3 유동 챔버 및 제4 유동 챔버를 포함하는 유동 제어 밸브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 유동 제어 밸브의 제1 작동 모드에서, 상기 제1 쌍의 유동 챔버는 상기 제1 유동 챔버와 상기 제4 유동 챔버를 구성하는 반면에, 상기 제2 쌍의 유동 챔버는 상기 제2 유동 챔버와 상기 제3 유동 챔버를 구성하는 유동 제어 밸브.
  11. 제10항에 있어서, 상기 유동 제어 밸브의 제2 작동 모드에서, 상기 제1 쌍의 유동 챔버는 상기 제3 유동 챔버와 상기 제4 유동 챔버를 구성하는 반면에, 상기 제2 쌍의 유동 챔버는 상기 제1 유동 챔버와 상기 제2 유동 챔버를 구성하는 유동 제어 밸브.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유동 제어 밸브는 상기 회전 가능한 샤프트를 90도 회전시킴으로써 상기 제1 작동 모드로부터 상기 제2 작동 모드로 조정되는 유동 제어 밸브.
  13. 제1항에 있어서, 상기 유동 제어 밸브는 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 조정 가능하며, 상기 제1 작동 모드는 상기 제1 쌍의 유동 챔버가 협력하여 제1 유체 루프의 일부분을 형성하고 상기 제2 쌍의 유동 챔버가 협력하여 상기 제1 유체 루프와 독립적인 제2 유체 루프의 일부분을 형성하는 것을 포함하고, 상기 제2 작동 모드는 상기 제1 쌍의 유동 챔버와 상기 제2 쌍의 유동 챔버 모두가 협력하여 조합된 제3 유체 루프를 형성하는 것을 포함하는 유동 제어 밸브.
  14. 제1항에 있어서, 상기 4개의 유동 챔버 각각은 유체 포트와 직접 유체 연통하며, 상기 유체 포트들 각각은 상기 4개의 유동 챔버 중 하나와 상기 유동 제어 밸브와 독립적으로 제공되는 유체 이송 구조체 사이에 직접적인 유체 연통을 제공하는 유동 제어 밸브.
  15. 제1항에 있어서, 상기 4 개의 유동 챔버의 각각은 본체의 상이한 사분면에 배치된 유동 제어 밸브.
  16. 제1항에 있어서, 상기 본체는 상기 가이드 샤프트로부터 상기 본체의 외부 원주 벽의 내부 표면으로 반경 방향 외측으로 연장되는 복수의 분할 벽을 더 포함하며, 상기 분할 벽들 각각은 상기 유동 챔버들 중 인접하는 유동 챔버들 사이에 경계부를 형성하는 유동 제어 밸브.
  17. 제1항에 있어서, 액추에이터는 제1 작동 모드와 제2 작동 모드 사이에서 상기 유동 제어 밸브를 조정하기 위해 상기 회전 가능한 샤프트를 선택적으로 회전시키는 유동 제어 밸브.
  18. 제1항에 있어서, 상기 제1 연통 개구, 상기 제2 연통 개구, 상기 제3 연통 개구 및 상기 제4 연통 개구 각각은 상기 본체의 축방향으로 유동하는 유체가 통과하는 유동 제어 밸브.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유체는 유체가 상기 제2 연통 개구를 통해 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 제1 연통 개구를 통해 유동하며, 상기 유체는 유체가 상기 제4 연통 개구를 통해 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 제3 연통 개구를 통해 유동하는 유동 제어 밸브.
  20. 유동 제어 밸브에 있어서,
    제1 말단에서 제2 말단으로 축방향으로 연장되며, 샤프트 가이드 및 상기 샤프트 가이드 주위에 원주 방향으로 이격된 4개의 유동 챔버를 한정하되, 상기 4개의 유동 챔버는 상기 샤프트 가이드 주위에 원주 방향에 대해 순서대로 제공된 제1 유동 챔버, 제2 유동 챔버, 제3 유동 챔버 및 제4 유동 챔버를 포함하는 본체;
    상기 본체의 상기 샤프트 가이드 내에 수용된 회전 가능한 샤프트;
    상기 본체의 상기 제1 말단에 연결된 제1 말단 캡;
    상기 본체의 상기 제2 말단에 연결된 제2 말단 캡;
    상기 본체의 상기 제1 말단에 인접한 상기 회전 가능한 샤프트에 연결되며, 내부에 형성된 제1 연통 개구 및 제2 연통 개구를 포함하는 제1 회전 가능한 디스크;
    상기 본체의 상기 제2 말단에 인접한 상기 회전 가능한 샤프트에 연결되며, 내부에 형성된 제3 연통 개구 및 제4 연통 개구를 포함하는 제2 회전 가능한 디스크를 포함하며,
    상기 유동 제어 밸브의 제1 작동 모드는 상기 제1 연통 개구, 상기 제1 말단 캡의 내부 및 상기 제2 연통 개구가 협력하여 상기 제1 유동 챔버와 상기 제4 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하고, 상기 제3 연통 개구, 상기 제2 말단 캡의 내부 및 상기 제4 연통 개구가 협력하여 상기 제2 유동 챔버와 상기 제3 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하고,
    상기 유동 제어 밸브의 제2 작동 모드는 상기 제1 연통 개구, 상기 제1 말단 캡의 내부 및 상기 제2 연통 개구가 협력하여 상기 제3 유동 챔버와 상기 제4 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하고, 상기 제3 연통 개구, 상기 제2 말단 캡의 내부 및 상기 제4 연통 개구가 협력하여 상기 제1 유동 챔버와 상기 제2 유동 챔버 사이에 유체 연통을 제공하는 것을 포함하는 유동 제어 밸브.
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